[发明专利]手术机器人系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及外科手术，更具体地，涉及手术机器人及其控制方法。 

背景技术

手术机器人是指具有代替外科医生进行手术活动的功能的机器人。与人相比，手术机器人可以提供准确和精确的移动以及能够远程手术的优点。 

目前全世界正在研发的一些手术机器人包括骨科手术机器人、腹腔镜手术机器人、立体定向手术机器人等。这里，腹腔镜手术机器人是利用腹腔镜和微型手术器械进行微创手术的机器人。 

腹腔镜手术是一种前沿技术，它包括在肚脐区域穿刺大约1cm的孔并且插入腹腔镜，该腹腔镜是用于查看腹腔内部的内窥镜。此项技术在未来预计有更多的优势。 

当前的腹腔镜安装有计算机芯片，并且已经发展到该腹腔镜所得到的放大的画面比肉眼看到的画面还清晰的程度，并且当使用特殊设计的腹腔镜手术器械，同时看着监视器屏幕时，可以进行任何类型的手术。 

此外，尽管腹腔镜手术的手术范围几乎与剖腹手术相同，腹腔镜手术比剖腹手术带来的并发症更少，使得手术后的治疗时间更短，并且有利于手术患者保持他的/她的抵抗力或免疫功能。因此，在诸如美国和欧洲的地方，腹腔镜手术被确定为治疗结肠直肠癌等的标准手术。 

然而，因为腹腔镜手术需要使用不像剖腹手术中与之对应的手术器械那么令人熟知的腹腔镜手术器械、二维画面和镜像，并且因为不能在进行该手术时同时用手亲自触摸，因此腹腔镜手术会带来某些困难。 

发明人为了研发本发明，或者在研发本发明的过程中获得了上述背景技术中的信息。因此，应该理解，这些信息不必属于在本发明的专利申请日之前的公开领域。 

发明内容

本发明的一个方面提供一种手术机器人系统及控制该手术机器人系统的方法，其中可以根据外科医生的意愿合适地控制手术监视器上的显示屏，以消除手术过程的不直观性。 

另外，本发明的一个方面提供一种手术机器人系统及控制该手术机器人系统的方法，其中可以以通过手术监视器将机器人臂控制为使其与显示屏的控制一致，从而操作人员可以顺利地和直观地进行手术过程。 

本发明的另一方面提供用于手术机器人的主接口，该主接口安装在用于控制从动机器人的主动机器人上，该从动机器人包括两个或多个机器人臂，每个机器人臂安装有手术器械。所述主接口包括：屏幕显示单元，所述屏幕显示单元配置为显示与从手术内窥镜输入的画面信号对应的屏幕上图像(on-screen image)；两个或多个臂操控单元，配备所述两个或多个臂操控单元用于分别控制所述两个或多个机器人臂；以及控制单元，所述控制单元配置为提供控制使得所述屏幕上图像根据使用者的操控在预定方向上旋转或形成镜像，并且所述控制单元配置为提供控制使得机器人臂的控制状况被更新，以便与旋转后的或形成镜像的屏幕上图像一致。 

所述手术内窥镜可以是腹腔镜、胸腔镜、关节镜和鼻腔镜中的一种或多种。 

所述主接口还可以包括：操控信号产生单元，所述操控信号产生单元可以根据使用者对所述臂操控单元的操控产生操控信号，并且将所述操控信号传送到从动机器人，并且所述操控信号产生单元可以产生操控信号，该操控信号用于对机器人臂和手术器械中一个或多个的位置调节，或用于改变分别与所述机器人臂对应的臂操控单元，以便更新所述控制状况，或者用于上述二者。 

所述操控信号产生单元可以根据基于显示的器械控制执行臂操控改变。这里，所述基于显示的器械控制可以包括产生用于更新配置的操控信号，从而位于旋转后的屏幕上图像中的右侧的手术器械由位于操作人员的右侧的臂操控单元操控，而位于旋转后的屏幕上图像中的左侧的手术器械由位于操作人员的左侧的臂操控单元操控。 

所述操控信号产生单元可以产生操控信号，该操控信号用于根据使用者 用于位置调节的操控，在特定方向上对机器人臂和手术器械中一个或多个的位置进行调节，而不考虑屏幕上图像的旋转。 

所述操控信号产生单元可以产生操控信号，该操控信号用于使所述屏幕上图像中的所述手术器械转动地移动，以便与所述屏幕上图像的转角一致。 

所述使用者的操控可以由使用者的语音操控，并且所述控制单元可以接收所述使用者的语音作为输入，执行识别和分析，然后控制屏幕上图像在预定方向上旋转。 

所述控制单元可以通过基于器械的显示控制计算转角，并且提供控制使得所述屏幕上图像被显示为与所述计算的转角一致地旋转。所述基于器械的显示控制可以用于形成以两个手术器械作为斜边的虚拟梯形或四边形，和计算所述转角，使得所述梯形或四边形的上边或下边与显示屏的水平面在误差范围内平行。