CN119074239A - 腔镜手术机器人的主从控制方法、装置、控制台及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种腔镜手术机器人的主从控制方法、装置、控制台及存储介质。该方法包括：获取腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据；对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令；将所述目标主端姿态指令发送至腔镜手术机器人的手术平台，以使所述腔镜手术机器人的手术平台基于所述目标主端姿态指令完成从端姿态控制操作。上述技术方案，通过在原有姿态数据的基础上进行舒适度补偿处理，使得主端操作者手腕不必运动到极限角度，即可让从端的手术平台姿态抵达极限朝向，使手腕工作在舒适姿态下。

Description

腔镜手术机器人的主从控制方法、装置、控制台及存储介质

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种腔镜手术机器人的主从控制方法、装置、控制台及存储介质。

背景技术

在现代医疗技术中，腔镜手术机器人的应用已逐渐成为提高手术精度、降低手术风险的重要手段。

腔镜手术机器人使用过程中，操作者可以握持控制台的末端手柄，通过调节手腕角度，改变末端手柄朝向，从而实现主从遥操作。

目前在实际手术应用中，由于术式的手术区域差别、个体体型以及操作习惯等区别，使操作者手腕频繁工作在反关节位置，手腕长期处于极限角度，使操作者疲劳。

发明内容

本发明提供了一种腔镜手术机器人的主从控制方法、装置、控制台及存储介质，以实现在原有姿态数据的基础上进行舒适度补偿处理，使得主端操作者手腕不必运动到极限角度，即可让从端的手术平台姿态抵达极限朝向，使手腕工作在舒适姿态下。

根据本发明的一方面，提供了一种腔镜手术机器人的主从控制方法，包括：

获取腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据；

对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令，所述舒适度补偿处理是指使手柄操作者手腕不必运动到极限角度，即可让手术平台姿态抵达极限朝向，使手腕工作在舒适姿态下的姿态数据补偿操作；

将所述目标主端姿态指令发送至腔镜手术机器人的手术平台，以使所述腔镜手术机器人的手术平台基于所述目标主端姿态指令完成从端姿态控制操作。

根据本发明的另一方面，提供了一种腔镜手术机器人的主从控制装置，包括：

手柄-基座姿态数据获取模块，用于获取腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据；

姿态数据补偿处理模块，用于对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令，所述舒适度补偿处理是指使手柄操作者手腕不必运动到极限角度，即可让手术平台姿态抵达极限朝向，使手腕工作在舒适姿态下的姿态数据补偿操作；

目标主端姿态指令发送模块，用于将所述目标主端姿态指令发送至腔镜手术机器人的手术平台，以使所述腔镜手术机器人的手术平台基于所述目标主端姿态指令完成从端姿态控制操作。

根据本发明的另一方面，提供了一种腔镜手术机器人的控制台，所述腔镜手术机器人的控制台包括：

至少一个处理器；

以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的腔镜手术机器人的主从控制方法。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的腔镜手术机器人的主从控制方法。

本发明实施例的技术方案，通过获取腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据，进而对腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令，进而将目标主端姿态指令发送至腔镜手术机器人的手术平台，以使腔镜手术机器人的手术平台基于目标主端姿态指令完成从端姿态控制操作。上述技术方案，通过在原有姿态数据的基础上进行舒适度补偿处理，使得主端操作者手腕不必运动到极限角度，即可让从端的手术平台姿态抵达极限朝向，使手腕工作在舒适姿态下。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是根据本发明实施例一提供的一种腔镜手术机器人的主从控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例提供的一种腔镜手术机器人的控制台的结构示意图；

图3是根据本发明实施例二提供的一种腔镜手术机器人的主从控制方法的流程图；

图4是根据本发明实施例三提供的一种腔镜手术机器人的主从控制方法的流程图；

图5是根据本发明实施例四提供的一种腔镜手术机器人的主从控制装置的结构示意图；

图6是实现本发明实施例的腔镜手术机器人的主从控制方法的腔镜手术机器人的控制台的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必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，以便这里描述的本发明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。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请技术方案中对数据的获取、存储、使用、处理等均符合国家法律法规的相关规定。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种腔镜手术机器人的主从控制方法的流程图，本实施例可适用于腔镜手术机器人主从控制的情况，该方法可以由腔镜手术机器人的主从控制装置来执行，该腔镜手术机器人的主从控制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该腔镜手术机器人的主从控制装置可配置于腔镜手术机器人的控制台中。如图1所示，该方法包括：

