CN115685841A - 一种介入手术机器人主端控制装置、方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种介入手术机器人主端控制装置、方法及存储介质，确定操作者选择的复合运动，所述复合运动包括至少两种运动类型的控制模式；其中，至少一种运动类型包括至少两个控制模式；获取操作者手动操作操作杆生成的操作信息；根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的复合运动，生成操作指令，发送至从端机器人，从端机器人接收主端控制装置的操作指令并执行相应动作。可见，本申请能够使操作者根据需要在主端控制装置选择合适的复合运动控制模式，从而控制从端机器人运动更精确、高效。
Description
技术领域
本申请涉及医疗机器人控制技术领域，具体涉及一种介入手术机器人主端控制装置、方法及存储介质。
背景技术
介入治疗是利用现代高科技手段进行的一种微创性治疗--就是在医学影像设备的引导下，将特制的导管、导丝等精密器械，引入人体，对体内病态进行诊断和局部治疗。
介入治疗应用数字技术，扩大了医生的视野，借助导管、导丝延长了医生的双手，它的切口(穿刺点),仅有米粒大小，不用切开人体组织，就可治疗许多过去无法治疗，必须手术治疗或内科治疗疗效欠佳的疾病，如肿瘤，血管瘤，各种出血等。介入治疗具有不开刀，创伤小，恢复快，效果好的特点。
传统血管介入手术中，医生长期接收X射线的辐射，存在较大的安全隐患，为此研发出远程操作的主从式介入手术系统。主从式介入手术系统可以在强烈辐射的环境下工作，使得医生在射线环境之外对其控制；手术时，医生通过操作主端控制装置，控制远端的从端机器人，以使从端机器人控制导管导丝的运动，执行手术。但是，现有的主端控制装置的操作过于复杂，医生操作不便且容易疲劳，使得手术效率较低。
发明内容
本申请提出一种介入手术机器人主端控制装置、方法及存储介质，能够使操作者根据需要在主端控制装置选择合适的单一或者复合运动、及运动的控制模式，从而在简化医生操作的同时从端机器人可以准确执行操作，提高操作效率和手术效率。
第一方面，本申请提供一种介入手术机器人主端控制装置，用于和从端机器人配合，从端机器人接收主端控制装置的操作指令并执行相应动作，所述主端控制装置包括：
显示模块，用于显示运动选择区域，以供操作者在所述运动选择区域中选择所需的运动类型及其控制模式；所述运动选择区域中显示有至少一种运动类型和所述运动类型对应的控制模式，其中，至少一种运动类型包括至少一个控制模式；
至少一个操作杆，用于供操作者手动操作，生成操作信息；
操作器，用于根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，发送至从端机器人。
一种可能的实现方式中，所述运动类型包括直线运动和旋转运动；
所述直线运动和旋转运动的控制模式包括基本模式、定速模式和变速模式中的至少一个模式。
一种可能的实现方式中，操作者选择直线运动基本模式与旋转运动基本模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人沿轴向方向移动第一距离，同时使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向旋转第一角度的操作指令。
一种可能的实现方式中，操作者选择直线运动基本模式与旋转运动定速模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人沿轴向方向移动第一距离的操作指令，同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向旋转第一角度的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令。
一种可能的实现方式中，操作者选择直线运动基本模式与旋转运动变速模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人沿轴向方向移动第一距离的操作指令，同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向变速旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令。
一种可能的实现方式中，操作者选择直线运动定速模式与旋转运动基本模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动至定速位置且沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人以所选定的速度沿轴向方向移动，同时使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向旋转第一角度的操作指令。
一种可能的实现方式中，操作者选择直线运动定速模式与旋转运动定速模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动至定速位置且沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人以所选定的速度沿轴向方向移动的操作指令，同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械以所选定的速度沿径向方向旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令。
