CN105943162A - 手术机器人的移动控制/补偿方法及其装置 - Google Patents

Abstract

公开了手术机器人的移动控制/补偿方法及其装置。手术机器人的移动补偿装置，在主体部一侧结合有用于安装手术器械的手术处理部，包括：图像信息生成部，生成与由摄像机部拍摄的图像信号对应的图像信息；识别点信息解析部，生成在对应图像帧的各图像信息中所识别的识别点与预设基准点之间的距离及角度的解析信息；位移量解析部，生成生成顺序连续的两个解析信息之间的距离及角度的位移量信息；控制命令生成及输出部，生成并输出控制命令使位移量信息包含的距离及角度位移量变成零。可在人体内部插入手术器械等状态下将手术机器人移动到适当位置，无需为移动手术机器人位置的事先及事后步骤，缩短手术时间及减轻医生的疲劳。

Description

手术机器人的移动控制/补偿方法及其装置

根据审查员发出的第一次审查意见的要求，对申请日为2011年10月21日，申请号为201110322982.2，发明名称为“手术机器人的移动控制/补偿方法及其装置”的原申请提出的分案申请(申请号：201410415939.4)再次提出分案申请。

技术领域

本发明涉及一种手术机器人的移动控制/补偿方法及其装置。

背景技术

医学上的手术是指使用医疗器械对皮肤、粘膜或其它组织进行切开、切割或进行操作而治愈病的行为。特别是，切开手术部位皮肤而对其内部器官等进行治疗、整形或切除的剖腹手术等，由于出血、副作用、患者痛苦、疤痕等问题，最近使用机器人(robot)的手术备受欢迎。

手术机器人系统一般包括主机器人和从机器人，主机器人和从机器人可以是各自独立单独的，也可以是一体的。当施术者操作主机器人上所具备的操纵器(例如手柄)时，与从机器人的机器臂结合或由机器臂把持的手术工具(即手术器械：instrument)被操作，从而进行手术。

手术器械是通过医疗用套管针(trocar)插入到人体内部。医疗用套管针是一般用于接近腹腔而使用的医疗器械，腹腔镜、内窥镜等通过医疗用套管针插入到身体内部。

以往技术涉及的手术机器人系统，当通过医疗用套管针将手术器械等插入到人体内部进行手术的过程中，需要移动从机器人的位置时，需要从人体引出手术器械等后移动从机器人的位置，之后再次通过医疗用套管针将手术器械等插入到人体内部，恢复手术。

这是由于通过医疗用套管针将手术器械插入到人体内部的状态下移动从机器人时，手术器械等也随着从机器人的移动轨迹一同移动，从而可能对处于人体内部插入有手术器械等状态的患者造成严重问题。

但是，为了移动从机器人，从人体引出手术器械等后移动从机器人，结束之后再将手术器械等插入到人体内部的过程需要消耗较长时间，其结果造成手术时间延长，给在高度紧张状态下进行手术的医生带来严重的疲劳感。

因此，需要开发出在手术过程中能够自由移动的手术机器人系统。对此，当由具备移动部的主体(下体部)和安装有机器臂的部分(上体部)构成的手术机器人对接(docking)的过程中需要稍微移动手术机器人主体时，以往手术机器人系统需要先全部去除安装在机器臂上的手术器械进行解除对接(undocking)，然后移动手术机器人主体，之后再进行插入手术器械的对接过程。但是，即使手术机器人主体(即下体部)移动，只要安装有机器臂的上体部能够旋转或移动，则可缩短或省略解除对接及再对接的过程。

而且，以往手术机器人系统的移动方法，存在需要由施术者或施术助理手动移动从机器人的不便。

上述的背景技术是发明人为了导出本发明而所掌握或在导出本发明的过程中所学到的技术信息，不一定是本发明申请前被一般公众公开的公知技术。

发明内容

本发明目的在于，提供一种手术机器人的移动控制/补偿方法及其装置，其能够在人体内部插入手术器械等的状态下将手术机器人移动到适当位置。

另外，本发明目的在于，提供一种手术机器人的移动控制/补偿方法及其装置，当对患者实施手术的过程中需要移动手术机器人的位置时，可根据施术者的控制命令，将手术机器人自由移动到适当位置。

另外，本发明目的在于，提供一种手术机器人的移动控制/补偿方法及其装置，不必解除机器臂对接，也能够根据手术机器人的移动，变更机器臂的相对位置以适合手术过程。

根据本发明的一实施方式，提供一种手术机器人的移动补偿装置，在主体部的一侧结合有用于安装手术器械(instrument)的手术处理部，该装置包括：图像信息生成部，生成与由摄像机部拍摄手术部位而提供的图像信号相对应的图像信息；识别点信息解析部，生成在对应指定次数的图像帧的各图像信息中所识别的识别点与预设的基准点之间的距离及角度的解析信息；位移量解析部，生成生成顺序连续的两个解析信息之间的距离及角度的位移量信息；控制命令生成及输出部，生成并输出用于调节手术处理部位置的控制命令，以使位移量信息中所包含的距离及角度的位移量成为零(zero)。

摄像机部可以设在手术处理部的一侧。

在主体部的下部可以具有移动部，使主体部向任一方向移动。

移动部可以包括全向轮(Omni-directional wheel)，或以磁悬浮(magneticlevitation)方式及球轮(ball wheel)方式中的一个以上方式实现。

识别点可以是形成在医疗用套管针一侧的识别标记，或是拍摄时包含于图像信息中的预先指定的特定点通过摄像机部拍摄而作为对象(object)识别的包含于图像帧中的对象(object)。

手术处理部和主体部的一侧可以通过结合部相结合，结合部可以具备电机组合体，电机组合体根据控制命令使手术处理部在旋转及水平方向上进行移动调节。

根据本发明的一实施例，提供一种手术机器人，该手术机器人包括：移动部，使手术机器人向任一方向移动；通信部，接收移动部的移动操作所需的位置移动命令；移动操作部，生成控制信号使移动部根据位置移动命令沿着预设的移动路径进行移动操作，并输出给移动部。

手术机器人还可以包括存储部，用于存储有关符合位置移动命令的移动部的移动方向及移动距离的移动信息，控制信号可以是使移动部根据符合位置移动命令的移动信息进行操作的信号。

移动信息可以包括为了在包含于预设的移动路径中的各种虚拟路径点之间移动的有关移动方向及移动距离的信息。

预设的移动路径可以在手术室地面或天花板上用荧光涂料图示，从而使手术机器人通过所具备的识别部识别并跟踪被识别的移动路径移动，或者由磁铁或磁轨形成在手术室地面下部，以引导手术机器人移动。

手术机器人还可以包括传感器，用于检测接近物体的存在，并输出传感信号。当从传感器输出传感信号时，移动操作部可以向移动部输出用于中止移动部的移动操作的中止命令，或中止生成及输出移动部的移动操作所需的控制信号。

移动部可以包括全向轮(Omni-directional wheel)，或以磁悬浮(magneticlevitation)方式及球轮(ball wheel)方式中的一个以上方式来实现。

根据本发明的另一实施例，提供一种手术机器人，该手术机器人包括：移动部，使手术机器人向任一方向移动；通信部，接收移动部的移动操作所需的位置移动命令；外力检测部，判断为了利用移动部进行移动操作而是否从外部对手术机器人施加外力；移动操作部，通过外力检测部判断不存在外力时，生成控制信号使移动部根据位置移动命令沿着预设的移动路径进行移动操作，并输出给移动部；路径重设定部，通过外力检测部判断外力施加被中止时，执行重设定预设的移动路径，从而根据位置移动命令进行移动。

通过外力检测部判断外力存在时，移动操作部可以中止生成及输出移动控制信号直至判断为无外力施加为止。

路径重设定部为了重设定移动路径，可利用与由摄像机部拍摄手术部位而提供的图像信号相对应地生成的图像信息，生成移动部的移动操作所需的复位控制信号并输出给该移动部，该复位控制信号是当关心区域的中心点与拍摄区域的中心点不一致时使手术机器人移动到各中心点一致位置的信号。

当在拍摄区域未识别到关心区域时，路径重设定部可以生成并输出移动部的移动操作所需的复位控制信号，该复位控制信号是向因施加外力导致关心区域的中心点从拍摄区域的中心点远离的方向的反方向移动手术机器人的信号。

路径重设定部，可以在预设的多个移动路径中，将与因施加外力而移动的当前位置最接近的移动路径，重设定为根据位置移动命令的移动路径。

手术机器人还可以包括传感器，检测接近物体的存在，并输出传感信号。当从传感器输出传感信号时，移动操作部可以向移动部输出用于中止移动部的移动操作的中止命令，或中止生成及输出移动部的移动操作所需的控制信号。

手术机器人还可以包括存储部，用于存储有关符合位置移动命令的移动部的移动方向及移动距离的移动信息，移动控制信号可以是使移动部根据符合位置移动命令的移动信息进行操作的信号。

移动信息可以包括为了在包含于预设的移动路径中的多个虚拟路径点之间移动的有关移动方向及移动距离的信息。

移动路径可以在手术室地面或天花板上用荧光涂料图示，从而使手术机器人通过所具备的识别部识别并跟踪被识别的移动路径移动，或者由磁铁或磁轨形成在手术室地面下部，以引导手术机器人移动。

移动部可以包括全向轮(Omni-directional wheel)，或以磁悬浮(magneticlevitation)方式及球轮(ball wheel)方式中的一个以上方式来实现。

根据本发明的另一实施例，提供一种操作单元，用于执行手术机器人的位置移动操作，该操作单元包括：显示部，显示通过天花板摄像机拍摄的图像信息；输入部，参照显示的图像信息来指定手术机器人的目的地位置；存储部，用于存储转换基准信息，该转换基准信息是参照图像信息将手术机器人从当前位置移动到目的地位置的信息；移动信息生成部，利用手术机器人的当前位置、目的地位置及转换基准信息，生成使手术机器人向目的地位置移动的位置移动信息；命令生成部，生成与位置移动信息相对应的位置移动命令并提供给手术机器人。

操作单元还包括姿态信息生成部，生成使手术机器人的前面朝向手术台或位于被使用者指定的方向的姿态信息，而且，命令生成部还可以生成对应姿态信息的姿态控制命令并提供给手术机器人。

转换基准信息可以是，将利用图像信息而指定的当前位置与目的地位置之间的像素间距离及角度，转换成手术机器人在手术室内移动的距离及角度的信息。

手术机器人可以包括：移动部，使手术机器人向任一方向移动；通信部，接收移动部的移动操作所需的位置移动命令；移动操作部，生成可使移动部根据位置移动命令沿着预设的移动路径进行移动操作的控制信号，并输出给移动部。

移动部可以包括全向轮(Omni-directional wheel)。而且，移动部可以以磁悬浮(magnetic levitation)方式及球轮(ball wheel)方式中的一个以上方式来实现。

