内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质技术

本发明专利技术提供一种内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质。相较于需要手术机器人需要退出主从控制模式，并在通过用户手动控制主控制臂并结合内窥镜的图像来调整内窥镜的位置方案，本发明专利技术根据相关机械臂的关节参数和内窥镜的视场角可以判断手术器械是否在内窥镜的理想区域之内，以及根据判断结果确定是否将内窥镜按照规划好的轨迹线路调整到目标空间位姿，本发明专利技术不需要手术机器人退出主从控制模式，也不需要用户手动调整操作，便可自动实现对手术器械和内窥镜的相对位置进行判断，以及进行后续的内窥镜位姿调整，特别地，在内窥镜的调整过程中不需要结合内窥镜反馈的图像，突破了手术器械必须在内窥镜反馈的图像中的限制。制。制。

【技术实现步骤摘要】
内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质


[0001]本专利技术涉及医疗
，特别涉及一种内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质。

技术介绍

[0002]手术机器人的出现符合精准外科的发展趋势。手术机器人成为帮助医生完成手术有力工具，如da Vinci手术机器人已经应用在全球各大医院，因其伤害小、出血少、恢复快，为患者带来福音。
[0003]手术机器人其设计理念是采用微创伤方式，精准地实施复杂的外科手术。在传统的手术面临种种局限的情况下，发展出了手术机器人来替代传统手术，手术机器人突破了人眼的局限，采用立体成像技术，将内部器官更加清晰的呈现给操作者。在原来手伸不进的区域，器械臂能完成360度的转动、挪动、摆动、夹持，并避免抖动。创口小，出血少，恢复快，大大缩短了患者术后住院时间，术后存活率和康复率也能明显提高，受到广大医患的青睐，现在作为一种高端医疗器械，已广泛运用于各种临床手术中。
[0004]在医生通过手术机器人执行手术操作的过程中，需要保证手术器械和手术部位在术野内，比如目前常规的腔镜机器人一般通过脚踏或者手柄按键来触发中断退出主从控制，并使用主控制臂实现内窥镜位姿的调节以确保手术部位和手术器械在内窥镜的视野范围内。
[0005]上述手术机器人中内窥镜的位姿调节方案，相对比较耗时且不一定能够将内窥镜调节到理想位姿，这从一定程度上影响了腔镜机器人手术的效率及医生使用体验。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质，以解决针对手术机器人的内窥镜位姿调整效率低且不一定能够将内窥镜调整到理想位姿的问题。
[0007]为解决上述技术问题，基于本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种内窥镜位姿调整方法，其包括：
[0008]根据与手术器械连接的机械臂的关节信息获取所述手术器械的第一空间位姿，以及根据与内窥镜连接的机械臂的关节信息获取所述内窥镜的第二空间位姿；
[0009]基于所述第一空间位姿、所述第二空间位姿和所述内窥镜的视场角判断所述手术器械的末端是否在所述内窥镜的视野的理想区域之内；
[0010]若所述手术器械在所述理想区域之外，则基于所述第一空间位姿、所述第二空间位姿和所述视场角计算所述内窥镜对应所述理想区域的目标空间位姿，并根据所述第二空间位姿和所述目标空间位姿规划一轨迹线路；以及，
[0011]控制所述内窥镜按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿，并且在所述内窥镜的运动过程中实时优化更新所述轨迹线路以规避所述内窥镜预期发生的碰撞情况。
[0012]可选的，所述手术器械的数量为一把或至少两把；当所述手术器械的数量为至少两把时，所述内窥镜位姿调整方法包括：
[0013]基于至少两把所述手术器械各自的第一空间位姿、所述第二位姿和所述视场角判断至少两把所述手术器械的末端是否在所述理想区域之内；
[0014]若至少两把所述手术器械均在所述理想区域之外，则基于至少两把所述手术器械各自对应的第一空间位姿、所述第二位姿和所述视场角计算所述内窥镜对应所述理想区域的目标空间位姿。
[0015]可选的，当基于一把所述手术器械的第一空间位姿，所述第二空间位姿和所述视场角得到该把所述手术器械的末端位于所述内窥镜的轴线上，则判断所述手术器械在所述理想区域之内；
[0016]当基于至少两把所述手术器械各自的第一空间位姿、所述第二空间位姿和所述视场角得到所述内窥镜的轴线位于至少两把手术器械的末端之间，且至少两把所述手术器械的末端连接方向垂直所述内窥镜的轴线时，则判断所述手术器械在所述理想区域之内。
[0017]可选的，所述内窥镜位姿调整方法还包括：
[0018]所述手术器械在首次进入病灶区域时，调整所述内窥镜的位姿以使至少一把所述手术器械均在所述理想区域之内。
[0019]可选的，预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜与所述手术器械之间的碰撞，和/或，预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜与软体组织之间的碰撞。
[0020]可选的，预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜与所述手术器械之间的碰撞时，所述内窥镜位姿调整方法包括：
[0021]根据所述第一空间位姿和所述第二空间位姿实时计算所述手术器械与所述内窥镜之间的距离，从而形成第一计算距离；
[0022]若所述第一计算距离小于第一安全距离，则优化更新所述轨迹线路以规避所述碰撞情况。
[0023]可选的，预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜与所述软体组织之间的碰撞时，所述内窥镜位姿调整方法包括：
[0024]根据所述内窥镜反馈的图像信息实时计算所述内窥镜与所述软体组织之间的距离，从而形成第二计算距离；
