[发明专利]一种腹腔镜手术机器人的手术器械控制方法

权利要求书

1.一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、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：

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。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，

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；

所述器械固定装置还包括依次连接的第四联轴器、第五联轴器、第六联轴器、第一丝杠和第一座以及推动杆，其中，所述第四联轴器与所述第二电机的输出轴连接，以将所述第二电机的输出轴的旋转运动转化为所述推动杆的直线往复运动，所述推动杆设置在所述器械杆中，所述推动杆的端部穿出所述器械杆，并设置有用于夹持手术器械的摆动杆，在所述推动杆的推动或拉动下，所述摆动杆带动所述手术器械偏转，从而将所述推动杆的直线往复运动转化为所述手术器械的偏转运动；所述从控单元的第二控制模块内置有描述所述第二电机的输出轴的旋转运动转化为所述推动杆的直线往复运动，进而转化为所述手术器械的偏转运动的转化关系的第二数学模型，基于所述第二数学模型，所述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的转动参数，使得手术器械与操作人员的手腕同步偏转。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述转动参数包括转速和转数。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述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，还包括分别滤除其中的干扰信息。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述干扰信息包括因操作人员手臂颤动和手腕颤动而分别产生的干扰信息。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，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，还包括判断旋转角度和/或偏转角度是否超出预设的阈值，若是，判断操作错误，主控单元输出锁止控制指令给从控单元，中止对手术器械的控制。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，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，还包括判断旋转角度和/或偏转角度的变化速度是否超出预设的阈值，若是，判断操作错误，主控单元输出锁止控制指令给从控单元，中止对手术器械的控制。