CN117506965B - 手术机器人的摆位***、方法、计算机设备和存储介质 - Google Patents

手术机器人的摆位***、方法、计算机设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种手术机器人的摆位***、方法、计算机设备和存储介质。所述***包括：第一确定模块，用于在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，根据手术机器人的机械臂中各关节的当前角度，确定悬吊盘坐标系下持械臂的戳卡的远心点的第一位置信息和病灶区域的第二位置信息；第二确定模块，用于根据第一位置信息和第二位置信息，确定戳卡的目标位姿信息；第一摆位模块，用于根据目标位姿信息对持械臂进行摆位。其中，目标位姿信息为戳卡的远心点的第一位置信息不变且戳卡的轴线方向指向病灶区域的位姿信息。采用本***能够减少对医生的依赖，并减少摆位时间。

Description

手术机器人的摆位***、方法、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及医学技术领域，特别是涉及一种手术机器人的摆位***、方法、计算机设备和存储介质。
背景技术
随着机器人技术的进步，手术机器人越来越广泛地应用于微创手术中。在利用手术机器人进行摆位的过程中，医生会为机械臂连接内窥镜和戳卡，然后手动调整内窥镜以及戳卡的位姿，以使内窥镜和戳卡对准病灶区域。然而，上述摆位方法中过于依赖医生的经验，同时摆位时间也较长。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够减少对医生的依赖，并减少摆位时间的手术机器人的摆位***、方法、计算机设备和存储介质。
第一方面，本申请提供了一种手术机器人的摆位***，包括：
第一确定模块，用于在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，根据手术机器人的机械臂中各关节的当前角度，确定悬吊盘坐标系下持械臂的戳卡的远心点的第一位置信息和病灶区域的第二位置信息；悬吊盘坐标系基于手术机器人的悬吊盘的位置确定；
第二确定模块，用于根据第一位置信息和第二位置信息，确定戳卡的目标位姿信息；目标位姿信息为戳卡的远心点的第一位置信息不变且戳卡的轴线方向指向病灶区域的位姿信息；
第一摆位模块，用于根据目标位姿信息对持械臂进行摆位。
在其中一个实施例中，第二确定模块包括：
第一确定单元，用于根据第一位置信息和第二位置信息确定目标姿态信息；
第二确定单元，用于根据第一位置信息和目标姿态信息，确定戳卡的目标位姿信息。
在其中一个实施例中，第一确定单元，进一步用于：
根据第一位置信息和第二位置信息，确定由戳卡的远心点指向病灶区域的第一方向向量；
确定与第一方向向量正交的第二方向向量和第三方向向量；
根据第一方向向量、第二方向向量和第三方向向量，确定目标姿态信息。
在其中一个实施例中，第一确定模块，进一步用于：
获取持械臂中各关节的当前角度，通过持械臂的正运动计算出悬吊盘坐标系下戳卡的远心点的第一位置信息。
在其中一个实施例中，第一确定模块，进一步用于：
获取持镜臂中各关节的当前角度，通过持镜臂的正运动计算出悬吊盘坐标系下内窥镜的末端的第三位置信息；
根据第三位置信息以及病灶区域在内窥镜坐标系下的第四位置信息确定第二位置信息。
在其中一个实施例中，第一摆位模块包括：
第三确定单元，用于根据目标位姿信息对持械臂进行逆运动学解算，在逆运动学解算存在逆解的情况下，确定持械臂中各关节的目标角度；
第四确定单元，用于基于持械臂中各关节的当前角度和目标角度，确定持械臂的目标运动轨迹；
摆位单元，用于根据目标运动轨迹控制持械臂进行摆位。
在其中一个实施例中，该***还包括：
第三确定模块，用于响应于输入操作，确定手术机器人待操作的手术部位和手术机器人的安装摆位模式；
第二摆位模块，用于响应于使能信号，根据手术部位和安装摆位模式对手术机器人进行摆位。
第二方面，本申请还提供了一种手术机器人的摆位方法，包括：
在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，根据手术机器人的机械臂中各关节的当前角度，确定悬吊盘坐标系下持械臂的戳卡的远心点的第一位置信息和病灶区域的第二位置信息；悬吊盘坐标系基于手术机器人的悬吊盘的位置确定；
根据第一位置信息和第二位置信息，确定戳卡的目标位姿信息；目标位姿信息为戳卡的远心点的第一位置信息不变且戳卡的轴线方向指向病灶区域的位姿信息；目标位姿信息为戳卡的远心点的第一位置信息不变且戳卡的轴线方向指向病灶区域的位姿信息；
根据目标位姿信息对持械臂进行摆位。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一方法的步骤。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一方法的步骤。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一方法的步骤。
上述手术机器人的摆位***、方法、计算机设备和存储介质，由于悬吊盘坐标系基于手术机器人的悬吊盘的位置确定，并且是在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，根据手术机器人的机械臂中各关节的当前角度，确定悬吊盘坐标系下持械臂的戳卡的远心点的第一位置信息和病灶区域的第二位置信息。这样，就可以较为准确地确定出第一位置信息和第二位置信息。进一步地，由于目标位姿信息为第一位置信息不变，且戳卡的轴线方向指向病灶区域的情况下的位姿信息，因此，根据第一位置信息和第二位置信息，确定持械臂的目标位姿信息之后，根据目标位姿信息对持械臂进行摆位，就可以实现在持械臂对应的戳卡远心点不动的情况下，将戳卡的轴线方向对准病灶区域。上述对持械臂摆位的过程中，无需依赖医生的经验，因此减少了对医生的依赖，减少了摆位时间，进而也能提高摆位的准确性和效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中手术机器人的摆位方法的应用环境图；
图2为本申请中一种手术机器人的摆位***的结构示意图；
