一种机器人操作系统和控制方法与流程

1.本技术属于设备控制技术领域，尤其涉及一种机器人操作系统和控制方法。


背景技术：

2.目前，腹腔镜机器人的用户交互反馈系统主要有：显示屏ui界面反馈和声音交互反馈，其中，显示屏ui界面反馈是通过显示器ui界面对机器人的状态和提示进行显示，以达到交互的效果。声音交互反馈是通过声音播报机器人来反馈状态信息和报警报错信息。
3.然而，在腹腔镜机器人进行操作时，主刀医生操作主控制臂，是属于沉浸式操作，其注意力主要集中在屏幕上的病灶信息以及操作手臂上，对于交互ui显示的信息很可能因为过于专注而忽视；对于助手而言，在操作手术机械臂时，如果将视线转移到图像车的ui显示屏上，那么注意力不集中在一个地方，将可能出现失误操作。
4.针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.本技术目的在于提供一种机器人操作系统和控制方法，以实现对报警信息的高效反馈，降低操作风险，提升使用过程的安全性。
6.本技术提供一种机器人操作系统和控制方法是这样实现的：
7.一种机器人操作系统，包括：主控制端、从控制端、多个电机驱动器和主控制器，其中：
8.所述主控制端包括：主控制臂，其中，所述主控制臂中设置有至少一个关节，每个关节中设置有能带动关节运动的电机；
9.所述从控制端包括：工具臂，其中，所述工具臂中设置有至少一个关节，每个关节中设置有能带动关节运动的电机；
10.所述主控制器，通过总线与所述电机驱动器相连，用于在检测到操作风险的情况下，匹配得到对应的震动指令集，将匹配得到的震动指令集作为控制指令推送到所述电机驱动器；
11.所述电机驱动器，用于在接收到所述控制指令后，按照所述控制指令中的震动指令集向相连的电机输送电流，以形成对应关节处的震动提醒。
12.在一个实施方式中，所述震动指令集包括：脉冲群大小、脉冲群之间的间隔、脉冲幅度。
13.在一个实施方式中，所述主控制臂中设置有第一陷波器，用于在检测到所述主控制臂发生震动提醒时，产生与对应的震动指令集相同的频率，以消除震动对主控制臂的操作准确度的影响；
14.所述工具臂中设置有第二陷波器，用于在检测到所述工具臂发生震动提醒时，产生与对应的震动指令集相同的频率，以消除震动对工具臂的操作准确度的影响。
15.在一个实施方式中，上述操作机器人还包括：
16.显示台车，与所述主控制器相连，用于在主控制器检测到操作风险的情况下，控制所述显示台车，同时显示风险描述信息；
17.和/或，
18.声光设备，与所述主控制相连，用于在主控制器检测到操作风险的情况下，控制所述声光设备生成声光提醒。
19.一种机器人系统控制方法，包括：
20.在机器人操作系统的全流程中，检测是否发生操作风险；
21.在确定发生操作风险的情况下，确定操作风险的类型；
22.根据所述操作风险的类型，匹配得到需震动的关节以及对应的震动指令集；
23.根据所述震动指令集向主控制臂和/或工具臂对应的需震动的关节处的电机输送电流，以形成对应关节处的震动提醒。
24.在一个实施方式中，所述震动指令集包括：脉冲群大小、脉冲群之间的间隔、脉冲幅度，其中，不同的风险类型对应不同的震动指令集。
25.在一个实施方式中，根据所述操作风险的类型，匹配得到需震动的关节，包括：
26.在操作风险的类型为操作过程中的风险的情况下，将主控制臂中的一个或多个关节，作为需震动的关节，其中，操作过程中的风险包括以下至少之一：位置超限、非预期运动、主从位置偏差、电机输出异常、主从姿态偏差、器械被拔出；
27.在操作风险的类型为操作前的工具臂侧的辅助工具未有效安装的情况下，将工具臂中的一个或多个关节，作为需震动的关节。
28.在一个实施方式中，在确定发生操作风险的情况下，确定操作风险的类型，包括：
29.通过各关节对应的电机检测对应的关节处是否发生位置超限；
30.在检测到对应的关节发生位置超限的情况下，将位置超限信息通过电机驱动器传送至主控制器，以确定该关节发生位置超限的操作风险。
31.在一个实施方式中，根据所述操作风险的类型，匹配得到需震动的关节以及对应的震动指令集，包括：
32.在检测到对应的关节发生位置超限的情况下，将该关节对应的电机驱动器中内置的震动指令集作为匹配得到的震动指令集；
33.将该关节作为需震动的关节，并通过该关节对应的电机驱动器直接驱动电机震动。
34.一种机器人系统控制装置，包括：
35.检测模块，用于在机器人操作系统的全流程中，检测是否发生操作风险；
36.确定模块，用于在确定发生操作风险的情况下，确定操作风险的类型；
37.匹配模块，用于根据所述操作风险的类型，匹配得到需震动的关节以及对应的震动指令集；
