BR112012011323B1 - minimally invasive surgical system - Google Patents

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D Itkowitz Brandon
E Lilagan Paul
Dimaio Simon
Zhao Tao
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Intuitive Surgical Operations
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Abstract

método e sistema para detecção da presença de mão em um sistema cirúrgico minimamente invasivo. a presente invenção refere-se a um sistema cirúrgico minimamente invasivo, um sistema de rastreio da mão rastreia uma localização de um elemento sensor montado em parte de uma mão humana. um parâmetro de controle do sistema é gerado com base na localização da mão humana. a operação do sistema cirúrgico minimamente invasivo é controlada usando-se o parâmetro de controle do sistema. assim, o sistema cirúrgico minimamente invasivo inclui um sistema de rastreio da mão. o sistema de rastreio da mão rastreia uma localização de parte de uma mão humana. um controlador acopaldo ao sistema de rastreio da mão converte a localização em um parâmetro de controle do sistema, e injeta no sistema cirúrgico minimamente invasivo um comando baseado no parâmetro de controle do sistema.method and system for detecting the presence of hand in a minimally invasive surgical system. the present invention relates to a minimally invasive surgical system, a hand tracking system tracks a location of a sensor element mounted on part of a human hand. a system control parameter is generated based on the location of the human hand. the operation of the minimally invasive surgical system is controlled using the system control parameter. thus, the minimally invasive surgical system includes a hand tracking system. the hand tracking system tracks a location of part of a human hand. a controller supporting the hand tracking system converts the location into a system control parameter, and injects a command based on the system control parameter into the minimally invasive surgical system.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA CIRÚRGICO MINIMAMENTE INVASIVO.Descriptive Report of the Invention Patent for MINIMUM INVASIVE SURGICAL SYSTEM.

ANTECEDENTESBACKGROUND

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se ao controle de sistemas cirúrgicos minimamente invasivos e estão relacionados, mais particularmente, ao uso do movimento da mão de um cirurgião no controle de um sistema cirúrgico minimamente invasivo.Field of the Invention [001] The present invention relates to the control of minimally invasive surgical systems and is related, more particularly, to the use of a surgeon's hand movement in the control of a minimally invasive surgical system.

Técnica Relacionada [002] São conhecidos métodos e técnicas para rastrear as posições e gestos da mão. Por exemplo, alguns controladores de videogames utilizam entrada de rastreio da mão. Por exemplo, a plataforma de jogos Nintendo Wii® dá suporte a controles remotos sem fio de leitura de posição e orientação (Wii é uma marca registrada da Nintendo of America Inc, Redmond, Washington, EUA). O uso de gestos e outros movimentos físicos, como sacudir um bastão ou balançar uma varinha mágica, representa o elemento de jogo fundamental dessa plataforma. O Sony Playstation Move tem características similares às da plataforma de jogos Nintendo Wii®.Related Technique [002] Methods and techniques for tracking hand positions and gestures are known. For example, some video game controllers use hand track input. For example, the Nintendo Wii® gaming platform supports wireless remote controls for position and orientation reading (Wii is a registered trademark of Nintendo of America Inc, Redmond, Washington, USA). The use of gestures and other physical movements, such as shaking a stick or waving a magic wand, represents the fundamental game element of this platform. The Sony Playstation Move has similar features to the Nintendo Wii® gaming platform.

[003] A luva de dados de captura de movimento CyberGlove® sem fio da CyberGlove Systems inclui dezoito sensores de dados com dois sensores de dobramento em cada dedo, quatro sensores de abdução e sensores que medem o cruzamento do polegar, arco da palma, flexão do punho e abdução do punho. (CyberGlove® é uma marca registrada da CyberGlove Systems LLC de San Jose, CA). Quando um sistema de rastreio tridimensional é usado com a luva de dados de captura de movimento CyberGlove®, estão disponíveis informações de x, y, z, guinada, arfagemOK, posição de rolamento e orientação para a mão. O sistema de captura de movimento para a luva de dados de captura de movimento CyberGlove® foi usada em avaliação de protótipos digitais,[003] The CyberGlove® wireless motion capture data glove from CyberGlove Systems includes eighteen data sensors with two fold sensors on each finger, four abduction sensors and sensors that measure thumb crossing, palm arch, flexion of the wrist and abduction of the wrist. (CyberGlove® is a registered trademark of CyberGlove Systems LLC of San Jose, CA). When a three-dimensional tracking system is used with the CyberGlove® motion capture data glove, information on x, y, z, yaw, pitch, OK, rolling position and hand orientation is available. The motion capture system for the CyberGlove® motion capture data glove was used in evaluating digital prototypes,

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2/81 biomecânica de realidade virtual e animação.2/81 biomechanics of virtual reality and animation.

[004] Outra luva de dados com quarenta sensores é a luva de dados ShapeHand da Measurand Inc. O sistema de captura de movimento da mão portátil e de peso leve ShapeClaw da Measurand Inc. inclui um sistema de fitas flexíveis que captura o movimento do indicador e do polegar, juntamente com a posição e orientação da mão e do antebraço no espaço.[004] Another data glove with forty sensors is the ShapeHand data glove from Measurand Inc. The ShapeClaw portable, lightweight hand motion capture system from Measurand Inc. includes a flexible tape system that captures the movement of the indicator and thumb, along with the position and orientation of the hand and forearm in space.

[005] Em In-Cheol Kim e Sung-Il Chien, Analysis of 3D Hand[005] In In-Cheol Kim and Sung-Il Chien, Analysis of 3D Hand

Trajectory Gestures Using Stroke-Based Composite Hidden Markov Models, Applied Intelligence, Vol.15 No. 2, p.131-143, setembrooutubro 2001, Kim e Chien exploram o uso de entrada de trajetória tridimensional com um sensor Polhemus para reconhecimento de gestos. Kim e Chien propõem essa forma de entrada porque trajetórias tridimensionais oferecem um maior poder de discriminação do que gestos bidimensionais, que são predominantemente usados em abordagens baseadas em vídeo. Para seus experimentos Kim e Chien fazem uso de um sensor magnético de rastreio de posição Polhemus fixado à parte de trás de uma Fakespace PinchGlove. A PinchGlove proporciona um meio que o usuário sinalize o início e o término de um gesto, ao passo que o sensor Polhemus captura a trajetória tridimensional da mão do usuário.Trajectory Gestures Using Stroke-Based Composite Hidden Markov Models, Applied Intelligence, Vol.15 No. 2, p.131-143, SeptemberOctober 2001, Kim and Chien explore the use of three-dimensional trajectory input with a Polhemus sensor for gesture recognition. Kim and Chien propose this form of entry because three-dimensional trajectories offer a greater power of discrimination than two-dimensional gestures, which are predominantly used in video-based approaches. For their experiments Kim and Chien make use of a Polhemus magnetic position tracking sensor attached to the back of a Fakespace PinchGlove. PinchGlove provides a means for the user to signal the beginning and end of a gesture, while the Polhemus sensor captures the three-dimensional trajectory of the user's hand.

[006] Em Elena Sanchez-Nielsen, e outros, Hand Gesture[006] In Elena Sanchez-Nielsen, et al., Hand Gesture

Recognition for Human-Machine Interaction, Journal of WSCG, Vol. 12, No. 1-3, ISSN 1213-6972, WSCG'2004, 2-6 de fevereiro de 2003, Plzen, República Tcheca, propõe-se um sistema de visão em tempo real para aplicação em ambientes de interação visual mediante reconhecimento de gesto da mão usando hardware de uso genérico e sensores de baixo custo, como um computador pessoal e uma webcam. Em Pragati Garg, e outros, Vision Based Hand Gesture Recognition 49 World Academy of Science, Engineering e Technology, 972-977 (2009), apresentou-seRecognition for Human-Machine Interaction, Journal of WSCG, Vol. 12, No. 1-3, ISSN 1213-6972, WSCG'2004, 2-6 February 2003, Plzen, Czech Republic, proposes a vision system in real time for application in visual interaction environments through hand gesture recognition using generic hardware and low-cost sensors, such as a personal computer and a webcam. In Pragati Garg, et al., Vision Based Hand Gesture Recognition 49 World Academy of Science, Engineering and Technology, 972-977 (2009), presented

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3/81 uma revisão do reconhecimento de gestos da mão baseado em visão. Uma conclusão apresentada foi a de que a maioria das abordagens se baseiam várias considerações subjacentes que podem ser adequadas em um ambiente laboratorial controlado, mas que não se generalizam em ambientes arbitrários. Os autores declararam que métodos de visão computadorizada para interfaces de gestos da mão têm de superar o atual desempenho em termos de robustez e velocidade para conseguir interatividade e usabilidade. Na área médica, o reconhecimento de gestos foi considerado para folhear de maneira estéril imagens radiológicas. Veja Juan P. Wachs, e outros, A Gesture-based Tool for Sterile Browsing of Radiology Images, Journal of the American Medical Informatics Association (2008; 15:321-323, DOI 10.1197/jamia.M24). SUMÁRIO [007] Em um aspecto, um sistema de rastreio da mão em um sistema cirúrgico minimamente invasivo rastreia uma localização de parte de uma mão humana. Um parâmetro de controle do sistema do sistema cirúrgico minimamente invasivo é gerado com base na localização da parte da mão humana. A operação do sistema cirúrgico minimamente invasivo é controlada usando-se o parâmetro de controle do sistema.3/81 a review of vision-based hand gesture recognition. One conclusion presented was that most approaches are based on several underlying considerations that may be appropriate in a controlled laboratory environment, but that are not generalized in arbitrary environments. The authors stated that computer vision methods for hand gesture interfaces must surpass current performance in terms of robustness and speed to achieve interactivity and usability. In the medical field, gesture recognition was considered to leaf through sterile X-ray images. See Juan P. Wachs, et al., A Gesture-based Tool for Sterile Browsing of Radiology Images, Journal of the American Medical Informatics Association (2008; 15: 321-323, DOI 10.1197 / jamia.M24). SUMMARY [007] In one aspect, a hand tracking system in a minimally invasive surgical system tracks a location on part of a human hand. A minimally invasive surgical system control parameter is generated based on the location of the part of the human hand. The operation of the minimally invasive surgical system is controlled using the system control parameter.

[008] Em um aspecto, elementos sensores montados em parte de uma mão humana são rastreados para se obterem localizações da parte da mão humana. Uma posição e uma orientação de um ponto de controle são geradas com base na localização. A teleoperação de um dispositivo em um sistema cirúrgico minimamente invasivo é controlada com base na posição e orientação do ponto de controle. Em um aspecto, o dispositivo é um instrumento cirúrgico escravo teleoperado. Em outro aspecto, o dispositivo é um substituto virtual apresentado em uma imagem de vídeo de um campo cirúrgico. Exemplos de um substituto virtual incluem um instrumento cirúrgico escravo virtual, uma mão virtual[008] In one aspect, sensor elements mounted on part of a human hand are tracked to obtain locations on the part of the human hand. A position and orientation for a control point are generated based on the location. The teleoperation of a device in a minimally invasive surgical system is controlled based on the position and orientation of the control point. In one aspect, the device is a teleoperated slave surgical instrument. In another aspect, the device is a virtual substitute presented in a video image of a surgical field. Examples of a virtual substitute include a virtual slave surgical instrument, a virtual hand

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4/81 e um dispositivo de medicina remota (telestration) virtual.4/81 and a virtual remote medicine device (telestration).

[009] Em um aspecto adicional, gera-se um parâmetro de fechamento da pega além da posição e orientação do ponto de controle. A pega de um efetor terminal do instrumento cirúrgico escravo teleoperado é controlada com base no parâmetro de fechamento da pega.[009] In an additional aspect, a handle closing parameter is generated in addition to the position and orientation of the control point. The handle of a terminal effector of the teleoperated slave surgical instrument is controlled based on the handle closing parameter.

[0010] Em outro aspecto, o parâmetro de controle do sistema é uma posição e uma orientação de um ponto de controle usado para a teleoperação do instrumento cirúrgico escravo. Em ainda outro aspecto, o parâmetro de controle do sistema é determinado a partir de duas mãos. O parâmetro de controle do sistema é uma posição e uma orientação de um ponto de controle para uma das duas mãos, e uma posição e uma orientação de um ponto de controle para a outra das duas mãos. Os pontos de controle são usados para a teleoperação de um manipulador de câmera endoscópica no sistema cirúrgico minimamente invasivo.[0010] In another aspect, the system control parameter is a position and orientation of a control point used for the teleoperation of the slave surgical instrument. In yet another aspect, the system control parameter is determined from two hands. The system control parameter is a position and orientation from a control point to one of the two hands, and a position and orientation from a control point to the other of the two hands. The control points are used for the teleoperation of an endoscopic camera manipulator in the minimally invasive surgical system.

[0011] Em ainda outro aspecto, rastreiam-se elementos sensores montados em parte de uma segunda mão humana, além dos elementos sensores na parte da mão humana. Uma posição e uma orientação de um segundo ponto de controle são geradas com base na localização da parte da segunda mão humana. Nesse aspecto, tanto o ponto de controle, quanto o segundo ponto de controle são usados no controle da teleoperação.[0011] In yet another aspect, sensor elements mounted on part of a second human hand are tracked, in addition to the sensor elements on the part of the human hand. A position and orientation for a second control point are generated based on the location of the second human hand part. In this respect, both the control point and the second control point are used to control teleoperation.

[0012] Em ainda outro aspecto, rastreiam-se elementos sensores montados em dedos de uma mão humana. Um movimento entre os dedos é determinado, e a orientação de um instrumento cirúrgico escravo teleoperado em um sistema cirúrgico minimamente invasivo é controlado com base no movimento.[0012] In yet another aspect, sensor elements mounted on fingers of a human hand are tracked. A movement between the fingers is determined, and the orientation of a teleoperated slave surgical instrument in a minimally invasive surgical system is controlled based on the movement.

[0013] Quando o movimento é um primeiro movimento, o controle inclui o rolamento de uma ponta de um punho de instrumento cirúrgico[0013] When the movement is a first movement, the control includes rolling one end of a surgical instrument handle

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5/81 escravo em torno de sua direção de apontar. Quando o movimento é um segundo movimento diferente do primeiro movimento, o controle inclui o movimento de guinada do punho do instrumento cirúrgico escravo.5/81 slave around your pointing direction. When the movement is a second movement different from the first movement, the control includes the yaw movement of the slave surgical instrument's handle.

[0014] Um sistema cirúrgico minimamente invasivo inclui um sistema de rastreio da mão e um controlador acoplado ao sistema de rastreio da mão. O sistema de rastreio da mão rastreia localizações de uma pluralidade de elementos sensores montados em parte de uma mão humana. O controlador transforma as localizações em uma posição e uma orientação de um ponto de controle. O controlador envia um comando para mover um dispositivo no sistema cirúrgico minimamente invasivo baseado no ponto de controle. Mais uma vez, em um aspecto, o dispositivo é um instrumento cirúrgico escravo teleoperado, ao passo que, em outro aspecto, o dispositivo é um substituto virtual apresentado em uma imagem de vídeo de um campo cirúrgico.[0014] A minimally invasive surgical system includes a hand tracking system and a controller coupled to the hand tracking system. The hand tracking system tracks locations of a plurality of sensor elements mounted on part of a human hand. The controller transforms the locations into a position and orientation from a control point. The controller sends a command to move a device in the minimally invasive surgical system based on the control point. Once again, in one aspect, the device is a teleoperated slave surgical instrument, while in another aspect, the device is a virtual substitute presented in a video image of a surgical field.

[0015] Em um aspecto, o sistema também inclui um dispositivo de rastreio de dedo mestre incluindo a pluralidade de sensores de rastreio. O dispositivo de rastreio de dedo mestre também inclui um corpo compressível, uma primeira alça de dedo fixada ao corpo compressível e uma segunda alça de dedo fixada ao corpo compressível. Um primeiro sensor de rastreio na pluralidade de sensores de rastreio é fixado à primeira alça de dedo. Um segundo sensor de rastreio na pluralidade de sensores de rastreio é fixado à segunda alça de dedo.[0015] In one aspect, the system also includes a master finger tracking device including the plurality of tracking sensors. The master finger tracking device also includes a compressible body, a first finger loop attached to the compressible body and a second finger loop attached to the compressible body. A first tracking sensor in the plurality of tracking sensors is attached to the first finger loop. A second tracking sensor in the plurality of tracking sensors is attached to the second finger loop.

[0016] Portanto, em um aspecto, um sistema cirúrgico minimamente invasivo inclui um dispositivo de rastreio de dedo mestre. O dispositivo de rastreio de dedo mestre inclui um corpo compressível, uma primeira alça de dedo fixada ao corpo compressível e uma segunda alça de dedo fixada ao corpo compressível. Um primeiro sensor de rastreio é fixado à primeira alça de dedo. Um segundo sensor de rastreio é fixado à segunda alça de dedo.[0016] Therefore, in one aspect, a minimally invasive surgical system includes a master finger tracking device. The master finger tracking device includes a compressible body, a first finger loop attached to the compressible body and a second finger loop attached to the compressible body. A first tracking sensor is attached to the first finger loop. A second tracking sensor is attached to the second finger loop.

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 9/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 9/92

6/81 [0017] O corpo compressível inclui uma primeira extremidade, uma segunda extremidade e uma superfície exterior externa. A superfície exterior externa inclui uma primeira porção que se estende entre as primeira e segunda extremidades e uma segunda porção, oposta e afastada da primeira porção, que se estende entre as primeira e segunda extremidades.6/81 [0017] The compressible body includes a first end, a second end and an external outer surface. The outer outer surface includes a first portion that extends between the first and second ends and a second portion, opposite and away from the first portion, that extends between the first and second ends.

[0018] O corpo compressível também tem um comprimento. O comprimento é selecionado para limitar uma separação entre um primeiro dedo e um segundo dedo da mão humana.[0018] The compressible body also has a length. The length is selected to limit a separation between a first finger and a second finger on the human hand.

[0019] A primeira alça de dedo é fixada ao corpo compressível adjacente à primeira extremidade e se estende em torno da primeira porção da superfície exterior externa. Com a colocação da primeira alça de dedo em um primeiro dedo de uma mão humana, uma primeira parte da primeira porção da superfície exterior externa contacta o primeiro dedo.[0019] The first finger loop is attached to the compressible body adjacent to the first end and extends around the first portion of the outer outer surface. With the placement of the first finger loop on a first finger of a human hand, a first part of the first portion of the outer outer surface contacts the first finger.

[0020] A segunda alça de dedo é fixada ao corpo compressível adjacente à segunda extremidade e se estende em torno da primeira porção da superfície exterior externa. Com a colocação da segunda alça de dedo em um segundo dedo da mão humana, uma segunda parte da primeira porção da superfície exterior externa contacta o segundo dedo. Com o movimento dos primeiro e segundo dedos um na direção do outro, o corpo compressível é posicionado entre os dois dedos, de modo que o corpo compressível cria resistência ao movimento.[0020] The second finger loop is attached to the compressible body adjacent to the second end and extends around the first portion of the outer outer surface. By placing the second finger loop on a second finger of the human hand, a second part of the first portion of the outer outer surface contacts the second finger. With the movement of the first and second fingers towards each other, the compressible body is positioned between the two fingers, so that the compressible body creates resistance to movement.

[0021] Seleciona-se uma espessura do corpo compressível de modo que, quando uma ponta do primeiro dedo apenas toca uma ponta do segundo dedo, o corpo compressível esteja menos do que completamente comprimido. O corpo compressível é configurado para fornecer feedback háptico correspondente à força de aperto de um efetor terminal de um instrumento cirúrgico escravo teleoperado.[0021] A thickness of the compressible body is selected so that when a tip of the first finger only touches a tip of the second finger, the compressible body is less than completely compressed. The compressible body is configured to provide haptic feedback corresponding to the clamping force of a terminal effector of a teleoperated slave surgical instrument.

[0022] Em um aspecto, os primeiro e segundo sensores de rastreio[0022] In one respect, the first and second tracking sensors

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7/81 são sensores eletromagnéticos passivos. Em um aspecto adicional, cada sensor de rastreio eletromagnético passivo tem seis graus de liberdade.7/81 are passive electromagnetic sensors. In an additional aspect, each passive electromagnetic tracking sensor has six degrees of freedom.

[0023] Um método de uso do dispositivo de rastreio de dedo mestre inclui o rastreio de uma primeira localização de um sensor montado em um primeiro dedo de uma mão humana e de uma segunda localização de outro sensor montado em um segundo dedo. Cada localização tem N graus de liberdade, em que N é um número inteiro maior que zero. A primeira localização e a segunda localização são mapeadas em uma localização de ponto de controle. A localização de ponto de controle tem seis graus de liberdade. Os seis graus de liberdade são menores que ou iguais a 2*N graus de liberdade. A primeira localização e a segunda localização também são mapeadas em um parâmetro com um único grau de liberdade. A teleoperação de um instrumento cirúrgico escravo em um sistema cirúrgico minimamente invasivo é controlada com base na localização do ponto de controle e no parâmetro.[0023] One method of using the master finger tracking device includes tracking a first location of a sensor mounted on a first finger of a human hand and a second location of another sensor mounted on a second finger. Each location has N degrees of freedom, where N is an integer greater than zero. The first location and the second location are mapped to a checkpoint location. The control point location has six degrees of freedom. The six degrees of freedom are less than or equal to 2 * N degrees of freedom. The first location and the second location are also mapped to a parameter with a single degree of freedom. The teleoperation of a slave surgical instrument in a minimally invasive surgical system is controlled based on the location of the control point and the parameter.

[0024] Em um primeiro aspecto, o parâmetro é uma distância de fechamento da pega. Em um segundo aspecto, o parâmetro compreende uma orientação. Em outro aspecto, N é seis, ao passo que, em um aspecto diferente, N é cinco.[0024] In a first aspect, the parameter is a closing distance of the handle. In a second aspect, the parameter comprises an orientation. In another aspect, N is six, while in a different aspect, N is five.

[0025] Em ainda outro aspecto, elementos sensores montados em parte de uma mão humana são rastreados para se obter uma pluralidade de localizações da parte da mão humana. Um gesto de mão de uma pluralidade de gestos de mão conhecidos é selecionado com base na pluralidade de localizações. A operação de um sistema cirúrgico minimamente invasivo é controlada com base no gesto de mão.[0025] In yet another aspect, sensor elements mounted on part of a human hand are tracked to obtain a plurality of locations on the part of the human hand. A hand gesture from a plurality of known hand gestures is selected based on the plurality of locations. The operation of a minimally invasive surgical system is controlled based on the hand gesture.

[0026] O gesto de mão pode ser qualquer um de uma pose de gesto de mão, uma trajetória de gesto de mão ou uma combinação de uma pose de gesto de mão e uma trajetória de gesto de mão. Quando o gesto[0026] The hand gesture can be any of a hand gesture pose, a hand gesture trajectory or a combination of a hand gesture pose and a hand gesture trajectory. When the gesture

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8/81 de mão é uma pose de gesto de mão e a pluralidade de gestos de mão conhecidos inclui uma pluralidade de poses de gesto de mão conhecidas, uma interface de usuário do sistema cirúrgico minimamente invasivo é controlada com base na pose de gesto de mão.8/81 hand is a hand gesture pose and the plurality of known hand gestures includes a plurality of known hand gesture poses, a minimally invasive surgical system user interface is controlled based on the hand gesture pose .

[0027] Além disso, em um aspecto, quando o gesto de mão é uma pose de gesto de mão, a seleção de gesto de mão inclui a geração de um conjunto de características observadas a partir da pluralidade de localizações rastreadas. O conjunto de características observadas é comparado com conjuntos de características da pluralidade de poses de gesto de mão conhecidas. Um dos gestos de mão conhecidos é selecionado como a pose de gesto de mão. A pose de gesto de mão conhecida selecionada é mapeada em um comando de sistema, e o comando de sistema é desencadeado no sistema cirúrgico minimamente invasivo.[0027] Furthermore, in one aspect, when the hand gesture is a hand gesture pose, the hand gesture selection includes the generation of a set of characteristics observed from the plurality of tracked locations. The set of characteristics observed is compared with sets of characteristics of the plurality of known hand gesture poses. One of the known hand gestures is selected as the hand gesture pose. The selected known hand gesture pose is mapped to a system command, and the system command is triggered in the minimally invasive surgical system.

[0028] Em ainda outro aspecto, quando o gesto de mão inclui uma trajetória de gesto de mão, a interface de usuário do sistema cirúrgico minimamente invasivo é controlada com base na trajetória do gesto de mão.[0028] In yet another aspect, when the hand gesture includes a hand gesture trajectory, the user interface of the minimally invasive surgical system is controlled based on the trajectory of the hand gesture.

[0029] No sistema cirúrgico minimamente invasivo com os sistemas de rastreio da mão e o controlador, o controlador transforma as localizações em um gesto de mão. O controlador envia um comando para modificar um modo de operação do sistema cirúrgico minimamente invasivo com base no gesto de mão.[0029] In the minimally invasive surgical system with the hand tracking systems and the controller, the controller turns the locations into a hand gesture. The controller sends a command to modify a minimally invasive operating system operation mode based on the hand gesture.

[0030] Em ainda outro aspecto, um elemento sensor montado em parte de um ser humano é rastreado para se obter uma localização da parte da mão humana. Com base na localização, o método determina se uma posição da parte da mão humana está dentro de uma distância de limiar de uma posição de uma pega de ferramenta mestra de um sistema cirúrgico minimamente invasivo. A operação do sistema cirúrgico minimamente invasivo é controlada com base em um resultado[0030] In yet another aspect, a sensor element mounted on part of a human being is tracked to obtain a location of the part of the human hand. Based on location, the method determines whether a position of the human hand part is within a threshold distance from a position of a master tool handle of a minimally invasive surgical system. The operation of the minimally invasive surgical system is controlled based on a result

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9/81 da determinação. Em um aspecto, a teleoperação de um instrumento cirúrgico escravo teleoperado acoplado à pega da ferramenta mestra é controlada com base em um resultado da determinação. Em outro aspecto, o monitor de uma interface de usuário ou o monitor de um visual substituto é controlado com base no resultado da determinação. [0031] Em um aspecto, a posição da parte da mão humana é especificada por uma posição do ponto de controle. Em outro aspecto, a posição da parte da mão humana é uma posição do dedo indicador. [0032] Um sistema cirúrgico minimamente invasivo inclui um sistema de rastreio da mão. O sistema de rastreio da mão rastreia uma localização de parte de uma mão humana. Um controlador usa a localização na determinação de se a mão de um cirurgião está suficientemente próxima a uma pega de ferramenta mestra para permitir uma operação particular do sistema cirúrgico minimamente invasivo. [0033] Um sistema cirúrgico minimamente invasivo também inclui um controlador acoplado ao sistema de rastreio da mão. O controlador converte a localização em um parâmetro de controle do sistema e injeta no sistema cirúrgico minimamente invasivo um comando baseado no parâmetro de controle do sistema.9/81 of the determination. In one aspect, the teleoperation of a teleoperated slave surgical instrument coupled to the handle of the master tool is controlled based on a result of the determination. In another aspect, the monitor of a user interface or the monitor of a substitute visual is controlled based on the result of the determination. [0031] In one aspect, the position of the human hand part is specified by a position of the control point. In another aspect, the position of the part of the human hand is a position of the index finger. [0032] A minimally invasive surgical system includes a hand tracking system. The hand tracking system tracks a location of part of a human hand. A controller uses location to determine whether a surgeon's hand is close enough to a master tool handle to allow for a particular operation of the minimally invasive surgical system. [0033] A minimally invasive surgical system also includes a controller coupled to the hand tracking system. The controller converts the location into a system control parameter and injects a command based on the system control parameter into the minimally invasive surgical system.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0034] A figura 1 é uma vista diagramática de alto nível de um sistema cirúrgico teleoperado minimamente invasivo incluindo um sistema de rastreio da mão.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [0034] Figure 1 is a high-level diagrammatic view of a minimally invasive teleoperated surgical system including a hand tracking system.

[0035] As figuras 2A a 2G são exemplos de várias configurações de uma pega de ferramenta mestra com rastreio de mão usada para controlar um instrumento cirúrgico escravo teleoperado do sistema cirúrgico teleoperado minimamente invasivo da figura 1.[0035] Figures 2A to 2G are examples of various configurations of a master tool handle with hand tracking used to control a teleoperated slave surgical instrument from the minimally invasive teleoperated surgical system of figure 1.

[0036] As figuras 3A a 3D são exemplos de poses de gesto de mão usadas para controlar modos do sistema no sistema cirúrgico teleoperado minimamente invasivo da figura 1.[0036] Figures 3A to 3D are examples of hand gesture poses used to control system modes in the minimally invasive teleoperated surgical system of figure 1.

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10/81 [0037] As figuras 4A to 4C são exemplos de trajetórias de gesto de mão que também são usadas para controlar modos do sistema no sistema cirúrgico teleoperado minimamente invasivo da figura 1.10/81 [0037] Figures 4A to 4C are examples of hand gesture trajectories that are also used to control system modes in the minimally invasive teleoperated surgical system of figure 1.

[0038] A figura 5 é uma ilustração da colocação de marcadores fiduciais para rastreio de mão em um sistema de rastreio à base de câmara.[0038] Figure 5 is an illustration of placing fiducial markers for hand tracking in a camera-based tracking system.

[0039] As figuras 6A e 6B são diagramas mais detalhados do console do cirurgião da figura 1 e incluem exemplos de sistemas de coordenadas utilizados no rastreio de mão pelo sistema cirúrgico teleoperado minimamente invasivo da figura 1.[0039] Figures 6A and 6B are more detailed diagrams of the surgeon's console in figure 1 and include examples of coordinate systems used in hand tracking by the minimally invasive teleoperated surgical system in figure 1.

[0040] A figura 7 é uma ilustração mais detalhada de uma pega de ferramenta mestra usada na mão e das localizações e sistemas de coordenadas usados no rastreio de mão pelo sistema cirúrgico teleoperado minimamente invasivo da figura 1.[0040] Figure 7 is a more detailed illustration of a master tool handle used in the hand and of the locations and coordinate systems used in hand tracking by the minimally invasive teleoperated surgical system in Figure 1.

[0041] A figura 8 é um fluxograma de processo de um processo usado no sistema de rastreio para rastrear dedos da mão e usado para gerar dados para a teleoperação de um instrumento cirúrgico escravo no sistema cirúrgico teleoperado minimamente invasivo da figura 1.[0041] Figure 8 is a process flow chart of a process used in the screening system to track fingers and used to generate data for the teleoperation of a slave surgical instrument in the minimally invasive teleoperated surgical system of figure 1.

[0042] A figura 9 é um fluxograma de processo mais detalhado do processo de DADOS DE LOCALIZAÇÃO DE MAPA PARA CONTROLAR PARÂMETRO DE PONTO E PEGA da figura 8.[0042] Figure 9 is a more detailed process flow chart of the MAP LOCATION DATA process to CONTROL POINT AND HANDLE PARAMETER of figure 8.

[0043] A figura 10 é um fluxograma de processo de um processo usado no sistema de rastreio para reconhecer poses de gesto de mão e trajetórias de gesto de mão.[0043] Figure 10 is a process flow chart of a process used in the tracking system to recognize hand gesture poses and hand gesture trajectories.

[0044] A figura 11 é um fluxograma de processo de um processo usado no sistema de rastreio para detecção da presença de mão.[0044] Figure 11 is a process flow chart of a process used in the screening system to detect the presence of hand.

[0045] A figura 12 é uma ilustração de um exemplo de um dispositivo de rastreio de dedo mestre.[0045] Figure 12 is an illustration of an example of a master finger tracking device.

[0046] A figura 13 é uma ilustração de uma imagem de vídeo, apresentada em um dispositivo de exibição, incluindo um visual[0046] Figure 13 is an illustration of a video image, presented on a display device, including a visual

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11/81 substituto, que, neste exemplo, inclui um instrumento fantasma virtual, e um instrumento cirúrgico escravo teleoperado.11/81 substitute, which, in this example, includes a virtual phantom instrument, and a teleoperated slave surgical instrument.

