CN116459007A - 手术机器人系统的机械臂构型确定方法、装置和设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种手术机器人系统的机械臂构型确定方法、装置和设备。该方法包括：通过成像装置，识别目标戳卡得到目标戳卡手术介入点位置，识别预设的视觉标记物得到视觉标记物位置；将目标戳卡手术介入点位置，朝向视觉标记物位置的连线，确定为目标方向；按照目标方向，确定手术机器人系统的机械臂构型。从而无需人工介入，便能快速确定手术机器人系统的机械臂构型，提高了手术机器人系统的机械臂构型的确定效率。
Description
技术领域
本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种手术机器人系统的机械臂构型确定方法、装置和设备。
背景技术
本申请针对申请号为“CN202110887958.7"、申请日2021年08月03日、发明名称为“手术机器人系统的机械臂构型确定方法、装置和设备”的分案申请。
随着机器人技术的发展，出现了带有机械臂的手术机器人系统，该手术机器人系统可以在手术准备期间带着机械臂移动至指定的位置，随后医务工作人员进行手术前的准备，将手术机器人系统的机械臂摆放至指定位置，确定出手术机器人系统的机械臂构型。
然而，手术机器人系统的机械臂构型的摆位方式复杂，人工确定的方式耗时较长，手术机器人系统的机械臂构型的确定效率低。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够快速确定手术机器人系统的机械臂构型的手术机器人系统的机械臂构型确定方法、装置和设备。
一种手术机器人系统的机械臂构型确定方法，所述方法包括：
通过成像装置，识别目标戳卡得到目标戳卡手术介入点位置，识别预设的视觉标记物得到视觉标记物位置；
将所述手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到所述目标戳卡手术介入点位置的上方，得到吊盘位置；其中，所述吊盘用于悬吊至少一个机械臂；
在所述吊盘位置处，将所述目标戳卡手术介入点位置，朝向所述视觉标记物位置的连线，确定为目标方向；
按照所述目标方向，确定所述手术机器人系统的机械臂构型。
在其中一个实施例中，所述方法还包括，获取目标位置，将所述成像装置调整到所述目标位置，其中，所述获取所述目标位置，包括：
通过所述成像装置，识别至少一个戳卡；
将所述戳卡全部位于所述成像装置的成像范围内的位置，确定为所述目标位置。
在其中一个实施例中，所述通过成像装置，识别目标戳卡得到目标戳卡手术介入点位置，包括：
通过所述成像装置，获取手术部位曲面，以及获取所述目标戳卡的长轴姿态；
根据所述长轴姿态，以所述目标戳卡的长轴为基准作延长线；
将所述延长线与所述手术部位曲面的交点，确定为所述目标戳卡手术介入点位置。
在其中一个实施例中，所述将所述手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到所述目标戳卡手术介入点位置的上方，得到吊盘位置，包括：
将所述手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到所述目标戳卡手术介入点位置的上方，并将所述吊盘旋转中心的位置确定为所述吊盘位置。
在其中一个实施例中，所述机械臂构型包括第一目标构型和第二目标构型；
所述按照所述目标方向，确定所述手术机器人系统的机械臂构型，包括：
按照所述目标方向，确定所述目标戳卡对应的机械臂构型，得到所述第一目标构型；
以所述第一目标构型为基准，按照预设的摆位构型方法，确定其他机械臂构型，得到所述第二目标构型。
在其中一个实施例中，所述机械臂包括第一关节、第二关节、第三关节和第四关节；所述机械臂构型包括所述第一关节的关节值、所述第二关节的关节值、所述第三关节的关节值和所述第四关节的关节值；
所述按照所述目标方向，确定所述目标戳卡对应的机械臂构型，得到所述第一目标构型，包括：
按照所述目标方向，确定所述目标戳卡对应的机械臂，得到目标机械臂，并确定所述目标机械臂的第一关节的关节值、第二关节的关节值、第三关节的关节值和第四关节的关节值。
在其中一个实施例中，所述确定所述目标戳卡对应的机械臂，得到目标机械臂，并确定所述目标机械臂的第一关节的关节值、第二关节的关节值、第三关节的关节值和第四关节的关节值，包括：
