手术机器人系统、调整系统和存储介质的制作方法

1.本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种手术机器人系统、调整系统和存储介质。


背景技术：

2.在机器人手术前，首先需要定位病灶并根据病灶位置确定打孔点，现有技术一般根据医生的经验规划手术器械的打孔位置再进行打孔，然后手动引导手术机器人上的机械臂至打孔点处，进而开展手术。
3.但是目前为止，机器人手术过程中还有如下问题：
4.1)由于打孔位置不理想，相邻机械臂间会发生碰撞，因此需重新调整病床位置与机械臂位置，以提高相邻机械臂之间的间距；
5.2)由于病灶位置不理想，极大降低了机械臂的运动空间，因此需重新调整病床位置与机械臂位置，以提高机械臂的运动空间；
6.3)当术中发现新病灶，当前病床姿态与打孔点无法正常完成新病灶的处理，此时需重新调整病床位置与机械臂位置。
7.目前在上述情况下调整患者体位时，需要将器械撤出，重新调整后，将器械再次插入，该过程不仅耗时，且操作过程非常繁琐，对医院人员的熟练度要求很高，且无法确认位置是否合适。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种手术机器人系统、调整系统和存储介质，以解决现有技术中的一种或多种技术问题。
9.为达到上述目的，本发明提供一种手术机器人系统，包括控制端、操作端和控制器，所述操作端包括至少一条机械臂，所述控制端与所述操作端具有主从控制关系并用于控制所述机械臂进行操作，所述控制器用于：
10.获取预设手术场景下手术辅助装置的初始位姿信息以及所述机械臂的不动点的初始位置信息；
11.获取所述手术辅助装置的当前位姿信息；
12.根据所述手术辅助装置的初始位姿信息及其当前位姿信息，判断所述手术辅助装置的的位姿是否发生变化；若是，则根据所述手术辅助装置的的当前位姿信息、所述手术辅助装置的初始位姿信息以及所述不动点的初始位置信息，获取所述不动点的目标位置信息，并根据所述不动点的目标位置信息对应调整所述机械臂的位姿；
13.其中，所述手术辅助装置为能够改变手术场景中手术对象位姿的装置。
14.可选的，所述控制器用于根据所述手术辅助装置的初始位姿信息以及所述不动点的初始位置信息，获取所述手术辅助装置与所述不动点之间的预设位置映射关系，并根据所述手术辅助装置的当前位姿信息以及所述手术辅助装置与所述不动点之间的预设位置
映射关系，获取所述不动点的目标位置信息。
15.可选的，所述手术辅助装置为用于支撑手术对象的支撑装置。
16.可选的，所述控制器用于根据所述不动点的目标位置信息，获取所述机械臂的各关节的目标位置信息，并根据所述机械臂的各关节的目标位置信息以及所述机械臂的各关节的当前位置信息，获取所述机械臂的各关节的运动轨迹，并根据所述机械臂的各关节的运动轨迹，对所述机械臂的各关节的位置进行调整。
17.可选的，所述控制器用于根据所述机械臂的各关节的目标位置信息以及所述机械臂的各关节的当前位置信息，采用插值算法，获取所述机械臂的各关节的运动轨迹。
18.可选的，所述控制器用于对所获取的所述机械臂的各关节的运动轨迹进行抖动抑制处理，并根据抖动抑制处理后的所述机械臂的各关节的运动轨迹，对所述机械臂的各关节的位置进行调整。
19.可选的，所述控制器用于获取机器人坐标系与世界坐标系之间的映射关系，并根据所述机器人坐标系与世界坐标系之间的映射关系以及所述不动点在世界坐标系下的目标位置信息，获取所述不动点在机器人坐标系下的目标位置信息。
20.可选的，所述手术机器人系统包括显示装置，所述显示装置用于对各所述机械臂的调整状态进行显示。
21.为达到上述目的，本发明还提供一种调整系统，包括上文所述的手术机器人系统以及定位装置，所述定位装置用于向所述控制器发送手术场景下所述手术辅助装置的位姿信息。
22.可选的，所述定位装置用于向所述控制器发送机器人坐标系与世界坐标系之间的映射关系，所述控制器用于根据所述不动点在世界坐标系下的初始位置信息以及所述不动点在机器人坐标系下的初始位置信息，对所述定位装置发送的所述机器人坐标系与所述世界坐标系之间的映射关系进行验证。
