使用模式区分操作员动作的机器人系统操作模式的用户选择技术方案

机器人系统具有多个用户可选择的操作模式。为了选择操作模式中的一个，用户执行在多个用户可选择的操作模式中唯一识别期望的操作模式的区分动作。通过机器人系统中的处理器实现的方法识别区分动作，并将机器人系统置于用户所选择的操作模式。

【技术实现步骤摘要】
使用模式区分操作员动作的机器人系统操作模式的用户选择本申请是于2013年2月15日提交的名称为“使用模式区分操作员动作的机器人系统操作模式的用户选择”的中国专利申请201380008910.8(PCT/US2013/026316)的分案申请。相关申请的交叉参考本申请要求美国临时申请61/599,237(于2012年2月15日提交)的优先权，其通过引用并入此处。
本专利技术总体涉及机器人系统，具体地涉及使用模式区分操作员动作的机器人系统操作模式的用户选择。
技术介绍
机器人系统可以具有若干用户可选择的操作模式。用户可以选择操作模式的一种方法是通过菜单驱动的图形用户界面(GUI)。尽管该类型的模式选择非常灵活并且适应大多数用户可选择的操作模式，但是与GUI交互对于用户来说可能是耗时的。例如，如果用户的手此时忙于操纵输入设备，则可能不方便把手离开一个输入设备并将它放在另一个输入设备上，例如计算机鼠标或触摸板，从而与GUI交互。用户可以在若干用户可选择的操作模式中选择操作模式的另一种方法是通过发出可由语音识别系统识别的语音命令。这种途径的优点是，其相对迅速并且用户的手不必离开此时正在使用的输入设备。然而，该途径承担语音识别系统的附加成本，以及由语音识别系统错误识别用户的口头命令而产生的可能错误。用户可以在若干用户可选择的操作模式中选择操作模式的又一种方法是通过激活脚踏板。其优点是不要求用户把手从此时正在使用的输入设备移开。然而，当存在并非仅仅几个用户可选择的操作模式时，从实现和可用性的角度看，选择操作模式所需要的脚踏板数量可能变得令人望而却步。例如，当存在四个用户可选择的操作模式并且每一个脚踏板只与一个用户可选择的操作模式关联时，需要四个脚踏板。这些脚踏板可容易达到但它们充分间隔开以避免意外按压的要求使该途径令人望而却步，使得在实践中仅可以使用两个或三个踏板。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个或多个方面的一个目的是机器人系统以及在其中实现的、有助于用户选择操作模式而用户不必将手从此时正在使用的输入设备移开的方法。本专利技术的一个或多个方面的另一个目的是机器人系统以及在其中实现的、有助于用户以可靠方式选择机器人系统操作模式的方法。本专利技术的一个或多个方面的另一个目的是机器人系统以及在其中实现的、有助于用户以适时方式选择机器人系统操作模式的方法。本专利技术的一个或多个方面的另一个目的是机器人系统以及在其中实现的、有助于用户以成本节约方式选择机器人系统操作模式的方法。本专利技术的一个或多个方面的再一个目的是机器人系统以及在其中实现的、不要求用于选择操作模式的设备数量和机器人系统的可用的用户可选择的操作模式数量之间的一一对应的方法。这些目的和附加目的通过本专利技术的各个方面实现，其中简要地说，一个方面是可在多个操作模式中操作的机器人系统。机器人系统包括：一个或多个输入设备，其用于多个操作模式中的每一个；以及处理器，其被配置为通过确定已经以区分选定的操作模式的方式操纵一个或多个输入设备，由此在多个操作模式中选择操作模式。另一个方面是用于选择机器人系统的多个操作模式中的一个操作模式的方法。该方法包括：通过确定已经以区分选定的操作模式的方式操纵用于多个操作模式中的每一个操作模式的一个或多个输入设备，由此在多个操作模式中选择操作模式。本专利技术的各个方面的其他目的、特征和优点将从下面结合附图的本专利技术的优选实施例的描述中变得显而易见。附图说明图1示出采用利用本专利技术多方面的医疗机器人系统的操作室的俯视图。图2示出利用本专利技术多方面的医疗机器人系统中的入口导向器的远端的透视图，其中铰接器械延伸出入口导向器的远端。图3示出利用本专利技术多方面的在医疗机器人系统中有用的入口导向器的横截面视图。图4示出利用本专利技术多方面的在医疗机器人系统中安装在耦合到机器人臂组件的平台上的铰接器械组件的透视图。图5示出利用本专利技术多方面的在医疗机器人系统中可用的控制台的前视图。