CN116919609A - 手术机器人控制系统、方法、电子设备和存储介质 - Google Patents

手术机器人控制系统、方法、电子设备和存储介质 Download PDF

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CN116919609A CN202210362493.8A CN202210362493A CN116919609A CN 116919609 A CN116919609 A CN 116919609A CN 202210362493 A CN202210362493 A CN 202210362493A CN 116919609 A CN116919609 A CN 116919609A
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Abstract

本发明提供了一种手术机器人控制系统、方法、手术机器人、电子设备和存储介质，所述手术机器人包括通信连接的主端和从端，主端包括操作主手，从端包括至少一条机械臂，控制系统包括设置于操作主手上的按键组件以及与按键组件通信连接的控制器；按键组件配置为供操作者进行控制指令的输入，并将操作者所输入的控制指令传输至控制器；控制器配置为根据所接收的控制指令，控制主端进行相应操作。本发明可以在医生头部不离开术中视野图像的情况下，实现手术机器人的控制，以提高医生手术操作过程中的便利性与连贯性，避免手术经常被中断，提高医生的操作体验感。

Description

手术机器人控制系统、方法、电子设备和存储介质
技术领域
本发明涉及手术机器人技术领域，特别涉及一种手术机器人控制系统、方法、手术机器人、电子设备和存储介质。
背景技术
手术机器人其设计理念是采用微创伤方式，精准地实施复杂的外科手术。在传统手术面临种种局限的情况下，发展出了手术机器人来替代传统手术，手术机器人突破了人眼的局限，采用立体成像技术，将内部器官更加清晰的呈现给操作者。在原来手伸不进的区域，机器手能完成360度转动、挪动、摆动、夹持，并避免抖动。手术机器人执行手术具有创口小、出血少、恢复快的优点，能够大大缩短患者术后住院时间，患者术后存活率和康复率也能明显提高。手术机器人作为一种高端医疗器械，受到广大医患的青睐，已广泛运用于各种临床手术中。
手术机器人包括主端机器人和从端机器人，其中，主端机器人由外科医生操作以产生并传输必要的信号；从端机器人接收来自主端机器人的信号，以对患者进行实际操作。进一步地，主端机器人上安装有操作主手，外科医生可以通过操纵操作主手来控制安装于从端机器人上的机械臂以及挂载于机械臂的末端的手术器械进行相应运动。
现有技术中的大多数手术机器人的操作主手均无按键控制系统，需要通过脚踏进行控制，或者语音告知助手进行协助控制等。通过脚踏进行控制的方式存在操作不便利的问题。而通过语音告知助手进行协助控制的方式，由于语音干扰大经常需要多次交流，因此对医生操作的连贯性影响较大。尤其是在远程手术过程中，语音交流干扰会更大。
需要说明的是，公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种手术机器人控制系统、方法、手术机器人、电子设备和存储介质，可以使得医生在连续手术操作过程中，实现手术机器人的控制，以提高医生手术操作过程中的便利性与连贯性。
为达到上述目的，本发明提供一种手术机器人控制系统，所述手术机器人包括通信连接的主端和从端，所述主端包括操作主手，所述从端包括至少一条机械臂，所述控制系统包括设置于所述操作主手上的按键组件以及与所述按键组件通信连接的控制器；
所述按键组件配置为供操作者进行控制指令的输入，并将所述操作者所输入的所述控制指令传输至所述控制器；
所述控制器配置为根据所接收的所述控制指令，控制所述主端进行相应操作。
可选的，按键组件包括主按键以及至少一个调整按键，所述主按键配置为供所述操作者进行控制指令的确认，所述调整按键配置为供所述操作者进行控制指令的选择。
可选的，所述控制指令包括器械更换指令、主从速度比例设置指令、主从离合指令、主从臂切换指令、主从姿态再匹配指令以及主从最佳位置复位指令中的任意一种或多种。
可选的，所述器械更换指令包括待更换器械所对应的机械臂的名称以及待更换器械的名称；
所述控制器配置为根据所接收的所述器械更换指令，控制所述主端发送对应的提示信息至所述从端。
可选的，所述主从速度比例设置指令包括快速主从比例、正常速度主从比例以及慢速主从比例中的任意一种或多种；
所述控制器配置为根据所接收的所述主从速度比例设置指令，控制所述主端发送对应的提示信息至所述从端。
可选的，所述主从离合指令包括双主手离合指令和/或单主手离合指令；
若所述操作者所输入的控制指令为双主手离合指令，则所述控制器配置为根据所接收的双主手离合指令控制每个所述操作主手均进入离合状态，以使得所述操作者能够对每个所述操作主手的位置进行调整；
若所述操作者所输入的控制指令为单主手离合指令，则所述控制器配置为根据所接收的单主手离合指令控制对应的所述操作主手进入离合状态，以使得所述操作者能够对所述操作主手的位置进行调整。
可选的，所述主从臂切换指令包括待进行切换的两条所述机械臂的名称；
所述控制器配置为根据所接收的所述主从臂切换指令，控制对应的所述操作主手切换至对应的所述机械臂进行主从控制。
可选的，所述主从姿态再匹配指令包括单主手姿态再匹配指令和/或双主手姿态再匹配指令；
若所述操作者所输入的控制指令为单主手姿态再匹配指令，则所述控制器配置为根据所接收的单主手姿态再匹配指令，对对应的所述操作主手的各个姿态关节的位置进行调整，以将所述操作主手的各个姿态关节的位置调整至对应的目标位置；
若所述操作者所输入的控制指令为双主手姿态再匹配指令，则所述控制器配置为根据所接收的双主手姿态匹配指令针对每个所述操作主手，对该操作主手的各个姿态关节的位置进行调整，以将该操作主手的各个姿态关节的位置调整至对应的目标位置。
可选的，所述控制器配置为通过以下过程获取所述操作主手的各个姿态关节的目标位置；
获取与所述操作主手对应的所述机械臂的各个姿态关节的位置信息；
根据所述机械臂的各个姿态关节的位置信息，获取所述机械臂的姿态信息；
根据所述机械臂的姿态信息以及所述机械臂与所述操作主手之间的主从姿态映射关系，获取所述操作主手的姿态信息；
根据所述操作主手的姿态信息以及预先设置的主端最佳姿态组合控制策略，获取所述操作主手的各个姿态关节的目标位置。
可选的，所述控制器配置为通过以下过程对所述操作主手的各个姿态关节的位置进行调整，以将所述操作主手的各个姿态关节的位置调整至对应的目标位置：
针对所述操作主手的每一个姿态关节，根据该姿态关节的当前位置和目标位置，规划该姿态关节的运动轨迹，并根据规划好的运动轨迹，控制该姿态关节进行相应运动，以将该姿态关节的位置调整至目标位置。
可选的，所述主从最佳位置复位指令包括单主手最佳位置复位指令和/或双主手最佳位置复位指令；
若所述操作者输入的控制指令为单主手最佳位置复位指令，则所述控制器配置为根据所接收的单主手最佳位置复位指令，对对应的所述操作主手的位置进行调整，以将所述操作主手的位置调整至对应的目标位置；
若所述操作者输入的控制指令为双主手最佳位置复位指令，则所述控制器配置为根据所接收的双主手最佳位置复位指令，针对每个所述操作主手，对该操作主手的位置进行调整，以将该操作主手的位置调整至对应的目标位置。
可选的，所述控制器配置为通过以下过程对所述操作主手的位置进行调整，以将所述操作主手的位置调整至对应的目标位置：
获取所述操作主手的目标位置；
根据所述操作主手的当前位置以及所述操作主手的目标位置，规划所述操作主手的运动轨迹；
根据规划好的运动轨迹，控制所述操作主手进行相应运动，以将所述操作主手的位置调整至对应的目标位置。
可选的，所述控制器配置为根据预先获取的操作场景与最佳操作位置之间的对应关系，获取所述操作主手的目标位置。
可选的，所述控制系统还包括与所述控制器通信连接的显示模块，所述显示模块配置为显示控制指令菜单和/或所述操作者所输入的控制指令。
可选的，所述控制系统还包括存储模块，所述存储模块用于存储器械类型信息和/或所述操作主手的最佳位置信息。
为达到上述目的，本发明还提供一种手术机器人控制方法，述手术机器人包括通信连接的主端和从端，所述主端包括操作主手，所述从端包括至少一条机械臂，所述操作主手上设有按键组件，所述控制方法包括：
通过所述按键组件接收操作者输入的控制指令；
根据所接收的所述控制指令，控制所述主端进行相应操作。
