[发明专利]在手术工具的自主移动期间控制手术工具的系统和方法

说明书

本公开提供在机器人系统的手术工具的自主移动期间控制所述手术工具的系统和方法。确定所述手术工具的移动路径。生成所述手术工具相对于所述路径的至少一个可接受的取向。所述手术工具在所述至少一个可接受的取向中沿所述路径自主地移动。感测施加至所述手术工具的力。基于所感测到的力识别改变的取向。所述手术工具响应于将所述改变的取向与所述至少一个可接受的取向相比较沿所述路径自主地移动。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年4月10日提交的美国临时专利申请No.62/145,584的优先权和权益，其公开内容通过引用全文并入本文中。

技术领域

本发明总体涉及在手术工具的自主移动期间控制手术工具的系统和方法。

背景技术

最近，执业医师已经发现使用机器人系统来执行外科手术的益处。这样的机器人系统通常包括可移动的臂。所述臂具有能够以较高的精确度定位的自由的远侧端部。手术工具能够附接至所述臂的远侧端部。手术工具包括能量施加装置，所述能量施加装置被应用至手术部位以用于处理所述手术部位。

在某些机器人系统中，执业医师手动地操纵手术工具以使能量施加装置相对于手术部位移动。该手动操纵包括在手术部位处自由地将手术工具重新定向。执业医师可能期望手动地重新定向手术工具以避开手术部位处的障碍物(例如牵开器或者其它组织)。然而，在其它机器人系统中，手术工具自主地移动并且执业医师不能够在手术部位处重新定向手术工具。

发明内容

本公开提供一种机器人系统，所述机器人系统包括构造成沿路径移动的手术工具。操纵器支撑所述手术工具并且构造成使所述手术工具沿所述路径移动。路径生成器确定所述路径。取向生成器确定相对于所述路径的至少一个可接受的取向。操纵器控制器与所述路径生成器和所述取向生成器通信。所述操纵器控制器指令所述操纵器使所述手术工具在所述至少一个可接受的取向中沿所述路径自主地移动。传感器感测施加至所述手术工具的力。所述操纵器控制器构造成基于所感测到的力识别改变的取向并且响应于将所述改变的取向与所述至少一个可接受的取向相比较指令所述手术工具沿所述路径移动。

本公开还提供一种在机器人系统的手术工具的自主移动期间控制所述手术工具的方法。确定所述手术工具的移动路径。生成所述手术工具相对于所述路径的至少一个可接受的取向。所述手术工具在所述至少一个可接受的取向中沿所述路径自主地移动。感测施加至所述手术工具的力。基于所感测到的力识别改变的取向。所述手术工具响应于将所述改变的取向与所述至少一个可接受的取向相比较沿所述路径自主地移动。

在一个实施例中，所述系统和方法的优势在于：控制所述手术工具，使得将所述手术工具的取向维持于所述至少一个可接受的取向中。通过这样做，所述系统和方法避免手术工具的不期望的取向，这可能导致切割效率低下、与手术部位处的另一个物体接触等。

附图说明

本发明的优点将被容易地理解，因为当结合附图考虑时，通过参考以下具体描述，本发明将被更好地理解，其中：

图1为机器人系统的立体图；

图2为机器人控制系统的示意图；

图3提供在一个实施例中所执行的步骤；

图4为沿路径在至少一个可接受的取向中移动的手术器械的图示；以及

图5A和图5B为将手术工具的改变的取向与手术工具的至少一个可接受的取向相比较的图示。

具体实施方式

参考图1，图1示出一种用于在患者12上执行外科手术的机器人系统10。在本文中所描述的外科手术为组织移除手术。组织可以为骨或者患者的任何其它组织。然而，应当理解的是，在本文中所公开的系统和方法可以用于执行其它手术(外科的或非外科的)，或者可以用在使用机器人系统的工业应用或其它应用中。