CN114098977B - 手术机器人的末端机构及其控制方法和相关设备 - Google Patents

手术机器人的末端机构及其控制方法和相关设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，提供一种手术机器人的末端机构及其控制方法和相关设备。控制方法包括：根据远心点与一空间目标点之间的位置关系，生成用于控制机械臂的位姿调整信号，以使机械臂驱动器械基座进行位姿调整运动至远心点与空间目标点重合；于位姿调整信号执行完成，生成用于控制定位连杆的伸出信号，以使定位连杆伸出至通道件的远端中心与远心点重合；于伸出信号执行完成，监测是否有器械驱动机构与一手术器械的装配完成信号，若是则生成器械运动信号，以使手术器械运动至目标位置。本发明的手术机器人能够适用于少孔或单孔手术，通过对手术机器人的末端机构的控制，能够避免末端部件干涉，提高控制精度，确保手术机器人的稳定可用。

Description

手术机器人的末端机构及其控制方法和相关设备
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体地说，涉及一种手术机器人的末端机构及其控制方法和相关设备。
背景技术
随着科技的进步，用于微创外科手术的手术机器人技术逐渐成熟，并被广泛应用。但目前的手术机器人多用于多孔手术，无法满足少孔或单孔手术的使用需求。另外，目前的手术机器人容易在末端部件之间发生干涉，影响其可用性，控制精度也达不到确保机器人系统稳定可用的要求。
需要说明的是，上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种手术机器人的末端机构及其控制方法和相关设备，能够适用于少孔或单孔微创手术，并能避免末端部件干涉，提高控制精度，确保手术机器人的稳定可用。
本发明的一个方面提供一种手术机器人的末端机构，包括：器械基座，连接于所述手术机器人的机械臂的末端，所述机械臂能驱动所述器械基座相对一由所述机械臂定义的远心点进行位姿调整运动；能沿Z轴方向伸缩的定位连杆，连接于所述器械基座，所述定位连杆的末端能夹持通道件，所述通道件设有多个通道，每个所述通道均沿所述Z轴方向延伸，且所述通道件的远端中心沿所述Z轴方向正对所述远心点；能装配和驱动多把手术器械的器械驱动机构，连接于所述器械基座，所述器械驱动机构的多个器械装卸和驱动路径互不干涉，当所述器械驱动机构装配有多把手术器械时，多把所述手术器械的器械轴分别沿所述Z轴方向延伸并对准多个所述通道。
在一些实施例中，所述通道件包括：中空壳体，通过连接卡扣夹持于所述定位连杆的末端；近端板和远端板，分别设于所述中空壳体面向所述定位连杆的近端和背离所述定位连杆的远端，所述近端板和所述远端板分别设有形成多个所述通道的通孔阵列，每组所述通孔阵列在Y轴方向上同层分布形成沿X轴方向排列的单排孔阵，或者每组所述通孔阵列在所述Y轴方向上错层分布形成多排孔阵且每排所述孔阵均沿所述X轴方向排列。
在一些实施例中，所述手术器械包括：器械轴，通过传动装置连接于所述器械驱动机构；执行器基座，设于所述器械轴的末端且连接有末端执行器，所述末端执行器通过驱动轴连接于所述执行器基座，所述驱动轴为沿X轴方向延伸的俯仰轴或沿Y轴方向延伸的偏转轴；活动连接段，设于所述器械轴与所述执行器基座之间，分别通过活动关节与所述器械轴和所述执行器基座连接，所述活动关节具有沿X轴方向、Y轴方向和所述Z轴方向的运动自由度；初始状态下，所述器械轴、所述执行器基座及所述活动连接段同轴，随所述活动关节运动，所述执行器基座的空间位置改变且姿态不变。
在一些实施例中，所述器械驱动机构包括分别用于装配和驱动多把所述手术器械的多个器械驱动模块，多个所述器械驱动模块分别通过多个移动机构连接所述器械基座，所述移动机构能驱动所述器械驱动模块沿Y轴方向和所述Z轴方向移动；所述位姿调整运动包括俯仰运动和绕一经过所述远心点的垂直旋转轴的偏转运动。
本发明的又一个方面提供一种手术机器人的末端机构的控制方法，应用于如上述任意实施例所述的末端机构，所述控制方法包括：根据所述远心点与一空间目标点之间的位置关系，生成用于控制所述机械臂的位姿调整信号，以使所述机械臂驱动所述器械基座进行所述位姿调整运动至所述远心点与所述空间目标点重合；于所述位姿调整信号执行完成，生成用于控制所述定位连杆的伸出信号，以使所述定位连杆伸出至所述通道件的远端中心与所述远心点重合；于所述伸出信号执行完成，监测是否有所述器械驱动机构与一手术器械的装配完成信号，若是则生成器械运动信号，以使所述手术器械运动至目标位置。
在一些实施例中，所述器械驱动机构能沿所述Z轴方向移动，所述器械轴的末端设有执行器基座，所述执行器基座连接有末端执行器；所述生成器械运动信号，包括：生成用于控制所述器械驱动机构的第一前进信号，以使所述器械驱动机构驱动所述手术器械沿所述Z轴方向前进至所述末端执行器穿过对应的通道。
在一些实施例中，所述末端执行器与所述执行器基座通过驱动轴连接，所述驱动轴为沿X轴方向延伸的俯仰轴或沿Y轴方向延伸的偏转轴，所述第一前进信号用于使所述手术器械前进至所述驱动轴穿过对应的通道；所述生成器械运动信号，还包括：于所述第一前进信号执行完成，生成用于控制所述末端执行器的折叠信号，以使所述末端执行器绕所述驱动轴进行预设角度的折叠运动；其中，当所述驱动轴为所述俯仰轴时，所述折叠运动为绕所述俯仰轴的第一俯仰运动，当所述驱动轴为所述偏转轴时，所述折叠运动为绕所述偏转轴的第一偏转运动。
在一些实施例中，所述器械轴与所述执行器基座之间连接有活动连接段，初始状态下所述活动连接段与所述器械轴和所述执行器基座同轴；所述生成器械运动信号，还包括：于所述折叠信号执行完成，生成用于控制所述器械驱动机构的第二前进信号，以使所述器械驱动机构驱动所述手术器械沿所述Z轴方向前进至所述活动连接段穿过对应的通道。
