用于可控臂的基部定位系统以及相关方法技术方案

机器人系统包括可相对于地板表面移动的基部和从所述基部延伸的可控臂。所述臂被配置为支撑并移动工具。所述臂具有可操作以定位和/或定向所述臂的远侧部分的动力接头。所述机器人系统还包括处理器，所述处理器被联接到所述动力接头并且被配置为驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时维持所述臂的远侧部分的定位和/或取向。

Base Positioning System for Controllable Arm and Related Methods

The robot system includes a base movable relative to the floor surface and a controllable arm extending from the base. The arm is configured to support and move the tool. The arm has a power joint operable to locate and/or orient the far part of the arm. The robot system also includes a processor connected to the power joint and configured to drive the power joint to reposition the base while maintaining the positioning and/or orientation of the far part of the arm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于可控臂的基部定位系统以及相关方法
本说明书涉及用于远程可控臂的基部定位系统，并且更具体地涉及用于机器人系统的远程可控臂的基部定位系统。
技术介绍
机器人系统能够包括机器人臂以操纵用于在工作部位执行任务的器械。机器人臂能够包括通过一个或更多个接头联接在一起的两个或更多个连杆。接头能够是被主动地控制的主动接头。接头也能够是被动接头，其在主动接头被主动地控制时符合主动接头的运动。这种主动接头和被动接头可以是回转接头或移动接头。然后，可以通过接头的定位/位置(positions)、机器人臂的结构和连杆的联接来确定机器人臂的配置。机器人系统包括工业和娱乐机器人系统。机器人系统还包括用在诊断、非手术治疗、手术治疗等程序中的医疗机器人系统。作为一个具体示例，机器人系统包括微创机器人远程手术系统，其中外科医生能够从床边位置或远程位置对患者动手术。远程手术通常是指使用手术系统执行的外科手术，其中外科医生使用某种形式的远程控制(例如，伺服机构)来操纵手术器械运动而不是用手直接握持和移动器械。可用于远程手术的机器人手术系统能够包括远程可控机器人臂。操作者能够远程控制该远程可控机器人臂的运动。操作者还能够手动将机器人手术系统的各个部件移动到手术环境内的各个定位。例如，外科医生、手术助手或其他操作者能够用手推或拉设备，使得设备沿着手术环境的地板表面移动。
技术实现思路
在一个方面，手术系统包括相对于地板表面可移动的基部和远程可控臂，所述远程可控臂从所述基部延伸并且被配置为支撑并移动手术工具。所述臂具有可操作以定位和/或定向所述臂的远侧部分的动力接头(poweredjoint)。所述手术系统还包括处理器，所述处理器被联接到所述动力接头并且被配置为驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的所述远侧部分的定位和/或取向。在另一方面，一种方法包括基于手术系统的远程可控臂的姿势确定最优性得分。所述方法还包括驱动动力接头以重新定位远程可控臂的基部，使得所述最优性得分大于阈值得分。所述方法还包括：当述最优性得分大于所述阈值得分时，基于远程操作者输入驱动所述动力接头以引起所述远程可控臂的运动以执行手术操作。在另一方面，描述了一种操作机器人系统的方法，所述机器人系统包括机器人臂，所述机器人臂从基部延伸并且支撑工具。所述方法包括：通过处理器确定所述基部的目标基部姿势；并且驱动所述机器人臂的动力接头以朝所述目标基部姿势移动所述基部同时在外部维持所述臂的远侧部分的定位和/或取向。在又一方面，一种非暂时性机器可读介质包括多个机器可读指令。这些指令当被与机器人系统相关联的一个或更多个处理器执行时，适于引起所述一个或更多个处理器执行一种方法。