S110、获取腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据。

在本发明实施例中，腔镜手术机器人是指为完成各种微创手术而设计的医疗设备。腔镜手术机器人包括控制台和手术平台，控制台与手术平台通信连接，控制台作为实现主从遥操作的主端，手术平台作为实现主从遥操作的从端。控制台是指用户实施手术操作与控制的平台。示例性地，图2是根据本发明实施例提供的一种腔镜手术机器人的控制台的结构示意图，控制台可以包括但不限于末端手柄1、关节位置传感器2、显示设备3以及根部基座（未在图中示出）等，在此不做具体限定。关节位置传感器2可以设置在控制台的机械臂关节处。手术平台可以包括机械手和手术床等，在此不做具体限定。

姿态数据是指末端手柄的朝向，可以包括俯仰角度、偏摆角度以及回转角度。具体地，可以通过关节位置传感器，获得腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据。

示例性地，建立控制台末端手柄坐标系以及控制台根部基座坐标系；在进行主从遥操作控制时，可以通过关节位置传感器，采集得到控制台末端手柄坐标系下末端手柄相对于控制台根部基座坐标系的姿态数据，即控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据。

S120、对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令。

在本发明实施例中，舒适度补偿处理是指使主端手柄操作者手腕不必运动到极限角度，即可让从端的手术平台姿态抵达极限朝向，使手腕工作在舒适姿态下的姿态数据补偿操作。目标主端姿态指令是指舒适度补偿处理之后的姿态数据，可以用于控制从端手术平台，从而实现主从遥操作。

示例性地，可以通过预先标定完成的姿态数据，对腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，例如当手腕上仰超过45度时，可以根据预先配置的俯仰补偿角度对姿态数据中的俯仰角度进行补偿。还可以将腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据，输入至基于机器学习的预先训练完成的姿态数据补偿模型中，进而模型输出舒适度补偿处理后的姿态数据。

S130、将所述目标主端姿态指令发送至腔镜手术机器人的手术平台，以使所述腔镜手术机器人的手术平台基于所述目标主端姿态指令完成从端姿态控制操作。

示例性地，手术平台在接收到目标主端姿态指令之后，手术平台的控制系统可以对目标主端姿态指令进行逆运动学解算，得到手术平台的从臂各关节的运动学指令，从而手术平台可以根据各关节的运动学指令完成从端姿态控制操作，实现主从遥操作。

本发明实施例的技术方案，通过获取腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据，进而对腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令，进而将目标主端姿态指令发送至腔镜手术机器人的手术平台，以使腔镜手术机器人的手术平台基于目标主端姿态指令完成从端姿态控制操作。上述技术方案，通过在原有姿态数据的基础上进行舒适度补偿处理，使得主端操作者手腕不必运动到极限角度，即可让从端的手术平台姿态抵达极限朝向，使手腕工作在舒适姿态下。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的一种腔镜手术机器人的主从控制方法的流程图，本实施例的方法与上述实施例中提供的腔镜手术机器人的主从控制方法中各个可选方案可以结合。本实施例提供的腔镜手术机器人的主从控制方法进行了进一步优化。可选的，所述对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令，包括：对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台末端手柄的姿态补偿处理和/或控制台根部基座的姿态补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令。

如图3所示，该方法包括：

S210、获取腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据。

S220、对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台末端手柄的姿态补偿处理和/或控制台根部基座的姿态补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令。

S230、将所述目标主端姿态指令发送至腔镜手术机器人的手术平台，以使所述腔镜手术机器人的手术平台基于所述目标主端姿态指令完成从端姿态控制操作。

在本发明实施例中，控制台末端手柄的姿态补偿处理是指对末端手柄的姿态补偿，同理，控制台根部基座的姿态补偿处理是指对根部基座的姿态补偿。

在一些可选实施例中，对腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台末端手柄的姿态补偿处理包括以下步骤中的一项或多项：获取控制台末端手柄的俯仰补偿角度；基于控制台末端手柄的俯仰补偿角度，对腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台末端手柄的俯仰角度补偿处理；获取控制台末端手柄的偏摆补偿角度；基于控制台末端手柄的偏摆补偿角度，对腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台末端手柄的偏摆角度补偿处理；获取控制台末端手柄的回转补偿角度；基于控制台末端手柄的回转补偿角度，对腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台末端手柄的回转角度补偿处理。

示例性地，可以获取用户预先标定的控制台末端手柄的俯仰补偿角度，进而基于控制台末端手柄的俯仰补偿角度确定控制台末端手柄的俯仰补偿矩阵，计算公式如下：

；

其中，A1表示控制台末端手柄的俯仰补偿角度，表示控制台末端手柄的俯仰补偿矩阵；同理，可以获取用户预先标定的控制台末端手柄的偏摆补偿角度，进而基于控制台末端手柄的偏摆补偿角度确定控制台末端手柄的偏摆补偿矩阵，计算公式如下：

