CN116236283A - 手术机器人遥操作控制方法、系统、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种手术机器人遥操作控制方法、系统、设备及介质。在该方法中，控制模块获取遥操作部件的当前角度对应的第一正弦电压、第一余弦电压、第二正弦电压以及第二余弦电压，基于电压信号确定遥操作部件的第一参考角度以及第二参考角度，以实现对遥操作部件的当前角度的检测，进而根据第一参考角度以及第二参考角度计算偏差信息，若偏差信息不满足预设误差条件，则控制模块基于偏差信息生成遥操作部件对应的角度错误信号，实现了对检测到的遥操作部件的角度的验证，提高了机器人系统中对遥操作部件的角度检测的准确性，进而提高了机器人系统的安全性，避免了机器人系统失控风险。
Description
技术领域
本发明实施例涉及手术机器人控制领域，尤其涉及一种手术机器人遥操作控制方法、系统、设备及介质。
背景技术
当前的手术机器人遥操作系统大多采用光电编码器，或者，线性霍尔传感器，进行手柄上的捏合夹运动角度检测，根据采集到的光电编码器信号或者线性霍尔的电压值进行角度换算，再将换算的信号以USB或者RS232的方式传送到主控PC上进行处理。现有技术通常存在以下问题：
1、光电编码器通过计算A相和B相的脉冲数来计算角度信号，其无法获取手柄捏合夹装置的初始绝对角度位置信息，当A相和B相出现一路或两路脉冲丢失时，系统无法获取该脉冲丢失信息，也无预警信息，从而使得计算的角度和实际角度出现较大偏差，导致角度获取不准确，进而会产生机器人系统失控风险；
2、线性霍尔传感器通过获取传感器单一的电压信号进行角度计算，电压值大小和角度大小一一对应，例如0V对应角度0°，3.3V对应角度360°。当系统由于信号干扰或者传感器异常导致电压变化时，系统无法检测到电压错误，也无法对此情况进行预警；并且，当其电压较低时，由于ADC采样的精度原因，会导致获取角度的精度较低，进而产生机器人系统失控风险；
3、线性电阻原理和线性霍尔传感器类似，电阻大小和角度大小一一对应，通常将该电阻转换为电压输送给微控制单元采样，若系统由于信号干扰或者异常导致电压变化时，系统无法检测到电压错误，也无法对此情况进行预警，且当电压较低时，由于采样的精度，同样会导致获取的角度的精度较低，进而产生机器人系统失控风险。
发明内容
本发明实施例提供了一种手术机器人遥操作控制方法、系统、设备及介质，以实现对检测到的遥操作部件的当前角度的验证，进而提高了机器人系统的安全性。
第一方面，本发明实施例提供了一种手术机器人遥操作控制方法，所述方法包括：
控制模块获取遥操作部件的当前角度对应的电压信号，其中，所述电压信号包括第一正弦电压、第一余弦电压、第二正弦电压以及第二余弦电压；
所述控制模块基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度以及第二参考角度，根据所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算偏差信息；
若所述偏差信息不满足预设误差条件，则所述控制模块基于所述偏差信息生成所述遥操作部件对应的角度错误信号。
可选的，所述控制模块包括第一控制单元和第二控制单元，所述控制模块基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度以及第二参考角度，根据所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算偏差信息，包括：
第一控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度，将所述第一参考角度发送至第二控制单元；
第二控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第二参考角度，将所述第二参考角度发送至所述第一控制单元。
可选的，所述根据所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算偏差信息，包括：
所述第一控制单元基于所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算第一偏差信息；
所述第二控制单元基于所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算第二偏差信息。
可选的，所述第一控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度，包括：
所述第一控制单元基于所述第一正弦电压以及所述第一余弦电压，确定所述遥操作部件的第一参考角度；
相应的，所述第二控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第二参考角度，包括：
所述第二控制单元基于所述第二正弦电压以及所述第二余弦电压，确定所述遥操作部件的第二参考角度；
其中，所述第一正弦电压与所述第二正弦电压互补，所述第一余弦电压与所述第二余弦电压互补。
可选的，所述若所述偏差信息不满足预设误差条件，则所述控制模块基于所述偏差信息生成所述遥操作部件对应的角度错误信号，包括：
所述第一控制单元判断所述第一偏差信息是否满足预设误差条件，若否，则所述第一控制单元生成所述遥操作部件对应的角度错误信号；
所述第二控制单元判断所述第二偏差信息是否满足预设误差条件，若否，则所述第二控制单元生成所述遥操作部件对应的角度错误信号；
