CN111920522A - 手术监控方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及手术机器人技术领域，尤其涉及一种手术监控方法及装置。用于对手术部位发生位置偏移进行补偿，缩小手术过程中由于手术对象发生姿态变化所带来的位置偏移。一种手术监控方法，应用于手术监控系统，包括：获取手术对象的手术部位在第一时刻的位置；在手术部位在第一时刻的位置超出机械臂的执行端的活动范围的情况下，确定手术部位在所述第一时刻的允许运动范围；在手术部位在第一时刻的允许运动范围与机械臂的执行端的活动范围之间具有交叠范围的情况下，控制驱动件驱动支撑主体运动，使支撑主体带动手术部位运动至交叠范围内。

Description

手术监控方法及装置

技术领域

本发明涉及手术机器人技术领域，尤其涉及一种手术监控方法及装置。

背景技术

随着科技的进步，机器人越来越多地被用来替代人们完成高难度、高危险度的工作。其中，手术机器人不仅可以协助医生完成手术部位的精确定位，而且可以实现手术最小损伤，提高疾病诊断、手术治疗的精度和质量，提高手术安全性，缩短手术时间，近年来采用主从遥控作业的方式被应用于各种手术中。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种手术监控方法及装置。用于对手术部位发生位置偏移进行补偿，缩小手术过程中由于手术对象发生姿态变化所带来的位置偏移。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种手术监控方法，应用于手术监控系统，所述手术监控系统包括手术支撑装置和手术机器人，所述手术支撑装置包括支架，安装在所述支架上的支撑主体和被配置为驱动所述支撑主体相对所述支架运动的驱动件，所述支撑主体被配置为支撑手术对象，所述手术机器人包括具有执行端的机械臂。所述手术监控方法包括：

获取所述手术对象的手术部位在第一时刻的位置。

在所述手术部位在第一时刻的位置超出所述机械臂的执行端的活动范围的情况下，确定所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围，所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围为在所述第一时刻，所述驱动件能够驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动的范围。

在所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围与所述机械臂的执行端的活动范围之间具有交叠范围的情况下，控制所述驱动件驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述交叠范围内。

可选的，还包括：在所述手术部位在所述第一时刻的位置未超出所述机械臂的执行端的活动范围，且在所述第一时刻所述手术部位相对于所述机械臂的执行端发生偏移的情况下，控制所述机械臂的执行端运动至所述手术部位在所述第一时刻的位置的相应位置处。

可选的，还包括：在所述手术部位在所述第一时刻的位置未超出所述机械臂的执行端的活动范围，且在所述第一时刻所述手术部位相对于所述机械臂的执行端未发生偏移的情况下，控制所述机械臂的执行端按照第一手术路径进行手术操作。

在所述手术部位在所述第一时刻的位置未超出所述机械臂的执行端的活动范围，且在所述第一时刻所述手术部位相对于所述机械臂的执行端发生偏移的情况下，根据所述手术部位在所述第一时刻的位置的相应位置对所述第一手术路径进行修正，得到第二手术路径，并在所述机械臂的执行端运动至所述手术部位在所述第一时刻的位置的相应位置处之后，控制所述机械臂的执行端按照所述第二手术路径进行手术操作。

可选的，还包括：获取在所述第一时刻，所述手术部位相对于机械臂的执行端的第一偏移量；若所述第一偏移量在可手术范围内，则所述手术部位相对于所述机械臂的执行端未发生偏移；若所述第一偏移量在可手术范围以外，则所述手术部位相对于所述机械臂的执行端发生偏移。

可选的，还包括：获取所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置。在所述手术部位在第一时刻的位置超出所述机械臂的执行端的活动范围且所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置位于所述交叠范围内的情况下，所述控制所述驱动件驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述交叠范围内包括：控制所述驱动件驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置的相应位置处。

可选的，还包括：在所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置位于所述交叠范围之外的情况下，控制所述机械臂的执行端运动至所述交叠范围内的第一位置处；所述控制所述驱动件驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述交叠范围内包括：

控制所述驱动件驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述交叠范围内的第二位置处，所述第二位置是所述第一位置的相应位置。

可选的，还包括：在所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置位于所述交叠范围内的情况下，在所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置的相应位置处之后，控制所述机械臂的执行端按照第一手术路径进行手术操作。

在所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置位于所述交叠范围之外的情况下，根据所述第一位置对所述第一手术路径进行修正，得到第三手术路径，控制所述机械臂的执行端按照所述第三手术路径进行手术操作。

可选的，所述手术监控系统还包括报警器，所述手术监控方法还包括：

在所述手术部位的位置超出所述机械臂的执行端的活动范围，且所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围与所述机械臂的执行端的活动范围之间不具有交叠范围的情况下，控制所述机械臂停止动作，并控制所述报警器报警。

可选的，所述驱动件的数量为至少三个，至少三个驱动件包括第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件，所述第一驱动件被配置为驱动所述支撑主体沿第一方向运动，所述第二驱动件被配置为驱动所述支撑主体沿第二方向运动、所述第三驱动件被配置为驱动支撑主体沿第三方向运动，其中，所述第一方向、第二方向和第三方向两两垂直。

所述获取所述手术部位在第一时刻的位置，包括：获取所述手术部位在第一时刻的坐标。

所述确定所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围，包括：

获取所述支撑主体在所述第一时刻，沿所述第一方向的第一允许偏移距离，沿所述第二方向的第二允许偏移距离和沿所述第三方向的第三允许偏移距离。

根据所述第一允许偏移距离、第二允许偏移距离和所述第三允许偏移距离，以及所述手术部位在所述第一时刻的坐标，计算所述手术部位在第一方向上偏移所述第一允许偏移距离，在第二方向上偏移第二允许偏移距离和在第三方向上偏移所述第三允许偏移距离之后的坐标，以确定所述手术部位在第一方向上偏移所述第一允许偏移距离，在第二方向上偏移第二允许偏移距离和在第三方向上偏移所述第三允许偏移距离之后的坐标所限定的范围为所述允许运动范围。

可选的，所述手术监控系统还包括至少三个位置传感器，所述至少三个位置传感器包括分别与所述处理器电连接的第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器，所述第一位置传感器被配置为对所述支撑主体沿所述第一方向相对于参考位置的第一已偏移距离进行检测，所述第二位置传感器被配置为对所述支撑主体沿所述第二方向相对于参考位置的第二已偏移距离进行检测，所述第三位置传感器被配置为对所述支撑主体沿所述第三方向相对于参考位置的第三已偏移距离进行检测。

所述获取所述支撑主体在所述第一时刻，沿所述第一方向的第一允许偏移距离，沿所述第二方向的第二允许偏移距离和沿所述第三方向的第三允许偏移距离，包括：

接收由所述第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器所检测到的所述第一已偏移距离、第二已偏移距离和第三已偏移距离；根据所接收到的所述第一已偏移距离、第二已偏移距离和第三已偏移距离，以及所述支撑主体位于参考位置时沿所述第一方向的第一可偏移距离、沿所述第二方向的第二可偏移距离和沿所述第三方向的第三可偏移距离；计算所述支撑主体在所述第一时刻，沿所述第一方向的第一允许偏移距离，沿所述第二方向的第二允许偏移距离和沿所述第三方向的第三允许偏移距离。

另一方面，本发明的实施例提供一种手术监控装置，应用于手术监控系统，所述手术监控系统包括手术支撑装置和手术机器人，所述手术支撑装置包括支架，安装在所述支架上的支撑主体和被配置为驱动所述支撑主体相对所述支架运动的驱动件，所述支撑主体被配置为支撑手术对象，所述手术机器人包括具有执行端的机械臂。

所述手术监控装置包括：获取模块，被配置为获取手术对象的手术部位在第一时刻的位置；确定模块，被配置为在所述手术部位在第一时刻的位置超出所述机械臂的执行端的活动范围的情况下，确定所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围，所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围为在所述第一时刻，所述驱动件能够驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动的范围；控制模块，被配置为在所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围与所述机械臂的执行端的活动范围之间具有交叠范围的情况下，控制所述驱动件驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述交叠范围内。

可选的，所述控制模块还被配置为在所述手术部位在所述第一时刻的位置未超出所述机械臂的执行端的活动范围，且在所述第一时刻所述手术部位相对于所述机械臂发生偏移的情况下，控制所述机械臂的执行端运动至所述手术部位在所述第一时刻的位置的相应位置处。

可选的，所述控制模块还被配置为在所述手术部位在所述第一时刻的位置未超出所述机械臂的执行端的活动范围，且在所述第一时刻所述手术部位相对于所述机械臂的执行端未发生偏移的情况下，控制所述机械臂的执行端按照第一手术路径进行手术操作；以及在所述手术部位在所述第一时刻的位置未超出所述机械臂的执行端的活动范围，且在所述第一时刻所述手术部位相对于所述机械臂的执行端发生偏移的情况下，根据所述手术部位在所述第一时刻的位置的相应位置对所述第一手术路径进行修正，得到第二手术路径，并在所述机械臂的执行端运动至所述手术部位在所述第一时刻的位置的相应位置处之后，控制所述机械臂的执行端按照所述第二手术路径进行手术操作。

可选的，所述获取模块还被配置为获取在所述第一时刻，所述手术部位相对于机械臂的执行端的第一偏移量。若所述第一偏移量在可手术范围内，则所述手术部位相对于所述机械臂的执行端未发生偏移；若所述第一偏移量在可手术范围以外，则所述手术部位相对于所述机械臂的执行端发生偏移。

可选的，所述获取模块还被配置为获取所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置。所述控制模块具体被配置为在所述手术部位在第一时刻的位置超出所述机械臂的执行端的活动范围且所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置位于所述交叠范围内的情况下，控制所述驱动件驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置的相应位置处。