38.输送模块，用于根据所述震动指令集向主控制臂和/或工具臂对应的需震动的关节处的电机输送电流，以形成对应关节处的震动提醒。
39.一种电子设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现上述方法的步骤。
40.本技术提供的一种机器人操作系统和控制方法，通过复用主控制臂、工具臂中的
电机来进行操作风险的震动提醒，从而可以避免现有的提醒方法直达性不好的问题，且可以避免物料成本过高的问题，达到了简单直观且低成本实现风险提醒的技术效果。
附图说明
41.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1是本技术提供的腹腔镜手术系统的场景示意图；
43.图2是本技术提供的医生控制平台的架构示意图；
44.图3是本技术提供的患者控制平台的架构示意图；
45.图4是本技术提供的工具臂的结构示意图；
46.图5是本技术提供的主控制臂的结构示意图；
47.图6是本技术提供的腹腔镜手术系统的架构示意图；
48.图7是本技术提供的脉冲指令的一种脉冲示意图；
49.图8是本技术提供的脉冲指令的另一种脉冲示意图；
50.图9是本技术提供的通过ui界面进行报警显示的一种场景示意图；
51.图10是本技术提供的通过ui界面进行报警显示的另一种场景示意图；
52.图11是本技术提供的模式与震动指令集的一种波形示意图；
53.图12是本技术提供的模式与震动指令集的另一种波形示意图；
54.图13是本技术提供的模式与震动指令集的又一种波形示意图；
55.图14是本技术提供的模式与震动指令集的又一种波形示意图；
56.图15是本技术提供的模式与震动指令集的又一种波形示意图；
57.图16是本技术提供的机器人操作系统的结构示意图；
58.图17是本技术提供的一种机器人系统控制方法的方法流程图；
59.图18是本技术提供的一种机器人系统控制方法的电子设备的硬件结构框图；
60.图19是本技术提供的机器人系统控制装置一种实施例的模块结构示意图。
具体实施方式
61.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
62.针对现有的腹腔镜机器人状态反馈不够直观，额外增加触感或震动反馈会增加成本的问题，在本例中，将交互提醒位置更改为操作者注意力最集中的地方，将交互方式更改为震动触感反馈，这样可以更为直观的进行状态的交互和提醒，不会影响操作者的注意力。进一步的，在实现的时候，震动操作采用机械臂(主控制臂、调整臂和工具臂)自带的关节驱动电机，不需要增加额外的设备以产生震动，从而可以节省机械臂的空间，减小重量并缩减
成本。
63.具体的，在本例中提供了一种基于机器人自带电机的触感状态反馈方法或系统，包括：电机、编码器、电机驱动器，机器人主控制器等，其中，在主控制臂的末端关节设置有操作者指套，在关节内部带有关节驱动电机，电机驱动器与电机相连，电机驱动器提供驱动电流并采集位置反馈等信息，电机驱动器和机器人主控制器经过通讯线缆连接。
64.其中，电机用于输出力矩，控制主控制臂和工具臂正常运动及发出震动；电机驱动器，用于驱动电机，输出电机电流；机器人主控制器，用于判断机器人当前状态、报警状态等，输出指令，控制电机发出不同脉冲强度、频率、脉冲群等的震动效果，并将此引起的位置变化信息过滤。在本例中还提供了算法震动指令集，用于控制电机驱动器发出震动，以达到震动反馈的效果。对于主控制臂和工具臂而言，是自带电机的，可以使用主控制臂和工具臂关节的驱动电机，实现震动反馈的效果。
65.在正常工作时，操作者操作主控制臂，电机受主控制器控制，正常输出力矩运动。操作者在操作主控制臂时，当机器人状态发生变化(例如，手术机械臂从主从状态调整到调节状态，或者，机器人故障导致报警等)机器人主控制器发出震动指令集指令到电机驱动器，以驱动电机进行一定频率脉冲式正反转(极小幅度)运动，在关节端形成震动的效果。进一步的，可以通过脉冲群大小、脉冲群之间的间隔以及电机的脉冲幅值的不同，来区分不同等级的提示信息和不同等级的报警信息；
66.例如：1)当主控制臂某关节接近限位时，关节电机输出震动提醒，提醒操作者当前关节已接近限位，需调整位置；2)当工具臂调整时，相应关节接近限位时，关节电机输出震动提醒，提醒操作者当前关节接近限位，需重新调整。3)在主从操作的过程中，当工具臂不同关节接近或到达限位时，主手末端关节输出不同模式的震动，以表征不同关节接近限位。其中，不同模式、不同效果的震动分别代表工具臂不同的关节到达限位。