若上位机检测到所述第一控制单元和/或所述第二控制单元生成的所述角度错误信号，则确定所述遥操作部件处于错误角度检测状态。
可选的，所述第二控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第二参考角度，包括：
若所述第二控制单元获取到所述第一控制单元发送的触发信号，则所述第二控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第二参考角度；
其中，所述触发信号为所述第一控制单元在执行基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度的操作前发送的。
可选的，所述方法还包括：
若所述偏差信息满足所述预设误差条件，则所述控制模块基于所述第一参考角度和/或第二参考角度确定所述遥操作部件对应的实际操作角度，将所述实际操作角度发送至所述控制模块关联的上位机；
所述上位机基于所述实际操作角度生成用于控制手术机器人的控制信号。
第二方面，本发明实施例还提供了一种手术机器人遥操作控制系统，所述系统包括目标传感器、遥操作部件、控制模块以及上位机；其中，
所述目标传感器，与所述控制模块通信连接，用于采集所述遥操作部件的当前角度对应的电压信号，将所述电压信号发送至所述控制模块；
所述控制模块，与所述上位机通信连接，用于基于本发明任意实施例提供的手术机器人遥操作控制方法，计算偏差信息，并在所述偏差信息不满足预设误差条件时，生成所述遥操作部件对应的角度错误信号发送至所述上位机。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任意实施例提供的手术机器人遥操作控制方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例提供的手术机器人遥操作控制方法。
上述发明中的实施例具有如下优点或有益效果：
控制模块获取遥操作部件的当前角度对应的第一正弦电压、第一余弦电压、第二正弦电压以及第二余弦电压，基于电压信号确定遥操作部件的第一参考角度以及第二参考角度，以实现对遥操作部件的当前角度的检测，进而根据第一参考角度以及第二参考角度计算偏差信息，若偏差信息不满足预设误差条件，则控制模块基于偏差信息生成遥操作部件对应的角度错误信号，实现了对检测到的遥操作部件的角度的验证，提高了机器人系统中对遥操作部件的角度检测的准确性，进而提高了机器人系统的安全性，避免了机器人系统失控风险。
附图说明
为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
图1A为本发明实施例一所提供的一种手术机器人遥操作控制方法的流程示意图；
图1B为本发明实施例一所提供的一种捏合夹装置的示意图；
图1C为本发明实施例一所提供的一种电压信号的示意图；
图2为本发明实施例二所提供的一种手术机器人遥操作控制方法的流程示意图；
图3A为本发明实施例三所提供的一种手术机器人遥操作控制方法的流程示意图；
图3B为本发明实施例三所提供的一种电压与参考角度的关系示意图；
图3C为本发明实施例三所提供的一种工作原理示意图；
图4为本发明实施例四所提供的一种手术机器人遥操作控制系统的结构示意图；
图5为本发明实施例五所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1A为本发明实施例一提供的一种手术机器人遥操作控制方法的流程示意图，本实施例可适用于确定诸如手柄、捏合夹装置、手术器械等遥操作部件的开合角度，并对确定的角度进行验证的情况，尤其适用于根据传感器获取到的遥操作部件对应的电压信号，确定第一参考角度和第二参考角度，进而根据第一参考角度和第二参考角度之间的偏差信息判断针对遥操作部件检测到的角度是否有误的情况，该方法可以由手术机器人遥操作控制装置来执行，该装置可以由硬件和/或软件来实现，该方法具体包括如下步骤：
S110、控制模块获取遥操作部件的当前角度对应的电压信号，其中，所述电压信号包括第一正弦电压、第一余弦电压、第二正弦电压以及第二余弦电压。
其中，遥操作部件可以是机器人遥操作系统中控制手术器械或控制机械臂运行的装置，如，遥操作部件可以是捏合夹装置；示例性的，如图1B所示，展示了一种捏合夹装置的示意图，医生可以通过控制捏合夹装置，使得装载于远端的机器人上的手术器械执行相应的操作。
具体的，本实施例可以通过霍尔传感器采集遥操作部件在当前角度下的电压信号，并通过霍尔传感器将采集到的电压信号传输给控制模块。在本实施例中，可以采用正余弦霍尔传感器，采集遥操作部件的第一正弦电压、第一余弦电压、第二正弦电压以及第二余弦电压，即正余弦霍尔传感器输出四路电压信号，其中，第一正弦电压与第二正弦电压为独立且互补的差分电压信号，第一余弦电压与第二余弦电压为独立且互补的差分电压信号。
示例性的，如图1C所示，展示了一种电压信号的示意图，其中，第一正弦电压与第二正弦电压为互补的差分电压信号，第一正弦电压与第二正弦电压反向；第一余弦电压与第二余弦电压为互补的差分电压信号，第一余弦电压与第二余弦电压反向；第一正弦电压与第一余弦电压相差90°，第二正弦电压与第二余弦电压相差90°。
又或者，本实施例也可以采用霍尔传感器，采集遥操作部件的第一正弦电压、第一余弦电压、第二正弦电压以及第二余弦电压，其中，第一正弦电压与第二正弦电压独立，第二余弦电压与第二余弦电压独立。即，可以采集双路正弦电压以及双路余弦电压，以基于双路正弦电压和双路余弦电压进行捏合操作角度的校验。