23.可选的，所述调整系统包括手术辅助装置，所述控制器用于控制所述手术辅助装置进行调整运动。
24.可选的，所述控制器用于获取所述手术辅助装置的安全可调范围，并根据所述安全可调范围，判断所述手术辅助装置的调整运动是否安全。
25.可选的，所述控制器用于获取手术对象的安全区域，并根据所获取的手术对象的安全区域、机械臂的可调范围以及手术辅助装置的可调范围，获取所述手术辅助装置的安全可调范围。
26.为达到上述目的，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上文所述的手术机器人系统中的控制器所具有的功能。
27.与现有技术相比，本发明提供的手术机器人系统、调整系统和存储介质具有以下优点：本发明通过获取预设手术场景下手术辅助装置的初始位姿信息以及所述机械臂的不动点的初始位置信息；获取所述手术辅助装置的当前位姿信息；根据所述手术辅助装置的初始位姿信息及其当前位姿信息，判断所述手术辅助装置的的位姿是否发生变化；若是，则根据所述手术辅助装置的的当前位姿信息，获取所述不动点的目标位置信息，并根据所述不动点的目标位置信息对应调整所述机械臂的位姿，从而可以在手术过程中，因手术实际
需要而对手术辅助装置的位姿进行调整时，可以实现无需撤出器械和/或内窥镜的情况下，通过实时获取的手术辅助装置的当前位姿信息，实时对所述机械臂的位姿进行调整，以实现机械臂实时跟随手术辅助装置的位姿调整而进行相应的调整，由此能够更高效、更安全地完成手术，且降低了对术前打孔位置以及摆位的要求，减少术前准备时间。
附图说明
28.图1为本发明一实施方式中的手术机器人系统的应用场景示意图；
29.图2为本发明一实施方式中的手术辅助装置调整前的开孔位置的示意图；
30.图3为本发明一实施方式中的手术辅助装置调整后的开孔位置的示意图；
31.图4为本发明一实施方式中的定位装置获取机器人坐标系与世界坐标系之间的映射关系的示意图；
32.图5本发明一实施方式中的机器人坐标系与世界坐标系之间的映射关系的建立流程示意图；
33.图6为本发明一实施方式中的定位装置测量开孔位置的示意图；
34.图7为本发明一实施方式中的机械臂实时跟随手术辅助装置调整的原理图；
35.图8为本发明一实施方式中的各关节的运动轨迹的获取流程示意图；
36.图9为本发明一实施方式中的机械臂跟随手术辅助装置调整的流程示意图；
37.图10为本发明一实施方式中的手术辅助装置安全可调范围的获取流程示意图；
38.图11为本发明一实施方式中的手术机器人系统的调整方法的流程示意图。
39.其中，附图标记如下：
40.操作端-100；手术辅助装置-200；控制端-300；定位装置-400；显示装置-500；开孔-600；控制器-700；基座-110；机械臂-120。
具体实施方式
41.以下结合附图1至11和具体实施方式对本发明提出的手术机器人系统、调整系统和存储介质作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在与本发明所能产生的功效及所能达成的目的相同或近似的情况下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
42.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
43.本发明的目的之一在于提供一种手术机器人系统、调整系统和存储介质，可以实现无需将器械撤出的情况下，进行术中体位调整以及机械臂实时跟随调整，以解决因打孔位置不理想或病灶位置预判失误，导致的机械臂运动空间受限、不便于手术操作或无法完全清除病灶等情况的发生。需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，本文中所称的不动点是与手术对象上的开孔一一对应的，手术操作过程中，安装于机械臂上的手术器械能够围绕该机械臂的不动点进行手术。因此当手术对象的位姿随着手术辅助装置位姿的调整而发生变动时，开孔的位置也随之发生变动，各所述不动点的位置也需要随之发生变动，以使得不动点的位置与开孔的位置能够保持一致，也即使得各所述不动点与所述手术辅助装置之间的位置映射关系保持与初始的预设位置映射关系相一致。此外，需要说明的是，本发明中所称的开孔可以是位于患者体表上的自然开孔，也可以是采用机械打孔的方式在患者体表上进行打孔所得到的开孔，本发明对此并不进行限定。
