[发明专利]一种腹腔镜手术机器人的手术器械控制方法

说明书

本发明涉及一种腹腔镜手术机器人的手术器械控制方法，其中包括调整机械手臂的高度和前后位置，由监控设备采集控制手柄的旋转角度信息和偏转角度信息，并将采集到的信息传送给主控单元；由主控单元对接收到的信息分别进行分析，从中确定操作人员的手臂旋转角度和手腕偏转角度，并由此输出相应的旋转控制指令和偏转控制指令给从控单元；由从控单元的第一控制模块根据旋转控制指令控制第一电机带动手术器械旋转，同时由从控单元的第二控制模块根据偏转控制指令控制第二电机带动手术器械偏转；并且通过控制滑动控制电机的转数来控制安装有手术器械的器械固定装置在滑台上的滑动，以在起始位置更换手术器械。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种腹腔镜手术机器人的手术器械控制方法。

背景技术

在微创外科手术中，经常需要医护人员手动地对组织进行切割、剥离、缝合等操作。尤其对于复杂的外科手术，医护人员往往需要长时间地操持手术器械进行手术。这对于医生的体力和精力都是挑战，进而影响手术的效率。

在现有的微创手术器械往往是对传统的开放性手术器械的简单模仿，自由度少、灵活性差且往往器械内部的摩擦力较大，对导致传动力地衰减以及操作人员的疲乏，特别是操作人员因疲劳而导致的手颤会降低手术的精确度。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种腹腔镜手术机器人的手术器械控制方法，用于解决现有技术中存在的技术问题。

一种腹腔镜手术机器人的手术器械控制方法，其中所述腹腔镜手术机器人包括控制手柄、监控设备、主控单元、台车、一端与所述台车的伸缩臂连接的机械臂，设置在所述机械臂另一端的滑台、与所述滑台滑动连接的器械固定装置、用于控制所述器械固定装置在所述滑台上滑动的滑动控制电机以及设置在所述器械固定装置上的从控单元、第一电机和第二电机；

所述控制方法包括以下步骤：

控制所述台车的伸缩臂带着所述机械臂沿所述台车的轴线移动，以调整所述机械臂的高度，以及控制所述台车的伸缩臂的运动部件带着所述机械臂沿所述伸缩臂的轴向滑动，以调整所述机械臂的前后位置；

由监控设备采集操作人员转动手臂时控制手柄相应的旋转角度信息和操作人员偏转手腕时控制手柄相应的偏转角度信息，并将采集到的旋转角度信息和偏转角度信息传送给主控单元；

由主控单元对接收到的旋转角度信息和偏转角度信息分别进行分析，从中确定操作人员的手臂旋转角度和手腕偏转角度，并由此输出相应的旋转控制指令和偏转控制指令给从控单元；

由从控单元的第一控制模块根据接收到的旋转控制指令控制第一电机旋转，通过第一电机旋转带动手术器械旋转，并使得手术器械与操作人员的手臂同步旋转，同时由从控单元的第二控制模块根据接收到的偏转控制指令控制第二电机旋转，通过第二电机旋转带动手术器械偏转，并使得手术器械与操作人员的手腕同步偏转；

记录所述器械固定装置从滑台上的起始位置移动到指定位置过程中所述滑动控制电机的输出轴的转数；

当需要更换手术器械时，根据所述转数控制所述滑动控制电机反转，以带动所述器械固定装置回到所述起始位置；

当手术器械更换完毕后，根据所述转数控制所述滑动控制电机正转，以带动所述器械固定装置再次到达所述指定位置。

根据本发明的实施例，所述器械固定装置还包括依次连接的第一联轴器、第二联轴器、第三联轴器、主齿轮、从齿轮和转轴以及器械杆，其中，所述第一联轴器与所述第一电机的输出轴连接，所述器械杆的末端固定连接所述手术器械，将所述第一电机的输出轴的旋转运动转化为所述手术器械的旋转运动；所述从控单元的第一控制模块内置有描述所述第一电机的输出轴的旋转运动与所述手术器械的旋转运动之间的转化关系的第一数学模型，基于所述第一数学模型，所述从控单元的第一控制模块根据接收到的旋转控制指令控制第一电机的转动参数，使得手术器械与操作人员的手臂同步旋转；