CN117224241A - 一种软式内镜操控系统的控制方法及相关装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种软式内镜操控系统的控制方法及相关装置，软式内镜操控系统包括第一机械臂和第二机械臂，该方法包括：控制第一机械臂末端的输送装置位于第一位置；在软式内镜的输送过程中，获取软式内镜的剩余长度；当剩余长度大于或等于第一长度阈值，根据剩余长度和第一长度阈值之间的比例关系，确定第二机械臂中各个关节的关节角；当剩余长度小于第一长度阈值，控制操作装置位于第二位置，以根据第二位置确定第二机械臂中各个关节的关节角。如此，针对软式内镜的输送过程，根据软式内镜的输送情况控制机械臂，提供合理且便捷的控制方法。

Description

一种软式内镜操控系统的控制方法及相关装置

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种软式内镜操控系统的控制方法、软式内镜操控系统、装置及服务器。

背景技术

消化道、呼吸道等自然腔道是人类常见疾病的好发部位，由于病灶处于人体自然腔道的内部，需要通过软式内镜进行检查或治疗。

在传统的软式内镜检查或治疗过程中，需要医务人员手持镜体，通过操作旋钮手动输送镜体。同时，部分软式内镜检查或治疗需要在放射线的图像引导下进行，医务人员需要在穿戴铅制防护服的情况下，长时间手工操作软式内镜，对医务人员的体能要求较高，极有可能影响检查或治疗的质量。

随着机器人辅助技术的发展，内镜操控系统（也称作内镜机器人）应运而生。医务人员可以借助内镜机器人，通过调节手柄开关和按钮调节内镜的输送长度和姿态。然而，上述内镜机器人仅能针对刚性内镜进行相关控制，难以针对软式内镜进行控制。

发明内容

本申请提供了一种软式内镜操控系统的控制方法，该方法能够根据软式内镜的输送情况控制机械臂，提供合理且便捷的控制方法。本申请还提供了上述方法对应的软式内镜操控系统、装置及服务器。

第一方面，本申请提供了一种软式内镜操控系统的控制方法，所述软式内镜操控系统包括第一机械臂和第二机械臂，所述方法包括：

控制所述第一机械臂末端的输送装置位于第一位置 ；

在软式内镜的输送过程中，获取所述软式内镜的剩余长度，所述剩余长度为所述输送装置入口至所述第二机械臂末端的操作装置之间的软式内镜的长度；

当所述剩余长度大于或等于第一长度阈值 ，根据所述剩余长度和所述第一长度阈值之间的比例关系，确定所述第二机械臂中各个关节的关节角；

当所述剩余长度小于第一长度阈值 ，控制所述操作装置位于第二位置，以根据所述第二位置确定所述第二机械臂中各个关节的关节角；所述操作装置位于第二位置时，与所述操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与所述输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角满足预设夹角条件。

在一些可能的实现方式中，所述根据所述剩余长度和所述第一长度阈值之间的比例关系，确定所述第二机械臂中各个关节的关节角，包括：

确定所述软式内镜的剩余长度为所述第一长度阈值时，所述第二机械臂中各个关节的参考关节角，以及确定所述第二机械臂中各个关节的初始关节角；

根据所述剩余长度和所述第一长度阈值之间的比例关系，基于所述参考关节角和所述初始关节角，确定所述第二机械臂中各个关节的关节角。

在一些可能的实现方式中，所述第二机械臂包括第一关节和第二关节，所述确定所述第二机械臂中各个关节的初始关节角，包括：

将所述第一关节的参考关节角作为所述第二机械臂中第一关节的初始关节角；

根据所述软式内镜的总长度，确定所述第二机械臂中第二关节的初始关节角。

在一些可能的实现方式中，所述当所述剩余长度小于第一长度阈值，控制所述操作装置位于第二位置，以根据所述第二位置确定所述第二机械臂中各个关节的关节角，包括：

当所述剩余长度小于第一长度阈值、且大于或等于第二长度阈值，控制所述操作装置位于第二位置，以根据所述第二位置确定所述第二机械臂中各个关节的关节角；所述操作装置位于第二位置时，与所述操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与所述输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角满足小于第一夹角阈值；所述第二长度阈值小于所述第一长度阈值；

