手术机器人系统及其控制方法、介质及计算机设备与流程

1.本发明涉及手术机器人技术领域，尤其涉及一种手术机器人系统及其控制方法、介质及计算机设备。


背景技术：

2.相关技术中，手术机器人的操控端通常只有一个操控部件，例如只有一个控制杆来控制手术机器人的末端动作，由于手术机器人的末端动作通常包括位移和旋转，因此需要一个切换装置例如按键来切换操控部件的操作模式，以将操控部件在位移操控模式和旋转操控模式之间切换。
3.上述具有一个操控部件的手术机器人会造成医生的使用不便，延长手术时间，且容易引起操作失误，造成手术的安全风险。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种手术机器人系统及其控制方法、介质及计算机设备。
5.根据本发明的第一方面，提供一种手术机器人系统，包括：手术机器人执行端，所述手术机器人执行端包括手术器械；操控端，所述操控端包括动作采集部、第一操控部件、第二操控部件和第三操控部件，所述动作采集部配置为采集所述第一操控部件、所述第二操控部件以及所述第三操控部件的动作信息，根据所述动作信息确定操控信号，并向主控端发送所述操控信号；主控端，配置为接收所述操控信号，将所述操控信号转化为动作指令，并根据所述动作指令指示所述手术机器人执行端执行相应的动作；其中，所述第一操控部件的动作用于指示所述手术器械沿基准平面的平移，所述第二操控部件的动作用于指示所述手术器械相对所述基准平面的转动，所述第三操控部件的动作用于指示所述手术器械沿基准直线路径的运动，所述基准直线路径与所述基准平面呈夹角设置。
6.本发明的一些实施例中，所述第一操控部件包括第一摇杆；和/或，所述第二操控部件包括第二摇杆；和/或，所述第三操控部件包括推杆。
7.本发明的一些实施例中，所述基准直线路径为所述手术器械的延伸方向；和/或，所述操控端包括第四操控部件，所述动作采集部还配置为采集所述第四操控部件的动作信息，所述第四操控部件的动作用于指示所述手术器械绕所述基准直线转动；和/或，所述操控端包括第五操控部件，所述动作采集部还配置为采集所述第五操控部件的动作信息，所述第五操控部件的动作用于指示所述手术器械上下运动；和/或，所述操控端包括第六操控部件，所述动作采集部还配置为采集所述第六操控部件
的动作信息，所述第六操控部件的动作用于指示所述手术机器人执行端将手术器械装载或释放。
8.本发明的一些实施例中，所述手术机器人执行端包括力检测器件，用于检测所述手术器械的受力信息；所述操控端还包括力反馈器件，配置为基于所述力检测器件的不同受力信息，执行不同的反馈动作。
9.根据本发明的第二方面，提供一种手术机器人系统的控制方法，所述控制方法应用于主控端，所述控制方法包括：接收操控信号，根据所述操控信号确定动作指令；发送所述动作指令，所述动作指令用于指示手术机器人执行端要执行的动作；其中，所述操控信号包括第一操控信号，所述动作指令包括与所述第一操控信号对应的第一动作指令，用于指示所述手术机器人执行端的手术器械沿基准平面的平移；所述操控信号包括第二操控信号，所述动作指令包括与所述第二操控信号对应的第二动作指令，用于指示所述手术器械相对所述基准平面的转动；所述操控信号包括第三操控信号，所述动作指令包括与所述第三操控信号对应的第三动作指令，用于指示所述手术器械沿基准直线路径的运动，所述基准直线路径与所述基准平面呈夹角设置。
10.本发明的一些实施例中，所述第一操控信号包括第一操控部件相对于其初始位置的运动方向信息和运动速度信息，所述第一动作指令包括所述手术器械沿所述基准平面的平移方向和平移速度；和/或，所述第二操控信号包括第二操控部件相对于其初始位置的运动方向信息和运动速度信息，所述第二动作指令包括所述手术器械相对所述基准平面的转动方向和转动角速度；和/或，所述第三操控信号包括第三操控部件相对其初始位置的运动方向信息和运动速度信息，所述第三动作指令包括所述手术器械沿所述基准直线路径的运动方向和运动速度；和/或，所述操控信号包括第四操控信号，所述动作指令包括与所述第四操控信号对应的第四动作指令，用于指示所述手术器械绕所述基准直线转动；和/或，所述操控信号包括第五操控信号，所述动作指令包括与所述第五操控信号对应的第五动作指令，用于指示所述手术器械上下运动；和/或，所述操控信号包括第六操控信号，所述动作指令包括与所述第六操控信号对应的第六动作指令，用于指示所述手术机器人执行端将手术器械装载或释放。
