用于控制用于医疗或外科远程操作的主从式机器人系统在自由度子集上的受限远程操作的方法和相关机器人系统技术方案

描述了一种用于控制用于医疗或外科远程操作的机器人系统的方法。该机器人系统包括：至少一个主设备，该至少一个主设备是手持式的、在地面上是机械无约束的、并且适于由操作员移动；以及至少一个从设备，该至少一个从设备包括适于由该主设备控制的手术器械，使得根据主‑从控制架构，该从设备的涉及多个(N个)可控自由度中的一个或多个自由度的移动或该从设备的该手术器械的移动由该主设备的相应的移动来控制。首先，该方法包括定义该系统的第一状态和该系统的第二状态的步骤。该系统的第一状态对应于完全受控跟随的远程操作的状态，其中，该从设备的手术器械(即，属于该从设备的手术器械或与该从设备的手术器械集成的至少一个控制点)是受控的，并且在该多个(N个)可控自由度中的每个自由度中跟随该主设备。该系统的第二状态与受限远程操作状态对应，其中，参考至少一个解耦自由度，该从设备的手术器械、或该从设备的手术器械的至少前述控制点从该主设备解耦，并且仅在该多个(N个)可控自由度的、不包括该至少一个解耦自由度的子集中受控于该主设备。然后，该方法包括：在前述机器人系统中，提供用于控制系统状态转变的控制装置；以及由操作员通过致动用于控制状态转变的前述装置来控制该系统的前述第一状态和该系统的第二状态之间的转变。该多个可控自由度包括平移自由度和取向自由度。前述第二受限远程操作状态是该主设备的重新定位的状态，其中，前述至少一个解耦自由度包括所有平移自由度。还描述了一种用于医疗或外科远程操作的主‑从式机器人系统，该系统被配备为执行上述方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

技术介绍

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种用于控制用于医疗或外科远程操作的机器人系统的方法，该方法允许至少部分地克服以上参考现有技术声明的缺点，并且对在所考虑的
中特别感受到的上述需求做出响应。这种目的通过根据权利要求1所述的方法来实现。

2、这种方法的另外的实施例由权利要求2至16来限定。

3、本专利技术还有一个目的是提供一种用于医疗或外科远程操作的机器人系统，该机器人系统被配备为执行前述控制方法。这种目的通过根据权利要求17所述的方法来实现。

4、这种系统的另外的实施例由权利要求18至37来限定。

5、凭借所提出的方案，可以在受限远程操作状态期间、以及在从和/或向该受限远程操作状态的状态转变期间，确保某种令人满意的主从对准的水平。

【技术保护点】

1.一种用于控制用于医疗或外科远程操作的机器人系统的方法，其中，所述机器人系统包括至少一个主设备(110)和至少一个从设备(740)，所述至少一个主设备是手持式的、在机械上无约束、并且适于由操作员移动，所述至少一个从设备包括适于由所述主设备(110)控制的手术器械(170)，使得根据主-从控制架构，通过所述主设备(110)的相应的移动，控制所述从设备(740)的、或所述从设备的手术器械(170)的涉及多个N个可控自由度中的一个或多个自由度的移动，

2.根据权利要求1所述的方法，其中，可控自由度的所述子集包括至少两个取向自由度，其中，所述从设备的所述手术器械、或所述从设备的所述...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种用于控制用于医疗或外科远程操作的机器人系统的方法，其中，所述机器人系统包括至少一个主设备(110)和至少一个从设备(740)，所述至少一个主设备是手持式的、在机械上无约束、并且适于由操作员移动，所述至少一个从设备包括适于由所述主设备(110)控制的手术器械(170)，使得根据主-从控制架构，通过所述主设备(110)的相应的移动，控制所述从设备(740)的、或所述从设备的手术器械(170)的涉及多个n个可控自由度中的一个或多个自由度的移动，

2.根据权利要求1所述的方法，其中，可控自由度的所述子集包括至少两个取向自由度，其中，所述从设备的所述手术器械、或所述从设备的所述手术器械的所述至少一个控制点由此在所述至少两个取向自由度中跟随所述主设备。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少两个取向自由度包括俯仰自由度和偏转自由度，所述从设备的所述手术器械、或所述从设备的所述手术器械的所述至少一个控制点参考所述至少两个取向自由度跟随所述主设备并且受控于所述主设备。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中：

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述多个可控自由度还包括至少一个打开/关闭自由度，

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述第二受限远程操作状态中，所述从设备的所述手术器械、或所述从设备的所述至少一个控制点运行如下：

7.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述第二受限远程操作状态中，所述从设备的所述手术器械、或所述从设备的所述至少一个控制点运行如下：

8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述多个可控自由度还包括至少一个打开/关闭自由度，

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述第二受限远程操作状态中，禁止所述控制点的平移，同时保持所述控制点的旋转的可能性，以基于所述主设备的取向改变所述从设备的所述手术器械的取向，保持对准情况，即，所述主设备与所述从设备的所述手术器械之间具有相同的取向，同时所述控制点在从设备参考空间中的位置保持不变。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述从设备的所述手术器械包括用于与所述从设备连接的远侧接头和被配置为夹持和引导手术针的两个末端，

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在结束从所述第二状态到所述第一状态的转变时，所述主设备和所述从设备的所述手术器械被对准，即，所述主设备和所述从设备的所述手术器械具有相同的取向。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在结束从所述第一状态到所述第二状态的转变时，所述主设备和所述从设备的所述手术器械被对准，即，所述主设备和所述从设备的所述手术器械具有相同的取向。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述第一状态与所述第二状态之间的所述转变期间，限制速度和加速度的运动参数，以使所述解耦自由度的锁定/解锁规律化。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，基于所述转变是向所述第二受限远程操作状态的状态转变还是向所述第一状态的状态转变，对所述运动参数进行不同的限制。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在进入完全受控跟随的远程操作的所述系统的第一状态之前定义零点，所述零点将主设备参考空间和从设备参考空间相关联以用于平移，

17.一种机器人系统(700)，所述机器人系统用于远程操作手术，所述机器人系统适于由所述机器人系统控制方法控制，其中，所述系统包括：

18.根据权利要求17所述的机器人系统，其中，用于控制状态转变的所述控制装置包括控制按钮或控制踏板，所述控制按钮或控制踏板能够由所述操作员按压、和/或保持按压、和/或释放，其中，在所述远程操作期间，通过保持按压所述控制按钮来激活所述第二受限远程操作状态，以及通过释放所述控制按钮来停用所述第二受限远程操作状态。

19.根据权利要求17或18中任一项所述的机器人系统，其中，所述系统是用于远程操作显微手术的机器人系统，其中，所述从设备的所述手术器械是显微手术器械。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的机器人系统，其中，可控自由度的所述子集包括至少两个取向自由度，其中，所述从设备的所述手术...

【专利技术属性】
技术研发人员：马特奥·坦齐尼，伊曼纽尔·鲁法尔第，马西米利亚诺·思米，朱塞佩·玛丽亚·普利斯科，
申请(专利权)人：医疗显微器具股份公司，
类型：发明
国别省市：