CN117331328A - 一种手术机器人的开关机系统、方法及手术机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种手术机器人的开关机系统、方法及手术机器人，包括多个子系统平台。子系统平台包括：按键板、控制板、工控机以及外部电路。控制板响应于启动指令，控制所述工控机启动。控制板通过光纤与其他子系统平台中的控制板连接，以将所述启动指令转发至其他子系统平台中的控制板。控制板接收到所述工控机返回的上电成功信号，控制所述外部电路连通。控制板响应于通过所述按键板输入的停止指令，控制所述工控机关闭。在检测到工控机的返回信号中断时，可以控制外部电路断开。光纤通信可以减少电气连接对信号传输的影响。通过光纤连接的多个控制板可以互相转发启停指令，以实现一键启停，解决因多次触发不同开关容易逻辑颠倒的问题。

Description

一种手术机器人的开关机系统、方法及手术机器人

技术领域

本申请涉及手术机器人控制技术领域，尤其涉及一种手术机器人的开关机系统、方法及手术机器人。

背景技术

随着手术机器人的不断发展，手术机器人的临床应用随之增加。手术机器人可包括多个控制台，并且每个控制台都可以通过开关发出指令，以配合完成手术。通过人工触发开关，可以控制其所在的控制台的启动与关闭。

人工触发开关的方式可以在需要启动或关闭手术机器人时，分别触发开关以执行启动或关闭的操作。然而，随着手术复杂程度的提升，以及手术机器人功能的丰富，使用过程中需要控制的器件增加，因此只依靠人工触发开关容易导致准备时间过长。

此外，在一些特别的手术中，其操作台以及操作台中的执行机构的启动顺序具有一定要求，因此只依靠触发开关逐个触发操作台以及执行机构启动，容易颠倒启动逻辑，导致手术机器人启动失败。

发明内容

本申请提供一种手术机器人的开关机系统、方法及手术机器人，以解决只依靠触发开关逐个触发操作台以及执行机构启动，容易颠倒启动逻辑，导致手术机器人启动失败的问题。

第一方面，本申请提供一种手术机器人的开关机系统，所述开关机系统包括多个子系统平台；每个所述子系统平台包括：按键板、控制板、工控机以及外部电路，所述控制板分别与所述按键板、工控机以及外部电路连接；所述控制板与其他子系统平台的控制板通过光纤连接；所述工控机用于监测所述子系统平台的运行状态；

其中，所述控制板被配置为：

响应于通过所述按键板输入的启动指令，控制第一工控机启动，以及将所述启动指令通过所述光纤转发至其他控制板；其中，所述其他控制板接收到所述启动指令，则控制自身所在子系统平台中的第二工控机启动；所述第一工控机为接收按键板的启动指令的控制板关联的工控机；所述第二工控机为其他控制板关联的工控机；

接收所述第一工控机返回的上电成功信号，控制所述外部电路连通；所述外部电路用于为所述子系统平台的执行机构提供驱动电源。

在一些可行的实施例中，所述控制板执行响应于通过所述按键板输入的启动指令，控制所述第一工控机启动时，被配置为：

检测所述第一工控机返回的运行信号，所述运行信号用于表征所述第一工控机的运行状态；

若在预设时间内检测到所述运行信号，则标记所述第一工控机正常运行；

若在预设时间内未检测到所述运行信号，则控制所述第一工控机重新启动。

在一些可行的实施例中，还包括状态指示灯，所述状态指示灯与所述控制板电连接；所述状态指示灯与所述子系统平台的运行状态关联；所述运行状态包括所述第一工控机的运行状态、所述执行机构的运行状态以及所述子系统平台所在的环境状态。

在一些可行的实施例中，所述控制板还被配置为：

设置所述第一工控机重新启动的间隔时间与启动次数阈值，根据所述间隔时间控制所述第一工控机重新启动；

若所述第一工控机重新启动的次数大于或等于所述启动次数阈值，则控制与所述控制板电连接的状态指示灯闪烁。

在一些可行的实施例中，还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器集成于所述控制板上，和/或设置于所述第一工控机上，以用于检测所述第一工控机所处环境的温度，和/或所述第一工控机的温度，所述控制板还被配置为：

接收所述第一温度传感器返回的第一温度信号；

若所述第一工控机的温度超过工控机温度阈值，和/或所述第一工控机所处环境的温度超过环境温度阈值，则控制与所述第一工控机关联的状态指示灯闪烁，

和/或，向所述子系统平台的图像端发送报警信息，以通过所述图像端显示报警界面，

和/或，控制与所述第一工控机关联的音频播放装置播放报警音频。

在一些可行的实施例中，还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制板连接，所述第二温度传感器设置在所述子系统平台中的执行机构上以用于检测所述执行机构的温度，所述控制板还被配置为：

