基于根據(jù)使用者指定所確定的變位信息執(zhí)行手術(shù)的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)，其包括機(jī)器人、控制系統(tǒng)、以及使用者控制裝置，所述機(jī)器人包括內(nèi)窺鏡和至少一個(gè)手術(shù)工具，所述使用者控制裝置包括能夠使使用者對(duì)身體內(nèi)部預(yù)定部位進(jìn)行指定的顯示單元，上述控制系統(tǒng)包括變位信息處理部以及手術(shù)工具控制部。
【專利說明】基于根據(jù)使用者指定所確定的變位信息執(zhí)行手術(shù)的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于根據(jù)使用者指定所確定的變位信息執(zhí)行手術(shù)的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往手術(shù)由受訓(xùn)練的醫(yī)生執(zhí)行是個(gè)事實(shí)。但是，隨著手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)逐步發(fā)達(dá)，醫(yī)生將手術(shù)的一部分領(lǐng)域逐漸讓給手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)。作為這種手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的代表性的例子，可舉出美國(guó)的Intuitive Surgical>Inc.的達(dá)芬奇(商標(biāo)名)。但是，即使是最現(xiàn)代化的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)之一的達(dá)芬奇，也需要由接受過特殊的操縱訓(xùn)練的醫(yī)生在觀察監(jiān)視器的同時(shí)操縱手柄、操作桿、踏板等而一一地控制手術(shù)工具的動(dòng)作，才能執(zhí)行手術(shù)，因此事實(shí)上并不存在具有完全的智能的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)。
[0003]于是，本發(fā)明人研究出諸如醫(yī)生的使用者根據(jù)自己的直觀進(jìn)行預(yù)定的指定，則據(jù)此能夠使手術(shù)工具智能性地進(jìn)行動(dòng)作而執(zhí)行手術(shù)的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明所要解決的課題
[0005]本發(fā)明的目的在于解決所有的上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供一種當(dāng)使用者根據(jù)自己的直觀進(jìn)行預(yù)定的指定時(shí)，能夠據(jù)此使手術(shù)工具智能地進(jìn)行動(dòng)作而執(zhí)行手術(shù)的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法。
`[0007]本發(fā)明的又一目的在于提供一種能夠?qū)⑹褂谜叻奖阈宰畲蠡覍⑨槍?duì)使用者的操縱要求最小化的智能性的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法。
[0008]本發(fā)明的又一目的在于提供一種能夠準(zhǔn)確、迅速且容易地執(zhí)行手術(shù)的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法。
[0009]解決課題的手段
[0010]用于達(dá)到上述目的的本發(fā)明的代表性的結(jié)構(gòu)如下。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)，其包括機(jī)器人、控制系統(tǒng)、以及使用者控制裝置，上述機(jī)器人包括內(nèi)窺鏡和至少一個(gè)手術(shù)工具，上述使用者控制裝置包括能夠使使用者對(duì)身體內(nèi)部預(yù)定部位進(jìn)行指定的顯示單元，上述控制系統(tǒng)包括變位信息處理部和手術(shù)工具控制部，上述變位信息處理部基于根據(jù)上述顯示單元中的使用者指定的線或輪廓在上述顯示單元上的變位的有關(guān)信息、上述內(nèi)窺鏡以及上述內(nèi)窺鏡所觀察的身體內(nèi)部部位之間的距離，確定根據(jù)上述機(jī)器人的基準(zhǔn)坐標(biāo)的變位信息，上述手術(shù)工具控制部基于根據(jù)上述機(jī)器人的基準(zhǔn)坐標(biāo)的上述變位信息，以使上述機(jī)器人的手術(shù)工具移動(dòng)、配置的方式進(jìn)行控制，或者以使上述手術(shù)工具執(zhí)行預(yù)定的手術(shù)動(dòng)作的方式進(jìn)行控制。