当所述剩余长度小于第二长度阈值，控制所述操作装置位于第二位置，以根据所述第二位置确定所述第二机械臂中各个关节的关节角；所述操作装置位于第二位置时，与所述操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与所述输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角满足小于第二夹角阈值，所述第二夹角阈值小于所述第一夹角阈值。

在一些可能的实现方式中，所述控制所述第一机械臂末端的输送装置位于第一位置，包括：

获取作用于所述第一机械臂末端的输送装置的作用力；

针对每个计算周期，根据所述作用力，确定所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置；

根据所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置，确定所述第一机械臂中各个关节的目标关节角，以控制所述第一机械臂末端的输送装置位于第一位置。

在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：

根据所述第一机械臂中各个关节的目标关节角和所述第一机械臂中各个关节的当前关节角，确定所述第一机械臂中各个关节在所述当前计算周期的速度参数；

当所述第一机械臂中各个关节在所述当前计算周期的速度参数超过所述第一机械臂中各个关节对应的速度参数阈值，调整所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置。

在一些可能的实现方式中，所述根据所述作用力，确定所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置，包括：

当所述第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于第一区域，根据所述作用力，基于第一惯性系数、第一阻尼系数和第一刚度系数，确定所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置，所述第一区域由第一边界确定；

当所述第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于第二区域，根据所述作用力，基于第二惯性系数、第二阻尼系数和第二刚度系数，确定所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置；其中，以下条件至少满足一种：所述第二惯性系数大于所述第一惯性系数、所述第二阻尼系数大于所述第一阻尼系数、所述第二刚度系数大于所述第一刚度系数，所述第二区域由所述第一边界和第二边界确定，所述第二边界位于所述第一边界外侧；

当所述第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于第三区域，根据所述作用力，基于第三惯性系数、第三阻尼系数和第三刚度系数，确定所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置；其中，以下条件至少满足一种：所述第三惯性系数大于所述第二惯性系数、所述第三阻尼系数大于所述第二阻尼系数、所述第三刚度系数大于所述第二刚度系数，所述第三区域由所述第二边界和第三边界确定，所述第三边界位于所述第二边界外侧。

在一些可能的实现方式中，所述当所述第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于第三区域，根据所述作用力，基于第三惯性系数、第三阻尼系数和第三刚度系数，确定所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置，包括：

当所述第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于第三区域，根据所述作用力，基于第三惯性系数、第三阻尼系数和第三刚度系数，确定所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的第三位置；

当所述第三位置位于所述第三边界以内，将所述第三位置作为所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置；

当所述第三位置位于所述第三边界以外，将位于所述第三边界上的目标点作为所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置；其中，所述目标点与所述第一机械臂末端的输送装置的当前位置构成的第一直线，与所述第三位置与所述第一机械臂末端的输送装置的当前位置构成的第二直线共线。

在一些可能的实现方式中，所述第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于第三区域，所述方法还包括：

发送提示信息。

第二方面，本申请提供了一种软式内镜操控系统，所述系统包括台车和控制台；

所述台车部署有第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂末端部署有输送装置，所述输送装置用于输送软式内镜的头端部，所述第二机械臂末端部署有操作装置，所述操作装置用于控制所述软式内镜的操作部；

所述控制台用于对所述台车进行操控。

第三方面，本申请提供了一种软式内镜操控系统的控制装置，所述装置包括：

控制模块，用于控制所述第一机械臂末端的输送装置位于第一位置；

获取模块，用于在软式内镜的输送过程中，获取所述软式内镜的剩余长度，所述剩余长度为所述输送装置入口至所述第二机械臂末端的操作装置之间的软式内镜的长度；

确定模块，用于当所述剩余长度大于或等于第一长度阈值，根据所述剩余长度和所述第一长度阈值之间的比例关系，确定所述第二机械臂中各个关节的关节角；

所述确定模块，还用于当所述剩余长度小于第一长度阈值，控制所述操作装置位于第二位置，以根据所述第二位置确定所述第二机械臂中各个关节的关节角；所述操作装置位于第二位置时，与所述操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与所述输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角满足预设夹角条件。

第四方面，本申请提供了一种服务器。所述服务器包括处理器和存储器，所述存储器中存储有指令，所述处理器执行所述指令，以使所述服务器执行如本申请第一方面或第一方面的任一种实现方式所述的方法。