一种可能的实现方式中，操作者选择直线运动定速模式与旋转运动变速模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动至定速位置且沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人以所选定的速度沿轴向方向移动的操作指令，同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向变速旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令。
一种可能的实现方式中，操作者选择直线运动变速模式与旋转运动基本模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，当第一距离超出预设距离范围时，生成控制从端机器人沿轴向方向变速移动的操作指令，当第一距离处于预设距离范围时，生成控制从端机器人不移动的操作指令；同时控制从端机器人沿径向方向旋转第一角度的操作指令。
一种可能的实现方式中，操作者选择直线运动变速模式与旋转运动定速模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，当第一距离超出预设距离范围时，生成控制从端机器人沿轴向方向变速移动的操作指令；当第一距离处于预设距离范围时，生成控制从端机器人不移动的操作指令；同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械以所选定的速度沿径向方向旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令。
一种可能的实现方式中，操作者选择直线运动变速模式与旋转运动变速模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，当第一距离超出预设距离范围时，生成控制从端机器人沿轴向方向变速移动的操作指令，当第一距离处于预设距离范围时，生成控制从端机器人不移动的操作指令；同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向变速旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令。
一种可能的实现方式中，所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，还包括：
根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令；
根据操作者重新控制操作杆，生成操作杆所处角度默认为初始角度的操作指令。
第二方面，本申请提供一种主从映射控制方法，包括：
确定操作者选择的至少一种运动类型的控制模式；其中，至少一种运动类型包括至少一个控制模式；
获取操作者手动操作操作杆生成的操作信息；
根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的至少一种运动类型的控制模式，生成操作指令，发送至从端机器人。
第三方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现本申请第二方面所述的方法。
相较于现有技术，本申请实施例提供的介入手术机器人主端控制装置、方法及存储介质，操作者可以在主端控制装置确定所需的单独运动类型或复合运动类型，单独运动包括至少一个控制模式；复合运动包括至少两种运动类型的控制模式；其中的一种运动类型包括至少一个控制模式；主端控制装置根据操作者手动操作操作杆生成的操作信息以及操作者选择的单独运动或复合运动，生成操作指令，发送至从端机器人，从端机器人接收主端控制装置的操作指令并执行相应动作。可见，相较于现有的只能选择简单的控制模式，本申请能够使操作者根据需要在主端控制装置选择合适的单一或者复合运动控制模式，控制模式的数量以及组合更多，从而能够控制从端机器人运动更精确、高效，满足操作者需求。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了一种主从式介入手术系统的主端控制装置的结构图；
图2示出了一种主从式介入手术系统的从端机器人的示意图；
图3示出了本申请提供的一种主端控制装置的示意图；
图4示出了本申请提供的一种运动选择区域的示意图；
图5示出了本申请提供的一种主从映射控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
另外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于理解本申请，下面首先说明一下主从式介入手术系统的结构以及控制原理。
图1示出了一种主从式介入手术系统的主端控制装置的结构图，如图1所示，该主端控制装置具有两个操作杆，分别为导管推动杆和导丝推动杆，当医生操作这两个操作杆时，主端控制装置会根据操作杆的标识、操作杆的旋转位移、直线位移等操作信息生成操作指令发送给从端机器人的驱动器主控。其中，操作杆的标识用于唯一识别操作杆，示例性地，导管推动杆的标识为S1，导丝推动杆的标识为S2。示例性地，操作信息可以为S1，+30度，-5毫米，其中，S1表示导管推动杆，+30度表示导管推动杆顺时针旋转30度，-5毫米表示导管推动杆向后退5毫米。