44.为实现上述目的，本发明提供一种手术场景下的调整系统，所述调整系统包括定位装置400(如下图3和图4所示)和控制器700(如下图3和图4所示)；所述定位装置400用于获取所述手术场景下的一个或多个手术辅助装置200(如下图1所示)的位姿信息并发送给所述控制器700；所述控制器700用于根据所述位姿信息，判断所述一个或多个手术辅助装置200的位姿是否发生变化，若是，则对应调整所述手术场景中的一个或多个手术操作装置的位姿。所述手术场景例如为手术机器人执行手术时的场景，所述手术辅助装置200为在手术过程中不直接对手术对象进行手术操作的辅助设备，在本发明的实施例中，辅助设备包括能够直接或者间接影响手术对象姿态的装置，例如该装置为用于支撑手术对象的支撑装置，例如病床，所述手术操作装置为在手术过程中用于执行手术的装置，例如手术机器人，更具体地，例如为手术机器人的机械臂120(如下图1所示)，该机械臂120用于连接手术器械，并控制机械臂120进行手术。
45.请参考图1，其示意性地给出了本发明一实施方式提供的手术机器人系统的应用场景示意图。如图1所示，所述手术机器人系统包括用于执行手术的邻近手术对象的操作端100、用于供医生向所述操作端100发出指令的控制端300和用于进行显示的显示装置500，所述操作端100包括基座110以及安装于所述基座110上的至少一条机械臂120。所述控制端300与所述操作端100具有主从控制关系并控制所述机械臂120进行操作。所述控制器700可与所述手术机器人系统中的任意一个或多个装置结合设置，例如设置在所述控制端300处，或设置在所述操作端100处，又或者设置在所述显示装置500处等；在一些实施例中，所述控制器700也可设置在所述定位装置400处；在又一些实施例中，所述控制器700单独设置；并且所述控制器700可以为具体的硬件或者软件单元，也可以为硬件与软件相结合的设置，本发明对于所述控制器700的具体设置不作限定。
46.所述控制器700用于获取预设手术场景下手术辅助装置200的初始位姿信息以及各所述机械臂120的不动点的初始位置信息，以及获取获取所述手术辅助装置200的当前位姿信息；并根据所述手术辅助装置200的初始位姿信息及其当前位姿信息，判断所述手术辅助装置200的的位姿是否发生变化；若是，则根据所述手术辅助装置200的的当前位姿信息、所述手术辅助装置200的初始位姿信息以及各所述不动点的初始位置信息，获取各所述不动点的目标位置信息，并根据各所述不动点的目标位置信息对应调整各所述机械臂的位姿。
47.请考图2和图3，其中，图2示意性地给出了本发明一实施方式提供的手术辅助装置调整前的开孔位置的示意图，图3示意性地给出了本发明一实施方式提供的手术辅助装置调整后的开孔位置的示意图。如图2和图3所示，当手术辅助装置200的位姿发生改变时，手术对象的位姿也随之发生改变，位于手术对象上的开孔600的位置也随之发生改变。由此，本发明可以在手术过程中，因手术实际需要而对手术辅助装置200的位姿进行调整时，可以实现无需撤出器械和/或内窥镜的情况下，通过实时获取的手术辅助装置200的当前位姿信息，实时对各所述机械臂的位姿进行调整，以实现各机械臂实时跟随手术辅助装置200的位姿调整而进行相应的调整，从而使得各所述不动点的位置能够与各所述开孔600的位置保持一一对应(即使得各所述不动点与所述手术辅助装置200之间的位置映射关系保持与初始的预设位置映射关系相一致)，由此能够更高效、更安全地完成手术，且降低了对术前打孔位置以及摆位的要求，减少术前准备时间。需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，所述手术辅助装置200的位姿的调整可以通过医护人员手动进行，也可以采用安装于所述手术辅助装置200上的电气部件自动进行，优选地，安装于所述手术辅助装置200上的电气部件可以根据所述控制器700的控制信号，对所述手术辅助装置200的位姿进行调整。
