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)機器人的手術(shù)工具展開實施、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)生操作以及實現(xiàn)更好的術(shù)后產(chǎn)出，機器人輔助的多孔腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)得到廣泛的應用，其中由美國Intuitive Surgical公司(美國直覺外科公司)推出的達芬奇手術(shù)機器人系統(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。
為了進一步減小手術(shù)創(chuàng)傷面積與康復時間，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)進入腹腔，進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)計還是手術(shù)時醫(yī)生的操作均提出了更高的要求。基于傳統(tǒng)剛性手術(shù)工具的手動單孔腹腔鏡手術(shù)由于存在復雜的手眼協(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)尚未廣泛應用于臨床。
通過合理規(guī)劃設(shè)計單孔腹腔鏡手術(shù)機器人系統(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)機器人的手術(shù)工具展開實施、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)機器人的手術(shù)工具展開實施、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)備和主控計算機；受控端包括嵌入式計算機、手術(shù)工具用嵌入式計算機和手術(shù)工具驅(qū)動模組；執(zhí)行端包括手術(shù)工具和手術(shù)執(zhí)行器；步驟二：手術(shù)工具展開實施，進入手術(shù)工具遙操作運動狀態(tài)；步驟三：當手術(shù)工具遙操作運動狀態(tài)結(jié)束后，手術(shù)工具退出。
優(yōu)選地，所述步驟二中，手術(shù)工具展開實施方法是將手術(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具從初始狀態(tài)依次切換為手術(shù)工具驅(qū)動模組回零狀態(tài)、手術(shù)工具體外待安裝狀態(tài)、手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)、手術(shù)工具伸出多腔管狀態(tài)、手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)狀態(tài)、手術(shù)工具展開狀態(tài)、手術(shù)工具保持當前位姿狀態(tài)以及手術(shù)工具遙操作運動狀態(tài)，完成展開實施；其中，手術(shù)工具展開實施方法還包括手術(shù)工具遙操作下的電切/電凝狀態(tài)。
優(yōu)選地，手術(shù)工具驅(qū)動模組從初始狀態(tài)切換為回零狀態(tài)過程如下：1)主控計算機接收手術(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)送至嵌入式計算機，嵌入式計算機將手術(shù)工具驅(qū)動模組的狀態(tài)切換為回零狀態(tài)；2)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)反饋至主控計算機，由主控計算機將回零狀態(tài)信息傳輸至主控端的顯示器進行顯示；3)嵌入式計算機通過局域網(wǎng)向手術(shù)工具用嵌入式計算機發(fā)送狀態(tài)切換信號，手術(shù)工具用嵌入式計算機通過通信總線向手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊發(fā)送控制信號，使手術(shù)工具驅(qū)動模組執(zhí)行回零操作；4)嵌入式計算機通過通信總線監(jiān)聽手術(shù)工具用嵌入式計算機向手術(shù)工具驅(qū)動模組發(fā)送的控制信號，以及手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊向手術(shù)工具用嵌入式計算機發(fā)送的狀態(tài)切換信號。
優(yōu)選地，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)的過程中，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，手術(shù)工具驅(qū)動模組中的電機的輸出軸全部轉(zhuǎn)至零點位置：1)手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊通過通信總線向手術(shù)工具用嵌入式計算機發(fā)送狀態(tài)切換信號；手術(shù)工具用嵌入式計算機通過局域網(wǎng)向嵌入式計算機發(fā)送新狀態(tài)信號；2)嵌入式計算機將手術(shù)工具驅(qū)動模組對應的狀態(tài)切換為體外待安裝狀態(tài)；3)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將體外待安裝狀態(tài)信息傳輸至主控端的顯示器進行顯示。
優(yōu)選地，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)過程如下：1)將手術(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；手術(shù)工具驅(qū)動模組中的聯(lián)軸器與手術(shù)工具中的聯(lián)軸器連接在一起傳遞運動；2)手術(shù)工具遠端伸入并穿過多腔管中的腔道，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)手術(shù)工具驅(qū)動模組中的讀取芯片與手術(shù)工具上的信息標簽連接，讀取芯片讀取信息標簽中保存的相關(guān)信息；若讀取芯片未能成功讀取信息標簽中相關(guān)信息，則手術(shù)工具未安裝完畢；若安裝完畢，則進入下一步；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)信息上傳至手術(shù)工具用嵌入式計算機，手術(shù)工具用嵌入式計算機根據(jù)相關(guān)信息采取對應的控制參數(shù)和策略。