在一些实施例中，所述活动连接段与所述器械轴和所述执行器基座之间分别设有活动关节，所述活动关节具有沿所述X轴方向、所述Y轴方向和所述Z轴方向的运动自由度，所述第二前进信号用于使所述手术器械前进至所述活动关节穿过对应的通道；所述生成器械运动信号，还包括：于所述第二前进信号执行完成，生成用于控制所述活动连接段的平行展开信号，以使所述活动连接段进行与所述预设角度方向相反的展开运动，且展开运动过程中所述执行器基座与所述器械轴保持平行；其中，当所述驱动轴为所述俯仰轴时，所述平行展开运动为绕所述X轴方向的第二俯仰运动，当所述驱动轴为所述偏转轴时，所述平行展开运动为绕所述Y轴方向的第二偏转运动。
在一些实施例中，所述生成器械运动信号，还包括：于所述平行展开信号执行完成，生成用于控制所述末端执行器的展开信号，以使所述末端执行器绕所述驱动轴进行与所述预设角度方向相反且角度值相等的展开运动，到达所述目标位置；当所述驱动轴为所述俯仰轴时，所述展开运动为绕所述俯仰轴的第三俯仰运动，当所述驱动轴为所述偏转轴时，所述展开运动为绕所述偏转轴的第三偏转运动。
在一些实施例中，当所述器械驱动机构装配有两把所述手术器械时，所述生成器械运动信号，还包括：于各所述手术器械的展开信号执行完成，生成用于控制各所述手术器械的活动连接段和末端执行器的第一调姿信号，使各所述手术器械运动至其末端执行器的尖端间隔相对。
在一些实施例中，当所述器械驱动机构装配有三把所述手术器械时，所述生成器械运动信号，还包括：于各所述手术器械的展开信号执行完成，生成用于控制各所述手术器械的活动连接段和末端执行器的第二调姿信号，使各所述手术器械运动至其末端执行器的尖端间隔相对且连成空间三角形。
在一些实施例中，所述位姿调整信号、所述伸出信号和所述器械运动信号均可被中断，于一控制信号被中断时暂停对应控制信号的执行，并于监测到继续执行信号时继续对应控制信号的执行；在每个控制信号的执行过程中，监测执行对象的执行状态，于所述执行对象的执行状态异常时，退回当前控制信号的前序控制信号的执行完成状态，并等待重新执行的控制指令信号；以及，每执行完一控制信号，锁止对应的执行对象，并等待继续执行的控制指令信号。
在一些实施例中，所述器械驱动机构能沿Y轴方向和所述Z轴方向移动，所述器械轴的末端设有末端执行器，所述末端执行器的Y轴方向和所述Z轴方向的空间位置可变；所述生成器械运动信号，包括：生成用于控制所述手术器械的第一运动信号，以使所述末端执行器沿所述Y轴方向和/或所述Z轴方向运动至与所述器械轴之间呈预定义构型；于所述第一运动信号执行完成，生成用于控制所述器械驱动机构的第二运动信号，以使所述器械驱动机构驱动所述手术器械沿所述Y轴方向和/或所述Z轴方向运动至所述末端执行器及所述器械轴的末端穿过对应的通道并到达所述目标位置。
在一些实施例中，所述的控制方法还包括：当所述手术器械运动至所述目标位置，生成用于控制所述定位连杆的缩回信号，以使所述定位连杆缩回至所述通道件的远端中心正对所述远心点。
本发明的又一个方面提供一种手术机器人的末端机构的控制装置，用于实现如上述任意实施例所述的控制方法，所述控制装置包括：机械臂控制模块，配置为根据所述远心点与一空间目标点之间的位置关系，生成用于控制所述机械臂的位姿调整信号，以使所述机械臂驱动所述器械基座进行所述位姿调整运动至所述远心点与所述空间目标点重合；定位连杆控制模块，配置为于所述位姿调整信号执行完成，生成用于控制所述定位连杆的伸出信号，以使所述定位连杆伸出至所述通道件的远端中心与所述远心点重合；手术器械控制模块，配置为于所述伸出信号执行完成，监测是否有所述器械驱动机构与一手术器械的装配完成信号，若是则生成器械运动信号，以使所述手术器械运动至目标位置。
本发明的又一个方面提供一种电子设备，包括：一处理器；一存储器，所述存储器中存储有可执行指令；其中，所述可执行指令被所述处理器执行时，实现如上述任意实施例所述的手术机器人的末端机构的控制方法。
本发明的又一个方面提供一种计算机可读的存储介质，用于存储程序，所述程序被处理器执行时实现如上述任意实施例所述的手术机器人的末端机构的控制方法。
本发明与现有技术相比的有益效果至少包括：
本发明的手术机器人，能够适用于少孔或单孔手术，并通过对手术机器人的末端机构的控制，能够避免末端部件干涉，提高控制精度，确保手术机器人的稳定可用，不会造成手术机器人损坏，也能确保手术机器人在使用过程中的安全性，并提升使用便捷性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述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示出本发明实施例中手术机器人的末端机构的示意图；
图2示出本发明实施例中末端机构夹持有通道件的示意图；
图3和图4示出本发明实施例中通道件的示意图；
图5和图6示出本发明实施例中器械驱动机构的多个器械装卸和驱动路径的示意图；
图7示出本发明实施例中器械驱动机构装配有三把手术器械的示意图；
图8示出本发明实施例中手术器械的示意图；
图9示出本发明实施例中手术机器人的末端机构的控制方法的流程图；
图10示出本发明实施例中位姿调整信号执行完成的示意图；
图11示出本发明实施例中伸出信号执行完成的示意图；
图12示出本发明实施例中生成器械运动信号的流程图；
图13示出本发明实施例中第一前进信号执行中的示意图；
图14示出图13的局部透视示意图；
图15示出本发明实施例中第一前进信号执行完成的示意图；
图16示出本发明实施例中折叠信号执行完成的示意图；
图17示出本发明实施例中第二前进信号执行完成的示意图；
图18示出本发明实施例中平行展开信号执行完成的示意图；
图19示出本发明实施例中展开信号执行完成的示意图；
图20示出本发明实施例中三把手术器械的展开信号执行完成的示意图；
图21至图23示出本发明实施例中第二调姿信号执行完成的示意图；
图24示出本发明实施例中缩回信号执行完成的示意图；
图25和图26示出解锁机械臂后机械臂驱动手术器械俯仰的示意图；
图27和图28示出解锁机械臂后机械臂驱动手术器械偏转的示意图；
图29示出解锁器械驱动机构后器械驱动机构驱动手术器械运动的示意图；
图30示出本发明实施例中手术机器人的末端机构的控制装置的模块图；
