CN111971150A - 手术机器人手推车放置的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种放置手术机器人手推车组件的方法包含：确定第一手术机器人手推车组件相对于手术台的第一位置；计算所述第一手术机器人手推车组件朝向所述第一手术机器人手推车组件相对于所述手术台的第二位置的路径，其中在所述第二位置，所述第一手术机器人手推车组件与所述手术台间隔开第一安全距离；使所述第一手术机器人手推车组件自主地朝向其所述第二位置移动；以及在所述第一手术机器人手推车组件朝向其所述第二位置移动时，检测沿着所述第一手术机器人手推车组件的所述路径的潜在碰撞。

Description

手术机器人手推车放置的系统和方法
技术领域
本公开涉及可移动手术机器人系统，并且更具体地，涉及便于相对于手术台放置一个或多个手术机器人手推车组件的系统和方法。
背景技术
手术机器人系统由于其准确性和便利性的增加而用于微创医疗程序。在手术机器人系统中，机器人臂支撑手术器械，末端执行器通过腕组件安装到所述手术器械。在操作中，机器人臂通过患者的手术入口或天然孔口将手术器械插入小切口中或将手术器械保持在小切口中，以将末端执行器置放在患者身体内的工作部位处。
市场上的大多数手术机器人系统沉重且静止不动，需要马达驱动的托盘搬运车来重新安置。在一些更现代的手术机器人系统中，机器人臂被支撑在可移动手术机器人手推车上，所述可移动手术机器人手推车具有带有一组脚轮的基座部分。这是有益的，因为可以使手术机器人系统根据需要在各个房间之间以及相对于手术台的各个位置之间移动，而无需托盘搬运车。
然而，微创医疗程序需要高度的准确性、精确性和速度，并且因此，用于微创医疗程序的可移动手术机器人系统需要相对于手术台精确放置，以实现针对特定手术程序的最优定位。
因此，需要相对于手术台精确地定位和置放手术机器人手推车，并且以高度的准确性、精确性和可移动性来实现这一点。
发明内容
根据本公开的方面，提供了一种放置手术机器人手推车组件的方法。所述方法包含：确定第一手术机器人手推车组件相对于手术台的第一位置；计算所述第一手术机器人手推车组件朝向所述第一手术机器人手推车组件相对于手术台的第二位置的路径，其中在所述第二位置，所述第一手术机器人手推车组件与所述手术台间隔开第一安全距离；使所述第一手术机器人手推车组件自主地朝向其第二位置移动；以及在所述第一手术机器人手推车组件朝向其第二位置移动时，检测沿着所述第一手术机器人手推车组件的所述路径的潜在碰撞。
在本公开的一个方面，所述方法进一步包含：确定第二手术机器人手推车组件相对于所述第一手术机器人手推车组件和所述手术台的第一位置；计算所述第二手术机器人手推车组件朝向所述第二手术机器人手推车组件相对于所述第一手术机器人手推车组件和所述手术台的第二位置的路径，其中在所述第二位置，所述第二手术机器人手推车组件与所述第一手术机器人手推车组件间隔开第二安全距离且与所述手术台间隔开第三安全距离；使所述第二手术机器人手推车组件自主地朝向其第二位置移动；以及在所述第二手术机器人手推车组件朝向其第二位置移动时，检测沿着所述第二手术机器人手推车组件的所述路径的潜在碰撞。
在本公开的另一方面，所述方法可包含从视觉传感器获得第一传感器数据，以确定所述第一手术机器人手推车组件的所述第一位置且确定所述第二手术机器人手推车组件的所述第一位置。
在本公开的又一方面，所述方法可包含从地板传感器获得第二传感器数据，以确定所述第一手术机器人手推车组件的所述第一位置且确定所述第一手术机器人手推车组件的所述第一位置。
在本公开的再一方面，所述方法可包含从所述第一手术机器人手推车组件获得第三传感器数据，以确定所述第二手术机器人手推车组件的所述第一位置。
在本公开的方面中，所述方法可包含从所述手术台获得第四传感器数据，以确定所述第一手术机器人手推车组件的所述第一位置。
在本公开的一个方面，所述方法可包含更新环境地图以合并所述第一手术机器人手推车组件的所述第一位置和所述第二手术机器人手推车组件的所述第一位置。
在本公开的另一方面，所述方法可包含在检测到所述第二手术机器人手推车组件与所述第一手术机器人手推车组件之间的潜在碰撞后，确定所述第二手术机器人手推车组件的第三位置。
在本公开的又一方面，所述方法可包含在检测到所述第二手术机器人手推车组件与所述第一手术机器人手推车组件之间的潜在碰撞后，确定对所述第二手术机器人手推车组件进行故障排除的需求。
在本公开的再一方面，所述方法可包含使所述第一手术机器人手推车组件和所述第二手术机器人手推车组件同时朝向其相应的第二位置移动。