11.本发明的一些实施例中，所述根据所述操控信号确定动作指令，包括：在所述手术机器人执行端处于第一操控模式的情况下，将所述操控信号转化为第一模式动作指令，所述第一模式动作指令用于指示所述手术器械持续动作；在所述手术机器人执行端处于第二操控模式的情况下，将所述操控信号转化为第二模式动作指令，所述第二模式动作指令用于指示所述手术器械步进动作。
12.本发明的一些实施例中，所述控制方法还包括：接收受力信息，所述受力信息为所述手术器械的受力信息；
基于所述受力信息确定动作控制指令，所述动作控制指令用于指示力反馈器件要执行的动作；发送所述动作控制指令。
13.根据本发明的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上所述方法的步骤。
14.根据本发明的第四方面，提供一种计算机设备，包括处理器、存储器和存储于所述存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。
15.本发明实施例提供的手术机器人系统中，操控端包括第一操控部件、第二操控部件和第三操控部件，第一操控部件的动作用于指示手术器械沿基准平面的平移，第二操控部件的动作用于指示手术器械相对基准平面的转动，第三操控部件的动作用于指示手术器械沿基准直线路径的运动。如此，将手术器械的动作分解为沿一个平面的平移动作、相对一个平面的转动动作以及沿一直线方向的进退动作，通过分别对三个操控部件的操作，即可满足手术器械在手术过程中的运动需求，操作方便，无需进行操作功能的切换，使得操作者能够专注于手术过程，提高手术效率和手术成功率。
16.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
17.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是根据一示例性实施例示出的一种手术机器人系统的框图；图2是根据一示例性实施例示出的手术机器人系统中的手术机器人执行端的结构示意图；图3是根据一示例性实施例示出的手术机器人系统中的操控端的结构示意图；图4是根据一示例性实施例示出的手术机器人系统的控制方法的流程图；图5是根据一示例性实施例示出的操控端中第一摇杆的坐标系构建示意图；图6是与图5对应的手术机器人执行端的动作示意图；图7是根据一示例性实施例示出的操控端中第二摇杆的坐标系构建示意图；图8是与图7对应的手术机器人执行端的动作示意图；图9是根据一示例性实施例示出的操控端中推杆的坐标系构建示意图；图10是与图9对应的手术机器人执行端的动作示意图；图11是根据一示例性实施例示出的一种计算机设备的框图。
具体实施方式
18.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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
19.手术机器人的操控端通常只有一个操控部件，例如只有一个控制杆来控制手术机器人执行端的位移和旋转动作，并通过一个切换装置例如按键来切换操控部件的操作模式。在手术过程中，手术机器人执行端动作通常都是非常复杂的，医生需要频繁地对操控部件进行操作模式的切换，造成医生使用不便，延长手术时间。另外，由于频繁地进行操作模式的切换，在手术过程中，医生很容易混淆当前的操作模式，从而引起操作失误，造成手术的安全风险。
20.另外，上述手术机器人难以满足某些对末端动作有特定需求的手术，例如，在穿刺手术中，需要沿针的方向执行进针和退针操作，而针的方向又随时可变，上述手术机器人难以满足这一操作需求。
21.基于此，本发明实施例提供了一种手术机器人系统，通过设置三个操控部件来分别指示手术器械沿一个平面的平移动作、相对一个平面的转动动作以及沿一直线方向的进退动作，从而满足手术过程中手术器械的动作需求操作方便，无需进行操作功能的切换，使得操作者能够专注于手术过程，提高手术效率和手术成功率。
22.如图1所示，该手术机器人系统包括手术机器人执行端300、操控端100和主控端200。操控端100为手术机器人系统的操控部分，操作者例如医生可在操控端100进行操作，以向主控端200发送操作指令。操控端100接收到操控指令后，可根据操控指令生成操控信号，并将操控信号发送至主控端200，主控端200根据操控端100发送的操控信号确定动作指令，并根据确定的动作指令指示手术机器人执行端300执行相应的动作。
