术中不动点的调整方法、可读存储介质及手术机器人系统与流程

1.本发明涉及机器人辅助手术技术领域，特别涉及一种术中不动点的调整方法、可读存储介质及手术机器人系统。


背景技术：

2.手术机器人的出现符合精准外科的发展趋势。手术机器人成为帮助医生完成手术的有力工具，并且在目前已经在多科室、多领域开发了多种适用于不同适应症的手术机器人。
3.手术机器人的设计理念是采用微创伤的方式精准灵巧地实施复杂的外科手术，其具有高精度和高安全性。在传统的手术面临种种局限的情况下，发展出了手术机器人来替代传统手术，手术机器人突破了人眼的局限，采用立体成像技术，将内部器官更加清晰的呈现给操作者。在原来手伸不进的区域，机械臂能完成360度转动、挪动、摆动或夹持，并可避免抖动。患者的创口小、出血少、恢复快，大大缩短了患者术后住院时间，术后存活率和康复率也能明显提高，受到广大医患的青睐，现在作为一种高端医疗器械，已广泛运用于各种临床手术中。
4.与传统腹腔镜手术不同，手术机器人系统具有不动点机构，不动点机构可以保证医生在手术过程中使机械臂的运动围绕着一个不动点运动，该不动点会与患者腹腔上的手术孔重合，保证机械臂在运动过程中不会对患者造成伤害，不动点的存在也造成了手术机器人的器械操作空间会受到限制，其手术机器人的机械体积是普通腔镜器械的数倍至几十倍，机械臂之间也会存在干涉，进一步减小了器械的可操作范围，当手术机器人系统的不动点与患者的手术孔匹配后，就不能再对手术机器人的位置以及患者体位进行调整，否则会造成不动点位置移动，对患者造成伤害，以上特点对手术机器人手术的术前的打孔位置提出了非常高的要求，如无法合理布置打孔位置，将造成机械臂运动空间受限，影响手术操作，严重的将导致手术无法完成，需要将手术机器人上的器械、内窥镜撤下，使手术机器人的不动点与患者的手术孔脱开，重新调整患者体位及手术机器人的位置，重新将手术机器人的不动点与患者的手术孔进行匹配，整个过程会造成手术中断、耗时长、无法监控调整过程以及无法监控调整后是否满足操作空间的要求，所以会造成手术的时间长、安全性降低等不良影响。
5.当前手术机器人手术的术前准备时间较长，打孔选择对经验的依赖性高，且因不同患者存在差异，十分容易造成打孔位置不合适，导致手术过程进展不顺利或需中断调整位置，更严重的会导致需重新进行孔位选择，对患者造成不必要的伤害。因此急需一种可以在不中断手术操作的情况下对体位进行调整来满足当前手术机器人无法满足操作需要的方法，来提高手术机器人手术的效率及安全性。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种术中不动点的调整方法、可读存储介质及手术机器人
系统，以解决现有手术机器人系统于术中无法高效对手术机器人的位置以及患者体位进行调整的问题。
7.为解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种术中不动点的调整方法，其包括：
8.以支撑装置和机械臂中的一者为主导调整对象，另一者为胁从调整对象；所述机械臂用于驱动所连接的器械穿过不动点运动；
9.调整所述主导调整对象的位姿，以调整所述不动点的位姿；
10.所述胁从调整对象的位姿跟随所述主导调整对象的位姿调整而调整，以使所述不动点相对于所述支撑装置的位姿保持不变。
11.可选的，所述主导调整对象的位姿根据预设的期望操作位姿调整。
12.可选的，所述胁从调整对象的位姿跟随所述主导调整对象的位姿调整而调整的步骤包括：
13.根据预设的所述期望操作位姿，得到所述主导调整对象的第一期望位姿，进而得到期望不动点位姿；
14.基于当前所述主导调整对象的第一当前位姿，结合所述第一期望位姿规划所述主导调整对象的第一调整路径；
15.根据所述第一调整路径及当前不动点位姿，得到所述胁从调整对象的第二调整路径，并按所述第二调整路径调整所述胁从调整对象的位姿。
16.可选的，在得到所述胁从调整对象的第二调整路径后，所述术中不动点的调整方法还包括：
17.通过显示装置演示所述第一调整路径和/或所述第二调整路径。
18.可选的，所述主导调整对象的位姿实时主动地调整。
19.可选的，所述主导调整对象的位姿实时主动地调整的步骤包括：
20.所述主导调整对象的位姿根据收到的调整指令调整；或者，
21.所述主导调整对象的位姿依据受到的外力进行调整。
22.可选的，所述胁从调整对象的位姿跟随所述主导调整对象的位姿调整而调整的步骤包括：
