CN112770688A - 用于向手术机器人系统的用户提供辅助的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于向手术机器人系统的用户提供辅助的系统，所述系统包括：手术机器人系统，所述手术机器人系统包括至少一个手术机器人，所述至少一个手术机器人具有底座以及从所述底座延伸到器械的附接件的臂，所述臂包括多个关节，由此可以改变所述臂的配置；以及辅助模块，所述辅助模块包括能够被提供程序辅助的任务步骤的列表，所述辅助模块被配置成：当正使用所述手术机器人系统执行所述任务时，接收指示所述手术机器人系统的状态的状态数据；从所述状态数据确定所述手术机器人系统是否处于程序辅助状态，当所述手术机器人系统正用于或将要用于执行能够被提供程序辅助的所述任务步骤中的一个时，所述手术机器人系统处于程序辅助状态；以及响应于确定所述手术机器人系统处于程序辅助状态，使得在正使用所述手术机器人系统执行所述任务时，所述手术机器人系统向所述用户提供执行所述任务步骤的程序辅助。

Description

用于向手术机器人系统的用户提供辅助的方法和系统

背景技术

已知使用机器人辅助和执行手术。图1示出了典型的手术机器人100，其包括底座108、臂102和器械105。底座支撑机器人，并且其自身刚性地附接到例如手术室地面、手术室天花板或推车。臂在底座与器械之间延伸。所述臂借助于多个柔性关节103沿着其长度铰接，所述多个柔性关节用于将手术器械定位在相对于患者的期望位置中。手术器械附接到机器人臂的远端104。手术器械在端口107处穿透患者101的身体，以便接近手术部位。在其远端，所述器械包括用于参与医疗程序的末端执行器106。

图2示出了用于执行机器人腹腔镜手术的典型手术器械200。手术器械包括底座201，手术器械借助于底座连接到机器人臂。轴202在底座201与铰接部203之间延伸。铰接部203端接于末端执行器204。在图2中，一对锯齿状钳口示为末端执行器204。铰接部203允许末端执行器204相对于轴202移动。期望借助于铰接部向末端执行器204的运动提供至少两个自由度。

所有手术程序，包括经由手术机器人执行的程序，都与患者风险相关联。通过在手术之前、期间和之后采取某些预防措施可以减轻许多风险。然而，目前实施的许多缓解技术受到手术之前、期间和之后可获得的信息的限制。当手术机器人用于执行手术程序的全部或一部分时，关于程序固有的更多信息可用。特别地，至少存在关于手术机器人的信息–它如何与患者交互以及用户(例如，手术团队)如何与其交互。能够利用该信息来改善经由手术机器人执行的手术程序的效率和/或疗效将是有利的。

下面描述的实施例仅作为实例提供，并且不限制解决已知手术机器人系统的任何或所有缺点的实施方式。

发明内容

提供此发明内容以介绍下文在具体实施方式中进一步描述的构思的选择。本发明内容不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

本文描述了用于向手术机器人系统的一个或多个用户提供辅助的方法和系统。所述系统包括手术机器人系统和辅助模块。所述手术机器人系统包括至少一个手术机器人，所述至少一个手术机器人具有底座以及从所述底座延伸到器械的附接件的臂，所述臂包括多个关节，由此可以改变所述臂的配置。所述辅助模块被配置成：当正使用所述手术机器人系统执行所述任务时，接收指示所述手术机器人系统的状态的状态数据；从所述状态数据确定所述手术机器人系统是否处于辅助状态；以及响应于确定所述手术机器人系统处于辅助状态，使得在正使用所述手术机器人系统执行所述任务时，所述手术机器人系统向一个或多个所述用户提供辅助。

第一方面提供一种用于向手术机器人系统的用户提供辅助的系统，所述系统包括：手术机器人系统，所述手术机器人系统包括至少一个手术机器人，所述至少一个手术机器人具有底座以及从所述底座延伸到器械的附接件的臂，所述臂包括多个关节，由此可以改变所述臂的配置；以及辅助模块，所述辅助模块包括能够被提供程序辅助的任务步骤的列表，所述辅助模块被配置成：当正使用所述手术机器人系统执行所述任务时，接收指示所述手术机器人系统的状态的状态数据；从所述状态数据确定所述手术机器人系统是否处于程序辅助状态，当所述手术机器人系统正用于或将要用于执行能够被提供程序辅助的所述任务步骤中的一个时，所述手术机器人系统处于程序辅助状态；以及响应于确定所述手术机器人系统处于程序辅助状态，使得在正使用所述手术机器人系统执行所述任务时，所述手术机器人系统向所述用户提供执行所述任务步骤的程序辅助。

所述辅助模块可以被配置成通过使所述手术机器人系统输出对如何执行所述任务步骤提供指导的信息来使所述手术机器人系统提供程序辅助。

对如何执行所述任务步骤提供指导的所述信息可包括以下各项中的一者或多者：指示下一步将执行的一个或多个步骤的信息；以及指示下一步哪个器械应附接到所述至少一个手术机器人的信息。

所述系统还可包括命令接口，所述命令接口包括一个或多个输入装置，由此所述手术机器人系统的操作者能够以期望方式请求附接到所述至少一个手术机器人的器械的运动；并且对如何执行所述任务提供指导的所述信息可包括指示所述至少一个手术机器人中的哪个将与所述一个或多个输入装置中的每一个相关联的信息。