图6示出利用本专利技术多方面的在医疗机器人系统中用于控制和选择性关联设备操纵器到一对输入设备的部件的方框图。图7示出利用本专利技术多方面的在医疗机器人系统中所使用的左输入设备和右输入设备的参考系以及定义在输入设备之间的设定点。图8示出利用本专利技术多方面的在医疗机器人系统中所使用的入口导向器连同远程中心参考系和四个自由度移动的透视图。图9示出利用本专利技术多方面的用于选择机器人系统的多个操作模式中的一个操作模式的方法的流程图。图10示出利用本专利技术多方面的用于选择机器人系统的多个操作模式中的一个操作模式的替换方法的流程图。图11示出利用本专利技术多方面的在机器人系统中显示在显示屏上以便指示摄像机操作模式的模式区分动作的图形指示。图12示出利用本专利技术多方面的在机器人系统中显示在显示屏上以便指示组合控制操作模式的模式区分动作的图形指示。具体实施方式尽管医疗机器人系统在本文中被描述为机器人系统的示例，但是应当理解，本文中所要求保护的专利技术的各个方面并非限于这些类型的机器人系统。图1示出操作室的俯视图，在操作室中外科医生(“S”)正在采用医疗机器人系统100来对患者(“P”)执行医疗程序。在该情况下，医疗机器人系统是微创机器人外科手术(MIRS)系统，其包括当患者在操作台52上时，外科医生在一个或多个助手(“A”)的帮助下对患者执行微创诊断或外科手术程序时所利用的控制台51。多个铰接器械由入口导向器(EG)200经单个入口孔61引入到患者体内的作业部位。孔61可以是微创切口或人体天然孔口。入口导向器200是圆柱结构，其通过机器人臂组件2514(本文也简称为“机器人臂”)保持或操纵。机器人臂2514包括设置臂和入口导向器操纵器。设置臂用于将入口导向器200定位在孔61，使得枢轴点在孔处出现。附接到机器人臂2514的远端的是平台2512，平台2512上安装有器械组件2516，使得它们各自的器械可以延伸通过入口导向器200。每一个器械组件包括铰接器械及其器械操纵器。作为示例，图2示出入口导向器200的透视图，其中诸如铰接外科手术工具器械231(TOOL1)、241(TOOL2)(本文也简称为“工具”)的铰接器械以及铰接立体摄像机器械211(CAM)(本文也简称为“摄像机”)延伸出其远端。摄像机器械211具有容纳在其顶端的一对立体图像捕捉设备311、312和光维电缆313(在其近端耦合到光源)。外科手术工具231、241具有末端执行器(endeffector)331、341。尽管仅示出了两个工具231、241，但是入口导向器200可以根据在患者体内的作业部位执行医疗程序的需要引导附加工具。例如，如图3中入口导向器200的横截面视图所示，通道351可用于将另一个铰接外科手术工具延伸通过入口导向器200并通过其远端延伸出。通道431、441分别由铰接外科手术工具器械231、241使用，并且通道321用于铰接摄像机器械211。每个铰接器械包括多个可致动接头以及耦合到这些接头的多个连杆。作为示例，第二铰接器械241包括：第一连杆322、第二连杆324和第三连杆326；第一接头323和第二接头325；以及肘节接头327。第一接头323耦合第一连杆322和第二连杆324，并且第二接头325耦合第二连杆324和第三连杆326，使得第二连杆324可以以俯仰(p本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种医疗系统，其包括：第一输入设备和第二输入设备；第一操纵器和第二操纵器；和处理器，其被编程用于：将所述第一输入设备和所述第二输入设备可操作地耦合到所述第一操纵器，以便所述第一输入设备和所述第二输入设备的同时移动导致所述第一操纵器的对应移动；确定所述第一输入设备已经以预定方式被单独操纵；和在至少确定所述第一输入设备已经以所述预定方式被单独操纵的情况下，将所述第一输入设备和所述第二输入设备从所述第一操纵器可操作地分离，并且至少将所述第一输入设备可操作地耦合到所述第二操纵器。

【技术特征摘要】