可选的，所述控制指令包括器械更换指令、主从速度比例设置指令、主从离合指令、主从臂切换指令、主从姿态再匹配指令以及主从最佳位置复位指令中的任意一种或多种。
为达到上述目的，本发明还提供一种手术机器人，包括通信连接的主端、从端以及上文所述的手术机器人控制系统。
可选的，所述从端的机械臂上安装有与所述控制器通信连接的指示灯。
为达到上述目的，本发明还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上文所述的手术机器人控制方法。
为达到上述目的，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上文所述的手术机器人控制方法。
与现有技术相比，本发明提供的手术机器人控制系统、方法、手术机器人、电子设备和存储介质具有以下优点：本发明通过在所述手术机器人的主端的操作主手上设置按键组件，由此，通过所述按键组件可以供操作者进行控制指令的输入，进而可以根据所述操作者输入的控制指令，控制所述主端进行相应操作。由此可见，本发明通过所述按键组件即可以实现各项控制指令的输入，从而可以在医生头部不离开术中视野图像的情况下，实现手术机器人的控制，以提高医生手术操作过程中的便利性与连贯性，避免手术经常被中断，提高医生的操作体验感。此外，本发明还可以保证主端医生的信息能够顺利被传递到从端，以提高手术过程中的安全性与稳定性。
附图说明
图1为本发明一实施方式提供的手术机器人的应用场景示意图；
图2为本发明一实施方式提供的手术台车的结构示意图；
图3为本发明一实施方式提供的医生控制台的结构示意图；
图4为本发明一实施方式提供的手术机器人的主从操作控制示意图；
图5为本发明一实施方式提供的手术器械的应用场景示意图；
图6为本发明一实施方式提供的手术机器人控制系统的方框结构示意图；
图7为本发明一实施方式提供的控制指令菜单界面显示示意图；
图8为本发明一实施方式提供的按键组件的结构示意图；
图9为本发明一实施方式提供的选择器械更换指令的界面示意图；
图10为本发明一实施方式提供的器械更换提示信息的界面显示示意图；
图11为本发明一实施方式提供的机械臂的局部结构示意图；
图12为本发明一实施方式提供的选择主从速度比例设置指令的界面示意图；
图13为本发明一实施方式提供的主从速度比例设置提示信息的界面显示示意图；
图14为本发明一实施方式提供的选择主从离合指令的界面示意图；
图15为本发明一实施方式提供的主从离合提示信息的界面显示示意图；
图16为本发明一实施方式提供的选择主从臂切换指令的界面显示示意图；
图17为本发明一实施方式提供的主从臂切换提示信息的界面显示示意图；
图18为本发明另一实施方式提供的确认进行切换的两条机械臂的名称的流程示意图；
图19为本发明一实施方式提供的选择主从姿态再匹配指令的界面示意图；
图20为本发明一实施方式提供的主从姿态再匹配提示信息的界面显示示意图；
图21为本发明一实施方式提供的主从姿态再匹配的具体流程示意图；
图22a为本发明一具体示例提供的T型加速度轨迹规划示意图；
图22b为本发明一具体示例提供的T型速度轨迹规划示意图；
图22c为本发明一具体示例提供的T型位置轨迹规划示意图；
图23为本发明一实施方式提供的选择主从最佳位置复位指令的界面示意图；
图24为本发明一实施方式提供的主从最佳位置复位提示信息的界面显示示意图；
图25为本发明一实施方式提供的手术机器人控制方法的流程示意图；
图26为本发明一实施方式提供的电子设备的方框结构示意图。
其中，附图标记如下：
从端-200；图像台车-210；手术台车-220；第一底座-221；机械臂-222；手术器械-230；执行机构-231；器械杆-232；器械操作端-233；穿刺器-240；不动点-250；工具台车-260；辅助部件-270；信号灯-280；
主端-100；医生控制台-110；第二底座-111；调整部件-112；操作主手-113；显示部件-114；控制器-120；按键组件-130；主按键-131；调整按键-132；显示模块-140；存储模块-150；
处理器-310；通信接口-320；存储器330；通信总线-340。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的手术机器人控制系统、方法、手术机器人、电子设备和存储介质作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在与本发明所能产生的功效及所能达成的目的相同或近似的情况下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
此外，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。
本发明的核心思想在于提供一种手术机器人控制系统、方法、手术机器人、电子设备和存储介质，可以使得医生在连续手术操作过程中，实现手术机器人的控制，以提高医生手术操作过程中的便利性与连贯性。需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，针对从端而言，本文中所称的近端是指远离病灶的一端，所称的末端是指靠近病灶的一端；针对主端而言，本文中所称的近端是指远离操作者的一端，所称的末端是指靠近操作者的一端。此外，需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，本文中所称的多个包括两个的情形，所称的多种包括两种的情形。
另外，需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，本发明提供的手术机器人控制方法可应用于本发明提供的电子设备上，该电子设备可被配置于本发明实施方式的手术机器人上，其中，该电子设备可以是计算机、移动终端等，该移动终端可以是手机、平板电脑等具有各种操作系统的硬件设备。
实施例一
为实现上述思想，本实施例提供一种手术机器人控制系统。请参考图1，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的手术机器人的应用场景示意图。如图1所示，所述手术机器人包括通信连接的主端100和从端200，其中，所述从端200包括图像台车210和手术台车220，所述主端100包括医生控制台110。
请继续参考图2，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的手术台车220的结构示意图。如图2所示，所述手术台车220包括第一底座221以及安装于所述第一底座221上的至少一条机械臂222。优选地，所述手术台车220包括至少两条机械臂222，其中，至少一条所述机械臂222的末端安装有手术器械230，至少一条所述机械臂222的末端安装内窥镜。具体地，所述手术器械230和所述内窥镜可以通过患者表面的戳卡孔伸入到患者体内。通过所述内窥镜可以采集患者体内的图像信息，具体包括获取人体组织器官、手术器械230、血管以及体液等手术环境图像信息，所采集的图像信息被传递至所述图像台车210的显示屏上进行显示。在手术过程中，操作者(即医生)在主端100进行操纵可以实现对手术器械230和内窥镜的操纵，从而完成相应的手术操作。
请继续参考图3，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的医生控制台110的结构示意图。如图3所示，所述医生控制台110包括第二底座111以及安装于所述第二底座111上的调整部件112、操作主手113和显示部件114。其中，所述第二底座111具有脚轮(图中未示出)，从而能够根据实际需要进行移动和固定。进一步地，所述第二底座111上具有脚踏开关(图中未示出)，以检测操作者发出的开关量控制信号。如本领域技术人员所能理解的，所述调整部件112可以电动调整操作主手113和显示部件114等的位置，即所述调整部件112具有人机参数调整功能。位于所述从端200的图像台车210能够将内窥镜采集到的患者体内的图像信息传递至所述显示部件114上进行显示，从而为操作者提供可靠的图像信息。在手术过程中，坐在所述主端100的操作者通过操纵所述操作主手113来控制位于所述从端200的手术器械230和内窥镜。进一步地，所述医生控制台110包括两条操作主手113，操作者通过所述显示部件114观察传回的患者体内图像，通过双手动作来控制所述从端200的机械臂222及器械(包括手术器械230和内窥镜)的运动，完成各种操作，从而达到为患者做手术的目的。同时操作者可以通过脚踏开关控制部分动作，例如通过所述脚踏开关完成电切、电凝等相关操作的输入。