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，該手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)包括機(jī)器人和使用者控制裝置，上述機(jī)器人包括內(nèi)窺鏡和至少一個(gè)手術(shù)工具，上述使用者控制裝置包括能夠使使用者對(duì)身體內(nèi)部預(yù)定部位進(jìn)行指定的顯示單元，上述手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法包括以下步驟:基于根據(jù)上述顯示單元中的使用者指定的線或輪廓在上述顯示單元上的變位的有關(guān)信息、上述內(nèi)窺鏡以及上述內(nèi)窺鏡所觀察的身體內(nèi)部部位之間的距離，確定根據(jù)上述機(jī)器人的基準(zhǔn)坐標(biāo)的變位信息的步驟；以及基于根據(jù)上述機(jī)器人的基準(zhǔn)坐標(biāo)的上述變位信息，以使上述機(jī)器人的手術(shù)工具移動(dòng)、配置的方式進(jìn)行控制，或者以使上述手術(shù)工具執(zhí)行預(yù)定的手術(shù)動(dòng)作的方式進(jìn)行控制的步驟。
[0013]此外，還提供用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的其他系統(tǒng)和方法。
[0014]發(fā)明效果
[0015]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供當(dāng)使用者根據(jù)自己的直覺進(jìn)行預(yù)定的指定、則據(jù)此能夠使手術(shù)工具智能地進(jìn)行動(dòng)作而執(zhí)行手術(shù)的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供將使用者的方便性最大化且將針對(duì)使用者的操縱要求最小化的智能的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供能夠準(zhǔn)確、迅速且容易地執(zhí)行手術(shù)的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0019]圖2是表示利用這種手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)由使用者實(shí)際進(jìn)行手術(shù)之前的狀態(tài)的圖。
[0020]圖3是詳細(xì)圖示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。
[0021]圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例將機(jī)器人的內(nèi)窺鏡與手術(shù)工具相互配置的狀態(tài)的圖。
[0022]圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例由使用者在顯示面板上對(duì)于身體內(nèi)部預(yù)定部位進(jìn)行指定的狀態(tài)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]后面敘述的對(duì)于本發(fā)明的詳細(xì)說明將參照附圖進(jìn)行說明，這些附圖圖示了能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的特定實(shí)施例作為示例。這種實(shí)施例將進(jìn)行詳細(xì)說明以足以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。本發(fā)明的各種實(shí)施例雖然彼此不同，但是應(yīng)理解為無需相互排斥。例如，本說明書所記載的特定形狀、結(jié)構(gòu)以及特性，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下能夠從一個(gè)實(shí)施例變更為另一個(gè)實(shí)施例而實(shí)現(xiàn)。并且，各個(gè)實(shí)施例內(nèi)的個(gè)別結(jié)構(gòu)要素的位置或者配置也應(yīng)理解為，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下能夠進(jìn)行變更。從而，后面敘述的詳細(xì)的說明并不是限定性的，本發(fā)明的范圍應(yīng)包括權(quán)利要求書的各權(quán)利要求所要求的范圍以及與此等同的所有范圍。圖中類似的附圖標(biāo)記表示在各個(gè)方面相同或類似的結(jié)構(gòu)要素。
[0024]以下，為了使本發(fā)明所屬的【技術(shù)領(lǐng)域】的具有一般知識(shí)的人員容易實(shí)施本發(fā)明，本參照附圖詳細(xì)說明發(fā)明的多種優(yōu)選實(shí)施例。
[0025][本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例]
[0026]整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