67.考虑到本例是通过增加震动来进行限位提醒，震动本身会影响操作正确度，为此，在主从控制运动状态下，在主控制臂需要震动提醒的时候，可以控制陷波器的频率与电机震动频率相同，以滤除电机震动指令导致的位置变化，避免工具臂发生相同的震动。然而，此处是以主控制臂为例进行的说明，在实际实现的时候，工具臂侧也可以通过陷波器避免震动影响。
68.如图1所示，在本例中提供了一种腹腔镜手术系统，包括：器械台10、医生控制平台20、辅助设备30、手术床40、图像平台50和患者手术平台60，其中，医疗手术机器人的部分包括：医生控制平台20、图像平台50和患者手术平台60。其中，患者手术平台是由器械臂和摄像臂以及可移动的台车组成，患者手术平台作为医生控制平台的从端，医生通过医生控制平台最终控制患者手术平台的器械进入人体进行病灶消除，患者手术平台的器械能够跟随医生的双手同步运动，且医疗手术机器人具有术前整机移动和术式摆位调整的功能。
69.上述医生控制平台可以如图2所示，包括：主控制臂101、立体监视器102、脚踏103、医生台车104和扶手105。其中，主控制臂101的末端及各关节均配有电机，通过电机实现机械臂的运动，在需要震动及触感反馈时通过电机作为动力源的输出动力。
70.上述患者控制平台可以如图3所示，包括：调整臂201、工具臂202、戳卡203、可移动的台车204和手术床。对于工具臂202而言可以如图4所示，包括：调整按钮和动力电机，上述调整按钮可以实现对工具臂和调整臂的调节功能。机械臂的各关节处都设置有电机、传动
装置和电机驱动器，电机驱动器输出电流到电机，电机输出力矩到传动装置，传动装置带动关节发生运动，用于控制机械臂的运动，在需要震动及触感反馈时电机作为动力源的输出动力。当调整按钮被按下，医疗手术机器人状态发生改变时，电机输出脉冲力矩实现震动或触感反馈效果。
71.对于上述主控制臂101可以如图5所示，在末端的关节处设置有操作者指套，在每个关节内部带有关节驱动电机、传动装置、电机驱动器，电机驱动器输出电流到电机，电机输出力矩到传动装置，由传动装置带动关节发生运动。
72.上述腹腔镜手术系统中还设置有主控制器，对于主控器而言，可以输出震动反馈，在接收到触感反馈指令时，电机输出脉冲电流，实现反作用力或震动触感，以提醒操作者，其中，操作者可以是主控制臂的主控用户，也可以是调整臂或者工具臂的助理用户。
73.上述的腹腔镜手术系统如图6所示，可以配置有电源，通过电源为电机驱动器器、主控制器、编码器等供电，主控制器与各电机驱动器通过总线连接通讯，电机驱动器采集电机电流、编码器位置信息、以及交互按钮的开关信息，并接收主控制器的指令，输出电机电流，控制电机运动。
74.在发生报警需求时，主控制臂、工具臂都可以通过相应的指令发出震动提醒，每个关节的电机都可以被触发震动，不同关节不同的脉冲指令组合形成了不同模式的提醒和报警效果。
75.如图7和图8所示，为脉冲指令示意图，例如，脉冲指令1、脉冲指令2、脉冲指令3、脉冲指令4、脉冲指令5、脉冲指令6、脉冲指令7、脉冲指令8、脉冲指令9和脉冲指令10，电机进行一定频率脉冲式正反转(极小幅度)运动，在关节端形成震动的效果，通过脉冲群大小，脉冲群之间间隔，以及电机的脉冲幅值的不同，来区分不同等级的提示、不同等级的报警信息等。
76.进一步的，通过震动可以实现提醒需求，且可以通过ui界面进行告警显示，例如，可以如图9所示，通过图像台车的ui界面显示报警信息和处理措施：主控制臂超出运动区域，请重启；如图10所示，当用户操作工具臂相应关节调整时，调整接近限位时，则可以在ui界面显示：此关节接近限位，请重新调整。
77.在主从操作中，当触发报警、提醒信息时，主控制器可以根据报警等级、提醒信息模式的不同，向相应的电机发出相应的震动指令集，电机驱动器执行相应的震动指令集，形成震动反馈的效果，对于不同的震动指令集以及不同的电机组合，形成更多的模式，同时机器人的ui界面显示相应的提示信息。进一步的，在主从控制运动状态下，对于主控制臂采集到的位置变化，可以增加陷波器，频率与电机震动频率相同，以滤除电机震动指令导致的位置变化，避免工具臂发生相同的震动。
78.以一具体实例为例，如图11、图12、图13、图14和图15所示为多个模式的震动指令集：
79.模式1：主从操作中出现“位置超限”，主控制臂7关节输出【脉冲指令1】震动脉冲(图11中a)；
80.模式2：主从操作中出现【左手姿态到边界，请退回正确区域】，对应左手6关节输出【脉冲指令5】的震动脉冲(图11中b)；
81.模式3：主从操作中出现【右手器械伸缩到边界，请退回正常区域】，对应主控制臂
的6关节输出【脉冲指令4】的震动脉冲(图11中c)；
82.模式4：主从操作中出现【主从状态下器械被拨出】，主控制臂7关节输出【脉冲指令2】的震动脉冲(图11中d)；
