一种内镜器械更换方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种内镜器械更换方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.在微创腹腔镜手术中，内镜器械与其他手术器材存在位置冲突时，如果强行取出内镜器械，可能会对人体组织和其他手术器材造成损坏。
3.然而，现有技术中当操作者进行错误操作时，当前技术没有给予操作者提示。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种内镜器械更换方法、装置、电子设备及存储介质。
5.根据本发明实施例的第一方面，提供一种内镜器械更换方法，应用于手术机器人，包括：在预设周期内采集三角区通道的角度数据、柔性通道的俯仰角度数据、以及所述柔性通道的偏航角度数据；所述三角区通道和所述柔性通道连通，所述三角区通道和所述柔性通道用于供内镜器械穿过，所述三角区通道在展开时用于撑开人体组织以形成手术操作空间，所述柔性通道在俯仰和偏航时用于带动所述内镜器械运动；根据所述三角区通道角度数据，判断所述三角区通道的当前状态是否处于所述三角区通道的初始状态；根据所述柔性通道俯仰角度数据和所述柔性通道偏航角度数据，判断所述柔性通道的当前状态是否处于所述柔性通道的初始状态；根据所述三角区通道的当前状态和所述柔性通道的当前状态，确定所述内镜器械是否可以拔出。
6.可选的，所述根据所述三角区通道的当前状态和所述柔性通道的当前状态，确定所述内镜器械是否可以拔出，包括：如果所述三角区通道的当前状态处于所述三角区通道的初始状态，且所述柔性通道的当前状态处于所述柔性通道的初始状态，则判断所述内镜器械是否处于非激活状态，其中，所述非激活状态包括当检测到预设控制按钮被按压的事件信息的情况下，所述内镜器械处于所述非激活状态；如果所述内镜器械处于所述非激活状态，则确定所述内镜器械可以拔出；如果所述内镜器械处于激活状态，则确定所述内镜器械不可以拔出；如果所述三角区通道的当前状态不处于所述三角区通道的初始状态，或者所述柔性通道的当前状态不处于所述柔性通道的初始状态，则确定所述内镜器械不可以拔出。
7.可选的，所述三角区通道和所述柔性通道是末端工具的组成部分，所述末端工具作为手术耗材安装在所述手术机器人的基座上；所述末端工具还包括传动机构和控制适配
器，所述控制适配器与所述内镜器械的控制手柄电磁连接，所述控制适配器用于采集用户对所述控制手柄的操作指令，并将所述操作指令传递给所述基座，使得所述基座通过控制基座电机从而带动所述末端工具的所述传动机构转动，进而通过所述传动机构带动所述柔性通道俯仰和偏航；所述方法还包括：如果确定所述内镜器械可拔出，则向所述控制手柄和/或所述控制适配器发送解锁指令，使得所述控制手柄与所述控制适配器之间的电磁连接解锁。
8.可选的，所述根据所述三角区通道的当前状态和所述柔性通道的当前状态，确定所述内镜器械是否可以拔出，包括：如果所述三角区通道的当前状态处于所述三角区通道的初始状态，且所述柔性通道的当前状态处于所述柔性通道的初始状态，则判断所述控制适配器是否跟随所述控制手柄被向外拉至最远端；如果所述控制适配器已经跟随所述控制手柄被向外拉至所述最远端，则确定所述内镜器械可以拔出；如果所述控制适配器还未跟随所述控制手柄被向外拉至所述最远端，则确定所述内镜器械不可以拔出；如果所述三角区通道的当前状态不处于所述三角区通道的初始状态，或者所述柔性通道的当前状态不处于所述柔性通道的初始状态，则确定所述内镜器械不可以拔出。
9.可选的，所述判断所述控制适配器是否跟随所述控制手柄被向外拉至最远端，包括：判断所述控制适配器远离所述柔性通道的一侧是否接触并挤压到预设传感器，若所述控制适配器接触并挤压到所述预设传感器，则确定所述控制适配器已经跟随所述控制手柄被向外拉至所述最远端。
10.可选的，所述控制手柄通过电磁铁圆环与所述控制适配器电磁连接，所述控制手柄将接收到的操作信息发送至所述控制适配器，所述控制适配器的编码器将所述操作信息发送至所述基座的实时控制器。
11.可选的，所述方法还包括：当确定所述内镜器械不可以拔出时，为所述电磁圆环提供工作电压，使所述控制手柄与所述控制适配器之间通过磁力锁定；当确定所述内镜器械可以拔出时，切断所述电磁圆环的工作电压，使所述控制手柄与所述控制适配器之间的所述磁力消失。
12.可选的，所述三角区通道的展开角度由齿轮的控制，所述根据所述三角区通道角度数据，判断三角区通道的当前状态是否处于所述三角区通道的初始状态，包括：在角度传感器检测到所述齿轮转动的情况下，获取齿轮转动参数；通过所述齿轮转动参数判断所述三角区通道是否处于初始状态。
13.根据本发明实施例的第二方面，提供一种内镜器械更换装置，所述装置包括：采集模块，用于在预设周期内采集三角区通道的角度数据、柔性通道的俯仰角度数据、以及所述柔性通道的偏航角度数据；所述三角区通道和所述柔性通道连通，所述三角区通道和所述柔性通道用于供内镜器械穿过，所述三角区通道在展开时用于撑开人体组织以形成手术操作空间，所述柔性通道在俯仰和偏航时用于带动所述内镜器械运动；
第一判断模块，用于根据所述三角区通道角度数据，判断所述三角区通道的当前状态是否处于所述三角区通道的初始状态；第二判断模块，用于根据所述柔性通道俯仰角度数据和所述柔性通道偏航角度数据，判断所述柔性通道的当前状态是否处于所述柔性通道的初始状态；确定模块，用于根据所述三角区通道的当前状态和所述柔性通道的当前状态，确定所述内镜器械是否可以拔出。