[0027]圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)包括機(jī)器人(或者動(dòng)作機(jī)器人)100、控制系統(tǒng)200以及使用者控制裝置300。另外，圖2是表示利用這種手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)由使用者實(shí)際進(jìn)行手術(shù)之前的狀態(tài)的圖。
[0028]首先，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的機(jī)器人100是包括基座、多個(gè)機(jī)器人臂、內(nèi)窺鏡、至少一個(gè)手術(shù)工具等、并根據(jù)控制系統(tǒng)200的控制來執(zhí)行手術(shù)的機(jī)械裝置。尤其，機(jī)器人100的內(nèi)窺鏡在其端部或其他部位具備諸如超聲波距離測(cè)量器的距離測(cè)量模塊(未圖示)。由這種距離測(cè)量模塊確定的數(shù)據(jù)或信息如后所述能夠用于控制系統(tǒng)200。機(jī)器人100在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)，能夠由本領(lǐng)域技術(shù)人員自由地構(gòu)成。關(guān)于這種機(jī)器人100的整體結(jié)構(gòu)例，可以參照韓國(guó)專利申請(qǐng)第2008-108103號(hào)等的說明書。在此，上述韓國(guó)專利申請(qǐng)的說明書應(yīng)看作其整體編入本說明書中。
[0029]其次，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)200可以是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，若使用者在使用者控制裝置300的顯示單元中進(jìn)行預(yù)定的指定，則該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基于上述顯示單元中的上述使用者指定的相關(guān)信息、機(jī)器人100的內(nèi)窺鏡以及上述內(nèi)窺鏡所觀察的身體內(nèi)部部位之間的距離，確定根據(jù)機(jī)器人100的基準(zhǔn)坐標(biāo)的變位信息，并基于這種變位信息進(jìn)行控制，以使機(jī)器人100的相應(yīng)的手術(shù)工具進(jìn)行動(dòng)作。關(guān)于控制系統(tǒng)200的具體的結(jié)構(gòu)例，后面參照?qǐng)D3等進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030]最后，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的使用者控制裝置300可以是包括顯示單元、使用者指定單元、使用者命令單元等、并用于使使用者進(jìn)行預(yù)定的指定或者對(duì)移動(dòng)、配置的手術(shù)工具發(fā)出預(yù)定的命令的控制裝置。
[0031]首先，使用者控制裝置300的顯示單元能夠執(zhí)行如下功能:將機(jī)器人100的內(nèi)窺鏡所觀察的身體內(nèi)部部位以預(yù)定的倍率顯示給使用者，并將根據(jù)使用者指定來確定的線或輪廓在顯示單元上的變位的有關(guān)信息傳送給控制系統(tǒng)200。為此，顯示單元可以包括用于進(jìn)行二維顯示的顯示面板或用于進(jìn)行三維顯示的顯示空間(未圖示)、以及與顯示面板或顯示空間相結(jié)合并確定與根據(jù)使用者指定的線或輪廓在顯示面板或顯示空間上的變位有關(guān)的信息的處理器(未圖示)。在此，顯示面板可以是能夠?qū)⒁曈X性表示以二維方式顯示的IXD面板、PDP面板、LED顯示 裝置等公知的二維顯示裝置，顯示空間可以是全息顯示裝置等公知的三維顯示裝置。另外，作為如上所述的處理器的例子，可舉出公知的觸摸面板用處理器或公知的三維位置識(shí)別處理器。此外，也可以代替如上所述的顯示空間而利用模仿身體內(nèi)部的特定部位或器官而制作的模型(例如，在表面等具有電子感應(yīng)單元的模型)。
[0032]圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例由使用者在顯示面板上對(duì)身體內(nèi)部預(yù)定部位進(jìn)行指定的狀態(tài)的圖。處理上述說明之外再參照?qǐng)D5，能夠更好地理解在顯示單元上的使用者指定。
[0033]其次，使用者控制裝置300的使用者指定單元是執(zhí)行如下功能的工具，即:當(dāng)使用者握持該使用者指定單元而在顯示單元中進(jìn)行預(yù)定的指定，則利用顯示單元識(shí)別該情況，作為該使用者指定單元的例子，可舉出鼠標(biāo)、電子筆、光筆、跟蹤球等之類的各種公知的工具。