[0047] A figura 14 é uma ilustração de uma imagem de vídeo, apresentada em um dispositivo de exibição, incluindo visuais substitutos, que, neste exemplo, inclui um par de mãos virtuais, e instrumentos cirúrgicos escravos teleoperados.[0047] Figure 14 is an illustration of a video image, presented on a display device, including substitute visuals, which, in this example, includes a pair of virtual hands, and teleoperated slave surgical instruments.

[0048] A figura 15 é uma ilustração de uma imagem de vídeo, apresentada em um dispositivo de exibição, incluindo visuais substitutos, que, neste exemplo, inclui um dispositivo de medicina remota virtual e um instrumento fantasma virtual, e instrumentos cirúrgicos escravos teleoperados.[0048] Figure 15 is an illustration of a video image, presented on a display device, including substitute visuals, which, in this example, includes a virtual remote medicine device and a virtual ghost instrument, and teleoperated slave surgical instruments.

[0049] Nos desenhos, o primeiro algarismo de um número de referência de três algarismos indica o número de figura da figura em que o elemento com esse número de referência primeiro apareceu, e os primeiros dois algarismos de um número de referência de quatro algarismos indicam o número de figura da figura em que o elemento com esse número de referência primeiro apareceu.[0049] In the drawings, the first digit of a three-digit reference number indicates the figure number of the figure in which the element with that reference number first appeared, and the first two digits of a four-digit reference number indicate the figure number of the figure where the element with that reference number first appeared.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0050] Conforme aqui usado, uma localização inclui uma posição e uma orientação.DETAILED DESCRIPTION [0050] As used here, a location includes a position and an orientation.

[0051] Conforme aqui usado, um gesto de mão, às vezes chamado de gesto, inclui uma pose de gesto de mão, uma trajetória de gesto de mão e uma combinação de uma pose de gesto de mão e uma trajetória de gesto de mão.[0051] As used here, a hand gesture, sometimes called a gesture, includes a hand gesture pose, a hand gesture path and a combination of a hand gesture pose and a hand gesture path.

[0052] Aspectos desta invenção aumentam a capacidade de controle de sistemas cirúrgicos minimamente invasivos, por exemplo, o sistema cirúrgico teleoperado minimamente invasivo da Vinci® comercializado pela Intuitive Surgical, Inc. de Sunnyvale, Califórnia, por utilização de informações de localização da mão no controle do sistema cirúrgico minimamente invasivo. Uma localização medida de um ou mais[0052] Aspects of this invention increase the ability to control minimally invasive surgical systems, for example, the da Vinci® minimally invasive teleoperated surgical system marketed by Intuitive Surgical, Inc. of Sunnyvale, California, by using hand location information in control of the minimally invasive surgical system. A measured location of one or more

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12/81 dedos da mão é usada para determinar um parâmetro de controle do sistema que, por sua vez, é usado para desencadear um comando de sistema no sistema cirúrgico. Os comandos de sistema dependem da localização da pessoa cuja localização da mão está sendo rastreada, isto é, se a pessoa está em um console de cirurgião.12/81 fingers is used to determine a system control parameter which, in turn, is used to trigger a system command in the surgical system. System commands depend on the location of the person whose hand location is being tracked, that is, whether the person is on a surgeon's console.

[0053] Quando as localizações medidas são quatro dedos da mão de uma pessoa que não esteja no console do cirurgião, os comandos de sistema incluem um comando para alterar a orientação de uma parte de um instrumento cirúrgico escravo teleoperado com base em uma combinação de orientação da mão e movimento relativo de dois dedos de uma mão, e um comando para mover uma ponta de um instrumento cirúrgico escravo teleoperado, de modo que o movimento da ponta siga o movimento de uma parte da mão. Quando as localizações medidas são quatro dedos da mão de uma pessoa no console de cirurgião, os comandos de sistema incluem comandos que permitem ou impedem que o movimento de um instrumento cirúrgico escravo continue a seguir o movimento de uma pega de ferramenta mestra. Quando as localizações medidas são quatro dedos da mão de uma pessoa que não esteja no console do cirurgião ou quatro dedos da mão de uma pessoa no console de cirurgião, os comandos de sistema incluem comandar o sistema, ou uma parte do sistema, para realizar uma ação baseada em uma pose de gesto de mão, e comandar o sistema, ou uma parte do sistema, para realizar uma ação baseada em uma trajetória de gesto de mão.[0053] When the measured locations are four fingers of a person who is not on the surgeon's console, the system commands include a command to change the orientation of a part of a teleoperated slave surgical instrument based on a combination of orientation of the hand and relative movement of two fingers of a hand, and a command to move a tip of a teleoperated slave surgical instrument, so that the movement of the tip follows the movement of a part of the hand. When the measured locations are four fingers of a person's hand on the surgeon console, the system commands include commands that allow or prevent the movement of a slave surgical instrument from continuing to follow the movement of a master tool handle. When the measured locations are four fingers of a person who is not on the surgeon's console or four fingers of a person on the surgeon's console, system commands include commanding the system, or a part of the system, to perform a action based on a hand gesture pose, and command the system, or part of the system, to perform an action based on a hand gesture trajectory.

[0054] A figura 1 é uma vista diagramática de alto nível de um sistema cirúrgico teleoperado minimamente invasivo 100, por exemplo, o da Vinci® Surgical System, incluindo um sistema de rastreio da mão. Há outras peças, cabos e outros associados ao da Vinci® Surgical System, mas esses não são ilustrados na figura 1 para evitar desvios da exposição. Informações adicionais referentes a sistemas cirúrgicos[0054] Figure 1 is a high-level diagrammatic view of a minimally invasive teleoperated surgical system 100, for example, the da Vinci® Surgical System, including a hand tracking system. There are other parts, cables and others associated with the da Vinci® Surgical System, but these are not illustrated in figure 1 to avoid deviations from exposure. Additional information regarding surgical systems

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13/81 minimamente invasivos podem ser encontradas, por exemplo, no pedido de patente U.S. n° 11/762.165 (depositado em 13 de junho de 2007, que apresenta um Sistema Cirúrgico Minimamente Invasivo), e na patente U.S. n° 6.331.181 (expedida em 18 de dezembro de 2001, que apresenta Ferramentas Robóticas Cirúrgicas, Arquitetura de Dados e Uso), ambos aqui incorporados por referência. Veja também, por exemplo, as patentes norte-americanas n° 7.155.315 (depositada em 12 de dezembro de 2005; que apresenta um Controle Referenciado em Câmara em um Aparelho Cirúrgico Minimamente Invasivo) e 7.574.250 (depositada em 4 de fevereiro de 2003; que apresenta um Aparelho de Deslocamento de Imagem e Método Para um Sistema Telerrobótico), que são ambas aqui incorporadas por referência.Minimally invasive 13/81 can be found, for example, in US patent application No. 11 / 762,165 (filed on June 13, 2007, which features a Minimally Invasive Surgical System), and in US patent No. 6,331,181 ( issued on December 18, 2001, which presents Surgical Robotic Tools, Data Architecture and Usage), both of which are incorporated herein by reference. See also, for example, US patents No. 7,155,315 (filed on December 12, 2005; which features a Referenced Control in a Minimally Invasive Surgical Apparatus) and 7,574,250 (filed on February 4, 2005) 2003; which presents an Image Displacement Apparatus and Method for a Telerobotic System), both of which are incorporated herein by reference.

[0055] Neste exemplo, o sistema 100 inclui um carrinho 110 com uma pluralidade de manipuladores. Cada manipulador e o instrumento cirúrgico escravo teleoperado controlado por esse manipulador podem ser acoplados e desacoplados de manipuladores de ferramenta mestra no console de cirurgião 185 e, além disso, podem ser acoplados e desacoplados de uma pega de rastreio de dedo mestra não energizada e mecanicamente não embasada 170, às vezes chamada de pega de rastreio de dedo mestra 170.[0055] In this example, system 100 includes a cart 110 with a plurality of handlers. Each manipulator and the teleoperated slave surgical instrument controlled by that manipulator can be coupled and decoupled from master tool manipulators on the 185 surgeon console and, in addition, they can be coupled and decoupled from a non-energized and mechanically non-energized master tracking handle base 170, sometimes called the master finger tracking handle 170.

[0056] Um endoscópio estereoscópico 112 montado no manipulador 113 fornece uma imagem do campo cirúrgico 103 dentro do paciente 111, que é exibida no monitor 187 e no monitor do console de cirurgião 185. A imagem inclui imagens de qualquer um dos dispositivos cirúrgicos escravos no campo de visão do endoscópio estereoscópico 112. As interações entre os manipuladores de ferramenta mestra no console de cirurgião 185, os dispositivos cirúrgicos escravos e o endoscópio estereoscópico 112 são as mesmas de um sistema conhecido e, portanto, são conhecidas por aqueles versados na técnica.[0056] A stereoscopic endoscope 112 mounted on the manipulator 113 provides an image of the surgical field 103 within the patient 111, which is displayed on monitor 187 and on the monitor of the surgeon console 185. The image includes images of any of the slave surgical devices on the field of view of the stereoscopic endoscope 112. The interactions between the master tool manipulators on the surgeon console 185, the slave surgical devices and the stereoscopic endoscope 112 are the same as in a known system and are therefore known to those skilled in the art.

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14/81 [0057] Em um aspecto, o cirurgião 181 move pelo menos um dedo da mão do cirurgião, o que, por sua vez, faz com que um sensor na pega de rastreio de dedo mestra 170 mude de localização. O transmissor de rastreio de mão 175 fornece um campo de modo que as novas posição e orientação do dedo sejam lidas pela pega de rastreio de dedo mestra 170. As novas posição e orientação lidas são fornecidas ao controlador de rastreio de mão 130.14/81 [0057] In one aspect, the surgeon 181 moves at least one finger from the surgeon's hand, which in turn causes a sensor on the master finger tracking handle 170 to change location. The hand tracking transmitter 175 provides a field so that the new finger position and orientation are read by the master finger tracking handle 170. The new position and orientation read are provided to the hand tracking controller 130.

[0058] Em um aspecto, conforme explicado mais completamente abaixo, o controlador de rastreio de mão 130 mapeia a posição e orientação lidas em uma posição do ponto de controle e uma orientação do ponto de controle em um sistema de coordenadas de olho do cirurgião 181. O controlador de rastreio de mão 130 envia essa informação de localização para o controlador de sistema 140 que, por sua vez, envia um comando de sistema para o instrumento cirúrgico escravo teleoperado acoplado à pega de rastreio de dedo mestra 170. Conforme explicado mais completamente abaixo, usando a pega de rastreio de dedo mestra 170, o cirurgião 181 pode controlar, por exemplo, a pega de um efetor terminal do instrumento cirúrgico escravo teleoperado, assim como o rolamento e a guinada de um punho acoplado ao efetor terminal.[0058] In one aspect, as explained more fully below, the hand tracking controller 130 maps the position and orientation read at a control point position and a control point orientation in a surgeon 181 eye coordinate system The hand tracking controller 130 sends this location information to the system controller 140 which, in turn, sends a system command to the teleoperated slave surgical instrument coupled to the master finger tracking handle 170. As explained more fully below, using the master finger tracking handle 170, the surgeon 181 can control, for example, the handle of a terminal effector of the teleoperated slave surgical instrument, as well as the bearing and yaw of a handle coupled to the terminal effector.

[0059] Em outro aspecto, o rastreio de mão de pelo menos uma parte da mão do cirurgião 181 ou da mão do cirurgião 180 é usado pelo controlador de rastreio de mão 130 para determinar se uma pose de gesto de mão é feita pelo cirurgião, ou uma combinação de uma pose de gesto de mão e uma trajetória de gesto de mão é feita pelo cirurgião. Cada pose de gesto de mão e cada trajetória combinada com uma pose de gesto de mão é mapeada em um comando de sistema diferente. Os comandos de sistema controlam, por exemplo, alterações de modo do sistema e controlam outros aspectos do sistema cirúrgico minimamente invasivo 100.[0059] In another aspect, hand tracking of at least part of the hand of the surgeon 181 or the hand of the surgeon 180 is used by the hand tracking controller 130 to determine whether a hand gesture pose is performed by the surgeon, or a combination of a hand gesture pose and a hand gesture trajectory is done by the surgeon. Each hand gesture pose and each trajectory combined with a hand gesture pose is mapped to a different system command. System commands control, for example, changes in system mode and control other aspects of the minimally invasive surgical system 100.

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15/81 [0060] Por exemplo, em vez de usar pedais e comutadores para os pés, como em um sistema cirúrgico minimamente invasivo conhecido, usa-se um gesto de mão, uma pose de gesto de mão ou uma trajetória de gesto de mão, (i) para iniciar o acompanhamento entre movimentos da pega de ferramenta mestra e instrumento cirúrgico escravo teleoperado associado, (ii) para ativação da embreagem mestra (que desacopla o controle mestre o instrumento escravo), (iii) para controle da câmera endoscópica (que permite que o mestre controle o movimento ou características do endoscópio, como foco ou zoom eletrônico), (iv) para trocar o braço robótico (que troca um controle mestre particular entre dois instrumentos escravos), e (v) para troca TILEPRO® (que alterna a exibição de uma janela e vídeo auxiliar no monitor do cirurgião) (TILEPRO é uma marca registrada da Intuitive Surgical, Inc. de Sunnyvale, CA,U.S.A).15/81 [0060] For example, instead of using pedals and foot switches, as in a known minimally invasive surgical system, a hand gesture, a hand gesture pose or a hand gesture trajectory is used , (i) to start tracking movements between the master tool handle and the associated teleoperated slave surgical instrument, (ii) to activate the master clutch (which decouples the master control from the slave instrument), (iii) to control the endoscopic camera ( which allows the master to control the movement or characteristics of the endoscope, such as focus or electronic zoom), (iv) to exchange the robotic arm (which exchanges a particular master control between two slave instruments), and (v) to exchange TILEPRO® ( that alternates the display of a window and auxiliary video on the surgeon's monitor) (TILEPRO is a registered trademark of Intuitive Surgical, Inc. of Sunnyvale, CA, USA).

[0061] Quando há apenas duas pegas de ferramenta mestra no sistema 100, e o cirurgião 180 deseja controlar o movimento de um instrumento cirúrgico escravo diferente dos dois instrumentos cirúrgicos escravos teleoperados acoplados às duas pegas de ferramenta mestra, o cirurgião pode travar um ou ambos os instrumentos cirúrgicos escravos teleoperados, em vez de usar um primeiro gesto de mão. O cirurgião associa, então, uma ou ambas as pegas de ferramenta mestra a outros instrumentos cirúrgicos escravos presos aos braços manipuladores usando um diferente gesto de mão que, nesta implementação, faz uma associação de troca da pega de ferramenta mestra com outro instrumento cirúrgico escravo teleoperado. O cirurgião 181 realiza um procedimento equivalente quando há apenas duas pegas de rastreio de dedo mestras no sistema 100.[0061] When there are only two master tool handles in system 100, and surgeon 180 wants to control the movement of a slave surgical instrument other than the two teleoperated slave surgical instruments coupled to the two master tool handles, the surgeon can lock one or both teleoperated slave surgical instruments, instead of using a first hand gesture. The surgeon then associates one or both of the master tool handles with other slave surgical instruments attached to the manipulating arms using a different hand gesture which, in this implementation, makes an exchange association between the master tool handle and another teleoperated slave surgical instrument. . Surgeon 181 performs an equivalent procedure when there are only two master finger tracking handles on the 100 system.

[0062] Em ainda outro aspecto, uma unidade de rastreio de mão[0062] In yet another aspect, a hand tracking unit

186 montada no console de cirurgião 185 rastreia pelo menos uma parte da mão do cirurgião 180 e envia a informação de localização lida para o186 mounted on the surgeon console 185 tracks at least part of the surgeon's hand 180 and sends the location information read to the

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16/81 controlador de rastreio de mão 130. O controlador de rastreio de mão 130 determina quando a mão do cirurgião está suficiente próxima da pega de ferramenta mestra para permitir que o sistema acompanhe, por exemplo, o movimento do instrumento cirúrgico escravo segue o movimento da pega de ferramenta mestra. Conforme explicado mais completamente abaixo, em um aspecto, o controlador de rastreio de mão 130 determina a posição da mão do cirurgião e a posição da pega de ferramenta mestra correspondente. Se a diferença nas duas posições estiver dentro de uma distância predeterminada, por exemplo, menos que uma separação de limiar, permite-se o acompanhamento, de outra forma, inibe-se o acompanhamento. Assim, a distância é usada como uma medida da presença da mão do cirurgião com relação à pega de ferramenta mestra no console de cirurgião 185. Em outro aspecto, quando a posição da mão do cirurgião com relação à posição da pega de ferramenta mestra for menor que a separação de limiar, inibe-se a exibição de uma interface de usuário em um monitor, por exemplo, desliga-se o dispositivo de exibição. Inversamente, quando a posição da mão do cirurgião com relação à posição da pega de ferramenta mestra é maior que a separação de limiar, a interface de usuário é exibida no dispositivo de exibição, por exemplo, ele é ligado.16/81 hand tracking controller 130. Hand tracking controller 130 determines when the surgeon's hand is close enough to the master tool handle to allow the system to track, for example, the movement of the slave surgical instrument following the movement of the master tool handle. As explained more fully below, in one aspect, the hand tracking controller 130 determines the position of the surgeon's hand and the position of the corresponding master tool handle. If the difference in the two positions is within a predetermined distance, for example, less than a threshold separation, monitoring is allowed, otherwise monitoring is inhibited. Thus, the distance is used as a measure of the presence of the surgeon's hand with respect to the master tool handle on the surgeon console 185. In another aspect, when the position of the surgeon's hand with respect to the position of the master tool handle is less that the threshold separation, the display of a user interface on a monitor is inhibited, for example, the display device is turned off. Conversely, when the position of the surgeon's hand relative to the position of the master tool handle is greater than the threshold separation, the user interface is displayed on the display device, for example, it is turned on.

[0063] A detecção de presença da mão do cirurgião é um problema de longa data. A detecção de presença foi tentada muitas vezes usando diferentes tecnologias de leitura de contato, como comutadores capacitivos, sensores de pressão e comutadores mecânicos. Entretanto, essas abordagens são inerentemente problemáticas, porque os cirurgiões têm preferências diferentes quanto a como e onde segurar a pega de ferramenta mestra. Usa-se a distância como uma medida da presença é vantajosa, porque esse tipo de detecção de presença permite que o cirurgião toque a pega de ferramenta mestra levemente e, então, momentaneamente rompa o contato físico para[0063] Detecting the presence of the surgeon's hand is a long-standing problem. Presence detection has been attempted many times using different contact reading technologies, such as capacitive switches, pressure sensors and mechanical switches. However, these approaches are inherently problematic, because surgeons have different preferences as to how and where to hold the master tool handle. Distance is used as a measure of presence is advantageous, because this type of presence detection allows the surgeon to lightly touch the master tool handle and then momentarily break physical contact to

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 20/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 20/92

17/81 ajustar a pega de ferramenta mestra, mas não restringe como o cirurgião segura a pega de ferramenta mestra com seus dedos. Controle de Instrumento Cirúrgico Mediante Rastreio da Mão [0064] Um exemplo de uma pega de rastreio de dedo mestra não energizada e mecanicamente não embasada 270, às vezes chamada de pega de rastreio de dedo mestra 270, é ilustrado nas figuras 2A a 2D em diferentes configurações, que são descritas mais completamente abaixo. A pega de rastreio de dedo mestra 270 inclui sensores montados nos dedos 211, 212, às vezes chamados de sensores montados nos dedos e polegar 211, 212, que rastreiam independentemente a localização (posição e orientação em um exemplo) de cada um de uma ponta do dedo indicador 292B e uma ponta do polegar 292A, isto é, rastreiam a localização de dois dedos da mão do cirurgião. Assim, a localização da própria mão é rastreada, em oposição ao rastreio da localização de pegas de ferramenta mestra em um sistema cirúrgico minimamente invasivo conhecido.17/81 adjust the master tool handle, but do not restrict how the surgeon holds the master tool handle with your fingers. Control of Surgical Instrument Through Hand Tracking [0064] An example of a non-energized and mechanically unfounded master finger tracking handle 270, sometimes called a master finger tracking handle 270, is illustrated in figures 2A to 2D in different configurations, which are more fully described below. The master finger tracking handle 270 includes sensors mounted on fingers 211, 212, sometimes called sensors mounted on fingers and thumb 211, 212, which independently track the location (position and orientation in an example) of each of a tip of the index finger 292B and a tip of the thumb 292A, that is, track the location of two fingers of the surgeon's hand. Thus, the location of the hand itself is tracked, as opposed to tracking the location of master tool handles in a known minimally invasive surgical system.

[0065] Em um aspecto, os sensores fazem o rastreio de seis graus de liberdade (três de translação e três de rotação) para cada dedo da mão na qual o sensor está montado. Em outro aspecto, os sensores fazem o rastreio de cinco graus de liberdade (três de translação e dois de rotação) para cada dedo da mão na qual o sensor está montado.[0065] In one aspect, the sensors track six degrees of freedom (three of translation and three of rotation) for each finger of the hand on which the sensor is mounted. In another aspect, the sensors track five degrees of freedom (three of translation and two of rotation) for each finger of the hand on which the sensor is mounted.

[0066] Em ainda outro aspecto, os sensores fazem o rastreio de três graus de liberdade (três de translação) para cada dedo da mão na qual o sensor está montado. Quando dois dedos são, cada um, rastreados com três graus de liberdade, os seis graus de liberdade de translação totais são suficientes para controlar um instrumento cirúrgico escravo que não inclua um mecanismo de punho.[0066] In yet another aspect, the sensors track three degrees of freedom (three of translation) for each finger of the hand on which the sensor is mounted. When two fingers are each tracked with three degrees of freedom, the full six degrees of freedom of translation is sufficient to control a slave surgical instrument that does not include a wrist mechanism.

[0067] Um conector acolchoado com espuma 210 é conectado entre os sensores montados nos dedos e polegar 211, 212. O conector 210 restringe o polegar 292A e o indicador 292B, isto é, os dedos da[0067] A foam padded connector 210 is connected between the sensors mounted on the fingers and thumb 211, 212. The connector 210 restricts the thumb 292A and the indicator 292B, that is, the fingers of the

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 21/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 21/92

18/81 mão 291R, dentro de uma distância fixa, isto é, há uma distância de separação máxima entre os dedos da mão 291R na qual se monta a pega de rastreio de dedo mestra 270. Quando o polegar 292A e o indicador 292B são movidos da separação máxima (figura 2A) para uma configuração completamente fechada (figura 2D), o acolchoamento proporciona um feedback positivo para ajudar o cirurgião 181 a controlar a força de aperto de um efetor terminal de um instrumento cirúrgico escravo teleoperado acoplado à pega de rastreio de dedo mestra 170. [0068] Para a posição ilustrada na figura 2A, com o polegar 292A e o indicador 292B separados pela distância máxima permitida pela pega de rastreio de dedo mestra 270, a força de aperto mínima. Inversamente, na posição ilustrada na figura 2D, em que o polegar 292A e o indicador 292 estão tão próximos quanto permitido pelo conector 210, isto é, separados pela distância mínima permitida pela pega de rastreio de dedo mestra 270, a força de aperto é máxima. As figuras 2B e 2C representam posições que são mapeadas em forças de aperto intermediárias.18/81 hand 291R, within a fixed distance, that is, there is a maximum separation distance between the fingers of the hand 291R on which the master finger tracking handle 270 is mounted. When the thumb 292A and index finger 292B are moved from maximum separation (figure 2A) to a completely closed configuration (figure 2D), the padding provides positive feedback to help surgeon 181 control the clamping force of a terminal effector of a teleoperated slave surgical instrument attached to the screening handle master finger 170. [0068] For the position shown in figure 2A, with the thumb 292A and the index finger 292B separated by the maximum distance allowed by the master finger tracking handle 270, the minimum clamping force. Conversely, in the position shown in figure 2D, where the thumb 292A and index finger 292 are as close as allowed by connector 210, that is, separated by the minimum distance allowed by the master finger tracking handle 270, the clamping force is maximum . Figures 2B and 2C represent positions that are mapped to intermediate clamping forces.

[0069] Conforme explicado mais completamente abaixo, as localizações (posições e orientações) do polegar 292A e do indicador 292B nas figuras 2A a 2D são mapeadas em um parâmetro de fechamento da pega, por exemplo, um valor de fechamento da pega normalizado que é usado para controlar a pega do instrumento cirúrgico escravo teleoperado acoplado à pega de rastreio de dedo mestra 270. Especificamente, as localizações lidas do polegar 292A e o indicador 292B são mapeadas no parâmetro de fechamento da pega pelo controlador de rastreio de mão 130.[0069] As explained more fully below, the locations (positions and orientations) of the thumb 292A and indicator 292B in figures 2A to 2D are mapped into a handle closing parameter, for example, a normalized handle closing value that is used to control the handle of the teleoperated slave surgical instrument coupled to the master finger tracking handle 270. Specifically, the locations read from the thumb 292A and the indicator 292B are mapped in the handle closure parameter by the hand tracking controller 130.

[0070] Assim, rastreia-se uma localização de uma parte da mão do cirurgião 181. Com base na localização rastreada, um parâmetro de controle de sistema do sistema cirúrgico minimamente invasivo 100, isto é, um parâmetro de fechamento da pega, é gerado pelo controlador de[0070] Thus, a location of a part of the hand of the surgeon 181 is tracked. Based on the location tracked, a system control parameter of the minimally invasive surgical system 100, that is, a handle closure parameter, is generated by the controller

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 22/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 22/92

19/81 rastreio de mão 130, e fornecido ao controlador de sistema 140. O controlador de sistema 140 usa o parâmetro de fechamento da pega na geração de um comando de sistema que é enviado ao instrumento cirúrgico escravo teleoperado. O comando de sistema instrui o instrumento cirúrgico teleoperado a configurar um efetor terminal para ter um fechamento de pega correspondente ao parâmetro de fechamento da pega. Portanto, o sistema cirúrgico minimamente invasivo 100 usa o parâmetro de fechamento da pega para controlar a operação do instrumento cirúrgico escravo teleoperado do sistema cirúrgico minimamente invasivo 100.19/81 hand tracking 130, and provided to system controller 140. System controller 140 uses the handle closure parameter in generating a system command that is sent to the teleoperated slave surgical instrument. The system command instructs the teleoperated surgical instrument to configure a terminal effector to have a handle closure corresponding to the handle closure parameter. Therefore, the minimally invasive surgical system 100 uses the handle closure parameter to control the operation of the teleoperated slave surgical instrument of the minimally invasive surgical system 100.

[0071] Da mesma forma, as localizações (posição e orientação) do polegar 292A e do indicador 292B nas figuras 2A a 2D são mapeadas em uma posição do ponto de controle e uma orientação do ponto de controle pelo controlador de rastreio de mão 130. A posição do ponto de controle e a orientação do ponto de controle são mapeadas em um sistema de coordenadas dos olhos para o cirurgião 181 e, então, fornecidas ao controlador de sistema 140 mediante um sinal de comando. A posição do ponto de controle e a orientação do ponto de controle no sistema de coordenadas dos olhos são usadas pelo controlador de sistema 140 para teleoperação do instrumento cirúrgico escravo acoplado à pega de rastreio de dedo mestra 170.[0071] Likewise, the locations (position and orientation) of the thumb 292A and indicator 292B in figures 2A to 2D are mapped into a position of the control point and an orientation of the control point by the hand tracking controller 130. The position of the control point and the orientation of the control point are mapped in an eye coordinate system to the surgeon 181 and then supplied to the system controller 140 by means of a command signal. The position of the control point and the orientation of the control point in the eye coordinate system are used by system controller 140 for teleoperating the slave surgical instrument attached to the master finger tracking handle 170.

[0072] Mais uma vez, rastreia-se uma localização de uma parte da mão do cirurgião 181. Com base na localização rastreada, outro parâmetro de controle de sistema do sistema cirúrgico minimamente invasivo 100, isto é, a posição e orientação do ponto de controle, é gerado pelo controlador de rastreio de mão 130. O controlador de rastreio de mão 130 transmite um sinal de comando com a posição e orientação do ponto de controle para o controlador de sistema 140. O controlador de sistema 140 usa a posição e orientação do ponto de controle na geração de um comando de sistema que é enviado ao[0072] Once again, a location of part of the surgeon's hand 181 is tracked. Based on the location tracked, another system control parameter of the minimally invasive surgical system 100, that is, the position and orientation of the control, is generated by the hand tracking controller 130. The hand tracking controller 130 transmits a command signal with the position and orientation of the control point to system controller 140. System controller 140 uses the position and orientation control point when generating a system command that is sent to the

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20/81 instrumento cirúrgico escravo teleoperado. O comando de sistema instrui o instrumento cirúrgico teleoperado para posicionar o instrumento cirúrgico teleoperado com base na posição e orientação do ponto de controle. Portanto, o sistema cirúrgico minimamente invasivo 100 usa a posição e orientação do ponto de controle para controlar a operação do instrumento cirúrgico escravo teleoperado do sistema cirúrgico minimamente invasivo 100.20/81 teleoperated slave surgical instrument. The system command instructs the teleoperated surgical instrument to position the teleoperated surgical instrument based on the position and orientation of the control point. Therefore, the minimally invasive surgical system 100 uses the position and orientation of the control point to control the operation of the teleoperated slave surgical instrument of the minimally invasive surgical system 100.

[0073] Além de determinar o fechamento da pega com base nas posições dos sensores 211, 212, outro movimento relativo entre o indicador 292B e o polegar 292A é usado para controlar o movimento de guinada e o movimento de rolamento do instrumento cirúrgico escravo. Quando se esfregam de maneira cruzada o dedo 292B e o polegar 292A, como ao girar um eixo, o que é representado pelas setas na (figura 2E) em torno de um eixo imaginário 293, produz o rolamento da ponta do instrumento cirúrgico escravo, ao passo que, quando se deslizam o indicador e o polegar para cima e para baixo ao longo do comprimento um do outro, o que é representado pelas setas na (figura 2F) ao longo de um eixo na direção apontada representada pela seta 295, produz-se um movimento de guinada ao longo do eixo X do instrumento cirúrgico escravo. Isso é conseguido por mapeamento do vetor entre as posições da ponta do indicador e da ponta do polegar para definir o eixo X da orientação do ponto de controle. A posição do ponto de controle permanece relativamente estacionária, pois o dedo e o polegar estão deslizando de maneira simétrica ao longo do eixo 295. Embora os movimentos do indicador e do polegar não sejam movimentos completamente simétricos, a posição ainda permanece suficientemente estacionária para que o usuário possa facilmente corrigir qualquer perturbação que possa ocorrer.[0073] In addition to determining the closure of the handle based on the positions of the sensors 211, 212, another relative movement between the indicator 292B and the thumb 292A is used to control the yaw movement and the rolling movement of the slave surgical instrument. When the finger 292B and thumb 292A are rubbed crosswise, as when rotating an axis, which is represented by the arrows in (figure 2E) around an imaginary axis 293, it produces the bearing of the tip of the slave surgical instrument, when whereas, when the index and thumb slide up and down along the length of each other, which is represented by the arrows in (figure 2F) along an axis in the pointed direction represented by the arrow 295, yaw movement along the X axis of the slave surgical instrument. This is achieved by mapping the vector between the positions of the tip of the index and the tip of the thumb to define the X axis of the control point orientation. The position of the control point remains relatively stationary, as the finger and thumb are sliding symmetrically along the 295 axis. Although the movements of the index and thumb are not completely symmetrical movements, the position still remains sufficiently stationary for the user can easily correct any disturbance that may occur.

[0074] Mais uma vez, rastreiam-se localizações de uma parte da mão do cirurgião 181. Com base nas localizações rastreadas, ainda[0074] Once again, locations of part of the hand of the surgeon 181 are tracked. Based on the tracked locations,

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 24/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 24/92

21/81 outro parâmetro de controle do sistema, isto é, o movimento relativo entre dois dedos da mão do cirurgião 291R, é gerado pelo controlador de rastreio de mão 130.21/81 another system control parameter, that is, the relative movement between two fingers of the 291R surgeon's hand, is generated by the hand tracking controller 130.

