一种手术机器人的手术工具展开实施、退出方法与流程

文档序号:12429453阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种手术机器人的手术工具展开实施、退出方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

步骤一:设置一包括主控端、受控端、执行端的控制系统;主控端包括遥控操作设备和主控计算机;受控端包括嵌入式计算机、手术工具用嵌入式计算机和手术工具驱动模组;执行端包括手术工具和手术执行器;

步骤二:手术工具展开实施,进入手术工具遥操作运动状态;

步骤三:当手术工具遥操作运动状态结束后,手术工具退出。

2.如权利要求1所述的一种手术机器人的手术工具展开实施、退出方法,其特征在于:所述步骤二中,手术工具展开实施方法是将手术工具驱动模组和手术工具从初始状态依次切换为手术工具驱动模组回零状态、手术工具体外待安装状态、手术工具体外安装完毕状态、手术工具伸出多腔管状态、手术工具体内直态状态、手术工具展开状态、手术工具保持当前位姿状态以及手术工具遥操作运动状态,完成展开实施;其中,手术工具展开实施方法还包括手术工具遥操作下的电切/电凝状态。

3.如权利要求2所述的一种手术机器人的手术工具展开实施、退出方法,其特征在于:手术工具驱动模组从初始状态切换为回零状态过程如下:

1)主控计算机接收手术工具驱动模组回零指令,并将产生的新状态信号经局域网发送至嵌入式计算机,嵌入式计算机将手术工具驱动模组的状态切换为回零状态;

2)嵌入式计算机将状态切换信号通过局域网反馈至主控计算机,由主控计算机将回零状态信息传输至主控端的显示器进行显示;

3)嵌入式计算机通过局域网向手术工具用嵌入式计算机发送状态切换信号,手术工具用嵌入式计算机通过通信总线向手术工具驱动模组中的控制模块发送控制信号,使手术工具驱动模组执行回零操作;

4)嵌入式计算机通过通信总线监听手术工具用嵌入式计算机向手术工具驱动模组发送的控制信号,以及手术工具驱动模组中的控制模块向手术工具用嵌入式计算机发送的状态切换信号。

4.如权利要求2所述的一种手术机器人的手术工具展开实施、退出方法,其特征在于:手术工具驱动模组从回零状态切换为体外待安装状态的过程中,手术工具驱动模组的状态切换动作是由手术工具驱动模组完成回零操作后自动触发;此时,手术工具驱动模组中的电机的输出轴全部转至零点位置:

1)手术工具驱动模组中的控制模块通过通信总线向手术工具用嵌入式计算机发送状态切换信号;手术工具用嵌入式计算机通过局域网向嵌入式计算机发送新状态信号;

2)嵌入式计算机将手术工具驱动模组对应的状态切换为体外待安装状态;

3)嵌入式计算机将状态切换信号通过局域网返回给主控计算机,主控计算机将体外待安装状态信息传输至主控端的显示器进行显示。

5.如权利要求2所述的一种手术机器人的手术工具展开实施、退出方法,其特征在于:手术工具驱动模组和手术工具从体外待安装状态切换为体外安装完毕状态过程如下:

1)将手术工具与手术工具驱动模组都经过无菌屏障连接,将多腔管与基座经过无菌屏障连接;手术工具驱动模组中的联轴器与手术工具中的联轴器连接在一起传递运动;

2)手术工具远端伸入并穿过多腔管中的腔道,并保持手术工具末端所携带的手术执行器在多腔管内部;

3)手术工具驱动模组中的读取芯片与手术工具上的信息标签连接,读取芯片读取信息标签中保存的相关信息;若读取芯片未能成功读取信息标签中相关信息,则手术工具未安装完毕;若安装完毕,则进入下一步;其中,相关信息包括尺寸、使用次数以及工具种类信息;

4)读取芯片通过通信总线将相关信息上传至手术工具用嵌入式计算机,手术工具用嵌入式计算机根据相关信息采取对应的控制参数和策略。

6.如权利要求2所述的一种手术机器人的手术工具展开实施、退出方法,其特征在于:手术工具驱动模组、手术工具从手术工具伸出多腔管状态切换为手术工具体内直态状态过程为:

1)手术工具用嵌入式计算机接收手术工具驱动模组中控制模块发送的运动完成信号后,将该运动完成信号通过局域网发送至嵌入式计算机;嵌入式计算机将手术工具驱动模组和手术工具对应的状态切换为手术工具体内直态状态;

2)嵌入式计算机将状态切换信号通过局域网返回给主控计算机,主控计算机将手术工具体内直态状态信息传输至主控端的显示器进行显示。

7.如权利要求2所述的一种手术机器人的手术工具展开实施、退出方法,其特征在于:手术工具驱动模组、手术工具从手术工具体外安装完毕状态切换为手术工具伸出多腔管状态与手术工具从体内直态状态切换为手术工具展开状态过程相似,其过程为:

