CN114098990A - 器械驱动方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种器械驱动方法、装置、电子设备及存储介质，应用于手术机器人中的主机，手术机器人包括控制手柄、器械及主机，主机用于根据控制手柄的驱动信号对器械进行运动控制，包括：获取第一运动信息及第二运动信息，第一运动信息为安装在控制手柄上的第一传感器采集到的运动信息，第二运动信息为安装在驱动电机上的第二传感器采集到的转动信息，控制手柄通过驱动电机对器械进行驱动；根据第一运动信息，计算器械的目标运动信息；根据第二运动信息，计算器械的实际运动信息；在目标运动信息与实际运动信息不满足预设匹配条件的情况下，驱动电机对器械进行调整。这样，可以实现对器械的精准定位，从而满足实际应用的需求。

Description

器械驱动方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种器械驱动方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

随着人工智能的发展，在各个领域也逐渐发挥着越来越重要的作用，比如，可以将人工智能应用在医疗器械上，生产出手术机器人。通常，手术机器人是电控的，通过电机驱动传动轴带动末端的执行器械动作，可以执行手术中的各种复杂动作。

手术机器人在执行手术动作时，由输入设备发送信号给主机，主机发出控制指令给电机，电机经传动轴带动末端器械，末端器械执行动作，由于手术较为精细，因此，整个过程需要精确度极高的运动控制，通常器械端是要求毫米级甚至微米级控制。

但是，现有技术中，手术机器人的控制无法达到要求的控制精细程度。

发明内容

本发明提供一种器械驱动方法、装置、电子设备及存储介质，以至少解决相关技术中手术机器人的控制无法达到要求的控制精细程度的问题。本发明的技术方案如下：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种器械驱动方法，应用于手术机器人中的主机，所述手术机器人包括控制手柄、器械及所述主机，所述主机用于根据所述控制手柄的驱动信号对所述器械进行运动控制，包括：

获取第一运动信息及第二运动信息，所述第一运动信息为安装在控制手柄上的第一传感器采集到的控制手柄的运动信息，所述第二运动信息为安装在驱动电机上的第二传感器采集到的驱动电机的转动信息，所述控制手柄通过所述驱动电机对器械进行驱动；

根据所述第一运动信息，计算所述器械的目标运动信息；

根据所述第二运动信息，计算所述器械的实际运动信息；

在所述目标运动信息与所述实际运动信息不满足预设匹配条件的情况下，驱动所述电机对所述器械进行调整。

可选的，运动信息包括多种类型，每种运动信息具有唯一对应的驱动电机及第一传感器，所述第一传感器采用菊花链方式连接到主机；

所述获取第一运动信息，包括：

获取所述第一传感器按照预设顺序依次收集的多种类型的第一运动信息，所述预设顺序根据所述第一传感器的菊花链连接顺序确定；

所述根据所述第一运动信息，计算所述器械的目标运动信息，包括：

按照每个第一运动信息的接收顺序，确定每个第一运动信息对应的类型，根据所确定的类型，分别计算所述器械在每个类型下的目标运动信息；

所述根据所述第二运动信息，计算所述器械的实际运动信息，包括：

根据每种运动信息对应的驱动电机的第二运动信息，分别计算所述器械在每个类型下的实际运动信息；

所述在所述目标运动信息与所述实际运动信息不满足预设匹配条件的情况下，驱动所述电机对所述器械进行调整，包括：

在所述目标运动信息与同一类型的实际运动信息不满足预设匹配条件的情况下，驱动所述电机对所述器械进行调整。

可选的，所述第一运动信息包括角度运动信息，所述角度运动信息对应于角度驱动电机，所述根据所述第一运动信息，计算所述器械的目标运动信息，包括：

将所述角度运动信息转换为初始角度值；

获取所述控制手柄的第一预设极限角度及所述器械的第二预设极限角度；

根据所述初始角度值、所述第一预设极限角度及所述第二预设极限角度，计算所述器械的目标角度值，作为所述器械的目标运动信息；

所述根据所述第二运动信息，计算所述器械的实际运动信息，包括：

将所述角度驱动电机的转动信息转换为参考角度值，作为所述器械的实际运动信息。

可选的，所述根据所述初始角度值、所述第一预设极限角度及所述第二预设极限角度，计算所述器械的目标角度值，包括：

计算所述第二预设极限角度与所述第一预设极限角度的比值，将所述比值与所述初始角度值的乘积作为所述器械的目标角度值。

可选的，所述角度运动信息包括旋转角度信息及夹合角度信息，所述旋转角度信息用于指示所述器械中钳头组件的旋转角度且对应于旋转角度驱动电机，所述夹合角度信息用于指示所述器械中钳头组件的夹合角度且对应于夹合角度驱动电机。

可选的，所述第一运动信息包括牵引运动信息，所述牵引运动信息对应于牵引驱动电机；

所述根据所述第一运动信息，计算所述器械的目标运动信息，包括：

获取所述控制手柄的第一预设量程、所述器械进行牵引运动的第二预设量程以及所述控制手柄的坐标系与所述器械的坐标系之间的转换关系；

根据所述牵引运动信息、所述转换关系、所述第一预设量程及所述第二预设量程，计算所述器械的目标牵引位置，作为所述器械的目标运动信息；

所述根据所述第二运动信息，计算所述器械的实际运动信息，包括：

将所述牵引驱动电机的转动信息转换为所述器械的坐标系中的坐标，得到所述器械的实际牵引位置，将所述实际牵引位置作为所述器械的实际运动信息。

可选的，所述根据所述牵引运动信息、所述转换关系、所述第一预设量程及所述第二预设量程，计算所述器械的目标牵引位置，作为所述器械的目标运动信息，包括：

计算所述第二预设量程与所述第一预设量程的比值；

计算所述牵引运动信息的横坐标与预设中心点的横坐标之间的第一差值，计算所述牵引运动信息的纵坐标与所述预设中心点的纵坐标之间的第二差值，所述预设中心点的横坐标及纵坐标分别为所述第一预设量程的二分之一；

计算所述第一差值与所述比值的乘积，作为参考位置的横坐标，并计算所述第二差值与所述比值的乘积，作为参考位置的纵坐标；

根据所述转换关系，将所述参考位置转换为所述器械的坐标系中的坐标，获得所述器械的目标牵引位置。

可选的，所述转换关系为所述控制手柄的坐标系与所述器械的坐标系之间的预设角度差，所述根据所述转换关系，将所述参考位置转换为所述器械的坐标系中的坐标，获得所述器械的目标牵引位置，包括：