在本实施例，优选的，第一正弦电压与第二正弦电压互补，第一余弦电压与第二余弦电压互补，采集互补的差分信号的目的在于：通过互补的差分信号对操作角度进行校验，可以进一步提高机器人控制系统中遥操作部件的角度准确性，并且，互补差分信号可以提高机器人控制系统的抗干扰能力，保证了传感器采集到的电压信号的精度，进而保证了遥操作部件的角度准确度。
S120、所述控制模块基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度以及第二参考角度，根据所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算偏差信息。
具体的，控制模块在获取到电压信号后，可以根据电压信号计算出遥操作部件的当前操作角度，即第一参考角度和第二参考角度。在本实施例中，控制模块可以根据全部或部分电压信号分别计算出第一参考角度和第二参考角度，计算第一参考角度和第二参考角度所需的电压信号可以相同，也可以不同。
示例性的，控制模块可以根据第一正弦电压和第二余弦电压计算第一参考角度，根据第二正弦电压和第二余弦电压计算第二参考角度；或者，根据第一正弦电压和第一余弦电压计算第一参考角度，根据第二正弦电压和第一余弦电压计算第二参考角度；又或者，根据第一正弦电压和第一余弦电压计算第一参考角度，根据第二正弦电压和第二余弦电压计算第二参考角度等。
在本实施例中，控制模块在确定出遥操作部件的第一参考角度和第二参考角度后，可以基于第一参考角度和第二参考角度之间的偏差信息，验证第一参考角度和第二参考角度是否准确。具体的，控制模块可以根据第一参考角度以及第二参考角度计算两者之间的偏差信息；其中，偏差信息可以是角度差值，如1°，又或者，偏差信息还可以是角度差值在第一参考角度或第二参考角度中的占比，如2％。
S130、若所述偏差信息不满足预设误差条件，则所述控制模块基于所述偏差信息生成所述遥操作部件对应的角度错误信号。
其中，预设误差条件可以是预先设置的用于判断偏差信息是否符合精度要求的条件。例如，预设误差条件可以是偏差比例小于2％，若偏差信息中的偏差比例不满足该预设误差条件，即偏差比例大于2％，则可以确定第一参考角度与第二参考角度中存在计算错误的角度。
具体的，在控制模块判断出偏差信息不满足预设误差条件时，可以确定第一参考角度和/或第二参考角度计算错误，此时，第一参考角度和第二参考角度均不能代表遥操作部件的实际操作角度，控制模块可以生成该遥操作部件对应的角度错误信息，将该角度错误信号发送给上位机，提示上位机此时检测到的遥操作部件的操作角度存在错误。进一步的，上位机根据该角度错误信号，执行下述操作中的至少一种：断开与手术器械的控制关系、断开与机械臂的控制关系和切断机器人电源，进而避免了手术机器人的失控风险。
可选的，本实施例提供的手术机器人遥操作控制方法还包括：若所述偏差信息满足所述预设误差条件，则所述控制模块基于所述第一参考角度和/或第二参考角度确定所述遥操作部件对应的实际操作角度，将所述实际操作角度发送至所述控制模块关联的上位机；所述上位机基于所述实际操作角度生成用于控制手术机器人的控制信号。
具体的，控制模块在判断出误差信息满足预设误差条件时，可以确定第一参考角度和第二参考角度计算正确。进一步的，控制模块可以通过第一参考角度和/或第二参考角度确定出实际操作角度；例如，将第一参考角度或第二参考角度作为实际操作角度，或者，将第一参考角度和第二参考角度的均值作为实际操作角度。控制模块可以将实际操作角度发送至上位机，以使上位机根据该实际操作角度生成发送至手术机器人的控制信号，其中，控制信号可以是用于控制手术机器人的运动角度的信号。通过该方式，可以实现在角度验证正确后，将检测的实际操作角度发送至上位机，以实现对手术机器人的运动角度的控制。
本实施例的技术方案，控制模块获取遥操作部件的当前角度对应的第一正弦电压、第一余弦电压、第二正弦电压以及第二余弦电压，基于电压信号确定遥操作部件的第一参考角度以及第二参考角度，以实现对遥操作部件的当前角度的检测，进而根据第一参考角度以及第二参考角度计算偏差信息，若偏差信息不满足预设误差条件，则控制模块基于偏差信息生成遥操作部件对应的角度错误信号，实现了对检测到的遥操作部件的角度的验证，提高了机器人系统中对遥操作部件的角度检测的准确性，进而提高了机器人系统的安全性，避免了机器人系统失控风险。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种手术机器人遥操作控制方法的流程示意图，本实施例在上述实施例的基础上，可选的，所述控制模块包括第一控制单元和第二控制单元，所述控制模块基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度以及第二参考角度，根据所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算偏差信息，包括：第一控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度，将所述第一参考角度发送至第二控制单元；第二控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第二参考角度，将所述第二参考角度发送至所述第一控制单元。其中与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。参见图2，本实施例提供的手术机器人遥操作控制方法包括以下步骤：
