CN104688347A - 外科手术机器人系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了外科手术机器人系统及其控制方法，该外科手术机器人系统包括具有安装外科手术工具的多个机器人臂的从机器人，响应操作者的操控对从机器人进行远程控制的主控制台，布置在从机器人的周围的第一显示器，以及当在从机器人或主控制台中发生事件时将在对应于从机器人或主控制台的图像上显示关于事件的位置的信息的图像信息输出至第一显示器的控制部。

Description

外科手术机器人系统及其控制方法

相关申请的引用

本申请要求于2013年12月9日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013-0152632号的权益，其全部内容通过引用结合于此。

背景技术

1.领域

本发明构思的一个或多个实施方式涉及一种外科手术机器人系统和一种用于控制该外科手术机器人系统的方法。

2.相关领域的描述

近年来，医院已经引入并且使用包括主控制台和从机器人的用于微创外科手术的机器人系统。在用于微创外科手术的机器人系统操作期间，异常事件或不寻常事件可能发生。当这种事件发生时，对于安全的外科手术，迫切需要对其做出立即反应。

为了满足以上要求，用于微创外科手术的机器人系统配备有当异常事件或不寻常事件发生时进行操作的发光装置或发声装置，使得可以将事件的发生立即通知给手术室的操作者或助理操作者。

当通过光或声音将事件的发生通知给手术室中的操作者或助理操作者时，操作者和助理操作者可以立即意识到事件的发生。然而，难以发送详细的信息，诸如事件发生的位置或事件的类型。而且，由于难以发送关于什么引起的事件或采取什么样的行动来响应事件的信息。因此，存在对事件的发生做出立即反应的限制。

以上描述的背景技术由发明本发明构思的发明者拥有或在发明本发明构思的过程中得到，所以不能将其称作在提交本发明构思之前向公众公开的熟知技术。

发明内容

本发明构思的一个或多个实施方式包括外科手术机器人系统和用于控制外科手术机器人系统的方法，该外科手术机器人系统可以通过精确且迅速地将与事件相关的信息(包括事件发生的位置)发送至位于附近的操作者或助理操作者来有效地响应在机器人外科手术过程中发生的事件。

将在以下的描述中部分阐述另外的方面，以及部分另外的方面从描述中是显而易见的或可以通过现有实施方式的实践被了解。

根据本发明构思的一个或多个实施方式，外科手术机器人系统包括具有安装有外科手术工具的多个机器人臂的从机器人，响应操作者的操控对从机器人进行远程控制的主控制台，布置在从机器人的周围的第一显示器，和当在从机器人或主控制台中发生事件时将在对应于从机器人或主控制台的图像上显示关于事件的位置的信息的图像信息输出至第一显示器的控制部。

控制部通过图像信息将与事件相关的文本信息输送至第一显示器。

文本信息可以包括关于事件的类型、事件的原因和处理事件的方法中的至少一种信息。

事件可以包括以下中的至少一种：初始化从机器人或主控制台；完成对从机器人或主控制台的操作、从机器人或主控制台之间的通信错误、从机器人的致动器错误、设置在从机器人中的传感器的信号错误、从机器人的电源错误、安装外科手术工具的错误的准备；替换外科手术工具；达到从机器人或操作安装在从机器人中的电动外科手术工具的操作限制；操作者的头部从主控制台离开；操作者输入预定指令；助理操作者输入预定指令；和产生移动从机器人的位置的操控。

外科手术机器人系统可以进一步包括布置在主控制台上的第二显示器，并且该第二显示器可以显示对应于第一显示器上显示的图像的图像信息。

根据操作者的指令可以生成事件，以及控制部可以接收来自操作者的关于事件位置的信息的输入。

可以将第一显示器布置在主控制台上，根据助理操作者的指令生成事件，以及控制部可以接收来自助理操作者的关于事件位置的信息的输入并且将图像信息输出至第一显示器。

控制部可以进一步包括实时机器人图像生成单元，其通过使用关于从机器人的传感器的信息生成对应于从机器人的形状的从机器人的实时图像。

根据本发明构思的一个或多个实施方式，用于控制包括具有配备有外科手术工具的多个机器人臂的从机器人、响应操作者的操控对从机器人进行远程控制的主控制台、和布置在从机器人周围的第一显示器的外科手术机器人系统的方法包括：在从机器人或主控制台中生成事件，生成在对应于从机器人或主控制台的图像上显示关于事件位置的信息的图像信息，以及将图像信息输出至第一显示器。

图像信息可以进一步包含与事件相关的文本信息。

文本信息可以包括关于事件的类型、事件的原因和处理事件的方法中的至少一种信息。

事件可以包括以下中的至少一种：初始化从机器人或主控制台；完成对从机器人或主控制台的操作、从机器人或主控制台之间的通信错误、从机器人的致动器错误、设置在从机器人中的传感器的信号错误、从机器人的电源错误、安装外科手术工具的错误的准备；替换外科手术工具；达到从机器人或操作安装在从机器人中的电动外科手术工具的操作限制；操作者的头部从主控制台离开；操作者输入预定指令；助理操作者输入预定指令；和产生移动从机器人的位置的操控。