；

其中，A2表示控制台末端手柄的偏摆补偿角度，表示控制台末端手柄的偏摆补偿矩阵；

同理，可以获取用户预先标定的控制台末端手柄的回转补偿角度，进而基于控制台末端手柄的回转补偿角度确定控制台末端手柄的回转补偿矩阵，计算公式如下：

；

其中，A3表示控制台末端手柄的回转补偿角度，表示控制台末端手柄的回转补偿矩阵；进一步地，目标主端姿态指令计算公式可以如下：

；

其中，表示腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据，表示目标主端姿态指令。

在另一些可选实施例中，对腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台根部基座的姿态补偿处理包括以下步骤中的一项或多项：获取控制台根部基座的俯仰补偿角度；基于所述控制台根部基座的俯仰补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台根部基座的俯仰角度补偿处理；获取控制台根部基座的偏摆补偿角度；基于所述控制台根部基座的偏摆补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台根部基座的偏摆角度补偿处理；获取控制台根部基座的回转补偿角度；基于所述控制台根部基座的回转补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台根部基座的回转角度补偿处理。

示例性地，可以获取用户预先标定的控制台根部基座的俯仰补偿角度，进而基于控制台根部基座的俯仰补偿角度确定控制台根部基座的俯仰补偿矩阵，计算公式如下：

；

其中，B1表示控制台根部基座的俯仰补偿角度，表示控制台根部基座的俯仰补偿矩阵；同理，可以获取用户预先标定的控制台根部基座的偏摆补偿角度，进而基于控制台根部基座的偏摆补偿角度确定控制台根部基座的偏摆补偿矩阵，计算公式如下：

；

其中，B2表示控制台根部基座的偏摆补偿角度，表示控制台根部基座的偏摆补偿矩阵；

同理，可以获取用户预先标定的控制台根部基座的回转补偿角度，进而基于控制台根部基座的回转补偿角度确定控制台根部基座的回转补偿矩阵，计算公式如下：

；

其中，B3表示控制台根部基座的回转补偿角度，表示控制台根部基座的回转补偿矩阵；进一步地，目标主端姿态指令计算公式可以如下：

；

其中，表示腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据，表示目标主端姿态指令。

示例性地，目标主端姿态指令计算公式还可以为：

。

本发明实施例的技术方案，通过在原有姿态数据的基础上进行控制台末端手柄的姿态补偿处理和/或控制台根部基座的姿态补偿处理，使得主端操作者手腕不必运动到极限角度，即可让从端的手术平台姿态抵达极限朝向，使手腕工作在舒适姿态下。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的一种腔镜手术机器人的主从控制方法的流程图，本实施例的方法与上述实施例中提供的腔镜手术机器人的主从控制方法中各个可选方案可以结合。本实施例提供的腔镜手术机器人的主从控制方法进行了进一步优化。可选的，所述对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令，包括：确定所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄的目标朝向数据；基于所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄的目标朝向数据确定姿态补偿角度；基于所述姿态补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令。

如图4所示，该方法包括：

S310、获取腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据。

S320、确定所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄的目标朝向数据。

在本发明实施例中，目标朝向数据是指末端手柄的俯仰、偏摆以及回转朝向数据。

示例性地，可以从历史不同术式或者历史操作者手术的数据记录系统中，获取末端手柄的俯仰、偏摆以及回转朝向数据的均值或者中位数；进而将末端手柄的俯仰、偏摆以及回转朝向数据的均值或者中位数确定为常用朝向数据，进而将常用朝向数据作为目标朝向数据。还可以根据末端手柄的实时朝向数据对常用朝向数据进行更新，从而可以将更新后的常用朝向数据作为目标朝向数据。

S330、基于所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄的目标朝向数据确定姿态补偿角度。

示例性地，姿态补偿角度的计算公式可以如下：

姿态补偿角度=Inv（Inv(初始朝向的姿态偏差矩阵)×目标朝向数据）；

其中，初始朝向的姿态偏差矩阵是指末端手柄初始朝向与目标朝向的姿态偏差矩阵。

S340、基于所述姿态补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令。

在本发明实施例中，可以根据姿态补偿角度构建根部基座补偿矩阵和/或末端手柄补偿矩阵，进而根据根部基座补偿矩阵和/或末端手柄补偿矩阵，对腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，具体计算公式可以如下：