優(yōu)選地，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)過程為：1)手術(shù)工具用嵌入式計算機接收手術(shù)工具驅(qū)動模組中控制模塊發(fā)送的運動完成信號后，將該運動完成信號通過局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計算機；嵌入式計算機將手術(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)狀態(tài)；2)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(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行顯示。
優(yōu)選地，手術(shù)工具驅(qū)動模組、手術(shù)工具從手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)切換為手術(shù)工具伸出多腔管狀態(tài)與手術(shù)工具從體內(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)主控計算機接收指令，將產(chǎn)生的新狀態(tài)信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計算機，嵌入式計算機將手術(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具對應的狀態(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)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(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行顯示；3)主控計算機接收狀態(tài)切換信號后，產(chǎn)生目標位姿信號，主控計算機將該目標位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給手術(shù)工具用嵌入式計算機，手術(shù)工具用嵌入式計算機接收目標位姿信號后對手術(shù)工具驅(qū)動模組及手術(shù)工具進行閉環(huán)控制；其中，目標位姿信號包括手術(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，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)切換為保持當前位姿狀態(tài)的過程如下：1)手術(shù)工具用嵌入式計算機通過通信總線接收手術(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)送至嵌入式計算機；2)嵌入式計算機將手術(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為保持當前位姿狀態(tài)；3)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將保持當前位姿狀態(tài)信息傳輸至主控端的顯示器進行顯示。
優(yōu)選地，手術(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具從保持當前位姿狀態(tài)切換為遙操作運動狀態(tài)的過程，以遙控操作設(shè)備、踏板與手術(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)備和踏板控制手術(shù)工具的運動及狀態(tài)；2)踩踏踏板，主控計算機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)送的目標位姿信號和手術(shù)工具用嵌入式計算機通過局域網(wǎng)發(fā)送的實際位姿信號；該實際位姿信號為手術(shù)工具驅(qū)動模組中電機轉(zhuǎn)角傳感器通過控制模塊向手術(shù)工具用嵌入式計算機發(fā)送并經(jīng)手術(shù)工具用嵌入式計算機通過正運動學算法解算后的信號；3)當目標位姿信號與實際位姿信號的差異小于預設(shè)誤差閾值時，主控計算機將產(chǎn)生新狀態(tài)信號，并通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計算機，嵌入式計算機分別將手術(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為遙操作運動狀態(tài)；4)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將遙操作運動狀態(tài)信息傳輸至主控端的顯示器進行顯示；5)在遙操作運動狀態(tài)下，主控計算機將遙控操作設(shè)備發(fā)送的目標位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給手術(shù)工具用嵌入式計算機，手術(shù)工具用嵌入式計算機對手術(shù)工具驅(qū)動模組、手術(shù)工具進行閉環(huán)控制，最終實現(xiàn)遙控操作設(shè)備對手術(shù)工具的遙操作；6)在手術(shù)工具遙操作運動狀態(tài)中，能同時觸發(fā)遙控操作設(shè)備上的觸發(fā)裝置，主控計算機讀取觸發(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)工具用嵌入式計算機，手術(shù)工具用嵌入式計算機通過手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊控制電機，進而控制機械式手術(shù)執(zhí)行器的機械狀態(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)遠程操控設(shè)備上觸發(fā)裝置，其過程如下：1)主控計算機讀取觸發(fā)遠程操控設(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)送給嵌入式計算機，嵌入式計算機將手術(shù)工具驅(qū)動模組和手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為手術(shù)工具遙操作下的電切/電凝狀態(tài)，進而嵌入式計算機通過電磁繼電器控制能量發(fā)生器的通斷和模式切換，實現(xiàn)能量式手術(shù)執(zhí)行器能量輸入的接通與模式切換；2)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(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行顯示。