14.根据本发明实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现内镜器械更换方法。
15.根据本发明实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行内镜器械更换方法。
16.本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明可以通过在预设周期内采集三角区通道的角度数据、柔性通道的俯仰角度数据、以及所述柔性通道的偏航角度数据；所述三角区通道和所述柔性通道连通，所述三角区通道和所述柔性通道用于供内镜器械穿过，所述三角区通道在展开时用于撑开人体组织以形成手术操作空间，所述柔性通道在俯仰和偏航时用于带动内镜器械运动；根据所述三角区通道角度数据，判断三角区通道的当前状态是否处于所述三角区通道的初始状态；根据所述柔性通道俯仰角度数据和所述柔性通道偏航角度数据，判断柔性通道的当前状态是否处于所述柔性通道的初始状态；根据所述三角区通道的当前状态和所述柔性通道的当前状态，确定所述内镜器械是否可以拔出。内镜器械控制系统可根据采集的信号自动判断内镜器械是否可以拔出更换，通过电磁铁对控制适配器和手柄进行了锁定和解锁，从而有效地防止了操作者在没有注意柔性通道状态下更换器械造成的器械和通道损伤，同时增加了手术的安全性，也提高了操作的效率。
17.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
18.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
19.图1是根据一示例性实施例示出的一种内镜器械更换方法的流程图；图2是根据一示例性实施例示出的另一种内镜器械更换方法的流程图；图3是根据一示例性实施例示出的另一种内镜器械更换方法的流程图；图4是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图；图5是根据一示例性实施例示出的一种内镜器械更换装置的框图；图6是根据一示例性实施例示出的一种末端执行机构和基座的结构示意图；图7是根据一示例性实施例示出的一种柔性通道和钢丝的横截面示意图；图8是根据一示例性实施例示出的一种判断柔性通道的当前状态是否处于初始状
态的流程图；图9是根据一示例性实施例示出的一种末端执行机构的完整剖面图。
20.附图标记说明：46－多功能通道器；47－能量适配器；47a－左能量适配器；47b－右能量适配器；48－基座；49－控制适配器；49a－左控制适配器；49b－右控制适配器；463－传动轴；464－第二磁传感编码器；465－柔性通道；001－x方向钢丝截面；002－y方向钢丝截面；010－柔性通道横截面。
具体实施方式
21.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
22.为了方便理解本技术，本技术应用于进行微创腹腔镜手术的手术机器人，内镜器械一般包括但不限于例如内窥镜。
23.图9是根据一示例性实施例示出的一种末端执行机构的完整剖面图，传动轴463、第二磁传感编码器464以及柔性通道465的具体位置关系如图9所示。其中，传动轴463是前述传动机构的一部分。需要说明的是，在本发明中，为了区分末端执行机构和基座中的磁传感编码器，将末端执行机构中的磁传感编码器称为第二磁传感编码器464，将基座中的磁传感编码器称为第一磁传感编码器（gear磁传感编码器）。
24.手术器械会穿过末端执行机构的两个工作通道，由末端执行机构带动下进行手术操作。末端执行结构包括传动机构和柔性通道465，柔性通道465用于供手术器械穿过。当末端执行机构与基座电机啮合完成后，在手术期间，基座电机用于驱动末端执行机构的传动机构，从而通过传动机构带动柔性通道465运动，进而通过柔性通道465的运动带动手术器械运动。
25.具体地，如前所述，末端执行机构的传动机构包括传动轴463，当末端执行机构和基座啮合后，基座电机与传动轴463啮合，从而带动传动轴463转动，进而绕动钢丝。钢丝的另一端与末端执行结构的柔性通道连接，钢丝绕动时带动柔性通道运动。
26.更具体地，末端执行机构的传动机构包括：4个传动轴463、8个钢丝线圈以及8根钢丝。其中，每个传动轴的周围设置2个钢丝线圈，两个钢丝线圈与传动轴直接或间接啮合。传动轴在基座电机输出轴的驱动下进行转动，传动轴转动期间，驱动传动轴周围的一个钢丝线圈与传动轴同向转动，并使得传动轴周围的另一个钢丝线圈与传动轴反向转动。每根钢丝的一端缠绕在一个钢丝线圈上，另一端与柔性通道末端连接。钢丝线圈在转动时用于拉紧或放松钢丝，钢丝在被拉紧或放松时控制柔性通道运动。
27.传动轴463和第二磁传感编码器464之间的关系是：每个传动轴463两侧安装两个第二磁传感编码器464，每个传动轴463两侧的两个第二磁传感编码器464，分别用于检测两个钢丝线圈的转动角度。由于传动轴总共有4个，因此第二磁传感编码器的数量为8个。并且为了方便理解，在本发明中，将每个传动轴463对应的两个第二磁传感编码464分别称为辅助a磁传感编码器和辅助b磁传感编码器。
28.如图6所示，图6是根据一示例性实施例示出的一种末端执行机构和基座的结构示
意图。在一些具体实施方式中，基座48包括基座电机，其中基座电机包括第一左电机、第二左电机、第一右电机、第二右电机。需要说明的是，由于基座电机的数量是4个，而每个基座电机需要通过一个第一磁传感编码器检测基座电机输出轴的转动角度，因此第一磁传感编码器的数量也是4个。