图2示出了一种主从式介入手术系统的示意图，如图2所示，从端机器人具有驱动器主控和3个驱动器模块，分别为驱动器模块1、驱动器模块2和驱动器模块3，一个驱动器模块对应一个驱动机构。驱动器主控与主端控制装置连接，用于接收操作指令，根据操作指令让驱动器模块控制对应的驱动机构夹持导管和/或导丝，实现前进递送导管和/或导丝、后退撤出导管和/或导丝、旋转导管和/或导丝等操作，实现从端机器人执行介入手术。
以上是对主从式介入手术系统的一些举例说明，下面结合附图以及具体的实施例对本申请提供的主端控制装置进行详细的描述。可以理解的是，下面各实施例中，相同或相应的内容可以相互参考，为描述简便，后续不作赘述。
请参考图3，其示出了本申请实施例所提供的一种主端控制装置的示意图，本申请实施例提供的主端控制装置可以包括：操作器110、显示模块120、至少一个操作杆130。
其中，显示模块120用于显示运动选择区域，以供操作者在运动选择区域中选择所需的运动类型及其控制模式；运动选择区域中显示有至少一种运动类型和运动类型对应的的控制模式，其中，至少一种运动类型包括至少一个控制模式。
至少一个操作杆13，用于供操作者手动操作，生成操作信息。
操作器110，用于根据所述操作杆130的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，发送至从端机器人。
具体的，运动类型是指通过主从式介入手术系统控制细长医疗器械运动的类型，运动类型可以是直线运动或旋转运动，细长医疗器械可以是导管，也可以是导丝；直线运动是指细长医疗器械递送进血管和撤出血管。旋转运动是指细长医疗器械在血管中旋转的运动。每种运动类型都有对应的至少一种控制模式，例如直线运动的控制模式包括基本模式、定速模式和变速模式中的至少一个，旋转运动的控制模式也包括基本模式、定速模式和变速模式中的至少一个。
本实施例中，运动类型包括直线运动和旋转运动。显示模块120的运动选择区域中显示有上述两种运动类型以及每种运动类型的至少一个控制模式，基于此，相比于现有技术，显示模块和操作杆的结合方式更为安全，避免误操作；在显示模块显示运动类型和控制模式，操作者可以直观地了解主端控制装置的操作方式，方便操作者操作，且操作者在本申请的主端控制装置上可以选择单独运动类型、复合运动类型、和不同运动类型的控制模式，例如选择直线运动的基本模式、定速模式和变速模式中的一个，以及旋转运动的基本模式、定速模式和变速模式中的一个，即可以控制从端机器人操作细长医疗器械，又实现复杂的复合运动，有效提高手术效率，且可以兼容控制至少一个细长医疗器械，满足实际手术需求。
因此，一个实施例中，如图4所示，显示模块120的运动选择区域中显示有直线运动及其控制模式和旋转运动及其控制模式；直线运动和旋转运动的控制模式均包括基本模式、定速模式和变速模式中的至少一个模式。
具体的，操作者可以通过鼠标、键盘等输入设备，也可以通过触控输入，在显示模块120显示的运动选择区域中点击需要的运动类型及其控制模式。
操作杆130用于供操作者手动操作，生成操作信息。操作信息可以包括操作杆的标识、旋转位移、直线位移等。操作器110用于根据操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，发送至从端机器人，从端机器人执行操作指令。
上述介入手术机器人的控制原理：由一个及以上的操作杆130发送操作信息给操作器110，再由操作器110生成控制指令并将控制指令发送给从端机器人的驱动器主控，驱动器主控发送给一个及以上的驱动器模块，在多个操作杆和驱动器模块的情况下，一个操作杆控制一个驱动器模块，和/或一个操作杆控制多个驱动器模块。且每一操作杆轴向方向的移动方向、从端机器人在轴向方向的移动方向和细长医疗器械轴向方向的移动方向相同。示例性地，操作杆包括设置在主端操作装置两侧的导管推动杆和导丝推动杆，导管推动杆在轴向方向靠近主端操作装置、导丝推动杆在轴向方向远离主端操作装置，从而使驱动器模块控制导管导丝前进，此过程中，操作者使两个操作杆的移动方向相同，这种操作方式更符合传统手术操作导管导丝的习惯，保证操作者快速适应主端操作装置。
操作器110的处理流程：操作器110接收到操作杆的操作信息后，会先判断操作模式，然后获取到操作杆发送的直线位移和旋转角度的信息，接着根据获取的信息生成指令并发送给从端机器人的驱动器主控。当然，上述操作器110的处理流程也可以由从端机器人的驱动器主控来进行，本申请不做限定。
下面以图4所示的运动类型及其控制模式为例，对操作器110生成的操作指令进行介绍。
一些实施例中，操作者选择直线运动的基本模式，操作器110根据操作杆130的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离，生成控制从端机器人沿轴向方向移动第一距离的操作指令；根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令。其中，轴向方向为操作杆的长度方向，可以理解为，操作杆靠近主端操作装置和远离主端操作装置的方向。操作者控制操作杆轴向方向线性移动，以控制从端机器人前进或后退，从而控制细长医疗器械前进或后退。初始位置是预先设置的位置，本实施例中，当主端操作装置开机时，先进行初始化，此时，操作杆会自动复位到初始位置，以保证操作准确。