外科手术机器人系统可以进一步包括布置在主控制台上的第二显示器，并且该第二显示器可以显示对应于第一显示器上显示的图像的图像信息。

根据操作者的指令可以生成事件，并且生成图像信息可以进一步包括接收来自操作者的关于事件位置的信息的输入。

可以将第一显示器布置在主控制台上，根据助理操作者的指令生成事件，并且生成图像信息可以进一步包括接收来自助理操作者的关于事件位置的信息的输入。

该方法可以进一步包括通过使用关于从机器人的传感器的信息生成对应于从机器人的形状的从机器人的实时图像。

附图说明

从实施方式的以下描述，结合附图，这些和/或其他方面将变得显而易见并且更容易被理解，在附图中：

图1是示意性示出了根据一个实施方式的外科手术机器人系统的平面图；

图2示意性示出了图1的外科手术机器人系统的从机器人；

图3示意性示出了图1的外科手术机器人系统的主控制台；

图4示意性示出了图1的外科手术机器人系统的视频系统(visioncart)；

图5示意性示出了图1的外科手术机器人系统的操作；

图6是用于示意性描述用于控制根据另一个实施方式的外科手术机器人系统的方法的流程图；

图7A和图7B示意性示出了操作者操作显示器；

图8示意性示出了根据操作者的操作显示在视频系统的显示器上的图像；

图9是用于示意性描述用于根据操作者的操控控制外科手术机器人系统的方法的流程图；

图10是用于示意性描述操作者生成事件的过程的流程图；以及，

图11是用于示意性描述助理操作者处理事件的过程的流程图。

具体实施方式

现将详细参考实施方式，实施方式的实施例在附图中示出，其中，全文中相同的参考标号是指相同的元件。在这个方面，本实施方式可以具有不同的形式并且不应被解释为限于本文所阐述的描述。因此，仅在以下通过附图描述实施方式来解释本描述的各个方面。如本文所使用的，术语“和/或”包括所关联的列出项中的一个或多个的任何和所有组合。当如“中的至少一个”的表达在一系列元件之前时，其修饰全部的一系列元件而不是修饰系列中的单个元件。

图1是示意性示出了根据一个实施方式的远程手术机器人系统1的结构的平面图。

参考图1，在手术室中，患者P躺在手术台10上，操作者O控制外科手术机器人系统1，助理操作者A在从机器人100的一侧来辅助机器人外科手术，并且外科手术机器人系统1和放置外科手术工具120的工作台20分布在手术台10的周围。根据本实施方式的外科手术机器人系统1通过使用根据操作者O控制的机器人进行微创外科手术，并且包括从机器人100、主控制台200、视频系统300、和控制部400。

从机器人100包括多个机器人臂110，并且每个机器人臂110配备有每种手术工具120或内窥镜。安装在每个机器人臂110中的每种外科手术工具120或内窥镜插入至放置在手术台10上的患者P的体内，以进行微创外科手术。插入至患者P体内的外科手术工具120的操作和位置由机器人臂110控制。

图2示意性示出了从机器人100的实例。参考图2，从机器人100包括底座部分130、安装在底座130上以位于其上的塔架132、和布置在塔架132处的机器人臂110。

底座部分130包括其下的多个轮140，使得在必要时从机器人可以移动。轮140中的至少一些可以接收电机(未示出)的驱动力。而且，可以在底座部分130处设置用于固定轮140的刹车系统(未示出)，以在微创外科手术期间防止从机器人100移动。而且，可以在底座部分130处设置用于在移动从机器人100时协助改变方向的转向手柄150。

塔架132支撑机器人臂110并且包括用于在垂直方向改变机器人臂的位置的提升轨134。提升轨134可以配备有配重机构(未示出)，以抵消机器人臂110的重量。

机器人臂110各自包括连接至塔架132的提升轨134的连接部分111、包括多个关节和致动器的机器人杆、和用于安装外科手术工具120中的每个的外科手术工具安装部分112。用于升高每个机器人臂110的电机(未示出)和用于测量每个机器人臂110的垂直位置的传感器(未示出)(例如，线性编码器)可以设置在连接部分111或塔架132处。机器人杆113不仅可以配备有用于驱动的电机，还可以配备有用于测量驱动量的传感器，例如，用于测量关节的旋转角的编码器。外科手术工具安装部分112可以配备有用于发送驱动力至外科手术工具120以用于操作外科手术工具120的动力发送部分。外科手术工具安装部分112可以包括用于支撑每个外科手术工具120的轴体部分的支架114。另一方面，为了识别机器人臂110，每个机器人臂110可以标记有识别标志，例如，数字或字母如1、2、3、4等或A、B、C、D等，或颜色。而且，可以在每个机器人臂110处布置用于表示正常操作的发光装置或发声装置。