29.末端执行机构包括多功能通道器46、能量适配器47以及控制适配器49，其中多功能通道器46包括前述传动轴463、第二磁传感编码器464、柔性通道465以及钢丝。其中，柔性通道包括左侧柔性通道和右侧柔性通道。传动轴包括第一左传动轴（与基座的第一左电机啮合，用于控制左侧柔性通道在x方向的运动）、第二左传动轴（与基座的第二左电机啮合，用于控制左侧柔性通道在y方向的运动）、第一右传动轴（与基座的第一右电机啮合，用于控制右侧柔性通道在x方向的运动）、第二右传动轴（与基座的第二右电机啮合，用于控制右侧柔性通道在y方向的运动）。能量适配器47包括左能量适配器47a、右能量适配器47b。控制适配器49包括左控制适配器49a、右控制适配器49b。
30.进行手术操作时，内镜器械尖端可通过柔性通道前端的伸缩套伸出，实时控制器采集控制适配器的俯仰、偏航角度，控制柔性通道的俯仰、偏航角度，在更换器械时，柔性通道需要先回到平直的状态，然后才能被顺利的拔出、插入，非平直状态下的操作会造成柔性通道或内镜器械的损伤。
31.图1是根据一示例性实施例示出的一种内镜器械更换方法的流程图，如图1所示，应用于一种内镜器械控制系统，包括以下步骤。
32.步骤101，在预设周期内采集三角区通道的角度数据、柔性通道的俯仰角度数据、以及所述柔性通道的偏航角度数据；所述三角区通道和所述柔性通道连通，所述三角区通道和所述柔性通道用于供内镜器械穿过，所述三角区通道在展开时用于撑开人体组织以形成手术操作空间，所述柔性通道在俯仰和偏航时用于带动所述内镜器械运动。
33.需要说明的是，柔性通道的方向由三角区的打开角度和柔性通道俯仰、偏航的来确定，三角区通道和柔性通道连通，三角区通道和柔性通道用于供内镜器械穿过，三角区通道在展开时用于撑开人体组织以形成手术操作空间，柔性通道在俯仰和偏航时用于带动内镜器械运动。
34.具体的，末端执行机构中存在两个柔性通道，分别为左侧柔性通道和右侧柔性通道，以左侧柔性通道为例，柔性通道可以划分为a，b两段，在末端执行机构安装时，a段展开保持期望的工作三角区，b段保持出厂的相对水平伸直的状态。b段的末端的偏移情况直接影响插入柔性通道内部的一次性手术器械的操作状态。a段决定工作的最大可用空间以及两通道的距离。b段对柔性通道的上下左右即俯仰偏航可以控制手术器械的上下左右地摆动。其中，a段指三角区通道，b段的末端即指柔性通道末端。
35.基座与末端执行机构啮合完成，是指当末端执行机构和基座进行电气连接之后，通过一种自动啮合算法，消除连接机械间隙后，使得末端执行机构上的器械能精准地跟随基座相应位置控制电机转动的时候。
36.因此，当末端执行机构和基座啮合完成的情况下，基座内的实时控制器可以采集柔性通道三角区打开角度、柔性通道俯仰/偏航角度，实时控制器每个程序周期进行信息采集，判断手柄与控制适配器解锁条件是否达到，内镜器械是否可以更换。
37.具体的，基座上设置有4个电机，包括第一左电机（控制左侧柔性通道沿x方向运
动）、第二左电机（控制左侧柔性通道沿y方向运动）、第一右电机（控制右侧柔性通道沿x方向运动）、第二右电机（控制右侧柔性通道沿y方向运动），末端执行机构中的多功能通道器包括三角区调整机构，三角区调整机构包括手动旋钮（工作三角区打开控制按钮）和传动齿轮。
38.由此可得，基座上的电机是控制柔性通道的俯仰偏航，通过控制柔性通道控制内镜器械的具体移动。
39.需要说明的是，上述预设周期可以根据实际情况改变，包括但不限于例如预设周期为2ms，对此本技术不做具体限定。
40.步骤102，根据所述三角区通道角度数据，判断三角区通道的当前状态是否处于所述三角区通道的初始状态。
41.进一步地，所述三角区通道的展开角度由齿轮的控制，所述根据所述三角区通道角度数据，判断三角区通道的当前状态是否处于所述三角区通道的初始状态包括：在角度传感器检测到齿轮转动的情况下，获取齿轮转动参数；通过所述齿轮转动参数判断所述三角区通道是否处于初始状态。
42.末端执行机构上的三角区调整机构中的手动旋钮可以控制传动齿轮转动，齿轮带动钢丝控制三角区通道的移动，在角度传感器检测到齿轮转动的情况下，获取齿轮转动度数，即齿轮转动参数，根据齿轮转动参数判断三角区通道是否处于初始状态。
43.需要说明的是，在本发明实施例中，三角区通道的初始状态实际指三角区通道的打开角度，即如果三角区通道是打开，则表示三角区通道不处于初始状态，即三角区角度不在home区。如果三角区通道闭合，则表示三角区通道处于初始状态，即三角区角度在home区。
44.具体实现时，还可以通过读取电机的磁传感器编码值，根据传感器编码值换算出三角区角度，从而判断三角区角度是否在预设范围内。如果是，则说明三角区角度在home区。
45.进一步地，当三角区通道处于初始状态时，这个时候是三角区通道的角度处于home区，可以理解为三角区通道处于一个初始位置，只有在三角区通道处于初始状态时，意味着需要进一步判断柔性通道是否处于初始状态，才能决定内镜器械是否可以进行更换。
46.步骤103，根据所述柔性通道俯仰角度数据和所述柔性通道偏航角度数据，判断柔性通道的当前状态是否处于所述柔性通道的初始状态。
47.需要说明的是，柔性通道的初始状态实际是指柔性通道末端的实时位置处于柔性通道末端的初始位置区域内，初始位置区域是根据柔性通道末端的出厂前位置确定的。即在这个区域内表明手术器械相对于水平伸直的状态偏移不大。其中，柔性通道可以划分为a，b两段，在末端执行机构安装时，a段展开保持期望的工作三角区，b段保持出厂的相对水平伸直的状态。b段的末端的偏移情况直接影响插入柔性通道内部的一次性手术器械的操作状态。a段决定工作的最大可用空间以及两通道的距离。b段对柔性通道的上下左右即俯仰偏航可以控制手术器械的上下左右地摆动。其中，a段指三角区通道，b段的末端即指柔性通道末端。