实际应用中，操作者控制操作杆前进或后退x距离，从端机器人立即前进或后退x距离，以模拟人手进行分段式控制细长医疗器械的进退。
一些实施例中，操作者选择直线运动的定速模式，操作器110根据操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动至定速位置，生成控制从端机器人以所选定的速度沿轴向方向移动的操作指令；根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令。
实际应用中，操作者在运动选择区域界面上选择所需的定速速度档位(档位按键在操作者选择定速模式后，在显示模块中显示)，并控制操作杆沿轴向方向移动至定速位置。本实施例中，定速位置可以是操作杆的移动极限位置，也可以是操作杆的长度一半的位置。进一步地，为了排除误差，提高安全性，还设置了当操作杆移动至定速位置后，停留X秒后，从端机器人才以选定的速度沿轴向方向移动。因此，操作者控制操作杆沿轴向方向移动至定速位置可以是以下3种方式中的任意一种，①朝左/右移动到底，从端机器人立即以所选定的速度前进或后退。②朝左/右移动操作杆长度一半的距离，从端机器人立即以所选定的速度前进或后退。③朝左/右移动到底，停留X秒后，从端机器人将以所选定的速度前进或后退。此模式可用于连续式控制细长医疗器械的进退，简化逻辑，减低开发难度；简化操作过程，降低医生疲劳，提高操作效率。
一些实施例中，操作者选择直线运动的变速模式，操作器110根据操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离，当第一距离超出预设距离范围时，生成控制从端机器人沿轴向方向变速移动的操作指令；当第一距离处于预设距离范围时，生成控制从端机器人不移动的操作指令；根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令。实际应用中，操作者控制操作杆前进或后退0～X毫米，从端机器人移动速度为0，因此，操作者在此过程发现问题，可以及时调整，提高操作安全性和准确性。当操作者控制操作杆前进或后退≥X毫米，从端机器人移动速度为0～Y毫米/秒，此过程中，操作杆前进或后退的长度越长，则从端机器人移动速度越快，从而提高操作效率。变速模式可用于连续式控制细长医疗器械的进退；简化操作过程，降低医生疲劳，提高操作效率。
一些实施例中，操作者选择旋转运动的基本模式，操作器110根据操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人沿径向方向旋转第一角度的操作指令；根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令；根据操作者重新控制操作杆，生成操作杆所处角度默认为初始角度的操作指令。初始角度可以设置为0度，当操作者重新控制操作杆沿径向方向旋转时将操作杆所处角度默认为0度。其中，第一角度是从初始角度开始，操作杆被旋转的角度。实际应用中，操作者控制操作杆顺时针/逆时针旋转x度，从端机器人立即顺时针/逆时针旋转x度。此模式可用于模拟人手进行分段式控制细长医疗器械的旋转控制。其中，径向方向是操作杆的径向方向，操作者控制操作杆沿径向方向旋转以控制从端机器人逆时针或者顺时针旋转细长医疗器械。
一些实施例中，操作者选择旋转运动的定速模式，操作器110根据操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿径向方向旋转第一角度，当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械以所选定的速度沿径向方向旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令；根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令；根据操作者重新控制操作杆，生成操作杆所处角度默认为初始角度的操作指令。其中，第一角度是从初始角度开始，操作杆被旋转的角度。本实施例中，操作者重新控制操作杆，操作杆所处角度默认为初始角度，以操作者控制操作杆沿径向方向旋转第一角度，有利于操作者实时控制细长医疗器械旋转，不需要对上次的角度进行计算，满足实际手术操作。实际应用中，操作者在运动选择区域界面上选择所需档位，控制操作杆：顺时针/逆时针旋转到达或超过+N度/-N度时，从端机器人立即以所选定的速度进行顺时针/逆时针旋转，当转动角度位于+N度～-N度之间时，从端机器人处于静止状态，方便操作者调整，避免出现误差。此模式可用于连续式控制细长医疗器械的旋转控制。
一些实施例中，操作者选择旋转运动的变速模式，操作器110根据操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿径向方向旋转第一角度，当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向变速旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令；根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令；根据操作者重新控制操作杆，生成操作杆所处角度默认为初始角度的操作指令。实际应用中，操作者控制操作杆顺时针/逆时针旋转0～N度，从端机器人控制细长医疗器械的转动速度为0，控制操作杆顺时针/逆时针旋转≥N度，从端机器人控制细长医疗器械旋转速度为0～Z度/秒，此过程中，操作杆旋转的第一角度越大，则从端机器人控制细长医疗器械的旋转速度越快，从而提高操作效率。此模式可用于连续式控制细长医疗器械的旋转控制。