从机器人100可以包括由包括微处理器的操作装置形成的控制单元160。可以将从机器人100的控制单元160直接安装在从机器人100上或可以将其分布在远离从机器人的地点并且通过有线/无线方式将其电连接至从机器人。从机器人100的控制单元160可以包括用于监测机器人臂110的状态、外科手术工具120的状态、和与主控制台200的通信状态的系统监测单元162，和用于通过使用包含由从机器人100的传感器得到的计算值的运动信息计算从机器人100的实时几何形状的机器人形状计算单元164。系统监测单元162和机器人形状计算单元164可以通过硬件(以物理分隔二者)或通过无物理分隔的软件配置。将从机器人100的控制单元160电连接至整个外科手术机器人系统1的控制部400以使其与主控制台200和视屏系统300交互。

在微创外科手术期间，用无尘套(drapes)(未示出)覆盖从机器人100以将其从手术室中的灭菌环境隔离。然而，插入至患者P体内的外科手术工具120至少部分地位于灭菌环境中。可以将用于无尘套内的机器人臂110和无尘套外的外科手术工具120之间的电/机械连接的界面适配器(未示出)设置在无尘套内。

主控制台200根据操作者O的操控生成控制从机器人100的控制信号。图3示意性示出了主控制台200。参考图3，主控制台200包括向操作者O显示由安装在从机器人100的机器人臂110上的内窥镜捕获的图像的内窥镜图像显示器220、手动控制器210、踏板240、辅助显示器250、头部传感器230、和主控制台200的控制器260。主控制台200与从机器人100一般被布置在手术室中。然而，本实施方式并不限于此并且可以根据出现的场合将控制台200设置在手术室外。此外，主控制台200可以位于进行微创外科手术的医院外，用于在远离医院的地点进行远程操作。而且，在手术室内可以多个整数地设置主控制台200。当外科手术机器人系统1包括多个主控制台时，在机器人外科手术期间，控制主控制台的多个操作者可以扮演单独的角色。

内窥镜图像显示器220将由安装在从机器人100上的立体内窥镜得到的左眼和右眼图像发送至操作者O。内窥镜显示器220包括分别显示左眼和右眼图像的一对眼接触(eye-contact)显示器。尽管在本实施方式中，内窥镜图像显示器220被描述为由眼接触类型显示器形成，但是内窥镜显示器220可以被配置为公知的非眼接触立体视频显示器。

手动控制器210根据操作者O的手部动作控制从机器人100。手动控制器210包括由多个关节形成的杆，并且传感器(如编码器)设置在每个关节处以测量关节的移动。而且，手动控制器210可以包括握持控制器212以控制每个外科手术工具120的末端执行器(未示出)的操作。而且，可以将限制操作者O的操作范围或向操作者O进行力反馈的致动器设置在手动控制器200中。

另一方面，主控制台200可以配备有臂架215以允许操作者O方便地控制手动控制器210。臂架215可以配备有用于提供用户界面的触摸屏(未示出)以允许操作者O得到或控制关于外科手术机器人系统1的信息。

踏板240提供除了由操作者O操控手动控制器210之外的另外的控制方法。可以以多整数将塔板240设置在主控制台200的较低部分，使得操作者O可以通过使用他的/她的脚来控制从机器人100。可以将每个踏板240设定为控制不同的功能，如开启/关闭离合器模式或致动电动外科手术工具。

辅助显示器250可以显示内窥镜图像或示出外科手术机器人系统1的状态的图像，使得其他人员可以看到与操作者O看到的画面相同的画面。辅助显示器250由支撑臂252支撑，该支撑臂252配置为包括关节使操作者O可以自由移动辅助显示器250至希望的位置。而且，辅助显示器250可以配置为触摸屏的形式来接收操作者O的输入。

头部传感器230监测操作者O的头部的位置。当操作者O使他的/她的头部离开内窥镜图像显示器220时，头部传感器230可以感测到这种移动。头部传感器230可以由感测附近存在的物体的接近传感器形成。

主控制台200的控制器260控制主控制台200并且将主控制台200的手动控制器210和踏板240的操控信号发送至外科手术机器人系统1的控制部400，使得从机器人100可以由其衔接操作。主控制台200的控制器260可以配置有微处理器并且可以包括系统监测单元262、控制器位置计算单元264、和操作者事件生成单元266。系统监测单元262、控制器位置计算单元264、和操作者事件生成单元266可以由硬件分隔地配置或可以由无物理分隔的形式的软件来配置。

系统监测单元262是用于检测发生于主控制台200中的多种事件的部分以及检测以下情形，例如，主控制台200中生成的错误，操作者O使他的/她的头离开内窥镜图像显示器220，或操作者O将触摸输入至辅助显示器250。当系统监测单元262检测到发生的事件时，发生的事件被发送至外科手术机器人系统1的控制部400。

控制器位置计算单元264通过使用手动控制器210的传感器的测量值计算手动控制器210的实时形状，并且因此将从机器人100的控制信号发送至外科手术机器人系统1的控制部400。而且，当手动控制器210的位置接近防止安装在从机器人100中的外科手术工具在过量的范围内操作的设定的移动范围时，控制器位置计算单元264可以操作手动控制器210的驱动部分来限制手动控制器210的移动或进行方法反馈用于阻止手动控制器210的移动。

