【技术实现步骤摘要】
本申请涉及医疗器械领域，特别是涉及一种手术机器人及其控制方法、控制装置。
技术介绍
1、微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。
2、随着科技的进步，微创手术机器人系统技术逐渐成熟，并被广泛应用。手术机器人系统包括主操控台及从操作设备，从操作设备包括多个具有末端器械的医疗器械，这些医疗器械包括具有图像末端器械的成像器械及具有操作末端器械的手术器械。主操控台包括显示器及操作部。医生在显示器显示的由成像器械提供的视野下，操作操作部以操纵成像器械或手术器械运动。
3、在调节视野时，医生通常期望以成像器械的远端点为中心对调节成像器械旋转以获得期望的图像，然而，实际由于微创手术机器人系统的结构特性和运动特性，通常不能直接控制成像器械围绕其远端点旋转，而是需要围绕其它旋转中心例如腹腔手术时特定的远心不动点旋转。由于成像器械运动时的旋转中心发生改变，容易导致成像器械实际获得的图像并不是医生所期望的。
技术实现思路
1、基于此，有必要提供一种能够获得期望的图像的手术机器人及其控制方法、控制装置。
2、一方面，本申请提供一种手术机器人，包括：成像器械，用于插入身体开口内以采集图像；操纵器，用于操纵所述成像器械围绕定位于所述身体开口的远心不动点旋转、和沿所述成像器械的轴线方向进给；输入装置，用于输入所述成像器械围绕其远端点在目标姿态自由度旋转的第一目标旋转矢
3、其中，所述基于所述目标位置和/或姿态确定所述操纵器和所述成像器械中关节的目标关节变量，包括：获取成像器械的成像光轴的配置参数；结合所述成像光轴的配置参数，构建关联于所述操纵器、所述成像器械及所述成像光轴的运动学模型；基于所述目标位置和/或姿态、所述运动学模型，确定所述操纵器和所述成像器械中关节的所述目标关节变量。
4、其中，所述配置参数包括所述成像光轴的长度、和/或所述成像光轴相对于所述成像器械的成像面的角度。
5、其中，所述控制装置被配置成用于：获取所述成像器械的成像距离范围；基于所述成像距离范围生成包括一个或多个可选目标成像距离的配置界面，所述目标成像距离介于所述成像距离范围的最小成像距离和最大成像距离之间；响应于通过所述配置界面对所述目标成像距离的选择，将选择的所述目标成像距离配置成所述成像光轴的长度。
6、其中，所述控制装置被配置成用于：生成包括一个或多个可选目标角度的配置界面，所述目标角度介于0°～90°之间；响应于通过所述配置界面对所述目标角度的选择，将选择的所述目标角度配置成所述成像光轴相对于所述成像面的角度。
7、其中，所述基于所述第一目标旋转矢量确定所述成像器械的目标成像中心在参考坐标系的目标位置和/或姿态，包括：确定所述目标成像中心相对于所述成像器械的远端点的第一位置和/或姿态；基于所述远端点在参考坐标系的当前位置和/或姿态，确定所述第一位置和/或姿态在参考坐标系的目标位置和/或姿态。
8、其中，用户头部在所述目标姿态自由度的移动关联于获取的所述第一目标旋转矢量，所述手术机器人还包括：图像主机，包括观察组件和姿态调整组件，所述姿态调整组件用于调整所述观察组件的姿态，所述观察组件用于观察所述成像器械采集的图像；所述控制装置与所述姿态调整组件耦接，还被配置成用于：根据所述第一目标旋转矢量控制所述姿态调整组件运动，使得所述观察组件跟随所述用户头部的运动在所述目标姿态自由度运动。
9、其中，所述观察组件被配置成同步于所述成像器械的移动而移动。
10、其中，所述姿态调整组件包括：底座；第一枢转件，与所述底座枢转连接，被配置成可相对于所述底座在第一姿态自由度旋转；及第二枢转件，与所述第一枢转件枢转连接，被配置成可相对于所述第一枢转件枢转在第二姿态自由度旋转；所述观察组件与所述第二枢转件相对固定连接。
11、其中，所述底座包括第一弯曲滑轨，所述第一枢转件包括第二弯曲滑轨和第三弯曲滑轨，所述第二枢转件包括第四弯曲滑轨，所述第一弯曲滑轨和所述第二弯曲滑轨滑动配合以可在第一姿态自由度旋转，所述第三弯曲滑轨和所述第四弯曲滑轨滑动配合以可在第二姿态自由度旋转；或者，所述底座包括第一弯曲滑轨，所述第一枢转件包括第二弯曲滑轨，所述第一弯曲滑轨和所述第二弯曲滑轨滑动配合以可在第一姿态自由度旋转，所述姿态调整关节还包括转动关节，所述第二枢转件与所述第一枢转件之间通过所述转动关节连接以可在第二姿态自由度旋转。
12、其中，所述输入装置包括一个或多个具有接收和/或发射无线信号能力的基站，所述输入装置还包括可穿戴于用户头部的穿戴式设备，所述穿戴式设备包括一个或多个具有发射和/或接收无线信号能力的信标，基于感测所述一个或多个信标与所述一个或多个基站之间的距离，能够确定关联于所述用户头部移动的所述第一目标旋转矢量。
13、其中，所述成像器械包括刚性成像器械。
14、其中，所述成像器械包括柔性成像器械。
15、另一方面，本申请提供一种手术机器人的控制方法，所述手术机器人包括：
16、成像器械，用于插入身体开口内以采集图像；操纵器，用于操纵所述成像器械围绕定位于所述身体开口的远心不动点旋转、和沿所述成像器械的轴线方向进给；输入装置，用于输入所述成像器械围绕远端点在目标姿态自由度旋转的第一目标旋转矢量；所述控制方法包括：获取所述输入装置输入的所述第一目标旋转矢量；基于所述第一目标旋转矢量确定所述成像器械的目标成像中心在参考坐标系的目标位置和/或姿态；基于所述目标位置和/或姿态确定所述操纵器和所述成像器械中关节的目标关节变量；根据所述目标关节变量控制所述操纵器和所述成像器械中关节运动，以使所述成像器械的成像中心达到所述目标成像中心。