图31示出本发明实施例中电子设备的结构图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使本发明全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
此外，附图中所示的流程仅是示例性说明，不是必须包括所有的步骤。例如，有的步骤可以分解，有的步骤可以合并或部分合并，且实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。具体描述时使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
图1示出一实施例中手术机器人的末端机构的结构，图2示出末端机构夹持有通道件的结构，参照图1和图2所示，手术机器人的末端机构包括：器械基座11，连接于手术机器人的机械臂(图中未具体示出)的末端，机械臂能驱动器械基座11相对一由机械臂定义的远心点O进行位姿调整运动；能沿Z轴方向伸缩的定位连杆12，连接于器械基座11，定位连杆12的末端能夹持通道件2，通道件2设有多个通道，每个通道均沿Z轴方向延伸，且通道件2的远端中心200(即通道件2的远端板的几何中心)沿Z轴方向正对远心点O；能装配和驱动多把手术器械的器械驱动机构3，连接于器械基座11，器械驱动机构3的多个器械装卸和驱动路径互不干涉，当器械驱动机构3装配有多把手术器械时，多把手术器械的器械轴分别沿Z轴方向延伸并对准多个通道。
远心点O具体由机械臂的一垂直旋转轴R1和驱动器械基座11绕其转动的旋转轴R2相交而定义。位姿调整运动包括：驱动器械基座11绕X轴转动，即做俯仰运动；绕垂直旋转轴R1转动，垂直旋转轴R1不经过器械基座11，因此器械基座11绕垂直旋转轴R1的转动相当于做偏转运动；以及绕旋转轴R2转动，旋转轴R2经过器械基座11的自身轴线，因此器械基座11绕旋转轴R2的转动相当于做翻转运动。从而，实现器械基座11以远心点O为不动点的俯仰、偏转和翻转三个自由度的空间调姿运动。
图3和图4示出一实施例中通道件的结构，结合图2至图4所示，通道件2包括：中空壳体21，通过连接卡扣22夹持于定位连杆12的末端；近端板23和远端板24，分别设于中空壳体21面向定位连杆12的近端和背离定位连杆12的远端，近端板23和远端板24分别设有形成多个通道20的通孔阵列25，每组通孔阵列25在Y轴方向上同层分布形成沿X轴方向排列的单排孔阵，或者每组通孔阵列25在Y轴方向上错层分布形成多排孔阵且每排孔阵均沿X轴方向排列。
图3和图4中，近端板23和远端板24的通孔阵列25均形成沿X轴方向排列的单排孔阵，也即每组通孔阵列25中的通孔在Y轴方向上是同层分布的。在其他实施例中，每组通孔阵列中的通孔在Y轴方向上也可以错层分布，形成多排孔阵且每排孔阵均沿X轴方向排列，且优选地通孔在Y轴方向上并不对齐，而是相互错开，形成整体构型为等腰梯形或平行四边形的排布结构。例如，在图4所示的通孔阵列25的上方，可以再形成一排孔阵(以虚线绘示)，使通孔阵列整体形成为等腰梯形的构型。
连接卡扣22可为一次性无菌零部件。近端板23和远端板24可由满足生物相容性的高分子高弹性材料(包括但不限于硅橡胶)制成，近端板23和远端板24上可分别设置两个、三个或其他数量的并列孔阵25。并列孔阵25用于为手术器械提供通路并在器械远端提供必要的刚性支撑，采用近端板23和远端板24的双重支撑能够保证各手术器械的器械轴相互平行，避免干涉。
中空壳体21可由满足生物相容性的高分子高刚性材料(包括但不限于聚碳酸脂PC)制成，用于为近端板23和远端板24提供构型支撑，使其二者在空间中互相平行。中空壳体21还能实现当机械臂驱动器械基座11带动手术器械进行位姿调整运动时，避免手术器械与作为调姿基准点的空间目标点之间的干涉。
继续参照图1和图2，器械驱动机构3包括分别用于装配和驱动多把手术器械的多个器械驱动模块31，多个器械驱动模块31分别通过多个移动机构32连接器械基座11，移动机构32能驱动器械驱动模块31沿Z轴方向移动。另外，移动机构32还能驱动器械驱动模块31沿垂直于X-Z平面的Y轴方向移动。
图5和图6示出一实施例中器械驱动机构的多个器械装卸和驱动路径，图7示出器械驱动机构装配有三把手术器械的结构，结合图5至图7所示，当器械驱动机构3包括三个器械驱动模块31时，三把手术器械4可分别从图示+X轴方向、-X轴方向和Y轴方向进行装卸，装卸方向并不限于图示，只要能实现三个器械驱动模块31的器械装卸路径互不干涉。三个移动机构32对三把手术器械4的驱动路径也互不干涉，可分别沿Z轴方向驱动手术器械4，或者沿Y轴方向驱动手术器械4。当器械驱动机构3装配上三把手术器械4时，三把手术器械4的器械轴41分别沿Z轴方向延伸并对准通道件2的多个通道20。
手术器械4在装载时为一次性或可重复灭菌使用的无菌状态，器械驱动模块31可以是有菌状态，器械驱动模块31与手术器械4通过驱动交互界面310相互连接。器械驱动模块31的图示排列方式能够使每把手术器械4能够被独立地装拆和更换，手术器械5可按图6中箭头方向侧滑装入，拆卸时反向往外侧滑出即可。三把手术器械4安装完成后，其器械轴41处于同一平面且相互平行，且器械轴41与通道件2相距一定距离。手术器械4的具体类型、实际数量可根据需要选择，本发明对此不作限制。
图8示出一实施例中手术器械的结构，结合图7和图8所示，手术器械4包括：器械轴41，通过传动装置(图中未具体标示)连接于器械驱动机构3；执行器基座43，设于器械轴41的末端且连接有末端执行器42，末端执行器42通过驱动轴连接于执行器基座43，驱动轴为沿X轴方向延伸的俯仰轴44或沿Y轴方向延伸的偏转轴；活动连接段45，设于器械轴41与执行器基座43之间，分别通过活动关节46与器械轴41和执行器基座43连接，活动关节46具有沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的运动自由度；初始状态下(如图7所示)，器械轴41、执行器基座43及活动连接段45同轴，随活动关节46运动(如图8所示的平行展开状态)，执行器基座43的空间位置改变且姿态不变。