当除了例如错误发生在主控制台200中的情形外，由于操作者O具有对助理操作者A的指令或消息而需要控制外科手术系统1时，操作者事件生成单元266可以将操作者O输入至主控制台200的命令发送至外科手术机器人系统1的控制部400。通过设置在辅助显示器250中的图形用户界面以触摸的方式可以进行操作者O控制命令的输入。换句话说，当操作者O在辅助显示器250上进行触摸操作时，操作者事件生成单元266可以将关于事件的信息发送至外科手术机器人系统1的控制部400。

视频系统300可以包括将外科手术所需的信息发送至手术室中的人员(例如，助理操作者A)的显示器350。图4示意性示出了视频系统300。参考图4，除了显示器350之外，视频系统300可以进一步包括容纳外科手术所需的气体的气瓶G、显示患者P的状态的装置、和支撑气瓶G及装置的框架310。而且，视频系统300可以进一步包括协助视频系统300移动的轮312。在本实施方式中，具体地，当事件发生时，视频系统300可以将发生的事件发送至助理操作者A。详细地，视频系统300可以向助理操作者A显示事件的类型、事件发生的位置、事件发生的原因、和处理事件的方法。为此，当事件发生在从机器人100或主控制台200中时，外科手术机器人系统1的控制部400将对应于发生的事件的图像信息发送至显示器350以在其上显示。

图5示意性示出了外科手术机器人系统1的控制部400处理发生在从机器人100中的事件的过程。

如图5所示，当事件(例如位置错误)发生在从机器人100的配备有内窥镜的一个机器人臂110中时，外科手术机器人系统1的控制部400检测事件的发生，然后根据其以控制的视频系统300和主控制台200的方法处理该事件。

为了执行该功能，外科手术机器人系统1的控制部400可以包括事件检测单元410、事件信息数据库420、图像信号生成单元430和图像输出单元440。

事件检测单元检测在包括从机器人100、主控制台200和视屏系统300的外科手术机器人系统1中发生的事件，并且启动事件处理程序。为了检测事件的发生，可以将事件检测单元410配置为接收来自从机器人100的控制单元160或主控制台200的控制器260的事件发生信号，或获得直接来自从机器人100或主控制台200的传感器信号。

事件信息数据库420根据事件的类型、事件发生的原因、和事件的形式存储关于处理方法的信息，并且输出适当的信息来响应发生的事件。在本实施方式中，当事件发生在表示配备有内窥镜的机器人臂110的部分的标记E1中时，事件信息数据库420输出关于处理事件的方法的信息。

图像信号生成单元430生成表示事件发生的位置与对应于从机器人100或主控制台200的图像的图像信息。如在本实施方式中，当错误发生在从机器人100的配备有内窥镜的机器人臂110中时，图像信号生成单元430生成包含从机器人100的图像100′和表示发生错误的机器人臂110′的标记E1′的图像信息。可以以颜色、刻度线、图形、闪光信号装置等的形式配置表示发生错误的机器人臂110′的标记E1′，以将其与周围图像区分。

当从机器人100操作时，从机器人100的图像100′可以是对应于从机器人100的形状变化而实时改变的图像。为此，控制部400可以包括实时机器人图像生成单元432，其通过使用从机器人100的传感器的信号实时重新配置从机器人100的当前形状。而且，当从机器人100的图像100′实时变化时，由于在每个输出图像IM1和IM2中表示事件发生的位置的标记E1变化为E1′，所以控制部400可以进一步包括反映标记E1的位置变化的事件位置计算单元434。

图像信号生成单元430可以将从事件信息数据库420得到的信息与从机器人100或主控制台200的图像添加至输出图像IM1和IM2。换句话说，当错误发生在从机器人100的配备有内窥镜的机器人臂110中时，在从机器人100和主控制台200的图像中可以合成表示错误发生的文本信息T1和关于处理错误的方法的文本信息T2。

而且，图像信号生成单元430可以根据事件的类型在通过扩大整个或部分外科手术机器人系统1得到的图像上生成表示事件发生位置的图像。例如，当错误发生在从机器人100和主控制台200之间的通信线中时，图像信号生成单元430可以生成示出从机器人100和主控制台200的图像与示出表示其之间的通信线的标记的图像，并且可以同时显示表示事件发生在通信线中的文本信息和关于解决错误的方法的文本信息。另一方面，当错误发生在小区域如外科手术工具120中时，为了更清楚地表示错误发生的位置，图像信号生成单元430可以在通过扩大从机器人100的部分外科手术工具120得到的图像上表示错误发生的位置，或可以生成同时示出全部从机器人100的图像和外科手术工具120的错误发生位置的扩大图像的图像信号。在这种情况中，包含错误的描述和用于处理错误的方法的文本信息可以被包含于图像中。

图像输出单元440将图像信号生成单元430生成的图像信号输出至主控制台200的辅助显示器250或视频系统300的显示器350。根据事件的类型，图像输出单元440可以将图像输出至主控制台200的显示器250和视频系统300的显示器350两者，或可以输出至它们的中的任何一个。当图像输出单元440同时将图像输出至主控制台200的辅助显示器250和视频系统300的显示器35两者时，输出的图像可以是相同的图像或对应于各自的图像。

