本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械使用方法，特別是關(guān)于一種手術(shù)機(jī)器人的成像工具與手術(shù)工具展開實(shí)施、退出方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代醫(yī)療領(lǐng)域中，手動多孔腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)已被廣泛應(yīng)用于臨床。此類微創(chuàng)手術(shù)成功降低了病人的術(shù)后疼痛、并發(fā)癥概率、康復(fù)時間并改善了術(shù)后疤痕。近幾年，為方便醫(yī)生操作以及實(shí)現(xiàn)更好的術(shù)后產(chǎn)出，機(jī)器人輔助的多孔腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，其中由美國Intuitive Surgical公司(美國直覺外科公司)推出的達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，可輔助醫(yī)生完成多孔腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)，取得了商業(yè)上的巨大成功。
為了進(jìn)一步減小手術(shù)創(chuàng)傷面積與康復(fù)時間，研究者提出了單孔腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)。相較于多孔腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)需要多個體表切口，單孔腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)中所有手術(shù)工具均由一個體表切口(通常是肚臍)進(jìn)入腹腔，進(jìn)一步減小了對患者的創(chuàng)傷。然而，此類單孔腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)無論對手術(shù)器械的設(shè)計(jì)還是手術(shù)時醫(yī)生的操作均提出了更高的要求?；趥鹘y(tǒng)剛性手術(shù)工具的手動單孔腹腔鏡手術(shù)由于存在復(fù)雜的手眼協(xié)同操作需求，加之手術(shù)工具的靈活度有限、工作范圍較小等困難，手動單孔腹腔鏡手術(shù)尚未廣泛應(yīng)用于臨床。
通過合理規(guī)劃設(shè)計(jì)單孔腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，可有效解決手動單孔腹腔鏡手術(shù)中存在的問題，現(xiàn)存單孔腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)方案與手術(shù)施展方法尚未發(fā)展成熟。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種手術(shù)機(jī)器人的成像工具與手術(shù)工具展開實(shí)施、退出方法，該方法能有效保證單孔腔鏡手術(shù)的正常施展。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種手術(shù)機(jī)器人的成像工具與手術(shù)工具展開實(shí)施、退出方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：步驟一：設(shè)置一包括主控端、受控端、執(zhí)行端的控制系統(tǒng)；主控端包括遙控操作設(shè)備和主控計(jì)算機(jī)；受控端包括嵌入式計(jì)算機(jī)、成像用嵌入式計(jì)算機(jī)、手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)、成像工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具驅(qū)動模組；執(zhí)行端包括成像工具、手術(shù)工具和手術(shù)執(zhí)行器；步驟二：成像工具展開實(shí)施，進(jìn)入成像工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)；步驟三：手術(shù)工具展開實(shí)施，進(jìn)入手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)；步驟四：當(dāng)手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)與成像工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)結(jié)束后，手術(shù)工具退出，然后成像工具退出。
優(yōu)選地，所述步驟二、步驟三中，成像工具展開實(shí)施方法與手術(shù)工具展開實(shí)施方法相似，成像工具展開實(shí)施方法或手術(shù)工具展開實(shí)施方法是將成像工具驅(qū)動模組和成像工具或?qū)⑹中g(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具從初始狀態(tài)依次切換為成像工具驅(qū)動模組或手術(shù)工具驅(qū)動模組回零狀態(tài)、成像工具或手術(shù)工具體外待安裝狀態(tài)、成像工具或手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)、成像工具及多腔管進(jìn)入手術(shù)切口狀態(tài)或手術(shù)工具伸出多腔管狀態(tài)、成像工具體內(nèi)閉合姿態(tài)狀態(tài)或手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)狀態(tài)、成像工具進(jìn)給展開狀態(tài)或手術(shù)工具展開狀態(tài)、成像工具或手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)以及成像工具或手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)，完成展開實(shí)施；其中，手術(shù)工具展開實(shí)施方法還包括手術(shù)工具遙操作下的電切/電凝狀態(tài)。
優(yōu)選地，成像工具驅(qū)動模組與手術(shù)工具驅(qū)動模組從初始狀態(tài)切換為回零狀態(tài)過程相似，其過程如下：1)主控計(jì)算機(jī)接收成像工具驅(qū)動模組或手術(shù)工具驅(qū)動模組回零指令，并將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號經(jīng)局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組或手術(shù)工具驅(qū)動模組的狀態(tài)切換為回零狀態(tài)；2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)反饋至主控計(jì)算機(jī)，由主控計(jì)算機(jī)將回零狀態(tài)信息傳輸至主控端的顯示器進(jìn)行顯示；3)嵌入式計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)向成像用嵌入式計(jì)算機(jī)或手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送狀態(tài)切換信號，成像用嵌入式計(jì)算機(jī)或手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)通過通信總線向成像工具驅(qū)動模組或手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊發(fā)送控制信號，使成像工具驅(qū)動模組或手術(shù)工具驅(qū)動模組執(zhí)行回零操作；4)嵌入式計(jì)算機(jī)通過通信總線監(jiān)聽成像用嵌入式計(jì)算機(jī)或手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)向成像工具驅(qū)動模組或手術(shù)工具驅(qū)動模組發(fā)送的控制信號，以及成像工具驅(qū)動模組或手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊向成像用嵌入式計(jì)算機(jī)或手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送的狀態(tài)切換信號。
優(yōu)選地，成像工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具驅(qū)動模組從回零狀態(tài)切換為體外待安裝狀態(tài)的過程相似，其中，成像工具驅(qū)動模組的狀態(tài)切換動作是由成像工具驅(qū)動模組完成回零操作后自動觸發(fā)，手術(shù)工具驅(qū)動模組的狀態(tài)切換動作是由手術(shù)工具驅(qū)動模組完成回零操作后自動觸發(fā)；此時，成像工具驅(qū)動模組、手術(shù)工具驅(qū)動模組中的電機(jī)的輸出軸全部轉(zhuǎn)至零點(diǎn)位置：1)成像工具驅(qū)動模組或手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊通過通信總線向成像用嵌入式計(jì)算機(jī)或手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送狀態(tài)切換信號；成像用嵌入式計(jì)算機(jī)或手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)向嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送新狀態(tài)信號；2)嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組或手術(shù)工具驅(qū)動模組對應(yīng)的狀態(tài)切換為體外待安裝狀態(tài)；3)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將體外待安裝狀態(tài)信息傳輸至主控端的顯示器進(jìn)行顯示。