所述方法可以是本文公开的方法中的任一种。某些方面包括本文和其他地方描述的一个或更多个实施方式，包括以下描述的实施方式的任意适当组合。在一些实施方式中，所述处理器被配置为操作动力接头同时相对于参考在外部维持所述远程可控臂的远侧部分的定位和/或取向。在一些实施方式中，所述参考为参考点，诸如对应于患者身上的进入端口的位置的点，手术工具通过所述进入端口被插入或者将要被插入。在一些实施方式中，所述参考包括一个或更多个参考方向但是不包括参考位置；例如，所述一个或更多个参考方向可以基于紧接着开始重新定位过程之前的远侧部分的三维取向。在一些实施方式中，当维持定位和一个或更多个取向时，所述参考包括参考位置和一个或更多个参考方向二者。在一些实施方式中，所述参考包括足以限定三维空间中的位置和取向的全参考系。在一些实施方式中，通过维持由所述臂保持的插管或工具或其他设备的定位和/或取向在外部维持所述远侧部分的定位和/或取向。在一些实施方式中，所述处理器还被配置为驱动所述动力接头以移动所述臂的远侧部分同时维持所述基部的定位和/或取向。在一些实施方式中，所述处理器还被配置为重新定位所述基部的同时响应于确定不维持所述远侧部分的所述定位和/或取向，减慢或者停止重新定位所述基部。在一些实施方式中，所述手术系统还包括被支撑在地板表面上的推车。在一些情况下，所述手术系统还包括：包括被动接头的设定组件(setupassembly)，所述被动接头将所述推车连接到所述基部。在一些情况下，所述处理器被配置为当所述推车相对于所述地板表面可移动时或者当所述基部相对于所述推车可移动时重新定位所述基部。在一些实施方式中，所述手术系统还包括用于将所述基部附接到台面的设定组件。在一些情况下，所述处理器被配置为当所述基部相对于所述台面可移动时驱动所述动力接头以重新定位所述基部。在一些实施方式中，所述臂还包括通过联动装置被连接到所述动力接头的第二动力接头，并且所述第二动力接头可操作以移动远侧部分。在一些情况下，所述处理器被配置为驱动所述动力接头和所述第二动力接头两者以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的远侧部分的定位。在一些实施方式中，所述手术系统还包括传感器，所述传感器被配置为响应于检测到所述远侧部分相对于适当参考(诸如相对于参考点)被基本上固定到一个或更多个参考方向或固定到参考系而产生信号。所述处理器例如被配置为响应于所述信号而驱动所述动力接头以重新定位所述基部。在一些实施方式中，所述手术系统还包括将所述臂连接到所述基部的可选择性释放的接头。所述处理器被配置为当所述可选择性释放的接头已到达期望定位时锁定所述可选择性释放的接头。在一些情况下，所述处理器被配置为：当所述动力接头被驱动以重新定位工具时，基于在所述可选择性释放的接头处的预测扭矩，驱动所述动力接头以将所述可选择性释放的接头重新定位到期望定位。在一些实施方式中，所述手术系统还包括将所述臂连接到所述基部的可选择性释放的接头。所述处理器例如被配置为驱动所述动力接头并且选择性地释放所述可选择性释放的接头以重新定位所述基部。在一些实施方式中，所述手术系统还包括将所述臂连接到所述基部的连接接头。所述处理器例如被配置为驱动所述动力接头以朝期望定位重新定位所述连接接头。在一些实施方式中，所述处理器被配置为响应于确定所述基部相对于适当参考(诸如地板表面)处于最优基部位置包络内，抑制所述基部的运动。在一些实施方式中，所述手术系统还包括将所述基部支撑在所述地板表面上方的设定组件。所述设定组件例如包括动力轮以相对于所述地板表面移动所述设定组件。所述处理器还被配置为例如当所述远侧部分被定位时驱动所述动力轮以相对于所述远侧部分重新定位所述基部。在一些实施方式中，所述手术系统还包括产生指示所述臂的定位的信号的传感器。所述处理器例如被配置为基于指示所述臂的定位的信号检测所述臂的期望运动范围的人工展示(manualdemonstration)并且基于所述人工展示驱动所述动力接头以重新定位所述基部。在一些情况下，所述处理器被配置为响应于检测到当驱动所述动力接头时所述远侧部分或手术工具不稳定而激活警报。在一些实施方式中，所述手术系统还包括多个传感器，所述多个传感器被配置为产生指示所述基部和所述动力接头的定位的信号。所述传感器例如包括接近度传感器、力传感器或压力传感器中的至少一个。在一些实施方式中，所述处理器被配置为驱动所述动力接头以相对于位于地板表面上方的障碍物重新定位所述基部。