图3为本申请实施例中一种坐标系的示意图；
图4为本申请实施例中一种第二确定模块的结构示意图；
图5本申请实施例中又一种手术机器人的摆位***的结构示意图；
图6为本申请实施例中一种交互界面的示意图；
图7为本申请实施例中一种右朝向摆位模式的示意图；
图8为本申请实施例中一种左朝向摆位模式的示意图；
图9为本申请实施例中一种正朝向摆位模式的示意图；
图10为本申请实施例中又一种手术机器人的摆位***的结构示意图；
图11为本申请实施例中手术机器人的摆位方法的流程示意图；
图12为本申请实施例中一种确定目标位姿信息的流程示意图；
图13为本申请实施例中一种确定目标姿态信息的流程示意图；
图14为本申请实施例中一种确定第二位置信息的流程示意图；
图15为本申请实施例中一种摆位的流程示意图；
图16为本申请实施例中又一种摆位的流程示意图；
图17为本申请实施例中手术机器人的摆位方法的交互流程图；
图18为本申请实施例中手术机器人的摆位方法的过程示意图；
图19为本申请实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
以腹腔手术为例，目前，医生对目标对象的待手术部位进行打孔后，会为持械臂安装戳卡。若手术机器人的摆位不合适，则会导致戳卡安装困难甚至无法安装、术中工作空间不足等问题。在安装戳卡后，医生会为持镜臂安装内窥镜，并为戳卡安装手术器械，然后调整内窥镜以及手术器械的末端对准病灶，以完成摆位。在摆位过程中需要在内窥镜的帮助下反复调整，调整过程依赖于医生的经验。
因此，目前的摆位方法中存在过于依赖医生的经验的问题。基于此，有必要提供一种手术机器人的摆位方法，下述将对该方法进行介绍。
图1为本申请实施例中手术机器人的摆位方法的应用环境图，如图1所示，计算机设备101能够与手术机器人102通信。手术机器人102能够用于对手术床103上的目标对象104执行手术。目标对象104躺在床体1031上，且在目标对象104能够确定病灶区域1041和孔位1042。
手术机器人102包括手术台车，手术台车包括台车机构1021和机械臂1022。其中，台车机构1021包括台车基座1021a、台车臂1021b和悬吊盘1021c，台车基座1021a是手术台车中固定的基座，台车基座1021a上连接有台车臂1021b，台车臂1021b能够在运动的过程中带动悬吊盘1021c移动，以移动与悬吊盘1021c连接的机械臂1022移动。手术台车可以包括多条机械臂1022，多条机械臂1022分别与悬吊盘1021c连接。
机械臂1022包括调整机构1022a和远心机构1022b。机械臂1022均可以包括至少一个关节，机械臂1022的关节包括主动关节，也即能够根据计算机设备101的信号主动运动的关节。在一些实施例中，机械臂1022的关节也可以包括被动关节。
多条机械臂1022按照功能可以分为持械臂和持镜臂。持械臂用于连接戳卡和手术器械，也就是说，持械臂连接戳卡后，手术器械设置于持械臂上，并穿过戳卡伸入患者体内，戳卡的远心点为戳卡与患者体表的接触点。持镜臂用于连接内窥镜。
本实施例对机械臂的数量不做限制。以腹腔手术为例，手术机器人至少包括一条持械臂和一条持镜臂。以图1为例的4条机械臂，从左至右依次为1号机械臂、2号机械臂、3号机械臂和4号机械臂，则2号机械臂可以为持镜臂，其余3条机械臂可以为持械臂。
在一些实施例中，计算机设备101可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备。便携式可穿戴设备可为智能手表、智能手环、头戴设备等。计算机设备101也可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
在一些实施例中，计算机设备101也可以设置于手术机器人102的内部，计算机设备101包括但不限于是中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、数字信号处理器（Digital Signal Processing，DSP）、现场可编程门阵列（Field-Programmable GateArray，FPGA）或者其他可编程逻辑器件中的至少一种。
在一些实施例中，计算机设备101还包括有医生控制台和视觉台车，医生控制台和视觉台车与手术台车通信连接，医生通过医生控制台实现对手术台车的控制完成对患者的手术。视觉台车用于反馈手术过程中的影像。
图2为本申请中一种手术机器人的摆位***的结构示意图，如图2所示，在一个示例性的实施例中，提供了一种手术机器人的摆位***200，包括第一确定模块201、第二确定模块202和第一摆位模块203。其中：
第一确定模块201，用于在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，根据手术机器人的机械臂中各关节的当前角度，确定悬吊盘坐标系下持械臂的戳卡的远心点的第一位置信息和病灶区域的第二位置信息；悬吊盘坐标系基于手术机器人的悬吊盘的位置确定。
在本实施例中，以腹腔手术为例，请参考图1，手术机器人包括4条机械臂，2号机械臂连接内窥镜，1号机械臂、3号机械臂和4号机械臂连接戳卡。
图3为本申请实施例中一种坐标系的示意图，如图3所示，可以基于手术机器人的 悬吊盘的位置确定悬吊盘坐标系，基于与手术机器人连接的戳卡的远心点确定远心点坐 标系，基于与手术机器人连接的内窥镜的末端确定内窥镜坐标系。例如，基于悬吊 盘的中心确定悬吊盘坐标系，在第条持械臂连接的戳卡的远心点建立远心点坐标系， 在内窥镜末端建立内窥镜坐标系。其中，i可以取1，2，3，4，当i=1时，表示第1条机械 臂，也即1号机械臂，表示1号机械臂对应的远心点坐标系，以此类推。
若病灶区域位于内窥镜的视野中心，则说明持镜臂已经与内窥镜连接，并且已经将内窥镜对准病灶区域。其中，病灶区域位于内窥镜的视野中心可以是病灶区域中的任意一点位于内窥镜的视野中心，例如，可以是病灶区域的中点位于内窥镜的视野中心。
可选的，医生可以为持镜臂安装内窥镜以及为持械臂安装戳卡，并将内窥镜对准病灶区域，在病灶区域位于内窥镜的视野中心之后，按下摆位按钮，以由第一确定模块201确定病灶区域已经位于内窥镜的视野中心。第一确定模块201也可以通过周期性地获取内窥镜的图像，确定病灶区域是否位于内窥镜的视野中心。
