CN109862845A - 用于在手术机器人系统中安装机器人臂的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于安装机器人臂以用于机器人辅助手术的系统和方法，其包含移动梭子，所述移动梭子包含用于安装所述机器人臂的至少部分在成像装置的台架之上延伸的支撑部件。另外的实施例包含用于将机器人臂安装到成像装置的底座或支撑柱、患者检查台、房间的地板或天花板，或在所述患者检查台的所述顶部表面之上延伸的推车的安装设备。

Description

用于在手术机器人系统中安装机器人臂的系统和方法

相关申请

本申请主张2016年9月16日递交的第62/395,443号美国临时申请、2016年11月26日递交的第62/426,491号美国临时申请以及2017年4月28日递交的第62/491,645号美国临时申请的优先权，所述所有申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

背景技术

近来年机器人辅助手术过程吸引了越来越多的兴趣。包含机器人辅助微创手术过程的机器人辅助手术与常规的开放手术相比可以是更快的、更安全的且需要较少恢复时间。手术机器人系统通常是从侧面接近患者的大型装置并且可能占用手术区域中的相对大量的空间。存在改进手术机器人系统的可用性和有效性的持续的需要。

发明内容

各种实施例包含用于安装机器人臂以用于机器人辅助手术中的系统和方法。

实施例包含用于接近于成像装置安装至少一个机器人臂的移动梭子，所述移动梭子包含：移动底座，其经配置以将梭子移动到邻近于成像装置的位置；以及支撑部件，其用于安装至少一个机器人臂，支撑部件由移动底座支撑并且当梭子移动到邻近于成像装置的位置时至少部分在成像装置的台架之上延伸。

另外的实施例包含用于机器人臂的安装设备，所述安装设备包含：底座部分，其支撑在成像系统的底座上；以及支撑部件，其在患者检查台的顶部表面之上从底座部分延伸，支撑部件包含用于机器人臂的安装表面。

另外的实施例包含用于机器人臂的移动安装设备，所述移动安装设备包含：底座部分；一对支撑臂，其从底座向上延伸；以及支撑部件，其用于安装至少一个机器人臂，支撑部件在支撑臂之间延伸，其中开放区域界定在底座部分、所述对支撑臂与支撑部件之间并且开放区域经大小和形状设定以在开放区域内容纳手术台。

另外的实施例包含用于机器人臂的安装设备，所述安装设备包含：底座部分；支撑部件，其由底座部分支撑并且包含用于机器人臂的安装表面；以及锚定设备，其是从底座部分选择性地可部署的，锚定设备包含耦合到底座部分并且在部署时抵靠着地板放平的至少一个板形元件使得重量可以提供在至少一个板形元件的顶部表面上以改进安装设备的稳定性。

另外的实施例包含用于机器人臂的安装设备，所述安装设备包含：移动底座；支撑部件，其由底座支撑并且包含用于机器人臂的安装表面；以及对接系统，其具有在底座上的第一对接元件，所述第一对接元件与预先安装在地板上的第二对接元件选择性地啮合以将移动底座和支撑部件维持在地板上的固定位置处。

另外的实施例包含用于将机器人臂安装到手术台的安装设备，所述安装设备包含：平板部件，其跨越手术台的台面的宽度延伸；夹持机构，其将平板部件夹持到手术台；以及安装表面，其耦合到平板部件并且从平板部件升高，所述安装表面经配置以支撑手术机器人臂的底端。

另外的实施例包含用于将机器人臂安装到通过柱支撑在地板上方的手术台的安装设备，所述安装设备包含：支撑元件，其在手术台下方固定到柱；以及支撑臂，其在手术台的表面上方从支撑元件向上延伸，支撑臂包含用于手术机器人臂的安装表面。

另外的实施例包含用于手术机器人臂的天花板安装件，所述天花板安装件包含从天花板垂直地向下延伸的支撑部件，支撑部件具有用于手术机器人臂的安装表面。

附图说明

从以下结合附图进行的本发明的详细描述中本发明的其它特征和优点将是显而易见的，在附图中：

图1A到1D说明根据实施例包含移动梭子的机器人辅助手术系统。

图2说明根据实施例用于安装至少一个机器人臂的移动梭子。

图3说明成像系统的台架的顶部部分以及用于安装机器人臂和用于运动追踪系统的光学传感器装置的支撑部件。

图4A到4D说明用于机器人辅助手术系统的移动梭子的替代实施例。

图5说明用于安装在成像系统上的机器人辅助手术系统的安装设备的实施例。

图6A到6B说明用于机器人辅助手术的机器人臂的移动安装设备的另一实施例。

图7说明用于具有选择性地可部署的锚定设备的机器人臂的安装设备的另一实施例。

图8说明用于包含移动推车和用于将推车对接到地板中的预先安装的特征的对接系统的机器人臂的安装设备。

图9说明用于包含用于与在地板中的预先安装的特征对接的对接系统的机器人臂的移动安装设备的另一实施例。

图10说明用于包含用于与在地板中的预先安装的特征对接的对接系统的机器人臂的移动安装设备的又另一实施例。

图11A到11E说明用于机器人辅助手术的机器人臂的第一实施例台安装件。

图12A到12E说明用于机器人辅助手术的机器人臂的第二实施例台安装件。

图13说明用于将机器人臂安装到手术台的支撑柱的安装设备。

图14说明用于机器人辅助手术的机器人臂的天花板安装件。

具体实施方式

将参考附图详细地描述各种实施例。在可能的情况下，将在整个图式中使用相同参考编号来指代相同或相似部分。对特定实例和实施方案进行的参考是出于说明性目的，且并不意图限制本发明或权利要求书的范围。

图1A到1D说明根据各种实施例用于执行机器人辅助图像引导式手术的系统300。图1A是系统300的前透视图，并且图1B是系统300的后透视图。图1C是系统300的俯视图，并且图1D是系统300的前正视图。在此实施例中系统300包含机器人臂301、成像装置303和运动追踪系统305。机器人臂301可以包括多关节臂，所述多关节臂包含通过具有致动器和可选编码器的关节连接的多个链接以使得链接能够响应于来自机器人控制系统的控制信号相对于彼此弯曲、旋转和/或平移。机器人臂301可以在一端固定到支撑部件350并且可以具有在机器人臂301的另一端的末端执行器302。可以在图1B和3中最清晰地看到末端执行器302。虽然在图1A到1D中示出了单个机器人臂301，但是应理解系统300可包含附接到合适的支撑结构的多个机器人臂。

机器人臂301可辅助手术过程的表现，例如，微创脊髓手术过程或各种其它类型的整形外科、神经科、心胸外科和普通手术过程。在图1A到1B的实施例中，机器人臂301可用于辅助外科医生在患者的颈部脊髓区中进行手术过程。机器人臂301也可用于胸部的和/或腰部的脊髓过程。所述过程可向后部、向前部或横向地执行。

在实施例中，机器人臂301可以受到控制以相对于患者200将末端执行器302移动到一或多个预定位置和/或定向。在一些实施例中，末端执行器302可以或可能已附接有可以插入到患者的身体中的创伤性手术工具，例如，针、插管、扩张器、切割或夹持器械、电钻、螺钉、电极、内窥镜、植入物、辐射源、药物等。在其它实施例中，末端执行器302可以是可接纳创伤性手术工具100(参见图1B)的中空管或插管，所述创伤性手术工具包含但不限于针、插管、用于夹持或切割的工具、电极、植入物、辐射源、药物和内窥镜。创伤性手术工具100可以由外科医生穿过中空管或插管插入到患者的身体中。机器人臂301可以受到控制以维持末端执行器302相对于患者200的位置和定向以确保手术工具100遵循期望轨迹穿过患者的身体到达目标区域。目标区域可以是在手术规划过程期间基于患者图像先前确定的，所述图像可以是使用成像装置303获得的。

成像装置303可用于获得患者200的诊断图像，所述患者可以是人类或动物患者。在实施例中，成像装置303可以是x射线计算机断层扫描(CT)成像装置。患者200可以定位在成像装置303的中心孔307内并且x射线源和检测器可以围绕孔307旋转以获得患者200的x射线图像数据(例如，原始x射线投影数据)。可以使用合适的处理器(例如，计算机)处理所收集的图像数据以执行对象的三维重构。在其它实施例中，成像装置303可以包括x射线荧光检查成像装置、磁共振(MR)成像装置、正电子发射断层扫描(PET)成像装置、单个光子发射计算机断层扫描(SPECT)或超声成像装置中的一或多个。在实施例中，通过将患者200定位在成像装置303的孔307内可以在手术前(即，在进行手术过程之前)或在手术中(即，在手术过程期间)获得图像数据。在图1A到1D的系统300中，这可以通过在患者200可保持静止的同时在患者200上移动成像装置303以执行扫描而实现。成像装置303也可用于验证手术治疗，例如，通过确定创伤性工具、器械和/或植入物已经放置在患者的身体中的恰当位置中。