确定出所述第一关节的关节值、所述第二关节的关节值和第三关节的关节值；
按照所述第一关节的关节值、所述第二关节的关节值、所述第三关节的关节值和预设距离，确定出所述第四关节的关节值；所述预设距离为所述目标戳卡手术介入点位置到所述目标机械臂的远心机构不动点之间的预设距离。
一种手术机器人系统的机械臂构型确定装置，所述装置包括：
位置识别模块，用于通过成像装置，识别目标戳卡得到目标戳卡手术介入点位置，识别预设的视觉标记物得到视觉标记物位置；
位置调整模块，用于将所述手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到所述目标戳卡位置的上方，得到吊盘位置；其中，所述吊盘用于悬吊至少一个机械臂；
方向确定模块，用于在所述吊盘位置处，将所述目标戳卡手术介入点位置，朝向所述视觉标记物位置的连线，确定为目标方向；
构型确定模块，用于按照所述目标方向，确定所述手术机器人系统的机械臂构型。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项实施例所述的方法。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项实施例所述的方法。
上述手术机器人系统的机械臂构型确定方法、装置和设备，通过成像装置，识别目标戳卡得到目标戳卡手术介入点位置，识别预设的视觉标记物得到视觉标记物位置；将手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到目标戳卡手术介入点位置的上方，得到吊盘位置；其中，吊盘用于悬吊至少一个机械臂；在吊盘位置处，将目标戳卡手术介入点位置，朝向视觉标记物位置的连线，确定为目标方向；按照目标方向，确定手术机器人系统的机械臂构型。从而可以自动完成手术机器人系统的机械臂构型的确定，无需人工介入，实现手术机器人系统的机械臂构型的快速确定，提高了手术机器人系统的机械臂构型的确定效率。
附图说明
图1为一个实施例中手术机器人系统的机械臂构型确定方法的应用环境图；
图2为一个实施例中手术机器人系统的机械臂构型确定方法的流程示意图；
图3为一个实施例中步骤S100之前的一种可实施方式的流程示意图；
图4为一个实施例中步骤S100的一种可实施方式的流程示意图；
图5为一个实施例中步骤S400的一种可实施方式的流程示意图；
图6A为一个实施例中患者台车系统轴测图；
图6B为一个实施例中第一目标构型的确定示意图；
图6C为一个实施例中第二目标构型的确定示意图；
图7为一个实施例中手术机器人系统的机械臂构型确定装置的结构框图；
图8为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的手术机器人系统的机械臂构型确定方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，1是主控台、2是患者台车、3是视觉模组、4是患者手术床、5是视觉台车，视觉模组由深度相机(成像装置)和2自由度云台组成。深度相机可检测环境的三维信息，2自由度云台可调整深度相机的姿态。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种手术机器人系统的机械臂构型确定方法，具体包括以下步骤：
步骤S100，通过成像装置，识别目标戳卡得到目标戳卡手术介入点位置，识别预设的视觉标记物得到视觉标记物位置。
步骤S200，将手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到目标戳卡手术介入点位置的上方，得到吊盘位置；其中，吊盘用于悬吊至少一个机械臂。
步骤S300，在吊盘位置处，将目标戳卡手术介入点位置，朝向视觉标记物位置的连线，确定为目标方向。
步骤S400，按照目标方向，确定手术机器人系统的机械臂构型。
其中，目标戳卡手术介入点位置为当前需要进行机械臂摆位(确定机械臂构型)的戳卡对应的手术介入点。目标戳卡是指需要进行手术的戳卡。手术机器人系统的吊盘用于悬吊手术用的至少一个机械臂，机械臂用于夹持手术器械。视觉标记物是指在手术部位的曲面上进行标记得到的记号。
具体地，通过成像装置，获取目标戳卡对应的影像信息，并对得到的影像信息进行分析和识别，识别出目标戳卡手术介入点位置，以及识别出视觉标记物，得到视觉标记物位置。
