用于控制手术机器人系统中的照相机位置的系统和方法技术方案

本公开涉及一种机器人手术系统。机器人手术系统包括至少一个机器人臂、照相机和控制台。控制台包括第一手柄、第二手柄以及配置为在机器人控制模式和照相机控制模式之间进行选择的选择器开关。在系统中，第一手柄或第二手柄在机器人控制模式下控制至少一个机器人臂，并且第一手柄和第二手柄在照相机控制模式下控制照相机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年5月15日提交的、名称为“CONTROLLINGCAMERAPOSITIONINASURGICALROBOTICSYSTEM(控制手术机器人系统中的照相机位置)的美国临时专利申请第61/993,379号的权益，上述专利的公开通过引用方式并入本文。
技术介绍
手术机器人系统使外科医生更容易且更不费力地进行微创手术。在传统腹腔镜手术期间，外科医生在手术期间在患者中手动定向、移动和致动手术器械。外科医生必须长时间地在尴尬的位置中操纵、保持和激活手术器械，导致不适和疲劳。手术机器人系统具有单独的控制台和输入装置，外科医生可以操纵控制台和输入装置以指导手术器械的机动化移动和致动，以减少不适和疲劳。在手术操作期间，外科医生可以通过通过手术口件插入患者体内的内窥镜或腹腔镜照相机接收手术部位的视觉反馈。已经使用诸如语音控制(“向左摇动”、“向下摇动”、“放大”等)、当外科医生观察显示屏上的内窥镜图像时追踪外科医生的眼睛的方法、或通过使用例如类似于三维鼠标的多轴力传感器的单独的输入控制器来实现对照相机运动的控制(向左推、向右推、向上推或向下推以摇动和推动或拉动以缩放)。鉴于前述，需要一种允许用户在手术操作期间快速且简单地移动照相机和/或改变视角的照相机运动控制方案。
技术实现思路
在本公开的方案中提供了一种机器人手术系统。机器人手术系统包括至少一个机器人臂、照相机和控制台。控制台包括：第一手柄；第二手柄；以及选择器开关，其配置为在机器人控制模式和照相机控制模式之间选择。在系统中，第一手柄或第二手柄在机器人控制模式下控制至少一个机器人臂，并且第一手柄和第二手柄在照相机控制模式下控制照相机。在实施例中，机器人手术系统还包括配置为基于来自控制台的信号控制至少一个机器人臂的控制单元。在一些实施例中，控制台包括：第一电动机，其配置成控制第一手柄；以及第二电动机，其配置成控制第二手柄。在照相机控制模式激活时，第一手柄和第二手柄进入位置控制状态，在所述位置控制状态下，第一电动机保持第一手柄的设定位置，并且第二电动机保持第二手柄的设定位置。在第一手柄被用户移动之后，第一电动机将第一手柄返回到第一手柄的设定位置，并且在第二手柄被用户移动之后，第二电动机将第二手柄返回到第二手柄的设定位置。在其它实施例中，控制台包括配置为控制机器人手术系统的操作的控制器。当照相机控制模式被选择时，控制器记录第一手柄的第一设定点和第二手柄的第二设定点。控制器还创建围绕第一设定点的第一死区和围绕第二设定点的第二死区。当第一手柄移动越过第一死区并且第二手柄移动越过第二死区时，由照相机执行照相机功能。照相机功能可以是照相机的移动，并且照相机移动的速度基于以下距离：(i)第一手柄位置和第一设定点之间的距离；和(ii)第二手柄位置和第二设定点之间的距离。照相机功能可以包括摇动、对焦、机械缩放、数字缩放或在观看模式之间切换中的一个。在本公开的方案中还提供了一种用于控制具有控制台的机器人手术系统中的照相机的方法，其中所述控制台具有第一手柄、第二手柄和选择器开关。所述方法包括激活选择器开关以将机器人手术系统从机器人控制模式转变至照相机控制模式。所述方法还包括设定第一手柄的第一设定点和围绕第一设定点的第一死区以及设定第二手柄的第二设定点和围绕第二设定点的第二死区。当第一手柄移动越过第一死区并且第二手柄移动越过第二死区时，执行照相机功能。在一些实施例中，照相机功能包括摇动、对焦、机械缩放、数字缩放或在观看模式之间切换中的一个。照相机功能可以是照相机的移动，并且照相机移动的速度基于第一手柄移动越过第一设定点多远，以及第二手柄移动越过第二设定点多远。在其它实施例中，所述方法包括：当力未施加至第一手柄时，将第一手柄保持在第一设定点；以及当力未施加至第二手柄时，将第二手柄保持在第二设定点。附图说明根据结合附图的以下详细描述，本公开的上述和其它方案、特征和优势将变得更加明显，其中：图1是根据本公开的实施例的机器人手术系统的系统框图；图2是图1的控制台的系统框图；和图3A至图3L描述了用于控制图1的内窥镜照相机的运动。具体实施方式本文公开的各种实施例还可以配置为与机器人手术系统一起工作并且通常称为“远程手术”。这种系统采用各种机器人元件来辅助外科医生并允许手术器械的远程操作(或部分远程操作)。各种机器人臂、齿轮、凸轮、滑轮、电的和机械的电动机等可以用于这个目的，并且可以设计为具有机器人手术系统设计以在手术操作或治疗过程中辅助外科医生。这样的机器人系统可以包括远程可操纵系统、自动柔性手术系统、远程柔性手术系统、远程关节式运动手术系统、无线手术系统、模块化或可选择性配置的远程操作手术系统等。