優(yōu)選地，成像工具驅(qū)動模組和成像工具與手術(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具從體外待安裝狀態(tài)切換為體外安裝完畢狀態(tài)過程相似，其過程如下：1)將成像工具與成像工具驅(qū)動模組或手術(shù)工具與手術(shù)工具驅(qū)動模組都經(jīng)過無菌屏障連接，將多腔管與基座經(jīng)過無菌屏障連接；成像工具驅(qū)動模組或手術(shù)工具驅(qū)動模組中的聯(lián)軸器分別與成像工具或手術(shù)工具中的聯(lián)軸器連接在一起傳遞運(yùn)動；2)成像工具或手術(shù)工具遠(yuǎn)端伸入并穿過多腔管中的腔道，成像工具末端所攜帶的成像照明模組與多腔管末端貼合，并保持手術(shù)工具末端所攜帶的手術(shù)執(zhí)行器在多腔管內(nèi)部；3)成像工具驅(qū)動模組或手術(shù)工具驅(qū)動模組中的讀取芯片與成像工具或手術(shù)工具上的信息標(biāo)簽連接，讀取芯片讀取信息標(biāo)簽中保存的相關(guān)信息；若讀取芯片未能成功讀取信息標(biāo)簽中相關(guān)信息，則成像工具或手術(shù)工具未安裝完畢；若安裝完畢，則進(jìn)入下一步；其中，相關(guān)信息包括尺寸、使用次數(shù)以及工具種類信息；4)讀取芯片通過通信總線將相關(guān)信息上傳至成像用嵌入式計(jì)算機(jī)或手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)，成像用嵌入式計(jì)算機(jī)或手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)根據(jù)相關(guān)信息采取對應(yīng)的控制參數(shù)和策略。
優(yōu)選地，成像工具驅(qū)動模組、成像工具從體外安裝完畢狀態(tài)切換為成像工具及多腔管進(jìn)入手術(shù)切口狀態(tài)的過程如下：1)主控計(jì)算機(jī)接收成像工具及多腔管進(jìn)入手術(shù)切口指令，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為成像工具及多腔管進(jìn)入手術(shù)切口狀態(tài)；2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將成像工具及多腔管進(jìn)入手術(shù)切口狀態(tài)信息傳輸至主控端的顯示器進(jìn)行顯示。
優(yōu)選地，成像工具驅(qū)動模組、成像工具從成像工具及多腔管進(jìn)入手術(shù)切口狀態(tài)切換為成像工具體內(nèi)閉合姿態(tài)狀態(tài)的過程與手術(shù)工具驅(qū)動模組、手術(shù)工具從手術(shù)工具伸出多腔管狀態(tài)切換為手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)狀態(tài)過程相似，其過程為：1)在成像工具遠(yuǎn)端所攜帶的成像照明模組進(jìn)入手術(shù)切口并到達(dá)預(yù)定位置后，主控計(jì)算機(jī)接收成像工具體內(nèi)閉合姿態(tài)指令，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為成像工具體內(nèi)閉合姿態(tài)狀態(tài)；手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)接收手術(shù)工具驅(qū)動模組中控制模塊發(fā)送的運(yùn)動完成信號后，將該運(yùn)動完成信號通過局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計(jì)算機(jī)；嵌入式計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)狀態(tài)；2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將成像工具體內(nèi)閉合姿態(tài)狀態(tài)或手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)狀態(tài)信息傳輸至主控端的顯示器進(jìn)行顯示。
優(yōu)選地，成像工具驅(qū)動模組、成像工具從體內(nèi)閉合姿態(tài)狀態(tài)切換為成像工具進(jìn)給展開狀態(tài)與手術(shù)工具驅(qū)動模組、手術(shù)工具從手術(shù)工具安裝完畢狀態(tài)切換為手術(shù)工具伸出多腔管狀態(tài)和從手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)狀態(tài)切換為手術(shù)工具展開狀態(tài)過程相似，其過程為：1)主控計(jì)算機(jī)接收指令，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為成像工具進(jìn)給展開狀態(tài)或?qū)⑹中g(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具伸出多腔管狀態(tài)或手術(shù)工具展開狀態(tài)；2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將成像工具進(jìn)給展開狀態(tài)信息或手術(shù)工具伸出多腔管狀態(tài)信息或手術(shù)工具展開狀態(tài)信息傳輸至主控端的顯示器進(jìn)行顯示；3)主控計(jì)算機(jī)接收狀態(tài)切換信號后，產(chǎn)生目標(biāo)位姿信號，主控計(jì)算機(jī)將該目標(biāo)位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給成像用嵌入式計(jì)算機(jī)或手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)，成像用嵌入式計(jì)算機(jī)或手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)接收目標(biāo)位姿信號后對成像工具驅(qū)動模組及成像工具或手術(shù)工具驅(qū)動模組及手術(shù)工具進(jìn)行閉環(huán)控制；其中，目標(biāo)位姿信號包括成像工具進(jìn)給展開后成像照明模組的位姿信息或手術(shù)工具伸出多腔管后手術(shù)執(zhí)行器的位姿信息或手術(shù)工具伸出多腔管的部分側(cè)向展開后手術(shù)執(zhí)行器的位姿信息。
優(yōu)選地，成像工具驅(qū)動模組和成像工具從成像工具進(jìn)給展開狀態(tài)切換為保持當(dāng)前位姿狀態(tài)的過程與手術(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具從手術(shù)工具展開狀態(tài)切換為保持當(dāng)前位姿狀態(tài)的過程相似，其具體過程如下：1)成像用嵌入式計(jì)算機(jī)或手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)通過通信總線接收成像工具驅(qū)動模組或手術(shù)工具驅(qū)動模組中控制模塊發(fā)送的完成信號后，并將該完成信號通過局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計(jì)算機(jī)；2)嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具或手術(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為保持當(dāng)前位姿狀態(tài)；3)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將保持當(dāng)前位姿狀態(tài)信息傳輸至主控端的顯示器進(jìn)行顯示。
優(yōu)選地，成像工具驅(qū)動模組和成像工具從保持當(dāng)前位姿狀態(tài)切換為遙操作運(yùn)動狀態(tài)的過程與手術(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具從保持當(dāng)前位姿狀態(tài)切換為遙操作運(yùn)動狀態(tài)的過程相似，以遙控操作設(shè)備、踏板與成像工具或手術(shù)工具建立遙控操作映射關(guān)系為例：1)建立遙控操作設(shè)備、踏板與成像工具或手術(shù)工具的遙操作映射關(guān)系，即通過遙控操作設(shè)備和踏板控制成像工具或手術(shù)工具的運(yùn)動及狀態(tài)；2)踩踏踏板，主控計(jì)算機(jī)讀取踏板的踩下狀態(tài)信息，開始接收遙控操作設(shè)備發(fā)送的目標(biāo)位姿信號和成像用嵌入式計(jì)算機(jī)或手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)發(fā)送的實(shí)際位姿信號；該實(shí)際位姿信號為成像工具驅(qū)動模組或手術(shù)工具驅(qū)動模組中電機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器通過控制模塊向成像用嵌入式計(jì)算機(jī)或手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送并經(jīng)成像用嵌入式計(jì)算機(jī)或手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)通過正運(yùn)動學(xué)算法解算后的信號；3)當(dāng)目標(biāo)位姿信號與實(shí)際位姿信號的差異小于預(yù)設(shè)誤差閾值時，主控計(jì)算機(jī)將產(chǎn)生新狀態(tài)信號，并通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)分別將成像工具驅(qū)動模組和成像工具或手術(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為遙操作運(yùn)動狀態(tài)；4)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將遙操作運(yùn)動狀態(tài)信息傳輸至主控端的顯示器進(jìn)行顯示；5)在遙操作運(yùn)動狀態(tài)下，主控計(jì)算機(jī)將遙控操作設(shè)備發(fā)送的目標(biāo)位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給成像用嵌入式計(jì)算機(jī)或手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)，成像用嵌入式計(jì)算機(jī)對成像工具驅(qū)動模組、成像工具進(jìn)行閉環(huán)控制，手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)對手術(shù)工具驅(qū)動模組、手術(shù)工具進(jìn)行閉環(huán)控制，最終實(shí)現(xiàn)遙控操作設(shè)備對成像工具或手術(shù)工具的遙操作；6)在手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)中，能同時觸發(fā)遙控操作設(shè)備上的觸發(fā)裝置，主控計(jì)算機(jī)讀取觸發(fā)裝置的狀態(tài)變化信號，并將觸發(fā)裝置狀態(tài)變化信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)，手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)通過手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊控制電機(jī)，進(jìn)而控制機(jī)械式手術(shù)執(zhí)行器的機(jī)械狀態(tài)。