以上列举的定速模式与变速模式只需要通过控制操作杆一次，即可进行细长医疗器械的连续直线运动或旋转运动，不再需要通过手部的往复运动分段控制其进退与旋转，降低了操作者的疲劳感，提高了手术的效率。
一些实施例中，操作者选择直线运动基本模式与旋转运动基本模式的复合运动；
操作器110根据操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人沿轴向方向移动第一距离，同时使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向旋转第一角度的操作指令；根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令；根据操作者重新控制操作杆，生成操作杆所处角度默认为初始角度的操作指令。实际应用中，操作者控制操作杆前进或后退x距离的同时顺时针/逆时针旋转x度，从端机器人立即前进或后退x距离，同时使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向顺时针/逆时针旋转x度。可以理解地，x用于指示任意正数。
一些实施例中，操作者选择直线运动基本模式与旋转运动定速模式的复合运动，操作器110根据操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人沿轴向方向移动第一距离的操作指令，同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械以所选定的速度沿径向方向旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令；根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令；根据操作者重新控制操作杆，生成操作杆所处角度默认为初始角度的操作指令。
实际应用中，操作者控制操作杆前进或后退x距离的同时顺时针/逆时针旋转到达或超过+N度/-N度，从端机器人立即前进或后退x距离，同时以所选定的速度进行顺时针/逆时针旋转。本实施例中，当操作杆顺时针/逆时针旋转到达或超过+N度/-N度时，从端机器人立即以所选定的速度进行顺时针/逆时针旋转。当转动角度位于+N度～-N度之间时，从端机器人处于静止状态。
一些实施例中，操作者选择直线运动基本模式与旋转运动变速模式的复合运动，操作器110根据操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人沿轴向方向移动第一距离的操作指令，同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向变速旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令；根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令；根据操作者重新控制操作杆，生成操作杆所处角度默认为初始角度的操作指令。
实际应用中，操作者控制操作杆前进或后退x距离的同时顺时针/逆时针旋转≥N度，从端机器人立即前进或后退x距离，同时从端机器人控制细长医疗器械以0～Z度/秒的速度旋转。且操作杆旋转的第一角度越大，则从端机器人控制细长医疗器械旋转的速度越快。
一些实施例中，操作者选择直线运动定速模式与旋转运动基本模式的复合运动，操作器110根据操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动至定速位置且沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人以所选定的速度沿轴向方向移动，同时使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向旋转第一角度的操作指令；根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令；根据操作者重新控制操作杆，生成操作杆所处角度默认为初始角度的操作指令。实际应用中，操作者选择所需档位，控制操作杆：①朝左/右移动到底；或②朝左/右移动操作杆长度一半的距离；或③朝左/右移动到底并停留X秒中的任一种，同时控制操作杆顺时针/逆时针旋转x度时，从端机器人将以所选定的速度前进或后退，同时顺时针/逆时针旋转x度。