可选的，所述控制模块还被配置为在所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置位于所述交叠范围之外的情况下，控制所述机械臂的执行端运动至所述交叠范围内的第一位置处；并具体被配置为控制所述驱动件驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述交叠范围内的第二位置处，所述第二位置是所述第一位置的相应位置。

可选的，所述控制模块还被配置为在所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置位于所述交叠范围内的情况下，在所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置的相应位置处之后，控制所述机械臂的执行端按照第一手术路径进行手术操作；以及在所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置位于所述交叠范围之外的情况下，根据所述第二位置对所述第一手术路径进行修正，得到第三手术路径，控制所述机械臂的执行端按照所述第三手术路径进行手术操作。

可选的，所述控制模块还被配置为在所述手术部位的位置超出所述机械臂的执行端的活动范围，且所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围与所述机械臂的执行端的活动范围之间不具有交叠范围的情况下，控制所述机械臂停止动作，并控制报警器报警。

另一方面，本发明的实施例提供一种手术监控装置，包括：处理器和存储器，所述存储器被配置为存储计算机程序指令；当所述计算机程序指令被所述处理器执行时，使得手术监控装置实现如上所述的手术监控方法。

再一方面，本发明的实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在手术监控装置上运行时，使得所述手术监控装置执行如上所述的手术监控方法。

本发明实施例提供一种手术监控方法及装置。通过在手术过程中，利用光学定位装置对手术机器人的机械臂的执行端和支撑对象的手术部位的位置进行检测，并在手术对象发生移位，使得手术部位超出机械臂的执行端的活动范围的情况下，利用设置于支撑主体上的位置传感器和处理器之间进行交互，能够获取手术部位在第一时刻的允许运动范围，并通过在手术部位在第一时刻的允许运动范围与机械臂的执行端的活动范围之间具有交叠范围的情况下，控制支撑主体带动手术部位运动至交叠范围内，从而能够对手术部位发生位置偏移进行补偿，缩小手术过程中由于手术对象发生姿态变化所带来的位置偏移，可有效降低对手术机器人空间运动范围的要求，实现自动控制，无需人为调整，尤其适用于手术机器人不便于调整位置和姿态的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种手术支撑装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种手术监控系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种机械臂的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种手术监控系统的结构框图；

图5为本发明实施例提供的一种手术支撑装置在第一方向上移动的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种手术监控系统的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种机械臂的执行端的活动范围和手术部位的允许运动范围之间具有交叠范围的示意图；

图8为本发明实施例提供的一种驱动件的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种位置传感器的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种机械臂的执行端的活动范围和手术部位的允许运动范围在第一方向上具有的交叠范围的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的另一种机械臂的执行端的活动范围和手术部位的允许运动范围在第一方向上具有的交叠范围的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的另一种机械臂的执行端的活动范围和手术部位的允许运动范围在第一方向上具有的交叠范围的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的另一种机械臂的执行端的活动范围和手术部位的允许运动范围在第一方向上具有的交叠范围的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的在第一时刻，手术部位未超出机械臂的执行端的活动范围且手术部位相对于机械臂的执行端发生偏移，控制手术部位运动至手术部位在第一时刻的位置的相应位置的示意图；

图15为本发明实施例提供的在第一时刻，手术部位超出机械臂的执行端的活动范围且机械臂的执行端位于交叠范围内，控制手术部位运动至手术部位在第一时刻的位置的相应位置的示意图；

图16为本发明实施例提供的在第一时刻，手术部位超出机械臂的执行端的活动范围且机械臂的执行端位于交叠范围之外，控制机械臂的执行运动至交叠范围的第一位置处，以及控制手术部位运动至第二位置的示意图；

图17为本发明实施例提供的一种手术监控方法的流程示意图；

图18为本发明实施例提供的另一种手术监控方法的流程示意图；

图19为本发明实施例提供的一种手术监控装置的结构框图。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括（comprise）”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括（comprises）”和现在分词形式“包括（comprising）”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一个实施例（one embodiment）”、“一些实施例（some embodiments）”、“示例性实施例（exemplary embodiments）”、“示例（example）”、“特定示例（specific example）”或“一些示例（some examples）”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在描述一些实施例时，可能使用了“耦接”和“连接”及其衍伸的表达。例如，描述一些实施例时可能使用了术语“连接”以表明两个或两个以上部件彼此间有直接物理接触或电接触。又如，描述一些实施例时可能使用了术语“耦接”以表明两个或两个以上部件有直接物理接触或电接触。然而，术语“耦接”或“通信耦合(communicatively coupled)”也可能指两个或两个以上部件彼此间并无直接接触，但仍彼此协作或相互作用。这里所公开的实施例并不必然限制于本文内容。

“A、B和C中的至少一个”与“A、B或C中的至少一个”具有相同含义，均包括以下A、B和C的组合：仅A，仅B，仅C，A和B的组合，A和C的组合，B和C的组合，及A、B和C的组合。

“A和/或B”，包括以下三种组合：仅A，仅B，及A和B的组合。

如本文中所使用，根据上下文，术语“如果”任选地被解释为意思是“当……时”或“在……时”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，根据上下文，短语“如果确定……”或“如果检测到[所陈述的条件或事件]”任选地被解释为是指“在确定……时”或“响应于确定……”或“在检测到[所陈述的条件或事件]时”或“响应于检测到[所陈述的条件或事件]”。

本文中“适用于”或“被配置为”的使用意味着开放和包容性的语言，其不排除适用于或被配置为执行额外任务或步骤的设备。

另外，“基于”的使用意味着开放和包容性，因为“基于”一个或多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于额外条件或超出所述的值。

本发明的实施例提供一种手术监控系统，参见图1和图2，包括：手术支撑装置1、手术机器人2和手术监控装置3，该手术支撑装置1包括支架11，安装在支架11上的支撑主体12和被配置为驱动支撑主体12相对于支架11运动的驱动件13，支撑主体12被配置为支撑手术对象100。手术机器人2包括具有执行端210的机械臂21。

其中，手术支撑装置1示例性的，可以为手术床或者手术座椅。手术机器人2可以为能够在操控下模仿人的动作进行手术操作的机械设备。以该手术机器人2为六轴机器人为例，则如图3所示，该机械臂21可以包括：第一轴211、第二轴212、第三轴213、第四轴214、第五轴215和第六轴216。其中，第一轴211是连接底座的部位，主要是承载上面轴的重量与相对于底座轴向旋转。第二轴212是控制机械臂的前后摆动、整个主臂上下运动的功能。第三轴213同样是控制机械臂前后摆动功能，只是比第二轴212的摆臂范围小。第四轴214是控制机械臂21上面的圆形管的部分可自由旋转的部位，活动范围相当于人的小臂。第五轴215控制微调的上下翻转动作，通常是当产品抓取后可以使产品翻转的动作。第六轴216是末端部分，也就是本实施例中的执行端210，用于连接手术所采用的工具（如手术刀、切割器、钻孔器等），可以360°旋转。

手术监控装置3可以是电脑等电子设备。如图4所示，可以包括：处理器31和存储器32，存储器32被配置为存储计算机程序指令。当计算机程序指令被处理器31执行时，使得手术监控装置3实现手术监控方法。

示例的，如图4所示，以上所述的手术监控系统除包括手术监控装置3、手术机器人2和手术支撑装置1以外，还可以包括显示器4、以及后面所提及的定位导航装置5、位置传感器6和报警器等。

如图1、图2和图4所示，以上所述的手术监控装置3可以包括通过总线相连的处理器31、存储器32和通信接口等。

存储器32可存储计算机程序和数据，其可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失存储器，例如磁盘存储器件、闪存器件或其他易失性固态存储器件等。

处理器31可以连接存储器32，通过运行或执行存储在存储器32内的计算机程序，使得手术监控装置3实现其自身的各种功能。处理器31中可以是一个或多个通用中央处理器（central processing unit，CPU）、微处理器、特定应用集成电路（application-specific integrated circuit，ASIC）或者用于控制本公开一些实施例的程序执行的集成电路；其中，CPU可以是单核处理器（single-CPU），也可以是多核处理器（multi-CPU）。这里的一个处理器31可以指一个或多个设备、电路或用于处理数据（例如计算机程序指令）的处理核。

通信接口被配置为以各种通信方法来与各种类型的外部设备通信。与处理器31相连，以在处理器31的控制下向外部设备发送数据或命令，或者，接收外部设备发送的数据或命令。通信接口可以是收发器、收发电路、发送器、接收器等；例如可以是Wi-Fi（Wireless-Fidelity，无线网）芯片、蓝牙芯片等无线通信器件，也可以是通用串行总线（USB）接口等有线通信器件。

例如，处理器31可以通过通信接口与手术支撑装置1通信连接，向手术支撑装置1发送控制指令，以控制手术支撑装置1中的驱动件13工作，使得驱动件13驱动支撑主体12运动。处理器31还可以通过通信接口与手术机器人2通信连接，向手术机器人2发送控制指令，以控制手术机器人2的机械臂21运动，进而控制机械臂21的执行端210的位置。处理器31还可以获取手术支撑装置1上的位置传感器6所检测到的所述手术支撑装置1的位置，以根据手术支撑装置1的位置，向手术支撑装置的驱动件13发送控制指令。处理器31还可以通过通信接口与定位导航装置5通信连接，用于获取定位导航装置5所检测到的手术部位101和机械臂21的执行端210的位置，以对机械臂21的执行端210的位置和手术部位101的位置进行控制。处理器31还可以与显示器4连接，控制显示器4显示图像。

其中，以上所述的通信接口可以仅包括发送接口和接收接口，也可以为双向通信接口，当该通信接口为双向通信接口时，该通信接口可以既作为发送接口也作为接收接口，具有发送和接收信号的双重功能。