48.进一步地，所述控制器700用于根据所述手术辅助装置200的初始位姿信息以及各所述不动点的初始位置信息，获取所述手术辅助装置200与各所述不动点之间的预设位置映射关系，并根据所述手术辅助装置200的当前位姿信息以及所述手术辅助装置200与各所述不动点之间的预设位置映射关系，获取各所述不动点的目标位置信息。其中，所述手术辅助装置200的位姿信息可以采用上文所述的定位装置400测得，所述定位装置400可以采用双目视觉测量法、光学跟踪测量法或电磁测量法进行位姿的测量。具体地，可以根据所述定位装置400测得的所述手术辅助装置200在世界坐标系(x0,y0,z0)下的初始位姿信息以及各所述不动点在世界坐标系(x0,y0,z0)下的初始位置信息，获取所述手术辅助装置200与各所述不动点之间的预设位置映射关系，并根据所述手术辅助装置200在世界坐标系(x0,y0,z0)下的当前位姿信息以及所述手术辅助装置200与各所述不动点之间的预设位置映射关系，获取各所述不动点在世界坐标系(x0,y0,z0)下的目标位置信息。
49.为了能够更好地根据各所述不动点的目标位置信息对应调整各所述机械臂的位姿，进一步地，所述控制器700还用于获取机器人坐标系(x1,y1,z1)与世界坐标系(x0,y0,z0)之间的映射关系，并根据所述机器人坐标系(x1,y1,z1)与世界坐标系(x0,y0,z0)之间的映射关系以及各所述不动点在世界坐标系(x0,y0,z0)下的目标位置信息，获取各所述机械臂120的不动点在机器人坐标系(x1,y1,z1)下的目标位置信息。
50.具体地，可以通过定位装置400获取所述基座110在在世界坐标系(x0,y0,z0)下的位置信息，根据所述基座110在世界坐标系(x0,y0,z0)下的位置信息，即可获取机器人坐标系(x1,y1,z1)与所述世界坐标系(x0,y0,z0)之间的映射关系。请继续参考图4，其示意性地给出了本发明一实施方式提供的定位装置获取机器人坐标系与世界坐标系之间的映射关系的示意图。如图4所示，在本实施方式中，所述定位装置400为双目摄像机，通过所述定位装置400可以测量所述手术辅助装置200在世界坐标系(x0,y0,z0)下的位姿信息以及所述基座110在世界坐标系(x0,y0,z0)下的位姿信息。在具体测量过程中，通过所述定位装置400可以获取所述基座110以及所述手术辅助装置200在相机坐标系(x3,y3,z3)的位姿信息，根据相机坐标系(x3,y3,z3)与世界坐标系(x0,y0,z0)之间的映射关系，即可获取所述
基座110以及所述手术辅助装置200在世界坐标系(x0,y0,z0)下的位姿信息。
51.由此，当术中，根据实际需要对手术辅助装置200的位置进行调整时，通过实时获取所述手术辅助装置200在世界坐标系(x0,y0,z0)下的当前位置信息，并根据所述手术辅助装置200与各所述不动点之间的预设位置映射关系以及世界坐标系(x0,y0,z0)与机器人坐标系(x1,y1,z1)之间的映射关系，即可实时获取各所述不动点在机器人坐标系(x1,y1,z1)下的目标位置信息，根据所获取的各不动点在机器人坐标系(x1,y1,z1)下的实时目标位置信息，即可对与各所述不动点对应的各所述机械臂120的位姿进行实时调整，以实现在不撤出手术器械或内窥镜的情况下，实现机械臂120实时跟随手术辅助装置200进行调整。