[0034]最后，使用者控制裝置300的使用者命令單元可以是各種形式的命令單元，該命令單元能夠使使用者選擇所需的手術(shù)工具，或者在手術(shù)工具根據(jù)使用者指定而移動(dòng)、配置之后使用者發(fā)出命令以使手術(shù)工具對(duì)使用者指定的身體內(nèi)部部位執(zhí)行抓取、勒緊、燙、切開、縫合等手術(shù)動(dòng)作。這種使用者命令單元能夠與顯示單元分離而以操縱面板或操縱按鈕的形式實(shí)現(xiàn)，也可以與顯示單元結(jié)合而構(gòu)成。例如，在顯示單元為觸摸面板的情況下，使用者命令單元可以是觸摸面板的窗或圖形按鈕。
[0035]控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
[0036]圖3是詳細(xì)表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。
[0037]如圖3所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)200包括變位信息處理部210、手術(shù)工具控制部220、信息管理部230、數(shù)據(jù)庫(kù)240、通信部250以及控制部260。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，變位信息處理部210、手術(shù)工具控制部220、信息管理部230、數(shù)據(jù)庫(kù)240、通信部250以及控制部260，其中至少一部分是與機(jī)器人100或使用者控制裝置300進(jìn)行通信的程序模塊。這種程序模塊能夠以運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)、應(yīng)用程序模塊或者其他程序模塊的形式包含于控制系統(tǒng)200中，而物理地能夠存儲(chǔ)在各種公知的存儲(chǔ)裝置中。并且，這種程序模塊也可以存儲(chǔ)在能夠與控制系統(tǒng)200通信的遠(yuǎn)程存儲(chǔ)裝置中。另外，這種程序模塊包括執(zhí)行本發(fā)明的后面敘述的特定業(yè)務(wù)或者執(zhí)行特定抽象數(shù)據(jù)類型的指令、子指令、程序、目標(biāo)、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，但不限于此。
[0038]另外，控制系統(tǒng)200可以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的選擇，從機(jī)器人100及/或使用者控制裝置300分離而構(gòu)成，也可以與機(jī)器人100及/或使用者控制裝置300以物理方式結(jié)合而構(gòu)成。
[0039]首先，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的變位信息處理部210能夠執(zhí)行以下處理:當(dāng)使用者在使用者控制裝置300的顯示單元中進(jìn) 行預(yù)定的指定時(shí)，基于上述顯示單元中的關(guān)于上述使用者指定的信息和機(jī)器人100的內(nèi)窺鏡以及上述內(nèi)窺鏡所觀察的身體內(nèi)部部位之間的距離，確定根據(jù)機(jī)器人100的基準(zhǔn)坐標(biāo)的變位信息。關(guān)于這種處理，按照各步驟進(jìn)行說明如下。
[0040]1.接收根據(jù)使用者指定的線或輪廓在顯示單元上的變位的有關(guān)信息
[0041]變位信息處理部210能夠從顯示單元接收根據(jù)使用者指定的線或輪廓在顯示單元上的變位(例如，以顯示單元的中心為原點(diǎn)的變位)的有關(guān)信息。這種變位的有關(guān)信息可以是多個(gè)二維或三維的變位向量的集合。以下將這種集合標(biāo)記為D’(在以下說明中，一般大寫英文字母表示向量，小寫英文字母表示標(biāo)量值)。
[0042]2.確定機(jī)器人100的內(nèi)窺鏡與上述內(nèi)窺鏡所觀察的身體內(nèi)部部位之間的距離
[0043]變位信息處理部210能夠從機(jī)器人100接收其內(nèi)窺鏡以及上述內(nèi)窺鏡所觀察的身體內(nèi)部部位之間的距離的有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(例如，超聲波周轉(zhuǎn)(turnaround)時(shí)間)或者距離自身的有關(guān)信息，并用該信息確定上述距離d。
[0044]3.確定根據(jù)機(jī)器人100的基準(zhǔn)坐標(biāo)的變位信息
[0045]變位信息處理部210能夠確定與根據(jù)使用者指定的線或輪廓在顯示單元上的變位相對(duì)應(yīng)的、根據(jù)機(jī)器人100的基準(zhǔn)坐標(biāo)(例如，將機(jī)器人100的內(nèi)窺鏡的觀察位置作為原點(diǎn)的坐標(biāo))的變位信息。這種變位信息仍然可以是多個(gè)二維或三維的變位向量的集合。以下將這種集合標(biāo)記為D。
[0046]在上述情況下，以下的數(shù)學(xué)式I成立。
[0047][數(shù)學(xué)式I]
[0048]D=F (d) X D’
