由机器人手臂的手动运动控制的可移动手术安装平台制造技术

本申请公开由机器人手臂的手动运动控制的可移动手术安装平台。机器人和/或手术装置、系统和方法，包括运动学联动装置结构和被配置为促进准备供使用的系统的相关联的控制系统。一个或多个运动学联动装置子系统可包括主动地驱动的、被动的或二者的混合的关节，并可利用这样的装配模式：其中响应运动链的一个或多个其它关节的手动铰接而主动驱动关节的一个或多个。在示例性实施方式中，主动驱动的关节响应所述操纵器之一的移动而移动支撑多个操纵器的平台结构，通过使这些多个操纵器作为单元移动成与工作空间对准而促进和加速整个系统的布置。通过相对于平台支撑所述操纵器的被动装配关节系统，可提供操纵器的手动独立定位。位。

【技术实现步骤摘要】
由机器人手臂的手动运动控制的可移动手术安装平台
[0001]本申请是国际申请日为2013年8月15日的名称为“由机器人手臂的手动运动控制的可移动手术安装平台”的分案申请201810693557.6的分案申请，分案申请201810693557.6为中国专利申请201380053734.X(PCT/US2013/055074)的分案申请。
[0002]专利技术背景
[0003]微创医疗技术旨在减少诊断或手术过程中损伤的无关联组织的量，从而减少患者恢复时间、不适和有害的副作用。例如，微创手术的一个作用是减少医院术后恢复时间。由于标准手术的平均住院时间通常显著长于相似的微创手术的平均住院时间，微创技术使用的增加每年可节省数百万美元的医院费用。虽然在美国每年进行的许多手术可潜在地以微创的方式进行，但由于微创手术器械和掌握它们所涉及的额外的手术训练的限制，只有一部分目前手术利用这些具有优势的技术。
[0004]已经开发了微创机器人手术或远程手术系统来提高外科医生的灵巧性和避免传统微创技术的一些限制。在远程手术中，外科医生利用一些形式的远程控制(例如，自动控制装置等)来操纵手术器械移动，而不是直接用手握住和移动器械。在远程手术系统中，可在手术工作台向外科医生提供手术部位的图像。在观察显示器上的手术部位二维或三维图像的同时，外科医生通过操纵主控装置对患者进行手术过程，主控装置进而控制自动控制装置操作的器械的运动。
[0005]用于远程手术的自动控制装置通常接受来自两个主控器(对应于外科医生的每一只手)的输入信息，并可包括两只或更多只机器人手臂，手术器械安装于机器人手臂的每一只上。主控器与相关联的机器人手臂以及器械组件之间的操作连通通常通过控制系统实现。该控制系统通常包括至少一个处理器，处理器将输入命令从主控器输送至相关机器人手臂和器械组件，并在例如力反馈等情况下从器械和手臂组件返回至相关联的主控器。机器人手术系统的一个实例是可从Calif,Sunnyvale的Intuitive Surgical,Inc.获得的DA系统。
[0006]多种结构布置可用于在机器人手术过程中在手术部位支撑手术器械。受驱动联动装置(driven linkage)或“从动装置(slave)”通常被称作机器人手术操纵器，在微创机器人手术过程中用作机器人手术操纵器的示例性联动装置的布置描述于美国专利号7,594,912、6,758,843、6,246,200、和5,800,423中，其全部公开内容通过引用并入本文中。这些联动装置通常利用平行四边形布置来保持具有轴的器械。这种操纵器结构可约束器械的移动，使得器械围绕位于沿着刚性轴长度的空间内的操纵的远程中心枢轴转动。通过将操纵的远程中心与内部手术部位的切口点对准(例如，与在腹腔镜手术过程中腹壁处的套管针或插管对准)，手术器械的末端执行器通过使用操纵器联动装置移动轴的近端而被安全定位，不对腹壁强加潜在危险的力量。可选的操纵器结构描述于例如美国专利号7,763,015、6,702,805、6,676,669、5,855,583、5,808,665、5,445,166和5,184,601中，其全部公开内容通过引用并入本文中。