活动连接段45本质上是一个平行机构，作用是通过驱动将其远端(执行器基座43连接在其远端)送到球面空间中的某个位置，同时保持其远端的姿态与其近端(器械轴41位于其近端)不变。若将活动连接段45的近端位姿记为(x1,y1,z1；phi1,theta1,psy1)，则其远端位姿为(x2,y2,f(x2,y2)；phi1,theta1,psy1)；其中，x、y和z用于描述位置，phi、theta和psy用于描述姿态。
在一个具体示例中，活动关节46包括齿轮机构，通过齿轮机构的啮合传动实现活动连接段45绕X轴方向的俯仰运动，从而带动执行器基座43在Y轴方向和Z轴方向的位置改变；活动关节46还包括偏转机构，通过偏转机构的偏转运动实现活动连接段45绕Y轴方向的偏转，从而带动执行器基座43在X轴方向的位置改变。齿轮机构和偏转机构可以采用已有的机构，本发明对此不作限制。
本实施例中，末端执行器42可绕俯仰轴44在空间中进行俯仰运动，俯仰运动范围约-90°～+90°。在其他实施例中，末端执行器42与执行器基座43之间也可通过沿Y轴方向延伸的偏转轴连接，也即将俯仰轴44替换为沿Y轴方向延伸的偏转轴，图中未具体示出。另外，在机械臂的驱动下，末端执行器42可绕垂直旋转轴R1(图8中仅标示出垂直旋转轴R1的方向，垂直旋转轴R1的实际位置并非位于此处)在空间中进行偏转运动，偏转运动范围约-90°～+90°。
活动连接段45可为末端执行器42提供X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的移动自由度。在活动连接段45平行展开时，器械轴41的轴线410始终与执行器基座43的轴线430在空间中保持平行，使得末端执行器42的姿态自由度与位移自由度解耦，降低控制难度，提高运动精度。
本发明实施例还提供一种手术机器人的末端机构的控制方法，应用于上述任意实施例描述的手术机器人的末端机构。上述任意实施例描述的手术机器人的末端机构的特征和原理均可应用至下面的控制方法实施例。在下面的控制方法实施例中，对已经阐明的关于手术机器人的末端机构的特征和原理不再重复说明。
图9示出一实施例中手术机器人的末端机构的控制方法的流程，参照图9所示，手术机器人的末端机构的控制方法包括：步骤S510，根据远心点与一空间目标点之间的位置关系，生成用于控制机械臂的位姿调整信号，以使机械臂驱动器械基座进行位姿调整运动至远心点与空间目标点重合；步骤S520，于位姿调整信号执行完成，生成用于控制定位连杆的伸出信号，以使定位连杆伸出至通道件的远端中心与远心点重合；步骤S530，于伸出信号执行完成，监测是否有器械驱动机构与一手术器械的装配完成信号，若是则生成器械运动信号，以使手术器械运动至目标位置。
手术机器人中配置有用于生成控制信号的控制器，手术机器人上配置有可操作的控制面板，或者手术机器人可与一计算机设备通信连接，以接收操作者在控制面板或计算机设备上输入的操控指令，通过控制器生成控制信号驱动各个部件运动。在生成位姿调整信号前，可以先手动地或者通过输入操控指令的方式使手术机器人运动至空间目标点附近。
空间目标点可根据需要确定，本发明对此不作限制。图1中所示的X-Y-Z坐标系可以是手术机器人的基坐标系，通过X-Y-Z坐标系，手术机器人的控制器能够获知每个部件的位置信息。进而，根据远心点与空间目标点之间的位置关系，根据通道件的远端中心与远心点之间的位置关系，根据手术器械与目标位置之间的位置关系，能够分别生成位姿调整信号、伸出信号和器械运动信号。
图10示出一实施例中位姿调整信号执行完成的示意，参照图10所示，当位姿调整信号执行完成，手术机器人的远心点O与空间目标点O’重合。在机械臂驱动器械基座11进行位姿调整运动的过程中，定位连杆12等结构部件保持构型不变，通道件2的远端中心200沿Z轴方向正对远心点O。
图11示出一实施例中伸出信号执行完成的示意，参照图11所示，当伸出信号执行完成，定位连杆12的第二段122相对于其第一段121沿Z轴方向伸出，通道件2的远端中心200与远心点O重合。定位连杆12的第一段121与第二段122之间具体可通过移动导轨相连，以使第二段122能相对于第一段121沿Z轴方向移动，带动通道件2向远心点O移动。
定位连杆伸出至其远端中心与远心点重合后，需要装配手术器械，手术器械装配完成后手术机器人的控制器能够监测到装配完成信号。每装配好一手术器械，发出对应的器械运动信号，使手术器械运动至目标位置。器械运动信号包括分别用于控制器械驱动机构和手术器械的控制信号，图12示出一实施例中生成器械运动信号的流程，参照图12所示，生成器械运动信号包括如下步骤。
步骤S530a，生成用于控制器械驱动机构的第一前进信号，以使器械驱动机构驱动手术器械沿Z轴方向前进至末端执行器穿过对应的通道。
图13示出一实施例中第一前进信号执行中的示意，图14示出图13的局部透视示意，参照图13和图14所示，器械驱动机构的移动机构32能驱动器械驱动模块31沿Z轴方向移动，进而在第一前进信号的控制下，驱动手术器械4沿Z轴方向平行推进，连接于器械轴41的末端的末端执行器42穿过通道件2的近端板23，进入通道件2内部。
图15示出第一前进信号执行完成的示意，结合图13至图15所示，在第一前进信号的控制下，移动机构32继续驱动器械驱动模块31沿Z轴方向前进，从而带动末端执行器42穿过通道件2的远端板24，直至俯仰轴44穿过远端板24，器械驱动机构在Z轴方向的运动停止。
当末端执行器42通过偏转轴与执行器基座连接时，则在第一前进信号的控制下，直至末端执行器42和偏转轴穿过远端板24，器械驱动机构在Z轴方向的运动停止。
步骤S530b，于第一前进信号执行完成，生成用于控制末端执行器的折叠信号，以使末端执行器绕驱动轴进行预设角度的折叠运动。
