背景技術(shù)：

1、手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)可以包括醫(yī)生控制臺，該醫(yī)生控制臺用于控制一個(gè)或多個(gè)手術(shù)機(jī)械臂，每個(gè)手術(shù)機(jī)械臂包括具有末端執(zhí)行器(例如，鉗或抓握器械)的手術(shù)器械。在操作時(shí)，將機(jī)械臂移動(dòng)至患者上方的位置，并將手術(shù)器械經(jīng)由患者的手術(shù)進(jìn)入端口或自然孔口引導(dǎo)到小切口中以將末端執(zhí)行器定位在患者身體內(nèi)的工作部位處。醫(yī)生控制臺包括手控制器，手控制器將用戶輸入轉(zhuǎn)換為手術(shù)器械和/或末端執(zhí)行器的移動(dòng)。

2、手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中的無線通信有益于降低設(shè)置的復(fù)雜性，并最小化對在手術(shù)室地板上鋪設(shè)電纜的需要。這種方法的挑戰(zhàn)是無線傳輸容易受到干擾和間歇性的信息包丟失的影響。這可能導(dǎo)致在遙控控制期間出現(xiàn)非預(yù)期的狀況和運(yùn)動(dòng)以及患者體內(nèi)的器械暫時(shí)失去運(yùn)動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本披露內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例，披露了一種手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。該手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)包括機(jī)械臂、控制塔和醫(yī)生控制臺。機(jī)械臂包括第一臂收發(fā)器和第二臂收發(fā)器，該第一臂收發(fā)器包括被配置用于傳送第一數(shù)據(jù)的第一通信數(shù)據(jù)信道，該第二臂收發(fā)器包括被配置用于傳送第二數(shù)據(jù)的第二通信數(shù)據(jù)信道。醫(yī)生控制臺包括被配置為在第一通信數(shù)據(jù)信道上進(jìn)行通信的第一控制臺收發(fā)器和被配置為在第二通信數(shù)據(jù)信道上進(jìn)行通信的第二控制臺收發(fā)器。控制塔包括被配置為在第一通信數(shù)據(jù)信道上進(jìn)行通信的第一塔收發(fā)器和被配置為在第二通信數(shù)據(jù)信道上進(jìn)行通信的第二塔收發(fā)器。第一通信數(shù)據(jù)信道和第二通信數(shù)據(jù)信道是無線通信數(shù)據(jù)信道。手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)被配置為使用第一通信數(shù)據(jù)信道或第二通信數(shù)據(jù)信道之一進(jìn)行通信切換。

2、根據(jù)本披露內(nèi)容的各方面，第一通信數(shù)據(jù)信道使用與第二通信數(shù)據(jù)信道不同的通信技術(shù)。通信技術(shù)可以包括wi-fi、5g、li-fi或藍(lán)牙中的至少一種。

3、在本披露內(nèi)容的一方面，第一通信數(shù)據(jù)信道可以使用與第二通信數(shù)據(jù)信道不同的頻率。

4、在本披露內(nèi)容的另一方面，控制塔可以進(jìn)一步包括處理器和存儲器。存儲器包括存儲在其上的指令，這些指令在由處理器執(zhí)行時(shí)可以使手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)監(jiān)測第一通信數(shù)據(jù)信道和第二通信數(shù)據(jù)信道的信道質(zhì)量，并基于觀察到的信道質(zhì)量來替換通信數(shù)據(jù)信道。

5、在本披露內(nèi)容的又一方面，這些指令在由處理器執(zhí)行時(shí)可以進(jìn)一步使手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)基于監(jiān)測到的信道質(zhì)量來確定是否存在數(shù)據(jù)丟失。第一通信數(shù)據(jù)信道可以以第一數(shù)據(jù)速率進(jìn)行通信，并且第二通信數(shù)據(jù)信道可以以第二數(shù)據(jù)速率進(jìn)行通信。第二數(shù)據(jù)速率可以低于第一數(shù)據(jù)速率。在第一通信數(shù)據(jù)信道上檢測到數(shù)據(jù)丟失的情況下，這些指令在由處理器執(zhí)行時(shí)可以進(jìn)一步使手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)將第二通信數(shù)據(jù)信道切換到高于第一數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)速率。