计算所述参考位置的横坐标与所述预设角度差的余弦值的乘积，与所述参考位置的纵坐标与所述预设角度差的正弦值的乘积之和，作为所述器械的目标牵引位置的横坐标；

计算所述参考位置的横坐标与所述预设角度差的正弦值的乘积，与所述参考位置的纵坐标与所述预设角度差的余弦值的乘积之和，作为所述器械的目标牵引位置的纵坐标。

可选的，所述手术机器人在所述驱动电机与所述器械的连接处设有光电开关，所述光电开关用于在检测到所述器械的牵引运动达到极限位置时向所述主机发送状态变化信号，所述驱动所述电机对所述器械进行调整，包括：

在接收到所述状态变化信号的情况下，获取所述控制手柄的当前牵引位置；

根据所述当前牵引位置，更新所述控制手柄的第一预设量程。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种器械驱动装置，应用于手术机器人中的主机，所述手术机器人包括控制手柄、器械及所述主机，所述主机用于根据所述控制手柄的驱动信号对所述器械进行运动控制，包括：

获取单元，被配置为执行获取第一运动信息及第二运动信息，所述第一运动信息为安装在控制手柄上的第一传感器采集到的控制手柄的运动信息，所述第二运动信息为安装在驱动电机上的第二传感器采集到的驱动电机的转动信息，所述控制手柄通过所述驱动电机对器械进行驱动；

第一计算单元，被配置为执行根据所述第一运动信息，计算所述器械的目标运动信息；

第二计算单元，被配置为执行根据所述第二运动信息，计算所述器械的实际运动信息；

调整单元，被配置为执行在所述目标运动信息与所述实际运动信息不满足预设匹配条件的情况下，驱动所述电机对所述器械进行调整。

可选的，所述第一运动信息包括角度运动信息，所述角度运动信息对应于角度驱动电机，所述第一计算单元，被配置为执行：

将所述角度运动信息转换为初始角度值；

获取所述控制手柄的第一预设极限角度及所述器械的第二预设极限角度；

根据所述初始角度值、所述第一预设极限角度及所述第二预设极限角度，计算所述器械的目标角度值，作为所述器械的目标运动信息；

所述第二计算单元，被配置为执行：

将角度驱动电机的转动信息转换为参考角度值，作为所述器械的实际运动信息。

可选的，所述根据所述初始角度值、所述第一计算单元，被配置为执行：

计算所述第二预设极限角度与所述第一预设极限角度的比值，将所述比值与所述初始角度值的乘积作为所述器械的目标角度值。

可选的，所述第一运动信息包括牵引运动信息，所述牵引运动信息对应于牵引驱动电机；

所述第一计算单元，被配置为执行：

获取所述控制手柄的第一预设量程、所述器械进行牵引运动的第二预设量程以及所述控制手柄的坐标系与所述器械的坐标系之间的转换关系；

根据所述牵引运动信息、所述转换关系、所述第一预设量程及所述第二预设量程，计算所述器械的目标牵引位置，作为所述器械的目标运动信息；

所述第二计算单元，被配置为执行：

将所述牵引驱动电机的转动信息转换为所述器械的坐标系中的坐标，得到所述器械的实际牵引位置，将所述实际牵引位置作为所述器械的实际运动信息。

可选的，所述第一计算单元，被配置为执行：

计算所述第二预设量程与所述第一预设量程的比值；

计算所述牵引运动信息的横坐标与预设中心点的横坐标之间的第一差值，计算所述牵引运动信息的纵坐标与所述预设中心点的纵坐标之间的第二差值，所述预设中心点的横坐标及纵坐标分别为所述第一预设量程的二分之一；

计算所述第一差值与所述比值的乘积，作为参考位置的横坐标，并计算所述第二差值与所述比值的乘积，作为参考位置的纵坐标；

根据所述转换关系，将所述参考位置转换为所述器械的坐标系中的坐标，获得所述器械的目标牵引位置。

可选的，所述第一计算单元，被配置为执行：

计算所述参考位置的横坐标与所述预设角度差的余弦值的乘积，与所述参考位置的纵坐标与所述预设角度差的正弦值的乘积之和，作为所述器械的目标牵引位置的横坐标；

计算所述参考位置的横坐标与所述预设角度差的正弦值的乘积，与所述参考位置的纵坐标与所述预设角度差的余弦值的乘积之和，作为所述器械的目标牵引位置的纵坐标。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种器械驱动电子设备，包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器;

其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现上述第一项所述的器械驱动方法。

根据本发明实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令由器械驱动电子设备的处理器执行时，使得器械驱动电子设备能够执行上述第一方面所述的器械驱动方法。

根据本发明实施例的第五方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现上述第一项所述的器械驱动方法。

本发明的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

本方案应用于手术机器人中的主机，其中，手术机器人包括控制手柄、器械及主机，主机用于根据控制手柄的驱动信号对器械进行运动控制，具体来说，首先，获取第一运动信息及第二运动信息，第一运动信息为安装在控制手柄上的第一传感器采集到的控制手柄的运动信息，第二运动信息为安装在驱动电机上的第二传感器采集到的驱动电机的转动信息，控制手柄通过驱动电机对器械进行驱动；根据第一运动信息，计算器械的目标运动信息；根据第二运动信息，计算器械的实际运动信息；在目标运动信息与实际运动信息不满足预设匹配条件的情况下，驱动电机对器械进行调整。

这样，可以根据安装在控制手柄上的第一传感器采集到的运动信息以及安装在驱动电机上的第二传感器采集到的转动信息确定器械的位置和角度，实现对器械的精准定位，即使在体积较小的空间内，也可以对器械进行较为精确的驱动，使其到达目标位置，从而可以满足实际应用的需求。

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，并不构成对本发明的不当限定。

图1是根据一示例性实施例示出的一种器械驱动方法的流程图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种手术机器人的结构示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种双极钳的结构示意图。

图4a及图4b是根据一示例性实施例示出的一种钳头组件进行旋转动作的平面示意图。

图5a及图5b是根据一示例性实施例示出的一种控制手柄的旋转控制动作的示意图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种钳头组件进行夹合动作的平面示意图。