进而，在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，手术机器人机械臂的位姿暂 时是静止固定的，因此，第一确定模块201就可以根据手术机器人的机械臂中各关节的当前 角度，确定与持械臂连接的戳卡的远心点在悬吊盘坐标系下的第一位置信息以及病灶区 域的第二位置信息。
可以理解的是，根据持械臂中各关节的当前角度，可以确定第一位置信息。根据 持镜臂中各关节的当前角度，可以确定第二位置信息。
下述介绍确定第一位置信息的过程。
在一个示例性的实施例中，可选的，第一确定模块201，进一步用于获取持械臂中 各关节的当前角度，通过持械臂的正运动计算出悬吊盘坐标系下戳卡的远心点的第一位置 信息，以提高第一位置信息的确定效率。
在一些实施例中，第一确定模块201也可以在获取持械臂中各关节的当前角度并 进行正运动学计算之后，对正运动学计算后的结果进行修正等后处理，以得到第一位置信 息。
其中，第一确定模块201可以根据持械臂中各个关节对应的传感器，获取每条持械臂中各关节的当前角度。
记，、和可以分别表示第i条持械臂对应的戳卡远心点 的第一位置信息在x方向、y方向和z方向上的坐标。
示例性地，第一确定模块201根据1号机械臂中各关节的当前角度，通过正运动学 能够确定1号机械臂对应的戳卡远心点的第一位置信息；根据3号机械臂中各关节的当 前角度，通过正运动学能够可以确定3号机械臂对应的戳卡远心点的第一位置信息；根 据4号机械臂中各关节的当前角度，通过正运动学能够可以确定4号机械臂对应的戳卡远心 点的第一位置信息。
需要说明的是，戳卡的远心点在悬吊盘坐标系下的第一位置信息，也可以理解 为戳卡的远心点在远心点坐标系的位置信息相对于悬吊盘坐标系的位置信息。
下述介绍确定病灶区域的第二位置信息的过程。
在一个示例性的实施例中，可选的，第一确定模块201，进一步用于获取持镜臂中各关节的当前角度，通过持镜臂的正运动计算出悬吊盘坐标系下内窥镜的末端的第三位置信息；根据第三位置信息以及病灶区域在内窥镜坐标系下的第四位置信息确定第二位置信息。
以2号机械臂为持镜臂为例，第一确定模块201根据2号机械臂中各关节的当前角 度，可以确定2号机械臂对应的内窥镜的末端在悬吊盘坐标系下的第三位置信息。其 中，第三位置信息也可以理解为内窥镜的末端在内窥镜坐标系的位姿信息相对 于悬吊盘坐标系的位姿信息。
进而，第一确定模块201能够确定病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，病灶 区域在内窥镜坐标系下的第四位置信息。其中，。、和可 以分别表示病灶区域的第四位置信息在x方向、y方向和z方向上的坐标。
其中，第一确定模块201可以通过与内窥镜通信，以获取第四位置信息。在 一些实施例中，第一确定模块201还可以获取内窥镜的类型，并根据内窥镜的类型确定出第 四位置信息。内窥镜的类型可以包括不同视场角类型的内窥镜，例如可以包括30°内 窥镜、 0°内窥镜或其它角度的内窥镜。
由于不同视场角的视野中心的位置不同，因此，在一些实施例中，第一确定模块 201可以存储不同内窥镜的类型与不同的第四位置信息之间的第一对应关系，进而，确定内 窥镜的类型之后，就可以利用内窥镜的类型和上述第一对应关系，确定出第四位置信息。
更进一步地，就可以根据第三位置信息和第四位置信息，确定第二位 置信息。可选的，可以利用内窥镜坐标系和悬吊盘坐标系之间的转换关系，根据第三位 置信息和第四位置信息，确定第二位置信息。
在一些实施例中，也可以根据如下式（1）确定出第二位置信息。
（1）
上述实施例中，由于能够获取持镜臂中各关节的当前角度，通过持镜臂的正运动计算出悬吊盘坐标系下内窥镜的末端的第三位置信息，根据第三位置信息以及病灶区域在内窥镜坐标系下的第四位置信息确定第二位置信息，因此，提高了第二位置信息的确定效率。
在一些实施例中，第一确定模块201也可以在获取持镜臂中各关节的当前角度并 进行正运动学计算之后，对正运动学计算后的结果进行修正等后处理，以得到第三位置信 息，并根据第三位置信息和第四位置信息，确定第二位置信息，本实 施例并不以此为限。
第二确定模块202，用于根据第一位置信息和第二位置信息，确定戳卡的目标位姿信息；目标位姿信息为戳卡的远心点的第一位置信息不变且戳卡的轴线方向指向病灶区域的位姿信息。
由于已经将内窥镜对准病灶区域，且在手术过程中持镜臂通常不动，因此仅需要 对持械臂进行摆位。而由于持械臂中的戳卡需要连接手术器械，为了在持械臂摆位的过程 中减小对目标对象的影响，并且使得摆位之后的持械臂朝向病灶区域，方便后续的手术，在 本实施例中，确定了第一位置信息和第二位置信息之后，第一确定模块202可以根据 第一位置信息和第二位置信息，确定在戳卡的第一位置信息不变，且戳卡的轴线 方向指向病灶区域的情况下的目标位姿信息。
可选的，第一确定模块202可以根据第一位置信息和第二位置信息，确定出 持械臂对应的戳卡的轴向方向指向病灶区域的中心时持械臂的姿态，并将第一位置信息 以及戳卡远心点指向病灶区域的中心时持械臂的姿态作为目标位姿信息。
可以理解的是，不同的戳卡的目标位姿信息可以不同。例如，1号机械臂对应目标 位姿信息，3号机械臂对应目标位姿信息。
第一摆位模块203，用于根据目标位姿信息对持械臂进行摆位。
进一步地，第一摆位模块203就可以根据目标位姿信息对持械臂进行摆位。可 选的，针对每条持械臂，第一摆位模块203可以根据目标位姿信息对持械臂进行逆运动 学解算确定解算结果。进而，第一摆位模块203根据每条持械臂的解算结果确定出各持械臂 的运动策略，以根据该运动策略控制每条机械臂运动。
上述手术机器人的摆位***中，由于悬吊盘坐标系基于手术机器人的悬吊盘的位置确定，并且是在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，根据手术机器人的机械臂中各关节的当前角度，确定悬吊盘坐标系下持械臂的戳卡的远心点的第一位置信息和病灶区域的第二位置信息。这样，就可以较为准确地确定出第一位置信息和第二位置信息。进一步地，由于目标位姿信息为第一位置信息不变，且戳卡的轴线方向指向病灶区域的情况下的位姿信息，因此，根据第一位置信息和第二位置信息，确定持械臂的目标位姿信息之后，根据目标位姿信息对持械臂进行摆位，就可以实现在持械臂对应的戳卡远心点不动的情况下，将戳卡的轴线方向对准病灶区域。上述对持械臂摆位的过程中，无需依赖医生的经验，因此减少了对医生的依赖，减少了摆位时间，进而也能提高摆位的准确性和效率。
