CN111588472B - 手术机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种手术机器人系统，包括：主端、从端和控制端，所述主端包括操作单元，所述从端包括执行驱动件；所述执行驱动件用于驱动一支气管镜运动；所述控制单元分别与所述操作单元及所述执行驱动件通信连接，用于根据获取的操作单元的移动速度信息，控制执行驱动件以驱动支气管镜移动，根据获取的操作单元的转动角度信息或转动速度信息，控制执行驱动件以驱动支气管镜转动。采用本发明提供的所述手术机器系统，将所述主端置于医生端，将所述从端置于病人端，便可远程遥操作控制支气管镜，从而可以显著降低手术过程中的感染概率。

Description

手术机器人系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种用于呼吸道疾病的手术机器人系统。

背景技术

支气管镜，例如支气管镜，是一种经口或鼻置入患者下呼吸道的医疗器械，常用于做肺叶、段及亚段支气管病变的观察、活检采样、细菌学和细胞学检查。利用支气管镜对病灶所在下呼吸道肺叶进行肺泡盥洗治疗和检查，可以有效提高传染性呼吸道疾病的检出率与准确度。特别对于新型冠状病毒等疾病，常集中于下呼吸道复制和爆发，通过下呼吸道肺泡盥洗所获取的标本的核酸检测准确度高于咽拭子检测所获取的标本。而利用支气管镜直接对肺部进行的灌洗治疗也可缓解下呼吸道的症状。

传统的支气管镜诊治过程需多名医护人员与病患密切接触。而且，危重症患者大多需要进行气管插管或者气管切开行呼吸机辅助通气，由于支气管镜检查过程中具有较高的暴露性，导致操作医护人员在进行诊断和治疗过程中容易被感染。因此，本领域需要一种机器人系统用于呼吸道疾病。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手术机器人系统，用于呼吸道疾病。

为解决上述技术问题中的一个或多个，本发明提供一种手术机器人系统，用于呼吸道疾病，所述手术机器人系统包括：主端、从端和控制端，所述主端包括操作单元，所述从端包括执行驱动件；

所述执行驱动件用于驱动一支气管镜运动；

所述控制单元分别与所述操作单元及所述执行驱动件通信连接，用于根据获取的所述操作单元的移动速度信息，控制所述执行驱动件以驱动所述支气管镜移动，根据获取的所述操作单元的转动角度信息或转动速度信息，控制所述执行驱动件以驱动所述支气管镜转动。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述控制端包括姿态及位置控制模块，所述姿态及位置控制模块用于对所述移动速度信息进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的末端的移动速度，以及用于对所述转动角度信息息进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的转动速度，并根据所述计算出的期望的移动速度和期望的转动角度控制所述执行驱动件，或者，

