【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于设备验证和传感器校准的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2018年10月4日提交的美国临时申请62/741,242的权益，其全部内容通过引用合并于此。
[0003]本文描述的示例涉及用于程序的系统和方法，诸如用于验证系统的操作以及用于校准系统的传感器的系统和方法。
技术介绍
[0004]器械可以用于在工作空间中操纵和执行任务。此类器械可以被配置成由操纵器组件部分地或完全地支撑和操作。此类器械和操纵器组件可以用于执行非医疗程序或医疗程序。例如，医疗工具或医疗操纵器可以用于执行微创医疗程序。作为另一个示例，工业工具或工业操纵器可以用于制造或测试。作为其它示例，工具或操纵器可以用于娱乐、探测和各种其它目的的程序中。
[0005]微创医疗技术通常可以旨在减少在有创医疗程序期间受损的组织量，从而减少患者的恢复时间、不适和有害的副作用。此类微创技术可以通过患者解剖体中的自然孔口或通过一个或多个切口来执行。通过这些自然孔口或切口，临床医生可以插入医疗工具以到达目标组织位置。微创医疗工具包括诸如治疗器械、诊断器械和外科手术器械的器械。微创医疗工具还可以包括成像器械(诸如内窥镜器械)，其向用户提供患者解剖体内的视野。
[0006]某些医疗和非医疗器械(包括操纵器械、成像器械或其它感测器械等)可以是远程操作的，或以其它方式是计算机辅助的。在采用包括器械的系统执行程序之前，需要安全可靠的机构来验证系统和器械是否正常操作并且校准系统的传感器。
技术实现思路
>[0007]以下呈现了本文描述的各种示例的简化概述，并且无意于识别关键或重要元素或描绘权利要求的范围。
[0008]机器人系统可以包括配置成接收细长装置的器械托架。器械托架可以包括被配置为沿至少一个自由度驱动细长装置的一组致动器，以及被配置为监测一组致动器的一组驱动传感器。机器人系统还可以包括跟踪系统，该跟踪系统耦连到器械托架并且被配置为：接收细长装置安装在器械托架上的指示，并且操作一组致动器以在至少一个自由度中铰接细长装置的远侧部分。跟踪系统还可以在铰接期间从一组驱动传感器生成一组驱动传感器数据，在铰接期间从细长装置的形状传感器生成一组铰接传感器数据，并且将该组驱动传感器数据与该组铰接传感器数据进行比较以生成测试曲线。跟踪系统还可以确定测试曲线是否与参考曲线对应，并且基于测试曲线是否与参考曲线对应来确定细长装置是否需要校正动作。
[0009]在另一示例中，一种设备包括：一个或多个处理器以及存储有机器可执行指令的
非暂时性计算机存储器，该机器可执行指令在由一个或多个处理器执行时使得该设备：接收柔性细长装置被耦连到驱动单元的指示，并且命令柔性细长装置的远侧部分在至少一个自由度中的铰接。指令还可以使设备在铰接期间接收一组驱动传感器数据，在铰接期间接收一组铰接传感器数据，并且将该组驱动传感器数据与该组铰接传感器数据进行比较以生成测试曲线。指令还可以使设备确定测试曲线是否满足参考曲线中的一个或多个阈值，并且基于测试曲线是否满足一个或多个阈值来确定是否执行校正动作。
[0010]在另一示例中，一种执行用于机器人系统的校准测试序列的方法可以包括：接收柔性细长装置被耦连至机器人系统的驱动系统的指示，该驱动系统包括一个或多个驱动系统传感器；以及命令柔性细长装置在至少一个自由度中的铰接。该方法还可以包括：在命令铰接期间从一个或多个驱动系统传感器生成驱动传感器数据；在命令铰接期间从柔性细长装置的铰接传感器生成铰接传感器数据；以及将驱动传感器数据与铰接传感器数据进行比较以生成测试曲线。该方法还可包括：确定测试曲线是否与参考曲线对应；以及基于确定测试曲线是否与参考曲线对应来确定柔性细长装置是否需要校正动作。
[0011]应当理解，前面的概述和下面的详细描述本质上都是说明性和解释性的，并且旨在提供对本公开的理解，而不限制本公开的范围。就这一点而言，根据以下详细描述，本公开的其它方面、特征和优点对于本领域技术人员将是显而易见的。
附图说明
[0012]图1是根据一些实施例的医疗系统的简化图。
[0013]图2A和图2B是根据一些实施例的包括安装在插入组件上的医疗器械的患者坐标空间的侧视图的简化图。
[0014]图3是根据一些实施例的系统的简化图。
[0015]图4是示出根据一些实施例的将驱动传感器数据与铰接传感器数据进行比较的方法的流程图。
[0016]图5A和图5B是示出根据一些实施例的在测试和/或校准系统的方法期间传感器数据组之间的关系的图。
[0017]图6是示出根据一些实施例的将姿势数据与命令姿势进行比较的方法的流程图。
[0018]通过参考下面的详细描述，将最优地理解本公开的实施例及其优点。应当理解，相同的附图标记用于识别在一个或多个附图中示出的相似的元件，其中在其中的显示是为了示出本公开的实施例，而不是为了限制本公开的实施例。