48.需要说明的是，如图7所示，图7是根据一示例性实施例示出的一种柔性通道和钢丝的横截面示意图，其中010表示柔性通道横截面，001表示沿x方向钢丝截面，即用于牵拉
柔性通道沿x方向运动的钢丝截面，002表示沿y方向钢丝截面，即用于牵拉柔性通道沿y方向运动的钢丝截面。
49.需要说明的是，如图7所示，本发明中，第一坐标系中的x方向和y方向与视觉上的上下左右四个方向存在45度夹角。换言之，x方向与水平方向存在45度夹角，y方向与竖直方向也存在45度夹角。因此，用于牵拉柔性通道沿x方向运动的钢丝分别布置在柔性通道截面的左上角和右下角，用于牵拉柔性通道沿y方向运动的钢丝分别布置在柔性通道截面的右上角和左下角。按照此种方式布置钢丝的好处在于：当需要控制柔性通道向左侧偏移时，需要同时控制左上角和左下角两根钢丝，两根钢丝相比于一根钢丝，使得柔性通道受力更均匀，有助于提高柔性通道的运动稳定性。
50.本发明中，将视觉上的水平方向设置成x’方向，将视觉上的上下方向设置成y’方向，从而根据x’方向和y’方向建立第二坐标系。
51.因此，判断柔性通道是否处于初始状态，如图8所示，图8是根据一示例性实施例示出的一种判断柔性通道的当前状态是否处于初始状态的流程图，具体包括以下步骤：步骤601，在检测到末端执行机构和基座电机的输出轴啮合完成时，获取第一磁传感编码器的第一检测值和第二磁传感编码器的第二检测值。
52.第二磁传感编码器用于检测传动机构中的钢丝线圈的转动角度，钢丝线圈在转动时用于拉紧或放松钢丝，钢丝在被拉紧或放松时用于控制柔性通道运动。
53.具体实现时，当检测到末端执行机构和基座电机的输出轴啮合完成时，可以在此时读取4个第一磁传感编码器各自在当前的检测值，即第一检测值。同时在此时读取8个第二磁传感编码器各自在当前的检测值，即第二检测值。8个第二检测值分成4对，每一队包括两个第二检测值，这两个第二检测值属于一个传动轴对应的辅助a磁传感编码器和辅助b磁传感编码器的检测值。
54.步骤602，根据第二检测值与第二磁传感器编码器的出厂前检测值两者的差值，得出柔性通道末端的偏移位置参数。
55.其中，出厂前检测值用于表征柔性通道末端的出厂前位置。在一些具体实施方式中，末端执行机构的寄存器内存储有每个第二磁传感编码器的出厂前检测值。当末端执行机构装配至基座上后，基座上的触点与末端执行机构上的寄存器电连接，基座可以通过访问末端执行机构的寄存器，从而读取寄存器中存储的每个第二磁传感编码器的出厂前检测值。
56.示例性地，在出厂前，将末端执行机构安装在机器人系统的基座上，此时末端执行机构的柔性通道的4根钢丝处于放松平齐的状态，柔性通道不存在向任何方向的偏移，即柔性通道以该位置为中心点向任意方向可以牵拉出相同的角度。此时，使用写入工具将末端执行机构上的所有第二磁传感编码器的当前位置值写入末端执行机构的寄存器。
57.具体实现时，将步骤601中读取的8个第二检测值，分别与8个第二磁传感器编码器各自的出厂前检测值计算差值，得到8个差值。这8个差值分别为：第一左传动轴的辅助a磁传感编码器的第二检测值和出厂前检测值的差值、第一左传动轴的辅助b磁传感编码器的第二检测值和出厂前检测值的差值、第二左传动轴的辅助a磁传感编码器的第二检测值和出厂前检测值的差值、第二左传动轴的辅助b磁传感编码器的第二检测值和出厂前检测值的差值、第一右传动轴的辅助a磁传感编码器的第二检测值和出厂前检测值的差值、第一右
传动轴的辅助b磁传感编码器的第二检测值和出厂前检测值的差值、第二右传动轴的辅助a磁传感编码器的第二检测值和出厂前检测值的差值、第二右传动轴的辅助b磁传感编码器的第二检测值和出厂前检测值的差值。为简化说明，将每个传动轴的辅助a磁传感编码器对应的差值简称为
△
homea，将每个传动轴的辅助b磁传感编码器对应的差值简称为
△
homeb。
58.接着，由于对于一个传动轴而言，其辅助a磁传感编码器对应的
△
homea和辅助b磁传感编码器对应的
△
homeb，都用于反馈柔性通道沿一个方向的偏移量。例如对于第一左传动轴而言，其辅助a磁传感编码器对应的
△
homea和辅助b磁传感编码器对应的
△
homeb，都用于反馈左侧柔性通道沿x方向的偏移量。因此为了减小误差，针对一个传动轴，对其辅助a磁传感编码器对应的
△
homea和辅助b磁传感编码器对应的
△
homeb两者取平均值，即(
△
homea+
△
homeb)/2，最终得到偏移位置参数。例如对于第一左传动轴而言，对其辅助a磁传感编码器对应的
△
homea和辅助b磁传感编码器对应的
△
homeb两者取平均值，最终得到左侧柔性通道沿x方向的偏移位置参数。
59.通过上述处理，最终得到4个偏移位置参数，分别为：左侧柔性通道沿x方向的偏移位置参数、左侧柔性通道沿y方向的偏移位置参数、右侧柔性通道沿x方向的偏移位置参数、以及右侧柔性通道沿y方向的偏移位置参数。
60.步骤603，根据第一检测值与偏移位置参数的差值，得到柔性通道末端的位置校准参数。
61.如前所述，在步骤601中，读取到4个第一磁传感编码器各自的第一检测值。由于这4个第一磁传感编码器分别用于检测第一左电机输出轴、第二左电机输出轴、第一右电机输出轴、第二右电机输出轴的转动角度，而以上四个基座电机又分别用于控制左侧柔性通道沿x方向、左侧柔性通道沿y方向、右侧柔性通道沿x方向、右侧柔性通道沿y方向的运动。因此，步骤601中读取的4个第一检测值与步骤002中计算出的4个偏移位置参数一一对应。例如，用于检测第一左电机输出轴的第一磁传感编码器的第一检测值，与左侧柔性通道沿x方向的偏移位置参数，相互对应。