如以上所描述的，当事件发生在从机器人100的部分中时，例如，当在配备有内窥镜的机器人臂110中发生错误时，从机器人100的图像100′与表示错误发生位置的标记E1′显示在视频系统300的显示器350和主控制台200的辅助显示器350上，并且关于发生的事件的文本信息T1和关于处理方法的文本信息T2同时显示。因此，手术室中的操作者或助理操作者A可以容易认识到错误发生的位置，并且可以立即认识到处理错误的方法。

具体地，当错误发生在具有复杂机械结构的从机器人100中时，难以识别或经常混淆错误的位置，以及进一步地当错误发生时难以意识到应当采取什么行动。根据本实施方式的外科手术机器人系统1可以有效地解决以上困难。当外科手术机器人系统1中的事件如错误在外科手术期间发生时，如果没有识别事件发生的位置或用于处理时间的方法，以及因此忽略适当的处理程序，那么患者P的生命可能受到威胁。在这种情况中，本实施方式的外科手术机器人系统1可以有效地消除机器人外科手术中潜在的危险元素，从而医疗事故的可能性可以大幅度降低。

而且，由于本实施方式的外科手术机器人系统1在手术期间通过形成对应于外科手术机器人系统1(具体地，显示在视频系统300的显示器350上的从机器人100或主控制台200)的实时图像反映外科手术机器人系统1的几何形状的每个时刻的变化。因此，手术室中的人员可以更直观且更迅速地识别事件发生的位置。

另一方面，当事件发生在外科手术机器人系统1中并且发生的事件显示在视频系统300的显示器350上时，发光或声音可以同时生成以引起操作者O或助理操作者A的注意。为此，可以将发光装置或扬声器设置在外科手术机器人系统1中。

在以上的描述中，尽管将在从机器人100的机器人臂110中发生的事件描述为可以发生在外科手术机器人系统1中的事件的实例，但是可以发生在外科手术机器人系统1中的事件可以是与外科手术机器人系统1的状态相关的事件，例如，初始化外科手术机器人系统1如检查从机器人100是否初始化或检查主控制台200是否初始化、通知完成操作外科手术机器人系统1的准备、通知在多种电机和电源控制器中发生的通信错误、伺服电机的故障、多种传感器包括编码器的读取失败值、生成电源错误如电池量不足或生成过电流、使用外科手术工具120的过大频率、外科手术工具120的不完美安装、失去控制信号或图像数据等。而且，当在某种情况中需要暂时停止从机器人100的操作时，例如，当操作者O将他的/她的头离开内窥镜图像显示器220观察其他东西时，该情形可能被识别为事件。而且，当将电流施加至电烙器，从机器人100达到操作的极限位置，机器人臂110可以相互碰撞，在操作从机器人100期间转向手柄150被操控等时，以上情况可以被视为事件并且被显示在主控制台200的辅助显示器250或视频系统300的显示器350上。而且，当操作者O需要将消息发送至助理操作者A，例如，需要替换外科手术工具120或需要清洁内窥镜时，操作者O可以直接生成事件以将消息显示在视频系统300的显示器350上。而且，当将多个主控制台连接至外科手术机器人系统1，仅机器人臂110中的一些被操作，发生机器人臂110的无意识的位置移动等时，本实施方式的外科手术机器人系统1将以上情形视为事件并且可以将表示事件发生位置和用于处理事件的方法的图像显示在视频系统300的显示器350或主控制台的辅助显示器250上。

接下来，描述用于控制根据另一个实施方式的外科手术机器人系统的方法。为了以较容易的方式描述用于控制本实施方式的外科手术机器人系统的方法，将用于控制本实施方式的外科手术机器人系统的方法应用至以上描述的外科手术机器人系统1。

图6是示意性描述用于控制根据另一个实施方式的外科手术机器人系统的方法的流程图。参考图6，用于控制根据本实施方式的外科手术机器人系统的方法包括检测事件(S10)、搜索与事件相关的信息(S20)、生成图像信号(S30)、和将图像输出至显示器(S40)。

在检测事件(S10)中，外科手术机器人系统1的控制部400检测事件的发生。可能发生在外科手术机器人系统1中的事件可以包括外科手术机器人系统1的错误或中断的发生，当操作者O意图向助理操作者A发出命令时操作者O的控制命令的输入。

在搜索与事件相关的信息(S20)中，搜索存储与事件相关的信息的数据库DB以读取对应于事件的信息，例如，事件发生的原因和用于处理事件的方法。

在生成图像信号(S30)中，通过合成示出整个或部分外科手术机器人系统1的图像和示出事件发生位置的图像、和由搜索与事件相关的发明构思得到的数据生成图像。例如，在本操作中生成的图像信号可以是其中表示错误发生的位置的标记E1′被添加至对应于外科手术机器人系统1的图像100′的图像，并且同时显示关于错误类型的文本信息T1和关于用于处理错误的方法的文本信息T2。而且，在本操作中生成的图像可以是其中事件的位置被表示在外科手术机器人1(具体地，从机器人100)的实时图像上的图像。为此，用于控制本实施方式的外科手术机器人系统的方法可以进一步包括通过使用外科手术机器人系统的传感器信息计算外科手术机器人系统的实时几何形状(S32)，和读取事件发生的位置以将事件发生位置合成在外科手术机器人系统的实时图像上(S34)。