優(yōu)選地，所述步驟三中，當手術(shù)工具遙操作運動狀態(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。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明針對單孔腔鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)的多個手術(shù)工具，提出了一套完整的術(shù)前準備、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)同一多腔管進入手術(shù)切口的多個手術(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。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
如圖1所示，本發(fā)明提供一種手術(shù)機器人的手術(shù)工具展開實施、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)實現(xiàn)對手術(shù)工具展開和退出。
其中，主控端包括遙控操作設(shè)備、踏板、主控計算機和顯示器，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算機、第一至第三手術(shù)工具用嵌入式計算機、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、零點開關(guān)和電機轉(zhuǎn)角傳感器；執(zhí)行端包括第一至第三手術(shù)工具、第一至第三手術(shù)執(zhí)行器以及設(shè)置在手術(shù)工具上的信息標簽；在多腔管和基座、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：手術(shù)工具展開實施方法如下，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)工具展開方法作進一步介紹，其步驟為：
201)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：
在初始狀態(tài)401下，無菌屏障與手術(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動致動，攜帶手術(shù)工具驅(qū)動模組、多腔管共同運動。
201.1)主控計算機接收第一手術(shù)工具驅(qū)動模組回零指令，主控計算機產(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)送給嵌入式計算機，嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組對應的狀態(tài)切換為手術(shù)工具驅(qū)動模組回零狀態(tài)。
201.2)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(shù)工具驅(qū)動模組回零狀態(tài)信息傳輸至顯示器進行顯示。
201.3)嵌入式計算機通過局域網(wǎng)向第一手術(shù)工具用嵌入式計算機發(fā)送該狀態(tài)切換信號，第一手術(shù)工具用嵌入式計算機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；
回零操作是指手術(shù)工具驅(qū)動模組中電機回復至零點位置。該零點位置由如下方式確定：電機的輸出軸緊固連接聯(lián)軸器，聯(lián)軸器上有特殊標識，該特殊標識可使聯(lián)軸器在每360°的旋轉(zhuǎn)過程中均于預先設(shè)定位置觸發(fā)零點開關(guān)，被觸發(fā)的零點開關(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)角度為零點位置。其中，特殊標識包括由高反射材料制成的標識。
201.4)嵌入式計算機通過通信總線監(jiān)聽第一手術(shù)工具用嵌入式計算機向第一手術(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)工具用嵌入式計算機發(fā)送的狀態(tài)反饋信號。
202)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)工具用嵌入式計算機識別第一手術(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)動模組中的電機的輸出軸全部轉(zhuǎn)至零點位置：
202.1)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)工具用嵌入式計算機發(fā)送狀態(tài)切換信號，第一手術(shù)工具用嵌入式計算機將新狀態(tài)信號(即手術(shù)工具體外待安裝信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計算機。
202.2)嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組的對應狀態(tài)切換為手術(shù)工具體外待安裝狀態(tài)421。
202.3)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(shù)工具體外待安裝狀態(tài)信息傳輸至顯示器進行顯示。
203)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：
203.1)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，并可傳遞運動，如旋轉(zhuǎn)運動或直線運動；
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。
203.2)第一手術(shù)工具遠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；
203.3)第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的讀取芯片與第一手術(shù)工具上的信息標簽直接或間接的連接在一起，讀取芯片讀取信息標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)信息上傳至第一手術(shù)工具用嵌入式計算機，第一手術(shù)工具用嵌入式計算機可根據(jù)相關(guān)信息采取對應的控制參數(shù)和策略：
當?shù)谝皇中g(shù)工具用嵌入式計算機將相關(guān)信息通過局域網(wǎng)上傳至主控計算機后，主控計算機讀取手術(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)送給嵌入式計算機，嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)423。