2012.02.15 US 61/599,2371.一种医疗系统，其包括：第一输入设备和第二输入设备；第一操纵器和第二操纵器；和处理器，其被编程用于：将所述第一输入设备和所述第二输入设备可操作地耦合到所述第一操纵器，以便所述第一输入设备和所述第二输入设备的同时移动导致所述第一操纵器的对应移动；确定所述第一输入设备已经以预定方式被单独操纵；和在至少确定所述第一输入设备已经以所述预定方式被单独操纵的情况下，将所述第一输入设备和所述第二输入设备从所述第一操纵器可操作地分离，并且至少将所述第一输入设备可操作地耦合到所述第二操纵器。2.根据权利要求1所述的医疗系统：其中所述第一输入设备和所述第二输入设备中的每个以可平移和可旋转两种方式可操纵；其中当所述第一输入设备和所述第二输入设备被可操作地耦合到所述第一操纵器时，仅所述第一输入设备和所述第二输入设备的同时平移操纵导致所述第一操纵器的对应移动；并且其中所述预定方式包括所述第一输入设备的可旋转操纵。3.根据权利要求1所述的医疗系统：其中所述第一操纵器被耦合到第一设备；其中所述第一输入设备和所述第二输入设备中的每个具有纵向轴线、横向轴线和竖直轴线；其中所述第一输入设备和所述第二输入设备中的每个以如下方式可操纵：沿所述纵向轴线以前向和后向方向操纵、沿所述竖直轴线以向上和向下方向操纵、沿所述横向轴线以向左和向右方向操纵、绕所述纵向轴线以旋转方向操纵、绕所述竖直轴线以旋转方向操纵和绕所述横向轴线以旋转方向操纵；其中所述处理器被进一步编程用于：在所述第一输入设备和所述第二输入设备可操作地耦合到所述第一操纵器的情况下，响应于所述第一输入设备以其向上方向被操纵和所述第二输入设备以其向下方向被同时操纵，命令所述第一操纵器使所述第一设备绕所述第一设备的所述纵向轴线以滚动旋转方向旋转；和通过确定所述第一输入设备已经绕其纵向轴线旋转而所述第二输入设备没有同时操纵，确定所述第一输入设备已经以所述预定方式单独操纵。4.根据权利要求1所述的医疗系统，进一步包括：第三输入设备；其中所述处理器被进一步编程用于：确定所述第三输入设备已经被操纵从而指示模式改变被允许；和在确定所述第一输入设备已经以所述预定方式被单独操纵并且确定所述第三输入设备已经被操纵从而指示所述模式改变被允许的情况下，将所述第一输入设备和所述第二输入设备从所述第一操纵器可操作地分离，并且至少将所述第一输入设备可操作地耦合到所述第二操纵器。5.根据权利要求4所述的医疗系统：其中所述第一输入设备和所述第二输入设备是可手动操作的设备；并且其中所述第三输入设备是可用脚操作的设备。6.根据权利要求1至5中任一项所述的医疗系统，进一步包括：显示器；其中所述处理器被进一步编程用于：使图形指示显示在所述显示器上；其中所述图形指示向所述第一输入设备的操作者指示所述操作者应如何以所述预定方式操纵所述第一输入设备。7.根据权利要求1至5中任一项所述的医疗系统：其中所述第一输入设备以第一多个平移方向和第一多个旋转方向可操纵，所述第一多个旋转方向包括第一旋转方向；其中所述处理器被进一步编程用于：通过以下步骤来确定所述第一输入设备已经以所述预定方式被单独操纵：确定所述第一输入设备已经以所述第一旋转方向被操纵超过阈值水平，而所述第二输入设备没有同时操纵。8.根据权利要求7所述的医疗系统：其中所述处理器被进一步编程用于：当所述第一输入设备的操作者以所述第一旋转方向朝向所述阈值水平操纵所述第一输入设备时，使感觉反馈提供给所述操作者。9.一种医疗系统，其以第一操作模式和第二操作模式可操作，所述医疗系统包括：第一操纵器和第二操纵器；第一输入设备和第二输入设备；和处理器，其被编程用于：根据所述第一操作模式进行操作，在所述第一操作模式中所述第一输入设备和所述第二输入设备同时用于命令所述第一操纵器的移动；确定所述第一输入设备已经以预定方式被单独操纵；和在至少确定所述第一输入设备已经以所述预定方式被单独操纵的情况下，根据所述第二操作模式进行操作，在所述第二操作模式中至少所述第一输入设备被用于命令所述第二操纵器的移动。10.根据权利要求9所述的医疗系统：其中所述第一输入设备和所述第二输入设备中的每个以可平移和可旋转两种方式可操纵；其中仅所述第一输入设备和所述第二输入设备的同时平移操纵导致命令所述第一操纵器以所述第一操作模式的移动；并且其中所述预定方式包括所述第一输入设备的可旋转操纵。11.