83.模式5：主从操作中出现【不能切换至无器械的臂】，相应的手臂3关节、4关节输出【脉冲指令3】的震动脉冲(图12中a)；
84.模式6：术中调整时出现【取下器械】，器械安装工具臂当前对应的左手或右手5关节，输出【脉冲指令1】的震动脉冲(图12中b)；
85.模式7：术中调整时出现【取下隔离板】，对应的左手或右手6关节，输出【脉冲指令3】的震动脉冲(图12中c)；
86.模式8：术中调整时出现【取下隔离板】，对应的左手或右手5关节，输出【脉冲指令3】的震动脉冲(图12中d)；
87.模式9：术中出现【工具臂臂切换】，对应的接管的左主控制臂或右主控制臂关节1，输出【脉冲指令4】的震动脉冲(图13中a)；
88.模式10：主从操作中【能量平台触发】，对应的主控制臂2关节输出【脉冲指令6】的震动脉冲(图13中b)；
89.模式11：未安装穿刺器前，术前调整时【按下工具臂调整按钮】，工具臂3关节输出【脉冲指令2】的震动脉冲(图13中c)；
90.模式12：未安装穿刺器前，术前调整时【按下调整臂调整按钮】，工具臂2关节输出【脉冲指令2】的震动脉冲(图13中d)；
91.模式13：未安装穿刺器前，术前调整时【按下子悬吊调整按钮】，工具臂1关节输出【脉冲指令2】的震动脉冲(图14中a)；
92.模式14：未安装穿刺器前，术前调整时【工具臂任一关节调整接近限位，请重新调整】，工具臂3关节输出【脉冲指令3】的震动脉冲(图14中b)；
93.模式15：主从操作中工具臂出现【从手非预期运动】报警，对应主控制臂所有关节输出【脉冲指令6】的震动脉冲(图14中c)；
94.模式16：主从操作中工具臂出现【编码器异常】报警，对应主控臂所有关节输出【脉冲指令7】的震动脉冲(图14中d)；
95.模式17：主从操作中工具臂出现【电机输出异常】报警，对应主控制臂所有关节输出【脉冲指令8】的震动脉冲(图15中a)；
96.模式18：主从操作中出现【主从位置偏差】报警，对应主控制臂所有关节输出【脉冲指令9】的震动脉冲(图15中b)；
97.模式19：主从操作中出现【主从姿态偏差】报警，对应主控制臂所有关节输出【脉冲指令10】的震动脉冲(图15中c)。
98.然而，值得注意的是，上述所列举的模式和脉冲指令仅是一种示例性描述，在实际实现的时候，可以采用其它的模式和指令组合，本技术对此不作限定。
99.在具体实现的时候，为了进一步提升反馈的速度，可以通过机械臂中各关节对应的电机检测对应的关节处是否发生位置超限，在检测到对应的关节发生位置超限的情况下，将位置超限信息通过电机驱动器传送至主控制器，以确定该关节处发生位置超限的操作风险。且可以在电机驱动器中内置震动指令集，这样在检测到对应的关节发生位置超限
的情况下，可以将该关节对应的电机驱动器中内置的震动指令集作为匹配得到的震动指令集；将该关节作为需震动的关节，并通过该关节对应的电机驱动器直接驱动电机震动，相对于通过主控制器进行控制可以有效提升反馈提醒的效率。
100.在上例中，通过震动反馈的方式，提升了人机交互的效率，通过使用机械臂自带的电机时限震动感，降低了物料成本，通过算法震动指令集，使得震动反馈更为准确，且可以实现多种不同类型的报警反馈。
101.如图16所示，在本例中提供了一种机器人操作系统，可以包括：主控制端1601、从控制端1602、电机驱动器1603和主控制器1604，其中：
102.主控制端1601可以包括：主控制臂，其中，所述主控制臂中设置有至少一个关节，每个关节中设置有能带动关节运动的电机；
103.从控制端1602可以包括：工具臂，其中，所述工具臂中设置有至少一个关节，每个关节中设置有能带动关节运动的电机；
104.主控制器1604，通过总线与所述电机驱动器相连，用于在检测到操作风险的情况下，匹配得到对应的震动指令集，将匹配得到的震动指令集作为控制指令推送到所述电机驱动器；
105.电机驱动器1603，用于在接收到所述控制指令后，按照所述控制指令中的震动指令集向相连的电机输送电流，以形成对应关节处的震动提醒。
106.在实际实现的时候，上述电机驱动器可以设置有多个，与电机一对一设置，与对应的电机连接。
107.其中，上述的震动指令集可以包括：脉冲群大小、脉冲群之间的间隔、脉冲幅度，其中，不同的风险类型对应不同的震动指令集。
108.为了减少震动提醒所带来的震动对手术操作准确的影响，在本例中增加了陷波器，以滤除震动提醒的震动对操作的影响，例如，可以主控制臂中设置第一陷波器，用于在检测到所述主控制臂发生震动提醒时，产生与对应的震动指令集相同的频率，以消除震动对主控制臂的操作准确度的影响；在工具臂中设置有第二陷波器，用于在检测到所述工具臂发生震动提醒时，产生与对应的震动指令集相同的频率，以消除震动对工具臂的操作准确度的影响。