请继续参考图4，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的手术机器人的主从操作控制示意图。如图4所示，正常手术操作时，位于主端100的操作者在内窥镜所采集的患者体内图像的引导下，通过主从遥操作，可以对位于从端200的器械(包括手术器械230和内窥镜)的末端位姿和夹持状态进行控制。需要说明的是，本领域技术人员可根据现有技术对所述手术机器人的部件结构和原理进行理解。
请继续参考图5，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的手术器械230的应用场景示意图。如图5所示，所述手术器械230包括执行机构231、器械杆232和器械操作端233。通常情况下，所述手术器械230由安装于所述从端200的机械臂222上的穿刺器240进入患者体内病灶区域，其中所述穿刺器240固定于患者的手术孔位，即不动点250处，所述手术器械230可以绕不动点250进行运动，以实现多种手术操作，如牵拉、切割、缝合等。需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，图5所示的手术器械230仅是一种示例性说明，在实际使用过程中，所述手术器械230还可以是其它的结构，本发明对此并不进行限定。
请继续参考图1，如图1所示，在一种示范性的实施方式中，所述从端200还设有用于存放手术器械230的工具台车260以及辅助部件270(包括呼吸机和麻醉机)，以供术中使用。需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，本领域技术人员可以根据现有技术对这些辅助部件270进行选择和配置，故在此不再展开进行描述。
请继续参考图6，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的手术机器人控制系统的方框结构示意图。如图6所示，所述手术机器人控制系统包括设置于所述操作主手113上的按键组件130以及与所述按键组件130通信连接的控制器120；其中，所述按键组件130配置为供操作者进行控制指令的输入，并将所述操作者所输入的所述控制指令传输至所述控制器120；所述控制器120配置为根据所接收的所述控制指令，控制所述主端100进行相应操作。由此可见，本实施例提供的机器人控制系统通过所述按键组件130即可以实现各项控制指令的输入，从而可以在操作者头部不离开术中视野图像的情况下，实现手术机器人的控制，以提高操作者手术操作过程中的便利性与连贯性，避免手术经常被中断，提高操作者的操作体验感。此外，本实施例提供的手术机器人控制系统还可以保证主操作者的信息能够顺利被传递到从端200，以提高手术过程中的安全性与稳定性。需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，所述控制器120与所述医生控制台110通信连接，所述控制器120可以与所述医生控制台110集成设置，也可以与所述医生控制台110单独设置，本发明对此并不进行限定。
在一种示范性的实施方式中，所述控制指令包括器械更换指令、主从速度比例设置指令、主从离合指令、主从臂切换指令、主从姿态再匹配指令以及主从最佳位置复位指令中的任意一种或多种。由此，通过本实施例提供的手术机器人控制系统，操作者可以在头部不离开术中视野的情况下，通过操作所述按键组件130，即可以实现多种控制指令的选择，从而可以进一步提高操作者手术操作的便利性与连贯性。
请继续参考图6，如图6所示，在一种示范性的实施方式中，所述控制系统还包括与所述控制器120通信连接的显示模块140，所述显示模块140配置为显示控制指令菜单和/或所述操作者所输入的控制指令。具体地，所述操作者可以通过操作所述按键组件130调取控制指令菜单。请继续参考图7，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的控制指令菜单界面显示示意图。如图7所示，所述控制指令菜单上依次显示有器械更换指令、主从速度比例设置指令、主从离合指令、主从臂切换指令、主从姿态再匹配指令以及主从最佳位置复位指令等各项控制指令。由此，通过将各项控制指令以菜单列表的形式进行显示，可以更加便于操作者通过浏览控制指令菜单进行控制指令的选择，从而更加便于操作者输入想要的控制指令。需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，所述显示模块140集成于所述医生控制台110上，进一步地，所述显示模块140与上文所述的医生控制台110上的显示部件114可以为同一个装置。
请参考图8，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的按键组件130的结构示意图。如图8所示，在一种示范性的实施方式中，所述按键组件130包括主按键131以及至少一个调整按键132，所述主按键131配置为供所述操作者进行控制指令的确认，所述调整按键132配置为供所述操作者进行控制指令的选择。具体地，当操作者需要输入某一控制指令时，可以先通过所述主按键131，调取出控制指令菜单，在通过所述调整按键132，通过上下浏览所述控制指令菜单，即可选择想要输入的控制指令，当选择好想要输入的控制指令后，再通过所述主按键131进行确认即可。
进一步地，如图8所示，所述按键组件130包括两个调整按键132，其中一个调整按键132可以通过向下浏览的方式选择所述控制指令菜单中的控制指令，另一个所述调整按键132可以通过向上浏览的方式选择所述控制指令菜单中的控制指令。由此，通过设置两个调整按键132，可以便于操作者快速地找到想要输入的控制指令，进一步提高操作者的操作感受。
在一种示范性的实施方式中，如图8所示，所述按键组件130安装于所述操作主手113的末端关节上(即捏合关节上)，由此，通过将所述按键组件130安装于所述操作主手113的末端关节上，可以更加便于操作者通过所述按键组件130进行控制指令的输入。
进一步地，作为一种优选，所述主端100的两个所述操作主手113上均设有所述按键组件130。由此，通过在所述主端100的两个所述操作主手113上均设置所述按键组件130，可以更加便于操作者输入控制指令。
在一种示范性的实施方式中，所述器械更换指令包括待更换器械所对应的机械臂222的名称以及待更换器械的名称。
对应地，所述控制器120配置为根据所接收的所述器械更换指令，控制所述主端100发送对应的提示信息至所述从端200。
由此，操作者可以通过按键组件130输入器械更换指令，并通过所述控制器120将对应的器械更换指令精准地传输至从端200，从而可以无需进行语音传输，有效解决语音传输过程中存在的干扰导致的信息传输不准确或需要多次交流的问题，进一步提高医生手术操作过程中的连贯性。
具体地，请参考图9，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的选择器械更换指令的界面示意图。如图9所示，当操作者确定好想要输入的控制指令为与器械更换相关的指令后，所述控制指令菜单上会显示出与器械更换指令相关的两级列表，其中第一级列表为机械臂222列表(每一条机械臂222都有唯一的名称，例如图中的1号机械臂、2号机械臂、3号机械臂和4号机械臂)，第二级列表为器械名称列表，操作者可以通过上文所述的调整按键132在机械臂222列表中选择待更换器械的机械臂222，在选择好机械臂222后，通过上文所述的主按键131进行确认即可；在确认好机械臂222后，再通过调整按键132在器械类型列表中选择待更换器械的名称，在选择好待更换器械的名称后，通过主按键131进行确认即可，由此，即可完成具体的器械更换指令的输入。如图9所示，图中选择的器械更换指令为3号机械臂更换鸭嘴钳。需要说明的是，虽然图9是以从端200的手术台车220包括4条机械臂222为例进行说明，但是如本领域技术人员所能理解的，所述手术台车220所包括的机械臂222的个数并不限制为4条。此外，需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，图9中的器械名称列表中所展示的器械名称只是一种示例性说明，在实际使用过程中，可以根据具体情况进行设置，本发明对此并不进行限定。同时需要说明的是，虽然图9中的机械臂222是以编号进行命名的，但是如本领域技术人员所能理解的，在其它一些实施方式中，还可以以其它方式进行机械臂222的命名，即在其它一些实施方式中，还可以以除编号以外的其它方式表示机械臂222的名称，本发明对此并不进行限定。