203.5)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)信息傳輸至顯示器進行顯示。
204)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：
204.1)主控計算機接收手術(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)送給嵌入式計算機，嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為手術(shù)工具伸出多腔管狀態(tài)425。
204.2)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(shù)工具伸出多腔管狀態(tài)信息傳輸至顯示器進行顯示。
204.3)主控計算機接收新狀態(tài)信號后，產(chǎn)生目標位姿信號，該目標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，主控計算機將該目標位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給第一手術(shù)工具用嵌入式計算機，第一手術(shù)工具用嵌入式計算機接收目標位姿信號后對第一手術(shù)工具驅(qū)動模組及第一手術(shù)工具進行閉環(huán)控制。
205)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轉(zhuǎn)角傳感器測得電機輸出軸已轉(zhuǎn)至指定旋轉(zhuǎn)角度，即手術(shù)執(zhí)行器到達指定位姿：
205.1)第一手術(shù)工具用嵌入式計算機接收第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中控制模塊發(fā)送的運動完成信號后，將該運動完成信號通過局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計算機；嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)427。
205.2)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)狀態(tài)信息傳輸至顯示器進行顯示。
206)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：
206.1)主控計算機接收手術(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)送給嵌入式計算機，嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為手術(shù)工具展開狀態(tài)429。
206.2)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(shù)工具展開狀態(tài)信息傳輸至顯示器進行顯示。
206.3)主控計算機接收新狀態(tài)信號后，產(chǎn)生目標位姿信號，該目標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，主控計算機將該目標位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給第一手術(shù)工具用嵌入式計算機，第一手術(shù)工具用嵌入式計算機接收目標位姿信號后對第一手術(shù)工具驅(qū)動模組及第一手術(shù)工具進行閉環(huán)控制。
207)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轉(zhuǎn)角傳感器測得電機輸出軸已轉(zhuǎn)至指定旋轉(zhuǎn)角度，即第一手術(shù)執(zhí)行器已運動至指定位姿；其具體過程如下：
207.1)第一手術(shù)工具用嵌入式計算機接收第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中控制模塊發(fā)送的運動完成信號后，將該運動完成信號通過局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計算機，嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為手術(shù)工具保持當前位姿狀態(tài)431。
207.2)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(shù)工具保持當前位姿狀態(tài)信息傳輸至顯示器進行顯示。
208)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)工具保持當前位姿狀態(tài)431切換為手術(shù)工具遙操作運動狀態(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：
208.1)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)工具的運動及狀態(tài)。
208.2)踩踏踏板，主控計算機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)送的目標位姿信號和第一手術(shù)工具用嵌入式計算機通過局域網(wǎng)發(fā)送的實際位姿信號，實際位姿信號為第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中電機轉(zhuǎn)角傳感器通過控制模塊向第一手術(shù)工具用嵌入式計算機發(fā)送、并經(jīng)第一手術(shù)工具用嵌入式計算機通過正運動學算法解算后的信號；
208.3)當目標位姿信號與實際位姿信號中包含的位姿信息相符時(即目標位姿信號與實際位姿信號的差異小于一個預設(shè)的誤差閾值)，主控計算機將產(chǎn)生狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計算機，嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為手術(shù)工具遙操作運動狀態(tài)435。
208.4)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(shù)工具遙操作運動狀態(tài)信息傳輸至顯示器進行顯示。
上述各步驟中，需要注意的是，在手術(shù)工具保持當前位姿狀態(tài)431下，當主控計算機接收到的目標位姿信號和實際位姿信號中包含的位姿信息差異過大時，從手術(shù)工具保持當前位姿狀態(tài)431切換至手術(shù)工具遙操作運動狀態(tài)435的動作未完成，則不會進入手術(shù)工具遙操作運動狀態(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)工具在遙操作運動初期出現(xiàn)位姿的急劇變化，保證其運動的平穩(wěn)性。