優(yōu)選地，手術(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具從手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)切換為手術(shù)工具遙操作下的電切/電凝狀態(tài)，該狀態(tài)切換動作為觸發(fā)遠(yuǎn)程操控設(shè)備上觸發(fā)裝置，其過程如下：1)主控計(jì)算機(jī)讀取觸發(fā)遠(yuǎn)程操控設(shè)備上觸發(fā)裝置的狀態(tài)變化信號，并將觸發(fā)裝置的狀態(tài)變化信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具遙操作下的電切/電凝狀態(tài)，進(jìn)而嵌入式計(jì)算機(jī)通過電磁繼電器控制能量發(fā)生器的通斷和模式切換，實(shí)現(xiàn)能量式手術(shù)執(zhí)行器能量輸入的接通與模式切換；2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具遙操作下的電切/電凝狀態(tài)信息傳輸至主控端的顯示器進(jìn)行顯示。
優(yōu)選地，所述步驟四中，當(dāng)手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)結(jié)束以后，手術(shù)工具退出方法是將手術(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具從手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)依次切換為手術(shù)工具回直狀態(tài)、手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)狀態(tài)、手術(shù)工具退回多腔管狀態(tài)、手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)和手術(shù)工具體外待安裝狀態(tài)，完成手術(shù)工具的退出。
優(yōu)選地，所述步驟四中，當(dāng)成像工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)結(jié)束以后，成像工具退出方法是將成像工具驅(qū)動模組和成像工具從成像工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)依次切換為成像工具回退收攏狀態(tài)、成像工具體內(nèi)閉合姿態(tài)狀態(tài)、成像工具及多腔管退出手術(shù)切口狀態(tài)、成像工具體外安裝完畢狀態(tài)和成像工具體外待安裝狀態(tài)，完成成像工具的退出。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明針對單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，提出了一套完整的術(shù)前準(zhǔn)備、術(shù)中操作、術(shù)后撤出的系統(tǒng)施展方法。2.本發(fā)明所提出的系統(tǒng)施展方法中，經(jīng)同一多腔管進(jìn)入手術(shù)切口的成像工具、多個手術(shù)工具均能夠側(cè)向展開，保證了單孔腔鏡手術(shù)的正常施展。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的整體流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
如圖1所示，本發(fā)明提供一種手術(shù)機(jī)器人的成像工具與手術(shù)工具展開實(shí)施、退出方法，其包括以下步驟：
步驟一：設(shè)置一包括主控端、受控端、執(zhí)行端的控制系統(tǒng)，位于受控端與執(zhí)行端之間設(shè)置有多腔管；由控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對成像工具和手術(shù)工具展開和退出。
其中，主控端包括遙控操作設(shè)備、踏板、主控計(jì)算機(jī)和顯示器，其中遙控操作設(shè)備內(nèi)設(shè)置有第一觸發(fā)裝置和第二觸發(fā)裝置；受控端包括嵌入式計(jì)算機(jī)、成像用嵌入式計(jì)算機(jī)、第一至第三手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)、成像工具驅(qū)動模組、第一至第三手術(shù)工具驅(qū)動模組、電磁繼電器和能量發(fā)生器，在成像工具驅(qū)動模組和第一至第三手術(shù)工具驅(qū)動模組內(nèi)都設(shè)置有讀取芯片、零點(diǎn)開關(guān)和電機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器；執(zhí)行端包括成像工具、第一至第三手術(shù)工具、第一至第三手術(shù)執(zhí)行器以及設(shè)置在成像工具上及手術(shù)工具上的信息標(biāo)簽；在多腔管和基座、成像工具和成像工具驅(qū)動模組、手術(shù)工具和手術(shù)工具驅(qū)動模組間設(shè)置有無菌屏障。
步驟二：成像工具展開實(shí)施方法包括以下步驟：
201)將成像工具驅(qū)動模組從初始狀態(tài)401切換為回零狀態(tài)403：
在初始狀態(tài)401下，無菌屏障與成像工具驅(qū)動模組、手術(shù)工具驅(qū)動模組、基座連接，無菌屏障的無菌膜將未消毒的系統(tǒng)組件覆蓋，保證病患側(cè)的無菌環(huán)境；已消毒的多腔管也通過無菌屏障與基座緊固連接，基座由人力或自動化運(yùn)動致動，攜帶成像工具驅(qū)動模組、手術(shù)工具驅(qū)動模組、多腔管共同運(yùn)動。
201.1)主控計(jì)算機(jī)接收成像工具驅(qū)動模組回零指令，并將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號(即回零狀態(tài)信號)經(jīng)局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組的狀態(tài)切換為回零狀態(tài)。
201.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)反饋至主控計(jì)算機(jī)，由主控計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組回零信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示；
201.3)嵌入式計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)向成像用嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送狀態(tài)切換信號，成像用嵌入式計(jì)算機(jī)通過通信總線向成像工具驅(qū)動模組中的控制模塊發(fā)送控制信號，使成像工具驅(qū)動模組執(zhí)行回零操作。
回零操作是指成像工具驅(qū)動模組中電機(jī)回復(fù)至零點(diǎn)位置。該零點(diǎn)位置由如下方式確定：電機(jī)的輸出軸緊固連接聯(lián)軸器，聯(lián)軸器上設(shè)置有特殊標(biāo)識，該特殊標(biāo)識可使聯(lián)軸器在每360°的旋轉(zhuǎn)過程中均在預(yù)先設(shè)定位置觸發(fā)零點(diǎn)開關(guān)，被觸發(fā)的零點(diǎn)開關(guān)發(fā)出信號到成像工具驅(qū)動模組中的控制模塊，該控制模塊記錄此時聯(lián)軸器所處旋轉(zhuǎn)角度為零點(diǎn)位置。其中，特殊標(biāo)識包括由高反射材料制成的標(biāo)識。
201.4)嵌入式計(jì)算機(jī)通過通信總線監(jiān)聽成像用嵌入式計(jì)算機(jī)向成像工具驅(qū)動模組發(fā)送的控制信號，以及成像工具驅(qū)動模組中的控制模塊向成像用嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送的狀態(tài)反饋信號。
202)將成像工具驅(qū)動模組從回零狀態(tài)403切換為成像工具體外待安裝狀態(tài)405，該狀態(tài)切換動作是由成像工具待安裝狀態(tài)在回零操作后自動觸發(fā)，此時，成像工具驅(qū)動模組中的電機(jī)的輸出軸全部轉(zhuǎn)至零點(diǎn)位置：
202.1)成像工具驅(qū)動模組中的控制模塊通過通信總線向成像用嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送狀態(tài)切換信號；成像用嵌入式計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)向嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送新狀態(tài)信號(即成像工具體外待安裝信號)。
202.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組對應(yīng)的狀態(tài)切換為體外待安裝狀態(tài)405。
202.3)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將成像工具體外待安裝狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
203)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具的體外待安裝狀態(tài)405切換為成像工具體外安裝完畢狀態(tài)407：
203.1)將成像工具與成像工具驅(qū)動模組經(jīng)過無菌屏障連接。此時，成像工具驅(qū)動模組中的聯(lián)軸器與成像工具中的聯(lián)軸器連接在一起，并可傳遞運(yùn)動，如旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或直線運(yùn)動；
203.2)成像工具遠(yuǎn)端伸入并穿過多腔管中供成像工具通過的腔道，成像工具末端所攜帶的成像照明模組與多腔管末端貼合。
203.3)成像工具驅(qū)動模組中的讀取芯片與成像工具上的信息標(biāo)簽直接或間接連接，讀取芯片讀取信息標(biāo)簽中保存的所安裝的成像工具相關(guān)信息(如尺寸、使用次數(shù)以及工具種類等)。若讀取芯片未能成功讀取信息標(biāo)簽中相關(guān)信息，說明成像工具未安裝完畢；若成像工具安裝完畢，則進(jìn)入下一步。
203.4)讀取芯片通過通信總線將相關(guān)信息上傳至成像用嵌入式計(jì)算機(jī)，成像用嵌入式計(jì)算機(jī)可根據(jù)相關(guān)信息采取對應(yīng)的控制參數(shù)和策略：
當(dāng)成像用嵌入式計(jì)算機(jī)將相關(guān)信息通過局域網(wǎng)上傳至主控計(jì)算機(jī)后，主控計(jì)算機(jī)接收成像工具體外安裝完畢指令，并控制開啟遠(yuǎn)端圖像區(qū)，使遠(yuǎn)端圖像區(qū)開始顯示成像工具所攜帶的成像照明模組返回的圖像，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號(即成像工具體外安裝完畢信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為成像工具體外安裝完畢狀態(tài)407。
