[发明专利]机器人、医疗工作台和用于将图像投影到对象表面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人、一种医疗工作台和一种将图像投影到对象表面上的方法。

背景技术

例如，在外科手术当中越来越多地使用基于计算机的信息系统向为生命体做手术的外科医生提供信息。对于手术而言，这些信息例如包括生命体的生命体征、风险结构或对象位置。所述信息例如可以由信息系统的显示装置示出，并且该信息系统同样包括用于操控的输入装置。由于利用显示装置所示出的信息，外科医生必须在手术台和显示装置之间进行视角转换，在必要情况下可能还有输入装置。

发明内容

因此本发明的目的在于，提出一种装置，该装置可以允许简化的采集可视信息的前提条件。

本发明的目的通过一种机器人实现，该机器人具有机器人臂、固定在机器人臂上或集成在机器人臂中的装置，该装置用于将图像投影在对象表面上。

本发明的目的还通过一种将图像投影在对象表面上的方法来实现，该方法包括以下步骤：

利用集成在机器人的机器人臂中或固定在机器人臂上的用于投影图像的装置，将图像投影在对象、特别是一种生命体的表面上。

虽然根据本发明的方法或根据本发明的机器人特别考虑用于医疗领域，但是也可以考虑将它们应用到非医疗领域，例如，对机器进行保养、检查和维修。

工业机器人通常是执行机器，其装备有特定的工具，并对多个运动轴，特别是关于方向、位置和工作流程是可编程的，以自动地处理对象。工业机器人通常包括也被称为机械臂的机器人手臂、控制装置，必要时还有执行器，执行器可以设计为，例如作为用于抓住工具的夹持器，或者例如应用于医疗技术中时，用于传送医疗器械。机械臂或机器人手臂实质上描述了机器人的可运动部分。机器人手臂尤其是具有多个轴，它们例如通过电动驱动器由例如实施为计算机的控制装置来控制。

为了将图像投影在特别是生命体的对象的表面上，根据本发明，将图像投影装置集成在机器人的机器人臂中或固定在机器人臂上。因此可以相对简单的方式，根据对机器人臂的适当控制来将图像投影在对象的表面上。所述图像投影装置尤其可以被集成在或固定在所谓的机器人的工具中心点(TCP)的附近。投影的位置例如可以通过软件来选择。

根据本发明的机器人的一种实施方式，该机器人具有特别是固定在机器人臂上或集成在机器人臂中的装置，用于从投影在对象表面上的图像拍摄图像，其中，特别设置一种机器人的数据处理装置，用于分析图像数据组，该图像数据组对应于通过所述图像拍摄装置从投影在对象表面上的图像所拍摄的图像。用于从投影在对象表面的图像拍摄图像的装置例如是照相机或传感器，它们尤其可以提供2.5D的周围环境的图像。但是，所述图像拍摄装置也可以例如固定在三角架、墙壁或覆盖物上。

如果例如投影的图像涉及特别是机器人的数据处理装置的虚拟输入装置，或者涉及其他数据处理装置的虚拟输入装置，则根据本发明的机器人的一种扩展，将机器人的数据处理装置设置为，对基于工作人员的身体语言的图像数据组进行分析，以识别对虚拟输入装置的操作。虚拟输入装置可以具有，例如虚拟的、借助于所投影的图像在对象的表面上所示出的操作元件，其中，数据处理装置例如利用模式识别算法对图像数据组进行分析，以确定工作人员是否接触到虚拟示出的操作元件。根据对图像或图像数据组的分析，可以相应地识别工作人员的身体语言，并将其解释为对虚拟输入装置的操作。如果所述对象特别涉及到生命体，例如等待治疗的患者，则工作人员，例如外科医生或普通医生，能够在无菌环境中操作虚拟输入装置。

根据本发明的机器人的另一种实施方式，机器人具有用于识别由对象表面的表面几何形状所引起的投影图像的畸变的装置，该装置控制图像投影装置，以使图像投影装置至少能够部分地对投影的图像的畸变进行补偿。可以将畸变理解为图像高度，即以非线性方式取决于相应的对象点(Objektpunkt)的高度的投影图像的图像点与图像中心之间的距离。也可以说，成像比例取决于相应的对象点的高度。畸变会导致，例如，成像没有通过投影图像的图像中心的直线被曲折地再现。

根据本发明的机器人的一种扩展，所述用于识别畸变的装置具有：特别是集成在机器人臂中或固定在机器人臂上的图像拍摄装置，以及数据处理装置，根据这种实施方式，数据处理装置设置为，根据所分析的图像数据组对畸变进行识别。这可以例如通过下述方法实现：将与从投影图像拍摄的图像相对应的图像数据组与对应的投影图像的图像数据组进行对比。由此产生用于确定畸变的立体系统(Stereosystem)。在对投影图像进行投影时，可以考虑投影图像的颠倒成像，从而能够至少部分地对畸变进行补偿。