CN111658166B - 一种手术机器人末端工具检测*** - Google Patents

一种手术机器人末端工具检测*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及手术机器人技术领域，公开了一种手术机器人末端工具检测***，包括机器人本体、末端工具、力矩传感器、机器人控制器；所述末端工具安装于所述机器人本体的末端，所述力矩传感器安装于所述末端工具与所述机器人本体之间；所述力矩传感器用于检测所述机器人本体受到所述末端工具所施加的力的实时受力信息；所述机器人控制器包括受力检测模块；所述受力检测模块用于建立末端工具参数集，根据所述实时受力信息计算末端工具的重力信息，根据所述重力信息在所述末端工具参数集中进行匹配得到末端工具的类型；根据所述实时受力信息获取所述末端工具的拆装状态。本发明具有自适应识别末端工具类型以及拆装状态的技术效果。

Description

一种手术机器人末端工具检测***
技术领域
本发明涉及手术机器人技术领域，具体涉及一种手术机器人末端工具检测***。
背景技术
目前，工业机器人在一段时间内所生产的产品种类一般都是固定的，因此在生产过程中末端工具一般都只有一种，很少有需要对不同末端工具进行识别的需求，一般都是直接固定某个末端工具进行作业任务。然而在手术机器人的应用中，在完成同一手术的过程中往往需要更换各种不同的末端工具器械，不同的末端工具由于差异会对机器人的拖动力控产生影响，因此需要在手术过程中自适应识别不同的末端工具，简单、有效、安全地识别不同规模末端工具在手术场景中迫切需要。
此外，手术过程中，需要对不同末端工具更换，因此需要对不同末端工具进行拆装，故末端工具必然会存在脱落的风险，尤其是在手术场景下程序运行过程中可能会存在很大的隐患和风险，因此，对末端工具拆装状态的自动识别和安全连锁设计迫切需求，现有***基本没有考虑到该方面的安全性联锁设计。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种手术机器人末端工具检测***，解决现有技术中无法对手术机器人末端工具进行自动识别、拆装状态识别，存在较大安全隐患的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种手术机器人末端工具检测***，包括机器人本体、末端工具、力矩传感器、机器人控制器；所述末端工具安装于所述机器人本体的末端，所述力矩传感器安装于所述末端工具与所述机器人本体之间；
所述力矩传感器用于检测所述机器人本体受到所述末端工具所施加的力的实时受力信息；
所述机器人控制器包括受力检测模块；所述受力检测模块用于：建立末端工具参数集，根据所述实时受力信息计算末端工具的重力信息，根据所述重力信息在所述末端工具参数集中进行匹配得到末端工具的类型；
所述受力检测模块还用于：根据所述实时受力信息获取所述末端工具的拆装状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明在机器人本体与末端工具之间设置力矩传感器，用于检测机器人末端所受到力的实时受力信息。利用末端工具安装与拆卸时，对机器人本体产生的力/力矩不同，来判断末端工具的拆装状态，从而准确判断末端工具是否脱落，提高***安全性。同时，利用不同末端工具对机器人本体产生的力/力矩不同，判断当前安装的末端工具的类型，安全有效的识别不同类型的末端工具，便于机器人控制器对相应末端工具进行自适应的拖动力大小控制，使得***可以自动适应不同末端工具的更换。
附图说明
图1是本发明提供的手术机器人末端工具检测***一实施方式的结构示意图；
图2是本发明提供的不同末端工具的电子触点一实施方式的结构示意图；
附图标记：
1、机器人本体；11、机器人末端；2、末端工具；3、力矩传感器；31、传感器连接件；41、光学设备；42、第一光学阵列；43、第二光学阵列。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，本发明的实施例1提供了机器人末端工具检测***，以下简称本***，包括机器人本体1、末端工具2、力矩传感器3、机器人控制器；所述末端工具2安装于所述机器人本体1的末端，所述力矩传感器3安装于所述末端工具2与所述机器人本体1之间；
