一种手术机器人远程数据传输方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种手术机器人远程数据传输方法和系统。该方法包括：将主端上位机与主端控制器建立通信连接，并通过主端控制器读取主操作手的位姿信息；主端上位机与从端上位机建立网络通信，并利用预设的数据校验方法和预设的数据加密方法保证主操作手的位姿信息安全可靠地发送到从端上位机中；主操作手的位姿信息经过从端上位机与从端控制器建立的通信通道发送到从操作手上并作为从操作手对位于从端的被操作对象执行手术动作的操作依据；将从操作手产生的反馈信息通过从端控制器传输到从端上位机中，主端上位机通过网络通信的方式接收到从端上位机发送来的从操作手的反馈信息；主端上位机将从操作手的反馈信息发送到操作者手中。操作者手中。操作者手中。

【技术实现步骤摘要】
一种手术机器人远程数据传输方法和系统


[0001]本专利技术涉及手术机器人远程控制技术和医疗数据远程传输技术，特别涉及一种手术机器人远程数据传输方法、系统、电子设备以及存储介质。

技术介绍

[0002]随着科技及医学的发展，远程医疗越来越引起人们的关注，机器人远程手术是手术机器人系统发展的必然趋势。与本地手术不同的是，远程手术操作者端和被操作对象端具有一定的物理距离，这对主端和从端的信息传输和信息感知提出了更高的要求，所以针对手术机器人远程数据传输时延、可靠性和安全性问题提出本传输系统及方法。
[0003]目前，针对手术机器人远程数据传输，流行的网络应用架构主要为两层客户机/服务器(Client/Server，常简写为C/S)和三层浏览器/服务器(Browser/Server，常简写为B/S)架构两种。上述两种架构主要通过第三方公共服务器来进行数据的转发以实现不同物理空间广域网下的数据传输，数据输出的时延大小及传输稳定性取决于服务器的工作拥挤状态，具有不确定性。除此之外，为保证手术机器人进行远程手术顺利进行，有相关方法从通信手段入手，如采用网络专线等方法。而网络专线需要专业人员管理且租用价格较高。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术提供了一种手术机器人远程数据传输方法、系统、电子设备以及存储介质，以期至少能够解决上述问题之一。
[0005]根据本专利技术的第一个方面，提供了一种手术机器人远程数据传输方法，包括：
[0006]将主端上位机与主端控制器建立通信连接，并通过主端控制器读取手术机器人的主操作手的位姿信息，其中手术机器人的主操作手的位姿信息表示位于主端的操作者操作手术机器人的主操作手进行手术所产生的操作信息和控制信息；
[0007]主端上位机与从端上位机基于P2P通信技术建立网络通信，并利用预设的数据校验方法和预设的数据加密方法保证手术机器人的主操作手的位姿信息安全可靠地发送到从端上位机中；
[0008]手术机器人的主操作手的位姿信息经过从端上位机与从端控制器建立的通信通道发送到手术机器人的从操作手上并作为手术机器人的从操作手对位于从端的被操作对象执行手术动作的操作依据；
[0009]将手术机器人的从操作手产生的反馈信息通过从端控制器传输到从端上位机中，主端上位机通过网络通信的方式接收到从端上位机发送来的手术机器人的从操作手的反馈信息；
[0010]主端上位机将手术机器人的从操作手的反馈信息发送到操作者手中，其中，手术机器人的从操作手的反馈信息用于操作者分析和控制手术机器人的从操作手对被操作对象执行手术的过程。
[0011]根据本专利技术的实施例，上述主端上位机与主端控制器建立通信连接，并通过主端
控制器读取手术机器人的主操作手的位姿信息包括：
[0012]主端上位机通过主端控制器的互联网协议地址、用户名以及密码建立与主端控制器的安全通信连接；
[0013]基于与主端控制器的安全通信连接，主端上位机读取主端控制器采集到的手术机器人的主操作手的位姿信息。
[0014]根据本专利技术的实施例，上述主端上位机与从端上位机基于P2P通信技术建立网络通信，并利用预设的数据校验方法和预设的数据加密方法保证手术机器人的主操作手的位姿信息安全地发送到从端上位机中包括：
[0015]在安全的网络云服务器中分别开辟主端通讯端口与从端通讯端口并通过绑定函数对主端通讯端口与从端通讯端进行绑定；
[0016]主端上位机基于安全的网络云服务器的公网地址和主端通讯端口建立与安全的网络云服务器的网络通信，并通过读写函数与安全的网络云服务器进行数据交互；
[0017]基于安全的网络云服务器的公网地址和从端通讯端口建立从端上位机与安全的网络云服务器的网络通信，并通过读写函数实现从端上位机与安全的网络云服务器之间的数据交互；
[0018]主端上位机通过安全的网络云服务器获取从端上位机的互联网协议地址和从端通讯端口；
[0019]将主端上位机的互联网协议地址和主端通讯端口通过安全的网络云服务器发送到从端上位机中；
[0020]根据从端上位机的互联网协议地址和从端通讯端口，主端上位机利用预设的数据校验方法和预设的数据加密方法安全可靠地向从端上位机发送消息以进行用户数据报协议打洞；
[0021]根据主端上位机的互联网协议地址和主端通讯端口，利用预设的数据校验方法和预设的数据加密方法安全可靠地将从端上位机产生的消息发送到主端上位机中以完成用户数据报协议打洞。
[0022]根据本专利技术的实施例，上述根据从端上位机的互联网协议地址和从端通讯端口，主端上位机利用预设的数据校验方法和预设的数据加密方法安全可靠地向从端上位机发送消息以进行用户数据报协议打洞包括：
[0023]主端上位机将主端通讯端口、从端通讯端口、用户数据报协议长度以及校验码进行打包处理，得到用户数据报协议的报头；