本申请在上述各方面提供的实现方式的基础上，还可以进行进一步组合以提供更多实现方式。

基于上述内容描述，可知本申请的技术方案具有如下有益效果：

具体地，该方法中软式内镜操控系统包括第一机械臂和第二机械臂，首先控制第一机械臂末端的输送装置位于第一位置，在软式内镜的输送过程中，获取软式内镜的剩余长度，其中，剩余长度为输送装置入口至第二机械臂末端的操作装置之间的软式内镜的长度，当剩余长度大于或等于第一长度阈值，根据剩余长度和第一长度阈值之间的比例关系，确定第二机械臂中各个关节的关节角，当剩余长度小于第一长度阈值，控制操作装置位于第二位置，以根据第二位置确定第二机械臂中各个关节的关节角，其中，操作装置位于第二位置时，与操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角满足预设夹角条件。

该方法根据软式内镜的剩余长度控制第二机械臂中各个关节的关节角，当剩余长度较长时，线性控制第二机械臂中各个关节的关节角，提升控制效率。当剩余长度较短时，通过控制操作装置处于的位置，确定第二机械臂中各个关节的关节角，避免软式内镜过于弯曲。如此，针对软式内镜的输送过程，根据软式内镜的输送情况控制机械臂，提供合理且便捷的控制方法。

附图说明

结合附图并参考以下具体实施方式，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。

图1为本申请实施例提供的一种软式内镜操控系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种软式内镜操控系统的控制方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种第一机械臂的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种第一区域、第二区域和第三区域的位置示意图；

图5为本申请实施例提供的一种第二机械臂各个关节的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种第二机械臂的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角的示意图；

图8为本申请实施例提供的一种软式内镜操控系统的控制装置的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种实现软式内镜操控系统控制的服务器的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的实施例。虽然附图中显示了本申请的某些实施例，然而应当理解的是，本申请可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本申请。应当理解的是，本申请的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本申请的保护范围。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本申请中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本申请中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

为了便于理解本申请的技术方案，下面对本申请中具体的应用场景进行说明。

在传统的软式内镜检查或治疗过程中，需要医务人员手持镜体，通过操作旋钮手动输送镜体。同时，部分软式内镜检查或治疗需要在放射线的图像引导下进行，医务人员需要在穿戴铅制防护服的情况下，长时间手工操作软式内镜，对医务人员的体能要求较高，极有可能影响检查或治疗的质量。

随着机器人辅助技术的发展，内镜操控系统（也称作内镜机器人）应运而生。医务人员可以借助内镜机器人，通过调节手柄开关和按钮调节内镜的输送长度和姿态。然而，上述内镜机器人仅能针对刚性内镜进行相关控制，难以针对软式内镜进行控制。

基于此，本申请实施例提供了一种软式内镜操控系统方法。具体地，该方法中软式内镜操控系统包括第一机械臂和第二机械臂，首先控制第一机械臂末端的输送装置位于第一位置，在软式内镜的输送过程中，获取软式内镜的剩余长度，其中，剩余长度为输送装置入口至第二机械臂末端的操作装置之间的软式内镜的长度，当剩余长度大于或等于第一长度阈值，根据剩余长度和第一长度阈值之间的比例关系，确定第二机械臂中各个关节的关节角，当剩余长度小于第一长度阈值，控制操作装置位于第二位置，以根据第二位置确定第二机械臂中各个关节的关节角，其中，操作装置位于第二位置时，与操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角满足预设夹角条件。

该方法根据软式内镜的剩余长度控制第二机械臂中各个关节的关节角，当剩余长度较长时，线性控制第二机械臂中各个关节的关节角，提升控制效率。当剩余长度较短时，通过控制操作装置处于的位置，确定第二机械臂中各个关节的关节角，避免软式内镜过于弯曲。如此，针对软式内镜的输送过程，根据软式内镜的输送情况控制机械臂，提供合理且便捷的控制方法。

接下来，将对本申请实施例中的软式内镜操控系统进行说明。

参见图1所示的一种软式内镜操控系统的结构示意图，软式内镜操控系统包括台车100和控制台200。进一步地，软式内镜操控系统还包括工作站300和手术台400，控制台200通过工作站300与台车100连接，手术台400靠近台车100。

