CN118267110A - 手术机器人初始化方法、微创手术机器人及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了手术机器人初始化方法、微创手术机器人及可读存储介质，其中，手术机器人初始化方法，包括获取机械臂上的手术器械/内窥镜安装信息；基于手术器械/内窥镜安装信息执行机械臂的自检程序以完成初始化，本申请实施例中，采用上述的手术机器人初始化方法，基于机械臂上的器械安装情况判断是否需要对其执行自检程序，即仅针对未安装器械的机械臂执行自检程序，从而保证已安装于机械臂上的器械与患者之间的位置关系，当多条机械臂上至少有一条安装有器械时，进一步设置为所有机械臂均不执行自检程序，从而防止未装器械的机械臂小范围运动时触碰到患者，避免对患者的伤害，提高手术机器人使用时的安全性，同时大大节约了初始化时间。

Description

手术机器人初始化方法、微创手术机器人及可读存储介质

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及手术机器人初始化方法、微创手术机器人及可读存储介质。

背景技术

微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。然而，微创手术中微创器械由于受到切口大小的限制，手术操作难度大为增加，且医生在长时间手术过程中的疲劳、颤抖等动作会被放大，这成为制约微创手术技术发展的关键因素。随着机器人技术的发展，一种可以克服缺点、继承优点的微创医疗领域新技术——微创手术机器人技术应运而生。

常见的微创手术机器人由医生控制台、患者侧手推车和显示设备组成，外科医生在医生控制台操作输入装置，并将输入传给与远程操作的外科器械连接的患者侧手推车。基于在医生控制台的外科医生的输入，远程操作的外科器械在患者侧手推车处被致动以对患者动手术，从而产生医生控制台和在患者侧手推车的外科器械之间的主从控制关系。微创手术机器人在执行手术操作前，需要启动并自检，自检的过程中机械臂会进行小范围的移动来执行机械性能测试(这一过程称为初始化)。而在手术中，可能会发生意外情况导致停机，在停机后需要再次启动机器人。

中国发明专利申请CN114469354A公开了一种介入手术机器人从端初始化方法，应用于手术前的初始化，包括：“获取启动指令，基于所述启动指令，控制N个所述驱动感应单元执行去误差操作，获取N个所述驱动感应单元反馈的去误差结果；判断N个所述驱动感应单元反馈的去误差结果是否满足初始化条件；若N个所述驱动感应单元反馈的去误差结果满足初始化条件，则控制N个所述驱动感应单元执行初始化操作，以使每一个所述驱动感应单元移动至相应目标初始化位置，完成初始化”。

然而，上述专利方案并不能适用于手术机器人在手术中意外重新开机等情况，手术机器人在执行手术的过程中，可能会由于机械或控制或外部因素导致死机或关机(虽然概率很低，且断电时机器人有UPS备用电源)，那么就需要重启以便继续手术，由于机器人的从手是与患者连接的(器械、内窥镜、戳卡等处于患者体内)，如果执行与手术前相同的初始化操作，则移动的器械可能会伤害患者。而如果将机器人的从手与患者断开连接后再重新连接，则费时费力，对患者也会造成较大的生理和心理上的痛苦。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种安全性强且初始化效率快的手术机器人初始化方法、微创手术机器人及可读存储介质。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现。