根据本公开的另一方面，提供了一种在手术室内置放多个手术机器人手推车组件的方法。所述方法包含：从手术室传感器获得第一传感器数据；确定第一手术机器人手推车组件的第一位置且确定第二手术机器人手推车组件的第一位置，所述第一手术机器人手推车组件包含具有第一传感器和第一传输器的第一基座部分，且所述第二手术机器人手推车组件包含具有第二传感器和第二传输器的第二基座部分；计算所述第一手术机器人手推车组件朝向所述第一手术机器人手推车组件的第二位置的第一路径，且计算所述第二手术机器人手推车组件朝向所述第二手术机器人手推车组件的第二位置的第二路径；使所述第一手术机器人手推车组件和所述第二手术机器人手推车组件分别自主地朝向其第二位置移动；在所述第一手术机器人手推车组件朝向其第二位置移动时以及在所述第二手术机器人手推车组件朝向其第二位置移动时，检测沿着所述第一路径和所述第二路径的潜在碰撞；以及在使所述第一和第二手术机器人手推车组件分别移动到其第二位置后，用所述第一手术机器人手推车组件的所述第二位置和所述第二手术机器人手推车组件的所述第二位置更新环境地图。
在本公开的一个方面，所述方法可包含根据从所述手术室传感器获得的所述第一传感器数据，确定所述第一手术机器人手推车组件的所述第一位置，且确定所述第二手术机器人手推车组件的所述第一位置。
在本公开的另一方面，所述方法可包含从所述第一手术机器人手推车组件的所述第一传感器获得第二传感器数据，以确定所述第二手术机器人手推车组件的所述第一位置。
在本公开的又一方面，所述方法可包含从所述第二手术机器人手推车组件的所述第二传感器获得第三传感器数据，以确定所述第一手术机器人手推车组件的所述第一位置。
在本公开的再一方面，所述方法可包含计算所述第一手术机器人手推车组件的所述第二位置，且计算所述第二手术机器人手推车组件的所述第二位置，以维持所述第一手术机器人手推车组件与第二手术机器人手推车组件之间的第一安全距离，且维持所述第一和第二手术机器人手推车组件与手术台之间的第二安全距离。
在本公开的一个方面，所述方法可包含当所述第一手术机器人手推车组件与第二手术机器人手推车组件之间的距离小于所述第一安全距离时，使所述第二手术机器人手推车组件自主地移动到其第三位置。
在本公开的另一方面，所述方法可包含当使所述第二手术机器人手推车组件移动到其第三位置时，更新所述环境地图以将所述第二手术机器人手推车组件的所述第三位置登记为所述第二手术机器人手推车组件的当前位置。
根据本公开的又一方面，提供了一种手术机器人手推车组件。所述手术机器人手推车组件包含：机器人臂；以及基座部分，其被配置为在其上以可操作方式支撑所述机器人臂。所述基座部分包含视觉引导系统，所述视觉引导系统具有：投影仪，其被安装在所述基座部分上；显示器，其被安装在所述基座部分上；以及多个灯，其被安装在所述基座部分上并在其上间隔开。所述投影仪被配置为投射对应于朝向目标位置的移动方向的图案。所述显示器被配置为表示对应于朝向所述目标位置的所述移动方向的视觉指示。所述多个灯中的至少一个灯被配置为对应于朝向所述目标位置的所述移动方向选择性地照明。
在本公开的一个方面，由所述投影仪投射的所述图案可被配置为在所述基底部分沿着所述图案朝向所述目标位置移动时改变。
下文参考附图更详细地描述本公开的示例性实施例的其它细节和方面。
附图说明
并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且连同上文给出的本公开的一般描述以及下文给出的一个或多个示例性实施例的详细描述一起用以解释本公开的原理，其中：
图1是根据本公开的包含机器人手术组件的机器人手术系统的示意性说明；
图2是图1的机器人手术系统的手术机器人手推车组件的透视图，示出根据本公开的实施例的支撑在基座部分上的机器人臂；
图3是示出根据本公开的置放图2的手术机器人手推车组件的方法的流程图；
图4是图1的机器人手术系统的手术室的俯视平面图，示出在第一位置的多个手术机器人手推车组件；
图5是图4的手术室的俯视平面图，示出在第二位置的多个手术机器人手推车组件；
图6是图4的手术室的俯视平面图，示出在第三位置的多个手术机器人手推车组件；
图7是图1的机器人手术系统的手术机器人手推车组件的透视图，示出根据本公开的另一实施例的支撑在基座部分上的机器人臂；并且
图8是图1的机器人手术系统的手术室的俯视平面图，示出根据本公开的另一实施例的多个手术机器人手推车组件。
具体实施方式
本公开提供了有助于用于朝向目标位置定位并移动一个或多个手术机器人手推车组件以相对于手术台最优地置放一个或多个机器人臂的自动和手动方式的系统和方法。参考附图详细地描述本公开的实施例，其中相同的附图标记在若干视图中的每一个中表示相同或对应的元件。
首先参考图1，示出了手术系统，例如机器人手术系统1。在实施例中，机器人手术系统1被配置为在手术室“OR”中使用，并且具体地说，被配置为对躺在手术台“ST”上的患者“P”使用，患者将借助于下文详述方式以微创方式进行治疗。机器人手术系统1通常包含多个机器人臂2、3；控制装置4；以及与控制装置4耦合的操作控制台5。
在实施例中，手术台“ST”包含一个或多个传感器16和围绕手术台外围安置的传输器18。传感器16可被配置为接收例如射频(RF)信号(例如，超宽带RF信号)、超声波以及红外(IR)信号，并且传输器18可被配置为发射相同的信号。
机器人臂，例如机器人臂2，可耦合到手术台“ST”。替代地，机器人臂，例如机器人臂3，可被支撑在手术机器人手推车组件100上。