23.如图2所示，手术机器人执行端300包括手术器械310，手术器械310即用于执行手术的器械，例如，在执行穿刺手术中，手术器械310即为用于穿刺的穿刺针，手术器械310还可以是穿刺活检针、冷冻消融针、粒子植入针、射频穿刺针、微波穿刺针等。手术机器人执行端300还包括驱动机构320，驱动机构320与手术器械310相连，用于带动手术器械310运动，驱动机构320例如可以为六轴驱动机构，从而能够实现各种复杂运动，且能够保证运动的精确性。
24.操控端100包括动作采集部140、第一操控部件110、第二操控部件120和第三操控部件130。第一操控部件110、第二操控部件120和第三操控部件130均为可动部件，例如可以为摇杆、推杆、旋钮等可操控结构，操作者能够操作各操控部件运动。动作采集部140配置为采集第一操控部件110、第二操控部件120和第三操控部件130的动作信息，并根据动作信息向主控端200发送操控信号。该操控信号包括操控部件的动作信息，例如，在操控部件包括摇杆的实施例中，操控信号可以包括摇杆的运动角度信息以及运动速度信息，再例如，在操控部件包括推杆的实施例中，操控信号可以包括推杆的运动方向信息以及运动速度信息。
25.其中，第一操控部件110的动作用于指示手术器械310沿基准平面的平移，此处所述的“沿基准平面的平移”指的是，在第一操控部件110指示手术器械310运动时，手术器械310上的每一个点的运动轨迹位于一个平移平面上，且手术器械310上不同的点的平移平面均与基准平面平行，且手术器械310上可以存在一个或者多个点的运动轨迹位于基准平面上。
26.第二操控部件120的动作用于指示手术器械310相对基准平面的转动，此处所述的“相对基准平面的转动”指的是，手术器械310上的一个点与基准平面的相对位置不变，并绕该点转动，该点可以位于基准平面上。
27.在手术器械310包括穿刺针的实施例中，可将基准平面设置于穿刺针的末端点，穿刺针的末端点即穿刺针用于进行穿刺的位置，将基准平面设置于穿刺针的末端点，便于操作者在操作时对穿刺位置的控制。
28.第三操控部件130的动作用于指示手术器械310沿基准直线路径的运动，此处所述的“沿基准直线路径的运动”指的是，手术器械310上的每一个点的运动轨迹位于一条直线轨迹上，且手术器械310上不同的点的直线轨迹均与基准直线路径平行，且手术器械310上可以存在一个或者多个点的直线轨迹位于基准直线路径上。基准直线路径与基准平面呈夹角设置，一些实施例中，基准直线路径与基准平面之间的夹角可以为确定值，示例性地，基准直线路径与基准平面垂直，另一些实施例中，基准直线路径与基准平面之间的夹角可变。
29.作为示例，基准直线路径为手术器械310的延伸方向，例如，在手术器械310包括穿刺针的实施例中，基准直线路径即为穿刺针的延伸方向，如此，方便操作者通过对第三操控部件130的操作实现准确的进针、退针动作。
30.本发明实施例提供的手术机器人系统中，操控端100包括第一操控部件110、第二操控部件120和第三操控部件130，第一操控部件110的动作用于指示手术器械310沿基准平面的平移，第二操控部件120的动作用于指示手术器械310相对基准平面的转动，第三操控部件130的动作用于指示手术器械310沿基准直线路径的运动。如此，将手术器械310的动作分解为沿一个平面的平移动作、相对一个平面的转动动作以及沿一直线方向的进退动作，通过分别对三个操控部件的操作，即可满足手术器械310在手术过程中的运动需求，操作方便，无需进行操作功能的切换，使得操作者能够专注于手术过程，提高手术效率和手术成功率。另外，该手术机器人系统通过上述的动作分解，能够满足某些对末端动作有特定需求的手术，例如穿刺手术，由于第三操控部件130能够指示手术器械310沿基准直线路径运动，该运动能够满足穿刺手术中，沿特定的方向进针和退针的操作需求，保证穿刺手术过程中，穿刺针的运动精确度，从而提高手术的成功率。
31.为了方便主控端200区分接收到的操控信号是基于哪个操控部件的动作生成的，操控信号中还包括操控部件的标识信息，每个操控部件均对应一个标识信息，不同的操控部件其标识信息也各不相同，例如，第一操控部件110对应的标识信息为a1，第二操控部件120对应的标识信息为a2，第三操控部件130对应的标识信息为a3。