操作单元，可以设在通过通信网与手术机器人连接的主机器人上，或直接与手术机器人连接的操作板等中的一个以上。

根据本发明的另一实施例，提供一种手术机器人，在主体部的一侧上结合有用于安装手术器械(instrument)的手术处理部，该手术机器人包括：移动部，使手术机器人向任一方向移动；存储部，存储根据用于移动手术机器人位置的位置移动命令的目标旋转角信息；通信部，从移动补偿装置接收根据手术部位图像解析的旋转角信息；移动操作部，生成控制信号并输出给移动部，该控制信号用于，使移动部根据预设的移动路径进行移动，直至从目标旋转角信息减去旋转角信息之后的剩余旋转角信息变成零(zero)为止。

当在存储部预先存储以符合位置移动命令的方式构成移动路径的虚拟路径点之间的有关移动方向、移动距离及旋转角的移动信息时，移动操作部判断从移动补偿装置接收的旋转角信息在误差范围内是否与移动信息所包含的旋转角一致，当在误差范围内不一致时中止移动部的移动操作。

而且，移动操作部反映从移动补偿装置接收零(zero)旋转角的信息为止所接收到的总旋转角信息来更新剩余旋转角信息，之后重新进行使移动部按照移动路径移动的操作控制。

移动补偿装置可以包括：图像信息生成部，生成与由摄像机部拍摄手术部位而提供的图像信号相对应的图像信息；识别点信息解析部，生成在对应指定次数的图像帧的各图像信息中识别的识别点与预设基准点之间的、基于预设的基准线的角度变化的解析信息；旋转角算出部，利用生成顺序连续的两个解析信息之间的有关角度的位移量信息，算出旋转角信息。

根据本发明的另一实施例，提供一种手术机器人系统，包括手术机器人，该手术机器人具备安装有手术器械的手术处理部，该手术机器人系统包括：移动部，设在所述手术机器人上使手术机器人向任一方向移动，跟踪单元，对识别标记的位置进行识别，并为了使手术机器人移动到目的地位置，生成有关手术机器人的移动方向及移动量的信息；移动操作部，生成并输出控制信号使移动部根据生成信息决定的移动方向及移动量进行移动操作。

跟踪单元可以包括光学跟踪器(optical tracker)及磁跟踪器(magnetictracker)中的一个以上。

手术机器人系统还可以包括传感器，检测接近物体的存在，并输出传感信号。当从传感器输出传感信号时，移动操作部可以向移动部输出用于中止移动部的移动操作的中止命令，或中止生成及输出移动部的移动操作所需的控制信号。

移动部可以包括全向轮，或者以磁悬浮(magnetic levitation)方式及球轮(ball wheel)方式中的一个以上方式来实现。

根据本发明的另一实施例，提供一种手术机器人的移动补偿装置，在主体部的一侧结合有用于安装手术器械的手术处理部，该装置包括：跟踪单元，生成根据指定的识别次数进行识别的作为识别标记位置的识别点与预设基准点之间的有关距离及角度的解析信息，还生成有关生成顺序连续的两个解析信息之间的距离及角度的位移量信息；控制命令生成及输出部，生成并输出控制命令，该控制命令用于调节手术处理部的位置，以使位移量信息所包含的距离及角度位移量变成零。

跟踪单元可以设在所述手术处理部的一侧，在主体部的下部可以具有使主体部向任一方向移动的移动部。

识别点可以是表示形成在医疗用套管针的一侧的识别标记被识别的位置的点，手术处理部与主体部的一侧通过结合部相结合，结合部可以具有电机组合体，与控制命令相对应地使手术处理部向旋转及向水平方向移动调节。

根据本发明的另一实施方式，提供一种手术机器人的移动补偿方法，在移动补偿装置上执行，对手术机器人的移动进行补偿，其包括如下步骤：生成图像信息的步骤，该图像信息与由摄像机部拍摄手术部位而提供的图像信号相对应；生成解析信息的步骤，该解析信息是在对应指定次数的图像帧的各图像信息中识别的识别点与预设基准点之间的距离及角度的解析信息；生成位移量信息的步骤，该位移量信息是生成顺序连续的两个解析信息之间的距离及角度的位移量信息；生成并输出控制命令的步骤，该控制命令用于调节手术处理部位置使位移量信息所包含的距离及角度的位移量变成零(zero)。

手术机器人是主体部和在主体部一侧包含手术器械(instrument)的手术处理部结合而构成，摄像机部可以设在手术处理部的一侧。

在主体部的下部可以具有使主体部向任一方向移动的移动部。

移动部可以包括全向轮(Omni-directional wheel)，或以磁悬浮(magneticlevitation)方式及球轮(ball wheel)方式中的一个以上方式来实现。

识别点可以是形成在医疗用套管针一侧的识别标记或可包含于图像信息中的拍摄的预先指定的特定点通过摄像机部拍摄而作为对象(object)被识别的、包含于图像帧中的对象(object)。

手术处理部与主体部的一侧可以通过结合部相结合，结合部可以具备电机组合体，与控制命令相对应地使手术处理部向旋转及水平方向移动调节。

根据本发明的另一实施例，提供一种手术机器人的位置移动操作方法，该手术机器人具有使手术机器人向任一方向移动的移动部，该方法包括如下步骤：接收位置移动命令的步骤，该位置移动命令是移动部的行移动操作所需的命令；生成控制信号并输出给移动部的步骤，该控制信号是使移动部根据位置移动命令按照预设的移动路径进行移动操作的信号。

手术机器人的位置移动操作方法还可以包括：判断是否从传感器接收到传感信号的步骤，该传感器检测接近物体的存在而输出传感信号；当接收到传感信号时，向移动部输出中止移动部移动操作的中止命令，或中止生成及输出移动部的移动操作所需的控制信号的步骤。

当预设的移动路径为闭合曲线(closed curve)时，输出步骤可以包括：算出移动距离的步骤，分别按顺时针方向和逆时针方向算出从当前位置至根据位置移动命令的位置的移动距离；生成控制信号并输出给移动部的步骤，该控制信号使移动部沿着分别算出的移动距离中相对短的移动距离的移动方向，并按照移动路径进行移动操作。

符合位置移动命令的有关移动部的移动方向及移动距离的移动信息预先存储在存储部，而控制信号可以是使移动部根据符合位置移动命令的移动信息进行操作的信号。

移动信息可以包括为了在包含于预设的移动路径中的多个虚拟路径点之间移动的有关移动方向及移动距离的信息。

预设的移动路径可以在手术室地面或天花板上用荧光涂料图示，从而使手术机器人通过所具备的识别部识别并跟踪被识别的移动路径移动，或者在手术室地面下部由磁铁或磁轨形成，以引导手术机器人移动。

移动部可以包括全向轮(Omni-directional wheel)，或以磁悬浮(magneticlevitation)方式及球轮(ball wheel)方式中的一个以上方式来实现。

根据本发明的另一实施例，提供一种手术机器人的移动路径决定方法，该手术机器人具备使手术机器人向任一方向移动的移动部，该方法包括如下步骤：接收移动命令的步骤，该移动命令是用于对移动部进行移动操作；判断为了利用移动部的移动操作，是否从外部对手术机器人施加外力的步骤；当判断外力不存在时，生成使移动部根据位置移动命令沿着预设的移动路径进行移动操作的信号移动控制信号并输出给移动部的步骤；当判断为施加外力后外力施加结束了时，为了按照位置移动命令移动而对预设的移动路径进行重设定的步骤。

重设定移动路径的步骤可以包括：当判断为外力存在时，中止生成及输出控制信号的步骤；判断外力的存在是否持续的步骤；当外力施加结束时，为了按照位置移动命令移动，而对预设的移动路径进行重设定的步骤；生成使移动部按照重设定的移动路径进行移动操作的控制信号，并输出给移动部的步骤。

重设定移动路径的步骤可以包括：当通过判断而识别到外力不存在时，利用由摄像机部拍摄手术部位而提供的图像信号相对应地生成的图像信息，判断关心区域的中心点与拍摄区域的中心点是否一致的步骤；不一致时，生成移动操作移动部使手术机器人移动到各中心点一致的位置的复位控制信号，并输出给移动部的步骤。

输出步骤可以包括：不一致时，判断在拍摄区域内是否识别到关心区域的步骤；当未识别到关心区域时，生成并输出移动部的移动操作所需的复位控制信号的步骤，该复位控制信号是向因施加外力导致关心区域的中心点从拍摄区域的中心点远离的方向的反方向移动手术机器人的信号；当各中心点不一致而在拍摄区域识别到关心区域时，生成移动部的移动操作所需的复位控制信号并输出给移动部，使手术机器人向各中心点一致的位置移动的步骤。

手术机器人的路径复位操作方法还可以包括：为了移动操作移动部而接收移动命令的步骤；通过判断识别到外力不存在时，生成移动控制信号并输出给移动部，以使移动部根据位置移动命令沿着预设的移动路径进行移动操作的步骤。

手术机器人的路径复位操作方法还可以包括：判断传感器是否接收传感信号的步骤，该传感器检测接近的物体的存在而输出传感信号；当接收到来自传感器的传感信号时，中止生成及输出移动部的移动操作所需的控制信号，或将用于中止根据控制命令进行的移动部移动操作的中止命令输出给移动部的步骤。

符合位置移动命令的有关移动部的移动方向及移动距离的移动信息预先存储在存储部，而控制信号可以是使移动部根据符合位置移动命令的移动信息进行操作的信号。

移动信息可以包括为了在包含于移动路径中的多个虚拟路径点之间移动所需的有关移动方向及移动距离的信息。

移动路径可以在手术室地面或天花板上用荧光涂料图示，以使手术机器人通过所具备的识别部识别并跟踪被识别的移动路径移动，或者在手术室地面下部由磁铁或磁轨形成，以引导手术机器人移动。

移动部可以包括全向轮(Omni-directional wheel)，或以磁悬浮(magneticlevitation)方式及球轮(ball wheel)方式中的一个以上方式来实现。

根据本发明的另一实施例，提供一种手术机器人的位置移动操作方法，通过操作单元来执行，包括如下步骤：显示通过天花板摄像机拍摄的图像信息的步骤；参照显示的图像信息，接收手术机器人的目的地位置的步骤；利用为了使手术机器人参照图像信息从当前位置移动到目的地位置而预先存储的转换基准信息、手术机器人的当前位置及目的地位置，生成使手术机器人移动到目的地位置的位置移动信息并传送给手术机器人的步骤。

还包括，生成使手术机器人的前面朝向手术台或位于使用者指定的方向的姿态信息的步骤，而且，还可以生成对应姿态信息的姿态控制命令，并传送给手术机器人。

转换基准信息可以是，将利用图像信息而指定的当前位置与目的地位置之间的像素间距离及角度，转换成手术机器人在手术室内移动的距离及角度的信息。

手术机器人可以包括：移动部，使手术机器人向任一方向移动；通信部，接收用于移动操作移动部的位置移动命令；移动操作部，生成可使移动部根据位置移动命令沿着预设的移动路径进行移动操作的控制信号，并输出给移动部。

