用于引导手持医疗机器人器械的移动的系统和方法与流程

allin2025-02-11  71



背景技术:

1、当从患者身上切除组织时,使用物理切割引导器来约束手术工具。在一些情况下,物理切割引导器约束此类手术工具,以准备用于接受替换植入物的关节。将物理切割引导器定位和固定到患者身上所需的时间可能占执行手术程序所需总时间的很大一部分。

2、导航系统(也称为跟踪系统)可用于正确地对准和固定夹具,以及跟踪用于从患者身上切除组织的手术工具的位置和/或定向。跟踪系统通常采用与工具和正在被切除的组织相关联的一个或多个跟踪器。然后用户可以查看显示器,来确定工具相对于待去除组织的期望的切割路径的当前位置。显示器可以以某种方式布置,使得用户将目光从组织和手术部位移开,以观察工具的进展。这可能会分散用户对手术部位的注意力。此外,用户可能难以按照期望的方式放置工具。

3、机器人辅助手术通常依赖于带有能够在六个自由度(dof)上移动的机械臂的大型机器人。这些大型机器人在手术室中操作和操纵可能会很麻烦。

4、需要解决这些挑战中的一个或多个的系统和方法。


技术实现思路

1、本教导可以包括相应的计算机系统、装置和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序,它们分别被配置为执行所述设备和方法的动作。



技术特征:

1.一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述引导模式被定义为可操作以控制所述多个致动器使所述手术工具与虚拟对象对准的模式。

3.根据权利要求2所述的系统,其中,所述引导模式包括引导约束的激活,所述引导约束被配置为控制所述多个致动器使所述手术工具与所述虚拟对象对准。

4.根据权利要求3所述的系统,其中,所述控制系统还包括:

5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统,其中,所述参考坐标系与所述已知坐标系一致。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统,其中,所述第一关系标准基于第一虚拟对象,第二关系标准基于第二虚拟对象,并且第一和第二虚拟对象不同,其中所述第一虚拟对象和所述第二虚拟对象的姿态在参考坐标系中定义。

7.根据权利要求6所述的系统,其中,所述第一虚拟对象小于所述第二虚拟对象,并且其中所述第一和第二虚拟对象分别限定体积区域。

8.根据权利要求7所述的系统,其中,所述第一关系标准基于所述手术工具的姿态并且基于所述第一虚拟对象,其中所述第二关系标准基于所述手术工具的姿态并且基于所述第二虚拟对象。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的系统,其中,所述第一关系标准基于:基于所述手术工具的状态和所述参考坐标系对第一距离参数的确定,并且所述第二关系标准基于:基于所述手术工具的状态和所述参考坐标系对第二距离参数的确定,其中所述第一距离参数不同于所述第二距离参数。

10.根据权利要求6-8中任一项所述的系统,其中,所述第一虚拟对象基于网格。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的系统,其中,所述参考坐标系是相对于患者跟踪器定义的。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的系统,其中,所述参考坐标系是基于所述手术工具的目标姿态的。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的系统,其中,所述工具的状态是所述工具的姿态。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的系统,其中,所述控制系统还配置为基于所述手术工具的状态和所述参考坐标系之间的第三关系标准来控制所述多个致动器中的每一个使所述器械返回到原位状态。

15.根据权利要求14所述的系统,其中,所述控制系统基于所述引导模式是否被激活来确定所述第三关系标准。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的系统,其中,所述手术工具是锯片。

17.根据权利要求1-16中任一项所述的系统,其中,所述器械的重量小于6磅。

18.一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

19.根据权利要求18所述的系统,其中,所述控制系统被配置为当电机状态是受限状态时选择第一驱动电机控制标准,并且在所述受限状态下限制所述工具驱动电机的运行。

20.根据权利要求19所述的系统,其中,所述控制系统被配置为当电机状态是允许状态时选择第二驱动电机控制标准,其中在所述允许状态下允许工具驱动电机运行。

21.根据权利要求18-20中任一项所述的系统,其中,所述第一驱动电机控制标准包括致动器位置/关节角度和致动器/关节阈值。

22.根据权利要求18-21中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置为确定所述电机状态的转变,并且其中,所述控制系统被配置为基于所述转变选择第一驱动电机控制标准和第二驱动电机控制标准中的一个。

