用于机器人外科系统的手检测技术方案

本发明专利技术涉及一种机器人外科系统，包括机器人系统、用户界面、手检测系统和处理单元。机器人系统包括联接到臂的工具。用户界面包括柄部组件，该柄部组件包括具有近侧端部部分和可在打开位置与闭合位置之间移动的第一致动器的主体部分。手检测系统包括：第一传感器，该第一传感器设置在第一致动器内以用于检测手指在第一致动器上的存在；第二传感器，该第二传感器设置在近侧端部部分上以用于检测手掌在近侧端部部分周围的存在；以及编码器，该编码器设置在主体部分内以用于检测第一致动器相对于主体部分的位置。处理单元电联接到第一传感器、第二传感器和第三传感器以用于接收和处理来自第一传感器、第二传感器和第三传感器的数据。据。据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机器人外科系统的手检测


[0001]本公开整体涉及机器人外科系统的用户界面的柄部组件，该柄部组件允许临床医生在外科手术期间控制机器人系统，包括该机器人外科系统的机器人外科器械。

技术介绍

[0002]机器人外科系统已用于微创医学规程中。在此类医学规程期间，机器人外科系统由与用户界面接合的外科医生控制。用户界面允许外科医生操纵作用于患者的机器人系统的端部执行器。用户界面包括可由外科医生移动以控制机器人系统的控制臂组件。
[0003]手检测是机器人外科系统的安全特征。在没有手检测的情况下，如果外科医生将他或她的手从控制臂组件的柄部组件移开，则机器人系统在患者体内时可能会发生非预期运动(例如，控制臂组件漂移或意外撞击)。