操作单元，可以设在通过通信网与手术机器人连接的主机器人上，或者是直接与手术机器人连接的操作板等中的一个以上。

根据本发明的另一实施例，提供一种手术机器人的位置移动操作方法，该手术机器人具有使手术机器人向任一方向移动的移动部，该方法包括如下步骤：存储根据用于移动手术机器人位置的位置移动命令的目标旋转角信息的步骤；从移动补偿装置接收根据手术部位图像解析的旋转角信息的步骤；生成控制信号并输出给移动部，从而使移动部按照预设的移动路径移动直至目标旋转角信息减去旋转角信息之后的剩余旋转角信息成为零(zero)为止的步骤。

还可以包括如下步骤：当在存储部预先存储符合位置移动命令地构成移动路径的虚拟路径点之间的有关移动方向、移动距离及旋转角的移动信息时，判断从移动补偿装置接收的旋转角信息在误差范围内是否与移动信息所包含的旋转角一致的步骤；当在误差范围内不一致时中止移动部的移动操作的步骤。

而且，还可以包括如下步骤：判断是否从移动补偿装置接收到零(zero)旋转角的步骤；当接收到零旋转角时，反映从移动部的移动操作中止开始接收到的总旋转角信息来更新剩余旋转角信息的步骤；重新开始操作控制使移动部按照移动路径移动的步骤。

根据本发明的另一实施例，提供一种手术机器人的位置移动操作方法，在手术机器人系统中执行，包括如下步骤：识别识别标记的位置的步骤；参照被识别的识别标记位置，为了将手术机器人移动到指定的目的地位置而生成有关手术机器人的移动方向及移动量的信息的步骤；生成并输出控制信号，使手术机器人所具备的移动部根据生成的信息沿着决定的移动方向及移动量进行移动操作的步骤。

跟踪单元可以包括光学跟踪器(optical tracker)及磁跟踪器(magnetictracker)中的一个以上。

手术机器人的位置移动操作方法还可以包括：判断是否从传感器接收到传感信号的步骤，该传感器检测接近物体的存在而输出传感信号；当接收到来自传感器的传感信号时，向移动部输出用于中止移动部移动操作的中止命令，或中止生成及输出移动部的移动操作所需的控制信号的步骤。

移动部可以包括全向轮，或者以磁悬浮(magnetic levitation)方式及球轮(ball wheel)方式中的一个以上方式来实现。

根据本发明的另一实施例，提供一种手术机器人的移动补偿方法，通过移动补偿装置执行，包括如下步骤：生成根据指定的识别次数进行识别的作为识别标记位置的识别点与预设的基准点之间的有关距离及角度的解析信息的步骤；生成有关生成顺序连续的两个解析信息之间的距离及角度的位移量信息的步骤；生成并输出用于调节手术处理部位置的控制命令，使位移量信息中所包含的距离及角度位移量变成零的步骤。

手术机器人是主体部和在所述主体部一侧包含手术器械(instrument)的手术处理部结合而构成，跟踪单元可以设在手术处理部的一侧。

在主体部的下部可以设有使主体部向任一方向移动的移动部，识别点可以是表示在医疗用套管针的一侧形成的识别标记被识别的位置的点。

除上述之外的其它实施方式、特征及优点，可以通过附图、权利要求书及发明的详细说明更加明确。

根据本发明的实施例，可以在人体内部插入手术器械等的状态下，将手术机器人移动到适当位置，所以不需要为移动手术机器人位置而事先及事后的步骤，从而能够缩短手术时间及减轻医生的疲劳感。

而且，不需要为了将手术机器人移动到适当位置施术者及/或施术者助理手动移动手术机器人，仅通过输入控制命令即可将手术机器人移动到适当位置。

而且，不解除机器臂的对接，也可通过手术机器人的移动，将机器臂的相对位置变更为适合手术过程的位置。

附图说明

图1是表示本发明的一实施例涉及的手术机器人结构的概略图。

图2是表示用于本发明的一实施例涉及的手术机器人移动的多方向旋转轮结构的示例图。

图3是表示本发明的一实施例涉及的医疗用套管针外部形状的示意图。

图4a是表示本发明的一实施例涉及的移动补偿装置的模块结构图。

图4b是表示本发明的一实施例涉及的移动补偿装置的移动补偿方法的示例图。

图5a至5c是表示本发明的一实施例涉及的移动补偿装置的动作概念图。

图6是表示本发明的一实施例涉及的移动补偿方法的顺序图。

图7是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人主体部结构的概略图。

图8a是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人的移动路径的示意图。

图8b是表示本发明的另一实施例涉及的多方向旋转轮的控制基准信息的示例图。

图9a至图9c是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人的移动概念图。

图10是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人的移动操作方法的顺序图。

图11是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人主体部结构的概略图。

图12是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人移动路径的示例图。

图13是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人的复位路径决定概念的示意图。

图14是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人的路径复位控制方法的顺序图。

图15是表示本发明的另一实施例涉及的主机器人结构的概略图。

图16是表示用画面显示本发明的另一实施例涉及的手术机器人移动操作的示例图。

图17是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人的移动操作方法的顺序图。

图18是表示本发明的另一实施例涉及的移动补偿装置的模块结构图。

图19是表示本发明的另一实施例涉及的移动补偿装置的移动补偿方法的概念图。

图20是表示本发明的另一实施例涉及的多方面旋转轮的控制基准信息的示例图。

图21是表示本发明的另一实施例涉及的算出旋转角的概念的示例图。

图22是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人的移动操作方法的顺序图。

图23a至23c是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人的移动概念图。

具体实施方式

本发明可以进行多种变化，也可以具有多种实施例，在此例举具体实施例进行详细说明。但是，本发明并不限于特定实施例，应当理解为，包括于本发明的思想及技术范围内的所有变化、均等物至代替物均属于本发明。认为在对本发明的说明中有关已知技术的详细说明可能混淆本发明的旨意的情况下，省略了该详细说明。

可以使用诸如“第一”和“第二”的术语来描述各种构成要素，但是所述构成要素不受所述术语限制。所述术语仅用于将一个构成要素与另一构成要素区分开来。

在本申请中使用的术语仅用于说明具体的实施例，并不意在限制本发明。单数表示包括复数表示，只要可以清晰地区别理解。在本申请中，诸如“包括”或“具有”等术语表示存在于说明书的描述中采用的特征、序号、步骤、操作、构成要素、组件或其组合，而不排除存在或增加一个或多个不同的特征、序号、步骤、操作、构成要素、组件或其组合的可能性。

而且可以在说明书中记载的“…部”、“…器”、“模块”、“单元”等术语表示至少处理一个以上功能或动作的单位，其可以通过硬件或软件或者硬件及软件的结合实现。

下面，参照附图详细说明本发明的实施例，在参照附图进行说明过程中，相同或相对应的构成要素赋予相同附图标记，省略对其的重复说明。

而且，参照附图以各实施例的具体思想为中心进行说明，各实施例不应该限制单独实施，应当理解为，在任一实施例中说明的一个以上具体思想可以增加到其它实施例而实施。

图1是表示本发明的一实施例涉及的手术机器人结构的概略图，图2是表示用于本发明的一实施例涉及的手术机器人移动的多方向旋转轮结构的示例图，图3是表示本发明的一实施例涉及的医疗用套管针外部形状的示意图。

在图1至图3中所示的手术机器人、多方向旋转轮及医疗用套管针的形状是为了说明本发明的实施例而示出的，应理解为，各构成要素的形状等不受其限制。

参照图1，手术机器人包括：主体部100；多方向旋转轮120；结合部130及手术处理部140。

主体部100与手术处理部140等结合，用于对手术台150上的患者实施手术。主体部100可以是通过通信网与主机器人连接的从机器人的主体，或者是从机器人和主机器人一体集成的手术机器人的主体。

多方向旋转轮120与主体部100的下部结合，通过从外部施加的力使主体部100向任一方向移动或旋转。多方向旋转轮120进行如下处理，通过从外部施加的力，使主体部100向规定方向及按力的大小移动，例如可以包括如图2所示的全向轮(Omni-directional wheel)。

在本说明书中，作为使主体部100、即手术机器人能够直接移动的构成要素，以多方向旋转轮120为例进行说明，但多方向旋转轮120也可以以磁悬浮(magnetic levitation)方式及球轮(ball wheel)方式等实现，应理解为，此时多方向旋转轮120可以统称为移动部。

手术机器人即使没有从外部直接施加的用于移动位置的力，也能够根据接收到的控制命令主动进行移动操作。

即多方向旋转轮120可以根据从主机器人(未图示，主机器人可以与手术机器人分开或一体构成)接收到的位置移动命令(即从当前位置的第一位置向目的地位置的第二位置移动的命令)，进行操作使手术机器人从预先设定路径(path)上的第一位置移动到第二位置。为此，主体部100还可以包括输出控制命令的旋转轮操作部740(参照图7)，该控制命令是使多方向旋转轮120根据接收到的位置移动命令按照预先设定路径进行移动操作的命令。

当然，用于移动操作手术机器人的位置移动命令可以不由主机器人提供，也可以在手术机器人自身或/及靠近手术机器人的手术室内部位置上设有用于移动操作手术机器人的操作部。

这是，从远离手术台150的主机器人接收位置移动命令而移动手术机器人的情况相比，在手术室内确认手术台150后移动手术机器人更普遍。

这样的，用于移动手术机器人位置的移动操作方法可以有多种，但在本说明书中以从主机器人向从机器人传送位置移动命令的情况为主进行说明。但是，应理解为，这种描述并不限定本发明的权利要求保护范围。

另外，手术机器人根据位置移动命令从第一位置向第二位置移动的过程中，由于从外部直接施加的力而脱离预先设定路径时，旋转轮操作部740可以根据复位路径决定部1130(参照图11)提供的路径复位命令，将恢复进行预先设定路径动作的控制命令输出给多方向旋转轮120。

上述的位置移动命令及/或路径复位命令涉及的手术机器人的移动操作过程在下面参照附图详细说明。

结合部130使主体部100的一侧与手术处理部140相结合，当主体部100随着多方向旋转轮120旋转及/或直线移动操作而移动时，根据从移动补偿装置400(参照图4a)输入的控制命令，使与下部结合的手术处理部140，向前后左右方向直线移动或/及向顺/逆时针方向旋转移动。由此，可以使通过摄像机装置145输入的图像，与主体部100的移动方向及角度无关地保持不变，以便主体部100向任一方向进行移动，因此，也可以将插入到人体内部的手术工具与主体部100的移动无关地位于误差范围内的同一位置。

结合部130可以包括操作单元，该操作单元，为了根据控制命令移动操作手术处理部140而进行直线方向及旋转方向的移动处理。操作单元例如可以由电机组合体实现，以进行直线方向及旋转方向的移动处理。

根据输入的控制命令使手术处理部140可向任一方向旋转移动及/或直线移动的操作单元的构成方法，对于本领域的技术人员来说是公知的事项，故省略详细说明。

手术处理部140包括机器臂及与机器臂结合或被机器臂把持的手术工具(例如，手术器械、腹腔镜等中的一个以上)，通过结合部130与主体部100的一侧结合。虽然未图示，手术处理部140可以包括垂直移动单元，用于将手术工具向下方向及/或上方向垂直移动。