62.具体实现时，针对相互对应的第一检测值和偏移位置参数，计算两者之间的差值，作为位置校准参数total
△
。最终得到4个位置校准参数，分别为：左侧柔性通道沿x方向的位置校准参数、左侧柔性通道沿y方向的位置校准参数、右侧柔性通道沿x方向的位置校准参数、以及右侧柔性通道沿y方向的位置校准参数。
63.步骤604，计算基座电机的磁传感编码器的实时检测值与校准角度参数两者之间的差值，将计算出的差值作为柔性通道末端在第一坐标系中的第一实时位置参数。
64.本发明中，第一实时位置参数是指：可以反映柔性通道末端在第一坐标系中的实时位置的数据，在第一坐标系中，第一实时位置在x轴方向的分量表示为
△
x，在y轴方向的分量表示为
ꢀ△
y，因此，第一实时位置参数在几何分量上可以表示为
△
x和
△
y。在一些实施例中，为了获取第一实时位置参数，具体可以根据基座电机的第一磁传感编码器的实时检测值，确定末端执行机构的柔性通道末端在第一坐标系中的第一实时位置参数。其中，第一磁传感编码器用于检测基座电机的输出轴的转动角度，末端执行结构包括传动机构和柔性通道，柔性通道用于供手术器械穿过，当末端执行机构与基座电机的输出轴啮合后，在手术期间，基座电机的输出轴用于驱动末端执行机构的传动机构，从而通过传动机构带动柔性通道运动，进而带动手术器械运动。
65.为便于理解，示例性地，在手术期间的当前时刻，读取到第一左电机输出轴对应的第一磁传感编码器的实时检测值，然后针对该实时检测值和左侧柔性通道沿x方向的位置校准参数，计算两者的差值，从而得到左侧柔性通道沿x方向的第一实时位置参数，该第一实时位置参数可以反映：左侧柔性通道当前时刻在x方向的偏移量。按照同样的方式，可以获得其余三个第一实时位置参数，分别用于反映：左侧柔性通道当前时刻在y方向的偏移量、右侧柔性通道当前时刻在x方向的偏移量、右侧柔性通道当前时刻在y方向的偏移量。
66.为了确定柔性通道末端与初始位置区域的实时相对位置关系，可以执行以下子步骤：将第一实时位置参数映射至第二坐标系，得到第二实时位置参数，其中，第一坐标系和第二坐标系均为平面坐标系，第一坐标系所在的平面和第二坐标系所在的平面相互平行，且第一坐标系坐标轴与第二坐标系的坐标轴的构成45度夹角。
67.如前所述，第一坐标系和第二坐标系均为平面坐标系，第一坐标系所在的平面和第二坐标系所在的平面相互平行，且第一坐标系坐标轴与第二坐标系的坐标轴的构成45度夹角。
68.本发明一些实施例中，为了将实时相对位置关系进行可视化显示，具体的可以为，存在一个可视化显示界面，此时，可视化界面中的坐标系是根据视觉正常认知确定的上下左右方向，即可视化界面中存在的标定视觉的坐标系的方向是第二坐标系，第二x轴的方向为所述柔性通道的偏航方向，所述第二y轴的方向为所述柔性通道的俯仰方向，相当于正常认知中的左右方向（x’方向）和上下方向（y’方向）。
69.步骤605，将第一实时位置参数映射至第二坐标系，得到第二实时位置参数。
70.因此，为了在可视化界面进行显示，将第一实时位置参数映射至第二坐标系，得到第二实时位置参数，具体的，在第二坐标系中，第二实时位置在x轴方向的分量表示为
△
x’，在y轴方向的分量表示为
ꢀ△
y’，因此，第二实时位置参数在几何分量上可以为
△
x’和
△
y’。步骤606：根据第二实时位置参数，判断柔性通道末端的实时位置是否处于初始位置区域内，若柔性通道末端的实时位置处于初始位置区域内，则柔性通道的当前状态处于柔性通道的初始状态，若柔性通道末端的实时位置处于初始位置区域外，则柔性通道的当前状态不处于柔性通道的初始状态。
71.需要说明的是，柔性通道的初始位置区域是根据柔性末端的出厂前位置确定的，并且初始区域可以规划为圆形区域或者矩形区域。因此，在一些具体实施方式中，判断柔性通道末端的实时位置是否处于初始位置区域内时，分为两种判断情况。
72.在本发明的一个实施例中，初始位置区域被设置为圆形初始区域，圆形区域的判断坐标系应该与第一坐标系一致，因此，将步骤605得出的第二实时位置参数（
△
x’和
△
y’）根据数学领域中的三角形公式求出x分量和y分量在几何空间上的对应的斜边长，即可表示为在第一坐标系中柔性通道末端的实时位置到初始位置区域的原点的距离d，获取操作者（医生）设置的第一比例因子(s)，通过对前述d和第一预设距离为初始位置区域的半径(r)乘以第一比例因子(s)进行比较，得到柔性通道末端的实时位置和初始位置区域的位置关系。用公式表示为：d>r*s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（公式1）d<=r*s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（公式2）
其中，上述公式1和公式2中，d表示柔性通道末端的实时位置到初始区域的原点的距离，r表示第一预设距离为初始位置区域的半径，s表示第一比例因子。
73.若满足公式1中的数学关系时，则柔性通道末端的实时位置在初始位置区域范围外。若满足公式2中的数学关系时，则柔性通道末端的实时位置在初始位置区域范围内。
74.在本发明的另一个实施例中，初始位置区域被设置为矩形初始区域，此时第一预设距离为初始位置区域的边长（长和宽），因此，分别判断第一实时位置参数（
△
x和
ꢀ△
y）是否大于矩形初始区域的长乘以第一比例因子和宽乘以第一比例因子。若
△
x和
ꢀ△