109.在实现的时候，为了使得操作者可以清楚知道是发生什么操作风险，以及，如何对这些操作风险进行处理，可以结合ui界面进行共同显示，例如，在显示台车的ui界面上显示具体的风险信息以及对风险的处理方式，这样对于操作者在手部感受到震动的情况下，需要进一步确定的情况下，可以通过显示界面查看，以提升整个操作的安全性。为此，在上述操作机器人还可以包括：显示台车，与所述主控制器相连，用于在主控制器检测到操作风险的情况下，控制所述显示台车，同时显示风险描述信息。进一步的，还可以设置声光设备，与主控制相连，用于在主控制器检测到操作风险的情况下，控制所述声光设备生成声光提醒，例如，可以通过声音设备发出报警声，通过光电设备，发出红色或者其它颜色的报警指示光，以便进行更为准确的风险提示。
110.图17是本技术提供的机器人系统控制方法一种实施例的方法流程图。虽然本技术提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤或装置结构，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法或装置中可以包括更多或者更少的操作步骤或模块单元。在逻辑性上不
存在必要因果关系的步骤或结构中，这些步骤的执行顺序或装置的模块结构不限于本技术实施例描述及附图所示的执行顺序或模块结构。所述的方法或模块结构的在实际中的装置或终端产品应用时，可以按照实施例或者附图所示的方法或模块结构连接进行顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至分布式处理环境)。
111.如图17所示，上述一种机器人系统控制方法，可以包括如下步骤：
112.步骤1701：在机器人操作系统的全流程中，检测是否发生操作风险；
113.步骤1702：在确定发生操作风险的情况下，确定操作风险的类型；
114.步骤1703：根据所述操作风险的类型，匹配得到需震动的关节以及对应的震动指令集；
115.其中，震动指令集可以包括：脉冲群大小、脉冲群之间的间隔、脉冲幅度，其中，不同的风险类型对应不同的震动指令集，例如，脉冲间隔不同可以表示不同的风险，脉冲幅度的不同也可以表示不同的风险。
116.步骤1704：根据所述震动指令集向主控制臂和/或工具臂对应的需震动的关节处的电机输送电流，以形成对应关节处的震动提醒。
117.具体的，当机器人状态发生变化(例如，手术机械臂从主从状态调整到调节状态，或者，机器人故障导致报警，位置超限等等)机器人主控制器可以发出震动指令集指令到电机驱动器，以驱动电机进行一定频率脉冲式正反转(极小幅度)运动，在关节端形成震动的效果。进一步的，可以通过脉冲群大小、脉冲群之间的间隔以及电机的脉冲幅值的不同，来区分不同等级的提示信息和不同等级的报警信息。
118.在实现的时候，因为操作中是主控端的操作者进行的操作，因此，操作中的风险可以控制主控制臂震动，在操作前，主要是对操作臂的操作，因此，操作前的风险可以控制工具臂震动。相应的，根据所述操作风险的类型，匹配得到需震动的关节，可以包括：在操作风险的类型为操作过程中的风险的情况下，将主控制臂中的一个或多个关节，作为需震动的关节，其中，操作过程中的风险可以包括但不限于以下至少之一：位置超限、非预期运动、主从位置偏差、电机输出异常、主从姿态偏差、器械被拔出；在操作风险的类型为操作前的工具臂侧的辅助工具未有效安装的情况下，将工具臂中的一个或多个关节，作为需震动的关节。
119.在具体实现的时候，为了进一步提升反馈的速度，可以通过机械臂中各关节对应的电机检测对应的关节处是否发生位置超限，在检测到对应的关节发生位置超限的情况下，将位置超限信息通过电机驱动器传送至主控制器，以确定该关节处发生位置超限的操作风险。且可以在电机驱动器中内置震动指令集，这样在检测到对应的关节发生位置超限的情况下，可以将该关节对应的电机驱动器中内置的震动指令集作为匹配得到的震动指令集；将该关节作为需震动的关节，并通过该关节对应的电机驱动器直接驱动电机震动，相对于通过主控制器进行控制可以有效提升反馈提醒的效率。
120.基于此，在确定发生操作风险的情况下，确定操作风险的类型可以包括：通过各关节对应的电机检测对应的关节处是否发生位置超限；在检测到对应的关节发生位置超限的情况下，将位置超限信息通过电机驱动器传送至主控制器，以确定该关节处发生位置超限的操作风险。
121.相应的，据所述操作风险的类型，匹配得到需震动的关节以及对应的震动指令集，