23.获取基于所述主导调整对象的位姿调整而实时变化的所述不动点的位姿变化信息；
24.基于所述不动点的位姿变化信息，调整所述胁从调整对象的位姿。
25.可选的，以所述机械臂为主导调整对象，所述支撑装置为胁从调整对象时，若所述机械臂的数量大于两条，则将其中两条机械臂确定为所述主导调整对象中的主动调整端，而将其余的所述机械臂确定为所述主导调整对象中的被动调整端；所述主动调整端的位姿实时主动地调整，所述被动调整端的位姿跟随所述主动调整端的位姿调整而调整。
26.可选的，所述术中不动点的调整方法还包括：
27.建立环境坐标系，并将支撑装置坐标系以及所述机械臂所在的手术机器人坐标系转换统一至所述环境坐标系。
28.可选的，所述术中不动点的调整方法还包括：
29.获取置于所述支撑装置上的预定对象的体表信息；
30.基于所述体表信息建立安全区域，并将所述安全区域的位置信息与所述支撑装置的位置信息相关联；
31.所述机械臂的位姿调整避开所述安全区域。
32.可选的，所述安全区域的建立方法包括：
33.利用定位装置获取靶标于预定对象的体表抵靠而得到的点云数据；
34.基于所述点云数据拟合得到所述安全区域。
35.可选的，所述安全区域的建立方法包括：
36.利用光纤形状传感器获取于预定对象的体表铺盖而得到的形状数据；
37.基于所述形状数据拟合得到所述安全区域。
38.可选的，在所述胁从调整对象的位姿跟随所述主导调整对象的位姿调整而调整的步骤之后，所述术中不动点的调整方法还包括：
39.根据所述机械臂调整后的位姿，调整所述机械臂至预期位姿；
40.匹配调整后的所述机械臂的位姿与医生控制端的控制臂的操作位姿。
41.为解决上述技术问题，根据本发明的第二个方面，还提供了一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时实现如上所述的不动点的调整方法。
42.为解决上述技术问题，根据本发明的第三个方面，还提供了一种手术机器人系统，其包括：支撑装置、机械臂和主控制器，所述支撑装置和所述机械臂中的一者被配置为主导调整对象，另一者被配置为胁从调整对象，所述机械臂用于驱动所连接的器械穿过不动点运动；
43.所述主控制器被配置为，根据如上所述的不动点的调整方法，控制所述胁从调整对象的位姿跟随所述主导调整对象的位姿调整而调整，以使所述不动点相对于所述支撑装置的位姿保持不变。
44.综上所述，在本发明提供的术中不动点的调整方法、可读存储介质及手术机器人系统中，所述术中不动点的调整方法包括：以支撑装置和机械臂中的一者为主导调整对象，另一者为胁从调整对象；所述机械臂用于驱动所连接的器械穿过不动点运动；调整所述主导调整对象的位姿，以调整所述不动点的位姿；所述胁从调整对象的位姿跟随所述主导调整对象的位姿调整而调整，以使所述不动点相对于所述支撑装置的位姿保持不变。
45.如此配置，通过主导调整对象的位姿调整，胁从调整对象的位姿跟随主导调整对象的位姿调整而调整，可保持不动点相对于支撑装置的位姿保持不变。在不中断手术的情况下，可进行术中体位调整以满足在机械臂运动空间受限或手术孔位置不够理想等情况时无需撤出器械，就能够有效满足各种术中体位调整，其提高手术机器人手术的效率和安全性，减少了术前准备时间，有效弥补现有手术打孔操作的风险和缺陷，提高手术操作的精准性，降低患者的伤痛，提高恢复效率。
附图说明
46.本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
47.图1是本发明涉及的手术机器人系统的手术场景的示意图；
48.图2是本发明涉及的手术规划的总体步骤的流程图；
49.图3是本发明涉及的手术场景的环境坐标系建立的示意图；
50.图4a和图4b是本发明涉及的手术场景建立的示意图；
51.图5是本发明涉及的手术孔建立的示意图；
52.图6是本发明涉及的患者端手术平台的示意图；
53.图7a是本发明涉及的通过定位装置建立安全区域的示意图；
54.图7b是本发明涉及的通过光纤形状传感器建立安全区域的示意图；
55.图8是本发明涉及的机器人适应前的示意图；
56.图9是本发明涉及的机器人适应后的示意图；
57.图10是本发明实施例一的术中不动点的调整方法的流程图；
58.图11是本发明实施例一的术中不动点调整前的示意图；
59.图12是本发明实施例一的术中不动点调整后的示意图；
60.图13是本发明实施例二的术中不动点的调整方法的流程图；
61.附图中：