y都小于，则柔性通道末端的实时位置在初始位置区域范围内，若
△
x和
ꢀ△
y至少存在一个大于，则柔性通道末端的实时位置在初始位置区域范围外。
75.需要说明的是，有两种初始位置区域类型选择的原因在于，设置圆形初始区域是考虑到以末端执行机构方位作为参考系的判断标准，符合人正常意识的判断逻辑。而矩形初始区域是考虑到每对对称位置钢丝沿着其牵拉方向可以到达的范围区域来设定的，符合机器在任务空间中的动作范围逻辑，提供两种初始位置区域可以供选择，在实际使用过程中，使用方可以选择一种比较符合自身使用习惯和判断标准的方式去选择对应的初始区域，本技术不做具体限定。
76.因此，若柔性通道的实时位置处于初始位置区域内，即柔性通道的当前状态处于初始状态。
77.需要说明的是，在本发明实施例中，虽然三角区通道和柔性通道都是满足处于初始状态，但是两者的初始状态的实际意义并不相同，具体参照上述内容。
78.步骤104，根据所述三角区通道的当前状态和所述柔性通道的当前状态，确定所述内镜器械是否可以拔出。
79.在本发明实施例中，三角区通道的当前状态和柔性通道的当前状态指的是医生（操作者）在需要拔出内镜器械时的三角区通道和柔性通道所处的状态。
80.首先，需要说明的是，三角区通道和柔性通道是末端工具的组成部分，末端工具作为手术耗材安装在手术机器人的基座上；末端工具还包括传动机构和控制适配器，控制适配器与内镜器械的控制手柄电磁连接，控制适配器用于采集用户对控制手柄的操作指令，并将操作指令传递给基座，使得基座通过控制基座电机从而带动所述末端工具的传动机构转动，进而通过传动机构带动柔性通道俯仰和偏航。
81.因此，如果确定内镜器械可拔出，则向控制手柄和/或控制适配器发送解锁指令，使得控制手柄与控制适配器之间的电磁连接解锁。
82.要说明的是，控制手柄与控制适配器之间的锁定，由控制手柄上的电磁铁圆环与控制适配器上的磁性材料之间的磁力来实现。具体的，控制手柄是通过电磁铁圆环与控制适配器电磁连接，控制手柄将接收到的操作信息发送至控制适配器，控制适配器的编码器将操作信息发送至基座的实时控制器。
83.因此，当确定所述内镜器械不可以拔出时，控制输出端口为电磁圆环提供工作电压，使控制手柄与控制适配器之间通过磁力锁定；当确定内镜器械可以拔出时，切断电磁圆环的工作电压，使控制手柄与控制适配器之间的磁力消失。
84.综上所述，当实时控制器判断控制手柄与控制适配器处于锁定状态时，实时控制器控制输出端口为电磁铁提供工作电压，控制手柄与所述控制适配器之间通过磁力锁定位
置；当实时控制器判断控制手柄与控制适配器处于解锁状态时，实时控制器控制输出端口切断所述电磁铁的工作电压，控制手柄与控制适配器之间所述磁力消失。需要说明的是，控制手柄与控制适配器之间的锁定，由控制手柄上的电磁铁圆环与控制适配器上的磁性材料之间的磁力来实现。当实时控制器判断控制手柄与控制适配器处于锁定状态时，控制输出端口为电磁铁提供工作电压，手柄与控制适配器之间靠磁力锁定位置，手柄无法拔出。当实时控制器判断控制手柄与控制适配器处于解锁状态时，控制输出端口切断电磁铁的工作电压，手柄与控制适配器之间磁力消失，手柄可拔出。
85.其次，当同时满足三角区通道处于初始状态，并且所述柔性通道处于初始状态时，意味着，此时的整个柔性通道处于一个平直的状态，进一步地，如图2所示，图2是根据一示例性实施例示出的另一种内镜器械更换方法的流程图，确定内镜器械是否可以拔出包括：步骤201，如果所述三角区通道的当前状态处于所述三角区通道的初始状态，且所述柔性通道的当前状态处于所述柔性通道的初始状态，则判断所述内镜器械是否处于非激活状态，其中，所述非激活状态包括当检测到预设控制按钮被按压的事件信息的情况下，所述内镜器械处于非激活状态。
86.需要说明的是，在检测到三角区通道的当前状态处于三角区通道的初始状态，并且柔性通道处于的当前状态处于所述柔性通道的初始状态的情况下，进一步地，判断内镜器械是否处于非激活状态，具体的，例如，获取使用者对预设控制按钮的点击操作，当使用者需要取下内镜器械的情况下，操作激活状态转换成操作非激活状态，即当检测到预设控制按钮被按压的事件信息的情况下，内镜器械处于非激活状态，只有在内镜器械处于非激活状态时，才能确定内镜器械可以拔出。
87.步骤202，如果所述内镜器械处于非激活状态，则确定所述内镜器械可以拔出；如果所述内镜器械处于激活状态，则确定所述内镜器械不可以拔出。
88.在步骤202中，确定了即使检测到三角区通道的当前状态处于三角区通道的初始状态，并且柔性通道处于的当前状态处于所述柔性通道的初始状态的情况，需要进一步确定内镜器械是否处于非激活状态，只有处于内镜器械处于非激活状态，内镜器械才可以拔出。
89.需要说明的是，在本实施例中，操作激活状态与非激活状态是指：在手术期间，医生在认为需要取下内镜器械时，需要点击相应按钮，此时使得操作激活状态转换成操作非激活状态，即只有在操作非激活状态才能存在更换内镜器械的可能。
90.步骤203，如果所述三角区通道的当前状态不处于所述三角区通道的初始状态，或者所述柔性通道的当前状态不处于所述柔性通道的初始状态，则确定所述内镜器械不可以拔出。
91.需要说明的是，当三角区通道的当前状态不处于所述三角区通道的初始状态或者，柔性通道的当前状态不处于所述柔性通道的初始状态时，即使内镜器械处于非激活状态，内镜器械不可以拔出。
92.进一步地，如图3所示，图3是根据一示例性实施例示出的另一种内镜器械更换方法的流程图，根据所述三角区通道的当前状态和所述柔性通道的当前状态，确定所述内镜器械是否可以拔出，还包括以下步骤：步骤301，如果所述三角区通道的当前状态处于所述三角区通道的初始状态，且所