接收所述第二温度传感器返回的第二温度信号；

若所述执行机构的温度超过执行机构温度阈值，则向所述第一工控机发送警告信号，以控制所述第一工控机检测所述执行机构的运行状态；以及，控制与所述执行机构关联的状态指示灯闪烁。

在一些可行的实施例中，所述控制板还被配置为：

响应于通过所述按键板发送的停止指令，向所述第一工控机发送断电信号；

若接收所述第一工控机返回的确认信号，则控制所述第一工控机关闭，以及向其他子系统平台的其他控制板转发所述停止指令；其中，所述其他控制板接收到所述停止指令，则控制所述第二工控机关闭；

在检测到所述第一工控机关闭时，控制所述外部电路断开。

在一些可行的实施例中，所述控制板还被配置为：

若接收到所述第一工控机返回的拒绝信号，则停止执行控制所述第一工控机关闭的步骤；所述拒绝信号中包括所述执行机构的状态信息；所述状态信息包括所述执行机构的运行位置、运行时间、剩余运行时间。

在一些可行的实施例中，所述按键板包括用于控制所述子系统平台单独启动的按键，与所述按键板电连接的控制板还被配置为：

响应于通过所述按键输入的单独启动指令，控制与所述光纤连接的端口停止向其他子系统平台的其他控制板转发指令，以及控制所述第一工控机启动；

响应于其他控制板转发的停止指令，控制所述第一工控机关闭；以及，在检测到所述第一工控机关闭时，控制所述外部电路断开。

在一些可行的实施例中，已启动的子系统平台运行时可接入待启动子系统平台，所述已启动的子系统平台的控制板被配置为：

检测到与所述待启动子系统平台的控制板建立连接时，向所述待启动子系统平台的控制板发送即时启动指令，以控制所述待启动子系统平台启动。

在一些可行的实施例中，所述按键板包括与手术类型关联的目标按键，与所述按键板电连接的控制板还被配置为：

响应于通过所述目标按键输入的目标启动指令，控制所述第一工控机启动，以及根据启动策略向其他子系统平台的其他控制板转发所述目标启动指令；所述启动策略包括与手术类型关联的子系统平台，和/或，执行机构；以及子系统平台，和/或，执行机构的启动顺序。

在一些可行的实施例中，所述子系统平台包括医生控制平台、图像平台和患者平台；

其中，所述医生控制平台中的按键板设置在所述医生控制平台的主扶手上；

所述图像平台中的按键板设置在所述图像平台的接口面板上；

所述患者平台中的按键板设置在所述患者平台的舵柄上。

第二方面，本申请提供一种手术机器人的开关机方法，包括：

响应于通过按键板输入的启动指令，控制第一工控机启动，以及将所述启动指令转发至其他控制板；其中，所述其他控制板接收到所述启动指令，则控制自身所在子系统平台中的第二工控机启动；所述第一工控机为接收按键板的启动指令的控制板关联的工控机；所述第二工控机为其他控制板关联的工控机；

接收所述第一工控机返回的上电成功信号，控制所述外部电路连通；所述外部电路用于为所述子系统平台的执行机构提供驱动电源。

第三方面，本申请提供一种手术机器人，包括医生控制平台、图像平台、患者平台以及上述第一方面提供的开关机系统；

其中，所述医生控制平台、图像平台、患者平台均包括所述开关机系统；所述开关机系统均包括按键板、控制板、工控机以及外部电路。

由上述技术内容可知，本申请提供一种手术机器人的开关机系统，所述开关机系统包括多个子系统平台。子系统平台包括：按键板、控制板、工控机以及外部电路。控制板响应于通过所述按键板输入的启动指令，控制所述工控机启动。控制板通过光纤与其他子系统平台中的控制板连接，以将所述启动指令转发至其他子系统平台中的控制板。控制板接收到所述工控机返回的上电成功信号，控制所述外部电路连通。控制板响应于通过所述按键板输入的停止指令，控制所述工控机关闭。在检测到工控机的返回信号中断时，可以控制外部电路断开。光纤通信可以减少电气连接对信号传输的影响。通过光纤连接的多个控制板可以互相转发启停指令，以实现一键启停，解决因多次触发不同开关容易逻辑颠倒的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的子系统平台示意图；

图2为本申请实施例提供的一种手术机器人的开关机系统示意图；

图3为本申请实施例提供的工控机运行状态判断示意图；

图4为本申请实施例提供的工控机重新启动控制示意图；

图5为本申请实施例提供的一键停止控制示意图；

图6为本申请实施例提供的根据启动策略依次启动执行机构示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

如图1所述，随着手术机器人的发展，临床应用中会出现较多的手术机器人用于执行或辅助手术。但随着手术机器人功能的丰富，手术机器人涉及的执行机构或操作台增加，例如手术机器人可以包括医生控制平台、患者平台以及图像平台。在操作台中又可以包括多个执行机构，例如内窥镜、机械臂、机械爪。

