手术机器人自运动自检方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种手术机器人自运动自检方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

在医疗领域，采用手术机器人进行手术，其中包括腔镜微创手术，因手术机器人能够在狭小空间内进行缝合或打结，所以作为腔镜微创手术的最佳手段，但是由于腔镜微创手术的时间一般较长，因此为了保证手术机器人能够长时间保持运行状态，需要在手术机器人运行前，对其进行自主检测，判断手术机器人能否安全稳定运行。

在现有技术中，对于手术机器人运行前自检，一般是通过预设的自检程序进行自检，但是预设自检程序仅能从程序设定的步骤进行自检，而不能模拟手术环境进行自动检测，导致自检的局限性较大，对于手术机器人的检测不完整，从而影响手术机器人在手术过程中的稳定性和安全性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是，手术机器人的自检方法过于简单，局限性较大，不能全面的对手术机器人进行运动前检测，导致手术机器人的稳定性和手术的安全性。

为解决上述问题，本发明提供一种手术机器人自运动自检方法，所述手术机器人自运动自检方法应用于手术机器人，所述手术机器人包括操作手，所述手术机器人自运动自检方法包括：

获取所述操作手的当前位置，将所述操作手的当前位置作为起始点；

获取预设数量的轨迹目标点，当所述轨迹目标点处于预设空间范围内时，根据所述起始点和所述轨迹目标点，生成规划运动轨迹；

控制所述操作手根据所述规划运动轨迹进行运动；

在所述操作手运动时，对所述手术机器人根据自检项目进行自检。

可选地，所述手术机器人还包括编码器、电机和关节，所述编码器设置在所述电机上，所述关节与所述电机、所述操作手连接；所述控制操作手根据所述规划运动轨迹进行运动，包括：

根据下一个所述轨迹目标点，获得所述关节的下一个规划角度；

根据所述关节的下一个规划角度，获得所述编码器的下一个脉冲值；

控制所述电机根据所述编码器的下一个脉冲值，输出驱动电流，驱动所述关节从当前的轨迹目标点移动到所述下一个轨迹目标点。

可选地，所述获取预设数量的轨迹目标点，包括：

从所述手术机器人的历史运动数据中，获取多个随机方向的向量和随机长度的向量；

将多个所述随机方向的向量与所述随机长度的向量作为所述轨迹目标点。

可选地，在所述获取操作手的当前位置，将所述操作手的当前位置作为起始点之前，还包括：

当获取自检命令后，对所述手术机器人的硬件进行检测；

当所述手术机器人的硬件满足自检条件后，获取所述自检项目。

可选地，在所述控制操作手根据所述规划运动轨迹进行运动，对所述手术机器人按照自检项目进行自检之后，还包括：

将从获取所述当前位置开始到所述操作手根据所述规划运动轨迹进行的运动结束的时长，作为自检时长；

当所述自检时长大于或等于所述预设自检时长时，获取所述自检项目对应的自检信息；

当所述自检时长小于所述预设自检时长时，重新获取所述预设数量的轨迹目标点。

可选地，所述手术机器人自运动自检方法还包括：当所述轨迹目标点处于所述预设空间范围之外或所述预设范围之上时，重新获取所述预设数量的轨迹目标点。

可选地，所述自检项目包括所述手术机器人的设备的状态；

所述当所述自检时长大于或等于所述预设自检时长时，获取所述自检项目对应的自检信息，包括：

当所述自检时长大于或等于所述预设自检时长时，若所述自检项目中所述手术机器人的任意设备的状态出现异常，则将所述设备对应的异常时间、异常代码和异常注释作为所述自检信息。

本发明的手术机器人自运动自检方法，通过根据起始点和目标点生成操作手的运动轨迹，对模拟手术过程，根据设置的自检项目对手术机器人进行全面自检，保证手术机器人长时间安全稳定的运行状态，提高了手术机器人的稳定性和手术的安全性。

本发明提供一种手术机器人自运动自检装置，所述手术机器人自运动自检装置应用于手术机器人，所述手术机器人包括操作手，所述手术机器人自运动自检装置包括：

路径规划单元，用于获取所述操作手的当前位置，将所述操作手的当前位置作为起始点；获取预设数量的轨迹目标点，当所述轨迹目标点处于预设空间范围时，根据所述起始点和所述轨迹目标点，生成规划运动轨迹；