操作控制台5包含：显示装置6，其特别地设置成显示三维图像；以及手动输入装置7、8，外科医生等人员(未示出)借助于所述手动输入装置能够在第一操作模式下遥控机器人臂2、3，此原则上为本领域技术人员所知。机器人臂2、3中的每一个可由通过接合件连接的多个部件组成，并且可包含手术器械，例如可拆卸地与其附接从而以微创方式治疗患者“P”的机电器械10。
机器人臂2、3可由连接到控制装置4的电驱动器(未示出)来驱动。控制装置4(例如，计算机)设置成激活驱动器，确切地说借助于计算机程序激活驱动器，其方式为使得机器人臂2、3和因此机电器械10(包含机电末端执行器(未示出))根据借助于手动输入装置7、8限定的移动来执行所要移动。还可设置控制装置4，其方式为使得控制装置4调节机器人臂2、3和/或驱动器的移动。在实施例中，手术机器人手推车组件100可经由手动输入装置7、8来控制。另外/替代地，控制装置4可被配置为调节手术机器人手推车组件100的移动。
机器人手术系统1还可包含多于两个的机器人臂2、3，额外机器人臂同样连接到控制装置4且可借助于操作控制台5遥控。手术器械，例如机电器械10(包含机电末端执行器)，还可附接到额外机器人臂。机器人手术系统1还可包含支撑机器人臂3的多个手术机器人手推车组件100，例如，第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b，如图4-6所示。第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车100b同样被配置为连接到控制装置4和/或手动输入装置7、8。
在实施例中，机器人手术系统1进一步包含与一个或多个手术室传感器14通信的数据库12。提供数据库12以存储一个或多个环境地图12a，所述环境地图12a表示安置在手术室“OR”内的实体(例如，手术台“ST”以及第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b)的位置。可从预编程的输入生成环境地图12a和/或从手术室传感器14采集的数据和/或从手术台“ST”以及第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b收集的数据生成环境地图12a，如下文将详述。环境地图12a包含静态地图部分12a1和动态地图部分12a2。静态地图部分12a1表示手术室“OR”的尺寸或边界以及例如手术台“ST”等任何地标的位置。动态地图部分12a2表示通过迭代地合并通知例如第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b等可移动实体的当前位置的数据而生成的当前工作环境。
数据库12还可包含患者数据12b，例如分配给患者“P”的术前数据和/或身体结构图集。数据库12还可与操作控制台5耦合，使得环境地图12a和/或患者数据12b可显示在显示装置6上。
手术室传感器14可包含安装在手术室“OR”的天花板上的视觉传感器14a和围绕手术台“ST”安置的地板传感器14b。视觉传感器14a可包含一个或多个照相机、摄像机和/或成像器，所述一个或多个照相机、摄像机和/或成像器被配置为检测手术机器人手推车组件100(图2)的基座部分130和手术台“ST”的三维几何结构。在实施例中，视觉传感器14a可被配置为识别并跟踪独特标记物“M”，例如安置在手术机器人手推车组件100的基座部分130上的标志和/或几何标记。地板传感器14b可并入被感测的覆地板物内且被配置为检测手术机器人手推车组件100的基座部分130的位姿或定向。数据库12和手术室传感器14与控制装置4耦合，使得控制装置4可合并来自环境地图12a、患者数据12b和手术室传感器14的信息以调节手术手推车机器人组件100的移动。
如图1所示，上文详述的机器人手术系统1的各个部件可经由有线和/或无线方式彼此耦合，以在其间发送和接收数据。
关于机器人手术系统的构造和操作的详细论述，可参考2011年11月3日提交的名称为《医疗工作站(Medical Workstation)》的第8,828,023号美国专利，其全部内容以引用的方式并入本文中。
参考图2，大体上识别根据本公开的被配置以供使用的手术机器人手推车组件100的一个示例性实施例，不过还设想到，本公开的各方面及特征类似地并入到任何合适的手术机器人手推车组件中。手术机器人手推车组件100通常包含机器人臂3、竖直立柱120和基座部分130。基座部分130包含耦合到其上的多个脚轮140、150和160。脚轮140、150和160中的每一个被配置为围绕相应枢转轴线旋转，且被配置为允许手术机器人手推车组件100移动或禁止手术机器人手推车组件100移动。
关于手术机器人车组件的构造和操作的详细论述，可参考2018年4月3日提交的名称为《具有选择性轮对准的手术机器人手推车(SURGICAL ROBOTIC CART WITH SELECTIVEWHEEL ALIGNMENT)》的第15/765,544号美国专利申请案，和/或2018年4月16日提交的名称为《机器人臂的重力补偿(GRAVITY COMPENSATION FOR ROBOTIC ARM)》的第62/658,101号美国临时专利申请案，其中每个申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