在一些实施例中，为了精确控制执行机构以及操作台，需要为每个执行机构以及操作台配置触发开关。在需要启动相关操作台或操作台上的执行机构时，可以通过触发开关的方式进行启动。

但在临床应用中，可能需要启动大量的操作台以及执行机构，逐个触发开关容易导致准备时间增加，不利于手术进行。此外，在一些特别的手术中，操作台以及执行机构需要按顺序启动，只依靠人工触发开关的方式，容易导致启动顺序颠倒，影响手术的进行。

鉴于上述问题，如图2所示，本申请提供一种手术机器人的开关机系统，所述开关机系统包括多个子系统平台；每个所述子系统平台包括：按键板、控制板、工控机以及外部电路。

其中，所述控制板被配置为：

S100：响应于通过所述按键板输入的启动指令，控制所述第一工控机启动，以及将所述启动指令通过所述光纤转发至其他控制板；

所述控制板与其他控制板通过光纤连接所述控制板与所述其他控制板分别属于不同的子系统平台；所述工控机用于监测所述子系统平台的运行状态。每个子系统平台中均配置有按键板、控制板、工控机以及外部电路。其中，操作人员可以通过按键板进行开关机触发的机械输入，并由按键板将触发信号传输至控制板；按键板还可以通过集成在板体上的状态显示灯显示不同的开关机系统状态。控制板用于接收按键板、工控机发送的信号，并根据信号执行相应的动作。例如，接收按键板发送的启动指令，控制工控机启动。

工控机用于监控子系统平台的运行状态，包括对于加载于子系统平台的执行机构的监控。工控机可以采集执行机构运行时输出的信号，并根据信号对执行机构的运行状态进行判断。以及根据执行机构的运行状态向控制板反馈，由控制板发出控制指令。在一些实施例中，也可以由工控机向执行机构发出控制指令，以提升手术机器人运行的稳定性。例如，工控机检测到机械臂故障，可以控制机械臂暂停工作，以降低机械臂因强制运行损坏的几率。

外部电路用于为操作台以及执行机构供电，外部电路的输出接口与输出电压不限于一种，可以适配于多个执行机构，例如可以同时输出10V、24V、18V的直流电压。

不同的子系统平台中的控制板可以通过光纤连接，以实现互相通讯。利用光纤通讯的方式可以缓解电气通讯容易影响信号传输质量的问题，以提高信号传输稳定性，进而提高手术的安全性。此外，光纤的传输速度较快，因此控制板之间通过光纤传输信息既能提升信息传输速度，以接近同步启动的效果。需要说明的是，在同步启动的过程中，启动指令几乎同时传输至通过光纤连接的控制板，控制板也同时控制关联的工控机启动，但具体启动成功的时间可以不同。

在一些实施例中，用户按下按键板上的启动按键，以启动按键板所在的操作台。按键板的启动按键被触发后，将启动信号发送到控制板，控制板接收到启动信号后，向第一工控机发送启动信号，同时将启动信号通过光纤转发到其他控制板上，以实现一键启动多个子系统平台的功能。其中，其他控制板接收到启动指令，会控制自身所在子系统平台中的第二工控机启动。一键启动的方式，可以提高参与手术的子系统平台的启动效率。同时可以缓解通过逐个触发开关的方式启动子系统平台，容易出现遗漏的问题。

需要说明的是，在实施例描述的过程中，为了更清晰的描述一键启动的方式，所述第一工控机为接收按键板的启动指令的控制板关联的工控机；所述第二工控机为其他控制板关联的工控机。

S200：接收所述第一工控机返回的上电成功信号，控制所述外部电路连通；

在子系统平台启动的过程中，需要先启动工控机，再启动用于为所述子系统平台的执行机构提供驱动电源的外部电路。以实现在启动的过程中，可以通过工控机监控子系统平台是否正常，并做出适应性的调整。

在一些实施例中，第一工控机收到控制板发送的启动指令后，与外部电路建立连接，并且向控制板返回上电成功信号。控制板收到上电成功信号，确认第一工控机已经启动，则继续控制外部电路与执行机构/子系统平台连通以提供电力。

工控机可以作为控制板与执行机构之间的中介，并且可以向控制板反馈执行结构的运行状态。通过控制板、工控机形成的多级控制结构，可以缓解控制板与工控机的运算压力，进而提高系统响应速度。

工控机在运行时会持续的向控制板返回运行信号，控制板根据运行信号可以判断工控机的运行状态。工控机向控制板返回的运行信号包括上电成功信号。如图3所示，控制板执行响应于通过所述按键板输入的启动指令，控制所述第一工控机启动时，被配置为：