控制单元，用于控制所述操作手根据所述规划运动轨迹进行运动；

自检单元，用于在所述操作手运动时，对所述手术机器人根据自检项目进行自检。

本发明的手术机器人自运动自检装置，通过根据起始点和目标点生成操作手的运动轨迹，对模拟手术过程，根据设置的自检项目对手术机器人进行全面自检，保证手术机器人长时间安全稳定的运行状态，提高了手术机器人的稳定性和手术的安全性。

本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项手术机器人自运动自检方法。

本发明的计算机设备，通过根据起始点和目标点生成操作手的运动轨迹，对模拟手术过程，根据设置的自检项目对手术机器人进行全面自检，保证手术机器人长时间安全稳定的运行状态，提高了手术机器人的稳定性和手术的安全性。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项手术机器人自运动自检方法。

本发明的计算机可读存储介质，通过根据起始点和目标点生成操作手的运动轨迹，对模拟手术过程，根据设置的自检项目对手术机器人进行全面自检，保证手术机器人长时间安全稳定的运行状态，提高了手术机器人的稳定性和手术的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例中手术机器人结构示意图；

图2为本发明实施例中手术机器人自运动自检方法流程图；

图3为本发明实施例中手术机器人自运动自检方法流程图；

图4为本发明实施例中手术机器人自运动自检装置示意图；

图5为本发明实施例中计算机设备示意图。

附图标记说明：

1-操作手；2-人机交互屏；3-手术臂；4-患者。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1所示，手术机器人包括操作手1、人机交互屏2以及手术臂3组成，手术机器人通过操作手1控制手术臂3对患者4进行手术，在手术机器人进行自检时，同样需要对操作手1进行控制，进而模拟手术过程，并将自检结果显示在人机交互屏2上。

结合图2所示，本发明的手术机器人自运动自检方法，所述手术机器人自运动自检方法应用于手术机器人，所述手术机器人包括操作手，所述手术机器人自运动自检方法包括：

S1：获取所述操作手的当前位置，将所述操作手的当前位置作为起始点；

S2：获取预设数量的轨迹目标点，当所述轨迹目标点处于预设空间范围内时，根据所述起始点和所述轨迹目标点，生成规划运动轨迹；

S3：控制操作手根据所述规划运动轨迹进行运动；

S4：在所述操作手运动时，对所述手术机器人根据自检项目进行自检。

在本实施例中，需要在手术机器人开机后，对手术机器人进行自检，因此需要对手术机器人进行模拟手术状态，手术机器人包括操作手，操作手则是控制手术机器人手术臂进行运动的控制装置，对操作手进行运动轨迹的规划，并使操作手根据运动轨迹进行运动，并在操作手运动过程中，进行检测流程；

其中，对于操作手的运动轨迹的规划，采用随机生成目标点的方式，并且判断目标点是否处于设置的预设空间范围内，若是，则将目标点作为轨迹目标点，在通过检测手术机器人开机时操作手的位置，并将此位置作为随机运动轨迹的起始点，从起始点开始对随机生成的轨迹目标点进行随机连接，生成规划运动轨迹；控制操作手按照规划运动轨迹进行运动。

本发明的手术机器人自运动自检方法，通过根据起始点和目标点生成操作手的运动轨迹，对模拟手术过程，根据设置的自检项目对手术机器人进行全面自检，保证手术机器人长时间安全稳定的运行状态，提高了手术机器人的稳定性和手术的安全性。

结合图3所示，本发明实施例中，所述手术机器人还包括编码器、电机和关节，所述编码器设置在所述电机上，所述关节与所述电机、所述操作手连接，所述控制操作手根据所述规划运动轨迹进行运动，包括：

S31：根据下一个所述轨迹目标点，获得所述关节的下一个规划角度；

S32：根据所述关节的下一个规划角度，获得所述编码器的下一个脉冲值；

S33：控制所述电机根据所述编码器的下一个脉冲值，输出驱动电流，驱动所述关节从当前的轨迹目标点移动到所述下一个轨迹目标点。

在本实施例中，手术机器人除操作手外还包括编码器、电机和关节，手术编码器设置在电机上，用于测量电机的实际位置，电机连接着关节，其中电机用于驱动关节进行运动，根据随机得到的轨迹目标点，得到其对应的关节的运动角度，由于关节通过电机连接，电机的具体转动要靠编码器来进行实现，因此通过关节运动角度，得到编码器的脉冲值，电机则通过脉冲值进行转动，来带动对应关节移动到相应的位置即移动到下一个轨迹目标点。