根据权利要求10所述的医疗系统：其中所述第一操纵器被耦合到第一设备；其中所述第一输入设备和所述第二输入设备中的每个具有纵向轴线、横向轴线和竖直轴线；其中所述第一输入设备和所述第二输入设备中的每个以如下方式可操纵：沿所述纵向轴线以前向和后向方向操纵、沿所述竖直轴线以向上和向下方向操纵、沿所述横向轴线以向左和向右方向操纵、绕所述纵向轴线以旋转方向操纵、绕所述竖直轴线以旋转方向操纵和绕所述横向轴线以旋转方向操纵；其中所述处理器被进一步编程用于：在所述第一输入设备和所述第二输入设备以所述第一操作模式操作的情况下，响应于所述第一输入设备以其向上方向被操纵和所述第二输入设备以其向下方向被同时操纵，命令所述第一操纵器使所述第一设备绕所述第一设备的所述纵向轴线以滚动旋转方向旋转；和通过确定所述第一输入设备已经绕其纵向轴线旋转而所述第二输入设备没有同时操纵，确定所述第一输入设备已经以所述预定方式单独操纵。12.根据权利要求9、10或11所述的医疗系统，进一步包括：第三输入设备；其中所述处理器被进一步编程用于：确定所述第三输入设备已经被操纵从而指示模式改变被允许；和在确定所述第一输入设备已经以所述预定方式被单独操纵并且确定所述第三输入设备已经被操纵从而指示所述模式改变被允许的情况下，根据所述第二操作模式进行操作。13.根据权利要求12所述的医疗系统：其中所述第一输入设备和所述第二输入设备是可手动操作的设备；并且其中所述第三输入设备是可用脚操作的设备。14.根据权利要求9、10或11所述的医疗系统，进一步包括：显示器；其中所述处理器被进一步编程用于：使图形指示显示在所述显示器上；其中所述图形指示向所述第一输入设备的操作者指示所述操作者应如何以所述预定方式操纵所述第一输入设备。15.根据权利要求9、10或11所述的医疗系统：其中所述第一输入设备以第一多个平移方向和第一多个旋转方向可操纵，所述第一多个旋转方向包括第一旋转方向；其中所述处理器被进一步编程用于：通过以下步骤来确定所述第一输入设备已经以所述预定方式被单独操纵：确定所述第一输入设备已经以所述第一旋转方向被操纵超过阈值水平，而所述第二输入设备没有同时操纵。16.根据权利要求15所述的医疗系统：其中所述处理器被进一步编程用于：当所述第一输入设备的操作者以所述第一旋转方向朝向所述阈值水平操纵所述第一输入设备时，使感觉反馈提供给所述操作者。17.一种用于改变医疗系统的操作模式的方法，所述方法包括：使用处理器将第一输入设备和第二输入设备可操作地耦合到第一操纵器，以便所述第一输入设备和所述第二输入设备的同时移动导致所述第一操纵器的对应移动；使用所述处理器确定所述第一输入设备已经以预定方式被单独操纵；和在所述处理器已至少确定所述第一输入设备已经以所述预定方式被单独操纵的情况下，使用所述处理器将所述第一输入设备和所述第二输入设备从所述第一操纵器可操作地分离，并且至少将所述第一输入设备可操作地耦合到所述第二操纵器。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一输入设备和所述第二输入设备中的每个以可平移和可旋转两种方式可操纵；所述方法进一步包括：在所述处理器将所述第一输入设备和所述第二输入设备可操作地耦合到所述第一操纵器时，仅响应于所述第一输入设备和所述第二输入设备的同时平移操纵，使用所述处理器命令所述第一操纵器的移动；并且通过使用所述处理器确定所述第一输入设备已经被可旋转地操纵，来使用所述处理器确定所述第一输入设备已经以所述预定方式被单独操纵。19.根据权利要求17或18所述的方法，进一步包括：使用所述处理器确定第三输入设备已经被操纵从而指示模式改变被允许；和在所述处理器已确定所述第一输入设备已经以所述预定方式被单独操纵并且所述处理器已确定所述第三输入设备已经被操纵从而指示所述模式改变被允许的情况下，使用所述处理器将所述第一输入设备和所述第二输入设备从所述第一操纵器可操作地分离，并且至少将所述第一输入设备可操作地耦合到所述第二操纵器。20.根据权利要求17或18所述的方法，进一步包括：使用所述处理器使图形指示显示在显示器上，其中所述图形指示向所述第一输入设备的操作者指示所述操作者应如何以所述预定方式操纵所述第一输入设备。21.一种以多个操作模式操作的系统，所述系统包括：第一输入设...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·迪奥拉伊蒂，D·H·戈麦斯，P·米特拉，T·穆什图福，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：美国,US