可以包括：在检测到对应的关节发生位置超限的情况下，将该关节对应的电机驱动器中内置的震动指令集作为匹配得到的震动指令集；将该关节作为需震动的关节，并通过该关节对应的电机驱动器直接驱动电机震动。
122.本技术上述实施例所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在电子设备上为例，图18是本技术提供的一种机器人系统控制方法的电子设备的硬件结构框图。如图18所示，电子设备10可以包括一个或多个(图中仅示出一个)处理器02(处理器02可以包括但不限于微处理器mcu或可编程逻辑器件fpga等的处理装置)、用于存储数据的存储器04、以及用于通信功能的传输模块06。本领域普通技术人员可以理解，图18所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，电子设备10还可包括比图18中所示更多或者更少的组件，或者具有与图18所示不同的配置。
123.存储器04可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本技术实施例中的机器人系统控制方法对应的程序指令/模块，处理器02通过运行存储在存储器04内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的应用程序的机器人系统控制方法。存储器04可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器04可进一步包括相对于处理器02远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备10。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
124.传输模块06用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括电子设备10的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输模块06包括一个网络适配器(network interface controller，nic)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输模块06可以为射频(radio frequency，rf)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
125.在软件层面，上述机器人系统控制装置可以如图19所示，包括：
126.检测模块1901，用于在机器人操作系统的全流程中，检测是否发生操作风险；
127.确定模块1902，用于在确定发生操作风险的情况下，确定操作风险的类型；
128.匹配模块1903，用于根据所述操作风险的类型，匹配得到需震动的关节以及对应的震动指令集；
129.输送模块1904，用于根据所述震动指令集向主控制臂和/或工具臂对应的需震动的关节处的电机输送电流，以形成对应关节处的震动提醒。
130.在一个实施方式中，上述震动指令集可以包括但不限于：脉冲群大小、脉冲群之间的间隔、脉冲幅度，其中，不同的风险类型对应不同的震动指令集。
131.在一个实施方式中，上述匹配模块1903在操作风险的类型为操作过程中的风险的情况下，将主控制臂中的一个或多个关节，作为需震动的关节，其中，操作过程中的风险包括以下至少之一：位置超限、非预期运动、主从位置偏差、电机输出异常、主从姿态偏差、器械被拔出；在操作风险的类型为操作前的工具臂侧的辅助工具未有效安装的情况下，将工具臂中的一个或多个关节，作为需震动的关节。
132.在一个实施方式中，在确定发生操作风险的情况下，确定操作风险的类型，可以包括：通过各关节对应的电机检测对应的关节处是否发生位置超限；在检测到对应的关节发生位置超限的情况下，将位置超限信息通过电机驱动器传送至主控制器，以确定该关节处
发生位置超限的操作风险。
133.在一个实施方式中，根据所述操作风险的类型，匹配得到需震动的关节以及对应的震动指令集，可以包括：在检测到对应的关节发生位置超限的情况下，将该关节对应的电机驱动器中内置的震动指令集作为匹配得到的震动指令集；将该关节作为需震动的关节，并通过该关节对应的电机驱动器直接驱动电机震动。