在一种示范性的实施方式中，所述主端100可以发送对应的交互文字或交互图标至从端200，以提示从端200需要更换器械的机械臂222的名称以及待更换器械的名称。请参考图10，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的器械更换提示信息的界面显示示意图。具体地，如图10所示，所述主端100发送给所述从端200的有关器械更换的提示信息可以通过交互文字的方式显示在所述从端200的图像台车210上，由此从端200的医生可以通过该提示信息，将对应的机械臂222上的手术器械230更换为待更换的手术器械230，例如将3号机械臂上的手术器械230更换为鸭嘴钳。
请继续参考图11，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的机械臂222的局部结构示意图。如图11所示，所述机械臂222上安装有指示灯。由此，所述主端100还可以发送信号灯280提示至对应的所述机械臂222上。例如，若所述操作者输入的控制指令为3号机械臂更换鸭嘴钳，则所述主端100会发送信号灯280提示至3号机械臂上，具体地可以通过控制所述机械臂222上的信号灯280颜色或闪烁频率变化来进行提示。
在一种示范性的实施方式中，所述主从速度比例设置指令包括快速主从比例、正常速度主从比例以及慢速主从比例中的任意一种或多种。
对应地，所述控制器120配置为根据所接收的所述主从速度比例设置指令，控制所述主端100发送对应的提示信息至所述从端200。
具体地，主从速度比例是指主端100的运动速度与从端200的运动速度之间的比例。操作者可以通过设置主从速度比例，来控制从端200的响应速度与控制精细度。请参考图12，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的选择主从速度比例设置指令的界面示意图。如图12所示，当操作者确定好想要输入的控制指令为与主从速度比例设置相关的指令后，所述控制指令菜单上会显示出与主从速度比例设置相关的主从速度比例参数列表，操作者可以通过上文所述的调整按键132在所述主从速度比例参数列表选择想要设置的主从速度比例参数，在选择好主从速度比例参数后，通过上文所述的主按键131进行确认即可，由此，即可完成具体的主从速度比例设置指令的输入。如图12所示，图中选择的主从速度比例设置指令为主从速度比例设置为慢速模式(即主从速度比例设置为3/1)。需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，图12中的主从速度比例参数列表中所展示的主从速度比例参数(3/2、2/1、3/1)只是一种示例性说明，在实际使用过程中，可以根据具体情况进行设置，本发明对此并不进行限定。
在一种示范性的实施方式中，所述主端100可以发送对应的交互文字或交互图标至从端200，以提示从端200设置后的主从速度比例参数。请参考图13，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的主从速度比例设置提示信息的界面显示示意图。具体地，如图10所示，所述主端100发送给所述从端200的有关主从速度比例设置的提示信息可以通过交互文字的方式显示在所述从端200的图像台车210上。
在一种示范性的实施方式中，所述主从离合指令包括双主手离合指令和/或单主手离合指令。
对应地，若所述操作者所输入的控制指令为双主手离合指令，则所述控制器120配置为根据所接收的双主手离合指令控制每个所述操作主手113均进入离合状态，以使得所述操作者能够对每个所述操作主手113的位置进行调整。
若所述操作者所输入的控制指令为单主手离合指令，则所述控制器120配置为根据所接收的单主手离合指令控制对应的所述操作主手113进入离合状态，以使得所述操作者能够对所述操作主手113的位置进行调整。
由此，在主从控制时，医生(操作者)可以通过输入双主手离合指令或单主手离合指令来实现操作主手113的位置的调整，以使得操作主手113能够处于一个舒适的操作空间，从而可以更加便于医生的操作。
具体地，请参考图14，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的选择主从离合指令的界面示意图。如图14所示，当操作者确定好想要输入的控制指令为与主从离合相关的指令后，所述控制指令菜单上会显示出与主从离合相关的离合模式选择列表，操作者可以通过上文所述的调整按键132在所述离合模式选择列表中选择想要的离合模式，在选择好想要的离合模式后，通过上文所述的主按键131进行确认即可，由此即可完成具体的主从离合指令的输入。以图14为例，若操作者选择的是单主手离合指令，则只有被选择的操作主手113(即操作者当前所操作的按键组件130所在的操作主手113)进入离合状态，另一只操作主手113进入待机保持状态，针对进入离合状态的操作主手113，操作者可以通过上文所述的脚踏开关手动调整该操作主手113的位置。若操作者选择的是双主手离合指令，则两个操作主手113同时进入离合状态，从而操作者可以对两个操作主手113的位置进行调整。需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，在其它一些实施方式中，针对单主手离合模式，可以再设置包括左操作主手113和右操作主手113的下一级选择列表，由此医生在确认好单主手离合后，可以在下一级选择列表中继续选择是左操作主手113进入离合状态，还是右操作主手113进入离合状态。如图14所示，图中选择的主从离合指令为左操作主手113进入离合状态。
在一种示范性的实施方式中，所述控制器120还配置为根据所接收的主从离合指令，控制所述主端100发送对应的提示信息至所述从端200。由此从端200的医生可以通过该提示信息，知晓哪一个操作主手113将要进入主从离合模式。具体地，所述主端100可以发送对应的交互文字或交互图标至所述从端200，以提示从端200的医生哪一个操作主手113将要进入主从离合模式。请参考图15，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的主从离合提示信息的界面显示示意图。如图15所示，所述主端100发送给所述从端200的有关主从离合的提示信息可以通过交互文字的方式显示在所述从端200的图像台车210上，例如根据图15所示的提示信息，从端200的医生可以知晓左操作主手113将要进入主从离合模式。
在一种示范性的实施方式中，所述主从臂切换指令包括待进行切换的两条所述机械臂222的名称。
对应地，所述控制器120配置为根据所接收的所述主从臂切换指令，控制对应的所述操作主手113切换至对应的所述机械臂222进行主从控制。
由此，通过输入主从臂切换指令，在主从控制时，操作者可以选择左操作主手113控制哪条机械臂222，右操作主手113控制哪条机械臂222，从而提高手术操作的便利性。具体地，请参考图16，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的选择主从臂切换指令的界面显示示意图。如图16所示当操作者确定好想要输入的控制指令为与主从臂切换相关的指令后，所述控制指令菜单上会显示出与主从臂切换相关的进行切换的机械臂222的列表，操作者可以通过上文所述的调整按键132在所述进行切换的机械臂222的列表中选择想要进行切换的两条机械臂222的名称，再通过上文所述的主按键131进行确认，由此，即可完成具体的主从臂切换指令的输入。以所述从端200具有4条机械臂222为例，如图16所示，若操作者输入的是1/2号机械臂进行切换的指令，则左操作主手113可以在1号机械臂和2号机械臂之间进行切换，以实现对对应的机械臂222的主从控制；若操作者输入的是3/4号机械臂进行切换的指令，则右操作主手113可以在3号机械臂和4号机械臂之间进行切换，以实现对对应的机械臂222的主从控制。
进一步地，所述控制器120还配置为根据所接收的主从臂切换指令，控制所述主端100发送对应的提示信息至所述从端200。由此从端200的医生可以通过该提示信息，知晓哪两条机械臂222之间将要进行切换。具体地，所述主端100可以发送对应的交互文字或交互图标至所述从端200，以提示从端200的医生哪两条机械臂222之间将要进行切换。请参考图17，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的主从臂切换提示信息的界面显示示意图。如图17所示，所述主端100发送给所述从端200的有关主从臂切换的提示信息可以通过交互文字的方式显示在所述从端200的图像台车210上，例如根据图18所示的提示信息，从端200的医生可以知晓左操作主手113将要在1号机械臂与2号机械臂之间进行切换。