[0075] O controlador de rastreio de mão 130 converte o movimento relativo em uma orientação para o instrumento cirúrgico escravo teleoperado acoplado à pega de rastreio de dedo mestra 170. O controlador de rastreio de mão 130 envia um sinal de comando com a orientação para o controlador de sistema 140. Embora essa orientação seja um mapeamento de orientação absoluta, o controlador de sistema 140, em um aspecto, usa essa entrada com catraca durante a teleoperação da mesma maneira que uma entrada orientação de qualquer outra pega de ferramenta mestra com suporte cardan passivo. Um exemplo de catraca é descrito no pedido de patente norteamericana n° 12/495.213 cedido em comum (depositado em 30 de junho de 2009, que apresenta uma Catraca Para Alinhamento Mestre de um Instrumento Cirúrgico Teleoperado), que é aqui incorporado por referência em sua inteireza.[0075] The hand tracking controller 130 converts the relative motion into an orientation for the teleoperated slave surgical instrument attached to the master finger tracking handle 170. The hand tracking controller 130 sends a command signal with the orientation to the system controller 140. Although this orientation is an absolute orientation mapping, system controller 140, in one respect, uses this ratchet entry during teleoperation in the same way as an orientation input from any other cardan-supported master tool handle passive. An example of a ratchet is described in US patent application No. 12 / 495,213 assigned in common (deposited on June 30, 2009, which presents a Ratchet For Master Alignment of a Teleoperated Surgical Instrument), which is incorporated herein by reference in its wholeness.

[0076] O controlador de sistema 140 usa a orientação na geração de um comando de sistema que é enviado ao instrumento cirúrgico escravo teleoperado. O comando de sistema instrui o instrumento cirúrgico teleoperado a girar o instrumento cirúrgico teleoperado com base na orientação. Portanto, o sistema cirúrgico minimamente invasivo 100 usa o movimento entre os dois dedos para controlar a operação do instrumento cirúrgico escravo teleoperado do sistema cirúrgico minimamente invasivo 100.[0076] System controller 140 uses guidance in generating a system command that is sent to the teleoperated slave surgical instrument. The system controller instructs the teleoperated surgical instrument to rotate the teleoperated surgical instrument based on the orientation. Therefore, the minimally invasive surgical system 100 uses the movement between the two fingers to control the operation of the teleoperated slave surgical instrument of the minimally invasive surgical system 100.

[0077] Quando o movimento é um primeiro movimento, por exemplo, esfregar de maneira cruzada o dedo 292B e o polegar 292A, como ao girar um eixo, a orientação é um rolamento, e o comando de sistema resulta em um rolamento da ponta do punho do instrumento cirúrgico escravo ao longo de sua direção apontada. Quando o[0077] When the movement is a first movement, for example, cross-rubbing the finger 292B and thumb 292A, as when rotating an axis, the orientation is a bearing, and the system command results in a bearing of the tip of the handle of the slave surgical instrument along its pointed direction. When the

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22/81 movimento é um segundo movimento diferente do primeiro movimento, por exemplo, deslizar o indicador e o polegar para cima e para baixo ao longo do comprimento um do outro (figura 2F), a orientação é uma guinada, e o comando de sistema resulta em um movimento de guinada do punho do instrumento cirúrgico escravo.22/81 movement is a second movement different from the first movement, for example, sliding the index and thumb up and down along the length of each other (figure 2F), the orientation is a turn, and the system command results in a yaw motion of the slave surgical instrument handle.

[0078] Em ainda outro aspecto, quando o cirurgião troca o modo de operação do sistema para um modo de reconhecimento de gesto, ambas as mãos são rastreadas, e pontos de controle e orientações para ambas as mãos são geradas com base nas posições e orientações lidas dos sensores montados nas mãos em um aspecto. Por exemplo, conforme ilustrado na figura 2G, as pontas do polegar e do indicador de cada mão são tocadas entre si para formar um formato do tipo circular. A posição lida de cada mão é mapeada pelo controlador de rastreio de mão 130 em um par de posições de ponto de controle. O par de pontos de controle é enviado com um evento de sistema de controle por câmera para o controlador de sistema 140.[0078] In yet another aspect, when the surgeon switches the mode of operation of the system to a gesture recognition mode, both hands are tracked, and control points and orientations for both hands are generated based on positions and orientations hand-mounted sensors in one aspect. For example, as shown in figure 2G, the tips of the thumb and forefinger of each hand are touched together to form a circular shape. The read position of each hand is mapped by the hand tracking controller 130 into a pair of checkpoint positions. The control point pair is sent with a camera control system event to system controller 140.

[0079] Assim, nesse aspecto, rastreia-se uma localização de uma parte de cada mão do cirurgião 181. Outro parâmetro de controle de sistema do sistema cirúrgico minimamente invasivo 100, isto é, o par de posições de ponto de controle, com base na localização rastreada é gerado pelo controlador de rastreio de mão 130. O controlador de rastreio de mão 130 envia o par de posições de ponto de controle com um evento de sistema de controle por câmera para o controlador de sistema 140.[0079] Thus, in this respect, a location of a part of each hand of the surgeon 181 is tracked. Another system control parameter of the minimally invasive surgical system 100, that is, the pair of control point positions, based on at the tracked location it is generated by the hand tracking controller 130. The hand tracking controller 130 sends the pair of checkpoint positions with a camera control system event to the system controller 140.

[0080] Em resposta ao evento de sistema de controle por câmera, o controlador de sistema 140 gera um comando de sistema de controle por câmera com base no par de posições de ponto de controle. O comando de sistema de controle por câmera é enviado para um manipulador de câmera endoscópica teleoperado no sistema cirúrgico minimamente invasivo 100. Portanto, o sistema cirúrgico minimamente[0080] In response to the camera control system event, system controller 140 generates a camera control system command based on the pair of control point positions. The camera control system command is sent to a teleoperated endoscopic camera manipulator in the 100 minimally invasive surgical system. Therefore, the minimally surgical system

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 26/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 26/92

23/81 invasivo 100 usa o par de posições de ponto de controle para controlar a operação do manipulador de câmera endoscópica teleoperado do sistema cirúrgico minimamente invasivo 100.Invasive 23/81 100 uses the pair of control point positions to control the operation of the teleoperated endoscopic camera manipulator of the 100 minimally invasive surgical system.

Controle do Sistema Mediante Poses de Gesto de Mão e Trajetórias de Gesto de Mão [0081] Nesse aspecto, depois de se colocado em um modo de operação por detecção de gesto, o controlador de rastreio de mão 130 detecta uma pose de gesto de mão, ou uma pose de gesto de mão e uma trajetória de gesto de mão. O controlador 130 mapeia poses de gesto de mão em certos comandos de controle de modo do sistema, e, da mesma forma, o controlador 130 mapeia trajetórias de gesto de mão em outros comandos de controle de modo do sistema. Deve-se notar que o mapeamento de poses e trajetórias é independente e, portanto, isso é diferente de, por exemplo, rastreio de linguagem de sinais manuais. A capacidade de gerar comandos de sistema e controlar o sistema 100 usando poses de gesto de mão e trajetórias de gesto de mão, em vez da manipulação de comutadores, inúmeros pedais e outros, como em sistemas cirúrgicos minimamente invasivos conhecidos, proporciona uma maior facilidade de uso do sistema 100 para o cirurgião.System Control Through Hand Gesture Poses and Hand Gesture Trajectories [0081] In this aspect, after being placed in a gesture detection operation mode, the hand tracking controller 130 detects a hand gesture pose, or a hand gesture pose and a hand gesture trajectory. Controller 130 maps hand gesture poses to certain system mode control commands, and similarly, controller 130 maps hand gesture trajectories to other system mode control commands. It should be noted that the mapping of poses and trajectories is independent and, therefore, this is different from, for example, manual sign language tracking. The ability to generate system commands and control the system 100 using hand gesture poses and hand gesture trajectories, instead of manipulating switches, numerous pedals and others, as in known minimally invasive surgical systems, provides greater ease of use of system 100 for the surgeon.

[0082] Quando o cirurgião está de pé, o uso de poses de gesto de mão e trajetórias de gesto de mão para controlar o sistema 100 torna desnecessário que o cirurgião tire os olhos do paciente e/ou tela de visualização para buscar um pedal ou comutador quando o cirurgião deseja trocar o modo do sistema. Finalmente, a eliminação dos vários comutadores e pedais reduz o espaço requerido pelo sistema cirúrgico teleoperado minimamente invasivo.[0082] When the surgeon is standing, the use of hand gesture poses and hand gesture trajectories to control the system 100 makes it unnecessary for the surgeon to take the patient's eyes and / or the viewing screen to look for a pedal or switch when the surgeon wants to change the system mode. Finally, the elimination of the various switches and pedals reduces the space required by the minimally invasive teleoperated surgical system.

[0083] O conjunto particular de poses de gesto de mão e trajetórias de gesto de mão usado para controlar o sistema cirúrgico minimamente invasivo 100 não é crítico, contanto que cada pose de gesto de mão e[0083] The particular set of hand gesture poses and hand gesture trajectories used to control the minimally invasive surgical system 100 is not critical, as long as each hand gesture pose and

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 27/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 27/92

24/81 cada trajetória de gesto de mão seja inequívoca. Especificamente, uma pose de gesto de mão não deve poder ser interpretada pelo controlador de rastreio de mão 130 como um ou mais outras poses de gesto de mão no conjunto de poses, e uma trajetória de gesto de mão não deve ser interpretada como mais de uma trajetória de gesto de mão no conjunto de trajetórias. Assim, as poses de gesto de mão e as trajetórias de gesto de mão discutidas abaixo são apenas ilustrativas e não pretendem ser limitativas.24/81 each hand gesture trajectory is unambiguous. Specifically, a hand gesture pose should not be interpreted by the hand tracking controller 130 as one or more other hand gesture poses in the set of poses, and a hand gesture path should not be interpreted as more than one. hand gesture trajectory in the set of trajectories. Thus, the hand gesture poses and the hand gesture trajectories discussed below are illustrative only and are not intended to be limiting.

[0084] As figuras 3A a 3D são exemplos de poses de gesto de mão[0084] Figures 3A to 3D are examples of hand gesture poses

300A a 300D, respectivamente. As figuras 4A a 4C são exemplos de trajetórias de gesto de mão. Deve-se notar, por exemplo, que a configuração na figura 2A parece similar à da figura 3A, mas o modo de operação do sistema cirúrgico minimamente invasivo 100 é diferente quando se usam as duas configurações.300A to 300D, respectively. Figures 4A to 4C are examples of hand gesture trajectories. It should be noted, for example, that the configuration in figure 2A looks similar to that in figure 3A, but the mode of operation of the minimally invasive surgical system 100 is different when using the two configurations.

[0085] Na figura 2A, o instrumento cirúrgico escravo minimamente invasivo teleoperado é acoplado à pega de rastreio de dedo mestra 170 e o sistema 100 está no modo de acompanhamento, de modo que o movimento do instrumento cirúrgico escravo minimamente invasivo teleoperado segue o movimento rastreado da mão do cirurgião. Nas figuras 3A a 3D e 4A a 4C, o cirurgião coloca o sistema 100 no modo de reconhecimento de gesto e, então, faz uma das poses de gesto de mão ou trajetórias de gesto de mão ilustradas. As poses de gesto de mão e as trajetórias de gesto de mão são usadas no controle dos modos de sistema e não são usadas no modo de operação por acompanhamento. Por exemplo, os modos de sistema controlados com poses de gesto de mão são habilitar, desabilitar e alternar entre exibições visuais, engrenar a exibição visual e desenhar/apagar a medicina remota.[0085] In figure 2A, the teleoperated minimally invasive slave surgical instrument is coupled to the master finger tracking handle 170 and the system 100 is in tracking mode, so that the movement of the teleoperated minimally invasive slave surgical instrument follows the tracked movement of the surgeon's hand. In figures 3A to 3D and 4A to 4C, the surgeon puts the system 100 in gesture recognition mode and then makes one of the hand gesture poses or hand gesture trajectories illustrated. Hand gesture poses and hand gesture trajectories are used to control system modes and are not used in accompanying operation mode. For example, system modes controlled with hand gesture poses are to enable, disable and switch between visual displays, engage visual display and draw / erase remote medicine.

[0086] Na pose de gesto de mão 300A (figura 3A), o polegar 292A e o indicador 292 estão separados além de um limiar de embreagem mestra, por exemplo, a separação entre os dois dedos da mão 291R é[0086] In the 300A hand gesture pose (figure 3A), the thumb 292A and the index finger 292 are separated beyond a master clutch threshold, for example, the separation between the two fingers of the 291R hand is

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25/81 maior que 115 mm. A pose de gesto de mão 300B (figura 3B) com o indicador 292B estendido e o polegar 292A dobrado é usada para sinalizar ao controlador de rastreio de mão 130 que o cirurgião está traçando uma trajetória de gesto de mão (Veja as figuras 4A e 4B). A pose de gesto de mão 300C (figura 3C) com o polegar 292A para cima e o indicador 292B dobrado é usada para ligar uma interface de usuário e alternar entre modos na interface de usuário. A pose de gesto de mão 300D (figura 3D) com o polegar 292A para baixo e o indicador 292B dobrado é usada para desligar a interface de usuário. Outras poses de gesto de mão poderiam incluir uma pose de gesto de mão A-OK, uma pose de gesto de mão em forma de L e outras.25/81 greater than 115 mm. The hand gesture pose 300B (figure 3B) with the index finger 292B extended and the thumb 292A bent is used to signal the hand tracking controller 130 that the surgeon is plotting a hand gesture path (see figures 4A and 4B ). The 300C hand gesture pose (figure 3C) with the 292A thumb up and the folded 292B indicator is used to turn on a user interface and switch between modes on the user interface. The 300D hand gesture pose (3D figure) with the 292A thumb down and the bent 292B indicator is used to turn off the user interface. Other hand gesture poses could include an A-OK hand gesture pose, an L-shaped hand gesture pose, and others.

[0087] O controlador de rastreio de mão 130, em um aspecto, usa um vetor de característica multidimensional para reconhecer e identificar uma pose de gesto de mão. Inicialmente, especifica-se uma pluralidade de poses de gesto de mão. Em seguida, especifica-se um conjunto de características que inclui uma pluralidade de características. O conjunto de características é projetado para identificar de maneira única da pose de gesto de mão na pluralidade de poses.[0087] The hand tracking controller 130, in one aspect, uses a multidimensional feature vector to recognize and identify a hand gesture pose. Initially, a plurality of hand gesture poses is specified. Next, a set of characteristics is specified that includes a plurality of characteristics. The feature set is designed to uniquely identify the hand gesture pose in the plurality of poses.

[0088] Treina-se um processo de reconhecimento de pose de gesto de mão usando uma base de dados de treinamento. A base de dados de treinamento inclui uma pluralidade de casos de cada uma das poses de gesto de mão. A pluralidade de casos inclui vetores de característica para as poses feitas por inúmeras pessoas diferentes. Um conjunto de características é gerado para cada um dos casos na base de dados de treinamento. Esses conjuntos de características são usados para treinamento de um classificador Bayesiano multidimensional, conforme explicado mais completamente abaixo.[0088] A hand gesture pose recognition process is trained using a training database. The training database includes a plurality of cases from each of the hand gesture poses. The plurality of cases includes feature vectors for the poses made by countless different people. A set of characteristics is generated for each of the cases in the training database. These feature sets are used for training a multidimensional Bayesian classifier, as explained more fully below.

[0089] Quando o cirurgião 180 quer entrar no modo de operação por gesto de mão, o cirurgião ativa um comutador, por exemplo, pressiona um pedal, e, então, faz uma pose de gesto de mão com pelo[0089] When the surgeon 180 wants to enter the operation mode by hand gesture, the surgeon activates a switch, for example, presses a pedal, and then makes a hand gesture pose with hair

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26/81 menos uma mão. Deve-se notar que, embora este exemplo requeira um único pedal, ele permite a eliminação dos outros pedais do apoio para os pés do sistema cirúrgico minimamente invasivo conhecido e, portanto, ainda tem as vantagens acima descritas. A unidade de rastreio de mão 186 envia sinais representando as posições e orientações lidas do polegar e do indicador da mão ou mãos do cirurgião ou para o controlador de rastreio de mão 130.26/81 minus a hand. It should be noted that, although this example requires a single pedal, it allows the elimination of the other footrest pedals of the known minimally invasive surgical system and therefore still has the advantages described above. The hand tracking unit 186 sends signals representing the positions and orientations read from the thumb and forefinger of the surgeon's hand or hands or to the hand tracking controller 130.

[0090] Usando os dados de rastreio para os dedos da mão do cirurgião, o controlador de rastreio de mão 130 gera um conjunto de características observadas. O controlador de rastreio de mão 130 usa, então, o classificador Bayesiano multidimensional treinado e uma distância Mahalanobis para determinar a possibilidade, isto é, a probabilidade, de que o conjunto de características observadas seja um conjunto de características de uma pose de gesto de mão na pluralidade de poses. Isso é feito para cada uma das poses de gesto de mão na pluralidade de poses.[0090] Using the tracking data for the surgeon's fingers, the hand tracking controller 130 generates a set of observed features. The hand tracking controller 130 then uses the trained multidimensional Bayesian classifier and a Mahalanobis distance to determine the possibility, that is, the probability, that the set of observed characteristics is a set of characteristics of a hand gesture pose. in the plurality of poses. This is done for each of the hand gesture poses in the plurality of poses.

[0091] A pose de gesto de mão na pluralidade de poses que é selecionada pelo controlador de rastreio de mão 130 como a pose de gesto de mão observada é a que tem a menor distância Mahalanobis, se a distância Mahalanobis for menor que a distância Mahalanobis máxima na base de dados de treinamento para essa pose de gesto de mão. A pose de gesto de mão selecionada é mapeada em um evento do sistema. O controlador de rastreio de mão 130 injeta o evento de sistema no controlador de sistema 140.[0091] The hand gesture pose in the plurality of poses that is selected by the hand tracking controller 130 as the observed hand gesture pose is the one with the shortest Mahalanobis distance, if the Mahalanobis distance is less than the Mahalanobis distance maximum in the training database for this hand gesture pose. The selected hand gesture pose is mapped to a system event. Hand tracking controller 130 injects the system event into system controller 140.

[0092] O controlador de sistema 140 processa o evento de sistema e emite um comando de sistema. Por exemplo, se a pose de gesto de mão 300C (figura 3C) for detectada, o controlador de sistema 140 envia um comando de sistema para o controlador de monitor 150 para ligar a interface de usuário. Em resposta, o controlador de monitor 150 executa pelo menos uma parte do módulo de interface de usuário 155 no[0092] System controller 140 processes the system event and issues a system command. For example, if the hand gesture pose 300C (figure 3C) is detected, system controller 140 sends a system command to monitor controller 150 to connect the user interface. In response, monitor controller 150 runs at least a portion of user interface module 155 on

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27/81 processador 151 para gerar uma interface de usuário no monitor do console de cirurgião 185.27/81 processor 151 to generate a user interface on the monitor of the surgeon console 185.

[0093] Assim, nesse aspecto, o sistema cirúrgico minimamente invasivo 100 rastreia uma localização de parte de uma mão humana. Com base na localização rastreada, um parâmetro de controle do sistema é gerado, por exemplo, uma pose de gesto de mão é selecionada. A pose de gesto de mão é usada para controlar a interface de usuário do sistema cirúrgico minimamente invasivo 100, por exemplo, exibir a interface de usuário no monitor do console de cirurgião 185.[0093] Thus, in this respect, the minimally invasive surgical system 100 tracks a location of part of a human hand. Based on the tracked location, a system control parameter is generated, for example, a hand gesture pose is selected. The hand gesture pose is used to control the user interface of the minimally invasive surgical system 100, for example, to display the user interface on the monitor of the surgeon console 185.

[0094] O controle da interface de usuário é apenas ilustrativo e não pretende ser limitativo. Um gesto de mão pode ser usado para realizar qualquer uma das trocas de modo em um sistema cirúrgico minimamente invasivo conhecido, por exemplo, embreagem mestra, controle da câmera, foco da câmara, troca do braço manipulador e outras.[0094] The control of the user interface is only illustrative and is not intended to be limiting. A hand gesture can be used to perform any of the mode changes in a known minimally invasive surgical system, for example, master clutch, camera control, camera focus, changing the manipulator arm and others.

[0095] Se o processo de reconhecimento de pose de gesto de mão determinar que a pose de gesto de mão observada é a pose de gesto de mão para uma trajetória de gesto de mão, um evento de sistema não é injetado pelo controlador de rastreio de mão 130 com base no reconhecimento da pose. Ao invés, inicia-se um processo de reconhecimento de trajetória de gesto de mão.[0095] If the hand gesture pose recognition process determines that the observed hand gesture pose is the hand gesture pose for a hand gesture path, a system event is not injected by the hand tracking controller hand 130 based on pose recognition. Instead, a hand gesture trajectory recognition process begins.

[0096] Neste exemplo, a pose de gesto de mão 300B (figura 3B) é a pose usada para gerar uma trajetória de gesto de mão. As figuras 4A e 4B são exemplos bidimensionais de trajetórias de gesto de mão 400A e 400B que são feitas usando a pose de gesto de mão 300B. A figura 4C apresenta outros exemplos bidimensionais de trajetórias de gesto de mão que podem ser usadas.[0096] In this example, the 300B hand gesture pose (figure 3B) is the pose used to generate a hand gesture path. Figures 4A and 4B are two-dimensional examples of hand gesture trajectories 400A and 400B that are made using the hand gesture pose 300B. Figure 4C shows other two-dimensional examples of hand gesture trajectories that can be used.

[0097] Em um aspecto, o processo de reconhecimento de trajetória de gesto de mão usa um Modelo Oculto de Markov Λ. Para gerar as[0097] In one aspect, the hand gesture trajectory recognition process uses a Hidden Markov Model Λ. To generate the

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28/81 distribuições de probabilidades para o Modelo Oculto de Markov Λ, é necessária uma base de dados de treinamento. Antes de se obter a base de dados de treinamento, especifica-se um conjunto de trajetórias de gesto de mão. Em um aspecto, as dezesseis trajetórias de gesto de mão da figura 4C são selecionadas.28/81 probability distributions for the Markov Hidden Model Λ, a training database is required. Before obtaining the training database, a set of hand gesture trajectories is specified. In one aspect, the sixteen hand gesture trajectories in figure 4C are selected.

[0098] Em um aspecto, selecionam-se inúmeros sujeitos de teste para fazer cada uma das trajetórias de gesto de mão. Em um exemplo, cada sujeito de teste realizou cada trajetória um número predeterminado de vezes. Os dados de posição e orientação de cada um dos sujeitos para cada trajetória realizada foram salvos na base de dados de treinamento. Em um aspecto, conforme explicado mais completamente abaixo, a base de dados de treinamento foi usada para treinar um Modelo Oculto de Markov discreto esquerda-direita usando um método Baum-Welch iterativo.[0098] In one aspect, numerous test subjects are selected to perform each of the hand gesture trajectories. In one example, each test subject performed each trajectory a predetermined number of times. The position and orientation data of each subject for each trajectory performed were saved in the training database. In one respect, as explained more fully below, the training database was used to train a discrete left-right Markov Hidden Model using an iterative Baum-Welch method.

[0099] Quando um cirurgião faz uma trajetória, os dados são convertidos em uma sequência de observação O pelo controlador de rastreio de mão 130. Com a sequência de observação O e o Modelo Oculto de Markov Λ, o controlador de rastreio de mão 130 determina que trajetória de gesto de mão corresponde à sequência de símbolos observada. Em um aspecto, o controlador de rastreio de mão 130 usa o algoritmo de recursão direta com o Modelo Oculto de Markov Λ para gerar a probabilidade total da sequência de símbolos observada. A trajetória do gesto de mão com a maior probabilidade é selecionada se essa probabilidade for maior que uma probabilidade de limiar. Se a maior probabilidade for menor que a probabilidade de limiar, nenhuma trajetória do gesto de mão é selecionada, e o processamento termina.[0099] When a surgeon makes a trajectory, the data is converted into an observation sequence O by the hand tracking controller 130. With observation sequence O and the Markov Hidden Model Λ, the hand tracking controller 130 determines which hand gesture trajectory corresponds to the observed sequence of symbols. In one aspect, the hand tracking controller 130 uses the direct recursion algorithm with the Markov Hidden Model Λ to generate the total probability of the observed symbol sequence. The trajectory of the hand gesture with the highest probability is selected if that probability is greater than a threshold probability. If the highest probability is less than the threshold probability, no trajectory of the hand gesture is selected, and processing ends.

[00100] A trajetória de gesto de mão selecionada é mapeada em um evento do sistema. O controlador de rastreio de mão 130 injeta o evento de sistema no controlador de sistema 140.[00100] The selected hand gesture path is mapped to a system event. Hand tracking controller 130 injects the system event into system controller 140.

[00101] O controlador de sistema 140 processa o evento de sistema[00101] System controller 140 processes the system event

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29/81 e emite um comando de sistema. Por exemplo, se a trajetória de gesto de mão selecionada for mapeada em um evento para alterar o nível de iluminação no campo cirúrgico, o controlador de sistema 140 envia um evento de sistema para um controlador no iluminador para alterar o nível de iluminação.29/81 and issues a system command. For example, if the selected hand gesture path is mapped to an event to change the lighting level in the surgical field, system controller 140 sends a system event to a controller in the illuminator to change the lighting level.

Detecção de Presença Mediante Rastreio de Mão [00102] Em um aspecto, conforme acima indicado, as posições das mãos do cirurgião 291R, 291L (figura 6A) são rastreadas para determinar se a teleoperação de sistema cirúrgico minimamente invasivo 100 está permitida e, em alguns aspectos, se é para exibir uma interface de usuário para o cirurgião. Mais uma vez, o controlador de rastreio de mão 130 rastreia pelo menos uma parte de uma mão do cirurgião 180B (figura 6A). O controlador de rastreio de mão 130 gera uma localização de uma pega de ferramenta mestra, por exemplo, a pega de ferramenta mestra 621 (figura 6B), que representa as pegas de ferramenta mestra 621L, 621R (figura 6A), e uma localização da parte da mão. O controlador de rastreio de mão 130 mapeia as duas localizações em um quadro de coordenadas comuns e, então, determina a distância entre as duas localizações no quadro de coordenadas comuns. A distância é um parâmetro de controle do sistema de um sistema cirúrgico minimamente invasivo que se baseia na localização rastreada da parte da mão do cirurgião.Presence Detection Through Hand Tracking [00102] In one aspect, as indicated above, the hand positions of the surgeon 291R, 291L (figure 6A) are tracked to determine whether teleoperation of a minimally invasive surgical system 100 is allowed and, in some aspects, whether it is to display a user interface to the surgeon. Again, the hand tracking controller 130 tracks at least part of a hand of the surgeon 180B (figure 6A). The hand tracking controller 130 generates a location for a master tool handle, for example, the master tool handle 621 (figure 6B), which represents the master tool handles 621L, 621R (figure 6A), and a location for the part of the hand. The hand tracking controller 130 maps the two locations in a common coordinate frame and then determines the distance between the two locations in the common coordinate frame. Distance is a system control parameter for a minimally invasive surgical system that is based on the tracked location of the surgeon's hand.

[00103] Se a distância for menor que um limiar seguro, isto é, menor que uma separação máxima permitida entre a parte da mão e a pega de ferramenta mestra, a teleoperação de sistema cirúrgico minimamente invasivo 100 é permitida e, caso contrário, a teleoperação é inibida. Da mesma forma, no aspecto que usa a detecção de presença para controlar a exibição de uma interface de usuário, se a distância for menor que um limitar seguro, isto é, menor que uma separação máxima permitida entre a parte da mão e a pega de ferramenta mestra, a[00103] If the distance is less than a safe threshold, that is, less than the maximum allowed separation between the hand part and the master tool handle, teleoperation of a minimally invasive surgical system 100 is allowed and, otherwise, the teleoperation is inhibited. Likewise, in the aspect that uses presence detection to control the display of a user interface, if the distance is less than a safe boundary, that is, less than the maximum allowed separation between the hand part and the handle. master tool, the

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 33/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 33/92

30/81 exibição de uma interface de usuário em um monitor do sistema cirúrgico minimamente invasivo 100 é inibida e, caso contrário, a exibição da interface de usuário é permitida.30/81 display of a user interface on a monitor of the minimally invasive surgical system 100 is inhibited and, otherwise, display of the user interface is allowed.

[00104] Assim, a distância é usada no controle da teleoperação do sistema cirúrgico minimamente invasivo 100. Especificamente, o controlador de rastreio de mão 130 envia um evento de sistema para o controlador de sistema 140 indicando se a teleoperação é permitida. Em resposta ao evento de sistema, o controlador de sistema 140 configura o sistema 100 para permitir ou inibir a teleoperação.[00104] Thus, the distance is used to control the teleoperation of the minimally invasive surgical system 100. Specifically, the hand tracking controller 130 sends a system event to the system controller 140 indicating whether teleoperation is allowed. In response to the system event, system controller 140 configures system 100 to allow or inhibit teleoperation.

[00105] Tecnologias de Rastreio de Localização de Mão [00106] Antes de se considerarem os vários aspectos do rastreio de mão acima descrito em maiores detalhes, descreve-se um exemplo de uma tecnologia de rastreio. Esse exemplo é apenas ilustrativo e, em vista da descrição a seguir, pode-se utilizar qualquer tecnologia de rastreio que forneça a informação de localização da mão ou dedo necessária.[00105] Hand Location Tracking Technologies [00106] Before considering the various aspects of hand tracking described in more detail, an example of a tracking technology is described. This example is illustrative only, and in view of the description below, any tracking technology that provides the required hand or finger location information can be used.

[00107] Em um aspecto, usa-se rastreio eletromagnético DC pulsado com sensores montados em dois dedos de uma mão, por exemplo, ao polegar e indicador, conforme ilustrado nas figuras 2A a 2D e figura 7. Cada sensor mede seis graus de liberdade e, em um aspecto, tem um tamanho de oito milímetros por dois milímetros por um e meio milímetros (8 mm x 2 mm x 1,5 mm). O sistema de rastreio tem um hemisfério de 0,8 m de espaço de trabalho destro e uma resolução de leitura de posição de 0,5 mm e 0,1 grau. A taxa de atualização é de 160 Hertz e tem uma latência de leitura de quatro milissegundos. Quando integrada em um sistema, pode-se incorrer em latência adicional devido à comunicação e filtragem adicional. Uma latência de comando efetiva de até 30 milissegundos se mostrou aceitável.[00107] In one aspect, pulsed DC electromagnetic tracking is used with sensors mounted on two fingers of a hand, for example, the thumb and index finger, as shown in figures 2A to 2D and figure 7. Each sensor measures six degrees of freedom and, in one aspect, it has a size of eight millimeters by two millimeters by one and a half millimeters (8 mm x 2 mm x 1.5 mm). The tracking system has a hemisphere of 0.8 m right-handed workspace and a position reading resolution of 0.5 mm and 0.1 degree. The refresh rate is 160 Hertz and has a read latency of four milliseconds. When integrated into a system, additional latency may be incurred due to additional communication and filtering. An effective command latency of up to 30 milliseconds proved to be acceptable.