检测所述第一工控机返回的运行信号，所述运行信号用于表征所述第一工控机的运行状态；

若在预设时间内检测到所述运行信号，则标记所述第一工控机正常运行；

若在预设时间内未检测到所述运行信号，则控制所述第一工控机重新启动。

在一些实施例中，第一工控机向控制板返回上电成功信号后，与外部电路连通，并持续向控制板反馈一定频率的信号以表示其处于正常运行的状态。控制板接收到这段固定频率的信号，即可标记第一工控机为正常运行状态。并且可以控制外部电路与操作台连通，以为执行机构提供驱动电力。

第一工控机具有监控执行机构的功能，在第一工控机正常运行的前提下，可以提高执行机构运行的稳定性。因此，在启动操作台时，需要先对第一工控机的运行状态进行检测，进而提高操作台启动以及运行的稳定性。

在另一些实施例中，第一工控机未返回上电成功信号，或返回上电成功信号后未返回用于表征正常运行的信号。控制板可以标记第一工控机为异常运行，并控制第一工控机重新启动。可以理解的是，在控制第一工控机重新启动后，控制板仍会对第一工控机的运行状态进行判断，以执行后续操作。

在工控机异常运行时，对执行机构的监控能力会降低，甚至失去监控功能，因此不能及时反馈执行机构的运行状态。容易造成执行机构以及操作台的损坏。因此，可以通过重新启动的方式，调整工控机的运行状态，以提高操作台/执行机构启动的安全性。

工控机可以重新启动，但多次重新启动容易导致控制板、工控机之间的频繁响应，容易造成电路故障。同时，浪费较长的准备时间，容易耽误手术进度。因此在多次重新启动时，需要报出故障并及时做出应对，报出故障可以通过改变状态指示灯的发光方式表示。其中，与所述控制板电连接的状态指示灯的数量至少为1；所述状态指示灯与所述子系统平台的运行状态关联；所述运行状态包括所述工控机的运行状态、所述执行机构的运行状态以及所述子系统平台所在的环境状态。

状态指示灯可以设置在操作台较为显眼的位置上，同时也可以配有扬声器辅助提示故障出现。状态指示灯的数量至少为1个，则可以在故障时通过闪烁的方式进行故障提醒。也可以通过常亮的方式表示执行机构的正常运行。状态指示灯的颜色种类也可以与执行机构的种类关联，还可以与运行状态进行关联。状态指示灯的具体显示方式在此不做限定。

状态指示灯具有直观的表现能力，可以及时的反应故障发生这类紧急情况，有利于对手术机器人的维护。通过将状态指示灯与不同的执行机构/执行机构的运行状态关联，在发生故障时，可以对故障实现定向维护。

通过状态指示灯可以对工控机的运行状态进行表示，如图4所示，所述控制板还被配置为：

设置所述第一工控机重新启动的间隔时间与启动次数阈值，根据所述间隔时间控制所述第一工控机重新启动；

若所述第一工控机重新启动的次数大于或等于所述启动次数阈值，则控制与所述控制板电连接的状态指示灯闪烁。

间隔时间为控制板控制工控机重新启动的时间，启动次数阈值为对工控机重新启动次数的限定。可以理解的是，间隔时间设置的不宜过长，重新启动的次数设置的不宜过多，需要以不耽误手术准备时间为前提，并结合保护电路的原则设置。

在一些实施例中，预先在控制板中设置间隔时间为10s，启动次数阈值为2次。控制板检测到工控机异常运行时，控制第一工控机断电，并在10s后控制第一工控机重新启动。第一工控机返回上电成功信号后，向控制板返回表示正常运行的信号。控制板标记第一工控机正常后，控制执行机构与外部电路连通。

在另一些实施例中，第一工控机重新启动两次后，仍未向控制板返回正常运行的信号。控制板控制第一工控机断电，并控制与第一工控机关联的状态指示灯闪烁报警。

工控机、控制板这类具有控制功能电子设备存在因简单的电路逻辑问题导致不能正常启动的问题，并可以通过重新启动自适应解决类似问题。因此通过设置合适的间隔时间，以及启动次数阈值，对于存在简单问题的工控机，可以通过其自适应调整能力及时解决问题，进而不会大幅延长手术准备时间。对于不易解决的问题，也可以及时报出故障并对设备进行更换、维修，以不至于耽误手术进行。

控制板与工控机均具有控制、数据处理功能，因此控制板也可以对手术机器人所在的环境状态进行检测，以减少因环境因素给手术带来的影响。也可以根据环境变化，对手术机器人的运行状态进行了解。在一些实施例中，所述子系统平台还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器集成于所述控制板上，和/或设置于所述第一工控机上，以用于检测所述第一工控机所处环境的温度，和/或所述第一工控机的温度，所述控制板还被配置为：