32.在一实施例中，操控信号包括第一操控信号，该操控信号用于指示手术器械310沿基准平面的平移。当动作采集部140采集到第一操控部件110的动作信息时，根据该动作信息确定第一操控信号，第一操控信号中包括第一操控部件110的动作信息以及第一操控部件110的第一标识信息。主控端200读取第一标识信息，确定该第一操控信号是基于第一操控部件110的动作生成，则根据第一操控信号中的第一操控部件110的动作信息确定第一动作指令，以指示手术器械310沿基准平面的平移（后面有具体介绍）。
33.操控信号包括第二操控信号，该操控信号用于指示手术器械310相对基准平面的转动。当动作采集部140采集到第二操控部件120的动作信息时，根据该动作信息确定第二操控信号，第二操控信号中包括第二操控部件120的动作信息以及第二操控部件120的第二标识信息。主控端200读取第二标识信息，确定该第二操控信号是基于第二操控部件120的动作生成，则根据第二控信号中的第二操控部件120的动作信息确定第二动作指令，以指示手术器械310相对基准平面的转动（后面有具体介绍）。
34.操控信号包括第三操控信号，该操控信号用于指示手术器械310沿基准直线路径的运动。当动作采集部140采集到第三操控部件130的动作信息时，根据该动作信息确定第三操控信号，第三操控信号中包括第三操控部件130的动作信息以及第三操控部件130的第三标识信息。主控端200读取第三标识信息，确定该第三操控信号是基于第三操控部件130的动作生成，则根据第三控信号中的第三操控部件130的动作信息确定第三动作指令，以指示手术器械310沿基准直线路径的运动（后面有具体介绍）。
35.第一操控部件110用于指示手术器械310沿一平面的平移动作，为了满足手术器械310沿基准平面的运动精度要求，一实施例中，如图3所示，第一操控部件110采用第一摇杆111，第一摇杆111可360
°
任意操控，通过第一摇杆111可实现手术器械310沿基准平面的任意方向的运动，且便于建立第一摇杆111的动作与手术器械310的动作的对应关系，也更便于操作者的直观操作。
36.第二操控部件120用于指示手术器械310相对一平面的转动动作，为了满足手术器械310绕基准平面转动的运动精度要求，一实施例中，如图3所示，第二操控部件120采用第二摇杆121，第二摇杆121可360
°
任意操控，通过第二摇杆121可实现手术器械310绕基准平面的任意方向的转动，且便于建立第二摇杆121的动作与手术器械310的动作的对应关系，也更便于操作者的直观操作。
37.第三操控部件130用于指示手术器械310沿一方向的直线运动，一实施例中，如图3所示，第三操控部件130采用推杆131，采用推杆131能够方便操作者的操作，提高操作的精确性。中心位置在手术过程中，医生的手感也是非常重要的，医生可通过手感来确定手术器械310运动到位，是否运动到了异常位置。基于此，在一实施例中，手术机器人执行端还包括力检测器件，用于检测手术器械310的受力信息，力检测器例如可以为力传感器。在手术器械310为穿刺针的实施例中，力检测器件用于检测穿刺针受到的沿其延伸方向的反力。
38.一实施例中，操控端100还包括动作锁定装置，用于锁定手术器械310在某一方向的运动或者转动，一些实施例中，当动作锁定装置被触发后，动作采集部140在对应方向或对应角度上的输出值为0，如图3所示，动作锁定装置例如为拨片150，当拨片150位于第一位置时，动作锁定装置为非触发状态，动作采集部140进行正常输出，当拨片150位于第二位置时，动作锁定装置为触发状态，动作采集部140在对应方向上输出值为0。当然，动作锁定装置也可以为按键、旋钮等其他结构。
39.在另一些实施例中，当动作锁定装置被触发后，动作采集部140发送的操控信号中包括动作锁定信号，以使得主控端200发出的动作指令中在相应方向上的输出值为0。
40.一实施例中，操控端还包括第四操控部件，动作采集部还配置为采集第四操控部件的动作信息，第四操控部件的动作用于指示手术器械绕基准直线转动，此处所述的“绕基准直线转动”指的是，手术器械以基准直线为轴转动，例如，在手术器械310为穿刺针的实施例中，第四操控部件的动作用于指示穿刺针以其中轴线为转轴转动。第四操控部件例如可以为旋钮。
