[发明专利]机器人外科手术坐标系的快速配准

权利要求书

1.一种用于在外科机器人移动包括所述机器人的臂和由所述臂把持的工具的集合体的同时控制所述机器人的系统，所述系统包括：

通信接口；以及

处理器，所述处理器被配置成：

在一个或多个时间，经由所述通信接口从所述机器人接收臂跟踪信号，所述臂跟踪信号指示所述臂相对于所述机器人的机器人坐标系(RCS)的臂姿态，

在所述一个或多个时间，从所述臂跟踪信号中导出所述集合体的至少一个特定部分相对于所述RCS的相应RCS姿态，

从跟踪系统接收传感器跟踪信号，所述传感器跟踪信号指示属于所述跟踪系统并且耦合至所述集合体的至少一个传感器相对于所述跟踪系统的跟踪系统坐标系(TCS)的传感器姿态，

在所述一个或多个时间，从所述传感器跟踪信号中导出所述集合体的所述特定部分相对于所述TCS的相应TCS姿态，

基于所述RCS姿态和所述TCS姿态，将所述RCS和所述TCS彼此配准，以及

基于所述配准，控制所述机器人。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器包括线圈，并且其中所述跟踪系统包括多个磁场发生器，所述多个磁场发生器生成在所述线圈中感应所述传感器跟踪信号的磁场。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器耦合至所述工具。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器耦合至所述臂。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述时间是第一时间，所述RCS姿态是第一时间RCS姿态，并且所述TCS姿态是第一时间TCS姿态，并且其中所述处理器还被配置成：

在第二时间，接收所述臂跟踪信号，

在所述第二时间，从所述臂跟踪信号中导出所述集合体的所述特定部分相对于所述RCS的第二时间RCS姿态，

在所述第二时间，从所述传感器跟踪信号中导出所述集合体的所述特定部分相对于所述TCS的第二时间TCS姿态，

基于所述配准，通过将所述第二时间TCS姿态变换至所述RCS来计算经变换的姿态，

计算所述经变换的姿态和所述第二时间RCS姿态之间的距离，以及

响应于所述距离大于预定义阈值，使用所述第二时间RCS姿态和所述第二时间TCS姿态，而不使用所述第一时间RCS姿态并且不使用所述第一时间TCS姿态，将所述RCS和所述TCS彼此重新配准。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述时间是第一时间，所述RCS姿态是第一时间RCS姿态，并且所述TCS姿态是第一时间TCS姿态，并且其中所述处理器还被配置成：

在第二时间，接收所述臂跟踪信号，

在所述第二时间，从所述臂跟踪信号中导出所述集合体的所述特定部分相对于所述RCS的第二时间RCS姿态，

在所述第二时间，从所述传感器跟踪信号中导出所述集合体的所述特定部分相对于所述TCS的第二时间TCS姿态，

基于所述配准，通过将所述第二时间TCS姿态变换至所述RCS来计算经变换的姿态，

计算所述经变换的姿态和所述第二时间RCS姿态之间的距离，以及

响应于所述距离不大于预定义阈值，使用所述第二时间RCS姿态、所述第二时间TCS姿态、所述第一时间RCS姿态和所述第一时间TCS姿态，将所述RCS和所述TCS彼此重新配准。