本申请提供了一种手术机器人初始化方法，包括：

获取机械臂上的器械安装信息；

基于所述器械安装信息执行所述机械臂的自检程序或保持原状态。

进一步限定，上述的手术机器人初始化方法，其中，获取机械臂上的器械安装信息具体为：

获取所述机械臂上手术器械/内窥镜的标签信息和/或安装状态信息。

进一步限定，上述的手术机器人初始化方法，其中，基于所述器械安装信息执行所述机械臂的自检程序或保持原状态具体为：

基于所述器械安装信息的获取情况生成第一判断结果，基于所述第一判断结果执行所述机械臂的自检程序或保持原状态。

进一步限定，上述的手术机器人初始化方法，其中，基于所述器械安装信息执行所述机械臂的自检程序或保持原状态包括：

若未获取到所述器械安装信息，则执行所述机械臂的自检程序；

若获取到所述器械安装信息，则不执行对应所述机械臂的自检程序。

进一步限定，上述的手术机器人初始化方法，其中，基于所述器械安装信息执行所述机械臂的自检程序或保持原状态包括：

若未获取到所述器械安装信息，则执行所述机械臂的自检程序；

若至少一个所述机械臂获取到所述器械安装信息，则不执行所有所述机械臂的自检程序。

进一步限定，上述的手术机器人初始化方法，其中，基于所述器械安装信息执行所述机械臂的自检程序或保持原状态之后还包括：

再次获取所述机械臂上的所述器械安装信息：

基于所述器械安装信息执行主从配准，或输出警告信息。

进一步限定，上述的手术机器人初始化方法，其中，获取机械臂上的器械安装信息之前还包括：

获取所述机械臂的工作状况信息；

其中，仅对参与工作的所述机械臂获取所述器械安装信息。

进一步限定，上述的手术机器人初始化方法，其中，基于所述器械安装信息执行主从配准，或输出警告信息具体为：

基于所述器械安装信息的获取情况生成第二判断结果，基于所述第二判断结果执行主从配准，或输出警告信息。

进一步限定，上述的手术机器人初始化方法，其中，基于所述器械安装信息执行主从配准，或输出警告信息包括：

若至少一个所述机械臂未获取到所述器械安装信息，则输出警告信息。

进一步限定，上述的手术机器人初始化方法，其中，基于所述器械安装信息执行主从配准，或输出警告信息还包括：

若所有所述机械臂均获取到所述器械安装信息，则基于所述器械安装信息与预设标准比对生成第三判断结果；

若所述第三判断结果通过则执行主从配准，反之则输出警告信息。

本申请还提供了一种微创手术机器人，包括主手、从手，其特征在于，所述主手和/或从手采用上述任一项所述的手术机器人初始化方法。

本申请还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的手术机器人初始化方法的步骤。

本发明至少具备以下有益效果：

1、在初始化时基于机械臂上的器械安装情况判断是否需要对其执行自检程序，在手术机器人由于意外停机并重新开机时能够保证器械与患者之间的位置关系，从而避免伤害患者，提高手术机器人使用时的安全性；

2、当多条机械臂上至少有一条安装手术器械/内窥镜时，仅针对未安装手术器械/内窥镜的机械臂执行自检程序，从而保证已安装于机械臂上的手术器械/内窥镜与患者之间的位置关系，避免对患者的伤害，同时大大节约了初始化时间；

3、当多条机械臂上至少有一条安装有手术器械/内窥镜时，进一步设置为所有机械臂均不执行自检程序，保持原状态，进一步防止未装手术器械/内窥镜的机械臂小范围运动时触碰到患者，避免影响患者体验和机器自检效果；

4、于配准程序中检测机械臂上的器械安装信息，在获取到器械安装信息且器械安装信息符合预设标准下执行主从配准，反之则输出警告信息对用户进行提示，保证了配准程序的流程可靠性，规避手术过程中由于器械安装信息错误导致的各种风险，提高患者手术体验。

附图说明

图1为本申请实施例手术机器人初始化方法的流程图；

图2为本申请实施例微创手术机器人的工作示意图。

附图标记

机械臂-100、器械运动平台-210、器械盒-220、器械驱动座-230、患者-300、手术床-400。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的手术机器人初始化方法、微创手术机器人及可读存储介质进行详细地说明。

本申请实施例提供了一种手术机器人初始化方法，如图1所示，包括：

S1、获取机械臂100上的手术器械/内窥镜安装信息；

S2、基于手术器械/内窥镜安装信息执行机械臂100的自检程序以完成初始化。

其中，在步骤S2中，基于手术器械/内窥镜安装信息的获取情况生成一判断结果，基于判断结果控制执行机械臂100的自检程序，若未获取到手术器械/内窥镜安装信息则不执行机械臂100的自检程序(即静止不动)，反之则执行机械臂100的自检程序，机械臂100的自检属于手术机器人手术前的常规操作，是通过电机的驱动来执行小范围的运动，从而评估机械性能是否满足要求，若满足，则自检通过，否则会提示需要维修。

本申请实施例中，采用上述的手术机器人初始化方法，在初始化时机械臂100上的手术器械/内窥镜安装情况，若机械臂100上安装有手术器械/内窥镜则不执行该机械臂100的自检，从而保持该机械臂100上手术器械/内窥镜的静止，即保持手术器械/内窥镜插入人体的状态不变，避免伤害患者300，提高手术机器人使用时的安全性。