图7是根据一示例性实施例示出的一种控制手柄的夹合控制动作的示意图。

图8是根据一示例性实施例示出的一种钳头组件进行俯仰动作的平面示意图。

图9是根据一示例性实施例示出的一种钳头组件进行偏航动作的平面示意图。

图10a及图10b是根据一示例性实施例示出的一种控制手柄的俯仰控制动作的示意图。

图11是根据一示例性实施例示出的一种控制手柄的偏航控制动作的示意图。

图12是根据一示例性实施例示出的一种驱动电机的传动轴与器械的连接部分的3D结构示意图。

图13是根据一示例性实施例示出的一种驱动电机的传动轴部分的3D结构示意图。

图14是根据一示例性实施例示出的一种控制手柄的剖面示意图。

图15是根据一示例性实施例示出的一种驱动电机与传动轴连接处的3D示意图。

图16是根据一示例性实施例示出的一种控制手柄的牵引运动方式示意图。

图17是根据一示例性实施例示出的一种计算器械的目标牵引位置的流程示意图。

图18是根据一示例性实施例示出的一种红外检测板上安装红外检测器的3D示意图。

图19是根据一示例性实施例示出的一种红外检测板上安装红外检测器的平面示意图。

图20是根据一示例性实施例示出的一种器械驱动装置的框图。

图21是根据一示例性实施例示出的一种用于器械驱动的电子设备的框图。

图22是根据一示例性实施例示出的一种用于器械驱动的装置的框图。

具体实施方式

为了使本领域普通人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种器械驱动方法的流程图，如图1所示，该器械驱动方法应用于手术机器人中的主机，手术机器人包括控制手柄、器械及主机，主机用于根据控制手柄的驱动信号对器械进行运动控制，包括以下步骤。

在步骤S11中，获取第一运动信息及第二运动信息，第一运动信息为安装在控制手柄上的第一传感器采集到的控制手柄的运动信息，第二运动信息为安装在驱动电机上的第二传感器采集到的驱动电机的转动信息，控制手柄通过驱动电机对器械进行驱动。

本发明可以应用于手术机器人的主机，手术机器人可以包括控制手柄、主机、驱动电机以及器械等组件。如图2所示，为手术机器人的结构示意图，组件26为控制手柄，组件27为主机，组件28为器械。

其中，控制手柄可以与用户进行交互，通过在控制手柄上安装的第一传感器采集用户的操作信息，并将用户的操作信息传输至主机，然后，主机对用户的操作信息进行分析，根据分析结果对驱动电机进行驱动，使得驱动电机带动器械的动作，同时，安装在驱动电机上的第二传感器还可以实时采集驱动电机的转动信息，并将驱动电机的转动信息作为器械的位置信号并反馈给主机，实现用户对器械的闭环精细控制。但是，由于第二传感器安装在驱动电机上，基于驱动电机的转动信息计算的实际运动信息若与目标运动信息不匹配，表明器械还没有运动到控制手柄进行控制想达到的位置，则需要进一步对器械进行控制，以使器械运动到目标运动信息对应的位置，实现对手柄控制的响应。

手术机器人可以应用在腹腔手术等需要精细操作的手术中，器械受驱动电机控制，可以完成牵引、夹合和旋转三个动作，用于具体的手术动作，举例而言，器械可以是钳头组件。

钳头组件可以为具有两个夹片的双极钳，如图3所示，为双极钳的结构示意图，其中，组件2861表示钳头，钳头可以绕A点进行夹合运动；组件2862表示旋转头，旋转头可以绕B点做旋转运动；组件2863表示牵引弹簧结构，牵引弹簧结构可以绕C点朝任意方向做牵引运动。

如图4a及图4b所示，为钳头组件进行旋转动作的平面示意图，其中，R5为钳头组件的旋转角度，旋转动作即为钳头组件的旋转头绕着器械牵引弹簧结构的中心轴的旋转运动。如图5a及图5b所示，为控制手柄的旋转控制动作的示意图，其中，R6为控制手柄中用于采集旋转角度信息的传感器的旋转角度。

如图6所示，为钳头组件进行夹合动作的平面示意图，其中，R7即为钳头的夹合角度，钳头组件的夹合动作即为钳头组件中钳头的夹合动作。如图7所示，为控制手柄的夹合控制动作的示意图，其中，R8为控制手柄中用于采集夹合角度信息的传感器的夹合角度。

牵引动作可以分为俯仰动作和偏航动作，分别对应于不同的牵引方向，其中，俯仰动作对应于向上和向下的牵引方向，偏航动作对应于向左或向右的牵引方向。如图8所示，为钳头组件进行俯仰动作的平面示意图，其中，R1即为钳头组件的俯仰角度，表示俯与仰形成的角度；如图9所示，为钳头组件进行偏航动作的平面示意图，其中，R2即为钳头组件的偏航角度，表示左右偏航之间形成的角度；如图10a及图10b所示，为控制手柄的俯仰控制动作的示意图，其中，R3为控制手柄中用于采集俯仰角度信息的传感器的俯仰角度，如图11所示，为控制手柄的偏航控制动作的示意图，其中，R4为控制手柄中用于采集偏航角度信息的传感器的偏航角度。

如图12所示，为驱动电机的传动轴与器械的连接部分的3D结构示意图，其中，组件1061A、组件1061B、组件1061C、组件1061D是牵引钢丝，分别通过组件1063A、组件1063B、组件1063C、组件1063D代表的传动轴，驱动器械的牵引动作，组件1062和组件1064是刚性的杆，做拉伸运动可以主机械的夹合动作，做旋转运动可以主机械的旋转动作。

如图13所示，为驱动电机的传动轴部分的3D结构示意图，其中，组件1065为驱动电机，组件1066为驱动电机的导线，可以为8根，用于传输霍尔信号，在本发明中，器械的牵引是靠四根牵引钢丝1061A、1061B、1061C以及1061D拉动的，传动轴就要有四根传动轴1063与其对应，一个电机驱动两根轴，两根轴在整个平面中成对称分布，即成180度。驱动电机转动时，经由第一导向轮1067，拉动驱动钢丝1068A和驱动钢丝1068B进行运动，驱动钢丝1068A再经由第二导向轮10610改变方向，驱动钢丝1068B经由第三导向轮1069改变方向。组件10612是传动机构部分的刚性的传动轴，通过固定节点10611固定在驱动钢丝1068上面，实现驱动钢丝1068拉动传动轴1063进行直线运动。组件10613是红外检测板，可以用于安装红外传感器，用作位置校正使用。

一种实现方式中，每种运动信息具有唯一对应的驱动电机及第一传感器，第一传感器采用菊花链方式连接到主机，其中，菊花链是指在数字通信世界中，设备信号以串行的方式从一个设备依次传到下一个设备，不断循环直到数据到达目标设备的方式，具体而言，可以采用SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）菊花链。那么，可以获取第一传感器按照预设顺序依次收集的多种类型的第一运动信息，其中，预设顺序根据第一传感器的菊花链连接顺序确定。