继续参考图2，手术机器人手推车组件100包含照相机132、一个或多个传感器134、传输器136和安置在基座部分130上的独特标记物“M”。在实施例中，传感器134可间隔开且沿着基座部分130的外围安置，使得可通过确定传感器134中的哪个传感器首先接收到来自例如第二手术机器人手推车组件100b(图4)传输器136和/或手术台“ST”的传输器18等来源的信号来获得基座部分130的相对位姿或定向。替代地，照相机132、传感器134、传输器136和独特标记物“M”可围绕手术机器人手推车组件100的其它部件(例如，竖直立柱120)安置。
类似于手术台“ST”的传感器16，传感器134可被配置为接收例如RF信号(例如，超宽带RF信号)；超声波；以及IR信号，且类似于手术台“ST”的传输器18，传输器136可被配置为发射相同的信号。如将参考图3-6在下文详细描述，考虑手术台“ST”的传感器16和传输器18以及手术机器人手推车组件100的照相机132、传感器134和传输器136被配置为协作以提供例如第一手术机器人手推车组件100a相对于安置在手术室“OR”内的第二手术机器人手推车组件100b和手术台“ST”的准确和稳固定位。此外，手术台“ST”的传感器16和传输器18以及照相机132、传感器134和传输器136被配置为协作以提供多个手术机器人手推车组件100中的每一个相对于手术台“ST”的相对定向的准确测量。
参考图3-6，结合图1和2，描述了以下示例性方法：使用机器人手术系统1以在手术台“ST”周围自动置放第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b，使得第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b的机器人臂3相对于彼此和手术台“ST”最优地置放以完成指定任务。尽管仅描述了两个手术机器人手推车组件，但考虑任何数量的手术机器人手推车组件可并入机器人手术系统1中。在手术台“ST”周围置放第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b的过程通常包含定位阶段(例如，步骤S200)、路径规划阶段(例如，步骤S208)、移动阶段(例如，步骤S214)和确认放置阶段(例如，步骤S224)，如下文将详述。考虑机器人手术系统1提供了并入到下文详述的各个阶段中的安全系统，以防止第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b与位于手术室“OR”内的任何实体之间的意外碰撞。此安全系统将合并传感器，例如生成对象的3D表面点云的LIDAR，以辨别臂和手术台相对于彼此的边缘或外围/边界的物理存在。安全系统会将此边界信息与手推车相对于彼此和手术台的当前移动以及预测的未来移动相结合，以判定是否可能发生碰撞以及是否如此调整手推车相对于彼此和/或手术台的路径。此安全系统还可将臂和/或手术台的已知几何配置与臂和/或手术台的已知位姿相结合，以计算潜在碰撞且采取纠正性行动来防止这种情况。以此方式，无需用于测量表面边界的传感器。应注意，就评估与例如手术室工作人员和/或在房间四处移动的设备等具有未知先前几何形状的对象的潜在碰撞而言，需要使用表面几何结构测量传感器。
首先转而参看图3和4，在步骤S200，开始定位阶段。在定位阶段开始之后，在步骤S202，获得传感器数据，以在步骤S204确定第一手术机器人手推车组件100a相对于第二手术机器人手推车组件100b和手术台“ST”的当前位置“PA1”以及第二手术机器人手推车组件100b相对于第一手术机器人手推车组件100a和手术台“ST”的当前位置“PB1”。在实施例中，从手术室“OR”的视觉传感器14a和地板传感器14b获得传感器数据。替代地/另外，可通过在第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b与手术台“ST”之间发送和接收信号来分别确定第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b的当前位置“PA1”和“PA2”。
在实施例中，如果操作员或临床医生“C”位于手术室“OR”内，则可向临床医生“C”提供标记138，所述标记138被配置为传输对应于临床医生“C”相对于第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b以及手术台“ST”的当前位置“PC1”的信号。可由视觉传感器14a、地板传感器14b和手术台“ST”的传感器16中的一个或多个传感器以及/或第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b中的每一个的照相机132和传感器134来确定临床医生“C”的当前位置“PC1”。