图16示出一实施例中折叠信号执行完成的示意，参照图16所示，当驱动轴为俯仰轴44时，末端执行器42能绕俯仰轴44做俯仰运动，折叠运动即为绕俯仰轴44的第一俯仰运动。具体来说，在折叠信号的控制下，末端执行器42绕俯仰轴44向上或向下做俯仰运动，俯仰角度可采用位于-90°～+90°之间的任意角度，以减少手术器械在自身轴线上的投影长度，避免运动过程中与其他部件干涉。图16中示出末端执行器42绕俯仰轴44向下俯仰90°，但不以此为限。
在其他实施例中，当驱动轴为偏转轴时，折叠运动为绕偏转轴的第一偏转运动，偏转角度可采用位于-90°～+90°之间的任意角度，例如末端执行器42可绕偏转轴向左偏转90°，但不以此为限。
步骤S530c，于折叠信号执行完成，生成用于控制器械驱动机构的第二前进信号，以使器械驱动机构驱动手术器械沿Z轴方向前进至活动连接段穿过对应的通道。
图17示出一实施例中第二前进信号执行完成的示意，参照图17所示，手术器械的器械轴41与执行器基座43之间连接有在初始状态下与器械轴41和执行器基座43同轴的活动连接段45，末端执行器42折叠后，继续推进活动连接段45。在第二前进信号的控制下，器械驱动机构继续驱动手术器械沿Z轴方向前进，直至活动连接段45与器械轴41相连的活动关节46穿过对应的通道。在推进活动连接段45的过程中，活动连接段45始终与器械轴41保持同轴，且末端执行器42的姿态保持不变，以避免部件之间干涉。
步骤S530d，于第二前进信号执行完成，生成用于控制活动连接段的平行展开信号，以使活动连接段进行与预设角度方向相反的展开运动，且展开过程中器械轴与执行器基座保持平行。
图18示出一实施例中平行展开信号执行完成的示意，参照图18所示，活动连接段45与器械轴41和执行器基座43之间分别设有具有沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的运动自由度的活动关节46。当驱动轴为俯仰轴时，平行展开信号为俯仰展开信号，平行展开运动为绕X轴方向的第二俯仰运动，具体来说，在俯仰展开信号的控制下，活动连接段45能向上或向下俯仰，其俯仰方向与步骤S530b中末端执行器42的俯仰方向相反，以减小占用空间，避免与其他部件干涉。活动连接段45具体可如图18所示呈90°方式俯仰展开，但不以此为限。
在其他实施例中，当驱动轴为偏转轴时，平行展开信号为偏转展开信号，平行展开运动为绕Y轴方向的第二偏转运动。具体来说，在偏转展开信号的控制下，活动连接段能向左或向右偏转，其偏转方向与步骤S530b中末端执行器的偏转方向相反，以减小占用空间，避免与其他部件干涉。
在活动连接段45平行展开运动过程中，器械轴41与执行器基座43始终保持平行，以使末端执行器42的姿态自由度与位移自由度解耦，降低控制难度，提高运动精度。
步骤S530e，于平行展开信号执行完成，生成用于控制末端执行器的展开信号，以使末端执行器绕驱动轴进行与预设角度方向相反且角度值相等的展开运动，到达目标位置。
图19示出一实施例中展开信号执行完成的示意，参照图19所示，当驱动轴为俯仰轴时，展开运动为绕俯仰轴的第三俯仰运动，使步骤S530b中俯仰折叠的末端执行器42的俯仰角归零，到达目标位置。在其他实施例中，当驱动轴为偏转轴时，展开运动为绕偏转轴的第三偏转运动，使步骤S530b中偏转折叠的末端执行器的偏转角归零，到达目标位置。
自步骤S530a至步骤S530e，完成了对一把手术器械的控制。当手术机器人的控制器监测到多个装配完成信号，则重复上述的步骤S530a至步骤S530e，实现对各把手术器械的控制。
当器械驱动机构装配有两把手术器械时，生成器械运动信号的过程还包括：于各手术器械的展开信号执行完成，生成用于控制各手术器械的活动连接段和末端执行器的第一调姿信号，使各手术器械运动至其末端执行器的尖端间隔相对。
进一步地，当器械驱动机构装配有三把手术器械，生成器械运动信号的过程还包括：参照图12所示，步骤S530f，于各手术器械的展开信号执行完成，生成用于控制各手术器械的活动连接段和末端执行器的第二调姿信号，使各手术器械运动至其末端执行器的尖端间隔相对且连成空间三角形。
图20示出一实施例中三把手术器械的展开信号执行完成的示意，参照图20所示，当三把手术器械的展开信号均执行完成时，每把手术器械的活动连接段45展开且末端执行器42展平。图20示出三把手术器械的活动连接段45分别呈-Y方向、+Y方向和-Y方向展开，但不以此为限；在其他实现方式中，三把手术器械的活动连接段45也可以均呈+Y方向展开，均呈-Y方向展开，或者分别呈+Y方向、-Y方向和+Y方向展开，均不会相互产生干涉。
图21至图23示出一实施例中第二调姿信号执行完成的示意，参照图21至图23所示，活动关节46除能够提供Z轴方向和Y轴方向的移动自由度外，还能提供X轴方向的移动自由度。在第二调姿信号的控制下，每把手术器械的活动关节46可进行空间位置运动，每把手术器械也可进行姿态运动，使三把手术器械运动至其末端执行器42的尖端间隔相对，且连成空间三角形400。图22示出三把手术器械的末端执行器的尖端位于平行于Y轴方向的同一平面，但不以此为限，三把手术器械的末端执行器只要尖端间隔相对连成空间三角形400即可。
上述的每个控制步骤，除装配手术器械需要手动操作外，均可由手术机器人的控制器逐步自动完成，操作者可以对每一步的过程和结果进行监督与判断，并确认是否执行下一步操作。操作者可以在控制过程中随时中断控制操作，即上述的位姿调整信号、伸出信号和器械运动信号均可被中断，于一控制信号被中断时，暂停对应控制信号的执行，并于监测到继续执行信号时，继续对应控制信号的执行；从而，既能提升手术机器人的使用便捷性，使操作者在整个控制过程中能够根据需要随时调整执行进度，又能确保手术机器人的稳定可用，在操作者确认继续执行后则手术机器人继续按照设定的控制流程自动执行，不会造成手术机器人损坏。
在每个控制信号的执行过程中，监测执行对象的执行状态，当监测到执行状态错误或异常时，退回当前控制信号的前序控制信号的执行完成状态，并等待重新执行的控制指令信号，实现当后序步骤被检测到失败或异常时，可退回前序步骤并等待进一步指令信号。
进一步地，每执行完一控制信号，锁止对应的执行对象。例如，执行完位姿调整信号后，则将机器臂锁止，执行完伸出信号后，则将定位连杆锁止，以实现部件之间的独立精确控制，避免干涉。