[00108] Nesse aspecto, o sistema de rastreio inclui um controlador eletromagnético de rastreio de mão, sensores para uso na pega de[00108] In this respect, the tracking system includes an electromagnetic hand tracking controller, sensors for use in

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 34/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 34/92

31/81 rastreio de dedo mestra e um transmissor de rastreio de mão. Um sistema de rastreio adequado para uso em uma modalidade desta invenção é disponível na Ascension Technology Corporation de Burlington, Vermont, EUA, como um sistema trakSTAR® de orientação 3D com um transmissor de alcance médio (trakSTAR® é uma marca registrada da Ascension Technology Corporation.) O transmissor gera campos magnéticos DC pulsados para rastreio de alta precisão em faixas médias, que são especificadas como 78 centímetros (31 polegadas). Esse sistema proporciona rastreio dinâmico com 240 a 420 atualizações/segundo para cada sensor. As saídas dos sensores passivos miniaturizados não são afetadas por fontes de ruído na linha de força. Uma linha de visão clara entre o transmissor e os sensores não é requerida. Há rastreio de atitude total e nenhuma deriva inercial ou interferência óptica. Há alta imunidade a metais e nenhuma distorção por metais não magnéticos.31/81 master finger tracking and a hand tracking transmitter. A tracking system suitable for use in one embodiment of this invention is available from Ascension Technology Corporation of Burlington, Vermont, USA, as a 3D guidance trakSTAR® system with a medium range transmitter (trakSTAR® is a registered trademark of Ascension Technology Corporation .) The transmitter generates pulsed DC magnetic fields for high precision tracking in medium ranges, which are specified as 78 centimeters (31 inches). This system provides dynamic tracking with 240 to 420 updates / second for each sensor. The outputs of the miniaturized passive sensors are not affected by noise sources in the power line. A clear line of sight between the transmitter and the sensors is not required. There is total attitude tracking and no inertial drift or optical interference. There is high immunity to metals and no distortion by non-magnetic metals.

[00109] Embora se use aqui um sistema de rastreio eletromagnético com cobertura dos dedos, isso é apenas ilustrativo e não pretende ser limitativo. Por exemplo, um dispositivo em forma de caneta poderia ser segurado pelo cirurgião. O dispositivo em forma de caneta é uma peça de dedo com três ou mais marcadores fiduciais não colineares na superfície externa do dispositivo. Tipicamente, para tornar pelo menos três marcadores fiduciais visíveis em qualquer ponto de vista, mais marcadores fiduciais são usados devido à auto-oclusão. Os marcadores fiduciais são suficientes para determinar seis graus de liberdade (três de translação e três de rotação) do movimento da peça de dedo e, portanto, da mão que segura o dispositivo em forma de caneta. O dispositivo em forma de caneta também lê o agarramento em um aspecto.[00109] Although an electromagnetic tracking system with finger coverage is used here, this is only illustrative and is not intended to be limiting. For example, a pen-shaped device could be held by the surgeon. The pen-shaped device is a finger piece with three or more non-collinear fiducial markers on the outer surface of the device. Typically, to make at least three fiducial markers visible from any point of view, more fiducial markers are used due to self-occlusion. The fiducial markers are sufficient to determine six degrees of freedom (three of translation and three of rotation) of the movement of the finger piece and, therefore, of the hand that holds the pen-shaped device. The pen-shaped device also reads the grip in one aspect.

[00110] O dispositivo em forma de caneta é visualizado por dois ou mais câmeras de parâmetros conhecidos para localizar os marcadores[00110] The pen-shaped device is viewed by two or more cameras of known parameters to locate the markers

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 35/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 35/92

32/81 fiduciais em três dimensões e inferir a pose tridimensional da peça de dedo. Os marcadores fiduciais podem ser implementados, por exemplo, como 1) esferas retrorrefletivas com iluminação próxima à câmara; 2) semiesferas côncavas ou convexas com iluminação próxima à câmera; ou 3) marcadores ativos, como um LED (piscante). Em um aspecto, usase iluminação quase infravermelha da peça de dedo, e se usam filtros para bloquear o espectro visível na câmara, para minimizar a distração pelo aglomerado de fundo.32/81 fiducial in three dimensions and infer the three-dimensional pose of the finger piece. Fiducial markers can be implemented, for example, as 1) retroreflective spheres with lighting close to the chamber; 2) concave or convex semi-spheres with lighting close to the camera; or 3) active markers, such as an LED (flashing). In one aspect, almost infrared illumination of the finger piece is used, and filters are used to block the visible spectrum in the chamber, to minimize distraction by the background cluster.

[00111] Em outro aspecto, usa-se uma luva de dados 501 (figura 5) ou a mão nua 502, e se fixam marcadores fiduciais 511 ao polegar e indicador da luva 501 (e/ou a outros dedos da luva) que o cirurgião usará e/ou diretamente à pele da mão 502. Mais uma vez, podem-se usar marcadores redundantes para acomodar a auto-oclusão. Marcadores fiduciais também podem ser colocados em outros dedos, para permitir mais características de interface de usuário mediante gestos de mão especificamente definidos.[00111] In another aspect, a data glove 501 (figure 5) or bare hand 502 is used, and fiducial markers 511 are attached to the thumb and index finger of the glove 501 (and / or other fingers of the glove) surgeon will use and / or directly to the skin of the hand 502. Again, redundant markers can be used to accommodate self-occlusion. Fiducial markers can also be placed on other fingers, to allow for more user interface features through specifically defined hand gestures.

[00112] As localizações tridimensionais dos marcadores fiduciais são computadas por triangulação de múltiplas câmeras com um campo de visão comum. As localizações tridimensionais dos marcadores fiduciais são usadas para inferir a pose tridimensional (translação e orientação) da mão e também o tamanho da pega.[00112] The three-dimensional locations of the fiducial markers are computed by triangulation of multiple cameras with a common field of view. The three-dimensional locations of the fiducial markers are used to infer the three-dimensional pose (translation and orientation) of the hand and also the size of the handle.

[00113] As localizações do marcador precisam ser calibradas antes do uso. Por exemplo, o cirurgião pode mostrar a mão com marcadores em diferentes poses para a câmera. As diferentes poses são, então, usadas na calibração.[00113] The marker locations need to be calibrated before use. For example, the surgeon can show the hand with markers in different poses for the camera. The different poses are then used for calibration.

[00114] Em ainda outro aspecto, usa-se rastreio de mão sem marcadores. Um movimento de mão articulado pode ser rastreado usando-se imagens vistas por uma ou mais câmeras e processando-se essas imagens mediante execução de um software de computador. O software de computador em execução não precisa rastrear todos os[00114] In yet another aspect, hand tracking without markers is used. An articulated hand movement can be tracked using images seen by one or more cameras and processing these images using computer software. Running computer software does not need to track all

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33/81 graus de liberdade da mão para ser útil. O software em execução precisa apenas rastrear a parte relacionada aos dois dedos de uma mão para ser útil no controle de uma ferramenta cirúrgica, conforme aqui demonstrado.33/81 degrees of freedom of the hand to be useful. The running software only needs to track the part related to the two fingers of a hand to be useful in controlling a surgical tool, as shown here.

[00115] No rastreio à base de câmera, a precisão das medições depende da precisão de localização dos marcadores na imagem; da precisão de reconstrução tridimensional devido à geometria da câmera; e de dados redundantes, como mais do que um número mínimo, por exemplo, três, de marcadores fiduciais, mais do que um número mínimo (um ou dois) de câmeras, e da média temporal e filtragem.[00115] In camera-based tracking, the accuracy of measurements depends on the accuracy of location of the markers in the image; the precision of three-dimensional reconstruction due to the geometry of the camera; and redundant data, such as more than a minimum number, for example, three, fiducial markers, more than a minimum number (one or two) of cameras, and the mean time and filtering.

[00116] A precisão da reconstrução tridimensional se baseia grandemente na precisão da calibração da câmera. Alguns marcadores fiduciais fixados a localizações conhecidas no console de cirurgião podem ser usados para determinar os parâmetros extrínsecos (rotação e translação) de múltiplas câmeras com relação ao console de cirurgião. Esse processo pode ser feito automaticamente. Podem-se usar marcadores fiduciais ativos como marcadores fiduciais de calibração, pois esses marcadores só são ligados durante um processo de calibração e antes do procedimento. Durante o procedimento, os marcadores fiduciais de calibração são desligados para evitar confusão com os marcadores fiduciais usados para localizar as mãos do cirurgião. Os parâmetros extrínsecos relativos também podem ser computados por observação de um marcador móvel no campo de visão comum das câmeras.[00116] The accuracy of three-dimensional reconstruction is largely based on the accuracy of the camera calibration. Some fiducial markers attached to known locations on the surgeon console can be used to determine the extrinsic parameters (rotation and translation) of multiple cameras with respect to the surgeon console. This process can be done automatically. Active fiducial markers can be used as fiducial calibration markers, as these markers are only switched on during a calibration process and before the procedure. During the procedure, the calibration fiducial markers are turned off to avoid confusion with the fiducial markers used to locate the surgeon's hands. The relative extrinsic parameters can also be computed by observing a moving marker in the common field of view of the cameras.

[00117] Outras tecnologias de rastreio que são adequadas para uso incluem, mas não se limitam a, rastreio inercial, rastreio por câmara de profundidade e leitura de dobramento de fibra.[00117] Other screening technologies that are suitable for use include, but are not limited to, inertial screening, depth chamber scanning and fiber fold reading.

[00118] Conforme aqui usado, um elemento sensor, às vezes chamado de sensor de rastreio, pode ser um sensor para qualquer uma das tecnologias de rastreio de mão acima descritas, por exemplo, um[00118] As used here, a sensor element, sometimes called a tracking sensor, can be a sensor for any of the hand tracking technologies described above, for example, a

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34/81 sensor eletromagnético passivo, um marcador fiducial ou um sensor de qualquer uma das outras tecnologias.34/81 passive electromagnetic sensor, a fiducial marker or a sensor from any of the other technologies.

Sistemas de Coordenadas [00119] Antes de se considerarem os vários processos acima descritos em maiores detalhes, um exemplo de um console de cirurgião 185B (figura 6A) é considerado, e vários sistemas de coordenadas são definidos para uso nos exemplos a seguir. O console de cirurgião 185B é um exemplo de console de cirurgião 185. O console de cirurgião 185B inclui um visualizador tridimensional 610, às vezes chamado de visualizador 610, manipuladores de ferramenta mestra 620L, 620R com pegas de ferramenta mestra 621L, 621R, e uma base 630. A pega de ferramenta mestra 621 (figura 6B) é um diagrama mais detalhado de pegas de ferramenta mestra 621L, 621R.Coordinate Systems [00119] Before considering the various processes described in more detail, an example of a 185B surgeon console (figure 6A) is considered, and several coordinate systems are defined for use in the following examples. The 185B surgeon console is an example of the 185B surgeon console. The 185B surgeon console includes a 610 three-dimensional viewer, sometimes called a 610 viewer, 620L, 620R master tool manipulators with 621L, 621R master tool handles, and a base 630. Master tool handle 621 (figure 6B) is a more detailed diagram of master tool handles 621L, 621R.

[00120] As pegas de ferramenta mestra 621L, 621R dos manipuladores de ferramenta mestra 620L, 620R são seguradas pelo cirurgião 180B usando o indicador e o polegar, de modo que a orientação e o agarramento envolvem movimentos intuitivos de apontar e apertar. Manipuladores de ferramenta mestra 620L, 620R em combinação com pegas de ferramenta mestra 621L, 621R são usados para controlar instrumentos cirúrgicos escravos teleoperados, endoscópios teleoperados e outros, da mesma maneira que manipuladores de ferramenta mestra conhecidos em um sistema cirúrgico teleoperado minimamente invasivo conhecido. Da mesma forma, as coordenadas de posição de manipuladores de ferramenta mestra 620L, 620R e pegas de ferramenta mestra 621L, 621R são conhecidas pela cinemática usada no controle dos instrumentos cirúrgicos escravos.[00120] The master tool handles 621L, 621R of the master tool manipulators 620L, 620R are held by the surgeon 180B using the index and thumb, so that orientation and gripping involve intuitive pointing and tightening movements. Master tool manipulators 620L, 620R in combination with master tool handles 621L, 621R are used to control teleoperated slave surgical instruments, teleoperated endoscopes and others, in the same way as known master tool manipulators in a known minimally invasive teleoperated surgical system. Likewise, the position coordinates of master tool manipulators 620L, 620R and master tool handles 621L, 621R are known for the kinematics used to control slave surgical instruments.

[00121] No modo de operação de visualização normal, o visualizador 610 exibe imagens tridimensionais do campo cirúrgico 103 do endoscópio estereoscópico 112. O visualizador 610 está posicionado no[00121] In normal view operating mode, viewer 610 displays three-dimensional images of surgical field 103 of stereoscopic endoscope 112. Viewer 610 is positioned on

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35/81 console 185B (figura 6B) próximo às mãos do cirurgião, de modo que a imagem do campo cirúrgico vista no visualizador 610 esteja orientada para que o cirurgião 180B sinta que está realmente olhando diretamente para baixo no campo cirúrgico 103. Os instrumentos cirúrgicos na imagem parecem estar localizados substancialmente onde as mãos do cirurgião estão localizadas e orientadas substancialmente como o cirurgião 180B esperaria com base na posição de suas mãos. Entretanto, o cirurgião 180B pode não pode ver suas mãos nem a posição ou a orientação das pegas de ferramenta mestra 621L, 621R, embora veja a imagem do campo cirúrgico exibida no visualizador 610. [00122] Em um aspecto, os manipuladores de ferramenta mestra 620L, 620R são movidos de diretamente na frente do cirurgião 180B e debaixo do visualizador 610 para serem posicionados sobre a base 630, e de modo que não estejam mais posicionados sob o visualizador 610, isto é, os manipuladores de ferramenta mestra são estacionados fora do caminho do gesto de mão. Isso cria um volume desobstruído sob o visualizador 610 no qual o cirurgião 180B pode fazer gestos de mão, qualquer um ou ambos dentre poses de gesto de mão ou trajetórias de gesto de mão.35/81 console 185B (figure 6B) close to the surgeon's hands, so that the image of the surgical field seen in viewer 610 is oriented so that the surgeon 180B feels that he is really looking directly down into the surgical field 103. The surgical instruments in the image they appear to be located substantially where the surgeon's hands are located and oriented substantially as the surgeon 180B would expect based on the position of his hands. However, the 180B surgeon may not be able to see your hands or the position or orientation of the 621L, 621R master tool handles, although he does see the surgical field image displayed in viewer 610. [00122] In one aspect, the master tool manipulators 620L, 620R are moved from directly in front of the surgeon 180B and under the viewer 610 to be positioned on the base 630, and so that they are no longer positioned under the viewer 610, that is, the master tool manipulators are parked outside the hand gesture path. This creates an unobstructed volume under the viewer 610 in which the surgeon 180B can make hand gestures, either or both between hand gesture poses or hand gesture trajectories.

[00123] No aspecto da figura 6A, três sistemas de coordenadas são definidos com relação ao console de cirurgião 185B: um sistema de coordenadas de visualização 660, um sistema de coordenadas do mundo 670 e um sistema de coordenadas de rastreio 650. Deve-se notar que sistemas de coordenadas equivalentes são definidos para o cirurgião 181 (figura 1), de modo que o mapeamento descrito mais completamente abaixo possa ser feito para dados de rastreio da pega de rastreio de dedo mestra 170 ou das pegas de ferramenta mestra 621L, 621R. Veja, por exemplo, o pedido de patente norte-americana n° 12/617.937, intitulado Interface de Lado do Paciente Cirurgião Para um Instrumento Cirúrgico Teleoperado Minimamente Invasivo, depositado[00123] In the aspect of figure 6A, three coordinate systems are defined in relation to the 185B surgeon console: a 660 display coordinate system, a world coordinate system 670 and a 650 coordinate tracking system. note that equivalent coordinate systems are defined for surgeon 181 (figure 1), so that the mapping described more fully below can be done for tracking data from the master finger tracking handle 170 or the master tool handles 621L, 621R . See, for example, U.S. Patent Application No. 12 / 617,937, entitled Surgeon Patient Side Interface for a Minimally Invasive Teleoperated Surgical Instrument, filed

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36/81 em 13 de novembro de 2009, que é aqui incorporado por referência em sua inteireza.36/81 on November 13, 2009, which is incorporated herein by reference in its entirety.

[00124] No sistema de coordenadas de visualização 660, o cirurgião 180B está olhando para baixo no eixo Z Zview. O eixo Y Yview aponta para cima no monitor. O eixo X Xview aponta para a esquerda no monitor. No sistema de coordenadas do mundo 670, o eixo Z Zworld é um eixo vertical. O eixo X Xworld e o eixo Y Yworld estão em um plano perpendicular ao eixo Z Zworld.[00124] In the 660 display coordinate system, the surgeon 180B is looking down on the Zview Z axis. The Yview Y axis points up on the monitor. The Xview X axis points to the left on the monitor. In the world 670 coordinate system, the Zworld Z axis is a vertical axis. The Xworld X axis and the Yworld Y axis are in a plane perpendicular to the Zworld Z axis.

[00125] A figura 6B é uma ilustração mais detalhada de pega de ferramenta mestra 621 e dos manipuladores de ferramenta mestra 620. Os sistemas de coordenadas 680, 690 são discutidos mais completamente abaixo com relação ao método 1100 da figura 11.[00125] Figure 6B is a more detailed illustration of master tool handle 621 and master tool manipulators 620. Coordinate systems 680, 690 are discussed more fully below with respect to method 1100 of figure 11.

Processo de Controle de Instrumento Cirúrgico Mediante Rastreio de Mão [00126] A figura 7 é uma ilustração do sensor 212 montado no indicador 292B com uma localização 713 no sistema de coordenadas de rastreio 750 e um sensor 211 montado no polegar 292A com uma localização 711 no sistema de coordenadas de rastreio 750. Os sensores 211 e 212 são parte do sistema de rastreio eletromagnético acima descrito. O polegar 292A e o indicador 292B são exemplos de dedos da mão direita 291R. Conforme anteriormente indicado, uma parte de uma mão humana inclui pelo menos um dedo da mão. Como é sabido por aqueles versados na técnica, os dedos, às vezes chamados de dígitos ou falanges, da mão são o polegar (primeiro dedo), indicador (segundo dedo), dedo médio (terceiro dedo), anular (quarto dedo) e mínimo (quinto dedo).Surgical Instrument Control Process Using Hand Tracking [00126] Figure 7 is an illustration of sensor 212 mounted on indicator 292B with a location 713 in the tracking coordinate system 750 and a sensor 211 mounted on the thumb 292A with a location 711 on coordinate tracking system 750. Sensors 211 and 212 are part of the electromagnetic tracking system described above. The thumb 292A and index finger 292B are examples of fingers on the right hand 291R. As previously indicated, a part of a human hand includes at least one finger of the hand. As is known to those skilled in the art, the fingers, sometimes called digits or phalanges, of the hand are the thumb (first finger), index (second finger), middle finger (third finger), ring finger (fourth finger) and little finger (fifth finger).

[00127] Aqui, o polegar e o indicador são usados como exemplos de dois dedos de uma mão humana. Isso é apenas ilustrativo e não pretende ser limitativo. Por exemplo, o polegar e o dedo médio poderiam ser usados em lugar do polegar e indicador. A presente descrição é[00127] Here, the thumb and forefinger are used as examples of two fingers on a human hand. This is only illustrative and is not intended to be limiting. For example, the thumb and middle finger could be used in place of the thumb and index finger. This description is

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37/81 diretamente aplicável também ao uso do dedo médio. Da mesma forma, o uso da mão direita é apenas ilustrativo. Quando sensores similares são usados na mão esquerda, a presente descrição é diretamente aplicável também à mão esquerda.37/81 directly applicable also to the use of the middle finger. Likewise, the use of the right hand is only illustrative. When similar sensors are used in the left hand, the present description is directly applicable also to the left hand.

[00128] Um cabo 741,742 conecta os sensores 211,212 da pega de rastreio de dedo mestra 270 ao controlador de rastreio de mão 130. Em um aspecto, o cabo 741, 742 transporta informações de posição e orientação dos sensores 211, 212 para o controlador de rastreio de mão 130.[00128] A cable 741,742 connects sensors 211,212 from the master finger tracking handle 270 to the hand tracking controller 130. In one aspect, cable 741, 742 carries position and orientation information from sensors 211, 212 to the hand screening 130.

[00129] O uso de um cabo para transmitir os dados de posição e orientação lidos para o controlador de rastreio de mão 130 é apenas ilustrativo e não pretende ser limitativo a esse aspecto específico. Em vista desta exposição, aqueles versados na técnica podem selecionar um mecanismo para transmitir dados de posição e orientação lidos da pega de rastreio de dedo mestra ou pegas de rastreio de dedo mestras para o controlador de rastreio de mão 130 (por exemplo, com o uso de conexão sem fio).[00129] The use of a cable to transmit the position and orientation data read to the hand tracking controller 130 is only illustrative and is not intended to be limiting to that specific aspect. In view of this exposure, those skilled in the art can select a mechanism for transmitting position and orientation data read from the master finger tracking handle or master finger tracking handles to the hand tracking controller 130 (for example, using wireless connection).

[00130] O cabo 741, 742 não inibe o movimento da pega de rastreio de dedo mestra 270. Como a pega de rastreio de dedo mestra 270 está mecanicamente não embasada, cada pega de rastreio de dedo mestra está efetivamente sem restrições para movimentos de posição e orientação dentro do espaço de trabalho alcançado pelo cirurgião e espaço de trabalho do transmissor de rastreio de mão (por exemplo, esquerda-direita, para cima-para baixo, para dentro-para fora, rolamento, arfagem e guinada em um sistema de coordenadas cartesianas).[00130] The cable 741, 742 does not inhibit the movement of the master finger tracking handle 270. Since the master finger tracking handle 270 is mechanically not grounded, each master finger tracking handle is effectively unrestricted for position movements and orientation within the workspace achieved by the surgeon and workspace of the hand-held tracker (for example, left-right, up-down, in-out, rolling, pitching and yawing in a coordinate system Cartesian).

[00131] Em um aspecto, conforme acima descrito, cada sensor 211, 212 na pega de rastreio de dedo mestra 270 lê três graus de translação e três graus de rotação, isto é, seis graus de liberdade. Assim, os dados lidos dos dois sensores representam doze graus de liberdade. Em outro[00131] In one aspect, as described above, each sensor 211, 212 on the master finger tracking handle 270 reads three degrees of translation and three degrees of rotation, that is, six degrees of freedom. Thus, the data read from the two sensors represents twelve degrees of freedom. In another

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38/81 aspecto, cada sensor 211,212 na pega de rastreio de dedo mestra 270 lê três graus de translação e dois graus de rotação (guinada e arfagem), isto é, cinco graus de liberdade. Assim, os dados lidos dos dois sensores representam dez graus de liberdade.38/81 aspect, each sensor 211,212 in the master finger tracking handle 270 reads three degrees of translation and two degrees of rotation (yaw and pitch), that is, five degrees of freedom. Thus, the data read from the two sensors represents ten degrees of freedom.

[00132] O uso da posição do ponto de controle e da orientação do ponto de controle com base nas localizações rastreadas para controlar um instrumento cirúrgico escravo teleoperado requer seis graus de liberdade (três de translação e três de orientação), conforme descrito mais completamente abaixo. Assim, nos aspectos em que cada sensor tem cinco ou seis graus de liberdade, os sensores 211, 212 fornecem graus de liberdade redundantes. Conforme acima descrito e mais completamente abaixo, os graus de liberdade redundantes são mapeados em parâmetros usados para controlar aspectos do instrumento cirúrgico escravo teleoperado diferentes da posição e orientação.[00132] Using the control point position and control point orientation based on the tracked locations to control a teleoperated slave surgical instrument requires six degrees of freedom (three of translation and three of orientation), as described more fully below . Thus, in the aspects where each sensor has five or six degrees of freedom, sensors 211, 212 provide redundant degrees of freedom. As described above and more completely below, the redundant degrees of freedom are mapped into parameters used to control aspects of the teleoperated slave surgical instrument other than position and orientation.

[00133] Em ainda outro aspecto, cada sensor 211, 212 lê apenas três graus de liberdade de translação que, portanto, representam seis graus de liberdade. Isso é suficiente para controlar três graus de translação, rolamento e fechamento da pega de um instrumento cirúrgico escravo que não inclua um mecanismo de punho. A descrição a seguir é usada para gerar a localização do ponto de controle usando os seis graus de liberdade. A orientação do ponto de controle é tomada como a orientação do instrumento cirúrgico escravo. O parâmetro de fechamento da pega é determinado conforme descrito abaixo usando a localização do ponto de controle e a orientação do ponto de controle. O rolamento é determinado conforme acima descrito usando o movimento relativo do polegar e do indicador.[00133] In yet another aspect, each sensor 211, 212 reads only three degrees of freedom of translation, which therefore represent six degrees of freedom. This is sufficient to control three degrees of translation, rolling and closing of the handle of a slave surgical instrument that does not include a handle mechanism. The following description is used to generate the location of the control point using the six degrees of freedom. The orientation of the control point is taken as the orientation of the slave surgical instrument. The handle closing parameter is determined as described below using the location of the control point and the orientation of the control point. The bearing is determined as described above using the relative movement of the thumb and forefinger.

[00134] Em qualquer aspecto em que os sensores leiam seis graus de liberdade, ou em que os sensores leiam cinco graus de liberdade, o sensor de indicador 212 gera um sinal que representa uma posição do[00134] In any aspect where the sensors read six degrees of freedom, or where the sensors read five degrees of freedom, the indicator sensor 212 generates a signal that represents a position of the

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39/81 dedo indicador Pindex e uma orientação do dedo indicador Rindex no quadro de coordenadas de rastreio 750. O sensor de polegar 211 gera um sinal que representa uma posição do polegar Pthumb e uma orientação do polegar Rthumb no quadro de coordenadas de rastreio 750. Em um aspecto, as posições Pindex e Pthumb são tomadas como alinhadas com o centro da unha do usuário no polegar 292A, respectivamente.39/81 Pindex index finger and a Rindex index finger orientation in the 750 tracking coordinate frame. The 211 thumb sensor generates a signal representing a Pthumb thumb position and an Rthumb thumb orientation in the 750 tracking coordinate frame. In one aspect, the Pindex and Pthumb positions are taken to be aligned with the center of the user's nail on the 292A thumb, respectively.

[00135] Neste exemplo, as posições Pindex e Pthumb são, cada uma, representada como um vetor três por um no quadro de coordenadas de rastreio 750. As posições Pindex e Pthumb estão nas coordenadas de rastreio.[00135] In this example, the Pindex and Pthumb positions are each represented as a three by one vector in the 750 coordinate tracking frame. The Pindex and Pthumb positions are in the tracking coordinates.

[00136] As orientações Rindex e Rthumb são, cada uma, representadas como uma matriz de três por três no quadro de coordenadas de rastreio 750, isto é,[00136] The Rindex and Rthumb orientations are each represented as a three by three matrix in the 750 tracking coordinate table, that is,

R = Λ indexR = Λ index

Kindest 1Kindest 1

Kindex21Kindex21

Kjndex31Kjndex31

Kjndex12Kjndex12

K-ín(jex22K-í n ( j ex 22

Kjndex31Kjndex31

Kjndexl3Kjndexl3

Kindex23Kindex23

Kjndex33Kjndex33

K thumbK thumb

KthumbllKthumbll

K(humb21K (humb21

Kthumb31K t humb31

Kthumbl2Kthumbl2

Kthumb22Kthumb22

Kthumb31Kthumb31

K(humbl3K (humbl3)

K(humb23K (humb23

K(humb33 [00137] Uma posição do ponto de controle Pcp é centralizada entre o indicador 292B e o polegar 292A. A posição do ponto de controle Pcp está no quadro de pontos de controle 790, mas é especificada nas coordenadas de rastreio. O eixo Z do quadro de pontos de controle 790 se estende através da posição do ponto de controle Pcp na direção apontada, conforme descrito mais completamente abaixo.K (humb33 [00137] A P cp control point position is centered between the 292B indicator and the 292A thumb. The P cp control point position is in the 790 control point frame, but is specified in the tracking coordinates. The Z axis of the control point frame 790 extends through the position of the control point P cp in the pointed direction, as described more fully below.

[00138] Da mesma forma, conforme explicado abaixo, o indicador[00138] Likewise, as explained below, the indicator

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292B e o polegar 292A são mapeados nos mordentes de um instrumento cirúrgico escravo, mas os dois dedos são mais destros que os mordentes do instrumento. O eixo Y do quadro de pontos de controle 790 corresponde ao pino usado para o fechamento do mordente do instrumento. Assim, o eixo Y do quadro de pontos de controle 790 é perpendicular a um vetor entre o indicador 292B e o polegar 292A, conforme descrito abaixo.292B and thumb 292A are mapped on the jaws of a slave surgical instrument, but the two fingers are more right-handed than the jaws on the instrument. The Y axis of the control point frame 790 corresponds to the pin used to close the instrument's clamp. Thus, the Y axis of the control point frame 790 is perpendicular to a vector between the indicator 292B and the thumb 292A, as described below.

[00139] A posição do ponto de controle Pcp é representada como um vetor de três por um nas coordenadas de rastreio do quadro de coordenadas de rastreio 750. A orientação do ponto de controle Rcp é representada como uma matriz de três por três nas coordenadas de rastreio, isto é,[00139] The position of the control point P cp is represented as a three by one vector in the trace coordinates of the trace coordinate frame 750. The orientation of the control point R cp is represented as a three by three matrix in the tracking coordinates, that is,

Rcpll Rcpll Rcpl2 Rcpl2 Rcpl3 Rcpl3 Rcp = Rcp = Rcp21 Rcp21 Rcp22 Rcp22 Rcp23 Rcp23 Rcp31 Rcp31 Rcp31 Rcp31 Rcp33 Rcp33

[00140] A figura 8 é um fluxograma de processo para mapeamento de uma localização de parte de uma mão em um parâmetro de fechamento da pega usado para controlar a pega de um instrumento cirúrgico escravo, por exemplo, um dos instrumentos cirúrgicos escravos teleoperados da figura 1. Esse mapeamento também mapeia uma alteração temporal na localização em um novo parâmetro de fechamento da pega e uma localização correspondente de uma ponta de instrumento escravo e a velocidade de movimento até essa localização.[00140] Figure 8 is a process flow chart for mapping the location of part of a hand in a handle closure parameter used to control the grip of a slave surgical instrument, for example, one of the teleoperated slave surgical instruments in the figure 1. This mapping also maps a temporal change in location in a new parameter for closing the handle and a corresponding location of a slave instrument tip and the speed of movement to that location.

[00141] Inicialmente, com a entrada no processo 800, o processo RECEBER DADOS DE LOCALIZAÇÃO DE MÃO 810 recebe a posição e orientação do dedo indicador (Pindex e Rmdex) e a posição e orientação do polegar (Pthumb e Rthumb), que, neste exemplo, são armazenadas[00141] Initially, with the entry in process 800, the process RECEIVE HAND LOCATION DATA 810 receives the position and orientation of the index finger (Pindex and Rmdex) and the position and orientation of the thumb (Pthumb and Rthumb), which, in this example, are stored

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 44/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 44/92

41/81 como dados 811. A posição e orientação do dedo indicador (Pindex e Rindex) e a posição e orientação do polegar (Pthumb e Rthumb) se baseiam em dados do sistema de rastreio. O processo 810 transfere para o processo MAPEAR DADOS DE LOCALIZAÇÃO EM PARÂMETRO DE PONTO DE CONTROLE E PEGA 820.41/81 as data 811. The position and orientation of the index finger (Pindex and Rindex) and the position and orientation of the thumb (Pthumb and Rthumb) are based on data from the tracking system. Process 810 transfers to the process MAPPING LOCATION DATA IN CONTROL POINT AND PICKUP PARAMETER 820.

[00142] O processo MAPEAR DADOS DE LOCALIZAÇÃO EM PARÂMETRO DE PONTO DE CONTROLE E PEGA 820 gera uma posição do ponto de controle Pcp, uma orientação do ponto de controle Rcp e um parâmetro de fechamento da pega ggrip usando a posição e orientação do dedo indicador (Pindex e Rindex) e a posição e orientação do polegar (Pthumb e Rthumb). A posição do ponto de controle Pcp, a orientação do ponto de controle Rcp e o parâmetro de fechamento da pega ggrip são armazenados como dados 821.[00142] The MAPPING LOCATION DATA IN CONTROL POINT AND HANDLE 820 PARAMETER generates a Pcp control point position, an Rcp control point orientation and a ggrip handle closure parameter using the index finger position and orientation (Pindex and Rindex) and the position and orientation of the thumb (Pthumb and Rthumb). The position of the Pcp control point, the orientation of the Rcp control point and the ggrip handle closing parameter are stored as 821 data.