1)主控计算机接收指令,将产生的新状态信号通过局域网发送给嵌入式计算机,嵌入式计算机将手术工具驱动模组和手术工具对应的状态切换为手术工具伸出多腔管状态或手术工具展开状态;

2)嵌入式计算机将状态切换信号通过局域网返回给主控计算机,主控计算机将手术工具伸出多腔管状态信息或手术工具展开状态信息传输至主控端的显示器进行显示;

3)主控计算机接收状态切换信号后,产生目标位姿信号,主控计算机将该目标位姿信号通过局域网发送给手术工具用嵌入式计算机,手术工具用嵌入式计算机接收目标位姿信号后对手术工具驱动模组及手术工具进行闭环控制;其中,目标位姿信号包括手术工具伸出多腔管后手术执行器的位姿信息或手术工具伸出多腔管的部分侧向展开后手术执行器的位姿信息。

8.如权利要求2所述的一种手术机器人的手术工具展开实施、退出方法,其特征在于:手术工具驱动模组和手术工具从手术工具展开状态切换为保持当前位姿状态的过程如下:

1)手术工具用嵌入式计算机通过通信总线接收手术工具驱动模组中控制模块发送的完成信号后,并将该完成信号通过局域网发送至嵌入式计算机;

2)嵌入式计算机将手术工具驱动模组和手术工具对应的状态切换为保持当前位姿状态;

3)嵌入式计算机将状态切换信号通过局域网返回给主控计算机,主控计算机将保持当前位姿状态信息传输至主控端的显示器进行显示。

9.如权利要求2所述的一种手术机器人的手术工具展开实施、退出方法,其特征在于:手术工具驱动模组和手术工具从保持当前位姿状态切换为遥操作运动状态的过程,以遥控操作设备、踏板与手术工具建立遥控操作映射关系为例:

1)建立遥控操作设备、踏板与手术工具的遥操作映射关系,即通过遥控操作设备和踏板控制手术工具的运动及状态;

2)踩踏踏板,主控计算机读取踏板的踩下状态信息,开始接收遥控操作设备发送的目标位姿信号和手术工具用嵌入式计算机通过局域网发送的实际位姿信号;该实际位姿信号为手术工具驱动模组中电机转角传感器通过控制模块向手术工具用嵌入式计算机发送并经手术工具用嵌入式计算机通过正运动学算法解算后的信号;

3)当目标位姿信号与实际位姿信号的差异小于预设误差阈值时,主控计算机将产生新状态信号,并通过局域网发送给嵌入式计算机,嵌入式计算机分别将手术工具驱动模组和手术工具对应的状态切换为遥操作运动状态;

4)嵌入式计算机将状态切换信号通过局域网返回给主控计算机,主控计算机将遥操作运动状态信息传输至主控端的显示器进行显示;

5)在遥操作运动状态下,主控计算机将遥控操作设备发送的目标位姿信号通过局域网发送给手术工具用嵌入式计算机,手术工具用嵌入式计算机对手术工具驱动模组、手术工具进行闭环控制,最终实现遥控操作设备对手术工具的遥操作;

6)在手术工具遥操作运动状态中,能同时触发遥控操作设备上的触发装置,主控计算机读取触发装置的状态变化信号,并将触发装置状态变化信号通过局域网发送给手术工具用嵌入式计算机,手术工具用嵌入式计算机通过手术工具驱动模组中的控制模块控制电机,进而控制机械式手术执行器的机械状态。

10.如权利要求2所述的一种手术机器人的手术工具展开实施、退出方法,其特征在于:手术工具驱动模组和手术工具从手术工具遥操作运动状态切换为手术工具遥操作下的电切/电凝状态,该状态切换动作为触发远程操控设备上触发装置,其过程如下:

1)主控计算机读取触发远程操控设备上触发装置的状态变化信号,并将触发装置的状态变化信号通过局域网发送给嵌入式计算机,嵌入式计算机将手术工具驱动模组和手术工具对应的状态切换为手术工具遥操作下的电切/电凝状态,进而嵌入式计算机通过电磁继电器控制能量发生器的通断和模式切换,实现能量式手术执行器能量输入的接通与模式切换;

2)嵌入式计算机将状态切换信号通过局域网返回给主控计算机,主控计算机将手术工具遥操作下的电切/电凝状态信息传输至主控端的显示器进行显示。

11.如权利要求1所述的一种手术机器人的手术工具展开实施、退出方法,其特征在于:所述步骤三中,当手术工具遥操作运动状态结束以后,手术工具退出方法是将手术工具驱动模组和手术工具从手术工具保持当前位姿状态依次切换为手术工具回直状态、手术工具体内直态状态、手术工具退回多腔管状态、手术工具体外安装完毕状态和手术工具体外待安装状态,完成手术工具的退出。

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