41.一实施例中，操控端包括第五操控部件，动作采集部还配置为采集第五操控部件的动作信息，第五操控部件的动作用于指示手术器械上下运动，此处所述的“上下运动”中的上下指的是正常使用状态下的方位，第五操控部件例如可以为推杆，通过操控推杆实现对手术器械上下动作的控制。
42.一实施例中，操控端包括第六操控部件，动作采集部还配置为采集第六操控部件的动作信息，第六操控部件的动作用于指示手术机器人执行端将手术器械装载或释放，例如，手术机器人执行端例如包括可动夹持部，通过第六操控部件操控可动夹持部动作以实现对手术器械的夹持或释放。第六操控部件例如可以为按钮、拨杆等。
43.在一些实施例中，力检测器件检测的受力信息经主控端200发送至操控端100，并在操控端100进行显示，这样，操作者可在操控端100查看当前的操作是否异常。由于医生在手术时专注于患者状态以及操控本身，往往没有精力去观察显示界面上显示的内容，基于此，在另一些实施例中，操控端100还包括力反馈器件，配置为基于力检测器件的不同受力信息，执行不同的反馈动作，例如，力反馈器件用于改变各个操控部件的操作阻力，力检测器件检测到的受力越大，相应的操控部件的操作阻力也越大。再例如，力反馈器件包括振动马达，振动马达的振动能够传递至各个操控部件，力检测器件检测到的受力越大，振动马达的振动频率也越高。这样，操作者在操作过程中，手术器械310的受力情况能够实时地直接地通过操控部件反馈给操作者，从而保证操作者能够及时感知异常，保证手术的顺利进行。另外，当力检测器件检测到的受力超过设定阈值时，主控端200可控制手术机器人执行端300停止运动，或者反向运动，从而最大程度的保证反应速度和安全性。
44.如图4所示，本技术一实施例提供了一种手术机器人系统的控制方法，应用于主控端，该控制方法包括：s10、接收操控信号，根据操控信号确定动作指令。
45.s20、发送动作指令，动作指令用于指示手术机器人执行端要执行的动作。
46.步骤s10中，操控信号包括操控部件的动作信息，主控端200接收操控端100发送的操控信号，并根据操控信号确定动作指令，其中，操控信号包括第一操控信号，动作指令包括与第一操控信号对应的第一动作指令，用于指示手术机器人执行端300的手术器械310沿基准平面的平移。操控信号包括第二操控信号，动作指令包括与第二操控信号对应的第二动作指令，用于指示手术器械310相对基准平面的转动。操控信号包括第三操控信号，动作指令包括与第三操控信号对应的第三动作指令，用于指示手术器械310沿基准直线路径的运动，基准直线路径与基准平面呈夹角设置，一些实施例中，基准直线路径与基准平面之间的夹角可以为确定值，示例性地，基准直线路径与基准平面垂直，另一些实施例中，基准直线路径与基准平面之间的夹角可变。
47.其中，关于“沿基准平面的平移”“相对基准平面的转动”“沿基准直线路径的运动”的介绍可参见上文，在此不再赘述。
48.在一实施例中，第一操控信号包括第一操控部件110相对于其初始位置的运动方向信息和运动速度信息，第一动作指令包括所述手术器械310沿基准平面的平移方向和平移速度。以第一操控部件110为第一摇杆111为例，如图5所示，对第一摇杆111构建第一摇杆坐标系，示例性地，以第一摇杆111的中心位置为原点，相互垂直的两个方向分别为x1轴和y1轴构建第一摇杆坐标系。如图6所示，对手术器械310构建器械坐标系，与第一摇杆坐标系对应，以手术器械310包括穿刺针为例，以穿刺针的末端点为原点，相互垂直的两个方向分别为xn轴和yn轴构建器械坐标系，xn轴和yn轴构成的平面可以与水平面平行，初始位置下，xn轴和yn轴构成的平面与穿刺针的延伸方向垂直。
49.通过构建上述两个对应的坐标系，即可构建第一摇杆111的动作与穿刺针的动作
的对应关系，例如，如图5和图6所示，第一摇杆111在x1轴和y1轴构建的平面上的投影与x1轴的夹角θ1，对应于穿刺针的末端点的运动方向与xn轴的夹角θ2，即θ1=θ2。这样，一方面便于操作者的操作，另一方面便于主控端200进行动作指令的计算。
50.示例性地，第一摇杆111的输出值包括第一摇杆111沿x1轴方向的动作数值x1和沿y1轴方向的动作数值y1，即，第一操控信号包括x1和y1。主控端200接收到第一操控信号时，根据如下公式计算穿刺针的末端点的运动方向与xn轴的夹角θ2：根据如下公式计算穿刺针的移动速度v：其中，max1为第一摇杆111的最大输出值；v
max
为穿刺针的最大移动速度。