图4为本申请实施例中一种第二确定模块的结构示意图，如图4所示，在一个示例性的实施例中，第二确定模块202包括第一确定单元401和第二确定单元402。
第一确定单元401，用于根据第一位置信息和第二位置信息确定目标姿态信息。
在本实施例中，由于第一位置信息为在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况 下，戳卡的远心点在悬吊盘坐标系下的位置信息。第二位置信息为病灶区域位于内窥 镜的视野中心的情况下，病灶区域在悬吊盘坐标系下的位置信息。因此，根据第一位置信息和第二位置信息，就可以确定目标姿态信息。
其中，目标姿态信息是在持械臂的戳卡的轴线方向指向病灶区域的情况下持 械臂的姿态信息。可选的，第一确定单元402可以将各持械臂对应的第一位置信息减去第二 位置信息，确定各持械臂对应的目标姿态信息。
第二确定单元402，用于根据第一位置信息和目标姿态信息，确定持械臂的目标姿态信息。
进一步地，确定持镜臂的目标姿态信息之后，由于第一位置信息不变，因 此，根据第一位置信息和目标姿态信息，就可以确定戳卡的目标位姿信息。其 中，目标位姿信息包括第一位置信息和目标姿态信息。也就是说，第一确定单 元402可以将第一位置信息和目标姿态信息作为目标位姿信息。
示例性地，第一确定单元402可以根据如下式（2）确定目标位姿信息。
（2）
上述实施例中，由于目标姿态信息为持械臂的戳卡的轴线指向病灶区域时戳卡的姿态信息，因此，根据第一位置信息和第二位置信息确定目标姿态信息，并根据第一位置信息和目标姿态信息，就可以确定出符合摆位期望的目标位姿信息。
在一个示例性的实施例中，可选的，第一确定单元401，进一步用于根据第一位置信息和第二位置信息，确定由戳卡的远心点指向病灶区域的第一方向向量；确定与第一方向向量正交的第二方向向量和第三方向向量；根据第一方向向量、第二方向向量和第三方向向量，确定目标姿态信息。
在本实施例中，由于第一位置信息是机械臂对应的戳卡远心点在悬吊盘坐标下 的位置信息，第二位置信息是在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，病灶区域 在悬吊盘坐标系下的位置信息，因此，根据第一位置信息和第二位置信息，就可以确 定第i条机械臂中，由戳卡的轴线方向指向病灶区域的第一方向向量。可以理解的是，第 一方向向量是第i条机械臂的戳卡所在的轴线方向的方向向量，也即远心点坐标系中y 方向的向量。
其中，可以将第一位置信息减去第二位置信息得到第一结果，并对第一结 果进行向量化之后，得到第一方向向量。
示例性地，针对1号机械臂，根据第一位置信息和第二位置信息，就可以确 定出1号机械臂对应的第一方向向量。同样地，也可以确定出3号机械臂对应的第一方向 向量，以及4号机械臂对应的第一方向向量。
进一步地，由于在垂直于戳卡所在的轴线方向无其它约束，因此，第二确定子单元 502可以任意空间中确定与第一方向向量正交的两个方向向量作为第二方向向量和第 三方向向量。其中，第二方向向量也即x方向的向量，第三方向向量也即z方向的方向 向量。
也就是说，可以从空间中选取第二方向向量和第三方向向量，只要满足针对 同一条机械臂，第一方向向量、第二方向向量和第三方向向量两两垂直即可。可选 的，第二方向向量和第三方向向量可以是单位向量。
示例性地，针对1号机械臂，第一确定单元402确定与第一方向向量正交的第二 方向向量和第三方向向量。其他机械臂同理，此处不再赘述。
更进一步地，第一确定单元402就可以根据第一方向向量、第二方向向量和第 三方向向量，确定目标姿态信息。可选的，第三确定子单元503可以将第一方向向量、第二方向向量和第三方向向量作为目标姿态信息。也即是，。
继续上述的示例，则可以将作为1号机械臂的目标姿态信息，将作为3号机械臂的目标姿态信息，将作为4号机械臂的目标姿态信 息。
上述实施例中，由于根据第一位置信息和第二位置信息，确定由戳卡的远心点指向病灶区域的第一方向向量，并确定与第一方向向量正交的第二方向向量和第三方向向量，这样，根据第一方向向量、第二方向向量和第三方向向量，就可以准确、高效地确定出使得戳卡的轴线方向指向病灶区域的目标姿态信息。
在一个示例性的实施例中，第一摆位模块203，用于根据目标位姿信息对持械臂进行逆运动学解算，在逆运动学解算存在逆解的情况下，确定持械臂中各关节的目标角度；基于持械臂中各关节的当前角度和目标角度，确定持械臂的目标运动轨迹；根据目标运动轨迹控制持械臂进行摆位。
在本实施例中，确定目标位姿信息之后，第一摆位模块203就可以根据目标位姿信息对持械臂进行逆运动学解算，在逆运动学解算存在逆解的情况下，则解算出的逆解即为持械臂中各关节的目标角度。其中，目标角度也即持械臂中各关节在摆位完成后最终需要达到的角度。
示例性地，假设1号持械臂包括关节1~关节3，则第一摆位模块203根据目标位姿信息对1号持械臂进行逆运动学解算之后，就可以确定1号持械臂的关节1的目标角度1、1号持械臂的关节2的目标角度2以及1号持械臂的关节3的目标角度3。其他持械臂同理，此处不再赘述。
可选的，根据目标位姿信息对持械臂进行逆运动学解算，也可能不存在逆解，在逆运动学解算不存在逆解的情况下，第一摆位模块203可以发出提示信息，以提示医生当前摆位失败。
进一步地，第一摆位模块203还可以确定出持械臂中各关节的当前角度。因此，第一摆位模块203已知持械臂中各关节在摆位过程中的“起始角度”和“终止角度”，如此，第一摆位模块203就可以根据持械臂中各关节的当前角度和目标角度，对持械臂进行运动规划，以确定持械臂的目标运动轨迹。
可选的，第一摆位模块203可以利用预设算法，以根据持械臂中各关节的当前角度和目标角度确定持械臂的目标运动轨迹。其中，预设算法可以包括但不限于是网格搜索法、自由空间法、四叉树法。
其中，目标运动轨迹用于描述持械臂中各关节的关节轨迹。以1号持械臂的关节1为例，1号机械臂的目标运动轨迹可以包括1号机械臂的关节1在时刻1的期望角度1、时刻2的期望角度2、时刻3的期望角度3、……时刻t的期望角度t。其中，t为大于等于1的整数。
更进一步地，确定了目标运动轨迹之后，第一摆位模块203就可以根据目标运动轨迹控制持械臂进行摆位。
