[发明专利]外科手术机器人系统

说明书

本申请涉及一种外科手术机器人系统。该外科手术机器人系统可包含机器人，所述机器人具有机器人基部、联接到所述机器人基部的机器人臂和联接到所述机器人臂的末端执行器。末端执行器、外科手术器械、患者和/或待跟踪的其它对象包含有源和/或无源跟踪标记。例如立体摄影测量红外相机等相机能够检测所述跟踪标记，且所述机器人从所述跟踪标记确定所述对象的三维位置。

相关申请的交叉引用

本申请是2016年5月18日提交的第15/157,444号美国专利申请的部分连续申请，其是2016年4月11日提交的第15/095,883号美国专利申请的部分连续申请，其是2013年10月24日提交的第14/062,707号美国专利申请的部分连续申请，其是2013年6月21日提交的第13/924,505号美国专利申请的部分连续申请，其要求2012年6月21日提交的临时申请第61/662,702号的优先权，并且要求2013年3月15日提交的第61/800,527号临时申请的优先权，为了所有目的，其全部内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及位置识别系统，并且具体涉及在机器人辅助外科手术期间的末端执行器和工具跟踪和操纵。

背景技术

位置识别系统用于确定三维(3-dimensions，3D)中的特定对象的位置并跟踪特定对象。举例来说，在机器人辅助外科手术中，例如当机器人或医生定位和移动器械时，需要高度精确地跟踪某些对象，例如外科手术器械。

基于红外信号的位置识别系统可以使用无源和/或有源传感器或标记来跟踪对象。在无源传感器或标记中，待跟踪的对象可包含无源传感器，例如反射球形球，其位于待跟踪对象上的策略位置。红外发射器发射信号，且反射球形球反射信号以帮助确定对象在3D中的位置。在有源传感器或标记中，待跟踪的对象包含有源红外发射器，如发光二极管(light emitting diode，LED)，并因此产生它们自己的用于3D检测的红外信号。

利用有源或无源跟踪传感器，系统然后基于来自以下一个或多个或与以下一个或多个相关的信息，在几何上分辨有源和/或无源传感器的三维位置：红外相机、数字信号、有源或无源传感器的已知位置、距离、其接收响应信号所花费的时间、其它已知变量或其组合。

一个问题是跟踪传感器通常刚性附接到待跟踪对象的一部分，并且通常不能在对象本身上移动。而且，系统通常需要多个标记，通常是四个标记，以准确地确定对象的位置。因此，需要提供用于识别对象的三维位置的改进的系统和方法，所述系统和方法是准确的，但可以是可移动的和/或提供有更少的传感器或标记，例如以提供关于对象或其位置的附加信息。

发明内容

为了满足这个和其它需求，提供了用于确定对象的三维位置的装置、系统和方法，所述对象用于机器人辅助外科手术。

根据一个实施例，一种外科手术机器人系统包含机器人，所述机器人具有机器人基部和显示器、联接到所述机器人基部的机器人臂和联接到所述机器人臂的末端执行器，所述末端执行器具有一个或多个跟踪标记，其中所述末端执行器的移动由所述机器人电子控制。所述系统进一步包含包含能够检测所述一个或多个跟踪标记的至少一个相机的相机支架，其中所述机器人确定所述一个或多个跟踪标记的三维位置。

根据另一实施例，一种外科手术机器人系统包含机器人，所述机器人具有机器人基部、联接到所述机器人基部的机器人臂、和联接到所述机器人臂的末端执行器。所述末端执行器具有附连到所述末端执行器的基部的第一多个跟踪标记和附连到所述末端执行器的导管的第二多个跟踪标记。所述多个第二跟踪标记能够相对于所述第一多个跟踪标记从第一配置移动到第二配置。所述系统进一步包含至少一个相机，所述至少一个相机能够在所述第一配置和所述第二配置中检测所述第一多个跟踪标记和所述第二多个跟踪标记。所述机器人从至少一个模板确定所述末端执行器的三维位置，所述至少一个模板对应于所述第一多个跟踪标记和所述第二多个跟踪标记的所述第一配置或所述第二配置。