[0025]若所述第二计算距离小于第二安全距离，则优化更新所述轨迹线路以规避所述碰撞情况。
[0026]可选的，所述内窥镜位姿调整方法还包括：
[0027]根据所述第二空间位姿以及所述目标空间位姿规划所述内窥镜沿所述轨迹线路的运动信息。
[0028]可选的，所述内窥镜位姿调整方法还包括：
[0029]在可视化装置上显示所述内窥镜沿所述轨迹线路的运动状态，以及在所述可视化装置上通过标识符映射所述内窥镜沿所述轨迹线路的运动信息。
[0030]可选的，所述内窥镜位姿调整方法还包括：
[0031]提供至少一个触发开关，所述触发开关用于被触发以使得所述机械臂驱动所述内窥镜按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿；
[0032]根据所述手术器械在所述理想区域之外时产生的第一提示信号判断是否触发所述触发开关。
[0033]可选的，所述触发开关被触发时产生第二提示信号，所述内窥镜位姿调整方法还包括：
[0034]根据所述触发开关每次被触发时产生的所述第二提示信号判断所述触发开关是否需要再次被触发；以及，
[0035]所述触发开关被触发的次数达到预设次数后，所述机械臂驱动所述内窥镜按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿。
[0036]基于本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供一种手术机器人，其包括控制器、至少两条机械臂、内窥镜和手术器械，所述内窥镜和所述手术器械分别安装在不同的所述机械臂上，所述内窥镜被配置为提供病灶区域的视野，所述控制器被配置为执行如上所述的内窥镜位姿调整方法。
[0037]可选的，所述手术机器人包括至少三条机械臂以及至少两把所述手术器械，至少两把手术器械分别安装在不同的所述机械臂上。
[0038]可选的，所述手术机器人包括与所述控制器通信连接的至少一个触发开关，所述手术机器人根据所述手术器械在所述理想区域之外时产生第一提示信号，所述触发开关根据所述第一提示信号判断是否需要被触发；所述触发开关用于被触发以使得所述控制器控制所述机械臂驱使所述内窥镜按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿。
[0039]可选的，所述触发开关被触发时产生第二提示信号，所述触发开关根据每次被触发时产生的所述第二提示信号判断是否需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内窥镜位姿调整方法，其特征在于，包括：根据与手术器械连接的机械臂的关节信息获取所述手术器械的第一空间位姿，以及根据与内窥镜连接的机械臂的关节信息获取所述内窥镜的第二空间位姿；基于所述第一空间位姿、所述第二空间位姿和所述内窥镜的视场角判断所述手术器械的末端是否在所述内窥镜的视野的理想区域之内；若所述手术器械在所述理想区域之外，则基于所述第一空间位姿、所述第二空间位姿和所述视场角计算所述内窥镜对应所述理想区域的目标空间位姿，并根据所述第二空间位姿和所述目标空间位姿规划一轨迹线路；以及，控制所述内窥镜按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿，并且在所述内窥镜的运动过程中实时优化更新所述轨迹线路以规避所述内窥镜预期发生的碰撞情况。2.根据权利要求1所述的内窥镜位姿调整方法，其特征在于，所述手术器械的数量为一把或至少两把；当所述手术器械的数量为至少两把时，所述内窥镜位姿调整方法包括：基于至少两把所述手术器械各自的第一空间位姿、所述第二位姿和所述视场角判断至少两把所述手术器械的末端是否在所述理想区域之内；若至少两把所述手术器械均在所述理想区域之外，则基于至少两把所述手术器械各自对应的第一空间位姿、所述第二位姿和所述视场角计算所述内窥镜对应所述理想区域的目标空间位姿。3.根据权利要求2所述的内窥镜位姿调整方法，其特征在于，当基于一把所述手术器械的第一空间位姿，所述第二空间位姿和所述视场角得到该把所述手术器械的末端位于所述内窥镜的轴线上，则判断所述手术器械在所述理想区域之内；当基于至少两把所述手术器械各自的第一空间位姿、所述第二空间位姿和所述视场角得到所述内窥镜的轴线位于至少两把手术器械的末端之间，且至少两把所述手术器械的末端连接方向垂直所述内窥镜的轴向时，则判断所述手术器械在所述理想区域之内。4.根据权利要求2所述的内窥镜位姿调整方法，其特征在于，所述内窥镜位姿调整方法还包括：所述手术器械在首次进入病灶区域时，调整所述内窥镜的位姿以使至少一把所述手术器械均在所述理想区域之内。5.根据权利要求1所述的内窥镜位姿调整方法，其特征在于，预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜与所述手术器械之间的碰撞，和/或，预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜与软体组织之间的碰撞。6.根据权利要求5所述的内窥镜位姿调整方法，其特征在于，预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜与所述手术器械之间的碰撞时，所述内窥镜位姿调整方法包括：根据所述第一空间位姿和所述第二空间位姿实时计算所述手术器械与所述内窥镜之间的距离，从而形成第一计算距离；若所述第一计算距离小于第一安全距离，则优化更新所述轨迹线路以规避所述碰撞情况。7.根据权利要求5所述的内窥镜位姿调整方法，其特征在于，预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜与所述软体组织之间的碰撞时，所述内窥镜位姿调整方法包括：根据所述内窥镜反馈的图像信息实时...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：上海微创医疗机器人集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：