S210、控制模块获取遥操作部件的当前角度对应的电压信号，其中，所述电压信号包括第一正弦电压、第一余弦电压、第二正弦电压以及第二余弦电压。
其中，所述控制模块包括第一控制单元和第二控制单元。第一控制单元和第二控制单元可以采用微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。
S220、第一控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度，将所述第一参考角度发送至第二控制单元。
具体的，本实施例中控制模块分为第一控制单元和第二控制单元，第一控制单元与第二控制单元可以进行数据传输。可选的，第一控制单元与第二控制单元通过UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)、SPI(SerialPeripheral Interface，串行外设接口)、CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)等方式通信。
第一控制单元用于根据电压信号计算第一参考角度，并将所计算出的第一参考角度发送至第二控制单元。其中，第一控制单元可以通过全部或部分电压信号计算第一参考角度。
S230、第二控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第二参考角度，将所述第二参考角度发送至所述第一控制单元。
在本实施例中，第二控制单元用于根据电压信号计算第二参考角度，并将计算出的第二参考角度发送至第一控制单元。其中，第二控制单元可以通过全部或部分电压信号计算第二参考角度。
在一种实施方式中，第二控制单元可以在接收到第一控制单元发送的触发信号时，进行第二参考角度的确定。即，所述第二控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第二参考角度，包括：若所述第二控制单元获取到所述第一控制单元发送的触发信号，则所述第二控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第二参考角度。
其中，所述触发信号为所述第一控制单元在执行基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度的操作前发送的。即，第一控制单元可以在确定第一参考角度之前，向第二控制单元发送触发信号，以与第二控制单元同时确定参考角度，并将确定出的参考角度发送至对方。示例性的，第一控制单元和第二控制单元可以每间隔一个设定周期，就进行一次第一参考角度和第二参考角度的计算；如，在某一个设定周期内的T0时刻，即第一次采样前，第一控制单元发送触发信号至第二控制单元，第一控制单元获取采集到的电压信号并进行模数转换，利用转换后的电压信号计算第一参考角度(捏合夹角度)，第二控制单元在捕获到触发信号后，开始获取采集到的电压信号并进行模数转换，利用转换后的电压信号计算第二参考角度，并将第二参考角度以UART/SPI/CAN等方式发送到第一控制单元。
S240、所述控制模块根据所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算偏差信息。
具体的，可以是控制模块中的第一控制单元和/或第二控制单元计算偏差信息，本实施例对此不进行限定。示例性的，第二控制单元可以根据接收到的第一参考角度，以及自身计算的第二参考角度计算偏差信息，当偏差信息不满足预设误差条件时，生成角度错误信号。
可选的，第二控制单元可以与第一控制单元直接通信，第二控制单元可以通过第一控制单元与上位机进行通信，即，第二控制单元将生成的角度错误信号发送至第一控制单元，第一控制单元将该角度错误信号转发至上位机。当然，第二控制单元也可以与上位机直接通信。上位机在接收到第一控制单元和/或第二控制单元发送的角度错误信号时，不进行手术器械控制，或者不进行机械臂的控制，或者切断机器人电源。
S250、若所述偏差信息不满足预设误差条件，则所述控制模块基于所述偏差信息生成所述遥操作部件对应的角度错误信号。
本实施例的技术方案，采用第一控制单元进行第一参考角度的计算，采用第二控制单元进行第二参考角度的计算，实现了双控制单元架构的角度计算，进而实现了双控制单元架构的角度验证，极大地提高了遥操作部件的角度准确性。
实施例三
图3A为本发明实施例三提供的一种手术机器人遥操作控制方法的流程示意图，本实施例在上述实施例的基础上，可选的，所述第一控制单元基于所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算第一偏差信息；所述第二控制单元基于所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算第二偏差信息。其中与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。参见图3A，本实施例提供的手术机器人遥操作控制方法包括以下步骤：
S310、控制模块获取遥操作部件的当前角度对应的电压信号，其中，所述电压信号包括第一正弦电压、第一余弦电压、第二正弦电压以及第二余弦电压。
其中，控制模块包括第一控制单元和第二控制单元。
S320、第一控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度，将所述第一参考角度发送至第二控制单元，第二控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第二参考角度，将所述第二参考角度发送至所述第一控制单元。