一些实施例中，操作者选择直线运动定速模式与旋转运动定速模式的复合运动，操作器110根据操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动至定速位置且沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人以所选定的速度沿轴向方向移动的操作指令，同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械以所选定的速度沿径向方向旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令；根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令；根据操作者重新控制操作杆，生成操作杆所处角度默认为初始角度的操作指令。实际应用中，操作者选择所需档位，操作者控制操作杆沿轴向方向移动至定速位置可以是以下3种方式中的任意一种，①朝左/右移动到底，从端机器人立即以所选定的速度前进或后退。②朝左/右移动操作杆长度一半的距离，从端机器人立即以所选定的速度前进或后退。③朝左/右移动到底，停留X秒后，从端机器人将以所选定的速度前进或后退。同时顺时针/逆时针旋转到达或超过+N度/-N度，从端机器人将以所选定的速度进行顺时针/逆时针旋转。当转动角度位于+N度～-N度之间时，从端机器人处于静止状态。
一些实施例中，操作者选择直线运动定速模式与旋转运动变速模式的复合运动，操作器110根据操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动至定速位置且沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人以所选定的速度沿轴向方向移动的操作指令，同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向变速旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令；根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令；根据操作者重新控制操作杆，生成操作杆所处角度默认为初始角度的操作指令。实际应用中，操作者控制操作杆沿轴向方向移动至定速位置可以是以下3种方式中的任意一种，①朝左/右移动到底，从端机器人立即以所选定的速度前进或后退。②朝左/右移动操作杆长度一半的距离，从端机器人立即以所选定的速度前进或后退。③朝左/右移动到底，停留X秒后，从端机器人将以所选定的速度前进或后退。同时从端机器人控制细长医疗器械以0～Z度/s的速度转动。当操作杆的转动角度位于+N度～-N度之间时，从端机器人处于静止状态。
一些实施例中，操作者选择直线运动变速模式与旋转运动基本模式的复合运动，操作器110根据操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，当第一距离超出预设距离范围时，生成控制从端机器人沿轴向方向变速移动的操作指令，当第一距离处于预设距离范围时，生成控制从端机器人不移动的操作指令；同时控制从端机器人沿径向方向旋转第一角度的操作指令；根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令；根据操作者重新控制操作杆，生成操作杆所处角度默认为初始角度的操作指令。实际应用中，操作者控制操作杆前进或后退≥X毫米，同时控制操作杆顺时针/逆时针旋转x度，从端机器人将以0～Y毫米/秒的速度移动，同时顺时针/逆时针旋转x度。当操作杆前进或后退0～X毫米，从端机器人移动速度为0。
一些实施例中，操作者选择直线运动变速模式与旋转运动定速模式的复合运动，操作器110根据操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，当第一距离超出预设距离范围时，生成控制从端机器人沿轴向方向变速移动的操作指令，当第一距离处于预设距离范围时，生成控制从端机器人不移动的操作指令；同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械以所选定的速度沿径向方向旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令；根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令；根据操作者重新控制操作杆，生成操作杆所处角度默认为初始角度的操作指令。实际应用中，操作者控制操作杆前进或后退≥X毫米，同时顺时针/逆时针旋转到达或超过+N度/-N度，从端机器人将以0～Y毫米/秒的速度移动，同时以所选定的速度进行顺时针/逆时针旋转。当操作杆前进或后退0～X毫米，从端机器人移动速度为0；当转动角度位于+N度～-N度之间时，从端机器人处于静止状态。
一些实施例中，操作者选择直线运动变速模式与旋转运动变速模式的复合运动，操作器110根据操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，当第一距离超出预设距离范围时，生成控制从端机器人沿轴向方向变速移动的操作指令，当第一距离处于预设距离范围时，生成控制从端机器人不移动的操作指令；同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向变速旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令；根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令；根据操作者重新控制操作杆，生成操作杆所处角度默认为初始角度的操作指令。实际应用中，操作者控制操作杆前进或后退≥X毫米，同时顺时针/逆时针旋转≥N度，从端机器人将以0～Y毫米/秒的速度移动，同时以0～Z度/s的速度转动。当操作杆前进或后退0～X毫米，从端机器人移动速度为0；当转动角度位于+N度～-N度之间时，从端机器人处于静止状态。
