一种消化道柔性手术机器人控制方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及消化道手术设备技术领域，尤其涉及一种消化道柔性手术机器人控制方法与系统。包括：获取内窥镜图像并获取内窥镜图像的灰度值，依据灰度值获取目标区域，依据灰度值驱动内窥镜的驱动电机，以使内窥镜朝向目标区域行进。现有技术中，需要人工操作器械经消化道输送至指定的手术区域，但人体消化道较为狭窄且弯曲较多，导致输送过程的操作较为复杂。相较于现有技术，本发明专利技术依据内窥镜图像的灰度值对内窥镜的行进进行控制，从而有效的简化了输送过程的操作。输送过程的操作。输送过程的操作。

【技术实现步骤摘要】
一种消化道柔性手术机器人控制方法与系统


[0001]本专利技术涉及消化道手术设备
，尤其涉及一种消化道柔性手术机器人控制方法与系统。

技术介绍

[0002]我国消化道疾病高发，而消化道癌症的早期诊治5年生存率高达90％，突显了早期诊疗的关键性。经自然腔道手术，如内镜下黏膜切除术，内镜下黏膜剥离术。因其具有创伤小、并发症少、恢复快、费用低等优点。已经成为治疗消化道早癌的标准方法。该类手术的实施依赖于内窥镜以及配套的手术器械。通常的，将内窥镜装设在柔性机械臂上，通过人工控制柔性机械臂进行对应的弯折以及对应的行进，以使内窥镜能够沿消化道进入指定的手术区域。但消化道较为狭窄且弯折区域较多，这导致人工操作难度较大且容易出现安全风险。
[0003]中国专利公开了一种介入手术机器人的控制方法和系统【申请号：CN202210481701.6、公开号：CN114886571A】包括：包括获取包含医疗介入器件的患者的生理腔的对应生理部位在第一时刻的第一图像和第二时刻的第二图像，确定医疗介入器件在生理腔内在第一时刻与第二时刻之间的时间段内的实际运动参数；获取在时间段内医生的远程操纵所设置的设置运动参数；对实际运动参数与设置运动参数进行比较以确定偏差；在所确定的偏差超出设定阈值范围的情况下，使得介入手术机器人的运动停下。虽然该专利的技术方案能够介入内窥镜的输送过程，以避免器械对人体造成损伤。但是该专利的技术方案仅能够及时停止内窥镜的行进过程，以提高安全性，实际的行进操作仍然由人工进行，并未有效的降低操作难度。
专利技术内容
[0004]针对现有技术的技术问题，本专利技术提供了一种消化道柔性手术机器人控制方法与系统。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了以下的技术方案：
[0006]一种消化道柔性手术机器人控制方法，包括：获取内窥镜图像并获取内窥镜图像的灰度值，依据灰度值获取目标区域，依据灰度值驱动内窥镜的驱动电机，以使内窥镜朝向目标区域行进。
[0007]在实际状态下，搭配有内窥镜的柔性机械臂会配套设置有相应的驱动电机，通过驱动电机的转动来驱动柔性机械臂进行对应的弯折。同时，内窥镜为了有效获取消化道内的图像，会搭配相应的探照灯用以提供照明。其中，探照灯的照明方向与内窥镜的拍摄方向一致。当内窥镜进入消化道内后，消化道内较直的区域能够与内窥镜的拍摄方向近似处于同一直线上，因此能够直接被探照灯照射到，该区域在内窥镜图像中的亮度较高，灰度值较大。消化道内的弯折区域与内窥镜的拍摄方向不处于同一直线上，因此不能被探照灯照射到，该区域内在内窥镜图像中的灰度值较小。可见，消化道内的弯折情况能够被内窥镜图像中的灰度值进行直接反应。由此，灰度值较小的区域为目标区域。依据灰度值的情况，控制
内窥镜的驱动电机，使得内窥镜的柔性机械臂进行相应的弯折，进而使得内窥镜能够朝向目标区域行进。即，使得内窥镜能够朝向弯折的区域行进。由此，本专利技术可有效控制内窥镜的行进过程，从而有效降低人工操作的难度。
[0008]进一步的，包括以下步骤：图像获取步骤：获取内窥镜图像并获取内窥镜图像的灰度值，依据灰度值获取目标区域；驱动参数获取步骤：获取驱动电机的运行状态，依据运行状态获取驱动参数，驱动参数包括【U、D、F1、F2】；控制步骤：依据灰度值、驱动参数驱动驱动电机，以使内窥镜朝向目标区域行进。
[0009]进一步的，“图像获取步骤”还包括以下步骤：获取内窥镜图像并获取内窥镜图像的灰度值；对比灰度值以获取最小灰度值SL；依据最小灰度值SL获取目标区域。
[0010]进一步的，驱动电机包括上下电机、左右电机、第一前后电机、第二前后电机；驱动参数获取步骤还包括以下步骤；获取上下电机的运行状态，以获取U值；获取左右电机的运行状态，以获取D值；获取第一前后电机的运行状态，以获取F1值；获取第二前后电机的运行状态，以获取F2值。
[0011]进一步的，控制步骤还包括以下步骤：转向步骤：依据灰度值、驱动参数驱动驱动电机，以使目标区域居于内窥镜图像的中央；行进步骤：依据驱动参数控制驱动电机，以使内窥镜行进。