[00143] Em um aspecto, o mapeamento de ponto de controle realizado no processo 820 é definido para emular propriedades chave da colocação de pontos de controle nos manipuladores de ferramenta mestra conhecidos. Assim, a resposta ao movimento do polegar e do indicador será familiar e intuitiva para usuários do sistema cirúrgico minimamente invasivo teleoperado conhecido com um console de cirurgião similar ao console de cirurgião 180B (figura 6A).[00143] In one aspect, the control point mapping performed in the 820 process is defined to emulate key properties of the placement of control points in known master tool manipulators. Thus, the response to the movement of the thumb and forefinger will be familiar and intuitive for users of the teleoperated minimally invasive surgical system known with a surgeon console similar to the 180B surgeon console (figure 6A).

[00144] A figura 9 é um fluxograma de processo mais detalhado para um aspecto do processo MAPEAR DADOS DE LOCALIZAÇÃO EM PARÂMETRO DE PONTO DE CONTROLE E PEGA 820. Em primeiro lugar, no processo 820, o processo MAPEAR DADOS DE POSIÇÃO DA MÃO EM PONTOS DE CONTROLE 910 gera uma localização da posição do ponto de controle Pcp a partir da posição do dedo indicador e da posição do polegar Pthumb, isto é,[00144] Figure 9 is a more detailed process flowchart for an aspect of the MAPPING LOCATION DATA process IN CONTROL POINT AND PICKUP 820 PARAMETER. First, in process 820, the process MAPPING HAND POSITION DATA IN POINTS CONTROL 910 generates a location of the position of the Pcp control point from the position of the index finger and the position of the Pthumb thumb, that is,

Pcp = 0,5*(Pthumb + Pindex) [00145] A posição do ponto de controle Pcp é a média da posição do indicar Pindex e posição do polegar Pthumb. O processo MAPEAR DADOSPcp = 0.5 * (Pthumb + Pindex) [00145] The position of the Pcp control point is the average of the position of the Pindex indicating and position of the Pthumb thumb. The MAP DATA process

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42/8142/81

DE POSIÇÃO DA MÃO EM PONTOS DE CONTROLE 910 transfere ο processamento para o processo GERAR ORIENTAÇÃO DO PONTO DE CONTROLE 920.OF HAND POSITION AT CONTROL POINTS 910 transfers ο processing to the GENERATE CONTROL POINT 920 GUIDANCE process.

[00146] Conforme acima indicado, o eixo Z da orientação do ponto de controle está alinhado na direção apontada. Nesse aspecto do processo GERAR ORIENTAÇÃO DO PONTO DE CONTROLE 920, a fórmula eixo/ângulo de Rodriquez é usada para definir o vetor de direção apontada no eixo Z Zhait para a orientação do ponto de controle como uma meia rotação entre o vetor de direção apontada pelo indicador Z index e o vetor de direção apontada pelo polegar Zthumb a partir da orientação do polegar Rthumb, o vetor de direção apontada pelo polegar Zthumb é:[00146] As indicated above, the Z axis of the control point orientation is aligned in the pointed direction. In this aspect of the process GENERATE CONTROL POINT 920 ORIENTATION, Rodriquez's axis / angle formula is used to define the direction vector pointed on the Z Zhait axis for the orientation of the control point as a half rotation between the direction vector pointed by the Z index indicator and the direction vector pointed by the thumb Z thumb from the orientation of the thumb Rthumb, the direction vector pointed by the thumb Zthumb is:

Z thumb = [Κ thumb 13 ^thumb23 ^thumbSs] [00147] Da mesma forma, a partir da orientação do dedo indicador Rindex, o vetor de direção apontada pelo indicador Zindex é:Z thumb = [Κ thumb 13 ^ thumb23 ^ thumbSs] [00147] Likewise, from the orientation of the Rindex index finger, the direction vector pointed by the Z index indicator is:

ΛΛ

Z index [-^indexl3 ^index23 ^indexSsl [00148] O vetor ω é um vetor perpendicular ao vetor de direção apontada pelo indicador Zindex e ao vetor de direção apontada pelo polegar Zthumb o vetor ω é definido como o produto cruzado do vetor de direção apontada pelo indicador Zindex θ vetor de direção apontada pelo polegar Zthumbi isto é, ω = Z index X Z thumb [00149] O ângulo Θ é a magnitude do ângulo entre o vetor de direçãoZ index - [- ^ indexl3 ^ index23 ^ indexSsl [00148] The vector ω is a vector perpendicular to the direction vector pointed by the Z index indicator and the direction vector pointed by the thumb Z thumb the vector ω is defined as the cross product of the direction vector pointed by the Z index indicator θ direction vector pointed by the thumb Z thumbi that is, ω = Z index X Z thumb [00149] The angle Θ is the magnitude of the angle between the direction vector

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 46/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 46/92

43/81 apontada pelo indicador Zindex e 0 vetor de direção apontada pelo polegar Zthumb. O ângulo Θ é definido como:43/81 pointed by the Z index indicator and the direction vector pointed by the Zthumb thumb. The angle Θ is defined as:

sin'1 sinsin ' 1 sin

MifHd] >MifHd]>

caso contrário [00150] Com o eixo ω e o ângulo θ, o vetor de direção apontada no eixoZ Zhaifé:otherwise [00150] With the ω axis and the θ angle, the direction vector pointed on the Z Z haiffle axis:

^half^ half

index [00151] Assim, o processo 910 gerou a posição do ponto de controle PcP, e a parte inicial do processo 920 gerou a direção apontada aproximada do eixo Z no quadro de pontos de controle 790. Pode-se prosseguir na interpelação dos vetores de orientação do indicador e do polegar para gerar eixos de vetores de unidades de pontos de controle Xcp e ycp de maneira similar e, então, reortogonalizá-los para produzir uma matriz de orientação de pontos de controle.index [00151] Thus, process 910 generated the position of the control point Pc P , and the initial part of process 920 generated the approximate pointed direction of the Z axis in the control point frame 790. You can proceed with the interpellation of the vectors orientation of the index and thumb to generate vector axes of Xcp and cp control point units in a similar manner and then re-orthogonalize them to produce a control point orientation matrix.

[00152] Entretanto, pode-se conseguir uma maior destreza de teleoperação a partir das localizações rastreadas dos dedos usando o seguinte mapeamento. Esse mapeamento usa as posições relativas do indicador e do polegar para rolar e guinar eficazmente o ponto de controle, como se manipula um pequeno suporte cardan entre os dedos. O restante do processo 920 é realizado da seguinte maneira para gerar um conjunto completo de eixos de vetores de unidades de pontos de controle ortonormais Xcp, ^cpe z cp.[00152] However, greater dexterity of teleoperation can be achieved from the tracked locations of the fingers using the following mapping. This mapping uses the relative positions of the forefinger and thumb to effectively roll and yaw the control point, just like manipulating a small cardan support between the fingers. The rest of process 920 is performed as follows to generate a complete set of vector axes of orthonormal control point units X cp , ^ cpe z cp .

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 47/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 47/92

44/81 £ _ P index P thumb ||P index ~ P thumb ||44/81 £ _ P index P thumb || P index ~ P thumb ||

Υcp ~ ^half X XcpΥcp ~ ^ half X X cp

ÂP = v ycp [00153] Com esses vetores, a orientação do ponto de controle Rcp é:Â P = vy cp [00153] With these vectors, the orientation of the control point R cp is:

Rcpll Rcpll RCpl2R C pl2 Rcpl3 Rcpl3 Rcp [XCp ycp zcp]Rcp [ X Cp ycp z cp] Rcp21 Rcp21 Rcp22 Rcp22 Rcp23 Rcp23 RcpJl RcpJl Rcp31 Rcp31 Rcp33_ Rcp33_

[00154] Agora com os processos 910 e 920, o processo 820 mapeou as posições e orientações do indicador e do polegar (Pindex, Rindex), (Pthumb, Rthumb) na posição e orientação do ponto de controle (Pcp, Rcp). O processo 820 ainda tem de gerar o parâmetro de fechamento da pega ggrip. Assim, o processo GERAR ORIENTAÇÃO DO PONTO DE CONTROLE 920 transfere o processamento para o processo GERAR PARÂMETRO DE FECHAMENTO DA PEGA 930.[00154] Now with processes 910 and 920, process 820 mapped the positions and orientations of the index and thumb (Pindex, Rindex), (Pthumb, Rthumb) in the position and orientation of the control point (P cp , R cp ) . Process 820 has yet to generate the ggrip handle closing parameter. Thus, the process GENERATE CONTROL POINT 920 ORIENTATION transfers the processing to the process GENERATE CLOSE PARAMETER OF HANDLE 930.

[00155] No processo 930, o fechamento da pega é determinado pelas distâncias da posição do dedo indicador Pmdex e posição do polegar Pthumb a partir do eixo de linha central definido pela posição do ponto de controle Pcp e direção do eixo Z Zcp |SS0 permite que o fechamento de pega seja invariante ao deslizamento quando o polegar e o indicador estão se tocando.[00155] In process 930, the closure of the handle is determined by the distances from the position of the index finger Pmdex and the position of the thumb Pthumb from the axis of the central line defined by the position of the control point P cp and direction of the axis ZZ cp | SS0 allows the handle closure to be invariant to sliding when the thumb and forefinger are touching.

[00156] Assim, a posição do dedo indicador Pindex e a posição do polegar Pthumb são mapeadas no eixo Z no quadro 790. A posição Pindex_Proj é a projeção da posição do dedo indicador Pindex sobre o eixo Z do quadro 790, e a posição Pthumb_Proj é a projeção da posição Pthumb do polegar sobre o eixo Z do quadro 790.[00156] Thus, the finger position indicator and Pindex Pthumb thumb position in the Z axis are mapped in the frame 790. The position Pindex_ roj P is the projection of Pindex finger position indicator on the Z axis of the frame 790, and Pthumb_ P roj position is the projection of the Pthumb position of the thumb on the Z axis of frame 790.

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 48/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 48/92

45/8145/81

Pindex_proj Pep + (Zep *(Pindex Pep)) ZcpPindex_proj Pep + ( Z ep * (Pindex Pep)) Z cp

P thumb proj = Pep + ( Zcp * (Pthumb Pep)) * Zcp [00157] A posição Pindex_proj e a posição Pthumb_proj são usadas para avaliar uma distância de fechamento de pega de avaliação dvai, isto é, vai P index Pindex_projP thumb proj = Pep + ( Z cp * (Pthumb - Pep)) * Z cp [00157] The Pindex_proj position and the Pthumb_proj position are used to evaluate an evaluation handle closing distance d va i, that is, going to P index Pindex_proj

P thumb P thumb_proj [00158] Aqui, as linhas paralelas duplas são representantes conhecidos da distância euclidiana binormal. A distância fechamento da pega de avaliação dvai é limitada por um limiar de distância máxima dmax e um limiar de distância mínima dmin. Conforme ilustrado na figura 7, o conector acolchoado com espuma 210 entre os sensores 211, 212 restringe os dedos dentro de uma separação fixa, isto é, entre um limiar de distância máxima dmax e um limiar de distância mínima dmin. Além disso, uma distância neutra do correspondente à distância de separação quando os dois dedos estão apenas se tocando.P thumb P thumb_proj [00158] Here, the double parallel lines are known representatives of the Euclidean binormal distance. The closing distance of the evaluation handle d va i is limited by a maximum distance threshold d max and a minimum distance threshold dmin. As shown in figure 7, the foam-padded connector 210 between sensors 211, 212 restricts the fingers within a fixed separation, that is, between a maximum distance threshold d max and a minimum distance threshold dmin. In addition, a neutral distance from that corresponding to the separation distance when the two fingers are just touching.

[00159] Para um conjunto particular de sensores e um conector, um limiar de distância máxima dmax, um limiar de distância mínima dmin e a distância neutra do são empiricamente determinadas. Em um aspecto, três combinações diferentes de sensores e um conector são apresentadas para mãos pequenas, médias e grandes. Cada combinação tem seu próprio limiar de distância máxima dmax, limiar de distância mínima dmin e distância neutra do, pois o comprimento do conector 210 é diferente em cada uma das combinações.[00159] For a particular set of sensors and a connector, a maximum distance threshold d max , a minimum distance threshold dmin and the neutral distance of are empirically determined. In one respect, three different combinations of sensors and a connector are presented for small, medium and large hands. Each combination has its own maximum distance threshold d max , minimum distance threshold dmin and neutral distance of, as the length of connector 210 is different in each of the combinations.

[00160] O processo 930 compara a distância dvai com o limiar de distância mínima dmin. Se a comparação encontrar que a distância dvai é menor que um limiar de distância mínima dmin, a distância de fechamento de pega d é estabelecida no limiar de distância mínima dmin. De outro modo, o processo 930 compara a distância dvai com o limiar de distância máxima dmax. Se a comparação entrar que a distância dvai é[00160] Process 930 compares the distance d va i with the minimum distance threshold dmin. If the comparison finds that the distance d va i is less than a minimum distance threshold dmin, the handle closing distance d is established at the minimum distance threshold dmin. Otherwise, process 930 compares the distance d va i with the maximum distance threshold d max . If the comparison enters that the distance d va i is

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46/81 maior que o limiar de distância máxima dmax, a distância de fechamento de pega d é estabelecida no limiar de distância máxima dmax. De outra forma, a distância de fechamento d é estabelecida na distância dvai. [00161] O teste realizado na distância dvai para determinar a distância de fechamento da pega d é resumido da seguinte maneira:46/81 greater than the maximum distance threshold dmax, the handle closing distance d is established at the maximum distance threshold dmax. Otherwise, the closing distance d is established at the distance d va i. [00161] The test performed at distance d va i to determine the closing distance of handle d is summarized as follows:

^min ^ min ^val ( d min ^ val (d min d max d max d vai ) ^max d will) ^ max > > vai go caso· contrário otherwise [00162] A seguir no [00162] Next on processo 930, process 930, gera-se o parâmetro de the parameter of

fechamento da pega ggriP:closing the handle g gr i P :

grip d-d0 dmax do d >d0 d-<l,nigrip dd 0 dmax do d> d 0 d- <l, ni

U d min caso contrário [00163] Assim, uma distância de fechamento da pega d entre o limiar de distância máxima dmax e a distância do é mapeada em um valor entre zero e um. Uma distância de fechamento da pega d entre o limiar de distância mínima dmin e a distância do é mapeada em um valor entre menos um e zero.U d min otherwise [00163] Thus, a closing distance of handle d between the maximum distance threshold dmax and the distance is mapped to a value between zero and one. A handle closing distance d between the minimum distance threshold dmin and the distance of is mapped to a value between minus one and zero.

[00164] Um valor de um para o parâmetro de fechamento da pega ggrip é obtido quando o indicador 292B e o polegar 292A são separados pela extensão máxima permitida pelo conector 210 (figura 2A). Um valor de zero para o parâmetro de fechamento da pega ggriP é obtido quando a ponta do indicador 292B e a ponta do polegar 292A estão apenas se tocando (figura 2C). Valores em uma faixa entre zero e um controlam a abertura/fechamento dos mordentes do efetor terminal de um[00164] A value of one for the handle closing parameter g g rip is obtained when the indicator 292B and the thumb 292A are separated by the maximum length allowed by connector 210 (figure 2A). A value of zero for the handle closure parameter g gr i P is obtained when the tip of the indicator 292B and the tip of the thumb 292A are just touching (figure 2C). Values in a range between zero and one control the opening / closing of the end effector jaws of a

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47/81 instrumento cirúrgico escravo. Um valor de menos um para o parâmetro de fechamento da pega ggrip é obtido quando o indicador 292B e o polegar 292A estão se tocando, e o conector 210 está completamente comprimido entre o indicador 292B e o polegar 292A (figura 2D). Valores em uma faixa entre zero e menos um controlam a força de mordente dos mordentes fechados do efetor terminal. O conector 210 fornece uma pista háptica passiva para o fechamento do mordente.47/81 slave surgical instrument. A value of minus one for the ggrip handle closing parameter is obtained when the indicator 292B and the thumb 292A are touching, and the connector 210 is completely compressed between the indicator 292B and the thumb 292A (figure 2D). Values in the range between zero and minus one control the jaw strength of the closed jaws of the end effector. The connector 210 provides a passive haptic track for closing the jaw.

[00165] Este exemplo de mapeamento da distância de fechamento da pega d em um valor em uma das duas faixas é apenas ilustrativo e não pretende ser limitativo. O exemplo é ilustrativo do mapeamento da distância de fechamento da pega d em um valor em uma primeira faixa de parâmetros de fechamento da pega ggrip para controlar a abertura/fechamento de mordentes de um efetor terminal de um instrumento cirúrgico escravo quando a distância de fechamento da pega d é maior que a distância neutra do. Aqui, abertura/fechamento significa a abertura e o fechamento dos mordentes. A distância de fechamento da pega d é mapeada em um valor em uma segunda faixa de parâmetros de fechamento da pega ggrip para controlar a força de mordente dos mordentes fechados da extremidade efetora quando a distância de fechamento da pega d é menor que a distância neutra do.[00165] This example of mapping the closing distance of handle d into a value in one of the two ranges is only illustrative and is not intended to be limiting. The example is illustrative of mapping the closing distance of handle d to a value in a first range of closing parameters of the handle ggrip to control the opening / closing of the jaws of a terminal effector of a slave surgical instrument when the closing distance of the handle d is greater than the neutral distance of. Here, opening / closing means opening and closing the jaws. The closing distance of handle d is mapped to a value in a second range of closing parameters of the ggrip handle to control the jaw strength of the closed jaws of the effector end when the closing distance of handle d is less than the neutral distance of the handle. .

[00166] Assim, o processo 820 mapeou a posição e a orientação do dedo indicador (Pindex, Rindex) e a posição e orientação do polegar (Pthumb, Rthumb) em uma posição e orientação do ponto de controle (Pcp, Rcp) e parâmetro de fechamento da pega ggrip que é armazenada como dados 821. O processo 820 transfere para o processo MAPEAR AS COORDENADAS DE MUNDO 830 (figura 8).[00166] Thus, process 820 mapped the position and orientation of the index finger (Pindex, Rindex) and the position and orientation of the thumb (Pthumb, Rthumb) in a position and orientation of the control point (Pcp, Rcp) and parameter for closing the ggrip handle that is stored as data 821. Process 820 transfers to the MAP MAP THE WORLD COORDINATES 830 process (figure 8).

[00167] O processo MAPEAR AS COORDENADAS DE MUNDO 830 recebe os dados 821 e mapeia os dados 821 em um sistema de coordenadas do mundo (veja o sistema de coordenadas do mundo 670 (figura 6A)). Especificamente, a posição e a orientação do ponto de[00167] The 830 WORLD COORDINATE MAPPING process receives data 821 and maps the data 821 to a world coordinate system (see world coordinate system 670 (figure 6A)). Specifically, the position and orientation of the

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 51/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 51/92

48/81 controle (Pcp, Rcp) e o parâmetro de fechamento da pega ggriP são mapeadas em posição e orientação de ponto de controle das coordenadas do mundo (Pcp_wc, RcP_wc) usando uma transformada homogênea de quatro por quatro wcTtc que mapeia as coordenadas no sistema de coordenadas de rastreio 750 (figura 7B) em coordenadas no sistema de coordenadas de mundo 670, por exemplo, wc48/81 control (P cp , R cp ) and the handle closing parameter g gr i P are mapped in position and control point orientation of the world coordinates (P cp _wc, Rc P _wc) using a homogeneous transform of four by four wc Ttc that maps the coordinates in the tracking coordinate system 750 (figure 7B) into coordinates in the world coordinate system 670, for example, wc

wc tcwc tc

WC J ltc [00168] em que:WC J l tc [00168] where:

[00169] wcRtc mapeia uma orientação nas coordenadas de rastreio tc em uma orientação nas coordenadas de mundo wc, e [00170] wcttc traduz uma posição nas coordenadas de rastreio tc em uma posição nas coordenadas de mundo wc.[00169] wc Rtc maps an orientation in the tc tracking coordinates into an orientation in the wc world coordinates, and [00170] wc t tc translates a position in the tc tracking coordinates into a position in the wc world coordinates.

[00171] O parâmetro de fechamento da pega ggriP não é alterado por esse mapeamento. Os dados nas coordenadas de mundo wc são armazenados como dados 831. O processo 830 transfere para o processo MAPEAR COORDENADAS DOS OLHOS 840.[00171] The handle closure parameter g gr i P is not changed by this mapping. The data in the wc world coordinates are stored as data 831. Process 830 transfers to the MAP COORDINATES OF EYES 840 process.

[00172] O processo MAPEAR COORDENADAS DOS OLHOS 840 recebe os dados 831 nas coordenadas de mundo wc e mapeia os dados 831 em um sistema de coordenadas dos olhos (veja o sistema de coordenadas dos olhos 660 (figura 6A)). Especificamente, a posição e a orientação do ponto de controle das coordenadas do mundo (Pcp_wc, Rcp_wc) e o parâmetro de fechamento da pega ggriP são mapeadas em posição e orientação do ponto de controle das coordenadas dos olhos (Pcp_ec, Rcp_ec) usando uma transformada homogênea de quatro por quatro ecTwc que mapeia as coordenadas no sistema de coordenadas de mundo 670 (figura 6A) em coordenadas no sistema de coordenadas dos olhos 660, por exemplo,[00172] The 840 EYE COORDINATE MAPPING process receives the data 831 in the world coordinates wc and maps the data 831 in an eye coordinate system (see the eye coordinate system 660 (figure 6A)). Specifically, the position and orientation of the world coordinate control point (Pcp_wc, Rcp_wc) and the handle closure parameter g gr i P are mapped in position and orientation of the eye coordinate control point (Pcp_ec, Rcp_ec) using a homogeneous four-by-four transform and ec T wc that maps the coordinates in the world coordinate system 670 (figure 6A) to coordinates in the eye coordinate system 660, for example,

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49/81 ec rp49/81 ec rp

Vc wc wcYou wc wc

1 [00173] em que:1 [00173] where:

[00174] ecRwc mapeia uma orientação nas coordenadas de mundo wc em uma orientação nas coordenadas dos olhos ec, e [00175] ectwc é uma tradução de uma posição nas coordenadas de mundo wc em uma posição nas coordenadas dos olhos ec.[00174] ec R wc maps an orientation in the world coordinates wc in an orientation in the coordinates of the eyes c, and [00175] ec t wc is a translation of a position in the coordinates of the world wc in a position in the coordinates of the eyes ec.

[00176] Mais uma vez, o parâmetro de fechamento da pega ggriP não é alterado pelo mapeamento. Os dados nas coordenadas dos olhos são armazenados como dados 841. O processo 840 transfere para o processo GERAR VELOCIDADES 850.[00176] Once again, the handle closing parameter g gr i P is not changed by the mapping. The data in the eye coordinates are stored as 841 data. The 840 process transfers to the GENERATE SPEED 850 process.

[00177] No processo 800, os processos de mapeamento 830 e 840 são descritos como dois processos diferentes apenas para facilidade de ilustração. Em um aspecto, os processos de mapeamento 830 e 840 são combinados, de modo que os dados de ponto de controle na coordenadas de rastreio tc sejam mapeados diretamente em dados nas coordenadas dos olhos ec usando uma transformada homogênea de quatro por quatro ecTtc que mapeia as coordenadas no sistema de coordenadas de rastreio 650 (figura 6A) em coordenadas no sistema de coordenadas dos olhos 660, por exemplo, eci> wc /ec>> wct _i_ecf 1 ^tc v Mc-· ec rp _ itc[00177] In process 800, mapping processes 830 and 840 are described as two different processes just for ease of illustration. In one aspect, the mapping processes 830 and 840 are combined, so that the control point data in the tc tracking coordinates are mapped directly into data in the c coordinates of the eyes using a homogeneous four-by-four transform and ec Ttc that maps the coordinates in the tracking coordinate system 650 (figure 6A) in coordinates in the eye coordinate system 660, for example, eci> wc / ec >> wc t _i_ ec f 1 ^ tc v Mc - · ec rp _ i tc -

1 [00178] Nesse aspecto, a posição do ponto de controle nas coordenadas dos olhos Pcp_ec é;1 [00178] In this aspect, the position of the control point in the coordinates of the eyes Pcp_ec is;

Pcp_ ec TtcPcp_tc’ [00179] e a orientação do ponto de controle nas coordenadas dosPcp_ ec TtcPcp_tc ’[00179] and the orientation of the control point in the coordinates of

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50/81 olhos Rcp. ec é:50/81 eyes Rcp. ec is:

R =CCR wc R R ncpec lx\vc ^tc^cptc [00180] Em alguns aspectos, o mapeamento das coordenadas de mundo pode ser eliminado. Nesse caso, os dados de ponto de controle são mapeados diretamente do sistema de coordenadas de rastreio no sistema de coordenadas dos olhos sem utilizar um sistema de coordenadas do mundo.R = CC R wc RR n cpec lx \ vc ^ tc ^ cptc [00180] In some ways, the mapping of world coordinates can be eliminated. In this case, the control point data is mapped directly from the tracking coordinate system to the eye coordinate system without using a world coordinate system.

[00181] Para a teleoperação, são necessárias a posição, orientação e velocidade. Assim, o processo GERAR VELOCIDADES 850 gera as velocidades necessárias. As velocidades podem ser geradas de inúmeras maneiras. Algumas implementações, como sensores inerciais e giroscópicos, podem medir diferentemente sinais diferenciais para produzir uma velocidade linear e uma velocidade angular do ponto de controle. Se as velocidades não puderem ser medidas diretamente, o processo 850 estima as velocidades a partir das medições de localização no sistema de coordenadas dos olhos em um aspecto.[00181] For teleoperation, position, orientation and speed are necessary. Thus, the GENERATE SPEED 850 process generates the necessary speeds. Speeds can be generated in a number of ways. Some implementations, such as inertial and gyroscopic sensors, can measure differential signals differently to produce a linear speed and an angular speed of the control point. If speeds cannot be measured directly, process 850 estimates speeds from location measurements in the eye coordinate system in one aspect.

[00182] As velocidades podem ser estimadas usando-se diferenças finitas no sistema de coordenadas dos olhos no intervalo de amostragem. Por exemplo, a velocidade linear Vcp_ecé estimada como:[00182] Speeds can be estimated using finite differences in the eye coordinate system in the sampling interval. For example, the linear velocity V cp _ec is estimated as:

= PCp_ec(tl)-PCp-eC(t°) Vcp_ec - A . = P C p_ ec ( tl ) -P C pe C ( t °) V cp_ec - A.

[00183] e a velocidade angular ucp_ec é estimada como:[00183] and the angular velocity u cp _ec is estimated as:

Ra = Rcp ec(tO)’ * Rcp ec(tl)Ra = Rcp ec (tO) ’* Rcp ec (tl)

Ra32 _ Ra23 ωΔ-0.5* RAi3 Rà3iRa32 _ Ra23 ω Δ -0.5 * R A i3 R à 3i

Ra21 Ra12 ^*cp_ecRa21 Ra12 ^ * cp_ec

Rcp ec(t0)*ioA Rcp ec (t0) * io A

AtAt

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 54/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 54/92

51/81 [00184] Em outro aspecto do processo GERAR VELOCIDADES 850, a velocidade linear do ponto de controle Vcp_tc e a velocidade angular do ponto de controle ucp_tc são lidas em coordenadas de rastreio do sistema de coordenadas de rastreio 750 (figura 7). Nesse aspecto, a velocidade linear do ponto de controle Vcp_tc lida diretamente e a velocidade angular do ponto de controle ucp_tc lida diretamente são giradas do sistema de coordenadas de rastreio 750 para o sistema de coordenadas dos olhos 660 usando uma rotação ecRtc. Especificamente, usando-se os mapeamentos de rotação acima definidos:51/81 [00184] In another aspect of the GENERATE SPEED 850 process, the linear speed of the control point V cp _tc and the angular speed of the control point u cp _tc are read in the trace coordinates of the trace coordinate system 750 ( figure 7). In this respect, the linear velocity of the control point V cp _tc directly read and the angular velocity of the control point u cp _tc directly read are rotated from the tracking coordinate system 750 to the eye coordinate system 660 using an ec Rt rotation c . Specifically, using the rotation mappings defined above:

ecT? - ec T? - ecp wcp nwc ^tcecp wcp n wc ^ tc V = T cp_ecV = T cp_ec =ecR V tc cp_tc= ec RV tc cp_tc ^cpec' ^ cpec ' =eCRtC®cp_tc = eCR tC® c p_ tc

[00185] O processo GERAR VELOCIDADES 850 transfere para o processo ENVIAR COMANDO DE CONTROLE 860. O processo 860 envia um comando de controle de sistema apropriado para o instrumento cirúrgico escravo com base na posição, orientação, velocidades e parâmetro de fechamento da pega armazenados como dados 851.[00185] The GENERATE SPEED 850 process transfers to the SEND CONTROL COMMAND 860 process. The 860 process sends an appropriate system control command to the slave surgical instrument based on the position, orientation, speeds and handle closing parameter stored as data 851.

[00186] Em um aspecto, os processos 810 a 850 são realizados pelo controlador de rastreio de mão 130 (figura 1). O controlador 130 executa o módulo de rastreio de dedo 135 no processador 131 para realizar os processos 810 a 850. Nesse aspecto, o módulo de rastreio de dedo 135 está armazenado na memória 132. O processo 850 envia um evento de sistema para o controlador de sistema 140 que, por sua vez, realiza o processo 860.[00186] In one aspect, processes 810 to 850 are performed by hand tracking controller 130 (figure 1). Controller 130 runs finger tracking module 135 on processor 131 to perform processes 810 to 850. In that respect, finger tracking module 135 is stored in memory 132. Process 850 sends a system event to the controller system 140 which, in turn, performs process 860.

[00187] Deve-se notar que o controlador de rastreio de mão 130 e o controlador de sistema 140 podem ser implementados na prática por qualquer combinação de hardware, software que seja executado em um processador e firmware. Da mesma forma, as funções desses[00187] It should be noted that the handheld tracking controller 130 and the system controller 140 can be implemented in practice by any combination of hardware, software that runs on a processor and firmware. Likewise, the functions of these

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 55/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 55/92

52/81 controladores, conforme aqui descritas, podem ser realizadas por uma unidade ou ser divididas entre diferentes componentes, cada um podendo ser implementado, por sua vez, por qualquer combinação de hardware, software que seja executado em um processador e firmware. Quando divididos entre diferentes componentes, os componentes podem ser centralizados em uma localização ou distribuídos pelo sistema 100 para fins de processamento distribuído.52/81 controllers, as described here, can be performed by a unit or be divided between different components, each one being able to be implemented, in turn, by any combination of hardware, software that runs on a processor and firmware. When divided between different components, the components can be centralized in one location or distributed by the system 100 for purposes of distributed processing.

Processo de Controle de Pose de Gesto Mão e de Trajetória de Gesto [00188] A figura 10 é um fluxograma de processo de um aspecto de um processo 1000 de controle de pose de gesto de mão e de trajetória de gesto de mão do sistema 100. Em um aspecto conforme acima descrito, um processo de reconhecimento de pose de gesto de mão 1050 usa um classificador Bayesiano multidimensional, e um processo de reconhecimento de trajetória de gesto de mão 1060 usa um Modelo Oculto de Markov discreto Λ.Hand Gesture Pose and Gesture Trajectory Control Process [00188] Figure 10 is a process flow chart of an aspect of a 1000 hand gesture pose and hand gesture trajectory control system 100. In one aspect as described above, a 1050 hand gesture pose recognition process uses a multidimensional Bayesian classifier, and a 1060 hand gesture path recognition process uses a discrete Markov Hidden Model Λ.

[00189] Conforme acima descrito, as figuras 3A a 3D são exemplos de poses de gesto de mão. Para treinar o processo de reconhecimento de pose de gesto de mão 1050, inúmeras poses de gesto de mão são especificadas. O número de poses de gesto de mão utilizado é limitado pela capacidade de definir poses únicas que possam ser identificadas de maneira não ambígua pelo processo de reconhecimento 1050, e pela capacidade de o cirurgião lembrar e reproduzir de maneira confiável cada uma das diferentes poses de gesto de mão.[00189] As described above, figures 3A to 3D are examples of hand gesture poses. To train the 1050 hand gesture pose recognition process, numerous hand gesture poses are specified. The number of hand gesture poses used is limited by the ability to define unique poses that can be unambiguously identified by the 1050 recognition process, and by the surgeon's ability to reliably remember and reproduce each of the different gesture poses hand.

