[发明专利]用于外科手术及其它应用的软件中心和高度可配置的机器人系统

说明书

远程机器人、远程外科手术和/或外科手术机器人装置、系统和方法使用外科手术机器人联动装置，该外科手术机器人联动装置在空间中具有比相关手术末端执行器更多的自由度。处理器可以计算包括工具绕切口部位的枢轴转动的工具的运动。可沿给定的末端执行器方位的一系列构形进行移动的联动装置会被驱动到避免碰撞的构形中。还提供了精密的机器人联动装置及其使用方法。

本申请是申请日为2006年5月8的名称为：“用于外科手术及其它应用的软件中心和高度可配置的机器人系统”的中国专利申请201210211381.9的分案申请，其中该专利申请201210211381.9是申请日为2006年5月8的名称为：“用于外科手术及其它应用的软件中心和高度可配置的机器人系统”的中国专利申请200680026441.2的分案申请。

背景技术

本发明一般地涉及到医疗、远程外科手术、远程呈现、远程机器人，和/或机器人装置、系统和方法。在示例性实施方式中，本发明提供了具有充足自由度的外科手术机器人系统，其不但提供在内部手术部位中期望的移动，而且提供绕微创外科手术切口的枢轴运动。在相关实施例中，本发明还提供了可以被用于装配和/或控制机器人系统的系统、方法和装置。

微创医疗技术是为了减少在诊断或外科手术过程中被损坏的组织数量。微创外科手术可以减少病人的恢复时间、不舒适感和很多有害的外科手术副作用。尽管在美国每年执行的很多外科手术潜在地能够以微创的方式进行，但是当前外科手术中仅有很少一部分利用这些优越的技术，至少部分是因为现有微创手术器械的局限性和控制其应用的挑战性。

微创机器人系统已得到发展以提高外科医生的灵巧性并避免传统微创外科手术的局限性。在机器人外科手术中，外科医生使用某种形式的机器人控制(如主从自动控制装置或类似结构)来操纵手术器械，而不是直接手持或用手移动这些器械。外科医生可以观察内部手术部位的图像以协助其引导对组织的处理。在观察显示器上的二维或三维图像的同时，外科医生通过操纵主控制输入装置，其反过来控制机器人器械的运动，来执行对病人的外科手术过程。机器人手术器械可以通过小的微创外科手术切口被插入以处理病人体内的手术部位的组织，一般损伤与开放式外科手术的进刀相关。这些机器人系统可以以充足的灵巧性来移动手术器械的工作端，以执行相当复杂的外科手术任务，一般通过在微创切口处枢轴转动器械的轴件、所述轴件沿轴向滑动穿过切口、在切口中旋转所述轴件和/或其它类似动作来完成。

用于远程外科手术的自动控制装置一般可以接收来自两个主控制器(每个对应于外科医生的一只手)的输入并且可以包含两个或多个机器人旋臂或操纵器。将手的移动映射到由图像获取装置显示的机器人器械的图像上有助于向外科医生提供对和每只手相关联的器械的精确控制。在很多外科手术机器人系统中，包含有一个或多个额外的机器人操纵器，其用于移动内窥镜或其它图像获取装置，额外的手术器械或类似器械。

尽管新型机器人外科手术系统和装置已被证明高度有效且优点众多，但仍需要进一步的改进。例如，当在微创手术部位移动手术器械时，机器人外科手术操纵器在病人体外可能会表现出大幅度的移动，特别是当器械绕微创切口枢轴转动时。由于器械可能同时独立地绕其相关切口枢轴转动，放置在病人体外的机器人操纵器有时会相互碰撞(或碰撞其它结构或人员)。此外，在外科手术准备中装配外科手术机器人系统会具有挑战性，且在一个外科手术过程的不同阶段重新配置系统以便接近病人不同的组织会不方便。

由于这些及其它原因，提供用于外科手术、机器人外科手术和其它机器人应用的改进的装置、系统和方法是有好处的。如果这些改进的技术在使用中提供更快且更简便的装配和/或机器人装置的受抑止碰撞，那就会非常有益。理想情况下，所提供的这些改进不会显著增大这些系统的尺寸、机械复杂性或费用，同时维持或改进其灵巧性。

发明内容