[0007]多种结构布置也可用于在机器人手术过程中在手术部位支撑和定位机器人手术操纵器和手术器械。支撑联动装置机构有时称为装配(set
‑
up)关节或装配关节手臂，其通
常用于将每个操纵器定位并对准患者体内各自的切口点。支撑联动装置机构促进手术操纵器对准期望的手术切口点和目标解剖机构。示例性支撑联动装置机构描述于美国专利号6,246,200和6,788,018中，其全部公开内容通过引用并入本文中。
[0008]虽然新的远程手术系统和装置已被证明是高效和有优势的，但仍然期望进一步的改进。一般而言，可期望改进的微创机器人手术系统。如果这些改进的技术增加机器人手术系统的效率和易用性，则将是尤其有益的。例如，提高可操纵性、增加手术室内的空间利用率、提供更快和更容易的装配、在使用过程中阻止机器人装置间的碰撞和/或降低这些新的手术系统的机械复杂性和尺寸是尤其有益的。
[0009]专利技术概述
[0010]下文呈现本专利技术一些实施方式的简要概述，从而提供本专利技术的基本理解。此概述并非本专利技术的全面概览。其不旨在确定本专利技术关键/极其重要的要素或圈定本专利技术的范围。其唯一目的是以简要的形式呈现本专利技术的一些实施方式，作为接下来呈现的更加详细说明的开端。
[0011]本专利技术总体提供改进的机器人和/或手术装置、系统和方法。本文所述的运动学联动装置结构和相关联的控制系统尤其有利于帮助系统使用者在准备使用包括准备对特定的患者的手术过程时布置机器人结构。本文所述的示例性机器人手术系统可具有一个或多个运动学联动装置的子系统，其被配置为帮助对准操纵器结构与手术工作部位。这些装配系统的关节可以是主动驱动式、被动式(使得在治疗上使用操纵器时这些关节被手动地铰接并随后锁定成期望的配置)或二者的混合。本文所述的机器人系统实施方式可利用装配模式，其中一个或多个关节响应运动链的一个或多个其它关节的手动铰接而被主动地驱动。在许多实施方式中，主动驱动的关节响应这些操纵器之一的手动移动而移动支撑多个操纵器的平台结构，通过将这些多个操纵器作为单元移动成与工作空间的初始方向和/或位置对准而促进和加速整个系统的布置。通过支撑相对于平台的一个、一些或所有操纵器的被动装配关节系统，可任选地提供由平台支撑的一个、一些或所有操纵器的操纵器移动和独立定位的输入。任选地，设置在操纵器和平台之间的装配关节联动装置的手动移动可导致平台的移动，平台(和其它由其支撑的操纵器)以类似于牵马鼻子的移动而跟随操纵器的手动移动。
[0012]因此，在第一方面，提供准备机器人手术的方法。该方法包括感应第一机器人操纵器的第一连杆自初始位置至相对于定向平台的移位位置的输入移位，响应输入移位而计算装配结构联动装置的移动，使得第一操纵器的第一连杆朝初始位置返回，并依据计算的移动驱动装配结构联动装置。输入移位可由支撑第一操纵器的装配关节联动装置的手动铰接引起，使得第一连杆朝与手术部位期望的对准而移动。装配结构联动装置可支撑定向平台，且定向平台可经由装配关节联动装置和第二操纵器来支撑第一操纵器。
[0013]在准备机器人手术的方法的许多实施方式中，该方法可包括在输入移位的过程中保持第一操纵器的固定姿势，使得第一操纵器作为基本上坚固的主体而移动。在这种实施方式中，当使用者朝与手术部位期望的对准而手动地移动第一连杆时，装配结构可被驱动。
[0014]在准备机器人手术的方法的额外实施方式中，在手动移动之前，第一连杆可具有相对于定向平台的优选位置关系。然后，计算的装配结构联动装置的移动可移动定向平台，以便在手动移动过程中朝优选的位置关系返回。优选的位置关系可用于帮助保持第一操纵
器相对于定向平台的期望运动范围。