62.10-主控制器；100-医生端控制装置；101-主操作手；102-成像设备；103-脚踏手术控制设备；
63.200-患者端控制装置；201-底座；210-机械臂；211-调整臂；212-工具臂；220-器械；221-手术器械；222-内窥镜；
64.300-图像台车；302-显示设备；400-支撑装置；410-患者；411-手术孔；500-安全区域；510-操作空间；520-病灶区；610-定位装置；620-靶标；630-光纤形状传感器。
具体实施方式
65.为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
66.如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，术语“近端”通常是靠近操作者的一端，术语“远端”通常是靠近患者即靠近病灶的一端，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本说明书中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，
可以根据具体情况理解上述术语在本说明书中的具体含义。
67.本发明的目的在于提供一种术中不动点的调整方法、支撑装置不动点随动调整系统、手术机器人的调整方法、可读存储介质及手术机器人系统，以解决现有手术机器人系统于术中无法高效对手术机器人的位置以及患者体位进行调整的问题。
68.以下参考附图进行描述。
69.请参考图1至图9，其中，图1是本发明涉及的手术机器人系统的手术场景的示意图；图2是本发明涉及的手术规划的总体步骤的流程图；图3是本发明涉及的手术场景的环境坐标系建立的示意图；图4a和图4b是本发明涉及的手术场景建立的示意图；图5是本发明涉及的手术孔建立的示意图；图6是本发明涉及的患者端手术平台的示意图；图7a是本发明涉及的通过定位装置建立安全区域的示意图；图7b是本发明涉及的通过光纤形状传感器建立安全区域的示意图；图8是本发明涉及的机器人适应前的示意图；图9是本发明涉及的机器人适应后的示意图。
70.图1示出了一种手术机器人系统的应用场景，所述手术机器人系统包括主从式遥操作的手术机器人，即所述手术机器人系统包括医生端控制装置100、患者端控制装置200、主控制器10以及用于支撑手术对象进行手术的支撑装置400(例如，手术床)。需要说明的，在一些实施例中，支撑装置400也可替换为其它的手术操作平台，本发明对此不限。
71.所述医生端控制装置100为遥操作手术机器人的操作端，并包含安装其上的主操作手101。所述主操作手101用于接收操作者的手部运动信息，以作为整个系统的运动控制信号输入。可选的，所述主控制器10亦可设置在所述医生端控制装置100上。优选的，医生端控制装置100还包括成像设备102，所述成像设备102可为操作者提供立体图像，为操作者进行手术操作提供手术操作信息。所述手术操作信息包括手术器械类型、数量、在腹中的位姿，病患器官组织以及周围器官组织血管的形态、布置等。可选的，医生端控制装置100还包括脚踏手术控制设备103，操作者还可通过脚踏手术控制设备103，完成电切、电凝等相关操作指令的输入。
72.患者端控制装置200为遥操作手术机器人的具体执行平台，并包括底座201及安装于其上的手术执行组件。所述手术执行组件包括机械臂210和器械220，器械220包括具体执行手术的手术器械221(如高频电刀等)，以及用于辅助观察的内窥镜222等。在一个实施例中，所述机械臂包括调整臂211和工作臂212。所述工具臂212为机械不动点机构，用于驱动器械220围绕机械不动点运动，并进行相应的操作，以实现对支撑装置400上的患者410进行微创伤手术治疗。所述调整臂211用于调整机械不动点在工作空间的位置。在另外一个实施例中，所述机械臂210为一个至少具有六个自由度的空间构型的机构，用于在程序控制下驱动器械220围绕一主动不动点运动。所述器械220用于执行具体的手术操作，如夹、切、剪等操作，或者用于辅助手术，如拍摄等。需要说明的，由于实际中器械220有一定的体积，上述的“不动点”应理解为一个不动区域。当然本领域技术人员可根据现有技术对“不动点”进行理解。
73.主控制器10分别与医生端控制装置100、患者端控制装置200通信连接，用于根据主操作手101的运动控制手术执行组件的运动。具体而言，所述主控制器10包括主从映射模块，所述主从映射模块用于获取所述主操作手101的末端位姿，以及预定的主从映射关系，获得手术执行组件的期望末端位姿，进而控制机械臂210驱动器械220运动到期望的末端位
