用于对准手术机器人臂的系统和方法技术方案

一种医疗系统包含机器人臂、手术推车、设置臂和对准单元。所述设置臂安装到所述手术推车且配置成可操作地联接到所述机器人臂。所述对准单元可操作地联接到所述设置臂且配置成确定所述机器人臂相对于代表坐标系的定向。一种使机器人臂与代表坐标系对准的方法包含：将来自对准单元的对准图案投影到例如地板、患者或代表坐标系等水平表面上，其中所述对准单元可操作地联接到设置臂，所述设置臂安装到手术推车。接着提示用户通过调整所述对准单元来操控所述对准图案。接着接收指示对所述对准单元的调整已完成的输入。所述方法进一步包含确定所述对准图案相对于代表坐标系代表坐标系的定向，并基于所述对准图案的所确定的定向来确定可操作地联接到所述设置臂的机器人臂的定向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对准手术机器人臂的系统和方法
本公开大体上涉及一种用于对准手术机器人臂的设备和方法。更确切地说，本公开涉及一种用以在手术环境内对准机器人臂的对准单元。
技术介绍
机器人手术系统由于其相对于手持型手术器械的更高的准确度和便利性而用于微创医疗手术。在这些机器人手术系统中，机器人臂支撑手术器械，手术器械具有通过机械腕组合件安装到其的末端执行器。在操作中，将机器人臂移动到患者上方的位置且接着通过患者的手术端口或自然腔道将手术器械引导到小切口中，以将末端执行器定位在患者体内的工作部位处。通常，机器人臂安置于推车上，这样允许临床医生将机器人臂相对于手术台移动到手术室内的不同位置。然而，在利用机器人臂之前，需要将机器人臂定向。因此，寻求解决方案以克服对准和定向机器人臂所涉及的挑战。
技术实现思路
根据本公开提供一种医疗系统，其包含机器人臂、手术推车、设置臂和对准单元。所述设置臂安装到所述手术推车且配置成可操作地联接到所述机器人臂。对准单元可操作地联接到所述设置臂且配置成确定所述机器人臂相对于上覆在任何基本上水平表面(例如，地板)上方的代表坐标系的定向。如本文所使用，“代表坐标系”表示上覆于在其中使用一个或多个机器人臂的手术区域的任何二维或三维坐标系。所述坐标系可以是笛卡尔坐标系、极坐标系、圆柱形坐标系、球形坐标系等等。根据本公开的各方面，对准单元包含光单元，所述光单元配置成将对准图案投影到水平表面上。光单元可配置成投影至少两条线，其各自在视觉上不同于彼此，例如两种不同颜色，以指示对准方向。<br>根据本公开的另外方面，所述对准单元配置成旋转，使得所述对准单元的旋转使所述对准图案旋转。所述对准单元可以是可手动旋转的，且所述对准图案可以是一条或多条线。所述对准单元还可包含传感器，所述传感器配置成确定所述对准图案相对于所述机器人臂的角度。根据本公开的各方面，所述系统可进一步包含可操作地联接到所述设置臂的控制装置，所述控制装置可配置成从所述传感器接收对准信息。所述对准单元可进一步包含输入装置，其可操作地联接到所述控制装置，使得所述输入装置的激活指示所述设置臂的调整已完成。根据本公开的另外方面，还公开一种将机器人臂与代表坐标系对准的方法。所述方法包含将来自对准单元的对准图案投影到具有代表坐标系的基本上水平表面上，所述对准单元可操作地联接到设置臂，所述设置臂安装到手术推车。所述方法进一步包含：提示用户通过调整所述对准单元来操控所述对准图案，接收指示对所述对准单元的调整已完成的输入，确定所述对准图案相对于所述代表坐标系的定向，以及基于所述对准图案的所确定定向来确定可操作地联接到所述设置臂的机器人臂的定向。根据本公开的各方面，所述投影的对准图案可指示对准方向且可包含具有不同颜色的至少两条线。一条所述线可以是红色且另一条可以是绿色。操控所述对准图案还可包含使所述对准单元旋转。根据本公开的各方面，可通过使用安置在所述对准单元中的传感器来确定所述对准图案的所述定向。所述方法可进一步包含激活安置于所述对准单元上的输入装置，以指示对所述对准单元的调整已完成。附图说明本文参考图式描述本公开的各种实施例，在附图中：图1是根据本公开的包含控制塔、控制台和一个或多个手术机器人臂的手术机器人系统的示意图；图2是根据本公开的图1的手术机器人系统的手术机器人臂的透视图；图3是根据本公开的具有图1的手术机器人系统的手术机器人臂的设置臂的透视图；图4是根据本公开的图1的手术机器人系统的计算机体系结构的示意图；图5是根据本公开的图1的手术机器人系统的设置臂和机器人臂的透视图；图6是根据本公开的图1的手术机器人系统的对准图案的示意图；图7是说明对准单元的部件的框图；且图8是说明根据本公开的方法的流程图。具体实施方式参考各图详细描述当前公开的手术机器人系统的实施例，其中相同附图标号在若干视图中的每个视图中标示相同或对应元件。如本文所使用，术语“远侧”是指手术机器人系统和/或联接到手术机器人系统的手术器械的更接近患者的部分，而术语“近侧”是指更远离患者的部分。尽管以下描述特定针对于手术机器人系统，但下文所描述的对准单元可与相对于代表坐标系或另一定向点需要对准的任何合适医疗装置一起使用。参考图1，手术机器人系统10包含控制塔20，所述控制塔连接到手术机器人系统10的所有部件，包含手术控制台30和一个或多个机器人臂40。机器人臂40中的每一个包含可拆卸地联接到所述机器人臂的手术器械50。机器人臂40中的一个或多个可包含用于观察手术部位的内窥镜或相机。手术器械50配置成用于在微创手术期间使用。在实施例中，手术器械50可配置成用于开放式手术。机器人臂40中的每一个还联接到可移动推车60。手术控制台30第一显示器装置32和第二显示器装置34，所述第一显示器装置显示由安置于机器人臂40上的相机(未示出)提供的手术部位，所述第二显示器装置显示用于控制手术机器人系统10的用户界面。手术控制台30还包含多个用户接口装置，例如由临床医生使用以远程控制机器人臂40的脚踏板36和一对手柄控制器38a和38b。控制塔20充当手术控制台30与一个或多个机器人臂40之间的接口。确切地说，控制塔20配置成基于可编程指令集和/或来自手术控制台30的输入命令而控制机器人臂40，以便移动机器人臂40和对应手术器械50，其方式是使得机器人臂40和手术器械50响应于来自脚踏板36和手柄控制器38a和38b的输入而执行期望移动序列。控制塔20、手术控制台30和机器人臂40中的每一个包含相应计算机21、31、41。计算机21、31、41使用基于有线或无线通信协议的任何合适的通信网络来彼此互连。如本文所使用的术语“网络”，无论是复数还是单数，都表示数据网络，包含但不限于因特网、企业内部网、广域网或局域网，且不限于如由本公开涵盖的通信网络定义的完整范围。合适的协议包含但不限于发射控制协议/互联网协议(transmissioncontrolprotocol/internetprotocol，TCP/IP)、数据报协议/因特网协议(datagramprotocol/internetprotocol，UDP/IP)和/或数据报拥塞控制协议(datagramcongestioncontrolprotocol，DCCP)。可通过一个或多个无线配置实现无线通信，例如射频、光学、Wi-Fi、蓝牙(用于使用短长度无线电波来离固定装置和移动装置跨短距离交换数据的敞开无线协议，同时创建个人局域网(PAN)、(用于基于用于无线个人局域网(WPAN)的IEEE802.15.4-2003标准使用小型低功率数字无线电装置的一套高层通信协议的规范)。计算机21、31、41可包含以可操作方式连接到存储器(未示出)的任何合适的处理器(未示出)，所述存储器可包含易失性、非易失性、磁性、光学或电子媒体中的一个或多个，例如只读存储器(read-onlymemory，ROM)、随机存取存储器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手术机器人系统，其包括：/n机器人臂；/n手术推车；/n设置臂，其安装到所述手术推车且配置成可操作地联接到所述机器人臂；以及/n对准单元，其可操作地联接到所述设置臂且配置成确定所述设置臂和所述机器人臂相对于代表坐标系的定向。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190415 US 62/833,8761.一种手术机器人系统，其包括：
机器人臂；
手术推车；
设置臂，其安装到所述手术推车且配置成可操作地联接到所述机器人臂；以及
对准单元，其可操作地联接到所述设置臂且配置成确定所述设置臂和所述机器人臂相对于代表坐标系的定向。