接收所述第一温度传感器返回的第一温度信号；

若所述第一工控机的温度超过工控机温度阈值，和/或所述第一工控机所处环境的温度超过环境温度阈值，则控制与所述第一工控机关联的状态指示灯闪烁，

和/或，向所述子系统平台的图像端发送报警信息，以通过所述图像端显示报警界面，

和/或，控制与所述第一工控机关联的音频播放装置播放报警音频。

工控机在运行的过程中也会持续发热，尤其在发生运行故障时，可能会因为电路故障导致发热。因此，可以通过温度传感器设置在工控机上已检测工控机的温度。在工控机的温度超过工控机温度阈值时，表示工控机可能存在运行故障，或是因连续运转导致热量过高，需要及时进行维护。

控制板可以在判断工控机温度超过工控机温度阈值时，向UI显示端发送报警信息，通过UI显示端显示工控机需要维护的相关界面。也可以通过语音播放工控机需要维护的相关音频，进而及时提醒操作人员对工控机进行维护，以起到保护设备以及人员安全的作用。通过音频、状态指示灯、图像显示等多类型报警措施，可以获得更好的提示效果，以及时对工控机进行维护。

此外，控制板与工控机在运行的过程中处于相同环境，而工控机发热对环境温度的影响较大，因此也可以通过集成于控制板上的温度传感器对环境温度进行检测。当环境温度超过环境温度阈值时，则间接表明工控机当前温度可能过高，此时也可以通过多类型报警措施提示操作人员及时对工控机进行维护。

在一些实施例中，所述子系统平台还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制板连接，所述第二温度传感器设置在所述子系统平台中的执行机构上以用于检测所述执行机构的温度，所述控制板还被配置为：

接收所述第二温度传感器返回的第二温度信号；

若所述执行机构的温度超过执行机构温度阈值，则向所述第一工控机发送警告信号，以控制所述第一工控机检测所述执行机构的运行状态；以及，控制与所述执行机构关联的状态指示灯闪烁。

第二温度传感器可以设置在手术机器人的执行机构上，例如机械臂、机械爪等需要移动、易因摩擦、通电发热的部位。也可以设置在与手术执行位置临近的固定结构上。在一些实施例中，设置在机械臂上的温度传感器向控制板发送温度信号，控制板接收到温度信号后，发现机械臂的表面温度超过温度阈值，则判定机械臂故障，会控制与机械臂关联的状态指示灯闪烁报警。并由操作人员确认是否故障。可以理解的是，在机械臂运行的过程中，控制板无需强制停止机械臂的运行，以减少因机械臂突然停止运行形成危险操作的问题。可以由操作人员确认后，通过控制板对执行机构进行控制，以对机械臂进行维护。

例如机械臂的执行机构正常运行时，由于运行时间过长，可能仍会产生发热等现象，容易产生操作隐患。因此，通过温度传感器与状态指示灯的配合可以直观的反应相关问题，并由操作人员确认是否存在故障并采取适当措施减少故障发生。例如，可以对发热的机械臂进行散热操作。以提高手术机器人运行的稳定性。

通过光纤连接的控制板之间可以实现一键启动，同时也可以实现一键关闭。如图5所示，所述控制板执行响应于通过所述按键板输入的停止指令，控制所述工控机关闭时，被配置为：

响应于通过所述按键板发送的停止指令，向所述第一工控机发送断电信号；

若接收所述第一工控机返回的确认信号，则控制所述第一工控机关闭，以及向其他子系统平台的其他控制板转发所述停止指令；其中，所述其他控制板接收到所述停止指令，则控制所述第二工控机关闭；

在检测到所述第一工控机关闭时，控制所述外部电路断开。

工控机在收到断电信号后，可以向控制板发送确认信号，以表示当前操作台处于可关闭状态。在一些实施例中，控制板收到按键板发送的停止信号，向第一工控机发送断电信号。第一工控机收到断电信号后，结合执行机构的运行情况对当前操作台的运行状态进行判断。并在发现执行机构已经复位后，向控制板反馈确认信号，控制板可以在控制第一工控机关闭后，控制与第一工控机、执行机构连接的外部电路断开。以及向其他子系统平台的其他控制板转发所述停止指令，其他控制板接收到所述停止指令，则控制自身关联的第二工控机关闭，以实现一键关机的功能。

控制板在确认工控机断电后，才向其他控制板转发停止信号，可以减少多个控制板收到工控机的反馈不同时，各操作台/执行机构的启停不一致的情况发生。以提高一键关闭功能的稳定性，同时减少因误以为执行机构关闭，导致产生错误操作形成危险的情况发生。

