[发明专利]外科手术机器人系统及用于该系统的牵开器

说明书

本申请涉及一种外科手术机器人系统及用于该系统的牵开器。该系统包含：机器人，其具有机器人底座和联接到所述机器人底座的机器人臂；以及外科手术牵开器。该牵开器包含牵开器框架、联接器、叶片、力和/或扭矩传感器以及力和/或扭矩反馈确定单元。牵开器框架包含可平移地和/或可枢转地连接到所述牵开器框架的臂。所述联接器将所述牵开器框架可拆卸地附接到所述机器人臂。所述叶片各自联接到所述臂中的一个的远侧端且远离所述远侧端延伸。所述力和/或扭矩传感器连接到所述叶片且指示因与外科手术部位的材料接触而施加到所述叶片的力和/或扭矩的量。所述力和/或扭矩反馈确定单元基于所述指示来确定施加到所述叶片的力和/或扭矩的所述量。

相关申请的交叉引用

本申请是2017年5月31日提交的第15/609,334号美国专利申请的部分继续申请，其是2016年5月18日提交的第15/157,444号美国专利申请的部分继续申请，是2016年4月11日提交的第15/095,883号美国专利申请的部分继续申请，是2013年10月24日提交的第14/062,707号美国专利申请的部分继续申请，是2013年6月21日提交的第13/924,505号美国专利申请的部分继续申请，其要求2012年6月21日提交的第61/662,702号临时申请的优先权且要求2013年3月15日提交的第61/800,527号临时申请的优先权，出于所有目的所有申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及位置识别系统，并且具体涉及在机器人辅助外科手术期间的末端执行器和工具跟踪和操纵。

背景技术

用于机器人辅助外科手术的位置辨识系统用于以三维(3D)方式确定特定对象的位置且跟踪特定对象。举例来说，在机器人辅助外科手术中，例如当机器人或医生定位和移动器械时，需要高度精确地跟踪某些对象，例如外科手术器械。

基于红外信号的位置识别系统可以使用无源和/或有源传感器或标记来跟踪对象。在无源传感器或标记中，待跟踪的对象可包含无源传感器，例如反射球形球，其位于待跟踪对象上的策略位置。红外发射器发射信号，且反射球形球反射信号以帮助确定对象在3D中的位置。在有源传感器或标记中，待跟踪的对象包含有源红外发射器，如发光二极管(light emitting diode，LED)，并因此产生它们自己的用于3D检测的红外信号。

利用有源或无源跟踪传感器，系统然后基于来自以下一个或多个或与以下一个或多个相关的信息，在几何上分辨有源和/或无源传感器的三维位置：红外相机、数字信号、有源或无源传感器的已知位置、距离、其接收响应信号所花费的时间、其它已知变量或其组合。

这些外科手术系统可因此利用位置反馈来精确地引导机器人臂和工具相对于患者的外科手术部位的移动。然而，这些系统可能缺乏力和扭矩反馈，其可在外科手术程序期间限制其效果。

发明内容

为了满足这个和其它需要，公开在机器人辅助外科手术期间提供力和/扭矩反馈的外科手术牵开器和相关的外科手术系统。

本公开的一些实施例涉及用于外科手术机器人系统的外科手术牵开器。外科手术牵开器包含牵开器框架、联接器、多个叶片以及力和/或扭矩传感器。牵开器框架包含多个臂，所述多个臂可平移地和/或可枢转地连接到框架。联接器配置成将牵开器框架可拆卸地附接到外科手术机器人系统的机器人臂。所述叶片各自联接到所述臂中的一个的远侧端且远离所述臂中的一个的远侧端延伸。力和/或扭矩传感器连接到所述叶片且配置成提供因与外科手术部位的材料接触而施加到所述叶片中的至少一个的力和/或扭矩的量的指示。