在机器人手术过程期间识别和跟踪物理对象的系统和方法技术方案

公开了在机器人手术过程期间识别和跟踪物理对象的系统和方法。提供了在手术过程期间跟踪目标部位附近的物理对象的导航系统和方法。该导航系统包括机器人装置和附接于机器人装置的器械。视觉装置附接于机器人装置或器械并且生成视觉数据集。从物理对象的多个视角捕获视觉数据集。计算系统基于视觉数据集中可识别的物理对象的一个或更多个特征将虚拟对象与物理对象关联。虚拟对象至少部分地限定器械的虚拟边界。的虚拟边界。的虚拟边界。

【技术实现步骤摘要】
在机器人手术过程期间识别和跟踪物理对象的系统和方法
[0001]本申请是申请号为201780031879.8，申请日为2017年5月23日，题为“在机器人手术过程期间识别和跟踪物理对象的系统和方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请
[0003]本申请要求于2016年5月23日提交的美国临时专利申请No.62/340,176的优先权和权益，该美国临时专利申请的全部公开和内容特此以引用方式并入本文中。


[0004]本公开总体上涉及用于在机器人手术过程期间识别和跟踪物理对象的系统和方法。

技术介绍

[0005]导航系统有助于用户精确定位对象。例如，导航系统用于工业、航空航天和医疗应用中。在医学领域中，导航系统有助于外科医生相对于患者的目标部位精确地放置手术器械。目标部位通常需要某种形式的治疗(诸如，组织切除)。传统导航系统采用定位器，定位器与跟踪器协作，以提供与手术器械和目标部位关联的位置和/或取向数据，例如，待切除骨量。定位器通常被放置成使得其具有跟踪器的视野。跟踪器被固定于手术器械和患者，以与手术器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于跟踪物理对象的系统，包括：机器人装置；器械，能附接于机器人装置，该器械配置成治疗组织；视觉装置，附接于机器人装置或器械中的一个，使得视觉装置能随机器人装置移动，该视觉装置被配置成生成视觉数据集，其中，视觉数据集是从在移动机器人装置期间按多个自由度移动的视觉装置能实现的物理对象的多个视角捕获的；以及一个或更多个控制器，具有至少一个处理器并且与视觉装置通信，所述一个或更多个控制器被配置成基于视觉数据集中能识别的物理对象的一个或更多个特征将虚拟对象与物理对象关联，其中，虚拟对象至少部分地限定如下的虚拟边界，该虚拟边界限定关于机器人装置相对于物理对象的移动的约束。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个控制器还与机器人装置通信，并且，机器人装置还包括实现机器人装置的移动的一个或更多个致动器，并且其中，所述一个或更多个控制器还被配置成将机器人装置的位置和取向与虚拟对象的位置和取向进行比较。3.根据权利要求2所述的系统，其中，基于机器人装置的位置和取向与虚拟对象的位置和取向的比较，所述一个或更多个控制器还被配置成控制所述一个或更多个致动器以约束机器人装置相对于物理对象的移动，使得机器人装置不超出虚拟边界。4.根据权利要求1所述的系统，其中，视觉装置包括相机。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个控制器被配置成跟踪生成视觉数据集的视觉装置的每个位置处的视觉装置的位置和取向。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个控制器被配置成：基于物理对象的所述一个或更多个特征来确定物理对象的身份，并且基于物理对象的身份将虚拟对象与物理对象关联。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个特征包括视觉数据集中能识别的一组特征，并且，所述一个或更多个控制器被配置成确定所述一组特征的位置和取向以建立与物理对象关联的第一坐标系的位置和取向。8.根据权利要求7所述的系统，其中，视觉装置相对于机器人装置或器械中的所述一个被固定，以使得视觉数据集能够变换到机器人装置或器械中的所述一个的第二坐标系，并且其中，所述一个或更多个控制器包括坐标变换器，该坐标变换器被配置成对所述坐标系中的一个进行变换以使得所述一个或更多个控制器能够跟踪机器人装置相对于物理对象的移动。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个控制器被配置成基于所述一个或更多个特征确定与物理对象相关联的信息，并且其中，所述信息包括以下项中的一个或更多个：物理对象标识、物理对象类型、物理对象大小、物理对象尺寸、物理对象序列号、物理对象制造商、虚拟对象标识、虚拟对象类型、虚拟对象大小或虚拟对象尺寸。10.根据权利要求1所述的系统，其中，机器人装置被配置成在自主模式下操作，使得当机器人装置在自主模式下操作时，视觉装置自主移动。11.一种利用如下系统跟踪物理对象的方法，该系统包括：机器人装置；器械，能附接于机器人装置，该器械被配置成治疗组织；视觉装置，附接于机器人装置或器械中的一个，使
得视觉装置能随机器人装置移动；以及一个或更多个控制器，具有至少一个处理器并且与视觉装置通信，该方法包括以下步骤：通过视觉装置，响应于由机器人装置的移动带来的视觉装置的移动而生成视觉数据集，其中，从物理对象的多个视角捕获视觉数据集；以及通过所述一个或更多个控制器，基于视觉数据集中能识别的物理对象的一个或更多个特征将虚拟对象与物理对象关联，其中，虚拟对象限定如下的虚拟边界，该虚拟边界限定关于机器人装置相对于物理对象的移动的约束。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述一个或更多个控制器还与机器人装置通信，并且，机器人装置还包括实现机器人装置的移动的一个或更多个致动器，并且，该方法还包括：通过所述一个或更多个控制器，将机器人装置的位置和取向与虚拟对象的位置和取向进行比较。13.根据权利要求12所述的方法，还包括：基于机器人装置的位置和取向与虚拟对象的位置和取向的比较，通过所述一个或更多个控制器，控制所述一个或更多个致动器以约束机器人装置相对于物理对象的移动，使得机器人装置不超出虚拟边界。14.根据权利要求11所述的方法，包括：跟踪生成视觉数据集的视觉装置的每个位置处的视觉装置的位置和取向。15.根据权利要求11所述的方法，包括：基于物理对象的所述一个或更多个特征来确定物理对象的身份；以及基于物理对象的身份将虚拟对象与物理对象关联。16.根据权利要求11所述的方法，包括：确定视觉数据集中的能识别的一组特征的位置和取向，以建立与物理对象关联的第一坐标系的位置和取向。17.根据权利要求16所述的方法，包括：将视觉数据集变换到机器人装置或器械中的所述一个的第二坐标系；以及变换所述坐标系中的一个，使得所述一个或更多个控制器能够跟踪机器人装置相对于物理对象的移动。18.根据权利要求11所述的方法，包括：基于所述一个或更多个特征确定与物理对象相关联的信息，并且其中，所述信息包括以下项中的一个或更多个：物理对象标识、物理对象类型、物理对象大小、物理对象尺寸、物理对象序列号、物理对象制造商、虚拟对象标识、虚拟对象类型、虚拟对象大小或虚拟对象尺寸。19.根据权利要求11所述的方法，包括：自主移动机器人装置，使得视觉装置自主移动以捕获视觉数据集。20.一种用于操作如下系统的方法，该系统包括：机器人装置；器械，能附接于机器人装置；视觉装置，附接于机器人装置或器械中的一个，使得视觉装置能随机器人装置移动；以及一个或更多个控制器，具有至少一个处理器并且与机器人装置和视觉装置通信，该方法包括以下步骤：通过视觉装置，响应于由机器人装置的移动带来的视觉装置的移动而生成物理对象的视觉数据集，其中，从物理对象的多...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：马科外科公司，
类型：发明
国别省市：