用于手术机器人的主控装置及其控制方法制造方法及图纸

技术编号:11901794 阅读:132 留言:0更新日期:2015-08-19 13:59
本发明专利技术提供一种用于手术机器人的主控装置及其控制方法。所述主控装置可包括:手柄单元,手柄单元中的每个手柄单元包括至少一个多关节机器人手指,所述至少一个多关节机器人手指被配置为控制从属装置的机器人臂上的机器人手术器械;和/或微动产生单元,被配置为产生控制信号,以控制所述至少一个多关节机器人手指的端部沿着虚拟轨迹运动。一种用于手术机器人的主控装置可包括:第一单元,包括从属装置的机器人臂上的至少一个多关节机器人手指;和/或第二单元,被配置为产生第一控制信号,以控制所述至少一个多关节机器人手指沿着虚拟轨迹运动。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 本申请要求于2014年2月18日提交到韩国知识产权局(KIPO)的第 10-2014-0018505号韩国专利申请的优先权,所述韩国专利申请的全部内容通过引用被包 含于此。
本公开的一些示例实施例总体上可涉及可通过引导操作员的手部运动而使机器 人手术器械产生平稳的运动的用于手术机器人的主控装置。本公开的一些示例性实施例总 体上可涉及用于手术机器人的主控装置的控制方法。
技术介绍
通常,微创手术是指使患部的尺寸最小化的手术。与通过在人体的部位(腹部) 执行大的切口窗的剖腹手术不同,在微创手术中,在腹部可形成具有尺寸为〇. 5cm至I. 5cm 的至少一个切口(创口),摄像机和各种器械可通过切口放入到腹部中,然后可在观看图像 的同时进行手术。 与剖腹手术不同,这种微创手术可在手术之后引起小的疼痛,可允许肠道流动早 日恢复,可允许早日进食,可最小化住院治疗时间并加速恢复至正常状态,和/或可减小切 口范围以提高美容效果。由于这些优势,微创手术已经用于胆囊切除术、前列腺切除术和疝 修补,并且微创手术的应用领域已经增加。 在微创手术中使用的手术机器人可包括主控控制台和从属机器人(也称为从属 装置)。主控控制台可根据操作员(例如,医生)的操作产生控制信号,和/或可将控制信 号发送至从属机器人。从属机器人可根据从主控控制台接收的控制信号进行操作。利用主 控控制台,即使从属机器人可位于远离主控控制台的位置,操作员也可操作从属机器人。操 作员可位于相同的房间中、不同的房间中或不同的设施(facility)中(可能位于另一国 家)。 从属机器人可设置有至少一个机器人臂(robot arm),机器人手术器械可安装在 每个机器人臂的前端处。机器人手术器械可通过切口点插入到病人的身体中。另一方面, 至少一个机器人臂可位于切口点的外部,并且可在手术期间用于保持该位置和/或机器人 手术器械的姿势。 手术机器人和相关的系统提供许多其他的优点,诸如,潜在地提高的精度,更好地 监测病人的能力,记录手术过程用于培训、资格认定和/或证据的目的的能力。 虽然一些示例性实施例将被描述为与手术机器人系统有关,但本领域的技术人员 将理解,这些示例性实施例可应用于其他类型的系统,诸如,未在医学领域中使用的远程操 作系统(例如,航空航天远程操作系统、用于处理危险物品的机器人、巡逻机器人、军用机 器人)或者更通用的控制系统。
技术实现思路
-些示例性实施例可提供用于手术机器人的主控装置,所述用于手术机器人的主 控装置可通过引导操作员的手部运动而产生机器人手术器械的稳定运动。一些示例性实施 例可提供用于手术机器人的主控装置的控制方法,所述方法可通过引导操作员的手部运动 而产生机器人手术器械的稳定运动。 在一些示例性实施例中,一种用于手术机器人的主控装置可包括:手柄单元,手柄 单元中的每个手柄单元包括至少一个多关节机器人手指,所述至少一个多关节机器人手指 被配置为控制从属装置的机器人臂上的机器人手术器械;和/或微动产生单元,被配置为 产生控制信号,以控制所述至少一个多关节机器人手指的端部沿着虚拟轨迹运动。 在一些示例性实施例中,所述主控装置还可包括:虚拟轨迹产生单元。当接收到关 于机器人手术器械的类型的信息时,虚拟轨迹产生单元被配置为从预先存储的虚拟轨迹中 搜索与接收的机器人手术器械的类型相对应的虚拟轨迹。 在一些示例性实施例中,当接收到关于操作员的信息和关于手术过程的信息中的 至少一个信息时,虚拟轨迹产生单元可被配置为基于所述至少一个接收的信息根据搜索的 虚拟轨迹产生新的虚拟轨迹。 