接着，将手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到目标戳卡手术介入点位置的上方，得到吊盘位置。在手术机器人系统的吊盘位于吊盘位置处时，将目标戳卡手术介入点位置作为起点，朝向视觉标记物位置做射线，并将射线方向确定为目标方向。然后，按照目标方向，对手术机器人系统的机械臂进行摆位，得到每一机械臂的位姿，并根据所有机械臂的位置，得到手术机器人系统的机械臂构型。
上述手术机器人系统的机械臂构型确定方法，通过成像装置，识别目标戳卡得到目标戳卡手术介入点位置，识别预设的视觉标记物得到视觉标记物位置；将手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到目标戳卡手术介入点位置的上方，得到吊盘位置；其中，吊盘用于悬吊至少一个机械臂；在吊盘位置处，将目标戳卡手术介入点位置，朝向视觉标记物位置的连线，确定为目标方向；按照目标方向，确定手术机器人系统的机械臂构型。从而可以自动完成手术机器人系统的机械臂构型的确定，无需人工介入，实现手术机器人系统的机械臂构型的快速确定，提高了手术机器人系统的机械臂构型的确定效率。
在一个实施例中，如图3所示，为步骤S100之前的一种可实施方式的流程示意图，包括：获取目标位置，将成像装置调整到目标位置，其中，获取目标位置，具体包括：
步骤S101，通过成像装置，识别至少一个戳卡。
步骤S102，将戳卡全部位于成像装置的成像范围内的位置，确定为目标位置。
其中，目标位置是指成像装置能覆盖至少一个戳卡中的全部戳卡的位置。至少一个戳卡包括目标戳卡。可选地，目标戳卡手术介入点可以是内窥镜戳卡手术介入点。
具体地，通过成像装置，获取至少一个戳卡的影像信息，并对得到的影像信息进行分析和识别，识别出戳卡。然后，对成像装置的位置进行调整，直到该成像装置获取到的影像信息能涵盖全部戳卡，则把全部戳卡位于成像装置的成像范围内的位置，确定为目标位置。
示例地，医护人员将患者台车推到手术床旁后，视觉模组(成像装置)自动调整姿态、感知周围环境、识别戳卡、确保四个戳卡均位于视野范围内。视觉模组由深度相机和2自由度云台组成，其中深度相机用于感知环境信息，例如戳卡、视觉标记物、患者等，2自由度云台用于调整深度相机的视场角，确保四个戳卡均位于视野范围内。视觉模组自动调整姿态的原理为，2自由度云台带动深度相机按照设定的轨迹运动，同时深度相机不断感知周围环境，从而建立环境的彩色点云地图，从地图中识别出戳卡特征，计算最优的相机视场角。视觉模组带动相机运动到最优视场角，完成视觉模组的自动姿态调整。可选地，视觉设备的安装位置可以在患者台车上，也可以在视觉台车或主控台车上，甚至可以独立安装在手术床旁或手术床上。可选地，戳卡或机械臂上可以增加一些标记点，以提高视觉检测的精度。
可选地，在确定手术机器人系统的机械臂构型前，需要医护人员做一些构型确定前的准备工作，包括：患者侧无菌医护人员建立患者气腹，插入内窥镜戳卡，并将内窥镜插入患者体内；接着，患者侧无菌医护人员调整内窥镜位置，观察患者体内手术区域情况，当内窥镜指向手术区域边缘中心处时，在患者体表贴上视觉标记物，以指示该方向；患者侧无菌医护人员根据手术区域情况，插入其余3个戳卡；非无菌医护人员调整视觉模组(成像装置)，使得相机朝向患者台车前进方向；相机的视频信息传输到显示器上，辅助医护人员推动患者台车，避免推车过程中发生碰撞。
上述实施例中，通过成像装置，识别至少一个戳卡；将戳卡全部位于成像装置的成像范围内的位置，确定为目标位置。从而使得成像装置能获取到全部戳卡的影像信息，为后续机械臂构型的确定提供基础，使得后续能够通过成像装置获取到的影像信息实现机械臂构型的确定，从而无需人工介入，便能够快速确定手术机器人系统的机械臂构型，提高了手术机器人系统的机械臂构型的确定效率。
在一个实施例中，如图4所示，为步骤S100的一种可实施方式的流程示意图，具体包括：
步骤S110，通过成像装置，获取手术部位曲面，以及获取目标戳卡的长轴姿态。
步骤S120，根据长轴姿态，以目标戳卡的长轴为基准作延长线。
步骤S130，将延长线与手术部位曲面的交点，确定为目标戳卡手术介入点位置。
