一种手术机器人能量器械控制系统及能量器械控制方法与流程

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种手术机器人能量器械控制系统及能量器械控制方法。

背景技术：

能量器械是运用电能、声能和光能等能量形式作用于组织，实现组织切割和凝血等功能的手术器械设备，并且使用能量器械能够使得切割快速、准确，并且在切割时还能够具备凝血、无感染等优点，因此被广泛应用于外科手术中的操作，例如目前用于手术的高频电刀、激光刀以及超声刀等。

目前，能量器械的应用还处于进行手术的医生手持进行操作的阶段，对能量器械的控制过程也需要医生手动与能量器械上的交互装置进行交互，进而实现能量器械的功能控制，控制方式较为单一，使得医生只能在手术病床前进行手术操作，而且，在长时间进行手术的过程中，医生极容易出现疲劳，进而容易导致医生手颤等情况，从而也就增加手术的风险。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种手术机器人能量器械控制系统及能量器械控制方法，用于实现手术机器人中的能量器械的远程控制。

第一方面，提供一种手术机器人能量器械控制系统，该控制系统包括：主控设备、路由器、第一控制板和能量器械：

所述路由器通过以太网口与所述主控设备相连；

所述第一控制板包括m个输出接口，所述m个输出接口中不同的输出接口用于输出不同的控制信号，其中，m为正整数；所述第一控制板通过以太网口与所述路由器相连；

所述能量器械通过电连接的方式分别与所述第一控制板中的m个输出接口相连，所述能量器械为通过能量执行微创手术中的操作的器械；

其中，当所述主控设备接收到用于对所述能量器械的动作进行控制的控制命令后，通过所述路由器将所述控制命令发送给所述第一控制板，所述第一控制板将所述控制命令解析为控制信号，并根据所述控制信号控制所述m个输出接口的状态，所述输出接口的状态包括开启或者关闭，并通过处于开启状态的输出接口将所述控制信号发送给所述能量器械，使得所述能量器械能够根据所述控制信号和所述处于开启状态的输出接口执行所述控制命令。

可选的，所述控制系统还包括第二控制板，所述第二控制板的一端通过以太网口与所述路由器相连，另一端与所述能量器械相连，所述第二控制板用于在接收到所述主控设备通过所述路由器发送的数据读取命令时，所述数据读取命令用于指示读取所述能量器械的能量值，控制读取所述能量器械的当前能量值。

可选的，所述能量器械为高频电刀，则所述控制命令包括能量增加命令、能量减小命令、切割命令、凝血命令；其中，所述能量增加命令用于增加所述高频电刀的输出电流值，所述能量减小命令用于减小所述高频电刀的输出电流值，所述切割命令用于将所述高频电刀的功能设置为切割功能，所述凝血命令用于将所述高频电刀的功能设置为凝血功能。

可选的，所述高频电刀的刀头为双极刀头，所述高频电刀的工作模式包括双极模式；

当所述高频电刀接收到用于指示所述高频电刀切换为双极模式的第一控制信号后，所述高频电刀的两个电极均处于使能状态，使得处于所述两个电极之间的病变组织产生高温，以实现所述高频电刀的切割或者凝血功能。

可选的，所述高频电刀的工作模式还包括单极模式，

当所述高频电刀接收到用于指示所述高频电刀切换为单极模式的第二控制信号后，所述高频电刀的两个电极中的其中一个电极处于使能状态，且通过所述处于使能状态的电极与设置在病床上的极板组成两个电极，以使得与所述处于使能状态的电极接触的病变组织产生高温，以实现所述高频电刀的切割或者凝血功能。

可选的，所述高频电刀的工作模式还包括非能量器械模式；

当所述高频电刀接收到用于指示所述高频电刀断开与能量源的连接的控制信号后，所述能量源为所述高频电刀提供用于切割和凝血的能量，则所述高频电刀的两个电极均处于禁止使能状态，则所述高频电刀的两个电极作为夹持器械的两端，以在接收到其他控制信号使能够实现所述高频电刀抓取病变组织或者分离病变组织的功能。

第二方面，提供一种手术机器人能量器械控制方法，该方法包括：

能量器械通过第一控制板接收所述主控设备发送的控制命令，所述控制命令用于指示所述能量器械所要执行的动作；所述能量器械包括第一控制板，所述第一控制板包括m个输出接口，所述m个输出接口中不同的输出接口用于输出不同的控制信号，其中，m为正整数；

所述能量器械通过所述第一控制板将所述控制命令解析为控制信号，并通过所述第一控制板根据所述控制信号控制所述m个输出接口的状态，所述输出接口的状态包括开启或者关闭，使得所述能量器械能够根据所述控制信号和所述处于开启状态的输出接口执行所述控制命令。

