[发明专利]手术机器人系统的摄像机控制

说明书

提供了用于手术机器人系统中的摄像机控制的系统和方法。该系统包括计算设备、多个机器人组件和外科医生控制台。多个机器人组件中的每个机器人组件均包括机械臂。第一机器人组件的机械臂联接到图像捕获设备。与第一机器人组件不同的机器人组件的至少一个子集的机械臂联接到手术器械。外科医生控制台包括多个手柄，每个手柄可通信地联接至与手术器械联接的机器人组件。外科医生控制台被配置为向计算设备传输一个或多个数据包，该一个或多个数据包包括与至少一个手柄的移动有关的数据。计算设备被配置为计算图像捕获设备的新位置并将指令传送到第一机器人组件以将图像捕获设备移动到新位置。

背景技术

使用手术机器人系统执行手术通常涉及使用摄像机，该摄像机被插入患者体内，以使外科医生能够观察患者体内的手术部位。通常，当将手术器械移动到摄像机提供的图像框之外或甚至图像框边缘附近的新位置时，外科医生需要重新定位摄像机，以将手术器械正确地捕获在新位置。外科医生通常需要停止控制手术器械以重新定位摄像机，这降低了外科医生可完成手术过程的效率。因此，需要系统和设备来改善手术机器人系统中的摄像机控制，并使外科医生能够更有效地使用手术机器人系统执行外科手术。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了解决上述需求的系统和方法。在本公开的一方面中，提供一种手术机器人系统。该系统包括计算设备、多个机器人组件和外科医生控制台。多个机器人组件中的每个机器人组件均包括机械臂。多个机器人组件中的第一机器人组件的机械臂联接到图像捕获设备。与第一机器人组件不同的机器人组件的至少一个子集的机械臂联接到手术器械。外科医生控制台包括多个手柄，多个手柄中的每个手柄可通信地联接至机器人组件，该机器人组件包括联接至手术器械的机械臂。外科医生控制台被配置为向计算设备传输一个或多个数据包，该一个或多个数据包包括与多个手柄中的至少一个手柄的移动有关的数据。计算设备被配置为计算图像捕获设备的新位置并将指令传送到第一机器人组件以将图像捕获设备移动到新位置。

在实施例中，与至少一个手柄的移动有关的数据包括与至少一个手柄行进的距离有关的数据，并且至少部分地基于与至少一个手柄行进的距离有关的数据计算图像捕获设备的新位置。

在实施例中，至少部分地基于与至少一个手柄行进的距离有关的数据和应用于至少一个手柄行进的距离的比例因子计算图像捕获设备的新位置。

在实施例中，应用于距离的比例因子在多个比例因子之中，多个比例因子之中的每个比例因子与移动方向相关联。

在实施例中，系统还包括被配置为至少基于至少一个手柄行进的方向选择比例因子的计算设备。

在实施例中，与至少一个手柄的移动有关的数据包括与至少一个手柄行进的方向有关的数据，并且至少部分地基于与至少一个手柄行进的方向有关的数据计算图像捕获设备的新位置。

在实施例中，图像捕获设备的新位置相对于图像捕获设备的当前位置的方向与至少一个手柄行进的方向相同。

在实施例中，计算设备还被配置为响应于确定至少一个手柄的移动速度大于移动阈值计算图像捕获设备的新位置。

在实施例中，计算设备还被配置为响应于确定至少一个手柄的移动速度小于急剧移动阈值计算图像捕获设备的新位置。

在实施例中，计算设备还被配置为使用卡尔曼(Kalman)滤波器确定至少一个手柄的移动速度是否小于急剧移动阈值。

在实施例中，计算设备还被配置为使用低通滤波器确定至少一个手柄的移动速度是否小于急剧移动阈值。