也就是说，最末端的第一传感器将第一运动信息传输至与其串行的上一个第一传感器，然后，上一个第一传感器再将接收到的第一运动信息及自身生成的第一运动信息一起传输至上一个第一传感器，直至将各个第一传感器的第一运动信息传输至主机，主机通过采集数据的顺序判断每个第一运动信息是哪个第一传感器采集的，进而可以确定每个第一运动信息是哪种类型的运动信息。

举例而言，如图14所示，为控制手柄的一种剖面示意图，其中，组件2651为控制手柄中用于采集旋转角度信息的第一传感器，组件2652为控制手柄中用于采集夹合角度信息的第一传感器，组件2653为控制手柄中用于采集牵引运动信息的第一传感器。在菊花链方式中，组件2651、组件2652和组件2653是串联的，比如，组件2653串联组件2652，组件2652串联组件2651，组件2651串联主机，那么，主机接收到的数据的采集顺序是按照组件2653、组件2652、组件2651的先后顺序，就可以进一步根据接收时间确定是哪种类型的运动信息。

这样，第一运动信息的传输方式较为简单，第一传感器之间的链接也较为简单，手术机器人的结构更简单，反应速度更快。

如图15所示，为驱动电机与传动轴连接处的3D示意图，在本发明中，驱动电机与传动轴连接处部署四个磁传感器，用于采集第二运动信息，磁传感器一般包含磁铁和磁检测芯片，磁铁可以为径向磁铁或轴向磁铁。其中，组件10615A、组件10615B、组件10615C和组件10615D是四个径向磁铁，可以分别检测四个驱动电机的旋转角度。四个驱动电机虽然控制的传动轴不一样，但是反馈检测都是一样的，都是对绝对转动角度位置进行检测。

在步骤S12中，根据第一运动信息，计算器械的目标运动信息。

若第一传感器采用菊花链方式连接到主机，那么，在本步骤中，可以按照每个第一运动信息的接收顺序以及第一传感器的菊花链连接，确定每个第一运动信息对应的类型，根据所确定的类型，分别计算器械在每个类型下的目标运动信息。

一种实现方式中，运动信息包括角度运动信息，角度运动信息对应于角度驱动电机，那么，在获取第一运动信息之后，首先，可以将角度运动信息转换为初始角度值，然后，获取控制手柄的第一预设极限角度及器械的第二预设极限角度，进而，根据初始角度值、第一预设极限角度及第二预设极限角度，计算器械的目标角度值，作为器械的目标运动信息。

当控制手柄上用于采集旋转角度信息的第一传感器被用户旋转时，磁铁角度变化，第一传感器采集到的目标角度值变化。

举例而言，控制手柄上的第一传感器所采集的信号是一个二进制值信号，表示当前径向磁铁相较于检测芯片的角度，可以把采集的二进制值信号除以4096变成十进制，再乘以360就能表示对应的初始角度值。

其中，一种实现方式中，控制手柄和器械的可变换角度是一致的，可以将初始角度值直接作为目标角度值进行后续的处理，但是，在一些情况下，控制手柄和器械具有不同的极限角度，那么，在得到初始角度值之后，可以获取控制手柄的第一预设极限角度及器械的第二预设极限角度，然后，计算第二预设极限角度与第一预设极限角度的比值，将比值与初始角度值的乘积作为器械的目标角度值。

举例而言，旋转角度信息用于指示器械中钳头组件的旋转角度且对应于旋转角度驱动电机，在角度运动信息为旋转角度信息的情况下，如果控制手柄从中间初始状态向左或者向右分别能够动的极限角度是a度，也就是控制手柄的第一预设极限角度，如果器械希望向左、向右转动的极限位置是b度，也就是器械的第二预设极限角度，则需要用控制手柄的初始角度值乘以b/a的系数之后，再作为器械的目标角度值。

另外，夹合角度信息用于指示器械中钳头组件的夹合角度且对应于夹合角度驱动电机，在角度运动信息为夹合角度信息的情况下，第一传感器采集的第一运动信息是驱动电机轴的角度，器械的夹合是指在中间轴做往返运动，那么，需要确定夹合角度的极限位置，比如，假设控制手柄的第一预设极限角度为a1、器械的第二预设极限角度为a2，器械的目标角度值即为初始角度值与a2/a1的乘积。

在本发明中，控制手柄的夹合角度信息的第一预设极限角度可以为15度，器械的夹合角度信息的第二预设极限角度可以为30度，两者的比例是系数是1:2，这样的取值可以保证器械末端的钳子能够夹紧。

另一种实现方式中，运动信息还可以包括牵引运动信息，牵引运动信息对应于牵引驱动电机，那么，获取第一运动信息之后，可以获取控制手柄的第一预设量程、器械进行牵引运动的第二预设量程以及控制手柄的坐标系与器械的坐标系之间的转换关系，然后，根据牵引运动信息、转换关系、第一预设量程及第二预设量程，计算器械的目标牵引位置，作为器械的目标运动信息。

其中，可以采用如下步骤，根据牵引运动信息、转换关系、第一预设量程及第二预设量程，计算得到器械的目标牵引位置：

首先，计算第二预设量程与第一预设量程的比值；计算牵引运动信息的横坐标与预设中心点的横坐标之间的第一差值，计算牵引运动信息的纵坐标与预设中心点的纵坐标之间的第二差值，其中，预设中心点的横坐标及纵坐标分别为第一预设量程的二分之一；然后，计算第一差值与比值的乘积，作为参考位置的横坐标，并计算所述第二差值与所述比值的乘积，作为参考位置的纵坐标；根据转换关系，将参考位置转换为器械的坐标系中的坐标，获得器械的目标牵引位置。

在本发明中，牵引运动信息通常取值为正数，与用户对控制手柄的操作信息相关，对应的是控制手柄的运动角度，因此，需要将牵引运动信息转换为控制手柄坐标系中的坐标，才能将用户对控制手柄的操作信息转换为器械的目标牵引位置。具体而言，牵引运动信息的横坐标与预设中心点的横坐标之间的第一差值，也就是牵引运动信息对应的在控制手柄坐标系中的横坐标，牵引运动信息的纵坐标与预设中心点的纵坐标之间的第二差值，也就是牵引运动信息对应的在控制手柄坐标系中的纵坐标。