在一些实施方式中，所述处理器还被配置为控制所述臂将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手术系统，其包括：相对于地板表面可移动的基部；远程可控臂，所述远程可控臂从所述基部延伸并且被配置为支撑并移动手术工具，所述臂具有动力接头，所述动力接头可操作以移动所述臂的远侧部分；和处理器，所述处理器被配置为：驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的所述远侧部分的定位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.19 US 62/396,7141.一种手术系统，其包括：相对于地板表面可移动的基部；远程可控臂，所述远程可控臂从所述基部延伸并且被配置为支撑并移动手术工具，所述臂具有动力接头，所述动力接头可操作以移动所述臂的远侧部分；和处理器，所述处理器被配置为：驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的所述远侧部分的定位。2.根据权利要求1所述的手术系统，其中，相对于参考点在外部维持所述臂的所述远侧部分的所述定位。3.根据权利要求2所述的手术系统，其中，所述参考点对应于患者身上的进入端口的位置，所述手术工具通过所述进入端口被插入。4.根据权利要求1所述的手术系统，其中，通过维持由所述臂保持的插管或工具的定位，在外部维持所述臂的所述远侧部分的所述定位。5.根据权利要求1所述的手术系统，其中，所述处理器还被配置为：驱动所述动力接头以移动所述臂的所述远侧部分同时维持所述基部的定位。6.根据权利要求1所述的手术系统，其中，所述处理器还被配置为：在重新定位所述基部的同时，响应于确定不维持所述远侧部分的所述定位，减慢或者停止重新定位所述基部。7.根据权利要求1所述的手术系统，其还包括：被支撑在所述地板表面上的推车；和包括被动接头的设定组件，所述设定组件将所述基部连接到所述推车，其中所述处理器被配置为通过以下方式驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的所述远侧部分的所述定位：当所述推车相对于所述地板表面可移动时或者当所述基部相对于所述推车可移动时，驱动所述动力接头以重新定位所述基部。8.根据权利要求1所述的手术系统，其还包括：用于将所述基部附接到台面的设定组件，其中所述处理器被配置为通过以下方式驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的所述远侧部分的所述定位：当所述基部相对于所述台面可移动时，驱动所述动力接头以重新定位所述基部。9.根据权利要求1或权利要求2到8中任一项所述的手术系统，其中，所述臂还包括第二动力接头，所述第二动力接头通过联动装置被连接到所述动力接头；所述第二动力接头可操作以移动所述远侧部分；并且所述处理器被配置为通过以下方式驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的所述远侧部分的所述定位：操作所述动力接头和所述第二动力接头。10.根据权利要求1或权利要求2到8中任一项所述的手术系统，其还包括传感器，所述传感器被配置为响应于检测到所述远侧部分基本上被固定而产生信号，其中所述处理器被配置为通过以下方式驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的所述远侧部分的所述定位：响应于所述信号驱动所述动力接头以重新定位所述基部。11.根据权利要求1或权利要求2到8中任一项所述的手术系统，其还包括可选择性释放的接头，所述可选择性释放的接头将所述臂连接到所述基部，其中所述处理器被配置为通过以下方式驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的所述远侧部分的所述定位：当所述可选择性释放的接头达到期望定位时，锁定所述可选择性释放的接头。12.根据权利要求11所述的手术系统，其中，所述处理器被配置为通过以下方式驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的所述远侧部分的所述定位：基于在所述可选择性释放的接头处的扭矩，驱动所述动力接头以将所述可选择性释放的接头重新定位到所述期望定位。13.