用于远程机器人手术操作系统的从端操作装置

1.本发明涉及远程手术技术领域，具体地说，涉及用于远程机器人手术操作系统的从端操作装置。


背景技术：

2.机器人外科手术已日益普及，已经形成了腹腔镜手术机器人、关节手术机器人、介入治疗机器人等多元化系列产品。手术机器人由三部分组成：外科医生控制台、床旁机械臂系统、成像系统。控制台(主端)及床旁机械臂系统(从端)采用主
‑
从式操作模式，是革命性外科手术工具。既往手术机器人依赖进口，无法进行技术改进和创新。目前国产手术机器人日趋成熟，利用手术机器人开展远程手术是解决当前国内优势医疗资源不均衡分布的现状的有效方法之一。农村及县城患者到大型医疗中心就诊的时间成本，距离成本，医疗成本都明显高于当地就诊。而要实现远程手术，就必须设计一套便携、能够整合网络、视频处理系统等控制床旁机械臂系统的装备，但是，目前却没有结构紧凑简单且功能完善的用于远程机器人手术操作系统的从端操作装置。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供用于远程机器人手术操作系统的从端操作装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供用于远程机器人手术操作系统的从端操作装置，该远程箱是机器人从操作端微创手术在基于网络的条件下展开的数据通讯模块，包括箱体，所述箱体内集成有图像编解码单元、电源单元、网络通讯单元、能量工具控制单元、状态显示单元、交互单元和接口单元。
5.作为本技术方案的进一步改进，所述箱体包括箱壳，所述箱壳的顶端通过铰链铰接有箱盖，所述箱壳内侧顶端处滑动卡接有顶板，所述顶板的底端通过螺钉固定有支撑架，所述支撑架的底端通过螺钉固定有底板，所述支撑架的中间处通过螺钉固定有隔板，所述箱体用于布置远程箱各组成单元，方便整体运输。
6.其中，所述顶板靠近所述交互单元一侧的两个边角处底端均通过螺钉固定有散热风扇，散热风扇对应位置的所述顶板上规则设有若干散热孔；所述支撑架的两边中间处均通过螺钉固定有散热风扇，散热风扇对应位置的所述箱壳侧壁上规则设有若干散热孔。
7.其中，散热风扇通过导线与所述网络通讯单元电性连接。
8.作为本技术方案的进一步改进，所述图像编解码单元由图像编码器组成，用于对立体内窥镜双路图像的编解码以及远程手术两端的传输。
9.其中，所述图像编码单元通过螺钉固定在所述底板上，所述图像编码单元通过导线与所述电源单元电性连接，所述图像编码单元通过信号线与所述网络通讯单元信号连接。
10.作为本技术方案的进一步改进，所述电源单元由工业电源模块组成，用于箱体内
部各单元供电。
11.其中，所述电源单元通过螺钉固定在所述隔板上。
12.作为本技术方案的进一步改进，所述网络通讯单元由工控机组成，用于在远程手术两端传输操作命令。
13.其中，所述网络通讯单元通过螺钉固定在所述隔板上，所述网络通讯单元通过导线与所述电源单元电性连接。
14.作为本技术方案的进一步改进，所述能量工具控制单元由多路医用级继电器模块组成，用于模拟激发能量工具主机输出的控制信号。
15.其中，所述能量工具控制单元通过螺栓固定在所述隔板上，所述能量工具控制单元通过导线与所述电源单元电性连接，所述能量工具控制单元通过信号线与所述网络通讯单元信号连接。
16.作为本技术方案的进一步改进，所述状态显示单元由显示屏组成，用于显示网络通讯单元以及运动控制与信号处理单元的工作状态。
17.其中，所述状态显示单元通过螺钉固定在所述顶板上，所述状态显示单元通过导线与所述电源单元电性连接，所述状态显示单元通过信号线与所述网络通讯单元信号连接。
18.作为本技术方案的进一步改进，所述交互单元由操作键盘组成，用于修改网络通讯单元以及运动控制与信号处理单元的工作状态。
19.其中，所述交互单元通过螺钉固定在所述顶板上，所述交互单元通过信号线与所述网络通讯单元信号连接。
20.作为本技术方案的进一步改进，所述接口单元由若干各种类型的接口组成，用于实现箱体系统供电以及与外部网络和机器人单元的物理连接。
21.其中，所述接口单元的各个接口均卡接嵌设在所述顶板的侧壁内，其中部分接口分别通过电源线与所述电源单元电性连接，另外部分接口分别通过信号线与所述网络通讯单元信号连接。
22.本发明的目的之二在于，提供了用于远程机器人手术操作系统的从端操作装置的工作方法，包括如下步骤：
23.s1、将机器人从端的通信接口与从端远程箱通过网线连接，将远程箱通过rj45接口接入互联网，同时给远程箱供入220v交流电，开机启动；
24.s2、系统工作时，所述网络通讯单元通过互联网接收来自主端的运动控制信号，并将该信号通过网线发送至位于机器人从端内部的运动控制器，控制从操作端运动；