6、在本披露內(nèi)容的另外的方面，第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)可以包括數(shù)據(jù)完整性檢查。

7、在本披露內(nèi)容的又另外的方面，第一通信數(shù)據(jù)信道上的第一數(shù)據(jù)可以不同于第二通信數(shù)據(jù)信道上的第二數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)完整性檢查可以包括對第一通信數(shù)據(jù)信道的第一數(shù)據(jù)和第二通信數(shù)據(jù)信道的第二數(shù)據(jù)執(zhí)行變換。

8、根據(jù)本披露內(nèi)容的各方面，第一通信數(shù)據(jù)信道的第一數(shù)據(jù)包括指示機(jī)械臂的末端執(zhí)行器相對于機(jī)械臂的基部框架在笛卡爾坐標(biāo)中的期望位置的數(shù)據(jù)。第二通信數(shù)據(jù)信道的第二數(shù)據(jù)可以包括指示機(jī)械臂的期望關(guān)節(jié)角度的數(shù)據(jù)。變換包括基于執(zhí)行正向和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)算法將第一通信數(shù)據(jù)信道的第一數(shù)據(jù)變換成第二通信數(shù)據(jù)信道的第二數(shù)據(jù)，和/或基于執(zhí)行正向和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)算法將第二通信數(shù)據(jù)信道的第二數(shù)據(jù)變換成第一通信數(shù)據(jù)信道的第一數(shù)據(jù)。

9、根據(jù)本披露內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例，披露了一種手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。該手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)包括控制塔和機(jī)器人系統(tǒng)部件。控制塔包括第一塔收發(fā)器和第二塔收發(fā)器，該第一塔收發(fā)器包括被配置為傳送第一數(shù)據(jù)的第一通信數(shù)據(jù)信道，該第二塔收發(fā)器包括被配置為傳送第二數(shù)據(jù)的第二通信數(shù)據(jù)信道。機(jī)器人系統(tǒng)部件包括被配置為在第一通信數(shù)據(jù)信道上進(jìn)行通信的第一機(jī)器人系統(tǒng)收發(fā)器和被配置為在第二通信數(shù)據(jù)信道上進(jìn)行通信的第二機(jī)器人系統(tǒng)收發(fā)器。第一通信數(shù)據(jù)信道和第二通信數(shù)據(jù)信道是無線通信數(shù)據(jù)信道。第一通信數(shù)據(jù)信道和第二通信數(shù)據(jù)信道被配置用于同時(shí)進(jìn)行通信。

10、在本披露內(nèi)容的一方面，機(jī)器人系統(tǒng)部件可以包括機(jī)械臂和/或醫(yī)生控制臺。

11、在本披露內(nèi)容的另一方面，第一通信數(shù)據(jù)信道可以使用與第二通信數(shù)據(jù)信道不同的通信技術(shù)。通信技術(shù)可以包括wi-fi、5g、li-fi或藍(lán)牙中的至少一種。

12、在本披露內(nèi)容的又一方面，第一通信數(shù)據(jù)信道可以使用與第二通信數(shù)據(jù)信道不同的頻率。

13、在本披露內(nèi)容的另外的方面，控制塔可以進(jìn)一步包括處理器和存儲器。存儲器可以包括存儲在其上的指令，這些指令在由處理器執(zhí)行時(shí)可以使手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)監(jiān)測第一通信數(shù)據(jù)信道和第二通信數(shù)據(jù)信道的信道質(zhì)量，并基于觀察到的信道質(zhì)量來替換通信數(shù)據(jù)信道。