可以理解的是，本实施例中的手术机器人初始化方法可以使用在手术过程中手术机器人停机后的重新开机时，也可以使用在手术开始前手术机器人的开机时，在步骤S1之前还包括获取初始化指令信息，即初始化程序是基于用户控制启动的，从而避免手术机器人重启后自动初始化存在的不可控风险。

在一种较佳的实施方式中，在步骤S1中，手术器械/内窥镜安装信息包括手术器械/内窥镜的生产厂家、器械类型等标签信息，如图2所示，从手与手术器械/内窥镜之间通过串口通讯(手术器械/内窥镜上具有记载信息的芯片，例如RF射频芯片)，手术器械/内窥镜通过器械盒220安装在器械驱动座230上，手术机器人开机或重新启动时，安装在器械驱动座230中的串口数据接收装置得电并激活启动，若机械臂100上的器械驱动座230上安装有手术器械/内窥镜，则能够通过感应手术器械/内窥镜上的芯片获取手术器械/内窥镜的生产厂家、器械类型等信息，同时信息获取完毕后将其发送至从手中的控制器。

在一种较佳的实施方式中，在步骤S1中，手术器械/内窥镜安装信息包括手术器械/内窥镜的安装状态信息，如图2所示，若机械臂100上的器械驱动座230上安装有手术器械/内窥镜且手术器械/内窥镜挤压器械驱动座230上的探针，器械驱动座230将识别获取到手术器械/内窥镜的安装状态信息并将其发送至从手中的控制器。

其中，手术器械/内窥镜的安装状态信息用于判断手术器械/内窥镜是否正确安装，若机械臂100上的器械驱动座230上未安装有手术器械/内窥镜，即器械驱动座230中的探针未感应到手术器械/内窥镜时，同样会向从手中的控制器发送手术器械/内窥镜的安装状态信息，该安装状态信息中手术器械/内窥镜的安装状态为未安装。

在一种较佳的实施方式中，在步骤S1中，手术器械/内窥镜安装信息能够设置为由器械驱动座230上的探针获取，也能够设置通过感应手术器械/内窥镜上的芯片获取，或者设置为上述两种方式的结合，其具体获取方式取决于器械驱动座230和手术器械/内窥镜的结构，在此不作限制。

可以理解的是，在步骤S2中，只要控制器获取到手术器械/内窥镜的生产厂家、器械类型、安装状态信息，均判断机械臂100上安装有手术器械/内窥镜，从而不执行机械臂100的自检程序。

当然，手术器械/内窥镜安装信息的获取方式不局限于上述几种，只要能够实现对机械臂100上是否安装手术器械/内窥镜的判断即可，在此不作赘述。

在一种较佳的实施方式中，在步骤S2中，当手术机器人的机械臂100有多个时，分别获取每个机械臂100上的手术器械/内窥镜安装信息，仅未检测到安装有手术器械/内窥镜的机械臂100执行自检程序，而控制器检测到手术器械/内窥镜的机械臂100不执行自检程序，即至少安装有手术器械/内窥镜的机械臂100不进行小范围的移动，从而保持手术器械/内窥镜与患者300的连接，避免手术器械/内窥镜运动伤害到患者300。

同理，当控制器检测到所有机械臂100均未安装有手术器械/内窥镜时，所有机械臂100均执行自检，即所有机械臂100进行小范围的移动来执行机械性能测试。

本申请实施例中，采用上述的手术机器人初始化方法，当多条机械臂100上至少有一条安装有手术器械/内窥镜时，仅针对未安装手术器械/内窥镜的机械臂100执行自检程序，从而保证已安装于机械臂100上的手术器械/内窥镜与患者300之间的位置关系，避免对患者300的伤害，同时大大节约了初始化时间。

在一种较佳的实施方式中，在步骤S2中，当手术机器人的机械臂100有多个时，分别获取每个机械臂100上的手术器械/内窥镜安装信息，只要检测到其中一个机械臂100上安装有手术器械/内窥镜，则所有的机械臂100均不执行自检程序，从而最大程度的保持手术中止前手术机器人的工作状态，并保护患者300，提高患者300的手术体验。