23.根据权利要求18-21中任一项所述的系统,其中,所述第二控制电机标准基于边界以及手术工具的姿态。

24.根据权利要求20-23中任一项所述的系统,其中,当选择所述第二驱动电机控制标准时,所述控制系统被配置为基于边界以及手术工具的姿态将工具驱动电机从允许状态转变为受限状态。

25.根据权利要求18-24中任一项所述的系统,其中,所述边界基于植入物的计划姿态。

26.根据权利要求25所述的系统,其中,所述工具的目标姿态基于植入物的计划姿态。

27.根据权利要求24-26中任一项所述的系统,其中,所述第一驱动电机控制标准基于所述致动器组件的至少一个致动器或关节的致动器位置/关节角度以及第一致动器/关节阈值,并且其中,所述控制系统被配置为基于所述致动器组件的所述至少一个致动器或关节的致动器位置/关节角度以及所述第一致动器阈值来控制工具驱动电机。

28.根据权利要求27所述的系统,其中,所述第一致动器/关节阈值被进一步限定为一数值范围。

29.根据权利要求27-28中任一项所述的系统,其中,所述第一致动器/关节阈值是第一致动器阈值,并且其中,所述控制系统被配置为基于致动器位置和第一致动器阈值来控制工具驱动电机。

30.根据权利要求27-29中任一项所述的系统,其中,被配置为控制驱动电机的所述控制系统还配置为当电机状态是受限状态时基于第一致动器/关节阈值和致动器位置/关节角度值将驱动电机转变为允许状态。

31.根据权利要求27-30中任一项所述的系统,其中,被配置为控制驱动电机的所述控制系统还配置为当电机状态是受限状态时、当致动器位置/关节角度值在第一致动器/关节阈值的范围内时将驱动电机转变为允许状态。

32.根据权利要求27-31中任一项所述的系统,其中,所述器械的重量小于6磅。

33.根据权利要求27-32中任一项所述的系统,其中,所述手术工具是锯片。

34.一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

35.根据权利要求34所述的系统,其中,所述电机状态是从允许状态和受限状态中选择的,其中在所述允许状态下允许工具驱动电机运行,在所述受限状态下限制工具驱动电机运行,并且其中,所述边界被进一步表征为第一边界,其中所述控制系统被配置为从第一边界和第二边界中进行选择,其中所述控制系统被配置为当工具驱动电机处于受限状态时选择第二边界,其中所述控制系统被配置为当工具驱动电机处于允许状态时选择第一边界。

36.根据权利要求35所述的系统,其中,所述控制系统被配置为通过基于手术工具在所述至少一个不受控制的自由度上的状态并且基于所选择的边界停止工具驱动电机来控制工具驱动电机。

37.根据权利要求34-36中任一项所述的系统,其中,所述器械的重量小于6磅。

38.根据权利要求34-37中任一项所述的系统,其中,所述手术工具是锯片。

39.根据权利要求35-38中任一项所述的系统,其中,所述第一边界由第一虚拟对象定义,所述第二边界由第二虚拟对象定义,所述第一和所述第二虚拟对象不同。

40.根据权利要求39所述的系统,其中,所述第一虚拟对象是第一平面,所述第二虚拟对象是第二平面,所述第一平面平行于所述第二平面。

41.根据权利要求40所述的系统,其中,所述控制系统被配置为通过基于工具的状态和第一虚拟对象将工具驱动电机从允许状态转变到受限状态来控制工具驱动电机,并且所述控制系统被配置为通过基于工具的状态和第二虚拟对象将工具驱动电机从受限状态转变来控制工具驱动电机。

42.根据权利要求35-41中任一项所述的系统,其中,所述第一边界基于植入物的计划姿态。

43.根据权利要求42所述的系统,其中,所述工具的目标姿态基于植入物的计划姿态。

44.一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

45.根据权利要求44所述的系统,其中,所述电机状态是从允许状态和受限状态中选择的,其中在所述允许状态下允许工具驱动电机运行,在所述受限状态下限制工具驱动电机运行,其中所述距离参数被表征为第一距离参数,其中所述控制系统被配置为当工具驱动电机处于允许状态时选择第一距离参数,其中所述控制系统被配置为当工具驱动电机处于受限状态时选择第二距离参数,其中所述第一和第二距离参数不同。

46.根据权利要求45所述的系统,其中,所述控制系统被配置为通过基于手术工具在所述至少不受控的自由度上的状态并且基于所选择的距离参数停止工具驱动电机来控制工具驱动电机。