机器人手术系统可以与毗邻手术室或位于远程地点的一个或多个控制台一起使用。在这种情况下，一队外科医生或护士可以准备患者进行手术，并且使用本文公开的一个或更多个器械来配置机器人手术系统，而另一外科医生(或外科医生组)通过机器人手术系统来远程控制器械。如可以理解的，高度熟练的外科医生可以在不离开他/她的远程控制台的情况下执行在多个地点的多个操作，这对于患者或一系列患者都是有益的和有利的。手术系统的机器人臂通常通过控制器联接到一对主手柄。该手柄可由外科医生移动以产生任何类型的手术器械(例如，末端执行器、抓握器、刀、剪刀等)的工作端的对应的运动，这可补充本文所描述的一个或多个实施例的使用。主手柄的移动可以缩放，使得工作端具有与由外科医生的操作手执行的移动相比不同的、更小的或更大的对应的移动。比例因子或传动比可以是可调节的，使得操作者能够控制手术器械的工作端的分辨率。主手柄可以包括各种触觉传感器，以向外科医生提供反馈，所述反馈涉及各种组织参数或状况，例如由于操纵、切割或以其它治疗引起的组织阻力，通过器械施加至组织的压力，组织温度，组织阻抗等。可以理解，这样的传感器为外科医生提供模拟实际操作条件的增强的触反馈。主手柄还可以包括各种不同的致动器，用于精细的组织操纵或治疗，进一步增强外科医生模仿实际操作条件的能力。手术系统还可以采用通过进入患者的手术入口插入患者的内窥镜或腹腔镜照相机，其中，所述手术入口在一些情况下可以是腹部的腔口或胸部的腔口。外科医生可以使用主手柄来控制照相机功能，诸如摇动和对焦。首先参考图1，手术机器人系统总体示为系统10，并且总体可以包括：多个机器人臂12、14；控制装置16；以及操作控制台18，其与控制装置16联接。操作控制台18可以包括：显示装置20，其可以特别地设置为显示二维(2D)图像或三维(3D)图像；以及主手柄22、24，例如外科医生的人(未示出)能够通过主手柄22、24在第一操作模式下远程操纵机器人臂12、14。根据本文公开的若干实施例中的任一个，机器人臂12、14中的每一个可以包括通过接头连接的多个构件以及可以附接例如支撑末端执行器30的手术工具“ST”的附接装置26、28，如将在下面更详细地描述的。。机器人臂12、14可以由连接至控制装置16的电驱动器(未示出)驱动。控制装置16(例如，计算机)可以以如下方式设置成激活驱动器，特别是通过计算机程序激活驱动器：使得机器人臂12、14，它们的附接装置26、28以及因此的手术工具(包括末端执行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人手术系统，包括：至少一个机器人臂；照相机；以及控制台，其包括：第一手柄；第二手柄；以及选择器开关，其配置为在机器人控制模式和照相机控制模式之间选择，其中所述第一手柄或所述第二手柄在所述机器人控制模式下控制所述至少一个机器人臂，并且所述第一手柄和所述第二手柄在所述照相机控制模式下控制所述照相机。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.15 US 61/993,3791.一种机器人手术系统，包括：至少一个机器人臂；照相机；以及控制台，其包括：第一手柄；第二手柄；以及选择器开关，其配置为在机器人控制模式和照相机控制模式之间选择，其中所述第一手柄或所述第二手柄在所述机器人控制模式下控制所述至少一个机器人臂，并且所述第一手柄和所述第二手柄在所述照相机控制模式下控制所述照相机。2.根据权利要求1所述的机器人手术系统，还包括控制单元，所述控制单元配置为基于来自所述控制台的信号来控制所述至少一个机器人臂。3.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中所述控制台包括：第一电动机，其配置成控制所述第一手柄；以及第二电动机，其配置成控制所述第二手柄。4.根据权利要求3所述的机器人手术系统，其中在所述照相机控制模式激活时，所述第一手柄和所述第二手柄进入位置控制状态，在所述位置控制状态下，所述第一电动机保持所述第一手柄的设定位置，并且所述第二电动机保持所述第二手柄的设定位置。5.根据权利要求4所述的机器人手术系统，其中，在所述第一手柄被用户移动之后，所述第一电动机将所述第一手柄返回到所述第一手柄的所述设定位置。6.根据权利要求5所述的机器人手术系统，其中，在所述第二手柄被用户移动之后，所述第二电动机将所述第二手柄返回到所述第二手柄的所述设定位置。7.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中所述控制台包括配置为控制所述机器人手术系统的操作的控制器。8.根据权利要求7所述的机器人手术系统，其中，当所述照相机控制模式被选择时，所述控制器记录所述第一手柄的第一设定点和所述第二手柄的第二设定点。9.根据权利要求8所述的机器人手术系统，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·派纳，
申请(专利权)人：柯惠LP公司，
类型：发明
国别省市：美国;US