所述力矩传感器3与所述机器人控制器电连接，并用于检测所述机器人本体1受到所述末端工具2所施加的力的实时受力信息；
所述机器人控制器包括受力检测模块；所述受力检测模块用于：建立末端工具参数集，根据所述实时受力信息计算末端工具的重力信息，根据所述重力信息在所述末端工具参数集中进行匹配得到末端工具的类型；
所述受力检测模块还用于：根据所述实时受力信息获取所述末端工具的拆装状态。
机器人本体1具有用于安装末端工具的机器人末端11，机器人末端11在工作时，一般都需要安装不同的末端工具2，因此需要对不同末端工具2进行管理并自动识别不同的末端。由于末端工具2可拆除，拖动过程中可能会由于人为移除末端工具2或末端工具2意外脱落造成的机械臂力控风险，故末端工具2需要稳定可靠夹持外，如何识别末端安装或拆除状态是***风险管控的一个重要问题。
针对上述问题，本实施例在机器人本体1的末端与末端工具2之间安装力矩传感器3，用于检测机器人末端11所受到的力的实时受力信息。由于机器人的机械臂运动时力矩传感器3在世界坐标系的姿态不同，故不同末端工具2下对力矩传感器3产生的作用力/力矩也不同，在姿态一定的情况下，实时受力信息与末端工具2的重力信息相关。本实施例利用这一点，首先通过力矩传感器3获取实时受力信息，然后根据实时受力信息计算末端工具2的重力信息，最后在末端工具参数集中进行匹配得到末端工具2的类型。同时，基于同样的原理，机器人本体1在末端工具2安装时和拆卸时的实时受力信息存在较大区别，力矩传感器3上一时刻实际的读数会因为末端工具2的脱落在微小时间内发生变换，从而使得上一时刻的读数与当前时刻的读数差别很大，本实施例正是利用了这一点，实现对末端工具2的拆装状态的识别检测。
具体的，本实施例中的末端工具2包括注册探针、光学相机、微推进器、穿刺针适配器等医学组件，用户可以拖动末端工具2，从而自由移动机器人机械臂至任意位置。
本实施例实现了不同末端工具2的自动识别，以及手术过程中末端工具2拆装状态的自动识别，提高了***的安全性。
优选的，本***还包括法兰盘，所述末端工具2通过所述法兰盘安装于所述机器人本体1的末端，所述力矩传感器3安装于所述法兰盘与所述机器人本体1之间。
本实施例中通过法兰盘实现末端工具2的安装，优选拆装方便快速的法兰盘，便于法兰盘的拆装。但是使用过程中法兰盘一般不拆除，将末端工具2安装于法兰盘上，而力矩传感器3设置于法兰盘和机器人本体1之间，力矩传感器3通过传感器连接件安装于机器人末端11，避免末端工具2的频繁拆装对力矩传感器3造成损伤。
优选的，根据所述实时受力信息计算末端工具2的重力信息，具体为：
所述实时受力信息包括受力值在力矩传感器坐标系各坐标轴上的分量以及力矩值在力矩传感器坐标系各坐标轴上的分量；
所述重力信息包括重力值和重心位置，获取力矩传感器坐标系到世界坐标系的旋转矩阵，根据所述旋转矩阵以及所述受力值计算末端工具的重力值，根据所述旋转矩阵以及所述力矩值计算所述重心位置。
具体的，所述实时受力信息为：
FTa＝{Ftax,Ftay,Ftaz,Ttax,Ttay,Ttaz}
其中，FTa为机器人本体1的实时受力信息，Ftax为受力值在x方向上的分量，Ftay为受力值在y方向上的分量，Ftaz为受力值在z方向上的分量，Ttax为力矩值在x方向上的分量，Ttay为力矩值在y方向上的分量，Ttaz为力矩值在z方向上的分量；
所述重力信息包括重力值和重心位置，计算末端工具2的重力信息：
Figure GDA0003176599780000051
Figure GDA0003176599780000052
其中，GravityCal为重力值，FRW为力矩传感器3坐标系到世界坐标系的旋转矩阵；LxCal为重心在x方向上的坐标值，LyCal为重心在y方向上的坐标值，LzCal为重心在z方向上的坐标值。