继续以1号持械臂的关节1为例，可选的，第一摆位模块203可以根据目标运动轨迹，在每个时刻根据1号持械臂的关节1的当前角度，给定1号持械臂的关节1每个时刻下的驱动信号，以使1号持械臂的关节1在每个时刻的实际角度满足目标运动轨迹中的期望角度。
在一些实施例中，第一摆位模块203也可以根据持械臂中各关节的当前角度、目标角度和目标参数，确定持械臂的多个候选路径点。其中，目标参数包括预设步长、各关节的角度限位范围、碰撞检测阈值中的至少一项。预设步长用于指示对持械臂进行规划的步长。角度限位范围用于指示持械臂中各关节的可调节的角度范围，避免关节的转动角度位于角度限位范围之外的情况。碰撞检测阈值可以包括各持械臂之间的臂间距阈值，以避免对持械臂摆位的过程中发生碰撞。
这样，基于根据持械臂中各关节的当前角度和目标角度，通过设置预设步长、角度限位范围和碰撞检测阈值，可以在持械臂的关节空间规划内，确定出从当前角度到目标角度的无碰撞的路径，从而得到持械臂中各关节的候选路径点。
进而，根据各候选路径点，就可以确定目标运动轨迹。例如，摆位单元703基于各候选路径点，通过多轴同步轨迹规划确定目标运动轨迹。
进而，持械臂的各个关节按照目标运动轨迹运动之后，持械臂就可以达到目标位姿信息。如此，就实现了在第一位置信息不变的情况下，将戳卡的轴线方向指向病灶区域。
上述实施例中，根据目标位姿信息对持械臂进行逆运动学解算，在逆运动学解算存在逆解的情况下，确定持械臂中各关节的目标角度，并基于持械臂中各关节的当前角度和目标角度，确定持械臂的目标运动轨迹。这样，根据目标运动轨迹控制持械臂进行摆位之后，使得持械臂对应的戳卡满足目标位姿信息。
图5本申请实施例中又一种手术机器人的摆位***的结构示意图，如图5所示，在一个示例性的实施例中，手术机器人的摆位***200还包括第三确定模块501和第二摆位模块502。
第三确定模块501，用于响应于输入操作，确定手术机器人待操作的手术部位和手术机器人的安装摆位模式；
在本实施例中，第三确定模块501可以提供交互界面。交互界面中可以包括多个候选手术部位以及多个候选摆位模式。用户可以基于交互界面发起输入操作，以从多个候选手术部位中选择待操作的手术部位，以及从多个候选摆位模式中选择安装摆位模式。这样，第三确定模块501就可以响应于输入操作，确定手术机器人待操作的手术部位和手术机器人的安装摆位模式。
其中，手术部位可以是目标对象中的任意一个部位。安装摆位模式用于指示手术机器人与目标对象之间的方位关系。
图6为本申请实施例中一种交互界面的示意图，如图6所示，候选手术部位可以包括胸腔、心脏、上腹、下腹、肾脏和盆腔。在一些实施例中，候选手术部位还可以包括但不限于是直肠、肝胆等部位，本实施例并不以此为限。
请继续参考图6，候选摆位模式可以包括Right模式、Left模式和Straight模式。其中，Right模式也即右朝向摆位模式，图7为本申请实施例中一种右朝向摆位模式的示意图，如图7所示，在Right模式中，手术机器人102在手术床103的左侧，手术机器人中的悬吊盘向右旋转一定角度。Left模式也即左朝向摆位模式，图8为本申请实施例中一种左朝向摆位模式的示意图，如图8所示，在Left模式中，手术机器人102在手术床103的右侧，手术机器人中的悬吊盘向左旋转一定角度。Straight模式也即正朝向摆位模式，图9为本申请实施例中一种正朝向摆位模式的示意图，如图9所示，在Straight模式中，手术机器人102可以手术床103中目标对象的脚侧，手术机器人中的悬吊盘不旋转保持正向。
示例性地，第三确定模块501可以响应于输入操作确定手术部位为盆腔，确定安装摆位模式为Right模式。
第二摆位模块502，用于响应于使能信号，根据手术部位和安装摆位模式对手术机器人进行摆位。
其中，交互界面中可以包括使能控件。第二摆位模块502可以响应于针对交互界面中使能控件的操作生成对应的使能信号。请继续参考图6，交互界面中包括“自动摆位”，这样，用户可以按下“自动摆位”，在用户按下“自动摆位”的过程中，第二摆位模块502能够生成使能信号，进而，第二摆位模块502就可以响应于使能信号，根据手术部位和安装摆位模式对手术机器人进行摆位。
可选的，第二摆位模块502可以存储不同的候选手术部位、候选摆位模式可与摆位方式之间的第二对应关系，这样，第二摆位模块502就可以根据手术部位和安装摆位模式，利用第二对应关系，确定出对应的目标摆位方式，进而，第二摆位模块502就可以利用目标摆位方式对手术机器人进行摆位。
其中，目标摆位方式可以包括将手术机器人移动到预设位置，和/或，将手术机器人中的悬吊盘转动预设角度。预设角度可以位于区间[-90，90°]内，本实施例不做限制。
继续上述的示例，确定手术部位为盆腔，确定安装摆位模式为Right模式之后，第二摆位模块502就可以在响应于使能信号的情况下，将手术机器人移动到手术长的左侧，并将手术机器人的悬吊盘向右转动预设角度。
在一些实施例中，第二摆位模块502还可以响应于停止使能信号，以停止手术机器人进行摆位。例如，当存在意外情况或医生需要优先处理其它事情时，医生可以松开交互界面中的“自动摆位”，这样，手术机器人就可以停止自动摆位。若用户再次继续长按“自动摆位”，手术机器人将继续摆位。
上述实施例中，由于能够响应于输入操作，确定手术机器人待操作的手术部位和手术机器人的安装摆位模式，并响应于使能信号，根据手术部位和安装摆位模式对手术机器人进行摆位，因此，在对手术机器人摆位之后，手术机器人就可以合理位于目标对象附近，方便后续机械臂对准病灶区域，提高了后续持械臂的摆位效率。
图10为本申请实施例中又一种手术机器人的摆位***的结构示意图，在一个示例性的实施例中，如图2所示，手术机器人的摆位***200包括第三确定模块501、第二摆位模块502、第一确定模块201、第二确定模块202和第一摆位模块203。其中，第二确定模块202包括第一确定单元401和第二确定单元402。图10中的手术机器人的摆位***200可以参考上述实施例，此处不再赘述。
上述手术机器人的摆位***中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于手术机器人的摆位方法。该方法所提供的解决问题的实现方案与上述***中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个手术机器人的摆位方法实施例中的具体限定可以参见上文中对于手术机器人的摆位***的限定，在此不再赘述。
