(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211070205.8 (22)申请日 2022.09.02 (71)申请人 易达医 （北京） 健康科技有限公司 地址 100015 北京市朝阳区东 直门外大街 小关56号5幢一层101-2室 (72)发明人 不公告发明人 　 (74)专利代理 机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 专利代理师 郝博　薛平 (51)Int.Cl. A61B 34/37(2016.01) A61B 34/20(2016.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 内窥镜手术控制系统 (57)摘要 本发明公开了一种内窥镜手术控制系统， 该 系统包括： 至少有一个机械臂安装有内窥镜； 至 少有一个机械臂安装有手术器械； 所述操作手柄 由医生操作； 所述定位标记刚性连接于被测对 象， 用于获得被测对象的当前位姿， 所述被测对 象为内窥镜、 手术器械和操作手柄； 所述定位设 备通过定位标记获得被测对象的当前位姿， 并传 输至主控制器； 主控制器， 用于根据操作手柄的 当前位姿， 计算手术设备的目标位姿， 驱动机械 臂控制手术 设备到达目标位姿； 判断手术设备的 当前位姿与目标位姿是否一致， 若是， 停止驱动， 其中， 手术设备为内窥镜和手术器械。 本发明不 采用编码器， 误差小， 硬件简单， 占用空间小， 安 装方式灵活。 权利要求书4页 说明书10页 附图14页 CN 115300110 A 2022.11.08 CN 115300110 A 1.一种内窥镜手术控制系统， 其特征在于， 包括： 至少一个机械臂、 至少一个内窥镜、 至 少一个手术器械、 至少一个操作手柄、 至少一个定位标记、 至少一个定位设备和主控制器； 其中， 至少有一个机 械臂安装有内窥镜； 至少有一个机 械臂安装有手术器械； 所述操作手柄由医生操作； 所述定位标记刚性连接于被测对象， 用于获得被测对象的当前位姿， 所述被测对象为 内窥镜、 手术器械和操作手柄； 所述定位设备通过定位标记获得被测对象的当前位姿， 并传输 至主控制器； 主控制器， 用于根据操作手柄的当前位姿， 计算手术设备的目标位姿， 驱动机械臂控制 手术设备到达目标位姿； 判断手术设备 的当前位姿与目标位姿是否一致， 若是， 停止驱动， 其中， 手术设备为内窥镜和手术器械 。 2.如权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述机械臂使用被动远程不动 点或混合远程 不动点的方式控制手术设备， 其中混合远程不动点包括混合远程的主动不动点和混合远程 的被动不动点； 所述机械臂具有7自由度， 所述机械臂包括顺序 连接的第一关节、 第二关节、 第三关节、 第四关节、 第五关节、 第六 关节和第七关节， 其中， 第一关节、 第二关节、 第三关节、 第四关节和 第七关节 为能够主动转 动的主动关节、 第五关节、 第六关节为只能随动的被动关节； 第五关节、 第六关节正交； 第五关节、 第六关节和第七关节交于一 点。 3.如权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述机械臂使用虚拟远程不动 点的方式控制 手术设备； 机械臂具有至少6个能够主动运动的自由度。 4.如权利要求1所述的系统， 其特 征在于， 所述操作手柄设置有位姿离合器； 定位设备用于在操作手柄的位姿离合器处于开时， 主动捕获该操作手柄上的定位标 记。 5.如权利要求1所述的系统， 其特征在于， 机械臂安装于手术床边导轨上； 或机械臂固 定于手术床上。 6.如权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述内窥镜和手术器械能够拆卸并独立使 用。 7.如权利要求1所述的系统， 其特 征在于， 主控制器还用于： 在手术之前， 标定 机械臂的RC M位置； 根据机械臂的RC M位置， 确定 机械臂基座的相对位置， 完成手术前 标定。 8.如权利要求1所述的系统， 其特 征在于， 主控制器还用于： 通过机械臂基座的相对位置， 计算手术设备末端的当前位姿； 判断手术设备末端的当前位姿与目标位姿是否一 致。 9.如权利要求8所述的系统， 其特 征在于， 主控制器具体用于： 采用如下步骤通过机 械臂基座的相对位置， 计算手术设备末端的当前位姿：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115300110 A 2获得通过机 械臂主动关节的编码器 计算得到的机 械臂末端的位置； 获得根据手术前 标定时测得的手术设备进入点的位置； 根据机械臂基座的相对位置、 机械臂末端的位置、 手术设备进入点的位置， 计算得到手 术设备的整体位姿； 获得通过手术设备内部主动关节的编码器计算得到的手术设备末端相对于手术设备 整体的位姿； 叠加手术设备的整体位姿与手术设备末端相对于手术设备整体的位姿， 获得手术设备 末端的当前位姿。 10.如权利要求8所述的系统， 其特 征在于， 主控制器具体用于： 采用如下的机 械测量法确定 机械臂基座的相对位置： 确定所有机 械臂均能到 达的至少一个点， 作为机 械臂相对位置的测量 点； 在各个机械臂到测量点后， 记录机械臂的当前位姿， 其中， 各个机械臂是拖动到上述测 量点的； 通过各机械臂 的内置传感器， 根据机械臂 的当前位姿， 逆推出相对上述测量点的各机 械臂基座的相对位置 。 11.如权利要求9所述的系统， 其特 征在于， 主控制器具体用于： 采用如下的定位设备测量法确定 机械臂基座的相对位置： 获得使用定位设备的探针测量的探针在机 械臂基座的位置； 根据探针在机 械臂基座的位置， 获得机 械臂的RC M位置； 根据机械臂的RC M位置， 计算出机 械臂基座的相对位置 。 12.如权利要求9所述的系统， 其特 征在于， 主控制器具体用于： 采用如下的定位设备测量法确定 机械臂基座的相对位置： 获得定位设备通过定位标记获得的机 械臂的RC M位置； 根据机械臂的RC M位置， 计算出 各机械臂基座的相对位置 。 13.如权利要求1所述的系统， 其特 征在于， 主控制器还用于： 采用如下的增量法， 根据操作手柄的当前位姿， 计算手术设备的目标位姿： 根据定位设备主动捕捉的操作手柄的当前位姿和一个采样周期后的位姿， 操作手柄经 过一个采样周期的位姿变化， 其中， 操作手柄经过一个采样周期的位姿变化为在主手位姿 测量坐标系下的位姿变化； 采用变换矩阵， 将操作手柄经过一个采样周期的位姿变化映射为手术设备经过一个采 样周期后的位姿变化， 其中， 手术设备经过一个采样周期后的位姿变化为在从手位姿测量 坐标系下的位姿变化； 根据定位设备主动捕捉的内窥镜的当前位姿， 和手术设备经过一个采样周期后的位姿 变化， 确定手术设备的目标位姿。 14.如权利要求1所述的系统， 其特 征在于， 主控制器还用于： 采用如下的点对点映射法， 根据操作手柄的当前位姿， 计算手术设备的目标位姿： 在操作手柄激活后， 记录操作手柄在主手位姿测量坐标系下操作手柄的相对位置， 生 成该相对位置处的第一坐标系； 基于内窥镜系统在从手位姿测量坐标系下操作手柄的相对 位置， 生成该相对位置处的第二 坐标系；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115300110 A 3