可选的，所述能量器械还包括第二控制板，则所述方法还包括：

能量器械接收所述主控设备发送的数据读取命令，所述数据读取命令用于指示读取所述能量器械的能量值；

所述能量器械通过第二控制板控制读取所述能量器械的当前能量值；

所述能量器械通过第一控制板将所述当前能量值发送给所述主控设备，以使得所述主控设备能够显示所述当前能量值。

第三方面，提供一种计算机装置，所述装置包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如第二方面提供的能量器械控制方法中任一项所述方法的步骤。

第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面提供的能量器械控制方法中任一项所述方法的步骤。

在本发明实施例中，能够通过主控设备通过以太网将控制命令发送给第一控制板，进而通过第一控制板控制能量器械的动作，这样，主控设备则可以灵活的设置在其他位置，并且通过控制板来控制能量器械，使得能量器械不会执行控制板的控制信号之外的动作，使得手术过程更加精确，并且这样，也不用医生长时间的对能量器械直接进行操作，进而也就避免了医生长时间的手术而产生的手颤带来的手术风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的手术机器人能量器械控制系统的一种结构示意图；

图2为本发明实施例提供的增加了第二控制板的手术机器人能量器械控制系统的一种结构示意图；

图3为本发明实施例提供的手术机器人能量器械控制方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的计算机装置的一种结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

下面介绍本发明实施例的技术背景。

目前，能量器械的应用还处于进行手术的医生手持进行操作的阶段，对能量器械的控制过程也需要医生手动与能量器械上的交互装置进行交互，进而实现能量器械的功能控制，控制方式较为单一，使得医生只能在手术病床前进行手术操作，这样，在长时间进行手术的过程中，医生极容易出现疲劳，从而也就增加手术的风险。

鉴于此，本发明实施例提供一种手术机器人能量器械控制系统，在该控制系统中，能够通过主控设备通过以太网将控制命令发送给第一控制板，进而通过第一控制板控制能量器械的动作，这样，主控设备则可以灵活的设置在其他位置，并且通过控制板来控制能量器械，使得能量器械不会执行控制板的控制信号之外的动作，使得手术过程更加精确，并且这样，也不用医生长时间的对能量器械直接进行操作，进而也就避免了医生长时间的手术而产生的手颤带来的手术风险。

下面结合附图介绍本发明实施例提供的技术方案。

请参见图1，本发明一实施例提供一种手术机器人能量器械控制系统10，该控制系统可以包括主控设备101、路由器102、第一控制板103和能量器械104。其中，所述路由器102可以通过以太网口与所述主控设备101和第一控制板103分别相连，所述第一控制板103可以通过电连接的方式与所述能量器械104相连。

本发明实施例中，可以通过主控设备101接收控制命令，将控制命令通过路由器102发送给第一控制板。因此，可用于接收命令的器件都可以作为本发明实施例的主控设备101。例如，主控设备101可以是手术机器人中的医生控制台，或者是与控制柜中的能量器械相对应的控制装置等，当然，主控设备101也可以手术机器人中其他可能的器件来实现，本发明实施例对此不做限制。其中，控制命令是用于对能量器械103的动作进行控制的命令，例如控制能量器械103的工作模式和能量增减的命令。其中，手术机器人是指通过医生的控制手术机器人来进行外科手术操作，以替代来目前医生手持器械进行外科手术的医疗器械。其中，手术机器人主要通过医生控制台、控制柜和机械臂等部分组成，医生控制台用于接收医生的控制命令，控制柜用于放置手术器械以及控制能量器械的能量源等，机械臂用于接收控制台或者控制柜的控制命令并执行外科手术中的具体操作。本发明实施例的控制系统即是用于实现手术机器人中所用到的能量器械的控制。

具体的，主控设备101可以接收操作人员对主控设备101直接输入的命令，也可以接收通过其他设备发送来的命令，例如当主控设备101为控制柜中的控制装置时，则主控设备101可以接收医生通过医生控制台发送来的控制命令。

本发明实施例中，第一控制板103可以通过路由器102接收操作命令。其中，路由器102用于将主控设备101的操作命令转发给指定的设备，这里既是指第一控制板103，其中值得注意的是，路由器102的功能还可以通过其他的网络设备来实现，例如可以通过交换机来实现。第一控制板103可以通过单片机(microcontrollers)或者可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，plc)来实现，当然，第一控制板103也可以通过其他可能的处理器件来实现，本发明实施例对此不做限制。其中，第一控制板可以设置在控制柜，或者设置在能量器械上面，或者设置在机械臂上，本发明实施例对此不做限制。

具体的，第一控制板103包括m个输出接口，这m个输出接口中的不同的输出信号用于输出不同的控制信号，也就是说每个输出接口对着这不同的控制功能，而针对不同的能量器械其对应的操作功能也不尽相同，因此在实际应用时，不同的输出接口所输出的控制信号可以根据实际情况进行设置。