203.5)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將成像工具體外安裝完畢狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
204)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具從體外安裝完畢狀態(tài)407切換為成像工具及多腔管進(jìn)入手術(shù)切口狀態(tài)409：
204.1)主控計(jì)算機(jī)接收成像工具及多腔管進(jìn)入手術(shù)切口指令，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號(即進(jìn)入手術(shù)切口信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為成像工具及多腔管進(jìn)入手術(shù)切口狀態(tài)409。
204.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將成像工具及多腔管進(jìn)入手術(shù)切口狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
上述步驟完成后，基座通過人力或自動化運(yùn)動攜帶成像工具驅(qū)動模組、成像工具、手術(shù)工具驅(qū)動模組及多腔管整體運(yùn)動，使得多腔管的遠(yuǎn)端及貼合于多腔管遠(yuǎn)端面上的成像照明模組通過病人身上的手術(shù)切口進(jìn)入體內(nèi)。
205)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具從成像工具及多腔管進(jìn)入手術(shù)切口狀態(tài)409切換為成像工具體內(nèi)閉合姿態(tài)狀態(tài)411：
205.1)在成像工具遠(yuǎn)端所攜帶的成像照明模組進(jìn)入手術(shù)切口并到達(dá)預(yù)定位置后，主控計(jì)算機(jī)接收成像工具體內(nèi)閉合姿態(tài)指令，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號(即成像工具體內(nèi)閉合姿態(tài)信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為成像工具體內(nèi)閉合姿態(tài)狀態(tài)411。
205.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將成像工具體內(nèi)閉合姿態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
206)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具從成像工具體內(nèi)閉合姿態(tài)狀態(tài)411切換為成像工具進(jìn)給展開狀態(tài)413：
206.1)主控計(jì)算機(jī)接收成像工具進(jìn)給展開指令，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號(即成像工具進(jìn)給展開信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為成像工具進(jìn)給展開狀態(tài)413。
206.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將成像工具進(jìn)給展開狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
206.3)主控計(jì)算機(jī)接收狀態(tài)切換信號后，產(chǎn)生目標(biāo)位姿信號，該目標(biāo)位姿信號包括成像工具進(jìn)給展開后成像照明模組的目標(biāo)位姿信息，主控計(jì)算機(jī)將該目標(biāo)位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給成像用嵌入式計(jì)算機(jī)，成像用嵌入式計(jì)算機(jī)接收目標(biāo)位姿信號后對成像工具驅(qū)動模組及成像工具進(jìn)行閉環(huán)控制。
207)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具從成像工具進(jìn)給展開狀態(tài)413切換為成像工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)415，在成像工具進(jìn)給展開且成像照明模組運(yùn)動至預(yù)定位姿后自動觸發(fā)保持當(dāng)前位姿狀態(tài)；其中，自動觸發(fā)是指成像工具驅(qū)動模組中的控制模塊通過電機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器測得電機(jī)輸出軸已轉(zhuǎn)至指定旋轉(zhuǎn)角度，即成像照明模組運(yùn)動至預(yù)定位姿；其具體過程如下：
207.1)成像用嵌入式計(jì)算機(jī)通過通信總線接收成像工具驅(qū)動模組中控制模塊發(fā)送的運(yùn)動完成信號后，并將該運(yùn)動完成信號通過局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計(jì)算機(jī)。
207.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為成像工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)415。
207.3)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將成像工具保持當(dāng)前位姿傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
208)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具從成像工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)415切換為成像工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)417：
以遙控操作設(shè)備、踏板與成像工具建立遙操作映射關(guān)系為例：
208.1)建立遙控操作設(shè)備、踏板與成像工具的遙操作映射關(guān)系，即通過遙控操作設(shè)備和踏板控制成像工具的運(yùn)動及狀態(tài)。
208.2)踩踏踏板，主控計(jì)算機(jī)讀取踏板的踩下狀態(tài)信息，開始接收遙控操作設(shè)備發(fā)送的目標(biāo)位姿信號和成像用嵌入式計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)發(fā)送的實(shí)際位姿信號；該實(shí)際位姿信號為成像工具驅(qū)動模組中電機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器通過控制模塊向成像用嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送、并經(jīng)成像用嵌入式計(jì)算機(jī)通過正運(yùn)動學(xué)算法解算后的信號；
208.3)當(dāng)目標(biāo)位姿信號與實(shí)際位姿信號中包含的位姿信息相符時(即目標(biāo)位姿信號與實(shí)際位姿信號的差異小于一個預(yù)設(shè)誤差閾值)，主控計(jì)算機(jī)將產(chǎn)生新狀態(tài)信號(即成像工具遙操作運(yùn)動信號)，并通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為成像工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)417。
208.4)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將成像工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
上述各步驟中，需要注意的是，在成像工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)415下，當(dāng)主控計(jì)算機(jī)接收到的目標(biāo)位姿信號和實(shí)際位姿信號中包含的位姿信息差異過大時，從成像工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)415切換至成像工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)417的動作未完成，則不會進(jìn)入成像工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)417。這樣可以有效避免成像工具驅(qū)動模組和成像工具在遙操作運(yùn)動初期出現(xiàn)位姿的急劇變化，保證其運(yùn)動的平穩(wěn)性。
208.5)在成像工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)417下，主控計(jì)算機(jī)將遙控操作設(shè)備發(fā)送的目標(biāo)位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給成像用嵌入式計(jì)算機(jī)，成像用嵌入式計(jì)算機(jī)對成像工具驅(qū)動模組、成像工具進(jìn)行閉環(huán)控制，最終實(shí)現(xiàn)遙控操作設(shè)備對成像工具的遙控操作，并實(shí)時調(diào)整成像照明模組的位姿。
步驟三：手術(shù)工具展開實(shí)施方法如下，由于第一手術(shù)工具至第三手術(shù)工具展開方法相同，在本實(shí)施例中，以第一手術(shù)工具為例對本發(fā)明的手術(shù)工具展開方法作進(jìn)一步介紹，其步驟為：
301)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組從初始狀態(tài)401切換為手術(shù)工具驅(qū)動模組回零狀態(tài)419：
301.1)主控計(jì)算機(jī)接收第一手術(shù)工具驅(qū)動模組回零指令，主控計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的新狀態(tài)信號(即第一手術(shù)工具驅(qū)動模組回零信號)并通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具驅(qū)動模組回零狀態(tài)。
301.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具驅(qū)動模組回零狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