其中，转换关系为控制手柄的坐标系与器械的坐标系之间的预设角度差，那么，可以采用如下步骤，根据转换关系，将参考位置转换为器械的坐标系中的坐标，获得器械的目标牵引位置：

计算参考位置的横坐标与预设角度差的余弦值的乘积，与参考位置的纵坐标与预设角度差的正弦值的乘积之和，作为器械的目标牵引位置的横坐标；进而，计算参考位置的横坐标与预设角度差的正弦值的乘积，与参考位置的纵坐标与预设角度差的余弦值的乘积之和，作为器械的目标牵引位置的纵坐标。

上述步骤可以采用如下公式表示：

x’=(a-0.5m)*(n/m);

y’=(b-0.5m)*(n/m);

X=cosβx’+sinβy’

Y=-sinβx’+cosβy’

其中，β是预设角度差，可以取值为45°，m为第一预设量程，n为第二预设量程，（0.5m,0.5m）可以表示控制手柄对应的坐标轴原点的位置信息，（a,b）是牵引位置信息，（x’，y’）是参考位置，也就是牵引位置信息进行缩放后对应于控制手柄坐标系中的位置，（x，y）是目标牵引位置，也就是牵引位置信息对应于器械坐标系中的位置。

如图16所示，为控制手柄的牵引运动方式示意图，其中，以中心点O为坐标系原点建XY轴，标号1、2、3、4表示器械传动轴，俯仰运动表示器械在Y轴上的移动，偏航运动表示器械在X轴上的运动，圆内和圆上任意一点，控制手柄都可以达到，圆上的任一点是控制手柄牵引运动的极限位置。对应的，器械可以基于中心点朝不同方向移动，器械头部可以到达圆内任意一点，圆上表示器械牵引的极限位置。器械的传动轴与传动机构的传动轴平行对接。

在步骤S13中，根据第二运动信息，计算器械的实际运动信息。

在本发明中，驱动电机与传动轴的结构传动是确定的，因此，只要知道驱动电机转动轴的第二运动信息，就可以计算出器械的实际运动信息。

具体而言，在运动信息包括多种类型的情况下，不同类型的运动信息反映的是器械的不同的运动机制，比如，可以包括器械的旋转、夹合或牵引等，每个类型的运动信息对应的判断方式也不同，因此，可以根据每种运动信息对应的驱动电机的第二运动信息，分别计算器械在每个类型下的实际运动信息。控制手柄夹合角度信息的采集与控制手柄旋转角度信息的采集方式一致，计算器械目标旋转角度信息的方式也一致，但驱动电机和器械的传动方式不一致，器械的夹合动作是靠器械中间轴拉伸运动控制的，而旋转运动是中间轴直接旋转。

一种实现方式中，需要将角度驱动电机的转动信息转换为参考角度值，作为器械的实际运动信息，其中，具体的转换方式与S12中将第一运动信息中的角度运动信息转换为初始角度值的方式类似，这里不再赘述。

另一种实现方式中，若第一运动信息为牵引运动信息，那么，可以先将牵引驱动电机的转动信息转换为器械的坐标系中的坐标，得到器械的实际牵引位置，然后，再将实际牵引位置作为器械的实际运动信息。

在步骤S14中，在目标运动信息与实际运动信息不满足预设匹配条件的情况下，驱动电机对器械进行调整。

在本步骤中，在运动信息包括多种类型的情况下，可以在目标运动信息与同一类型下的实际运动信息不满足预设匹配条件的情况下，驱动电机对器械进行调整，从而满足实际应用的需求。

具体而言，在运动信息为角度运动信息的情况下，当主机检测到器械的实际角度值没有到达目标角度值时，持续运动，方向根据驱动电机旋转时，检测的第二传感器的增减来确定，器械需要往第二传感器数值增大的方向运动才能到达目标角度值。

一种实现方式中，手术机器人在驱动电机与器械的连接处设有光电开关，光电开关用于在检测到器械的牵引运动达到极限位置时向主机发送状态变化信号，那么，主机在接收到状态变化信号的情况下，可以获取控制手柄的当前牵引位置，然后，根据当前牵引位置，更新控制手柄的第一预设量程；进而，根据牵引运动信息、转换关系、更新后的第一预设量程及第二预设量程，重新计算器械的目标牵引位置，作为器械的目标运动信息。

这样，可以对器械的量程进行校正，器械的量程越准确，则计算得到的器械目标运动信息越准确，从而使得器械的运动更精确，其中，状态变化信号可以是在传动轴与器械连接处添加的红外开关发送的红外信号，或者，也可以是其他传感器的信号，具体不作限定。

一种实现方式中，如图17所示，为计算器械的目标牵引位置的流程示意图，包括如下步骤：第一步，程序初始化，包括对手柄数据采集模块、器械位置采集模块、电机驱动模块、坐标采集模块，校正信号采集模块等的初始化；第二步：采集手柄信号、磁传感器信号以及校正信号，在该步骤中，主机中可以获取手柄信号、磁传感器信号以及校正信号等输入信号，其中，手柄信号即控制手柄上的第一传感器采集的第一运动信息，磁传感器信号即驱动电机上的第二传感器采集的第二运动信息，校正信号即用于参数校正的红外线信号，也就是状态变化信号；第三步：解析数据，进行坐标转换，也就是说，根据输入信号，分析该输入信号对应的驱动电机以及器械运动方向，得到器械的目标运动信息；第四步：根据输入输出角度驱动电机运动，也就是说，将输入信号转换为符合器械运动的坐标值，进而输出该坐标值，以根据输出的坐标值控制驱动电机的转动；第五步：检测驱动电机是否转到预定位置，其中，可以利用磁传感器进行检测，磁传感器即为驱动电机上的第二传感器，预定位置也就是目标运动信息对应的位置，磁传感器的信号可以转换为器械的真实位置，当器械运动到手柄信号所指示的预定位置时，则本次运动过程结束，若器械运动没有运动到手柄信号所指示的预定位置，则需要返回第三步，以实现对器械位置的调整，使其达到预定位置；第六步，判断是否接收到红外开关信号，从而实现在驱动电机的运动过程中的参数校正，若接收到红外开关信号，则需要更新位置变量，也就是对器械的第二预设量程进行更新。