述柔性通道的当前状态处于所述柔性通道的初始状态，则判断所述控制适配器是否跟随所述控制手柄被向外拉至最远端。
93.在本发明的另一实施例中，在检测到三角区通道的当前状态处于三角区通道的初始状态，并且柔性通道处于的当前状态处于所述柔性通道的初始状态的情况下，进一步地，需要判断所述控制适配器是否跟随所述控制手柄被向外拉至最远端。
94.进一步地，判断控制适配器是否跟随控制手柄被向外拉至最远端包括：判断控制适配器远离柔性通道的一侧是否接触并挤压到预设传感器，若控制适配器接触并挤压到预设传感器，则确定控制适配器已经跟随控制手柄被向外拉至最远端。需要说明的是，当控制适配器拉到最远端时，控制适配器接触并挤压到传感器，其中，所述传感器本技术不做具体限定，包括但不限于例如压力传感器，从而产生电信号变化，系统确定控制适配器拉到最远端。
95.并且，当控制适配器还没有拉到最远端时，内镜器械的手柄需要通过电磁铁圆环与控制适配器连接，从而才能将医生对手柄的操作（例如前后移动，或者转动等）传递给控制适配器，控制适配器的编码器将手柄操作信息传递给基座内的实时控制器。实时控制器根据医生操作，控制相应电机转动，从而带动三角区通道打开或者关闭，或者控制柔性通道俯仰或者偏航。
96.因此，根据判断控制适配器是否跟随控制手柄被向外拉至最远端得到步骤302，步骤303的具体操作。
97.步骤302，如果所述控制适配器已经跟随所述控制手柄被向外拉至最远端，则确定所述内镜器械可以拔出。
98.步骤303，如果所述控制适配器还未跟随所述控制手柄被向外拉至最远端，则确定所述内镜器械不可以拔出。
99.步骤304，如果所述三角区通道的当前状态不处于所述三角区通道的初始状态，或者所述柔性通道的当前状态不处于所述柔性通道的初始状态，则确定所述内镜器械不可以拔出。
100.在步骤304中，即当三角区通道的当前状态不处于所述三角区通道的初始状态或者，柔性通道的当前状态不处于所述柔性通道的初始状态时，即使控制适配器已经跟随所述控制手柄被向外拉至最远端，内镜器械也不可以拔出。
101.进一步地，只要不满足上述4个条件其中任意一个，即以下4中情况：三角区通道处于打开状态，柔性通道不处于初始状态，操作激活状态没有转换成操作非激活状态，控制适配器没有接触并挤压到预设传感器，此时，控制手柄与控制适配器均处于锁定状态，控制输出端口为电磁铁提供工作电压，手柄与控制适配器之间靠磁力锁定位置，手柄无法拔出，内镜器械无法更换。
102.本发明可以通过在预设周期内采集三角区通道的角度数据、柔性通道的俯仰角度数据、以及所述柔性通道的偏航角度数据；所述三角区通道和所述柔性通道连通，所述三角区通道和所述柔性通道用于供内镜器械穿过，所述三角区通道在展开时用于撑开人体组织以形成手术操作空间，所述柔性通道在俯仰和偏航时用于带动内镜器械运动；根据所述三角区通道角度数据，判断三角区通道的当前状态是否处于所述三角区通道的初始状态；根据所述柔性通道俯仰角度数据和所述柔性通道偏航角度数据，判断柔性通道的当前状态是
否处于所述柔性通道的初始状态；根据所述三角区通道的当前状态和所述柔性通道的当前状态，确定所述内镜器械是否可以拔出。内镜器械控制系统可根据采集的信号自动判断内镜器械是否可以拔出更换，通过电磁铁对控制适配器和手柄进行了锁定和解锁，从而有效地防止了操作者在没有注意柔性通道状态下更换器械造成的器械和通道损伤，同时增加了手术的安全性，也提高了操作的效率。
103.图5是根据一示例性实施例示出的一种内镜器械更换的装置框图，该装置包括采集模块501，第一判断模块502，第二判断模块503，确定模块504。
104.采集模块501，用于在预设周期内采集三角区通道的角度数据、柔性通道的俯仰角度数据、以及所述柔性通道的偏航角度数据；所述三角区通道和所述柔性通道连通，所述三角区通道和所述柔性通道用于供内镜器械穿过，所述三角区通道在展开时用于撑开人体组织以形成手术操作空间，所述柔性通道在俯仰和偏航时用于带动所述内镜器械运动；第一判断模块502，用于根据所述三角区通道角度数据，判断所述三角区通道的当前状态是否处于所述三角区通道的初始状态；第二判断模块503，用于根据所述柔性通道俯仰角度数据和所述柔性通道偏航角度数据，判断所述柔性通道的当前状态是否处于所述柔性通道的初始状态；确定模块504，用于根据所述三角区通道的当前状态和所述柔性通道的当前状态，确定所述内镜器械是否可以拔出。
105.关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
106.图4是根据一示例性实施例示出的一种用于电子设备400的框图。例如，电子设备400可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。
107.参照图4，电子设备400可以包括以下一个或多个组件：处理组件402，存储器404，电源组件406，多媒体组件408，音频组件410，输入/输出接口412，传感器组件414，以及通信组件416。
108.处理组件402通常控制装置的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件402可以包括一个或多个处理器420来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件402可以包括一个或多个模块，便于处理组件402和其他组件之间的交互。例如，处理组件402可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件408和处理组件402之间的交互。