根据权利要求1或权利要求2到8中任一项所述的手术系统，其还包括可选择性释放的接头，所述可选择性释放的接头将所述臂连接到所述基部，其中所述处理器被配置为通过以下方式驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的所述远侧部分的所述定位：驱动所述动力接头并且选择性地释放所述可选择性释放的接头。14.根据权利要求1或权利要求2到8中任一项所述的手术系统，其还包括连接接头，所述连接接头将所述臂连接到所述基部，其中所述处理器被配置为通过以下方式驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的所述远侧部分的所述定位：驱动所述动力接头以朝期望定位重新定位所述连接接头。15.根据权利要求1或权利要求2到8中任一项所述的手术系统，其中，所述处理器还被配置为：响应于确定所述基部在最优基部位置包络内，抑制所述基部的运动。16.根据权利要求1或权利要求2到8中任一项所述的手术系统，其还包括：将所述基部支撑在所述地板表面上方的设定组件，所述设定组件包括动力轮以相对于所述地板表面移动所述设定组件，其中所述处理器还被配置为当所述远侧部分被定位时驱动所述动力轮以相对于所述远侧部分重新定位所述基部。17.根据权利要求1或权利要求2到8中任一项所述的手术系统，其还包括产生指示所述臂的定位的信号的传感器，其中所述处理器还被配置为基于所述信号检测所述臂的期望运动范围的人工展示，并且其中所述处理器被配置为通过以下方式驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的所述远侧部分的所述定位：基于所述人工展示驱动所述动力接头以重新定位所述基部。18.根据权利要求17所述的手术系统，其中，所述处理器还被配置为响应于检测到所述远侧部分或所述手术工具不稳定而激活警报，同时基于所述人工展示驱动所述动力接头以重新定位所述基部。19.根据权利要求1或权利要求2到8中任一项所述的手术系统，其还包括被配置为产生指示所述基部和所述动力接头的定位的信号的多个传感器，所述多个传感器包括以下中的至少一个：接近度传感器、力传感器和压力传感器。20.根据权利要求1或权利要求2到8中任一项所述的手术系统，其中，所述处理器被配置为通过以下方式驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的所述远侧部分的所述定位：驱动所述动力接头以相对于位于所述地板表面上方的障碍物重新定位所述基部。21.根据权利要求1或权利要求2到8中任一项所述的手术系统，其中：所述基部沿轨道可移动，并且所述处理器被配置为通过以下方式驱动所述动力接头以重新定位所述基部：基于所述轨道的端部相对于所述基部的位置，驱动所述动力接头以重新定位所述基部。22.根据权利要求1或权利要求2到8中任一项所述的手术系统，其中所述处理器还被配置为控制所述臂将所述手术工具插入到患者的进入端口中；并且其中所述处理器被配置为通过以下方式驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的所述远侧部分的所述定位：当所述工具被插入到所述进入端口中时并且当维持所述手术工具的定位时驱动所述动力接头以重新定位所述基部。23.根据权利要求22所述的手术系统，其中，所述手术工具的所述定位相对于所述进入端口的位置被维持。24.根据权利要求1或权利要求2到8中任一项所述的手术系统，其还包括第二远程可控臂，所述第二远程可控臂可配置以支撑并移动第二手术工具，其中所述处理器被配置为通过以下方式驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的所述远侧部分的所述定位：基于所述臂的姿势相对于所述第二臂的姿势驱动所述臂的所述动力接头以重新定位所述基部。25.根据权利要求24所述的手术系统，其中，所述第二臂从所述基部延伸。26.根据权利要求24所述的手术系统，其中，所述第二臂具有可移动的动力接头以移动所述第二臂的远侧部分，并且其中所述处理器还被配置为：基于所述臂的所述姿势相对于所述第二臂的所述姿势驱动所述第二臂的所述动力接头以重新定位所述基部，同时在外部维持所述第二臂的远侧部分的定位。27.根据权利要求24所述的手术系统，其中，所述第二臂包括可选择性释放的被动...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·P·迪马奥，N·L·伯恩斯坦，P·米尔曼，D·拉宾德兰，A·P·罗伯逊，
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