具体的，力矩传感器3坐标系到世界坐标系的旋转矩阵根据机器人本体1当前姿态进行计算，机器人本体1当前姿态由机器人控制器直接获取即可。计算出末端工具2的重力值以及重心后，在末端工具参数集中对两者进行综合比对，从而判断当前所安装的末端工具2。
对末端工具2的类型进行识别后，机器人控制器即可根据末端工具2的类型选择相应的拖动力对末端工具2进行拖动控制，实施手术。在手术过程中，则需要通过力矩传感器3实时监测实时受力信息，进而实施监控末端工具2的安装状态有无异常，对末端工具2类型的拆装状态识别阐述如下。
优选的，根据所述实时受力信息获取所述末端工具2的拆装状态，具体为：
获取机器人本体1上安装末端工具2时所述力矩传感器3所检测的信息，作为标准受力信息；
判断所述标准受力信息与所述实时受力信息是否相同，如果相同，则所述末端工具2处于安装状态，如果不同，则所述末端工具2处于拆卸状态。
机器人末端11在安装了末端工具2和没有安装末端工具2时，其受力情况显然不同。机器人末端11在没有安装末端工具2时，其受力仅仅来自于法兰盘，受力大小与法兰盘的重量以及机器人的姿态有关。本实施例利用这一点，先获取机器人本体1安装末端工具2时的标准受力信息，标准受力信息可根据力矩传感器3在标准姿态下的实时受力信息以及当前姿态与标准姿态之间的关系矩阵计算，力矩传感器3在标准姿态下的实时受力信息以及标准姿态可以预先存储起来以供使用，当前姿态由机器人控制器实时获取，关系矩阵由机器人控制器进行实时计算。标准受力信息计算完成后，将获取的实时受力信息与标准受力信息比较，如果两者差值在设定范围之内，则认定两者相同，即末端工具2当前处于安装状态，机器人本体1上安装有末端工具2，机器人本体1处于正常的工作状态，如果两者差值在设定范围之外，则认定两者不同，即末端工具2当前处于拆卸状态，机器人本体1上没有安装末端工具2，即末端工具2发生了脱落，需要进行报警。
以上阐述了通过力矩传感器3实现末端工具2类型以及拆装状态的识别检测。然而，在实际应用过程中，任何一种识别方式均存在一定的误识别概率，虽然采用力矩传感器3进行识别的方法出现误识别的概率较小，但是对于手术机器人来说，任何的误识别都可能导致严重的医疗事故。因此，本实施例在设置力矩传感器3的基础之上增设了电子触点识别方式，采用这两种方式进行连锁识别，从而进一步提高***的安全性。电子触点识别方式阐述如下。
优选的，所述机器人本体1的末端安装有多个电子触点，每一种末端工具2与所述机器人本体1连接的一侧均安装有电子触点，每一种末端工具2上安装的电子触点的数量以及排布方式均不同；
所述机器人控制器与所述机器人本体1上安装的多个电子触点电连接；
所述机器人控制器还包括触点检测模块，所述触点检测模块用于：建立末端工具类型与电子触点相应的触点信号之间的映射关系；获取机器人本体上安装的电子触点的触点信号，根据所述触点信号以及所述映射关系匹配当前末端工具的类型；
所述机器人控制器还包括连锁判断模块，所述连锁判断模块用于：判断所述受力检测模块匹配的末端工具的类型与所述触点检测模块匹配的末端工具的类型是否相同，如果相同，则判定类型匹配结果正确，如果不相同，则重新进行匹配；
所述触点检测模块还用于：检测是否存在触点信号，如果存在，则所述末端工具处于安装状态，如果不存在，则所述末端工具处于拆卸状态；
所述连锁判断模块还用于：判断所述受力检测模块获取的拆装状态与所述触点检测模块获取的拆装状态是否相同，如果相同，则判定拆装状态识别正确，如果不相同，则重新进行拆装状态识别。
本实施例增加使用电子触点的方式来判断末端工具2的拆装状态和类型。不同的末端工具2电子触点信号不同，从而可以直接根据触点信号判定末端工具2的类型。具体的，本实施例中机器人本体1上的多个电子触点均安装于法兰盘上，形成电子触点阵列，如图2所示，图2中左侧示出了机器人本体1上安装的3*12的电子触点阵列，图2中右侧示出了四种不同末端工具2上安装的电子触点阵列，可以看出，这四种末端工具2上安装的电子触点阵列各不相同。具体的，每一末端工具2上安装的电子触点的数量均不大于机器人本体1上安装电子触点数量，且每一末端工具2上安装的电子触点数量以及排布方式各不相同。
