【技术实现步骤摘要】
本申请涉及医疗器械，具体而言，涉及内窥镜运动控制方法、系统、电子设备及存储介质。
技术介绍
1、随着医疗器械、计算机技术及控制技术的不断发展，微创手术以其手术创伤小、康复时间短、患者痛苦少等优点得到了越来越广泛的应用。而微创手术机器人以其高灵巧性、高控制精度、直观的手术图像等特点能够避免操作局限性，如过滤操作时手部的震颤等，广泛适用于腹腔、盆腔、胸腔等手术区域。微创手术机器人中最大的一类是腔镜(手术)机器人。腔镜(手术)机器人通常包括医生控制台和手术平台，手术平台上设置有多条手术臂。通常基于医生控制台的主控制臂采集医生的操作信号，并经控制系统处理后生成手术臂的控制信号，由手术臂控制其上卡接的手术器械执行手术操作或控制内窥镜执行图像采集。
2、其中，内窥镜相当于医生的眼睛，在手术操作过程中，需要不时对内窥镜的位置或角度进行调整以得到合适的视野画面。内窥镜按自由度不同可分为柔性(蛇骨)内窥镜和硬质内窥镜，硬质内窥镜在腔镜(手术)机器人中占绝对的主导地位，但是现有的硬质内窥镜视野调整方法不够直观、顺畅、完整。例如相关技术cn116076984a中的方案仅适用于蛇骨内窥镜，只能实现内窥镜的平移，无法实现旋转，因此不能适用于硬质内窥镜。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种内窥镜运动控制方法、系统、电子设备及存储介质，用以解决现有的内窥镜视野调整方法不够直观的技术问题。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种内窥镜运动控制方法，所述方法用于控制腔镜
3、获取两个主控制臂相对于目镜的第一位置增量和所述两个主控制臂的相对旋转角度增量；
4、基于所述第一位置增量和两个虚拟器械相对于虚拟内窥镜的初始位置，确定所述虚拟内窥镜的目标位置，并将所述目标位置赋值给所述虚拟内窥镜；其中，所述虚拟内窥镜和所述两个虚拟器械配置为基于所述两个主控制臂和一个实际内窥镜生成；所述虚拟内窥镜被配置为：初始位置与其生成时所述实际内窥镜的位置相同，初始姿态与其生成时所述实际内窥镜的姿态相同并且所述虚拟内窥镜的姿态在内窥镜运动控制过程中保持不变；所述两个虚拟器械被配置为：相对于所述虚拟内窥镜的初始位置与其生成时所述两个主控制臂相对于目镜的位置相同，初始姿态与所述虚拟内窥镜的初始姿态相同；
5、基于赋值后的所述虚拟内窥镜的位置和所述相对旋转角度增量，生成用于控制所述实际内窥镜的运动指令。
6、在上述的实现过程中，该内窥镜运动控制方法通过获取两个主控制臂相对于目镜的第一位置增量和所述两个主控制臂的相对旋转角度增量；基于所述第一位置增量和两个虚拟器械相对于虚拟内窥镜的初始位置，确定所述虚拟内窥镜的目标位置，并将所述目标位置赋值给所述虚拟内窥镜；并基于赋值后的所述虚拟内窥镜的位置和所述相对旋转角度增量，生成用于控制所述实际内窥镜的运动指令。该内窥镜运动控制方法通过对主控制臂相对于目镜的运动数据进行转换，获得虚拟内窥镜的目标位置以及虚拟器械相对于虚拟内窥镜的相对旋转角度增量；并基于虚拟内窥镜的目标位置和相对旋转角度增量，生成用于控制实际内窥镜的位置和姿态的运动指令，进而实现了对内窥镜视野画面的调整。通过设置虚拟器械和虚拟内窥镜，将主控制臂相对于目镜的运动移植到虚拟内窥镜坐标系下，转换为虚拟器械相对于虚拟内窥镜的运动，再进一步控制实际内窥镜的运动，实现了直观、顺畅、完整的硬质内窥镜运动控制。
7、此外，通过在确定虚拟内窥镜的目标位置，将目标位置赋值给虚拟内窥镜，以基于赋值后的虚拟内窥镜位置，及时且准确地获取到与主控制臂相对于目镜的下一位置增量所对应的下一虚拟内窥镜目标位置；进而提高了对实际内窥镜的运动控制精度。
8、可选地，在本申请实施例中，在所述获取两个主控制臂相对于目镜的第一位置增量和所述两个主控制臂的相对旋转角度增量之前，所述方法还包括：获取内窥镜运动控制信号的输入，以基于所述两个主控制臂和一个所述实际内窥镜，生成所述两个虚拟器械和一个所述虚拟内窥镜。
9、可选地，在本申请实施例中，所述基于所述第一位置增量和两个虚拟器械相对于所述虚拟内窥镜的初始位置，确定所述虚拟内窥镜的目标位置，包括：基于所述第一位置增量和所述两个虚拟器械相对于所述虚拟内窥镜的初始位置，确定所述两个虚拟器械相对于所述虚拟内窥镜的跟随位置；固定所述两个虚拟器械相对于世界坐标系的绝对位置，以基于所述两个虚拟器械相对于所述虚拟内窥镜的跟随位置，反过来确定所述虚拟内窥镜的目标位置。
10、在上述的实现过程中，由于虚拟器械相对于实际内窥镜的初始相对位置是基于主控制臂相对于目镜的初始相对位置所设置的，可以将两个主控制臂相对于目镜的第一位置增量，转换为两个虚拟器械相对于虚拟内窥镜的位置增量；以基于第一位置增量和两个虚拟器械相对于虚拟内窥镜的初始位置，确定两个虚拟器械相对于虚拟内窥镜的跟随位置。通过固定两个虚拟器械相对于世界坐标系的绝对位置，再结合两个虚拟器械相对于虚拟内窥镜的跟随位置，便能够反过来确定出虚拟内窥镜的目标位置。
11、可选地，在本申请实施例中，在所述基于所述第一位置增量和两个虚拟器械相对于所述虚拟内窥镜的初始位置，确定所述虚拟内窥镜的目标位置之后，所述方法还包括：解锁所述两个虚拟器械相对于所述世界坐标系的绝对位置并固定所述虚拟内窥镜相对于所述世界坐标系的绝对位置；基于主控制臂旋转角度，更新每一所述虚拟器械相对于所述虚拟内窥镜的目标位置，并将每一所述虚拟器械相对于所述虚拟内窥镜的目标位置赋值给所述虚拟器械。