图11为本申请实施例中手术机器人的摆位方法的流程示意图，在一个示例性的实施例中，如图11所示，提供了一种手术机器人的摆位方法，以该方法应用于图1中的计算机设备为例进行说明，包括以下S1101至S1103。
S1101，在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，根据手术机器人的机械臂中各关节的当前角度，确定悬吊盘坐标系下持械臂的戳卡的远心点的第一位置信息和病灶区域的第二位置信息；悬吊盘坐标系基于手术机器人的悬吊盘的位置确定。
S1102，根据第一位置信息和第二位置信息，确定戳卡的目标位姿信息；目标位姿信息为戳卡的远心点的第一位置信息不变且戳卡的轴线方向指向病灶区域的位姿信息。
S1103，根据目标位姿信息对持械臂进行摆位。
图12为本申请实施例中一种确定目标位姿信息的流程示意图，在一个示例性的实施例中，如图12所示，S1102包括S1201至S1202。
S1201，根据第一位置信息和第二位置信息确定目标姿态信息。可以理解的是，目标姿态信息为持械臂的戳卡的轴线指向病灶区域时戳卡的姿态信息。
S1202，根据第一位置信息和目标姿态信息，确定戳卡的目标位姿信息。
图13为本申请实施例中一种确定目标姿态信息的流程示意图，在一个示例性的实施例中，如图13所示，S1201包括S1301至S1303。
S1301，根据第一位置信息和第二位置信息，确定由戳卡的远心点指向病灶区域的第一方向向量。
S1302，确定与第一方向向量正交的第二方向向量和第三方向向量。
S1303，根据第一方向向量、第二方向向量和第三方向向量，确定目标姿态信息。
在一个示例性的实施例中，上述的S1101可以通过如下方式实现：
获取持械臂中各关节的当前角度，通过持械臂的正运动计算出悬吊盘坐标系下戳卡的远心点的第一位置信息。
图14为本申请实施例中一种确定第一位置信息的流程示意图，在一个示例性的实施例中，如图14所示，S1101还包括S1401至S1402。
S1401，获取持镜臂中各关节的当前角度，通过持镜臂的正运动计算出悬吊盘坐标系下内窥镜的末端的第三位置信息。
S1402，根据第三位置信息以及病灶区域在内窥镜坐标系下的第四位置信息确定第二位置信息。
图15为本申请实施例中一种摆位的流程示意图，在一个示例性的实施例中，如图15所示，S1103包括S1501至S1503。
S1501，根据目标位姿信息对持械臂进行逆运动学解算，在逆运动学解算存在逆解的情况下，确定持械臂中各关节的目标角度。
S1502，基于持械臂中各关节的当前角度和目标角度，确定持械臂的目标运动轨迹。
S1503，根据目标运动轨迹控制持械臂进行摆位。
图16为本申请实施例中又一种摆位的流程示意图，在一个示例性的实施例中，如图16所示，上述手术机器人的摆位方法包括S1601至S1603。
S1601，响应于输入操作，确定手术机器人待操作的手术部位和手术机器人的安装摆位模式。
S1602，响应于使能信号，根据手术部位和安装摆位模式对手术机器人进行摆位。
为了更清楚地介绍本申请中手术机器人的摆位方法，在此结合图17和图18进行说明。图17为本申请实施例中手术机器人的摆位方法的交互流程图，如图17所示，该方法的流程可以为：
S1701，用户选择手术部位和安装摆位模式。
S1702，计算机设备对手术机器人进行摆位。
S1703，用户将持械臂对接戳卡以及持镜臂对接内窥镜，并移动内窥镜对准病灶区域。
S1704，计算机设备计算第一位置信息。
S1705，计算机设备计算目标位姿信息。
S1706，计算机设备完成持械臂的路径规划和轨迹规划，以实现对持械臂进行摆位。
图18为本申请实施例中手术机器人的摆位方法的过程示意图，如图18所示，计算机设备按照如下流程执行该方法。
S1801，响应于输入操作，确定手术机器人待操作的手术部位和手术机器人的安装摆位模式。
S1802，响应于使能信号，根据手术部位和安装摆位模式对手术机器人进行摆位。
S1803，在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，获取持械臂中各关节的当前角度，通过持械臂的正运动计算出悬吊盘坐标系下戳卡的远心点的第一位置信息。
S1804，在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，获取持镜臂中各关节的当前角度，通过持镜臂的正运动计算出悬吊盘坐标系下内窥镜的末端的第三位置信息。
S1805，根据第三位置信息以及病灶区域在内窥镜坐标系下的第四位置信息确定第二位置信息。
S1806，根据第一位置信息和第二位置信息，确定由戳卡的远心点指向病灶区域的第一方向向量。
S1807，确定与第一方向向量正交的第二方向向量和第三方向向量。
S1808，根据第一方向向量、第二方向向量和第三方向向量，确定目标姿态信息。
S1809，根据目标位姿信息对持械臂进行逆运动学解算，在逆运动学解算存在逆解的情况下，确定持械臂中各关节的目标角度。
S1810，基于持械臂中各关节的当前角度和目标角度，确定持械臂的目标运动轨迹。
S1811，根据目标运动轨迹控制持械臂进行摆位。
S1801~S1811可以参考上述实施例，此处不再赘述。
可见，本实施例提供的方法中，通过确定手术部位和安装摆位模式，有利于安装内窥镜和戳卡。进而，根据第一位置信息和第二位置信息，确定出戳卡远心点指向病灶区域的目标姿态信息，再引入路径规划和轨迹规划，就可以在戳卡远心点的位置不变的情况下，实现使病灶远心点对准内病灶区域的自动摆位。在此过程中，能够合理匹配手术机器人的可达空间和工作空间，无需依靠医生经验手动摆位，降低医护人员的操作难度和减少术前准备和调整时长，提高了医生的工作效率。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