可以理解的是，当手术机器人的机械臂100有多个时，实际参与手术的机械臂100可能只是其中的一部分，而未参与手术的机械臂100在手术过程中会收起，收起状态的机械臂100不在控制器执行初始化程序的目标范围内，即收起状态的机械臂100在控制器执行初始化时视为不存在，控制器仅针对实际参与手术的机械臂100检测手术器械/内窥镜的安装情况。

本申请实施例中，采用上述的手术机器人初始化方法，当多条机械臂100上至少有一条安装有手术器械/内窥镜时，自检时所有机械臂100包括其上的器械驱动座230均不会移动，保持原状态，进一步防止未装手术器械/内窥镜的机械臂100小范围运动时触碰到患者300，避免影响患者300体验和机器自检效果。

在一种较佳的实施方式中，如图1所示，在步骤S2之后还包括执行配准程序，具体包括：

S3、再次获取机械臂100上的手术器械/内窥镜安装信息；

S4、基于手术器械/内窥镜安装信息执行主从配准，或输出警告信息。

可以理解的是，配准程序具体为手术机器人主手与从手之间的位姿配准(主从配准)，即主手控制器的姿态调整到与手术器械/内窥镜的姿态一致(朝向一致)，主从配准完成后，操作主控台主手移动，从手检测到移动指令后跟随主手运动，此时即完成了器械的跟随移动。

其中，步骤S3是于步骤S2初始化完成之后进行的，第一次获取机械臂100上的手术器械/内窥镜安装信息是为了判断哪些机械臂100上安装了手术器械/内窥镜，而第二次获取机械臂100上的手术器械/内窥镜安装信息是为了判断哪些机械臂100上未正确安装手术器械/内窥镜，由于存在初始化完毕后安装手术器械/内窥镜的情况，从而步骤S3对机械臂100上的手术器械/内窥镜安装信息的获取是重新进行的，进而保证机械臂100上手术器械/内窥镜安装信息的准确性。

在一种较佳的实施方式中，在步骤S3之前还包括获取配准指令信息，即配准程序是基于用户控制启动的，从而避免手术机器人初始化完毕后手术器械/内窥镜安装不完善导致的配准不到位问题。

在一种较佳的实施方式中，如图1所示，在步骤S4中，基于手术器械/内窥镜安装信息的获取情况生成一判断结果，根据判断结果控制执行主从配准，或输出警告信息，若其中一个机械臂100上未获取到手术器械/内窥镜安装信息，则控制器输出警告信息，从而提醒用户安装手术器械/内窥镜。

同样的，手术器械/内窥镜安装信息能够设置为由器械驱动座230上的探针获取，也能够设置通过感应手术器械/内窥镜上的芯片获取，或者设置为上述两种方式的结合。

在一种较佳的实施方式中，如图1所示，在步骤S4中，手术器械/内窥镜安装信息包括由探针获取的安装状态信息以及通过检测芯片获取的生产厂家、器械类型等信息。

控制器获取到了机械臂100上的手术器械/内窥镜安装信息之后会对该手术器械/内窥镜安装信息进行判断，即对手术器械/内窥镜的安装状态信息、生产厂家、器械类型等信息与预设标准进行比对判断，若手术器械/内窥镜安装信息与预设标准不符(例如安装状态不符合规范、生产厂家信息不正确、器械类型不正确)，则输出警告信息，从而提醒用户手术器械/内窥镜安装信息有误。

同样的，若手术器械/内窥镜安装信息符合预设标准，则能够进行手术机器人的下一步操作，即执行主从配准。

在一种较佳的实施方式中，如图1所示，在步骤S4中，当手术机器人的机械臂100有多个时，只有所有机械臂100上均获取到符合预设标准的手术器械/内窥镜安装信息时才执行主从配准，反之将输出警告信息。

在一种较佳的实施方式中，警告信息可以通过在显示屏上显示，也可以同步配合语音提示，从而提高对用户的警示效果。

本申请实施例中，采用上述的手术机器人初始化方法，于配准程序中检测机械臂100上的手术器械/内窥镜安装信息，在保证手术器械/内窥镜安装信息符合预设标准下执行主从配准，反之则输出警告信息对用户进行提示，保证了配准程序的流程可靠性，规避手术过程中由于手术器械/内窥镜安装信息错误导致的各种风险，提高患者300手术体验。