在一些示例性实施例中,所述微动产生单元还可被配置为产生控制信号,以控制 所述至少一个多关节机器人手指的端部沿着所述新的虚拟轨迹运动。 在一些示例性实施例中,所述主控装置还可包括:手腕支撑单元,位于与操作员的 手腕相对应的位置,所述手腕支撑单元被配置为使手柄单元围绕X轴、y轴和z轴中的至少 一个轴旋转;和/或连杆单元,可操作地连接到手腕支撑单元,并被配置为执行手腕支撑单 元的平移运动。 在一些示例性实施例中,所述主控装置还可包括:宏动产生单元,被配置为基于手 腕支撑单元的旋转信息产生控制信号,以控制机器人手术器械的姿势,和/或被配置为基 于手腕支撑单元的位置信息产生控制信号,以控制机器人手术器械的位置。 在一些示例性实施例中,所述主控装置还可包括:运动融合单元,被配置为通过由 微动产生单元产生的控制信号和由宏动产生单元产生的控制信号之间的融合而产生最终 的运动控制信号,以控制机器人手术器械的运动。 在一些示例性实施例中,所述运动融合单元还可被配置为向由微动产生单元产生 的控制信号和由宏动产生单元产生的控制信号应用权重。 在一些示例性实施例中,所述连杆单元中的每个连杆单元可包括:第一连杆,手腕 支撑单元中的每个手腕支撑单元设置在第一连杆上;第二连杆,可操作地连接到第一连杆 的第一端部;第三连杆,可操作地连接到第二连杆的第一端部;和/或第四连杆,可操作地 连接到第三连杆的第一端部和第一连杆的第二端部。第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四 连杆被构造为形成平行四边形结构。 在一些示例性实施例中,所述连杆单元中的每个连杆单元还可包括:第一滑轮,设 置在第一连杆的一侧处;第二滑轮,设置在第一连杆与第四连杆结合的第一旋转轴上;第 三滑轮,设置在第三连杆与第四连杆结合的第二旋转轴上;第一线缆,缠绕在第一滑轮的第 一槽、第二滑轮的第一槽和第三滑轮的第一槽上;和/或第二线缆,缠绕在第一滑轮的第二 槽、第二滑轮的第二槽和第三滑轮的第二槽上。 在一些示例性实施例中,第一线缆的第一端可固定到第一滑轮的第一槽中的线缆 固定部。第一线缆可沿着第一方向缠绕在第二滑轮的第一槽上。第一线缆的第二端可固定 到第三滑轮的第一槽中的线缆固定部。第二线缆的第一端可固定到第一滑轮的第二槽中的 线缆固定部。第二线缆可沿着第二方向缠绕在第二滑轮的第二槽上。第二线缆的第二端可 固定到第三滑轮的第二槽中的线缆固定部。 在一些示例性实施例中,连杆单元还可被配置为对第一线缆的长度和第二线缆的 长度根据第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆的旋转而发生的变化进行补偿,以保持 手腕支撑单元的姿势。 在一些示例性实施例中,当所述至少一个多关节机器人手指的端部的当前位置偏 离虚拟轨迹时,微动产生单元可被配置为:检测虚拟轨迹上的与当前位置具有最短距离的 点;调节沿着连接检测的点与当前位置的垂直方向施加的力的强度;和/或调节沿着检测 的点的切线方向施加的力的强度。 在一些示例性实施例中,提供一种用于手术机器人的主控装置的控制方法,所述 用于手术机器人的主控装置具有手柄单元,手柄单元中的每个手柄单元包括至少一个多关 节机器人手指,所述至少一个多关节机器人手指被配置为控制从属装置的机器人臂上的机 器人手术器械,所述控制方法可包括:产生所述至少一个多关节机器人手指的端部的虚拟 轨迹;产生控制信号,以控制所述至少一个多关节机器人手指的端部沿着虚拟轨迹运动; 和/或根据产生的控制信号控制所述至少一个多关节机器人手指的运动。 在一些示例性实施例中,产生虚拟轨迹的步骤可包括:当接收到关于机器人手术 器械的类型的信息时,从预先存本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于手术机器人的主控装置,所述主控装置包括:手柄单元,手柄单元中的每个手柄单元包括至少一个多关节机器人手指,所述至少一个多关节机器人手指被配置为控制从属装置的机器人臂上的机器人手术器械;微动产生单元,被配置为产生控制信号,以控制所述至少一个多关节机器人手指的端部沿着虚拟轨迹运动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员:沈荣辅李珉炯崔炳浚权宁道卢庆植
申请(专利权)人:三星电子株式会社
类型:发明
国别省市:韩国;KR

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