本发明的手术机器人自运动自检方法，通过随机生成目标点，进而随机生成规划运动轨迹，通过操作手的随机运动，来模拟对手术环境下操作手的运动，提高了系统自主检测的全面性，进而提高了手术机器人的稳定性。

在本发明实施例中，所述获取预设数量的轨迹目标点，包括：

从所述手术机器人的历史运动数据中，获取多个随机方向的向量和随机长度的向量；

将多个所述随机方向的向量与所述随机长度的向量作为所述轨迹目标点。

在本实施例中，通过在以往手术机器人的手术以及训练中，所记录的操作手运动轨迹，来随机获取相应的轨迹目标点，并将其中的方向向量和长度向量作为其在预设空间范围内的坐标，其中，采用手术机器人历史记录中运动轨迹的坐标点，可以减少随机生成的目标点超出预设范围的次数。

本发明手术机器人自运动自检方法，通过采用手术机器人历史运动数据中的运动轨迹，获得轨迹目标点，减少随机生成的目标点超出预设空间范围的次数，提高自检效率。

本发明实施例中，在所述获取操作手的当前位置，将所述操作手的当前位置作为起始点之前，还包括：

当获取自检命令后，对所述手术机器人的硬件进行检测；

当所述手术机器人的硬件满足自检条件后，获取自检项目。

在本实施例中，当手术机器人开机时，通过向手术机器人发送自动主从交互运动报错自检命令后，对手术机器人的硬件进行检测，确定其硬件没有问题后，接收自动主从交互运动报错自检命令，设置自检项目，后发送给手术机器人的系统。

本发明的手术机器人自运动自检方法，通过在对系统进行程序自检之前对手术机器人内部硬件进行自检，保证手术机器人能够顺利做好相应的控制动作，并且通过自主设置自检项目可以针对手术机器人某个状态进行单独检测。

在本发明的优选实施例中，可以通过操作手连接的人机交互屏对自检项目进行设置，后根据设置的自检项目进行自检。

本发明实施例中，在手术控制操作手根据所述规划运动轨迹进行运动，对所述手术机器人按照自检项目进行自检之后，还包括：

将从获取所述当前位置开始到所述操作手根据所述规划运动轨迹进行的运动结束的时长，作为自检时长；

当所述自检时长大于或等于所述预设自检时长时，获取所述自检项目对应的自检信息；

当所述自检时长小于所述预设自检时长时，重新获取所述预设数量的轨迹目标点。

在本实施例中，由于随机生成的规划运动轨迹不固定，因此操作手完成一次轨迹后所需要的时间不相同，所以当完成一次后，会获取操作手从开始建立规划运动轨迹开始到完成自检之后的时间，若时间没有达到预先设置的预设自检时长，则重新获取新的规划运动轨迹，并再次进行自检运动，当总的自检时长大于或者等于预设自检时长后，则达到结束自建的要求，即结束自检，并获取自检信息。

本发明的手术机器人自运动自检方法，根据情况需要选择不同的自检时间，该系统根据自检时间不同，进行数次自检，提高了手术机器人的自检准确性，进而提高了手术安全性。

本发明实施例中，当所述轨迹目标点处于所述预设空间范围之外或所述预设范围之上时，重新获取所述预设数量的轨迹目标点。

在本实施例中，由于腔镜等手术需要在狭小范围内进行，因此需要对轨迹有严格的要求，当轨迹目标点超出预设空间之外时，则意味操作手无法对其进行手术环境模拟，进行的自检无法表示手术时系统状态，因此不具备参考依据，则需重新进行随机选择目标点的过程。

本发明的手术机器人自运动自检方法，通过将轨迹目标点限制在预设范围内，更加准确的模拟了手术环境，提高了手术机器人的自检准确性，进而提高了手术安全性。

在本发明实施例中，所述自检项目包括所述手术机器人的设备的状态；

所述当所述自检时长大于或等于所述预设自检时长时，获取所述自检项目对应的自检信息，包括：

当所述自检时长大于或等于所述预设自检时长时，若自检项目中所述手术机器人的任意设备的状态出现异常，则将所述设备对应的异常时间、异常代码和异常注释作为所述自检信息。

在本实施例中，当自检时长大于预设自检时长时，即达到结束自检的条件，此时即可根据自检项目生成自检信息，其中，对出现异常的时间、异常代码和异常注释进行获取，并进行显示。