在将图像输出至显示器(S40)中，在视频系统300的显示器350或设置在外科手术机器人系统中的主控制台200的辅助显示器250上显示包含示出表示事件发生位置的标记E1′的外科手术机器人系统的图像100′和与事件相关的文本信息T1和T2。这样，当将图像输出至显示器250和350时，手术室中的操作者O和助理操作者A可以容易地认识到事件的类型、事件发生的原因、和处理其的方法，以快速地对事件作出响应，从而可以有效降低医疗事故的危险。

如以上所描述的，在以上事件中，除了外科手术机器人系统自身生成事件或中断的情况，存在操作者O故意生成事件的情况。以下描述详细描述了这种情况。

图7A和图7B示意性示出了操作者O通过操控主控制台200的辅助显示器250来生成事件。图8示意性示出了根据发生的事件显示在视频系统300的显示器350上的图像IM1。在图7A、图7B和图8中，将指示替换外科手术工具120的情况描述为由操作者O生成的事件的实例。

如图7A所示，当操作者O决定需要用另一个外科手术工具120替换安装在从机器人100中的外科手术工具120时，操作者O可以选择显示在主控制台200的辅助显示器250上的外科手术工具替换菜单，然后通过触摸显示在辅助显示器250上的外科手术工具选择待替换的外科手术工具。然后，显示表示待替换的外科手术工具的位置的标记E2′。而且，主控制台200的控制器260可以在图像IM2上显示可替换的外科手术工具RT1、RT2和RT3的列表PI。另一方面，在以上过程之前，操作者可能通过抬起他的/她的头使眼睛离开内窥镜图像显示器220，外科手术机器人系统1的控制部400可以检测到操作者O使他的/她的头离开的事件并且可以将该事件首先显示在视频系统300的显示器350上。

参考图7B，当可替换的外科手术工具RT1、RT2和RT3显示在屏幕上时，操作者O可以触摸和选择可替换的外科手术工具RT1、RT2和RT3中的一种。当选择了新的外科手术工具时，标记ST显示用于操作者O认识到已选择的外科手术工具RT1。而且，询问选择是否完成的消息可以显示在屏幕上。

这样，当完成对可替换的外科手术工具和新的外科手术工具的选择时，外科手术机器人系统1的控制部400将该选择检测为一个事件并且进行与其对应的程序。换句话说，外科手术机器人系统1的控制部400生成显示外科手术机器人系统、事件的位置、和用于处理事件的方法的图像的图像IM2，并且将图像IM2输出至视频系统300的显示器350。因此，如图8所示，视频系统300的显示器350上显示表示待替换的外科手术工具的位置的标记E2′与从机器人100的图像100′，并且显示操作者O用哪个外科手术工具替换哪个外科手术工具的指令和在替换期间指导该程序的文本信息T3。

这样，当操作者O的指令被处理时，助理操作者A可以清楚地认识到操作者O的指令，并且因此，与其中操作者O通过声音发出指令的相关领域的方法相比，通信效率可以大幅度改善。因此，由于助理操作者A替换了错误的外科手术工具的外科手术延迟或医疗事故的发生可以有效减少。

尽管在以上的描述中将替换外科手术工具120的指令描述为根据操作者O的指令的事件的实例，但是可以通过以上描述的方法处理清洁内窥镜的指令、机器人臂110的被动对准、与其他外科手术相关的指令等。

图9是用于示意性描述根据操作者O的操控来处理事件的过程的流程图。如以上所描述的，当操作者O操控主控制台200来生成事件时(S14)，外科手术机器人系统1认识到事件并且生成示出外科手术机器人系统1的图像100′、表示事件位置的标记E2′、和关于指令的文本信息T3的图像(S31)。全部或部分外科手术机器人系统1的图像100′可以是反映外科手术机器人系统1的当前状态的实时图像(S32)。生成的图像通过视频系统300的显示器350输出以使助理操作者A可见(S41)。

详细地，如图10所示，其中操作者O生成事件的过程可以包括由主控制台200进行接收操作者O的输入(S142)，显示部分或全部外科手术机器人系统1(S144)，接收由操作者O选择的事件的位置(S146)，接收由操作者O选择的指令或消息(S148)。

在由主控制台200进行接收操作者O的输入(S142)中，显示在主控制台200的辅助显示器250上并且由操作者O选择的菜单，例如替换外科手术工具的指令、清洁内窥镜的指令等被检测到。

显示外科手术机器人系统1(S144)是将全部或部分外科手术机器人系统1显示在主控制台200的辅助显示器250上的操作。由于以图形图像显示外科手术机器人系统1，所以操作者O可以直观且容易地选择助理操作者A将工作的部分。

在接收由操作者O选择的事件的位置(S146)中，主控制台200的控制器260检测由操作者O以如触屏的方法选择的事件的位置。当操作者O选择事件的位置时，控制器260可以在图像IM1上显示包括多种指令或消息的菜单。因此，操作者O可以选择希望的菜单，并且控制器260可以检测该选择并且得到关于来自操作者O的事件的详细信息(S148)。