[00190] Além de definir as poses de gesto de mão, define-se um conjunto de características incluindo uma pluralidade de características fi, em que i varia de 1 a n. O número n é o número de características usadas. O número e o tipo de características são selecionados de modo que cada uma das poses de gesto de mão no conjunto de poses permissíveis possa ser identificada com precisão. Em um aspecto, o número n é seis.[00190] In addition to defining the hand gesture poses, a set of characteristics is defined including a plurality of characteristics fi, where i varies from 1 to n. The number n is the number of characteristics used. The number and type of characteristics are selected so that each of the hand gesture poses in the set of allowable poses can be accurately identified. In one respect, the number n is six.

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 56/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 56/92

53/81 [00191] A seguir, um exemplo de uma característica com n características:53/81 [00191] The following is an example of a characteristic with n characteristics:

Z index * thumb ||p thumb P index || ^3 ~ (P thumb ~ P index ) * index ~ ||P thumb P index + f3 index I fs = Z thumb · [θ θ 1] f — γ · 7 Γ n thumb index [00192] A característica fi é o produto de pontos da direção apontada de Zindex do indicador 292B e direção apontada Zthumb do polegar 292A. A característica f2 é a distância entre o indicador 292B e o polegar 292A. A característica Í3 é a distância do polegar 292A projetada na direção apontada Zindex do indicador 292B. A característica Í4 é a distância do polegar 292A do eixo ao longo da direção apontada Zindex do indicador 292B. A característica fs é o componente Z da direção apontada Zthumb do polegar 292A. A característica fn é o produto de pontos do vetor normal do polegar xthumb do polegar 292A e direção apontada Zindex do indicador 292B. - Z index * thumb - || p thumb P index || ^ 3 ~ (P thumb ~ P index) * index ~ || P thumb P index + f 3 index I fs = Z thumb · [θ θ 1] f - γ · 7 Γ n thumb index [00192] The fi characteristic is the product of points of the pointed direction of the Z index of the indicator 292B and the pointed direction of the thumb thumb of the 292A. The f 2 feature is the distance between the 292B indicator and the 292A thumb. The Í3 characteristic is the distance of the thumb 292A projected in the pointed direction Z index of the indicator 292B. The Í4 characteristic is the distance of the thumb 292A from the axis along the pointed direction Z index of the indicator 292B. The fs feature is the Z component of the thumb pointing Z thumb of the 292A thumb. The feature f n is the product of the normal vector points the thumb of thumb x 292A thumb and pointed toward the Z index indicator 292B.

[00193] Antes de usar o método 1000, é necessário desenvolver uma base de dados de treinamento de poses de gesto de mão. Inúmeros usuários diferentes produzem cada pose de gesto de mão pelo menos uma vez, e os dados de posição e orientação para cada pose de gesto de mão para cada usuário são medidos usando-se o sistema de rastreio. Por exemplo, cada pessoa em um grupo de pessoas faz cada uma das poses de gesto de mão permissíveis. As posições e orientações do indicador e o polegar (Pindex, Rindex), (Pthumb, Rthumb) são salvadas para[00193] Before using the 1000 method, it is necessary to develop a training database of hand gesture poses. Countless different users produce each hand gesture pose at least once, and the position and orientation data for each hand gesture pose for each user is measured using the tracking system. For example, each person in a group of people does each of the allowable hand gesture poses. The positions and orientations of the index and thumb (Pindex, Rindex), (Pthumb, Rthumb) are saved for

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54/81 cada uma das poses de gesto de mão para cada pessoa no grupo na base de dados de treinamento.54/81 each of the hand gesture poses for each person in the group in the training database.

[00194] Usando a base de dados de treinamento, um conjunto de características {fi} é gerado para cada pose de gesto de mão para cada usuário. O conjunto de vetores de característica de treinamento para cada pose de gesto de mão é, então, usado para computar uma média f.[00194] Using the training database, a set of characteristics {fi} is generated for each hand gesture pose for each user. The training feature vector set for each hand gesture pose is then used to compute an average f.

1 e uma covariancia £fi. 1 and a £ fi covariance.

[00195] Assim, a base de dados de treinamento é usada para se obter uma média e uma covariancia dos vetores de características para cada gesto treinado. Além disso, para cada pose de gesto de mão, uma distância Mahalanobis d(fi) (veja descrição abaixo) é gerada para cada treinador, e a distância Mahalanobis máxima d(fi) para cada pose de gesto de mão é salvada como um limiar para essa pose de gesto de mão.[00195] Thus, the training database is used to obtain an average and a covariance of the characteristic vectors for each trained gesture. In addition, for each hand gesture pose, a Mahalanobis distance d (fi) (see description below) is generated for each trainer, and the maximum Mahalanobis distance d (fi) for each hand gesture pose is saved as a threshold for that hand gesture pose.

[00196] Também se pode usar a medida da distância Mahalanobis para verificar se todos os gestos treinados são suficientemente diferentes e não ambíguos para o dado conjunto de características usadas. Isso pode ser realizado testando-se a distância Mahalanobis da f.[00196] It is also possible to use the Mahalanobis distance measure to verify that all the trained gestures are sufficiently different and unambiguous for the given set of characteristics used. This can be accomplished by testing the Mahalanobis distance from f.

media de vetor de característica de um dado gesto 1 e as medias de vetores de características de todas as outras poses de gestos permissíveis. Essa distância de teste deve ser muito maior que o limiar de distância de treinamento máximo usado para esse gesto.characteristic vector mean of a given gesture 1 and the characteristic vector means of all other permissible gesture poses. This test distance should be much greater than the maximum training distance threshold used for this gesture.

[00197] Como é sabida por aqueles versados na técnica, uma especificação de um Modelo Oculto de Markov requer a especificação de dois parâmetros do modelo N, M e três medidas de probabilidade A, B, π. O Modelo Oculto de Markov A é representado como:[00197] As is known to those skilled in the art, a specification of a Hidden Markov Model requires the specification of two parameters of the model N, M and three measures of probability A, B, π. The Hidden Model of Markov A is represented as:

A = (A, B, π) [00198] O parâmetro de modelo N é o número de estados no modelo, e o parâmetro de modelo M é o número de símbolos de observação por estado. As três medidas de probabilidade são a distribuição deA = (A, B, π) [00198] The model parameter N is the number of states in the model, and the model parameter M is the number of observation symbols per state. The three probability measures are the distribution of

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55/81 probabilidade de transição de estado A, a distribuição de probabilidade de gesto de observação B e a distribuição de estado inicial π.55/81 state transition probability A, observation gesture probability distribution B and initial state distribution π.

[00199] Em um aspecto, para um Modelo Oculto de Markov discreto, a distribuição de probabilidade de transição A é uma matriz N x N. A distribuição de probabilidade de gesto de observação B é uma matriz N x M, e a distribuição de estado inicial π é uma matriz N x 1.[00199] In one aspect, for a discrete hidden Markov Model, the transition probability distribution A is an N x N matrix. The observation gesture probability distribution B is an N x M matrix, and the state distribution initial π is an N x 1 matrix.

[00200] Dada uma sequência de observação O e o Modelo Oculto de Markov Λ, a probabilidade da sequência de observação O, dado o Modelo Oculto de Markov Λ, isto é, P(O| Λ), é avaliada no processo 1000, conforme descrito mais completamente abaixo.[00200] Given an observation sequence O and the Hidden Markov Model Λ, the probability of observation sequence O, given the Hidden Markov Model Λ, that is, P (O | Λ), is evaluated in process 1000, as more fully described below.

[00201] Para gerar as distribuições de probabilidades para o Modelo Oculto de Markov Λ, é necessária uma base de dados de treinamento. Antes de se obter a base de dados de treinamento, um conjunto de trajetórias de gesto de mão é especificado.[00201] To generate the probability distributions for the Hidden Markov Model Λ, a training database is required. Before obtaining the training database, a set of hand gesture trajectories is specified.

[00202] Inúmeros sujeitos de teste j são selecionados para fazer cada uma das trajetórias de gesto de mão. Enquanto na figura 4C as dezesseis trajetórias de gesto de mão são apresentados em uma forma projetada bidimensional, os sujeitos de teste não estão restringidos quando efetuam as várias trajetórias de gesto de mão, o que permite que surjam algumas variações tridimensionais. Em um aspecto, cada sujeito realizou cada trajetória de gesto de mão k vezes, isso produz j*k sequências de treinamento por trajetória de gesto de mão.[00202] Numerous test subjects j are selected to make each of the hand gesture trajectories. While in figure 4C the sixteen hand gesture trajectories are presented in a projected two-dimensional shape, the test subjects are not restricted when they perform the various hand gesture trajectories, which allows for some three-dimensional variations. In one aspect, each subject performed each hand gesture trajectory k times, this produces j * k training sequences per hand gesture trajectory.

[00203] Em um aspecto, usou-se um Modelo Oculto de Markov esquerda-direita discreto. O Modelo Oculto de Markov Λ foi escolhido de modo que a probabilidade P(O| Λ ) fosse localmente maximizada usando um método Baum-Welch iterativo. Veja, por exemplo, Lawrence R. Rabiner, A Tutorial on Hidden Markov Models and Selected Applications in Speech Recognition, Proceedings of the IEEE, Vol. 77, No. 2, pp. 257-286 (Fev. 1989), que é aqui incorporado por referência como uma demonstração de conhecimento de Modelos Ocultos de[00203] In one aspect, a discrete left-right Markov Hidden Model was used. The Markov Hidden Model Λ was chosen so that the probability P (O | Λ) was locally maximized using an iterative Baum-Welch method. See, for example, Lawrence R. Rabiner, A Tutorial on Hidden Markov Models and Selected Applications in Speech Recognition, Proceedings of the IEEE, Vol. 77, No. 2, pp. 257-286 (Feb. 1989), which is hereby incorporated by reference as a demonstration of knowledge of Hidden Models of

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Markov para aqueles versados nos modelos. Em um aspecto, o método iterative foi interrompido quando o modelo convergiu dentro de 0,1 porcento para três iterações sucessivas.Markov for those versed in models. In one respect, the iterative method was interrupted when the model converged within 0.1 percent for three successive iterations.

[00204] A probabilidade de estado inicial π foi estabelecida de modo que o modelo sempre começasse com o estado um. A matriz de probabilidade de transição A foi inicializada com entradas aleatórias, que foram armazenadas em ordem descendente com base em fileira por fileira. Para cumprir a estrutura esquerda para direita, todas as entradas na diagonal inferior da matriz de probabilidade de transição A foram estabelecidas em zero. Além disso, transições maiores que dois estados não foram permitidas pelo estabelecimento das entradas como zero quando (i - j) > 2 para todas as fileiras i e colunas j. A matriz de probabilidade de transição A foi normalizada no fim com base em fileira por fileira.[00204] The probability of initial state π was established so that the model always started with state one. The transition probability matrix A was initialized with random entries, which were stored in descending order based on row by row. To comply with the left-to-right structure, all entries on the lower diagonal of the transition probability matrix A were set to zero. In addition, transitions greater than two states were not allowed by setting the entries to zero when (i - j)> 2 for all rows i and columns j. The transition probability matrix A was normalized at the end based on row by row.

[00205] A inicialização para a matriz de probabilidade de observação B dividiu a sequência de observação uniformemente com base no número de estados desejado. Consequentemente, cada estado pode observar inicialmente um ou mais símbolos com uma probabilidade baseada em uma contagem de frequência local. Essa matriz também foi normalizada com base em fileira por fileira. Veja, por exemplo, N. Liu, R.I.A. Davis, B.C. Lovell, P.J. Kootsookos, Effect of Initial HMM Choices in Multiple Sequence Training for Gesture Recognition, International Conference on Information Technology, 5-7, Las Vegas, pgs 608-613 (Abril 2004), que é aqui incorporado por referência como uma demonstração de procedimentos de inicialização para Modelos Ocultos de Markov conhecidos por aqueles versados na técnica. Um Modelo Oculto de Markov foi desenvolvido para cada uma das trajetórias de gesto de mão.[00205] Initialization for observation probability matrix B divided the observation sequence evenly based on the desired number of states. Consequently, each state may initially observe one or more symbols with a probability based on a local frequency count. This matrix was also normalized based on row by row. See, for example, N. Liu, R.I.A. Davis, BC Lovell, PJ Kootsookos, Effect of Initial HMM Choices in Multiple Sequence Training for Gesture Recognition, International Conference on Information Technology, 5-7, Las Vegas, pages 608-613 (April 2004), which is incorporated herein by reference as a demonstration of initialization procedures for Hidden Markov Models known to those skilled in the art. A Hidden Markov Model was developed for each of the hand gesture trajectories.

[00206] De volta ao método 1000, o processo de verificação de MODO DE GESTO HABILITADO 1001 determina se o cirurgião[00206] Back to method 1000, the verification process of ENABLED GESTURE MODE 1001 determines whether the surgeon

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57/81 habilitou o modo de operação de reconhecimento de gesto do sistema 100. Em um aspecto, para habilitar o modo de reconhecimento de gesto, o cirurgião pressiona um pedal no console de cirurgião 185 (figura 1A). Se o modo de reconhecimento de gesto estiver habilitado, o processo de verificação 1001 transfere para o processo RECEBER DADOS DE LOCALIZAÇÃO DE MÃO 1010 e, caso contrário, retorna por RETORNAR 1002.57/81 enabled the system 100 gesture recognition operation mode. In one aspect, to enable the gesture recognition mode, the surgeon presses a pedal on the surgeon console 185 (figure 1A). If the gesture recognition mode is enabled, the verification process 1001 transfers to the process RECEIVE HAND LOCATION DATA 1010 and, otherwise, returns by RETURN 1002.

[00207] O processo RECEBER DADOS DE LOCALIZAÇÃO DE MÃO 1010 recebe a posição e orientação do dedo indicador (Pindex, Rindex) e a posição e orientação do polegar (Pthumb, Rthumb) para o gesto que está sendo feito pelo cirurgião. Conforme acima indicado, a posição e orientação do dedo indicador (Pindex, Rindex) e a posição e orientação do polegar (Pthumb, Rthumb) se baseiam em dados do sistema de rastreio. O processo 1010 transfere para o processo GERAR[00207] The process RECEIVE HAND LOCATION DATA 1010 receives the position and orientation of the index finger (Pindex, Rindex) and the position and orientation of the thumb (Pthumb, Rthumb) for the gesture being made by the surgeon. As indicated above, the position and orientation of the index finger (Pindex, Rindex) and the position and orientation of the thumb (Pthumb, Rthumb) are based on data from the tracking system. Process 1010 transfers to the process GENERATE

CARACTERÍSTICAS 1011.CHARACTERISTICS 1011.

[00208] No processo GERAR CARACTERÍSTICAS 1011, a posição e orientação do dedo indicador (Pindex, Rindex) e a posição e orientação do polegar (Pthumb, Rthumb) são usadas para gerar cada uma das características fi_o a fn_o em um vetor de característica observada fi o. O processo GERAR CARACTERÍSTICAS 1011 transfere para o processo COMPARAR CARACTERÍSTICA COM POSES CONHECIDAS 1012.[00208] In the process GENERATE CHARACTERISTICS 1011, the position and orientation of the index finger (Pindex, Rindex) and the position and orientation of the thumb (Pthumb, Rthumb) are used to generate each of the characteristics fi_o a fn_o in an observed characteristic vector thread. The process GENERATE CHARACTERISTICS 1011 transfers to the process COMPARE CHARACTERISTICS WITH KNOWN POSES 1012.

[00209] O processo COMPARAR CARACTERÍSTICA COM POSES CONHECIDAS 1012 compara o vetor de característica observada fio com o conjunto de características treinadas {fi} para cada pose. Esse processo determina a probabilidade de que o vetor de característica observada esteja incluído em um conjunto de características do conjunto de dados de treinamento {fi} para uma pose de gesto de mão particular, isto é, corresponda o conjunto de dados de treinamento. Isso pode ser expresso como:[00209] The process COMPARE CHARACTERISTICS WITH KNOWN POSES 1012 compares the vector of observed wire characteristic with the set of trained characteristics {fi} for each pose. This process determines the probability that the observed feature vector is included in a set of characteristics of the training data set {fi} for a particular hand gesture pose, that is, matches the training data set. This can be expressed as:

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P(fi_o|O) [00210] em que o conjunto de características do conjunto de dados de treinamento {fj} é da classe de objetos Ω.P (fi_o | O) [00210] where the set of characteristics of the training data set {fj} is of the object class Ω.

[00211] Neste exemplo, a probabilidade P(fi_o|O) é:[00211] In this example, the probability P (fi_ o | O) is:

-fi)‘ Σπ1 - fi) (2πΓ|Ση|“ [00212] em que N é a dimensionalidade do vetor de característica, por exemplo, n no exemplo acima.-fi) ' Σ π 1 - f i) (2 π Γ | Σ η | “[00212] where N is the dimensionality of the characteristic vector, for example, n in the example above.

[00213] Uma estatística usada para caracterizar essa probabilidade é a distância Mahalanobis d(fj_o), que é definida como:[00213] A statistic used to characterize this probability is the Mahalanobis distance d (fj_ o ), which is defined as:

d(fi_o)=íj;Efi ifi_o d (f i _ o ) = íj; E fi i f i _ o

[00214] em que '-O Lo í. a distância Mahalanobis é conhecida por aqueles versados na técnica. Veja, por exemplo, Moghadam, Baback e Pentland, Alex, Probabilistic Visual Learningor Object Representation, IEEE Transactions On Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 19, No. 7, pp. 696 to 710 (Julho 1997), que é aqui incorporado por referência.[00214] where '-O - Lo í. the Mahalanobis distance is known to those skilled in the art. See, for example, Moghadam, Baback and Pentland, Alex, Probabilistic Visual Learningor Object Representation, IEEE Transactions On Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 19, No. 7, pp. 696 to 710 (July 1997), which is incorporated by reference.

[00215] Usando os eigenvetores Φ e os eigenvalores A de covariância Σα'1 θ usado em uma forma diagonalizada, de modo que a distância Mahalanobis d(fi_o) seja:[00215] Using the eigenvectors Φ and the eigenvalues A of covariance Σα ' 1 θ used in a diagonalized form, so that the Mahalanobis distance d (fi_ o ) is:

Λ(Γ|_ο)=Γί Γο[φΛ-1Φτ ]fLo [00216] em queΛ (Γ | _ ο ) = Γ ί Γ ο [φΛ- 1 Φ τ ] fLo [00216] where

Lo. A forma diagonalizada permite que aLo. The diagonalized shape allows the

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 62/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 62/92

59/81 distância Mahalanobis d(fi_o) seja expressa em termos da soma:59/81 Mahalanobis distance d (fi_ o ) is expressed in terms of the sum:

[00217] Neste exemplo, essa é a expressão que é avaliada para determinar a distância Mahalanobis d(fi_o). Portanto, o processo 1011 gera uma distância Mahalanobis d(fi_o). Ao terminar, o processo 1012 transfere para o processo SELECIONAR POSE 1013.[00217] In this example, this is the expression that is evaluated to determine the Mahalanobis distance d (fi_ o ). Therefore, process 1011 generates a Mahalanobis distance d (fi_ o ). When finished, process 1012 transfers it to the SELECT POSE 1013 process.

[00218] No processo SELECIONAR POSE 1013, a pose de gesto de mão com a menor distância Mahalanobis distance d(fi_o) é selecionada se a distância Mahalanobis d(fi_o) for menor que a distância Mahalanobis máxima na base de dados de treinamento para essa pose de gesto de mão. Se a distância Mahalanobis d(fi_o) for maior que a distância Mahalanobis máxima na base de dados de treinamento para pose de gesto de mão, nenhuma pose de gesto de mão é selecionada. O processo SELECIONAR POSE 1012 transfere para o PROCESSO FILTRO TEMPORAL 1014.[00218] In the SELECT POSE 1013 process, the hand gesture pose with the shortest Mahalanobis distance d (fi_ o ) is selected if the Mahalanobis distance d (fi_ o ) is less than the maximum Mahalanobis distance in the training database for that hand gesture pose. If the Mahalanobis distance d (fi_ o ) is greater than the maximum Mahalanobis distance in the hand gesture pose training database, no hand gesture pose is selected. The SELECT POSE 1012 process transfers it to the TEMPORAL FILTER PROCESS 1014.

[00219] O processo FILTRO TEMPORAL 1014 determina se o resultado do processo 1013 forneceu o mesmo resultado consecutivamente um número predeterminado de vezes. Se o processo 1013 forneceu o mesmo resultado o número predeterminado de vezes, o processo FILTRO TEMPORAL 1014 transfere para o processo de verificação de POSE DE GESTO 1015 e, caso contrário, retorna. O número predeterminado de vezes é selecionado de modo que o processo de FILTRO TEMPORAL 1014 impeça oscilações ou detecções transitórias quando troca entre poses de gesto de mão.[00219] The TEMPORAL FILTER process 1014 determines whether the result of process 1013 provided the same result consecutively a predetermined number of times. If process 1013 provided the same result the predetermined number of times, the process TEMPORAL FILTER 1014 transfers it to the GESTURE POSE verification process 1015 and, otherwise, returns. The predetermined number of times is selected so that the TIME FILTER 1014 process prevents transient oscillations or detections when switching between hand gesture poses.

[00220] O processo de verificação de POSE DE GESTO 1015 determina se a pose de gesto de mão selecionada é a pose de gesto de mão usada em uma trajetória de gesto de mão. Se a pose de gesto de mão selecionada for a pose de gesto de mão usada em uma trajetória[00220] The GESTURE POSE verification process 1015 determines whether the selected hand gesture pose is the hand gesture pose used in a hand gesture trajectory. If the selected hand gesture pose is the hand gesture pose used on a trajectory

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 63/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 63/92

60/81 de gesto de mão, o processo de verificação de POSE DE GESTO 1015 transfere o processamento para o processo de GERAÇÃO DE SEQUÊNCIA DE VELOCIDADE 1020 e, de outra forma, transfere o processamento para o processo de verificação de ALTERAÇÃO DE POSE 1016.60/81 hand gesture, the GESTURE POSE verification process 1015 transfers the processing to the SPEED SEQUENCE GENERATION 1020 process and otherwise transfers the processing to the POSE CHANGE 1016 verification process.

[00221] O processo de verificação de ALTERAÇÃO DE POSE 1016 determina se a pose de gesto de mão mudou desde a última passagem pelo método 1000. Se a pose de gesto de mão selecionada for a mesma que o resultado de pose de gesto filtrada temporal imediatamente anterior, o processo de verificação de ALTERAÇÃO DE POSE 1016 retorna pelo RETORNO 1003 e, de outra forma, transfere para o processo MAPEAR EM EVENTO DE SISTEMA 1030.[00221] The POSE CHANGE 1016 verification process determines whether the hand gesture pose has changed since the last pass by method 1000. If the selected hand gesture pose is the same as the result of the temporal filtered gesture pose immediately previous, the POSE CHANGE verification process 1016 returns by RETURN 1003 and, otherwise, transfers it to the MAPPING IN SYSTEM EVENT 1030 process.

[00222] o processo MAPEAR EM EVENTO DE SISTEMA 1030 mapeia a pose de gesto de mão selecionada em um evento do sistema, por exemplo, o evento de sistema atribuído à pose de gesto de mão é buscado. Ao encontrar o evento de sistema, o processo MAPEAR EM EVENTO DE SISTEMA 1030 transfere o processamento para o processo INJETAR EVENTO DE SISTEMA 1031.[00222] the MAPPING IN SYSTEM EVENT 1030 process maps the selected hand gesture pose to a system event, for example, the system event assigned to the hand gesture pose is sought. Upon finding the system event, the MAP IN SYSTEM EVENT 1030 process transfers processing to the INJECT SYSTEM EVENT 1031 process.

[00223] Em um aspecto, processo INJETAR EVENTO DE SISTEMA 1031 envia o evento de sistema para um manipulador de evento no controlador de sistema 140 (figura 1). Em resposta ao evento de sistema, o controlador de sistema 140 envia um comando de sistema apropriado para controladores e/ou outro aparelho no sistema 100. Por exemplo, se a pose de gesto de mão for atribuída a um evento de evento de ligar a interface de usuário, o controlador de sistema 140 envia um comando para o controlador de monitor 150 para ligar a interface de usuário. O controlador de monitor 150 executa a parte de módulo de interface de usuário 155 no processador 150 necessária para ligar a interface de usuário.[00223] In one aspect, the INJECT SYSTEM EVENT process 1031 sends the system event to an event handler on system controller 140 (figure 1). In response to the system event, system controller 140 sends an appropriate system command to controllers and / or another device in system 100. For example, if the hand gesture pose is assigned to an interface turn event event user, system controller 140 sends a command to monitor controller 150 to turn on the user interface. The monitor controller 150 performs the user interface module part 155 on the processor 150 required to power the user interface.

[00224] Quando a pose de gesto de mão é a pose de gesto de mão[00224] When the hand gesture pose is the hand gesture pose

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 64/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 64/92

61/81 usada para fazer uma trajetória, o processamento no método 1000 transfere do processo de verificação de POSE DE GESTO 1015 para o processo de GERAÇÃO DE SEQUÊNCIA DE VELOCIDADE 1020. Em um aspecto, a principal característica usada para reconhecimento de trajetória de gesto de mão é um vetor de velocidade unitária. O vetor de velocidade unitária é invariante para a posição de partida do gesto. Além disso, um vetor de velocidade normalizada leva em conta variações de tamanho ou velocidade do gesto. Assim, no processo 1020, as amostras de ponto de controle são convertidas em uma sequência de velocidade de ponto de controle normalizada, isto é, em uma sequência de vetores de velocidade unitária.61/81 used to make a trajectory, the processing in method 1000 transfers from the process of checking POSE DE GESTO 1015 to the SPEED SEQUENCE GENERATION process 1020. In one aspect, the main characteristic used for recognition of the management gesture trajectory hand is a unit velocity vector. The unit velocity vector is invariant for the starting position of the gesture. In addition, a normalized velocity vector takes into account variations in the size or speed of the gesture. Thus, in process 1020, the control point samples are converted into a normalized control point speed sequence, that is, a unit speed vector sequence.

'cp e<A) — xcp ecrí)-xcp ech-1) í^Xcp«ιΆλυρ ec’^zcp ecí Vcn ec(t) u(t) = | fort = 1,2,..., N-l | Vcp_ec (f)| [00225] Ao se completar o processo GERAR SEQUÊNCIA DE VELOCIDADE 1020, o processo 1020 transfere o processamento para o processo CONVERTER SEQUÊNCIA DE VELOCIDADE EM SEQUÊNCIA DE SÍMBOLO 1021. Conforme acima indicado, o Modelo Oculto de Markov discreto A requer uma sequência de símbolos discretos como entrada. No processo 1021, os símbolos discretos são gerados a partir da sequência de velocidade de ponto de controle normalizada mediante quantização de vetor.'cp and <A) - x cp ecrí) -x cp ech - 1) - í ^ X cp «ιΆλυρ ec' ^ z cp ecí V cn ec (t) u (t) = | fort = 1,2, ..., Nl | V cp_ec (f) | [00225] Upon completing the GENERATE SPEED SEQUENCE 1020 process, the 1020 process transfers the processing to the CONVERT SPEED SEQUENCE TO SYMBOL SEQUENCE 1021 process. As noted above, the discrete Markov Hidden Model A requires a sequence of discrete symbols as input. In process 1021, the discrete symbols are generated from the normalized control point speed sequence using vector quantization.

[00226] Em um aspecto, a quantização de vetor foi realizada usandose um agrupamento de médias K modificado com a condição de que o processo pare quando as atribuições de agrupamento pararem de alterar. Embora se use agrupamento de médias K, o processo alavanca o fato de que as características são vetores unitários. Nesse caso, são agrupados vetores que são de direção similar. Isso é feito usando-se o produto de pontos entre cada vetor de característica unitária e o os vetores de centro de agrupamento normalizados como a métrica de[00226] In one aspect, vector quantization was performed using a modified K averaging cluster with the proviso that the process stops when the cluster assignments stop changing. Although grouping of K means is used, the process leverages the fact that the characteristics are unit vectors. In this case, vectors are grouped that are of similar direction. This is done using the dot product between each unit characteristic vector and the normalized cluster center vectors as the

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 65/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 65/92

62/81 similaridade.62/81 similarity.

[00227] O agrupamento é inicializado com atribuições aleatórias de vetores em trinta e dois agrupamentos, e o processo global é iterado múltiplas vezes, quando o melhor resultado de agrupamento é selecionado com base em uma métrica de custo dentro do agrupamento total máxima. Deve-se notar, neste caso, que o custo dentro do agrupamento se baseia em uma medida de similaridade. A cada um dos agrupamentos resultantes é atribuído um índice único, que serve como símbolo para o Modelo Oculto de Markov. Um vetor de entrada é, então, mapeado em sua média de agrupamento mais próxima, e o índice correspondente desse agrupamento é usado como o símbolo. Dessa maneira, uma sequência de vetores de velocidade unitária pode ser traduzida em uma sequência de índices ou símbolos.[00227] The grouping is initialized with random vector assignments in thirty-two clusters, and the overall process is iterated multiple times, when the best grouping result is selected based on a cost metric within the maximum total grouping. It should be noted, in this case, that the cost within the grouping is based on a similarity measure. Each of the resulting groupings is assigned a unique index, which serves as a symbol for the Hidden Markov Model. An input vector is then mapped to its nearest cluster average, and the corresponding index for that cluster is used as the symbol. In this way, a sequence of unit velocity vectors can be translated into a sequence of indices or symbols.

[00228] Em um aspecto, aos vetores agrupados é atribuído um símbolo com base em um livro de códigos de quantização de vetor bidimensional em oito direções fixas. Assim, o processo 1020 gera uma sequência de símbolos observada e transfere para o processo GERAR PROBABILIDADE DE GESTO 1023.[00228] In one aspect, grouped vectors are assigned a symbol based on a two-dimensional vector quantization code book in eight fixed directions. Thus, process 1020 generates a sequence of symbols observed and transfers to the process GENERATE PROBABILITY OF MANAGEMENT 1023.

[00229] Em um aspecto, para determinar que gesto corresponda à sequência de símbolos observada, o processo GERAR PROBABILIDADE DE GESTO 1023 usa o algoritmo de recursão direta com os Modelos Ocultos de Markov para encontrar a probabilidade de que cada gesto corresponda à sequência de símbolos observada. O algoritmo de recursão direta é descrito em Rainer, A Tutorial on Hidden Markov Models and Selected Applications in Speech Recognition, que foi aqui anteriormente incorporado por referência. Ao completar o processo GERAR PROBABILIDADE DE GESTO 1023, o processamento transfere para o processo SELECIONAR TRAJETÓRIA 1024.[00229] In one aspect, to determine which gesture corresponds to the observed sequence of symbols, the process GENERATE PROBABILITY OF GESTURE 1023 uses the direct recursion algorithm with the Markov Hidden Models to find the probability that each gesture corresponds to the sequence of symbols observed. The direct recursion algorithm is described in Rainer, A Tutorial on Hidden Markov Models and Selected Applications in Speech Recognition, which was previously incorporated here by reference. When completing the process GENERATE PROBABILITY OF MANAGEMENT 1023, the processing transfers to the process SELECT PATH 1024.

[00230] No processo SELECIONAR TRAJETÓRIA 1024, a trajetória[00230] In the process SELECT PATH 1024, the path

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 66/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 66/92

63/81 do gesto de mão com a maior probabilidade dentre os modelos de gesto de trajetória permissíveis no Modelo Oculto de Markov. Essa probabilidade também tem de ser maior que um dado limiar para ser aceitável. Se a maior probabilidade não for maior que o limiar, nenhuma trajetória do gesto de mão é selecionada. Esse limiar deve ser ajustado para maximizar a precisão de reconhecimento, ao mesmo tempo que evita falsos reconhecimentos.63/81 of the hand gesture with the highest probability among the permissible trajectory gesture models in the Markov Hidden Model. This probability must also be greater than a given threshold to be acceptable. If the highest probability is not greater than the threshold, no trajectory of the hand gesture is selected. This threshold should be adjusted to maximize recognition accuracy, while avoiding false recognition.