具体地，通过手术机器人系统上的成像装置，获取手术部位、目标戳卡的影像信息，通过获取到的手术部位、目标戳卡的影像信息，对手术部位和目标戳卡进行分析和识别，得到手术部位曲面和目标戳卡的长轴姿态。接着，根据长轴姿态，以目标戳卡的长轴为基准作延长线，并确定出该延长线与手术部位曲面的交点，将延长线与手术部位曲面的交点确定为目标戳卡手术介入点。需要说明的是，每一戳卡对应一个手术器械，至少一个戳卡点对应至少一个手术器械，手术器械可以应用于后续的手术中。
上述实施例中，通过成像装置，获取手术部位曲面，以及获取目标戳卡的长轴姿态；根据长轴姿态，以目标戳卡的长轴为基准作延长线；将延长线与手术部位曲面的交点，确定为目标戳卡手术介入点位置。从而可以根据成像装置获取到的影像信息，确定出手术部位曲面和目标戳卡的长轴姿态，为后续机械臂构型的确定提供基础，最终能根据目标戳卡手术介入点位置，快速确定手术机器人系统的机械臂构型，提高手术机器人系统的机械臂构型的确定效率。
在一个实施例中，为步骤S200的一种可实施方式，具体包括：
将手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到目标戳卡手术介入点位置的上方，并将吊盘旋转中心的位置确定为吊盘位置。
其中，吊盘旋转中心是指手术机器人系统上用于悬吊手术器械的吊盘，该吊盘可以旋转，用于调整其所悬吊的手术器械的位置。目标戳卡手术介入点位置的上方可以是目标戳卡手术介入点垂直于水平面的上方，也可以是目标戳卡卡介入点预设范围内任意位置的上方，其中，预设范围可以是目标戳卡手术介入点0—5cm的邻域范围。
具体地，将手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到目标戳卡手术介入点位置的上方，并将此时吊盘旋转中心的位置确定为吊盘位置。可选地，还可以在吊盘位置处，对至少一个机械臂进行调整，使得后续医务工作者在为患者进行手术时，能够能加方便快捷地使用机械臂和机械臂上的器械。为达到上述方便快捷地使用机械臂和机械臂上的器械的效果，需要至少一个机械臂能覆盖全部戳卡，为此，需要在吊盘位置处，对至少一个机械臂进行调整，并在至少一个机械臂能覆盖全部戳卡的情况下，将吊盘旋转中心的位置和至少一个机械臂的位置确定为吊盘位置。
上述实施例中，将手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到目标戳卡手术介入点位置的上方，得到吊盘位置，为后续进一步确定机械臂构型提供位置基础。
在一个实施例中，如图5所示，为步骤S400的一种可实施方式的流程示意图，具体包括：
步骤S410，按照目标方向，确定目标戳卡对应的机械臂构型，得到第一目标构型。
步骤S420，以第一目标构型为基准，按照预设的摆位构型方法，确定其他机械臂构型，得到第二目标构型。
其中，机械臂构型包括第一目标构型和第二目标构型。第一目标构型为目标戳卡对应的机械臂构型，当目标戳卡为内窥镜戳卡时，第一目标构型为内窥镜戳卡对应的机械臂构型。第二目标构型为其他机械臂构型。预设的摆位构型方法是指按照预设机械臂的构型去确定其他机械臂构型的方法，其中，预设机械臂是指至少一个机械臂中的任意一个机械臂。该摆位构型方法还需要满足机械臂对至少一个戳卡的覆盖的状态，以及机械臂与机械臂之间不互相影响的状态。
具体地，在吊盘位置处，将目标戳卡对应的机械臂按照目标方向设置，得到目标戳卡对应的机械臂构型，即第一目标构型。接着，以第一目标构型为基准，按照预设的摆位构型方法，基于运动学和碰撞检测的摆位构型，对其他机械臂构型进行设置，得到其他机械臂构型，即第二目标构型。
上述实施例中，按照目标方向，确定目标戳卡对应的机械臂构型，得到第一目标构型，并以第一目标构型为基准，按照预设的摆位构型方法，确定其他机械臂构型，得到第二目标构型。可以自动完成机械臂构型的确定，无需人工介入，便能快速确定手术机器人系统的机械臂构型，提高了手术机器人系统的机械臂构型的确定效率。
在一个实施例中，为步骤S410的一种可实施方式，具体包括：
按照目标方向，确定目标戳卡对应的机械臂，得到目标机械臂，并确定目标机械臂的第一关节的关节值、第二关节的关节值、第三关节的关节值和第四关节的关节值。
其中，机械臂包括至少一个关节，至少一个关节包括第一关节、第二关节、第三关节和第四关节。第一目标构型包括第一关节的关节值、第二关节的关节值、第三关节的关节值和第四关节的关节值。
具体地，在确定出目标戳卡对应的机械臂构型(第一目标构型)的过程中，需要按照目标方向，确定目标戳卡对应的机械臂，即目标机械臂，并确定出第一关节的关节值、第二关节的关节值、第三关节的关节值和第四关节的关节值。