134.本技术的实施例还提供能够实现上述实施例中的机器人系统控制方法中全部步骤的一种电子设备的具体实施方式，所述电子设备具体包括如下内容：处理器(processor)、存储器(memory)、通信接口(communications interface)和总线；其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述处理器用于调用所述存储器中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中的机器人系统控制方法中的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
135.步骤1：在机器人操作系统的全流程中，检测是否发生操作风险；
136.步骤2：在确定发生操作风险的情况下，确定操作风险的类型；
137.步骤3：根据所述操作风险的类型，匹配得到需震动的关节以及对应的震动指令集；
138.步骤4：根据所述震动指令集向主控制臂和/或工具臂对应的需震动的关节处的电机输送电流，以形成对应关节处的震动提醒。
139.本技术的实施例还提供能够实现上述实施例中的机器人系统控制方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的机器人系统控制方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
140.步骤1：在机器人操作系统的全流程中，检测是否发生操作风险；
141.步骤2：在确定发生操作风险的情况下，确定操作风险的类型；
142.步骤3：根据所述操作风险的类型，匹配得到需震动的关节以及对应的震动指令集；
143.步骤4：根据所述震动指令集向主控制臂和/或工具臂对应的需震动的关节处的电机输送电流，以形成对应关节处的震动提醒。
144.从上述描述可知，本技术实施例通过复用主控制臂、工具臂中的电机来进行操作风险的震动提醒，从而可以避免现有的提醒方法直达性不好的问题，且可以避免物料成本过高的问题，达到了简单直观且低成本实现风险提醒的技术效果。
145.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
146.上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
147.虽然本技术提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。
148.上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
149.虽然本说明书实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。
150.为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
151.本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
152.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
153.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特
定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
154.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
155.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
156.内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。内存是计算机可读介质的示例。
157.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
158.本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
159.本说明书实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
160.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示
例的特征进行结合和组合。
