CN105997252A - 机器人在手术中反馈触摸力的方法和机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人在手术中反馈触摸力的方法和机器人，适用于手术机器人技术领域。本发明的一种机器人在手术中反馈触摸力的方法和机器人，通过建立操作力信息与工作电信号之间的第一映射列表；获取执行手术任务时的工作电信号；根据所述第一映射列表获取与所述工作电信号对应的操作力信息；根据所述操作力信息得到对应的触摸力信息，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。实现了在操作者利用手术机器人进行手术操作时，能够感受到操作力对应的触摸力，进而让操作者知晓手术中的组织属性、评估解剖学结构，提高了手术的安全性。

Description

机器人在手术中反馈触摸力的方法和机器人

技术领域

本发明涉及手术机器人技术领域，尤其涉及一种机器人在手术中反馈触摸力的方法和机器人。

背景技术

目前，随着医学进步，越来越多的疾病可以通过手术机器人进行手术得到治愈。例如一些微创手术，通过手术机器人进行微创手术，具有创伤面更小、恢复快等特点，因此被广泛应用与医疗领域。在人工手术过程中，医生是通过手术器械与组织接触来获得触觉信息，从而得知组织属性、评估解剖学结构，进而实施安全的手术行为。但是，随着手术机器人的应用越来越广泛，现有的手术机器人并不能代替医生的手指，无法让医生在手术时感知手术机器人的操作力和手术对象的组织属性，增加了通过手术机器人进行手术时的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人在手术中反馈触摸力的方法和机器人，以解决现有的机器人在手术中的不能向操作者或医生反馈操作力的问题。

本发明是这样实现的，一种机器人在手术中反馈触摸力的方法，所述方法包括以下步骤：

建立操作力信息与工作电信号之间的第一映射列表；

获取执行手术任务时的工作电信号；

根据所述第一映射列表获取与所述工作电信号对应的操作力信息；

根据所述操作力信息得到对应的触摸力信息，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。

进一步的，所述工作电信号为工作电流和/或工作电压，所述建立操作力信息与工作电信号之间的第一映射列表的步骤具体为：

建立操作力信息与工作电流和/或工作电压之间的映射列表作为所述第一映射列表。

进一步的，所述获取执行手术任务时的工作电信号的步骤具体包括：

获取携带反馈命令的控制信号；

根据所述控制信号执行手术任务，并在手术过程中获取工作电信号。

进一步的，所述根据所述操作力信息得到对应的触摸力信息的步骤之前还包括：

建立所述操作力信息与触摸力信息之间的第二映射列表。

进一步的，所述根据所述操作力信息得到对应的触摸力信息，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力的步骤具体包括：

根据所述第二映射列表获取与所述操作力信息对应的触摸力信息；

根据所述触摸力信息得到对应的触摸力，并将所述触摸力传递给操作者，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。

本发明的目的还在于提供一种机器人，所述机器人包括：

第一列表单元，用于建立操作力信息与工作电信号之间的第一映射列表；

获取单元，用于获取执行手术任务时的工作电信号；

第一反馈单元，用于根据所述第一映射列表获取与所述工作电信号对应的操作力信息；

第二反馈单元，用于根据所述操作力信息得到对应的触摸力信息，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。

进一步的，所述工作电信号为工作电流和/或工作电压，所述第一列表单元具体用于，建立操作力信息与工作电流和/或工作电压之间的映射列表作为所述第一映射列表。

进一步的，所述获取单元包括：

第一获取单元，用于获取携带反馈命令的控制信号；

第二获取单元，用于根据所述控制信号执行手术任务，并在手术过程中获取工作电信号。

进一步的，所述机器人还包括：

第二列表单元，用于建立所述操作力信息与触摸力信息之间的第二映射列表。

进一步的，所述第二反馈单元包括：

触摸力信息获取单元，用于根据所述第二映射列表获取与所述操作力信息对应的触摸力信息；

触摸力反馈单元，用于根据所述触摸力信息得到对应的触摸力，并将所述触摸力传递给操作者，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。