在一种可选的实施方式中，所述第一控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度，包括：所述第一控制单元基于所述第一正弦电压以及所述第一余弦电压，确定所述遥操作部件的第一参考角度；相应的，所述第二控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第二参考角度，包括：所述第二控制单元基于所述第二正弦电压以及所述第二余弦电压，确定所述遥操作部件的第二参考角度；其中，所述第一正弦电压与所述第二正弦电压互补，所述第一余弦电压与所述第二余弦电压互补。
具体的，第一控制单元根据第一正弦电压以及第一余弦电压计算第一参考角度，可以是计算第一正弦电压和第一余弦电压的反正切值；第二控制单元根据第二正弦电压以及第二余弦电压计算第二参考角度，可以是计算第二正弦电压和第二余弦电压的反正切值。即，α＝acrtan2(Vx，Vy)，其中，Vx为第一余弦电压或第二余弦电压，Vy为第一正弦电压或第二正弦电压，α为第一参考角度或第二参考角度。示例性的，如图3B所示，展示了一种电压与参考角度的关系示意图，其中，Vx表示余弦电压，Vy表示正弦电压，Vx、Vy之间相差90°。
在该可选的实施方式中，第一控制单元可以仅获取传感器采集到的第一正弦电压和第一余弦电压，第二控制单元可以仅获取传感器采集到的第二正弦电压和第二余弦电压。即，霍尔传感器分别与第一控制单元、第二控制单元通信连接，向第一控制单元传输第一正弦电压和第一余弦电压，向第二控制单元传输第二正弦电压和第二余弦电压。
示例性的，如图3C所示，展示了一种工作原理示意图，其中，COS_P表示第一余弦电压，SIN_P表示第一正弦电压，COS_N表示第二余弦电压，SIN_N表示第二正弦电压，MCU1表示第一控制单元，MCU2表示第二控制单元。MCU1根据COS_P和SIN_P计算第一参考角度，MCU2根据COS_N和SIN_N计算第二参考角度，MCU1和MCU2之间相互传输第一参考角度和第二参考角度，并且，MCU1可以将自身生成的角度错误信号以及MCU2传输的角度错误信号发送至上位机。
在上述可选的实施方式中，通过双控制单元架构来分别获取遥操作部件的操作角度，并通过互补的差分信号进行校验，提高了遥操作部件的角度准确性。
S330、所述第一控制单元基于所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算第一偏差信息，所述第二控制单元基于所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算第二偏差信息。
具体的，第一控制单元进行第一偏差信息的计算，第二控制单元进行第二偏差信息的计算。第一偏差信息、第二偏差信息可以是第一参考角度与第二参考角度之间的角度差值，也可以是角度差值在第一参考角度或第二参考角度中的占比，即偏差比例。
S340、若所述偏差信息不满足预设误差条件，则所述控制模块基于所述偏差信息生成所述遥操作部件对应的角度错误信号。
在本实施例中，第一控制单元可以判断第一偏差信息是否满足预设误差条件，第二控制单元基于判断第二偏差信息是否满足预设误差条件。
示例性的，所述若所述偏差信息不满足预设误差条件，则所述控制模块基于所述偏差信息生成所述遥操作部件对应的角度错误信号，包括：所述第一控制单元判断所述第一偏差信息是否满足预设误差条件，若否，则所述第一控制单元生成所述遥操作部件对应的角度错误信号；所述第二控制单元判断所述第二偏差信息是否满足预设误差条件，若否，则所述第二控制单元生成所述遥操作部件对应的角度错误信号；若上位机检测到所述第一控制单元和/或所述第二控制单元生成的所述角度错误信号，则确定所述遥操作部件处于错误角度检测状态。
具体的，第一控制单元和第二控制单元均可以生成角度错误信号，并将角度错误信号传输至上位机；上位机在接收到任一个角度错误信号时，可以确定针对遥操作部件所检测的操作角度有误，即遥操作部件处于错误角度检测状态。
本实施例的技术方案，第一控制单元和第二控制单元分别基于第一参考角度以及第二参考角度计算第一偏差信息和第二偏差信息，实现了基于双控制单元架构的交叉校验，极大地提高了遥操作部件的角度准确性，进一步的，提高了机器人系统的安全性。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种手术机器人遥操作控制系统的结构示意图，本实施例可适用于确定诸如手柄、捏合夹装置、手术器械等遥操作部件的开合角度，并对确定的角度进行验证的情况，尤其适用于根据传感器获取到的遥操作部件对应的电压信号，确定第一参考角度和第二参考角度，进而根据第一参考角度和第二参考角度之间的偏差信息判断针对遥操作部件检测到的角度是否有误的情况。
如图4所示，该系统包括目标传感器41、遥操作部件42、控制模块43以及上位机44；其中，所述目标传感器41，与所述控制模块43通信连接，用于采集所述遥操作部件42的当前角度对应的电压信号，将所述电压信号发送至所述控制模块43；所述控制模块43，与所述上位机44通信连接，用于基于本发明任一实施例提供的手术机器人遥操作控制方法，计算偏差信息，并在所述偏差信息不满足预设误差条件时，生成所述遥操作部件对应的角度错误信号发送至所述上位机44。