25.s3、同时，从控制信号中解析出的能量工具激发信号则发送至所述能量工具控制单元，将所述能量工具控制单元通过所述接口单元的接口与能量工具的主机连接，以达到对能量工具的激发控制目的；
26.s4、与此同时，机器人从端的立体影像系统通过所述接口单元的hdmi接口将立体影像发送至所述图像编解码单元，所述图像编解码单元对图像信息编码形成图像数据，并通过互联网发送至机器人主端远程箱，为主端医生提供术野信息。
27.本发明的目的之三在于，提供了用于远程机器人手术操作系统的从端操作装置的控制装置，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理
器用于执行计算机程序时实现上述任一的用于远程机器人手术操作系统的从端操作装置的工作步骤。
28.本发明的目的之四在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一的用于远程机器人手术操作系统的从端操作装置的工作步骤。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果：该用于远程机器人手术操作系统的从端操作装置中，通过设置带有箱盖的箱体，在箱体内集成图像编码器、工业电源、工控机、能量工具控制继电器、显示屏、操作键盘及若干接口，使远程箱结构紧凑简单且功能完善，并配备多个散热风扇，提高远程箱的散热效果，提高远程箱的使用效果；其运行方法步骤简单、数据传输稳定、时延短，可以有效促进微创手术机器人各从操作端的运行稳定性，可以通过该从端远程箱获取主端远程箱的控制指令并控制机械从手运行，实现远程手术，给医生提供及时且清晰的术野信息，从而提高手术效率和成功率，促进患者就地就诊，节省就诊成本，促进微创手术更好的发展。
附图说明
30.图1为本发明的整体产品结构示意图；
31.图2为本发明的局部产品结构示意图；
32.图3为本发明的局部产品结构示意图；
33.图4为本发明的运行方法流程框图；
34.图5为本发明的微创手术机器人主从手远程箱之间的产品连接框图。
35.图中：
36.1、箱体；11、箱壳；12、箱盖；13、顶板；14、支撑架；15、底板；16、隔板；
37.2、图像编解码单元；
38.3、电源单元；
39.4、网络通讯单元；
40.5、能量工具控制单元；
41.6、状态显示单元；
42.7、交互单元；
43.8、接口单元。
具体实施方式
44.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，所描述的实施例仅仅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。
45.实施例1
46.如图1
‑
图3所示，本实施例提供了用于远程机器人手术操作系统的从端操作装置，该远程箱是机器人从操作端微创手术在基于网络的条件下展开的数据通讯模块，包括箱体1，箱体1内集成有图像编解码单元2、电源单元3、网络通讯单元4、能量工具控制单元5、状态
显示单元6、交互单元7和接口单元8。
47.本实施例中，箱体1包括箱壳11，箱壳11的顶端通过铰链铰接有箱盖12，箱壳11内侧顶端处滑动卡接有顶板13，顶板13的底端通过螺钉固定有支撑架14，支撑架14的底端通过螺钉固定有底板15，支撑架14的中间处通过螺钉固定有隔板16。
48.具体地，箱体1用于布置远程箱各组成单元，方便整体运输。
49.进一步地，顶板13靠近交互单元7一侧的两个边角处底端均通过螺钉固定有散热风扇，散热风扇对应位置的顶板13上规则设有若干散热孔。
50.进一步地，支撑架14的两边中间处均通过螺钉固定有散热风扇，散热风扇对应位置的箱壳11侧壁上规则设有若干散热孔。
51.具体地，散热风扇通过导线与网络通讯单元4电性连接，散热风扇与网络通讯单元4同步启停及运作，用于在该远程箱运行过程中促进箱体1内部的热量发散，避免电子元件过热导致损坏。
52.本实施例中，图像编解码单元2由图像编码器组成，用于对立体内窥镜双路图像的编解码以及远程手术两端的传输。
53.进一步地，图像编码单元2通过螺钉固定在底板15上，图像编码单元2通过导线与电源单元3电性连接，通过电源单元3给图像编码单元2提供支持运行的电能。
54.具体地，图像编码单元2通过信号线与网络通讯单元4信号连接，通过网络通讯单元4管理图像编码器的运行过程。
55.本实施例中，电源单元3由工业电源模块组成，用于箱体内部各单元供电。
56.进一步地，电源单元3通过螺钉固定在隔板16上，使电源单元3结实稳固。
57.本实施例中，网络通讯单元4由工控机组成，用于在远程手术两端传输操作命令。
58.进一步地，网络通讯单元4通过螺钉固定在隔板16上。