台车100部署有第一机械臂101和第二机械臂102，第一机械臂101和第二机械臂102均为多自由度机械臂。第一机械臂末端部署有输送装置103，输送装置103用于输送软式内镜的头端部，第二机械臂102末端部署有操作装置104，操作装置104用于控制软式内镜的操作部。在手术过程中，第一机械臂101和第二机械臂102可以执行软式内镜送入患者体内的输送动作。

下面，结合附图对本申请实施例提供的软式内镜操控系统的控制方法进行详细说明。

参见图2所示的一种软式内镜操控系统的控制方法的流程示意图，具体包括如下步骤：

S201：控制第一机械臂末端的输送装置位于第一位置。

在手术开始前，医师需要首先拖动第一机械臂，控制第一机械臂末端的输送装置位于第一位置，如此，便于后续进行软式内镜的输送。

具体实现时，可以获取作用于第一机械臂末端的输送装置的作用力，针对每个计算周期，根据该作用力，确定第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置，根据第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置，确定第一机械臂中各个关节的目标关节角，以控制第一机械臂末端的输送装置位于第一位置。

参见图3所示的一种第一机械臂的结构示意图，第一机械臂101末端的输送装置103可以部署有拖动把手105，输送装置103可以用于输送软式内镜500。医师可以通过拖动把手105拖动第一机械臂101末端的输送装置103。通过部署在输送装置103的力传感器，可以获取作用于输送装置103的作用力。

通过阻抗模型可知/>，其中，M表示惯性系数，B表示阻尼系数，K表示刚性系数，/>表示作用力，/>表示加速度，表示在上一计算周期的速度，/>表示位移。

因此，当前计算周期的速度，当前计算周期的位移，其中，/>为一个计算周期的时长。如此，第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置/>，/>为第一机械臂末端的输送装置的初始位置。

在确定第一机械臂末端的输送装置后，根据逆向运动学，可以在每个计算周期中，确定第一机械臂中各个关节的目标关节角，如此，通过控制第一机械臂中各个关节，实现针对第一机械臂末端的输送装置的控制。

在第一机械臂末端的输送装置的移动过程中，可能出现第一机械臂的关节不可达的情况。例如，在某个计算周期中，第一机械臂的某个关节若想达到目标关节角，会超出该关节能达到的最大速度或最大加速度，此时，称为该关节不可达。

考虑到上述关节不可达的情况，在本申请实施例中，可以根据第一机械臂中各个关节的目标关节角和第一机械臂中各个关节的当前关节角，确定第一机械臂中各个关节在当前计算周期的速度参数，当第一机械臂中各个关节在当前计算周期的速度参数超过第一机械臂中各个关节对应的速度参数阈值，调整第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置。

其中，速度参数可以是速度或者加速度。在一些可能的实现方式中，可以按比例调整当前计算周期的位移。也就是说，调整后的当前计算周期的位移，其中，r的取值范围可以是(0,1)，在一些实施例中，可以在第一机械臂中各个关节可达的情况下取最大值。

利用调整后的当前计算周期的位移，可以确定调整后的第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置，确保调整后的目标位置落在作用力的作用方向上，进而保证第一机械臂末端的输送装置拖动方向的准确性。

在一些实施例中，在确定第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置时，可以根据第一机械臂末端的输送装置的当前位置，调整用于计算目标位置的系数。具体实现时，当第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于第一区域，根据作用力，基于第一惯性系数、第一阻尼系数和第一刚度系数，确定第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置，其中，第一区域由第一边界确定。

当第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于第二区域，根据作用力，基于第二惯性系数、第二阻尼系数和第二刚度系数，确定第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置。其中，以下条件至少满足一种：第二惯性系数大于第一惯性系数、第二阻尼系数大于第一阻尼系数、第二刚度系数大于第一刚度系数，第二区域由第一边界和第二边界确定，第二边界位于第一边界外侧。

当第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于第三区域，根据作用力，基于第三惯性系数、第三阻尼系数和第三刚度系数，确定第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置。其中，以下条件至少满足一种：第三惯性系数大于第二惯性系数、第三阻尼系数大于第二阻尼系数、第三刚度系数大于第二刚度系数，第三区域由第二边界和第三边界确定，第三边界位于第二边界外侧。