请继续参考图18，其示意性地给出了本实施例另一实施方式提供的确认进行切换的两条机械臂222的名称的流程示意图。如图18所示，在本实施方式中，当操作者确定好想要输入的控制指令为与主从臂切换相关的指令后，所述控制器120通过根据内窥镜所在的机械臂222的名称，来确定需要进行切换的两条机械臂222的名称。由此，通过根据内窥镜所在的机械臂222的名称，来确定需要进行切换的两条机械臂222的名称，可以进一步便于操作者输入主从臂切换指令，更加便于操作。
具体地，以所述从端200具有4条机械臂222为例，如图18所示，当内窥镜所在的机械臂222为3号机械臂时，此时左操作主手113可以在1号机械臂与2号机械臂之间进行机械臂222的切换；当所述内窥镜所在的机械臂222为2号机械臂时，此时右操作主手113可以在3号机械臂与4号机械臂之间进行机械臂222的切换。
在一种示范性的实施方式中，所述主从姿态再匹配指令包括单主手姿态再匹配指令和/或双主手姿态再匹配指令。
对应地，若所述操作者所输入的控制指令为单主手姿态再匹配指令，则所述控制器120配置为根据所接收的单主手姿态再匹配指令，对对应的所述操作主手113的各个姿态关节的位置进行调整，以将所述操作主手113的各个姿态关节的位置调整至对应的目标位置。
若所述操作者所输入的控制指令为双主手姿态再匹配指令，则所述控制器120配置为根据所接收的双主手姿态匹配指令针对每个所述操作主手113，对该操作主手113的各个姿态关节的位置进行调整，以将该操作主手113的各个姿态关节的位置调整至对应的目标位置。
由此，在进行机械臂切换后主从姿态不再匹配时，或者当前构型下的操作主手113不便于操作者进行操作时，操作者通过输入单主手姿态再匹配指令或双主手姿态再匹配指令，可以自动使得主从姿态再次匹配到最佳匹配位置，从而无需进行重新插拔、再卡接器械以进行主从姿态再匹配。具体地，当操作者选择单主手姿态再匹配指令或双主手姿态再匹配指令后，所述控制器120会根据对应的从端200机械臂222的姿态，在保持从端200机械臂222的姿态不变的前提下，自动计算操作主手113的各个姿态关节的最优目标位置，并将该操作主手113的各个姿态关节的位置调整至对应的最优目标位置。
具体地，请参考图19，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的选择主从姿态再匹配指令的界面示意图。如图19所示，当操作者确定好想要输入的控制指令为与主从姿态再匹配相关的指令后，所述控制指令菜单上会显示出与主从姿态再匹配相关的匹配模式选择列表，操作者可以通过上文所述的调整按键132在所述匹配模式选择列表中选择想要进行的匹配模式，在选择好想要进行的匹配模式后，通过上文所述的主按键131进行确认即可，由此即可完成具体的主从姿态再匹配指令的输入。以图19为例，若操作者选择的是单主手姿态再匹配模式，则只有被选择的操作主手113(即操作者当前所操作的按键组件130所在的操作主手113)进行主从姿态再匹配。若操作者选择的是双主手姿态再匹配模式，则两个操作主手113同时进行主从姿态再匹配。需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，在其它一些实施方式中，针对单主手姿态再匹配模式，可以再设置包括左操作主手113和右操作主手113的下一级选择列表，由此医生在确认好单主手姿态再匹配后，可以在下一级选择列表中继续选择是左操作主手113进行主从姿态再匹配，还是右操作主手113进行主从姿态再匹配。如图19所示，图中选择的主从姿态再匹配指令为两个操作主手113同时进行主从姿态再匹配。
需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，主从控制时，主端100操作，从端200跟随，因此主端100姿态与从端200姿态保持一致(即位于主端100的操作主手113的姿态和与其具有主从控制关系的从端200的机械臂222的姿态(即安装于所述机械臂222的末端的器械的姿态)保持一致)，由于位于主端100的操作主手113是7自由度冗余臂，而位于从端200的机械臂222是6自由度臂，因此对于从端200的一种姿态，主端100具有多组解相对应(即主端100的操作主手113具有多种机械构型进行对应)。此外，需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，所述操作主手113具有多个用于调整该操作主手113的位置的位置关节以及多个用于调整该操作主手113的姿态的姿态关节；位于从端200的所述机械臂222具有多个用于调整该机械臂222的位置的位置关节以及多个用于调整该机械臂222的姿态的姿态关节。
在一种示范性的实施方式中，所述控制器120还配置为根据所接收的主从姿态再匹配指令，控制所述主端100发送对应的提示信息至所述从端200。由此，从端200的医生可以通过该提示信息，知晓哪条操作主手113将要进行主从姿态再匹配。具体地，所述主端100可以发送对应的交互文字或交互图标至所述从端200，以提示从端200的医生哪条操作主手113将要进行主从姿态再匹配。请参考图20，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的主从姿态再匹配提示信息的界面显示示意图。如图20所示，所述主端100发送给所述从端200的有关主从姿态再匹配的提示信息可以通过交互文字的方式显示在所述从端200的图像台车210上，例如根据图22所示的提示信息，从端200的医生可以知晓两条操作主手113均将要进行主从姿态再匹配。
进一步地，请参考图21，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的主从姿态再匹配的具体流程示意图。如图21所示，所述控制器120配置为通过以下过程获取所述操作主手113的各个姿态关节的目标位置；
获取与所述操作主手113对应的所述机械臂222的各个姿态关节的位置信息；
根据所述机械臂222的各个姿态关节的位置信息，获取所述机械臂222的姿态信息；
根据所述机械臂222的姿态信息以及所述机械臂222与所述操作主手113之间的主从姿态映射关系，获取所述操作主手113的姿态信息；
根据所述操作主手113的姿态信息以及预先设置的主端100最佳姿态组合控制策略，获取所述操作主手113的各个姿态关节的目标位置。
具体地，根据所述操作主手113的姿态信息以及预先设置的主端100最佳姿态组合控制策略选择最优解(即各个姿态关节的目标位置)，其中最优解的选择是指在不改变姿态的前提下，通过姿态冗余关节的补偿，使得主操作手处于最舒适的操作位置。进一步地，主端100最佳姿态组合控制策略包括：(1)保持操作主手113的偏摆关节和俯仰关节尽量垂直；(2)使得操作主手113的姿态关节的位置最便于医生操作；(3)使得操作主手113的俯仰关节、偏摆关节、自转关节的运动量加权最小；(4)使得姿态冗余关节相对零位的运动最少。需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，俯仰关节、偏摆关节、自转关节和姿态冗余关节均属于姿态关节。
更进一步地，如图21所示，所述控制器120配置为通过以下过程对所述操作主手113的各个姿态关节的位置进行调整，以将所述操作主手113的各个姿态关节的位置调整至对应的目标位置：
针对所述操作主手113的每一个姿态关节，根据该姿态关节的当前位置和目标位置，规划该姿态关节的运动轨迹，并根据规划好的运动轨迹，控制该姿态关节进行相应运动，以将该姿态关节的位置调整至目标位置。
具体地，可以根据现有技术中的S型轨迹规划策略、T型轨迹规划策略、B样条轨迹规划策略或者多次插值轨迹规划策略进行姿态关节的运动轨迹的规划。以T型轨迹规划策略为例，T型运动轨迹包括匀加速、匀速以及匀减速三个阶段，其中在匀加速阶段(0≤t≤tc)，以恒定的加速度amax加速，使速度从0增加到vmax；在匀速阶段(tc≤t≤tf-ts)，以恒定的速度Vmax匀速运动；在匀减速阶段(tf-ts＜t≤tf)以恒定的加速度-amax减速，使速度从Vmax减小到0。由此，针对每一姿态关节，其位置轨迹满足如下关系式：