举例来说，在第8,118,488号美国专利、第2014/0139215号美国专利申请公开、第2014/0003572号美国专利申请公开、第2014/0265182号美国专利申请公开和第2014/0275953号美国专利申请公开中描述可根据各种实施例使用的x射线CT成像装置的实例，所述所有专利的全部内容以引入的方式并入本文中。在图1A到1D中示出的实施例中，患者200可以位于其之上的患者支撑件60(例如，手术台)紧固到成像装置303，例如，通过安装到成像装置303的底座20的柱50。在图1A到1D的实施例中，患者200被支撑在旋转离开成像装置303的孔307的患者检查台60上。在成像扫描期间，患者支撑件60可以与孔307在一条直线上旋转使得患者轴线与成像装置303的成像轴线对齐。包含至少一个成像组件的成像装置303的一部分(例如，O形成像台架40)可在轨道23上沿底座20的长度平移以执行患者200的成像扫描，并且可平移离开患者200到不挡道的位置以用于在患者200上进行手术过程。

可用于各种实施例中的实例成像装置303是由默比乌斯成像(Mobius Imaging)有限责任公司制造且由博医来(Brainlab)股份公司分销的手术中CT系统。也可以利用其它成像装置。举例来说，成像装置303可以是并不附接到患者支撑件60且可以是带轮的或以其它方式在患者200和支撑件60之上移动以执行扫描的移动CT装置。移动CT装置的实例包含来自三星电子有限公司的CT扫描仪和来自美敦力公司的手术成像系统。成像装置303也可以是C形臂x射线荧光检查装置。在其它实施例中，成像装置303可以是固定孔成像装置，并且患者200可以移动到装置的孔中，在如图1A到1D中所示的手术支撑件60上或在经配置以滑动进出孔的单独的患者检查台上。

在此实施例中运动追踪系统305包含多个标记装置119、202和315以及包含两个或大于两个相机(例如，IR相机)的立体光学传感器装置311。光学传感器装置311可包含直接辐射(例如，IR辐射)到手术现场中的一或多个辐射源(例如，二极管环)，其中辐射可以由标记装置119、202和315反射并且由相机接收。计算机313可以如图1D中示意性地说明的耦合到传感器装置311并且可确定由相机使用例如三角测量技术检测到的标记装置119、202、315的位置和定向。手术空间的3D模型可以使用由计算机313实施的运动追踪软件产生且连续地经过更新。在实施例中，计算机313也可从成像装置303接收图像数据并且可使用如所属领域中已知的图像注册技术通过运动追踪系统305将图像数据注册到常用坐标系。在实施例中，参考标记装置315(例如，参考弧)可以刚性地附接到解剖学关注区域中的标志(例如，夹持或以其它方式附接到患者的脊椎的棘突)以使得解剖学关注区域能够由运动追踪系统305连续地追踪。另一标记装置202可以刚性地附接到机器人臂301，例如，在机器人臂301的末端执行器302上，以使得能够使用运动追踪系统305追踪机器人臂301和末端执行器302的位置。计算机313可包含经配置以在机器人臂301的关节坐标与运动追踪系统305的常用坐标系之间执行变换的软件，这可以使得机器人臂301的末端执行器302相对于患者200的位置和定向能够得到控制。

除了上文所描述的无源标记装置之外，运动追踪系统305可替代地利用可包含辐射发射器(例如，LED)的有源标记装置，所述辐射发射器可发射通过光学传感器装置311检测到的辐射。附接到特定对象的每个有源标记装置或有源标记装置的集合可以预先确定的频闪模式(例如，具有经调制脉冲、脉率、时隙和/或幅值)和/或可使得不同对象能够被运动追踪系统305唯一地识别和追踪的波长来发射辐射。一或多个有源标记装置可以相对于患者固定，例如，固定在如上文所描述的参考标记装置上或通孔粘合剂膜或罩紧固到患者的皮肤。额外的有源标记装置可以固定到手术工具100和/或固定到机器人臂301的末端执行器302以允许这些对象相对于患者被追踪。

在另外的实施例中，标记装置可以是包含摩尔纹图案的可使得能够使用单个相机使用摩尔纹相位追踪(MPT)技术在三维空间中追踪它们的位置和定向的无源制造机装置。也可以利用其它追踪技术，例如，计算机视觉系统和/或基于磁性的追踪系统。

系统300也可包含如在图1D中示意性地说明的显示装置319。显示装置319可显示通过成像装置303获得的患者的身体结构的图像数据。显示装置319可促进手术过程的规划，例如，通过使得外科医生能够在患者的身体中和/或到患者的身体中的路径或轨迹中定义一或多个目标位置以用于插入手术工具以到达目标位置同时最小化对患者的其它组织或器官的损害。通过运动追踪系统305追踪的一或多个对象的方位和/或定向可以在显示器319上示出，并且可以示出为与图像数据叠加。举例来说，可植入手术工具100相对于患者的身体结构的方位和/或定向可以是基于固定到工具100的标记装置119的追踪位置/定向和工具100的已知的几何形状以图形方式描绘在显示器319上的，这些可以是通过运动追踪系统305预先注册的。显示器319也可包含例如植入物(例如，椎弓根螺钉)的其它对象的图形描绘。

在各种实施例中，成像装置303可以位于接近患者200的手术区域处，这可以使得能够进行患者200的手术前、手术中和手术后成像，优选地不需要从手术室移走患者或从手术台60过渡患者。在实施例中，在手术过程期间成像装置303可以位于距离患者200的手术区域小于约5米处，例如，小于约2米(例如，小于约1米)。如图所示，举例来说，在图1A到1D中，成像装置303(例如，X射线CT扫描仪)可包含成像台架40，所述成像台架可以在患者200的手术区域上移动(即，平移)以执行成像扫描并且可以移动(即，平移)离开患者200的手术区域以便不会干扰外科医生进行手术过程。在图1中所示的实施例中，成像台架40可以由平衡架支撑件30支撑，所述支撑件可包含从底座20向上延伸的可各自附接到台架40的相对侧的一对臂31、33。平衡架30和台架40可一起沿底座20的长度平移以执行成像扫描。在一些实施例中，台架40可以通过旋转轴承附接到平衡架30的臂31、33，所述旋转轴承可使得台架40能够相对于平衡架30和底座20倾斜以获得在倾斜角处的患者图像。

在各种实施例中，机器人臂301可以附接到也位于接近患者200的手术区域处的支撑结构。举例来说，在手术过程期间机器人臂301的底端304(即，与末端执行器302相对的臂301的端部)可以在距离患者200的手术区域小于约2米的位置处固定到支撑结构，例如，小于约1米(例如，在0.5与1米之间)。

在常规的机器人辅助手术系统中，机器人臂可以安装到可以接近于患者200的手术区域移动的移动推车，所述移动推车通常从手术台60的侧面接近手术台60。在手术过程期间推车可在邻近于手术台60的适当的位置保持固定，同时机器人臂可从推车延伸到手术区域中。替代地，移动推车可主要用于将机器人臂运送到接近于手术区域的位置且从接近于手术区域的位置运送机器人臂。在手术期间，机器人臂可以附接到另一支撑结构，例如，患者检查台60的手术侧轨道，并且推车可以移动的不挡道。在任一情况下，机器人臂和/或推车可能占据手术区域中的相对大量的空间。举例来说，在手术过程期间机器人臂可能占用本应由外科医生或其它临床医生占据的空间，这可能妨碍工作流程。另外，机器人臂和/或推车通常将经定位以致妨碍通过成像装置303的患者的成像。举例来说，沿患者检查台60的侧面定位的机器人臂和/或推车可能不适配在成像装置303的台架40的孔307内，并且可能需要在患者200的成像之前被移除。

在图1A到1D的实施例中，机器人臂303可以安装到具有支撑部件350的移动梭子330以用于当梭子330邻近于成像系统303移动时在成像系统303的台架40的外表面(例如，圆周)上可至少部分地延伸的机器人臂301。在图1的实施例中，支撑部件350包括围绕台架40的外圆周延伸的弯曲轨道。支撑部件350可围绕台架40的外圆周的至少约25％延伸，例如，介于台架40的外圆周的约30％到50％之间。支撑部件350可围绕位于患者200的手术区域上方的台架40的外圆周的至少一部分延伸。在图1的实施例中，当梭子330定位成邻近于成像系统303时，支撑部件350形成在第一端351与第二端353之间延伸的半圆形弧，所述第一端位于接近于平衡架30的第一臂31的端部处，所述第二端位于接近于平衡架30的第二臂33的端部处。半圆形弧支撑部件350可以是与台架40的外圆周同心的。在实施例中，支撑部件350可沿具有大于约33英寸的半径的半圆形弧延伸，例如，大于约35英寸(例如，在33英寸与50英寸之间)。支撑部件350可以通过预先确定的距离与台架40的外表面间隔开，所述预先确定的距离可以是从少于一英寸(例如，0.5英寸)到6或10英寸或更大。在一些实施例中，支撑部件350可以通过足以使得台架40相对于平衡架30的倾斜运动能够在至少有限范围的运动内的量与台架40间隔开。