本发明的一种机器人在手术中反馈触摸力的方法和机器人，通过建立操作力信息与工作电信号之间的第一映射列表；获取执行手术任务时的工作电信号；根据所述第一映射列表获取与所述工作电信号对应的操作力信息；根据所述操作力信息得到对应的触摸力信息，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。实现了在操作者利用手术机器人进行手术操作时，能够感受到操作力对应的触摸力，进而让操作者知晓手术中的组织属性、评估解剖学结构，提高了手术的安全性。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的机器人在手术中反馈触摸力的方法流程图；

图2是本发明第二实施例提供的机器人在手术中反馈触摸力的方法流程图；

图3是本发明第三实施例提供的机器人的具体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的目的在于提供一种机器人在手术中反馈触摸力的方法和机器人，以解决现有的机器人在手术中的不能向操作者或医生反馈操作力的问题。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：

图1示出了本发明第一实施例提供的机器人在手术中反馈触摸力的方法流程图，为了便于说明，仅示出与本实施例相关的部分，详述如下：

一种机器人在手术中反馈触摸力的方法，该方法包括以下步骤：

S101：建立操作力信息与工作电信号之间的第一映射列表；

S102：获取执行手术任务时的工作电信号；

S103：根据所述第一映射列表获取与所述工作电信号对应的操作力信息；

S104：根据所述操作力信息得到对应的触摸力信息，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。

在步骤S101中，操作力信息包括手术机器人在实施手术任务时，在患处执行手术操作时的操作力大小信息，操作力可以是夹持力、切割力、穿刺力或者其他与手术任务相关的作用力。根据建立操作力信息与工作电信号之间的第一映射列表，能够形成操作力信息与工作电信号之间互相描述的关系。

在步骤S102中，手术机器人在手术实施时与患处接触而产生阻力，从而导致电信号发生变化。执行手术任务时的工作电信号，用于描述机器人在手术实施时与患处接触而产生阻力进而导致工作电流大小或工作电压强度发生变化的电信号。

在步骤S103中，工作电信号作为第一映射列表中的工作电信号，进而从第一映射列表中可得到对应的机器人的操作力信息。

在步骤S104中，与机器人的操作力信息不同的是，触摸力信息包括人体不同部位的肌肉相互接触时，而产生的带有标记的触力信息。

由于机器人的材质与人体肌肉和皮肤的组成结构和表面特性不同，因此通过触摸力信息能够清楚描述机器人在进行手术时触碰到的是患处还是正常的健康组织，或是其他部位组织。

本实施例提供的一种机器人在手术中反馈触摸力的方法，能够在操作者利用机器人进行手术操作时，将操作力对应的触摸力反馈给操作者。通过将触摸力传递给操作者，能够清楚描述机器人在进行手术时触碰到的是患处还是正常的健康组织，或是其他部位组织，降低了手术的风险，还能够为操作者提供参考，进而知晓手术中的组织属性、进一步评估解剖学结构，大大提高了手术的安全性。

图2示出了本发明第二实施例提供的机器人在手术中反馈触摸力的方法流程图，为了便于说明，仅示出与本实施例相关的部分，详述如下：

一种机器人在手术中反馈触摸力的方法，该方法包括以下步骤：

S201：建立操作力信息与工作电信号之间的第一映射列表；

S202：获取执行手术任务时的工作电信号；

S203：根据所述第一映射列表获取与所述工作电信号对应的操作力信息；

S204：建立所述操作力信息与触摸力信息之间的第二映射列表；

S205：根据所述第二映射列表获取与所述操作力信息对应的触摸力信息；

S206：根据所述触摸力信息得到对应的触摸力，并将所述触摸力传递给操作者，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。