式中：
q(t)表示某一姿态关节在t时刻的位置；qi表示该姿态关节的当前位置；qf表示该姿态关节的目标位置；表示该姿态关节的加速度；表示该姿态关节的最大运动速度；tc表示该姿态关节加速运动的总时间；tf表示该姿态关节运动的总时间；ts表示该姿态关节开始减速运动时的时间。
请参考图22a至图22c，其中图22a示意性地给出了本实施例一具体示例提供的T型加速度轨迹规划示意图；图22b示意性地给出了本实施例一具体示例提供的T型速度轨迹规划示意图；图22c示意性地给出了本实施例一具体示例提供的T型位置轨迹规划示意图。需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，图22a至图22c中所示的加速度值、最大运动速度、加速运动的总时间、匀速运动的总时间以及减速运动的总时间均是示例性说明，并不构成对发明的限制。
在一种示范性的实施方式中，所述主从最佳位置复位指令包括单主手最佳位置复位指令和/或双主手最佳位置复位指令。
对应地，若所述操作者输入的控制指令为单主手最佳位置复位指令，则所述控制器120配置为根据所接收的单主手最佳位置复位指令，对对应的所述操作主手113的位置进行调整，以将所述操作主手113的位置调整至对应的目标位置；
若所述操作者输入的控制指令为双主手最佳位置复位指令，则所述控制器120配置为根据所接收的双主手最佳位置复位指令，针对每个所述操作主手113，对该操作主手113的位置进行调整，以将该操作主手113的位置调整至对应的目标位置。
由此，操作者通过输入单主手最佳位置复位指令或双主手最佳位置复位指令，控制器120会自动控制对应的操作主手113自动复位到一个最优操作空间位置(即目标位置)，相比于现有技术中医生(操作者)通过踩离合脚踏，手动调整操作主手113的位置的方式，本发明可以有效减少医生操作的复杂度。需要说明的是，针对单主手最佳位置复位指令，所述控制器在计算待复位的操作主手113的目标位置时，还需要考虑另一操作主手113的当前位置，以避免待复位的操作主手113在复位至所述目标位置的过程中，与另一操作主手113发生碰撞。
具体地，请参考图23，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的选择主从最佳位置复位指令的界面示意图。如图23所示，当操作者确定好想要输入的控制指令为与主从最佳位置复位相关的指令后，所述控制指令菜单上会显示出与主从最佳位置复位相关的复位模式选择列表，操作者可以通过上文所述的调整按键132在所述复位模式选择列表中选择想要进行的复位模式，在选择好想要进行的复位模式后，通过上文所述的主按键131进行确认即可，由此即可完成具体的主从最佳位置复位指令的输入。以图23为例，若操作者选择的是单主手最佳位置复位模式，则只有被选择的操作主手113(即操作者当前所操作的按键组件130所在的操作主手113)进行主从最佳位置复位。若操作者选择的是双主手最佳位置复位模式，则两个操作主手113同时进行主从最佳位置复位。需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，在其它一些实施方式中，针对单主手最佳位置复位模式，可以再设置包括左操作主手113和右操作主手113的下一级选择列表，由此医生在确认好单主手最佳位置复位后，可以在下一级选择列表中继续选择是左操作主手113进行主从最佳位置复位，还是右操作主手113进行主从最佳位置复位。如图23所示，图中选择的主从最佳位置复位指令为两个操作主手113同时进行主从最佳位置复位。
进一步地，所述控制器120配置为通过以下过程对所述操作主手113的位置进行调整，以将所述操作主手113的位置调整至对应的目标位置：
获取所述操作主手113的目标位置；
根据所述操作主手113的当前位置以及所述操作主手113的目标位置，规划所述操作主手113的运动轨迹；
根据规划好的运动轨迹，控制所述操作主手113进行相应运动，以将所述操作主手113的位置调整至对应的目标位置。
具体地，可以根据所述操作主手113的目标位置，通过机器人逆运动学算法，求出所述操作主手113的各个位置关节的目标位置，然后针对所述操作主手113的每个位置关节，根据该位置关节的当前位置以及目标位置，规划该位置关节的运动轨迹，并按照规划好的运动轨迹控制该位置关节进行相应运动，即可将所述操作主手113的位置调整至其目标位置。
更进一步地，所述控制器120配置为根据预先获取的操作场景与最佳操作位置之间的对应关系，获取所述操作主手113的目标位置。
具体地，所述操作场景与最佳操作位置之间的对应关系可以是医生自己提前设置好的，也可以是所述控制器120通过对医生的操作习惯的相关记录数据进行统计分析得出的。由此，根据预先获取的操作场景与最佳操作位置之间的对应关系，即可以确定出在当前操作场景下的医生最习惯的操作位置(即操作主手113的目标位置)。
在一种示范性的实施方式中，所述控制器120还配置为根据所接收的主从最佳位置复位指令，控制所述主端100发送对应的提示信息至所述从端200。由此，从端200的医生可以通过该提示信息，知晓哪条操作主手113将要进行主从最佳位置复位。具体地，所述主端100可以发送对应的交互文字或交互图标至所述从端200，以提示从端200的医生哪条操作主手113将要进行主从最佳位置复位。请参考图24，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的主从最佳位置复位提示信息的界面显示示意图。如图24所示，所述主端100发送给所述从端200的有关主从最佳位置复位的提示信息可以通过交互文字的方式显示在所述从端200的图像台车210上，例如根据图24所示的提示信息，从端200的医生可以知晓两条操作主手113均将要进行主从最佳位置复位。
请继续参考图6，如图6所示，所述控制系统还包括存储模块150，所述存储模块150用于存储器械类型信息和/或所述操作主手113的最佳位置信息。由此，通过所述存储模块150存储各类器械类型的相关信息，从而可以更加便于操作者发送器械更换信息至从端200。此外，通过所述存储模块150存储操作主手113的最佳位置信息，可以更加便于控制器120获取操作场景与最佳操作位置之间的对应关系，以更好地实现主从最佳位置复位。
实施例二
与上述的手术机器人控制系统相对应，本实施例提供一种手术机器人控制方法，所述手术机器人包括通信连接的主端100和从端200，所述主端100包括操作主手113，所述从端200包括至少一条机械臂222，所述操作主手113上设有按键组件130。请参考图25，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的手术机器人控制方法的流程示意图。如图25所示，所述手术机器人控制方法包括如下步骤：
步骤S100、通过所述按键组件130接收操作者输入的控制指令。
步骤S200、根据所接收的所述控制指令，控制所述主端100进行相应操作。
由此，本实施例提供的机器人控制方法通过所述按键组件130接收各项控制指令的输入，从而可以在操作者头部不离开术中视野图像的情况下，实现手术机器人的控制，以提高操作者手术操作过程中的便利性与连贯性，避免手术经常被中断，提高操作者的操作体验感。此外，本实施例提供的手术机器人控制方法还可以保证主操作者的信息能够顺利被传递到从端200，以提高手术过程中的安全性与稳定性。需要说明的是，关于所述手术机器人的更多内容可以参考上文实施例一中的相关描述，在此不再进行赘述。
在一种示范性的实施方式中，所述控制指令包括器械更换指令、主从速度比例设置指令、主从离合指令、主从臂切换指令、主从姿态再匹配指令以及主从最佳位置复位指令中的任意一种或多种。
在一种示范性的实施方式中，若所述控制指令为器械更换指令，则所述根据所接收的所述控制指令，控制所述主端100进行相应操作，包括：
根据所接收的所述器械更换指令，控制所述主端100发送对应的提示信息至所述从端200。
在一种示范性的实施方式中，若所述控制指令为主从速度比例设置指令，则所述根据所接收的所述控制指令，控制所述主端100进行相应操作，包括：
根据所接收的所述主从速度比例设置指令，控制所述主端100发送对应的提示信息至所述从端200。
在一种示范性的实施方式中，所述主从离合指令包括双主手离合指令和/或单主手离合指令；
若所述控制指令为双主手离合指令，则所述根据所接收的所述控制指令，控制所述主端100进行相应操作，包括：