可选地，步骤S512具体包括：确定出第一关节的关节值、第二关节的关节值和第三关节的关节值，并按照第一关节的关节值、第二关节的关节值、第三关节的关节值和预设距离，确定出第四关节的关节值。其中，预设距离为目标戳卡手术介入点位置到目标机械臂的远心机构(RCM，Remote Center of Motion)不动点之间的预设距离，该预设距离可以根据手术需求进行调整，可以为10cm、15cm或20cm不等。
示例地，在手术机器人系统的机械臂构型确定的过程中，如图6A所示，为患者台车系统轴测图，手术机器人系统的机械臂悬吊于旋转吊盘之下，机械臂的具体构型和位姿可以调整。图6B为第一目标构型的确定示意图，当机械臂对应的器械为内窥镜时，为持镜臂的构型确认过程：在术前摆位的过程中，只有关节J1～J8会运动，远心机构(RCM)的关节不会发生运动，因此远心机构可以看成一个整体，则调整臂(J5～J8)在患者投影面上退化为了一个平面三自由度的机械臂，由刚体运动学可知，平面刚体的位姿只有3个自由度(X、Y和绕Z的转动)，因此当确定了平面刚体的位姿后，即可唯一确定平面三自由度机械臂的关节角J5～J7(第一关节的关节值、第二关节的位姿、第三关节的位姿)。除此之外，为了提高手术机器人系统的安全性，同时兼顾医护人员操作的便捷性，要求持镜臂到内窥镜戳卡(trocar)不动点的距离为10cm(预设距离)。成像装置可以获取内窥镜戳卡不动点的三维坐标(X、Y、Z)，其中利用Z方向坐标和持镜臂运动学可以计算出持镜臂到内窥镜戳卡不动点的距离，从而确定关节J8的位置(第四关节的位姿)。故要确定持镜臂的位姿，必需的得到内窥镜戳卡不动点的坐标(X、Y、Z)和内窥镜在患者平面的投影方向(绕Z的转动)。
示例地，图6C，为第二目标构型的确定示意图，在第二目标构型的确定过程中，或者在机械臂构型的确定过程中，在第一目标构型(持镜臂的构型)确认后，基于运动学可以得到机械臂的位置和姿态，采用层次包围盒进行机械臂之间的碰撞检测，以持3条机械臂运动范围最大且不发生相互碰撞为优化目标，计算机械臂的最优构型，确定关节角J5～J7的位置。除此之外，为了提高手术机器人系统的安全性，同时兼顾医护人员操作的便捷性，要求机械臂到器械戳卡不动点的距离为10cm，根据相机获取的器械戳卡不动点的三维坐标(X、Y、Z)和机械臂运动学，可确定机械臂关节J8的位置。至此，机械臂关节J5～J8位置均已确定。
可选地，在4条机械臂运动到位后，持镜臂和机械臂构型确定后，医护人员可以选择同步或异步运动模式，4条机械臂根据所选的运动模式运动到位。同步模式指的是4条机械臂同时到达各自的指定的位姿；异步模式指的是4条机械臂运动到各自的指定的位姿，运动时间可以不同。医护人员也可以拖动关节8与戳卡连接上。
上述实施例中，按照目标方向，确定目标戳卡对应的机械臂得到目标机械臂，并确定目标机械臂的第一关节的关节值、第二关节的关节值、第三关节的关节值和第四关节的关节值。可以保证确定出的第一目标构型能够符合手术的要求，便于手术的顺利进行。
应该理解的是，虽然图2-5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2-5中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种手术机器人系统的机械臂构型确定装置，包括：位置识别模块701、位置调整模块702、方向确定模块703和构型确定模块704，其中：
位置识别模块701，用于通过成像装置，识别目标戳卡得到目标戳卡手术介入点位置，识别预设的视觉标记物得到视觉标记物位置；
位置调整模块702，用于将手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到目标戳卡位置的上方，得到吊盘位置；其中，吊盘用于悬吊至少一个机械臂；
方向确定模块703，用于在吊盘位置处，将目标戳卡手术介入点位置，朝向视觉标记物位置的连线，确定为目标方向；
构型确定模块704，用于按照目标方向，确定手术机器人系统的机械臂构型。
在其中一个实施例中，位置识别模块701还用于：获取目标位置，将成像装置调整到目标位置，其中，获取目标位置，包括：通过成像装置，识别至少一个戳卡；将戳卡全部位于成像装置的成像范围内的位置，确定为目标位置。