所述控制端包括姿态及位置控制模块，所述姿态及位置控制模块用于对所述移动速度信息进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的末端的移动速度，以及用于对所述转动速度信息进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的转动速度，并根据所述计算出的期望的移动速度和期望的转动速度控制所述执行驱动件。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述执行驱动件包括自转关节、移动关节和旋转关节，所述自转关节用于驱动所述支气管镜自转，所述移动关节用于驱动所述支气管镜移动，所述旋转关节用于驱动所述支气管镜的导管驱动旋钮以使所述支气管镜的末端旋转。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述操作单元包括操作手柄，所述操作手柄包括壳体和相对于所述壳体可活动的操作件，所述姿态及位置控制模块，用于对所述操作手柄的所述移动速度信息进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的末端的移动速度，以及用于对所述操作手柄的所述转动角度信息进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的转动角度。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述操作手柄包括转动控制件和移动控制件，所述姿态及位置控制模块用于根据所述移动控制件的移动速度信息以及预设的速度映射比例进行速度映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的末端的移动速度，以及用于根据所述转动控制件的转动角度信息以及预设的位置映射比例进行位置映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的转动角度，并根据所述计算出的期望的移动速度和期望的转动角度控制所述执行驱动件。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述操作手柄还包括位置传感器和速度传感器，所述位置传感器与所述控制端通信连接，用于获取所述操作件的转动角度信息并反馈给所述控制端，所述速度传感器与所述控制端通信连接，用于获取所述操作件的移动速度信息并反馈给所述控制端。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述操作件包括带有压感的按钮和压力传感器，所述压力传感器用于获取所述按钮受到的压感信息，并将所述压感信息传输给所述姿态及位置控制模块，所述姿态及位置控制模块还用于根据接收到的所述压感信息，以及预设的位置、速度与压感信息之间的标定关系，获得所述移动速度信息和所述转动角度信息。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述操作单元包括交互界面，所述交互界面包括导管前伸按键、导管后退按键、向上弯曲按键、向下弯曲按键、向左旋转按键和向右旋转按键，所述姿态及位置控制模块，用于对所述导管前伸按键、所述导管后退按键、所述向上弯曲按键、所述向下弯曲按键、所述向左旋转按键和所述向右旋转按键所对应的速度信息，和速度映射比例，进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的末端的速度。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述交互界面还包括速度选择按钮，所述速度选择按钮与所述控制端通信连接，用于调整所述速度映射比例。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述主端还包括显示单元，所述显示单元与所述控制端通信连接，用于显示主端界面，所述主端界面包括所述交互界面。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述主端界面还包括用于显示手术图像的界面，所述控制端包括图像信号处理及传输模块，所述图像信号处理及传输模块与所述支气管镜及所述显示单元通信连接，接收来自所述支气管镜的关于手术环境的图像信号，并对所述图像信号进行处理，以使所述显示单元根据处理后的所述图像信号显示图像。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述主端还包括报警装置，所述控制端还包括安全控制模块，所述安全控制模块用于监测所述执行驱动件的移动速度与期望的移动速度是否相匹配，和/或用于监测所述执行驱动件的转动角度与期望的转动角度是否相匹配，若不匹配，则控制所述报警装置报错。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述从端还包括抽吸装置和灌洗液输送装置，所述灌洗液输送装置与所述支气管镜的注射管连通，用于将灌注液输送至人体目标组织，所述抽吸装置与所述支气管镜的吸引管连通，用于将人体中的积液抽出体外。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述控制端还包括灌注及抽吸控制模块，所述灌注及抽吸控制模块与所述抽吸装置及所述灌洗液输送装置通信连接，用于控制所述抽吸装置和所述灌洗液输送装置的开启以及运行参数。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述操作单元上设置有灌洗液输送按键、抽吸按键，所述灌洗液输送按键、抽吸按键分别与所述灌注及抽吸控制模块通信连接，用于接受灌注或抽吸指令。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述操作单元包括通用按键，当所述控制端感知到所述抽吸装置与所述控制端连接，则所述控制端将所述通用按键映射为用于接收抽吸指令；当所述控制端感知到所述灌洗液输送装置与所述控制端连接，则所述控制端将所述通用按键映射为接收灌注指令。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述执行驱动件包括内腔和适配件，所述适配件可拆卸地设于所述内腔，所述适配件用于将不同型号的所述支气管镜固定于所述执行驱动件。

可选的，在所述的手机机器人系统中，所述从端包括信息采集单元，所述信息采集单元设置于所述适配件上，所述信息采集单元用于记录所述支气管镜的类型，所述控制端包括一存储器，所述存储器存储有包括支气管镜类型和人机交互与控制参数信息的支气管镜参数数据库，所述控制端还用于从所述信息采集单元获取所述支气管镜的类型后，从所述支气管镜参数数据库获取对应的人机交互与控制参数信息，以用于所述主端和所述执行驱动件的主从控制映射关系匹配。

采用本发明提供的所述手术机器系统，将所述主端置于医生端，将所述从端置于病人端，即可远程遥操作控制支气管镜，无需医生直接操作支气管镜，从而可以显著降低手术过程中的感染概率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的手术机器人系统的组成示意图；