如图18所示，为红外检测板上安装红外检测器的3D示意图，图19为红外检测板上安装红外检测器的平面示意图，其中，传动轴1063用于连接器械的末端与驱动电机，组件10616是传动轴上开的槽口，槽口的长度是器械可移动的量程，组件10617、10618和10619组成了光电开关，一般状态保持长通，当有物体遮挡时，发送一个状态信号给主机，组件10613是红外检测板，组件10621和组件10602是槽口的极限位置。当器械运动到极限位置，对应的传动轴上的光电开关就会发送状态变化信号给主机，主机以当前磁传感器数值和手柄位置进行重新比值计算，然后赋值到坐标运算中，从而实现参数校正。

由以上可见，本发明的实施例提供的技术方案，可以根据安装在控制手柄上的第一传感器采集到的运动信息以及安装在驱动电机上的第二传感器采集到的转动信息确定器械的位置和角度，实现对器械的精准定位，即使在体积较小的空间内，也可以对器械进行较为精确的驱动，使其到达目标位置，从而可以满足实际应用的需求。而且，设置了多个传动轴，通过多轴驱动和坐标解析，可以实现复合轴的运动控制，在采集运动信息时，使用磁传感器检，相较于霍尔信号，得到的数据更加准确。

图20是根据一示例性实施例示出的一种器械驱动装置框图，应用于手术机器人中的主机，所述手术机器人包括控制手柄、器械及所述主机，所述主机用于根据所述控制手柄的驱动信号对所述器械进行运动控制，该装置包括：

获取单元，被配置为执行获取第一运动信息及第二运动信息，所述第一运动信息为安装在控制手柄上的第一传感器采集到的控制手柄的运动信息，所述第二运动信息为安装在驱动电机上的第二传感器采集到的驱动电机的转动信息，所述控制手柄通过所述驱动电机对器械进行驱动；

第一计算单元，被配置为执行根据所述第一运动信息，计算所述器械的目标运动信息；

第二计算单元，被配置为执行根据所述第二运动信息，计算所述器械的实际运动信息；

调整单元，被配置为执行在所述目标运动信息与所述实际运动信息不满足预设匹配条件的情况下，驱动所述电机对所述器械进行调整。

一种实现方式中，运动信息包括多种类型，每种运动信息具有唯一对应的驱动电机及第一传感器，所述第一传感器采用菊花链方式连接到主机；

所述第一计算单元，被配置为执行：

获取所述第一传感器按照预设顺序依次收集的多种类型的第一运动信息，所述预设顺序根据所述第一传感器的菊花链连接顺序确定；

所述根据所述第一运动信息，计算所述器械的目标运动信息，包括：

按照每个第一运动信息的接收顺序，确定每个第一运动信息对应的类型，根据所确定的类型，分别计算所述器械在每个类型下的目标运动信息；

所述根据所述第二运动信息，计算所述器械的实际运动信息，包括：

根据每种运动信息对应的驱动电机的第二运动信息，分别计算所述器械在每个类型下的实际运动信息；

所述在所述目标运动信息与所述实际运动信息不满足预设匹配条件的情况下，驱动所述电机对所述器械进行调整，包括：

在所述目标运动信息与同一类型的实际运动信息不满足预设匹配条件的情况下，驱动所述电机对所述器械进行调整。

一种实现方式中，第一运动信息包括角度运动信息，角度运动信息对应于角度驱动电机，所述第一计算单元，被配置为执行：

将所述角度运动信息转换为初始角度值；

获取所述控制手柄的第一预设极限角度及所述器械的第二预设极限角度；

根据所述初始角度值、所述第一预设极限角度及所述第二预设极限角度，计算所述器械的目标角度值，作为所述器械的目标运动信息；

所述根据所述第二运动信息，计算所述器械的实际运动信息，包括：

将所述角度驱动电机的转动信息转换为参考角度值，作为所述器械的实际运动信息。

一种实现方式中，所述根据所述初始角度值、所述第一计算单元，被配置为执行：

计算所述第二预设极限角度与所述第一预设极限角度的比值，将所述比值与所述初始角度值的乘积作为所述器械的目标角度值。

一种实现方式中，所述角度运动信息包括旋转角度信息及夹合角度信息，所述旋转角度信息用于指示所述器械中钳头组件的旋转角度且对应于旋转角度驱动电机，所述夹合角度信息用于指示所述器械中钳头组件的夹合角度且对应于夹合角度驱动电机。

一种实现方式中，第一运动信息包括牵引运动信息，所述牵引运动信息对应于牵引驱动电机；

所述第一计算单元，被配置为执行：

获取所述控制手柄的第一预设量程、所述器械进行牵引运动的第二预设量程以及所述控制手柄的坐标系与所述器械的坐标系之间的转换关系；

根据所述牵引运动信息、所述转换关系、所述第一预设量程及所述第二预设量程，计算所述器械的目标牵引位置，作为所述器械的目标运动信息；

所述第二计算单元，被配置为执行：

将所述牵引驱动电机的转动信息转换为所述器械的坐标系中的坐标，得到所述器械的实际牵引位置，将所述实际牵引位置作为所述器械的实际运动信息。

一种实现方式中，所述第一计算单元，被配置为执行：

计算所述第二预设量程与所述第一预设量程的比值；

计算所述牵引运动信息的横坐标与预设中心点的横坐标之间的第一差值，计算所述牵引运动信息的纵坐标与所述预设中心点的纵坐标之间的第二差值，所述预设中心点的横坐标及纵坐标分别为所述第一预设量程的二分之一；

计算所述第一差值与所述比值的乘积，作为参考位置的横坐标，并计算所述第二差值与所述比值的乘积，作为参考位置的纵坐标；

根据所述转换关系，将所述参考位置转换为所述器械的坐标系中的坐标，获得所述器械的目标牵引位置。

一种实现方式中，所述转换关系为所述控制手柄的坐标系与所述器械的坐标系之间的预设角度差，所述第一计算单元，被配置为执行：

计算所述参考位置的横坐标与所述预设角度差的余弦值的乘积，与所述参考位置的纵坐标与所述预设角度差的正弦值的乘积之和，作为所述器械的目标牵引位置的横坐标；

计算所述参考位置的横坐标与所述预设角度差的正弦值的乘积，与所述参考位置的纵坐标与所述预设角度差的余弦值的乘积之和，作为所述器械的目标牵引位置的纵坐标。

一种实现方式中，所述手术机器人在所述驱动电机与所述器械的连接处设有光电开关，所述光电开关用于在检测到所述器械的牵引运动达到极限位置时向所述主机发送状态变化信号，所述调整单元，被配置为执行：