姿。进一步，所述主从映射模块还用于接收器械功能操作指令(如电切、电凝等相关操作指令)，控制器械220的能量驱动器，以释放能量实现电切、电凝等手术操作。
74.进一步，所述医疗机器人系统还包括图像台车300。所述图像台车300包括：与所述内窥镜222通信连接内窥镜处理器(未图示)。所述内窥镜222用于获取腔内(指患者的体腔内)的手术操作信息。所述内窥镜处理器用于对所述内窥镜222所获取的手术操作信息进行图像化处理，并传输至所述成像设备102，以便于操作者观察到手术操作信息。可选的，所述图像台车300还包括显示设备302。所述显示设备302与所述内窥镜处理器通信连接，用于为辅助操作者(例如护士)实时提供显示手术操作信息。
75.手术中，操作者(例如，主操作医生)坐在位于无菌区之外的医生端控制装置100前，通过成像设备102观察传回的手术操作信息，并通过操作主操作手101来控制手术执行组件和腹腔镜运动，以完成各种手术操作。
76.下面请参考图2，对本发明所涉及的手术机器人系统的应用场景作示范性地说明。利用手术机器人系统进行不动点调整或患者端控制装置的调整前，可包括如下步骤：
77.步骤so1：建立手术场景，并将支撑装置坐标系以及所述机械臂210所在的手术机器人坐标系转换统一至一环境坐标系；可选的，所述支撑装置400的位姿和所述机械臂210的位姿均基于所述环境坐标系表达。请参考图3，在一个示范例中，如可对手术场景进行环境坐标系(x0,y0,z0)建立，并将手术机器人坐标系(x1,y1,z1)、支撑装置坐标系(x2,y2,z2)统一到环境坐标系(x0,y0,z0)中，实现手术场景的坐标统一，建立支撑装置坐标与手术机器人坐标之间的位置关系，为后续支撑装置400调整造成患者手术孔位置的变化及患者端控制装置200的不动点位置变化提供坐标转化关系。建立手术场景是术中不动点调整的第一步，在一个示范例中，如可通过定位装置610(例如，双目视觉装置)及靶标620，进行患者端控制装置200与支撑装置400相对位置关系的建立。手术场景的建立步骤如图4a所示，主要包括：
78.步骤sp1：环境坐标的建立，通过定位装置610对患者端控制装置200、支撑装置400所在的环境进行坐标(x0,y0,z0)的建立，将各系统的坐标进行统一；
79.步骤sp2：患者端控制装置坐标的建立：针对于机械臂210固定于患者端控制装置200的手术机器人形式，通过所述定位装置610对患者端控制装置200在环境坐标系(x0,y0,z0)下进行坐标识别，用于确定患者端控制装置200在环境坐标系(x0,y0,z0)下的位置，后续进一步用于确定所述手术机器人系统的不动点在环境坐标系下的位置；
80.步骤sp3：支撑装置坐标的建立：通过定位装置610对支撑装置400在环境坐标系下进行坐标识别，用于确定支撑装置400在环境坐标系下的位置，后续进一步用于确定支撑装置400调整时造成患者手术孔的位置变化坐标和变化路径；
81.步骤sp4：不动点坐标的建立：如图5所示，在将患者410安置于支撑装置400，并完成手术孔411的建立后，通过定位装置610，对患者410体表的手术孔411进行在环境坐标系下的坐标识别，以确定手术孔411在环境坐标系下的位置。
82.步骤sp5：坐标统一，完成步骤sp1环境坐标的建立、步骤sp2患者端控制装置坐标的建立、步骤sp3支撑装置坐标的建立以及步骤sp4不动点坐标的建立后，即完成了坐标系的统一，将患者端控制装置200、支撑装置400以及患者410的手术孔411进行了坐标统一，实现术中调整时在统一的坐标系下进行。
83.根据手术机器人的不同形式，环境坐标的建立存在不同的实施例，如另一种实施例中，支撑装置400与患者端控制装置200连接在一起，如图6所示，形成统一的患者端手术平台。可以理解的，此时可不需要对患者端控制装置200及支撑装置400分别进行坐标识别，整合为步骤sp6：患者端手术平台坐标的建立。其手术场景的建立的步骤流程图如图4b所示。当然，本发明并不局限于上述的坐标识别和建立方式，本领域技术人员可根据实际选取其他的坐标识别和建立方式。
84.继续参考图2，步骤so2：打孔，操作者根据病灶位置进行手术孔的位置选择，并执行打孔操作。