图2为本发明实施例提供的手术机器人系统的交互示意图；

图3为本发明实施例中从端结构示意图；

图4为本发明实施例中支气管镜卡接自检步骤示意图；

图5为本发明实施例中主端界面的界面示意图；

图6为现有技术中支气管镜的示意图。

其中，各附图标记说明如下：

1-主端；2-从端；3-支气管镜；4-控制端；11-操作单元；13-显示单元；111-操作手柄；112-交互界面；21-执行驱动件；22-固定支架；23-移动台车；24-适配件；31-支气管镜本体；32-导管；33-注射管；34-吸引管；35-吸引阀门开关；36-导管驱动旋钮；41-姿态及位置控制模块；42-图像信号处理及传输模块；43-灌注及抽吸控制模块；5-抽吸装置；6-灌洗液输送装置；1121-导管前伸按键；1122-导管后退按键；1123-向上弯曲按键；1124-向下弯曲按键；1125-向左旋转按键；1126-向右旋转按键；1127-吸痰按键；1128-取样按键。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的手术机器人系统作进一步详细说明。根据下面说明本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

请参考图1并结合图2，本发明提供一种手术机器人系统，所述手术机器人系统包括：主端1、控制端4和从端2。其中，所述主端1包括操作单元11，所述从端2包括执行驱动件21。所述执行驱动件21用于驱动一支气管镜3运动。所述控制端4与所述操作单元11、所述执行驱动件21通信连接，用于根据获取的所述操作单元11的移动速度信息，控制所述执行驱动件21以驱动所述支气管镜3移动，以及用于根据获取的所述操作单元11的转动角度信息或转动速度信息，控制所述执行驱动件21以驱动所述支气管镜3转动。操作者及主端1优选与从端2位于不同的房间，以实现操作者与患者的物理隔离。主端1和从端2也可分置在不同医院，不同地区，通过远程通信技术通信连接。如此，操作者可以通过操作所述主端1以遥操作所述执行驱动件21，使得所述支气管镜3运动至期望的位姿，执行手术操作。

具体的，所述操作单元11用于接受位置指令和/或速度指令，并向所述控制端4反馈位置信息和/或速度信息。所述控制端4，具体可包括姿态及位置控制模块41，用于对所述接收到的位置信息和/或速度信息进行主从映射计算，以分别计算出期望的支气管镜3末端的位置和/或速度，并据此控制所述执行驱动件21，驱使支气管镜3按照期望的速度转动和/或移动到期望位置，以使支气管镜3的末端达到人体中期望的位姿。

本发明对支气管镜3的种类，尺寸没有特别的限制。请参考图6，其示出了一种常见的支气管镜3。在本实施例中，所述支气管镜3为支气管软镜，包括支气管镜本体31、导管32、注射管33、吸引管34及导管驱动旋钮36。优选，所述支气管镜3还包括吸引阀门开关35。导管32用于插入至患者的肺部、支气管等目标组织，为其他组件提供操作通道。例如所述导管32包括观察通道，操作者可通过观察通道中的镜头对目标组织病变观察。导管32还可以包括与注射管33连通的功能通道，用于实现灌注、活检等手术操作。例如，操作者通过注射管33向导管32的远端注入液体(如盐水或药液等)，液体流入患者的肺部，实现支气管肺泡灌洗治疗等手术操作。此外，功能通道还可与吸引管34连通，通过吸引管34可以自导管32的远端抽吸液体，以吸取患者体内的积液。吸引阀门开关35可控制吸引管34的开闭，以实现对抽吸液体的控制。一般的，操作者需要通过按压吸引阀门开关35来开启抽吸。导管驱动旋钮36用于驱动导管32的远端摆动，操作者可通过旋动该导管驱动旋钮36，实现对导管32的远端的摆动方向的调节。此外，功能通道还可以提供其他器械(例如活检钳)通过的通道。在现有的支气管镜3使用中，操作者通过手持支气管镜本体31，操控支气管镜3向远端前后递送，使导管32沿轴向前后移动，以使导管32的远端在患者的目标组织进退；操作者还可操控支气管镜3围绕轴线在±120°的范围内周向转动，使导管32的远端在患者的目标组织相应地周向转动，以实现对导管32的远端位置进行调整；操作者32操作导管驱动旋钮36，使导管32的远端在患者的目标组织摆动。如此实现，实现导管32的远端位姿的调整。