14、在本披露內(nèi)容的又另外的方面，這些指令在由處理器執(zhí)行時(shí)可以進(jìn)一步使手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)基于監(jiān)測到的信道質(zhì)量來確定是否存在數(shù)據(jù)丟失。第一通信數(shù)據(jù)信道可以以第一數(shù)據(jù)速率進(jìn)行通信，并且第二通信數(shù)據(jù)信道可以以第二數(shù)據(jù)速率進(jìn)行通信。第二數(shù)據(jù)速率可以低于第一數(shù)據(jù)速率。在第一通信數(shù)據(jù)信道上檢測到數(shù)據(jù)丟失的情況下，這些指令在由處理器執(zhí)行時(shí)可以進(jìn)一步使手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)將第二通信數(shù)據(jù)信道切換到高于第一數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)速率。

15、根據(jù)本披露內(nèi)容的各方面，第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)可以包括數(shù)據(jù)完整性檢查。

16、在本披露內(nèi)容的一方面，數(shù)據(jù)完整性檢查可以包括將來自第一通信數(shù)據(jù)信道的第一數(shù)據(jù)與來自第二通信數(shù)據(jù)信道的第二數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

17、在本披露內(nèi)容的另一方面，第一通信數(shù)據(jù)信道上的第一數(shù)據(jù)可以不同于第二通信數(shù)據(jù)信道上的第二數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)完整性檢查可以包括對第一通信數(shù)據(jù)信道的第一數(shù)據(jù)和第二通信數(shù)據(jù)信道的第二數(shù)據(jù)執(zhí)行變換。

18、在本披露內(nèi)容的又一方面，機(jī)器人系統(tǒng)部件可以包括機(jī)械臂。第一通信數(shù)據(jù)信道的第一數(shù)據(jù)可以包括指示機(jī)械臂的末端執(zhí)行器相對于機(jī)械臂的基部框架在笛卡爾坐標(biāo)中的期望位置的數(shù)據(jù)。第二通信數(shù)據(jù)信道的第二數(shù)據(jù)包括指示機(jī)械臂的期望關(guān)節(jié)角度的數(shù)據(jù)。變換可以包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：基于執(zhí)行正向和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)算法將第一通信數(shù)據(jù)信道的第一數(shù)據(jù)變換成第二通信數(shù)據(jù)信道的第二數(shù)據(jù)，或基于執(zhí)行正向和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)算法將第二通信數(shù)據(jù)信道的第二數(shù)據(jù)變換成第一通信數(shù)據(jù)信道的第一數(shù)據(jù)。

19、根據(jù)本披露內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例，披露了一種用于手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的冗余無線通信的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法。該計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法包括：在第一通信數(shù)據(jù)信道上在控制塔與機(jī)器人系統(tǒng)部件之間傳送第一數(shù)據(jù)，同時(shí)在第二通信數(shù)據(jù)信道上在控制塔與機(jī)器人系統(tǒng)部件之間傳送第二數(shù)據(jù)；監(jiān)測該第一通信數(shù)據(jù)信道和該第二通信數(shù)據(jù)信道的信道質(zhì)量；以及基于觀察到的信道質(zhì)量來替換通信數(shù)據(jù)信道。第一通信數(shù)據(jù)信道和第二通信數(shù)據(jù)信道是無線通信數(shù)據(jù)信道。機(jī)器人系統(tǒng)部件包括機(jī)械臂和/或醫(yī)生控制臺。

20、根據(jù)本披露內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例，手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)包括控制塔和機(jī)器人系統(tǒng)部件。該控制塔包括被配置為在第一通信數(shù)據(jù)信道上進(jìn)行通信的塔li-fi收發(fā)器。該機(jī)器人系統(tǒng)部件包括機(jī)器人系統(tǒng)部件li-fi收發(fā)器和自對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，該機(jī)器人系統(tǒng)部件li-fi收發(fā)器包括被配置用于傳送第一數(shù)據(jù)的第一通信數(shù)據(jù)信道。該自對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)包括成像裝置和可致動(dòng)基部，該成像裝置被配置為捕獲包括所檢測到的塔li-fi收發(fā)器的地理空間位置的圖像，該可致動(dòng)基部被配置為將成像裝置與所檢測到的塔li-fi收發(fā)器的地理空間位置對準(zhǔn)。該機(jī)器人系統(tǒng)部件li-fi收發(fā)器安裝到該可致動(dòng)基部。