12、在上述的实现过程中，通过改变虚拟内窥镜的绝对位置(也就是改变实际内窥镜的位置)，以及通过改变虚拟器械的姿态(也就是改变用于支承并控制实际内窥镜位姿的手术臂的姿态)，来实现对实际内窥镜的视野调整，更加符合操作者的实际操作习惯，可以提高操作者对于该内窥镜运动控制方法的适应度，降低相应内窥镜运动控制系统的操作难度。
13、可选地，在本申请实施例中，在所述将每一所述虚拟器械相对于所述虚拟内窥镜的目标位置赋值给所述虚拟器械之后，所述方法还包括：基于所述主控制臂相对于所述目镜的初始位置和所述虚拟器械相对于所述虚拟内窥镜的第二位置增量，确定所述主控制臂的目标位置；基于实际器械相对于所述实际内窥镜的姿态，确定所述主控制臂的目标姿态；其中，所述第二位置增量是赋值后的所述虚拟器械的位置与所述虚拟器械相对于所述虚拟内窥镜的初始位置之间的差值；构建所述主控制臂在笛卡尔空间的阻抗控制器，基于所述主控制臂的目标位置和所述主控制臂的实际位置，获取所述主控制臂在笛卡尔空间的空间引导力；应用雅克比矩阵，将所述空间引导力转换为所述主控制臂各个关节的关节扭矩，基于所述关节扭矩确定所述各个关节的第一扭矩指令。
14、在上述的实现过程中，通过获取主控制臂在笛卡尔空间的空间引导力，获取主控制臂的各个控制臂关节的关节扭矩；并应用雅克比矩阵，将空间引导力转换为主控制臂各个关节的关节扭矩，以基于关节扭矩对操本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种内窥镜运动控制方法，其特征在于，所述方法用于控制腔镜手术机器人的内窥镜运动过程，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取两个主控制臂相对于目镜的第一位置增量和所述两个主控制臂的相对旋转角度增量之前，所述方法还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一位置增量和两个虚拟器械相对于所述虚拟内窥镜的初始位置，确定所述虚拟内窥镜的目标位置，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述基于所述第一位置增量和两个虚拟器械相对于所述虚拟内窥镜的初始位置，确定所述虚拟内窥镜的目标位置之后，所述方法还包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述将每一所述虚拟器械相对于所述虚拟内窥镜的目标位置赋值给所述虚拟器械之后，所述方法还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述基于所述关节扭矩确定所述各个关节的第一扭矩指令之后，所述方法还包括：
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，其中，所述第一位置增量为所述两个主控制臂的中心
8.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述基于赋值后的所述虚拟内窥镜的位置和所述相对旋转角度增量，生成用于控制所述实际内窥镜的运动指令，包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述基于所述关节角度，生成用于控制所述各个关节运动的指令之前，所述方法还包括：
10.一种内窥镜运动控制系统，其特征在于，所述系统包括：
11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器运行时，执行如权利要求1-9任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种内窥镜运动控制方法，其特征在于，所述方法用于控制腔镜手术机器人的内窥镜运动过程，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取两个主控制臂相对于目镜的第一位置增量和所述两个主控制臂的相对旋转角度增量之前，所述方法还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一位置增量和两个虚拟器械相对于所述虚拟内窥镜的初始位置，确定所述虚拟内窥镜的目标位置，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述基于所述第一位置增量和两个虚拟器械相对于所述虚拟内窥镜的初始位置，确定所述虚拟内窥镜的目标位置之后，所述方法还包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述将每一所述虚拟器械相对于所述虚拟内窥镜的目标位置赋值给所述虚拟器械之后，所述方法还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：敏捷医疗科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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