在定位阶段之后，在步骤S206，通过将第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b以及临床医生“C”的当前位置“PA1”、“PB1”和“PC1”分别并入动态地图部分12a2，并且将动态地图部分12a2与静态地图部分12a1合并或对准，来更新环境地图12a，以表示手术室“OR”边界内的当前位置“PA1”、“PB1”和“PC1”。
接下来转而参看图5，结合图3，在步骤S208，由控制装置4开始路径规划阶段。在步骤S210，控制装置4至少使用在定位阶段期间收集的更新的环境地图12a和患者数据12b来计算第一手术机器人手推车组件100a的第二目标位置“PA2”和第二手术机器人手推车组件100b的第二目标位置“PB2”，以便相对于手术台“ST”最优地置放每个机器人臂3(图2)。步骤S210包含标绘第一手术机器人手推车组件100a的路径“X1”和第二手术机器人手推车组件100b的路径“X2”，这避免了在分别到第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b的第二位置“PA2”和“PB2”途中的任何障碍物。
在实施例中，如图5所示，控制装置4计算第一手术机器人手推车组件100a的路径“X1”以避免第一手术机器人手推车组件100a与手术台“ST”之间的碰撞，且计算第二手术机器人手推车组件100b的路径“X2”以避免第二手术机器人手推车组件100b与临床医生“C”之间的碰撞。
接下来在步骤S212，如果控制装置4确定当第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b分别在第二位置“PA2”和“PB2”时，第一手术机器人手推车组件100a与第二手术机器人手推车组件100b之间将存在安全距离“D1”，且第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b中的每一个与手术台“ST”之间将存在安全距离“D2”，则控制装置4指示第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b朝向相应的第二位置“PA2”和“PB2”移动。
然而，如果控制装置4确定当第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b分别在第二位置“PA2”和“PB2”时，第一手术机器人手推车组件100a与第二手术机器人手推车组件100b之间的距离将小于安全距离“D1”且/或第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b中的每一个与手术台“ST”之间的距离将小于安全距离“D2”，则机器人手术系统1返回到步骤S202以获得如上文所描述的其它传感器数据。
参考图3、5和6，一旦完成路径规划阶段，则在步骤S214开始移动阶段，在此期间，基于从控制装置4接收的指令，第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b分别自主地朝向第二位置“PA2”和“PB2”移动。考虑可使第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b分别连续或同时朝向第二位置“PA2”和“PB2”移动。考虑第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b可配备有动力轮和转向组件，以使其自动移动。
在步骤S216，在第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b分别朝向第二位置“PA2”和“PB2”移动时，第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b中的每一个的传感器134被配置为，除了在如上文所描述的路径规划阶段期间预先检测障碍物以外，还持续检测近距离接触可能性的迹象。可使用计算机图形和机器人导航的成熟技术来计算近距离接触可能性(例如，参见《FCL：碰撞和接近查询的通用库(FCL:A general purpose library for collision and proximity queries)》，机器人与自动化(Robotics and Automation)(ICRA)，2012IEEE国际会议，数字对象标识符：10.1109/ICRA.2012.6225337)。
在步骤S216，在如图6所示第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b分别位于第二位置“PA2”和“PB2”的情况下，如果第二手术机器人手推车组件100b的传感器134检测到第一手术机器人手推车组件100a与第二手术机器人手推车组件100b之间的潜在接触距离“D3”，则在步骤S218，第二手术机器人手推车组件100b被配置为确定是否需要进行故障排除。