通过上述各实施例的复合运动，操作者可根据手术过程中的需求来选择合适的操作模式，能够使操作更精确，提高手术效率。相比现有的介入手术机器人操作系统，本申请提供的运动类型以及控制模式更全面，能够给操作者提供更多的选择，能满足更多手术过程中的需求。
以上是对本申请的介入手术机器人的一些说明。
本申请的一些实施例中还公开了一种主从映射控制方法。请参考图5，本申请实施例提供的主从映射控制方法包括步骤S101至S103，以下具体说明。
S101、确定操作者选择的至少一种运动类型的控制模式；其中，至少一种运动类型包括至少一个控制模式；
S102、获取操作者手动操作操作杆生成的操作信息；
S103、根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的至少一种运动类型的控制模式，生成操作指令，发送至从端机器人。
本申请实施例中，运动类型是指通过主从式介入手术系统控制细长医疗器械运动的类型，运动类型可以是直线运动或旋转运动，细长医疗器械可以是导管，也可以是导丝；直线运动是指细长医疗器械递送进血管和撤出血管。旋转运动是指细长医疗器械在血管中旋转的运动。每种运动类型都有对应的至少一种控制模式，例如直线运动的控制模式包括基本模式、定速模式和变速模式中的至少一个，旋转运动的控制模式也包括基本模式、定速模式和变速模式中的至少一个。相比于现有技术，操作者在本申请的主端控制装置上可以选择复合运动类型的控制模式，例如选择直线运动的基本模式、定速模式和变速模式中的一个，以及旋转运动的基本模式、定速模式和变速模式中的一个，即可以控制从端机器人实现复杂的复合运动。
步骤S103中根据操作杆的操作信息以及操作者选择的至少一种运动类型的控制模式生成操作指令的具体过程在上述实施例中已经做了详细介绍，在此不再赘述。
本申请中，操作者可根据手术过程中的需求来选择合适的单一运动或复合运动操作模式，能够使操作更精确，提高手术效率。相比现有的介入手术机器人操作系统，本申请提供的运动类型以及控制模式更全面，能够给操作者提供更多的选择，能满足更多手术过程中的需求。
以上是对本申请的主从映射控制方法的一些说明。
本申请实施例还提供一种与前述实施方式所提供的主从映射控制方法对应的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序(即程序产品)，所述计算机程序在被处理器运行时，会执行前述任意实施方式所提供的主从映射控制方法。
需要说明的是，所述计算机可读存储介质的例子包括，但不限于光盘、相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。
本申请的上述实施例提供的计算机可读存储介质与本申请实施例提供的主从映射控制方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
需要说明的是，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，又例如，多个单元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。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (14)
1.一种介入手术机器人主端控制装置，用于和从端机器人配合，从端机器人接收主端控制装置的操作指令并执行相应动作，其特征在于，所述主端控制装置包括：
显示模块，用于显示运动选择区域，以供操作者在所述运动选择区域中选择所需的运动类型及其控制模式；所述运动选择区域中显示有至少一种运动类型和所述运动类型对应的控制模式，其中，至少一种运动类型包括至少一个控制模式；
至少一个操作杆，用于供操作者手动操作，生成操作信息；
操作器，用于根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，发送至从端机器人。
2.根据权利要求1所述的主端控制装置，其特征在于，所述运动类型包括直线运动和旋转运动；
所述直线运动和旋转运动的控制模式包括基本模式、定速模式和变速模式中的至少一个模式。
3.根据权利要求2所述的主端控制装置，其特征在于，操作者选择直线运动基本模式与旋转运动基本模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人沿轴向方向移动第一距离，同时使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向旋转第一角度的操作指令。
4.根据权利要求2所述的主端控制装置，其特征在于，操作者选择直线运动基本模式与旋转运动定速模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人沿轴向方向移动第一距离的操作指令，同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械以所选定的速度沿径向方向旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令。