52.请继续参考图5，其示意性地给出了本发明一实施方式提供的机器人坐标系与世界坐标系之间的映射关系的建立流程示意图。如图5所示，为了确保所述机器人坐标系(x1,y1,z1)与所述世界坐标系(x0,y0,z0)之间的映射关系的准确性，所述控制器700还用于根据各所述机械臂120的不动点在世界坐标系(x0,y0,z0)下的初始位置信息(即各开孔600的初始位置信息)以及各所述不动点在机器人坐标系(x1,y1,z1)下的初始位置信息，对所述定位装置400发送的所述机器人坐标系(x1,y1,z1)与所述世界坐标系(x0,y0,z0)之间的映射关系进行验证。
53.具体地，在执行手术前，通过所述定位装置400可以采集所述基座110上的多个点、所述手术辅助装置200上的多个点在世界坐标系(x0,y0,z0)下的位置信息，所述控制器700根据所获取的所述基座110上的多个点在世界坐标系(x0,y0,z0)下的位置信息，即可获取机器人坐标系(x1,y1,z1)与世界坐标系(x0,y0,z0)之间的映射关系，根据所获取的所述手术辅助装置200上的多个点在世界坐标系(x0,y0,z0)下的位置信息，即可获取手术辅助装置200坐标系(x2,y2,z2)与世界坐标系(x0,y0,z0)之间的映射关系，由此，可以完成坐标系的统一，即完成预设手术场景的建立。开孔600的初始位置确定后，不动点的初始初始位置即确定，若所述开孔600是通过打孔形成的，则打孔完成后，不动点的初始初始位置即确定。请参考图6，其示意性地给出了本发明一实施方式提供的定位装置测量开孔位置的示意图。如图6所示，通过所述定位装置400可以识别出世界坐标系(x0,y0,z0)下的各开孔600的初始位置信息，即各所述不动点的初始位置信息，通过安装于各所述机械臂120的各关节上的位置传感器可获取各所述机械臂120的各关节的初始位置信息，根据各所述机械臂120的各关节的初始位置信息并结合正运动学模型，即可获取各所述不动点在机器人坐标系(x1,y1,z1)下的初始位置信息，由此，通过世界坐标系(x0,y0,z0)下的不动点的初始位置信息以及机器人坐标系(x1,y1,z1)下的不动点的初始位置信息，可以再次确立和验证机器人坐标系(x1,y1,z1)与世界坐标系(x0,y0,z0)之间的映射关系，以进一步确保所述机器人坐标系(x1,y1,z1)与所述世界坐标系(x0,y0,z0)之间的映射关系的准确度。
54.请继续参考图7，其示意性地给出了本发明一实施方式提供的机械臂实时跟随手术辅助装置调整的原理图。如图7所示，所述控制器700具体用于根据各所述不动点在所述机器人坐标系(x1,y1,z1)下的目标位置信息，获取各所述机械臂120的各关节的目标位置信息，并根据各所述机械臂120的各关节的目标位置信息，对各所述机械臂120的各关节的位置进行调整，从而实现对各所述机械臂120的位置的调整。具体的，所述控制器700可以根据各所述不动点在所述机器人坐标系(x1,y1,z1)下的目标位置信息采用逆运动学解法或者其它逆解算法获取各所述机械臂120的各关节的目标位置信息，再根据各所述机械臂120
的各关节的目标位置信息，对各所述机械臂120的各关节的位置进行调整，以实现在不撤出器械或内窥镜的情况下，实现机械臂120实时跟随手术辅助装置200进行调整。此外，本发明通过先根据各所述不动点在机器人坐标系(x1,y1,z1)的目标位置信息，获取各所述机械臂120的各关节的目标位置信息，再根据各所述机械臂120的各关节的目标位置信息，对各所述机械臂120的各关节的位置进行调整，可以有效减少计算量，从而能够更快速地将各机械臂120的各关节的位置调整至各自的目标位置处，以更好地实现机械臂120实时跟随手术辅助装置200进行调整。
55.进一步地，所述控制器700具体用于根据各所述机械臂120的各关节的目标位置信息以及各所述机械臂120的各关节的当前位置信息，获取各所述机械臂120的各关节的运动轨迹，并根据各所述机械臂120的各关节的运动轨迹，对各所述机械臂120的各关节的位置进行调整。具体的，各所述机械臂120的各关节的当前位置信息可以通过安装于各机械臂120的各关节上的位置传感器(如，编码器)获得，所述控制器700可以根据各所述机械臂120的各关节的目标位置信息和当前位置信息，基于时间最短、柔顺或其它原则，获取各所述机械臂120的各关节的运动轨迹，从而可以根据所获取的各所述机械臂120的各关节的运动轨迹，对各所述机械臂120的各关节的位置进行调整，以实现在不撤出器械或内窥镜的情况下，实现机械臂120实时跟随手术辅助装置200进行调整。