本实施例中，为了实现支气管镜3末端姿态及位置的匹配，如图3所示，所述执行驱动件21可包括自转关节211、移动关节212和旋转关节(图中未示出)，所述自转关节211用于实现支气管镜3自转，所述移动关节212用于实现支气管镜3的移动，所述旋转关节用于驱动支气管镜3的导管驱动旋钮36实现支气管镜末端转动。相应的，所述从端2还包括三个与控制端4通信连接的驱动器，用于驱动上述的关节运动。即驱动器包括自转驱动器，用于驱动自转关节211转动；移动驱动器，用于驱动移动关节212移动；旋转驱动器，用于驱动旋转关节旋转。如图3所示，所述从端2还包括移动台车23和设置于移动台车上的固定支架22。所述执行驱动件21可通过固定支架22支撑和位置调整，以及通过移动台车23进行位置的调整。

本实施例中，所述操作单元11能够为所述控制端4提供多种输入，并结合上述不同的主从控制模式，以适应于医生的不同情景下操作需求。

在一个实施例中，所述操作单元11可包括操作手柄111，所述操作手柄111包括壳体和相对于所述壳体可活动的操作件。所述操作件用于遥操作所述执行驱动件21运动。所述操作件可以为一个或多个。所述操作件为一个时，具有三个自由度，例如为球铰，用于与执行驱动件21的三个关节建立主从映射关系。所述操作件还可以为两个，即为转动控制件、移动控制件。所述转动控制件包括两个自由度，例如为虎克铰，轨迹球或游戏摇杆，分别与执行驱动件21的自转关节211、旋转关节建立主从映射关系。所述移动控制件，与执行驱动件21的移动关节212建立主从映射关系。所述操作件还可以为三个，用于分别与执行驱动件21的三个关节建立主从映射关系。

发明人发现，支气管镜旋转与弯曲角度范围是确定的，例如旋转范围正负120度，弯曲角度范围是正负170度，且支气管镜弯曲与旋转运动的绝对位姿与操作单元11的输入是可以对应的，方便医生对支气管镜的末端姿态进行精准控制。而且对于支气管镜而言，前后移动是医生手动推送的，没有绝对的运动范围，需要控制的是相对位移的大小，因此通过速度映射控制能够实现前后移动的相对位移控制。因此，优选的，所述操作手柄111与执行驱动件21之间采用位置映射和速度映射的主从控制模式，即所述姿态及位置控制模块41，对所述操作手柄111的移动速度信息进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的末端的移动速度，对操作手柄111的所述转动角度信息进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的转动角度，如此来控制执行驱动件21的运动。

具体的，以操作件包括转动控制件、移动控制件为例。所述操作手柄111还包括位置传感器和速度传感器。所述位置传感器与所述控制端4通信连接，用于获取转动控制件的转动角度。所述速度传感器与所述控制端4通信连接，用于获取移动控制件的移动速度。所述控制端4的姿态及位置控制模块41根据接收到的转动控制件的转动角度、移动控制件的移动速度以及预设的主从端映射比例(即位置映射比例进和速度映射比例)，进行主从映射计算，获得自转关节211、旋转关节的期望位置，移动关节212的期望速度，并控制自转驱动器、移动驱动器和旋转驱动器驱动相应的关节以期望的位置、期望的速度运动。

在上述实施例中，通过各种类型的传感器直接获取控制件的位置和速度。在其他实施例中，通过获取其他物理量来间接获得控制件的位置和速度。例如，操作件包括带有压感的按钮(例如压感式按键)和压力传感器。此时，控制端4的姿态及位置控制模块41根据接收到的压感信息(例如压感大小，压感变化速度等)，预先设定的位置、速度与压感信息之间的标定关系和主从端映射比例，获得从端各个关节的期望位置、速度，进而控制自转驱动器、移动驱动器和旋转驱动器驱动相应的关节运动。