在其中一个实施例中，位置识别模块701还用于：通过成像装置，获取手术部位曲面，以及获取目标戳卡的长轴姿态；根据长轴姿态，以目标戳卡的长轴为基准作延长线；将延长线与手术部位曲面的交点，确定为目标戳卡手术介入点位置。
在其中一个实施例中，位置调整模块702还用于：将手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到目标戳卡手术介入点位置的上方，并将吊盘旋转中心的位置确定为吊盘位置。
在其中一个实施例中，构型确定模块704还用于：按照目标方向，确定目标戳卡对应的机械臂构型，得到第一目标构型；以第一目标构型为基准，按照预设的摆位构型方法，确定其他机械臂构型，得到第二目标构型。
在其中一个实施例中，构型确定模块704还用于：按照目标方向，确定目标戳卡对应的机械臂，得到目标机械臂，并确定目标机械臂的第一关节的关节值、第二关节的关节值、第三关节的关节值和第四关节的关节值。
在其中一个实施例中，构型确定模块704还用于：确定出第一关节的关节值、第二关节的关节值和第三关节的关节值；按照第一关节的关节值、第二关节的关节值、第三关节的关节值和预设距离，确定出第四关节的关节值；预设距离为目标戳卡手术介入点位置到目标机械臂的远心机构不动点之间的预设距离。
关于手术机器人系统的机械臂构型确定装置的具体限定可以参见上文中对于手术机器人系统的机械臂构型确定方法的限定，在此不再赘述。上述手术机器人系统的机械臂构型确定装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种手术机器人系统的机械臂构型确定方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
通过成像装置，识别目标戳卡得到目标戳卡手术介入点位置，识别预设的视觉标记物得到视觉标记物位置；
将手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到目标戳卡位置的上方，得到吊盘位置；其中，吊盘用于悬吊至少一个机械臂；
在吊盘位置处，将目标戳卡手术介入点位置，朝向视觉标记物位置的连线，确定为目标方向；
按照目标方向，确定手术机器人系统的机械臂构型。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取目标位置，将成像装置调整到目标位置，其中，获取目标位置，包括：通过成像装置，识别至少一个戳卡；将戳卡全部位于成像装置的成像范围内的位置，确定为目标位置。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：通过成像装置，获取手术部位曲面，以及获取目标戳卡的长轴姿态；根据长轴姿态，以目标戳卡的长轴为基准作延长线；将延长线与手术部位曲面的交点，确定为目标戳卡手术介入点位置。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：将手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到目标戳卡手术介入点位置的上方，并将吊盘旋转中心的位置确定为吊盘位置。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：按照目标方向，确定目标戳卡对应的机械臂构型，得到第一目标构型；以第一目标构型为基准，按照预设的摆位构型方法，确定其他机械臂构型，得到第二目标构型。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：按照目标方向，确定目标戳卡对应的机械臂，得到目标机械臂，并确定目标机械臂的第一关节的关节值、第二关节的关节值、第三关节的关节值和第四关节的关节值。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：确定出第一关节的关节值、第二关节的关节值和第三关节的关节值；按照第一关节的关节值、第二关节的关节值、第三关节的关节值和预设距离，确定出第四关节的关节值；预设距离为目标戳卡手术介入点位置到目标机械臂的远心机构不动点之间的预设距离。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
通过成像装置，识别目标戳卡得到目标戳卡手术介入点位置，识别预设的视觉标记物得到视觉标记物位置；