在步骤S201中，工作电信号可以为工作电流和/或工作电压，步骤S201具体为：建立操作力信息与工作电流和/或工作电压之间的映射列表作为所述第一映射列表。

在步骤S202中，获取执行手术任务时的工作电信号，具体包括：获取携带反馈命令的控制信号；根据所述控制信号执行手术任务，并在手术过程中获取工作电信号。

在步骤S204和步骤S205中，建立所述操作力信息与触摸力信息之间的第二映射列表，根据所述第二映射列表获取与所述操作力信息对应的触摸力信息。其中，操作力信息是手术机器人对患处施加的作用力的大小或强度，触摸力信息是手术机器人对患处施加的作用力对应的反作用力的大小或强度。

在步骤S206中，根据所述触摸力信息得到对应的触摸力，并将所述触摸力传递给操作者，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。其中，触摸力用于描述手术机器人在执行手术任务过程中，执行部位与患处接触时的反作用力。通过操作力得到对应的反作用力，对该反作用力进行处理，作为接触力传递给操作者。其中，对该反作用力进行处理，例如根据操作者惯用的施力部位，如手指、手腕、手臂等部位作为受力部位或受理面，对该反作用力进行对应的压强调整。

本发明的一种机器人在手术中反馈触摸力的方法，通过建立操作力信息与工作电信号之间的第一映射列表；获取执行手术任务时的工作电信号；根据第一映射列表获取与工作电信号对应的操作力信息；根据操作力信息得到对应的触摸力信息，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。实现了在操作者利用机器人进行手术操作时，将操作力对应的触摸力反馈给操作者。通过将触摸力传递给操作者，不仅提高了手术的安全性，还提高了完成手术的速度。

以上述实施例为基础，提出第三实施例。本实施例的目的在于提供一种机器人，图3输出了本发明第三实施例提供的机器人的具体结构示意图。

如图3所示，一种机器人100，该机器人包括：

第一列表单元10，用于建立操作力信息与工作电信号之间的第一映射列表；

获取单元20，用于获取执行手术任务时的工作电信号；

第一反馈单元30，用于根据所述第一映射列表获取与所述工作电信号对应的操作力信息；

第二反馈单元40，用于根据所述操作力信息得到对应的触摸力信息，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。

在本实施例中，接触力用于描述手术机器人在执行手术任务时施加给患处操作力对应的反作用力。将接触力传递给操作者，能够进一步提高操作者对手术机器人的控制精度。

需要说明的是，接触力是可以根据电信号进行描述的。以触力开关的工作原理为例，从触力开关中获取接触力，是触力开关器件工作原理的逆过程。具体的，自按动触力开关时，按动的力量大小决定流过该触力开关的电流大小，其逆过程即为流过该触力开关的电流大小能够体现按动该触力开关的力量大小。

作为本发明的一实施例，工作电信号为工作电流和/或工作电压。对应的，第一列表单元10具体用于，建立操作力信息与工作电流和/或工作电压之间的映射列表作为所述第一映射列表。

作为本发明的一实施例，获取单元20包括：

第一获取单元21，用于获取携带反馈命令的控制信号；

第二获取单元22，用于根据所述控制信号执行手术任务，并在手术过程中获取工作电信号。

作为本发明的一实施例，机器人100还包括：

第二列表单元50，用于建立所述操作力信息与触摸力信息之间的第二映射列表。

在本实施例中，第二反馈单元40包括：

触摸力信息获取单元41，用于根据所述第二映射列表获取与所述操作力信息对应的触摸力信息；

触摸力反馈单元42，用于根据所述触摸力信息得到对应的触摸力，并将所述触摸力传递给操作者，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。