可选的，所述控制模块43包括第一控制单元和第二控制单元，第一控制单元，用于基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度，将所述第一参考角度发送至第二控制单元；第二控制单元，用于基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第二参考角度，将所述第二参考角度发送至所述第一控制单元。
可选的，所述第一控制单元，还用于基于所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算第一偏差信息；所述第二控制单元，还用于基于所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算第二偏差信息。
可选的，所述第一控制单元，用于基于所述第一正弦电压以及所述第一余弦电压，确定所述遥操作部件的第一参考角度；所述第二控制单元，用于基于所述第二正弦电压以及所述第二余弦电压，确定所述遥操作部件的第二参考角度；其中，所述第一正弦电压与所述第二正弦电压互补，所述第一余弦电压与所述第二余弦电压互补。
可选的，所述第一控制单元，还用于判断所述第一偏差信息是否满足预设误差条件，若否，则所述第一控制单元生成所述遥操作部件对应的角度错误信号；所述第二控制单元，还用于判断所述第二偏差信息是否满足预设误差条件，若否，则所述第二控制单元生成所述遥操作部件对应的角度错误信号；所述上位机44，还用于若检测到所述第一控制单元和/或所述第二控制单元生成的所述角度错误信号，则确定所述遥操作部件42处于错误角度检测状态。
可选的，所述第二控制单元，还用于若接收到所述第一控制单元发送的触发信号，则所述第二控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第二参考角度，其中，所述触发信号为所述第一控制单元在执行基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度的操作前发送的。
可选的，所述控制模块43，还用于若所述偏差信息满足所述预设误差条件，则基于所述第一参考角度和/或第二参考角度确定所述遥操作部件对应的实际操作角度，将所述实际操作角度发送至所述控制模块关联的上位机44；所述上位机44，还用于基于所述实际操作角度生成用于控制手术机器人的控制信号。
本实施例提供的手术机器人遥操作控制系统，控制模块获取遥操作部件的当前角度对应的第一正弦电压、第一余弦电压、第二正弦电压以及第二余弦电压，基于电压信号确定遥操作部件的第一参考角度以及第二参考角度，以实现对遥操作部件的当前角度的检测，进而根据第一参考角度以及第二参考角度计算偏差信息，若偏差信息不满足预设误差条件，则控制模块基于偏差信息生成遥操作部件对应的角度错误信号，实现了对检测到的遥操作部件的角度的验证，提高了机器人系统中对遥操作部件的角度检测的准确性，进而提高了机器人系统的安全性，避免了机器人系统失控风险。
实施例五
图5是本发明实施例五提供的一种电子设备的结构示意图。图5示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性电子设备12的框图。图5显示的电子设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。设备12典型的是承担确定手术机器人遥操作控制功能的电子设备。
如图5所示，电子设备12以通用计算设备的形式表现。电子设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，存储器28，连接不同组件(包括存储器28和处理单元16)的总线18。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(Industry StandardArchitecture，ISA)总线，微通道体系结构(Micro Channel Architecture，MCA)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(Video Electronics Standards Association，VESA)局域总线以及外围组件互连(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线。
电子设备12典型地包括多种计算机可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机装置可读介质，例如随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)30和/或高速缓存存储器32。电子设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机存储介质。仅作为举例，存储装置34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(不可移动的、非易失性磁介质在图5中未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图5中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如只读光盘(Compact Disc-ReadOnly Memory，CD-ROM)、数字视盘(Digital Video Disc-Read Only Memory，DVD-ROM)或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品40，该程序产品40具有一组程序模块42，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。程序产品40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于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。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