将手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到目标戳卡位置的上方，得到吊盘位置；其中，吊盘用于悬吊至少一个机械臂；
在吊盘位置处，将目标戳卡手术介入点位置，朝向视觉标记物位置的连线，确定为目标方向；
按照目标方向，确定手术机器人系统的机械臂构型。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：获取目标位置，将成像装置调整到目标位置，其中，获取目标位置，包括：通过成像装置，识别至少一个戳卡；将戳卡全部位于成像装置的成像范围内的位置，确定为目标位置。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：通过成像装置，获取手术部位曲面，以及获取目标戳卡的长轴姿态；根据长轴姿态，以目标戳卡的长轴为基准作延长线；将延长线与手术部位曲面的交点，确定为目标戳卡手术介入点位置。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：将手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到目标戳卡手术介入点位置的上方，并将吊盘旋转中心的位置确定为吊盘位置。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：按照目标方向，确定目标戳卡对应的机械臂构型，得到第一目标构型；以第一目标构型为基准，按照预设的摆位构型方法，确定其他机械臂构型，得到第二目标构型。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：按照目标方向，确定目标戳卡对应的机械臂，得到目标机械臂，并确定目标机械臂的第一关节的关节值、第二关节的关节值、第三关节的关节值和第四关节的关节值。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：确定出第一关节的关节值、第二关节的关节值和第三关节的关节值；按照第一关节的关节值、第二关节的关节值、第三关节的关节值和预设距离，确定出第四关节的关节值；预设距离为目标戳卡手术介入点位置到目标机械臂的远心机构不动点之间的预设距离。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (17)
1.一种手术机器人系统的机械臂构型确定方法，其特征在于，所述方法包括：
通过成像装置，识别目标戳卡得到目标戳卡手术介入点位置，识别预设的视觉标记物得到视觉标记物位置；
将所述目标戳卡手术介入点位置，朝向所述视觉标记物位置的连线，确定为目标方向；
按照所述目标方向，确定所述手术机器人系统的机械臂构型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，获取目标位置，将所述成像装置调整到所述目标位置，其中，所述获取所述目标位置，包括：
通过所述成像装置，识别至少一个戳卡；
将所述戳卡全部位于所述成像装置的成像范围内的位置，确定为所述目标位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过成像装置，识别目标戳卡得到目标戳卡手术介入点位置，包括：
通过所述成像装置，获取手术部位曲面，以及获取所述目标戳卡的长轴姿态；
根据所述长轴姿态，以所述目标戳卡的长轴为基准作延长线；
将所述延长线与所述手术部位曲面的交点，确定为所述目标戳卡手术介入点位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述通过成像装置，识别目标戳卡得到目标戳卡手术介入点位置，识别预设的视觉标记物得到视觉标记物位置步骤之后，所述方法还包括：
将所述手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到所述目标戳卡手术介入点位置的上方，并将吊盘旋转中心的位置确定为吊盘位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机械臂构型包括第一目标构型和第二目标构型；
所述按照所述目标方向，确定所述手术机器人系统的机械臂构型，包括：
按照所述目标方向，确定所述目标戳卡对应的机械臂构型，得到所述第一目标构型；