301.3)嵌入式計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)向第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送該狀態(tài)切換信號，第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)通過通信總線向第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊發(fā)送控制信號，使該第一手術(shù)工具驅(qū)動模組執(zhí)行回零操作；
回零操作與成像工具展開方法中的步驟201.3)相同，該回零操作是指手術(shù)工具驅(qū)動模組中電機(jī)回復(fù)至零點(diǎn)位置。該零點(diǎn)位置由如下方式確定：電機(jī)的輸出軸緊固連接聯(lián)軸器，聯(lián)軸器上有特殊標(biāo)識，該特殊標(biāo)識可使聯(lián)軸器在每360°的旋轉(zhuǎn)過程中均于預(yù)先設(shè)定位置觸發(fā)零點(diǎn)開關(guān)，被觸發(fā)的零點(diǎn)開關(guān)發(fā)出信號到手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊，控制模塊記錄此時聯(lián)軸器所處旋轉(zhuǎn)角度為零點(diǎn)位置。其中，特殊標(biāo)識包括由高反射材料制成的標(biāo)識。
301.4)嵌入式計(jì)算機(jī)通過通信總線監(jiān)聽第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)向第一手術(shù)工具驅(qū)動模組發(fā)送的控制信號，及第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊向第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送的狀態(tài)反饋信號。
302)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組從手術(shù)工具驅(qū)動模組回零狀態(tài)419切換至手術(shù)工具體外待安裝狀態(tài)421，該狀態(tài)切換動作是由第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)識別第一手術(shù)工具驅(qū)動模組完成回零操作后自動觸發(fā)，此時，第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的電機(jī)的輸出軸全部轉(zhuǎn)至零點(diǎn)位置：
302.1)第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊通過通信總線向第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送狀態(tài)切換信號，第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)將新狀態(tài)信號(即手術(shù)工具體外待安裝信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計(jì)算機(jī)。
302.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組的對應(yīng)狀態(tài)切換為手術(shù)工具體外待安裝狀態(tài)421。
302.3)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具體外待安裝狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
303)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具從手術(shù)工具體外待安裝狀態(tài)421切換為手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)423：
303.1)將第一手術(shù)工具與第一手術(shù)工具驅(qū)動模組經(jīng)過無菌屏障連接，此時，第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的聯(lián)軸器與第一手術(shù)工具中的聯(lián)軸器連接在一起，并可傳遞運(yùn)動，如旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或直線運(yùn)動；
若第一手術(shù)工具攜帶能量式手術(shù)執(zhí)行器，則能量式手術(shù)執(zhí)行器與能量發(fā)生器連接以接收來自能量發(fā)生器的能量輸入。
303.2)第一手術(shù)工具遠(yuǎn)端伸入多腔管中供手術(shù)工具通過的腔道，并保持手術(shù)執(zhí)行器在多腔管內(nèi)部；
303.3)第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的讀取芯片與第一手術(shù)工具上的信息標(biāo)簽直接或間接的連接在一起，讀取芯片讀取信息標(biāo)簽中保存的第一手術(shù)工具相關(guān)信息(如尺寸、使用次數(shù)、工具種類等)。若讀取芯片未能成功讀取信息標(biāo)簽中相關(guān)信息，說明第一手術(shù)工具未安裝完畢；若第一手術(shù)工具安裝完畢，則進(jìn)入下一步。
303.4)讀取芯片通過通信總線將相關(guān)信息上傳至第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)，第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)可根據(jù)相關(guān)信息采取對應(yīng)的控制參數(shù)和策略：
當(dāng)?shù)谝皇中g(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)將相關(guān)信息通過局域網(wǎng)上傳至主控計(jì)算機(jī)后，主控計(jì)算機(jī)讀取手術(shù)工具體外安裝完畢指令，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號(即手術(shù)工具體外安裝完畢信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)423。
303.5)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
304)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具從手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)423切換為手術(shù)工具伸出多腔管狀態(tài)425：
304.1)主控計(jì)算機(jī)接收手術(shù)工具伸出多腔管指令，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號(即手術(shù)工具伸出多腔管信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具伸出多腔管狀態(tài)425。
304.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具伸出多腔管狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
304.3)主控計(jì)算機(jī)接收新狀態(tài)信號后，產(chǎn)生目標(biāo)位姿信號，該目標(biāo)位姿信號包括第一手術(shù)工具伸出多腔管后第一手術(shù)執(zhí)行器的位姿信息，主控計(jì)算機(jī)將該目標(biāo)位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)，第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)接收目標(biāo)位姿信號后對第一手術(shù)工具驅(qū)動模組及第一手術(shù)工具進(jìn)行閉環(huán)控制。
305)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具從手術(shù)工具伸出多腔管狀態(tài)425切換為手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)427；該狀態(tài)切換動作在第一手術(shù)工具所攜帶手術(shù)執(zhí)行器伸出多腔管并到達(dá)指定位姿后自動觸發(fā)，該指定位姿為手術(shù)執(zhí)行器伸出多腔管末端一定距離(即預(yù)先設(shè)定的距離)，且第一手術(shù)工具伸出多腔管部分的軸線方向與多腔管的軸線平行；自動觸發(fā)是指第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊通過電機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器測得電機(jī)輸出軸已轉(zhuǎn)至指定旋轉(zhuǎn)角度，即手術(shù)執(zhí)行器到達(dá)指定位姿：
305.1)第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)接收第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中控制模塊發(fā)送的運(yùn)動完成信號后，將該運(yùn)動完成信號通過局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計(jì)算機(jī)；嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)427。
305.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
306)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具從手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)狀態(tài)427切換為手術(shù)工具展開狀態(tài)429：
306.1)主控計(jì)算機(jī)接收手術(shù)工具展開指令，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號(即手術(shù)工具展開信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具展開狀態(tài)429。
306.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具展開狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