具体实施方式
[0019]本文所述的技术提供用于诸如在系统启动或通电期间测试和校准机器人装置或系统。所公开的用于测试和校准的技术可以在任何机器人装置或系统上实现，包括实现具有嵌入式传感器、致动器或传感器和致动器二者的组合的用户可安装或用户可替换的器械的那些机器人装置或系统。适用的机器人装置或系统的示例包括远程操作或以其它方式操作的医疗装置，该医疗装置利用在使用之间进行清洁和再处理的可重复使用的器械。作为说明性且允许的示例，相对于示例柔性机器人装置或系统(诸如关于图1、图2A和图2B描述的机器人控制的导管)描述了所公开技术的各个方面。在各种实施例中，机器人控制的导管
可以包括用于识别导管的方位和形状的传感器，诸如用于形状感测和定位的光纤传感器。诸如光纤传感器的传感器可以提供在导管的铰接期间用于导航和/或用于闭环控制的实时的定位数据。如关于图4、图5A、图5B和图6描述的所公开的用于测试和校准的技术可以被实现以提供许多优点，包括确保传感器(诸如光纤传感器)的正确对准以及稳定的控制回路。
[0020]图1是根据一些实施例的机器人医疗系统100的简化图。在一些实施例中，医疗系统100可以适合于在例如外科手术程序、诊断程序、治疗程序或活检程序中使用。尽管本文针对此类程序提供了一些实施例，但是对医疗或外科手术器械以及医疗或外科手术方法的任何提及都是非限制性的。本文描述的系统、器械和方法可以用于动物、人尸体、动物尸体、人或动物解剖体的一部分、非手术诊断以及工业系统的机器人系统，和/或其它通用机器人系统。
[0021]如图1中所示，医疗系统100可以包括用于在对患者P执行各种程序中操作医疗器械104的操纵器组件102。医疗器械104可以经由患者P体内的开口延伸到患者P体内的内部部位。操纵器组件102可以是远程操作组件、非远程操作组件或混合远程操作和非远程操作组件，其具有可以电动和/或远程操作的选择的运动自由度以及可以被非电动和/或非远程操作的选择的运动自由度。操纵器组件102可以被安装到手术台T和/或本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种机器人系统，包括：器械托架，其被配置为接收细长装置，其中所述器械托架包括：一组致动器，其被配置为沿着至少一个自由度驱动所述细长装置；以及一组驱动传感器，其被配置为监测所述一组致动器；以及跟踪系统，其耦连至所述器械托架并被配置为：接收所述细长装置被安装在所述器械托架上的指示；操作所述一组致动器以在至少一个自由度中铰接所述细长装置的远侧部分；在所述铰接期间从所述一组驱动传感器生成一组驱动传感器数据；在所述铰接期间从所述细长装置的形状传感器生成一组铰接传感器数据；将所述一组驱动传感器数据与所述一组铰接传感器数据进行比较以生成测试曲线；确定所述测试曲线是否与参考曲线对应；以及基于所述测试曲线是否与所述参考曲线对应，确定所述细长装置是否需要校正动作。2.根据权利要求1所述的机器人系统，其中所述机器人系统进一步包括显示系统，所述显示系统被配置为显示用于操作者安装所述细长装置的指示。3.根据权利要求1所述的机器人系统，其中所述跟踪系统进一步被配置为：从所述一组驱动传感器数据中确定第一组关节角；从所述一组铰接传感器数据中确定第二组关节角；以及基于所述第一组关节角与所述第二组关节角的比较，将所述一组驱动传感器数据与所述一组铰接传感器数据进行比较，以生成所述测试曲线。4.根据权利要求1或2
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3所述的机器人系统，其中所述跟踪系统被配置为基于所述一组驱动传感器数据或所述一组铰接传感器数据中的至少一个传感器数据的中立位置偏移来确定所述测试曲线是否与所述参考曲线对应。5.根据权利要求1或2
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3所述的机器人系统，其中所述跟踪系统被配置为基于所述一组驱动传感器数据或所述一组铰接传感器数据中的至少一个传感器数据的斜率来确定所述测试曲线是否与所述参考曲线对应。6.根据权利要求1或2
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3所述的机器人系统，其中所述跟踪系统被配置为基于所述一组驱动传感器数据与所述一组铰接传感器数据之间的差异来确定所述测试曲线是否与所述参考曲线对应。7.根据权利要求1或2
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3所述的机器人系统，其中所述跟踪系统被配置为基于所述一组驱动传感器数据或所述一组铰接传感器数据中的至少一个传感器数据的线性度来确定所述测试曲线是否与所述参考曲线对应。8.根据权利要求1或2