在通过电子触点和力矩传感器3分别进行了末端工具2的类型识别后，综合两者的识别结果，只有两者的识别结果一致时，才判定末端工具2的类型识别正确，从而继续进行后续手术操作，否则会重新进行识别，确保末端工具2的类型的识别正确，保证手术的安全性。
类型识别正确后，在手术操作过程中，实时监控触点信号，如果触点信号断开，则说明末端工具2与法兰盘未接触，末端工具2发生脱落，处于拆卸状态，如果触点信号稳定持续存在，则说明末端工具2与法兰盘接触，末端工具2处于安装状态。
在通过电子触点和力矩传感器3分别进行了末端工具2的拆装状态识别后，综合两者的识别结果，只有两者的识别结果一致时，才判定末端工具2的拆装状态识别正确，从而继续进行后续手术操作，否则输出报警信号，并重新进行识别，确保末端工具2的状态识别正确，保证手术的安全性。
本实施例通过双重联锁设计来保证末端工具2脱落或拆除造成的力控失效的风险。通过末端工具2在力矩传感器3下的实时受力信息及不同末端工具2安装的电子触点，***能安全有效的识别不同末端工具2，判断末端工具2是否脱落。
本实施例在设置电子触点和力矩传感器3的基础之上，为了进一步提高识别的精确度，提高***的安全性，还设置了第一光学阵列42以及光学设备41，通过光学设备41对第一光学阵列42的位置追踪，对末端工具2的拆装状态进行识别，具体阐述如下。
优选的，本***还包括第一光学阵列42以及光学设备41，所述第一光学阵列42安装于所述末端工具2上；
所述光学设备41与所述机器人控制器电连接，并用于追踪所述第一光学阵列42，获取机器人基座坐标系到第一光学阵列坐标系之间的关系矩阵STmaker1；
所述机器人控制器用于还包括光学检测模块，所述光学检测模块用于：根据末端工具的类型从所述末端工具参数集中获取末端工具的几何参数，根据所述几何参数获取机器人工具坐标系到第一光学阵列坐标系之间的标准关系矩阵[RTcpTmaker1]1；根据所述关系矩阵STmaker1，计算机器人相关坐标系到第一光学阵列坐标系之间的实时关系矩阵[RTcpTmaker1]2；对比所述标准关系矩阵[RTcpTmaker1]1与所述实时关系矩阵[RTcpTmaker1]2，得到末端工具的拆装状态；
所述机器人控制器还包括连锁判断模块，所述连锁判断模块用于：判断所述受力检测模块获取的拆装状态、所述触点检测模块获取的拆装状态以及所述光学检测模块获取的拆装状态是否相同，如果相同，则判定拆装状态识别正确，如果不相同，则重新进行拆装状态识别。
第一光学阵列42安装并固定于末端工具2上。光学设备41可以追踪到第一光学阵列42的坐标变换，即可实时追踪到STmaker1。根据STmaker1计算实时关系矩阵[RTcpTmaker1]2。然后，根据触点信号和实时受力信息判断的末端工具2类型，从末端工具参数集中获取末端工具2的几何参数，根据几何参数获取机器人工具坐标系到第一光学阵列坐标系之间的标准关系矩阵[RTcpTmaker1]1，对比[RTcpTmaker1]1与[RTcpTmaker1]2，即可得到末端工具2的拆装状态。
在通过电子触点、力矩传感器3以及第一光学阵列42分别进行了末端工具2的拆装状态识别后，综合三者的识别结果，只有三者的识别结果一致时，才判定末端工具2的拆装状态识别正确，从而继续进行后续手术操作，否则输出报警信号，并重新进行识别，确保末端工具2的状态识别正确，保证手术的安全性。
本实施例通过三重联锁设计来保证末端工具2脱落或拆除造成的力控失效的风险。***能安全有效的识别不同末端工具2，判断末端工具2是否脱落。
机器人相关坐标系表示与机器人相关联的坐标系，跟随机器人一同移动，且移动过程中与机器人的相对位置不变的坐标系，例如可以选择机器人工具坐标系，还可以选择用于安装末端工具2的法兰盘，因为在实际手术过程中法兰盘不拆除，法兰盘到机器人工具坐标系之间的变换关系QflangerTRTcp相对固定。即：末端工具2的拆除或意外脱落可通过机器人工具RTcp(Robot Tool Center Point)坐标系和第一光学阵列坐标系之间的变换关系RTcpTmaker1来衡量，也可通过法兰盘坐标系到第一光学阵列坐标系之间的变换关系QflangerTmaker1来衡量。