另外，手术处理部140还包括摄像机装置145，生成通过主体部100的移动操作的手术部位(例如，通过医疗用套管针手术工具插入的位置等)的图像信息，并提供给移动补偿装置400。移动补偿装置400如后述，利用由摄像机装置145提供的图像信息掌握主体部100的移动，而生成并输出进行补偿(即，使结合部130进行移动操作)的控制命令，使通过摄像机装置145输入的图像能够与主体部100移动无关地保持不变。

在图3中示出了用于将手术工具插入人体内部的医疗用套管针300的外部形状。

如图所示，医疗用套管针300可以包括：上部套管壳310；下部套管壳320；插管330及壳孔340。虽然未图示，还可以包括排气管，用于将可能在手术实施中在人体内部产生的一氧化碳、氨气等致癌性有毒气体排出人体外部。插管330贯穿通过外科用解剖刀等切割工具切割的皮肤部位而插入到人体内部，通过连接在插管330上的上部套管壳310和下部套管壳320上形成的壳孔340，将手术工具(例如，手术器械、腹腔镜等中的一个以上)插入到人体内部。

在医疗用套管针300的上部套管壳310的一侧可以形成有识别标记350。识别标记350通过摄像机装置145拍摄，之后通过移动补偿装置400的图像解析识别为识别点。识别标记350为了方便移动补偿装置400的图像解析，可以由例如预先指定颜色的图形形成，或可以涂布荧光涂料等，也可以在上部套管壳310的一个以上位置上形成多个。

如果，作为位置变动跟踪等用途，在使用摄像机装置145以外的利用红外线的光学跟踪器(optical tracker)、利用磁技术的磁跟踪器(magnetic tracker)或其它跟踪装置等时，此时的识别标记350是用于跟踪装置的识别标记。

图3的医疗用套管针300及识别标记350是假设医疗用套管针与所述机器人分开而作为手术工具插入到人体内部的用途而被固定利用的情况。如果，医疗用套管针与所述机器人结合而利用时，手术机器人与医疗用套管针300一起移动，所以不能作为根据手术机器人移动的识别点(参照图4)而发挥作用。此时，与手术机器人位置移动无关地以手术中的患者为基准在绝对位置上固定的任一特定点(例如，肚脐、用于只露出手术部位的手术用外罩的内侧角等)代替使用为识别标记350。

图4a是表示本发明的一实施例涉及的移动补偿装置的模块结构图，图4b是表示本发明的一实施例涉及的移动补偿装置的移动补偿方法的示例图。

参照图4a，移动补偿装置400包括：摄像机部410；图像信息生成部420；识别点信息解析部430；位移量解析部440；控制命令生成部450；输出部460及控制部470。移动补偿装置400可以设在主体部100或手术处理部140上，并将用于移动操作手术处理部140的控制命令提供给结合部130。虽然未图示，移动补偿装置400还可以包括用于存储后述的解析信息的存储部。

摄像机部410输出拍摄手术部位(即通过医疗用套管针300将手术工具插入到人体内部的位置的外部部位)而生成的图像信号。摄像机部410可以包括例如图像传感器(image sensor)。

摄像机部410可以是与在前面参照图1说明的摄像机装置145相同的构成要素。如果，移动补偿装置400设在主体部100上时，也可以与设在手术处理部140上的摄像机部410分开实现。

图像信息生成部420，处理通过摄像机部410输入的图像信号，生成通过设置或结合在主机器人上的显示装置(未图示)输出的图像信息。而且，通过图像信息生成部420生成的图像信息，可以生成为通过识别点信息解析部430能够解析像素信息的图像格式。图像信息生成部420可以包括，用于进行镜头阴影补偿(Lens Shading Compensation)、噪音过滤(Noise Filtering)、闪烁检测(Flicker Detection)、自动白平衡(Auto White Balance)等中的一个以上处理的图像信号处理器(ISP：Image Signal Processor)，和进行图像编码/解码处理的多媒体处理器(Multimedia Processor)。能够解析生成的图像所包含的对象(object)的图像格式是对于本领域的技术人员来说是公知的事项，故省略说明。

识别点信息解析部430生成通过图像信息生成部420生成的图像信息内所包含的对象坐标信息及与基准点之间的距离及角度的解析信息。

识别点信息解析部430所解析的对象，可以是在前面参照图3说明的在医疗用套管针300的上部套管壳310一侧形成的识别标记350或患者的特定部位(例如，肚脐)、手术外罩的特定部位等。即识别点信息解析部430根据图像处理技术从通过图像信息生成部420生成的图像中抽取识别标记的轮廓线，并识别抽取轮廓线的中心点(即识别点510(参照图4b))后，解析识别点510的坐标信息。在此，解析的坐标信息可以是例如将图像最左侧最下端点指定为(0，0)而解析的相对坐标。

另外，基准点可以是在通过图像信息生成部420生成的图像中预先指定的任一点。在本说明书中以显示该图像的显示画面的横向及纵向中心点(即作为显示画面中心点的画面中心点520(参照图4b))作为基准点的情况进行了说明，但并不限定于此。画面中心点520的坐标可以预先指定而不变。

识别点信息解析部430生成算出识别点510与画面中心点520之间距离L1及角度a的解析信息。用于算出识别点510与画面中心点520之间角度的基准线可以设定为多种，但本说明书中以水平线作为基准线的情况进行说明。

识别点信息解析部430分别生成在通过图像信息生成部420生成的连续图像帧中有关预先指定次数的图像帧的前述解析信息。例如，识别点信息解析部430可以生成根据预先指定基准连续生成的所有图像帧的解析信息，或生成偶数次(即第二、第四等)图像帧的解析信息。

位移量解析部440生成通过识别点信息解析部430生成的有关各图像帧的解析信息之间的距离及角度的位移量信息。

在图4b中示出通过主体部100的移动在第一图像帧和第二图像帧中识别点510、540位置变化的例。

用于生成位移量信息而使用的识别点数量可以是一个以上。为了识别识别点移动引起的距离变化及旋转角等，可能需要两个以上识别点。

但是，指定一个识别点的情况，如下面所述，解析作为虚拟识别基准点的画面中心点520与一个识别点510、540之间的关系，从而能够识别距离变化及旋转角等。此时，可以将画面中心点520作为不动的不变识别基准点使用，所以识别点510、540移动引起的距离变化及旋转角等位移量信息会变得更加准确。在此，假设画面中心点520与通过图像信息生成部420生成的图像内的识别点510、540位置变动等无关而固定的有效基准点的情况进行了说明，但画面中心点520由于识别点510、540的位置变动等原因不作为有效基准点时，还可进行使画面中心点520作为有效基准点的基准点校正过程(例如，将画面中心点与指定基准点对齐的校正等)。为了算出位置变化的识别点的移动(旋转)方向及移动距离而设定及校正基准点的处理过程，对于本领域的技术人员来说是公知的事项，故省略说明。

首先，识别点信息解析部430对于在图4b的(a)所示的第一图像帧生成第一识别点510与画面中心点520之间的距离L1及角度a的解析信息。

之后，识别点信息解析部430对于在图4b的(b)所示的第二图像帧生成第二识别点540与画面中心点520之间的有关距离L2及角度b的解析信息。此时，即使通过摄像机输入的被摄物体图像变化，但画面中心点520还是表示整个画面区域的中心点，与识别点510、540的位置移动无关地位于固定位置。另外，位移量解析部440，利用对于第一图像帧和第二图像帧分别生成的解析信息，生成位移量信息。位移量信息可以包括例如距离位移量L2～L1及角度位移量b～a，可以解释为主体部100移动了相当于该位移量的绝对值。

但是，与主体部100移动相对应地手术处理部140也移动，应理解为，设在手术处理部140的摄像机装置145也与其相对应地移动。此时，随着摄像机装置145的移动而拍摄的图像，显示为向与主体部100的移动方向的反方向移动。因此，可以解释为主体部100移动了相当于该位移量的-1倍。

控制命令生成部450生成控制命令，该控制命令使通过位移量解析部440生成的位移量信息变为零，即，调节结合部130使手术处理部140位于第二识别点540处于第一识别点510。

控制命令，通过移动操作结合部130使手术处理部140向保持识别点位置固定(即使手术处理部140的位移量信息变位零)的方向及距离进行直线及/或旋转移动。即使主体部100通过根据控制命令的结合部130操作而向任一方向移动，但手术处理部140位置仍可以保持在主体部100移动前的位置。

输出部460为了使通过摄像机部410输入的图像不变，将通过控制命令生成部450生成的控制命令输出给结合部130。通过摄像机部410输入的图像不变是意味着以躺在手术台150上的患者为基准的手术处理部140的位置不变。

输出部460也可以将控制命令传送给主机器人，从而识别用于保持手术处理部140位置的结合部130的操作状态。而且，为了使通过图像信息生成部420生成的图像信息，通过设置或结合在主机器人上的显示器装置(未图示)输出，输出部460可以传送给主机器人。

控制部470进行控制使移动补偿装置400的各构成要素执行上述功能。

以上利用一个识别点与一个基准点(例如，画面中心点)之间的距离及角度的解析信息的位移，以执行移动操作结合部130的方法为中心进行了说明。

但是，为了手术，当多个医疗用套管针300穿过患者人体皮肤插入到人体内部，而医疗用套管针300与手术机器人分开利用，并且在各医疗用套管针300上形成有识别标记350时，使分别连接各识别标记350的识别点的虚拟直线的中心点位于画面中心，之后利用位于画面中心的作为中心点的基准点与各识别点之间的有关距离及角度的解析信息及其位移量信息，能够实现手术处理部140的位置调节。

图5a至5c是表示本发明的一实施例涉及的移动补偿装置的动作概念图。

即图5a至5c是表示主体部100移动前和移动后的主体部100、手术处理部140、手术台150及手术患者之间关系的示意图。为了简化图示，未图示包含于手术处理部140中的手术器械等。

当主体部100从图5a所示的第一位置(即患者头部右侧位置)移动到图5b及5c所示的第二位置(即患者头部左侧位置)时，以往手术机器人的情况，如图5b所示，手术处理部140指向与原来位置方向不同的方向。为了防止这种情况下可能发生的事故，以往的手术机器人需要，先解除所有机器臂(arm)的对接(docking)后，进行移动，之后再次进行组装作业。

但是，根据本发明的实施例的手术机器人如上所述，通过执行移动补偿装置400的功能，即使主体部100从第一位置移动到第二位置，如图5c所示，手术处理部140的位置和方向也能够以手术患者为基准被固定。

此时，受移动补偿装置400等控制的结合部130的移动或/及旋转，可以使用如下方式，如在前面参照图4b所述，识别通过图像处理的基准点(例如，画面中心点)后，确认识别点510、540对于该基准点如何变化，从而了解位移量的方式等。

图6是表示本发明的一实施例涉及的移动补偿方法的顺序图。

参照图6，在步骤610中，移动补偿装置400利用由摄像机部410提供的图像信号生成图像信息。

在步骤620中，移动补偿装置400利用图像信息生成识别点与基准点之间的距离及角度有关的解析信息。在此，解析信息也可以仅针对用于生成后述位移量信息的指定次数的图像帧生成。