208.5)在手術(shù)工具遙操作運動狀態(tài)435下，主控計算機將遙控操作設(shè)備發(fā)送的目標位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給第一手術(shù)工具用嵌入式計算機，第一手術(shù)工具用嵌入式計算機對第一手術(shù)工具驅(qū)動模組、第一手術(shù)工具進行閉環(huán)控制，最終實現(xiàn)遙控操作設(shè)備對第一手術(shù)工具的遙控操作，并實時調(diào)整手術(shù)執(zhí)行器的位姿。
208.6)在手術(shù)工具遙操作運動狀態(tài)435中，可以同時觸發(fā)遠程操控設(shè)備上的第二觸發(fā)裝置，主控計算機讀取第二觸發(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)工具用嵌入式計算機，第一手術(shù)工具用嵌入式計算機通過第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊控制電機，進而控制機械式手術(shù)執(zhí)行器的機械狀態(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。
209)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)遠程操控設(shè)備上第一觸發(fā)裝置：
209.1)主控計算機讀取觸發(fā)遠程操控設(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)送給嵌入式計算機，嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為第一手術(shù)工具遙操作下的電切/電凝狀態(tài)433，進而嵌入式計算機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。
209.2)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(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)工具遙操作運動狀態(tài)435中的相關(guān)運動控制，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)遠程操控設(shè)備上第一觸發(fā)裝置無效。
步驟三：當手術(shù)工具遙操作運動狀態(tài)435和手術(shù)工具遙操作下的電切/電凝狀態(tài)433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)工具退出方法作進一步介紹，其步驟為：
301)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)工具遙操作運動狀態(tài)435，該狀態(tài)切換動作是松開遠程操控設(shè)備上第一觸發(fā)裝置。
301.1)主控計算機讀取觸發(fā)遠程操控設(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)送給嵌入式計算機，嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為第一手術(shù)工具遙操作運動狀態(tài)435，進而嵌入式計算機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。
301.3)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(shù)工具遙操作運動狀態(tài)信息傳輸至顯示器進行顯示。
302)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)工具遙操作運動狀態(tài)435切換為手術(shù)工具保持當前位姿狀態(tài)431：
302.1)松開踏板，主控計算機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)工具保持當前位姿信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計算機，嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為手術(shù)工具保持當前位姿狀態(tài)431。
302.2)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(shù)工具保持當前位姿狀態(tài)信息傳輸至顯示器進行顯示。
302.3)主控計算機停止發(fā)送遠程操控設(shè)備所輸出的目標位姿信號。嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給第一手術(shù)工具用嵌入式計算機，第一手術(shù)工具用嵌入式計算機通過第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中的控制模塊控制電機輸出軸保持當前角度，即第一手術(shù)工具用嵌入式計算機將第一手術(shù)工具閉環(huán)控制在當前位姿。
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)工具遙操作下的電切/電凝狀態(tài)433切換為手術(shù)工具保持當前位姿狀態(tài)431：
303.1)松開踏板，主控計算機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)工具保持當前位姿信號)通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計算機，嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為手術(shù)工具保持當前位姿狀態(tài)431；同時，通過電磁繼電器控制能量發(fā)生器斷開，進而停止能量發(fā)生器向能量式手術(shù)執(zhí)行器輸出能量。
303.2)主控計算機停止發(fā)送遠程操控設(shè)備所輸出的目標位姿信號。嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)傳送給第一手術(shù)工具用嵌入式計算機，第一手術(shù)工具用嵌入式計算機閉環(huán)控制第一手術(shù)工具保持當前位姿。
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)工具保持當前位姿狀態(tài)431切換為手術(shù)工具回直狀態(tài)429：