基于以上示例，在一些实施例中，如图5所示，该处理器31被配置为获取手术对象100的手术部位101（如图5中小黑点所示）在第一时刻的位置。在手术对象100在手术过程中发生移动时，使得手术部位101的位置超出机械臂21的执行端210的活动范围F1的情况下，确定手术部位101在第一时刻的允许运动范围F2。以及在手术部位101在第一时刻的允许运动范围F2与机械臂21的执行端210的活动范围F1之间具有交叠范围F3的情况下，控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至交叠范围F3内。其中，手术部位101在第一时刻的允许运动范围F2为在第一时刻，驱动件13能够驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动的范围。

根据在手术过程中，随着手术的进行，手术对象100可能会发生姿态的变化，从而会使得手术部位101的位置发生变化，因此，第一时刻可以是在手术过程中的任意时刻。

机械臂21的执行端210的活动范围F1可以预先存储在处理器31中，也可以通过检测和计算获得。

在一些实施例中，如图2、图3、图4和图6所示，手术监控系统还包括与处理器31电连接的定位导航装置5，定位导航装置5被配置为实时获取手术部位101和机械臂21的执行端210的位置，并将所获取的手术部位101和机械臂21的执行端210的位置发送给处理器31。

通过定位导航装置5实时获取机械臂21的执行端210的位置，通过处理器31控制机械臂21动作，并通过定位导航装置5对机械臂21动作时机械臂21的执行端210可到达的位置进行检测，即可获得机械臂21的执行端210的活动范围F1。而通过定位导航装置5实时获取手术部位101的位置，通过对手术部位101的位置和机械臂21的执行端210的活动范围F1的位置进行比较，即可确定手术部位101的位置是否超出机械臂21的执行端210的活动范围F1。

在一些实施例中，如图3和图6所示，定位导航装置5可以包括定位标记51和跟踪装置52。该定位标记51可以设置在手术部位101和机械臂21的执行端210，跟踪装置52可以跟踪设置在手术部位101和机械臂21的执行端210的光学标记或者非光学标记。如射频标记、磁性标记等。

在本实施例中，通过在手术部位101和机械臂21的执行端210上设置定位标记51，能够在手术过程中对手术部位101和机械臂21的执行端210进行实时跟踪，提高定位精度。

为了便于说明，在下文中，以跟踪装置52跟踪设置在手术部位101和机械臂21的执行端210的光学标记为例进行说明。

光学标记可以包括红外反射器，以反射红外光，此时，该跟踪装置52可以包括红外光源和红外摄像头。通过将光学标记设置在机械臂21的执行端210和手术部位101，通过光学标记的红外反射器形成不同的图案，使跟踪装置52能够区分各个光学标记，从而能够对光学标记的位置和方向进行跟踪。例如，在改变膝关节前对膝盖周围的股骨和胫骨进行切割的情况下，光学标记可以设置在股骨、胫骨和机械臂21的执行端210，以便跟踪装置52跟踪股骨、胫骨和机械臂21的执行端210。

示例性的，如图3和图6所示，每个光学标记可以包括多个小球，每个小球为一个红外反射器，通过多个小球排列成不同的图案，即可使光学标记发出不同图案的红外光。如此，能够更精确地获取手术部位101和机械臂21的执行端210在空间中的位置。

进一步地，红外摄像头可以为双目摄像头，以获取跟踪对象的三维图像，通过对所获取的三维图像建立导航坐标系，即可获取各个光学标记在导航坐标系中的坐标，从而能够获取手术部位101和机械臂21的执行端210在导航坐标系中的坐标。

在一些实施例中，驱动件13可以为可带动支撑主体12相对于水平面发生倾斜的驱动件，该驱动件13可以与支撑主体12转动连接，此时，该手术监控系统还可以包括与该驱动件13中的电机的轴刚性连接的位置传感器，通过位置传感器测量电机的轴的位置，即可得知支撑主体12的倾斜角度，从而能够精确获取支撑主体12在三维空间中的位置。

其中，位置传感器6可以为位置编码器，如采用光敏元件作为编码器中的信息采集部件时，以透光区和不透光区来表示代码的状态是“1”还是“0”，通过“1”和“0”的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通讯、传输和储存的设备。

以下，将以位置编码器为光电类编码器为例进行说明。如图9所示，该位置编码器可以包括码盘61，设置在码盘61相对两侧的发光源62和接收器63，以及与接收器63电连接的放大和整形电路64。其中，码盘61上有很多细小的缝（如可以为1024条缝，相当于把一个360°的圆周，细分成很多等分，比如分成1024组，这样每组之间的角度差是360/1024度=0.3515625度）。在工作时，通过驱动码盘61转动，有缝隙的地方会透光过去，接收器63会瞬间收到光脉冲，经过放大和整形电路64处理后，输出一个电脉冲信号，这样码盘61旋转了一周，会对应输出1024个脉冲，第一个脉冲位置如果是0，第二个脉冲位置就是0.3515625°，第三个脉冲位置是0.3515625°*2，以此类推，这样只要有仪器能读到脉冲个数，就可以知道码盘61对应在什么位置了，基于此，通过将该位置编码器应用于手术机器人系统中，能够提高手术精度。

在此情况下，为了防止支撑主体12发生倾斜造成手术对象100移位，可以在支撑主体12上设置防护栏。

在一些实施例中，如图5和图7所示，驱动件13的数量为至少三个，至少三个驱动件13包括第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件，第一驱动件被配置为驱动支撑主体12沿第一方向（如图7所示的X方向）运动，第二驱动件被配置为驱动支撑主体12沿第二方向（如图7所示的Y方向）运动，第三驱动件被配置为驱动支撑主体12沿第三方向（如图7所示的Z方向）运动，其中，第一方向X、第二方向Y和第三方向Z两两垂直。

其中，如图7和图8所示，每个驱动件13可以为电动推杆，包括电机131、减速齿轮132、丝杆133、螺母134、推杆135等，其中，推杆135和支撑主体连接，在工作时，电机131转动经减速齿轮132减速后，带动丝杆133转动，丝杆133转动带动螺母134做往复直线运动，从而利用电机131正反转完成推杆135往复动作，进而实现支撑主体沿第一方向X、第二方向Y和第三方向Z的直线往复运动。

在一些实施例中，如图9所示，手术监控系统还包括至少三个位置传感器6，至少三个位置传感器6包括分别与处理器31电连接的第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器，第一位置传感器被配置为对支撑主体沿第一方向相对于参考位置的第一已偏移距离进行检测，第二位置传感器被配置为对支撑主体沿第二方向相对于参考位置的第二已偏移距离进行检测，第三位置传感器被配置为对支撑主体沿第三方向相对于参考位置的第三已偏移距离进行检测。

位置传感器6也可以采用如上所述的位置编码器，从而能够精确获取支撑主体12在第一方向X、第二方向Y和第三方向Z上的位置。

其中，以上所述的参考位置可以为电机131未发生正转转动时，支撑主体12的位置，也可以为电机131正转转动一周或多周后，支撑主体12的位置。在此不做具体限定。

在此，以以上所述的第一驱动件中的电机为例，假设第一驱动件中的电机正转时，支撑主体12沿第一方向X向右运动，则以上所述的第一已偏移距离DF是指支撑主体12相对于参考位置沿第一方向X已经偏移的距离，根据第一方向X包括向左和向右两个方向，第一已偏移距离DF具有正负之分，在第一已偏移距离DF为正时，表示支撑主体12相对于参考位置向右运动了|DF|，在第一已偏移距离为负时，表示支撑主体12相对于参考位置向左运动了|DF|。

此时，假设在参考位置时，支撑主体12沿第一方向X可向左运动的总偏移距离为DLx，沿第一方向X可向右运动的总偏移距离为DRx，在第一时刻，支撑主体12相对于参考位置的第一已偏移距离为DF，则在第一时刻，手术部位101沿第一方向X相对于参考位置向左移动的允许偏移距离ΔXL等于DLx+DF，手术部位沿第一方向X相对于参考位置向右移动的允许偏移距离ΔXR等于DLx-DF。

在此基础上，假设手术部位101在第一方向X上的坐标为XA，则手术部位101在第一方向X上的允许运动范围F2即为手术部位101在第一方向X上的坐标XA减去在第一时刻，手术部位101沿第一方向X相对于参考位置向左移动的允许偏移距离ΔXL所获得的坐标X3，以及手术部位101在第一方向X上的坐标XA加上在第一时刻，手术部位101沿第一方向X相对于参考位置向右移动的允许偏移距离ΔXR所获得的坐标X4所限定的范围。

与沿第一方向X类似的，通过以上计算方法，同样能够获得手术部位101沿第二方向Y的允许运动范围F2以及手术部位101沿第三方向Z的允许运动范围F2。从而能够获得手术部位101在整个坐标系内的允许运动范围F2。

基于此，在通过以上所述的导航定位装置5获取手术部位101和机械臂21的执行端210的位置，以使得处理器31获取手术部位101和机械臂21的执行端210在世界坐标系中的坐标的情况下，如图6和图7所示，机械臂21的执行端210的活动范围F1可以包括沿第一方向从X1到X2所限定的范围，沿第二方向从Y1到Y2所限定的范围，以及沿第三方向从Z1到Z2所限定的范围。以上所述的手术部位101的允许运动范围F2可以包括沿第一方向从X3到X4所限定的范围，沿第二方向从Y3到Y4所限定的范围，以及沿垂直方向从Z3到Z4所限定的范围。

在此基础上，交叠范围F3即是指由第一范围F3X、第二范围F3Y和第三范围F3Z所限定的空间范围。第一范围F3X是从X1到X2所限定的范围和从X3到X4所限定的范围之间的交叠范围，第二范围F3Y是从Y1到Y2所限定的范围和从Y3到Y4所限定的范围之间的交叠范围，第三范围F3Z是从Z1到Z2所限定的范围和从Z3到Z4所限定的范围之间的交叠范围。