在步骤630中，移动补偿装置400生成为了生成位移量信息而指定次数的图像帧的解析信息之间的有关距离及角度的位移量信息。

在步骤640中，移动补偿装置400判断位移量信息的位移量是否存在(即是否为零(zero))。

如果位移量不存在时，再次进行步骤610。

但是，如果位移量存在时，进行步骤650，移动补偿装置400生成使位移量变成零的控制命令并输出给结合部130。根据输出的使位移量为零的控制命令，结合部130执行如下操作，即，以躺在手术台150上的患者为基准使手术处理部140的位置保持不变(即通过摄像机部140输入的图像不变)。

图7是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人主体部结构的概略图，图8a是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人的移动路径的示意图，图8b是表示本发明的另一实施例涉及的多方向旋转轮的控制基准信息的示例图。

参照图7，主体部100包括：通信部710、存储部720、手术工具操作部730、旋转轮操作部740及控制部750。

虽然未图示，主体部100还可以包括接近传感器，为了防止在沿着后述的移动路径810移动的过程中与手术台150或周边障碍物碰撞，而用于检测与手术台150等之间的距离。在此，接近传感器可以通过根据机械接触的检测方式(例如微动开关、限位开关等)，或根据无接触方式的检测方式(例如利用感应电流的能量损失的高频振荡型接近传感器、利用极化现象引起的电容增减的电容式接近传感器等)实现。

另外，参照图7等说明的手术机器人的移动过程中，如前面所述，可以根据从移动补偿装置400输入的控制命令，使结合在下部的手术处理部140进行前后左右方向的直线移动或/及顺/逆时针方向的旋转移动。

通信部710从主机器人接收任何控制命令(例如，位置移动命令、手术工具操作命令等)，或将摄像机部410提供的图像信息传送给主机器人。

在存储部720存储用于执行主体部100功能的操作程序、从主机器人接收的控制命令等中的一个以上。而且，在存储部720还可以存储控制基准信息，用于与从主机器人接收的位置移动命令相对应地操作多方向旋转轮120。

存储在存储部720的控制基准信息可以是，如图8b所示的为了在各虚拟路径点之间移动的有关多方向旋转轮120的旋转方向(即主体部100的移动方向)和旋转量(即主体部100的移动距离或移动量)的信息，该信息可以利用于旋转轮操作部740，以控制多方向旋转轮120根据位置移动命令所包含的目的地位置信息(可以由施术者来指定)移动位置。为了主体部100移动而预设的控制基准信息，并不限于图8b所示，应理解为，可以用多种方式设定，以便主体部100按照预先设定路径810移动。

手术工具操作部730生成使手术处理部140的手术工具根据从主机器人接收到的手术工具操作命令而操作(例如，变动内窥镜位置、切开手术部位等)的控制信号，并输出给手术处理部140。

旋转轮操作部470生成使多方向旋转轮120根据从主机器人接收到的位置移动命令向对应方向及移动量旋转操作的控制信号，并输出给多方向旋转轮120。

另外，旋转轮操作部740，在按照移动路径810的移动过程中，当接收到来自上述接近传感器的表示手术台150或周边障碍物位于近处的传感信号时，可以将用于中止多方向旋转轮120动作的中止命令输出给多方向旋转轮120，或也可以中止生成及输出用于操作多方向旋转轮120的控制命令。

控制部750控制在主体部100中所包含的各构成要素的功能。

在图8a中示出了以手术台150为基准的手术机器人的移动路径810。

手术机器人的移动路径810可以由一个以上的虚拟路径点(Px、即P1、P2等)连续形成，各虚拟路径点可以连续配置，或也可以各自隔开配置。

手术机器人根据从主机器人接收到的位置移动命令(该命令可以包括目的地位置信息或相当于目的地位置的虚拟路径点信息)，从当前位置经由在移动路径上配置的虚拟路径点而移动到目的地位置。

上述的移动路径810可以以手术台150为基准在手术室地面或天花板等上涂布手术机器人能够识别的荧光涂料等来图示。

此时，手术机器人还可以具有摄像机装置(未图示)，该摄像机装置位于满足图示有移动路径的手术室位置(即地面、天花板等)的位置(例如，多方向旋转轮120的下部区域、主体部100的上部区域等)。所设有的摄像机装置拍摄图示的移动路径810并提供给主体部100，而主体部100在通过摄像机装置提供的图像信息中将移动路径810以图像解析技术进行解析，之后生成并输出控制信号，以按照移动路径810移动而控制多方向旋转轮120驱动。

作为另一例，上述移动路径810可以由以手术台150为基准在手术室地面下部埋设的磁铁或/及磁轨形成。主体部100可以生成并输出控制信号，以使多方向旋转轮120被埋设在手术室地面下部的磁铁等诱导从而按照指定的移动路径810进行移动操作。在手术室地面下部埋设的磁铁等进行引导的方式，可以利用例如在高尔夫球场使电动车按照通过遥控器指定的车路(road)移动的方式。

除此之外，上述移动路径810即使没有由荧光涂料图示或磁轨等形式实现，手术机器人也能够判断相对位置而移动。参照图8b、图15具体说明判断相对位置而移动时的多种实施例的一部分。

作为根据手术机器人与手术台150的相对位置进行判断的其它方式，也可以使用例如光学跟踪器(optical tracker)、磁跟踪器(magnetic tracker)、其它用于位置跟踪的方式。即，如果在手术室的特定位置设置光学跟踪器等，而在手术机器人及手术台150(或/及手术患者)上设有识别标记(例如，光学标记(optical marker)时，除了上述的手术机器人跟踪预设的移动路径810进行移动的方式之外，手术机器人也可以生成不碰撞手术台150或其它物体的路径而移动到指定目的地。

另外，也可以使用，将摄像机设在手术机器人本身或手术室天花板等上，根据处理并解析通过摄像机提供的拍摄手术台150及/或手术患者的图像，按照预设的移动路径810以外的其它路径移动到目的地的方式等。有关利用设在手术室天花板上的摄像机提供的图像以使手术机器人移动到目的地的实施例，在下面参照相关附图详细说明。

在上述的有关手术机器人移动的各实施例中，多方向旋转轮120根据移动方向及移动距离被适当控制，根据需要，结合部130也同时被适当控制(参照图9a至图9c)。

在图8b中例示出用于使主体部100按照预设的移动路径810移动的控制基准信息。

如上所述，手术机器人的移动路径810可以由一个以上的虚拟路径点(Px、即P1、P2等)连续形成，各虚拟路径点可以连续配置，或也可以分别隔开配置。

预先存储在存储部720的控制基准信息可以包括为了在各虚拟路径点之间移动的有关多方向旋转轮120的旋转方向(即主体部100的移动方向)和旋转量(即主体部100的移动距离或移动量)的信息。例如，为了从虚拟路径点P3移动到虚拟路径点P4，多方向旋转轮120以预先指定成使旋转轮从预先设定的基准方向(例如，手术室横向直线)向倾斜15度的方向旋转(rotation)3周等方式，可以将有关各虚拟路径点之间的移动量的信息预先存储在存储部720。

这样，主体部100根据预先存储的控制基准信息控制操作多方向旋转轮120时，主体部100可以按照预先指定的移动路径移动。但是，由于主体部100根据预选存储的控制基准信息将多方向旋转轮120从位于移动方向及路径上的各虚拟路径点至目的地位置依次进行操作控制，所以主体部100需要移动开始时就位于预设的移动路径上。为此，也可以在手术室地面上预先指定移动路径。

图9a至图9c是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人的移动概念图。

即、图9a至图9c是表示主体部100移动前和移动后的主体部100、手术处理部140、手术台150及手术患者之间关系的示意图。为了简化图示，未示出包含于手术处理部140的手术器械等。

如图9a至图9c所示，当主体部100从患者头部右侧移动到左侧时，通过主体部100控制多方向旋转轮120的动作，主体部100依次移动到图9b及图9c所示位置。

此时，如图所示，可以确定手术处理部140相对于患者位于固定的位置及方向。为此，在主体部100移动过程中，对多方向旋转轮120进行控制的同时，结合有手术处理部140的结合部130也被适当控制。即，可对多方向旋转轮120和结合部130进行适当自动控制，以使手术处理部140与手术患者的相对位置不变。

由于利用了这种复合的控制方式，所以在不解除机器臂对接的情况下也能够将机器臂的相对位置变更为适合手术过程的位置，从而具有减少手术机器人移动时解除机器臂对接及再设定等麻烦的效果。

如本说明书中说明的多种实施例所述，将主体部100从第一位置移动到第二位置的方法可以有，按照预设的移动路径810移动的方法；利用通过摄像机部输入的图像的图形界面方式指定最终目的位置的移动方法；主机器人传送控制命令或根据利用设在主体部100上的操作器输入的移动命令而移动的方法等。当然，为了移动主体部100，也可以无限制地使用多种在本说明书中未说明的其它方法。

图10是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人的移动操作方法的顺序图。

参照图10，在步骤1010中，主体部100从主机器人接收位置移动命令并存储到存储部720。位置移动命令至少可以包括目的地位置信息。

在步骤1020中，主体部100识别手术机器人的当前位置和包含于位置移动命令中的目的地位置信息。主体部100例如可以利用配置在移动路径上的虚拟路径点信息来分别识别当前位置和目的地位置信息。

主体部100利用识别的当前位置和目的地位置信息沿着移动路径移动时，可以预先设定移动方向(例如，顺时针或逆时针)，或也可以实时决定移动方向。

例如，从第一虚拟路径点移动到作为目的地位置的第八虚拟路径点时，可以先判断向哪个方向移动时移动距离最短，然后决定移动距离短的方向为移动方向。此时，由于移动路径810已预先设定，所以容易判断以当前位置和目的地位置信息为基础向哪个方向移动时其移动距离最短。

在步骤1030中，主体部100生成并输出用于控制多方向旋转轮120的控制信号，以便主体部100移动到位于移动路径上的后续虚拟路径点上。

如上所述，主体部100为了生成控制信号，可以参照涂布荧光涂料而图示的移动路径的图像信息，或利用埋设在手术室地面中用于引导手术机器人移动的磁铁或/及磁轨，或利用预先存储在存储部720中的控制基准信息。

在步骤1040中，主体部100判断在步骤1030中通过控制多方向旋转轮120而移动的当前位置是否为根据位置移动命令的目的地位置。例如，可以通过根据当前位置的虚拟路径点与根据目的地位置的虚拟路径点是否一致来判断。

通过在步骤1040的判断，如果当前位置不是目的地位置时，再次进行步骤1030。

但是通过在步骤1040的判断，如果当前位置是目的地位置时，主体部100在当前位置待机，直到从主机器人接收新的命令(例如，手术工具操作命令、位置移动命令等中的一个以上)。

图11是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人主体部结构的概略图，图12是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人移动路径的示例图，图13是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人的复位路径决定概念的示意图。

参照图11，主体部100包括：通信部710；存储部720；接近传感器部1110；外力检测部1120；复位路径决定部1130；旋转轮操作部740及控制部750。虽然未图示，主体部100还可以包括上述手术工具操作部730。虽然未图示，主体部100还可以包括在移动路径810上移动的过程中检测到障碍物时，以视觉方式或/及声音方式执行报警的报警执行部。