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3所述的机器人系统，其中所述跟踪系统被配置为基于所述一组驱动传感器数据或所述一组铰接传感器数据中的至少一个传感器数据的噪声测量来确定所述测试曲线是否与所述参考曲线对应。9.根据权利要求1或2
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3所述的机器人系统，其中所述跟踪系统被配置为基于所述一组驱动传感器数据或所述一组铰接传感器数据中的至少一个传感器数据的滞后测量来确定所述测试曲线是否与所述参考曲线对应。10.根据权利要求1或2
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3所述的机器人系统，其中所述跟踪系统进一步被配置为操作所述一组致动器以在至少两个自由度中铰接所述细长装置的所述远侧部分，并且其中所述
一组驱动传感器数据和所述一组铰接传感器数据与所述至少两个自由度中的每个自由度中的移动相关联。11.根据权利要求1或2
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3所述的机器人系统，其中所述跟踪系统进一步被配置为基于所述测试曲线来确定所述形状传感器的旋转取向。12.根据权利要求1或2
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3所述的机器人系统，其中操作所述一组致动器包括操作所述一组致动器以通过多个命令姿势铰接所述细长装置的所述远侧部分；并且其中所述跟踪系统进一步被配置为通过在所述铰接期间将来自所述形状传感器的姿势数据与所述多个命令姿势进行比较来监测位置差异。13.根据权利要求12所述的机器人系统，其中所述跟踪系统进一步被配置为基于在铰接到所述多个命令姿势期间的所述位置差异，来调节所述机器人系统的控制反馈回路。14.根据权利要求12所述的机器人系统，其中所述多个命令姿势在多个自由度中铰接所述细长装置。15.根据权利要求12所述的机器人系统，其中所述多个命令姿势包括：在第一自由度中沿第一方向进行铰接而在第二自由度中没有进行铰接的第一姿势；在所述第一自由度中沿第二方向和在所述第二自由度中沿第三方向进行铰接的第二姿势；以及在所述第一自由度中沿所述第二方向和在所述第二自由度中沿第四方向进行铰接的第三姿势。16.一种设备，包括：一个或多个处理器；以及非暂时性计算机存储器，其存储机器可执行指令，所述机器可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述设备：接收柔性细长装置被耦连到驱动单元的指示；命令所述柔性细长装置的远侧部分在至少一个自由度中的铰接；在所述铰接期间接收一组驱动传感器数据；在所述铰接期间接收一组铰接传感器数据；将所述一组驱动传感器数据与所述一组铰接传感器数据进行比较以生成测试曲线；确定所述测试曲线是否满足参考曲线中的一个或多个阈值；以及基于所述测试曲线是否满足所述一个或多个阈值来确定是否执行校正动作。17.根据权利要求16所述的设备，其中所述非暂时性计算机存储器存储机器可执行指令，所述机器可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述设备向操作者提供安装所述柔性细长装置的指示。18.根据权利要求16或17所述的设备，其中所述非暂时性计算机存储器存储机器可执行指令，所述机器可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述设备从所述一组驱动传感器数据中确定第一组关节角以及从所述一组铰接传感器数据中确定第二组关节角。19.根据权利要求18所述的设备，其中所述非暂时性计算机存储器存储机器可执行指令，所述机器可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述设备确定在某个姿势处的所述第一组关节角或所述第二组关节角中的至少一个关节角的偏移是否满足所述一个或多个阈值中的阈值。
20.根据权利要求18所述的设备，其中所述非暂时性计算机存储器存储机器可执行指令，所述机器可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述设备确定在所述铰接期间所述第一组关节角或所述第二组关节角中的至少一个关节角的斜率是否满足所述一个或多个阈值中的阈值。21.根据权利要求18所述的设备，其中所述非暂时性计算机存储器存储机器可执行指令，所述机器可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述设备确定在所述铰接期间所述第一组关节角与所述第二组关节角之间的差异是否满足...
【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：
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