在另外一个实施例中，所述操作单元11包括交互界面112。如图5所示，所述交互界面112包括导管前伸按键1121，导管后退按键1122，向上弯曲按键1123，向下弯曲按键1124，向左旋转按键1125和向右旋转按键1126。所述导管前伸按键1121用于驱使支气管镜向远端移动，所述导管后退按键1122用于驱使支气管镜向近端移动，所述向上弯曲按键1123用于驱使支气管镜末端向上弯曲，所述向下弯曲按键1124用于驱使支气管镜末端向下弯曲，所述向左旋转按键1125用于驱使支气管镜向左旋转，所述向右旋转按键1126用于驱使支气管镜向右旋转。本领域技术人员应理解，这里上下、左右只是用于描述各个按键驱使支气管镜运动时运动方向的关系，并不构成对按键功能的限定。在本实施例中，所述按键可以为实体按键，也可以是虚拟按键。优选的，所述交互界面112与执行驱动件21之间采用速度映射的主从控制模式。即所述姿态及位置控制模块41，对所述交互界面112上各个按键对应的速度信息，和速度映射比例，进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的末端的速度，如此来控制执行驱动件21的运动。

具体而言，所述向上弯曲按键1123，向下弯曲按键1124，向左旋转按键1125和向右旋转按键1126接受外部指令通过速度映射来实现对自转关节211和旋转关节转动速度的控制，进而实现对支气管镜末端姿态的控制；通而所述导管前伸按键1121，导管后退按键1122接受外部指令通过速度映射来实现对移动关节212的移动速度的控制，进而实现对支气管镜末端位置的控制。更进一步，各个按键对应的速度信息可以为预设的。每个按键对应的预设速度可以相同，也可以不相同。上述按键接受指令后，姿态及位置控制模块41根据预设的速度映射比例以及预设的速度来获得期望的速度。例如，操作者选择交互界面112上的导管前伸按键1121，所述按键向所述姿态及位置控制模块41发送消息。所述姿态及位置控制模块41根据预设的速度映射比例以及预设的前伸速度来获得期望的前伸速度，然后控制移动驱动器驱动移动关节，使支气管镜3以期望的速度前伸。进一步，交互界面还包括速度选择按钮，与姿态及位置控制模块41通信连接，用于调整速度映射比例，以使各个关节以更快或者更慢的速度运动。

在另外一个实施例中，所述操作单元11即包括操作手柄111又包括交互界面112。操作者可以根据需要选择操作手柄111或者交互界面112并结合不同的主从控制模式，以遥操作执行驱动件21。

为了驱动支气管镜3进行灌注、抽吸等手术操作，所述从端2还包括抽吸装置5和灌洗液输送装置6。且，灌洗液输送装置6与注射管33连通，用于将灌注液输送至人体目标组织；抽吸装置5与吸引管34连通，用于将人体中的积液抽出体外。所述控制端4还包括灌注及抽吸控制模块43，与所述抽吸装置5、灌洗液输送装置6通信连接，用于控制抽吸装置5、灌洗液输送装置6的开启，以及运行参数。相应的，操作单元11上设置有灌洗液输送按键、抽吸按键，与灌注及抽吸控制模块43通信连接，用于接受灌注或抽吸指令。优选，灌洗液输送按键、抽吸按键设置在操作单元11上，便于操作。当然所述操作单元11也可以包括通用按键。当控制端4感知到抽吸装置5、灌洗液输送装置6与控制端4连接，则控制端4将通用按键映射为用于接收灌注或抽吸指令。在另外一个实施例中，所述交互界面112包括吸痰按键1127和取样按键1128。同样，吸痰按键1127和取样按键1128与灌注及抽吸控制模块43通信连接，用于接受灌注或抽吸指令。

为了避免主从控制出现失误，本实施例中，所述控制端4还包括安全控制模块，所述安全控制模块用于位置、速度和/或轨迹安全检测，例如位置偏差检测，速度超限检测，实际速度和期望速度之间差速检测等等。具体的，所述主端1还包括报警装置。所述报警装置可以是信号灯，蜂鸣器或者是交互界面的警示信息。而且对于不同的报错，可采用不同报错方式，例如信号灯闪烁、不同频率的蜂鸣器声间、交互界面信息提示等等。所述执行驱动件21还包括用于测量各个关节位置和/或速度的传感器。所述安全控制模块与传感器通信连接，以监测所述执行驱动件21的各个关节位置和速度与所述期望位置和所述期望速度，支气管镜的轨迹与预期轨迹是否相匹配。若不匹配，则所述安全控制模块控制主端1的报警装置进行报错。