由此，本发明通过先根据各所述机械臂120的各关节的目标位置信息和当前位置信息，规划出各所述机械臂120的各关节的运动轨迹，再根据规划好的运动轨迹，对各所述机械臂120的各关节的位置进行调整，从而可以更加快速地将各所述机械臂120的各关节的位置调整至各自的目标位置处，进一步提高了机械臂120跟随手术辅助装置200的调整而进行调整的实时性。
56.优选的，请参考图8，其示意性地给出了本发明一实施方式提供的各关节的运动轨迹的获取流程示意图。如图8所示，所述控制器700具体用于根据各所述机械臂120的各关节的目标位置信息以及各所述机械臂120的各关节的当前位置信息，采用插值算法，获取各所述机械臂120的各关节的运动轨迹。由于不动点的目标位置信息的采样频率小于机械臂120的关节位置控制的控制频率，由此通过采用插值算法，获取关节的运动轨迹，可以提高关节运动的平稳性，进一步保证机械臂120跟随手术辅助装置200的调整而进行调整的过程中的平稳性。
57.需要说明的是，如本领域技术人员所能理解的，本发明中所采用的插值算法包括但不限于线性插值算法、多项式插值算法、三角函数插值算法、指数函数插值算法。关于如何采用线性插值、多项式插值、三角函数插值、指数函数插值等插值算法获取各关节的运动轨迹可以参考现有技术，本发明对此不再进行详细赘述。
58.更进一步的，如图8所示，所述控制器700还用于对所获取的各所述机械臂120的各关节的运动轨迹进行抖动抑制处理，并根据抖动抑制处理后的各所述机械臂120的各关节的运动轨迹，输出各关节的运动指令，从而对各所述机械臂120的各关节的位置进行调整。由此，本发明通过对所获取的各所述机械臂120的各关节的运动轨迹进行抖动抑制处理，从而可以对各关节的运动轨迹进行平滑处理，从而可以进一步提高机械臂120跟随手术辅助装置200进行调整的过程中的平稳性。
59.具体的，本发明可以采用均值滤波、差分阈值滤波或其它的曲线平滑算法对所获取的各关节的运动轨迹进行抖动抑制处理。关于如何采用均值滤波、差分阈值滤波等曲线
平滑算法对所获取的各关节的运动轨迹进行滤波处理(即抖动抑制处理)，可以参考现有技术，本发明对此不再进行赘述。
60.优选的，请继续参考图9，其示意性地给出了本发明一实施方式提供的机械臂跟随手术辅助装置调整的流程示意图。如图9所示，所述控制器700还用于获取所述手术辅助装置200的安全可调范围，并根据所述安全可调范围，判断所述手术辅助装置200的调整运动是否安全。由此，通过获取所述手术辅助装置200的安全可调范围，并根据所述安全可调范围，判断所述手术辅助装置200的调整运动是否安全，从而可以使得所述手术辅助装置200的调整运动在安全可调范围内进行，有效防止因手术辅助装置200的调整运动超出安全可调范围，而对手术对象造成伤害。进一步地，若所述控制器700判定所述手术辅助装置200的调整位置临近所述安全可调范围的边界时，则会提前指示所述手术机器人100系统发出报警信息和/或将所述手术辅助装置200锁死，以进一步防止因手术辅助装置200的调整运动超出安全可调范围而对手术对象造成伤害，提高机械臂120跟随手术辅助装置200的调整而进行调整的安全性。
61.具体的，请参考图9和图10，其中，图10示意性地给出了本发明一实施方式提供的手术辅助装置安全可调范围的获取流程示意图。如图9和图10所示，所述控制器700还用于获取手术对象的安全区域，并根据所获取的手术对象的安全区域、机械臂120的可调范围以及手术辅助装置200的可调范围，获取所述手术辅助装置200的安全可调范围。其中，所述手术对象的安全区域可以通过对手术对象区域进行识别获得，具体的，可通过定位装置400对手术对象区域进行扫描，以获得手术对象区域的三维几何信息，根据所获得的手术对象区域的三维几何信息，即可获取手术对象的安全区域。
