[发明专利]手术机器人主手通讯加密系统

说明书

本发明涉及一种手术机器人主手通讯加密系统，属于主手通讯控制技术领域；包括主手本体、执行控制器、驱动控制器，执行控制器和驱动控制器之间通过第一加密通讯完成设备查询，通过第二加密通讯执行主手本体控制；第一加密通讯，由驱动控制器发送查询消息，然后执行控制器收到后发送报告消息，最后驱动控制器对报告消息进行处理，完成设备查询过程；第二加密通讯，在驱动控制器与执行控制器完成设备查询过程下，驱动控制器向执行控制器发送控制消息，执行控制器向驱动控制器发送状态消息，执行主手本体控制；在不降低主手工作频率和实时性下保证主手的通讯控制安全。

技术领域

本发明涉及一种手术机器人主手通讯加密系统，属于主手通讯控制技术领域。

背景技术

手术机器人主手是外科大夫使用手术机器人进行外科手术的关键输入设备。主手通过通讯网络线路与主手控制计算机连接，由主手控制驱动软件负责控制。为了保证手术医生的动作能够通过主手正确的传递到手术机器人主控器中，必须保障通讯网络的安全性，否则，在攻击者或黑客的破坏下，手术医生无法完成顺利完成手术过程。为此，为主手通讯控制建立一套加密方法，保证主手控制安全非常有必要。由于主手通讯采样频率在1kHz至4kHz之间，实时性要求，所以传统的网络加密技术不能直接进行应用。本发明，根据主手工作特点，提出了一种针对高速实时通讯的加密方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种手术机器人主手通讯加密系统，在不降低主手工作频率和实时性下保证主手的通讯控制安全。

本发明所述的手术机器人主手通讯加密系统，包括主手本体、执行控制器、驱动控制器，

执行控制器和驱动控制器之间通过第一加密通讯完成设备查询，通过第二加密通讯执行主手本体控制；

第一加密通讯，由驱动控制器发送查询消息，然后执行控制器收到后发送报告消息，最后驱动控制器对报告消息进行处理，完成设备查询过程；

第二加密通讯，在驱动控制器与执行控制器完成设备查询过程下，驱动控制器向执行控制器发送控制消息，执行控制器向驱动控制器发送状态消息，执行主手本体控制。

优选地，所述驱动控制器内设置有主手的驱动程序和加密狗，驱动程序包含执行第二加密通讯加解密的第二驱动加密算法；

加密狗包含用于加密查询消息的查询公钥、用于解密报告消息的报告私钥、保存密码序列的驱动密码池、计算驱动密码池内密码序列的第一驱动加密算法、构建并加密查询消息的查询函数、解析报告消息的报告函数和计算密码序列的密钥函数。

优选地，所述执行控制器包括用于解密查询消息的查询私钥、用于加密报告消息的报告公钥、保存密码序列的执行密码池、计算执行密码池内密码序列的第一执行加密算法和执行第二加密通讯加解密的第二执行加密算法。

优选地，所述查询消息包括查询消息原文和加密后的密文查询消息，查询消息原文的消息体包括随机数RAND1、时间戳Timestamp、消息计数Counter和校验和Checksum；时间戳Timestamp用于计算设备会话数DSN，与消息计数Counter一起计算查询频次，当查询频次超过一定数值时任务有攻击存在；

优选地，所述报告消息包括报告消息原文和加密后的密文报告消息，报告消息原文的消息体包含设备会话数DSN、随机数RAND2、报告计数Counter、密码索引PWIndex和检验和Checksum；设备会话数DSN、随机数RAND1、RAND2作为计算密码序列的参数；密码索引PWIndex表示设备查询过程结束后第一次第二加密通讯使用的加解密密码在执行密码池和驱动密码池中的位置。

优选地，控制消息包括控制消息原文和加密后的密文控制消息，控制消息原文的消息体包含控制命令字CMD、数字输出字DO、各轴输出扭矩Torques、控制消息计数Counter和检验和Checksum。