在一些实施例中，在手术部位101在第一时刻的允许运动范围F2与机械臂21的执行端210的活动范围F1之间具有交叠范围F3的情况下，根据X1、X2、X3和X4，Y1、Y2、Y3和Y4，以及Z1、Z2、Z3和Z4在坐标系中的位置不同，可以有多种实现方式。

接下来，将仅以手术部位101在第一时刻的允许运动范围F2与机械臂21的执行端210的活动范围F2之间在第一方向X上具有的交叠范围F3X为例进行说明。

本领域技术人员能够理解的是，第二方向和第三方向与第一方向类似，也可以具有多种不同的第二范围F3Y和第三范围F3Z，而由第一范围F3X、第二范围F3Y和第三范围F3Z共同限定的范围即为以上所述的交叠范围F3。

第一种实现方式，如图10所示，X1的坐标小于X3的坐标，X2的坐标大于X3的坐标，X4的坐标大于X2的坐标，此时，第一范围F3X是X3到X2所限定的范围。在这种实现方式中，手术部位仅能够在支撑主体12的带动下运动至X3到X2所限定的范围内。

第二种实现方式，如图11所示，X3的坐标小于X1的坐标，X4的坐标大于X1的坐标，X2的坐标大于X4的坐标，此时，第一范围F3X是X1到X4所限定的范围。在这种实现方式中，手术部位仅能够在支撑主体12的带动下运动至X1到X4所限定的范围内。

第三种实现方式，如图12所示，X3的坐标小于X1的坐标，X2的坐标大于X1的坐标，X4的坐标大于X2的坐标，此时，第一范围F3X是X1到X2所限定的范围。在这种实现方式中，手术部位仅能够在支撑主体12的带动下运动至该X1到X2所限定的范围内。

第四种实现方式，如图13所示，X1的坐标小于X3的坐标，X4的坐标大于X3的坐标，X2的坐标大于X4的坐标，此时，第一范围F3X是X3到X4所限定的范围。在这种实现方式中，手术部位仅能够在支撑主体12的带动下运动至该X3到X4所限定的范围内。

为了更清楚地对手术部位在第一时刻的允许运动范围F2与机械臂的执行端的活动范围F2之间所具有的交叠范围F3进行说明，如图7所示，示出了手术部位在第一时刻的允许运动范围F2与机械臂的执行端的活动范围F2在第一方向X、第二方向Y和第三方向Z上均具有的交叠范围的示例。

从图7可以得知，通过将手术部位在第一时刻的允许运动范围F2，机械臂的执行端的活动范围F1的各个顶点用坐标表示，则从X1到X2所限定的范围可以表示为[X1，X2]、（X1，X2）、[X1，X2）或者（X1，X2]，从Y1到Y2所限定的范围所限定的范围可以表示为[Y1，Y2]、（Y1，Y2）、[Y1，Y2）或者（Y1，Y2]，从Z1到Z2所限定的范围可以表示为[Z1，Z2]、（Z1，Z2）、[Z1，Z2）或者（Z1，Z2]，从X3到X4所限定的范围可以表示为[X3，X4]、（X3，X4）、[X3，X4）或者（X3，X4]，从Y3到Y4所限定的范围可以表示为 [Y3，Y4]、（Y3，Y4）、[Y3，Y4）或者（Y3，Y4]，从Z3到Z4所限定的范围可以表示为[Z3，Z4]、（Z3，Z4）、[Z3，Z4）或者（Z3，Z4]。

在手术部位在第一时刻的允许运动范围F2与机械臂的执行端的活动范围F1之间具有交叠范围F3的情况下，位于该交叠范围F3内的任意一点（X，Y，Z）必须同时满足X、Y、Z均在各自方向的交叠范围（如第一范围F3X、第二范围F3Y和第三范围F3Z）内。

示例性的，如图7所示，仍然以沿第一方向X，X1的坐标小于X3的坐标，X2的坐标大于X3的坐标，X4的坐标大于X2的坐标，第一方向X的交叠范围（第一范围F3X）是X3到X2所限定的范围；沿第二方向Y，Y1的坐标小于Y3的坐标，Y2的坐标大于Y3的坐标，Y4的坐标大于Y2的坐标，第二方向Y的交叠范围（第二范围F3Y）是Y3到Y2所限定的范围；以及沿第三方向Z，Z1的坐标小于Z3的坐标，Z2的坐标大于Z3的坐标，Z4的坐标大于Z2的坐标，第三方向Z的交叠范围（第三范围F3Z）是Z3到Z2所限定的范围为例；该交叠范围F3是指X的值在X3到X2所限定的范围内，Y的值在Y3到Y2所限定的范围内，以及Z的值在Z3到Z2所限定的范围内的所有坐标点所对应的范围。

还需要说明的是，以上仅是以X1的坐标小于X2的坐标，以及X3的坐标小于X4的坐标，以Y1的坐标小于Y2的坐标，以及Y3的坐标小于Y4的坐标，以Z1的坐标小于Z2的坐标，以及Z3的坐标小于Z4的坐标为例进行的说明，本领域技术人员能够理解的是，在实际应用中，X1的坐标可以大于X2的坐标，X3的坐标也可以大于X4的坐标，同理，Y1的坐标可以大于Y2的坐标，Y3的坐标也可以大于Y4的坐标，Z1的坐标可以大于Z2的坐标，Z3的坐标也可以大于Z4的坐标，在此并不对本发明的保护范围造成限制。

本发明的实施例提供了一种手术监控系统，通过在手术过程中，利用光学定位装置4对手术机器人2的机械臂21的执行端210和支撑对象100的手术部位101的位置进行检测，并在手术对象100发生移位，使得手术部位101超出机械臂21的执行端210的活动范围F1的情况下，利用设置于支撑主体12上的位置传感器6和处理器31之间进行交互，能够获取手术部位101在第一时刻的允许运动范围F2，并通过在手术部位101在第一时刻的允许运动范围F2与机械臂21的执行端210的活动范围F1之间具有交叠范围F3的情况下，控制支撑主体12带动手术部位101运动至交叠范围F3内，从而能够对手术部位101发生位置偏移进行补偿，缩小手术过程中由于手术对象100发生姿态变化所带来的位置偏移，可有效降低对手术机器人2空间运动范围的要求，实现自动控制，无需人为调整，尤其适用于手术机器人2不便于调整位置和姿态的情况。

在一些实施例中，处理器31还被配置为在手术部位101在第一时刻的位置未超出机械臂21的执行端210的活动范围F1，且在第一时刻手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移的情况下，控制机械臂21的执行端210运动至手术部位101在第一时刻的位置的相应位置处。

在第一时刻，手术部位101相对于机械臂21的执行端210未发生偏移是指，如图14所示，在第一时刻，手术部位101相对于机械臂21的执行端210的偏移量在可手术范围F4内，使得机械臂21的执行端210能够对手术部位101执行手术操作的情况。相反地，在第一时刻，手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移则是指，如图15所示，在第一时刻，手术部位101相对于机械臂21的执行端210的偏移量在可手术范围F4之外，机械臂21的执行端210不能对手术部位101执行手术操作。

此时，手术部位101在第一时刻的位置的相应位置，是指在第一时刻，能够使机械臂21的执行端210对手术部位101执行手术操作的位置。该相应位置与手术部位101在第一时刻的位置之间的偏移量在可手术范围F4内。

在此，以手术部位101为如图14所示的曲线伤口为例，假设在第一时刻，手术部位101相对于机械臂21的执行端210未发生偏移之前，手术部位101在第一时刻的位置是曲线伤口B点所示位置，手术部位101在第一时刻的位置的相应位置是机械臂21的执行端210能够对手术部位101执行手术操作的位置，如S点所示位置，假设在第一时刻，在未发生偏移之前，机械臂21的执行端210的坐标为（XB，YB，ZB），手术部位101在第一时刻的位置的坐标为（XA，YA，ZA），手术部位101相对于机械臂21的执行端210的偏移量为（δx，δy，δz），也即手术部位101相对于机械臂21的执行端210在第一方向的偏移量为δx，在第二方向的偏移量为δy，在第三方向的偏移量为δz，其中，δx、δy和δz均具有正负之分，以第一方向为例，在坐标系中，若手术部位101相对于机械臂21的执行端210向左偏移，则δx为负，若向右偏移，则δx为正。

在此情况下，手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移之后的坐标可以记为（XA+δx，YA+δy，ZA+δz），此时，将机械臂21的执行端210运动至手术部位101在第一时刻的位置的相应位置处，是指将机械臂21的执行端210运动至坐标为（XB+δx，YB+δy，ZB+δz）的位置。

在这些实施例中，通过在手术部位101在第一时刻的位置未超出机械臂21的执行端210的活动范围F1，且在第一时刻手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移的情况下，控制机械臂21的执行端210运动至手术部位101在第一时刻的位置的相应位置处，能够使机械臂21的执行端210与手术部位101发生随动，避免手术部位101发生位移所带来的意外伤害，提高手术精度。

在一些实施例中，处理器31还被配置为在手术部位101在第一时刻的位置未超出机械臂21的执行端210的活动范围F1，且在第一时刻手术部位101相对于机械臂21的执行端210未发生偏移的情况下，控制机械臂21的执行端210按照第一手术路径进行手术操作。以及在手术部位101在第一时刻的位置未超出机械臂21的执行端210的活动范围F1，且在第一时刻手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移的情况下，根据手术部位101在第一时刻的位置的相应位置对第一手术路径进行修正，得到第二手术路径，并在机械臂21的执行端210运动至手术部位101在第一时刻的位置的相应位置处之后，控制机械臂21的执行端210按照第二手术路径进行手术操作。