除了弯曲的支撑部件350之外，在一些实施例中，支撑部件350可以包括一或多个平直片段(例如，轨道片段)，其中支撑部件350的至少一部分可在台架40的顶部表面之上延伸。

支架360可以位于支撑部件350上并且可包含用于将机器人臂301的底端304安装到支架360上的安装表面361。如图1A到1D中所示，支架360可从支撑部件350朝向台架40的第一(例如，前)面延伸。机器人臂301的安装表面361可延伸超出台架40的第一(例如，前)面并且机器人臂301可在台架40的第一(例如，前)面上延伸。在一些实施例中，支架360和安装表面361的配置可以倒转使得安装表面361延伸超出台架40的第二(例如，后)面，并且机器人臂301可在台架40的第二(例如，后)面上延伸。在此配置中，患者支撑件60可以经配置以使得患者支撑件60和患者200延伸到台架40的孔307中或穿过台架40的孔307，并且可以从台架40的第二(例如，后)侧接近需要手术治疗的患者200的一部分(例如，颅部)。

在一些实施例中，支架360和附接到其上的机器人臂301可以沿支撑部件350的长度移动到不同位置(例如，在支撑部件360的第一端351与第二端353之间的任何任意位置)。支架360和机器人臂301可以沿支撑部件350的长度在特定的理想位置处固定在适当的位置。在一些实施例中，支架360可以手动地移动(例如，通过操作者定位在沿支撑部件350的长度的特定位置处并且随后夹持或以其它方式紧固在适当的位置)。替代地，支架360可以使用合适的驱动机构(例如，电动传送带驱动器、摩擦轮、齿轮齿组合件、缆线-滑轮系统等，在图1A的1D中未示出)被驱动到不同位置。举例来说，驱动机构可以位于支架360和/或支撑部件350上。编码器机构可用于指示支架360和机器人臂301的底端304在支撑部件350上的位置。虽然图1A到1D的实施例说明安装到支撑部件350的一个机器人臂301，但是应理解，多于一个机器人臂可以通过相应的支架360安装到支撑部件350。

另外，在一些实施例中，机器人臂301可以直接地安装到支撑部件350，例如，在一体地形成在支撑部件350上的安装表面361上。在此类实施例中，机器人臂301的位置可能并不沿支撑部件350的长度是可移动的。

在一些实施例中，在支撑部件350和/或支架360与台架40的外圆周之间可能存在足够的间隙以使得附接有机器人臂301的梭子330能够从成像系统303的第二(例如，后)侧接近成像系统303，使得机器人臂101可通过台架40的外圆周并且随后在例如图1A到1D中所示的配置中在台架40的前侧上延伸。在实施例中，机器人臂301可以在第一姿态中以便减少当它通过台架40时其在径向方向上的轮廓并且可随后在朝向如图1A到1D中所示的患者200的方向上延伸。替代地或另外，当移动梭子330定位成邻近于成像系统303时支架360可以铰合以使得安装表面361能够向上枢转以为机器人臂301提供额外的间隙以通过台架40并且可随后向下枢转到图1A到1D中所示的配置。在一些实施例中，可以临时升高支撑部件350的高度，例如，通过在移动梭子330上的起重机构，以允许机器人臂301通过台架40，并且可随后降低到图1A到1D中所示的配置。在另外的实施例中，支撑部件350可以在台架40之上移动而没有机器人臂301或支架360安装到支撑部件350，并且在移动梭子330移动到邻近于成像系统303的位置中之后机器人臂301或支架360可以安装到支撑部件350。在一些实施例中，机器人臂303可以通过转接器安装到支架360，所述转接器可以是快速连接/断开转接器。

在一些实施例中，机器人臂301可以安装到位于支架360的顶部表面上的安装表面361以使得机器人臂301能够通过台架40，例如，在下文描述的图4A到4D的实施例中所示。

移动梭子330进一步包含具有附接到底座401的多个轮403的底座401，使得移动梭子330能够在表面(例如，地板)之上移动。在图1A到1D的实施例中，底座401包含轮403的两个集合，包含位于接近于移动梭子330的第一端402处的轮的第一集合403a和位于接近于移动梭子330的第二端404处的轮的第二集合403b。轮403可以经定位和分布以为移动梭子330提供平衡和稳定性并且可使得梭子能够移动，具有或不具有所附接的一或多个机器人臂301，没有翻倒。在图1A到1D的实施例中，移动梭子的轮403中的每一个位于脚轮组合件中，所述脚轮组合件可以是回转型脚轮组合件以提供梭子330的增大的操纵性。然而，将理解，可以利用轮403的其它配置。在一些实施例中，轮403的至少一部分可以啮合到驱动机构中以用于在表面之上推动移动梭子330。

移动梭子330的底座401可包含两个平行轨道405、407，其中轮403中的每一个可以安装到轨道405、407。轨道405、407可以大于成像系统303的底座20的宽度的距离彼此分隔开。在一个实施例中，轨道405、407分隔开至少约22英寸。当移动梭子330邻近于如图1A到1D中所示的成像系统303移动时，轨道405、407可至少部分沿成像系统303的底座20的相对侧延伸。轨道405、407可具有距离地板小于一英尺的顶部表面，并且优选地距离地板小于约8英寸。如图1A到1D中所示，轨道405、407的高度可使得轨道405、407能够在成像系统303的一部分之下移动并且适配在成像系统303的一部分之下，所述部分例如成像系统303的平衡架30的臂31、33。

可大体上横切于轨道405、407延伸的连接部件409可将轨道405、407连接到彼此。连接部件409可以位于与第一端402相比更接近于梭子330的第二端404处，如图1B中所示。在实施例中，连接部件409可从轨道405、407中的每一个向上延伸以形成桥接部分411，如图1B中所示。桥接部分411可具有足够的间隙以在成像系统303的底座20之上延伸，如图1B中所示。在实施例中，桥接部分411可具有至少约7英寸(例如，8-12英寸)的间隙高度。桥接部分411的高度可以使得它并不干扰台架40的倾斜运动。

至少一个臂413、415可从移动梭子330的底座401向上延伸。如图1B中所示，一对臂413、415可从底座401的相应的轨道405、407延伸。在其它实施例中，至少一个臂413、415可从连接部件409延伸。臂413、415中的每一个可具有的形状基本上对应于支撑成像系统303的台架40的平衡架30的相应的臂31、33的形状。当移动梭子330如图1A到1D中所示邻近于成像系统303移动时，臂413、415可邻近于平衡架30的臂31、33延伸。臂413、415可具有在它们的长度的至少一部分之上的弯曲的轮廓，其中曲线的形状可基本上对应于O形台架40的外圆周的形状。臂413、415可以位于台架40的外圆周的径向朝外处，这可使得台架40能够在平衡架30上倾斜。在一些实施例中，界定在臂413、415的外表面之间的移动梭子330的宽度可以小于成像系统303的宽度，其可以由平衡架30的臂31、33的外表面定义。因此，当移动梭子330定位成邻近于成像系统303时，当从正面查看系统300时移动梭子330的臂413、415可以完全隐藏在平衡架30后面，如图1D中所说明。

在一些实施例中，增强部件417可在臂413、415之间延伸并且也可以连接到桥接部分411，如图1B中所示。增强部件417可具有可符合O形台架40的外圆周的形状的弯曲的形状。增强部件417可以从台架40的后面偏移，如图4B中所示。增强部件417可从台架40的外圆周径向朝外延伸以使得台架40能够在平衡架30上倾斜。臂413、413、连接部件409和可选增强部件417优选地并不干扰延伸穿过台架40的孔307的任何缆线或流体管线(例如，如可以由麻醉师所需要的)并且可在横向方向上(即，平行于台架40的成像轴，或在z轴方向上)具有相对较小的轮廓，例如，在横向宽度中小于约10英寸(例如，在横向宽度中小于8英寸，包含在横向宽度中小于约6英寸)。这可使得患者200能够延伸到台架40的孔307中或穿过台架40的孔307以从台架40的后侧轻易地接近而没有来自移动梭子330的干扰。

从移动梭子330的底座401延伸的至少一个臂413、415可以从至少一个机器人臂301安装在上面的支撑部件350偏移。如图1B和1C中所示，举例来说，臂413、415可以位于邻近于台架40和平衡架30的面(例如，后面)处并且支撑部件330可在平衡架30的臂31、33上方并且在台架40的外圆周之上延伸。横向连接器部分419可在臂413、415中的每一个与支撑部件350的相应的第一端351和第二端353之间在横向方向上(即，平行于台架40的成像轴，或在z轴方向上)延伸。横向连接器部分419可以是紧固(例如，栓接或焊接)在臂413、415的端部与支撑部件350的相应的端部351、353之间的单独的结构，如图1A到1D中所示。替代地，支撑部件350和臂413、415可以形成为具有形成横向连接器部分419的弯曲或曲线分段的一体式结构。如图1A到1D中所示，横向连接器部分419可具有与平衡架30的臂31、33的外表面对应的弯曲轮廓。因此，当移动梭子330定位成邻近于成像装置303时，平衡架30的臂31、33中的每一个的端部可以在连接器部分419之下是嵌套式的。