本发明实施例中，由于路由器102转发的操作命令是通过以太网来进行传输的数据包，因此第一控制板103在接收操作命令之后，还需要对数据包形式的操作命令解析成为控制信号，第一控制板103还可以根据控制信号来控制第一控制板的m个输出接口的状态，该状态包括开启或者关闭，当输出接口处于开启状态时，则可以通过该输出接口将所述控制信号发送给能量器械。其中，输出接口通过继电器来实现，则输出接口的状态即对应继电器的开合和关闭状态。

本发明实施例中，能量器械104为运用电能、声能和光能等能量作用于组织，实现组织切割和凝血等功能的手术器械，例如可以为高频电刀、激光刀以及超声刀；当然，能量器械104还可以包括其他可能的能量器械104，只要是通过能量的形式来进行手术操作的器械均可以作为本发明实施例的能量器械104，因此本发明实施例对此不作限制。其中，能量器械104安装在手术机器人的机械臂上，通过机械臂来控制能量器械的转动、开合、伸入/出病患体内等机械动作，而能量器械104的能量大小以及工作模式的设置是通过本发明实施例的第一控制板103来控制的。

具体的，当能量器械104接收到第一控制板103发送的控制信号后，则可以根据发送控制信号的输出接口和输出接口发送的信号确定所要执行的动作，进行执行相应的动作。

本发明实施例中，能量器械104具体可以为高频电刀，则相应的控制命令则可以为能量增加命令、能量减小命令、切割命令、凝血命令。其中，能量增加命令用于增加高频电刀的输出电流值，能量减小命令用于减小高频电刀的输出电流值，切割命令用于将高频电刀的功能设置为切割功能，凝血命令用于将高频电刀的功能设置为凝血功能。

本发明实施例提供的高频电刀的刀头还可以为双极刀头，且该高频电刀的工作模式也可以有多种，包括但不限于以下几种：

(1)双极模式，当将高频电刀的工作模式设置为双极模式时，即当高频电刀接收到用于指示高频电刀切换为双极模式的第一控制信号后，则可以使得高频电刀的两个电极均处于使能状态，这样就可以使得可以将病变组织直接置于两个电极之间，并通过两个电极向病变组织提供高频电能，使得病变组织脱水脱落以及凝固，以实现高频电刀的切割或者凝血功能。当处于双极模式时，高频电刀的作用范围仅在于两个电极之间，对人体的伤害较小。

(2)单极模式，当将高频电刀的工作模式设置为单极模式时，即当高频电刀接收到用于指示高频电刀切换为单极模式的第二控制信号后，使得高频电刀的两个电极中的其中一个电极处于使能状态，且高频电刀的工作模式为单极模式时，还需通过处于使能状态的电极与设置在病床上的极板组成两个电极，以使得与处于使能状态的电极接触的病变组织产生高温，以实现高频电刀的切割或者凝血功能。

(3)普通器械模式，当将高频电刀的工作模式设置为普通器械模式时，即当高频电刀接收到用于指示高频电刀断开与能量源的连接的控制信号后，能量源为高频电刀提供用于切割和凝血的能量，则高频电刀的两个电极均处于禁止使能状态，这时高频电刀的两个电极则可以作为夹持器械的两端，例如镊子等，以在接收到其他控制信号使能够实现高频电刀抓取病变组织或者分离病变组织的功能。

本发明实施例中，为了准确的对能量器械进行控制，因此在能量器械工作过程中，需要知道能量器械的能量值，进而使得操作人员根据能量值对能量器械进行更准确的控制，因此请参见图2，本发明实施例提供的控制系统还可以包括第二控制板105。其中，第二控制板105的一端通过以太网口与路由器102相连，另一端与能量器械104相连，第二控制板105用于在接收到主控设备101通过路由器102发送的数据读取命令时，数据读取命令用于指示读取能量器械104的能量值，控制读取能量器械104的当前能量值。第二控制板105可以设置在控制柜，或者设置在能量器械上面，或者设置在机械臂上，本发明实施例对此不做限制。

具体的，第二控制板105可以包括n个输出接口；第一控制板103还包括多个输入接口；能量器械104还包括n个数码管(lightemittingdiode，led)，且每个led数码管包括多个发光管，n个led数码管用于显示能量器械104的当前能量值；其中，n为正整数；第二控制板105通过以太网口与路由器102相连，且第二控制板105的n个输出接口通过电连接的方式与n个led数码管分别连接，其中，一个输出接口与一个led数码管连接；第一控制板103的多个输入接口与n个led数码管中每个led数码管均连接，其中，每个led数码管包括的多个发光管分别与第一控制板103的多个输入接口分别相连，且一个发光管与一个输入接口连接；第一控制板103输入接口的数量和每个led数码管包括的发光管的数量相同。