[0049]在此，F(xiàn)(d)是基于d確定的向量函數(shù)，是將D’近似轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)腄的向量函數(shù)。F(d)可以是經(jīng)過適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)而確定的實(shí)驗(yàn)式或者基于內(nèi)窺鏡的觀察倍率而確定的單純的倍率確定公式。
[0050]另外，在經(jīng)過充分次數(shù)的實(shí)驗(yàn)而確定了 F的情況下，數(shù)學(xué)式I可以變更為如下。
[0051][數(shù)學(xué)式2]
[0052]D=F(d, D’)
[0053]S卩，F(xiàn)不只是用于近似轉(zhuǎn)換的向量函數(shù)，而是用于將D’(幾乎)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為D的
向量函數(shù)。
[0054]從而，變位信息處理部210能夠確定根據(jù)機(jī)器人100的基準(zhǔn)坐標(biāo)的變位信息(即、D)。
[0055]另外，變位信息處理部210也可以在由使用者變更了使用者指定時(shí)，修正暫時(shí)確定的根據(jù)機(jī)器人100的基準(zhǔn)坐標(biāo)的變位信息。即，使用者在通過顯示單元觀察到由于后述的手術(shù)工具控制部220的作用而手術(shù)工具相對(duì)于身體內(nèi)部部位實(shí)際移動(dòng)、配置的情況之后，在顯示單元上變更原有的使用者指定的情況(例如、使用者改畫自己指定的輪廓的情況)下，變位信息處理部210可以根據(jù)已經(jīng)變更的使用者指定來修正根據(jù)機(jī)器人100的基準(zhǔn)坐標(biāo)的變位信息。
[0056]然后，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的手術(shù)工具控制部220基于在變位信息處理部210中確定的根據(jù)機(jī)器人100的基準(zhǔn)坐標(biāo)的變位信息進(jìn)行控制，以使機(jī)器人100的相應(yīng)的手術(shù)工具實(shí)際移動(dòng)、配置，或者使移動(dòng)、配置的手術(shù)工具執(zhí)行預(yù)定的手術(shù)動(dòng)作。
[0057]首先，手術(shù)工具控制部220為了使機(jī)器人100的手術(shù)工具根據(jù)使用者指定來移動(dòng)、配置，能夠確定上述手術(shù).工具最終要獲取的變位的有關(guān)信息(即，實(shí)際執(zhí)行手術(shù)動(dòng)作的手術(shù)工具的末端執(zhí)行器(end effector)要獲取的變位向量的集合)。以下，將此標(biāo)記為Dt (Dtool)。
[0058]在上述情況下，以下的數(shù)學(xué)式3成立。
[0059][數(shù)學(xué)式3]
[0060]Dt=D-Rt
[0061]在此，Rt是表示相對(duì)于機(jī)器人100的基準(zhǔn)坐標(biāo)的手術(shù)工具的基本變位的向量。Rt是針對(duì)每個(gè)手術(shù)工具預(yù)先確定的向量。
[0062]參照?qǐng)D4進(jìn)行進(jìn)一步說明。圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例而將機(jī)器人100的內(nèi)窺鏡50和手術(shù)工具60相互配置的狀態(tài)的圖。例如，在機(jī)器人100的坐標(biāo)基準(zhǔn)為內(nèi)窺鏡50的端部的情況下，手術(shù)工具60的末端執(zhí)行器根據(jù)如圖所示的Dt來移動(dòng)、配置。
[0063]并且，手術(shù)工具控制部220能夠進(jìn)行如下控制:根據(jù)由使用者通過使用者命令單元發(fā)出命令的內(nèi)容來選擇手術(shù)工具，或者手術(shù)工具在根據(jù)相應(yīng)的Dt移動(dòng)、配置的同時(shí)根據(jù)使用者通過使用者命令單元發(fā)出命令的內(nèi)容來執(zhí)行手術(shù)動(dòng)作。根據(jù)手術(shù)工具的末端執(zhí)行器的種類而能夠執(zhí)行的手術(shù)動(dòng)作的例子如上所述。
[0064]然后，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的信息管理部230存儲(chǔ)和管理根據(jù)作為手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的手術(shù)對(duì)象的身體內(nèi)部部位的種類、輪廓、大小、關(guān)聯(lián)的疾病的名稱、關(guān)聯(lián)的疾病的期等而由熟練的使用者進(jìn)行的指定或命令的有關(guān)信息。這種信息能夠與相應(yīng)的身體內(nèi)部部位的手術(shù)前影像一起存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)240中。