47.根据权利要求44-46中任一项所述的系统,其中,所述器械的重量小于6磅。

48.根据权利要求44-47中任一项所述的系统,其中,所述手术工具是锯片。

49.根据权利要求45-48中任一项所述的系统,其中,所述第一距离参数基于植入物的计划姿态。

50.根据权利要求49所述的系统,其中,所述工具的目标姿态基于植入物的计划姿态。

51.一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

52.根据权利要求51所述的系统,其中,所述控制系统被配置为控制工具驱动电机,使所述工具驱动电机被置于其中限制工具驱动电机运行的受限状态。

53.根据权利要求52所述的系统,其中,所述控制系统被配置为控制工具驱动电机,使所述工具驱动电机被置于其中允许工具驱动电机运行的允许状态。

54.根据权利要求53所述的系统,其中,所述控制系统还被配置为基于电机状态选择第一时间段或第二时间段,以及基于所述遮挡事件并且基于所述第一时间段和所述第二时间段中被选择的一个来控制工具驱动电机。

55.根据权利要求54所述的系统,其中,所述控制系统被配置为当电机状态是允许状态时选择第一时间段并且当电机状态是受限状态时选择第二时间段,并且其中所述第一时间段不同于所述第二时间段。

56.根据权利要求55所述的系统,其中,所述第一跟踪器和第二跟踪器包括光学跟踪元件。

57.根据权利要求55-56中任一项所述的系统,其中,所述第一时间段比所述第二时间段长。

58.根据权利要求55-57中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置为当所述遮挡事件的持续时间超过所述第一时间段时将工具驱动电机从允许状态转变为受限状态。

59.根据权利要求55-58中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置为当在超过所述第二时间段的持续时间内没有发生遮挡事件时将工具驱动电机从受限状态转变为允许状态。

60.根据权利要求56-59中任一项所述的系统,其中,所述光学跟踪元件是led。

61.根据权利要求51-60中任一项所述的系统,其中,所述器械的重量小于6磅。

62.根据权利要求51-61中任一项所述的系统,其中,所述手术工具是锯片。

63.一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

64.根据权利要求63所述的系统,其中,所述控制系统被配置为当电机状态是允许状态并且第一跟踪器和第二跟踪器中的至少一个的跟踪状态是遮挡时选择第一驱动电机控制标准,并且在所述允许状态下允许工具驱动电机运行。

65.根据权利要求64所述的系统,其中,所述控制系统被配置为当电机状态是受限状态并且第一跟踪器和第二跟踪器两者的跟踪状态都是未遮挡时选择第二驱动电机控制标准,并且在所述受限状态下限制工具驱动电机运行。

66.根据权利要求63-65中任一项所述的系统,其中,所述第一时间段小于所述第二时间段。

67.根据权利要求65所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于跟踪状态是遮挡的持续时间和所述第一时间段来控制工具驱动电机。

68.根据权利要求67所述的系统,其中,所述控制系统被配置为当跟踪状态是遮挡的持续时间超过第一时间段时将工具驱动电机设置为受限状态。

69.根据权利要求65-68中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于跟踪状态是未遮挡的持续时间和所述第二时间段来控制工具驱动电机。

70.根据权利要求69所述的系统,其中,所述控制系统被配置为当跟踪状态是未遮挡的持续时间超过第二时间段时将工具驱动电机设置为允许状态。

71.根据权利要求63-70中任一项所述的系统,其中,所述器械的重量小于6磅。

72.根据权利要求63-70中任一项所述的系统,其中,所述手术工具是锯片。

73.一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

74.根据权利要求73所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于所述初始状态向用户提供指示。

75.根据权利要求74所述的系统,其中,所述指示是触觉警告、视觉警告或声音警告。

76.根据权利要求73-75中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于所述器械的初始状态来控制工具驱动电机。

77.根据权利要求73-76中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于所述初始状态和第一虚拟对象来控制所述系统。

78.根据权利要求77所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于所述手术工具、手持部分和工具支撑之一的姿态确定距离,并且基于所述初始状态和所述距离控制所述系统。

79.根据权利要求73-78中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于器械的初始状态、基于根据器械的初始状态和原位状态确定工具支撑相对于手持部分的对准程度来控制系统。

80.根据权利要求79所述的系统,其中,所述对准程度通过确定在所述器械的初始状态下所述多个致动器中的至少一个致动器的位置以及对应于所述原位状态的所述至少一个致动器的位置来计算。