图1A到1D示意性地说明用于安装到移动梭子330的运动追踪系统305的光学传感器装置311(例如，多相机阵列)的支撑臂421。支撑臂421可以安装到支撑部件350。在一些实施例中，支撑臂421可以是可伸缩臂以便调节支撑臂421的长度。替代地，支撑臂421可具有固定长度。支撑臂421也可在第一关节423上旋转或枢转以调节光学传感器装置111的旋转位置。支撑臂421也可包含在臂421的远侧端的第二关节425(例如，球形关节)以调节光学传感器装置111的定向。支撑臂421可包含在臂421的远侧端的手柄427以使得用户能够调节光学传感器装置111的姿态。支撑臂421可包含在手术过程期间在所期望的姿态中握持光学传感器装置111的特征。

存在用于光学传感器装置311的支撑臂421可以安装到移动梭子330的多种方法。在实施例中，支撑臂421可以夹持或以其它方式紧固到支撑部件350上。支撑臂421可以沿支撑部件350的长度移动到各个位置并且在理想位置处紧固在适当的位置。在一些实施例中，支撑臂421可以永久性地安装到支撑部件350上的特定位置。替代地，支撑臂421可以可移除方式安装(例如，夹持到上面)或以不可移除方式安装(例如，栓接或焊接)到机器人臂301安装在上面的支架360。在一些实施例中，支撑臂421可以安装到可以沿支撑部件350的长度可移动而不依赖于机器人臂301的支架360的移动的单独的支架。图3说明移动梭子330的支撑部件350的实施例，所述支撑部件包含平行于彼此在成像系统303的台架40的外表面(例如，圆周)之上延伸的一对弯曲支撑轨道423、425。在此实施例中，机器人臂301安装到第一支撑轨道433上的第一可移动支架360并且光学传感器装置311的支撑臂421安装到第二支撑轨道435上的第二可移动支架430。两个支架360和427可以彼此独立地移动，如图3中所说明。支撑臂421也可以在第二支架427中在开口428内可滑动以调节光学传感器装置311的位移。在一些实施例中，具有用于第一支架360和第二支架430的一对支撑轨道433、435的支撑部件350可以直接地安装到成像装置303(例如，安装到平衡架30的臂31、33中的一个或两个)而并非安装到单独的移动梭子330。在一些实施例中，机器人臂301可以安装到移动梭子330并且用于光学传感器装置311的支撑臂421可以直接地安装到成像装置303。

在各种实施例中，如图1A到1D中所示的移动梭子330可以通过轮403运送到邻近于成像装置303的位置，使得用于至少一个机器人臂301的支撑部件350至少部分在台架40的外表面之上延伸。臂413、415和/或连接器部分419可由操作者使用以在运送期间操控和操作移动梭子330。在一些实施例中，移动梭子330在移动到理想位置时可以固定在适当的位置。举例来说，轮403可以锁定或可以相对于底座401收缩以将移动梭子330降低到地板。在一些实施例中，稳定器元件可从底座突出或可从底座向下延伸以将梭子300的位置固定在地板上。替代地，梭子330可相对于地板保持可移动。在一些实施例中，附接机构439(在图1B中示意性地说明)可用于将移动梭子330物理地耦合到成像系统303。在图1B中所示的实例中，附接机构439位于移动梭子330的臂413、413上并且将臂413、413耦合到成像系统303上的平衡架30的臂31、33。然而，一或多个附接机构439可以位于移动梭子330的任何部分上(例如，轨道405、407、连接部件409、横向连接器部分419或支撑部件350)以用于将梭子300耦合到成像系统303的一部分。一般来说，附接机构439可将移动梭子330耦合到在成像扫描期间相对于患者200移动的成像系统303的一部分，例如，台架40或平衡架30。这可使得移动梭子330和机器人臂301能够在成像扫描期间随着台架40和平衡架30移动。当运送系统303时移动梭子330也可随着整个成像系统303移动。

附接机构439可以是用于将移动梭子330物理地耦合到成像系统303的一部分的任何合适的机构，例如，可以围绕成像系统303的一部分紧固的夹子、闩锁、挂绳或“俘获”成像系统303的一部分的一对机械止挡件以使得移动梭子330的双向平移能够与成像系统303的至少一部分相对于患者200的平移协调。

在一些实施例中，移动梭子330可包含铰合或可伸缩特征，所述特征可使得用户能够调节梭子330的大小或支撑部件350的位置，这可允许梭子330适配在不同成像装置上，或减小梭子350的大小以用于运送。在一些实施例中，移动梭子330可包含用于将缆线布设到至少一个机器人臂301和/或光学传感器装置311和从至少一个机器人臂301和/或光学传感器装置311布设缆线的缆线管理系统。在实施例中，用于至少一个机器人臂301和/或光学传感器装置311的电力和/或数据的一或多个电连接可以位于移动梭子330上或移动梭子330内并且可以布设到梭子330上的单个外部连接器或连接器的集合。

图2是定位成邻近于成像装置303的移动梭子330的替代实施例的后透视图。在此实施例中患者支撑件60与底座20在一条直线上旋转并且部分地延伸到台架40的孔307中。在此实施例中示出了移动梭子330而没有机器人臂安装到梭子330。在此实施例中，支撑部件350、横向连接器部分419和臂413、415示出为一体式结构。在此实施例中轮413包含在底座401的前向位置处的脚轮403a的集合，以及在底座401的后面处的固定轮403b。

图4A到4D说明定位成邻近于成像装置303的移动梭子330的替代实施例。图4A是移动梭子330和成像装置303的顶部透视图，其中从柱50移除患者支撑件60。图4B到4C是示出附接到柱50且与台架40的孔307在一条直线上旋转的患者支撑件60的透视图。在此实施例中，机器人臂301安装到移动梭子330的支撑部件350(例如，弯曲轨道)上的第一可移动支架360，并且用于运动追踪系统的光学传感器装置311安装到也位于支撑部件350(例如，弯曲轨道)上的第二可移动支架430。在此实施例中，第一支架360和第二支架430可在相同的支撑部件350之上独立地滑动以调节它们的相对于患者和彼此的位置。另外，如在图4A、4B和4C中最明显地可见的，用于机器人臂301的底端304的安装表面361从第一支架360的顶部向上成角度。机器人臂301可因此在横向方向上从支架360、支撑部件350和台架40的顶部表面之上的安装表面361延伸，并且可随后在台架40的前表面之上向下延伸，如图4A到4D中所示。安装表面361可位于相对于支架361的顶部表面的任何角度处，例如，如图4A到4D中所示的约90°。还如图4A到4D中所示，用于光学传感器装置311的支撑臂421附接到第二支架430。在此实施例中支撑臂421具有固定长度。可以是旋转球形关节的第一关节423使得支撑臂421能够在第二支架430上枢转。第一关节423可具有锁定机构以使关节423锁定在适当的位置。在臂421的远侧端的也可以是旋转球形关节的第二关节425可使得能够调节光学传感器装置111的定向。第二关节425也可具有锁定机构以使关节423锁定在适当的位置。在此实施例中，第二支架430可以手动地移动到支撑部件350上的理想位置并且夹持机构可使得第二支架430能够固定在适当的位置。替代地，可以通过有源驱动系统在支撑部件350上驱动第二支架430。

移动梭子330的各种实施例可使得一或多个机器人臂301能够沿支撑部件350(例如，弯曲轨道)移动到任何位置。因为机器人臂301的底端304可以安装在台架40上方，所以机器人臂301可以轻易地移动到不挡手术区域的道，例如，通过在患者200上方升高整个臂301。当患者检查台60处于如图1A到1D中所示的位置时，机器人臂301的底端304可以在支撑部件350上移动到沿患者200的长度的任何位置，因此机器人臂301可从患者200的侧面或以相对于患者轴线的倾斜角接近患者。当如图2中所示患者检查台60与台架40在一条直线上旋转时，机器人臂301可以沿患者轴线或在大体上平行于患者轴线的方向上接近患者。机器人臂301也可以朝向支撑部件350的端部351、353向下移动，这可使得机器人臂301能够在横向方向上接近患者200。各种实施例可使得机器人臂301能够轻易地接近位于成像系统303的台架40的孔307内或延伸穿过成像系统303的台架40的孔307的患者200。在各种配置中，机器人臂301可从患者200的上方向下延伸，这可节省手术室中的宝贵空间。