[0065]于是，使用者在手術(shù)前暫且攝影相應(yīng)的身體內(nèi)部部位之后利用所攝影的影像，根據(jù)情況還確定相應(yīng)的身體內(nèi)部部位的種類等,從數(shù)據(jù)庫(kù)240檢索出于此類似的影像。如此檢索出的影像與由以前的使用者進(jìn)行的指定或命令的有關(guān)信息存儲(chǔ)在一起，因此使用者能夠參照上述信息或直接利用，從而能夠更準(zhǔn)確、迅速且容易地執(zhí)行手術(shù)。
[0066]然后，如上所述，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)庫(kù)240中，能夠存儲(chǔ)在使用者執(zhí)行手術(shù)的過程中進(jìn)行的指定或命令的有關(guān)信息。雖然在圖3中數(shù)據(jù)庫(kù)240包含于控制系統(tǒng)200中，但也可以根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的本領(lǐng)域技術(shù)人員的需要，數(shù)據(jù)庫(kù)240與控制系統(tǒng)200分體構(gòu)成。例如，數(shù)據(jù)庫(kù)240可以構(gòu)筑在Web服務(wù)器(未圖示)中，以供分散在各處的多名使用者參照。
[0067]然后，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的通信部250能夠執(zhí)行能夠與變位信息處理部210、手術(shù)工具控制部220、信息管理部230以及數(shù)據(jù)庫(kù)240進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)的功能。
[0068]最后，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制部260能夠執(zhí)行控制變位信息處理部210、手術(shù)工具控制部220、信息管理部230、數(shù)據(jù)庫(kù)240以及通信部250之間的數(shù)據(jù)的流動(dòng)的功能。即，本發(fā)明的控制部260通過對(duì)控制系統(tǒng)200與外部之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)或者控制系統(tǒng)200的各結(jié)構(gòu)要素之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)進(jìn)行控制，能夠使變位信息處理部210、手術(shù)工具控制部220、信息管理部230、數(shù)據(jù)庫(kù)240以及通信部250分別執(zhí)行固有功能。
[0069]以上說明的本發(fā)明的實(shí)施例能夠以通過各種計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)要素執(zhí)行的程序命令語的形式實(shí)現(xiàn)而存儲(chǔ)在能夠進(jìn)行計(jì)算機(jī)讀寫的記錄介質(zhì)中。上述能夠進(jìn)行計(jì)算機(jī)讀寫的記錄介質(zhì)能夠單獨(dú)或組合方式包含程 序命令語、數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。存儲(chǔ)在上述能夠進(jìn)行計(jì)算機(jī)讀寫的記錄介質(zhì)中的程序命令語，可以是為本發(fā)明特別設(shè)計(jì)和構(gòu)成的程序命令語，或者計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域的本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的能夠使用的程序命令語。作為能夠進(jìn)行計(jì)算機(jī)讀寫的記錄介質(zhì)的例子，包括硬盤、軟盤以及磁帶之類的磁介質(zhì)、CD-ROM以及DVD之類的光記錄介質(zhì)、光磁盤(floptical disk)之類的光磁介質(zhì)(magneto-optical medium)、以及R0M、RAM、閃速存儲(chǔ)器等之類的、以能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行程序命令語的方式特別地構(gòu)成的硬件裝置。作為程序命令語的例子，包括由編譯器制作的機(jī)械語言代碼、使用解釋器等能夠由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的高級(jí)語言代碼。硬件裝置為了執(zhí)行本發(fā)明的處理而能變更為一個(gè)以上的軟件模塊，其相反的變更也能進(jìn)行。
[0070]以上利用具體的結(jié)構(gòu)要素等特定事項(xiàng)和限定的實(shí)施例以及圖而說明了本發(fā)明，但這只是為了便于理解本發(fā)明的全體內(nèi)容而提供的，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，本發(fā)明所屬的【技術(shù)領(lǐng)域】的具有一般知識(shí)的人員能夠根據(jù)這種記載導(dǎo)出各種修正和變更。