51.当第一摇杆111回到中心位置时，x1和y1均输出为0，此时主控端200向手术机器人执行端300发出停止动作的指令。
52.一实施例中，如图3所示，第一摇杆111对应有两个拨片150，一个拨片150用于锁定手术器械310沿xn轴方向的平移运动，当该拨片150处于触发状态时，无论第一摇杆111如何运动，x1输出均为0。另一个拨片150用于锁定手术器械310沿yn轴方向的平移运动，当该拨片150处于触发状态时，无论第一摇杆111如何运动，y1输出均为0。
53.在一实施例中，采集部中设置有x1轴起始运动阈值、x1轴最大运动阈值、y1轴起始运动阈值和y1轴最大运动阈值，当采集部采集到第一摇杆111沿x1轴的运动距离小于x1轴起始运动阈值时，向主控端200发送的动作数值x1为0，当采集部采集到的第一摇杆111沿x1轴的运动距离大于x1轴最大运动阈值时，向主控端200发送的运动数值x1为max1；当采集部采集到第一摇杆111沿y1轴的运动距离小于y1轴起始运动阈值时，向主控端200发送的动作数值y1为0，当采集部采集到的第一摇杆111沿y1轴的运动距离大于y1轴最大运动阈值时，向主控端200发送的运动数值y1为max1。
54.本实施例中，通过设置两个方向的起始运动阈值和最大运动阈值，能够消除第一摇杆111因加工误差等因素产生的运动误差，保证通过第一摇杆111对手术机器人执行端300控制的可靠性。
55.在一实施例中，第二操控信号包括第二操控部件120相对于其初始位置的运动方向信息和运动速度信息，第二动作指令包括手术器械310相对基准平面的转动方向和转动
角速度。以第二操控部件120为第二摇杆121为例，如图7所示，对第二摇杆121构建第二摇杆坐标系，示例性地，以第二摇杆121的中心位置为原点，相互垂直的两个方向分别为x2轴和y2轴构建第二摇杆坐标系。第二摇杆坐标系与上述的器械坐标系（以穿刺针的末端点为原点，相互垂直的两个方向分别为xn轴和yn轴构建的坐标系）对应，从而构建第二摇杆121的动作与穿刺针的动作的对应关系，例如，如图7和图8所示，第二摇杆121在x2轴和y2轴构建的平面上的投影与x2轴的夹角θ3，对应于穿刺针在xn轴和yn轴构建的平面的投影与xn轴的夹角θ4，即θ3=θ4，以便于操作者的操作以及动作指令的计算。
56.示例性地，第二摇杆121的输出值包括第二摇杆121沿x2轴方向的动作数值x2和沿y2轴方向的动作数值y2，即，第二操控信号包括x2和y2。主控端200接收到第二操控信号时，根据如下公式计算穿刺针在xn轴和yn轴构建的平面的投影与xn轴的夹角θ4：根据如下公式计算穿刺针的转动角速度ω：其中，max2为第二摇杆121的最大输出值；为穿刺针的最大转动角速度。
57.当第二摇杆121回到中心位置时，x2和y2均输出为0，此时主控端200向手术机器人执行端300发出停止动作的指令。
58.一实施例中，如图3所示，第二摇杆121对应有两个拨片150，一个拨片150用于锁定手术器械310绕xn轴的转动运动，当该拨片150处于触发状态时，无论第二摇杆121如何运动，x2输出均为0。另一个拨片150用于锁定手术器械310绕yn轴的转动运动，当该拨片150处于触发状态时，无论第二摇杆121如何运动，y2输出均为0。
59.在一实施例中，采集部中设置有x2轴起始运动阈值、x2轴最大运动阈值、y2轴起始运动阈值和y2轴最大运动阈值，当采集部采集到第二摇杆沿x2轴的运动距离小于x2轴起始运动阈值时，向主控端200发送的动作数值x2为0，当采集部采集到的第二摇杆沿x2轴的运动距离大于x2轴最大运动阈值时，向主控端200发送的运动数值x2为max2；当采集部采集到第二摇杆沿y2轴的运动距离小于y2轴起始运动阈值时，向主控端200发送的动作数值y2为0，当采集部采集到的第二摇杆沿y2轴的运动距离大于y2轴最大运动阈值时，向主控端200发送的运动数值y2为max2。
60.本实施例中，通过设置两个方向的起始运动阈值和最大运动阈值，能够消除第二
摇杆121因加工误差等因素产生的运动误差，保证通过第二摇杆121对手术机器人执行端300控制的可靠性。