[0012]进一步的，转向步骤还包括以下步骤：依据灰度值获取目标区域与内窥镜图像的中央之间的偏移量；依据偏移量，获取U的调控值、D的调控值；依据U的调控值、D的调控值驱动驱动电机，以使目标区域居于内窥镜图像的中央。
[0013]进一步的，行进步骤还包括以下步骤：依据设定值、F1、F2获取F1^、F2^；依据F1^、F2^驱动驱动电机，以使内窥镜行进。
[0014]一种消化道柔性手术机器人控制系统，应用如前所述的控制方法；包括计算组件、电机驱动组；电机驱动组与内窥镜的驱动电机电连接；计算组件与内窥镜电连接，以获取内窥镜图像；计算组件依据内窥镜图像获取目标区域；计算组件与电机驱动组电连接，以获取驱动参数；计算组件依据目标区域、驱动参数输出控制指令至电机驱动组，以使目标区域居于内窥镜图像的中央区域。
[0015]进一步的，计算组件，能够依据内窥镜图像获取内窥镜图像的灰度值；计算组件，能够依据灰度值的最小值获取目标区域。
[0016]进一步的，计算组件，能够依据目标区域、中央区域获取目标区域与中央区域之间的偏移量；计算组件，能够依据偏移量、驱动参数输出控制指令至电机驱动组。
[0017]相较于现有技术，本专利技术具有以下优点：
[0018]依据内窥镜图像的灰度值，本专利技术可使得内窥镜在柔性机械臂的带动下能够沿着消化道的弯曲持续行进，从而有效的简化了人工操作的过程，降低了操作难度。
[0019]通过获取内窥镜图像中的内切圆图像，可有效规避因消化道对内窥镜的包覆及消化道表面的不良影响，从而避免对目标区域产生误判。
[0020]通过第一前后电机、第二前后电机对内窥镜图像的行进进行分段控制，从而可最大限度的利用柔性机械臂自身的长度。
附图说明
[0021]图1：整体流程图。
[0022]图2：系统结构图。
[0023]图3：实际状态示意图。
具体实施方式
[0024]以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0025]实施例一：
[0026]一种消化道柔性手术机器人控制方法，包括：获取内窥镜图像并获取内窥镜图像的灰度值，依据灰度值获取目标区域，依据灰度值驱动内窥镜的驱动电机，以使内窥镜朝向目标区域行进。
[0027]在实际状态下，内窥镜上搭配有用于为内窥镜进入消化道后提供相应照明的探照灯。内窥镜内设置有相应的摄像头，用以搭配探照灯获取消化道内的图像。其中，探照灯的照明方向与摄像头的拍摄方向一致。内窥镜装设在柔性机械臂上，柔性机械臂内设置有多条钢丝，钢丝的一端与柔性机械臂的端部相连接，另一端与相应的驱动电机相连接。当驱动电机转动时，驱动电机将拉扯钢丝，从而拉动柔性机械臂进行相应的弯曲，进而调整内窥镜的朝向。
[0028]在实际执行时，具体包括以下步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消化道柔性手术机器人控制方法，其特征在于：包括：获取内窥镜图像并获取所述内窥镜图像的灰度值，依据所述灰度值获取目标区域，依据所述灰度值驱动所述内窥镜的驱动电机，以使所述内窥镜朝向所述目标区域行进。2.根据权利要求1所述的一种消化道柔性手术机器人控制方法，其特征在于：包括以下步骤：图像获取步骤：获取所述内窥镜图像并获取所述内窥镜图像的灰度值，依据所述灰度值获取所述目标区域；驱动参数获取步骤：获取所述驱动电机的运行状态，依据所述运行状态获取所述驱动参数，所述驱动参数包括【U、D、F1、F2】；控制步骤：依据所述灰度值、所述驱动参数驱动所述驱动电机，以使所述内窥镜朝向所述目标区域行进。3.根据权利要求2所述的一种消化道柔性手术机器人控制方法，其特征在于：所述“图像获取步骤”还包括以下步骤：获取所述内窥镜图像并获取所述内窥镜图像的灰度值；对比所述灰度值以获取所述最小灰度值SL；依据所述最小灰度值SL获取所述目标区域。4.根据权利要求2所述的一种消化道柔性手术机器人控制方法，其特征在于：所述驱动电机包括上下电机、左右电机、第一前后电机、第二前后电机；所述驱动参数获取步骤还包括以下步骤；获取所述上下电机的运行状态，以获取U值；获取所述左右电机的运行状态，以获取D值；获取所述第一前后电机的运行状态，以获取F1值；获取所述第二前后电机的运行状态，以获取F2值。5.根据权利要求2所述的一种消化道柔性手术机器人控制方法，其特征在于：所述控制步骤还包括以下步骤：转向步骤：依据所述灰度值、所述驱动参数驱动所述驱动电机，以使所述目标区域居于所述内窥镜图像的中央；行进步骤：依据所述驱动参数控制所述驱动电机，以使所述内窥镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昕扬，
申请(专利权)人：凌视医疗科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：