请继续参考图2并结合图1，本实施例中，所述主端1还包括显示单元13，所述显示单元13与所述控制端4通信连接，所述显示单元13用于显示主端界面。图5示意出了在进行手术操作时的一种主端界面显示图。所述交互界面112设置于所述主端界面。另外，所述主端界面包括还可显示手术图像。相应的，所述控制端4还包括图像信号处理及传输模块42，所述图像信号处理及传输模块42与支气管镜3通信连接，以接收来自所述支气管镜3的关于手术环境(例如手术器械，目标病灶、组织器官及其周围组织器官、血管)的图像信号，并对图像信号进行诸如消噪、增锐等图像处理。进一步，所述图像信号处理及传输模块42还与所述显示单元通信连接，以使所述显示单元根据处理后的所述图像信号显示图像，从而使得操作者能够基于所述支气管镜3捕获的图像信号进行下一步操作，例如控制进行所述支气管镜3位置的调整。所述交互界面112可以与手术图像叠加显示，也可以在所述主端界面不同的区域分别显示。

优选的，请继续参考图2并结合图3，所述执行驱动件21还包括内腔和适配件24，所述适配件24可拆卸设于所述内腔，用于将不同型号的所述支气管镜3固定于所述执行驱动件21，从而使得本发明提供的所述手术机器人可适配市场上不同型号的支气管镜3。

为了建立所述操作单元11和所述执行驱动件21末端之间的主从映射关系，所述从端2还包括信息采集单元(例如为传感器、加密芯片等)，所述信息采集单元设置于所述适配件24上，所述信息采集单元用于记录所述支气管镜3的人机交互与控制参数信息。所述人机交互与控制参数信息用于所述主端1和所述执行驱动件21的主从控制映射关系匹配，例如不同支气管镜3三个方向运动范围，主从端的速度和/或位置的映射比例，交互界面112作为操作单元时预设的速度等。在另外一个实施例中，所述信息采集单元用于仅记录所述支气管镜3的类型。所述控制端4包括一存储器，所述存储器包括支气管镜类型、人机交互与控制参数信息等信息的支气管镜参数数据库。所述控制端4在从信息采集单元获取支气管镜3的类型后，从所述支气管镜参数数据库寻找相应的人机交互与控制参数信息。如果支气管镜参数数据库中没有相适配的数据，所述控制端4控制相关设备发出支气管镜3不适配的报警，需要将该支气管镜3类型以及人机交互与控制参数信息写入支气管镜参数数据库。

基于此，在支气管镜3与所述从端2相接，且整个主端1启动之后，先进行支气管镜3卡接自检，即在检测各个关节是否运动正常的步骤的同时，获取支气管镜3的人机交互与控制参数信息。具体的，控制端4先识别连接于所述从端2的所述支气管镜3的类型，若能够识别支气管镜3的类型，则调取所述信息采集单元记录的该类型支气管镜3的所述人机交互与控制参数信息，并进行主从控制映射关系匹配；若无法识别支气管镜3的类型，则通过交互提示，提示操作者该支气管镜3不可识别，需更换支气管镜3。其中，在实现支气管镜3类型的识别时，可通过在所述控制端4中存储支气管镜3的信息，只有当接于所述从端2的支气管镜3的信息已存储于所述控制端4时，才可被识别。如图4所示，支气管镜3卡接自检具体包括如下步骤：