本实施例中，选取机器人工具坐标系和第一光学阵列坐标系之间的变换关系RTcpTmaker1来衡量，具体阐述如下。
优选的，根据所述关系矩阵RTmaker1，计算机器人相关坐标系到第一光学阵列坐标系之间的实时关系矩阵[RTcpTmaker1]2，具体为：
所述机器人相关坐标系为机器人工具坐标系；
获取根据标定算法标定的光学设备坐标系到机器人基座坐标系之间的位姿关系RTS；
根据所述位姿关系RTS以及所述关系矩阵STmaker1，计算机器人基座坐标系到第一光学阵列坐标系之间的关系矩阵RTmaker1：
RTmaker1＝RTS*STmaker1
其中，RTmaker1为机器人基座坐标系到第一光学阵列坐标系之间的关系矩阵；
获取机器人基座坐标系到机器人工具坐标系之间的关系矩阵RTRTcp；
根据所述关系矩阵RTmaker1以及所述关系矩阵RTRTcp，计算机器人工具坐标系到第一光学阵列坐标系之间的实时关系矩阵[RTcpTmaker1]2：
[RTcpTmaker1]2＝(RTRTcp)-1*RTmaker1。
对光学设备41进行标定，获取RTS，光学设备41标定完成后，通过光学设备41追踪第一光学阵列42，即可获取STmaker1，计算得到RTmaker1＝RTS*STmaker1，进而计算得到[RTcpTmaker1]2＝(RTRTcp)-1*RTmaker1。其中机器人基座坐标系至机器人工具坐标系之间的坐标关系RTRTcp可以通过机器人运动学关系实时从***获取。
优选的，对比所述标准关系矩阵[RTcpTmaker1]1与所述实时关系矩阵[RTcpTmaker1]2，得到末端工具的拆装状态，具体为：
判断所述标准关系矩阵[RTcpTmaker1]1与所述实时关系矩阵[RTcpTmaker1]2的偏差是否在偏差范围内，如果是，则判定末端工具处于安装状态，否则判定末端工具处于拆卸状态。
具体的，判断偏差是否在偏差范围内为：
[RTcpTmaker1]1→(p1,r1)T
[RTcpTmaker1]2→(p2,r2)T
||p1-p2||∞＜εp,||r1-r2||∞＜εr
其中，位姿变换矩阵[RTcpTmaker1]1表示为位置向量p1和欧拉角姿态向量r1，即(p1,r1)T，位姿变换矩阵[RTcpTmaker1]2可以表示位置向量p2和欧拉角姿态向量r2，即(p2,r2)T，→表示位姿态变换矩阵变换成位置向量和欧拉角姿态向量的变换方式。εp表示位置的最大容许偏差，εr表示姿态的最大容许偏差。||p1-p2||∞表示位置向量差的无穷范数，||r1-r2||∞表示欧拉角姿态向量差的无穷范数。
本实例是将位姿矩阵变换为位置向量和欧拉角姿态向量，并分别求无穷范数进行偏差判断。也可以使用其他形式的误差判断来衡量位姿的偏差。
本实施例中通过以上三种方式进行安全联锁设计判断机器人末端工具2类型及拆装情况，防止在力控过程中用户人为无意识拆除末端工具2或因末端工具2意外脱落造成的***安全问题。
在光学设备41对第一光学阵列42进行追踪前，需要对光学设备41进行标定，标定结果的准确性直接影响到根据第一光学阵列42识别的末端工具2拆装状态的正确性。因此，本实施例在使用光学设备41追踪第一光学阵列42之前，先对光学设备41的标定结果进行校验，以保证在光学设备41正确标定的前提下进行拆装状态识别。
优选的，本***还包括第二光学阵列43；
所述光学设备41还用于追踪所述第二光学阵列43，获取光学设备坐标系到第二光学阵列坐标系之间的实时关系矩阵[STmaker2]2；
所述机器人控制器还包括校验模块，所述校验模块用于：在所述光学设备41获取第一光学阵列坐标系到机器人工具坐标系之间的关系矩阵之前，根据所述实时关系矩阵[STmaker2]2对所述光学设备41进行标定校验。
优选的，根据所述实时关系矩阵[STmaker2]2对所述光学设备41进行标定校验，具体为：
获取机器人基座坐标系到光学设备坐标系之间位姿关系RTS；