参见图4所示的一种第一区域、第二区域和第三区域的位置示意图，第一边界距离第一机械臂末端的输送装置最近，当第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于由第一边界确定的第一区域中时，由于第一机械臂末端的输送装置与其可达的移动边界距离较远，此时，可以以较小的第一惯性系数、第一阻尼系数和第一刚度系数，确定第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置。

当第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于由第一边界和第二边界确定的第二区域中时，可以增大惯性系数、阻尼系数或刚度系数中的一个或多个，如此，可以降低当前计算周期的位移，避免在一个计算周期内，由于第一机械臂末端的输送装置移动距离过大，导致第一机械臂末端的输送装置移动至其可达的移动边界。

当第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于由第二边界和第三边界确定的第三区域中时，由于已经靠近第一机械臂末端的输送装置可达的移动边界，此时，可以进一步增大惯性系数、阻尼系数或刚度系数中的一个或多个，使得第一机械臂末端的输送装置的移动速度较慢，且移动阻力较大，避免第一机械臂末端的输送装置在靠近移动边界的区域内快速移动。

在一些实施例中，当第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于由第二边界和第三边界确定的第三区域中时，还可以发送提示信息，例如，可以通过提示灯闪烁、发出提示音等不同的方式发送提示信息。通过提示信息的方式，告知医师此时第一机械臂末端的输送装置已靠近移动边界。

在一些可能的实现方式中，第三边界可以是第一机械臂末端的输送装置可达的移动边界，第二边界和第一边界可以是通过等比例缩放确定的，例如，由第二边界确定的空间可以是由第三边界确定的空间的90%，由第一边界确定的空间可以是由第三边界确定的空间的60%。

进一步地，当第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于由第二边界和第三边界确定的第三区域中时，可能出现第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置超出第三边界的情况。也就是说，根据作用力，基于第三惯性系数、第三阻尼系数和第三刚度系数，确定第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的第三位置后，可能出现以下两种情况：

当第三位置位于第三边界以内，将第三位置作为第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置。换言之，当第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的第三位置未超出第三边界时，可以直接将第三位置确定为目标位置。

当第三位置位于第三边界以外，将位于第三边界上的目标点作为第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置。其中，目标点与第一机械臂末端的输送装置的当前位置构成的第一直线，与第三位置与第一机械臂末端的输送装置的当前位置构成的第二直线共线。换言之，当第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的第三位置超出第三边界时，可以通过调整目标位置，将在第一机械臂末端的输送装置的移动方向上，超出第三边界的位移去除，避免第一机械臂末端的输送装置移动至超出第三边界的位置。

S202：在软式内镜的输送过程中，获取软式内镜的剩余长度。

在控制第一机械臂末端的输送装置位于第一位置后，可以进行软式内镜的输送。在本申请实施例中，可以根据软式内镜的剩余长度控制第二机械臂，以利用第二机械臂输送软式内镜。

其中，剩余长度为输送装置入口至第二机械臂末端的操作装置之间的软式内镜的长度。在一些实施例中，可以在软式内镜操控系统中，部署用于获取软式内镜剩余长度的装置，利用该装置，可以实时获取软式内镜的剩余长度。

S203：当剩余长度大于或等于第一长度阈值，根据剩余长度和第一长度阈值之间的比例关系，确定第二机械臂中各个关节的关节角。

当剩余长度大于或等于第一长度阈值，即软式内镜的剩余长度较长时，可以线性控制第二机械臂的移动。具体实现时，确定软式内镜的剩余长度为第一长度阈值时，第二机械臂中各个关节的参考关节角，以及确定第二机械臂中各个关节的初始关节角，接着，根据剩余长度和第一长度阈值之间的比例关系，基于参考关节角和初始关节角，确定第二机械臂中各个关节的关节角。

也就是说，将剩余长度为第一长度阈值时，第二机械臂中各个关节的关节角作为参考关节角，将第二机械臂未移动时，第二机械臂中各个关节的关节角作为初始关节角。根据剩余长度和第一长度阈值之间的比例关系，基于参考关节角和初始关节角，通过插值算法确定第二机械臂中各个关节的关节角，实现针对第二机械臂的线性移动，减少计算量。