在步骤S220，如果需要进行故障排除，则第二手术机器人手推车组件100b被配置为停止移动且经由传输器136向手术室“OR”中的临床医生“C”和/或手术室外部的观察者(未示出)广播信号，指示与第一手术机器人手推车组件100a或手术台“ST”发生碰撞的可能性。
在步骤S222，如果不需要进行故障排除，则第二手术机器人手推车组件100b被配置为经由传输器136向控制装置4发信号，指示与第一手术机器人手推车组件100a或手术台“ST”发生碰撞的可能性。遵循来自第二手术机器人手推车组件100b的指示，控制装置4确定第二手术机器人手推车组件100b的第三位置“PB3”，使得第二手术机器人手推车组件100b避免与第一手术机器人手推车组件100a或手术台“ST”发生碰撞。考虑计算第二手术机器人手推车组件100b的第三位置“PB3”以使第二手术机器人手推车组件100b能够继续执行其指定任务，同时避免与第一手术机器人手推车组件100a和手术台“ST”发生碰撞。
一旦确定了第二手术机器人手推车组件100b的第三位置“PB3”，则机器人手术系统1返回到步骤S214，其中开始移动阶段以使第二手术机器人手推车组件100b移动到第三位置“PB3”。尽管未在图6中具体示出，但考虑第一手术机器人手推车组件100a被配置为响应于检测到第一手术机器人手推车组件100a与第二手术机器人手推车组件100b之间的潜在接触距离“D3”而类似于第二手术机器人手推车组件100b进行操作。
继续参考图3，替代地，如果在步骤S216之后第二手术机器人手推车组件100b的传感器134未检测到第一手术机器人手推车组件100a与第二手术机器人手推车组件100b之间的潜在接触距离“D3”，则在步骤S224，开始确认放置阶段。一旦控制装置4确定第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b在相应的指定位置(例如，位置“PA2”和“PB2”或“PB3”)，则在步骤S226，类似于步骤S204的过程来更新环境地图12a。具体地，更新环境地图12a的动态地图部分12a2以将第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b的位置“PA2”和“PB2”/“PB3”分别登记为其相应的当前位置。接下来，再次将环境地图12a的更新的动态地图部分12a2与环境地图12a的静态地图部分12a1合并或对准，以表示在手术室“OR”边界内的当前位置“PA2”和“PB2”/“PB3”。
在确认放置阶段之后，在步骤S228，第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b被配置为执行相应的指定任务(例如，医疗程序)。考虑如上文参考图3-6的方法步骤中所描述，可对第一手术机器人手推车组件100a和第二手术机器人手推车组件100b的位置进行进一步调整。
现转而参看图7，示出了根据本公开的另一方面提供的手术机器人手推车组件300。类似于手术机器人手推车组件100，手术机器人手推车组件300通常包含机器人臂30、竖直立柱320和基座部分330。基座部分330包含与其耦合的多个脚轮340、350和360。
基座部分330还包含视觉引导系统331和机载安全系统370。视觉引导系统331被配置为指引临床医生“C”需要将手术机器人手推车组件300手动移动到何处。在实施例中，视觉引导系统331包含安装在常平架334上的投影仪332，所述常平架334被支撑在基座部分330的底部或面向地板的表面330a上。在实施例中，视觉引导系统331还包含显示器336和安装在其顶表面330b上的一个或多个灯338。灯338可间隔开且围绕基座部分330的外围安置。
另外结合图7参考图8，描述了在手术台“ST”周围的第一手术机器人手推车组件300a和第二手术机器人手推车组件300b的手动置放方式。类似于上文参考图2-6所描述的自动置放方式，手动置放方式被配置为便于第一手术机器人手推车组件300a和第二手术机器人手推车组件300b中的每一个的机器人臂30相对于彼此以及手术台“ST”最优置放，以完成指定任务。
在实施例中，每个第一手术机器人手推车组件300a和第二手术机器人手推车组件300b的投影仪332被配置为分别将图案“A1”和“B1”发射或投射到手术室“OR”的地板上，指引临床医生“C”使第一手术机器人手推车组件300a和第二手术机器人手推车组件300b分别朝向目标位置“A2”和“B2”移动。在实施例中，安装到手术室“OR”的天花板上的视觉传感器14a可包含投影仪14c，所述投影仪14c被配置为同时分别投射第一手术机器人手推车组件300a和第二手术机器人手推车组件300b的图案“A1”和“B1”以及目标位置“A2”和“B2”。替代地，投影仪14c可改为安置在手术台“ST”上方的手术室灯(未示出)内。考虑在临床医生“C”使第一手术机器人手推车组件300a和第二手术机器人手推车组件300b分别朝向目标位置“A2”和“B2”移动时，图案“A1”和“B1”被配置为变化以提供更新的方向，直到实现第一手术机器人手推车组件300a和第二手术机器人手推车组件300b的准确放置。在到达相应的目标位置“A2”和“B2”后，第一手术机器人手推车组件300a和第二手术机器人手推车组件300b被配置为提供已经到达目标位置“A2”和“B2”的可听和/或可见指示。