在本发明的优选实施例中，针对腔镜手术机器人进行自检，所述腔镜手术机器人的操作手包括七个电机和七个对应的编码器，其中，对于腔镜手术机器人的自检，其自检信息有12位二进制数字组成，前七位代表着操作手的七个关节，当某个关节出现异常时，在其对应的控制位由正常0改为异常1，12位二进制的后五位则代表错误类型，包括：编码器失效、电机失效、主从位置映射超差和器械检测失效；其中，操作手控制手术臂的误差超过规定范围，则代表主从位置映射超差。

在本发明的优选实施例中，上述自检信息通过人机交互屏进行显示，同时可进行读取及故障分析。

本发明的手术机器人自运动自检方法，通过将设定的自检项目结果由二进制表达，方便即快捷的获取手术机器人的异常信息，有助于解决手术机器人出现的异常问题，提高了手术安全性。

结合图4所示，本发明还提供一种手术机器人自运动自检装置100，所述手术机器人自运动自检装置应用于手术机器人，所述手术机器人包括操作手，所述手术机器人自运动自检装置100包括：

路径规划单元110，用于获取所述操作手的当前位置，将所述操作手的当前位置作为起始点；获取预设数量的轨迹目标点，当所述轨迹目标点处于预设空间范围时，根据所述起始点和所述轨迹目标点，生成规划运动轨迹；

控制单元120，用于控制操作手根据所述规划运动轨迹进行运动；

自检单元130，用于在所述操作手运动时，对所述手术机器人根据自检项目进行自检。

在本发明的一个实施例中，所述路径规划单元110还用于，根据下一个所述轨迹目标点，获得所述关节的下一个规划角度；根据所述关节的下一个规划角度，获得所述编码器的下一个脉冲值；控制所述电机根据所述编码器的下一个脉冲值，输出驱动电流，驱动所述关节从当前的轨迹目标点移动到所述下一个轨迹目标点；

路径规划单元110还用于，从所述手术机器人的历史运动数据中，获取多个随机方向的向量和随机长度的向量；将多个所述随机方向的向量与所述随机长度的向量作为所述轨迹目标点；

自检单元130还用于，当获取自检命令后，对所述手术机器人的硬件进行检测；当所述手术机器人的硬件满足自检条件后，获取自检项目；

自检单元130还用于，将从获取所述当前位置开始到所述操作手根据所述规划运动轨迹进行的运动结束的时长，作为自检时长；当所述自检时长大于或等于所述预设自检时长时，获取所述自检项目对应的自检信息；当所述自检时长小于所述预设自检时长时，重新获取所述预设数量的轨迹目标点；

路径规划单元110还用于，当所述轨迹目标点处于所述预设空间范围之外或所述预设范围之上时，重新获取所述预设数量的轨迹目标点；

自检单元130还用于，当所述自检时长大于或等于所述预设自检时长时，若自检项目中所述手术机器人的任意设备的状态出现异常，则将所述设备对应的异常时间、异常代码和异常注释作为所述自检信息。

本发明的手术机器人自运动自检装置，通过根据起始点和目标点生成操作手的运动轨迹，对模拟手术过程，根据设置的自检项目对手术机器人进行全面自检，保证手术机器人长时间安全稳定的运行状态，提高了手术机器人的稳定性和手术的安全性。

结合图5所示，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

获取所述操作手的当前位置，将所述操作手的当前位置作为起始点；

获取预设数量的轨迹目标点，当所述轨迹目标点处于预设空间范围内时，根据所述起始点和所述轨迹目标点，生成规划运动轨迹；

控制操作手根据所述规划运动轨迹进行运动；

在所述操作手运动时，对所述手术机器人根据自检项目进行自检。

本发明的计算机设备，通过根据起始点和目标点生成操作手的运动轨迹，对模拟手术过程，根据设置的自检项目对手术机器人进行全面自检，保证手术机器人长时间安全稳定的运行状态，提高了手术机器人的稳定性和手术的安全性。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取所述操作手的当前位置，将所述操作手的当前位置作为起始点；

获取预设数量的轨迹目标点，当所述轨迹目标点处于预设空间范围内时，根据所述起始点和所述轨迹目标点，生成规划运动轨迹；

控制操作手根据所述规划运动轨迹进行运动；

在所述操作手运动时，对所述手术机器人根据自检项目进行自检。

本发明的计算机可读存储介质，通过根据起始点和目标点生成操作手的运动轨迹，对模拟手术过程，根据设置的自检项目对手术机器人进行全面自检，保证手术机器人长时间安全稳定的运行状态，提高了手术机器人的稳定性和手术的安全性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。