图19为本申请实施例中计算机设备的内部结构图，在一个示例性的实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图19所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口（Input/Output，简称I/O）和通信接口。其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过***总线连接，通信接口通过输入/输出接口连接到***总线。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储相关数据。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种手术机器人的摆位方法。
本领域技术人员可以理解，图19中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，根据手术机器人的机械臂中各关节的当前角度，确定悬吊盘坐标系下持械臂的戳卡的远心点的第一位置信息和病灶区域的第二位置信息；悬吊盘坐标系基于手术机器人的悬吊盘的位置确定；
根据第一位置信息和第二位置信息，确定戳卡的目标位姿信息；目标位姿信息为戳卡的远心点的第一位置信息不变且戳卡的轴线方向指向病灶区域的位姿信息；
根据目标位姿信息对持械臂进行摆位。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据第一位置信息和第二位置信息确定目标姿态信息；根据第一位置信息和目标姿态信息，确定戳卡的目标位姿信息。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据第一位置信息和第二位置信息，确定由戳卡的远心点指向病灶区域的第一方向向量；确定与第一方向向量正交的第二方向向量和第三方向向量；根据第一方向向量、第二方向向量和第三方向向量，确定目标姿态信息。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
获取持械臂中各关节的当前角度，通过持械臂的正运动计算出悬吊盘坐标系下戳卡的远心点的第一位置信息。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
获取持镜臂中各关节的当前角度，通过持镜臂的正运动计算出悬吊盘坐标系下内窥镜的末端的第三位置信息；根据第三位置信息以及病灶区域在内窥镜坐标系下的第四位置信息确定第二位置信息。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据目标位姿信息对持械臂进行逆运动学解算，在逆运动学解算存在逆解的情况下，确定持械臂中各关节的目标角度；基于持械臂中各关节的当前角度和目标角度，确定持械臂的目标运动轨迹；根据目标运动轨迹控制持械臂进行摆位。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
响应于输入操作，确定手术机器人待操作的手术部位和手术机器人的安装摆位模式；响应于使能信号，根据手术部位和安装摆位模式对手术机器人进行摆位。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，根据手术机器人的机械臂中各关节的当前角度，确定悬吊盘坐标系下持械臂的戳卡的远心点的第一位置信息和病灶区域的第二位置信息；悬吊盘坐标系基于手术机器人的悬吊盘的位置确定；
根据第一位置信息和第二位置信息，确定戳卡的目标位姿信息；目标位姿信息为戳卡的远心点的第一位置信息不变且戳卡的轴线方向指向病灶区域的位姿信息；
根据目标位姿信息对持械臂进行摆位。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据第一位置信息和第二位置信息确定目标姿态信息；根据第一位置信息和目标姿态信息，确定戳卡的目标位姿信息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据第一位置信息和第二位置信息，确定由戳卡的远心点指向病灶区域的第一方向向量；确定与第一方向向量正交的第二方向向量和第三方向向量；根据第一方向向量、第二方向向量和第三方向向量，确定目标姿态信息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取持械臂中各关节的当前角度，通过持械臂的正运动计算出悬吊盘坐标系下戳卡的远心点的第一位置信息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取持镜臂中各关节的当前角度，通过持镜臂的正运动计算出悬吊盘坐标系下内窥镜的末端的第三位置信息；根据第三位置信息以及病灶区域在内窥镜坐标系下的第四位置信息确定第二位置信息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据目标位姿信息对持械臂进行逆运动学解算，在逆运动学解算存在逆解的情况下，确定持械臂中各关节的目标角度；基于持械臂中各关节的当前角度和目标角度，确定持械臂的目标运动轨迹；根据目标运动轨迹控制持械臂进行摆位。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
响应于输入操作，确定手术机器人待操作的手术部位和手术机器人的安装摆位模式；响应于使能信号，根据手术部位和安装摆位模式对手术机器人进行摆位。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，根据手术机器人的机械臂中各关节的当前角度，确定悬吊盘坐标系下持械臂的戳卡的远心点的第一位置信息和病灶区域的第二位置信息；悬吊盘坐标系基于手术机器人的悬吊盘的位置确定；
根据第一位置信息和第二位置信息，确定戳卡的目标位姿信息；目标位姿信息为戳卡的远心点的第一位置信息不变且戳卡的轴线方向指向病灶区域的位姿信息；