在实施例中，基座部分330上的显示器336被配置为显示移动第一手术机器人手推车组件300a和第二手术机器人手推车组件300b的方向的视觉指示337。显示器336的视觉指示337可包含几何标志，例如，根据第一手术机器人手推车组件300a和第二手术机器人手推车组件300b分别为了到达目标位置“A2”和“B2”需要移动的距离而缩放的箭头。在实施例中，显示器336的视觉指示337可包含分别到目标位置“A2”和“B2”的剩余距离的数字标志。显示器336被配置为持续更新视觉指示337，直到已经到达目标位置“A2”和“B2”。在实施例中，围绕基座部分330的外围安置的灯338可被配置为选择性地照明以提供指示从而使第一手术机器人手推车组件300a和第二手术机器人手推车组件300b沿某一方向移动。
此外，如图8所示，可向临床医生“C”提供增强现实显示装置“AR”，所述增强现实显示装置被配置为提供手术室“OR”的增强视图，所述增强视图包含第一手术机器人手推车组件300a和第二手术机器人手推车组件300b需要移动到何处的视觉指示，以及动态更新分别到达目标位置“A2”和“B2”的路径。增强现实显示装置“AR”还可被配置为提供速度的指示以及需要减慢第一手术机器人手推车组件300a和第二手术机器人手推车组件300b的移动以避免发生碰撞的指示。
安全系统370被配置为与视觉引导系统331结合操作，以防止在临床医生“C”使第一手术机器人手推车组件300a和第二手术机器人手推车组件300b移动时，第一手术机器人手推车组件300a和第二手术机器人手推车组件300b中的一个或多个与手术台“ST”之间发生碰撞。在实施例中，安全系统370被配置为选择性地触发锁定机构以对基座部分330的多个脚轮340、350和360中的一个或多个脚轮施加制动。安全系统370还被配置为在第一手术机器人手推车组件300a和第二手术机器人手推车组件300b需要进行故障排除的情况下与控制装置4(图1)通信。
虽然已经在附图中示出了本公开的若干实施例，但并不旨在将本公开限制于此，而在于使本公开与本领域所允许的范围一样广泛，并且应以同样的方式阅读本说明书。还设想了上文实施例的任何组合，且所述组合在要求保护的发明的范围内。因此，上文的描述不应解释为限制性的，而仅仅是作为特定实施例的例证。本领域的技术人员将设想在本文所附的权利要求书的范围和精神内的其它修改。

Claims (20)

1.一种放置手术机器人手推车组件的方法，其包括：
确定第一手术机器人手推车组件相对于手术台的第一位置；
计算所述第一手术机器人手推车组件朝向所述第一手术机器人手推车组件相对于所述手术台的第二位置的路径，其中在所述第二位置，所述第一手术机器人手推车组件与所述手术台间隔开第一安全距离；
使所述第一手术机器人手推车组件自主地朝向其所述第二位置移动；以及
在所述第一手术机器人手推车组件朝向其所述第二位置移动时，检测沿着所述第一手术机器人手推车组件的所述路径的潜在碰撞。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
确定第二手术机器人手推车组件相对于所述第一手术机器人手推车组件和所述手术台的第一位置；
计算所述第二手术机器人手推车组件朝向所述第二手术机器人手推车组件相对于所述第一手术机器人手推车组件和所述手术台的第二位置的路径，其中在所述第二位置，所述第二手术机器人手推车组件与所述第一手术机器人手推车组件间隔开第二安全距离且与所述手术台间隔开第三安全距离；
使所述第二手术机器人手推车组件自主地朝向其所述第二位置移动；以及
在所述第二手术机器人手推车组件朝向其所述第二位置移动时，检测沿着所述第二手术机器人手推车组件的所述路径的潜在碰撞。
3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：
从视觉传感器获得第一传感器数据，以确定所述第一手术机器人手推车组件的所述第一位置且确定所述第二手术机器人手推车组件的所述第一位置。
4.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：
从地板传感器获得第二传感器数据，以确定所述第一手术机器人手推车组件的所述第一位置且确定所述第一手术机器人手推车组件的所述第一位置。
5.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：
从所述第一手术机器人手推车组件获得第三传感器数据，以确定所述第二手术机器人手推车组件的所述第一位置。
6.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：
从所述手术台获得第四传感器数据，以确定所述第一手术机器人手推车组件的所述第一位置。
7.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：