在一些实施例中，第二机械臂包括第一关节和第二关节，将第一关节的参考关节角作为第二机械臂中第一关节的初始关节角，根据软式内镜的总长度，确定第二机械臂中第二关节的初始关节角。

换言之，在确定第二机械臂中各个关节的初始关节角时，可以将第二机械臂中某些关节的参考关节角直接作为初始关节角，即固定某些关节的关节角不变。接着，再根据软式内镜的不同规格（即不同总长度）确定第二机械臂中其他关节的初始关节角。

下面以第二机械臂为六自由度机械臂进行说明，参见图5所示的一种第二机械臂各个关节的结构示意图，第二机械臂包括关节1至关节6。在一些可能的实现方式中，可以将关节2、关节3和关节4的参考关节角作为初始关节角，根据软式内镜的总长度，确定关节1、关节5和关节6的初始关节角，实现针对第二机械臂初始关节角的确定。

S204：当剩余长度小于第一长度阈值，控制操作装置位于第二位置，以根据第二位置确定第二机械臂中各个关节的关节角。

当剩余长度小于第一长度阈值，即软式内镜的剩余长度较短时，可以先确定操作装置的位置，再根据操作装置的位置确定第二机械臂中各个关节的关节角，实现针对软式内镜的平稳输送。

其中，操作装置位于第二位置时，与操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角满足预设夹角条件。

参见图6所示的一种第二机械臂的结构示意图，台车的坐标系为{B}，第一机械臂末端的输送装置的坐标系为{D}，第一机械臂末端的输送装置入口的坐标系为{D1}，操作装置的坐标系为{B}。

进一步地，参见图7所示的一种操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角的示意图，与操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角可以是坐标系{M}的z轴与坐标系{D1}的z轴之间的夹角，预设夹角条件可以是与操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角不大于夹角阈值。如此，避免软式内镜过度弯曲，实现软式内镜的平稳输送。

在一些实施例中，当剩余长度小于第一长度阈值、且大于或等于第二长度阈值，控制操作装置位于第二位置，以根据第二位置确定第二机械臂中各个关节的关节角。其中，操作装置位于第二位置时，与操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角满足小于第一夹角阈值，第二长度阈值小于第一长度阈值。

当剩余长度小于第二长度阈值，控制操作装置位于第二位置，以根据第二位置确定第二机械臂中各个关节的关节角。其中，操作装置位于第二位置时，与操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角满足小于第二夹角阈值，第二夹角阈值小于第一夹角阈值。

也就是说，当剩余长度处于中等长度（即小于第一长度阈值、且大于或等于第二长度阈值）时，由于软式内镜整体处于松弛状态，可以设置较大的夹角阈值，例如，第一夹角阈值可以为50°。

当剩余长度处于极短长度（即小于第二长度阈值）时，由于软式内镜整体已处于较为紧张的状态，可以设置较小的夹角阈值，例如，第二夹角阈值可以为5°。如此，使得软式内镜在输送过程中处于平顺的状态，避免针对软式内镜的过度拉扯，提升软式内镜输送的平稳性和输送效率。

基于上述内容描述，本申请实施例提供了一种软式内镜操控系统的控制方法。该方法中软式内镜操控系统包括第一机械臂和第二机械臂，首先控制第一机械臂末端的输送装置位于第一位置，在软式内镜的输送过程中，获取软式内镜的剩余长度，其中，剩余长度为输送装置入口至第二机械臂末端的操作装置之间的软式内镜的长度，当剩余长度大于或等于第一长度阈值，根据剩余长度和第一长度阈值之间的比例关系，确定第二机械臂中各个关节的关节角，当剩余长度小于第一长度阈值，控制操作装置位于第二位置，以根据第二位置确定第二机械臂中各个关节的关节角，其中，操作装置位于第二位置时，与操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角满足预设夹角条件。

该方法根据软式内镜的剩余长度控制第二机械臂中各个关节的关节角，当剩余长度较长时，线性控制第二机械臂中各个关节的关节角，提升控制效率。当剩余长度较短时，通过控制操作装置处于的位置，确定第二机械臂中各个关节的关节角，避免软式内镜过于弯曲。如此，针对软式内镜的输送过程，根据软式内镜的输送情况控制机械臂，提供合理且便捷的控制方法。