已经描述移动梭子330的各种实施例用于非常接近于具有大体上O形的台架40的成像装置303安装至少一个机器人臂301，其中台架40通过大体上U形的平衡架30支撑在底座20上方。然而，应理解，移动梭子330可以用于接近于其它类型的成像系统安装一或多个机器人臂301，例如，具有以悬臂方式安装到移动支撑结构的O形成像台架的x射线成像系统以及具有带不同几何布置的成像台架的其它x射线成像系统。在一些实施例中，移动梭子330可以用于接近于具有C形臂类型台架的x射线成像系统安装一或多个机器人臂301，或安装到利用不同成像形态的成像装置(例如，MRI、PET、SPECT、超声波等)。一般来说，根据各种实施例的移动梭子330可包含可以邻近于成像装置移动的移动底座，使得由移动底座支撑的支撑元件至少部分在成像系统的台架之上延伸，并且至少一个机器人臂的底端安装到支撑元件。另外，除了人类患者的成像系统使用的诊断成像之外，在各种实施例中移动梭子330也可以经配置以用于接近于用于兽医成像或用于工业/商业应用的成像系统安装至少一个机器人臂301，所述工业/商业应用例如，部分检查和组装。

图5说明用于位于成像系统303的一部分上的机器人臂301的安装设备501的实施例。机器人臂301可以与上文所描述的机器人臂301类似或相同。在此实施例中成像系统303包含可以固定到重量承载表面(例如，地板)的延长的底座520，从底座520垂直地延伸的支柱522以及在一侧上附接到支柱522的成像台架524，使得台架524以悬臂方式得到支撑。患者检查台560位于邻近于成像系统303处，并且包含用于在成像扫描期间支撑患者的床部分561。在一些实施例中，床部分561可相对于连杆部件562枢转，并且连杆部件562可相对于固定到地板的底座部分563枢转以使得床部分561能够相对于地板升高和降低和/或改变床部分561相对于地板的倾角。台架524可以是沿支柱522的长度在垂直方向上可平移的以相对于地板升高和降低台架524，并且台架524也可以是相对于支柱522可旋转的以修改台架524的倾斜轴。在实施例中，支柱522和台架524可以是沿底座520的长度在水平方向上可平移的以执行躺在患者检查台560上的患者的成像扫描(例如，螺旋x射线CT扫描)。

用于机器人臂301的安装设备501可包含位于成像系统303的底座520上的底座部分540。支撑部件550可从底座部分540在患者检查台560的顶部表面之上并且至少部分在支撑在其上的患者上方延伸。机器人臂301可以安装到支撑部件550。如图5中所示，托架部件551可以位于支撑部件550上，并且机器人臂301可以安装到托架部件551。在一些实施例中，托架部件551可以是可沿支撑部件550的长度滑动的以调节机器人臂301的位置。

支撑部件550可包含在患者检查台560之上延伸的弯曲部分550a(例如，弯曲轨道)和接近于底座部分540的平直部分550b。在实施例中，平直部分550b可延伸且收缩到底座部分540中的壳体中，因此支撑部件550可以在箭头504的方向上升高和降低。支撑部件550可以结合患者检查台560和/或成像系统100的台架524的升高和降低而升高和降低。支撑部件550可以手动地升高和降低和/或使用可以位于底座部分540内的电动系统。当支撑部件550升高或降低到所期望的高度时它可以固定在适当的位置。

除了弯曲支撑部件550之外，在一些实施例中，支撑部件550可以包括一或多个平直片段(例如，轨道片段)，其中支撑部件550的至少一部分可在患者检查台560的顶部表面之上并且至少部分在支撑在其上的患者上方延伸。

在实施例中，支撑部件550也可以相对于底座部分540在箭头506的方向上可旋转，如图5中所示。举例来说，支撑部件550的平直部分550b可延伸穿过覆盖物552，所述覆盖物可相对于底座部分540在旋转轴承553上旋转。这可使得在不需要机器人臂301时支撑部件550能够旋转而不挡患者检查台560和患者的道。

在实施例中，可以对底座部分540进行加重以为附接到支撑部件550的机器人臂301提供稳定性。底座部分540可包围用于控制机器人臂301的操作的电子电路和/或处理器。用于电力和/或数据的一或多个连接可在支撑部件550之上或穿过支撑部件550延伸并且可将机器人臂301连接到控制系统(例如，计算装置)和/或可以位于底座部分540中的电源。底座部分540可以永久性地固定到成像系统100的底座520或可以可移除方式安装到底座520。举例来说，安装设备501可以使用移动推车或梭子(未图示)来移动且可以从移动推车/梭子抬升并且放置到成像系统303的底座520上。在实施例中，底座部分540可以夹持或以其它方式固定在底座520上的适当的位置。

在一些实施例中，安装设备501可以是沿底座520的长度可移动的。举例来说，安装设备501的底座部分540可包含与成像系统303的底座520上的轴承表面啮合的一或多个轴承元件(例如，辊或滑动件)并且可使得安装设备能够沿底座520的长度在箭头508的方向上平移。驱动机构可以安装在底座部分540的内部或下方以驱动安装设备501沿底座520的平移。在一些实施例中，安装设备501可能不包含用于平移安装设备501的驱动系统。安装设备501的底座部分540可以机械耦合到成像系统303的支柱522，例如，通过可沿底座520的长度延伸的一或多个刚性间隔物(未图示)。间隔物可使得能够调节安装设备501与支柱522之间的分离距离。支柱522沿底座520的平移可驱动它所附接到的安装设备501的平移。

例如图5中所示的系统可以用于进行多种不同的诊断和治疗方法。在一些实施例中，系统可以用于机器人辅助干预放射学过程。举例来说，机器人臂301的末端执行器可包含或可握持可以插入到在患者检查台560上的患者的身体中的创伤性手术工具，例如，活检针。成像系统303可获得可用于引导创伤性工具或器械的插入和位置确认的患者的图像(例如，CT扫描，例如，CT荧光检查扫描)。如图5中所示，在一些实施例中机器人臂301可以延伸到至少部分在成像台架524的孔307内的位置。

在实施例中，如图5中所示的系统可以用于图像引导式手术过程，并且可包含感测装置(例如，相机阵列)以用于追踪各种对象在手术空间内的相对位置和定向。运动追踪装置(例如，相机阵列)可以安装到安装设备501，例如，在支撑部件550上(例如，弯曲轨道)，类似于上文所描述的图1A到1C、3和4A到4D的实施例。替代地，运动追踪装置可以安装到成像系统303、患者检查台360或单独的推车。

图6A到6B说明用于机器人辅助手术的机器人臂301的安装设备601的另一实施例。安装设备601可以是可用于定位臂301的移动设备(即，推车或梭子)以用于进行手术过程以及用于机器人臂301的运送和/或存储。在此实施例中安装设备601包含具有多个轮603的底座部分602、从底座部分602向上延伸的一对支撑臂605a、605b，以及在支撑臂605a、605b之间延伸的支撑部件607。至少一个机器人臂301可以附接到支撑部件607。支撑部件607可以是机器人臂301所附接到的弯曲轨道。安装设备601可以类似于例如上文参考图1A到4D所描述的移动梭子330，然而在此实施例中支撑部件607并不在成像系统的台架的外表面之上延伸。安装设备601可具有与移动梭子330相比较小的轮廓(例如，高度和/或宽度尺寸)，如图1A到4D中所示。

安装设备601可以定位成邻近于患者检查台660。患者检查台660可以是手术台，例如，如图6A和6B中所示的杰克逊台。可以利用安装设备601和机器人臂301而具有或不具有位于手术室中的成像装置。图6A说明安装设备601和用于执行机器人辅助图像引导手术的机器人臂301而没有手术中成像系统。图6B说明安装设备601和用于执行机器人辅助图像引导手术的机器人臂301具有位于手术室中的成像系统303(例如，系统、C形臂系统等)。成像系统303可从患者检查台660的侧面接近患者以获得患者的图像。安装设备601可以定位成邻近于患者检查台660的端部使得机器人臂301可从安装设备601沿患者检查台660的长度延伸到手术区域。

底座部分602可包含平行于彼此延伸的一对间隔开的足部区段609、610。轮603(例如，脚轮)可以位于每个足部区段609、610的前方和后方以使得能够运送安装设备601。一或多个稳定器611可以从每个足部区段609、610的底部延伸以接触地板并且将安装设备601维持在固定位置中。稳定器612可以从相应的足部区段609、610手动地延伸并且可以手动地收缩到相应的足部区段609、610中(例如，举例来说，通过杠杆或脚踏板)。在一些实施例中，位于足部区段609、610中的电动系统可驱动稳定器的延伸和收缩。替代地或另外，轮603可以收缩到足部区段609、610中以将安装设备601在所期望的位置降低到地板。