；

其中，表示根部基座补偿矩阵，表示末端手柄补偿矩阵。

在一些可选实施例中，在获得姿态补偿角度之后，还可以基于姿态补偿角度确定XYZ固定角，进而基于XYZ固定角对腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理。

S350、将所述目标主端姿态指令发送至腔镜手术机器人的手术平台，以使所述腔镜手术机器人的手术平台基于所述目标主端姿态指令完成从端姿态控制操作。

可选地，在基于腔镜手术机器人的控制台末端手柄的目标朝向数据确定姿态补偿角度之后，还包括：基于姿态补偿角度，对腔镜手术机器人的控制台显示设备进行朝向调节。

在本发明实施例中，姿态补偿角度还可以作为机械自由度的控制指令调节显示设备的朝向，以使操作者获得更好的手、显示设备以及显示设备中器械画面三者的视觉感受。

本发明实施例的技术方案，通过确定腔镜手术机器人的控制台末端手柄的目标朝向数据，进而根据腔镜手术机器人的控制台末端手柄的目标朝向数据确定姿态补偿角度，进而基于姿态补偿角度，对腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，使得主端操作者手腕不必运动到极限角度，即可让从端的手术平台姿态抵达极限朝向，使手腕工作在舒适姿态下。

实施例四

图5为本发明实施例四提供的一种腔镜手术机器人的主从控制装置的结构示意图。如图5所示，该装置包括：

手柄-基座姿态数据获取模块410，用于获取腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据；

姿态数据补偿处理模块420，用于对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令，所述舒适度补偿处理是指使手柄操作者手腕不必运动到极限角度，即可让手术平台姿态抵达极限朝向，使手腕工作在舒适姿态下的姿态数据补偿操作；

目标主端姿态指令发送模块430，用于将所述目标主端姿态指令发送至腔镜手术机器人的手术平台，以使所述腔镜手术机器人的手术平台基于所述目标主端姿态指令完成从端姿态控制操作。

本发明实施例的技术方案，通过获取腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据，进而对腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令，进而将目标主端姿态指令发送至腔镜手术机器人的手术平台，以使腔镜手术机器人的手术平台基于目标主端姿态指令完成从端姿态控制操作。上述技术方案，通过在原有姿态数据的基础上进行舒适度补偿处理，使得主端操作者手腕不必运动到极限角度，即可让从端的手术平台姿态抵达极限朝向，使手腕工作在舒适姿态下。

在一些可选的实施方式中，姿态数据补偿处理模块420，包括：

手柄-基座姿态补偿单元，用于对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台末端手柄的姿态补偿处理和/或控制台根部基座的姿态补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令。

在一些可选的实施方式中，手柄-基座姿态补偿单元包括以下子单元中的一项或多项：

末端手柄的俯仰角度补偿子单元，用于获取控制台末端手柄的俯仰补偿角度；基于所述控制台末端手柄的俯仰补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台末端手柄的俯仰角度补偿处理；

末端手柄的偏摆角度补偿子单元，用于获取控制台末端手柄的偏摆补偿角度；基于所述控制台末端手柄的偏摆补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台末端手柄的偏摆角度补偿处理；

末端手柄的回转角度补偿子单元，用于获取控制台末端手柄的回转补偿角度；基于所述控制台末端手柄的回转补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台末端手柄的回转角度补偿处理。

在一些可选的实施方式中，手柄-基座姿态补偿单元包括以下子单元中的一项或多项：

根部基座的俯仰角度补偿子单元，用于获取控制台根部基座的俯仰补偿角度；基于所述控制台根部基座的俯仰补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台根部基座的俯仰角度补偿处理；

根部基座的偏摆角度补偿子单元，用于获取控制台根部基座的偏摆补偿角度；基于所述控制台根部基座的偏摆补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台根部基座的偏摆角度补偿处理；

根部基座的回转角度补偿子单元，用于获取控制台根部基座的回转补偿角度；基于所述控制台根部基座的回转补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台根部基座的回转角度补偿处理。

在一些可选的实施方式中，手柄-基座姿态数据获取模块410，包括：

关节位置传感器采集单元，用于通过关节位置传感器，获得腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据。

在一些可选的实施方式中，姿态数据补偿处理模块420，包括：

目标朝向数据确定单元，用于确定所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄的目标朝向数据；

姿态补偿角度确定单元，用于基于所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄的目标朝向数据确定姿态补偿角度；

目标主端姿态指令确定单元，用于基于所述姿态补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令。

在一些可选的实施方式中，腔镜手术机器人的主从控制装置，还包括：

控制台显示设备调节单元，用于基于所述姿态补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台显示设备进行朝向调节。