[00231] Ao completar, o processo SELECIONAR TRAJETÓRIA 1024 transfere o processamento para o processo de verificação de TRAJETÓRIA ENCONTRADA 1025. Se o processo SELECIONAR TRAJETÓRIA 1024 selecionou uma trajetória de gesto de mão, o processo de verificação de TRAJETÓRIA ENCONTRADA 1025 transfere o processamento para o processo MAPEAR EM EVENTO DE SISTEMA 1030 e, de outra forma, retorna pelo RETORNO 1004.[00231] Upon completion, the SELECT PATH 1024 process transfers the processing to the PATH FOUND 1025 verification process. If the SELECT PATH 1024 process selected a hand gesture path, the PATH FIND 1025 verification process transfers the processing to the MAPPING IN SYSTEM 1030 EVENT process and, otherwise, returns by RETURN 1004.

[00232] O processo MAPEAR EM EVENTO DE SISTEMA 1030 mapeia a trajetória de gesto de mão selecionada em um evento do sistema, por exemplo, o evento de sistema atribuído à trajetória do gesto de mão é buscado. Ao encontrar, o evento de sistema, o processo MAPEAR EM EVENTO DE SISTEMA 1030 transfere o processamento para o processo INJETAR EVENTO DE SISTEMA 1031.[00232] The MAPPING IN SYSTEM EVENT 1030 process maps the selected hand gesture path in a system event, for example, the system event assigned to the hand gesture path is sought. Upon finding, the system event, the MAPPING IN SYSTEM EVENT 1030 process transfers the processing to the INJECT SYSTEM EVENT 1031 process.

[00233] Em um aspecto, o processo INJETAR EVENTO DE SISTEMA 1031 envia o evento de sistema para o manipulador de evento no controlador de sistema 140 (figura 1). Em resposta ao evento de sistema, o controlador de sistema 140 envia um comando de sistema apropriado ao controlador(es) ou aparelho apropriado. Por exemplo, se ao evento de sistema for atribuída uma ação na interface de usuário, o controlador de sistema 140 envia um comando para o controlador de monitor 150 para realizar essa ação na interface de usuário, por exemplo, alterar o modo de visualização do campo cirúrgico.[00233] In one aspect, the INJECT SYSTEM EVENT process 1031 sends the system event to the event handler on system controller 140 (figure 1). In response to the system event, system controller 140 sends an appropriate system command to the appropriate controller (s) or device. For example, if the system event is assigned an action on the user interface, system controller 140 sends a command to monitor controller 150 to perform that action on the user interface, for example, changing the field display mode surgical.

Processo de Detecção de PresençaPresence Detection Process

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 67/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 67/92

64/81 [00234] Em ainda outro aspecto, conforme acima descrito, a posição rastreada de pelo menos uma parte da mão do cirurgião 180B é usada para determinar se a mão está presente em um efetor terminal de manipulador mestre 621. A figura 11 é um fluxograma de processo de um aspecto de um processo 1100 da detecção de presença realizado, em um aspecto, pelo controlador de rastreio de mão 130 no sistema 100. O processo 1100 é realizado separadamente para cada uma das mãos do cirurgião, em um aspecto.64/81 [00234] In yet another aspect, as described above, the tracked position of at least a part of the 180B surgeon's hand is used to determine whether the hand is present in a 621 master manipulator end effector. Figure 11 is a process flow chart of an aspect of a presence detection process 1100 performed, in one aspect, by the hand tracking controller 130 in system 100. Process 1100 is performed separately for each of the surgeon's hands, in one aspect.

[00235] No processo OBTER ÂNGULOS DA ARTICULAÇÃO 1110, os ângulos de articulação do manipulador de ferramenta mestra 620 (figura 6B) são medidos. O processo OBTER ÂNGULOS DA ARTICULAÇÃO 1110 transfere o processamento para o processo GERAR CINEMÁTICA A FRENTE 1111.[00235] In the process GET ANGLES OF ARTICULATION 1110, the articulation angles of the master tool manipulator 620 (figure 6B) are measured. The process GET ANGLES FROM ARTICULATION 1110 transfers the processing to the process GENERATE KINEMATICS AHEAD 1111.

[00236] Como os comprimentos dos vários elos no manipulador de ferramenta mestra 620 são conhecidos, e a posição da base 629 do manipulador de ferramenta mestra 620 é conhecida, usam-se relações geométricas para gerar a localização da pega de ferramenta mestra 621 no sistema de coordenadas do espaço de trabalho mestre 680. Assim, processo GERAR CINEMÁTICA A FRENTE 1111 gera a posição Pmtm da pega de ferramenta mestra 621 no sistema de coordenadas do espaço de trabalho mestre 680 usando os ângulos do processo 1110. O processo GERAR CINEMÁTICA A FRENTE 1111 transfere o processamento para o processo MAPEAR AS COORDENADAS DE MUNDO 1112.[00236] As the lengths of the various links in the master tool manipulator 620 are known, and the position of the base 629 of the master tool manipulator 620 is known, geometric relationships are used to generate the location of the master tool handle 621 in the system coordinates of master workspace 680. Thus, process GENERATE KINEMATICS FRONT 1111 generates the Pmtm position of master tool handle 621 in the coordinate system of master workspace 680 using process angles 1110. The process GENERATE KINEMATICS AHEAD 1111 transfers the processing to the MAP THE WORLD COORDINATES 1112 process.

[00237] O processo MAPEAR AS COORDENADAS DE MUNDO 1112 mapeia a posição Pmtm no sistema de coordenadas do espaço de trabalho mestre 680 em uma posição Pmtm_wc no sistema de coordenadas de mundo 670 (figura 6A). Especificamente,[00237] The MAP WORLD COORDINATE 1112 process maps the Pmtm position in the coordinate system of the master workspace 680 to a position P m tm_wc in the world coordinate system 670 (figure 6A). Specifically,

Pintin_wc Tws * pmtm [00238] em que WCTws é uma transformação rígida homogênea dePintin_wc - T ws * pmtm [00238] where WC Tws is a rigid homogeneous transformation of

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 68/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 68/92

65/81 quatro por quatro, que mapeia as coordenadas no sistema de coordenadas do espaço de trabalho 680 em coordenadas no sistema de coordenadas de mundo 670.65/81 four by four, which maps the coordinates in the workspace coordinate system 680 to coordinates in the world coordinate system 670.

[00239] Ao terminar, o processo MAPEAR AS COORDENADAS DE MUNDO 1112 transfere o processamento para o processo GERAR SEPARAÇÃO DA MÃO DO EFETOR TERMINAL 1130.[00239] When finished, the MAPPING WORLD COORDINATES 1112 process transfers the processing to the GENERATE SEPARATION OF HAND OF EFFECTOR TERMINAL 1130 process.

[00240] Com o retorno ao processo RECEBER DADOS DE LOCALIZAÇÃO DE MÃO 1120, o processo RECEBER DADOS DE LOCALIZAÇÃO DE MÃO 1120 recebe (recupera) a posição e orientação do dedo indicador (Pindex, Rindex) e a posição e orientação do polegar (Pthumb, Rthumb). A posição e orientação do dedo indicador (Pindex, Rindex) e a posição e orientação do polegar (Pthumb, Rthumb) se baseiam em dados do sistema de rastreio. O processo RECEBER DADOS DE LOCALIZAÇÃO DE MÃO 1120 transfere o processamento para o processo GERAR POSIÇÃO DE MÃO 1121.[00240] With the return to the process RECEIVE HAND LOCATION DATA 1120, the process RECEIVE HAND LOCATION DATA 1120 receives (retrieves) the position and orientation of the index finger (Pindex, Rindex) and the position and orientation of the thumb (Pthumb , Rthumb). The position and orientation of the index finger (Pindex, Rindex) and the position and orientation of the thumb (Pthumb, Rthumb) are based on data from the tracking system. The RECEIVE HAND LOCATION DATA 1120 process transfers processing to the GENERATE HAND POSITION 1121 process.

[00241] O processo GERAR POSIÇÃO DE MÃO 1121 mapeia a posição e orientação do dedo indicador (Pindex, Rindex) e a posição e orientação do polegar (Pthumb, Rthumb) em uma posição e orientação do ponto de controle no sistema de coordenadas de rastreio conforme acima descrito, e essa descrição é aqui incorporada por referência. A posição Phand é a posição do ponto de controle nas coordenadas de rastreio. O processo GERAR POSIÇÃO DE MÃO 1121 transfere o processamento para o processo MAPEAR AS COORDENADAS DE MUNDO 1122.[00241] The GENERATE HAND POSITION 1121 process maps the position and orientation of the index finger (Pindex, Rindex) and the position and orientation of the thumb (Pthumb, Rthumb) to a position and orientation of the control point in the tracking coordinate system as described above, and that description is hereby incorporated by reference. The Phand position is the position of the control point in the tracking coordinates. The GENERATE HAND POSITION 1121 process transfers processing to the MAP THE WORLD COORDINATES 1122 process.

[00242] O uso da posição do ponto de controle na detecção de presença é apenas ilustrativo e não pretende ser limitativo. Em vista desta exposição, a detecção de presença poderia ser feita, por exemplo, usando a posição da ponta do indicador e usando a posição da ponta do polegar, ou usando apenas uma dessas posições. Os processos descritos abaixo são equivalentes para cada uma das várias posições[00242] The use of the position of the control point in the presence detection is only illustrative and is not intended to be limiting. In view of this exposure, presence detection could be done, for example, using the position of the tip of the indicator and using the position of the tip of the thumb, or using only one of these positions. The processes described below are equivalent for each of the various positions

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 69/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 69/92

66/81 associadas a uma parte de uma mão humana.66/81 associated with a part of a human hand.

[00243] O processo MAPEAR AS COORDENADAS DE MUNDO 1122 mapeia a posição Phand nas coordenadas de rastreio em uma posição Phand_wc no sistema de coordenadas de mundo 670 (Fig 6A). Especificamente,[00243] The MAP WORLD COORDINATE 1122 process maps the Phand position in the tracking coordinates to a Phand_wc position in the 670 world coordinate system (Fig 6A). Specifically,

P _ WCrp £ 1 hand_wc ~ 1 tc Phand [00244] em que wcTtc é uma transformação rígida homogênea de quatro por quatro, que mapeia as coordenadas no sistema de coordenadas de rastreio 650 em coordenadas no sistema de coordenadas de mundo 670.P _ WCrp £ 1 hand_wc ~ 1 tc Phand [00244] where wc Tt c is a rigid homogeneous transformation of four by four, which maps the coordinates in the tracking coordinate system 650 to coordinates in the world coordinate system 670.

[00245] Ao terminar, o processo MAPEAR AS COORDENADAS DE MUNDO 1122 transfere o processamento para o processo GERAR SEPARAÇÃO DE MÃO EM EFETOR TERMINAL 1130.[00245] When finished, the MAPPING WORLD COORDINATE 1122 process transfers the processing to the GENERATE HAND SEPARATION process in TERMINAL 1130 EFFECTOR.

[00246] O processo GERAR SEPARAÇÃO DE MÃO EM EFETOR TERMINAL 1130 gera uma distância de separação dsep entre a posição Pmtm_wc no sistema de coordenadas de mundo 670 e a posição Phand_wc no sistema de coordenadas de mundo 670. Em um aspecto, a distância de separação dsep é:[00246] The process GENERATE HAND TERMINAL separation effector 1130 generates a separation distance d between sep Pmtm_wc position in the world coordinate system 670 and Phand_wc position in the world coordinate system 670. In one aspect, the distance dsep separation is:

dsep d sep

P mtmivc Phand_ _wc [00247] Ao terminar, o processo GERAR SEPARAÇÃO DE MÃO EM EFETOR TERMINAL 1130 transfere o processamento para o processo de verificação de DISTÂNCIA SEGURA 1131.P mtmivc Phand_ _wc [00247] When finished, the process GENERATE HAND SEPARATION IN EFFECTOR TERMINAL 1130 transfers the processing to the SAFE DISTANCE verification process 1131.

[00248] O processo de verificação de DISTÂNCIA SEGURA 1131 compara a distância de separação dsep em um limiar de distância segura. Esse limiar deve ser suficientemente pequeno para ser conservador, enquanto ainda permite que o cirurgião troque de pegada ou manipule a extremidade mais distal do efetor terminal. Se a distância de separação dsep for menor que o limiar de distância segura, o processo de verificação de DISTÂNCIA SEGURA 1131 transfere para o[00248] The SAFE DISTANCE verification process 1131 compares the separation distance dsep at a safe distance threshold. This threshold should be small enough to be conservative, while still allowing the surgeon to change footprints or manipulate the most distal end of the terminal effector. If the dsep separation distance is less than the safe distance threshold, the SAFE DISTANCE verification process 1131 transfers to the

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67/81 processo de PRESENÇA DE MÃO LIGADA 1140. Inversamente, se a distância de separação dsep for maior que o limiar de distância segura o processo de verificação de DISTÂNCIA SEGURA 1131 transfere para o processo de PRESENÇA DE MÃO DESLIGADA 1150.67/81 HANDLING PRESENCE process 1140. Conversely, if the separation distance dsep is greater than the safe distance threshold the SAFE DISTANCE verification process 1131 transfers it to the HANDLING PRESENCE process 1150.

[00249] O processo de PRESENÇA DE MÃO LIGADA 1140 determina se o sistema 100 está em teleoperação. Se o sistema 100 estiver em teleoperação, nenhuma ação é requerida, e se permite que a teleoperação continue, e, assim, o processo 1140 transfere para iniciar o processo 1100 de novo. Se o sistema 100 não estiver em teleoperação, o processo de PRESENÇA DE MÃO LIGADA 1140 envia um evento de mão presente para o processo INJETAR EVENTO DE SISTEMA que, por sua vez, envia o evento de mão presente para o controlador de sistema 140.[00249] The HANDCall PRESENCE 1140 process determines whether system 100 is in teleoperation. If system 100 is in teleoperation, no action is required, and teleoperation is allowed to continue, and thus process 1140 transfers to start process 1100 again. If the system 100 is not teleoperating, the HAND CONNECTED PRESENCE process 1140 sends a present hand event to the INJECT SYSTEM EVENT process which, in turn, sends the present hand event to the system controller 140.

[00250] O processo de PRESENÇA DE MÃO DESLIGADA 1150 determina se o sistema 100 está em teleoperação. Se o sistema 100 não estiver em teleoperação, nenhuma ação é requerida e, assim, o processo 1150 transfere para iniciar o processo 1100 de novo. Se o sistema 100 está em teleoperação, o processo de PRESENÇA DE MÃO DESLIGADA 1150 envia um evento de mão não presente para o processo INJETAR EVENTO DE SISTEMA que, por sua vez, envia o evento de mão presente para o controlador de sistema 140.[00250] The HAND OFF PRESENCE 1150 process determines whether system 100 is in teleoperation. If system 100 is not teleoperating, no action is required and thus process 1150 transfers to start process 1100 again. If system 100 is in teleoperation, the HAND OFF PRESENCE process 1150 sends a hand event not present to the INJECT SYSTEM EVENT process which, in turn, sends the hand event present to system controller 140.

[00251] O controlador de sistema 140 determina se o evento de mão presente ou o evento de mão não presente requer qualquer alteração no modo de operação do sistema e envia um comando apropriado. Em um aspecto, o controlador de sistema 140 habilita a teleoperação em resposta a um evento de mão presente, por exemplo, permite a teleoperação, e desabilita a teleoperação em resposta a um evento de mão não presente se um instrumento cirúrgico minimamente invasivo teleoperado estiver acoplado à pega da ferramenta mestra. Como é sabido por aqueles versados na técnica, um instrumento cirúrgico[00251] System controller 140 determines whether the present hand event or the non present hand event requires any change in the system's operating mode and sends an appropriate command. In one aspect, system controller 140 enables teleoperation in response to a present hand event, for example, allows teleoperation, and disables teleoperation in response to a non present hand event if a teleoperated minimally invasive surgical instrument is attached to the handle of the master tool. As is known to those skilled in the art, a surgical instrument

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68/81 minimamente invasivo teleoperado é acoplável a e desacoplável de uma pega de ferramenta mestra.68/81 minimally invasive teleoperated is attachable to and detachable from a master tool handle.

[00252] Em outros aspectos, o evento de mão presente e o evento de mão não presente são usados pelo controlador de sistema 140 em combinação com outros eventos para determinar se permite a teleoperação. Por exemplo, a detecção de presença da cabeça do cirurgião pode ser combinada com a detecção de presença da mão ou mãos do cirurgião na determinação de se permite a teleoperação.[00252] In other respects, the present hand event and the non present hand event are used by system controller 140 in combination with other events to determine whether to allow teleoperation. For example, detecting the presence of the surgeon's head can be combined with detecting the presence of the surgeon's hand or hands in determining whether to allow teleoperation.

[00253] Da mesma forma, conforme acima descrito, o evento de mão presente e o evento de mão não presente são usados pelo controlador de sistema 140 para controlar o monitor de uma interface de usuário em um monitor do sistema cirúrgico minimamente invasivo. Quando o controlador de sistema 140 recebe o evento de mão não presente, se a interface de usuário não estiver ligada, o controlador de sistema 140 envia um comando para o controlador de monitor 150 para ligar a interface de usuário. O controlador de monitor 150 executa a parte do módulo de interface de usuário 155 no processador 150 necessária para ligar a interface de usuário. Quando o controlador de sistema 140 recebe o evento de mão presente, se a interface de usuário estiver ligada, o controlador de sistema 140 envia um comando para o controlador de monitor 150 para desligar a interface de usuário. O controlador de monitor 150 executa a parte do módulo de interface de usuário 155 no processador 150 necessária para desligar a interface de usuário.[00253] Likewise, as described above, the present hand event and the non present hand event are used by system controller 140 to control the monitor from a user interface on a minimally invasive surgical system monitor. When system controller 140 receives the hand event not present, if the user interface is not powered on, system controller 140 sends a command to monitor controller 150 to turn on the user interface. Monitor controller 150 runs the part of user interface module 155 on processor 150 required to power up the user interface. When system controller 140 receives the present hand event, if the user interface is on, system controller 140 sends a command to monitor controller 150 to shut down the user interface. Monitor controller 150 performs the part of user interface module 155 on processor 150 necessary to shut down the user interface.

[00254] O evento de mão presente e evento de mão não presente podem ser usados pelo controlador de sistema 140 em combinação com outros eventos para determinar se exibe a interface de usuário. Assim, o controle de monitor de interface de usuário e o controle de teleoperação são exemplos de controle de modo do sistema usando a detecção de presença e não pretendem ser limitativos a esses dois[00254] The present hand event and non present hand event can be used by system controller 140 in combination with other events to determine whether to display the user interface. Thus, the user interface monitor control and teleoperation control are examples of system mode control using presence detection and are not intended to be limiting to these two.

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69/81 modos específicos de controle do sistema.69/81 specific system control modes.

[00255] Por exemplo, a detecção de presença poderia ser usada no controle de um visual substituto, como aqueles descritos mais completamente abaixo. Da mesma forma, combinações dos vários modos, por exemplo, teleoperação e exibição visual substituta, poderiam ser controladas pelo controlador de sistema 140 com base no evento de mão presente e evento de mão não presente.[00255] For example, presence detection could be used to control a substitute visual, such as those described more fully below. Likewise, combinations of the various modes, for example, teleoperation and substitute visual display, could be controlled by system controller 140 based on the present hand event and the non present hand event.

[00256] Da mesma forma, a detecção de presença de mão é útil para eliminar dupla finalidade das pegas de ferramenta mestra 621L, 621R, por exemplo, empurrando um pedal e, então, usando as pegas de ferramenta mestra 621L, 621R para controlar uma interface de usuário que seja exibida no console de cirurgião 185B. Quando as pegas de ferramenta mestra têm dupla finalidade, por exemplo, usadas no controle tanto de um instrumento cirúrgico, quanto de uma interface de usuário, o cirurgião tem tipicamente de pressionar um pedal para comutar para o modo de operação de interface de usuário. Se, por alguma razão, o cirurgião não pressionar o pedal, mas acreditar que o sistema comutou para um modo de operação de interface de usuário, o movimento da pega de ferramenta mestra pode resultar em um movimento indesejável do instrumento cirúrgico. O processo de detecção de presença 1100 é usado para prevenir esse problema e para eliminar a dupla finalidade das pegas de ferramenta mestra.[00256] Likewise, hand presence detection is useful for eliminating dual purpose of the 621L, 621R master tool handles, for example, by pushing a pedal and then using the 621L, 621R master tool handles to control a user interface that appears on the 185B surgeon console. When the master tool handles are dual-purpose, for example, used to control both a surgical instrument and a user interface, the surgeon typically has to press a pedal to switch to user interface operating mode. If, for some reason, the surgeon does not press the pedal, but believes that the system has switched to a user interface operating mode, the movement of the master tool handle may result in an undesirable movement of the surgical instrument. The 1100 presence detection process is used to prevent this problem and to eliminate the dual purpose of the master tool handles.

[00257] Com o processo de detecção de presença 1100, em um exemplo, quando o evento de presença de mãos desligado é recebido pelo controlador de sistema 140, o controlador de sistema 140 envia um comando de sistema para travar os manipuladores de ferramenta mestra 6201, 620R (figura 6A) no lugar e envia um comando de sistema para o controlador de monitor 150 para apresentar a interface de usuário no monitor do console de cirurgião 185B. O movimento da mão do cirurgião é rastreado e é usado para controlar elementos na interface de[00257] With the presence detection process 1100, in an example, when the hand presence event off is received by system controller 140, system controller 140 sends a system command to lock the 6201 master tool handlers , 620R (figure 6A) in place and sends a system command to monitor controller 150 to present the user interface on the 185B surgeon console monitor. The movement of the surgeon's hand is tracked and is used to control elements in the

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70/81 usuário, por exemplo, mover um comutador deslizante, alterar a exibição e outros. Conforme acima indicado, o ponto de controle é mapeado no quadro de coordenadas dos olhos e, portanto, pode ser associado à localização de um elemento na interface de usuário. O movimento do ponto de controle é usado para manipular esse elemento. Isso é realizado sem que o cirurgião tenha que ativar um pedal e é feito de modo que o cirurgião não possa mover inadvertidamente um instrumento cirúrgico. Assim, isso elimina os problemas associados ao uso das pegas de ferramenta mestra para controlar tanto o instrumento cirúrgico, quanto a interface de usuário.70/81 user, for example, move a slide switch, change the display and others. As indicated above, the control point is mapped in the eye coordinate frame and, therefore, can be associated with the location of an element in the user interface. The movement of the control point is used to manipulate this element. This is done without the surgeon having to activate a pedal and is done so that the surgeon cannot inadvertently move a surgical instrument. This eliminates the problems associated with using the master tool handles to control both the surgical instrument and the user interface.

[00258] No exemplo acima, o quadro de coordenadas do mundo é um exemplo de um quadro de coordenadas comuns. O uso do quadro de coordenadas do mundo como o quadro de coordenadas comuns é apenas ilustrativo e não pretende ser limitativo.[00258] In the example above, the world coordinate table is an example of a common coordinate table. The use of the world coordinate table as the common coordinate table is illustrative only and is not intended to be limiting.

[00259] Pega de Rastreio de Dedo Mestra [00260] A figura 12 é uma ilustração de um exemplo de uma pega de rastreio de dedo mestra 1270. A pega de rastreio de dedo mestra 1270 é um exemplo de pega de rastreio de dedo mestra 170, 270.[00259] Master Finger Tracking Handle [00260] Figure 12 is an illustration of an example of a 1270 Master Finger Tracking Handle. The 1270 Master Finger Tracking Handle is an example of a 170 Finger Tracking Handle. , 270.

[00261] A pega de rastreio de dedo mestra 1270 inclui um corpo compressível 1210 e duas alças de dedo 1220, 1230. O corpo compressível 1210 tem uma primeira extremidade 1213 e uma segunda extremidade 1214. Uma seção de corpo 1215 se estende entre a primeira extremidade 1213 e a segunda extremidade 1214.[00261] The master finger tracking handle 1270 includes a compressible body 1210 and two finger loops 1220, 1230. The compressible body 1210 has a first end 1213 and a second end 1214. A body section 1215 extends between the first end 1213 and second end 1214.

[00262] O corpo compressível 1210 tem uma superfície exterior externa. A superfície exterior externa inclui uma primeira porção 1216 e uma segunda porção 1217. A primeira porção 1216, por exemplo, uma porção superior, se estende entre a primeira extremidade 1213 e a segunda extremidade 1214. A segunda porção 1217, por exemplo, uma porção inferior, se estende entre a primeira extremidade 1213 e a segunda extremidade 1214. A segunda porção 1217 é oposta e está[00262] The compressible body 1210 has an external outer surface. The outer outer surface includes a first portion 1216 and a second portion 1217. The first portion 1216, for example, an upper portion, extends between the first end 1213 and the second end 1214. The second portion 1217, for example, a portion bottom, extends between the first end 1213 and the second end 1214. The second portion 1217 is opposite and is

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71/81 removida da primeira porção 1216.71/81 removed from first portion 1216.

[00263] Em um aspecto, a superfície exterior externa é uma superfície de um invólucro de tecido. O tecido é adequado para uso em uma sala de operação. O invólucro de tecido fecha uma espuma compressível. A espuma é selecionada para conferir resistência à compressão e expansão quando a compressão é liberada. Em um aspecto, várias tiras de espuma foram incluídas dentro do invólucro de tecido. A espuma também tem de poder se dobrar, de modo que uma primeira porção 1216 esteja posicionada entre o primeiro e o segundo dedos de uma mão humana, quando a ponta do primeiro dedo é movida na direção da ponta do segundo dedo.[00263] In one aspect, the outer outer surface is a surface of a fabric wrap. The fabric is suitable for use in an operating room. The fabric wrap closes a compressible foam. The foam is selected to provide resistance to compression and expansion when compression is released. In one aspect, several foam strips were included within the fabric wrap. The foam must also be able to bend so that a first portion 1216 is positioned between the first and second fingers of a human hand, when the tip of the first finger is moved towards the tip of the second finger.

[00264] A seção de corpo 1215 tem um comprimento L entre a alça de dedo 1220 e a alça de dedo 1230. Conforme acima explicado, o comprimento L é selecionado para limitar a separação entre um primeiro dedo na alça 1220 e um segundo dedo na alça 1230 (veja a figura 2A). [00265] Em um aspecto, a seção de corpo 1215 tem uma espessura T. Conforme ilustrado na figura 2C, a espessura T é selecionada de modo eu, quando a pega de rastreio de dedo mestra 1270 é configurada de modo que a região 1236 na segunda porção 1217 da superfície exterior externa adjacente à extremidade 1214 e a região 1226 na segunda porção 1217 adjacente à extremidade 1213 estão apenas tocando, a segunda porção 1217 ao longo do comprimento L não esteja em contato completo consigo mesma.[00264] Body section 1215 has a length L between the finger strap 1220 and the finger strap 1230. As explained above, the length L is selected to limit the separation between a first finger on the strap 1220 and a second finger on the handle 1230 (see figure 2A). [00265] In one aspect, the body section 1215 has a thickness T. As shown in figure 2C, thickness T is selected in the I mode, when the master finger tracking handle 1270 is configured so that region 1236 on the second portion 1217 of the outer outer surface adjacent to end 1214 and region 1226 in second portion 1217 adjacent to end 1213 are just touching, the second portion 1217 along length L is not in complete contact with itself.

[00266] A primeira alça de dedo 1220 é fixada ao corpo compressível 1210 adjacente à primeira extremidade 1213. A alça 1220 se estende em torno da região 1225 da primeira porção 1216 da superfície exterior externa do corpo compressível 1210. Com a colocação da primeira alça de dedo 1220 no primeiro dedo da mão humana, a região 1225 contacta o primeiro dedo, por exemplo, uma primeira parte da primeira porção 1216 da superfície exterior externa contacta o polegar.[00266] The first finger loop 1220 is attached to the compressible body 1210 adjacent to the first end 1213. The loop 1220 extends around the region 1225 of the first portion 1216 of the outer outer surface of the compressible body 1210. With the placement of the first loop of finger 1220 on the first finger of the human hand, region 1225 contacts the first finger, for example, a first part of the first portion 1216 of the outer outer surface contacts the thumb.

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 75/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 75/92

72/81 [00267] Neste exemplo, a alça de dedo 1220 tem duas extremidades: uma primeira extremidade de tecido 1221 A e uma segunda extremidade de tecido 1221 B. A extremidade 1221 A e a extremidade 1221 B são extremidades de uma tira de tecido que é fixada ao corpo 1210. Um pedaço do tecido de alça 1222 B é fixado a uma superfície interna da extremidade 1221 B, e um pedaço do tecido de gancho 1222 A é fixado a uma superfície externa da extremidade 1221 A. Um exemplo de tecido de gancho e tecido de alça é uma fita de fixação de náilon que consiste em duas tiras de tecido de náilon: uma com pequenos fios em gancho, e a outra com uma superfície grosseira. As duas tiras formam uma forte ligação quando pressionadas juntas. Um exemplo de uma fita de fixação comercialmente disponível e a fita de fixação VELCRO® (VELCRO ® é uma marca registrada da Velcro Industries B. V.).72/81 [00267] In this example, the finger strap 1220 has two ends: a first end of fabric 1221 A and a second end of fabric 1221 B. End 1221 A and end 1221 B are ends of a strip of fabric which is attached to body 1210. A piece of loop fabric 1222 B is attached to an inner surface of end 1221 B, and a piece of hook fabric 1222 A is attached to an outer surface of end 1221 A. An example of fabric hook and loop fabric is a nylon fastening tape that consists of two strips of nylon fabric: one with small hook threads, and the other with a coarse surface. The two strips form a strong bond when pressed together. An example of a commercially available fixing tape and VELCRO® fixing tape (VELCRO ® is a registered trademark of Velcro Industries B.V).

[00268] A segunda alça de dedo 1230 é fixada ao corpo compressível 1210 adjacente à segunda extremidade 1214. A alça 1230 se estende em torno de uma região 1235 da primeira porção 1216 da superfície exterior externa do corpo compressível 1210. Com a colocação da segunda alça de dedo 1230 no segundo dedo da mão humana, a região 1235 contacta o segundo dedo, por exemplo, uma segunda parte da primeira porção 1216 da superfície exterior externa contacta o dedo indicador. A segunda parte 1235 da primeira porção é oposta à e está removida da primeira parte 1225 da primeira porção.[00268] The second finger loop 1230 is attached to the compressible body 1210 adjacent to the second end 1214. The loop 1230 extends around a region 1235 of the first portion 1216 of the outer outer surface of the compressible body 1210. With the placement of the second finger loop 1230 on the second finger of the human hand, region 1235 contacts the second finger, for example, a second part of the first portion 1216 of the outer outer surface contacts the index finger. The second part 1235 of the first portion is opposite to and is removed from the first part 1225 of the first portion.

[00269] Neste exemplo, a alça de dedo 1230 também tem duas extremidades: uma primeira extremidade de tecido 1231 A e uma segunda extremidade de tecido 1231 B. A extremidade 1231 A e a extremidade 1231 B são extremidades de uma tira de tecido que é fixada ao corpo 1210. Um pedaço do tecido de alça 1232 B é fixado a uma superfície interna da extremidade 1231 B, e um pedaço do tecido de gancho 1232 A é fixado à superfície externa da superfície 1231 A.[00269] In this example, the finger loop 1230 also has two ends: a first end of fabric 1231 A and a second end of fabric 1231 B. End 1231 A and end 1231 B are ends of a strip of fabric that is attached to body 1210. A piece of loop fabric 1232 B is attached to an inner surface of end 1231 B, and a piece of hook fabric 1232 A is attached to the outer surface of surface 1231 A.