通过对执行机构的运行状态进行检测，可以缓解因突然停止供电不易复位执行机构，且容易导致操作事故的问题。在一些实施例中，所述控制板还被配置为：

若接收到所述第一工控机返回的拒绝信号，则停止执行控制所述第一工控机关闭的操作。

所述拒绝信号中包括所述执行机构的状态信息；所述状态信息包括所述执行机构的运行位置、运行时间、剩余运行时间。执行机构在运行时会向工控机时刻反馈位置信息，运行时间、剩余运行时间等信息。剩余运行时间、运行时间可以对手术进程进行一定程度的反馈，运行位置可以表示执行机构所处的位置，也可以对手术进程进行反馈。

因此，工控机根据执行机构的状态信息判断手术仍未结束、或执行机构需要复位时。可以向控制板返回拒绝信号，以等待手术结束，或执行机构复位后，再由控制板控制外部电源断开。有利于保护操作人员以及执行机构的安全。

执行手术的过程中，手术机器人的各个子系统平台可以共同启动，但在一些实施例中，为了在不需要一些子系统平台运行时节省能源，或降低各执行机构之间存在干扰的问题，部分操作台也可执行单独启动的功能。即所述按键板包括用于控制所述子系统平台单独启动的按键，与所述按键板电连接的控制板还被配置为：

响应于通过所述按键输入的单独启动指令，控制与所述光纤连接的端口停止向其他控制板转发指令，以及控制所述第一工控机启动；

响应于其他控制板转发的停止指令，控制所述第一工控机关闭；以及，检测到所述第一工控机关闭时，控制所述外部电路断开。

单独启动的按键区分与一键启动的按键，其颜色、形状均可区别于一键启动的按键。例如，一键启动的按键采用蓝色圆形按钮，单独启动的按键可以采用红色方形按钮，并在按钮附近设置文字标识，以更好的区分。

在一些实施例中，按键板将单独启动的信号发送至控制板，控制板控制通过光纤向其他控股板发送信号的功能关闭，并向第一工控机发送启动信号，以及在第一工控机正常运行后控制外部电源连通，以为执行机构提供驱动电力。

手术机器人可以一键启动的情况下，其各个操作台(子系统平台)的控制板之间均通过光纤连接，以实现一键启停。但在一些实施例中，只需要部分操作台进行配合即可完成手术，全部的操作台启动会浪费资源，并且形成设备损耗。冗余设备还容易对手术执行造成干扰。因此，通过响应于单独启动按键的方式，单向关闭传输启动信号的光口，可以实现单独启动，以节省设备资源、并减少干扰。

需要理解的是，光口的发送功能关闭，但其仍可具有接收功能。即可以通过接收其他控制板发送的停止指令，控制第一工控机以及执行机构停止运行，维持一键停止的功能。

在一些实施例中，已启动的子系统平台需要其他待启动子系统平台进行配合，以完成手术，为了提高启动效率，已启动的子系统平台在运行时也可接入待启动子系统平台，待启动子系统平台与已启动子系统平台连接后，可自行启动，即所述已启动的子系统平台的控制板被配置为：

检测到与所述待启动子系统平台的控制板建立连接时，向所述待启动子系统平台的控制板发送即时启动指令，以控制所述待启动子系统平台启动。

通过光纤连接的多个子系统平台的控制板在运行的过程中会持续进行信息互传，可以理解的是，在任一个子系统平台的控制板与新的待启动子系统平台建立连接关系后，已启动的子系统平台的控制板会向待启动子系统平台的控制板发送即时启动指令。待启动子系统平台的控制板接收到即时启动指令后，可以控制关联的工控机启动以及外部电源连通。

可以理解的是，上述实施例中，待启动子系统平台只需与已启动的子系统平台通过光纤进行连接，即可根据已启动子系统平台发送的启动指令自行启动，提高了启动效率。

在一些实施例中，操作台以及执行机构需要以一定顺序启动，需要根据顺序启动以减少因启动顺序错误导致的手术机器人异常运行的问题。如图6所示，所述按键板包括与手术类型关联的目标按键，与所述按键板电连接的控制板还被配置为：

响应于通过所述目标按键输入的目标启动指令，控制所述第一工控机启动，以及根据启动策略向其他控制板转发所述目标启动指令。

所述启动策略包括与目标手术类型关联的子系统平台，和/或，执行机构；以及子系统平台，和/或，执行机构的启动顺序。对于一些特定的手术类型，可以将其启动策略预存在控制器中，并通过目标按键触发。目标启动指令中可以包括手术类型信息，并且包括需要调用的启动策略信息。