获取机器人基座坐标系到第二光学阵列坐标系之间的关系矩阵RTmaker2；
根据所述位姿关系RTS以及所述关系矩阵RTmaker2计算光学设备坐标系到第二光学阵列坐标系之间的标准关系矩阵[STmaker2]1；
判断所述实时关系矩阵[STmaker2]2相对于所述标准关系矩阵[STmaker2]1是否发生变化，如果发生变化，则重新对所述光学设备41进行标定，然后通过重新标定的所述光学设备41获取第一光学阵列坐标系到机器人工具坐标系之间的关系矩阵，如果没有发生变化，则直接通过所述光学设备41获取第一光学阵列坐标系到机器人工具坐标系之间的关系矩阵。
本实施例中光学设备坐标系和机器人基座坐标系之间的位姿关系RTS通过标定算法确定，第二光学阵列43和机器人基座坐标系的关系矩阵RTmaker2可通过RTS间接计算或采用其他测量标定方法获得，两者之间存在如下关系：
RTmaker2＝RTS*STmaker2
从上式可以看出，RTS一旦标定完成，意味着机器人基座坐标系与光学设备坐标系的相对位置关系固定，一旦光学设备41获取的实时数据[STmaker2]2发生变化，则说明光学设备41与机器人基座的位置关系发生了变化，则需要对光学设备41进行重新标定。
第二光学阵列43安装于设定的已知位置即可，例如机器人底座、机器人本体1任何位置、手术室固定位置、手术室小车或任何已进行光学配准的零部件上等。光学设备41可以追踪到第二光学阵列43的坐标变换，即可实时获取[STmaker2]2。第一光学阵列42和第二光学阵列43可以是任意的反光球或二维码等光学识别部件。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种手术机器人末端工具检测***，其特征在于，包括机器人本体、末端工具、力矩传感器、机器人控制器；所述末端工具安装于所述机器人本体的末端，所述力矩传感器安装于所述末端工具与所述机器人本体之间；
所述力矩传感器用于检测所述机器人本体受到所述末端工具所施加的力的实时受力信息；
所述机器人控制器包括受力检测模块；所述受力检测模块用于：建立末端工具参数集，根据所述实时受力信息计算末端工具的重力信息，根据所述重力信息在所述末端工具参数集中进行匹配得到末端工具的类型；
所述受力检测模块还用于：根据所述实时受力信息获取所述末端工具的拆装状态；
还包括第一光学阵列以及光学设备，所述第一光学阵列安装于所述末端工具上；
所述光学设备用于追踪所述第一光学阵列，获取光学设备坐标系到第一光学阵列坐标系之间的关系矩阵STmaker1；
所述机器人控制器还包括光学检测模块，所述光学检测模块用于：根据末端工具的类型从所述末端工具参数集中获取末端工具的几何参数，根据所述几何参数获取机器人工具坐标系到第一光学阵列坐标系之间的标准关系矩阵[RTcpTmaker1]1；根据所述关系矩阵STmaker1，计算机器人相关坐标系到第一光学阵列坐标系之间的实时关系矩阵[RTcpTmaker1]2；对比所述标准关系矩阵[RTcpTmaker1]1与所述实时关系矩阵[RTcpTmaker1]2，得到末端工具的拆装状态；
所述机器人控制器还包括连锁判断模块，所述连锁判断模块用于：判断所述受力检测模块获取的拆装状态与所述光学检测模块获取的拆装状态是否相同，如果相同，则判定拆装状态识别正确，如果不相同，则重新进行拆装状态识别；
根据所述关系矩阵STmaker1，计算机器人相关坐标系到第一光学阵列坐标系之间的实时关系矩阵[RTcpTmaker1]2，具体为：
所述机器人相关坐标系为机器人工具坐标系；
获取根据标定算法标定的光学设备坐标系到机器人基座坐标系之间的位姿关系RTS；
根据所述位姿关系RTS以及所述关系矩阵STmaker1，计算机器人基座坐标系到第一光学阵列坐标系之间的关系矩阵RTmaker1：
获取机器人基座坐标系到机器人工具坐标系之间的关系矩阵RTRTcp；
根据所述关系矩阵RTmaker1以及所述关系矩阵RTRTcp，计算机器人工具坐标系到第一光学阵列坐标系之间的实时关系矩阵[RTcpTmaker1]2。