85.步骤so3：不动点识别，在完成打孔后，通过一定的技术手段对患者身上的手术孔进行识别，以获得手术孔在环境坐标系下的坐标。例如，可通过定位装置610及靶标620完成手术孔坐标的识别。该手术孔坐标会随着支撑装置400的调整而更新，手术孔坐标会与患者端控制装置200的不动点坐标进行匹配，进而对匹配度进行监控，以保证术中不动点的匹配性，从而保证手术的安全。
86.进一步，为了保障不动点识别的合理性，本实施例提供了两种不同的具体识别方案：
87.不动点识别方案一：通过所述定位装置610对不动点在环境坐标系进行识别：完成手术孔411建立后，使用靶标620对所述手术孔411进行坐标识别，具体地，将该靶标620与支撑装置400系统相连，在患者410与支撑装置400相对位置固定状态不变的情况下，该不动点坐标的变化仅由支撑装置400运动引起。
88.不动点识别实施例二，通过所述定位装置610对不动点在环境坐标系下进行实时识别：将识别靶标620采取一定方式(如粘接)固定于患者410的手术孔411位置，并实时识别该坐标在环境坐标系下的坐标位置，该靶标620的变化由支撑装置400和患者410的实时状态引起，能够更准确的判断患者410的手术孔411位置的坐标。
89.可选的，在一些实施例中，还包括步骤so4：建立安全区域500，在患者完成与支撑装置400的固定后，完成病人区域的坐标建立，避免手术过程中及术中调整过程中，机械臂210与患者发生碰撞，以保证患者的安全。具体的，安全区域500的建立可包括如下步骤：步骤so41：获取置于所述支撑装置400上的预定对象(如患者410)的体表信息；步骤so42：基于所述体表信息建立安全区域500，并将所述安全区域500的位置信息与所述支撑装置400的位置信息相关联；所述机械臂210的位姿调整避开所述安全区域500。实际中，安全区域500为患者以及患者体表外一定范围所在的区域，机械臂210应避开安全区域500，以避免在调整中对患者产生伤害。
90.请参考图7a，在一个可替代的实施例中，安全区域的建立可以通过定位装置610及靶标620来实现，所述安全区域的建立方法包括：利用定位装置610获取靶标620于预定对象的体表抵靠而得到的点云数据；基于所述点云数据拟合得到所述安全区域。请参考图7b，在另一个可替代的实施例中，安全区域的建立也可以利用光纤形状传感器630来实现，具体的，所述安全区域的建立方法包括：利用光纤形状传感器630获取于预定对象的体表铺盖而得到的形状数据；基于所述形状数据拟合得到所述安全区域。
91.步骤so5：不动点调整，在术中时进行不动点的调整，使手术机器人的操作空间满足操作需求。
92.可选的，在一些实施例中，还包括步骤so6：机器人适应，在完成步骤so5的不动点调整后，根据所述机械臂210调整后的位姿，调整所述机械臂210至预期位姿。具体的，机械臂210根据病灶位置、不动点位姿、安全区域及机械臂210的相对位置，将自身的姿态调整至预期位姿，如合适的理想位姿，以便于操作。实际中，在步骤so5的不动点调整完成之后，当前机械臂210的操作姿态不一定处于便于操作的状态，此时，如图8和图9所示，可以进行机器人适应的步骤，机械臂210调整至器械220至合适操作的位置。进一步的，在机械臂210调整至合适位姿后，还可匹配当前机械臂210的位姿与医生控制端(即医生端控制装置100)的控制臂(即主操作手101)的操作位姿，使得医生控制端的控制臂更新位姿，与当前的机械臂210的位姿相匹配，使控制臂的操作位姿与当前机械臂210的位姿产生对应关系。
93.基于背景技术的说明可以知道，在一般的手术机器人系统中，当手术机器人系统的不动点与患者的手术孔匹配后，就不能再对手术机器人的位置以及患者体位进行调整，否则会造成不动点位置移动，对患者造成伤害。为此，本发明提供了若干实施例，以解决术中难以对患者体位进行调整的问题。
94.【实施例一】
95.请参考图10至图12，其中，图10是本发明实施例一的术中不动点的调整方法的流程图；图11是本发明实施例一的术中不动点调整前的示意图；图12是本发明实施例一的术中不动点调整后的示意图。
96.请参考图10，本发明实施例一提供一种术中不动点的调整方法，其包括：
97.步骤sa1：以支撑装置400和机械臂210中的一者为主导调整对象，另一者为胁从调整对象；所述机械臂210用于驱动所连接的器械220穿过不动点运动；
98.步骤sa2：调整所述主导调整对象的位姿，以调整所述不动点的位姿；
99.步骤sa3：所述胁从调整对象的位姿跟随所述主导调整对象的位姿调整而调整，以使所述不动点相对于所述支撑装置400的位姿保持不变。