21、在本披露內(nèi)容的一方面，自對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)可以進(jìn)一步包括處理器和存儲器。存儲器可以包括存儲在其上的指令，這些指令在由處理器執(zhí)行時(shí)可以使自對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)捕獲包括塔li-fi收發(fā)器的圖像，基于該圖像來確定塔li-fi收發(fā)器的地理空間位置，并且將機(jī)器人系統(tǒng)部件li-fi收發(fā)器定位成與所檢測到的塔li-fi收發(fā)器的地理空間位置對準(zhǔn)。

22、在本披露內(nèi)容的另一方面，可以基于向經(jīng)訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)提供圖像來確定塔li-fi收發(fā)器的地理空間位置。圖像可以包括深度信息?？梢曰趯D像中的塔li-fi收發(fā)器進(jìn)行分類并且基于該分類和深度信息確定塔li-fi收發(fā)器的地理空間位置來進(jìn)一步確定塔li-fi收發(fā)器的地理空間位置。

23、在本披露內(nèi)容的又一方面，自對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)可以進(jìn)一步包括處理器和存儲器。存儲器可以包括存儲在其上的指令，這些指令在由處理器執(zhí)行時(shí)可以使自對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行以下操作：捕獲圖像，確定圖像內(nèi)不存在塔li-fi收發(fā)器，并旋轉(zhuǎn)和/或傾斜成像裝置以搜索塔li-fi收發(fā)器。該確定可以由機(jī)器學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行。

24、在本披露內(nèi)容的另外的方面，機(jī)器人系統(tǒng)部件可以進(jìn)一步包括無線收發(fā)器。在圖像內(nèi)不存在塔li-fi收發(fā)器的情況下，這些指令在由處理器執(zhí)行時(shí)可以進(jìn)一步使機(jī)器人系統(tǒng)部件使用無線收發(fā)器來建立與控制塔的無線通信。無線通信可以在第二通信數(shù)據(jù)信道上進(jìn)行。

25、在本披露內(nèi)容的一方面，第二通信數(shù)據(jù)信道可以使用與第一通信數(shù)據(jù)信道不同的通信技術(shù)。第二通信數(shù)據(jù)信道的通信技術(shù)可以包括紅外、可見光、紫外光、wi-fi、5g或藍(lán)牙。

26、在本披露內(nèi)容的另一方面，控制塔可以進(jìn)一步包括處理器和存儲器。存儲器可以包括存儲在其上的指令，這些指令在由處理器執(zhí)行時(shí)可以使手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)監(jiān)測第一通信數(shù)據(jù)信道和第二通信數(shù)據(jù)信道的信道質(zhì)量，并基于監(jiān)測到的信道質(zhì)量來選擇第一通信數(shù)據(jù)信道或第二通信數(shù)據(jù)信道中的一者。

27、在本披露內(nèi)容的又一方面，這些指令在由處理器執(zhí)行時(shí)可以進(jìn)一步使手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)基于監(jiān)測到的信道質(zhì)量來確定是否存在數(shù)據(jù)丟失。第一通信數(shù)據(jù)信道以第一數(shù)據(jù)速率進(jìn)行通信，并且第二通信數(shù)據(jù)信道以第二數(shù)據(jù)速率進(jìn)行通信。第二數(shù)據(jù)速率可以低于第一數(shù)據(jù)速率。響應(yīng)于第一通信數(shù)據(jù)信道中的數(shù)據(jù)丟失，這些指令在由處理器執(zhí)行時(shí)可以進(jìn)一步使手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)將第二通信數(shù)據(jù)信道切換到高于第一數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)速率。