17、另一方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被配置为由处理器加载并执行实现如上述任一项实施例所述的控制方法的步骤。
18、另一方面，本申请提供了一种手术机器人的控制装置，包括：存储器，用于存储计算机程序；及处理器，用于加载并执行所述计算机程序；其中，所述计算机程序被配置为由所述处理器加载并执行实现如上述任一项实施例所述的控制方法的步骤。
19、本申请的手术机器人及其控制方法、控制装置，具有如下有益效果：
20、通过基于成像器械围绕其远端点旋转第一目标旋转矢量对准的目标成像中心，确定操纵本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种手术机器人，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述基于所述目标位置和/或姿态确定所述操纵器和所述成像器械中关节的目标关节变量，包括：
3.根据权利要求2所述的手术机器人，其特征在于，所述配置参数包括所述成像光轴的长度、和/或所述成像光轴相对于所述成像器械的成像面的角度。
4.根据权利要求3所述的手术机器人，其特征在于，所述控制装置被配置成用于：
5.根据权利要求3所述的手术机器人，其特征在于，所述控制装置被配置成用于：
6.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述基于所述第一目标旋转矢量确定所述成像器械的目标成像中心在参考坐标系的目标位置和/或姿态，包括：
7.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，用户头部在所述目标姿态自由度的移动关联于获取的所述第一目标旋转矢量，所述手术机器人还包括：
8.根据权利要求7所述的手术机器人，其特征在于，所述观察组件被配置成同步于所述成像器械的移动而移动。
9.根据权利要求7所述的手术机器人，其特征
10.根据权利要求9所述的手术机器人，其特征在于，所述底座包括第一弯曲滑轨，所述第一枢转件包括第二弯曲滑轨和第三弯曲滑轨，所述第二枢转件包括第四弯曲滑轨，所述第一弯曲滑轨和所述第二弯曲滑轨滑动配合以可在第一姿态自由度旋转，所述第三弯曲滑轨和所述第四弯曲滑轨滑动配合以可在第二姿态自由度旋转；或者，
11.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述输入装置包括一个或多个具有接收和/或发射无线信号能力的基站，所述输入装置还包括可穿戴于用户头部的穿戴式设备，所述穿戴式设备包括一个或多个具有发射和/或接收无线信号能力的信标，基于感测所述一个或多个信标与所述一个或多个基站之间的距离，能够确定关联于所述用户头部移动的所述第一目标旋转矢量。
12.一种手术机器人的控制方法，其特征在于，所述手术机器人包括：
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被配置为由处理器加载并执行实现如权利要求12所述的控制方法的步骤。
14.一种手术机器人的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
...【技术特征摘要】
1.一种手术机器人，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述基于所述目标位置和/或姿态确定所述操纵器和所述成像器械中关节的目标关节变量，包括：
3.根据权利要求2所述的手术机器人，其特征在于，所述配置参数包括所述成像光轴的长度、和/或所述成像光轴相对于所述成像器械的成像面的角度。
4.根据权利要求3所述的手术机器人，其特征在于，所述控制装置被配置成用于：
5.根据权利要求3所述的手术机器人，其特征在于，所述控制装置被配置成用于：
6.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述基于所述第一目标旋转矢量确定所述成像器械的目标成像中心在参考坐标系的目标位置和/或姿态，包括：
7.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，用户头部在所述目标姿态自由度的移动关联于获取的所述第一目标旋转矢量，所述手术机器人还包括：
8.根据权利要求7所述的手术机器人，其特征在于，所述观察组件被配置成同步于所述成像器械的移动而移动。
9.根据权利要求7所述的手术机器人，其特征在于，所述姿态...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙强，姚明君，王建辰，
申请(专利权)人：深圳市精锋医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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