以所述第一目标构型为基准，按照预设的摆位构型方法，确定其他机械臂构型，得到所述第二目标构型。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述机械臂包括第一关节、第二关节、第三关节和第四关节；所述机械臂构型包括所述第一关节的关节值、所述第二关节的关节值、所述第三关节的关节值和所述第四关节的关节值；
所述按照所述目标方向，确定所述目标戳卡对应的机械臂构型，得到所述第一目标构型，包括：
按照所述目标方向，确定所述目标戳卡对应的机械臂，得到目标机械臂，并确定所述目标机械臂的第一关节的关节值、第二关节的关节值、第三关节的关节值和第四关节的关节值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标戳卡对应的机械臂，得到目标机械臂，并确定所述目标机械臂的第一关节的关节值、第二关节的关节值、第三关节的关节值和第四关节的关节值，包括：
确定出所述第一关节的关节值、所述第二关节的关节值和第三关节的关节值；
按照所述第一关节的关节值、所述第二关节的关节值、所述第三关节的关节值和预设距离，确定出所述第四关节的关节值；所述预设距离为所述目标戳卡手术介入点位置到所述目标机械臂的远心机构不动点之间的预设距离。
8.一种手术机器人系统的机械臂构型确定装置，其特征在于，所述装置包括：
位置识别模块，用于通过成像装置，识别目标戳卡得到目标戳卡手术介入点位置，识别预设的视觉标记物得到视觉标记物位置；
方向确定模块，用于将所述目标戳卡手术介入点位置，朝向所述视觉标记物位置的连线，确定为目标方向；
构型确定模块，用于按照所述目标方向，确定所述手术机器人系统的机械臂构型。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述位置识别模块，还用于：通过所述成像装置，识别至少一个戳卡；将所述戳卡全部位于所述成像装置的成像范围内的位置，确定为所述目标位置。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述位置识别模块，还用于：通过所述成像装置，获取手术部位曲面，以及获取所述目标戳卡的长轴姿态；根据所述长轴姿态，以所述目标戳卡的长轴为基准作延长线；将所述延长线与所述手术部位曲面的交点，确定为所述目标戳卡手术介入点位置。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述手术机器人系统的机械臂构型确定装置还包括位置调整模块，所述位置调整模块，还用于：将所述手术机器人系统的吊盘旋转中心调整到所述目标戳卡手术介入点位置的上方，并将吊盘旋转中心的位置确定为吊盘位置。
12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述构型确定模块，还用于：按照所述目标方向，确定所述目标戳卡对应的机械臂构型，得到所述第一目标构型；以所述第一目标构型为基准，按照预设的摆位构型方法，确定其他机械臂构型，得到所述第二目标构型。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述构型确定模块，还用于：按照所述目标方向，确定所述目标戳卡对应的机械臂，得到目标机械臂，并确定所述目标机械臂的第一关节的关节值、第二关节的关节值、第三关节的关节值和第四关节的关节值。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述构型确定模块，还用于：确定出所述第一关节的关节值、所述第二关节的关节值和第三关节的关节值；按照所述第一关节的关节值、所述第二关节的关节值、所述第三关节的关节值和预设距离，确定出所述第四关节的关节值；所述预设距离为所述目标戳卡手术介入点位置到所述目标机械臂的远心机构不动点之间的预设距离。
15.一种手术机器人系统，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
16.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
17.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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