遥操作的控制方法及装置、手术机器人、电子设备与流程

本技术涉及医疗器械，尤其涉及一种遥操作的控制方法及装置、手术机器人、电子设备。

背景技术：

1、基于遥操作技术进行远程控制兼具人的判断力与机器的高精度和力量，使人无需亲临即可完成控制任务。目前基于遥操作装置远程控制机械臂运动，已应用于医疗领域。然而基于遥操作控制机械臂运动的安全性低。

技术实现思路

1、本技术提供一种遥操作的控制方法及装置、手术机器人、电子设备，以提高基于遥操作装置控制机械臂的安全性。

2、第一方面，提供了一种遥操作的控制方法，所述方法包括：

3、获取遥操作装置在第一控制模式下的第一位姿变化信号；在所述第一控制模式下，所述遥操作装置用于控制机械臂运动，所述第一位姿变化信号是用于控制所述机械臂在第一时刻的位姿的；

4、在所述第一位姿变化信号指示的位姿变化量大于或等于第一阈值的情况下，基于所述第一位姿变化信号，得到所述机械臂的位姿的第一调整量；

5、基于所述第一调整量，控制所述机械臂在所述第一时刻的位姿；

6、获取所述遥操作装置在所述第一控制模式下的第二位姿变化信号，所述第二位姿变化信号是用于控制所述机械臂在第二时刻的位姿的，所述第一时刻早于所述第二时刻；

7、在所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量小于或等于第二阈值的情况下，确定所述机械臂在所述第二时刻的位姿与所述机械臂在第三时刻的位姿相同，所述第二阈值小于所述第一阈值，所述第三时刻处于所述第一时刻与所述第二时刻之间。

8、第一方面中，基于遥操作的控制装置在第一控制模式下，以第一阈值为依据判断是否触发基于遥操作装置控制机械臂，并以第二阈值为依据判断是否使遥操作装置退出控制机械臂。由于第二阈值小于第一阈值，因此可避免因用户在操控遥操作装置的过程中出现的抖动，或者操控装置出现的异常抖动，而导致遥操作装置退出控制机械臂运动，或者导致遥操作装置在退出控制和触发控制之间反复切换。由此可提高基于遥操作装置控制机械臂的安全性，以及控制成功率，进而可提升用户体验。

9、结合本技术任一实施方式，所述方法还包括：

10、在所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量大于所述第二阈值，且所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量小于所述第一阈值的情况下，基于所述机械臂的位姿的第二调整量和所述机械臂在所述第三时刻的位姿，得到所述机械臂在所述第二时刻的期望位姿，所述第二调整量是基于遥操作装置在所述第一控制模式下的第三位姿变化信号得到的，所述第三位姿变化信号是用于控制所述机械臂在所述第三时刻的位姿的；

11、基于所述期望位姿，控制所述机械臂在所述第二时刻的位姿。

12、结合本技术任一实施方式，所述在所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量大于所述第二阈值，且所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量小于所述第一阈值的情况下，基于所述机械臂的位姿的第二调整量和所述机械臂在所述第三时刻的位姿，得到所述机械臂在所述第二时刻的期望位姿之前，所述方法还包括：

13、获取所述遥操作装置在所述第一控制模式下的n个第四位姿变化信号，所述n个第四位姿变化信号是在所述第三位姿变化信号之前产生的，且所述n个第四位姿变化信号和所述第三位姿变化信号是连续n+1个位姿变化信号，所述n为正整数；

14、基于所述n个第四位姿变化信号和所述第三位姿变化信号，检测所述第三位姿变化信号是否包括抖动信号，得到检测结果，其中，所述抖动信号是基于用户操控所述遥操作时的抖动产生的；

15、在所述检测结果指示所述第三位姿变化信号不包括所述抖动信号的情况下，确定所述第二位姿变化信号的能量与所述第三位姿变化信号的能量的差值得到能量差；

16、所述在所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量大于所述第二阈值，且所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量小于所述第一阈值的情况下，基于所述机械臂的位姿的第二调整量和所述机械臂在所述第三时刻的位姿，得到所述机械臂在所述第二时刻的期望位姿，包括：

17、在所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量大于所述第二阈值，且所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量小于所述第一阈值，且所述能量差大于第三阈值的情况下，基于所述机械臂的位姿的第二调整量和所述机械臂在所述第三时刻的位姿，得到所述机械臂在所述第二时刻的期望位姿。