通信部710从主机器人接收任何控制命令，或者将由摄像机部410提供的图像信息传送给主机器人。

存储部720存储用于执行主体部100功能的程序、从主机器人接收的控制命令、用于操作多方向旋转轮120的控制基准信息等中的一个以上。

接近传感器部1110生成并输出有关与位于周边的物体之间的距离的检测信号。接近传感器部1110可以包括接近传感器，接近传感器为了使主体部100(即手术机器人)按照移动路径移动时不碰撞配置在手术台150及/或移动路径810上的障碍物而生成距离检测信号。接近传感器可以通过例如根据机械接触的检测方式(例如微动开关、限位开关等)，或根据无接触方式的检测方式(例如利用感应电流的能量损失的高频振荡型接近传感器、利用极化现象引起的电容增减的电容式接近传感器等)实现。

外力检测部1120判断为了移动手术机器人从外部是否施加外力。在此，外力可以包括：为了变更移动路径等而由施术者或施术者助理直接对手术机器人本身施加的力：为了移动操作手术机器人而通过操作部操作而施加的变更移动路径的力，该操作部位于手术机器人本身或/及接近于手术机器人的手术室内部，用于移动操作手术机器人；或在前面参照图9a至图9c等说明的手术机器人的移动路径中，根据从主机器人接收或施术者等通过所具备的操作部输入的变更根据路径的移动命令，而产生的脱离当前移动路径的力等。但是，为了便于说明及理解，将通过施术者或施术者助理直接对手术机器人本身施加的力定义为外力的情况进行说明。

例如，手术机器人按照移动路径移动的过程中，通过接近传感器部1110检测到移动路径上的障碍物时，旋转轮操作部740操作控制多方向旋转轮120，以使手术机器人的移动中止(即停止)。此时，报警执行部(未图示)可以以视觉方式(例如，闪烁LED)或/及声音方式(输出报警声)进行报警。

这样，在手术机器人移动中止的状态下，外力检测部1120可以通过是否由于施加外力使多方向旋转轮120被旋转来判断外力是否存在。为此，还可以包括用于检测多方向旋转轮120是否进行了旋转操作的传感器。在通过接近传感器部1110的检测信号判断障碍物不存在，从而通过旋转轮操作部740操作控制多方向旋转轮120的过程中，外力检测部1120也能够检测外力是否存在。

当手术机器人根据从主机器人接收的位置移动命令按照预设的移动路径810移动的过程中由于施加外力而中止移动后，通过外力检测部1120的判断判断外力不存在时，复位路径决定部1130利用由移动补偿装置400提供的图像信息，决定手术机器人的移动方向及移动量，以使手术机器人复位到移动路径810上。虽然在图12中仅示出了一个预设的移动路径810，但移动路径也可以预先设定多个。旋转轮操作部740根据由复位路径决定部1130决定的移动方向及移动量，以对应路径复位命令的方式操作控制多方向旋转轮120。

当然，复位路径决定部1130不仅可以利用如上所述的通过移动补偿装置400提供的图像信息决定移动方向及移动量，还可以利用光学跟踪器(opticaltracker)、磁跟踪器(magnetic tracker)或其它用于跟踪位置的方式决定移动方向及移动量。例如，可以在手术室的特定位置设置任何跟踪器，而主体部100或/及手术处理部140等上设定识别标记，从而能够进行识别手术机器人的位置及决定移动方向等。

旋转轮操作部740生成用于使多方向旋转轮120根据从主机器人接收的位置移动命令向相应方向及按照相应移动量旋转操作的控制信号，并输出给多方向旋转轮120。

而且，当按照移动路径810移动手术机器人的过程中，通过接近传感器部1110检测到存在障碍物，或在进行按照移动路径810的移动控制过程中，通过外力检测部1120检测到外力存在时，旋转轮操作部740中止手术机器人的移动，当通过外力检测部1120确认外力不存在时，根据通过复位路径决定部1130判断的移动方向及移动量来控制多方向旋转轮120的动作。

控制部750控制在主体部100中所包含的各构成要素的功能。

在图12中例示出了手术机器人的移动路径，在图13中例示出了手术机器人的复位路径决定概念。

如图12所示，当主体部100(即手术机器人)按照移动路径向箭头方向移动过程中检测到障碍物时，主体部100在虚拟路径点A1处中止移动。此时，报警执行部也可以以视觉方式或/及声音方式进行报警。

之后，通过施术者等管理者施加外力将手术机器人移动到B1及B2位置，以使手术机器人能够避开障碍物移动。在此，外力可以是如上所述的对手术机器人直接施加的物理力或通过操作用于移动操作手术机器人的操作部而施加的力等。当然，管理者还可以使手术机器人移动至虚拟路径点A2的位置，使其位于移动路径上。

但是，当管理者将手术机器人移动至B2的位置后中止施加外力时，主体部100可以参照由移动补偿装置400的摄像机部410提供的图像信息，判断手术机器人从移动路径810向哪个方向脱离了多大程度。

参照图13所示，复位路径决定部1130参照由摄像机部410提供的图像，检测关心区域1320位于拍摄区域1310的哪个位置后，生成并输出使关心区域1320中心点位于拍摄区域1310中心点的路径复位命令。

例如，当预先设定(例如，以手术台的中心点为中心的圆形轨道)路径810，使关心区域1320中心点与拍摄区域1310中心点处于一致状态下使手术机器人以手术台150为基准移动时，复位路径决定部1130可以仅通过关心区域1320及拍摄区域1310各中心点的位置差，就能够易知手术机器人是否位于预设的路径上。复位路径决定部1130可以通过根据图像识别技术的外轮廓线抽取等方式识别关心区域1320的存在及位置。为了正确解析移动及旋转等，复位路径决定部1130当然也可以利用两个以上的有关识别点的解析/比较信息。

路径复位命令可以包括有关多方向旋转轮120的旋转方向及旋转量的信息。此时，存储部720中可以预先存储有关移动量信息，该移动量信息是对应由摄像机部410提供的图像信息内所包含的关心区域1320中心点与拍摄区域1310中心点之间的距离及角度差，实际旋转操作多方向旋转轮120的信息。

另外，为了能够使路径复位命令中所包含的有关旋转方向及旋转量的信息更加准确，当检测到外力的期间，复位路径决定部1130也可以向移动补偿装置400输出用于中止使识别点510、540与画面中心点520一致处理的命令。

复位路径决定部1130在拍摄区域1310未确认到关心区域1320时，在存储部720中存储最初施加外力的方向(即关心区域1320从拍摄区域1310中心点移动的方向)，之后可以先生成并输出向该方向的反方向移动的路径复位命令，然后当在拍摄区域1310观察到关心区域1320时，再生成并输出根据上述方式的路径复位命令。

而且，复位路径决定部1130在拍摄区域1310内只确认到部分关心区域1320而未识别到关心区域1320中心点时，也可以将目前所观察到的部分关心区域1320的中心点视为实际中心点来进行处理，直至识别到关心区域1320的实际中心点为止。

至此，参照图11至图13说明了，当手术机器人由于外力脱离预设的一条移动路径的情况，当识别到外力不再存在时，复位到该移动路径810，进行根据位置移动命令的移动。

但是，用于手术机器人位置移动的移动路径例如可以预先由半径不同的多个圆形等形成多个。此时，如手术机器人沿第一移动路径进行位置移动的过程中，由于外力脱离第一移动路径而位于第二移动路径上时，当识别到外力不再存在时，手术机器人也可以不必复位到第一移动路径而沿第二移动路径进行根据移动命令的位置移动。

例如，手术机器人通过所具备的识别单元识别到手术室地面或天花板上图示的荧光涂料或检测到磁轨等时，可以识别为位于移动路径上。如果，未识别到荧光涂料或磁轨等时，也可以如上所述的向外力存在的反方向移动时沿最初识别的移动路径进行移动。

这样，当手术机器人从当前所处的移动路径脱离时，即沿着与原来移动路径不同的移动路径进行位置移动时，上述复位路径决定部1130也可以称之为路径重设定部。

图14是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人的路径复位控制方法的顺序图。

参照图14，在步骤1410中，主体部100从主机器人接收位置移动命令并存储到存储部720。位置移动命令至少可以包括目的地位置信息。

在步骤1420中，主体部100利用从接近传感器部1110输出的检测信号判断移动路径810上是否存在障碍物。

如果障碍物不存在时进行步骤1460，如果障碍物存在时进行步骤1430。

在步骤1430中，主体部100为了中止手术机器人的移动而控制多方向旋转轮120的动作。此时，报警执行部也可以以视觉方式或/及声音方式执行用于进行报警处理的动作。

在步骤1440中，主体部100利用外力检测部1120的检测信号来判断对主体部100施加的外力是否停止。在此，外力可以是如上所述的对手术机器人直接施加的物理力或通过操作用于移动操作手术机器人的操作部而施加的力等。

如果持续施加外力时，在步骤1440中待机，此时手术机器人根据施加的外力方向及大小移动。

但是，当施加的外力被停止时，在步骤1450中，主体部100向多方向旋转轮120输出使关心区域1320中心点位于拍摄区域1310中心点(即画面中心点)的路径复位控制信号。

之后，复位到预设的移动路径810的主体部100，在步骤1460中，向多方向旋转轮120输出用于进行根据步骤1410而接收的位置移动命令的位置移动的控制信号。

图15是表示本发明的另一实施例涉及的主机器人结构的概略图，图16是表示用画面显示本发明的另一实施例涉及的手术机器人移动操作的示例图。

如上所述，主机器人1500可以与包括主体部100的手术机器人(即从机器人)一体形成，或可以通过通信网相连接实现。

参照图15，主机器人1500可以包括：通信部1510；显示部1520；输入部1530；移动信息生成部1540；详细信息生成部1550；命令生成部1560及控制部1570。

通信部1510通过有线或无线通信网与手术机器人的主体部100结合，向主体部100传送位置移动命令、手术工具操作命令等中的一个以上，并从主体部100接收通过摄像机部410、插入在人体内部的内窥镜等中的一个以上拍摄的图像信息。

而且，通信部1510还可以由主机器人通过有线或无线通信网从设在手术室天花板上的天花板摄像机部1590接收有关手术室状况的图像信息。天花板摄像机部1590例如可以包括图像传感器(Image Sensor)。

显示部1520将通过通信部1510接收的由摄像机部410及/或内窥镜拍摄的图像信息和由天花板摄像机部1590拍摄的图像信息以视觉信息输出。图16示出了通过天花板摄像机部1590拍摄的图像信息(即手术室图像信息)的示例，有关手术台150位置及手术机器人位置等的信息可以作为视觉信息。由天花板摄像机部1590拍摄的图像信息可以通过显示部1520显示实际图像信息，也可以解析该图像信息并用预设的图标或图形来代替而通过显示部1520显示。

