机器人外科手术的工作空间优化制造技术

某些方面涉及用于优化机器人系统的配置的系统和技术，其优化方式是通过使系统的链路在零空间中运动以最小化成本函数。零空间由期望的端部执行器位姿集合限定。成本函数可以是通过计算链路与各避让区相距的距离来评估。避让区与碰撞和接头极限条件相关联。该系统和技术可具体地涉及其中优化包括臂支撑件的运动的系统。该系统可在术前或在术中使用，以使规程过程期间的碰撞和接头极限事件最小化。该系统可间隔地使用。该系统可在每次端部执行器被命令进入新位姿时使用。命令进入新位姿时使用。命令进入新位姿时使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器人外科手术的工作空间优化
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年3月30日提交的美国临时申请号63/002,124的权益，该美国临时申请据此全文以引用方式并入。


[0003]本文所公开的系统和方法涉及外科机器人，并且更具体地涉及针对机器人外科手术工作流程的位姿优化。

技术介绍

[0004]医疗规程诸如腹腔镜手术可涉及进入患者的内部区域并使患者的内部区域可视化。在腹腔镜规程中，医疗工具可通过腹腔镜插管插入内部区域中。在内窥镜规程中，医疗工具可经由自然孔口进入点插入患者体内。
[0005]在某些规程中，机器人使能医疗系统可用于控制一个或多个医疗工具的插入和/或操纵。机器人启用的医疗系统可包括控制医疗工具的多个机器人臂。在定位医疗工具时，机器人臂的部分可以朝向另一机器人臂或环境中的其它对象运动，这可能导致碰撞。此外，在定位医疗工具时，机器人臂的部分可能会接近接头极限，这可能会导致端部执行器运动范围受限。在某些情况下，在没有优化机器人系统部件的位姿的情况下，即将发生的碰撞和接头极限可能会阻碍临床医本文档来自技高网...

【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：患者平台，所述患者平台配置成支撑患者；机器人臂，所述机器人臂包括端部执行器；可调式臂支撑件，所述可调式臂支撑件耦合和/或配准到所述患者平台的基部并且配置成支撑所述机器人臂；处理器；以及至少一个计算机可读存储器，所述至少一个计算机可读存储器与所述处理器通信并且具有存储在其上的计算机可执行指令，以致使所述处理器：基于由所述处理器采集的信息确定所述臂支撑件的优化位置；以及命令所述臂支撑件在准备外科规程时或在外科规程期间运动到所述优化位置。2.根据权利要求1所述的系统，其中由所述处理器采集的所述信息包括关于以下中的至少一者的信息：所述机器人臂的所述端部执行器、耦合到所述端部执行器的器械、包括耦合到所述机器人臂的插管的远程中心位置的一个或多个入口点、一个或多个系统部件的位置、规程类型、用户偏好或患者概况。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述插管的所述远程中心位置包括基于软件的远程中心位置。4.根据权利要求2所述的系统，其中所述插管的所述远程中心位置包括基于机械的远程中心位置。5.根据权利要求2所述的系统，其中一个或多个系统部件的所述位置包括一个或多个接头的位置。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述机器人臂还包括所述一个或多个接头。7.根据权利要求2所述的系统，其中一个或多个系统部件的所述位置包括所述患者平台的位置。8.根据权利要求2所述的系统，其中由所述处理器采集的所述信息包括所述机器人臂的所述端部执行器的取向。9.根据权利要求1所述的系统，其中由所述处理器采集的所述信息包括相对于系统部件极限的连杆分离或接头位置中的至少一者。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述可调式臂支撑件配置成自主地运动到所述优化位置。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述可调式臂支撑件配置成基于用户提示运动到所述优化位置。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述用户提示经由与塔相关联的用户界面来接收。13.根据权利要求12所述的系统，其中所述塔包括与所述患者平台分离的结构。14.根据权利要求11所述的系统，其中所述用户提示经由与所述患者平台相关联的用户界面来接收。15.根据权利要求11所述的系统，其中所述用户提示经由耦合到所述机器人臂和/或所述可调式臂支撑件的接触点来接收。16.根据权利要求11所述的系统，其中所述用户提示经由与医师控制台相关联的用户
界面来接收。17.根据权利要求1所述的系统，其中系统部件的位置或取向中的至少一者可基于用户输入来调节。18.根据权利要求17所述的系统，其中所述系统部件包括所述患者平台。19.根据权利要求1所述的系统，其中所述可调式臂支撑件配置成在不中断所述机器人系统的远程操作的情况下运动到所述优化位置。20.根据权利要求1所述的系统，其中所述可调式臂支撑件配置成在不中断所述机器人臂的直接操纵的情况下运动到所述优化位置。21.根据权利要求1所述的系统，其中所述可调式臂支撑件配置成在维持所述端部执行器和/或远程中心位置的位姿的同时运动到所述优化位置。22.一种用于执行医疗规程的机器人系统，包括：患者平台；一个或多个可调式臂支撑件，所述一个或多个可调式臂支撑件能够操作地耦合和/或配准到所述患者平台；第一机器人臂，所述第一机器人臂能够操作地耦合到所述可调式臂支撑件中的至少一个可调式臂支撑件，所述可调式臂支撑件包括由第一组接头连接的第一组链路，所述第一机器人臂还包括第一端部执行器；处理器；以及至少一个计算机可读存储器，所述至少一个计算机可读存储器与所述处理器通信并且具有存储在其上的计算机可执行指令，以致使所述处理器：测量所述第一组接头的接头位置；基于所述第一组接头的所述接头位置来确定所述第一组接头对相应第一接头运动极限的接近度和/或所述第一组链路对其它物理限制或障碍物的接近度，以及生成命令以控制所述臂支撑件和/或所述第一机器人臂在零空间中的运动来执行所述医疗规程，同时维持所述第一端部执行器的初始位姿。23.根据权利要求22所述的系统，其中所述第一组接头中的每个接头包括配置成测量接头位置的编码器。24.根据权利要求22所述的系统，其中所述至少一个计算机可读存储器与所述处理器通信并且具有存储在其上的计算机可执行指令，进一步致使所述处理器命令所述第一机器人臂将所述第一端部执行器置于所述初始位姿。25.根据权利要求22所述的系统，其中所述至少一个计算机可读存储器与所述处理器通信并且具有存储在其上的计算机可执行指令，进一步致使所述处理器基于来自相应编码器的第一组信号来测量所述第一组接头的接头位置。26.根据权利要求22所述的系统，其中所述至少一个计算机可读存储器与所述处理器通信并且具有存储在其上的计算机可执行指令，进一步致使所述处理器访问对应于所述可调式臂支撑件和所述第一机器人臂的模型。27.根据权利要求22所述的系统，其中所生成的命令配置成控制所述第一机器人臂的运动，同时维持所述第一端部执行器的所述初始位姿。28.根据权利要求22所述的系统，还包括第二机器人臂，所述第二机器人臂包括由第二
组接头连接的第二组链路，其中：所述臂支撑件中的至少一个臂支撑件配置成支撑所述第二机器人臂。29. 根据权利要求28所述的系统，其中所述计算机可执行指令进一步致使所述处理器：基于所述第一组链路的所述接头位置和所述第二组链路的所述接头位置来确定所述第一组链路与所述第二组链路之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄亚楠，C，
申请(专利权)人：奥瑞斯健康公司，
类型：发明
国别省市：