81.根据权利要求79-80中任一项所述的系统,其中,所述对准程度是基于在器械处于初始状态时手术工具、工具支撑或手持部分的姿态以及在器械处于原位状态时手术工具、工具支撑或手持部分的姿态来计算的。

82.根据权利要求79-81中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于所述对准程度向用户提供指示。

83.根据权利要求82所述的系统,其中,所述指示是触觉警告、视觉警告或声音警告。

84.根据权利要求79-83中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于输入信号和对准程度来控制工具驱动电机。

85.根据权利要求79-84中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于所述对准程度以及在控制系统接收到输入信号时的对准阈值而将工具驱动电机设置为受限状态。

86.根据权利要求85所述的系统,其中,所述控制系统被配置为当所述对准程度超过在控制系统接收到输入信号时的对准阈值时将工具驱动电机设置为受限状态。

87.根据权利要求73-86中任一项所述的系统,其中,所述器械的原位状态由每一个所述致动器位于中间位置来定义。

88.根据权利要求73-87中任一项所述的系统,其中,所述器械的原位状态由每一个所述致动器位于每一个致动器的运动范围的40-60%的位置来定义。

89.根据权利要求79-88中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于所述对准程度和虚拟对象来控制所述系统。

90.根据权利要求89所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于所述手术工具、手持部分或工具支撑的姿态确定距离,并且基于所述距离控制所述系统。

91.根据权利要求79-90中任一项所述的系统,其中,所述器械的初始状态是基于工具支撑或手持部分的命令或测量姿态来计算的。

92.根据权利要求79-90中任一项所述的系统,其中,所述器械的重量小于6磅。

93.根据权利要求79-92中任一项所述的系统,其中,所述手术工具是锯片。

94.一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

95.根据权利要求94所述的系统,其中,所述关节居中调整参数影响关节居中约束的刚度或阻尼。

96.根据权利要求94-95中任一项所述的系统,其中,所述手术工具的目标姿态在已知坐标系中由第一自由度上的位置、第一角度和第二角度定义。

97.根据权利要求94-96中任一项所述的系统,其中,所述手术工具是锯片。

98.根据权利要求94-97中任一项所述的系统,其中,所述器械的重量小于6磅。

99.根据权利要求94-98中任一项所述的系统,还包括输入设备,所述控制系统被配置为基于接收到由输入设备提供的输入信号而从引导模式转变到非引导模式。

100.根据权利要求94-99中任一项所述的系统,还包括输入设备,所述控制系统配置为基于接收到由输入设备提供的输入信号而从非引导模式转变到引导模式。

101.一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

102.根据权利要求101所述的系统,其中,所述速度是命令速度或测量速度。

103.根据权利要求101-102中任一项所述的系统,其中,所述器械的重量小于6磅。

104.根据权利要求101-103中任一项所述的系统,其中,所述手术工具是锯片。

105.根据权利要求101-104中任一项所述的系统,其中,所述第一速度和所述第二速度是相对于笛卡尔参考系定义的。

106.根据权利要求101-105中任一项所述的系统,其中,所述第一速度阈值和第二速度阈值是基于速度限制函数获得的,所述速度限制函数是手术工具的加速度的函数。

107.根据权利要求101-106中任一项所述的系统,其中,所述第二速度阈值产生的力不会导致器械的手持部分在用户手中突然移动。

108.一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

109.根据权利要求108所述的系统,其中,所述调整参数的值通过时间的函数定义。

110.根据权利要求109所述的系统,其中,基于接收到在非引导模式和引导模式之间进行转变的输入信号来初始化所述函数。

111.根据权利要求109-110中任一项所述的系统,其中,所述函数被定义为使得所述调整参数的值随时间改变。

112.根据权利要求111所述的系统,其中,所述函数导致所述工具支撑在第一时间比在第二时间移动得慢,所述第二时间在所述第一时间之后并且所述第一时间在接收到所述输入信号之后。

113.根据权利要求108-112中任一项所述的系统,其中,所述器械的重量小于6磅。

114.根据权利要求108-113中任一项所述的系统,其中,所述手术工具是锯片。

115.一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

116.一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

117.根据权利要求116所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于手术工具的目标姿态以及手持部分或工具支撑的姿态生成第二引导约束,其中所述引导约束是第一引导约束,所述引导约束方向是第一引导约束方向,并且所述引导约束误差是第一引导约束误差,其中所述第一引导约束方向在第一自由度上,所述第二引导约束具有在不同于所述第一自由度的第二自由度上的第二引导约束方向,并且其中所述控制系统被配置为基于所述第一引导约束和所述第二引导约束来控制工具驱动电机。