2.根据权利要求1所述的手术机器人末端工具检测***，其特征在于，还包括法兰盘，所述末端工具通过所述法兰盘安装于所述机器人本体的末端，所述力矩传感器安装于所述法兰盘与所述机器人本体之间。
3.根据权利要求1所述的手术机器人末端工具检测***，其特征在于，根据所述实时受力信息计算末端工具的重力信息，具体为：
所述实时受力信息包括受力值在力矩传感器坐标系各坐标轴上的分量以及力矩值在力矩传感器坐标系各坐标轴上的分量；
所述重力信息包括重力值和重心位置，获取力矩传感器坐标系到世界坐标系的旋转矩阵，根据所述旋转矩阵以及所述受力值计算末端工具的重力值，根据所述旋转矩阵以及所述力矩值计算所述重心位置。
4.根据权利要求1所述的手术机器人末端工具检测***，其特征在于，根据所述实时受力信息获取所述末端工具的拆装状态，具体为：
获取机器人本体上安装末端工具时所述力矩传感器所检测的信息，作为标准受力信息；
判断所述标准受力信息与所述实时受力信息是否相同，如果相同，则所述末端工具处于安装状态，如果不同，则所述末端工具处于拆卸状态。
5.根据权利要求1所述的手术机器人末端工具检测***，其特征在于，所述机器人本体的末端安装有多个电子触点，每一种末端工具与所述机器人本体连接的一侧均安装有电子触点，每一种末端工具上安装的电子触点的数量以及排布方式均不同；
所述机器人控制器还包括触点检测模块，所述触点检测模块用于：建立末端工具类型与电子触点相应的触点信号之间的映射关系；获取机器人本体上安装的电子触点的触点信号，根据所述触点信号以及所述映射关系匹配当前末端工具的类型；
所述机器人控制器还包括连锁判断模块，所述连锁判断模块用于：判断所述受力检测模块匹配的末端工具的类型与所述触点检测模块匹配的末端工具的类型是否相同，如果相同，则判定类型匹配结果正确，如果不相同，则重新进行匹配；
所述触点检测模块还用于：检测是否存在触点信号，如果存在，则所述末端工具处于安装状态，如果不存在，则所述末端工具处于拆卸状态；
所述连锁判断模块还用于：判断所述受力检测模块获取的拆装状态与所述触点检测模块获取的拆装状态是否相同，如果相同，则判定拆装状态识别正确，如果不相同，则重新进行拆装状态识别。
6.根据权利要求5所述的手术机器人末端工具检测***，其特征在于，对比所述标准关系矩阵[RTcpTmaker1]1与所述实时关系矩阵[RTcpTmaker1]2，得到末端工具的拆装状态，具体为：
判断所述标准关系矩阵[RTcpTmaker1]1与所述实时关系矩阵[RTcpTmaker1]2的偏差是否在偏差范围内，如果是，则判定末端工具处于安装状态，否则判定末端工具处于拆卸状态。
7.根据权利要求5所述的手术机器人末端工具检测***，其特征在于，还包括第二光学阵列；
所述光学设备还用于追踪所述第二光学阵列，获取机器人基座坐标系到第二光学阵列坐标系之间的实时关系矩阵[STmaker2]2；
所述机器人控制器还包括校验模块，所述校验模块用于：在所述光学设备获取第一光学阵列坐标系到机器人工具坐标系之间的关系矩阵之前，根据所述实时关系矩阵[STmaker2]2对所述光学设备进行标定校验。
8.根据权利要求5所述的手术机器人末端工具检测***，其特征在于，根据所述实时关系矩阵[STmaker2]2对所述光学设备进行标定校验，具体为：
获取机器人基座坐标系到光学设备坐标系之间位姿关系RTS；
获取机器人基座坐标系到第二光学阵列坐标系之间的关系矩阵RTmaker2；
根据所述位姿关系RTS以及所述关系矩阵RTmaker2计算光学设备坐标系到第二光学阵列坐标系之间的标准关系矩阵[STmaker2]1；
判断所述实时关系矩阵[STmaker2]2相对于所述标准关系矩阵[STmaker2]1是否发生变化，如果发生变化，则重新对所述光学设备进行标定，然后通过重新标定的所述光学设备获取第一光学阵列坐标系到机器人工具坐标系之间的关系矩阵，如果没有发生变化，则直接通过所述光学设备获取第一光学阵列坐标系到机器人工具坐标系之间的关系矩阵。
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