在这些实施例中，该第一手术路径可以是预设路径。也就是说，在手术开始前，主治医生根据手术部位101规划好手术路径，并存储在处理器31中，在进行手术时，仅需要按照存储的手术路径控制机械臂21的执行端210进行手术操作即可。

在此，仍然以该第一手术路径为机械臂21的执行端210带动钻孔器缝合一如图14所示的曲线伤口的运动路径为例，该第一手术路径可以为从伤口的A点出发，沿伤口的延伸方向从A到C运动的路径。

在手术过程中，若手术部位101在第一时刻的位置未超出机械臂21的执行端210的活动范围F1，且在第一时刻手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移，而无法采用之前的路径（第一手术路径）进行手术操作，也即手术部位101相对于机械臂21的执行端210的偏移量超出可手术范围F4的情况下，仍然假设在发生偏移之前，手术部位101在第一时刻的位置是曲线伤口B点所示位置，手术部位101在第一时刻的位置的相应位置是机械臂21的执行端210能够对手术部位101执行手术操作的位置，如S点所示位置，在手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移之后的坐标为（XA+δx，YA+δy，ZA+δz），则此时，将机械臂21的执行端210运动至手术部位101在第一时刻的位置的相应位置处，是指将机械臂21的执行端210运动至坐标为（XB+δx，YB+δy，ZB+δz）的位置。

这时，根据手术部位101在第一时刻的位置的相应位置对第一手术路径进行修正，可以包括：

将当前时刻，手术部位101在第一时刻的位置（也即以上所述的曲线伤口B点所示位置）作为起点（坐标为（XA+δx，YA+δy，ZA+δz）），控制机械臂21的执行端210按照与第一手术路径平行的路径继续手术，以对第一手术路径进行修正，机械臂21的执行端210从起点开始的运动路径即为第二手术路径（也即为如图14所示，从B点到C点所对应的手术路径）。

在又一些实施例中，处理器还被配置为获取机械臂21的执行端210在第一时刻的位置，以及在手术部位101在第一时刻的位置超出机械臂21的执行端210的活动范围F1且机械臂21的执行端210在第一时刻的位置位于交叠范围F3内的情况下，控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至交叠范围F3内，包括：控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至机械臂21的执行端210在第一时刻的位置的相应位置处。

在本实施例中，处理器31同样能够通过定位导航装置5获取机械臂21的执行端210在第一时刻的位置，例如可以获取机械臂21的执行端210在第一时刻在世界坐标系中的坐标为(XB，YB，ZB)。则仍然以该交叠范围F3为X的值在X3到X2所限定的范围内，Y的值在Y3到Y2所限定的范围内，以及Z的值在Z3到Z2所限定的范围内的所有坐标点所对应的范围为例，则存在关系式：X3<XB< X2，Y3<YB< Y2，且Z3<ZB< Z2。

机械臂21的执行端210在第一时刻的位置的相应位置，是指在第一时刻，能够使机械臂21的执行端210对手术部位101执行手术操作的位置。该相应位置与手术部位101在第一时刻的位置之间的偏移量在可手术范围F4内。

在此，仍然以手术部位101为如图15所示的曲线伤口为例，假设在第一时刻，手术部位101相对于机械臂21的执行端210未发生偏移之前，手术部位101在第一时刻的位置是曲线伤口B点所示位置，手术部位101在第一时刻的位置的相应位置是机械臂21的执行端210能够对手术部位101执行手术操作的位置，如S点所示位置，假设在第一时刻，在未发生偏移之前，机械臂21的执行端210的坐标为（XB，YB，ZB），手术部位101在第一时刻的位置的坐标为（XA，YA，ZA），手术部位101相对于机械臂21的执行端210的偏移量为（δx，δy，δz），也即手术部位101相对于机械臂21的执行端210在第一方向的偏移量为δx，在第二方向的偏移量为δy，在第三方向的偏移量为δz，其中，δx、δy和δz均具有正负之分，以第一方向为例，在坐标系中，若手术部位101相对于机械臂21的执行端210向左偏移，则δx为负，若向右偏移，则δx为正。

在此情况下，手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移之后的坐标可以记为（XA+δx，YA+δy，ZA+δz），此时，控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至机械臂21的执行端210在第一时刻的位置的相应位置处，是指，控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至坐标为（XA，YA，ZA）的位置。

在这些实施例中，通过控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至机械臂21的执行端210在第一时刻的位置的相应位置处，能够使机械臂21的执行端210与手术部位101发生随动，避免手术部位101发生位置所带来的意外伤害，提高手术精度。

在另一些实施例中，如图16所示，处理器还被配置为在机械臂的执行端在第一时刻的位置位于交叠范围F3之外的情况下，控制机械臂21的执行端210运动至交叠范围F3内的第一位置处。并被具体配置为控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至交叠范围F3内的第二位置处，第二位置是第一位置的相应位置。

与以上实施例类似的，处理器31同样能够通过定位导航装置5获取机械臂21的执行端210在第一时刻的位置，假设机械臂21的执行端210在第一时刻在世界坐标系中的坐标为(XB，YB，ZB）。仍然以该交叠范围F3为X的值在X3到X2所限定的范围内，Y的值在Y3到Y2所限定的范围内，以及Z的值在Z3到Z2所限定的范围内的所有坐标点所对应的范围为例，则满足关系式： XB < X1 或X3< XB ，YB < Y1 或X3< YB，或ZB <Z1 或Z3< ZB。

第二位置是第一位置的相应位置，是指在机械臂21的执行端210在第一位置时，第二位置即为能够使机械臂21的执行端210对手术部位101执行手术操作的位置。在该相应位置，手术部位101相对于机械臂21的执行端210的偏移量在可手术范围F4内。

在此，仍然以手术部位101为如图16所示的曲线伤口为例，假设在第一时刻，手术部位101相对于机械臂21的执行端210未发生偏移之前，手术部位101在第一时刻的位置是曲线伤口B点所示位置，手术部位101在第一时刻的位置的相应位置是机械臂21的执行端210能够对手术部位101执行手术操作的位置，如S点所示位置，假设在第一时刻，在未发生偏移之前，机械臂21的执行端210的坐标为（XB，YB，ZB），手术部位101在第一时刻的位置的坐标为（XA，YA，ZA），手术部位101相对于机械臂21的执行端210的偏移量为（δx，δy，δz），也即手术部位101相对于机械臂21的执行端210在第一方向的偏移量为δx，在第二方向的偏移量为δy，在第三方向的偏移量为δz，其中，δx、δy和δz均具有正负之分，以第一方向为例，在坐标系中，若手术部位101相对于机械臂21的执行端210向左偏移，则δx为负，若向右偏移，则δx为正。

在此情况下，手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移之后的坐标可以记为（XA+δx，YA+δy，ZA+δz），此时，假设交叠范围F3内的第一位置是机械臂21的执行端210偏移（γx，γy，γz）的位置，其中，仍然以γx为第一方向的偏移量，γy为第二方向的偏移量，γz为第三方向的偏移量，且γx、γy和γz均具有正负之分为例，控制机械臂21的执行端210运动至交叠范围F3内的第一位置处，是指，控制机械臂21的执行端210运动至坐标为（XB+γx，XB+γy，XB+γz）的位置，此时，假设在手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移之前，手术部位101的坐标为机械臂21的执行端210偏移（Фx，Фy，Фz）的坐标，在此，仍然以Фx为第一方向的偏移量，Фy为第二方向的偏移量，Фz为第三方向的偏移量，且Фx、Фy和Фz均具有正负之分为例，则手术部位的坐标可以表示为（XB+Фx，XB+Фy，XB+Фz），控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至交叠范围F3内的第二位置处，是指，控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至坐标为（XB+γx+Фx，XB+γy+Фx，XB+γz+Фx）的位置。

在这些实施例中，通过控制机械臂21的执行端210和手术部位101均运动至交叠范围F3，并使机械臂21的执行端210和手术部位101的偏移量在可手术范围F4内，能够及时对手术部位101的位置进行补偿，避免手术部位101发生位置偏移所带来的意外伤害，提高手术精度。

在又一些实施例中，处理器31还被配置为在机械臂21的执行端210在第一时刻的位置位于交叠范围F3内，在支撑主体12带动手术部位101运动至机械臂21的执行端210在第一时刻的位置的相应位置处之后，控制机械臂21的执行端210按照第一手术路径进行手术操作。以及在机械臂21的执行端210在第一时刻的位置位于交叠范围F3以外的情况下，根据第二位置对第一手术路径进行修正，得到第三手术路径，控制机械臂21的执行端210按照第三手术路径进行手术操作。

在这些实施例中，该第一手术路径可以是预设路径。也就是说，在手术开始前，主治医生根据手术部位101规划好手术路径，并存储在处理器31中，在进行手术时，仅需要按照存储的手术路径控制机械臂21的执行端210进行手术操作即可。

在此，以该第一手术路径为机械臂21的执行端210带动钻孔器缝合一如图15所示的曲线伤口的运动路径为例，该第一手术路径可以为从伤口的A点出发，沿伤口的延伸方向从A到C运动的路径。