100.请参考图11和图12，一般的，患者与支撑装置400在术中的相对固定位置关系是不变的，而不动点与患者体表的手术孔重合(不动点定义在手术孔处)，因此可以理解的，只要不动点相对于所述支撑装置400的位姿保持不变，器械220穿过不动点运动，即不会产生相对患者的移动而不会对患者造成伤害。基于上述步骤sa1～步骤sa3，通过主导调整对象的位姿调整，胁从调整对象的位姿跟随主导调整对象的位姿调整而调整，可保持不动点相对于支撑装置400的位姿保持不变。在不中断手术的情况下，可进行术中体位调整以满足因当前手术机器人位置与患者位置关系导致机械臂210运动空间受限或手术孔位置不够理想等情况，且调整时无需撤出器械220，能够有效满足各种术中体位调整，提高手术机器人手术的效率和安全性，减少了术前准备时间，有效弥补现有手术打孔操作的风险和缺陷，提高手术操作的精准性，降低患者的伤痛，提高恢复效率。
101.在本实施例一中，步骤so5可通过执行如图10中所示的步骤sa1～步骤sa3实现。
102.进一步的，在本实施例一提供的术中不动点的调整方法中，包括主导调整对象按照预设调整以及实时调整两种方案进行调整。
103.在一些实施例中，所述主导调整对象的位姿根据预设的期望操作位姿调整。期望操作位姿可通过指定或预先规划进行预设。
104.步骤sa3中所述胁从调整对象的位姿跟随所述主导调整对象的位姿调整而调整的
步骤包括：
105.步骤sa31：解算主导调整对象的第一期望位姿以及期望不动点位姿：根据预设的所述期望操作位姿，得到所述主导调整对象的第一期望位姿，进而得到期望不动点位姿；
106.步骤sa32：调整路径规划：基于当前所述主导调整对象的第一当前位姿，结合所述第一期望位姿规划所述主导调整对象的第一调整路径；
107.步骤sa33：主导调整对象调整，胁从调整对象跟随：根据所述第一调整路径及当前不动点位姿，得到所述胁从调整对象的第二调整路径，并按所述第二调整路径调整所述胁从调整对象的位姿。
108.下面以支撑装置400作为主导调整对象的示例，具体说明支撑装置400为主导，机械臂210随动的预设自动调整的过程。
109.在步骤sa31之前，还可包括步骤sa30：预设期望操作位姿。通过内窥镜222可看到病灶，从而可以得到器械220的期望操作位姿，通过内窥镜222上的距离传感器结合内窥镜222在环境坐标系下的位置，可知期望操作位姿在环境坐标系下的坐标，亦或者通过术前的腹腔环境建模可确定环境坐标系下病灶的位置，从而确定器械220的期望操作位姿。
110.在步骤sa31中，期望不动点位姿的获取过程如可通过已知的器械220的期望操作位姿的坐标，解算得到支撑装置400的第一期望位姿，进一步的，通过支撑装置400的第一期望位姿可以解算得到期望不动点位姿。
111.步骤sa32中，通过步骤sa31可以得知支撑装置400的第一期望位姿与期望不动点位姿，结合支撑装置400的当前位姿，规划支撑装置400的第一调整路径；进而在步骤sa33中，通过第一调整路径，可以解算不动点的调整路径，进一步可以解算机械臂210的第二调整路径，从而实现支撑装置400根据预设调整时，机械臂210跟随调整，保证不动点跟随支撑装置400的运动而运动，保持不动点相对于所述支撑装置400的位姿保持不变。
112.可选的，在得到所述胁从调整对象的第二调整路径后，所述术中不动点的调整方法还包括：步骤sa32a，演示调整路径：通过显示装置演示所述第一调整路径和/或所述第二调整路径。显示装置如可包括成像设备102和/或图像台车300的显示设备302，在获得第一调整路径和/或第二调整路径后，可以在医生端控制装置100的成像设备102和/或图像台车300的显示设备302上显示所述的第一调整路径和/或第二调整路径，由医护人员进一步判断规划的调整路径是否安全合理。步骤sa32a可于步骤sa33之前执行。在确认规划的调整路径安全合理后，手术机器人系统执行按照规划的调整路径进行支撑装置400的调整，机械臂210跟随运动。
113.当然上述步骤sa31至步骤sa33中，也可以将机械臂210作为主导调整对象，相应地将支撑装置400作为胁从调整对象。实际中以机械臂210为主导，支撑装置400跟随，进行不动点的预设调整。
114.在其它的一些实施例中，所述主导调整对象的位姿实时主动地调整。步骤sa3中所述胁从调整对象的位姿跟随所述主导调整对象的位姿调整而调整的步骤包括：
115.sa34：主导调整对象实时调整：获取基于所述主导调整对象的位姿调整而实时变化的所述不动点的位姿变化信息；