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 76/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 76/92

73/81 [00270] Um primeiro sensor de rastreio de localização 1211 é fixado à primeira alça de dedo 1220. Um segundo sensor de rastreio de localização 1212 é fixado à segunda alça de dedo 1230. Os sensores de rastreio de localização podem ser qualquer um dos elementos sensores acima descritos. Em um exemplo, os sensores de rastreio de localização 1211, 1212 são sensores eletromagnéticos passivos. Sistema de Visual Substituto [00271] Em um aspecto, o sistema de controle de rastreio de mão é usado para controlar qualquer uma de uma pluralidade de visuais substitutos que possam ser usados por um cirurgião para agir no lugar de outro cirurgião. Por exemplo, quando o cirurgião 180 (figura 1A) está sendo orientado pelo cirurgião 181 usando a pega de rastreio de dedo mestra 170, o cirurgião 181 usa a pega de rastreio de dedo mestra 170 para controlar um visual substituto de um instrumento cirúrgico, ao passo que o cirurgião 180 usa a pega de ferramenta mestra para controlar um instrumento cirúrgico escravo teleoperado.73/81 [00270] A first location tracking sensor 1211 is attached to the first finger loop 1220. A second location tracking sensor 1212 is attached to the second finger loop 1230. The location tracking sensors can be any of the sensor elements described above. In one example, the location tracking sensors 1211, 1212 are passive electromagnetic sensors. Visual Substitute System [00271] In one aspect, the hand tracking control system is used to control any of a plurality of visual substitutes that can be used by a surgeon to act in place of another surgeon. For example, when surgeon 180 (figure 1A) is being guided by surgeon 181 using the master finger tracking handle 170, surgeon 181 uses the master finger tracking handle 170 to control a replacement look for a surgical instrument while whereas surgeon 180 uses the master tool handle to control a teleoperated slave surgical instrument.

[00272] Alternativamente, o cirurgião 181 pode operar remotamente ou pode controlar uma mão virtual no monitor. Da mesma forma, o cirurgião 181 pode demonstrar como manipular a pega de ferramenta mestra no console de cirurgião por manipulação de uma imagem virtual da pega de ferramenta mestra 621 que é apresentada no monitor. Esses exemplos de visuais substitutos são apenas ilustrativos e não pretendem ser limitativos.[00272] Alternatively, the surgeon 181 can operate remotely or can control a virtual hand on the monitor. Likewise, surgeon 181 can demonstrate how to manipulate the master tool handle on the surgeon console by manipulating a virtual image of the master tool handle 621 that is displayed on the monitor. These substitute visual examples are illustrative only and are not intended to be limiting.

[00273] Além disso, o uso de pega de rastreio de dedo mestra 170 enquanto fora do console de cirurgião também é ilustrativo e não pretende ser limitativo. Por exemplo, com a detecção de presença sistema acima descrita, um cirurgião em um console de cirurgião poderia mover a mão de uma pega de ferramenta mestra e, então, usar essa mão para controlar remotamente outro cirurgião quando a mão é rastreada pelo sistema de rastreio da mão.[00273] In addition, the use of the master finger tracking handle 170 while outside the surgeon console is also illustrative and is not intended to be limiting. For example, with the presence detection system described above, a surgeon on a surgeon console could move the hand of a master tool handle and then use that hand to remotely control another surgeon when the hand is tracked by the tracking system. of hand.

Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 77/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 77/92

74/81 [00274] Para facilitar o controle remoto, um módulo de visual substituto (não mostrado) é processado como parte de um subsistema de processamento de visão em um aspecto. Nesse aspecto, o módulo executante recebe a posição e orientação do ponto de controle da mão do controlador remoto e fornece imagens estéreo, que são combinadas com as imagens da câmera endoscópica em tempo real e exibidas em qualquer combinação de console de cirurgião 185, monitor do assistente e monitor da interface de lado do paciente cirurgião 187.74/81 [00274] To facilitate remote control, a visual replacement module (not shown) is processed as part of a one-way vision processing subsystem. In this regard, the performing module receives the position and orientation of the control point from the hand of the remote controller and provides stereo images, which are combined with the images from the endoscopic camera in real time and displayed in any combination of the 185 surgeon console, monitor of the assistant and monitor of the surgeon patient side interface 187.

[00275] Quando o cirurgião 181 inicia o controle remoto realizando uma ação predefinida, por exemplo, uma pose de gesto de mão, um ciclo de sistema de visual substituto é ativado, por exemplo, o módulo de visual substituto é executado em um módulo processador. A ação particular, por exemplo, uma pose de gesto de mão, usada como a ação predefinida não é essencial, contanto que o controlador de sistema 140 (figura 1) esteja configurado para reconhecer essa ação.[00275] When surgeon 181 initiates the remote control by performing a predefined action, for example, a hand gesture pose, a substitute visual system cycle is activated, for example, the substitute visual module is executed in a processor module . The particular action, for example, a hand gesture pose, used as the predefined action is not essential, as long as the system controller 140 (figure 1) is configured to recognize that action.

[00276] Em um aspecto, o visual substituto é um instrumento fantasma virtual 1311 (figura 13) controlado pela pega de rastreio de dedo mestra 170, ao passo que o instrumento cirúrgico escravo teleoperado 1310 é controlado por um dos manipuladores de ferramenta mestra do console de cirurgião 185. O cirurgião 181 vê ambos os instrumentos 1310 e 1311 no dispositivo de exibição 187, ao passo que o cirurgião 180 vê ambos os instrumentos 1310 e 1311 no monitor estereoscópico no console de cirurgião 185. O uso do instrumento fantasma virtual 1311 como um visual substituto é apenas ilustrativo e não pretende ser limitativo a essa imagem particular. Em vista desta exposição, outras imagens podem ser usadas para o visual substituto, o que facilita a diferenciação entre uma imagem que representa o visual substituto e uma imagem do efetor terminal real do instrumento cirúrgico escravo teleoperado.[00276] In one aspect, the replacement look is a virtual ghost instrument 1311 (figure 13) controlled by the master finger tracking handle 170, while the teleoperated slave surgical instrument 1310 is controlled by one of the master tool manipulators on the console surgeon 185. Surgeon 181 sees both instruments 1310 and 1311 on the display device 187, while surgeon 180 sees both instruments 1310 and 1311 on the stereoscopic monitor on the surgeon console 185. Using the virtual ghost instrument 1311 as a substitute look is illustrative only and is not intended to be limiting to that particular image. In view of this exhibition, other images can be used for the substitute visual, which facilitates the differentiation between an image that represents the substitute visual and an image of the actual terminal effector of the teleoperated slave surgical instrument.

[00277] O instrumento fantasma virtual 1311 parece similar ao[00277] The virtual ghost instrument 1311 looks similar to

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75/81 instrumento real 1310, exceto que o instrumento fantasma virtual 1311 é exibido de uma maneira que distinga claramente o instrumento fantasma virtual 1311 do instrumento real 1310 (por exemplo, uma imagem de tipo fantasma transparente ou translúcida, uma imagem de cores distintas e outras). O controle e a operação do instrumento fantasma virtual 1311 é a mesma acima descrita para um instrumento cirúrgico teleoperado real. Assim, o cirurgião 181 pode manipular o instrumento fantasma virtual 1311 usando a pega de rastreio de dedo mestra 170 para demonstrar o uso apropriado do instrumento cirúrgico escravo teleoperado 1310. O cirurgião 180 pode imitar o movimento do instrumento fantasma virtual 1311 com o instrumento 1310.75/81 real instrument 1310, except that the virtual ghost instrument 1311 is displayed in a way that clearly distinguishes the virtual ghost instrument 1311 from the real instrument 1310 (for example, a transparent or translucent ghost image, a distinct color image and others). The control and operation of the 1311 virtual phantom instrument is the same as described above for a real teleoperated surgical instrument. Thus, surgeon 181 can manipulate the virtual ghost instrument 1311 using the master finger tracking handle 170 to demonstrate proper use of the teleoperated slave surgical instrument 1310. Surgeon 180 can mimic the movement of the virtual ghost instrument 1311 with the 1310 instrument.

[00278] Instrumentos fantasmas virtuais são descritos mais completamente na publicação de pedido de patente norte-americana cedida em comum n° US 2009/0192523 Al (depositada em 31 de março de 2009; que expõe a Representação Sintética de um Instrumento Cirúrgico), que é aqui incorporada por referência em sua inteireza. Veja também o pedido de patente norte-americana n° 12/485.503 (depositado em 16 de junho de 2009, que expõe uma Ferramenta de Medição Virtural Para Cirurgia Minimamente Invasiva); pedido de patente norte-americana n° 12/485.545 (depositado em 16 de junho de 2009, que expõe uma Ferramenta de Medição Virtual Para Cirurgia Minimamente Invasiva); publicação de pedido de patente norteamericana n° US 2009/0036902 Al (depositado em 11 de agosto de 2008; que expõe Interfaces de Usuários Interativas Para Sistemas Cirúrgicos Robóticos Minimamente Invasivos); publicação de pedido de patente norte-americana n° US 2007/0167702 Al (depositada em 30 de dezembro de 2005; que expõe Sistema Robótico Médico que Proporciona Medicina Remota Tridimensional); publicação de pedido de patente norte-americana n° US 2007/0156017 Al (depositada em 30 de dezembro de 2005; que expõe Medicina Remota Estéreo Para[00278] Phantom virtual instruments are described more fully in the publication of US patent application jointly assigned No. US 2009/0192523 Al (filed March 31, 2009; which exposes the Synthetic Representation of a Surgical Instrument), which it is incorporated here by reference in its entirety. See also US Patent Application No. 12 / 485,503 (filed June 16, 2009, which exposes a Virtual Measurement Tool for Minimally Invasive Surgery); US patent application No. 12 / 485,545 (filed June 16, 2009, which exposes a Virtual Measurement Tool for Minimally Invasive Surgery); US patent application publication No. US 2009/0036902 Al (filed on August 11, 2008; which exposes Interactive User Interfaces for Minimally Invasive Robotic Surgical Systems); US Patent Application Publication No. US 2007/0167702 Al (filed December 30, 2005; which exposes Medical Robotic System that Provides Three-dimensional Remote Medicine); US Patent Application Publication No. US 2007/0156017 Al (filed December 30, 2005; which exposes Stereo Remote Medicine to

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Cirurgia Robótica) e publicação de pedido de patente norte-americana n° US 2010/0164950 Al (depositada em 13 de maior de 2009; que expõe Medicina Remota 3-D Eficiente Para Controle Robótico Local), cada um aqui incorporado por referência em sua inteireza.Robotic Surgery) and publication of US patent application No. US 2010/0164950 Al (filed on May 13, 2009; which exposes Efficient 3-D Remote Medicine for Local Robotic Control), each incorporated herein by reference in its wholeness.

[00279] Em outro aspecto, o visual substituto é um par de mãos virtuais 1410, 1411 (figura 14) controladas pela pega de rastreio de dedo mestra 170 e uma segunda pega de rastreio de dedo mestra, que não está visível na figura 1. Instrumentos cirúrgicos escravos teleoperados 1420, 1421 são controlados pelos manipuladores de ferramenta mestra do console de cirurgião 185. O cirurgião 181 vê a imagem de vídeo 1400 no dispositivo de exibição 187, e o cirurgião 180 também vê a imagem de vídeo 1400 no monitor estereoscópico no console de cirurgião 185. Mãos virtuais 1410, 1411 são exibidas de uma maneira que as distinga claramente de outros objetos na imagem de vídeo 1400.[00279] In another aspect, the substitute look is a pair of virtual hands 1410, 1411 (figure 14) controlled by the master finger tracking handle 170 and a second master finger tracking handle, which is not visible in figure 1. Teleoperated slave surgical instruments 1420, 1421 are controlled by the master tool handlers on the surgeon console 185. Surgeon 181 sees video image 1400 on display device 187, and surgeon 180 also sees video image 1400 on the stereoscopic monitor on surgeon console 185. Virtual hands 1410, 1411 are displayed in a way that clearly distinguishes them from other objects in the 1400 video image.

[00280] A abertura e o fechamento do polegar e do indicador de uma mão virtual são controlados usando-se o parâmetro de fechamento da pega ggrip, que foi acima descrito. A posição e orientação da mão virtual são controladas pela posição e orientação do ponto de controle, conforme acima descrito, que são mapeados no espaço de coordenadas do olho, também conforme acima descrito.[00280] The opening and closing of the thumb and forefinger of a virtual hand are controlled using the ggrip handle closing parameter, which was described above. The position and orientation of the virtual hand are controlled by the position and orientation of the control point, as described above, which are mapped in the eye coordinate space, also as described above.

[00281] Assim, quando o cirurgião 181 move a mão direita do cirurgião em três dimensões, a mão virtual 1411 segue o movimento na imagem de vídeo 1400. O cirurgião 181 pode rolar a mão virtual 1411 para indicar ao cirurgião 180 que role o instrumento cirúrgico escravo teleoperado 1421. O cirurgião 181 pode mover a mão virtual 1410 para uma localização particular e, então, usar o movimento do polegar e do indicador para instruir o cirurgião 180 para mover o instrumento cirúrgico escravo teleoperado 1420 para essa localização e agarrar o tecido. Quando o cirurgião 180 agarra o tecido com o instrumento 1420, o cirurgião 181 pode usar a mão virtual 1410 para instruir o cirurgião 180[00281] Thus, when surgeon 181 moves the surgeon's right hand in three dimensions, virtual hand 1411 follows the movement in video image 1400. Surgeon 181 can roll virtual hand 1411 to instruct surgeon 180 to roll the instrument teleoperated slave surgical 1421. Surgeon 181 can move virtual hand 1410 to a particular location and then use thumb and forefinger movement to instruct surgeon 180 to move teleoperated slave surgical instrument 1420 to that location and grab tissue . When surgeon 180 grabs tissue with instrument 1420, surgeon 181 can use virtual hand 1410 to instruct surgeon 180

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77/81 sobre como mover o tecido. Isso tudo ocorre em tempo real, e as mãos virtuais 1410, 1411 são superpostas na imagem do endoscópio estereoscópico. Entretanto, os visuais substitutos também podem ser usados em um sistema monoscópicos.77/81 on how to move the fabric. This all takes place in real time, and the virtual hands 1410, 1411 are superimposed on the image of the stereoscopic endoscope. However, substitute visuals can also be used in a monoscopic system.

[00282] Em outro aspecto, o cirurgião 181 troca o modo de exibição usando uma pose de gesto de mão de modo que os visuais substitutos sejam um instrumento fantasma virtual 1510 e um dispositivo de medicina remota virtual 1511, que são apresentados na imagem de vídeo 1500 (figura 15). O dispositivo de medicina remota 1511 é controlado pela pega de rastreio de dedo mestra 170, ao passo que uma segunda pega de rastreio de dedo mestra, que não é visível na figura 1, controla o instrumento fantasma virtual 1511.[00282] In another aspect, the surgeon 181 changes the view using a hand gesture pose so that the visual substitutes are a virtual ghost instrument 1510 and a virtual remote medicine device 1511, which are presented in the video image 1500 (figure 15). The remote medical device 1511 is controlled by the master finger tracking handle 170, while a second master finger tracking handle, which is not visible in figure 1, controls the virtual ghost instrument 1511.

[00283] Os instrumentos cirúrgicos escravos teleoperados 1520, 1521 são controlados pelos manipuladores de ferramenta mestra do console de cirurgião 185. O cirurgião 181 vê a imagem de vídeo 1500 no dispositivo de exibição 187, e o cirurgião 180 também vê a imagem de vídeo 1500 no monitor estereoscópico do console de cirurgião 185. O dispositivo *p.48 parágrafo [0262] l.4 medicina remota OKvirtual 1511 e o instrumento fantasma virtual 1411 são exibidos de modo que os distinga claramente de outros objetos na imagem de vídeo 1500.[00283] The teleoperated slave surgical instruments 1520, 1521 are controlled by the master tool manipulators on the surgeon console 185. Surgeon 181 sees video image 1500 on display device 187, and surgeon 180 also sees video image 1500 on the stereoscopic monitor of the surgeon console 185. The device * p.48 paragraph [0262] l.4 OKvirtual remote medicine 1511 and the virtual phantom instrument 1411 are displayed in a way that clearly distinguishes them from other objects in the 1500 video image.

[00284] Para operar remotamente com o dispositivo de medicina remota virtual 1511, o cirurgião 181 coloca o polegar e o indicador juntos como se segurasse uma caneta ou lápis imaginário e, então, move a mão direita com o polegar e o indicador nessa posição para operar remotamente na imagem de vídeo exibida. Na imagem de vídeo 1500, o cirurgião 181 posicionou assim o polegar e o indicador e fez a marca 1512 para ilustrar onde o tecido deve ser cortado usando o instrumento cirúrgico 1521. Depois de fazer a marca 1512, o cirurgião 1810 separou o polegar e o indicador e moveu o dispositivo de medicina remota virtual 1511 para a posição mostrada na imagem de vídeo 1500.[00284] To operate remotely with the 1511 virtual remote medicine device, the surgeon 181 places the thumb and forefinger together as if holding an imaginary pen or pencil and then moves the right hand with the thumb and forefinger in that position to operate remotely on the displayed video image. In video image 1500, surgeon 181 thus positioned the thumb and forefinger and made the 1512 mark to illustrate where the tissue should be cut using the 1521 surgical instrument. After making the 1512 mark, the 1810 surgeon separated the thumb and the indicator and moved the virtual remote medical device 1511 to the position shown in video image 1500.

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78/81 [00285] A capacidade de marcar do dispositivo de medicina remota virtual 1511 é controlada usando o parâmetro de fechamento da pega ggrip que foi acima descrito. Conforme acima indicado, quando o polegar e o indicador estão apenas tocando, o parâmetro de fechamento da pega ggrip é mapeado em um valor inicial em uma segunda faixa e, quando o parâmetro de fechamento da pega ggrip está na segunda faixa, habilita-se a medicina remota para o dispositivo de medicina remota 1511. A posição e orientação do ponto de controle depois de serem mapeadas no sistema de coordenadas dos olhos são usadas para controlar o movimento do dispositivo de medicina remota virtual 1511.78/81 [00285] The dialing capability of the virtual remote medicine device 1511 is controlled using the ggrip handle closure parameter described above. As indicated above, when the thumb and forefinger are just touching, the ggrip handle closing parameter is mapped to an initial value in a second range and, when the ggrip handle closing parameter is in the second range, the remote medicine to the 1511 remote medicine device. The position and orientation of the control point after being mapped in the eye coordinate system are used to control the movement of the 1511 virtual remote medicine device.

[00286] A descrição acima e os desenhos anexos que ilustram aspectos e modalidades da presente invenção não devem ser tomados como limitativos; as reivindicações definem as invenções protegidas. Várias alterações mecânicas, composicionais, estruturais, elétricas e operacionais podem ser feitas sem sair do espírito e âmbito desta descrita e das reivindicações. Em alguns casos, circuitos, estruturas e técnicas bem conhecidas não foram mostradas ou descritas em detalhes para evitar obscurecer a invenção.[00286] The above description and the accompanying drawings that illustrate aspects and modalities of the present invention should not be taken as limiting; claims define protected inventions. Various mechanical, compositional, structural, electrical and operational changes can be made without departing from the spirit and scope of this description and the claims. In some cases, well-known circuits, structures and techniques have not been shown or described in detail to avoid obscuring the invention.

[00287] Além disso, a terminologia desta descrição não pretende limitar a invenção. Por exemplo, termos espacialmente relativos, como debaixo, abaixo, inferior, acima, superior, proximal, distal e outros, podem ser usados para descrever uma relação do elemento ou característica com outro elemento ou característica, conforme ilustrado nas figuras. Esses termos espacialmente relativos pretendem englobar diferentes posições (isto é, localizações) e orientações (isto é, colocações rotacionais) do dispositivo em uso ou operação, além da posição e orientação mostradas nas figuras. Por exemplo, se o dispositivo nas figuras for virado ao contrário, elementos descritos como abaixo ou debaixo outros elementos ou características estariam,[00287] Furthermore, the terminology of this description is not intended to limit the invention. For example, spatially relative terms, such as below, below, lower, above, upper, proximal, distal and others, can be used to describe a relationship of the element or characteristic with another element or characteristic, as illustrated in the figures. These spatially relative terms are intended to encompass different positions (that is, locations) and orientations (that is, rotational settings) of the device in use or operation, in addition to the position and orientation shown in the figures. For example, if the device in the figures is turned upside down, elements described as below or below other elements or characteristics would be,

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79/81 então, acima ou sobre os outros elementos ou características. Assim, o termo exemplificativo abaixo pode englobar ambas as posições e orientações de acima e abaixo. O dispositivo pode ser orientado de outra forma (girado 90 graus ou em outras orientações), e os descritores espacialmente relativos aqui usados apropriadamente interpretados. Da mesma forma, descrições do movimento ao longo e em torno dos vários eixos incluem várias posições e orientações do dispositivo especial.79/81 then, above or over the other elements or characteristics. Thus, the exemplary term below can encompass both the positions above and below. The device can be oriented in another way (rotated 90 degrees or in other orientations), and the spatially related descriptors used here are properly interpreted. Likewise, descriptions of the movement along and around the various axes include various positions and orientations of the special device.

[00288] As formas singulares um, uma, o e a pretendem incluir as formas plurais também, a menos que o contexto indique de outra forma. Os termos compreende, compreendendo, inclui e outros especificam a presença das características, etapas, operações, elementos de processos e/ou componentes declarados, mas não exclui a presença ou adição de uma ou mais outras características, etapas, operações, elementos de processos, componentes e/ou grupos. Componentes descritos como acoplados podem estar elétrica ou mecanicamente acoplados diretamente ou podem estar acoplados indiretamente mediante um ou mais componentes intermediários.[00288] The singular forms one, one, o and a are intended to include plural forms as well, unless the context indicates otherwise. The terms comprises, comprising, includes and others specify the presence of the declared characteristics, steps, operations, process elements and / or components, but does not exclude the presence or addition of one or more other characteristics, steps, operations, process elements, components and / or groups. Components described as coupled can be electrically or mechanically coupled directly or they can be coupled indirectly through one or more intermediate components.

[00289] Memória se refere a uma memória volátil, memória não volátil ou qualquer combinação das duas. Um processador está acoplado a uma memória contendo instruções executadas pelo processado. Isso poderia ser realizado dentro de um sistema de computador ou, alternativamente, mediante uma conexão com outro computador mediante modems e linhas analógicas ou interfaces digitais e uma linha de transporte digital.[00289] Memory refers to a volatile memory, non-volatile memory or any combination of the two. A processor is coupled to a memory containing instructions executed by the processor. This could be done inside a computer system or, alternatively, through a connection to another computer using modems and analog lines or digital interfaces and a digital transport line.

[00290] Aqui, um produto de programa de computador inclui um meio configurado para armazenar código legível por computador necessário para qualquer um ou qualquer combinação dos processos descritos com relação ao rastreio de mão ou em que o código legível por computador para qualquer um ou qualquer combinação dos processos descritos com[00290] Here, a computer program product includes a means configured to store computer-readable code needed for any or any combination of the processes described with respect to hand tracking or in which the computer-readable code for anyone or any combination of the processes described with

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80/81 relação ao rastreio de mão esteja armazenado. Alguns exemplos de produtos de programa de computador são discos de CD-ROM, discos de DVD, memória flash, cartões ROM, discos flexíveis, fitas magnéticas, discos rígidos de computador, servidores em uma rede e sinais transmitidos por uma rede representando o código de programa legível por computador. Um produto de programa de computador tangível não transitório inclui um meio tangível não transitório configurado para armazenar instruções legíveis por computador para qualquer um ou qualquer combinação dos processos descritos com relação aos vários controladores ou em que as instruções legíveis por computador para qualquer um ou qualquer combinação dos processos descritos com relação aos vários controladores estejam armazenadas. Produtos de programa de computador tangíveis não transitórios são discos de CDROM, discos de DVD, memória flash, cartões ROM, discos flexíveis, fitas magnéticas, discos rígidos de computador e outros meios de armazenamento físico não transitório.80/81 with respect to hand tracking is stored. Some examples of computer program products are CD-ROM discs, DVD discs, flash memory, ROM cards, floppy disks, magnetic tapes, computer hard drives, servers on a network, and signals transmitted over a network representing the code for computer readable program. A non-transitory tangible computer program product includes a non-transitory tangible medium configured to store computer-readable instructions for any or any combination of the processes described with respect to the various controllers or in which the computer-readable instructions for any or any combination of the processes described in relation to the various controllers are stored. Non-transitory tangible computer program products are CDROM disks, DVD disks, flash memory, ROM cards, floppy disks, magnetic tapes, computer hard disks and other non-transitory physical storage media.

[00291] Em vista desta exposição, as instruções usadas em qualquer um ou qualquer combinação dos processos descritos com relação ao rastreio de mão podem ser implementadas em uma ampla variedade de configurações de sistema de computador usando um sistema operacional e a linguagem de programação de computador de interesse do usuário.[00291] In view of this exhibition, the instructions used in any or any combination of the processes described with respect to hand tracking can be implemented in a wide variety of computer system configurations using an operating system and the computer programming language of interest to the user.

[00292] O uso de diferentes memórias e processadores na figura 1 é apenas ilustrativo e não pretende ser limitativo. Em alguns aspectos, um único processador de hardware poderia ser usado, e, em outros aspectos, múltiplos processadores poderiam ser usados.[00292] The use of different memories and processors in figure 1 is only illustrative and is not intended to be limiting. In some ways, a single hardware processor could be used, and in other ways, multiple processors could be used.

[00293] Da mesma forma, para cada ilustração, os vários processos foram distribuídos entre um controlador de rastreio de mão e um controlador de sistema. Isso também é ilustrativo e não pretende ser limitativo. Os vários processos podem ser distribuídos pelos[00293] Likewise, for each illustration, the various processes were distributed between a handheld tracking controller and a system controller. This is also illustrative and is not intended to be limiting. The various processes can be distributed by

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81/81 controladores ou consolidados em um controlador sem alterar os princípios de operação no processo de rastreio de mão.81/81 controllers or consolidated into one controller without changing the principles of operation in the hand tracking process.

[00294] Todos os exemplos e referências ilustrativas são não limitativos e não devem ser usados para limitar as reivindicações às implementações e modalidades específicas aqui descritas e seus equivalentes. Os cabeçalhos são apenas para formatação e não devem ser usados para limitar de forma alguma a matéria, porque o texto sob um cabeçalho pode fazer referência ou se aplicar ao texto sob um ou mais cabeçalhos. Finalmente, em vista desta exposição, características particulares descritas com relação a um aspecto ou modalidade podem se aplicar a outros aspectos ou modalidades da invenção expostas, mesmo que não especificamente mostrado nos desenhos ou descrito no texto.[00294] All examples and illustrative references are non-limiting and should not be used to limit claims to the specific implementations and modalities described herein and their equivalents. Headings are for formatting only and should not be used to limit material in any way, because the text under a heading can refer to or apply to the text under one or more headings. Finally, in view of this exhibition, particular features described with respect to an aspect or modality may apply to other aspects or modalities of the invention exposed, even if not specifically shown in the drawings or described in the text.

Claims (9)

REIVINDICAÇÕES 1. Sistema cirúrgico minimamente invasivo (100) caracterizado pelo fato de que compreende:1. Minimally invasive surgical system (100) characterized by the fact that it comprises: uma pega de ferramenta mestra (621, 621R, 621L) tendo uma primeira localização;a master tool handle (621, 621R, 621L) having a first location; um sistema de rastreio da mão (186), em que o sistema de rastreio da mão (186) é configurado para rastrear uma segunda localização de um elemento sensor (170) montado em parte de uma mão humana; e um controlador (130) acoplado ao sistema de rastreio de mão (186), em que o controlador é configurado para:a hand tracking system (186), wherein the hand tracking system (186) is configured to track a second location of a sensor element (170) mounted on part of a human hand; and a controller (130) coupled to the hand tracking system (186), where the controller is configured to: determinar se a distância entre uma posição da parte da mão humana e uma posição da pega de ferramenta mestra (621, 621R, 621L) está dentro de uma distância de limiar, e injetar um evento de sistema no sistema cirúrgico minimamente invasivo (100) com base no resultado de uma determinação de se a distância está dentro de uma distância de limiar.determine if the distance between a position of the human hand part and a position of the master tool handle (621, 621R, 621L) is within a threshold distance, and inject a system event into the minimally invasive surgical system (100) with based on the result of a determination of whether the distance is within a threshold distance. 2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o evento de sistema é um evento de mão não presente quando a distância é maior que a distância de limiar.2. System, according to claim 1, characterized by the fact that the system event is a hand event not present when the distance is greater than the threshold distance. 3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o evento de sistema é um evento de mão presente quando a distância é menor que a distância de limiar.3. System, according to claim 1, characterized by the fact that the system event is a hand event present when the distance is less than the threshold distance. 4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a posição da parte da mão humana compreende uma posição do dedo indicador (Pindicador) na segunda localização.4. System according to claim 1, characterized by the fact that the position of the part of the human hand comprises a position of the index finger (Pindicator) in the second location. 5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a posição da parte da mão humana compreende uma posição do ponto de controle (Pcp) determinada a partir da segunda localização.5. System, according to claim 1, characterized by the fact that the position of the part of the human hand comprises a position of the control point (Pcp) determined from the second location. Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 86/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 86/92 2/32/3 6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento sensor (170) montado na parte da mão humana compreende uma pluralidade de marcadores fiduciais.6. System according to claim 1, characterized by the fact that the sensor element (170) mounted on the part of the human hand comprises a plurality of fiducial markers. 7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento sensor (170) montado na parte da mão humana compreende um sensor eletromagnético passivo.7. System according to claim 1, characterized by the fact that the sensor element (170) mounted on the part of the human hand comprises a passive electromagnetic sensor. 8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:8. System, according to claim 1, characterized by the fact that it additionally comprises: uma unidade de processamento (151);a processing unit (151); um controlador de sistema (140) configurado para receber o evento de sistema;a system controller (140) configured to receive the system event; uma interface de usuário gerada por um módulo (155) que executa na unidade de processamento (151); e um dispositivo de exibição (187), em que, quando o evento de sistema é um evento de mão não presente, o controlador de sistema (140) é configurado para ligar o monitor da interface de usuário no dispositivo de exibição (187); e em que, quando o evento de sistema é um evento de mão presente, o controlador de sistema (140) é configurado para desligar o monitor da interface de usuário no dispositivo de exibição (187).a user interface generated by a module (155) that runs on the processing unit (151); and a display device (187), wherein, when the system event is a hand event not present, the system controller (140) is configured to turn on the user interface monitor on the display device (187); and wherein, when the system event is a hand held event, the system controller (140) is configured to turn off the user interface monitor on the display device (187). 9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:9. System, according to claim 1, characterized by the fact that it additionally comprises: um instrumento cirúrgico minimamente invasivo teleoperado (1310, 1420, 1421) acoplável e desacoplável da pega de ferramenta mestra (621, 621R, 621L); e um controlador de sistema (140) configurado para receber o evento de sistema;a teleoperated minimally invasive surgical instrument (1310, 1420, 1421) that can be coupled and detachable from the master tool handle (621, 621R, 621L); and a system controller (140) configured to receive the system event; em que, quando o evento de sistema é um evento de mão presente e o instrumento cirúrgico minimamente invasivo teleoperado (1310, 1420, 1421) está acoplado à pega da ferramenta mestra (621, where, when the system event is a hand held event and the teleoperated minimally invasive surgical instrument (1310, 1420, 1421) is attached to the handle of the master tool (621, Petição 870190091580, de 13/09/2019, pág. 87/92Petition 870190091580, of 9/13/2019, p. 87/92 3/33/3 621R, 621L), o controlador de sistema (140) é configurado para permitir a teleoperação do instrumento cirúrgico minimamente invasivo teleoperado (1310, 1420, 1421); e em que, quando o evento de sistema é um evento de mão não presente, o controlador de sistema (140) é configurado para interromper a teleoperação do instrumento cirúrgico minimamente invasivo teleoperado (1310, 1420, 1421).621R, 621L), the system controller (140) is configured to allow teleoperation of the teleoperated minimally invasive surgical instrument (1310, 1420, 1421); and where, when the system event is a non-present hand event, the system controller (140) is configured to interrupt the teleoperation of the teleoperated minimally invasive surgical instrument (1310, 1420, 1421).
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