161.以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种机器人操作系统，其特征在于，包括：主控制端、从控制端、电机驱动器和主控制器，其中：所述主控制端包括：主控制臂，其中，所述主控制臂中设置有至少一个关节，每个关节中设置有能带动关节运动的电机；所述从控制端包括：工具臂，其中，所述工具臂中设置有至少一个关节，每个关节中设置有能带动关节运动的电机；所述主控制器，通过总线与所述电机驱动器相连，用于在检测到操作风险的情况下，匹配得到对应的震动指令集，将匹配得到的震动指令集作为控制指令推送到所述电机驱动器；所述电机驱动器，用于在接收到所述控制指令后，按照所述控制指令中的震动指令集向相连的电机输送电流，以形成对应关节处的震动提醒。2.根据权利要求1所述的机器人操作系统，其特征在于，所述震动指令集包括：脉冲群大小、脉冲群之间的间隔、脉冲幅度，其中，不同的风险类型对应不同的震动指令集。3.根据权利要求1所述的机器人操作系统，其特征在于，所述主控制臂中设置有第一陷波器，用于在检测到所述主控制臂发生震动提醒时，产生与对应的震动指令集相同的频率，以消除震动对主控制臂的操作准确度的影响；所述工具臂中设置有第二陷波器，用于在检测到所述工具臂发生震动提醒时，产生与对应的震动指令集相同的频率，以消除震动对工具臂的操作准确度的影响。4.根据权利要求1所述的机器人操作系统，其特征在于，还包括：显示台车，与所述主控制器相连，用于在主控制器检测到操作风险的情况下，控制所述显示台车，同时显示风险描述信息；和/或，声光设备，与所述主控制相连，用于在主控制器检测到操作风险的情况下，控制所述声光设备生成声光提醒。5.一种机器人系统控制方法，其特征在于，包括：在机器人操作系统的全流程中，检测是否发生操作风险；在确定发生操作风险的情况下，确定操作风险的类型；根据所述操作风险的类型，匹配得到需震动的关节以及对应的震动指令集；根据所述震动指令集向主控制臂和/或工具臂对应的需震动的关节处的电机输送电流，以形成对应关节处的震动提醒。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述震动指令集包括：脉冲群大小、脉冲群之间的间隔、脉冲幅度，其中，不同的风险类型对应不同的震动指令集。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述操作风险的类型，匹配得到需震动的关节，包括：在操作风险的类型为操作过程中的风险的情况下，将主控制臂中的一个或多个关节，作为需震动的关节，其中，操作过程中的风险包括以下至少之一：位置超限、非预期运动、主从位置偏差、电机输出异常、主从姿态偏差、器械被拔出；在操作风险的类型为操作前的工具臂侧的辅助工具未有效安装的情况下，将工具臂中的一个或多个关节，作为需震动的关节。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在确定发生操作风险的情况下，确定操作风险的类型，包括：通过各关节对应的电机检测对应的关节处是否发生位置超限；在检测到对应的关节发生位置超限的情况下，将位置超限信息通过电机驱动器传送至主控制器，以确定该关节处发生位置超限的操作风险。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述操作风险的类型，匹配得到需震动的关节以及对应的震动指令集，包括：在检测到对应的关节发生位置超限的情况下，将该关节对应的电机驱动器中内置的震动指令集作为匹配得到的震动指令集；将该关节作为需震动的关节，并通过该关节对应的电机驱动器直接驱动电机震动。10.一种电子设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，其特征在于，所述处理器执行所述指令时实现权利要求5至9中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本申请提供了一种机器人操作系统和控制方法，其中，该机器人操作系统，包括：主控制端包括：主控制臂，其中，主控制臂中设置有多个关节；从控制端包括：工具臂，其中，工具臂中设置有多个关节，每个关节中设置有能带动关节运动的电机；主控制器，通过总线与电机驱动器相连，用于在检测到操作风险的情况下，匹配得到对应的震动指令集，将匹配得到的震动指令集作为控制指令推送到电机驱动器；多个电机驱动器，与电机一对一设置，与对应的电机连接，用于在接收到控制指令后，按照控制指令中的震动指令集向相连的电机输送电流，以形成对应关节处的震动提醒。通过上述方案达到了简单直观且低成本实现风险提醒的技术效果。实现风险提醒的技术效果。实现风险提醒的技术效果。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：上海微创医疗机器人（集团）股份有限公司
技术研发日：2023.08.11
技术公布日：2023/10/11