[0024]主端上位机利用预设的数据校验方法和预设的数据加密方法将由发送的消息构成的数据帧和用户数据报协议的报头进行合成处理，得到用户数据报；
[0025]主端上位机将用户数据报进行主端上位机的互联网协议地址的头部信息的封装；
[0026]主端上位机将封装后的报文信息发送到从端上位机中以进行用户数据报协议打洞。
[0027]根据本专利技术的实施例，上述主端控制器基于安全外壳协议进行通讯，并利用传输控制协议分别与手术机器人的主操作手和主端上位机进行数据传输；
[0028]其中，从端控制器基于安全外壳协议进行通讯，并利用传输控制协议分别与手术机器人的从操作手和从端上位机进行数据传输。
[0029]根据本专利技术的实施例，上述预设的数据校验方法包括循环冗余校验方法；
[0030]其中，预设的数据加密方法包括基于高级加密标准算法的数据分组加密方法。
[0031]根据本专利技术的实施例，上述循环冗余校验方法采用多项式除法求余的方式生成校验码，并基于查表法实现对位姿信息进行校验，其中，位姿信息包括手术机器人的主操作手的位姿信息和手术机器人的从操作手的位姿信息；
[0032]其中，基于高级加密标准算法的数据分组加密方法在进行首轮加密前先进行明文与密钥的异或操作；
[0033]其中，基于高级加密标准算法的数据分组加密方法的每轮次加密过程包括字节代换、行移位、列混合以及轮密钥加；
[0034]其中，基于高级加密标准算法的数据分组加密方法的末轮加密过程不进行列混合操作。
[0035]根据本专利技术的第二个方面，提供了一种手术机器人远程数据传输系统，应用于上述手术机器人远程数据传输方法，包括：
[0036]手术机器人的主操作手，用于生成位于主端的操作者在执行手术操作过程中的位姿信息，其中，手术机器人的主操作手的位姿信息表示位于主端的操作者操作手术机器人的主操作手进行手术所产生的操作信息和控制信息；
[0037]主端控制器，用于基于安全外壳协议进行通讯，并利用传输控制协议分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术机器人远程数据传输方法，其特征在于，包括：将主端上位机与主端控制器建立通信连接，并通过所述主端控制器读取手术机器人的主操作手的位姿信息，其中，所述手术机器人的主操作手的位姿信息表示位于主端的操作者操作所述手术机器人的主操作手进行手术所产生的操作信息和控制信息；所述主端上位机与从端上位机基于P2P通信技术建立网络通信，并利用预设的数据校验方法和预设的数据加密方法保证所述手术机器人的主操作手的位姿信息安全可靠地发送到所述从端上位机中；所述手术机器人的主操作手的位姿信息经过所述从端上位机与从端控制器建立的通信通道发送到手术机器人的从操作手上并作为所述手术机器人的从操作手对位于从端的被操作对象执行手术动作的操作依据；将所述手术机器人的从操作手产生的反馈信息通过所述从端控制器传输到所述从端上位机中，所述主端上位机通过网络通信的方式接收到所述从端上位机发送来的所述手术机器人的从操作手的反馈信息；所述主端上位机将所述手术机器人的从操作手的反馈信息发送到所述操作者手中，其中，所述手术机器人的从操作手的反馈信息用于所述操作者分析和控制所述手术机器人的从操作手对所述被操作对象执行手术的过程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，主端上位机与主端控制器建立通信连接，并通过所述主端控制器读取手术机器人的主操作手的位姿信息包括：所述主端上位机通过所述主端控制器的互联网协议地址、用户名以及密码建立与所述主端控制器的安全通信连接；基于与所述主端控制器的安全通信连接，所述主端上位机读取所述主端控制器采集到的所述手术机器人的主操作手的位姿信息。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主端上位机与从端上位机基于P2P通信技术建立网络通信，并利用预设的数据校验方法和预设的数据加密方法保证所述手术机器人的主操作手的位姿信息安全地发送到所述从端上位机中包括：在安全的网络云服务器中分别开辟主端通讯端口与从端通讯端口并通过绑定函数对所述主端通讯端口与所述从端通讯端进行绑定；所述主端上位机基于所述安全的网络云服务器的公网地址和所述主端通讯端口建立与所述安全的网络云服务器的网络通信，并通过读写函数与所述安全的网络云服务器进行数据交互；基于所述安全的网络云服务器的公网地址和所述从端通讯端口建立所述从端上位机与所述安全的网络云服务器的网络通信，并通过读写函数实现所述从端上位机与所述安全的网络云服务器之间的数据交互；所述主端上位机通过所述安全的网络云服务器获取所述从端上位机的互联网协议地址和所述从端通讯端口；将所述主端上位机的互联网协议地址和所述主端通讯端口通过所述安全的网络云服务器发送到所述从端上位机中；根据所述从端上位机的互联网协议地址和所述从端通讯端口，所述主端上位机利用所述预设的数据校验方法和所述预设的数据加密方法安全可靠地向所述从端上位机发送消
息以进行用户数据报协议打洞；根据所述主端上位机的互联网协议地址和所述主端通讯端口，利用所述预设的数据校验方法和所述预设的数据加密方法安全可靠地将所述从端上位机产生的消息发送到所述主端上位机中以完成所述用户数据报协议打洞。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述从端上位机的互联网协议地址和所述从端通讯端口，所述主端上位机利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李进华，程天天，王树新，赵建厂，孙宇阳，
申请(专利权)人：天津大学医疗机器人与智能系统研究院，
类型：发明
国别省市：