306.3)主控計(jì)算機(jī)接收新狀態(tài)信號后，產(chǎn)生目標(biāo)位姿信號，該目標(biāo)位姿信號包括第一手術(shù)工具伸出多腔管的部分側(cè)向展開后手術(shù)執(zhí)行器(為機(jī)械式手術(shù)執(zhí)行器或能量式手術(shù)執(zhí)行器)的位姿信息，主控計(jì)算機(jī)將該目標(biāo)位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)，第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)接收目標(biāo)位姿信號后對第一手術(shù)工具驅(qū)動模組及第一手術(shù)工具進(jìn)行閉環(huán)控制。
307)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具從手術(shù)工具展開狀態(tài)429切換為手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)431，該狀態(tài)切換動作在第一手術(shù)工具展開且第一手術(shù)執(zhí)行器運(yùn)動至指定位姿后自動觸發(fā)，自動觸發(fā)是指第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊通過電機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器測得電機(jī)輸出軸已轉(zhuǎn)至指定旋轉(zhuǎn)角度，即第一手術(shù)執(zhí)行器已運(yùn)動至指定位姿；其具體過程如下：
307.1)第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)接收第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中控制模塊發(fā)送的運(yùn)動完成信號后，將該運(yùn)動完成信號通過局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)431。
307.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
308)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具從手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)431切換為手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)435；
以遙控操作設(shè)備、踏板與第一手術(shù)工具建立遙操作映射關(guān)系為例：
308.1)建立遙控操作設(shè)備、踏板與第一手術(shù)工具的遙操作映射關(guān)系，即通過遙控操作設(shè)備和踏板控制第一手術(shù)工具的運(yùn)動及狀態(tài)。
308.2)踩踏踏板，主控計(jì)算機(jī)讀取踏板的踩下狀態(tài)信息，開始接收遙控操作設(shè)備發(fā)送的目標(biāo)位姿信號和第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)發(fā)送的實(shí)際位姿信號，實(shí)際位姿信號為第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中電機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器通過控制模塊向第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送、并經(jīng)第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)通過正運(yùn)動學(xué)算法解算后的信號；
308.3)當(dāng)目標(biāo)位姿信號與實(shí)際位姿信號中包含的位姿信息相符時(即目標(biāo)位姿信號與實(shí)際位姿信號的差異小于一個預(yù)設(shè)的誤差閾值)，主控計(jì)算機(jī)將產(chǎn)生狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)435。
308.4)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
上述各步驟中，需要注意的是，在手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)431下，當(dāng)主控計(jì)算機(jī)接收到的目標(biāo)位姿信號和實(shí)際位姿信號中包含的位姿信息差異過大時，從手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)431切換至手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)435的動作未完成，則不會進(jìn)入手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)435。這樣可以有效避免第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具在遙操作運(yùn)動初期出現(xiàn)位姿的急劇變化，保證其運(yùn)動的平穩(wěn)性。
308.5)在手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)435下，主控計(jì)算機(jī)將遙控操作設(shè)備發(fā)送的目標(biāo)位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)，第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)對第一手術(shù)工具驅(qū)動模組、第一手術(shù)工具進(jìn)行閉環(huán)控制，最終實(shí)現(xiàn)遙控操作設(shè)備對第一手術(shù)工具的遙控操作，并實(shí)時調(diào)整手術(shù)執(zhí)行器的位姿。
308.6)在手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)435中，可以同時觸發(fā)遠(yuǎn)程操控設(shè)備上的第二觸發(fā)裝置，主控計(jì)算機(jī)讀取第二觸發(fā)裝置的狀態(tài)變化信號，并將第二觸發(fā)裝置狀態(tài)變化信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)，第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)通過第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊控制電機(jī)，進(jìn)而控制機(jī)械式手術(shù)執(zhí)行器的機(jī)械狀態(tài)，如手術(shù)鉗的張合；優(yōu)選地，第二觸發(fā)裝置可采用滾輪。
309)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具從手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)435切換為手術(shù)工具遙操作下的電切/電凝狀態(tài)433，該狀態(tài)切換動作為觸發(fā)遠(yuǎn)程操控設(shè)備上第一觸發(fā)裝置：
309.1)主控計(jì)算機(jī)讀取觸發(fā)遠(yuǎn)程操控設(shè)備上第一觸發(fā)裝置的狀態(tài)變化信號，并將第一觸發(fā)裝置的狀態(tài)變化信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為第一手術(shù)工具遙操作下的電切/電凝狀態(tài)433，進(jìn)而嵌入式計(jì)算機(jī)可通過電磁繼電器控制能量發(fā)生器的通斷和模式切換，實(shí)現(xiàn)能量式手術(shù)執(zhí)行器能量輸入的接通與模式切換，如電切、電凝等。
309.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具遙操作下的電切/電凝狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
上述各步驟中，需要注意的是，在手術(shù)工具遙操作下的電切/電凝狀態(tài)433中，可同時執(zhí)行手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)435中的相關(guān)運(yùn)動控制，即對手術(shù)執(zhí)行器位姿的調(diào)節(jié)和對手術(shù)執(zhí)行器的機(jī)械狀態(tài)調(diào)節(jié)。若第一手術(shù)工具攜帶的是非能量式手術(shù)執(zhí)行器，則觸發(fā)遠(yuǎn)程操控設(shè)備上第一觸發(fā)裝置無效。
步驟四：當(dāng)手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)和手術(shù)工具遙操作下的電切/電凝狀態(tài)結(jié)束以后，手術(shù)工具退出方法如下，由于第一手術(shù)工具至第三手術(shù)工具退出方法相同，在本實(shí)施例中，以第一手術(shù)工具為例對本發(fā)明的手術(shù)工具退出方法作進(jìn)一步介紹，其步驟為：
401)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具從手術(shù)工具遙操作下的電切/電凝狀態(tài)433切換為手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)435，該狀態(tài)切換動作是松開遠(yuǎn)程操控設(shè)備上第一觸發(fā)裝置。
401.1)主控計(jì)算機(jī)讀取觸發(fā)遠(yuǎn)程操控設(shè)備上第一觸發(fā)裝置的狀態(tài)變化信號，并將第一觸發(fā)裝置狀態(tài)變化信號發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為第一手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)435，進(jìn)而嵌入式計(jì)算機(jī)通過電磁繼電器控制能量發(fā)生器斷開，停止向能量式手術(shù)執(zhí)行器輸出能量。
401.3)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
402)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具從手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)435切換為手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)431：
402.1)松開踏板，主控計(jì)算機(jī)讀取踏板的輸入變化信號，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號(即手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)431。
402.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