根据所接收的双主手离合指令控制每个所述操作主手113均进入离合状态，以使得所述操作者能够对每个所述操作主手113的位置进行调整；
若所述控制指令为单主手离合指令，则所述根据所接收的所述控制指令，控制所述主端100进行相应操作，包括：
根据所接收的单主手离合指令控制对应的所述操作主手113进入离合状态，以使得所述操作者能够对所述操作主手113的位置进行调整。
在一种示范性的实施方式中，若所述控制指令为主从臂切换指令，则所述根据所接收的所述控制指令，控制所述主端100进行相应操作，包括：
根据所接收的所述主从臂切换指令，控制对应的所述操作主手113切换至对应的所述机械臂222进行主从控制。
在一种示范性的实施方式中，所述主从姿态再匹配指令包括单主手姿态再匹配指令和/或双主手姿态再匹配指令；
若所述控制指令为单主手姿态再匹配指令，则所述根据所接收的所述控制指令，控制所述主端100进行相应操作，包括：
根据所接收的单主手姿态再匹配指令，对对应的所述操作主手113的各个姿态关节的位置进行调整，以将所述操作主手113的各个姿态关节的位置调整至对应的目标位置；
若所述控制指令为双主手姿态再匹配指令，则所述根据所接收的所述控制指令，控制所述主端100进行相应操作，包括：
根据所接收的双主手姿态匹配指令针对每个所述操作主手113，对该操作主手113的各个姿态关节的位置进行调整，以将该操作主手113的各个姿态关节的位置调整至对应的目标位置。
进一步地，通过以下过程获取所述操作主手113的各个姿态关节的目标位置；
获取与所述操作主手113对应的所述机械臂222的各个姿态关节的位置信息；
根据所述机械臂222的各个姿态关节的位置信息，获取所述机械臂222的姿态信息；
根据所述机械臂222的姿态信息以及所述机械臂222与所述操作主手113之间的主从姿态映射关系，获取所述操作主手113的姿态信息；
根据所述操作主手113的姿态信息以及预先设置的主端100最佳姿态组合控制策略，获取所述操作主手113的各个姿态关节的目标位置。
更进一步地，所述对所述操作主手113的各个姿态关节的位置进行调整，以将所述操作主手113的各个姿态关节的位置调整至对应的目标位置，包括：
针对所述操作主手113的每一个姿态关节，根据该姿态关节的当前位置和目标位置，规划该姿态关节的运动轨迹，并根据规划好的运动轨迹，控制该姿态关节进行相应运动，以将该姿态关节的位置调整至目标位置。
在一种示范性的实施方式中，所述主从最佳位置复位指令包括单主手最佳位置复位指令和双主手最佳位置复位指令中的任意一种或多种；
若所述控制指令为单主手最佳位置复位指令，则所述根据所接收的所述控制指令，控制所述主端100进行相应操作，包括：
根据所接收的单主手最佳位置复位指令，对对应的所述操作主手113的位置进行调整，以将所述操作主手113的位置调整至对应的目标位置；
若所述控制指令为双主手最佳位置复位指令，则所述根据所接收的所述控制指令，控制所述主端100进行相应操作，包括：
根据所接收的双主手最佳位置复位指令，针对每个所述操作主手113，对该操作主手113的位置进行调整，以将该操作主手113的位置调整至对应的目标位置。
进一步地，所述对所述操作主手113的位置进行调整，以将所述操作主手113的位置调整至对应的目标位置，包括：
获取所述操作主手113的目标位置；
根据所述操作主手113的当前位置以及所述操作主手113的目标位置，规划所述操作主手113的运动轨迹；
根据规划好的运动轨迹，控制所述操作主手113进行相应运动，以将所述操作主手113的位置调整至对应的目标位置。
更进一步地，根据预先获取的操作场景与最佳操作位置之间的对应关系，获取所述操作主手113的目标位置。
实施例三
基于同一发明构思，本实施例提供一种手术机器人，所述手术机器人包括通信连接的主端100、从端200以及上文所述的手术机器人控制系统。由于本实施例提供的手术机器人在其主端100的操作主手113上设置有按键组件130，由此通过所述按键组件130即可以实现各项控制指令的输入，从而可以在医生头部不离开术中视野图像的情况下，实现手术机器人的控制，以提高医生手术操作过程中的便利性与连贯性，避免手术经常被中断，提高医生的操作体验感。此外，本实施例提供的手术机器人还可以保证主端100医生的信息能够顺利被传递到从端200，以提高手术过程中的安全性与稳定性。需要说明的是，关于所述手术机器人的更多内容可以参考上文实施例一中的相关描述，在此不再进行赘述。
实施例四
基于同一发明构思，本实施例提供一种电子设备，请参考图26，其示意性地给出了本实施例一实施方式提供的电子设备的方框结构示意图。如图26所示，所述电子设备包括处理器310和存储器330，所述存储器330上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器310执行时，实现上文所述的手术机器人控制方法。由于本实施例提供的电子设备与上文所述的手术机器人控制方法属于同一发明构思，因此本实施例提供的电子设备具有上文所述的手术机器人控制方法的所有优点，故在此不再对本实施例提供的电子设备所具有的有益效果进行说明。
如图26所示，所述电子设备还包括通信接口320和通信总线340，其中所述处理器310、所述通信接口320、所述存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。所述通信总线340可以是外设部件互连标准(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry Standard Architecture，EISA)总线等。该通信总线340可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。所述通信接口320用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
本实施例中所称处理器310可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器310是所述电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分。
所述存储器330可用于存储所述计算机程序，所述处理器310通过运行或执行存储在所述存储器330内的计算机程序，以及调用存储在存储器330内的数据，实现所述电子设备的各种功能。
所述存储器330可以包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
实施例五
基于同一发明构思，本实施例提供一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可以实现上文所述的手术机器人控制方法。由于本实施例提供的可读存储介质与上文所述的手术机器人控制方法属于同一发明构思，因此本实施例提供的可读存储介质具有上文所述的手术机器人控制方法的所有优点，故在此不再对本实施例提供的可读存储介质所具有的有益效果进行说明。
本实施例实施方式的可读存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。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、便携式计算机硬盘、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组合使用。
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。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。
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的手术机器人控制系统、方法、手术机器人、电子设备和存储介质具有以下优点：本发明通过在所述手术机器人的主端的操作主手上设置按键组件，由此，通过所述按键组件可以供操作者进行控制指令的输入，进而可以根据所述操作者输入的控制指令，控制所述主端进行相应操作。由此可见，本发明通过所述按键组件即可以实现各项控制指令的输入，从而可以在医生头部不离开术中视野图像的情况下，实现手术机器人的控制，以提高医生手术操作过程中的便利性与连贯性，避免手术经常被中断，提高医生的操作体验感。此外，本发明还可以保证主端医生的信息能够顺利被传递到从端，以提高手术过程中的安全性与稳定性。