支撑臂605a、605b可从底座部分602的后方延伸并且可以朝向安装设备601的前方的角度向上延伸。开放区域613可以界定在足部区段609、610、支撑臂605a、605b与支撑部件607之间。在实施例中，在安装设备601的两侧上的足部区段609、610和支撑臂605a、605b可能并不连接到彼此，除了在安装设备601的顶部之外(例如，通过支撑部件607)。这可使得安装设备601能够定位在患者检查台660之上，使得安装设备601可至少部分跨越患者检查台660，例如，在图6A和6B中所示。开放区域613可以被设计成以“跨越”配置容纳多种多样的不同类型的患者检查台。开放区域613也可在手术室内容纳其它装置，例如，麻醉机和/或梅奥架。在实施例中，开放区域613的宽度可为至少约32英寸且高度可为至少约50英寸。

足部区段609、610和/或支撑臂605a、605b可以经过加重以为附接到支撑部件607的机器人臂301提供稳定性。一或多个壳体可以形成于足部区段609、610和/或支撑臂605a、605b中以用于包围用于控制机器人臂301的操作和/或用于进行图像引导手术/手术导航的电子电路和/或处理器。用于电力和/或数据的一或多个连接件可在支撑部件607之上或穿过支撑部件607并且沿支撑臂605a、605b中的一个或两个延伸并且可将机器人臂301连接到控制系统614(例如，计算装置)和/或位于安装设备601中的电源。

如图6A到6B中所示，托架部件651可以位于支撑部件607上，并且机器人臂301可以安装到托架部件651。在一些实施例中，托架部件651可以是可沿支撑部件607的长度滑动的以调节机器人臂301的位置。

用于运动追踪系统305的光学传感器装置311(例如，多相机阵列)的支撑臂621可以位于安装设备601上。支撑臂621可以安装到支撑部件607，并且可以附接到托架部件651，如图6A到6B中所示。在此实施例中，支撑臂621包含通过关节623(例如，球形关节)连接的多个(例如，两个)刚性片段622。用户可通过在关节623上铰接刚性片段622来调节光学传感器装置111的位置和定向。支撑臂621可包含在手术过程期间在所期望的姿态中握持光学传感器装置311的特征。支撑臂621也可以折叠到压缩配置中以便于安装设备601的运送。

图7说明用于机器人辅助手术的机器人臂301的安装设备701的另一实施例。安装设备701可以是可用于定位臂301以用于进行手术过程以及用于机器人臂301的运送和/或存储的移动设备。安装设备701可包含底座703和从底座703延伸的支撑臂705，其中机器人臂301可紧固到支撑臂705。图7说明位于患者检查台707的端部的安装设备701使得机器人臂301可从安装设备701延伸到位于患者检查台707上的患者。运动追踪系统的光学传感器装置(例如，多相机阵列)也可以附接到安装设备701，如上文所描述。电源和其它电气组件(例如，计算机)可以容纳在安装设备701的底座703内。安装设备701可以是包含底座703上的轮的带轮推车以使得安装设备701能够跨越地板移动。替代地或另外，单独的梭子装置(未图示)可用于将安装设备701运送到所期望的位置并且将它留在固定位置中(例如，通过将它降低到地板)。梭子装置可随后移动离开安装设备701。在使用之后，梭子装置可用于从地板抬升安装设备701以用于运送到另一位置。

在图7的实施例中安装设备701与用于手术机器人臂的常规的推车相比可以是相对较小且轻质的。这可使得能够更容易的运输安装设备701和机器人臂301并且可减少在手术室中由手术机器人及其支撑结构占据的空间。在实施例中，安装设备701也可包含锚定设备709，所述锚定设备可以出于为安装设备701和机器人臂301提供更大稳定性的目的而部署。锚定设备709可以包括可以从底座703向下枢转以抵靠着地板放平的一或多个板形元件。重量可以提供在锚定设备709的顶部表面上以提供额外的压载物并且改进安装设备701和机器人臂301的稳定性。在一个实施例中，重量可以通过在锚定设备709之上在手术室中移动移动成像装置303或另一件沉重的装备来提供。

另外的实施例包含用于手术机器人臂的移动安装设备，所述移动安装设备包含用于与在手术室的地板中预先安装的特征匹配的对接系统。图8说明作为移动推车的安装设备801的第一实施例，所述移动推车具有带轮804的底座803和从底座803延伸的机器人臂301所附接到的支撑臂805。支撑臂805可以经铰接因此机器人臂301可以向上枢转到患者检查台860上方的升高位置，如图8中所示。在运送期间支撑臂805和机器人臂301可以朝向底座803向下枢转以改进推车的稳定性。运动追踪系统的光学传感器装置(例如，多相机阵列)也可以附接到安装设备801，如上文所描述。电源和其它电气组件(例如，计算机)可以容纳在安装设备801的底座803内。

在此实施例中对接系统807包含从安装设备801的底部表面延伸的第一对接元件809以及位于地板上和/或地板内的第二对接元件811。第二对接元件811可以是预先安装在手术室的地板中的插口。第二对接元件811可以预先安装在手术室的选择位置中，例如，邻近于固定手术台860或在顶置手术照明或通风系统下方。多个第二对接元件811可以围绕手术室预先安装在所选择的位置中。第一对接元件809可以是可以从底座803的底部(例如，通过电机或脚踏板或其它机械装置)延伸并进入到第二对接元件811中的螺纹连接器。第二对接元件811可具有与第一对接元件809的螺纹啮合的对应的螺纹以机械地耦合第一对接元件809和第二对接元件811。在实施例中，一旦对接系统807啮合，则第一对接元件809可以朝向安装设备801的底座803收缩回来以占用第一对接元件809与第二对接元件811之间的任何游隙并且为安装设备801提供增大的稳定性。在一些实施例中，安装设备801的轮804可与第一对接元件809的延伸协调而收缩到底座804中，因此当对接系统807啮合时安装设备801可以降低到地板。

在实施例中，第二对接元件811可以是埋头孔以促进与第一对接元件809的啮合。对接系统807也可包含额外的特征，例如，机械、光学和/或电磁特征以确保在第一对接元件809延伸之前安装设备801的底座803恰当地在第二对接元件811之上对准。在一些实施例中，对接系统807可包含用于电力和/或数据到安装设备801的连接和/或来自安装设备801的电力和/或数据的连接。

对接系统807可以通过致动释放机构(例如，按钮、脚踏板等)脱啮，这引起第一对接元件809和第二对接元件811彼此断开以便使得能够运送和/或重新定位安装设备801。在优选实施例中，当对接系统807脱啮时，第二对接元件811可以基本上与地板表面齐平且并不干扰医务人员或手术室内的其它装备。

虽然图8的实施例说明具有从安装设备801延伸以与地板中的插口啮合的连接器的对接机构807，但是应理解，对接机构807可包含从地板延伸以与安装设备801啮合的连接器。

图9说明用于手术机器人臂的与手术室地板中的预先安装的特征对接的移动安装设备的替代实施例。在此实施例中，可以使用单独的梭子装置(未图示)来移动安装设备901。安装设备901可以降低到地板安装件902上或滑动到地板安装件902中，所述地板安装件可以预先安装在手术室的地板中。安装设备901和/或地板安装件902可具有匹配的特征以促进所啮合的对准和锁定机构将安装设备901锁定到地板上的位置中。

在此实施例中安装设备901包含底座903和能够相对于底座903回转的吊杆臂905，如图9中所示。机器人臂301和运动追踪系统的光学传感器装置311可以附接到吊杆臂905。在一些实施例中，吊杆臂905相对于底座903的高度可以是可调节的。

图10说明用于机器人臂的安装设备1001的另一实施例，所述安装设备包含底座1003和从底座803延伸的机器人臂301所附接到的支撑臂1005。运动追踪系统的光学传感器装置(例如，多相机阵列)也可以附接到安装设备1001，如上文所描述。电源和其它电气组件(例如，计算机)可以容纳在安装设备1001的底座1003内。

图10的安装设备1001可以类似于上文参考图8所描述的安装设备801。然而，图10的安装设备1001并不是带轮的推车并且可以是使用单独的梭子装置(未图示)移动的。另外，安装设备1001可以定位成邻近于患者检查台的端部。图10的安装设备1001可包含对接机构1007，所述对接机构包含第一对接元件1009(例如，螺纹连接器)，所述第一对接元件与位于地板上和/或地板内的第二对接元件1011(例如，插口)啮合以将安装设备1001紧固到地板。

在一些实施例中，如上文所描述的多个安装设备801、901、1001可以与位于手术室地板中的各种位置的预先安装的对接特征对接。在手术期间使用的各种物品，例如，机器人臂、手术器械、器械托盘、相机、光源、监视器屏幕等，可以安装到安装设备801、901、1001。在实施例中，多个安装设备801、901、1001可以通过可能在手术区域之上或邻近于手术区域延伸的一或多个跨越部件(例如，交叉杆、桁架等)桥接，并且例如机器人臂、手术器械、器械托盘、相机、照明系统、监视器屏幕等一或多个物品可以从跨越部件悬吊下来的。