在接收到状态变化信号的情况下，获取所述控制手柄的当前牵引位置；

根据所述当前牵引位置，更新所述控制手柄的第一预设量程。

由以上可见，本发明的实施例提供的技术方案，可以根据安装在控制手柄上的第一传感器采集到的运动信息以及安装在驱动电机上的第二传感器采集到的转动信息确定器械的位置和角度，实现对器械的精准定位，即使在体积较小的空间内，也可以对器械进行较为精确的驱动，使其到达目标位置，从而可以满足实际应用的需求。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

图21是根据一示例性实施例示出的一种用于器械驱动的电子设备的框图。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器，上述指令可由电子设备的处理器执行以完成上述方法。可选地，计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器（RAM）、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

在示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机实现上述器械驱动的方法。

由以上可见，本发明的实施例提供的技术方案，可以根据安装在控制手柄上的第一传感器采集到的运动信息以及安装在驱动电机上的第二传感器采集到的转动信息确定器械的位置和角度，实现对器械的精准定位，即使在体积较小的空间内，也可以对器械进行较为精确的驱动，使其到达目标位置，从而可以满足实际应用的需求。

图22是根据一示例性实施例示出的一种用于器械驱动的装置800的框图。

例如，装置800可以是移动电话，计算机，数字广播电子设备，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。

参照图22，装置800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电力组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出（I/ O）的接口812，传感器组件814，以及通信组件816。

处理组件802通常控制装置800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。

存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在设备800的操作。这些数据的示例包括用于在装置800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804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，如静态随机存取存储器（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。

电源组件807为装置800的各种组件提供电力。电源组件807可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为装置800生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件808包括在所述装置800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器（LCD）和触摸面板（TP）。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当设备800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风（MIC），当装置800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/ O接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为装置800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到设备800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为装置800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测装置800或装置800一个组件的位置改变，用户与装置800接触的存在或不存在，装置800方位或加速/减速和装置800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件816被配置为便于装置800和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，运营商网络（如2G、3G、4G或5G），或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信（NFC）模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别（RFID）技术，红外数据协会（IrDA）技术，超宽带（UWB）技术，蓝牙（BT）技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，装置800可以被一个或多个应用专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）、数字信号处理设备（DSPD）、可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程门阵列（FPGA）、主机、微主机、微处理器或其他电子元件实现，用于执行第一方面和第二方面所述的方法。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器804，上述指令可由装置800的处理器820执行以完成上述方法。可选地，例如，存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质，例如，所述非临时性非临时性计算机可读存储介质计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器（RAM）、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

在示例性实施例中，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实施例中第一所述的器械驱动方法。

由以上可见，本发明的实施例提供的技术方案，可以根据安装在控制手柄上的第一传感器采集到的运动信息以及安装在驱动电机上的第二传感器采集到的转动信息确定器械的位置和角度，实现对器械的精准定位，即使在体积较小的空间内，也可以对器械进行较为精确的驱动，使其到达目标位置，从而可以满足实际应用的需求。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (18)

1.一种器械驱动方法，其特征在于，应用于手术机器人中的主机，所述手术机器人包括控制手柄、器械及所述主机，所述主机用于根据所述控制手柄的驱动信号对所述器械进行运动控制，包括：

获取第一运动信息及第二运动信息，所述第一运动信息为安装在控制手柄上的第一传感器采集到的控制手柄的运动信息，所述第二运动信息为安装在驱动电机上的第二传感器采集到的驱动电机的转动信息，所述控制手柄通过所述驱动电机对器械进行驱动；

根据所述第一运动信息，计算所述器械的目标运动信息；

根据所述第二运动信息，计算所述器械的实际运动信息；

在所述目标运动信息与所述实际运动信息不满足预设匹配条件的情况下，驱动所述电机对所述器械进行调整。

2.根据权利要求1所述的器械驱动方法，其特征在于，运动信息包括多种类型，每种运动信息具有唯一对应的驱动电机及第一传感器，所述第一传感器采用菊花链方式连接到主机；

所述获取第一运动信息，包括：

获取所述第一传感器按照预设顺序依次收集的多种类型的第一运动信息，所述预设顺序根据所述第一传感器的菊花链连接顺序确定；

所述根据所述第一运动信息，计算所述器械的目标运动信息，包括：

按照每个第一运动信息的接收顺序，确定每个第一运动信息对应的类型，根据所确定的类型，分别计算所述器械在每个类型下的目标运动信息；

所述根据所述第二运动信息，计算所述器械的实际运动信息，包括：

根据每种运动信息对应的驱动电机的第二运动信息，分别计算所述器械在每个类型下的实际运动信息；

所述在所述目标运动信息与所述实际运动信息不满足预设匹配条件的情况下，驱动所述电机对所述器械进行调整，包括：

在所述目标运动信息与同一类型的实际运动信息不满足预设匹配条件的情况下，驱动所述电机对所述器械进行调整。

3.根据权利要求1所述的器械驱动方法，其特征在于，所述第一运动信息包括角度运动信息，所述角度运动信息对应于角度驱动电机，所述根据所述第一运动信息，计算所述器械的目标运动信息，包括：

将所述角度运动信息转换为初始角度值；

获取所述控制手柄的第一预设极限角度及所述器械的第二预设极限角度；

根据所述初始角度值、所述第一预设极限角度及所述第二预设极限角度，计算所述器械的目标角度值，作为所述器械的目标运动信息；

所述根据所述第二运动信息，计算所述器械的实际运动信息，包括：

将所述角度驱动电机的转动信息转换为参考角度值，作为所述器械的实际运动信息。

4.根据权利要求3所述的器械驱动方法，其特征在于，所述根据所述初始角度值、所述第一预设极限角度及所述第二预设极限角度，计算所述器械的目标角度值，包括：

计算所述第二预设极限角度与所述第一预设极限角度的比值，将所述比值与所述初始角度值的乘积作为所述器械的目标角度值。

5.根据权利要求3所述的器械驱动方法，其特征在于，所述角度运动信息包括旋转角度信息及夹合角度信息，所述旋转角度信息用于指示所述器械中钳头组件的旋转角度且对应于旋转角度驱动电机，所述夹合角度信息用于指示所述器械中钳头组件的夹合角度且对应于夹合角度驱动电机。