在手术过程中，若在第一时刻手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移，无法采用之前的路径（第一手术路径）进行手术操作，也即手术部位101相对于机械臂21的执行端210的偏移量超出可手术范围F4的情况下，仍然假设在发生偏移之前，手术部位101在第一时刻的位置是曲线伤口B点所示位置，手术部位101在第一时刻的位置的相应位置是机械臂21的执行端210能够对手术部位101执行手术操作的位置，如S点所示位置，在手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移之后的坐标为（XA+δx，YA+δy，ZA+δz），则此时，仍然假设交叠范围F3内的第一位置是机械臂21的执行端210偏移（γx，γy，γz）的位置，在手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移之前，手术部位101的坐标为机械臂21的执行端210偏移（Фx，Фy，Фz）的坐标，则控制机械臂21的执行端210运动至交叠范围F3内的第一位置处，是指，控制机械臂21的执行端210运动至坐标为（XB+γx，XB+γy，XB+γz）的位置，控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至交叠范围F3内的第二位置处，是指，控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至坐标为（XB+γx+Фx，XB+γy+Фx，XB+γz+Фx）的位置。

这时，根据第二位置对第一手术路径进行修正，可以包括：

将第二位置（也即以上所述的曲线伤口B点所示位置）作为起点（坐标为（XB+γx+Фx，XB+γy+Фx，XB+γz+Фx）），控制机械臂21的执行端210按照与第一手术路径平行的路径继续手术，以对第一手术路径进行修正，机械臂21的执行端210从起点开始的运动路径即为第三手术路径（也即为从B点到C点所对应的手术路径）。

在一些实施例中，该手术监控系统还包括报警器，处理器31还被配置为在手术部位101的位置超出机械臂21的执行端210的活动范围F1，且手术部位在第一时刻的允许运动范围F2与机械臂21的执行端210的活动范围F1之间不具有交叠范围F3的情况下，控制机械臂21停止动作，并控制报警器报警。

也即，此时可以暂停手术，通过人为调整支撑主体12的位置，继续进行手术。

本发明的实施例提供了一种手术监控方法，应用于以上所述的手术监控系统。如图1和图2所示，该手术监控系统包括手术支撑装置1和手术机器人2，手术支撑装置1包括支架11，安装在支架11上的支撑主体12和被配置为驱动支撑主体12相对支架11运动的驱动件13，支撑主体12被配置为支撑手术对象100，手术机器人2包括具有执行端210的机械臂21。

在手术开始前，可以先人为对手术支撑装置1和手术机器人2进行摆位，使手术对象100的手术部位101位于机械臂21的执行端210的活动范围内。此时，支撑主体12处于的位置可以记为参考位置。该手术监控方法的执行主体可以是手术监控装置4，也可以是上述图4所示的处理器31。如图17和图18所示，该手术监控方法可以包括：

S102、获取手术对象100的手术部位101在第一时刻的位置。

可以通过以上所述的手术监控系统中的定位导航装置5获取手术对象100的手术部位101在第一时刻的位置。

示例性的，如图3和图5所示，可以通过定位导航装置5获取手术对象100的手术部位101在第一时刻在导航坐标系下的坐标，再通过处理器31将手术对象100的手术部位105在第一时刻在导航坐标系下的坐标转换为世界坐标系下的坐标，即可获取手术部位101在第一时刻的位置。具体实现方式可以参照以上手术监控系统中的相关记载，在此不再赘述。

S104、在手术部位101在第一时刻的位置超出机械臂21的执行端210的活动范围的情况下，确定手术部位101在第一时刻的允许运动范围F2，手术部位101在第一时刻的允许运动范围F2为在第一时刻，驱动件13能够驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动的范围。

示例性的，在该驱动件13为至少三个，至少三个驱动件包括第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件的情况下，该允许运动范围F2可以为沿第一方向的第一允许运动范围、沿第二方向的第二允许运动范围和沿第三方向的第三允许运动范围所限定的范围，具体实现方式也可以参照以上手术监控系统中对允许运动范围F2的相关记载，在此也不再赘述。

S109、在手术部位101在第一时刻的允许运动范围F2与机械臂21的执行端210的活动范围F1之间具有交叠范围F3的情况下，控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至交叠范围F3内。

在以上机械臂21的执行端210的活动范围F1和手术部位101在第一时刻的允许运动范围F2均用三维坐标的坐标范围来表示的情况下，交叠范围F3为每个方向的交叠范围所限定的范围，具体可参见上述在手术监控系统中对交叠范围F3的描述。

在一些实施例中，该手术监控方法还包括：S106、在手术部位101在第一时刻的位置未超出机械臂21的执行端210的活动范围F1，且在第一时刻手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移的情况下，控制机械臂21的执行端210运动至手术部位101在第一时刻的位置的相应位置处。

在第一时刻，手术部位101相对于机械臂21的执行端210未发生偏移是指，在第一时刻，手术部位101相对于机械臂21的执行端210的偏移量在可手术范围F4内，使得机械臂21的执行端210能够对手术部位101执行手术操作的情况。相反地，在第一时刻，手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移则是指，在第一时刻，手术部位101相对于机械臂21的执行端210的偏移量在可手术范围F4之外，机械臂21的执行端210不能对手术部位101执行手术操作。

此时，手术部位101在第一时刻的位置的相应位置，是指在第一时刻，能够使机械臂21的执行端210对手术部位101执行手术操作的位置。该相应位置与手术部位101在第一时刻的位置之间的偏移量在可手术范围F4内。

在另一些实施例中，该手术监控方法还包括：S107、在手术部位101在第一时刻的位置未超出机械臂21的执行端210的活动范围，且在第一时刻手术部位101相对于机械臂21的执行端210未发生偏移的情况下，控制机械臂21的执行端210按照第一手术路径进行手术操作。以及S106、在手术部位101在第一时刻的位置未超出机械臂21的执行端210的活动范围F1，且在第一时刻手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移的情况下，根据手术部位101在第一时刻的位置的相应位置对第一手术路径进行修正，得到第二手术路径，并在机械臂21的执行端210运动至手术部位101在第一时刻的位置的相应位置处之后，控制机械臂21的执行端210按照第二手术路径进行手术操作。

在这些实施例中，该第一手术路径可以是预设路径。也就是说，在手术开始前，主治医生根据手术部位规划好手术路径，并存储在处理器中，在进行手术时，仅需要按照存储的手术路径控制机械臂21的执行端210进行手术操作即可。

其中，需要说明的是，在手术过程中，若手术部位101在第一时刻的位置未超出机械臂21的执行端210的活动范围F1，且在第一时刻手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移，则无法采用之前的路径（第一手术路径）进行手术，这时，则需要根据手术部位101在第一时刻的位置的相应位置来调整手术路径。

在一些实施例中，根据手术部位101在第一时刻的位置的相应位置对第一手术路径进行修正，可以包括：

将手术部位101在第一时刻的位置的相应位置作为起点，控制机械臂21的执行端210按照与第一手术路径平行的路径继续手术，以对第一手术路径进行修正，机械臂21的执行端210从起点开始的运动路径即为第二手术路径。

在另一些实施例中，该手术监控方法还包括： 获取在第一时刻，手术部位101相对于机械臂21的执行端210的第一偏移量。若第一偏移量在可手术范围F4内，则手术部位101相对于机械臂21的执行端210未发生偏移，若第一偏移量在可手术范围F4以外，则手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移。

在另一些实施例中，该手术监控方法还包括：S111、获取机械臂21的执行端210在第一时刻的位置。S113、在手术部位101在第一时刻的位置超出机械臂21的执行端210的活动范围F1且机械臂21的执行端210在第一时刻的位置位于交叠范围F3内的情况下，控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位运动至交叠范围F3内，包括：控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至机械臂21的执行端210在第一时刻的位置的相应位置处。

在本实施例中， 机械臂21的执行端210在第一时刻的位置的相应位置，是指在第一时刻，能够使机械臂21的执行端210对手术部位101执行手术操作的位置。该相应位置与手术部位101在第一时刻的位置之间的偏移量在可手术范围F4内。

在另一些实施例中，该手术监控方法还包括：S114、在机械臂21的执行端210在第一时刻的位置位于交叠范围F3之外的情况下，控制机械臂21的执行端210运动至交叠范围F3内的第一位置处。控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至交叠范围F3内，包括：控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至交叠范围F3内的第二位置处，第二位置是第一位置的相应位置。

第二位置是第一位置的相应位置，是指在机械臂21的执行端210在第一位置时，第二位置即为能够使机械臂21的执行端210对手术部位101执行手术操作的位置。在该相应位置，手术部位101相对于机械臂21的执行端210的偏移量在可手术范围F4内。

在又一些实施例中，该手术监控方法还包括：S113、在机械臂21的执行端210在第一时刻的位置位于交叠范围F3内，在支撑主体12带动手术部位101运动至机械臂21的执行端210在第一时刻的位置的相应位置处之后，控制机械臂21的执行端210按照第一手术路径进行手术操作。以及S114、在机械臂21的执行端210在第一时刻的位置位于交叠范围F3以外的情况下，根据第一位置对第一手术路径进行修正，得到第三手术路径，控制机械臂21的执行端210按照第三手术路径进行手术操作。

在这些实施例中，该第一手术路径可以是预设路径。也就是说，在手术开始前，主治医生根据手术部位101规划好手术路径，并存储在处理器31中，在进行手术时，仅需要按照存储的手术路径控制机械臂21的执行端210进行手术操作即可。

其中，需要说明的是，在手术过程中，若在第一时刻手术部位101相对于机械臂21的执行端210发生偏移，无法采用之前的路径（第一手术路径）进行手术操作，也即手术部位101相对于机械臂21的执行端210的偏移量超出可手术范围F4，而通过控制机械臂21的执行端210运动至交叠范围F3内的第一位置处，以及控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至交叠范围F3内的第二位置处的情况下，需要根据第二位置来调整手术路径。

在一些实施例中，根据第二位置对第一手术路径进行修正，可以包括：

将第二位置作为起点，控制机械臂21的执行端210按照与第一手术路径平行的路径继续手术，以对第一手术路径进行修正，机械臂21的执行端210从起点开始的运动路径即为第三手术路径。