18、结合本技术任一实施方式，所述基于所述n个第四位姿变化信号和所述第三位姿变化信号，检测所述第三位姿变化信号是否包括抖动信号，得到检测结果，包括：

19、基于所述第三位姿变化信号，得到所述遥操作装置的第一运动方向和所述遥操作装置的第一位姿变化量；

20、基于所述n个第四位姿变化信号，得到所述遥操作装置的n个第二运动方向和所述遥操作装置的n个第二位姿变化量；

21、基于所述第一运动方向和所述n个第二运动方向，确定翻转次数，所述翻转次数为所述遥操作装置的运动方向翻转的次数；

22、确定所述第一位姿变化量和所述n个第二位姿变化量的方差，得到变化量方差；

23、在满足第一条件的情况下，确定所述检测结果指示所述第三位姿变化信号不包括所述抖动信号；

24、在不满足所述第一条件的情况下，确定所述检测结果指示所述第三位姿变化信号包括所述抖动信号；

25、其中，所述第一条件包括以下中的至少一项：所述翻转次数小于第四阈值，所述变化量方差小于第五阈值。

26、结合本技术任一实施方式，所述在满足第一条件的情况下，确定所述检测结果指示所述第三位姿变化信号不包括所述抖动信号之前，所述方法还包括：

27、确定所述n个第四位姿变化信号的能量和所述第三位姿变化信号的能量的方差，得到能量方差；

28、在所述能量方差小于第六阈值的情况下，所述第一条件还包括所述n个第四位姿变化信号中存在至少一个不包括所述抖动信号的信号。

29、结合本技术任一实施方式，所述在所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量大于所述第二阈值，且所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量小于所述第一阈值，且所述能量差大于第三阈值的情况下，基于所述机械臂的位姿的第二调整量和所述机械臂在所述第三时刻的位姿，得到所述机械臂在所述第二时刻的期望位姿之前，所述方法还包括：

30、基于所述第二调整量，生成第一控制指令，所述第一控制指令用于指示机械臂控制设备基于所述第二调整量控制所述机械臂在所述第三时刻的位姿；

31、向所述机械臂控制设备发送所述第一控制指令；

32、接收来自所述机械臂控制设备的反馈信息，所述反馈信息指示所述机械臂控制设备接收所述第一控制指令的时刻；

33、确定发送所述第一控制指令的时刻与接收所述第一控制指令的时刻的时间差，得到传输时长；

34、所述在所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量大于所述第二阈值，且所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量小于所述第一阈值，且所述能量差大于第三阈值的情况下，基于所述机械臂的位姿的第二调整量和所述机械臂在所述第三时刻的位姿，得到所述机械臂在所述第二时刻的期望位姿，包括：

35、在所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量大于所述第二阈值，且所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量小于所述第一阈值，且所述能量差大于第三阈值，且所述传输时长小于第七阈值的情况下，基于所述机械臂的位姿的第二调整量和所述机械臂在所述第三时刻的位姿，得到所述机械臂在所述第二时刻的期望位姿。

36、结合本技术任一实施方式，所述基于所述机械臂的位姿的第二调整量和所述机械臂在所述第三时刻的位姿，得到所述机械臂在所述第二时刻的期望位姿，包括；

37、基于所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量，得到所述机械臂的位姿的第三调整量；

38、基于所述能量差，确定所述第二调整量的第一权重和所述第三调整量的第二权重，所述第一权重与所述能量差呈正相关，所述第一权重与所述第二权重呈负相关；

39、基于所述第一权重和所述第二权重，对所述第二调整量和所述第三调整量进行加权求和，得到第四调整量；

40、基于所述第四调整量，对所述机械臂在所述第三时刻的位姿进行调整，得到所述机械臂在所述第二时刻的期望位姿。

41、第二方面，提供了一种基于遥操作的控制装置，所述基于遥操作的控制装置包括：

42、获取单元，用于获取遥操作装置在第一控制模式下的第一位姿变化信号；在所述第一控制模式下，所述遥操作装置用于控制机械臂运动，所述第一位姿变化信号是用于控制所述机械臂在第一时刻的位姿的；

43、处理单元，用于在所述第一位姿变化信号指示的位姿变化量大于或等于第一阈值的情况下，基于所述第一位姿变化信号，得到所述机械臂的位姿的第一调整量；

44、所述处理单元，还用于基于所述第一调整量，控制所述机械臂在所述第一时刻的位姿；

45、所述获取单元，还用于获取所述遥操作装置在所述第一控制模式下的第二位姿变化信号，所述第二位姿变化信号是用于控制所述机械臂在第二时刻的位姿的，所述第一时刻早于所述第二时刻；

46、所述处理单元，还用于在所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量小于或等于第二阈值的情况下，确定所述机械臂在所述第二时刻的位姿与所述机械臂在第三时刻的位姿相同，所述第二阈值小于所述第一阈值，所述第三时刻处于所述第一时刻与所述第二时刻之间。

47、结合本技术任一实施方式，所述处理单元，还用于在所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量大于所述第二阈值，且所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量小于所述第一阈值的情况下，基于所述机械臂的位姿的第二调整量和所述机械臂在所述第三时刻的位姿，得到所述机械臂在所述第二时刻的期望位姿，所述第二调整量是基于遥操作装置在所述第一控制模式下的第三位姿变化信号得到的，所述第三位姿变化信号是用于控制所述机械臂在所述第三时刻的位姿的；

48、所述处理单元，还用于基于所述期望位姿，控制所述机械臂在所述第二时刻的位姿。

49、结合本技术任一实施方式，所述获取单元，还用于获取所述遥操作装置在所述第一控制模式下的n个第四位姿变化信号，所述n个第四位姿变化信号是在所述第三位姿变化信号之前产生的，且所述n个第四位姿变化信号和所述第三位姿变化信号是连续n+1个位姿变化信号，所述n为正整数；