61.在一实施例中，第三操控信号包括第三操控部件130相对其初始位置的运动方向信息和运动速度信息，第三动作指令包括手术器械310沿基准直线路径的运动方向和运动速度。继续以手术器械310包括穿刺针为例，如图9所示，以推杆131的中心位置为原点，以平行于推杆131的推动方向为z3轴构建推杆坐标系，如图10所示，在xn轴和yn轴的基础上，增加zn轴，zn轴与xn轴和yn轴构成的平面呈可变角度，zn轴为穿刺针的延伸方向，从而构建推杆131动作与穿刺针动作的对应关系。例如，如图9和图10所示，推杆131的推动方向与z3轴的夹角β1，对应于穿刺针的运动方向与zn轴的夹角β2，β1=β2。
62.示例性地，推杆131的输出值包括推杆131沿z3轴方向的动作数值z3，即，第三操控信号包括z3。主控端200接收到第三操控信号时，根据如下公式计算穿刺针的运动方向与zn轴的夹角β2：根据如下公式计算穿刺针的移动速度vz：其中，max3为推杆131的最大输出值；v
max
为穿刺针的最大移动速度。
63.当推杆131回到中心位置时，z3输出为0，此时主控端200向手术机器人执行端300发出停止动作的指令。
64.在一实施例中，采集部中设置有z3轴起始运动阈值和z3轴最大运动阈值，当采集部采集到推杆131沿z3轴的运动距离小于z3轴起始运动阈值时，向主控端200发送的动作数值z3为0，当采集部采集到的推杆131沿z3轴的运动距离大于z3轴最大运动阈值时，向主控端200发送的运动数值z3为max3。
65.本实施例中，通过设置起始运动阈值和最大运动阈值，能够消除推杆131因加工误差等因素产生的运动误差，保证通过推杆131对手术机器人执行端300控制的可靠性。
66.为了方便主控端200区分接收到的操控信号是基于那个操控部件的动作生成的，操控信号还可包括操控部件的标识信息，每个操控部件均对应一个标识信息，不同的操控部件其标识信息也各不相同，这样，主控端200在读取到操控信号中的标识信息时，即可确定该操控信号是基于那个操控部件的动作生成的，以产生相应的动作指令。
67.示例性地，第一操控部件110对应的标识信息为a1，第一操控信号包括第一操控部件110的动作信息以及标识信息a1；第二操控部件120对应的标识信息为a2，第二操控信号包括第二操控部件120的动作信息以及标识信息a2；第三操控部件130对应的标识信息为a3，第三操控信号包括第三操控部件130的动作信息以及标识信息a3。当主控端200在操控信号中读取到标识信息a1时，确定该操控信号是基于第一操控部件110的动作生成，则基于第一操控部件110的动作信息生成第一动作指令；当主控端200在操控信号中读取到标识信息a2时，确定该操控信号是基于第二操控部件120的动作生成，则基于第二操控部件120的
动作信息生成第二动作指令；当主控端200在操控信号中读取到标识信息a3时，确定该操控信号是基于第三操控部件130的动作生成，则基于第三操控部件130的动作信息生成第三动作指令。
68.在一实施例中，操控信号还包括第四操控信号、第五操控信号和第六操控信号，动作指令还包括与第四操控信号对应的第四动作指令，与第五操控信号对应的第五动作指令，以及与第六操控信号对应的第六动作指令。其中，第四动作指令用于指示手术器械310绕基准直线转动，第五动作指令用于指示手术器械310上下运动，第六动作指令用于指示手术机器人执行端300将手术器械310装载或释放。
69.在一实施例中，手术机器人执行端300具有第一操控模式和第二操控模式，在手术机器人执行端300处于第一操控模式的情况下，主控端200将操控信号转化为第一模式动作指令，第一模式动作指令用于指示手术器械310持续动作。例如，在前述的第一操控信号包括x1和y1的实施例中，主控端200持续接收到第一操控信号，则主控端200控制手术机器人执行端300的手术器械310持续做平移运动。再例如，在前述的第二操控信号包括x2和y2的实施例中，主控端200持续接收到第二操控信号，则主控端200控制手术机器人执行端300的手术器械310持续转动。再例如，在前述的第三操控信号包括z3的实施例中，主控端200持续接收到第三操控信号，则主控端200控制手术机器人执行端300的手术器械310持续做平移运动。