如图2所示，本申请实施例还提供了一种微创手术机器人，采用上述的手术机器人初始化方法，包括主手、从手，从手包括基座、立柱、机械臂100、器械运动平台210、器械盒220、器械驱动座230，立柱设置在基座上，机械臂100设置在立柱上，器械运动平台210设置在机械臂100的执行端上，器械驱动座230安装在器械运动平台210上，器械盒220用于安装手术器械/内窥镜且在手术时安装在器械驱动座230上，从而使得手术器械/内窥镜在器械运动平台210上上下移动并在器械驱动座230的驱动下做各种动作。

本申请实施例中，采用上述的微创手术机器人，手术时患者300躺在手术床400上，通过主手操控从手执行对患者300的手术，即通过机械臂100以及器械运动平台210、器械驱动座230控制手术器械/内窥镜执行相应的手术动作，在微创手术机器人手术前的开机或手术中止后的重新开机时采用上述的手术机器人初始方法，从而保证手术器械/内窥镜与患者300之间的位置状态，在保证机器人自检效果、自检效率的同时避免对患者300的伤害，提高患者300的手术体验。

本申请实施例提供一种可读存储介质，可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述设备限速方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (12)

1.一种手术机器人初始化方法，其特征在于，包括：

获取机械臂上的器械安装信息；

基于所述器械安装信息执行所述机械臂的自检程序或保持原状态。

2.根据权利要求1所述的手术机器人初始化方法，其特征在于，获取机械臂上的器械安装信息具体为：

获取所述机械臂上手术器械/内窥镜的标签信息和/或安装状态信息。

3.根据权利要求1所述的手术机器人初始化方法，其特征在于，基于所述器械安装信息执行所述机械臂的自检程序或保持原状态具体为：

基于所述器械安装信息的获取情况生成第一判断结果，基于所述第一判断结果执行所述机械臂的自检程序或保持原状态。

4.根据权利要求1至3任一项所述的手术机器人初始化方法，其特征在于，基于所述器械安装信息执行所述机械臂的自检程序或保持原状态包括：

若未获取到所述器械安装信息，则执行所述机械臂的自检程序；

若获取到所述器械安装信息，则不执行对应所述机械臂的自检程序。

5.根据权利要求1至3任一项所述的手术机器人初始化方法，其特征在于，基于所述器械安装信息执行所述机械臂的自检程序或保持原状态包括：

若未获取到所述器械安装信息，则执行所述机械臂的自检程序；

若至少一个所述机械臂获取到所述器械安装信息，则不执行所有所述机械臂的自检程序。

6.根据权利要求1所述的手术机器人初始化方法，其特征在于，基于所述器械安装信息执行所述机械臂的自检程序或保持原状态之后还包括：

再次获取所述机械臂上的所述器械安装信息：

基于所述器械安装信息执行主从配准，或输出警告信息。

7.根据权利要求1或6所述的手术机器人初始化方法，其特征在于，获取机械臂上的器械安装信息之前还包括：

获取所述机械臂的工作状况信息；

其中，仅对参与工作的所述机械臂获取所述器械安装信息。

8.根据权利要求6所述的手术机器人初始化方法，其特征在于，基于所述器械安装信息执行主从配准，或输出警告信息具体为：

基于所述器械安装信息的获取情况生成第二判断结果，基于所述第二判断结果执行主从配准，或输出警告信息。

9.根据权利要求6或8所述的手术机器人初始化方法，其特征在于，基于所述器械安装信息执行主从配准，或输出警告信息包括：

若至少一个所述机械臂未获取到所述器械安装信息，则输出警告信息。

10.根据权利要求6或8所述的手术机器人初始化方法，其特征在于，基于所述器械安装信息执行主从配准，或输出警告信息还包括：

若所有所述机械臂均获取到所述器械安装信息，则基于所述器械安装信息与预设标准比对生成第三判断结果；

若所述第三判断结果通过则执行主从配准，反之则输出警告信息。

11.一种微创手术机器人，包括主手、从手，其特征在于，所述主手和/或从手采用上述权利要求1至10任一项所述的手术机器人初始化方法。

12.一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1至10任一项所述的手术机器人初始化方法的步骤。