电子设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、鼠标、摄像头等和显示器)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备12交互的设备通信，和/或与使得该电子设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，电子设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(Local Area Network，LAN)，广域网WideArea Network，WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与电子设备12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12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、磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks，RAID)装置、磁带驱动器以及数据备份存储装置等。
处理器16通过运行存储在存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明上述实施例所提供的手术机器人遥操作控制方法，包括：
控制模块获取遥操作部件的当前角度对应的电压信号，其中，所述电压信号包括第一正弦电压、第一余弦电压、第二正弦电压以及第二余弦电压；
所述控制模块基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度以及第二参考角度，根据所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算偏差信息；
若所述偏差信息不满足预设误差条件，则所述控制模块基于所述偏差信息生成所述遥操作部件对应的角度错误信号。
当然，本领域技术人员可以理解，处理器还可以实现本发明任意实施例所提供的手术机器人遥操作控制方法的技术方案。
实施例六
本发明实施例六还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所提供的手术机器人遥操作控制方法步骤，该方法包括：
控制模块获取遥操作部件的当前角度对应的电压信号，其中，所述电压信号包括第一正弦电压、第一余弦电压、第二正弦电压以及第二余弦电压；
所述控制模块基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度以及第二参考角度，根据所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算偏差信息；
若所述偏差信息不满足预设误差条件，则所述控制模块基于所述偏差信息生成所述遥操作部件对应的角度错误信号。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——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。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、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、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质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。
计算机可读的信号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，其中承载了计算机可读的程序代码。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。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、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。
计算机可读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、电线、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或其组合来编写用于执行本发明实施例操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，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机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种手术机器人遥操作控制方法，其特征在于，所述方法包括：