S21，识别连接于所述从端2的支气管镜3的类型；若能够识别，则执行步骤S22；若不能识别，则执行步骤S23；

S22，获取该类型支气管镜3的所述人机交互与控制参数信息，进而完成所述主端1和所述执行驱动件21的主从控制映射关系匹配；

S23，提示支气管镜3不可用。

需要说明的是，为了描述的方便，描述所述主端1、从端2和控制端4时以功能分为各种单元/模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元/模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。例如，所述操作单元11的至少部分、所述控制端4和所述显示单元13可集成在同一硬件中，以类似于平板电脑的形式体现；或者，所述操作单元11、所述控制端4和所述显示单元13相互独立设置，所述操作单元11对应于键盘/鼠标/控制手柄/触摸界面等，所述控制端4对应于主机，所述显示单元13对应于显示器。所述主端1的具体呈现形状不构成对本发明的限制，甚至，所述显示器的数量为多个，分别用于显示腔内图像、显示控制主端界面和登录窗口等等。

综上所述，本发明提供的所述手术机器人系统遥操作支气管镜来替代医护人员的至少部分工作，而且可以显著降低医护人员在呼吸道疾病的诊断和治疗中被感染的风险。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (17)

1.一种手术机器人系统，用于呼吸道疾病，其特征在于，所述手术机器人系统包括：主端、从端和控制端，所述主端包括操作单元，所述从端包括执行驱动件；

所述执行驱动件用于驱动一支气管镜运动，所述执行驱动件包括自转关节、移动关节和旋转关节，所述自转关节用于驱动所述支气管镜自转，所述移动关节用于驱动所述支气管镜移动，所述旋转关节用于驱动所述支气管镜的导管驱动旋钮以使所述支气管镜的末端旋转；

所述控制端分别与所述操作单元及所述执行驱动件通信连接，用于根据获取的所述操作单元的移动速度信息进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的末端的移动速度，以及根据获取的所述操作单元的转动角度信息或转动速度信息进行主从映射计算，以相应计算出期望的所述支气管镜的末端的转动角度或转动速度，并根据计算出的期望的所述移动速度，及所述转动角度或所述转动速度，控制所述执行驱动件的所述自转关节、所述移动关节及所述旋转关节联动，从而使得所述支气管镜弯曲与旋转运动的绝对位姿与所述操作单元的输入对应；

所述执行驱动件包括内腔和适配件，所述内腔沿所述移动关节的轴向延伸，所述适配件沿所述内腔的延伸方向可拆卸地设于所述内腔，所述适配件用于将不同型号的所述支气管镜固定于所述执行驱动件。

2.如权利要求1所述的手术 机器人系统，其特征在于，所述控制端包括姿态及位置控制模块，所述姿态及位置控制模块用于对所述移动速度信息进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的末端的移动速度，以及用于对所述转动角度信息进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的转动角度，并根据所述计算出的期望的移动速度和期望的转动角度控制所述执行驱动件，或者，

所述控制端包括姿态及位置控制模块，所述姿态及位置控制模块用于对所述移动速度信息进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的末端的移动速度，以及用于对所述转动速度信息进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的转动速度，并根据所述计算出的期望的移动速度和期望的转动速度控制所述执行驱动件。

3.如权利要求2所述的手术机器人系统，其特征在于，所述操作单元包括操作手柄，所述操作手柄包括壳体和相对于所述壳体可活动的操作件，所述姿态及位置控制模块，用于对所述操作手柄的所述移动速度信息进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的末端的移动速度，以及用于对所述操作手柄的所述转动角度信息进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的转动角度。

4.如权利要求3所述的手术机器人系统，其特征在于，所述操作手柄包括转动控制件和移动控制件，所述姿态及位置控制模块用于根据所述移动控制件的移动速度信息以及预设的速度映射比例进行速度映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的末端的移动速度，以及用于根据所述转动控制件的转动角度信息以及预设的位置映射比例进行位置映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的转动角度，并根据所述计算出的期望的移动速度和期望的转动角度控制所述执行驱动件。

5.如权利要求3所述的手术机器人系统，其特征在于，所述操作手柄还包括位置传感器和速度传感器，所述位置传感器与所述控制端通信连接，用于获取所述操作件的转动角度信息并反馈给所述控制端，所述速度传感器与所述控制端通信连接，用于获取所述操作件的移动速度信息并反馈给所述控制端。