62.优选的，所述控制器700还用于在判定所述手术辅助装置200的调整速度过快时，指示所述手术机器人100系统发出报警信息。由此，本发明通过在所述手术辅助装置200的调整速度过快时，发出报警信息，从而可以进一步提高机械臂120跟随手术辅助装置200的调整而进行调整的安全性。具体的，针对自动调整手术辅助装置200的实施例，所述控制器700可以根据安装于所述手术辅助装置200上的电气部件的转速，获取所述手术辅助装置200的调整速度；针对手动或者手动协助调整手术辅助装置的实施例，所述控制器可以根据所述定位装置获取到的手术辅助装置的位置信息，得到手术辅助装置的调整速度，从而可以在所述手术辅助装置200的调整速度超过预定阈值时发送相应的指示信息，例如报警或者启动不同指示灯。
63.优选的，如图9所示，所述控制器700还用于在判定所述机械臂120即将靠近所述手术辅助装置200的安全可调范围的边界时，指示所述手术机器人100系统发出报警信息和/或使所述机械臂120锁死。由此，本发明通过在判定所述机械臂120即将靠近安全边界时，发出报警信息，可以进一步提高机械臂120跟随手术辅助装置200的调整而进行调整的安全性。
64.优选的，如图1所示，所述调整系统还包括显示装置500，所述显示装置500用于对所述手术辅助装置200和/或各所述机械臂120的调整状态进行显示。由此，通过将所述手术辅助装置200和/或各所述机械臂120的调整状态进行显示，可以实时对所述手术辅助装置200和/或所述机械臂120的调整状态进行监测与跟踪，从而使得医护人员可以实时观测所述手术辅助装置200和/或所述机械臂120的调整状态，进而可以在机械臂120跟随手术辅助
装置200的调整运动延时或邻近安全可调范围时，及时停止机械臂120，和/或在手术辅助装置200的调整运动邻近安全可调范围时，及时停止手术辅助装置200的调整运动，以进一步提高机械臂120跟随手术辅助装置200调整的安全性。具体的，可通过人机界面、灯光、音效等方式显示与提示跟踪过程中的状态和报警信息。
65.与上述的手术机器人系统相对应，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，请参考图11，其示意性地给出了本发明一实施方式提供的手术机器人系统的调整方法的流程示意图。如图11所示，所述计算机程序被处理器执行时可以实现如下步骤：
66.步骤s1、获取预设手术场景下手术辅助装置的初始位姿信息以及各所述机械臂的不动点的初始位置信息。
67.步骤s2、获取所述手术辅助装置的当前位姿信息。
68.步骤s3、根据所述手术辅助装置的初始位姿信息及其当前位姿信息，判断所述手术辅助装置的位姿是否发生变化。
69.若是，则执行下述的步骤s4和步骤s5：
70.步骤s4、根据所述手术辅助装置的的当前位姿信息、所述手术辅助装置的初始位姿信息以及各所述不动点的初始位置信息，获取各所述不动点的目标位置信息。
71.步骤s5、根据各所述不动点的目标位置信息对应调整各所述机械臂的位姿。
72.由此，本发明提供的存储介质上存储的计算机程序被处理器执行时可以在手术过程中，因手术实际需要而对手术辅助装置的位姿进行调整时，可以实现无需撤出器械和/或内窥镜的情况下，通过实时获取的手术辅助装置的当前位姿信息，实时对各所述机械臂的位姿进行调整，以实现各机械臂实时跟随手术辅助装置的位姿调整而进行相应的调整，由此能够更高效、更安全地完成手术，且降低了对术前打孔位置以及摆位的要求，减少术前准备时间。
73.在一些实施例中，所述根据所述手术辅助装置的的当前位姿信息、所述手术辅助装置的初始位姿信息以及各所述不动点的初始位置信息，获取各所述不动点的目标位置信息，包括：
74.根据所述手术辅助装置的初始位姿信息以及各所述不动点的初始位置信息，获取所述手术辅助装置与各所述不动点之间的预设位置映射关系；
75.根据所述手术辅助装置的当前位姿信息以及所述手术辅助装置与各所述不动点之间的预设位置映射关系，获取各所述不动点的目标位置信息。
