一种手术机器人虚拟仿真系统技术方案

本申请涉及一种手术机器人虚拟仿真系统，包括场景自定义模块、虚拟路由模块和多个业务服务器模块，所述场景自定义模块与虚拟路由模块通信连接，所述虚拟路由模块分别与每个业务服务器模块通信连接；所述场景自定义模块，用于接收仿真场景信息和仿真操作信息并发送至虚拟路由模块；所述虚拟路由模块，用于匹配出最优的业务服务器模块作为目标服务器模块，并将所述仿真场景信息和仿真操作信息发送至所述目标服务器模块；所述目标服务器模块，用于根据所述仿真场景信息生成三维仿真场景，并根据所述仿真操作信息在所述三维仿真场景中进行仿真操作。本申请能够有效提高用户仿真操作的便利性。的便利性。的便利性。

【技术实现步骤摘要】
一种手术机器人虚拟仿真系统


[0001]本申请涉及医疗机器人
，尤其是涉及一种手术机器人虚拟仿真系统。

技术介绍

[0002]近年来，关于手术机器人的研究项目越来越多，利用手术机器人辅助医生进行手术，能够有效提高手术的质量和效率。一般在确定手术类型和手术室后，需要进行术前规划，规划手术机器人的手术路径，然后根据规划的手术路径在术中进行导航；而这些规划工作都是在待操作手术室的PC电脑上完成，并且也是针对该待操作手术室的虚拟场景进行仿真操作手术规划；由于缺乏对手术室PC电脑的内存管理，长期以往，导致手术规划过程中出现内存不够或宕机现象，并且单机版仿真系统只能用于用户本地使用，因此，本专利技术人认为现有的手术机器人仿真系统不便于用户使用，还需要进一步改进。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请提供一种手术机器人虚拟仿真系统，用以解决如何实现现有手术机器人仿真系统的仿真资源有效管理的技术问题，以提高用户仿真操作的便利性。
[0004]为了解决上述问题，本申请提供一种手术机器人虚拟仿真系统，包括场景自定义模块、虚拟路由模块和多个业务服务器模块，所述场景自定义模块与虚拟路由模块通信连接，所述虚拟路由模块分别与每个业务服务器模块通信连接；
[0005]所述场景自定义模块，用于接收仿真场景信息和仿真操作信息并发送至虚拟路由模块；
[0006]所述虚拟路由模块，用于匹配出最优的业务服务器模块作为目标服务器模块，并将所述仿真场景信息和仿真操作信息发送至所述目标服务器模块；
[0007]所述目标服务器模块，用于根据所述仿真场景信息生成三维仿真场景，并根据所述仿真操作信息在所述三维仿真场景中进行仿真操作。
[0008]可选的，所述目标服务器模块包括场景加载单元、规划解析单元和场景仿真单元；
[0009]所述场景加载单元，用于接收所述仿真场景信息，并根据所述仿真场景信息调用预存的目标场景文件，生成对应的三维仿真场景；
[0010]所述规划解析单元，用于根据所述仿真操作信息进行路径规划和/或运动解析，生成各个待操作对象的仿真运动信息并传输至所述场景仿真单元；
[0011]所述场景仿真单元，用于根据各个待操作对象的仿真运动信息，在所述三维仿真场景中对各个所述待操作对象进行仿真操作。
[0012]可选的，所述仿真场景信息包括手术场景类型，且一种手术场景类型对应预存一种目标场景文件，所述目标场景文件为真实手术空间及设施的三维模型工程文件。
[0013]可选的，所述仿真操作信息包括直接仿真信息和/或间接仿真信息，所述直接仿真信息包括仿真过程中各个时间节点上虚拟手术机器人机械臂的运动控制信息、外围设备操作信息和/或医生行为信息；所述间接仿真信息包括待操作对象的待操作路径的起始点位
置信息。
[0014]可选的，所述场景仿真单元包括虚拟手术机器人机械臂的仿真控制器、外围设备的仿真控制器和/或医生行为的仿真控制器；所述虚拟手术机器人机械臂的仿真控制器至少包括关节电机位移控制器、关节电机速度控制器、关节电机传感器控制器以及末端位置传感器控制器；所述外围设备的仿真控制器至少包括CT设备操作控制器、拍摄设备控制器以及床位控制器。
[0015]可选的，所述目标服务器模块还包括心跳监控单元、资源监控单元和仿真进程管理单元；
[0016]所述心跳监控单元，用于获取当前目标服务器模块的心跳包并发送至虚拟路由模块；
[0017]所述资源监控单元，用于获取当前目标服务器模块的硬件资源使用信息并发送至虚拟路由模块，以使虚拟路由模块确定出目标服务器模块；
[0018]所述仿真进程管理单元，用于实时监控目标服务器模块的仿真进程，并对关闭的仿真进程重启。
[0019]可选的，所述虚拟路由模块包括心跳接收单元、选择单元、消息路由单元、路由进程管理单元以及报警单元；
[0020]所述心跳接收单元，用于接收各个业务服务器模块发送的心跳包，以确定各个业务服务器模块的运行状态；
[0021]所述选择单元，用于根据各个业务服务器模块的硬件资源使用信息和运行状态，确定目标服务器模块；
[0022]所述消息路由单元，用于按照预设的消息主体分类，将所述仿真操作信息进行转换成对应各个消息主体的仿真操作子信息，并将转换后的仿真操作子信息发送至目标服务器模块，以使对应场景仿真单元的各个仿真控制器按照对应消息主体类别的仿真操作子信息进行仿真操作；