本实施例提供的一种机器人，包括第一列表单元10、获取单元20、第一反馈单元30以及第二反馈单元40。通过第一列表单元10建立操作力信息与工作电信号之间的第一映射列表；获取单元20获取执行手术任务时的工作电信号；第一反馈单元30，工作电信号根据所述第一映射列表获取与所述工作电信号对应的操作力信息；第二反馈单元40根据所述操作力信息得到对应的触摸力信息，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。通过建立与操作力信息和工作电信号相关的第一映射列表，在获取执行手术任务时的工作电信号后，根据该第一映射列表得到对应的操作力信息，再根据与操作力信息和触摸力信息相关的第二映射列表得到对应的触摸力信息，将该触摸力信息对应的触摸力传递给操作者，进而让操作者在手术过程中感受到与患处相互接触的触摸力大小。实现了在操作者利用手术机器人进行手术操作时，能够感受到操作力对应的触摸力，进而让操作者知晓手术中的组织属性、评估解剖学结构，提高了手术的安全性。

作为本发明的另外一实施例，提供一种手术系统，包括上述实施例中的机器人100。

由于与本发明相关的技术方案和实现方式在上述实施例中以及详细说明，因此此处不再赘述。

本发明的一种机器人在手术中反馈触摸力的方法和机器人，通过建立操作力信息与工作电信号之间的第一映射列表；获取执行手术任务时的工作电信号；根据第一映射列表获取与工作电信号对应的操作力信息；根据操作力信息得到对应的触摸力信息，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。实现了在操作者利用手术机器人进行手术操作时，能够感受到操作力对应的触摸力，进而让操作者知晓手术中的组织属性、评估解剖学结构，提高了手术的安全性。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的步骤或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤，而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人在手术中反馈触摸力的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

建立操作力信息与工作电信号之间的第一映射列表；

获取执行手术任务时的工作电信号；

根据所述第一映射列表获取与所述工作电信号对应的操作力信息；

根据所述操作力信息得到对应的触摸力信息，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。

2.如权利要求1所述的机器人在手术中反馈触摸力的方法，其特征在于，所述工作电信号为工作电流和/或工作电压，所述建立操作力信息与工作电信号之间的第一映射列表的步骤具体为：

建立操作力信息与工作电流和/或工作电压之间的映射列表作为所述第一映射列表。

3.如权利要求1所述的机器人在手术中反馈触摸力的方法，其特征在于，所述获取执行手术任务时的工作电信号的步骤具体包括：

获取携带反馈命令的控制信号；

根据所述控制信号执行手术任务，并在手术过程中获取工作电信号。

4.如权利要求1所述的机器人在手术中反馈触摸力的方法，其特征在于，所述根据所述操作力信息得到对应的触摸力信息的步骤之前还包括：

建立所述操作力信息与触摸力信息之间的第二映射列表。

5.如权利要求4所述的机器人在手术中反馈触摸力的方法，其特征在于，所述根据所述操作力信息得到对应的触摸力信息，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力的步骤具体包括：

根据所述第二映射列表获取与所述操作力信息对应的触摸力信息；

根据所述触摸力信息得到对应的触摸力，并将所述触摸力传递给操作者，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。

6.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括：

第一列表单元，用于建立操作力信息与工作电信号之间的第一映射列表；

获取单元，用于获取执行手术任务时的工作电信号；

第一反馈单元，用于根据所述第一映射列表获取与所述工作电信号对应的操作力信息；

第二反馈单元，用于根据所述操作力信息得到对应的触摸力信息，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。

7.如权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述工作电信号为工作电流和/或工作电压，所述第一列表单元具体用于，建立操作力信息与工作电流和/或工作电压之间的映射列表作为所述第一映射列表。

8.如权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述获取单元包括：

第一获取单元，用于获取携带反馈命令的控制信号；

第二获取单元，用于根据所述控制信号执行手术任务，并在手术过程中获取工作电信号。

9.如权利要求8所述的机器人，其特征在于，所述机器人还包括：

第二列表单元，用于建立所述操作力信息与触摸力信息之间的第二映射列表。

10.如权利要求9所述的机器人，其特征在于，所述第二反馈单元包括：

触摸力信息获取单元，用于根据所述第二映射列表获取与所述操作力信息对应的触摸力信息；

触摸力反馈单元，用于根据所述触摸力信息得到对应的触摸力，并将所述触摸力传递给操作者，以使得操作者在手术过程中感受到触摸力。