[发明专利]用于可控臂的基部定位系统以及相关方法

说明书

机器人系统包括可相对于地板表面移动的基部和从所述基部延伸的可控臂。所述臂被配置为支撑并移动工具。所述臂具有可操作以定位和/或定向所述臂的远侧部分的动力接头。所述机器人系统还包括处理器，所述处理器被联接到所述动力接头并且被配置为驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时维持所述臂的远侧部分的定位和/或取向。

技术领域

本说明书涉及用于远程可控臂的基部定位系统，并且更具体地涉及用于机器人系统的远程可控臂的基部定位系统。

背景技术

机器人系统能够包括机器人臂以操纵用于在工作部位执行任务的器械。机器人臂能够包括通过一个或更多个接头联接在一起的两个或更多个连杆。接头能够是被主动地控制的主动接头。接头也能够是被动接头，其在主动接头被主动地控制时符合主动接头的运动。这种主动接头和被动接头可以是回转接头或移动接头。然后，可以通过接头的定位/位置(positions)、机器人臂的结构和连杆的联接来确定机器人臂的配置。

机器人系统包括工业和娱乐机器人系统。机器人系统还包括用在诊断、非手术治疗、手术治疗等程序中的医疗机器人系统。作为一个具体示例，机器人系统包括微创机器人远程手术系统，其中外科医生能够从床边位置或远程位置对患者动手术。远程手术通常是指使用手术系统执行的外科手术，其中外科医生使用某种形式的远程控制(例如，伺服机构)来操纵手术器械运动而不是用手直接握持和移动器械。可用于远程手术的机器人手术系统能够包括远程可控机器人臂。操作者能够远程控制该远程可控机器人臂的运动。操作者还能够手动将机器人手术系统的各个部件移动到手术环境内的各个定位。例如，外科医生、手术助手或其他操作者能够用手推或拉设备，使得设备沿着手术环境的地板表面移动。

发明内容

在一个方面，手术系统包括相对于地板表面可移动的基部和远程可控臂，所述远程可控臂从所述基部延伸并且被配置为支撑并移动手术工具。所述臂具有可操作以定位和/或定向所述臂的远侧部分的动力接头(powered joint)。所述手术系统还包括处理器，所述处理器被联接到所述动力接头并且被配置为驱动所述动力接头以重新定位所述基部同时在外部维持所述臂的所述远侧部分的定位和/或取向。

在另一方面，一种方法包括基于手术系统的远程可控臂的姿势确定最优性得分。所述方法还包括驱动动力接头以重新定位远程可控臂的基部，使得所述最优性得分大于阈值得分。所述方法还包括：当述最优性得分大于所述阈值得分时，基于远程操作者输入驱动所述动力接头以引起所述远程可控臂的运动以执行手术操作。

在另一方面，描述了一种操作机器人系统的方法，所述机器人系统包括机器人臂，所述机器人臂从基部延伸并且支撑工具。所述方法包括：通过处理器确定所述基部的目标基部姿势；并且驱动所述机器人臂的动力接头以朝所述目标基部姿势移动所述基部同时在外部维持所述臂的远侧部分的定位和/或取向。

在又一方面，一种非暂时性机器可读介质包括多个机器可读指令。这些指令当被与机器人系统相关联的一个或更多个处理器执行时，适于引起所述一个或更多个处理器执行一种方法。所述方法可以是本文公开的方法中的任一种。

某些方面包括本文和其他地方描述的一个或更多个实施方式，包括以下描述的实施方式的任意适当组合。

在一些实施方式中，所述处理器被配置为操作动力接头同时相对于参考在外部维持所述远程可控臂的远侧部分的定位和/或取向。在一些实施方式中，所述参考为参考点，诸如对应于患者身上的进入端口的位置的点，手术工具通过所述进入端口被插入或者将要被插入。在一些实施方式中，所述参考包括一个或更多个参考方向但是不包括参考位置；例如，所述一个或更多个参考方向可以基于紧接着开始重新定位过程之前的远侧部分的三维取向。在一些实施方式中，当维持定位和一个或更多个取向时，所述参考包括参考位置和一个或更多个参考方向二者。在一些实施方式中，所述参考包括足以限定三维空间中的位置和取向的全参考系。