[发明专利]具有跟踪标记的手术机器人自动化

说明书

用于检测对象的三维位置的装置、系统和方法，以及涉及所述装置、系统和方法的手术自动化。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。所述末端执行器、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。

相关申请的交叉参考

本申请是2017年5月31日提交的第15/609,334号美国专利申请的部分接续申请，所述第15/609,334号美国专利申请是2016年5月18日提交的第15/157,444号美国专利申请的部分接续申请，所述第15/157,444号美国专利申请是2016年4月11日提交的第15/095,883号美国专利申请的部分接续申请，所述第15/095,883号美国专利申请是2013年10月24日提交的第14/062,707号美国专利申请的部分接续申请，所述第14/062,707号美国专利申请是2013年6月21日提交的第13/924,505号美国专利申请的部分接续申请，所述第13/924,505号美国专利申请要求2012年6月21日提交的第61/662,702号临时申请的优先权且要求2013年3月15日提交的第61/800,527号临时申请的优先权，所有文献的全部内容出于所有目的以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及位置辨识系统，且确切地说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及操纵。

背景技术

位置辨识系统用于确定特定对象在三维(3D)中的位置且在三维中跟踪特定对象。在机器人辅助的外科手术中，举例来说，当例如正由机器人或由医生定位和移动器械时需要以高精度跟踪例如手术器械等特定对象。

基于红外信号的位置辨识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)，并因此产生其自身的红外信号，用于3D检测。

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，在几何学上解析有源和/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、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地附接到待跟踪对象的一部分，且通常在对象本身上不可移动。并且，系统通常需要多个标记，常常是四个标记，来准确地确定对象的位置。因此，需要提供用于辨识对象的三维位置的改进的系统和方法，其为准确的，但可以是可移动的和/或例如具备较少传感器或标记，来提供关于对象或其位置的额外信息。

发明内容

为了满足此需求和其它需要，提供用于确定对象的三维位置的供与机器人辅助外科手术一起使用的装置、系统和方法。

根据一个实施例，一种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、联接到机器人基部的机器人臂和联接到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，其中末端执行器的移动由所述机器人以电子方式控制。所述系统进一步包含相机支架，所述相机支架包含能够检测所述一个或多个跟踪标记的至少一个相机，其中机器人确定所述一个或多个跟踪标记的三维位置。