402.3)主控計(jì)算機(jī)停止發(fā)送遠(yuǎn)程操控設(shè)備所輸出的目標(biāo)位姿信號。嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)，第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)通過第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊控制電機(jī)輸出軸保持當(dāng)前角度，即第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具閉環(huán)控制在當(dāng)前位姿。
403)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具從手術(shù)工具遙操作下的電切/電凝狀態(tài)433切換為手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)431：
403.1)松開踏板，主控計(jì)算機(jī)讀取踏板的輸入變化信號，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號(即手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)431；同時，通過電磁繼電器控制能量發(fā)生器斷開，進(jìn)而停止能量發(fā)生器向能量式手術(shù)執(zhí)行器輸出能量。
403.2)主控計(jì)算機(jī)停止發(fā)送遠(yuǎn)程操控設(shè)備所輸出的目標(biāo)位姿信號。嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)傳送給第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)，第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制第一手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿。
404)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具從手術(shù)工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)431切換為手術(shù)工具回直狀態(tài)429：
404.1)主控計(jì)算機(jī)接收手術(shù)工具回直指令，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號(即手術(shù)工具回直信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具回直狀態(tài)429。
404.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具體內(nèi)回直狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
404.3)主控計(jì)算機(jī)接收狀態(tài)切換信號后，產(chǎn)生目標(biāo)位姿信號，該目標(biāo)位姿信號包括第一手術(shù)工具伸出多腔管的部分回直后手術(shù)執(zhí)行器的位姿信息，主控計(jì)算機(jī)將該目標(biāo)位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)，第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)接收目標(biāo)位姿信號后對第一手術(shù)工具驅(qū)動模組及第一手術(shù)工具進(jìn)行閉環(huán)控制。
405)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具從手術(shù)工具回直狀態(tài)429切換為手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)狀態(tài)427；該狀態(tài)切換動作在第一手術(shù)工具回直完成、手術(shù)執(zhí)行器運(yùn)動至指定位姿后自動觸發(fā)，自動觸發(fā)是指第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊通過電機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器測得電機(jī)輸出軸已轉(zhuǎn)至指定旋轉(zhuǎn)角度，即手術(shù)執(zhí)行器(為機(jī)械式手術(shù)執(zhí)行器或能量式手術(shù)執(zhí)行器)運(yùn)動至特定位姿：
405.1)第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)接收第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中控制模塊發(fā)送的運(yùn)動完成信號后，將該運(yùn)動完成信號通過局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計(jì)算機(jī)。嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)狀態(tài)427。
405.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
406)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具從手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)狀態(tài)427切換為手術(shù)工具退回多腔管狀態(tài)425：
406.1)主控計(jì)算機(jī)接收手術(shù)工具退回多腔管指令，并將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號(即手術(shù)工具退回多腔管信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具退回多腔管狀態(tài)425。
406.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具退回多腔管狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
406.3)主控計(jì)算機(jī)接收狀態(tài)切換信號后，產(chǎn)生目標(biāo)位姿信號，該目標(biāo)位姿信號包括第一手術(shù)工具及第一手術(shù)執(zhí)行器退回多腔管內(nèi)的手術(shù)執(zhí)行器的位姿信息，主控計(jì)算機(jī)將該目標(biāo)位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)，第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)接收目標(biāo)位姿信號后對第一手術(shù)工具驅(qū)動模組及第一手術(shù)工具進(jìn)行閉環(huán)控制。
407)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具從手術(shù)工具退回多腔管狀態(tài)425切換為手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)423；該狀態(tài)切換動作在第一手術(shù)工具及第一手術(shù)執(zhí)行器退回多腔管內(nèi)至指定位姿后自動觸發(fā)，自動觸發(fā)指第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊通過電機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器測得電機(jī)輸出軸已轉(zhuǎn)至指定旋轉(zhuǎn)角度，即手術(shù)執(zhí)行器運(yùn)動至指定位姿：
407.1)第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)接收第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中控制模塊發(fā)送的運(yùn)動完成信號后，將該運(yùn)動完成信號通過局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計(jì)算機(jī)。嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)423。
407.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
408)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具從手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)423切換為手術(shù)工具體外待安裝狀態(tài)421：
408.1)將手術(shù)工具從第一手術(shù)工具驅(qū)動模組上卸下，第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的讀取芯片與第一手術(shù)工具中信息標(biāo)簽斷開連接，且無法讀取任何信息；能量式手術(shù)執(zhí)行器與能量發(fā)生器斷開連接；至此，第一手術(shù)工具完全與手術(shù)機(jī)器人中受控端分離。
408.2)第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)接收第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中讀取芯片發(fā)送的信息標(biāo)簽讀取失敗信號后，將此信息標(biāo)簽讀取失敗信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為手術(shù)工具體外待安裝狀態(tài)421。
408.3)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將手術(shù)工具體外待安裝狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。上述各步驟完成后，需要注意的是，在手術(shù)工具伸出/退回多腔管狀態(tài)425至手術(shù)工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)435區(qū)間內(nèi)，成像工具應(yīng)處于成像工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)415、成像工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)417中的某一狀態(tài)。
步驟五：當(dāng)成像工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)417結(jié)束以后，成像工具退出方法包括以下步驟：