在又一些实施例中，在手术部位101的位置超出机械臂21的执行端210的活动范围F1，且手术部位在第一时刻的允许运动范围F2与机械臂21的执行端210的活动范围F1之间不具有交叠范围F3的情况下，控制机械臂21停止动作，并控制报警器报警。也即，此时可以暂停手术，通过人为调整支撑主体12的位置，继续进行手术。

为了更清楚地对整个手术监控方法的流程进行描述，以下将参照图18通过具体实施例进行说明。

首先，S100、手术准备。

在手术开始前，先人为对手术支撑装置1和手术机器人2的位置进行调整，即S101、医生调整位置，使手术对象100的手术部位101位于机械臂21的执行端210的活动范围F1内。

接着，开始手术，具体为：控制机械臂21的执行端210动作，按照第一手术路径进行手术，该第一手术路径可以是手术开始前经过计算设置好的预设路径。

在此过程中，实时监控手术对象的手术部位的位置。具体为：

S102、获取手术对象的手术部位在第一时刻的位置，其中，第一时刻是手术过程中的任一时刻。

并在手术过程中，S103、判断手术部位在第一时刻的位置是否超出机械臂的执行端的活动范围。若是，则S104、确定手术部位101在第一时刻的允许运动范围F2。若否，则S105、判断第一时刻手术部位101相对于机械臂21的执行端是否发生偏移，若是，则S106、控制机械臂21的执行端210运动至手术部位101在第一时刻的位置的相应位置处，并根据手术部位101在第一时刻的位置的相应位置对第一手术路径进行修正，得到第二手术路径，控制机械臂21的执行端210按照第二手术路径进行手术操作。若否，则S107、控制机械臂21的执行端210按照第一手术路径进行手术操作。

在手术部位在第一时刻的位置超出机械臂的执行端的活动范围，且在确定手术部位101在第一时刻的允许运动范围F2之后，S108、判断手术部位在第一时刻的允许运动范围F2和机械臂21的执行端210的活动范围F1之间是否具有交叠范围F3。若是，则S109、控制驱动件13驱动支撑主体12运动，使支撑主体12带动手术部位101运动至交叠范围F3内。若否，则S110、控制机械臂21停止动作，并控制报警器报警。重新返回，通过人为操作进行位置调整，重复上述步骤重新进行手术。

而在判断手术部位101在第一时刻的允许运动范围F2和机械臂21大的执行端210的活动范围F1之间具有交叠范围的情况下，S111、获取机械臂21的执行端210在第一时刻的位置，S112、判断机械臂21的执行端210在第一时刻的位置是否位于交叠范围F3内。若是，则S113、控制驱动件13驱动支撑主体运动，使支撑主体12带动手术部位运动至交叠范围F3内，且位于机械臂21的执行端210在第一时刻的位置的相应位置处，并控制机械臂21的执行端210按照第一手术路径进行手术操作。若否，则S114、控制机械臂的执行端210运动至交叠范围F3内，且位于交叠范围F3的第一位置处，并控制驱动件13驱动支撑主体12运动至交叠范围的第二位置处，第二位置是第一位置的相应位置。并根据第二位置对第一手术路径进行修正，得到第三手术路径，控制机械臂21的执行端210按照第三手术路径进行手术操作。从而完成一次监控过程，依照以上步骤不断对手术操作进行监控，直至完成手术。

在本申请实施例中，由于上述手术监控方法中的步骤与手术监控装置所实现的功能类似，因此该方法的具体实现可参考上述实施例中手术监控装置的相关描述，此处不再赘述。相应的，手术监控方法也具有与手术监控装置相同的技术效果。

本发明实施例提供一种手术监控装置，如图19所示，该手术监控装置3包括：获取模块301、确定模块302和控制模块303。

获取模块301被配置为获取手术对象的手术部位在第一时刻的位置。

确定模块302被配置为在手术部位在第一时刻的位置超出机械臂的执行端的活动范围的情况下，确定手术部位在第一时刻的允许运动范围，手术部位在第一时刻的允许运动范围为在第一时刻，驱动件能够驱动支撑主体运动，使支撑主体带动手术部位运动的范围。

控制模块303被配置为在手术部位在第一时刻的允许运动范围与机械臂的执行端的活动范围之间具有交叠范围的情况下，控制驱动件驱动支撑主体运动，使支撑主体带动手术部位运动至交叠范围内。

在一些实施例中，控制模块303还被配置为在手术部位在第一时刻的位置未超出机械臂的执行端的活动范围，且在第一时刻手术部位相对于机械臂发生偏移的情况下，控制机械臂的执行端运动至手术部位在第一时刻的位置的相应位置处。

在一些实施例中，控制模块303还被配置为在手术部位在第一时刻的位置未超出机械臂的执行端的活动范围，且在第一时刻手术部位相对于机械臂的执行端未发生偏移的情况下，控制机械臂的执行端按照第一手术路径进行手术操作；以及在手术部位在第一时刻的位置未超出机械臂的执行端的活动范围，且在第一时刻手术部位相对于机械臂的执行端发生偏移的情况下，根据手术部位在第一时刻的位置的相应位置对第一手术路径进行修正，得到第二手术路径，并在机械臂的执行端运动至手术部位在第一时刻的位置的相应位置处之后，控制机械臂的执行端按照第二手术路径进行手术操作。

在一些实施例中，获取模块301还被配置为获取在第一时刻，所述手术部位相对于机械臂的执行端的第一偏移量；若第一偏移量在可手术范围内，则手术部位相对于机械臂的执行端未发生偏移；若第一偏移量在可手术范围以外，则手术部位相对于机械臂的执行端发生偏移。

在一些实施例中，获取模块301还被配置为获取机械臂的执行端在第一时刻的位置；控制模块303具体被配置为在手术部位在第一时刻的位置超出机械臂的执行端的活动范围且机械臂的执行端在第一时刻的位置位于交叠范围内的情况下，控制驱动件驱动支撑主体运动，使支撑主体带动手术部位运动至机械臂的执行端在第一时刻的位置的相应位置处。

在一些实施例中，控制模块303还被配置为在机械臂的执行端在第一时刻的位置位于交叠范围之外的情况下，控制机械臂的执行端运动至交叠范围内的第一位置处；并具体被配置为控制驱动件驱动支撑主体运动，使支撑主体带动手术部位运动至交叠范围内的第二位置处，第二位置是第一位置的相应位置。

在又一些实施例中，控制模块303还被配置为在机械臂的执行端在第一时刻的位置位于交叠范围内的情况下，在支撑主体带动手术部位运动至机械臂的执行端在第一时刻的位置的相应位置处之后，控制机械臂的执行端按照第一手术路径进行手术操作；以及在机械臂的执行端在第一时刻的位置位于交叠范围之外的情况下，根据第二位置对第一手术路径进行修正，得到第三手术路径，控制机械臂的执行端按照第三手术路径进行手术操作。

在一些实施例中，控制模块303还被配置为在手术部位的位置超出机械臂的执行端的活动范围，且手术部位在第一时刻的允许运动范围与机械臂的执行端的活动范围之间不具有交叠范围的情况下，控制机械臂停止动作，并控制报警器报警。

图19所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。图4中上述各个模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。例如，采用软件实现时，上述获取模块301、确定模块302以及控制模块303可以是由图4中的至少一个处理器31读取存储器32中存储的程序代码后，生成的软件功能模块来实现。图19中上述各个模块也可以由手术监控装置中的不同硬件分别实现，例如获取模块301和确定模块302由图4中的至少一个处理器31中的一部分处理资源（例如多核处理器中的一个核或两个核）实现，而控制模块303由图4中至少一个处理器31中的其余部分处理资源（例如多核处理器中的其他核），或者采用现场可编程门阵列（field－programmable gate array，FPGA）、或协处理器等可编程器件来完成。显然上述功能模块也可以采用软件硬件相结合的方式来实现，例如获取模块301由硬件可编程器件实现，而检测确定模块302和处理控制模块303是由CPU读取存储器32中存储的程序代码后，生成的软件功能模块。

图19中获取模块301，确定模块302、控制模块303实现上述功能的更多细节请参考前面各个实施例中的相关描述，在这里不再重复，该手术监控装置也同样具有与以上所述的手术监控装置相同的技术效果。

本发明实施例还提供一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有计算机程序指令，计算机程序指令在手术监控装置上运行时，使得手术监控装置执行如上所述的手术监控方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件程序实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机程序指令。在计算机上加载和执行该计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例中的流程或功能。该计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络或者其他可编程装置。该计算机程序指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（digital subscriberline，DSL））方式或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心传输。该计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包括一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。该可用介质可以是磁性介质（例如，软盘、磁盘、磁带）、光介质（例如，数字视频光盘（digital video disc，DVD））、或者半导体介质（例如固态硬盘（solid state drives，SSD））等。

本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种手术监控方法，其特征在于，应用于手术监控系统，所述手术监控系统包括手术支撑装置和手术机器人，所述手术支撑装置包括支架，安装在所述支架上的支撑主体和被配置为驱动所述支撑主体相对所述支架运动的驱动件，所述支撑主体被配置为支撑手术对象，所述手术机器人包括具有执行端的机械臂；

所述手术监控方法包括：

获取所述手术对象的手术部位在第一时刻的位置；

在所述手术部位在第一时刻的位置超出所述机械臂的执行端的活动范围的情况下，确定所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围，所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围为在所述第一时刻，所述驱动件能够驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动的范围；

在所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围与所述机械臂的执行端的活动范围之间具有交叠范围的情况下，控制所述驱动件驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述交叠范围内。

2.根据权利要求1所述的手术监控方法，其特征在于，还包括：

在所述手术部位在所述第一时刻的位置未超出所述机械臂的执行端的活动范围，且在所述第一时刻所述手术部位相对于所述机械臂的执行端发生偏移的情况下，控制所述机械臂的执行端运动至所述手术部位在所述第一时刻的位置的相应位置处。