当第一控制板103和第二控制板105接收到主控设备101通过路由器102发送的数据读取命令后，数据读取命令用于读取能量器械104的当前能量值，则第二控制板105依次控制n个输出接口的开启，当与第二控制板105中的输出接口处于开启状态时，与该输出接口相连的led数码管的个个发光管的状态能够被第一控制板103的相应输入接口读取。也就是说，当第二控制板105依次控制n个输出接口的开启之后，第一控制板103则可以依次读取led数码管的各个发光管的状态。

由于第一控制板103读取的发光管的状态为bcd码(binary-codeddecimal)，因此主控设备无法直接显示，因此在读取发光管的状态之后，还可以通过第一控制板103将读取的每个发光管的状态转换为十进制数值。例如，第一控制板依次读取的发光管的状态为0000001，转换为十进制数值即为1，也就是说读取的led数码管显示的数值为1，当将n个led数码管依次读取完成后，则可以按照顺序还原这n个led数码管显示的数值，该数值即为能量器械当前的能量值。

本发明实施例中，第一控制板103还可以将转换后的十进制数值通过路由器102发送给主控设备101，以使得主控设备101能够显示十进制数值，这样操作人员则可以直接通过主控设备101获取能量器械当前的能量值。

请参见图3，本发明一实施例提供一种手术机器人能量器械控制方法，该方法流程如下：

步骤301：能量器械接收主控设备发送的控制命令，控制命令用于指示能量器械所要执行的动作；能量器械包括第一控制板，第一控制板包括m个输出接口，m个输出接口中不同的输出接口用于输出不同的控制信号，其中，m为正整数；

步骤302：能量器械通过第一控制板将控制命令解析为控制信号，并通过第一控制板根据控制信号控制m个输出接口的状态，输出接口的状态包括开启或者关闭，使得能量器械能够根据控制信号和处于开启状态的输出接口执行控制命令。

本发明实施例中，该能量器械可以包括第一控制板，则该能量器械可以通过第一控制板接收主控设备发送的控制命令，并将控制命令解析为控制信号，且控制第一控制板的相应的输出接口的状态，进而使得该能量器械能够根据输出接口的状态和控制信号来执行相应的动作，具体可以参见能量器械控制系统部分的描述，在此不再赘述。

为了对能量器械进行更精准的控制，能量器械还可以包括第二控制板，用于控制第一控制板读取能量器械的能量值。具体的，主控设备可以向能量器械发送数据读取命令，能量器械通过第一控制板和第二控制板读取数据读取命令，并通过第二控制板控制第一控制板读取能量器械当前的能量值，以及通过第一控制板将能量值发送给主控设备，使得主控设备能够显示能量器械的而前能量值。具体的，由于该部分的内容是与上述控制系统部分内容相对应的，因此该部分的内容也可以参照上述能量器械控制系统部分的描述，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例中，能够通过主控设备通过以太网将控制命令发送给第一控制板，进而通过第一控制板控制能量器械的动作，这样，主控设备则可以灵活的设置在其他位置，并且通过控制板来控制能量器械，使得能量器械不会执行控制板的控制信号之外的动作，使得手术过程更加精确，并且这样，也不用医生长时间的对能量器械直接进行操作，进而也就避免了医生长时间的手术而产生的手颤带来的手术风险。

请参见图4，本发明一实施例还提供一种计算机装置，该计算机装置包括处理器401，处理器401用于执行存储器中存储的计算机程序时实现本发明实施例提供的能量器械控制方法的步骤。

可选的，处理器401具体可以是中央处理器、特定应用集成电路(英文：applicationspecificintegratedcircuit，简称：asic)，可以是一个或多个用于控制程序执行的集成电路，可以是使用现场可编程门阵列(英文：fieldprogrammablegatearray，简称：fpga)开发的硬件电路，可以是基带处理器。

可选的，处理器401可以包括至少一个处理核心。

可选的，该计算机装置还包括存储器402，存储器402可以包括只读存储器(英文：readonlymemory，简称：rom)、随机存取存储器(英文：randomaccessmemory，简称：ram)和磁盘存储器。存储器402用于存储处理器401运行时所需的数据。存储器402的数量为一个或多个。其中，存储器402在图4中一并示出，但需要知道的是存储器402不是必选的功能模块，因此在图4中以虚线示出。

本发明一实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例提供的能量器械控制方法的步骤。

在本发明实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

在本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，或者各个单元也可以均是独立的物理模块。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备，例如可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等，或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：通用串行总线闪存盘(universalserialbusflashdrive)、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以对本申请的技术方案进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明实施例的方法，不应理解为对本发明实施例的限制。本技术领域的技术人员可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明实施例的保护范围之内。