[0015]在准备机器人手术的方法的进一步实施方式中，利用第一连杆在输入移位的过程中相对于定向平台的速度，可计算装配结构联动装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人系统，其包括：操纵器；以及处理器，所述处理器被配置为：检测插管是否被安装到所述操纵器；检测指示所述机器人系统将处于装配模式的输入；以及响应于在所述插管被安装到所述操纵器时检测到所述输入，阻止所述机器人系统进入所述装配模式。2.根据权利要求1所述的机器人系统，其中所述处理器进一步被配置为：响应于在所述插管不被安装到所述操纵器时检测到所述输入，不阻止所述机器人系统进入所述装配模式。3.根据权利要求1所述的机器人系统，其进一步包括：平台，所述平台通过一结构连接到所述操纵器，其中所述机器人系统进一步被配置为：响应于检测到所述插管被安装到所述操纵器，阻止所述平台的移动。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的机器人系统，其中所述输入包括将所述操纵器连接到平台的结构的关节操作。5.根据权利要求4所述的机器人系统，其中所述关节操作包括使所述操纵器移动至运动限制范围内或运动限制范围的阈值内。6.根据权利要求4所述的机器人系统，其中所述处理器被配置为当所述机器人系统处于端口离合模式时检测所述关节操作。7.一种机器人系统，其包括：平台；包括连杆的操纵器；支撑所述平台的第一结构；以及连接在所述平台和所述操纵器之间的第二结构，所述第二结构包括关节，其中所述机器人系统被配置为：感应所述关节移动至所述关节的运动限制范围的阈值内或所述关节的运动限制范围，所述关节的运动限制范围的阈值小于所述关节的运动的总范围；响应于感应的移动而进入装配模式；感应所述连杆从相对于所述平台的初始位置关系到相对于所述平台的移位位置关系的输入移位，所述输入移位由所述操纵器的手动移动所引起；以及驱动所述第一结构，使得所述连杆返回到相对于所述平台的所述初始位置关系。8.根据权利要求7所述的机器人系统，其中所述机器人系统进一步被配置为：检测所述关节已移动到所述关节的运动限制范围；以及响应于检测到所述关节已移动到所述关节的运动限制范围，驱动所述第一结构以使所述平台相对于所述关节移动，从而使所述关节移动离开所述关节的运动限制范围。9.根据权利要求7所述的机器人系统，其中所述机器人系统进一步被配置为：在驱动所述第一结构时阻止所述操纵器的铰接，使得在所述第一结构被驱动时，所述操纵器作为基本上刚性的主体而移动。10.根据权利要求7所述的机器人系统，其中所述机器人系统进一步被配置为驱动所述
第一结构以减小所述连杆相对于所述平台的相对速度。11.根据权利要求10所述的机器人系统，其中当所述连杆相对于所述平台的相对速度超过饱和阈值时，使所述连杆相对于所述平台的所述相对速度减小至饱和速度。12.根据权利要求10所述的机器人系统，其中所述机器人系统进一步被配置为当所述连杆相对于所述平台的所述相对速度使所述第一结构朝向所述关节的不期望运动限制配置移动时，促使所述第一结构脱离不期望运动限制配置。13.根据权利要求7所述的机器人系统，其中所驱动的所述第一结构的移动使第二操纵器的操纵的远程中心朝向操纵的第二期望的远程中心移动。14.根据权利要求7所述的机器人系统，其中所述初始位置关系有助于保持所述操纵器相对于所述平台的期望的运动范围。15.根据权利要求7至14中任一项所述的机器人系统，其中所述机器人系统进一步被配置为响应于感应插管被安装到所述操纵器而终止所述装配模式。16.一种机器人系统，其包括：平台；支撑所述平台的第一结构；以及连接在所述平台和操纵器之间的第二结构，所述第二结构包括连杆，其中，当在装配模式下时，所述机器人系统被配置为：检测由于所述连杆的手动移动而导致的所述操纵器在世界坐标系中的移位，通过驱动所述第一结构而根据所述移位移动所述平台。17.根据权利要求16所述的机器人系统，其中根据所述移位移动所述平台包括移动所述操纵器的基座以跟...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：