6.如权利要求3所述的手术机器人系统，其特征在于，所述操作件包括带有压感的按钮和压力传感器，所述压力传感器用于获取所述按钮受到的压感信息，并将所述压感信息传输给所述姿态及位置控制模块，所述姿态及位置控制模块还用于根据接收到的所述压感信息，以及预设的位置、速度与压感信息之间的标定关系，获得所述移动速度信息和所述转动角度信息。

7.如权利要求3所述的手术机器人系统，其特征在于，所述操作单元包括交互界面，所述交互界面包括导管前伸按键、导管后退按键、向上弯曲按键、向下弯曲按键、向左旋转按键和向右旋转按键，所述姿态及位置控制模块，用于对所述导管前伸按键、所述导管后退按键、所述向上弯曲按键、所述向下弯曲按键、所述向左旋转按键和所述向右旋转按键所对应的速度信息，和速度映射比例，进行主从映射计算，以计算出期望的所述支气管镜的末端的速度。

8.如权利要求7所述的手术机器人系统，其特征在于，所述交互界面还包括速度选择按钮，所述速度选择按钮与所述控制端通信连接，用于调整所述速度映射比例。

9.如权利要求7所述的手术机器人系统，其特征在于，所述主端还包括显示单元，所述显示单元与所述控制端通信连接，用于显示主端界面，所述主端界面包括所述交互界面。

10.如权利要求9所述的手术机器人系统，其特征在于，所述主端界面还包括用于显示手术图像的界面，所述控制端包括图像信号处理及传输模块，所述图像信号处理及传输模块与所述支气管镜及所述显示单元通信连接，接收来自所述支气管镜的关于手术环境的图像信号，并对所述图像信号进行处理，以使所述显示单元根据处理后的所述图像信号显示图像。

11.如权利要求2所述的手术机器人系统，其特征在于，所述主端还包括报警装置，所述控制端还包括安全控制模块，所述安全控制模块用于监测所述执行驱动件的移动速度与期望的移动速度是否相匹配，和/或用于监测所述执行驱动件的转动角度与期望的转动角度是否相匹配，若不匹配，则控制所述报警装置报错。

12.如权利要求1所述的手术机器人系统，其特征在于，所述从端还包括抽吸装置和灌洗液输送装置，所述灌洗液输送装置与所述支气管镜的注射管连通，用于将灌注液输送至人体目标组织，所述抽吸装置与所述支气管镜的吸引管连通，用于将人体中的积液抽出体外。

13.如权利要求12所述的手术机器人系统，其特征在于，所述控制端还包括灌注及抽吸控制模块，所述灌注及抽吸控制模块与所述抽吸装置及所述灌洗液输送装置通信连接，用于控制所述抽吸装置和所述灌洗液输送装置的开启以及运行参数。

14.如权利要求12所述的手术机器人系统，其特征在于，所述操作单元上设置有灌洗液输送按键、抽吸按键，所述灌洗液输送按键、抽吸按键分别与所述灌注及抽吸控制模块通信连接，用于接受灌注或抽吸指令。

15.如权利要求12所述的手术机器人系统，其特征在于，所述操作单元包括通用按键，当所述控制端感知到所述抽吸装置与所述控制端连接，则所述控制端将所述通用按键映射为用于接收抽吸指令；当所述控制端感知到所述灌洗液输送装置与所述控制端连接，则所述控制端将所述通用按键映射为接收灌注指令。

16.如权利要求1所述的手术机器人系统，其特征在于，所述从端包括信息采集单元，所述信息采集单元设置于所述适配件上，所述信息采集单元用于记录所述支气管镜的人机交互与控制参数信息，所述人机交互与控制参数信息用于所述主端和所述执行驱动件的主从控制映射关系匹配。

17.如权利要求1所述的手术机器人系统，其特征在于，所述从端包括信息采集单元，所述信息采集单元设置于所述适配件上，所述信息采集单元用于记录所述支气管镜的类型，所述控制端包括一存储器，所述存储器存储有包括支气管镜类型和人机交互与控制参数信息的支气管镜参数数据库，所述控制端还用于从所述信息采集单元获取所述支气管镜的类型后，从所述支气管镜参数数据库获取对应的人机交互与控制参数信息，以用于所述主端和所述执行驱动件的主从控制映射关系匹配。

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