116.sa35：胁从调整对象跟随：基于所述不动点的位姿变化信息，调整所述胁从调整对象的位姿。
117.下面同样以支撑装置400作为主导调整对象示例，具体说明以支撑装置400为主导实时主动地调整，机械臂210随动的过程。
118.在步骤sa34中，可以实时主动地调整支撑装置400的位姿，例如操作者通过医生端控制装置100输入调整指令，支撑装置400的位姿根据收到的调整指令实时主动地调节，调节过程中，不动点坐标因支撑装置400的调节而相应地实时变化，基于构建的环境坐标系，通过获取不动点的实时坐标，可以得到不动点的位姿变化信息。在其它的一些实施例中，支撑装置400的位姿也可以由操作者通过施加外力的方式直接调整，如操作者直接拖动支撑装置400来调整其位姿。
119.在步骤sa35中，基于不动点的位姿变化信息，机械臂210跟随不动点进行调整，从而可以保证患者的手术孔与机械臂210的不动点重合，进一步可以通过内窥镜222实时观察手术器械221是否到达适合的操作姿态。
120.当然在一些实施例中，亦可通过以机械臂210为主导实时主动地调整，支撑装置400跟随机械臂210随动调整。具体的，在步骤sa34和步骤sa35中，以机械臂210作为主导调整对象，实时主动地调节，而支撑装置400跟随机械臂210的位姿调整而随动调整。可以理解的，机械臂210的位姿实时调整的步骤可以采用通过医生端控制装置100输入调整指令的方式。当然在其它的一些实施例中，机械臂210的位姿实时调整的步骤也可以是操作者对机械臂210施加外力直接拖动机械臂210运动，即机械臂210的位姿依据受到的外力进行调整。
121.进一步的，以所述机械臂210为主导调整对象，所述支撑装置400为胁从调整对象时，若所述机械臂210的数量大于两条，则将其中两条机械臂210确定为所述主导调整对象中的主动调整端，而将其余的所述机械臂210确定为所述主导调整对象中的被动调整端；所述主动调整端的位姿实时主动地调整，所述被动调整端的位姿跟随所述主动调整端的位姿调整而调整。一般的，操作者于医生端控制装置100与两条机械臂210实时映射，亦即同一时刻，操作者仅能至多控制两条机械臂210，这两条机械臂210即被确定为主动调整端，该两条机械臂210的位姿可以在操作者的控制下实时主动地调整，而其余的机械臂210则被配置为被动调整端，被动调整端需与支撑装置400相同，通过不动点的坐标关系，跟随主动调整端的机械臂210进行不动点的跟随调整，以保证手术孔与不动点位置实时重合。
122.基于上述术中不动点的调整方法，本实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时实现如上所述的不动点的调整方法，该可读存储介质可集成设置在手术机器人系统中，如集成于主控制器中，也可以独立附设。进一步的，本实施例还提供一种手术机器人系统，其包括：支撑装置400、机械臂210和主控制器10，所述支撑装置400和所述机械臂210中的一者被配置为主导调整对象，另一者被配置为胁从调整对象，所述机械臂210用于驱动所连接的器械220穿过不动点运动；所述主控制器10被配置为，根据如上所述的不动点的调整方法，控制所述胁从调整对象的位姿跟随所述主导调整对象的位姿调整而调整，以使所述不动点相对于所述支撑装置400的位姿保持不变。
123.【实施例二】
124.本发明实施例二对于与实施例一相同部分的不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。
125.请参考图13，其是本发明实施例二的术中不动点的调整方法的流程图。
126.在本实施例二中，与实施例一不同的，在对支撑装置400和机械臂210的位姿进行
调整时，并不是将其分别确立为主导调整对象和胁从调整对象，而是根据器械220的期望操作位姿得到不动点的期望不动点位姿，同时对支撑装置400的位姿和机械臂210的位姿进行调整。具体的，在本实施例二中，所述术中不动点的调整方法包括：
127.步骤sb1：解算期望不动点位姿：基于器械220的期望操作位姿，得到不动点的期望不动点位姿；所述不动点用于供机械臂210所连接的器械220穿过并绕该不动点进行相应操作。
128.步骤sb2：支撑装置和机械臂调整：根据所述期望不动点位姿，调整支撑装置400的位姿和机械臂210的位姿，以使所述不动点相对于所述支撑装置400的位姿保持不变。