控制模块获取遥操作部件的当前角度对应的电压信号，其中，所述电压信号包括第一正弦电压、第一余弦电压、第二正弦电压以及第二余弦电压；
所述控制模块基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度以及第二参考角度，根据所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算偏差信息；
若所述偏差信息不满足预设误差条件，则所述控制模块基于所述偏差信息生成所述遥操作部件对应的角度错误信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制模块包括第一控制单元和第二控制单元，所述控制模块基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度以及第二参考角度，根据所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算偏差信息，包括：
第一控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度，将所述第一参考角度发送至第二控制单元；
第二控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第二参考角度，将所述第二参考角度发送至所述第一控制单元。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算偏差信息，包括：
所述第一控制单元基于所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算第一偏差信息；
所述第二控制单元基于所述第一参考角度以及所述第二参考角度计算第二偏差信息。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度，包括：
所述第一控制单元基于所述第一正弦电压以及所述第一余弦电压，确定所述遥操作部件的第一参考角度；
相应的，所述第二控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第二参考角度，包括：
所述第二控制单元基于所述第二正弦电压以及所述第二余弦电压，确定所述遥操作部件的第二参考角度；
其中，所述第一正弦电压与所述第二正弦电压互补，所述第一余弦电压与所述第二余弦电压互补。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述若所述偏差信息不满足预设误差条件，则所述控制模块基于所述偏差信息生成所述遥操作部件对应的角度错误信号，包括：
所述第一控制单元判断所述第一偏差信息是否满足预设误差条件，若否，则所述第一控制单元生成所述遥操作部件对应的角度错误信号；
所述第二控制单元判断所述第二偏差信息是否满足预设误差条件，若否，则所述第二控制单元生成所述遥操作部件对应的角度错误信号；
若上位机检测到所述第一控制单元和/或所述第二控制单元生成的所述角度错误信号，则确定所述遥操作部件处于错误角度检测状态。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第二参考角度，包括：
若所述第二控制单元获取到所述第一控制单元发送的触发信号，则所述第二控制单元基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第二参考角度；
其中，所述触发信号为所述第一控制单元在执行基于所述电压信号确定所述遥操作部件的第一参考角度的操作前发送的。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述偏差信息满足所述预设误差条件，则所述控制模块基于所述第一参考角度和/或第二参考角度确定所述遥操作部件对应的实际操作角度，将所述实际操作角度发送至所述控制模块关联的上位机；
所述上位机基于所述实际操作角度生成用于控制手术机器人的控制信号。
8.一种手术机器人遥操作控制系统，其特征在于，所述系统包括目标传感器、遥操作部件、控制模块以及上位机；其中，
所述目标传感器，与所述控制模块通信连接，用于采集所述遥操作部件的当前角度对应的电压信号，将所述电压信号发送至所述控制模块；
所述控制模块，与所述上位机通信连接，用于基于权利要求1-7中任一所述的手术机器人遥操作控制方法，计算偏差信息，并在所述偏差信息不满足预设误差条件时，生成所述遥操作部件对应的角度错误信号发送至所述上位机。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的手术机器人遥操作控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的手术机器人遥操作控制方法。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116509557A (zh) * | 2023-06-28 | 2023-08-01 | 苏州恒瑞宏远医疗科技有限公司 | 穿刺机器人主操作手、穿刺活检机器人及其操作方法 |
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