显示部1520还可以显示有关手术患者的信息(例如，心跳数、参照图像(例如、CT图像、MRI图像等)等)。

显示部1520例如可以包括一个以上的监视器来实现，当显示部1520以触摸屏的形式实现时，还能够执行输入部1530的功能。

输入部1530是用于输入手术工具操作命令及位置移动命令的单元。

输入部1530例如可以包括用于输入手术工具操作命令的一个以上操纵器。操纵器可以是例如多个手柄，该手柄供施术者用双手抓住而通过操作能够执行手术动作(例如机器臂的位置移动、旋转、切割作业等)。操纵器为手柄时，可包括主手柄和副手柄。施术者例如可以仅通过主手柄操作从机器臂或内窥镜等，或也可以操作副手柄同时对多个手术设备进行实时操作。主手柄及副手柄根据其操作方式可以具有多种机械结构，例如，可以使用操纵杆形式、键盘、跟踪球、触摸屏等用于使手术机器人的机器臂及/或其它手术设备动作的多种输入单元。当然，操纵器的形状并不限定于手柄，只要是通过有线或无线通信网能够控制手术机器人动作的形式均可不受限制地适用。

另外，输入部1530还可以包括指示单元，用于输入对手术机器人的位置移动命令。指示单元可以是在触摸屏、能够指定显示部1520显示的视觉信息中任一位置的鼠标装置、键盘装置等。利用输入部1530输入位置移动命令的过程在后面参照相关附图进行详细说明。

移动信息生成部1540生成位置移动信息，该位置移动信息是用于使主体部100向由天花板摄像机部1590拍摄而通过显示部1520显示的手术室图像信息中施术者利用输入部1530指定的位置进行移动的信息。

移动信息生成部1540也可以执行换算处理，在生成位置移动信息时，将施术者在画面上指定的各点(point)间的距离及角度换算成用于实际移动的主体部100的移动方向及移动量。为了这种换算处理，有关以基准方向为基准而算出角度的方式及将画面上的距离换算成实际移动距离的方式等的转换基准信息，可以预先存储在存储部(未图示)。

姿态信息生成部1550生成姿态信息，从而当根据通过移动信息生成部1540生成的位置移动信息移动主体部100位置时，使主体部100的特定部位(例如，前面等)朝向手术台150的方向或位于由使用者指定的方向。用于使手术机器人配置成适合进行手术形态的姿态信息，也可以是使主体部100旋转的信息，当施术者利用输入部1530指定在固定位置的主体部100旋转角度及旋转方向，或在手术室图像信息中指定主体部100周边的任一点时，使该点朝向主体部100前面。

命令生成部1560生成对应通过移动信息生成部1540生成的位置移动信息的位置移动命令和对应通过姿态信息生成部1550生成的姿态信息的姿态控制命令，并通过有线或无线通信网传送给主体部100。另外，命令生成部1550还可以生成对应施术者利用输入部1530输入的手术工具操作信息的手术工具操作命令，并传送给主体部100。主体部100被控制成，根据命令生成部1560提供的位置移动命令、姿态控制命令及/或手术工具操作命令进行操作。

控制部用于控制在主机器人1500中所包含的各构成要素的动作。

在图16中示出了由天花板摄像机1590拍摄而通过显示部1520显示的用于移动操作手术机器人的手术室图像信息。

通过显示部1520显示的手术室图像信息的各像素能够预设成以相对坐标或绝对坐标来确定各点位置。各像素以相对坐标特定时，如图所示，可以将最左侧最下端点指定为(0、0)，并以它为基准指定各像素的坐标。

在参照图16说明手术机器人移动时，假设主体部100的当前位置位于相对坐标为(50、25)的P0，目的地位置位于相对坐标为(48、115)的P3，而P0位置和P3位置被手术台150阻挡。

施术者参照通过显示部1520显示的手术室图像信息，依次指定作为将主体部100从P0位置移动到P3位置时的路径点的相对坐标为(10、20)的P1位置和相对坐标为(10、95)的P2位置。当然，可以指定P2位置后指定P3位置，也可以指定P1位置之前指定P0位置。

当施术者利用输入部1530的各位置指定结束后，移动信息生成部1540识别指定的各位置之间的利用相对坐标的距离及方向，并参照预先存储在存储部中的转换基准信息，生成有关多方向旋转轮120的旋转方向(即主体部100的移动方向)和旋转量(即主体部100的移动距离或移动量)信息、即位置移动信息。

例如，从P0位置移动到P1位置时，移动信息生成部1540利用相对坐标及三角函数运算倾斜角及距离后，生成将该角度(例如-7度)为移动方向、包括根据转换基准信息将该距离运算成移动量(例如8圈)的位置移动信息。如果该角度是以预设的基准方向(例如，手术室的横向直线)为基准算出，而根据多方向旋转轮120旋转方向的基准方向也是以主体部100的横向直线设定时，也可以在手术室图像信息中，通过图像识别技术(例如，边缘检测等)识别主体部100下部形状后，重算出根据主体部100下部形状的基准方向为基准的旋转方向。

这样，依次生成有关施术者指定的各路径点及目的地位置的位置移动信息，并将对应的位置移动命令传送给主体部100，从而能够使手术机器人(即主体部100)向施术者指定的方向及位置移动。

此时，将手术机器人移动到指定位置时，手术工具等应朝向躺在手术台150上的患者。人体内部插入手术工具的状态下移动手术机器人时，为了保护患者安全等目的更应如此。

只要施术者设定为了移动主体部100位置而选择位置之前、途中或之后指定手术台150生成用于控制手术机器人姿态的姿态控制命令，则手术机器人如图16所示的使手术处理部140朝向手术患者的形式控制多方向旋转轮120旋转移动。

至此，以利用由天花板摄像机部1590拍摄的图像信息控制手术机器人移动位置的方法为主进行了说明。但是，即使不使用天花板摄像机部1590，也可以利用如上所述的光学跟踪器(optical tracker)、磁跟踪器(magnetic tracker)或其它用于跟踪位置的方式控制手术机器人的位置移动。

另外，即使在手术室天花板上不设置摄像机，只要手术机器人能够识别与手术台150的位置关系就可以，所以还可以使用在手术台150上附加识别标记，并在手术机器人上安装摄像机识别相互间的位置关系从而移动位置的方法等。

图17是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人的移动操作方法的顺序图。

参照图17，在步骤1710中，主机器人1500通过显示部1520显示图像信息(即手术室图像信息)，该图像信息是将由天花板摄像机部1590提供的图像信号进行处理的信息。

在步骤1720中，为了控制手术机器人的移动，主机器人1500接收施术者参照在显示部1520显示的手术室图像信息而利用输入部1530输入的路径点位置信息及目的地位置信息。此时，还可以接收如上所述的用于控制手术机器人姿态的姿态信息。

在步骤1730中，参照在步骤1720中输入的路径点及目的地位置信息和预先存储在存储部中的转换基准信息，主机器人1500生成用于使手术机器人依次向各位置移动的位置移动命令，并通过有线或无线通信网传送给主体部100。此时，还可以生成用于控制手术机器人姿态的姿态控制命令，并通过有线或无线通信网传送给主体部100。

根据在步骤1730中传送的位置移动命令，主体部100控制多方向旋转轮120的动作，从而移动到施术者指定的目的地位置。

图18是表示本发明的另一实施例涉及的移动补偿装置的模块结构图，图19是表示本发明的另一实施例涉及的移动补偿装置的移动补偿方法的概念图，图20是表示本发明的另一实施例涉及的多方面旋转轮的控制基准信息的示例图，图21是表示本发明的另一实施例涉及的算出旋转角概念的示例图。

参照图18，移动补偿装置400包括：摄像机部410、图像信息生成部420、识别点信息解析部430、位移量解析部440、控制命令生成部450、输出部460、旋转角算出部1810、停止请求生成部1820及控制部470。如上所述，移动补偿装置400可以设在主体部100或手术处理部140，并将用于移动操作手术处理部140的控制命令提供给结合部130。

摄像机部410输出拍摄手术部位而生成的图像信号。摄像机部410例如可以包括图像传感器(Image Sensor)。

图像信息生成部420处理由摄像机部410输入的图像信号而生成通过设置或结合在主机器人上的显示装置(未图示)输出的图像信息。而且，通过图像信息生成部420生成的图像信息可以生成为，通过识别点信息解析部430能够解析像素信息的图像格式。

识别点信息解析部430生成解析信息，该解析信息是通过图像信息生成部420生成的图像信息中所包含的对象(object)的坐标信息及与基准点之间的有关距离及角度的解析信息。由识别点信息解析部430解析的对象可以是如上参照图3说明的在医疗用套管针300的上部套管壳310的一侧形成的识别标记350、患者的特定部位(例如，肚脐)、手术外罩的特定部位等。

位移量解析部440生成位移量信息，该位移量信息是通过识别点信息解析部430生成的有关各图像帧的解析信息之间的距离及角度的位移量信息。

控制命令生成部450生成控制命令，该控制命令是调节结合部130使通过位移量解析部440生成的位移量信息变为零(zero)的命令。控制命令是通过结合部130的移动操作向使识别点位置保持固定(即手术处理部140的位移量信息为零)的方向及距离直线及/或旋转移动的命令，即使主体部100通过根据控制命令的结合部130操作而向任一方向移动，但手术处理部140的位置还可以保持在主体部100移动前的位置。

输出部460为了使通过摄像机部410输入的图像不变(即，以躺在手术台150上的患者为基准的手术处理部140的位置在误差范围内不变)，将通过控制命令生成部450生成的控制命令输出给结合部130。

当通过旋转角算出部1810算出的旋转角识别为手术台150旋转时，输出部460将由停止请求生成部1820生成的停止请求信息输出给主体部100。

而且，输出部460通过将控制命令传送给主机器人从而识别用于保持手术处理部140位置的结合部130的操作状态，或者为了将由图像信息生成部420生成的图像信息通过设置或结合在主机器人上的显示装置(未图示)输出，传送给主机器人。

旋转角算出部1810利用处理通过摄像机部410输入的图像信号而生成的图像信息及预先存储在存储部(未图示)中的控制基准信息，生成手术机器人或/及手术台150以中心点为基准旋转多少量的旋转角信息。在此，中心点例如可以是手术台150的横向纵向的中心点，或手术部位的中心点。

旋转角算出部1810利用通过位移量解析部440解析的角度的位移量信息，生成有关手术台150旋转时旋转多少量的信息，而生成的旋转角信息可以提供给主体部100。而且，旋转角算出部1810可以识别出，根据从主机器人接收的位置移动命令移动至目的地位置信息时所剩余旋转角为多少，并将各解析步骤中的旋转角信息及/或算出的剩余旋转角信息传送给主体部100，以便用于控制多方向旋转轮120。

停止请求生成部1820通过旋转角算出部1810判断剩余旋转角为零(zero)时，生成停止请求信息并通过输出部460输出给主体部100，该停止请求信息是，用于停止根据位置移动命令的主体部100移动的信息。如果包含于主体部100的任一构成要素(例如，旋转轮操作部740)能够利用由旋转角算出部1810提供的旋转角信息判断剩余旋转角是否为零，也可以省略停止请求生成部1820。

控制部470控制移动补偿装置400的各构成要素执行上述功能。

在图19中示出移动补偿装置的移动补偿方法的概念图，在图20中例示出多方向旋转轮120的控制基准信息，在图21中例示出旋转角算出概念。

如图19所示，在手术过程中为了顺利进行手术，可以使手术机器人按照预设的移动路径810移动，也可以旋转手术台150。在此，移动路径810可以由多个虚拟路径点形成，各虚拟路径点可以连续配置或也可以分别隔开配置。