更新环境地图以合并所述第一手术机器人手推车组件的所述第一位置和所述第二手术机器人手推车组件的所述第一位置。
8.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：
在检测到所述第二手术机器人手推车组件与所述第一手术机器人手推车组件之间的潜在碰撞后，确定所述第二手术机器人手推车组件的第三位置。
9.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：
在检测到所述第二手术机器人手推车组件与所述第一手术机器人手推车组件之间的潜在碰撞后，确定对所述第二手术机器人手推车组件进行故障排除的需求。
10.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：
使所述第一手术机器人手推车组件和所述第二手术机器人手推车组件同时朝向其相应的第二位置移动。
11.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：
确定临床医生相对于所述第一手术机器人手推车组件、所述第二手术机器人手推车组件和所述手术台的第一位置。
12.一种在手术室内置放多个手术机器人手推车组件的方法，其包括：
从手术室传感器获得第一传感器数据；
确定第一手术机器人手推车组件的第一位置且确定第二手术机器人手推车组件的第一位置，所述第一手术机器人手推车组件包含具有第一传感器和第一传输器的第一基座部分，且所述第二手术机器人手推车组件包含具有第二传感器和第二传输器的第二基座部分；
计算所述第一手术机器人手推车组件朝向所述第一手术机器人手推车组件的第二位置的第一路径，且计算所述第二手术机器人手推车组件朝向所述第二手术机器人手推车组件的第二位置的第二路径；
使所述第一手术机器人手推车组件和所述第二手术机器人手推车组件分别自主地朝向其所述第二位置移动；
在所述第一手术机器人手推车组件朝向其所述第二位置移动时以及在所述第二手术机器人手推车组件朝向其所述第二位置移动时，检测沿着所述第一路径和所述第二路径的潜在碰撞；以及
在使所述第一和第二手术机器人手推车组件分别移动到其所述第二位置后，用所述第一手术机器人手推车组件的所述第二位置和所述第二手术机器人手推车组件的所述第二位置更新环境地图。
13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括：
根据从所述手术室传感器获得的所述第一传感器数据，确定所述第一手术机器人手推车组件的所述第一位置，且确定所述第二手术机器人手推车组件的所述第一位置。
14.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括：
从所述第一手术机器人手推车组件的所述第一传感器获得第二传感器数据，以确定所述第二手术机器人手推车组件的所述第一位置。
15.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括：
从所述第二手术机器人手推车组件的所述第二传感器获得第三传感器数据，以确定所述第一手术机器人手推车组件的所述第一位置。
16.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括：
计算所述第一手术机器人手推车组件的所述第二位置，且计算所述第二手术机器人手推车组件的所述第二位置，以维持所述第一手术机器人手推车组件与第二手术机器人手推车组件之间的第一安全距离，且维持所述第一和第二手术机器人手推车组件与手术台之间的第二安全距离。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括：
当所述第一手术机器人手推车组件与第二手术机器人手推车组件之间的距离小于所述第一安全距离时，使所述第二手术机器人手推车组件自主地移动到其第三位置。
18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括：
当使所述第二手术机器人手推车组件移动到其所述第三位置时，更新所述环境地图以将所述第二手术机器人手推车组件的所述第三位置登记为所述第二手术机器人手推车组件的当前位置。
19.一种手术机器人手推车组件，其包括：
机器人臂；以及
基座部分，其被配置为在其上以可操作方式支撑所述机器人臂，所述基座部分包含视觉引导系统，所述视觉引导系统具有：
投影仪，其被安装在所述基座部分上，所述投影仪被配置为投射对应于朝向目标位置的移动方向的图案；
显示器，其被安装在所述基座部分上，所述显示器被配置为表示对应于朝向所述目标位置的所述移动方向的视觉指示；以及
多个灯，其被安装在所述基座部分上并在上面间隔开，所述多个灯中的至少一个灯被配置为对应于朝向所述目标位置的所述移动方向选择性地照明。
20.根据权利要求19所述的手术机器人手推车组件，其中由所述投影仪投射的所述图案被配置为在所述基座部分沿着所述图案朝向所述目标位置移动时改变。
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