109.存储器404被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备400的操作。这些数据的示例包括用于在装置上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器404可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（sram），电可擦除可编程只读存储器（eeprom），可擦除可编程只读存储器（eprom），可编程只读存储器（prom），只读存储器（rom），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
110.电源组件406为电子设备400的各种组件提供电力。电源组件406可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备400生成、管理和分配电力相关联的组件。
111.多媒体组件408包括在所述电子设备400和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。
在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器（lcd）和触摸面板（tp）。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件408包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备400处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
112.音频组件410被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件410包括一个麦克风（mic），当电子设备400处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器404或经由通信组件416发送。在一些实施例中，音频组件410还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
113.输入/输出接口412为处理组件402和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
114.传感器组件414包括一个或多个传感器，用于为电子设备400提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件414可以检测到电子设备400的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为电子设备400的显示器和小键盘，传感器组件414还可以检测电子设备400或电子设备400一个组件的位置改变，用户与电子设备400接触的存在或不存在，电子设备400方位或加速/减速和电子设备400的温度变化。传感器组件414可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件414还可以包括光传感器，如cmos或ccd图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件414还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
115.通信组件416被配置为便于电子设备400和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备400可以接入基于通信标准的无线网络，如wifi，运营商网络（如2g、3g、4g或5g），或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件416经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件416还包括近场通信（nfc）模块，以促进短程通信。例如，在nfc模块可基于射频识别（rfid）技术，红外数据协会（irda）技术，超宽带（uwb）技术，蓝牙（bt）技术和其他技术来实现。
116.在示例性实施例中，电子设备400可以被一个或多个应用专用集成电路（asic）、数字信号处理器（dsp）、数字信号处理设备（dspd）、可编程逻辑器件（pld）、现场可编程门阵列（fpga）、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。
117.在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器404，上述指令可由电子设备400的处理器420执行以完成上述方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是rom、随机存取存储器（ram）、cd
‑
rom、磁带、软盘和光数据存储设备等。
118.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的
权利要求指出。
119.应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。