当使手术机器人从当前位置沿着移动路径810移动时，可以利用从当前位置至目的地位置的旋转角。例如，指示从当前位置的P0移动至P5位置时，旋转角算出部1810及/或主体部100可以识别该位置移动命令是以中心点为基准沿着预设的移动路径810旋转移动170度的命令。

根据位置移动命令，主体部100参照如图20所示的控制基准信息控制多方向旋转轮120的动作，从而能够经由虚拟各路径点而移动到目的地位置。控制基准信息中包括在各虚拟路径点之间移动时以中心点为基准旋转了多少度的信息，所以主体部100可以识别是否旋转移动了符合目的地旋转角信息(即从当前位置至目的地位置的旋转角信息)的角度。

而且，旋转角算出部1810接收从主机器人1500传送的位置移动命令或从主体部100接收对应于位置移动命令的目标旋转角信息时，可以识别沿预设的移动路径810以中心点为基准旋转移动多少度，也可以参照位移量解析部440提供的有关角度位移量信息，确认剩余旋转角信息(即从目标旋转角信息中运算出根据位移量信息的旋转角信息的值)是否为零(zero)。如果主体部100构成为能够从移动补偿装置400接收停止请求信息为止持续移动时，旋转角算出部1810也可以控制停止请求生成部1820以剩余旋转角信息变为零为止不生成停止请求信息。

但是，如果施术者指定主体部100从P0位置移动至P5位置而手术机器人移动过程中增加实施手术台150旋转时，主体部100应该移动至什么位置成问题。这是由于对于躺在手术台150上的手术患者来说，最初指定的P5位置为最适合进行后续手术操作的位置。

因此，当手术台150向任一方向旋转了任一角度时，作为最初指定的目的地位置的P5位置应该变更为对应于手术台150旋转的P1位置。而且，为了能够正确判断变更的目的地位置，当识别到手术台150旋转时，直至手术台150旋转结束为止，手术机器人应该停止移动位置。

即，主体部100根据控制基准信息在各虚拟路径点之间进行移动从而移动至目的地位置的过程中，从旋转角算出部1810接收利用通过位移量解析部440解析的有关角度位移量信息的旋转角信息，并判断接收的旋转角信息是否在误差范围内与控制基准信息中所包含的旋转角信息一致。如果超出误差范围而不一致时，则识别为手术台150旋转，从而为了停止手术机器人的移动，中止操作多方向旋转轮120。手术机器人停止移动后，从旋转角算出部1810接收到非零(zero)的旋转角信息时，表示该手术台150旋转继续，为了使手术机器人向适当位置移动，需要将手术台150的旋转角信息反映到剩余旋转角信息中。

如果，假设手术机器人在按照如图19所示箭头方向沿指定移动路径810旋转移动的过程中，手术台150按照如图19所示箭头方向(即手术机器人旋转方向的反方向)旋转时，通过图像信息生成部420生成的图像信息(参照图21的(a))可以表示为向各方向旋转(参照图21的(b)及(c))。

表示为向各方向旋转的图像信息，通过位移量解析部440及控制命令生成部450等的处理，如参照图4b等进行的说明，被控制成识别点位于画面中心点，在这个过程中可以识别出图像信息向哪个方向旋转了多少度。

如图21所示，如果手术台150的旋转方向与手术机器人的旋转移动方向相反时，可以从剩余旋转角信息中减去手术台150的旋转角，从而更新处理剩余旋转角信息(即目的地位置信息)。但是，手术台150的旋转方向与手术机器人的旋转移动方向相同时，可以将手术台150的旋转角与剩余旋转角信息进行相加，从而更新处理目的地位置信息。

主体部100在停止移动的状态下，将由旋转角算出部1810提供的旋转角信息识别成手术台150旋转引起的旋转角信息，从而更新旋转角信息。被更新的剩余旋转角信息可以再次提供给移动补偿装置400，而手术机器人按照预设的移动路径810移动直至剩余旋转角信息变成零为止。

图22是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人的移动操作方法的顺序图。

参照图22，在步骤2210中，主体部100接收传送给主机器人1500的位置移动命令或/及目标旋转角信息(即从当前位置至目的地位置的旋转角信息)进行存储。

在步骤2220中，主体部100利用由移动补偿装置400解析及算出对应于摄像机部410图像信号的图像信息而提供的旋转角信息，来判断手术台150是否旋转。主体部100通过根据位置移动命令旋转移动的手术机器人比预期旋转角(参照图20)在误差范围内大或小的旋转角通过图像信息解析识别而提供时，可识别为手术台150旋转。

如果识别手术台150旋转了时进行步骤2230，否则进行步骤2250。

在步骤2230中，主体部100准确算出手术台150的旋转角，为了修改目的地位置而中止多方向旋转角120的移动操作，并参照由移动补偿装置400提供的旋转角信息算出手术台150的旋转角。移动补偿装置400可以解析对应于摄像机部410的图像信号的图像信息而算出手术台150旋转引起的旋转角，可以利用通过位移量解析部440生成的解析信息之间的有关角度位移量信息。而且，主体部100可以反映手术台150旋转引起的旋转角信息而更新处理剩余旋转角信息。

在步骤2240中，主体部100利用通过移动补偿装置400提供的旋转角信息来判断手术台150的旋转是否结束。

如果，手术台150的旋转未结束时再次进行步骤2230，手术台150旋转结束时进行步骤2250。

在步骤2250中，主体部100判断剩余旋转角信息是否为零(即手术机器人的当前位置是否为根据位置移动命令的目的地位置)。

如果当前位置不是目的地位置时进行步骤2260，主体部100重新开始向目的地位置的移动，再次进行步骤2220。

但是通过步骤2250的判断，如果当前位置是目的地位置时，进行步骤2270，主体部400直至接收后续命令(例如，手术工具操作命令、位置移动命令)为止待机。

图23a至23c是表示本发明的另一实施例涉及的手术机器人的移动概念图。

即，图23a至23c是表示主体部100移动前和移动后的主体部100、手术处理部140、手术台150及手术患者之间关系的示意图。为了简化图示，用线图示了包含于手术处理部140的机器臂及器械2310。

如图23a至23c所示，当主体部100从患者头部右侧移动到左侧时，主体部100通过控制多方向旋转轮120的动作，使主体部100依次移动到如图23b及23c所示的位置。

但是，如图23b及23c所示，与前面的说明不同，手术处理部140控制成对于患者的相对位置及方向不固定。

即，在移动主体部100的过程中，施术者希望输入与如图23a所示位置上输入的图像不同的图像信息并显示时，或有意控制手术处理部140的位置而希望输入不同图像信息并显示时，可以通过适当控制结合部130来控制手术处理部140的位置及方向。但是，此时，主体部100需要对机器臂及器械2310的插入位置进行控制，以防止由于插入在人体内部的器械等的插入位置上施加过大力而导致手术患者的皮肤、脏器等受伤害。

即，如果使用者所需画面不必与初期画面始终一致时，可以考虑手术台150的相对位置而适当控制手术处理部140位置及/或方向和多方向旋转轮120的动作，则能够提供使用者所需图像信息。对此的结合部130的控制方法可通过本说明书中记载的技术思想能够充分理解，故省略对其的说明。

当然，在主体部100移动过程中，施术者希望输入相同图像信息并显示时，如上所述，也可以通过控制结合部130使手术处理部140的位置及方向以患者为基准固定地进行处理。

利用上述摄像机图像而控制/补偿手术机器人的方法，可以通过内置在数字处理装置内的软件程序等以按照时间序列顺序的自动程序执行。构成所述程序的代码及代码段，可以通过该领域的计算机编程人员容易推理。而且，所述程序存储在计算机可读的信息存储介质(computer readable media)上，由计算机读取并执行，从而能够实现所述方法。所述信息存储介质包括磁性记录介质、光记录介质及载波媒体。

在上述参照本发明的优选实施例进行了说明，但对于该技术领域的普通技术人员来说，在不超出权利要求书中记载的本发明思想及领域的范围内，本发明可以进行多种变形和变更。

Claims (10)

1.一种操作单元，用于执行手术机器人的位置移动操作，该操作单元包括：

显示部，显示通过天花板摄像机拍摄的图像信息；

输入部，参照显示的所述图像信息来指定所述手术机器人的目的地位置；

存储部，用于存储转换基准信息，该转换基准信息是使所述手术机器人参照所述图像信息从当前位置移动到目的地位置的信息；

移动信息生成部，利用所述手术机器人的当前位置、目的地位置及转换基准信息，生成使所述手术机器人向目的地位置移动的位置移动信息；以及

命令生成部，生成与所述位置移动信息相对应的位置移动命令并提供给所述手术机器人。

2.如权利要求1所述的操作单元，其特征在于，还包括：

姿态信息生成部，生成使所述手术机器人的前面朝向手术台或位于被使用者指定的方向的姿态信息，

所述命令生成部还生成对应所述姿态信息的姿态控制命令并提供给所述手术机器人。

3.如权利要求1所述的操作单元，其特征在于，

所述转换基准信息是，将利用所述图像信息而指定的所述当前位置与所述目的地位置之间的像素间距离及角度，转换成所述手术机器人在手术室内移动的距离及角度的信息。

4.如权利要求1所述的操作单元，其特征在于，所述手术机器人包括：

移动部，使所述手术机器人向任一方向移动；

通信部，接收所述移动部的移动操作所需的位置移动命令；以及

移动操作部，生成使所述移动部根据所述位置移动命令沿着预设的移动路径进行移动操作的控制信号，并输出给所述移动部。

5.如权利要求4所述的操作单元，其特征在于，

所述移动部包括全向轮。

6.如权利要求4所述的操作单元，其特征在于，

所述移动部以磁悬浮方式及球轮方式中的一个以上方式实现。

7.如权利要求1所述的操作单元，其特征在于，

所述操作单元是，设在通过通信网与所述手术机器人连接的主机器人上或直接与所述手术机器人连接的操作板。

8.一种手术机器人的位置移动操作方法，通过操作单元来执行，包括如下步骤：

显示通过天花板摄像机拍摄的图像信息的步骤；

参照显示的所述图像信息，接收所述手术机器人的目的地位置的步骤；

利用为了使所述手术机器人参照所述图像信息从当前位置移动到目的地位置而预先存储的转换基准信息、所述手术机器人的当前位置及目的地位置，生成使所述手术机器人移动到目的地位置的位置移动信息并传送给所述手术机器人的步骤。

9.如权利要求8所述的手术机器人的位置移动操作方法，其特征在于，还包括：

生成使所述手术机器人的前面朝向手术台或位于使用者指定的方向的姿态信息的步骤，

还生成对应所述生成的姿态信息的姿态控制命令，并传送给所述手术机器人。

10.如权利要求8所述的手术机器人的位置移动操作方法，其特征在于，

所述转换基准信息是，将利用所述图像信息而指定的所述当前位置与所述目的地位置之间的像素间距离及角度，转换成所述手术机器人在手术室内移动的距离及角度的信息。