一种内镜操作力控制方法和相关装置与流程

本发明涉及医疗器械，尤其是涉及一种内镜操作力控制方法和相关装置。

背景技术：

1、消化道、呼吸道等自然腔道是人类常见疾病好发部位，由于病灶处于人体自然腔道内部，因此需要通过软式内镜进行检查或手术治疗。传统的软式内镜检查或手术，需要人双手配合持镜体、操作旋钮、手工输送镜体等动作完成操作过程；有的检查或手术需要在放射线的图像引导下进行，医务人员需要穿戴沉重的铅制防护服等长时间手工操作软式内镜，对医务人员诊疗操作质量、体力和健康影响较大，尤其对经验丰富的年长或女性医务人员制约更大，甚至被迫放弃内镜工作。

2、随着机器人辅助技术的发展，医务人员可以通过软式内镜操作机器人系统，调节其手柄开关和按钮就可以调节软式内镜的输送长度和姿态，可以大大降低医务人员的体力和手工操作疲劳，降低手术的操作要求，减少对医务人员的辐射，同时可以提高医务人员与影像之间的交互。

3、但现有的软式内镜操控机器人系统，在通过手柄开关和按钮调节软式内镜的输送长度和姿态过程中，由于内镜较长且深入人体，医务人员无法感受到内镜操作力以及内镜头端部与人体自然腔道内壁之间接触力，影响医务人员的操作判断以及流畅度，操作准确性较低。

技术实现思路

1、针对上述问题，本技术提供一种内镜操作力控制方法和相关装置，用于提高操作准确性。

2、基于此，本技术实施例公开了如下技术方案：

3、一方面，本技术实施例提供一种内镜操作力控制方法，所述方法包括：

4、获取操作部机械传动负载力矩、第一电机力矩和第二电机力矩；其中，所述操作部机械传动负载力矩为在内镜操作装置不安装内镜的情况下驱动电机对应的力矩，所述第一电机力矩为在所述内镜操作装置安装所述内镜且所述内镜的头端部无负载的情况下驱动电机对应的力矩，所述第二电机力矩为在所述内镜操作装置安装所述内镜且所述内镜的头端部有负载的情况下驱动电机对应的力矩；

5、根据所述操作部机械传动负载力矩和所述第一电机力矩的差值，确定内镜操作传动负载力矩；

6、根据所述第一电机力矩和所述第二电机力矩的差值，确定内镜头端部受力负载力矩；

7、根据所述内镜头端部受力负载力矩，确定内镜接触力矩和手柄模拟操作力矩，所述内镜接触力矩用于表征所述内镜对人体施力的程度，所述手柄模拟操作力矩用于模拟操作员控制所述内镜的力度。

8、可选的，所述根据所述内镜头端部受力负载力矩，确定手柄模拟操作力矩，包括：

9、获取手柄应变片力臂和手柄操作传送力臂，所述手柄应变片力臂为手柄头端与应变片之间的距离，所述手柄操作传送力臂为所述手柄头端与手柄尾端之间的距离；

10、根据所述内镜头端部受力负载力矩、所述手柄应变片力臂和所述手柄操作传送力臂，确定所述手柄模拟操作力矩。

11、可选的，所述根据所述内镜头端部受力负载力矩，确定内镜接触力矩，包括：

12、获取所述内镜的输送力、当前输送力下的输送距离、所述内镜的头端部的弯曲半径和弯曲角度；

13、根据输送距离和摩擦力的对应关系，确定所述当前输送力下的输送距离对应的摩擦力；

14、根据所述输送力和所述摩擦力，确定所述内镜的头端部的切向力；

15、根据所述内镜头端部受力负载力矩、所述内镜的头端部的切向力、所述内镜的头端部的弯曲半径和所述弯曲角度，确定所述内镜接触力矩。

16、可选的，所述方法还包括：

17、在显示装置显示所述内镜接触力、所述弯曲角度、所述输送力和当前输送力下的输送距离中的一种或多种组合。

18、可选的，所述方法还包括：

19、在所述内镜操作装置不安装内镜的情况下，开启所述驱动电机；

20、获取所述驱动电机在各个位置分别对应的第一电流；

21、根据多个所述第一电流和转矩常数的乘积，得到在各个位置分别对应的操作部机械传动负载力矩。

22、可选的，所述方法还包括：

23、在所述内镜操作装置安装所述内镜且所述内镜的头端部无负载的情况下，开启所述驱动电机；

24、获取所述驱动电机在各个位置分别对应的第二电流；

25、根据多个所述第二电流和转矩常数的乘积，得到在各个位置分别对应的第一电机力矩。

26、可选的，所述方法还包括：

27、在所述内镜操作装置安装所述内镜且所述内镜的头端部有负载的情况下，开启所述驱动电机；

28、获取所述驱动电机在各个位置分别对应的第三电流；

29、根据多个所述第三电流和转矩常数的乘积，得到在各个位置分别对应的第二电机力矩。

30、另一方面，本技术提供了一种内镜操作力控制装置，其特征在于，所述装置包括：获取单元和确定单元；

31、所述获取单元，用于获取操作部机械传动负载力矩、第一电机力矩和第二电机力矩；其中，所述操作部机械传动负载力矩为在内镜操作装置不安装内镜的情况下驱动电机对应的力矩，所述第一电机力矩为在所述内镜操作装置安装所述内镜且所述内镜的头端部无负载的情况下驱动电机对应的力矩，所述第二电机力矩为在所述内镜操作装置安装所述内镜且所述内镜的头端部有负载的情况下驱动电机对应的力矩；