70.在手术机器人执行端300处于第二操控模式的情况下，主控端200将操控信号转化为第二模式动作指令，第二模式动作指令用于指示手术器械310步进动作。该操控模式为精确操控模式，在该模式下，手术器械310一次动作过程只进行预定距离的移动或者预定角度的转动，从而实现对手术器械310运动的精确操控。例如，对于第一摇杆111而言，设定第一步进距离，在通过第一摇杆111操控手术器械310运动时，当手术器械310运动了第一步进距离后，主控端200控制手术机器人执行端300停止运动。再例如，对于第二摇杆121而言，设定步进角度，在通过第二摇杆121操控手术器械310转动时，当手术器械310转动了步进角度后，主控端200控制手术机器人执行端300停止转动。再例如，对于推杆131而言，设定第二步进距离，在通过推杆131操控手术器械310运动时，当手术器械310运动了第二步进距离后，主控端200控制手术机器人执行端300停止运动。
71.一实施例中，控制方法还包括：s30、接收受力信息，受力信息为手术器械沿基准直线路径的受力信息；s40、基于受力信息确定动作控制指令，动作控制指令用于指示力反馈器件要执行的动作；s50、发送动作控制指令。
72.本实施例中，根据手术器械310的受力信息来指示力反馈器件执行相应的动作，从而使得手术器械310的受力情况能够实时地直接地通过操控部件反馈给操作者，从而保证操作者能够及时感知异常，保证手术的顺利进行。
73.一实施例中，力反馈器件包括振动马达，步骤s40包括：s41、获取配置信息，配置信息用于表征受力值区间与预设振动频率的对应关系；s42、基于配置信息和受力信息，确定振动马达的振动频率。
74.示例性地，受力值区间与预设振动频率的对应关系如下表所示：
在一实施例中，当受力信息属于受力值区间[f1，+∞)时，主控端200向手术机器人执行端300发送停止运动或者反向运动的动作指令，从而最大程度的保证反应速度和安全性。
[0075]
本技术一实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被执行时实现如上所述方法的步骤。
[0076]
图11是根据一示例性实施例示出的一种用于实现如上所述方法的计算机设备900的框图。例如，计算机设备900可以被提供为一服务器。参照图11，计算机设备900包括处理器901，处理器的个数可以根据需要设置为一个或者多个。计算机设备900还包括存储器902，用于存储可由处理器901的执行的指令，例如应用程序。存储器的个数可以根据需要设置一个或者多个。其存储的应用程序可以为一个或者多个。处理器901被配置为执行指令，以执行上述方法。
[0077]
本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置（设备）、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。计算机存储介质包括在用于存储信息（诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据）的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质,包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘（dvd）或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质等。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
[0078]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置（设备）和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0079]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指
令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0080]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0081]
在本发明中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0082]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0083]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明的意图也包含这些改动和变型在内。