76.在一些实施例中，所述根据各所述不动点的目标位置信息，对应调整各所述机械臂的位姿，包括：
77.根据各所述不动点的目标位置信息，获取各所述机械臂的各关节的目标位置信息；
78.根据各所述机械臂的各关节的目标位置信息以及各所述机械臂的各关节的当前位置信息，获取各所述机械臂的各关节的运动轨迹；
79.根据各所述机械臂的各关节的运动轨迹，对各所述机械臂的各关节的位置进行调整。
80.在一些实施例中，所述根据各所述机械臂的各关节的目标位置信息以及各所述机
械臂的各关节的当前位置信息，获取各所述机械臂的各关节的运动轨迹，包括：
81.根据各所述机械臂的各关节的目标位置信息以及各所述机械臂的各关节的当前位置信息，采用插值算法，获取各所述机械臂的各关节的运动轨迹。
82.在一些实施例中，所述根据各所述机械臂的各关节的运动轨迹，对各所述机械臂的各关节的位置进行调整，包括：
83.对所获取的各所述机械臂的各关节的运动轨迹进行抖动抑制处理；
84.根据抖动抑制处理后的各所述机械臂的各关节的运动轨迹，对各所述机械臂的各关节的位置进行调整。
85.本发明实施方式的可读存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机硬盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其组合使用。
86.计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
87.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如java、smalltalk、c ，还包括常规的过程式程序设计语言-诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)连接到用户计算机，或者可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
88.综上所述，与现有技术相比，本发明提供的手术机器人系统、调整系统和存储介质具有以下优点：本发明通过获取预设手术场景下手术辅助装置的初始位姿信息以及各所述机械臂的不动点的初始位置信息；获取所述手术辅助装置的当前位姿信息；根据所述手术辅助装置的初始位姿信息及其当前位姿信息，判断所述手术辅助装置的的位姿是否发生变化；若是，则根据所述手术辅助装置的的当前位姿信息，获取各所述不动点的目标位置信息，并根据各所述不动点的目标位置信息对应调整各所述机械臂的位姿，从而可以在手术过程中，因手术实际需要而对手术辅助装置的位姿进行调整时，可以实现无需撤出器械和/或内窥镜的情况下，通过实时获取的手术辅助装置的当前位姿信息，实时对各所述机械臂的位姿进行调整，以实现各机械臂实时跟随手术辅助装置的位姿调整而进行相应的调整，
由此能够更高效、更安全地完成手术，且降低了对术前打孔位置以及摆位的要求，减少术前准备时间。
89.应当注意的是，在本文的实施方式中所揭露的装置和方法，也可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本文的多个实施方式的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用于执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
90.另外，在本文各个实施方式中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
91.上述描述仅是对本发明较佳实施方式的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明的保护范围。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若这些修改和变型属于本发明及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。