在不同于图12所示过程的另一种实施方式中，在沿Z轴方向推进手术器械之前，可以先驱动手术器械的活动连接段和末端执行器运动，使手术器械形成为某一预定义的构型，然后再通过器械驱动机构的移动机构推进手术器械。
具体来说，生成器械运动信号，包括：生成用于控制手术器械的第一运动信号，以使末端执行器沿Y轴方向和/或Z轴方向运动至与器械轴之间呈预定义构型；于第一运动信号执行完成，生成用于控制器械驱动机构的第二运动信号，以使器械驱动机构驱动手术器械沿Y轴方向和/或Z轴方向运动至末端执行器及器械轴的末端穿过对应的通道并到达目标位置。
末端执行器的运动可由活动连接段及执行器基座驱动实现，器械驱动机构可通过其移动机构驱动手术器械，在上文中均已详细说明，此处不再重复。
进一步地，控制方法还包括：当手术器械运动至目标位置，生成用于控制定位连杆的缩回信号，以使定位连杆缩回至通道件的远端中心正对远心点。图24示出一实施例中缩回信号执行完成的示意，参照图24所示，当手术器械4到达目标位置后，定位连杆12带动通道件2沿-Z方向平行移动缩回，与远心点O保持一定的安全距离。当且仅当需要更换单一、部分或全部手术器械4时，定位连杆12可以在控制信号的作用下再次向+Z方向平行移动，带动通道件2向远心点O运动。通过此设计，能够将通道件2对远心点O处的干涉扰动降至最低。
于缩回信号执行完成，可生成用于解锁机械臂和器械驱动机构的控制信号，以允许机械臂被触发时驱动器械基座进行位姿调整运动，并允许器械驱动机构被触发时驱动手术器械进行运动。
图25和图26示出解锁机械臂后机械臂驱动手术器械俯仰的示意，参照图25和图26所示，在手术器械4到达目标位置后，若还需手术器械4进行俯仰运动，可由操作者触发机械臂，例如在手术机器人的控制面板上输入俯仰相关的操作指令，则机械臂可以为手术器械4提供俯仰自由度：驱动手术器械4如图25所示相对于远心点O向上俯仰或如图26所示相对于远心点O向下俯仰。此时，为避免手术器械4的俯仰运动与目标位置处的部件发生干涉，俯仰角度应处于-45°～+45°的范围内。
图27和图28示出解锁机械臂后机械臂驱动手术器械偏转的示意，参照图27和图28所示，在手术器械4到达目标位置后，若还需手术器械4进行偏转运动，可由操作者触发机械臂，例如在手术机器人的控制面板上输入偏转相关的操作指令，则机械臂可以为手术器械4提供偏转自由度：驱动手术器械4绕远心点O所在的垂直旋转轴转动，使手术器械4如图27所示向左偏转或如图28所示向右偏转。此时，为避免手术器械4的偏转运动与目标位置处的部件发生干涉，偏转角度应处于-30°～+30°的范围内。
图29示出解锁器械驱动机构后器械驱动机构驱动手术器械运动的示意，参照图29所示，在手术器械4到达目标位置后，若还需手术器械4沿器械轴41方向运动，可由操作者触发器械驱动机构，例如在手术机器人的控制面板上输入进退相关的操作指令，则器械驱动机构可以为手术器械4提供进退自由度，例如将图29与图26对比，手术器械4在器械驱动机构的驱动下沿Z轴方向推进至更深的的位置。
通过上述的控制方法对手术机器人的末端机构进行控制，避免末端部件干涉，提高控制精度，确保手术机器人的稳定可用，不会造成手术机器人损坏，并能确保手术机器人在使用过程中的安全性，提升使用便捷性。
本发明实施例还提供一种手术机器人的末端机构的控制装置，可用于实现上述任意实施例描述的控制方法。上述任意实施例描述的控制方法的特征和原理均可应用至下面的控制装置实施例。在下面的控制装置实施例中，对已经阐明的关于手术机器人的末端机构的控制过程的特征和原理不再重复说明。
图30示出一实施例中手术机器人的末端机构的控制装置的模块，参照图30所示，手术机器人的末端机构的控制装置800包括：机械臂控制模块810，配置为根据远心点与一空间目标点之间的位置关系，生成用于控制机械臂的位姿调整信号，以使机械臂驱动器械基座进行位姿调整运动至远心点与空间目标点重合；定位连杆控制模块820，配置为于位姿调整信号执行完成，生成用于控制定位连杆的伸出信号，以使定位连杆伸出至通道件的远端中心与远心点重合；手术器械控制模块830，配置为于伸出信号执行完成，监测是否有器械驱动机构与一手术器械的装配完成信号，若是则生成器械运动信号，以使手术器械运动至目标位置。
进一步地，控制装置800还可包括实现上述各控制方法实施例的其他流程步骤的模块，各个模块的具体原理可参照上述各控制方法实施例的描述，此处不再重复说明。
控制装置800具体可以是手术机器人的控制器，或者是控制器中的一部分。控制装置800能够对手术机器人的末端机构进行控制，避免末端部件干涉，提高控制精度，确保手术机器人的稳定可用，不会造成手术机器人损坏，并能确保手术机器人在使用过程中的安全性，提升使用便捷性。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，存储器中存储有可执行指令，可执行指令被处理器执行时，实现上述任意实施例描述的手术机器人的末端机构的控制方法。
图31示出一实施例中电子设备的结构，应当理解的是，图31仅仅是示意性地示出各个模块，这些模块可以是虚拟的软件模块或实际的硬件模块，这些模块的合并、拆分及其余模块的增加都在本发明的保护范围之内。
如图31所示，电子设备600以通用计算设备的形式表现。电子设备600的组件包括但不限于：至少一个处理单元610、至少一个存储单元620、连接不同平台组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630、显示单元640等。
存储单元620存储有程序代码，程序代码可以被处理单元610执行，使处理单元610执行上述任意实施例描述的手术机器人的末端机构的控制方法的步骤。例如，处理单元610可以执行如图9和图12所示的步骤。
存储单元620可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)6201和/或高速缓存存储单元6202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)6203。