根据目标位姿信息对持械臂进行摆位。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据第一位置信息和第二位置信息确定目标姿态信息；根据第一位置信息和目标姿态信息，确定戳卡的目标位姿信息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据第一位置信息和第二位置信息，确定由戳卡的远心点指向病灶区域的第一方向向量；确定与第一方向向量正交的第二方向向量和第三方向向量；根据第一方向向量、第二方向向量和第三方向向量，确定目标姿态信息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取持械臂中各关节的当前角度，通过持械臂的正运动计算出悬吊盘坐标系下戳卡的远心点的第一位置信息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取持镜臂中各关节的当前角度，通过持镜臂的正运动计算出悬吊盘坐标系下内窥镜的末端的第三位置信息；根据第三位置信息以及病灶区域在内窥镜坐标系下的第四位置信息确定第二位置信息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据目标位姿信息对持械臂进行逆运动学解算，在逆运动学解算存在逆解的情况下，确定持械臂中各关节的目标角度；基于持械臂中各关节的当前角度和目标角度，确定持械臂的目标运动轨迹；根据目标运动轨迹控制持械臂进行摆位。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
响应于输入操作，确定手术机器人待操作的手术部位和手术机器人的安装摆位模式；响应于使能信号，根据手术部位和安装摆位模式对手术机器人进行摆位。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器（ReRAM）、磁变存储器（Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM）、铁电存储器（Ferroelectric Random Access Memory，FRAM）、相变存储器（Phase Change Memory，PCM）、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic RandomAccess Memory，DRAM）等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种手术机器人的摆位***，其特征在于，所述***包括：
第一确定模块，用于在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，根据手术机器人的机械臂中各关节的当前角度，确定悬吊盘坐标系下持械臂的戳卡的远心点的第一位置信息和所述病灶区域的第二位置信息；所述悬吊盘坐标系基于所述手术机器人的悬吊盘的位置确定；
第二确定模块，用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息，确定所述戳卡的目标位姿信息；所述目标位姿信息为所述戳卡的远心点的第一位置信息不变且所述戳卡的轴线方向指向所述病灶区域的位姿信息；
第一摆位模块，用于根据所述目标位姿信息对所述持械臂进行摆位；
所述第二确定模块包括：
第一确定单元，用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息确定目标姿态信息；
第二确定单元，用于根据所述第一位置信息和所述目标姿态信息，确定所述戳卡的目标位姿信息；
所述第一确定单元，进一步用于：
根据所述第一位置信息和所述第二位置信息，确定由所述戳卡的远心点指向所述病灶区域的第一方向向量；
确定与所述第一方向向量正交的第二方向向量和第三方向向量；
根据所述第一方向向量、所述第二方向向量和所述第三方向向量，确定所述目标姿态信息。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第一确定模块，进一步用于：
获取所述持械臂中各关节的当前角度，通过所述持械臂的正运动计算出所述悬吊盘坐标系下所述戳卡的远心点的第一位置信息。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述第一确定模块，进一步用于：
获取持镜臂中各关节的当前角度，通过所述持镜臂的正运动计算出所述悬吊盘坐标系下所述内窥镜的末端的第三位置信息；
根据所述第三位置信息以及所述病灶区域在内窥镜坐标系下的第四位置信息确定所述第二位置信息。
4.根据权利要求1-3任一项所述的***，其特征在于，所述第一摆位模块用于：
根据所述目标位姿信息对所述持械臂进行逆运动学解算，在逆运动学解算存在逆解的情况下，确定所述持械臂中各关节的目标角度；
基于所述持械臂中各关节的当前角度和目标角度，确定所述持械臂的目标运动轨迹；
根据所述目标运动轨迹控制所述持械臂进行摆位。
5.根据权利要求1-3任一项所述的***，其特征在于，所述***还包括：
第三确定模块，用于响应于输入操作，确定所述手术机器人待操作的手术部位和所述手术机器人的安装摆位模式；
第二摆位模块，用于响应于使能信号，根据所述手术部位和所述安装摆位模式对所述手术机器人进行摆位。
6.一种手术机器人的摆位方法，其特征在于，所述方法包括：
在病灶区域位于内窥镜的视野中心的情况下，根据手术机器人的机械臂中各关节的当前角度，确定悬吊盘坐标系下持械臂的戳卡的远心点的第一位置信息和所述病灶区域的第二位置信息；所述悬吊盘坐标系基于所述手术机器人的悬吊盘的位置确定；
根据所述第一位置信息和所述第二位置信息，确定所述戳卡的目标位姿信息；所述目标位姿信息为所述戳卡的远心点的第一位置信息不变且所述戳卡的轴线方向指向所述病灶区域的位姿信息；
根据所述目标位姿信息对所述持械臂进行摆位；
所述根据所述第一位置信息和所述第二位置信息，确定所述戳卡的目标位姿信息，包括：
根据所述第一位置信息和所述第二位置信息确定目标姿态信息；
根据所述第一位置信息和所述目标姿态信息，确定所述戳卡的目标位姿信息；
所述根据所述第一位置信息和所述第二位置信息确定目标姿态信息，包括：
根据所述第一位置信息和所述第二位置信息，确定由所述戳卡的远心点指向所述病灶区域的第一方向向量；
确定与所述第一方向向量正交的第二方向向量和第三方向向量；
根据所述第一方向向量、所述第二方向向量和所述第三方向向量，确定所述目标姿态信息。
7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6所述的方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6所述的方法的步骤。
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