[0023]所述路由进程管理单元，用于对消息路由单元的进程进行监控；
[0024]所述报警单元，用于当业务服务器模块的硬件资源使用率超过预设阈值，则生成超负荷报警信息。
[0025]可选的，所述目标服务器模块还包括Web服务器模块，所述Web服务器模块设置有浏览器；
[0026]所述Web服务器模块，用于若获取到所述浏览器发送的浏览请求，则获取获取场景仿真单元的当前三维仿真场景并以图像形式传输至所述浏览器。
[0027]可选的，所述场景仿真单元，还用于实时获取仿真过程中虚拟手术机器人机械臂的目标部位绝对位置信息以及仿真结果，并传输至所述Web服务器模块；
[0028]所述Web服务器模块，还用于将获取的所述虚拟手术机器人机械臂的目标部位绝对位置信息以及仿真结果，以传输至所述浏览器。
[0029]可选的，所述虚拟手术机器人机械臂的目标部位绝对位置信息包括机械臂末端的绝对位置以及机械臂各个关节节点的绝对位置；所述仿真结果包括机械臂的目标部位是否按照仿真操作信息达到自定义的位姿。
[0030]采用上述实施例的有益效果是：通过场景自定义模块使用户自定义真实手术场景
的仿真场景信息以及仿真操作信息，从而使得用户可以远程/异地进行仿真操作，提高仿真操作的便利性；此外通过虚拟路由模块从多个业务服务器模块中确定目标服务器模块，自动匹配合适的业务服务器模块进行仿真，可以提高业务服务器模块的资源使用的合理性，避免宕机现象出现；进一步地，目标服务器模块根据所述仿真场景信息生成三维仿真场景，并根据所述仿真操作信息在所述三维仿真场景中进行仿真操作，从而可以虚拟真实手术场景来进行仿真手术，以供相关医护人员进行机器人手术训练，提高手术的可操作性和安全性。
附图说明
[0031]图1为本申请提供的手术机器人虚拟仿真系统的一实施例的原理框图；
[0032]图2为本申请提供的手术机器人虚拟仿真系统的另一实施例的原理框图；
[0033]图3为本申请提供的手术机器人虚拟仿真系统的另一实施例的原理框图；
[0034]图4为本申请提供的手术机器人虚拟仿真系统的虚拟路由模块和业务服务器模块之间的交互原理框图。
具体实施方式
[0035]下面结合附图来具体描述本申请的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本申请的实施例一起用于阐释本申请的原理，并非用于限定本申请的范围。
[0036]在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术机器人虚拟仿真系统，其特征在于，包括场景自定义模块、虚拟路由模块和多个业务服务器模块，所述场景自定义模块与虚拟路由模块通信连接，所述虚拟路由模块分别与每个业务服务器模块通信连接；所述场景自定义模块，用于接收仿真场景信息和仿真操作信息并发送至虚拟路由模块；所述虚拟路由模块，用于匹配出最优的业务服务器模块作为目标服务器模块，并将所述仿真场景信息和仿真操作信息发送至所述目标服务器模块；所述目标服务器模块，用于根据所述仿真场景信息生成三维仿真场景，并根据所述仿真操作信息在所述三维仿真场景中进行仿真操作。2.根据权利要求1所述的手术机器人虚拟仿真系统，其特征在于，所述目标服务器模块包括场景加载单元、规划解析单元和场景仿真单元；所述场景加载单元，用于接收所述仿真场景信息，并根据所述仿真场景信息调用预存的目标场景文件，生成对应的三维仿真场景；所述规划解析单元，用于根据所述仿真操作信息进行路径规划和/或运动解析，生成各个待操作对象的仿真运动信息并传输至所述场景仿真单元；所述场景仿真单元，用于根据各个待操作对象的仿真运动信息，在所述三维仿真场景中对各个所述待操作对象进行仿真操作。3.根据权利要求2所述的手术机器人虚拟仿真系统，其特征在于，所述仿真场景信息包括手术场景类型，且一种手术场景类型对应预存一种目标场景文件，所述目标场景文件为真实手术空间及设施的三维模型工程文件。4.根据权利要求2所述的手术机器人虚拟仿真系统，其特征在于，所述仿真操作信息包括直接仿真信息和/或间接仿真信息，所述直接仿真信息包括仿真过程中各个时间节点上虚拟手术机器人机械臂的运动控制信息、外围设备操作信息和/或医生行为信息；所述间接仿真信息包括待操作对象的待操作路径的起始点位置信息。5.根据权利要求4所述的手术机器人虚拟仿真系统，其特征在于，所述场景仿真单元包括虚拟手术机器人机械臂的仿真控制器、外围设备的仿真控制器和/或医生行为的仿真控制器；所述虚拟手术机器人机械臂的仿真控制器至少包括关节电机位移控制器、关节电机速度控制器、关节电机传感器控制器以及末端位置传感器控制器；所述外围设备的仿真控制器至少包括CT设备操作控制器、拍摄设备控制器以及床位控制器。6.根据权利要求2所述的手术机器人虚拟仿真系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈科，
申请(专利权)人：武汉联影智融医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：