在一些实施例中，控制板将目标启动指令发送至控制板，控制板调用与目标手术关联的策略信息。例如，依次启动机械臂-机械爪-止血钳。机械臂、机械爪、止血钳按顺序与外部电路接通、启动。

通过设置启动策略与目标按键，可以快速匹配手术类型，并根据手术类型所需的启动顺序启动相关执行机构。缓解了因逐个触发开关，容易颠倒启动顺序，影响手术机器人正常启动的问题。

如图1所示，按键板及按键的设置方式可以便于操作人员操作，子系统平台中各个平台的按键板及按键可以根据其类型进行不同的设置。子系统平台包括医生控制平台、图像平台和患者平台。

其中，所述医生控制平台中的按键板设置在所述医生控制平台的主扶手上；

所述图像平台中的按键板设置在所述图像平台的接口面板上；

所述患者平台中的按键板设置在所述患者平台的舵柄上。

在一些实施例中，医生控制平台的按键板优先设置在主扶手的右侧面板，以符合人机工程学，便于医生操作。患者平台的按键板优先设置在舵柄上，即患者平台的扶手两侧，有利于医生观察、查找以及操作。图像平台中的按键板集成于图像平台的电控箱的接口面板上，对于图像显示不形成遮挡，并且靠近电控箱更容易实现电气连接，以降低内部走线的复杂度，便于后续维护。

本申请的部分实施例还提供一种手术机器人的开关机方法，包括：

响应于通过按键板输入的启动指令，控制第一工控机启动，以及将所述启动指令通过光纤转发至其他控制板；其中，所述其他控制板接收到所述启动指令，则控制自身所在子系统平台中的第二工控机启动；所述第一工控机为接收按键板的启动指令的控制板关联的工控机；所述第二工控机为其他控制板关联的工控机；

接收所述第一工控机返回的上电成功信号，控制所述外部电路连通；所述外部电路用于为所述子系统平台的执行机构提供驱动电源。

本申请的部分实施例还还提供一种手术机器人，包括医生控制平台、图像平台、患者平台以及上述实施例中提供的开关机系统；

其中，所述医生控制平台、图像平台、患者平台均包括所述开关机系统；所述开关机系统均包括按键板、控制板、工控机以及外部电路。

由上述技术内容可知，本申请提供一种手术机器人的开关机系统，所述开关机系统包括多个子系统平台。子系统平台包括：按键板、控制板、工控机以及外部电路。控制板响应于通过所述按键板输入的启动指令，控制所述工控机启动。控制板通过光纤与其他子系统平台中的控制板连接，以将所述启动指令转发至其他子系统平台中的控制板。控制板接收到所述工控机返回的上电成功信号，控制所述外部电路连通。控制板响应于通过所述按键板输入的停止指令，控制所述工控机关闭。在检测到工控机的返回信号中断时，可以控制外部电路断开。光纤通信可以减少电气连接对信号传输的影响。通过光纤连接的多个控制板可以互相转发启停指令，以实现一键启停，解决因多次触发不同开关容易逻辑颠倒的问题。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (14)

1.一种手术机器人的开关机系统，其特征在于，所述开关机系统包括多个子系统平台；每个所述子系统平台包括：按键板、控制板、工控机以及外部电路，所述控制板分别与所述按键板、工控机以及外部电路连接；所述控制板与其他子系统平台的控制板通过光纤连接；所述工控机用于监测所述子系统平台的运行状态；

其中，所述控制板被配置为：

响应于通过所述按键板输入的启动指令，控制第一工控机启动，以及将所述启动指令通过所述光纤转发至其他控制板；其中，所述其他控制板接收到所述启动指令，则控制自身所在子系统平台中的第二工控机启动；所述第一工控机为接收按键板的启动指令的控制板关联的工控机；所述第二工控机为其他控制板关联的工控机；

接收所述第一工控机返回的上电成功信号，控制所述外部电路连通；所述外部电路用于为所述子系统平台的执行机构提供驱动电源。

2.根据权利要求1所述的开关机系统，其特征在于，所述控制板执行响应于通过所述按键板输入的启动指令，控制所述第一工控机启动时，被配置为：

检测所述第一工控机返回的运行信号，所述运行信号用于表征所述第一工控机的运行状态；

若在预设时间内检测到所述运行信号，则标记所述第一工控机正常运行；

若在预设时间内未检测到所述运行信号，则控制所述第一工控机重新启动。

3.根据权利要求1所述的开关机系统，其特征在于，还包括状态指示灯，所述状态指示灯与所述控制板电连接；所述状态指示灯与所述子系统平台的运行状态关联；所述运行状态包括所述第一工控机的运行状态、所述执行机构的运行状态以及所述子系统平台所在的环境状态。