[0071]因此，本發(fā)明的思想并不局限于上述說明的實(shí)施例，后述的權(quán)利要求書以及與該權(quán)利要求書等同或由此等價(jià)變更而獲得的所有范圍均包含于本發(fā)明的思想范疇內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人、控制系統(tǒng)、以及使用者控制裝置， 所述機(jī)器人包括內(nèi)窺鏡和至少一個(gè)手術(shù)工具， 所述使用者控制裝置包括能夠使使用者對(duì)身體內(nèi)部預(yù)定部位進(jìn)行指定的顯示單元， 所述控制系統(tǒng)包括變位信息處理部和手術(shù)工具控制部， 所述變位信息處理部基于根據(jù)所述顯示單元中的使用者指定的線或輪廓在所述顯示單元上的變位的有關(guān)信息、所述內(nèi)窺鏡以及所述內(nèi)窺鏡所觀察的身體內(nèi)部部位之間的距離，確定根據(jù)所述機(jī)器人的基準(zhǔn)坐標(biāo)的變位信息， 所述手術(shù)工具控制部基于根據(jù)所述機(jī)器人的基準(zhǔn)坐標(biāo)的所述變位信息進(jìn)行控制，使所述機(jī)器人的手術(shù)工具移動(dòng)、配置，或者使所述手術(shù)工具執(zhí)行預(yù)定的手術(shù)動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述內(nèi)窺鏡包括距離測(cè)量模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述內(nèi)窺鏡在其端部包括所述距離測(cè)量模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述顯示單元是用于進(jìn)行二維顯示的顯示面板或用于進(jìn)行三維顯示的顯示空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于， 根據(jù)所述機(jī)器人的基準(zhǔn)坐標(biāo)的所述變位信息(D)由下式數(shù)學(xué)式I確定，. D=F (Cl)XD'(數(shù)學(xué)式 I) 其中，d為所述距離，D’為根據(jù)所述顯示單元中的由所述使用者指定的所述變位的有關(guān)信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于， 根據(jù)所述機(jī)器人的基準(zhǔn)坐標(biāo)的所述變位信息(D)由下式數(shù)學(xué)式2確定， D=F(d，D’)(數(shù)學(xué)式 2) 其中，d為所述距離，D’為根據(jù)所述顯示單元中的所述使用者指定的所述變位的有關(guān)信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述使用者的指定能夠由所述使用者在所述顯示單元上進(jìn)行修正。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述手術(shù)工具控制部確定所述手術(shù)工具要獲取的變位的有關(guān)信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述手術(shù)工具要獲取的所述變位的有關(guān)信息是所述手術(shù)工具的末端執(zhí)行器要獲取的變位向量的集合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述手術(shù)工具控制部控制所述手術(shù)工具移動(dòng)、配置以根據(jù)所述使用者發(fā)出命令的內(nèi)容執(zhí)行手術(shù)動(dòng)作。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述手術(shù)動(dòng)作是抓取、勒緊、燙、切開以及縫合中的至少一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制系統(tǒng)還包括信息管理部，所述信息管理部根據(jù)以前作為手術(shù)對(duì)象的身體內(nèi)部部位的種類、輪廓、大小、關(guān)聯(lián)的疾病的名稱或關(guān)聯(lián)的疾病的期，將以前的使用者進(jìn)行的指定或命令的有關(guān)信息存儲(chǔ)在預(yù)定的數(shù)據(jù)庫(kù)中并進(jìn)行管理。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述信息管理部將所述以前作為手術(shù)對(duì)象的身體內(nèi)部部位的影像存儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)庫(kù)中并進(jìn)行管理。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于， 能夠從所述數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)所述影像進(jìn)行影像檢索。