118.根据权利要求117所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于所述引导约束误差和引导约束误差阈值来控制工具驱动电机。

119.根据权利要求118所述的系统,其中,所述第一引导约束方向在第一自由度上,并且其中所述第一自由度是平移自由度或定向自由度。

120.根据权利要求119所述的系统,其中,所述第一自由度是平移自由度,并且其中所述引导约束误差阈值是平移阈值。

121.根据权利要求119-120中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于引导约束误差控制工具驱动电机,其中所述引导约束误差阈值是误差范围。

122.根据权利要求21所述的系统,其中,所述误差范围是关于零中值不对称的。

123.根据权利要求120-122中任一项所述的系统,其中,所述平移阈值被进一步限定为第一平移阈值和第二平移阈值,其中所述控制系统被配置为基于在已知坐标系中的手术工具、手持部分和工具支撑之一的姿态来选择第一平移阈值和第二平移阈值中的一个,其中所述第一和第二平移阈值不同。

124.根据权利要求116-123中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置为接收在已知坐标系中的植入物的计划姿态,并且其中所述手术工具的目标姿态基于所述植入物的计划姿态。

125.根据权利要求124所述的系统,其中,所述手术工具的目标姿态在已知坐标系中由第一自由度上的位置、第一角度和第二角度定义。

126.根据权利要求124-125中任一项所述的系统,其中,所述手术工具是锯片。

127.根据权利要求116-126中任一项所述的系统,其中,所述引导约束方向是描述旋转轴线或平移方向的单位矢量。

128.根据权利要求127所述的系统,其中,所述引导约束误差是围绕所述旋转轴线的角度或关于所述平移方向的距离。

129.一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

130.根据权利要求129所述的系统,其中,所述边界是三维对象。

131.根据权利要求130所述的系统,其中,所述三维对象与所述目标切割平面之一相交。

132.根据权利要求129-131中任一项所述的系统,其中,所述第二器械是指针。

133.一种为用于患者骨骼的手术器械虚拟地计划虚拟边界的方法,所述方法包括以下步骤:

134.根据权利要求133所述的方法,其中,所述边界是三维对象。

135.根据权利要求134所述的方法,其中,所述三维对象与所述目标切割平面之一相交。

136.根据权利要求134-135中任一项所述的方法,其中,所述三维对象垂直于所述目标切割平面之一。

137.根据权利要求133-136中任一项所述的方法,其中,定位指针的步骤被进一步限定为将所述指针定位成接触胫骨的表面。

138.一种用于与工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

139.根据权利要求138所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于外力的估计量值和力阈值来控制指示器。

140.根据权利要求138-139中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于外力的估计量值和力阈值以及误差计数器来控制指示器。

141.根据权利要求138-140中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于外力的量值并且基于时间阈值来控制指示器。

142.根据权利要求139-141中任一项所述的系统,其中,具有估计量值的外力包括第一力分量和第二力分量,所述第一力分量具有第一方向,所述第二力分量具有第二方向,所述第一方向不同于第二方向,其中所述力阈值包括第一力阈值和第二力阈值,其中所述控制系统被配置为基于第一力分量和第一力阈值控制指示器,基于第二力分量和第二力阈值控制指示器,或者基于第一力分量、第二力分量、第一力阈值和第二力阈值控制指示器。

143.根据权利要求142所述的系统,其中,所述第一和第二方向在已知坐标系中定义。

144.根据权利要求139-143中任一项所述的系统,其中,具有估计量值的外力包括第一力分量和第二力分量,所述第一力分量对应于所述多个致动器中的第一致动器,所述第二力分量对应于所述多个致动器中的第二致动器,所述第一致动器不同于所述第二致动器,其中所述力阈值包括第一力阈值和第二力阈值,其中控制系统被配置为基于第一力分量和第一力阈值控制指示器,基于第二力分量和第二力阈值控制指示器,或者基于第一力分量、第二力分量、第一力阈值和第二力阈值控制指示器。

145.根据权利要求137-144中任一项所述的系统,其中,所述指示器被选自视觉指示器、听觉指示器或触觉指示器。

146.根据权利要求137-144中任一项所述的系统,其中,所述器械包括一个或多个电流传感器,所述电流传感器配置用于检测供应给所述多个致动器中的每一个致动器的电流的量值;所述控制系统配置为基于所述一个或多个电流传感器的输出估计在工具支撑和手持部分之间施加的外部作用的量值。