501)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具從成像工具遙操作運(yùn)動狀態(tài)417切換為成像工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)415：
仍以遙控操作設(shè)備、踏板與成像工具建立遙操作映射關(guān)系為例：
501.1)松開踏板，主控計(jì)算機(jī)讀取踏板的松開狀態(tài)信號，將新狀態(tài)信號(即成像工具保持當(dāng)前位姿信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為成像工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)415。
501.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將新狀態(tài)信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將成像工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
501.3)主控計(jì)算機(jī)停止向外發(fā)送從遙控操作設(shè)備接收的目標(biāo)位姿信號，嵌入式計(jì)算機(jī)將新狀態(tài)信號通過局域網(wǎng)傳送給成像用嵌入式計(jì)算機(jī)，成像用嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具閉環(huán)控制在當(dāng)前位姿。
502)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具從成像工具保持當(dāng)前位姿狀態(tài)415切換為成像工具回退收攏狀態(tài)413：
502.1)主控計(jì)算機(jī)接收成像工具回退收攏指令，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號(即成像工具回退收攏信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為成像工具回退收攏狀態(tài)413。
502.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將成像工具回退收攏狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
502.3)主控計(jì)算機(jī)接收狀態(tài)切換信號后，產(chǎn)生目標(biāo)位姿信號，該目標(biāo)位姿信號包括成像工具伸出多腔管的部分回退收攏直至成像照明模組與多腔管末端面貼合后的成像照明模組的位姿信息；主控計(jì)算機(jī)將目標(biāo)位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給成像用嵌入式計(jì)算機(jī)，成像用嵌入式計(jì)算機(jī)接收目標(biāo)位姿信號后對成像工具驅(qū)動模組及成像工具進(jìn)行閉環(huán)控制。
503)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具從成像工具回退收攏狀態(tài)413切換為成像工具體內(nèi)閉合姿態(tài)狀態(tài)411，該狀態(tài)切換動作在成像工具回退收攏且成像照明模組運(yùn)動至與多腔管末端面貼合的指定位姿后自動觸發(fā)；自動觸發(fā)是指成像工具驅(qū)動模組中的控制模塊通過電機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器測得電機(jī)輸出軸已轉(zhuǎn)至預(yù)先設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度，即成像照明模組運(yùn)動至指定位姿。
503.1)成像用嵌入式計(jì)算機(jī)接收成像工具驅(qū)動模組中控制模塊發(fā)送的運(yùn)動完成信號后，將該運(yùn)動完成信號通過局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為成像工具體內(nèi)閉合姿態(tài)狀態(tài)411。
503.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將成像工具體內(nèi)閉合姿態(tài)狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
504)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具從成像工具體內(nèi)閉合姿態(tài)狀態(tài)411切換為成像工具及多腔管退出手術(shù)切口狀態(tài)409：
504.1)主控計(jì)算機(jī)接收成像工具及多腔管退出手術(shù)切口指令，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號(即退出手術(shù)切口信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為成像工具及多腔管退出手術(shù)切口狀態(tài)409。
504.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將成像工具及多腔管退出手術(shù)切口狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
上述步驟完成后，基座可通過人力或自動化運(yùn)動攜帶成像工具驅(qū)動模組、成像工具、手術(shù)工具驅(qū)動模組及多腔管整體運(yùn)動，使多腔管的末端及貼合于多腔管末端面上的成像照明模組通過病人身上的手術(shù)切口退出病人體腔。
505)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具從成像工具及多腔管退出手術(shù)切口狀態(tài)409切換為成像工具體外安裝完畢狀態(tài)407：
505.1)在成像工具遠(yuǎn)端所攜帶的成像照明模組及多腔管退出手術(shù)切口并到達(dá)指定位姿后，主控計(jì)算機(jī)接收成像工具體外安裝完畢指令，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號(即成像工具體外安裝完畢信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為成像工具體外安裝完畢狀態(tài)407。
505.2)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將成像工具體外安裝完畢狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
506)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具從成像工具體外安裝完畢狀態(tài)407切換為成像工具體外待安裝狀態(tài)405：
506.1)將成像工具從成像工具驅(qū)動模組上卸下，成像工具驅(qū)動模組中的讀取芯片與成像工具中信息標(biāo)簽斷開連接，且無法讀取任何信息；成像照明模組與顯示器斷開連接，主控計(jì)算機(jī)上遠(yuǎn)端圖像區(qū)不再顯示圖像；至此，成像工具完全與手術(shù)機(jī)器人受控端分離。
506.2)成像用嵌入式計(jì)算機(jī)接收成像工具驅(qū)動模組中讀取芯片發(fā)送的信息標(biāo)簽讀取失敗信號后，將此信息標(biāo)簽讀取失敗信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)將成像工具驅(qū)動模組和成像工具對應(yīng)的狀態(tài)切換為成像工具體外待安裝狀態(tài)405。
506.3)嵌入式計(jì)算機(jī)將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將成像工具體外待安裝狀態(tài)信息傳輸至顯示器進(jìn)行顯示。
上述各步驟中，需要注意的是，在成像工具體外安裝完畢狀態(tài)407～成像工具回退收攏狀態(tài)413區(qū)間內(nèi)，手術(shù)工具應(yīng)處于初始狀態(tài)401、手術(shù)工具驅(qū)動模組回零狀態(tài)419、手術(shù)工具體外待安裝狀態(tài)421、手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)423中的某一狀態(tài)。
在上述成像工具展開實(shí)施/退出方法及手術(shù)工具展開/退出方法步驟中，以第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)及其所對應(yīng)的第一手術(shù)工具驅(qū)動模組、第一手術(shù)工具為例，對閉環(huán)控制作進(jìn)一步介紹。閉環(huán)控制是指第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)接收目標(biāo)位姿信號輸入，運(yùn)行逆運(yùn)動學(xué)算法后輸出電機(jī)位控信號。逆運(yùn)動學(xué)算法可根據(jù)第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)通過通信總線從讀取芯片中讀取的第一手術(shù)工具的機(jī)械構(gòu)型信息(包括第一手術(shù)工具的工具類型及機(jī)械結(jié)構(gòu)信息等)調(diào)整算法；電機(jī)位控信號包含電機(jī)輸出軸相對于零點(diǎn)位置的期望旋轉(zhuǎn)角度信息，即期望位置信息，第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)將該電機(jī)位控信號通過通信總線發(fā)送至第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊，控制模塊將收到的電機(jī)位控信號與電機(jī)當(dāng)前輸出軸旋轉(zhuǎn)角度(即實(shí)際位置)對比后，進(jìn)而驅(qū)動電機(jī)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)動控制。其中，實(shí)際位置是由與電機(jī)連接的電機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器測量并被控制模塊讀取。嵌入式計(jì)算機(jī)通過通信總線監(jiān)聽第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)出的電機(jī)位控信號、以及第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中控制模塊通過通信總線向第一手術(shù)工具用嵌入式計(jì)算機(jī)所發(fā)出的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號。
上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，各部件的結(jié)構(gòu)、尺寸、設(shè)置位置及形狀都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。