存储单元620还可以包括具有一个或多个程序模块6205的程序/实用工具6204，这样的程序模块6205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线630可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子设备600也可以与一个或多个外部设备700通信，外部设备700可以是键盘、指向设备、蓝牙设备等设备中的一种或多种。这些外部设备700使得用户能与该电子设备600进行交互通信。电子设备600也能与一个或多个其它计算设备进行通信，所示计算机设备包括路由器、调制解调器。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器660可以通过总线630与电子设备600的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备600使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。
电子设备600具体可以是手术机器人的控制器，或者是控制器中的一部分。电子设备600能够对手术机器人的末端机构进行控制，避免末端部件干涉，提高控制精度，确保手术机器人的稳定可用，不会造成手术机器人损坏，并能确保手术机器人在使用过程中的安全性，提升使用便捷性。
本发明实施例还提供一种计算机可读的存储介质，用于存储程序，程序被执行时实现上述任意实施例描述的手术机器人的末端机构的控制方法。在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行上述任意实施例描述的控制方法。
程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，其可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备，例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接。
存储介质可以配置于手术机器人的控制器中，使其被执行时对手术机器人的末端机构进行控制，避免末端部件干涉，提高控制精度，确保手术机器人的稳定可用，不会造成手术机器人损坏，并能确保手术机器人在使用过程中的安全性，提升使用便捷性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种手术机器人的末端机构，其特征在于，包括：
器械基座，连接于所述手术机器人的机械臂的末端，所述机械臂能驱动所述器械基座相对一由所述机械臂定义的远心点进行位姿调整运动；
能沿Z轴方向伸缩的定位连杆，连接于所述器械基座，所述定位连杆的末端能夹持通道件，所述通道件设有多个通道，每个所述通道均沿所述Z轴方向延伸，且所述通道件的远端中心沿所述Z轴方向正对所述远心点；
其中，所述通道件包括：中空壳体，通过连接卡扣夹持于所述定位连杆的末端；近端板和远端板，分别设于所述中空壳体面向所述定位连杆的近端和背离所述定位连杆的远端，所述近端板和所述远端板分别设有形成多个所述通道的通孔阵列，每组所述通孔阵列在Y轴方向上同层分布形成沿X轴方向排列的单排孔阵，或者每组所述通孔阵列在所述Y轴方向上错层分布形成多排孔阵且每排所述孔阵均沿所述X轴方向排列；
能装配和驱动多把手术器械的器械驱动机构，连接于所述器械基座，所述器械驱动机构的多个器械装卸和驱动路径互不干涉，当所述器械驱动机构装配有多把手术器械时，多把所述手术器械的器械轴分别沿所述Z轴方向延伸并对准多个所述通道；
其中，所述器械驱动机构包括分别用于装配和驱动多把所述手术器械的多个器械驱动模块，多个所述器械驱动模块分别通过多个移动机构连接所述器械基座，所述移动机构能驱动所述器械驱动模块沿Y轴方向和所述Z轴方向移动；所述位姿调整运动包括俯仰运动和绕一经过所述远心点的垂直旋转轴的偏转运动。
2.如权利要求1所述的末端机构，其特征在于，所述手术器械包括：
器械轴，通过传动装置连接于所述器械驱动机构；
执行器基座，设于所述器械轴的末端且连接有末端执行器，所述末端执行器通过驱动轴连接于所述执行器基座，所述驱动轴为沿X轴方向延伸的俯仰轴或沿Y轴方向延伸的偏转轴；
活动连接段，设于所述器械轴与所述执行器基座之间，分别通过活动关节与所述器械轴和所述执行器基座连接，所述活动关节具有沿X轴方向、Y轴方向和所述Z轴方向的运动自由度；
初始状态下，所述器械轴、所述执行器基座及所述活动连接段同轴，随所述活动关节运动，所述执行器基座的空间位置改变且姿态不变。
3.一种手术机器人的末端机构的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1或2所述的末端机构，所述控制方法包括：
根据所述远心点与一空间目标点之间的位置关系，生成用于控制所述机械臂的位姿调整信号，以使所述机械臂驱动所述器械基座进行所述位姿调整运动至所述远心点与所述空间目标点重合；
于所述位姿调整信号执行完成，生成用于控制所述定位连杆的伸出信号，以使所述定位连杆伸出至所述通道件的远端中心与所述远心点重合；
于所述伸出信号执行完成，监测是否有所述器械驱动机构与一手术器械的装配完成信号，若是则生成器械运动信号，以使所述手术器械运动至目标位置。
4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述器械驱动机构能沿所述Z轴方向移动，所述器械轴的末端设有执行器基座，所述执行器基座连接有末端执行器；
所述生成器械运动信号，包括：
生成用于控制所述器械驱动机构的第一前进信号，以使所述器械驱动机构驱动所述手术器械沿所述Z轴方向前进至所述末端执行器穿过对应的通道。