另外的实施例包含用于手术机器人臂的台安装件。台安装件方式可最小化用于安装手术机器人臂的安装设备的大小和占用面积同时使得机器人臂能够位于用于进行机器人辅助手术的有利的位置中。举例来说，安装到手术台的机器人臂可具有与患者的更接近的物理连接和关系，因此机器人臂可更好的遵循或适应患者的运动。根据各种实施例的台安装件可使得机器人臂能够沿患者检查台的边缘(即，沿患者的侧面)、在台的端部处(即，在患者的头部或足部处)和/或在患者上方安装，如下文进一步详细描述。在一些实施例中，台安装件可以是相对于患者检查台可移动的(例如，沿患者检查台的长度可滑动)以调节机器人臂在台上的位置。

图11A到11E说明用于将至少一个机器人臂301安装到手术台1160的台安装件1101的第一实施例。在此实施例中，台安装件1101可用于将机器人臂301安装到台1160的侧面1102和/或安装到台1160的端部1104。应理解，在一些实施例中，台安装件1101可经配置以仅将机器人臂301安装到台1160的侧面1102或安装到台1160的端部1104。

如图11A中所示，台安装件1101可包含可以放置在手术台面上的大体上平坦的平板部件1103。一或多个升高的平台1105a、1105b可从平板部件1103的外围延伸。升高的平台1105a、1105b可以是从手术台1160的侧面1102或端部1104悬伸出的。升高的平台1105a、1105b可包含安装表面1107以用于附接机器人臂301，如图11B到11E中所示。安装表面1107可任选地朝向患者检查台1160的表面成角度，如图11B到11E中所示。在实施例中，平板部件1103可以跨越手术台面1108的宽度放置，并且一或多个台面衬垫1110可以放置在平板部件1103的顶部表面之上。在台面衬垫1110和平板部件1103上的患者的重量可提供额外的压载物以改进台安装件1101和机器人臂301的稳定性。

升高的平台1105a、1105b可以与平板部件1103一体地形成或永久性地安装到平板部件1103，或替代地，升高的平台1105a、1105b可以是可从平板部件1103移除的。举例来说，如图11B和11C中所示，升高的平台1105b可以从台安装件1101移除并且机器人臂301可以在升高的平台1105a上安装到台1160的侧面1102。在图11D和11E中，升高的平台1105a可以从台安装件1101移除并且机器人臂301可以在升高的平台1105b上安装到台1160的端部1104。

台安装件1101可以是使用可跨越手术台1160的宽度夹持台安装件1101的夹持机构附接到手术台1160的。在各种实施例中，台安装件1101可以是设计成与不同类型的手术台一起使用的，所述不同类型的手术台就手术台的结构特征和/或尺寸而言可以是不同的。因此，可以利用台安装件1101的通用或半通用设计。如图11C中所示，平板部件1103可具有从平板部件1103的底部表面延伸并且抵靠着手术台1160的结构元件(例如，台1160的侧表面、侧轨道等)的第一突出部1111。与第一突出部1111相对，平板部件1103可包含往复部分1113，所述往复部分可包含在平板部件1103中的开口1117内滑动的对准特征(例如，棒1115)。往复部分1113可以朝向或离开平板部件1103的其余部分移动以调节平板部件1103的宽度。往复部分1113可具有从往复部分1113的底部表面延伸的第二突出部1119(参见图11C)并且可在台1160的相对侧上邻接结构元件(例如，台的侧表面，侧轨道等)。平板部件1103可以通过转动旋钮1121(参见图11A)抵靠着台1160的相对侧紧固，因此延伸穿过往复部分1113的螺纹连接器变为啮合在平板部件1103中的螺纹开口1119内。

除了如图11B到11E中所示的安装机器人臂301之外，如上文所描述的台安装件1101可用于将其它物品安装到手术台，例如，手术工具、器械托盘、相机、监视器/显示器、光源等。

图12A到12E说明用于将至少一个机器人臂301安装到手术台1160的台安装件1201的第二实施例。在此实施例中，台安装件1201可包含在手术台1160的顶部表面之上延伸的桥接区段1202。至少一个机器人臂301可以安装到桥接区段1202。

如图12A中所示，台安装件1201可包含可以放置在手术台面1108上的大体上平坦的平板部件1203。如在图11A到11E的实施例中，平板部件1203可以跨越手术台面1108的宽度放置，并且一或多个台面衬垫1110可以放置在平板部件1103的顶部表面之上。在台面衬垫1110和平板部件1203上的患者的重量可提供额外的压载物以改进台安装件1201和机器人臂301的稳定性。

台安装件1201可包含跨越手术台1160的宽度紧固台安装件1201的夹持机构。平板部件1203的往复部分1213可使得台安装件能够经调节以容纳不同的台宽度。如图12E中所示，第一突出部1211可从平板部件1203的底部表面延伸并且邻接手术台1160的结构元件。第二突出部1219可从平板部件1203的往复部分1213的底部表面延伸并且邻接在台1160的相对侧上的结构元件。台安装件1201通过转动旋钮1221(参见图12A)或抵靠着台1160的相对侧绷紧第一突出部1211和第二突出部1219的类似机构夹持到台1160。

在此实施例中桥接区段1202包含从平板部件1203延伸的四个垂直支撑部件1204的集合以及通过支撑部件1204支撑在台1160上方的安装表面1206。在此实施例中，安装表面1206具有拱形形状，然而应理解，安装表面可以是平坦的。支撑部件1204中的两个可延伸穿过在平板部件1203的外围中的开口1208。多个紧固件1210(例如，螺帽)可用于在开口1208内紧固支撑部件1204。其它两个支撑部件1204可延伸穿过平板部件1203的往复部分1213中的槽口1212。多个紧固件1210(例如，螺帽)可用于在槽口1212内紧固支撑部件1204。可以通过改变在平板部件1203上方延伸的支撑部件1204的长度来调节在台1160的顶部表面上方的安装表面1206的高度。

图12B到12E说明在手术台1160上方支撑机器人臂301的台安装件1201。机器人臂301可以安装在安装表面1206上的各种位置处。在实施例中，机器人臂301的底端可以安装到可移动支架(例如，类似于在图1A到1D中示出的支架360)，并且具有机器人臂301的支架可以是在桥接区段1202之上可滑动的以重新定位机器人臂301。如上文所说明和所描述的台安装件1201可用于将其它物品安装到手术台，例如，手术工具、器械托盘、相机、监视器/显示器、光源等。

在实施例中，如上文所示和所描述的多个台安装件1101、1201可以附接到手术台。多个台安装件1101、1201可以通过可在手术台之上或邻近于手术台延伸的一或多个连接部件(例如，交叉杆、桁架等)桥接，并且例如机器人臂、手术器械、器械托盘、相机、照明系统、监视器屏幕等的一或多个物品可以安装到连接部件。

图13说明用于手术机器人臂的台安装件的另一实施例。在此实施例中，机器人臂301安装到在地板上方支撑手术台60的柱50。在此实施例中安装设备1301包含固定到在台60下方的柱50的支撑元件1303以及在台60的表面上方从支撑元件1303向上延伸的支撑臂1305。机器人臂301可以安装到支撑臂1305。在实施例中，安装设备1301可以是可调节的使得机器人臂301可以邻近于台60的任一侧或任选地至少一端安装。安装设备1301还可用于安装用于运动追踪系统的光学传感器装置。

图14说明用于手术机器人臂301的天花板安装件1400的实施例。天花板安装件1400包含从天花板垂直地向下延伸的支撑部件1401。机器人臂301的底端304可以安装到支撑部件1401上的附接点1402，使得机器人臂301可延伸以到达手术台60上的患者。在一些实施例中，用于机器人臂301的附接点1402的高度可以是可调节的，例如通过朝向或离开天花板伸缩支撑部件1401。附接点1402也可以是相对于支撑部件1401可旋转的。在一些实施例中，整个支撑部件1401可以是沿轨道在天花板上或天花板内可移动的。用于运动追踪系统的光学传感器装置311的支撑臂1407也可以附接到支撑部件1401，如图14中所示。

前述方法描述仅作为说明性实例提供且并不意图需要或暗示各种实施例的步骤必须按所呈现的次序来执行。如所属领域的技术人员将了解，前述实施例中的步骤的次序可按任何次序执行。例如“之后”、“随后”、“接下来”等词语未必意图限制步骤的次序；这些词语可用于贯通方法的描述引导读者。另外，举例来说，使用冠词“一”、“一个”或“所述”对单数形式的权利要求要素的任何参考不应被解释为将所述要素限制为单数。

提供对所公开的方面的前述描述以使得所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。所属领域的技术人员将显而易见对这些方面的各种修改，且在不脱离本发明的范围的情况下，本文中所定义的一般原理可应用于其它方面。因此，本发明并不意图限于本文中所示的方面，而应符合与本文中所公开的原理和新颖特征相一致的最广泛范围。

Claims (42)