28、在本披露內(nèi)容的另外的方面，第一通信數(shù)據(jù)信道和第二通信數(shù)據(jù)信道可以包括數(shù)據(jù)完整性檢查。

29、在本披露內(nèi)容的一方面，機(jī)器人系統(tǒng)部件可以包括控制臺或機(jī)械臂中的至少一者。

30、根據(jù)本披露內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例，用于手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的無線通信的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法包括捕獲包括控制塔的塔li-fi收發(fā)器的圖像。該圖像由機(jī)器人系統(tǒng)部件的成像裝置捕獲。成像裝置安置在自對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的可致動(dòng)基部上。該方法進(jìn)一步包括基于所捕獲的圖像來確定塔li-fi收發(fā)器的地理空間位置，以及致動(dòng)可致動(dòng)基部以將機(jī)器人系統(tǒng)部件li-fi收發(fā)器定位成與所確定的塔li-fi收發(fā)器的地理空間位置對準(zhǔn)。

31、在本披露內(nèi)容的另一方面，可以基于向經(jīng)訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)提供圖像來確定塔li-fi收發(fā)器的地理空間位置。該圖像包括深度信息?？梢曰趯D像中的塔li-fi收發(fā)器進(jìn)行分類并且基于該分類和深度信息確定塔li-fi收發(fā)器的地理空間位置來進(jìn)一步確定塔li-fi收發(fā)器的地理空間位置。

32、在本披露內(nèi)容的又一方面，機(jī)器人系統(tǒng)部件可以包括控制臺或機(jī)械臂中的至少一者。

33、根據(jù)本披露內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例，提出了一種用于手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的無線通信的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法。該方法包括：由機(jī)器人系統(tǒng)部件的成像裝置捕獲圖像，其中，該成像裝置安置在自對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的可致動(dòng)基部上；以及確定該圖像內(nèi)不存在塔li-fi收發(fā)器。該確定可以由機(jī)器學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行。

34、在本披露內(nèi)容的另外的方面，該方法可以進(jìn)一步包括致動(dòng)可致動(dòng)基部以旋轉(zhuǎn)和/或傾斜機(jī)器人系統(tǒng)部件li-fi收發(fā)器，從而搜索控制塔的塔li-fi收發(fā)器。

35、在本披露內(nèi)容的一方面，機(jī)器人系統(tǒng)部件可以進(jìn)一步包括無線收發(fā)器。在圖像內(nèi)不存在塔li-fi收發(fā)器的情況下，該方法可以進(jìn)一步包括使機(jī)器人系統(tǒng)部件使用無線收發(fā)器來建立與控制塔的無線通信。無線通信可以在第二通信數(shù)據(jù)信道上進(jìn)行。

36、在本披露內(nèi)容的另一方面，塔li-fi收發(fā)器可以被配置為在第一通信數(shù)據(jù)信道上進(jìn)行通信。第二通信數(shù)據(jù)信道可以使用與第一通信數(shù)據(jù)信道不同的通信技術(shù)。第二通信數(shù)據(jù)信道的通信技術(shù)可以包括紅外、可見光、紫外光、wi-fi、5g或藍(lán)牙中的至少一種。

37、在本披露內(nèi)容的又一方面，該方法可以進(jìn)一步包括監(jiān)測第一通信數(shù)據(jù)信道和第二通信數(shù)據(jù)信道的信道質(zhì)量，并基于監(jiān)測到的信道質(zhì)量來選擇第一通信數(shù)據(jù)信道或第二通信數(shù)據(jù)信道中的一者。

38、在本披露內(nèi)容的另外的方面，該方法可以進(jìn)一步包括基于監(jiān)測到的信道質(zhì)量來確定是否存在數(shù)據(jù)丟失。第一通信數(shù)據(jù)信道可以以第一數(shù)據(jù)速率進(jìn)行通信，并且第二通信數(shù)據(jù)信道可以以第二數(shù)據(jù)速率進(jìn)行通信。第二數(shù)據(jù)速率可以低于第一數(shù)據(jù)速率。響應(yīng)于第一通信數(shù)據(jù)信道中的數(shù)據(jù)丟失，手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)可以將第二通信數(shù)據(jù)信道切換到高于第一數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)速率。

39、在本披露內(nèi)容的一方面，第一通信數(shù)據(jù)信道和第二通信數(shù)據(jù)信道可以包括數(shù)據(jù)完整性檢查。