技术实现思路

[0004]本公开的技术整体涉及包括手检测系统的机器人外科系统，所述手检测系统用于检测所述机器人外科系统的柄部组件上是否存在临床医生的手。当所述柄部组件中的一个或多个上不存在手时，所述机器人外科系统可以锁定机器人系统的一个或多个臂和/或工具的移动。如果柄部组件在未被临床医生握持时发生漂移或意外移动，这可以最大限度地减少机器人系统的非预期运动，从而提高安全性。
[0005]所述手检测系统利用所述柄部组件中的多个传感器。将来自所述多个传感器的数据融合在一起，使得与利用单个传感器的手检测系统相比，所述手检测系统的最终输出对噪声具有鲁棒性。所述手检测系统整合来自多个源(例如，所述多个传感器)的数据，以产生比由单个数据源(例如，单个传感器)提供的信息更一致、更精确和更有用的信息。
[0006]在一个方面，本公开提供了一种机器人外科系统，所述机器人外科系统包括机器人系统、用户界面、手检测系统和处理单元。所述机器人系统包括臂和联接到所述臂的工具。所述用户界面包括柄部组件，所述柄部组件包括具有近侧端部部分和远侧端部部分的主体部分。所述主体部分包括可在打开位置与闭合位置之间移动的第一致动器。所述手检测系统包括：第一传感器，所述第一传感器设置在所述柄部组件的所述第一致动器内以用于检测手指在所述第一致动器上的存在；第二传感器，所述第二传感器设置在所述柄部组件的所述近侧端部部分上以用于检测手掌在所述近侧端部部分周围的存在；以及编码器，所述编码器设置在所述柄部组件的所述主体部分内以用于检测所述第一致动器相对于所述主体部分的位置。所述处理单元电联接到所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器以用于接收和处理来自所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器的数据。
[0007]所述第一传感器可以是电容传感器，所述第二传感器可以是红外传感器，并且/或者所述第三传感器可以是编码器。
[0008]所述手检测系统可具有其中所述手检测系统仅利用来自所述第一传感器和所述
第三传感器的数据的初始化状态和/或其中所述手检测系统利用来自所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器的数据的操作阶段。当处于所述初始化状态时，所述第一致动器可移动穿过所述打开位置与所述闭合位置之间的整个运动范围。所述第一传感器可穿过所述整个运动范围在多个点中的每个点处检测电容值，并且所述第三传感器可在所述多个点中的每个点处生成编码器计数。
[0009]所述手检测系统可包括查找表，所述查找表包括作为所述编码器计数的函数的所述电容值的基线曲线和作为所述编码器计数的函数的阈值电容值的校准曲线。当处于所述操作阶段时，所述第一传感器可检测实时电容值，并且所述第三传感器可检测实时编码器计数。可将所述实时电容值和所述实时编码器计数与所述查找表进行比较，以识别所述柄部组件的肯定手指存在状态或否定手指存在状态。
[0010]当所述手检测系统处于所述操作阶段时，所述第二传感器可检测实时值，将所述实时值与阈值进行比较，以识别所述柄部组件的肯定手掌存在状态或否定手掌存在状态。
[0011]所述机器人系统的所述工具可以是包括相对钳口构件的钳口组件。当所述第一致动器处于所述打开位置时，所述钳口构件可处于打开构型，并且当所述第一致动器处于所述闭合位置时，所述钳口构件可处于闭合构型。
[0012]在另一方面，本公开提供了一种检测机器人外科系统的柄部组件上的手存在的方法，所述方法包括：通过以下方式初始化机器人外科系统的手检测系统：将所述机器人外科系统的柄部组件的第一致动器扫掠穿过从打开位置到闭合位置的整个运动范围；穿过所述整个运动范围在多个点处记录从设置在所述柄部组件的所述第一致动器内的第一传感器获得的电容值和从设置在所述柄部组件的主体部分内的第三传感器获得的编码器计数；以及构造查找表，所述查找表具有作为所述多个点处的编码器计数的函数的所述电容值；以及通过以下方式操作所述手检测系统：将所述第一传感器的实时电容值和所述第三传感器的实时编码器计数与所述查找表进行比较，以识别所述柄部组件的肯定手指存在状态或否定手指存在状态。
[0013]操作所述手检测系统可进一步包括将设置在所述柄部组件的近侧端部部分中的第二传感器的实时值与阈值进行比较，以识别所述柄部组件的肯定手掌存在状态或否定手掌存在状态。
[0014]构造所述查找表可进一步包括生成作为所述编码器计数的函数的所述电容值的基线曲线和作为所述编码器计数的函数的阈值电容值的校准曲线。
[0015]将所述第一传感器的所述实时电容值和所述第三传感器的所述实时编码器计数与所述查找表进行比较可进一步包括确定所述实时电容值是否超过所述阈值电容值。
[0016]所述方法可进一步包括识别以下手存在检测状态：其中如果通过所述手检测系统识别出肯定手指和手掌存在状态，则识别出肯定手存在状态，并且所述柄部组件的移动引起机器人系统的工具的相应移动，并且如果通过所述手检测系统识别出否定手指和手掌存在状态，则否定手存在状态防止所述机器人系统的所述工具响应于所述柄部组件的移动而移动。
[0017]本公开的一个或多个方面的细节在以下附图和描述中阐述。根据说明书和附图以及权利要求书，本公开中描述的技术的其他特征、目标和优点将是显而易见的。
附图说明
[0018]本专利或申请文件含有至少一个彩色附图。专利局将根据请求和支付必要的费用提供本专利或专利申请公开的具有彩色附图的副本。
[0019]图1是根据本公开的实施方案的包括机器人系统和用户界面的机器人外科系统的示意图；
[0020]图2是图1的用户界面的控制臂组件的放大透视图；
[0021]图3是图2的控制臂组件中的一个的柄部组件的透视图，其中临床医生的手以虚线示出；
[0022]图4是图1的机器人系统的工具的透视图；
[0023]图5是图3的柄部组件的顶部透视图，其中部分被移除；
[0024]图6和图7是示出根据本公开的示例的作为图1的机器人外科系统的柄部组件的编码器计数的函数的电容值的曲线图；并且
[0025]图8是示出根据本公开的示例的作为编码器计数的函数的电容值的查找表。
具体实施方式
[0026]现在参考附图详细描述本公开的实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种机器人外科系统，所述机器人外科系统包括：机器人系统，所述机器人系统包括臂和联接到所述臂的工具；用户界面，所述用户界面包括柄部组件，所述柄部组件包括具有近侧端部部分和远侧端部部分的主体部分，所述主体部分包括能够在打开位置与闭合位置之间移动的第一致动器；手检测系统，所述手检测系统包括：第一传感器，所述第一传感器设置在所述柄部组件的所述第一致动器内以用于检测手指在所述第一致动器上的存在；第二传感器，所述第二传感器设置在所述柄部组件的所述近侧端部部分上以用于检测手掌在所述近侧端部部分周围的存在；以及编码器，所述编码器设置在所述柄部组件的所述主体部分内以用于检测所述第一致动器相对于所述主体部分的位置；以及处理单元，所述处理单元电联接到所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器以用于接收和处理来自所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器的数据。2.根据权利要求1所述的机器人外科系统，其中所述第一传感器是电容传感器。3.根据权利要求1所述的机器人外科系统，其中所述第三传感器是编码器。4.根据权利要求1所述的机器人外科系统，其中所述第二传感器是红外传感器。5.根据权利要求1所述的机器人外科系统，其中，当所述手检测系统处于初始化状态时，所述手检测系统仅利用来自所述第一传感器和所述第三传感器的数据，并且当所述手检测系统处于操作阶段时，所述手检测系统利用来自所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器的数据。6.根据权利要求3所述的机器人外科系统，其中，当所述手检测系统处于初始化阶段时，所述第一致动器移动穿过所述打开位置与所述闭合位置之间的整个运动范围，并且所述第一传感器穿过所述整个运动范围在多个点中的每个点处检测电容值，并且所述第三传感器在所述多个点中的每个点处生成编码器计数。7.根据权利要求6所述的机器人外科系统，其中所述手检测系统包括查找表，所述查找表包括作为所述编码器计数的函数的所述电容值的基线曲线和作为所述编码器计数的函数的阈值电容值的校准曲线。8.根据权利要求7所述的机器人外科系统，其中，当所述手检测系统处于操作阶段时，所述第一传感器检测实时电容值，并且所述第三传感器检测实时编码器计数，并且将所述实时电容值和所述实时编码器计数与所述查找表进行比较，以识别所述柄部组件的肯定手指存在状态或否定手指...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文，
申请(专利权)人：柯惠LP公司，
类型：发明
国别省市：