1.一种用于接近于成像装置安装至少一个机器人臂的移动梭子，其包括：

移动底座，其经配置以将所述梭子移动到邻近于所述成像装置的位置；以及

支撑部件，其用于安装至少一个机器人臂，所述支撑部件由所述移动底座支撑并且当所述梭子移动到邻近于所述成像装置的所述位置时在所述成像装置的台架之上至少部分地延伸。

2.根据权利要求1所述的移动梭子，其进一步包括：

支架，其具有用于安装机器人臂的底端的安装表面，所述支架可沿所述支撑部件的长度移动到各种位置。

3.根据权利要求1所述的移动梭子，其中所述支撑部件包括弯曲轨道。

4.根据权利要求1所述的移动梭子，其中所述移动梭子包括从所述移动底座延伸的至少一个臂，所述支撑部件由所述至少一个臂支撑。

5.根据权利要求4所述的移动梭子，其中所述移动梭子包括从所述底座的相对侧延伸的至少两个臂，其中第一臂连接到所述支撑部件的第一侧并且第二臂连接到所述支撑部件的第二侧。

6.根据权利要求5所述的移动梭子，其中所述第一臂和第二臂从所述支撑部件偏移，所述第一臂通过横向连接部分连接到所述支撑部件的第一侧并且所述第二臂通过横向连接部分连接到所述支撑部件的第二侧。

7.根据权利要求1所述的移动梭子，其中所述移动底座包括：

一对彼此间隔开的轨道；

多个轮，其附接到所述移动底座，其中所述轮的至少一部分附接到所述轨道；以及

连接部件，其在所述轨道之间接近于所述移动底座的第一端延伸。

8.根据权利要求7所述的移动梭子，其中所述对轨道是间隔开的使得所述轨道可邻近于所述成像系统的底座的第一侧和第二侧移动并且所述连接部件包括在所述成像系统的所述底座的顶部表面之上可移动的升高的桥接部分。

9.根据权利要求1所述的移动梭子，其进一步包括用于安装到所述支撑部件的运动追踪系统的光学感测装置的支撑臂。

10.根据权利要求9所述的移动梭子，其中所述支撑臂经配置以调节所述光学感测装置的所述位移和/或定向。

11.根据权利要求9所述的移动梭子，其中所述支撑臂安装到可沿所述支撑部件的长度移动到各种位置的支架。

12.根据权利要求11所述的移动梭子，其中机器人臂的所述底端安装到第一支架并且用于所述光学感测装置的所述支撑臂安装到第二支架，并且所述第一支架和第二支架可独立地在所述支撑部件上移动。

13.一种用于机器人臂的安装设备，其包括：

底座部分，其支撑在成像系统的底座上；以及

支撑部件，其在患者检查台的顶部表面之上从所述底座部分延伸，所述支撑部件包含用于机器人臂的安装表面。

14.根据权利要求13所述的安装设备，其中以下各项中的至少一个：

(a)所述支撑部件的高度是相对于所述底座部分可调节的；

(b)所述支撑部件是相对于所述底座部分可枢转的；以及

(c)所述安装设备是沿所述成像系统的所述底座的长度可平移的。

15.一种用于机器人臂的移动安装设备，其包括：

底座部分；

一对支撑臂，其从所述底座向上延伸；以及

支撑部件，其用于安装至少一个机器人臂，所述支撑部件在所述支撑臂之间延伸，其中开放区域界定在所述底座部分之间，所述对支撑臂和所述支撑部件以及所述开放区域经大小和形状设定以在所述开放区域内容纳手术台。

16.根据权利要求15所述的移动安装设备，其中所述底座部分包括一对足部区段，所述足部区段具有附接到所述足部区段的轮以用于运送所述安装设备。

17.根据权利要求16所述的移动安装设备，其中多个稳定器从所述足部区段选择性地部署以防止所述安装设备移动。

18.根据权利要求16所述的移动安装设备，其中所述支撑部件包括在所述对支撑臂之间延伸的弯曲轨道。

19.根据权利要求18所述的移动安装设备，其中所述支撑臂中的每一个从相应的足部区段的后部延伸并且朝向所述安装设备的前侧成角度地向上延伸。

20.根据权利要求15所述的移动安装设备，其进一步包括可沿所述支撑部件移动的托架部件，所述机器人臂安装到所述托架部件。

21.根据权利要求15所述的移动安装设备，其进一步包括用于安装到所述支撑部件的运动追踪系统的光学传感器装置的支撑臂。

22.根据权利要求21所述的移动安装设备，其中所述支撑臂包括铰接在一或多个关节上的多个刚性片段以调节所述光学传感器装置的所述位置和定向。

23.一种用于机器人臂的安装设备，其包括：

底座部分；

支撑部件，其由所述底座部分支撑并且包含用于机器人臂的安装表面；以及

锚定设备，其是从所述底座部分选择性地可部署的，所述锚定设备包括耦合到所述底座部分并且在部署时抵靠着所述地板放平的至少一个板形元件使得重量可以提供在所述至少一个板形元件的所述顶部表面上以改进所述安装设备的稳定性。

24.根据权利要求23所述的安装设备，其中所述锚定设备通过从所述底座部分向下枢转所述至少一个板形元件以抵靠着所述地板放平而部署。

25.一种用于机器人臂的安装设备，其包括：

移动底座；

支撑部件，其由所述底座支撑并且包含用于机器人臂的安装表面；以及

对接系统，其包括在所述底座上的第一对接元件，所述第一对接元件与预先安装在地板上的第二对接元件选择性地啮合以将所述移动底座和支撑部件维持在所述地板上的固定位置处。

26.根据权利要求25所述的安装设备，其中所述移动底座包括使得所述移动底座能够跨越所述地板移动的轮。

27.根据权利要求25所述的安装设备，其中所述移动底座是使用单独的梭子装置跨越所述地板移动的。

28.根据权利要求25所述的安装设备，其中所述第一对接元件包括从所述底座的底部表面延伸的螺纹连接器并且所述第二对接元件包括接纳所述螺纹连接器的所述地板中的插口。

29.根据权利要求25所述的安装设备，其进一步包括有助于在所述对接系统啮合之前所述底座在所述第二对接元件之上的恰当对准的至少一个对准特征。

30.根据权利要求25所述的安装设备，其中多个第二对接机构预先安装在手术室内的各种位置中，并且所述移动底座可移动到所述各种位置中的每一个以用于对接到所述地板。

31.根据权利要求25所述的安装设备，其进一步包括用于由所述移动底座支撑的运动追踪系统的光学传感器装置的支撑臂。

32.一种用于将机器人臂安装到手术台的安装设备，其包括：

平板部件，其跨越所述手术台的台面的宽度延伸；

夹持机构，其将所述平板部件夹持到所述手术台；以及

安装表面，其耦合到所述平板部件并且从所述平板部件升高，所述安装表面经配置以支撑手术机器人臂的底端。

33.根据权利要求32所述的安装设备，其中所述平板部件位于所述台面之上并且在所述手术台的台面衬垫下方。

34.根据权利要求32所述的安装设备，其中所述安装表面是从所述手术台的一侧或端部悬伸出的升高的平台。

35.根据权利要求34所述的安装设备，其中所述平台是朝向所述手术台成角度的。

36.根据权利要求34所述的安装设备，其中所述安装表面是在所述手术台的顶部表面之上从所述平板部件延伸的桥接区段的表面。

37.根据权利要求32所述的安装设备，其中所述平板部件包括调节所述安装设备的所述大小以容纳不同台宽度的往复部分。

38.根据权利要求32所述的安装设备，其中所述夹持机构包括：第一突出部，其从所述平板部件的底部表面延伸以邻接所述手术台的结构元件；以及第二突出部，其从所述往复部分的底部表面延伸以邻接在所述手术台的相对侧上的所述手术台的结构元件；以及连接器，其延伸穿过所述往复部分并且与所述平板部件中的开口啮合以抵靠着所述手术台的相对侧紧固所述第一突出部和所述第二突出部。

39.根据权利要求38所述的安装设备，其中所述连接器包括耦合到旋钮的螺纹连接器。

40.根据权利要求38所述的安装设备，其中所述安装表面是在所述手术台的顶部表面之上从所述平板部件延伸的桥接区段的表面，所述桥接区段包括在所述手术台的所述顶部表面之上支撑所述安装表面的多个支撑部件，其中支撑部件的第一集合延伸穿过所述平板部件中的开口并且支撑部件的第二集合延伸穿过所述往复部分中的槽口。

41.一种用于将机器人臂安装到通过柱支撑在地板上方的手术台的安装设备，其包括：

支撑元件，其在所述手术台下方固定到所述柱；以及

支撑臂，其在所述手术台的所述表面上方从所述支撑元件向上延伸，所述支撑臂包含用于手术机器人臂的安装表面。

42.一种用于手术机器人臂的天花板安装件，其包括：

支撑部件，其从天花板垂直地向下延伸，所述支撑部件具有用于手术机器人臂的安装表面。