147.根据权利要求137-146中任一项所述的系统,其中,所述器械包括一个或多个力或扭矩传感器,所述力或扭矩传感器被配置用于检测被施加的力或扭矩的量值,并且其中所述控制系统被配置为基于所述一个或多个力或扭矩传感器的输出估计在工具支撑和手持部分之间施加的外部作用的量值。

148.一种用于与工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

149.根据权利要求148所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于被施加的外部作用的估计量值来控制用户界面以提示用户检查工具到器械的配准。

150.根据权利要求148-149中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置为基于被施加的外部作用的估计量值来控制用户界面以启动工具到器械的配准工作流程。

151.一种用于与工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

152.一种用于锯片一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

153.一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

154.一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

155.根据权利要求154所述的系统,其中,所述工具的状态从工具的当前位置或工具的先前命令位置中选择。

156.根据权利要求155所述的系统,其中,所述误差阈值是误差范围,并且其中所述控制系统被配置为基于所选择的误差范围并且基于所述误差值来控制工具驱动电机。

157.根据权利要求156所述的系统,其中,所述电机状态是从允许状态和受限状态中选择的,其中在所述允许状态下允许工具驱动电机运行,在所述受限状态下限制工具驱动电机运行,其中所述误差阈值被进一步表征为第一误差范围,其中所述控制系统被配置为从第一误差范围和第二误差范围中进行选择,其中所述控制系统被配置为当工具驱动电机处于受限状态时选择第二误差范围,并且其中所述控制系统被配置为当工具驱动电机处于允许状态时选择第一误差范围。

158.根据权利要求156所述的系统,其中,所述至少一个自由度是高度自由度。

159.根据权利要求158所述的系统,其中,所述至少一个自由度是第一自由度并且所述误差值是第一值,所述控制系统被配置为基于手术工具的目标姿态以及手术工具、手持部分或工具支撑的姿态确定在第二自由度上的第二误差值,其中所述第二自由度不同于所述第一自由度,并且其中所述控制系统被配置为基于第一误差值和第一误差阈值控制工具驱动电机,并且基于第二误差值和第二误差阈值控制工具驱动电机。

160.一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,所述系统包括:

161.根据权利要求160所述的系统,其中,所述控制系统被配置为当所述多个致动器中的一个或多个致动器的位置与该致动器的关节一致时将工具驱动电机的电机状态维持在允许状态。

162.一种用于控制手持机器人手术机器人的方法,所述手持手术机器人包括多个致动器、锯驱动电机和手术锯片,所述方法包括:

163.根据权利要求162所述的方法,其中,允许步骤被进一步限定为不考虑所述多个致动器中的一个或多个致动器的位置而允许锯驱动电机运行。

164.根据权利要求162所述的方法,其中,所述致动器的位置是测量位置、命令位置、先前测量位置或先前命令位置。

165.根据权利要求162所述的方法,其中,允许步骤被进一步限定为只要锯片不侵犯远侧边界并且只要锯片在骨头内就允许锯驱动电机运行。

166.根据权利要求165所述的方法,其中,允许步骤被进一步限定为只要锯片接近期望的平面就允许锯驱动电机运行。

167.根据权利要求165所述的方法,其中,允许步骤被进一步限定为只要锯片在一个或多个自由度上在误差阈值内就允许所述锯驱动电机。

168.根据权利要求165所述的方法,其中,允许步骤被进一步限定为只要锯片在至少三个或更多个自由度中的每一个自由度上在误差阈值内就允许所述锯驱动电机。


技术总结
本教导总体上提供了一种用于与手术工具一起使用的手持医疗机器人系统,该系统包括:器械,该器械包括手持部分;联接到手持部分的工具支撑;以及致动器组件,该致动器组件操作地互连以在多个自由度上移动工具支撑来放置手术工具和定位器。该系统还包括控制系统,该控制系统被配置为确定手术工具的状态并确定参考坐标系相对于已知坐标系的位置和/或定向,基于手术工具的状态和参考坐标系之间的第一关系标准激活引导模式,并且基于手术工具的状态和参考坐标系之间的第二关系标准停用引导模式,其中,第一关系标准和第二关系标准不同。

技术研发人员:M·D·多泽曼,N·J·波斯特,J·K·比奇诺,H·辛哈,J·沃伦
受保护的技术使用者:马科外科手术公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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