5.根据权利要求2所述的主端控制装置，其特征在于，操作者选择直线运动基本模式与旋转运动变速模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人沿轴向方向移动第一距离的操作指令，同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向变速旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令。
6.根据权利要求2所述的主端控制装置，其特征在于，操作者选择直线运动定速模式与旋转运动基本模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动至定速位置且沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人以所选定的速度沿轴向方向移动，同时使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向旋转第一角度的操作指令。
7.根据权利要求2所述的主端控制装置，其特征在于，操作者选择直线运动定速模式与旋转运动定速模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动至定速位置且沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人以所选定的速度沿轴向方向移动的操作指令，同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械以所选定的速度沿径向方向旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令。
8.根据权利要求2所述的主端控制装置，其特征在于，操作者选择直线运动定速模式与旋转运动变速模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动至定速位置且沿径向方向旋转第一角度，生成控制从端机器人以所选定的速度沿轴向方向移动的操作指令，同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向变速旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令。
9.根据权利要求2所述的主端控制装置，其特征在于，操作者选择直线运动变速模式与旋转运动基本模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，当第一距离超出预设距离范围时，生成控制从端机器人沿轴向方向变速移动的操作指令，当第一距离处于预设距离范围时，生成控制从端机器人不移动的操作指令；同时控制从端机器人沿径向方向旋转第一角度的操作指令。
10.根据权利要求2所述的主端控制装置，其特征在于，操作者选择直线运动变速模式与旋转运动定速模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，当第一距离超出预设距离范围时，生成控制从端机器人沿轴向方向变速移动的操作指令；当第一距离处于预设距离范围时，生成控制从端机器人不移动的操作指令；同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械以所选定的速度沿径向方向旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令。
11.根据权利要求2所述的主端控制装置，其特征在于，操作者选择直线运动变速模式与旋转运动变速模式的复合运动；
所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，包括：
根据操作者控制操作杆沿轴向方向移动第一距离的同时沿径向方向旋转第一角度，当第一距离超出预设距离范围时，生成控制从端机器人沿轴向方向变速移动的操作指令，当第一距离处于预设距离范围时，生成控制从端机器人不移动的操作指令；同时当第一角度超出预设角度范围时，生成使从端机器人控制细长医疗器械沿径向方向变速旋转的操作指令；当第一角度处于预设角度范围内时，生成使从端机器人控制细长医疗器械不旋转的操作指令。
12.根据权利要求3至11任一项所述的主端控制装置，其特征在于，所述操作器根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的运动类型及其控制模式，生成操作指令，还包括：
根据操作者松开操作杆，生成控制从端机器人停止运动，且操作杆恢复至初始位置的操作指令；
根据操作者重新控制操作杆，生成操作杆所处角度默认为初始角度的操作指令。
13.一种主从映射控制方法，其特征在于，包括：
确定操作者选择的至少一种运动类型的控制模式；其中，至少一种运动类型包括至少一个控制模式；
获取操作者手动操作操作杆生成的操作信息；
根据所述操作杆的操作信息以及操作者选择的至少一种运动类型的控制模式，生成操作指令，发送至从端机器人。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现如权利要求13所述的方法。
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