这样，当主控制台200的控制器260检测由操作者O生成的事件时，检测的事件被发送至外科手术机器人系统1的控制部400，并且显示对应于视频系统300的显示器350的图像和信息，使得操作者O的意图可以被清楚且直观地发送至手术室中的其他人员。

另一方面，尽管在以上描述中，外科手术机器人系统1根据外科手术机器人系统1的状态自身生成事件或根据操作者O的指令生成事件，但是可以通过助理操作者A的操控生成事件。例如，当助理操作者A在机器人外科手术期间发现外科手术机器人系统1没有检测到的错误或助理操作者A具有发送至操作者O的消息时，助理操作者A可以向外科手术机器人系统1生成事件。

图11是用于示意性描述当助理操作者A生成事件时处理事件的过程的流程图。参考图11，处理由助理操作者A输入的事件的过程包括由助理操作者A进行生成事件(S52)，生成包含外科手术机器人系统1的图像和与事件相关的信息的可视信息(S54)，以及作为图像输出主控制台200中的可视信息(S56)。

在助理操作者A生成事件中，助理操作者A通过进行预定动作如触摸视频系统300的显示器350或操控紧急停止按钮在外科手术机器人系统1中生成事件。当助理操作者A生成事件时，控制部400监测并且处理生成的事件。详细地，控制部400可以将包括从机器人100和主控制台200的外科手术机器人系统的图像显示在视频系统300的显示器350上，并且可以向助理操作者A提供用于输出事件相关的信息如事件的位置、事件的类型、指令等的图形用户界面。因此，助理操作者者A可以通过在显示在视频系统300的显示器350上的外科手术机器人系统1的图像上触摸事件的位置输入事件位置信息，并且可以输入事件的类型、事件的原因、处理方法等。

在生成包含外科手术机器人系统1的图像和与事件相关的信息的可视信息(S54)中，控制部400通过使用关于由助理操作者A生成的事件的信息，合成包含事件相关的信息如事件位置信息和指令以及包括从机器人100和主控制台200的外科手术机器人系统1的全部或部分的图像的图象信息。

在输出图像至主控制台200(S56)中，由控制部400生成的图像信息被输出至内窥镜图像显示器220或主控制台200的辅助显示器250。因此，操作者O可以直观地认识到与由助理操作者A生成的事件相关的信息。另一方面，控制部400也可以将对应于输出至主控制台200的图像的图像输出至视频系统300的显示器350。

这样，来自助理操作者A的事件和事件相关的信息如事件的位置、消息等被直观地发送至操作者O，因此，助理操作者A和操作者O之间的通信可以进行地更快速精确。

应当理解，应当将本文描述的示例性实施方式视为仅具有描述意义而不用于任何限制目的。通常应当将每个实施方式内的特征或方面的描述视为对其他实施方式中的其他类似特征或方面可用。

当参考附图描述本发明构思的一个或多个实施方式时，本领域的技术人员将要理解，在不背离由所附权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可以做出形式和细节的多种改变。

例如，尽管在以上描述的实施方式中，将显示器350描述为布置在视频系统300中，但是可以将用于显示图像的显示器安装在助理操作者A清楚可见的任何位置，如安装在手术室中的其他位置而不是视频系统300处，例如墙壁、天花板或主控制台200。

而且，尽管在以上实施方式中，主控制台200不单独包括内窥镜图像显示器200和辅助显示器250，但是在无需单独的辅助显示器的情况下，主控制台200可以将事件相关图像以画中画图像或弹出图像的形式显示在内窥镜图像显示器220的内窥镜图像上。

而且，尽管在以上描述的实施方式中，将由操作者O生成事件和关于事件的信息描述为由操作者O通过主控制台200的辅助显示器250输入，但是可以通过单独设置在主控制台200的臂架215上的触摸面板或通过手动控制器210输入由操作者O生成事件和关于事件的信息。

而且，如果由操作者O生成事件的功能不是必须的或输入由操作者O生成的事件不是通过辅助显示器250进行，则主控制台200可以不包括辅助显示器250。

而且，尽管在以上描述的实施方式中，将示出事件位置的外科手术机器人系统的图像(具体地，从机器人100的图像100′)描述为实时图像，但是示出表示事件位置的标记E1′和E2′的外科手术机器人系统1的图像可以是通过简化外科手术机器人系统1得到的固定图像。

而且，尽管在以上描述的实施方式中，将外科手术机器人系统1描述为用于在人体上进行微创外科手术，但是该外科机器人系统1可以被应用至除人之外的动物。

除了以上的描述，可以以多种形式实施本发明构思。

如以上描述的，根据外科手术机器人系统1和用于根据本发明构思的一个或多个以上实施方式控制外科手术机器人系统1的方法，当在事件发生在操作外科手术机器人系统1期间时，包含事件发生位置的与事件相关的信息被快速且精确地发送至操作者O或助理操作者A。