4.根据权利要求3所述的开关机系统，其特征在于，所述控制板还被配置为：

设置所述第一工控机重新启动的间隔时间与启动次数阈值，根据所述间隔时间控制所述第一工控机重新启动；

若所述第一工控机重新启动的次数大于或等于所述启动次数阈值，则控制与所述控制板电连接的状态指示灯闪烁。

5.根据权利要求3所述的开关机系统，其特征在于，还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器集成于所述控制板上，和/或设置于所述第一工控机上，以用于检测所述第一工控机所处环境的温度，和/或所述第一工控机的温度，所述控制板还被配置为：

接收所述第一温度传感器返回的第一温度信号；

若所述第一工控机的温度超过工控机温度阈值，和/或所述第一工控机所处环境的温度超过环境温度阈值，则控制与所述第一工控机关联的状态指示灯闪烁，

和/或，向所述子系统平台的图像端发送报警信息，以通过所述图像端显示报警界面，

和/或，控制与所述第一工控机关联的音频播放装置播放报警音频。

6.根据权利要求5所述的开关机系统，其特征在于，还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制板连接，所述第二温度传感器设置在所述子系统平台中的执行机构上以用于检测所述执行机构的温度，所述控制板还被配置为：

接收所述第二温度传感器返回的第二温度信号；

若所述执行机构的温度超过执行机构温度阈值，则向所述第一工控机发送警告信号，以控制所述第一工控机检测所述执行机构的运行状态；以及，控制与所述执行机构关联的状态指示灯闪烁。

7.根据权利要求1所述的开关机系统，其特征在于，所述控制板还被配置为：

响应于通过所述按键板发送的停止指令，向所述第一工控机发送断电信号；

若接收所述第一工控机返回的确认信号，则控制所述第一工控机关闭，以及向其他子系统平台的其他控制板转发所述停止指令；其中，所述其他控制板接收到所述停止指令，则控制所述第二工控机关闭；

在检测到所述第一工控机关闭时，控制所述外部电路断开。

8.根据权利要求7所述的开关机系统，其特征在于，所述控制板还被配置为：

若接收到所述第一工控机返回的拒绝信号，则停止执行控制所述第一工控机关闭的步骤；所述拒绝信号中包括所述执行机构的状态信息；所述状态信息包括所述执行机构的运行位置、运行时间、剩余运行时间。

9.根据权利要求1所述的开关机系统，其特征在于，所述按键板包括用于控制所述子系统平台单独启动的按键，与所述按键板电连接的控制板还被配置为：

响应于通过所述按键输入的单独启动指令，控制与所述光纤连接的端口停止向其他子系统平台的其他控制板转发指令，以及控制所述第一工控机启动；

响应于其他控制板转发的停止指令，控制所述第一工控机关闭；以及，在检测到所述第一工控机关闭时，控制所述外部电路断开。

10.根据权利要求1所述的开关机系统，已启动的子系统平台运行时可接入待启动子系统平台，其特征在于，所述已启动的子系统平台的控制板被配置为：

检测到与所述待启动子系统平台的控制板建立连接时，向所述待启动子系统平台的控制板发送即时启动指令，以控制所述待启动子系统平台启动。

11.根据权利要求1所述的开关机系统，其特征在于，所述按键板包括与手术类型关联的目标按键，与所述按键板电连接的控制板还被配置为：

响应于通过所述目标按键输入的目标启动指令，控制所述第一工控机启动，以及根据启动策略向其他子系统平台的其他控制板转发所述目标启动指令；所述启动策略包括与手术类型关联的子系统平台，和/或，执行机构；以及子系统平台，和/或，执行机构的启动顺序。

12.根据权利要求1所述的开关机系统，其特征在于，所述子系统平台包括医生控制平台、图像平台和患者平台；

其中，所述医生控制平台中的按键板设置在所述医生控制平台的主扶手上；

所述图像平台中的按键板设置在所述图像平台的接口面板上；

所述患者平台中的按键板设置在所述患者平台的舵柄上。

13.一种手术机器人的开关机方法，其特征在于，包括：

响应于通过按键板输入的启动指令，控制第一工控机启动，以及将所述启动指令通过光纤转发至其他控制板；其中，所述其他控制板接收到所述启动指令，则控制自身所在子系统平台中的第二工控机启动；所述第一工控机为接收按键板的启动指令的控制板关联的工控机；所述第二工控机为其他控制板关联的工控机；

接收所述第一工控机返回的上电成功信号，控制所述外部电路连通；所述外部电路用于为所述子系统平台的执行机构提供驱动电源。

14.一种手术机器人，其特征在于，包括医生控制平台、图像平台、患者平台以及权利要求1-12任一项所述的手术机器人的开关机系统；

其中，所述医生控制平台、图像平台、患者平台均包括所述开关机系统；所述开关机系统均包括按键板、控制板、工控机以及外部电路。