50、所述处理单元，还用于基于所述n个第四位姿变化信号和所述第三位姿变化信号，检测所述第三位姿变化信号是否包括抖动信号，得到检测结果，其中，所述抖动信号是基于用户操控所述遥操作时的抖动产生的；

51、所述处理单元，还用于在所述检测结果指示所述第三位姿变化信号不包括所述抖动信号的情况下，确定所述第二位姿变化信号的能量与所述第三位姿变化信号的能量的差值得到能量差；

52、所述处理单元，还用于在所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量大于所述第二阈值，且所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量小于所述第一阈值，且所述能量差大于第三阈值的情况下，基于所述机械臂的位姿的第二调整量和所述机械臂在所述第三时刻的位姿，得到所述机械臂在所述第二时刻的期望位姿。

53、结合本技术任一实施方式，所述处理单元，还用于基于所述第三位姿变化信号，得到所述遥操作装置的第一运动方向和所述遥操作装置的第一位姿变化量；

54、所述处理单元，还用于基于所述n个第四位姿变化信号，得到所述遥操作装置的n个第二运动方向和所述遥操作装置的n个第二位姿变化量；

55、所述处理单元，还用于基于所述第一运动方向和所述n个第二运动方向，确定翻转次数，所述翻转次数为所述遥操作装置的运动方向翻转的次数；

56、所述处理单元，还用于确定所述第一位姿变化量和所述n个第二位姿变化量的方差，得到变化量方差；

57、所述处理单元，还用于在满足第一条件的情况下，确定所述检测结果指示所述第三位姿变化信号不包括所述抖动信号；

58、所述处理单元，还用于在不满足所述第一条件的情况下，确定所述检测结果指示所述第三位姿变化信号包括所述抖动信号；

59、其中，所述第一条件包括以下中的至少一项：所述翻转次数小于第四阈值，所述变化量方差小于第五阈值。

60、结合本技术任一实施方式，所述处理单元，还用于确定所述n个第四位姿变化信号的能量和所述第三位姿变化信号的能量的方差，得到能量方差；

61、在所述能量方差小于第六阈值的情况下，所述第一条件还包括所述n个第四位姿变化信号中存在至少一个不包括所述抖动信号的信号。

62、结合本技术任一实施方式，所述处理单元，还用于基于所述第二调整量，生成第一控制指令，所述第一控制指令用于指示机械臂控制设备基于所述第二调整量控制所述机械臂在所述第三时刻的位姿；

63、所述处理单元，还用于向所述机械臂控制设备发送所述第一控制指令；

64、所述处理单元，还用于接收来自所述机械臂控制设备的反馈信息，所述反馈信息指示所述机械臂控制设备接收所述第一控制指令的时刻；

65、所述处理单元，还用于确定发送所述第一控制指令的时刻与接收所述第一控制指令的时刻的时间差，得到传输时长；

66、所述处理单元，还用于在所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量大于所述第二阈值，且所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量小于所述第一阈值，且所述能量差大于第三阈值，且所述传输时长小于第七阈值的情况下，基于所述机械臂的位姿的第二调整量和所述机械臂在所述第三时刻的位姿，得到所述机械臂在所述第二时刻的期望位姿。

67、结合本技术任一实施方式，所述处理单元，还用于基于所述第二位姿变化信号指示的位姿变化量，得到所述机械臂的位姿的第三调整量；

68、所述处理单元，还用于基于所述能量差，确定所述第二调整量的第一权重和所述第三调整量的第二权重，所述第一权重与所述能量差呈正相关，所述第一权重与所述第二权重呈负相关；

69、所述处理单元，还用于基于所述第一权重和所述第二权重，对所述第二调整量和所述第三调整量进行加权求和，得到第四调整量；

70、所述处理单元，还用于基于所述第四调整量，对所述机械臂在所述第三时刻的位姿进行调整，得到所述机械臂在所述第二时刻的期望位姿。

71、第三方面，提供了一种手术机器人，包括如第二方面的基于遥操作的控制装置。在第三方面中，手术机器人可通过基于遥操作的控制装置执行基于遥操作的控制方法，获得基于遥操作的控制效果。

72、第四方面，提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，在所述处理器执行所述计算机指令的情况下，所述电子设备执行如上述第一方面及其任意一种可能实现的方式的方法。

73、第五方面，提供了另一种电子设备，包括：处理器、发送装置、输入装置、输出装置和存储器，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，在所述处理器执行所述计算机指令的情况下，所述电子设备执行如上述第一方面及其任意一种可能实现的方式的方法。

74、第六方面，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中存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，在所述程序指令被处理器执行的情况下，使所述处理器执行如上述第一方面及其任意一种可能实现的方式的方法。

75、第七方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序或指令，在所述计算机程序或指令在计算机上运行的情况下，使得所述计算机执行上述第一方面及其任一种可能的实现方式的方法。

76、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，而非限制本技术。