2.根据权利要求1所述的手术机器人系统，其中所述对准单元包含光单元，其配置成将对准图案投影到表面上。


3.根据权利要求2所述的手术机器人系统，其中所述光单元配置成投影至少两个部分。


4.根据权利要求3所述的手术机器人系统，其中所述至少两个部分中的每一个在视觉上彼此不同。


5.根据权利要求3所述的手术机器人系统，其中所述至少两个部分中的每一个具有不同颜色。


6.根据权利要求3所述的手术机器人系统，其中所述至少两个部分配置成指示对准方向。


7.根据权利要求2所述的手术机器人系统，其中所述对准单元配置成相对于所述设置臂旋转，使得所述对准单元的旋转使所述对准图案旋转。


8.根据权利要求3所述的手术机器人系统，其中所述至少两个部分中的每一个包含一条或多条线。


9.根据权利要求2所述的手术机器人系统，其中所述对准单元包含传感器，其配置成确定所述对准图案相对于所述机器人臂的角度。


10.根据权利要求9所述的手术机器人系统，其进一步包括控制装置，所述控制装置可操作地联接到所述设置臂且配置成从所述传感器接收对准信息。


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【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩·卡斯利，雷内恩·巴锡克，格雷戈里·拉尼尔，贾森·艾斯曼，
申请(专利权)人：柯惠LP公司，
类型：发明
国别省市：美国;US