一种手术器械钳头旋转控制方法及系统与流程

本发明属于手术器械，尤其涉及一种手术器械钳头旋转控制方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、微创医疗器械一般分为两种，一种为纯机械传动，通过机械传动，将简易的动作指令传递给末端的执行器械，功能较为单一；另一种是电控的，输入设备发信号给控制系统，控制系统通过电机驱动传动机构带动末端的执行器械动作，形成真正意义上的手术机器人，可以执行复杂动作。

3、对于腹腔手术机器人来讲，在执行手术动作时，输入设备发送信号给控制器，控制器发出控制指令给电机，电机经传动机构带动末端器械，末端器械执行动作。

4、医生在执行腹腔手术过程中，经常发生的一个动作是打结，即钳头夹着针，在人体组织上走线，对医生的技术要求比较高。现在的手术机器人，通过电控手术器械一般会要求器械钳头有旋转的功能，但是旋转的方式各有不同，效果也各有区别。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种手术器械钳头旋转控制方法及系统，引入中间线的关系，实现分模式控制，进而实现模式切换时光滑无跳跃。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面提供一种手术器械钳头旋转控制方法，其包括：

4、获取手柄旋钮的角度变量和在随动中心线所在点的角度，并计算两者差值；

5、在两者差值未超过随动控制旋转角度时，对器械钳头进行随动控制；

6、在两者差值超过随动控制旋转角度时，控制器械钳头按照某速度持续运动，同时，控制随动中心线所在点以该速度持续运动。

7、进一步地，所述随动控制旋转角度为：

8、c＝αo–αc＝αd-αo

9、其中，手柄旋钮在随动中心线所在点的角度为αo，手柄旋钮在随动控制第一端点的角度为αc，手柄旋钮在随动控制第二端点的角度为αd。

10、进一步地，对器械钳头进行随动控制时，器械钳头角度变量为：

11、β＝(α-αo)*k+βo

12、其中，手柄旋钮角度变量为α，手柄旋钮在随动中心线所在点的角度为αo，k是可调的确定常数，器械钳头在随动中心线所在点的角度为βo。

13、进一步地，当α-αo>c时，器械钳头角度变量为：

14、β＝v*t+βd

15、其中，手柄旋钮角度变量为α，手柄旋钮在随动中心线所在点的角度为αo，器械钳头持续运动的速度为v，持续运动时间为t，器械钳头在随动控制第二端点的角度为βd，c为随动控制旋转角度。

16、进一步地，当α-αo>c时，更新手柄旋钮在随动中心线所在点的角度：

17、αo＝αo+v*t

18、其中，手柄旋钮角度变量为α，器械钳头持续运动的速度为v，持续运动时间为t，c为随动控制旋转角度。

19、进一步地，当α-αo<-c时，器械钳头角度变量为：

20、β＝-v*t+βd

21、其中，手柄旋钮角度变量为α，手柄旋钮在随动中心线所在点的角度为αo，器械钳头持续运动的速度为v，持续运动时间为t，器械钳头在随动控制第二端点的角度为βd，c为随动控制旋转角度。

22、进一步地，当α-αo<-c时，更新手柄旋钮在随动中心线所在点的角度：

23、αo＝αo-v*t

24、其中，手柄旋钮角度变量为α，器械钳头持续运动的速度为v，持续运动时间为t，c为随动控制旋转角度。

25、本发明的第二个方面提供一种手术器械钳头旋转控制系统，其包括：

26、差值计算模块，其被配置为：获取手柄旋钮的角度变量和在随动中心线所在点的角度，并计算两者差值；

27、随动控制模块，其被配置为：在两者差值未超过随动控制旋转角度时，对器械钳头进行随动控制；

28、持续控制模块，其被配置为：在两者差值超过随动控制旋转角度时，控制器械钳头按照某速度持续运动，同时，控制随动中心线所在点以该速度持续运动。

29、本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的一种手术器械钳头旋转控制方法中的步骤。

30、本发明的第四个方面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程序时实现如上述所述的一种手术器械钳头旋转控制方法中的步骤。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、本发明提供的一种手术器械钳头旋转控制方法，其引入中间线的关系，实现分模式控制，进而实现模式切换时光滑无跳跃。

33、本发明提供的一种手术器械钳头旋转控制方法，其获取位置信息，实现基于绝对位置的闭环控制。

技术特征：

1.一种手术器械钳头旋转控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种手术器械钳头旋转控制方法，其特征在于，所述随动控制旋转角度为：

3.如权利要求1所述的一种手术器械钳头旋转控制方法，其特征在于，对器械钳头进行随动控制时，器械钳头角度变量为：

4.如权利要求1所述的一种手术器械钳头旋转控制方法，其特征在于，当α-αo>c时，器械钳头角度变量为：

5.如权利要求1所述的一种手术器械钳头旋转控制方法，其特征在于，当α-αo>c时，更新手柄旋钮在随动中心线所在点的角度：

6.如权利要求1所述的一种手术器械钳头旋转控制方法，其特征在于，当α-αo<-c时，器械钳头角度变量为：

7.如权利要求1所述的一种手术器械钳头旋转控制方法，其特征在于，当α-αo<-c时，更新手柄旋钮在随动中心线所在点的角度：

8.一种手术器械钳头旋转控制系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种手术器械钳头旋转控制方法中的步骤。

10.一种计算机设备，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，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种手术器械钳头旋转控制方法中的步骤。

技术总结
本发明涉及手术器械技术领域，提供了一种手术器械钳头旋转控制方法及系统，包括：获取手柄旋钮的角度变量和在随动中心线所在点的角度，并计算两者差值；在两者差值未超过随动控制旋转角度时，对器械钳头进行随动控制；在两者差值超过随动控制旋转角度时，控制器械钳头按照某速度持续运动，同时，控制随动中心线所在点以该速度持续运动。实现了模式切换时光滑无跳跃。

技术研发人员：王迎智,董先公,周毅
受保护的技术使用者：极限人工智能有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13