3.根据权利要求1所述的手术监控方法，其特征在于，还包括：

在所述手术部位在所述第一时刻的位置未超出所述机械臂的执行端的活动范围，且在所述第一时刻所述手术部位相对于所述机械臂的执行端未发生偏移的情况下，控制所述机械臂的执行端按照第一手术路径进行手术操作；

在所述手术部位在所述第一时刻的位置未超出所述机械臂的执行端的活动范围，且在所述第一时刻所述手术部位相对于所述机械臂的执行端发生偏移的情况下，根据所述手术部位在所述第一时刻的位置的相应位置对所述第一手术路径进行修正，得到第二手术路径，并在所述机械臂的执行端运动至所述手术部位在所述第一时刻的位置的相应位置处之后，控制所述机械臂的执行端按照所述第二手术路径进行手术操作。

4.根据权利要求2或3所述的手术监控方法，其特征在于，还包括：

获取在所述第一时刻，所述手术部位相对于机械臂的执行端的第一偏移量；

若所述第一偏移量在可手术范围内，则所述手术部位相对于所述机械臂的执行端未发生偏移；若所述第一偏移量在可手术范围以外，则所述手术部位相对于所述机械臂的执行端发生偏移。

5.根据权利要求1所述的手术监控方法，其特征在于，还包括：

获取所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置；

在所述手术部位在第一时刻的位置超出所述机械臂的执行端的活动范围且所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置位于所述交叠范围内的情况下，所述控制所述驱动件驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述交叠范围内包括：控制所述驱动件驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置的相应位置处。

6.根据权利要求1所述的手术监控方法，其特征在于，还包括：

在所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置位于所述交叠范围之外的情况下，控制所述机械臂的执行端运动至所述交叠范围内的第一位置处；

所述控制所述驱动件驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述交叠范围内包括：

控制所述驱动件驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述交叠范围内的第二位置处，所述第二位置是所述第一位置的相应位置。

7.根据权利要求5或6所述的手术监控方法，其特征在于，还包括：

在所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置位于所述交叠范围内的情况下，在所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置的相应位置处之后，控制所述机械臂的执行端按照第一手术路径进行手术操作；

在所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置位于所述交叠范围之外的情况下，根据所述第一位置对所述第一手术路径进行修正，得到第三手术路径，控制所述机械臂的执行端按照所述第三手术路径进行手术操作。

8.根据权利要求1所述的手术监控方法，其特征在于，所述手术监控系统还包括报警器，所述手术监控方法还包括：

在所述手术部位的位置超出所述机械臂的执行端的活动范围，且所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围与所述机械臂的执行端的活动范围之间不具有交叠范围的情况下，控制所述机械臂停止动作，并控制所述报警器报警。

9.根据权利要求1所述的手术监控方法，其特征在于，

所述驱动件的数量为至少三个，至少三个驱动件包括第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件，所述第一驱动件被配置为驱动所述支撑主体沿第一方向运动，所述第二驱动件被配置为驱动所述支撑主体沿第二方向运动、所述第三驱动件被配置为驱动支撑主体沿第三方向运动，其中，所述第一方向、第二方向和第三方向两两垂直；

所述获取所述手术部位在第一时刻的位置，包括：

获取所述手术部位在第一时刻的坐标；

所述确定所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围，包括：

获取所述支撑主体在所述第一时刻，沿所述第一方向的第一允许偏移距离，沿所述第二方向的第二允许偏移距离和沿所述第三方向的第三允许偏移距离；

根据所述第一允许偏移距离、第二允许偏移距离和所述第三允许偏移距离，以及所述手术部位在所述第一时刻的坐标，计算所述手术部位在第一方向上偏移所述第一允许偏移距离，在第二方向上偏移第二允许偏移距离和在第三方向上偏移所述第三允许偏移距离之后的坐标，以确定所述手术部位在第一方向上偏移所述第一允许偏移距离，在第二方向上偏移第二允许偏移距离和在第三方向上偏移所述第三允许偏移距离之后的坐标所限定的范围为所述允许运动范围。

10.根据权利要求9所述的手术监控方法，其特征在于，所述手术监控系统还包括至少三个位置传感器，所述至少三个位置传感器包括分别与所述处理器电连接的第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器，所述第一位置传感器被配置为对所述支撑主体沿所述第一方向相对于参考位置的第一已偏移距离进行检测，所述第二位置传感器被配置为对所述支撑主体沿所述第二方向相对于参考位置的第二已偏移距离进行检测，所述第三位置传感器被配置为对所述支撑主体沿所述第三方向相对于参考位置的第三已偏移距离进行检测；

所述获取所述支撑主体在所述第一时刻，沿所述第一方向的第一允许偏移距离，沿所述第二方向的第二允许偏移距离和沿所述第三方向的第三允许偏移距离，包括：

接收由所述第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器所检测到的所述第一已偏移距离、第二已偏移距离和第三已偏移距离；

根据所接收到的所述第一已偏移距离、第二已偏移距离和第三已偏移距离，以及所述支撑主体位于参考位置时沿所述第一方向的第一可偏移距离、沿所述第二方向的第二可偏移距离和沿所述第三方向的第三可偏移距离；计算所述支撑主体在所述第一时刻，沿所述第一方向的第一允许偏移距离，沿所述第二方向的第二允许偏移距离和沿所述第三方向的第三允许偏移距离。

11.一种手术监控装置，其特征在于，应用于手术监控系统，所述手术监控系统包括手术支撑装置和手术机器人，所述手术支撑装置包括支架，安装在所述支架上的支撑主体和被配置为驱动所述支撑主体相对所述支架运动的驱动件，所述支撑主体被配置为支撑手术对象，所述手术机器人包括具有执行端的机械臂；

所述手术监控装置包括：

获取模块，被配置为获取手术对象的手术部位在第一时刻的位置；

确定模块，被配置为在所述手术部位在第一时刻的位置超出所述机械臂的执行端的活动范围的情况下，确定所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围，所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围为在所述第一时刻，所述驱动件能够驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动的范围；

控制模块，被配置为在所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围与所述机械臂的执行端的活动范围之间具有交叠范围的情况下，控制所述驱动件驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述交叠范围内。

12.根据权利要求11所述的手术监控装置，其特征在于，所述控制模块还被配置为在所述手术部位在所述第一时刻的位置未超出所述机械臂的执行端的活动范围，且在所述第一时刻所述手术部位相对于所述机械臂发生偏移的情况下，控制所述机械臂的执行端运动至所述手术部位在所述第一时刻的位置的相应位置处。

13.根据权利要求11所述的手术监控装置，其特征在于，所述控制模块还被配置为在所述手术部位在所述第一时刻的位置未超出所述机械臂的执行端的活动范围，且在所述第一时刻所述手术部位相对于所述机械臂的执行端未发生偏移的情况下，控制所述机械臂的执行端按照第一手术路径进行手术操作；以及在所述手术部位在所述第一时刻的位置未超出所述机械臂的执行端的活动范围，且在所述第一时刻所述手术部位相对于所述机械臂的执行端发生偏移的情况下，根据所述手术部位在所述第一时刻的位置的相应位置对所述第一手术路径进行修正，得到第二手术路径，并在所述机械臂的执行端运动至所述手术部位在所述第一时刻的位置的相应位置处之后，控制所述机械臂的执行端按照所述第二手术路径进行手术操作。

14.根据权利要求12或13所述的手术监控装置，其特征在于，所述获取模块还被配置为获取在所述第一时刻，所述手术部位相对于机械臂的执行端的第一偏移量；

若所述第一偏移量在可手术范围内，则所述手术部位相对于所述机械臂的执行端未发生偏移；若所述第一偏移量在可手术范围以外，则所述手术部位相对于所述机械臂的执行端发生偏移。

15.根据权利要求11所述的手术监控装置，其特征在于，所述获取模块还被配置为获取所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置；

所述控制模块具体被配置为在所述手术部位在第一时刻的位置超出所述机械臂的执行端的活动范围且所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置位于所述交叠范围内的情况下，控制所述驱动件驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置的相应位置处。

16.根据权利要求11所述的手术监控装置，其特征在于，所述控制模块还被配置为在所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置位于所述交叠范围之外的情况下，控制所述机械臂的执行端运动至所述交叠范围内的第一位置处；并具体被配置为控制所述驱动件驱动所述支撑主体运动，使所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述交叠范围内的第二位置处，所述第二位置是所述第一位置的相应位置。

17.根据权利要求15或16所述的手术监控装置，其特征在于，所述控制模块还被配置为在所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置位于所述交叠范围内的情况下，在所述支撑主体带动所述手术部位运动至所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置的相应位置处之后，控制所述机械臂的执行端按照第一手术路径进行手术操作；以及在所述机械臂的执行端在所述第一时刻的位置位于所述交叠范围之外的情况下，根据所述第二位置对所述第一手术路径进行修正，得到第三手术路径，控制所述机械臂的执行端按照所述第三手术路径进行手术操作。

18.根据权利要求11的手术监控装置，其特征在于，所述控制模块还被配置为在所述手术部位的位置超出所述机械臂的执行端的活动范围，且所述手术部位在所述第一时刻的允许运动范围与所述机械臂的执行端的活动范围之间不具有交叠范围的情况下，控制所述机械臂停止动作，并控制报警器报警。

19.一种手术监控装置，其特征在于，包括：处理器和存储器，所述存储器被配置为存储计算机程序指令；

当所述计算机程序指令被所述处理器执行时，使得手术监控装置实现如权利要求1~10任一项所述的手术监控方法。

20.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在手术监控装置上运行时，使得所述手术监控装置执行如权利要求1~10任一项所述的手术监控方法。

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