需要说明的是，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)。
应当注意的是，在本文的实施方式中所揭露的装置和方法，也可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本文的多个实施方式的装置、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，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方式中，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，可以用于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。
另外，在本文各个实施方式中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
上述描述仅是对本发明较佳实施方式的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明的保护范围。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若这些修改和变型属于本发明及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (21)

1.一种手术机器人控制系统，其特征在于，所述手术机器人包括通信连接的主端和从端，所述主端包括操作主手，所述从端包括至少一条机械臂，所述控制系统包括设置于所述操作主手上的按键组件以及与所述按键组件通信连接的控制器；
所述按键组件配置为供操作者进行控制指令的输入，并将所述操作者所输入的所述控制指令传输至所述控制器；
所述控制器配置为根据所接收的所述控制指令，控制所述主端进行相应操作。
2.根据权利要求1所述的手术机器人控制系统，其特征在于，所述按键组件包括主按键以及至少一个调整按键，所述主按键配置为供所述操作者进行控制指令的确认，所述调整按键配置为供所述操作者进行控制指令的选择。
3.根据权利要求1所述的手术机器人控制系统，其特征在于，所述控制指令包括器械更换指令、主从速度比例设置指令、主从离合指令、主从臂切换指令、主从姿态再匹配指令以及主从最佳位置复位指令中的任意一种或多种。
4.根据权利要求3所述的手术机器人控制系统，其特征在于，所述器械更换指令包括待更换器械所对应的机械臂的名称以及待更换器械的名称；
所述控制器配置为根据所接收的所述器械更换指令，控制所述主端发送对应的提示信息至所述从端。
5.根据权利要求3所述的手术机器人控制系统，其特征在于，所述主从速度比例设置指令包括快速主从比例、正常速度主从比例以及慢速主从比例中的任意一种或多种；
所述控制器配置为根据所接收的所述主从速度比例设置指令，控制所述主端发送对应的提示信息至所述从端。
6.根据权利要求3所述的手术机器人控制系统，其特征在于，所述主从离合指令包括双主手离合指令和/或单主手离合指令；
若所述操作者所输入的控制指令为双主手离合指令，则所述控制器配置为根据所接收的双主手离合指令控制每个所述操作主手均进入离合状态，以使得所述操作者能够对每个所述操作主手的位置进行调整；
若所述操作者所输入的控制指令为单主手离合指令，则所述控制器配置为根据所接收的单主手离合指令控制对应的所述操作主手进入离合状态，以使得所述操作者能够对所述操作主手的位置进行调整。
7.根据权利要求3所述的手术机器人控制系统，其特征在于，所述主从臂切换指令包括待进行切换的两条所述机械臂的名称；
所述控制器配置为根据所接收的所述主从臂切换指令，控制对应的所述操作主手切换至对应的所述机械臂进行主从控制。
8.根据权利要求3所述的手术机器人控制系统，其特征在于，所述主从姿态再匹配指令包括单主手姿态再匹配指令和/或双主手姿态再匹配指令；
若所述操作者所输入的控制指令为单主手姿态再匹配指令，则所述控制器配置为根据所接收的单主手姿态再匹配指令，对对应的所述操作主手的各个姿态关节的位置进行调整，以将所述操作主手的各个姿态关节的位置调整至对应的目标位置；
若所述操作者所输入的控制指令为双主手姿态再匹配指令，则所述控制器配置为根据所接收的双主手姿态匹配指令针对每个所述操作主手，对该操作主手的各个姿态关节的位置进行调整，以将该操作主手的各个姿态关节的位置调整至对应的目标位置。
9.根据权利要求8所述的手术机器人控制系统，其特征在于，所述控制器配置为通过以下过程获取所述操作主手的各个姿态关节的目标位置；
获取与所述操作主手对应的所述机械臂的各个姿态关节的位置信息；
根据所述机械臂的各个姿态关节的位置信息，获取所述机械臂的姿态信息；
根据所述机械臂的姿态信息以及所述机械臂与所述操作主手之间的主从姿态映射关系，获取所述操作主手的姿态信息；
根据所述操作主手的姿态信息以及预先设置的主端最佳姿态组合控制策略，获取所述操作主手的各个姿态关节的目标位置。
10.根据权利要求8所述的手术机器人控制系统，其特征在于，所述控制器配置为通过以下过程对所述操作主手的各个姿态关节的位置进行调整，以将所述操作主手的各个姿态关节的位置调整至对应的目标位置：
针对所述操作主手的每一个姿态关节，根据该姿态关节的当前位置和目标位置，规划该姿态关节的运动轨迹，并根据规划好的运动轨迹，控制该姿态关节进行相应运动，以将该姿态关节的位置调整至目标位置。
11.根据权利要求3所述的手术机器人控制系统，其特征在于，所述主从最佳位置复位指令包括单主手最佳位置复位指令和/或双主手最佳位置复位指令；
若所述操作者输入的控制指令为单主手最佳位置复位指令，则所述控制器配置为根据所接收的单主手最佳位置复位指令，对对应的所述操作主手的位置进行调整，以将所述操作主手的位置调整至对应的目标位置；
若所述操作者输入的控制指令为双主手最佳位置复位指令，则所述控制器配置为根据所接收的双主手最佳位置复位指令，针对每个所述操作主手，对该操作主手的位置进行调整，以将该操作主手的位置调整至对应的目标位置。
12.根据权利要求11所述的手术机器人控制系统，其特征在于，所述控制器配置为通过以下过程对所述操作主手的位置进行调整，以将所述操作主手的位置调整至对应的目标位置：
获取所述操作主手的目标位置；
根据所述操作主手的当前位置以及所述操作主手的目标位置，规划所述操作主手的运动轨迹；
根据规划好的运动轨迹，控制所述操作主手进行相应运动，以将所述操作主手的位置调整至对应的目标位置。
13.根据权利要求12所述的手术机器人控制系统，其特征在于，所述控制器配置为根据预先获取的操作场景与最佳操作位置之间的对应关系，获取所述操作主手的目标位置。
14.根据权利要求1所述的手术机器人控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括与所述控制器通信连接的显示模块，所述显示模块配置为显示控制指令菜单和/或所述操作者所输入的控制指令。
15.根据权利要求1所述的手术机器人控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括存储模块，所述存储模块用于存储器械类型信息和/或所述操作主手的最佳位置信息。
16.一种手术机器人控制方法，其特征在于，所述手术机器人包括通信连接的主端和从端，所述主端包括操作主手，所述从端包括至少一条机械臂，所述操作主手上设有按键组件，所述控制方法包括：
通过所述按键组件接收操作者输入的控制指令；
根据所接收的所述控制指令，控制所述主端进行相应操作。
17.根据权利要求16所述的手术机器人控制方法，其特征在于，所述控制指令包括器械更换指令、主从速度比例设置指令、主从离合指令、主从臂切换指令、主从姿态再匹配指令以及主从最佳位置复位指令中的任意一种或多种。
18.一种手术机器人，其特征在于，包括通信连接的主端、从端以及权利要求1至15中任一项所述的手术机器人控制系统。
19.根据权利要求18所述的手术机器人，其特征在于，所述从端的机械臂上安装有与所述控制器通信连接的指示灯。
20.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现权利要求16或17所述的手术机器人控制方法。
21.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求16或17所述的手术机器人控制方法。
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