59.本实施例中，能量工具控制单元5由多路医用级继电器模块组成，用于模拟激发能量工具主机输出的控制信号。
60.进一步地，能量工具控制单元5通过螺栓固定在隔板16上，能量工具控制单元5通过导线与电源单元3电性连接，通过电源单元3给能量工具控制单元5提供支持运行的电能。
61.具体地，能量工具控制单元5通过信号线与网络通讯单元4信号连接，通过工控机管理多路医用级继电器模块的运行。
62.本实施例中，状态显示单元6由显示屏组成，用于显示网络通讯单元以及运动控制与信号处理单元的工作状态。
63.进一步地，状态显示单元6通过螺钉固定在顶板13上，状态显示单元6通过导线与电源单元3电性连接，通过电源单元3给显示屏提供电能。
64.具体地，状态显示单元6通过信号线与网络通讯单元4信号连接，工控机将各种状态数据经信号线传输到显示屏上进行展示。
65.本实施例中，交互单元7由操作键盘组成，用于修改网络通讯单元以及运动控制与信号处理单元的工作状态。
66.进一步地，交互单元7通过螺钉固定在顶板13上，交互单元7通过信号线与网络通讯单元4信号连接，通过操作键盘输入工作指令，工作指令的信息通过信号线传输到工控机上，通过工控机向其他各电子元件分配工作，各电子元件接收工作指令后分别各自执行指
令。
67.本实施例中，接口单元8由若干各种类型的接口组成，用于实现箱体系统供电以及与外部网络和机器人单元的物理连接。
68.进一步地，接口单元8的各个接口均卡接嵌设在顶板13的侧壁内，使各个接口均结实稳固、不易松脱。
69.具体地，其中部分接口分别通过电源线与电源单元3电性连接，用于支持该远程箱的供电；另外部分接口分别通过信号线与网络通讯单元4信号连接，用于支持外部网络或其他机器人单元的物理连接。
70.如图4所示，本实施例还提供了用于远程机器人手术操作系统的从端操作装置的工作方法，包括如下步骤：
71.s1、将机器人从端的通信接口与从端远程箱通过网线连接，将远程箱通过rj45接口接入互联网，同时给远程箱供入220v交流电，开机启动；
72.s2、系统工作时，网络通讯单元4通过互联网接收来自主端的运动控制信号，并将该信号通过网线发送至位于机器人从端内部的运动控制器，控制从操作端运动；
73.s3、同时，从控制信号中解析出的能量工具激发信号则发送至能量工具控制单元5，将能量工具控制单元5通过接口单元8的接口与能量工具的主机连接，以达到对能量工具的激发控制目的；
74.s4、与此同时，机器人从端的立体影像系统通过接口单元8的hdmi接口将立体影像发送至图像编解码单元2，图像编解码单元2对图像信息编码形成图像数据，并通过互联网发送至机器人主端远程箱，为主端医生提供术野信息。
75.本实施例还提供了用于远程机器人手术操作系统的从端操作装置的控制装置，该装置包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序。
76.处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与处理器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的用于远程机器人手术操作系统的从端操作装置的工作步骤。
77.可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(sram)，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)，可擦除可编程只读存储器(eprom)，可编程只读存储器(prom)，只读存储器(rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
78.此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的用于远程机器人手术操作系统的从端操作装置的工作步骤。
79.可选的，本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面用于远程机器人手术操作系统的从端操作装置的工作步骤。
80.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储与一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
81.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术
人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。