基于本申请实施例提供的上述方法，本申请实施例还提供了与上述方法对应的软式内镜操控系统的控制装置。描述于本申请实施例中所涉及到的单元/模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元/模块的名称在某种情况下并不构成对该单元/模块本身的限定。

参见图8所示的软式内镜操控系统的控制装置的结构示意图，该装置800包括：

控制模块801，用于控制所述第一机械臂末端的输送装置位于第一位置；

获取模块802，用于在软式内镜的输送过程中，获取所述软式内镜的剩余长度，所述剩余长度为所述输送装置入口至所述第二机械臂末端的操作装置之间的软式内镜的长度；

确定模块803，用于当所述剩余长度大于或等于第一长度阈值，根据所述剩余长度和所述第一长度阈值之间的比例关系，确定所述第二机械臂中各个关节的关节角；

所述确定模块803，还用于当所述剩余长度小于第一长度阈值，控制所述操作装置位于第二位置，以根据所述第二位置确定所述第二机械臂中各个关节的关节角；所述操作装置位于第二位置时，与所述操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与所述输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角满足预设夹角条件。

根据本申请实施例的软式内镜操控系统的控制装置800可对应于执行本申请实施例中描述的方法，并且软式内镜操控系统的控制装置800的各个模块/单元的上述和其它操作和/或功能分别为了实现图2所示实施例中的各个方法的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。参见图9所示的实现软式内镜操控系统控制的服务器900的结构示意图，需要说明的是，图9所示的服务器仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图9所示，服务器900可以包括处理装置（例如中央处理器、图形处理器等）901，其可以根据存储在只读存储器（ROM）902中的程序或者从存储装置908加载到随机访问存储器（RAM）903中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 903中，还存储有服务器900操作所需的各种程序和数据。处理装置901、ROM 902以及RAM 903通过总线904彼此相连。输入/输出（I/O）接口905也连接至总线904。

通常，以下装置可以连接至I/O接口905：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置906；包括例如液晶显示器（LCD）、扬声器、振动器等的输出装置907；包括例如磁带、硬盘等的存储装置908；以及通信装置909。通信装置909可以允许服务器900与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图9示出了具有各种装置的服务器900，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本申请的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (12)

1.一种软式内镜操控系统的控制方法，其特征在于，所述软式内镜操控系统包括第一机械臂和第二机械臂，所述方法包括：

控制所述第一机械臂末端的输送装置位于第一位置；

在软式内镜的输送过程中，获取所述软式内镜的剩余长度，所述剩余长度为所述输送装置入口至所述第二机械臂末端的操作装置之间的软式内镜的长度；

当所述剩余长度大于或等于第一长度阈值，根据所述剩余长度和所述第一长度阈值之间的比例关系，确定所述第二机械臂中各个关节的关节角；

当所述剩余长度小于第一长度阈值，控制所述操作装置位于第二位置，以根据所述第二位置确定所述第二机械臂中各个关节的关节角；所述操作装置位于第二位置时，与所述操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与所述输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角满足预设夹角条件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述剩余长度和所述第一长度阈值之间的比例关系，确定所述第二机械臂中各个关节的关节角，包括：

确定所述软式内镜的剩余长度为所述第一长度阈值时，所述第二机械臂中各个关节的参考关节角，以及确定所述第二机械臂中各个关节的初始关节角；

根据所述剩余长度和所述第一长度阈值之间的比例关系，基于所述参考关节角和所述初始关节角，确定所述第二机械臂中各个关节的关节角。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二机械臂包括第一关节和第二关节，所述确定所述第二机械臂中各个关节的初始关节角，包括：

将所述第一关节的参考关节角作为所述第二机械臂中第一关节的初始关节角；

根据所述软式内镜的总长度，确定所述第二机械臂中第二关节的初始关节角。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述剩余长度小于第一长度阈值，控制所述操作装置位于第二位置，以根据所述第二位置确定所述第二机械臂中各个关节的关节角，包括：

当所述剩余长度小于第一长度阈值、且大于或等于第二长度阈值，控制所述操作装置位于第二位置，以根据所述第二位置确定所述第二机械臂中各个关节的关节角；所述操作装置位于第二位置时，与所述操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与所述输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角满足小于第一夹角阈值；所述第二长度阈值小于所述第一长度阈值；