15.—種手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法， 該手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)包括機(jī)器人和使用者控制裝置，所述機(jī)器人包括內(nèi)窺鏡和至少一個(gè)手術(shù)工具，所述使用者控制裝置包括能夠使使用者對(duì)身體內(nèi)部預(yù)定部位進(jìn)行指定的顯示單元， 所述手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法包括以下步驟: 基于根據(jù)所述顯示單元中的使用者指定的線或輪廓在所述顯示單元上的變位的有關(guān)信息、所述內(nèi)窺鏡以及所述內(nèi)窺鏡所觀察的身體內(nèi)部部位之間的距離，確定根據(jù)所述機(jī)器人的基準(zhǔn)坐標(biāo)的變位信息的步驟；以及 基于根據(jù)所述機(jī)器人的基準(zhǔn)坐標(biāo)的所述變位信息進(jìn)行控制，使所述機(jī)器人的手術(shù)工具移動(dòng)、配置，或者使所述手術(shù)工具執(zhí)行預(yù)定的手術(shù)動(dòng)作的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述 的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 根據(jù)所述機(jī)器人的基準(zhǔn)坐標(biāo)的所述變位信息(D)由下式數(shù)學(xué)式I確定， D=F (Cl)XD'(數(shù)學(xué)式 I) 其中，d為所述距離，D’為根據(jù)所述顯示單元中的由所述使用者指定的所述變位的有關(guān)信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 根據(jù)所述機(jī)器人的基準(zhǔn)坐標(biāo)的所述變位信息(D)由下式數(shù)學(xué)式2確定， D=F(d，D’)(數(shù)學(xué)式 2) 其中，d為所述距離，D’為根據(jù)所述顯示單元中的由所述使用者指定的所述變位的有關(guān)信息。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 所述使用者的指定能夠由所述使用者在所述顯示單元上進(jìn)行修正。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 還包括確定所述手術(shù)工具要獲取的變位的有關(guān)信息的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 所述手術(shù)工具要獲取的所述變位的有關(guān)信息是所述手術(shù)工具的末端執(zhí)行器要獲取的變位向量的集合。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 還包括控制所述手術(shù)工具，移動(dòng)、配置以根據(jù)所述使用者發(fā)出命令的內(nèi)容執(zhí)行手術(shù)動(dòng)作的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述手術(shù)動(dòng)作是抓取、勒緊、燙、切開以及縫合中的至少一種。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 還包括根據(jù)以前作為手術(shù)對(duì)象的身體內(nèi)部部位的種類、輪廓、大小、關(guān)聯(lián)的疾病的名稱或關(guān)聯(lián)的疾病的期而將以前的使用者進(jìn)行的指定或命令的有關(guān)信息存儲(chǔ)在預(yù)定的數(shù)據(jù)庫(kù)中并進(jìn)行管理的步驟。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)庫(kù)還存儲(chǔ)所述以前作為手術(shù)對(duì)象的身體內(nèi)部部位的影像并進(jìn)行管理。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的手術(shù)用機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 能夠從所述數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì) 所述影像進(jìn)行影像檢索。
【文檔編號(hào)】B25J9/02GK103442661SQ201280009758
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月21日
【發(fā)明者】尹祥真 申請(qǐng)人:瑞恩科技有限公司