[发明专利]用于在手动关节定位期间提供反馈的系统和方法

说明书

本发明涉及用于在手动关节定位期间提供反馈的系统和方法。一种在手动关节定位期间提供反馈的系统和方法，该系统和方法包括计算机辅助医疗装置。计算机辅助医疗装置包括铰接臂和耦接到铰接臂的控制单元，其中铰接臂包括关节。控制单元被配置为通过确定关节的目标位置、确定关节的相对于目标位置的运动学特性，以及基于关节的运动学特性提供反馈，在关节的手动定位期间提供反馈。

本申请是国际申请日为2016年3月6日、进入国家阶段日为2017年9月15日的名称为“用于在手动关节定位期间提供反馈的系统和方法”的中国专利申请2016800159212(PCT/US2016/022553)的分案申请。

相关申请

本专利申请要求于2015年3月17日提交的标题为“用于在手动关节(joint)定位期间提供反馈的系统和方法(SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING FEEDBACK DURING MANUALJOINT POSITIONING)”的美国临时专利申请62/134,193的申请日的优先权和权益，其全部内容通过引用方式并入本文。

技术领域

本公开大体涉及具有铰接臂的装置的操作，并且更具体地涉及在手动关节定位期间提供反馈。

背景技术

越来越多的装置被自主(autonomous)和半自主(semiautonomous)的电子装置所取代。这在当今的医院中尤其如此，其中大量自主和半自主电子装置存在于手术室、介入科治疗室(interventional suites)、重症监护病房、急诊室等中。例如，玻璃和水银温度计正在被电子温度计替代，静脉滴注线现在包括电子监测器和流量调节器，并且传统的手持式手术器械正在被计算机辅助医疗装置所取代。

这些电子装置为操作它们的人员提供了优点和挑战。这些电子装置中的许多可能够进行一个或更多个铰接臂和/或端部执行器的自主或半自主运动。这些一个或更多个铰接臂和/或端部执行器各自包括支撑铰接臂和/或端部执行器的运动的连杆和铰接关节的组合。在许多情况下，操纵铰接关节以获得位于对应铰接臂和/或端部执行器的连杆和铰接关节的远侧端部处的对应的工具的期望位置和/或取向(统称为期望的位姿)。在工具近侧的铰接关节中的每个提供具有至少一个自由度的对应的铰接臂和/或端部执行器，所述至少一个自由度可用于操纵对应的工具的位置和/或取向。在许多情况下，对应的铰接臂和/或端部执行器可包括至少六个自由度，这六个自由度允许控制对应的工具的x、y和z位置以及对应的工具的滚转、俯仰和偏转取向。

在一些情况下，操作者可期望将铰接臂引导到特定配置(即，手动地定位臂中的一个或更多个关节)中。然而，在如此多的自由度的情况下，操作者可在确定何时已经获得所期望的配置时经历困难。操作者可在决定将关节移动到哪个方向以达到期望的配置时进一步经历困难。更进一步地，操作者可能没有意识到与每个关节相关联的物理和/或实际约束，诸如最大允许关节速度、运动范围限制等。因此，试图手动定位铰接臂的一个或更多个关节以达到预定配置的操作者可难以准确、快速地这样做，并且/或者没有对装置造成损坏和/或对诸如操作者和/或患者的附近人员造成伤害的风险。

因此，可期望向操作者提供反馈以便于手动关节定位。

发明内容

根据一些实施例，计算机辅助医疗装置包括铰接臂，铰接臂包括关节和耦接到铰接臂的控制单元。控制单元被配置为通过确定关节的目标位置、确定关节的相对于目标位置的运动学特性(kinematics)，以及基于关节的运动学特性提供反馈，在关节的手动定位期间提供反馈。

根据一些实施例，在手动定位计算机辅助医疗装置的关节期间提供反馈的方法包括确定关节的目标位置、确定关节的相对于目标位置的运动学特性，以及基于关节的运动学特性提供反馈。