5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述末端执行器与所述执行器基座通过驱动轴连接，所述驱动轴为沿X轴方向延伸的俯仰轴或沿Y轴方向延伸的偏转轴，所述第一前进信号用于使所述手术器械前进至所述驱动轴穿过对应的通道；
所述生成器械运动信号，还包括：
于所述第一前进信号执行完成，生成用于控制所述末端执行器的折叠信号，以使所述末端执行器绕所述驱动轴进行预设角度的折叠运动；
其中，当所述驱动轴为所述俯仰轴时，所述折叠运动为绕所述俯仰轴的第一俯仰运动，当所述驱动轴为所述偏转轴时，所述折叠运动为绕所述偏转轴的第一偏转运动。
6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述器械轴与所述执行器基座之间连接有活动连接段，初始状态下所述活动连接段与所述器械轴和所述执行器基座同轴；
所述生成器械运动信号，还包括：
于所述折叠信号执行完成，生成用于控制所述器械驱动机构的第二前进信号，以使所述器械驱动机构驱动所述手术器械沿所述Z轴方向前进至所述活动连接段穿过对应的通道。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述活动连接段与所述器械轴和所述执行器基座之间分别设有活动关节，所述活动关节具有沿所述X轴方向、所述Y轴方向和所述Z轴方向的运动自由度，所述第二前进信号用于使所述手术器械前进至所述活动关节穿过对应的通道；
所述生成器械运动信号，还包括：
于所述第二前进信号执行完成，生成用于控制所述活动连接段的平行展开信号，以使所述活动连接段进行与所述预设角度方向相反的展开运动，且展开运动过程中所述执行器基座与所述器械轴保持平行；
其中，当所述驱动轴为所述俯仰轴时，所述平行展开运动为绕所述X轴方向的第二俯仰运动，当所述驱动轴为所述偏转轴时，所述平行展开运动为绕所述Y轴方向的第二偏转运动。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述生成器械运动信号，还包括：
于所述平行展开信号执行完成，生成用于控制所述末端执行器的展开信号，以使所述末端执行器绕所述驱动轴进行与所述预设角度方向相反且角度值相等的展开运动，到达所述目标位置；
当所述驱动轴为所述俯仰轴时，所述展开运动为绕所述俯仰轴的第三俯仰运动，当所述驱动轴为所述偏转轴时，所述展开运动为绕所述偏转轴的第三偏转运动。
9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当所述器械驱动机构装配有两把所述手术器械时，所述生成器械运动信号，还包括：
于各所述手术器械的展开信号执行完成，生成用于控制各所述手术器械的活动连接段和末端执行器的第一调姿信号，使各所述手术器械运动至其末端执行器的尖端间隔相对。
10.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当所述器械驱动机构装配有三把所述手术器械时，所述生成器械运动信号，还包括：
于各所述手术器械的展开信号执行完成，生成用于控制各所述手术器械的活动连接段和末端执行器的第二调姿信号，使各所述手术器械运动至其末端执行器的尖端间隔相对且连成空间三角形。
11.如权利要求3-10任一项所述的控制方法，其特征在于，所述位姿调整信号、所述伸出信号和所述器械运动信号均可被中断，于一控制信号被中断时暂停对应控制信号的执行，并于监测到继续执行信号时继续对应控制信号的执行；
在每个控制信号的执行过程中，监测执行对象的执行状态，于所述执行对象的执行状态异常时，退回当前控制信号的前序控制信号的执行完成状态，并等待重新执行的控制指令信号；以及
每执行完一控制信号，锁止对应的执行对象，并等待继续执行的控制指令信号。
12.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述器械驱动机构能沿Y轴方向和所述Z轴方向移动，所述器械轴的末端设有末端执行器，所述末端执行器的Y轴方向和所述Z轴方向的空间位置可变；
所述生成器械运动信号，包括：
生成用于控制所述手术器械的第一运动信号，以使所述末端执行器沿所述Y轴方向和/或所述Z轴方向运动至与所述器械轴之间呈预定义构型；
于所述第一运动信号执行完成，生成用于控制所述器械驱动机构的第二运动信号，以使所述器械驱动机构驱动所述手术器械沿所述Y轴方向和/或所述Z轴方向运动至所述末端执行器及所述器械轴的末端穿过对应的通道并到达所述目标位置。
13.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，还包括：
当所述手术器械运动至所述目标位置，生成用于控制所述定位连杆的缩回信号，以使所述定位连杆缩回至所述通道件的远端中心正对所述远心点。
14.一种手术机器人的末端机构的控制装置，其特征在于，用于实现如权利要求3-13任一项所述的控制方法，所述控制装置包括：
机械臂控制模块，配置为根据所述远心点与一空间目标点之间的位置关系，生成用于控制所述机械臂的位姿调整信号，以使所述机械臂驱动所述器械基座进行所述位姿调整运动至所述远心点与所述空间目标点重合；
定位连杆控制模块，配置为于所述位姿调整信号执行完成，生成用于控制所述定位连杆的伸出信号，以使所述定位连杆伸出至所述通道件的远端中心与所述远心点重合；
手术器械控制模块，配置为于所述伸出信号执行完成，监测是否有所述器械驱动机构与一手术器械的装配完成信号，若是则生成器械运动信号，以使所述手术器械运动至目标位置。
15.一种电子设备，其特征在于，包括：
一处理器；
一存储器，所述存储器中存储有可执行指令；
其中，所述可执行指令被所述处理器执行时，实现如权利要求3-13任一项所述的手术机器人的末端机构的控制方法。
16.一种计算机可读的存储介质，用于存储程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求3-13任一项所述的手术机器人的末端机构的控制方法。
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