304.1)主控計算機接收手術(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)送給嵌入式計算機，嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為手術(shù)工具回直狀態(tài)429。
304.2)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(shù)工具體內(nèi)回直狀態(tài)信息傳輸至顯示器進行顯示。
304.3)主控計算機接收狀態(tài)切換信號后，產(chǎn)生目標位姿信號，該目標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，主控計算機將該目標位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給第一手術(shù)工具用嵌入式計算機，第一手術(shù)工具用嵌入式計算機接收目標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轉(zhuǎn)角傳感器測得電機輸出軸已轉(zhuǎn)至指定旋轉(zhuǎn)角度，即手術(shù)執(zhí)行器(為機械式手術(shù)執(zhí)行器或能量式手術(shù)執(zhí)行器)運動至特定位姿：
305.1)第一手術(shù)工具用嵌入式計算機接收第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中控制模塊發(fā)送的運動完成信號后，將該運動完成信號通過局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計算機。嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)狀態(tài)427。
305.2)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(shù)工具體內(nèi)直態(tài)信息傳輸至顯示器進行顯示。
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)工具退回多腔管狀態(tài)425：
306.1)主控計算機接收手術(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)送給嵌入式計算機，嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為手術(shù)工具退回多腔管狀態(tài)425。
306.2)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(shù)工具退回多腔管狀態(tài)信息傳輸至顯示器進行顯示。
306.3)主控計算機接收狀態(tài)切換信號后，產(chǎn)生目標位姿信號，該目標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，主控計算機將該目標位姿信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給第一手術(shù)工具用嵌入式計算機，第一手術(shù)工具用嵌入式計算機接收目標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轉(zhuǎn)角傳感器測得電機輸出軸已轉(zhuǎn)至指定旋轉(zhuǎn)角度，即手術(shù)執(zhí)行器運動至指定位姿：
307.1)第一手術(shù)工具用嵌入式計算機接收第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中控制模塊發(fā)送的運動完成信號后，將該運動完成信號通過局域網(wǎng)發(fā)送至嵌入式計算機。嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)423。
307.2)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(shù)工具體外安裝完畢狀態(tài)信息傳輸至顯示器進行顯示。
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：
308.1)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)機器人中受控端分離。
308.2)第一手術(shù)工具用嵌入式計算機接收第一手術(shù)工具驅(qū)動模組中讀取芯片發(fā)送的信息標簽讀取失敗信號后，將此信息標簽讀取失敗信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給嵌入式計算機，嵌入式計算機將第一手術(shù)工具驅(qū)動模組和第一手術(shù)工具對應的狀態(tài)切換為手術(shù)工具體外待安裝狀態(tài)421。
308.3)嵌入式計算機將狀態(tài)切換信號通過局域網(wǎng)返回給主控計算機，主控計算機將手術(shù)工具體外待安裝狀態(tài)信息傳輸至顯示器進行顯示。
在上述手術(shù)工具展開實施/退出方法步驟中，以第一手術(shù)工具用嵌入式計算機及其所對應的第一手術(shù)工具驅(qū)動模組、第一手術(shù)工具為例，對閉環(huán)控制作進一步介紹。閉環(huán)控制是指第一手術(shù)工具用嵌入式計算機接收目標位姿信號輸入，運行逆運動學算法后輸出電機位控信號。逆運動學算法可根據(jù)第一手術(shù)工具用嵌入式計算機通過通信總線從讀取芯片中讀取的第一手術(shù)工具的機械構(gòu)型信息(包括第一手術(shù)工具的工具類型及機械結(jié)構(gòu)信息等)調(diào)整算法；電機位控信號包含電機輸出軸相對于零點位置的期望旋轉(zhuǎn)角度信息，即期望位置信息，第一手術(shù)工具用嵌入式計算機將該電機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位控信號與電機當前輸出軸旋轉(zhuǎn)角度(即實際位置)對比后，進而驅(qū)動電機，實現(xiàn)閉環(huán)運動控制。其中，實際位置是由與電機連接的電機轉(zhuǎn)角傳感器測量并被控制模塊讀取。嵌入式計算機通過通信總線監(jiān)聽第一手術(shù)工具用嵌入式計算機發(fā)出的電機位控信號、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)工具用嵌入式計算機所發(fā)出的電機運行狀態(tài)信號。
上述各實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行的改進和等同變換，均不應排除在本發(fā)明的保護范圍之外。