129.优选的，所述支撑装置400的位姿调整和所述机械臂210的位姿调整实时匹配，两者同步进行调整。例如，在一个示范例中，若支撑装置400的位置调整了第一距离，则机械臂210的位置也同步地实时调整第一距离，如此可使得两者的位姿调整保持实时匹配。
130.在本实施例二中，步骤so5可通过执行上述的步骤sb1～步骤sb2实现。可选的，在步骤sb1之前，所述术中不动点的调整方法还包括：步骤sb0：预设期望操作位姿。在实施例二提供的术中不动点的调整方法中，主要包括支撑装置400和机械臂210一同按照预设调整的方案。如此配置，首先基于器械220的期望操作位姿，得到不动点的期望不动点位姿，进而支撑装置400的位姿和机械臂210的位姿根据期望不动点位姿进行调整，使得不动点相对于支撑装置400的位姿保持不变，在不中断手术的情况下，可进行术中体位调整以满足因当前手术机器人位置与患者位置关系导致机械臂运动空间受限或手术孔位置不够理想等情况，且调整时无需撤出器械，能够有效满足各种术中体位调整，提高手术机器人手术的效率和安全性，减少了术前准备时间，有效弥补现有手术打孔操作的风险和缺陷，提高手术操作的精准性，降低患者的伤痛，提高恢复效率。
131.在步骤sb1中，所述期望不动点位姿根据预设的期望操作位姿得到。在一个示范例中，通过内窥镜222可看到病灶，从而可以得到器械220所期望的操作位姿，通过内窥镜222上的距离传感器结合内窥镜222在环境坐标系下的位置，可知期望操作位姿在环境坐标系下的坐标，亦或者通过术前的腹腔环境建模可确定环境坐标系下病灶的位置，从而确定期望操作位姿。
132.进一步，步骤sb2中支撑装置400的位姿和机械臂210的位姿根据所述期望不动点位姿进行调整的步骤包括：
133.步骤sb21：根据预设的期望操作位姿，得到所述支撑装置400的第一期望位姿以及所述机械臂210的第二期望位姿；
134.步骤sb22：基于当前所述支撑装置400的第一当前位姿，结合所述第一期望位姿规划所述支撑装置400的第一调整路径；以及基于当前所述机械臂210的第二当前位姿，结合所述第二期望位姿规划所述机械臂210的第二调整路径。
135.在步骤sb21中，根据器械220到达期望操作位姿的坐标，可以解算得到支撑装置400的第一期望位姿，以及解算得到机械臂210的第二期望位姿；进一步的，通过支撑装置400的第一期望位姿以及机械臂210的第二期望位姿，可以解算得到期望不动点位姿。
136.在步骤sb22中，通过步骤sb21可以得知支撑装置400的第一期望位姿、机械臂210的第二期望位姿以及期望不动点位姿，结合支撑装置400的当前位姿以及机械臂210的当前位姿，可以规划支撑装置400的第一调整路径以及机械臂210的第二调整路径。从而实现支
撑装置400和机械臂210根据预设调整时，保证不动点跟随支撑装置400的运动而运动，保持不动点相对于所述支撑装置400的位姿保持不变。
137.可选的，在得到所述第一调整路径和所述第二调整路径后，所述术中不动点的调整方法还包括：利用显示装置演示所述第一调整路径和/或所述第二调整路径。在获得第一调整路径和/或第二调整路径后，可以在医生端控制装置100的成像设备102和/或图像台车300的显示设备302上显示所述的第一调整路径和/或第二调整路径，由医护人员进一步判断规划的调整路径是否安全合理。在医护人员确认规划的调整路径安全合理后，手术机器人系统执行按照规划的调整路径进行支撑装置400和机械臂210的调整。
138.基于上述术中不动点的调整方法，本实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时实现如上所述的不动点的调整方法，该可读存储介质可集成设置在手术机器人系统中，如集成于主控制器中，也可以独立附设。进一步的，本实施例还提供一种手术机器人系统，其包括：支撑装置400、机械臂210和主控制器10，所述机械臂210用于驱动所连接的器械220穿过不动点运动；所述主控制器被配置为，根据如上所述的不动点的调整方法，控制所述支撑装置400和所述机械臂210进行位姿调整，以使所述不动点相对于所述支撑装置400的位姿保持不变。
139.需要说明的，上述若干实施例并不限于单独使用，其可相互组合，本发明对此不限。上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，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，均属于权利要求书的保护范围。