32、所述确定单元，用于根据所述操作部机械传动负载力矩和所述第一电机力矩的差值，确定内镜操作传动负载力矩；

33、所述确定单元，还用于根据所述第一电机力矩和所述第二电机力矩的差值，确定内镜头端部受力负载力矩；

34、所述确定单元，还用于根据所述内镜头端部受力负载力矩，确定内镜接触力矩和手柄模拟操作力矩，所述内镜接触力矩用于表征所述内镜对人体施力的程度，所述手柄模拟操作力矩用于模拟操作员控制所述内镜的力度。

35、可选的，所述确定单元，具体用于：

36、获取手柄应变片力臂和手柄操作传送力臂，所述手柄应变片力臂为手柄头端与应变片之间的距离，所述手柄操作传送力臂为所述手柄头端与手柄尾端之间的距离；

37、根据所述内镜头端部受力负载力矩、所述手柄应变片力臂和所述手柄操作传送力臂，确定所述手柄模拟操作力矩。

38、可选的，所述确定单元，具体用于：

39、获取所述内镜的输送力、当前输送力下的输送距离、所述内镜的头端部的弯曲半径和弯曲角度；

40、根据输送距离和摩擦力的对应关系，确定所述当前输送力下的输送距离对应的摩擦力；

41、根据所述输送力和所述摩擦力，确定所述内镜的头端部的切向力；

42、根据所述内镜头端部受力负载力矩、所述内镜的头端部的切向力、所述内镜的头端部的弯曲半径和所述弯曲角度，确定所述内镜接触力矩。

43、可选的，所述装置还包括显示单元，用于在显示装置显示所述内镜接触力、所述弯曲角度、所述输送力和当前输送力下的输送距离中的一种或多种组合。

44、可选的，所述获取单元，具体用于：

45、在所述内镜操作装置不安装内镜的情况下，开启所述驱动电机；

46、获取所述驱动电机在各个位置分别对应的第一电流；

47、根据多个所述第一电流和转矩常数的乘积，得到在各个位置分别对应的操作部机械传动负载力矩。

48、可选的，所述获取单元，具体用于：

49、在所述内镜操作装置安装所述内镜且所述内镜的头端部无负载的情况下，开启所述驱动电机；

50、获取所述驱动电机在各个位置分别对应的第二电流；

51、根据多个所述第二电流和转矩常数的乘积，得到在各个位置分别对应的第一电机力矩。

52、可选的，所述获取单元，具体用于：

53、在所述内镜操作装置安装所述内镜且所述内镜的头端部有负载的情况下，开启所述驱动电机；

54、获取所述驱动电机在各个位置分别对应的第三电流；

55、根据多个所述第三电流和转矩常数的乘积，得到在各个位置分别对应的第二电机力矩。

56、另一方面，本技术提供了一种计算机设备，所述设备包括处理器以及存储器：

57、所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

58、所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行上述方面所述的方法。

59、另一方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序用于执行上述方面所述的方法。

60、另一方面，本技术实施例提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述方面所述的方法。

61、本技术上述技术方案的优点在于：

62、在内镜操作装置不安装内镜的情况下获取驱动电机对应的操作部机械传动负载力矩，在内镜操作装置安装内镜且内镜的头端部无负载的情况下获取驱动电机对应的第一电机力矩，以及在内镜操作装置安装内镜且内镜的头端部有负载的情况下获取驱动电机对应的第二电机力矩。根据操作部机械传动负载力矩和第一电机力矩的差值，确定内镜操作传动负载力矩，根据第一电机力矩和第二电机力矩的差值，确定内镜头端部受力负载力矩，根据内镜头端部受力负载力矩，确定内镜接触力矩和手柄模拟操作力矩。其中，内镜接触力矩用于表征内镜对人体施力的程度，即内镜头端部与人体自然腔道内壁之间的接触力，手柄模拟操作力矩用于模拟操作员控制内镜的力度，即内镜操作力。由此，通过计算内镜接触力矩和手柄模拟操作力矩，可以使得医务人员等操作员感受到内镜操作力以及内镜头端部与人体自然腔道内壁之间接触力，提高操作员的判断以及流畅度，提高操作准确性。