6.根据权利要求1所述的器械驱动方法，其特征在于，所述第一运动信息包括牵引运动信息，所述牵引运动信息对应于牵引驱动电机；

所述根据所述第一运动信息，计算所述器械的目标运动信息，包括：

获取所述控制手柄的第一预设量程、所述器械进行牵引运动的第二预设量程以及所述控制手柄的坐标系与所述器械的坐标系之间的转换关系；

根据所述牵引运动信息、所述转换关系、所述第一预设量程及所述第二预设量程，计算所述器械的目标牵引位置，作为所述器械的目标运动信息；

所述根据所述第二运动信息，计算所述器械的实际运动信息，包括：

将所述牵引驱动电机的转动信息转换为所述器械的坐标系中的坐标，得到所述器械的实际牵引位置，将所述实际牵引位置作为所述器械的实际运动信息。

7.根据权利要求6所述的器械驱动方法，其特征在于，所述根据所述牵引运动信息、所述转换关系、所述第一预设量程及所述第二预设量程，计算所述器械的目标牵引位置，作为所述器械的目标运动信息，包括：

计算所述第二预设量程与所述第一预设量程的比值；

计算所述牵引运动信息的横坐标与预设中心点的横坐标之间的第一差值，计算所述牵引运动信息的纵坐标与所述预设中心点的纵坐标之间的第二差值，所述预设中心点的横坐标及纵坐标分别为所述第一预设量程的二分之一；

计算所述第一差值与所述比值的乘积，作为参考位置的横坐标，并计算所述第二差值与所述比值的乘积，作为参考位置的纵坐标；

根据所述转换关系，将所述参考位置转换为所述器械的坐标系中的坐标，获得所述器械的目标牵引位置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述转换关系为所述控制手柄的坐标系与所述器械的坐标系之间的预设角度差，所述根据所述转换关系，将所述参考位置转换为所述器械的坐标系中的坐标，获得所述器械的目标牵引位置，包括：

计算所述参考位置的横坐标与所述预设角度差的余弦值的乘积，与所述参考位置的纵坐标与所述预设角度差的正弦值的乘积之和，作为所述器械的目标牵引位置的横坐标；

计算所述参考位置的横坐标与所述预设角度差的正弦值的乘积，与所述参考位置的纵坐标与所述预设角度差的余弦值的乘积之和，作为所述器械的目标牵引位置的纵坐标。

9.根据权利要求6所述的器械驱动方法，其特征在于，所述手术机器人在所述驱动电机与所述器械的连接处设有光电开关，所述光电开关用于在检测到所述器械的牵引运动达到极限位置时向所述主机发送状态变化信号，所述驱动所述电机对所述器械进行调整，包括：

在接收到所述状态变化信号的情况下，获取所述控制手柄的当前牵引位置；

根据所述当前牵引位置，更新所述控制手柄的第一预设量程。

10.一种器械驱动装置，其特征在于，应用于手术机器人中的主机，所述手术机器人包括控制手柄、器械及所述主机，所述主机用于根据所述控制手柄的驱动信号对所述器械进行运动控制，包括：

获取单元，被配置为执行获取第一运动信息及第二运动信息，所述第一运动信息为安装在控制手柄上的第一传感器采集到的控制手柄的运动信息，所述第二运动信息为安装在驱动电机上的第二传感器采集到的驱动电机的转动信息，所述控制手柄通过所述驱动电机对器械进行驱动；

第一计算单元，被配置为执行根据所述第一运动信息，计算所述器械的目标运动信息；

第二计算单元，被配置为执行根据所述第二运动信息，计算所述器械的实际运动信息；

调整单元，被配置为执行在所述目标运动信息与所述实际运动信息不满足预设匹配条件的情况下，驱动所述电机对所述器械进行调整。

11.根据权利要求10所述的器械驱动装置，其特征在于，所述第一运动信息包括角度运动信息，所述角度运动信息对应于角度驱动电机，所述第一计算单元，被配置为执行：

将所述角度运动信息转换为初始角度值；

获取所述控制手柄的第一预设极限角度及所述器械的第二预设极限角度；

根据所述初始角度值、所述第一预设极限角度及所述第二预设极限角度，计算所述器械的目标角度值，作为所述器械的目标运动信息；

所述第二计算单元，被配置为执行：

将角度驱动电机的转动信息转换为参考角度值，作为所述器械的实际运动信息。

12.根据权利要求11所述的器械驱动装置，其特征在于，所述根据所述初始角度值、所述第一计算单元，被配置为执行：

计算所述第二预设极限角度与所述第一预设极限角度的比值，将所述比值与所述初始角度值的乘积作为所述器械的目标角度值。

13.根据权利要求10所述的器械驱动装置，其特征在于，所述第一运动信息包括牵引运动信息，所述牵引运动信息对应于牵引驱动电机；

所述第一计算单元，被配置为执行：

获取所述控制手柄的第一预设量程、所述器械进行牵引运动的第二预设量程以及所述控制手柄的坐标系与所述器械的坐标系之间的转换关系；

根据所述牵引运动信息、所述转换关系、所述第一预设量程及所述第二预设量程，计算所述器械的目标牵引位置，作为所述器械的目标运动信息；

所述第二计算单元，被配置为执行：

将所述牵引驱动电机的转动信息转换为所述器械的坐标系中的坐标，得到所述器械的实际牵引位置，将所述实际牵引位置作为所述器械的实际运动信息。

14.根据权利要求13所述的器械驱动装置，其特征在于，所述第一计算单元，被配置为执行：

计算所述第二预设量程与所述第一预设量程的比值；

计算所述牵引运动信息的横坐标与预设中心点的横坐标之间的第一差值，计算所述牵引运动信息的纵坐标与所述预设中心点的纵坐标之间的第二差值，所述预设中心点的横坐标及纵坐标分别为所述第一预设量程的二分之一；

计算所述第一差值与所述比值的乘积，作为参考位置的横坐标，并计算所述第二差值与所述比值的乘积，作为参考位置的纵坐标；

根据所述转换关系，将所述参考位置转换为所述器械的坐标系中的坐标，获得所述器械的目标牵引位置。

15.根据权利要求14所述的器械驱动装置，其特征在于，所述第一计算单元，被配置为执行：

计算所述参考位置的横坐标与所述预设角度差的余弦值的乘积，与所述参考位置的纵坐标与所述预设角度差的正弦值的乘积之和，作为所述器械的目标牵引位置的横坐标；

计算所述参考位置的横坐标与所述预设角度差的正弦值的乘积，与所述参考位置的纵坐标与所述预设角度差的余弦值的乘积之和，作为所述器械的目标牵引位置的纵坐标。

16.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器;

其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如权利要求1至9中任一项所述的器械驱动方法。

17.一种计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机可读存储介质中的指令由器械驱动电子设备的处理器执行时，使得器械驱动电子设备能够执行如权利要求1至9中任一项所述的器械驱动方法。

18.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至9任一项所述的器械驱动方法。

Images