本发明实施例所提供的腔镜手术机器人的主从控制装置可执行本发明任意实施例所提供的腔镜手术机器人的主从控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例五

图6示出了可以用来实施本发明的实施例的腔镜手术机器人的控制台10的结构示意图。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图6所示，腔镜手术机器人的控制台10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器（ROM）12、随机访问存储器（RAM）13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器（ROM）12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器（RAM）13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储腔镜手术机器人的控制台10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。I/O接口15也连接至总线14。

腔镜手术机器人的控制台10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许腔镜手术机器人的控制台10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、各种专用的人工智能（AI）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器（DSP）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如腔镜手术机器人的主从控制方法，该方法包括：

获取腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据；

对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令，所述舒适度补偿处理是指使手柄操作者手腕不必运动到极限角度，即可让手术平台姿态抵达极限朝向，使手腕工作在舒适姿态下的姿态数据补偿操作；

将所述目标主端姿态指令发送至腔镜手术机器人的手术平台，以使所述腔镜手术机器人的手术平台基于所述目标主端姿态指令完成从端姿态控制操作。

在一些实施例中，腔镜手术机器人的主从控制方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到腔镜手术机器人的控制台10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的腔镜手术机器人的主从控制方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行腔镜手术机器人的主从控制方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、现场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、系统级芯片（SOC）、复杂可编程逻辑设备（CPLD）、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在腔镜手术机器人的控制台上实施此处描述的系统和技术，该腔镜手术机器人的控制台具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，CRT（阴极射线管）或者LCD（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给腔镜手术机器人的控制台。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（LAN）、广域网（WAN）、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种腔镜手术机器人的主从控制方法，其特征在于，由腔镜手术机器人的控制台执行，包括：

获取腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据；

对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令，所述舒适度补偿处理是指使手柄操作者手腕不必运动到极限角度，即可让手术平台姿态抵达极限朝向，使手腕工作在舒适姿态下的姿态数据补偿操作；

将所述目标主端姿态指令发送至腔镜手术机器人的手术平台，以使所述腔镜手术机器人的手术平台基于所述目标主端姿态指令完成从端姿态控制操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令，包括：

对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台末端手柄的姿态补偿处理和/或控制台根部基座的姿态补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台末端手柄的姿态补偿处理包括以下步骤中的一项或多项：

获取控制台末端手柄的俯仰补偿角度；基于所述控制台末端手柄的俯仰补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台末端手柄的俯仰角度补偿处理；

获取控制台末端手柄的偏摆补偿角度；基于所述控制台末端手柄的偏摆补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台末端手柄的偏摆角度补偿处理；

获取控制台末端手柄的回转补偿角度；基于所述控制台末端手柄的回转补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台末端手柄的回转角度补偿处理。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台根部基座的姿态补偿处理包括以下步骤中的一项或多项：

获取控制台根部基座的俯仰补偿角度；基于所述控制台根部基座的俯仰补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台根部基座的俯仰角度补偿处理；

获取控制台根部基座的偏摆补偿角度；基于所述控制台根部基座的偏摆补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台根部基座的偏摆角度补偿处理；

获取控制台根部基座的回转补偿角度；基于所述控制台根部基座的回转补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行控制台根部基座的回转角度补偿处理。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据，包括：

通过关节位置传感器，获得腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令，包括：

确定所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄的目标朝向数据；

基于所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄的目标朝向数据确定姿态补偿角度；

基于所述姿态补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述基于所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄的目标朝向数据确定姿态补偿角度之后，还包括：

基于所述姿态补偿角度，对所述腔镜手术机器人的控制台显示设备进行朝向调节。

8.一种腔镜手术机器人的主从控制装置，其特征在于，由权利要求1中所述的腔镜手术机器人的控制台执行，包括：

手柄-基座姿态数据获取模块，用于获取腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据；

姿态数据补偿处理模块，用于对所述腔镜手术机器人的控制台末端手柄相对于控制台根部基座的姿态数据进行舒适度补偿处理，得到腔镜手术机器人的目标主端姿态指令，所述舒适度补偿处理是指使手柄操作者手腕不必运动到极限角度，即可让手术平台姿态抵达极限朝向，使手腕工作在舒适姿态下的姿态数据补偿操作；

目标主端姿态指令发送模块，用于将所述目标主端姿态指令发送至腔镜手术机器人的手术平台，以使所述腔镜手术机器人的手术平台基于所述目标主端姿态指令完成从端姿态控制操作。

9.一种腔镜手术机器人的控制台，其特征在于，包括：

至少一个处理器；

以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的腔镜手术机器人的主从控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的腔镜手术机器人的主从控制方法。