当所述剩余长度小于第二长度阈值，控制所述操作装置位于第二位置，以根据所述第二位置确定所述第二机械臂中各个关节的关节角；所述操作装置位于第二位置时，与所述操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与所述输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角满足小于第二夹角阈值，所述第二夹角阈值小于所述第一夹角阈值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述第一机械臂末端的输送装置位于第一位置，包括：

获取作用于所述第一机械臂末端的输送装置的作用力；

针对每个计算周期，根据所述作用力，确定所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置；

根据所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置，确定所述第一机械臂中各个关节的目标关节角，以控制所述第一机械臂末端的输送装置位于第一位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述第一机械臂中各个关节的目标关节角和所述第一机械臂中各个关节的当前关节角，确定所述第一机械臂中各个关节在所述当前计算周期的速度参数；

当所述第一机械臂中各个关节在所述当前计算周期的速度参数超过所述第一机械臂中各个关节对应的速度参数阈值，调整所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述作用力，确定所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置，包括：

当所述第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于第一区域，根据所述作用力，基于第一惯性系数、第一阻尼系数和第一刚度系数，确定所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置，所述第一区域由第一边界确定；

当所述第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于第二区域，根据所述作用力，基于第二惯性系数、第二阻尼系数和第二刚度系数，确定所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置；其中，以下条件至少满足一种：所述第二惯性系数大于所述第一惯性系数、所述第二阻尼系数大于所述第一阻尼系数、所述第二刚度系数大于所述第一刚度系数，所述第二区域由所述第一边界和第二边界确定，所述第二边界位于所述第一边界外侧；

当所述第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于第三区域，根据所述作用力，基于第三惯性系数、第三阻尼系数和第三刚度系数，确定所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置；其中，以下条件至少满足一种：所述第三惯性系数大于所述第二惯性系数、所述第三阻尼系数大于所述第二阻尼系数、所述第三刚度系数大于所述第二刚度系数，所述第三区域由所述第二边界和第三边界确定，所述第三边界位于所述第二边界外侧。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述当所述第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于第三区域，根据所述作用力，基于第三惯性系数、第三阻尼系数和第三刚度系数，确定所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置，包括：

当所述第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于第三区域，根据所述作用力，基于第三惯性系数、第三阻尼系数和第三刚度系数，确定所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的第三位置；

当所述第三位置位于所述第三边界以内，将所述第三位置作为所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置；

当所述第三位置位于所述第三边界以外，将位于所述第三边界上的目标点作为所述第一机械臂末端的输送装置在当前计算周期的目标位置；其中，所述目标点与所述第一机械臂末端的输送装置的当前位置构成的第一直线，与所述第三位置与所述第一机械臂末端的输送装置的当前位置构成的第二直线共线。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一机械臂末端的输送装置的当前位置位于第三区域，所述方法还包括：

发送提示信息。

10.一种软式内镜操控系统，其特征在于，所述系统包括台车和控制台；

所述台车部署有第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂末端部署有输送装置，所述输送装置用于输送软式内镜的头端部，所述第二机械臂末端部署有操作装置，所述操作装置用于控制所述软式内镜的操作部；

所述控制台用于对所述台车进行操控。

11.一种软式内镜操控系统的控制装置，其特征在于，所述装置包括：

控制模块，用于控制第一机械臂末端的输送装置位于第一位置；

获取模块，用于在软式内镜的输送过程中，获取所述软式内镜的剩余长度，所述剩余长度为所述输送装置入口至第二机械臂末端的操作装置之间的软式内镜的长度；

确定模块，用于当所述剩余长度大于或等于第一长度阈值，根据所述剩余长度和所述第一长度阈值之间的比例关系，确定所述第二机械臂中各个关节的关节角；

所述确定模块，还用于当所述剩余长度小于第一长度阈值，控制所述操作装置位于第二位置，以根据所述第二位置确定所述第二机械臂中各个关节的关节角；所述操作装置位于第二位置时，与所述操作装置连接的软式内镜的轴线方向和与所述输送装置入口连接的软式内镜的轴线方向之间的夹角满足预设夹角条件。

12.一种服务器，其特征在于，所述服务器包括处理器和存储器，所述存储器中存储有指令，所述处理器执行所述指令，以使所述服务器执行如权利要求1至9任一项所述的方法。