而且，根据外科手术机器人系统1和用于根据本发明构思的一个或多个以上实施方式控制外科手术机器人系统1的方法，当提供关于事件的原因和处理事件的方法的信息与关于事件发生的位置的信息时，操作者O和助理操作者A能够快速采取行动。

因此，根据本发明构思的一个或多个以上实施方式，可以快速精确地处理外科手术机器人系统1的事件，因此可以有效减少由于发生事件的外科手术时间延迟或处理事件中的错误、和医疗事故的发生。

Claims (18)

1.一种外科手术机器人系统，包括：

从机器人，具有安装外科手术工具的多个机器人臂；

主控制台，响应操作者的操控对所述从机器人进行远程控制；

第一显示器，布置在所述从机器人的周围；和

控制部，当在所述从机器人或所述主控制台中发生事件时，将在对应于所述从机器人或所述主控制台的形状的图像上显示关于所述事件的位置的信息的图像信息输出至所述第一显示器。

2.根据权利要求1所述的外科手术机器人系统，其中，所述控制部将与所述事件相关的文本信息与所述图像信息一起输出至所述第一显示器。

3.根据权利要求2所述的外科手术机器人系统，其中，所述文本信息包含关于所述事件的类型、所述事件的原因和用于处理所述事件的方法的信息中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的外科手术机器人系统，其中，所述事件包括以下项中的至少一种：初始化所述从机器人或所述主控制台、完成所述从机器人或所述主控制台的操作的准备、所述从机器人或所述主控制台之间的通信错误、所述从机器人的致动器错误、设置在所述从机器人中的传感器的信号错误、所述从机器人的电源错误、安装所述外科手术工具的错误、替换所述外科手术工具、达到所述从机器人的操作极限或安装在所述从机器人上的电动外科手术工具的操作的操作极限、所述操作者的头部从所述主控制台离开、由所述操作者输入预定指令、由助理操作者输入预定指令、以及产生移动所述从机器人的位置的操控。

5.根据权利要求1所述的外科手术机器人系统，进一步包括布置在所述主控制台上的第二显示器，其中，所述第二显示器显示与在所述第一显示器上显示的图像对应的图像信息。

6.根据权利要求1所述的外科手术机器人系统，其中，所述事件根据所述操作者的指令生成，并且所述控制部接收来自所述操作者的关于所述事件的所述位置的所述信息的输入。

7.根据权利要求1所述的外科手术机器人系统，其中，所述第一显示器布置在所述主控制台上，所述事件根据助理操作者的指令生成，并且所述控制部接收来自所述助理操作者的关于所述事件的所述位置的所述信息的输入并且将所述图像信息输出至所述第一显示器。

8.根据权利要求1所述的外科手术机器人系统，其中，所述控制部进一步包括实时机器人图像生成单元，所述实时机器人图像生成单元通过使用关于所述从机器人的所述传感器的信息实时生成与所述从机器人的形状对应的所述从机器人的图像。

9.一种用于控制外科手术机器人系统的方法，所述外科手术机器人系统包括具有配备有外科手术工具的多个机器人臂的从机器人、响应操作者的操控对所述从机器人进行远程控制的主控制台、和布置在所述从机器人的周围的第一显示器，所述方法包括：

在所述从机器人或所述主控制台中生成事件；

生成在对应于所述从机器人或所述主控制台的图像上显示关于所述事件的位置的信息的图像信息；以及，

将所述图像信息输出至所述第一显示器。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述图像信息进一步包含与所述事件相关的文本信息。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述文本信息包含关于所述事件的类型、所述事件的原因、和用于处理所述事件的方法的信息中的至少一种。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述事件包括以下项中的至少一种：初始化所述从机器人或所述主控制台、完成操作所述从机器人或所述主控制台的准备、所述从机器人或所述主控制台之间的通信错误、所述从机器人的致动器错误、设置在所述从机器人中的传感器的信号错误、所述从机器人的电源错误、安装所述外科手术工具的错误、替换所述外科手术工具、达到所述从机器人的操作极限或安装在所述从机器人上的电动外科手术工具的操作的操作极限、所述操作者的头部从所述主控制台离开、由所述操作者输入预定指令、由助理操作者输入预定指令、以及产生移动所述从机器人的位置的操控。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述外科手术机器人系统进一步包括布置在所述主控制台上的第二显示器，并且所述第二显示器显示与在所述第一显示器上显示的图像对应的图像信息。

14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述事件根据所述操作者的指令生成，并且所述图像信息的生成进一步包括接收来自所述操作者的关于所述事件的所述位置的所述信息的输入。

15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一显示器布置在所述主控制台上，所述事件根据助理操作者的指令生成，并且生成所述图像信息进一步包括接收来自所述助理操作者的关于所述事件的所述位置的所述信息的输入。

16.根据权利要求9所述的方法，进一步包括通过使用关于所述从机器人的所述传感器的所述信息实时生成与所述从机器人的形状对应的所述从机器人的图像。

17.根据权利要求1所述的外科手术机器人系统，其中，所述第一显示器被配置为触摸屏的形式以接收来自所述操作者的输入。

18.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一显示器被配置为触摸屏的形式以接收来自所述操作者的输入。