对如何执行所述任务步骤提供指导的所述信息可包括指示主动手术机器人臂应当遵循的路径以便以高效方式执行所述任务步骤的信息。

所述辅助模块可以被配置成使所述手术机器人系统在显示屏上显示所述主动手术机器人臂应当遵循的推荐路径以便执行所述任务步骤。

所述辅助模块可以被配置成从与先前执行的任务有关的状态数据动态地确定指导信息。

第二方面提供一种用于向手术机器人系统的用户提供辅助的系统，所述系统包括：手术机器人系统，所述手术机器人系统包括至少两个手术机器人，所述至少两个手术机器人各自具有底座以及从底座延伸到器械的附接件的臂，每个臂包括多个关节，由此可以改变所述臂的配置，其中通电器械附接到至少两个手术机器人臂中的一个并且内窥镜附接到所述至少两个手术机器人臂中的另一个；以及辅助模块，所述辅助模块被配置成：在正使用所述手术机器人系统执行任务时，接收指示所述手术机器人系统的状态的状态数据；从所述状态数据动态地确定所述手术机器人系统是否处于通电器械危险状态，当所述通电器械处于运动中时，当所述通电器械不在所述内窥镜的视场中时，和/或当所述通电器械相对于患者和/或另一器械处于危险位置时，所述手术机器人系统处于通电器械危险状态；以及响应于确定所述手术机器人系统处于通电器械危险状态，使得在正使用所述手术机器人系统执行所述任务时，所述手术机器人系统向所述用户提供通电器械危险辅助。

所述通电器械可以是电外科器械或电灼器械，所述电外科器械或电灼器械通以电流以执行手术功能。

所述状态数据可包括关于所述通电器械的状态的信息。

关于所述通电器械的状态的所述信息可包括关于所述通电器械当前是否通电的信息。

所述辅助模块可以被配置成通过使所述手术机器人系统防止所述通电器械通电来使所述手术机器人系统提供通电器械危险辅助。

所述辅助模块可以被配置成通过向所述手术机器人系统的控制单元发送控制信号使所述手术机器人系统防止所述通电器械通电，所述控制信号使所述控制单元防止通电电流发送至所述通电器械。

所述辅助模块还可以被配置成请求关于通电防止是否要被覆盖的用户输入；并且响应于接收到所述通电防止要被覆盖的用户输入，使所述手术机器人系统允许所述通电器械通电。

所述辅助模块可以被配置成通过使所述手术机器人系统输出辅助信息来使所述手术机器人系统提供通电器械危险辅助，所述辅助信息通知所述手术机器人系统的一个或多个用户所述通电器械危险状态已被检测到和/或所述通电器械不能通电。

向所述用户输出所述辅助信息可包括在所述手术机器人系统的显示器上显示所述辅助信息的至少一部分。

向所述用户输出所述辅助信息可包括将所述辅助信息的至少一部分用声音传送给所述用户。

所述辅助模块还可以被配置成从所述状态数据确定所述手术机器人系统是否处于危险状态；并且响应于确定所述手术机器人系统处于危险状态，使得在正使用所述手术机器人系统执行所述任务时，所述手术机器人系统向所述用户提供危险辅助。

所述辅助模块可以被配置成当所述辅助模块从所述状态数据确定所述手术机器人系统处于碰撞状态、故障器械状态和不正确器械状态中的至少一个时确定所述手术机器人系统处于危险状态。

所述手术机器人系统可包括至少两个手术机器人，每个手术机器人附接到器械，并且辅助模块可以被配置成在所述辅助模块从所述状态数据确定至少两个手术机器人臂已经碰撞或将要碰撞，至少两个器械已经碰撞或将要碰撞，或者器械和手术机器人臂已经碰撞或将要碰撞时，确定所述手术机器人系统处于碰撞状态。

所述辅助模块可以被配置成当所述辅助模块从所述状态数据确定不适合所述任务或所述任务的当前步骤的器械已附接到手术机器人臂时确定所述手术机器人系统处于不正确器械状态。

所述辅助模块可以被配置成响应于确定所述手术机器人系统处于不正确器械状态，使所述手术机器人系统自动执行器械更换，使得不适合所述任务或所述任务的当前步骤的所述器械被适合所述任务或所述任务的当前步骤的器械替换。

所述辅助模块还可以被配置成从所述状态数据确定所述手术机器人系统是否处于预测危险状态，当从所述状态数据检测到一个或多个危险指标时所述手术机器人系统处于预测危险状态；并且响应于确定所述手术机器人系统处于预测危险状态，使得在正使用所述手术机器人系统执行所述任务时，所述手术机器人系统向所述用户提供预测危险辅助。

所述一个或多个危险指标可包括在先前执行的任务的状态数据中危险之前的事件或模式。

所述任务可以是在患者身上执行的手术程序，并且所述一个或多个危险指标中的至少一个可包括以下各项中的一者或多者：所述患者的一个或多个生命体征和/或一个或多个其它健康度量落在预定范围之外；所述手术机器人系统的操作者的一个或多个生命体征和/或一个或多个其它健康度量落在预定范围之外；为所述任务在场的一个或多个个人高声说话；以及为所述任务在场的一个或多个个人说出警告词或短语。

所述辅助模块还可以被配置成从所述状态数据确定所述手术机器人系统是否处于技能辅助状态，在所述手术机器人系统当前正用于或将要用于执行已知技能时，所述手术机器人系统处于技能辅助状态；以及响应于确定所述手术机器人系统处于技能辅助状态，所述辅助模块被配置成控制一个或多个手术机器人臂以自动执行所述已知技能。

所提供的辅助水平可以基于所述手术机器人系统的操作者的技能水平。

所述辅助模块可以被配置成基于所述状态数据动态地确定所述操作者的技能水平。

第三方面提供一种向手术机器人系统的用户提供辅助的计算机实施的方法，所述方法包括：在正使用手术机器人系统执行包括多个步骤的任务时接收指示所述手术机器人系统的状态的状态数据，所述手术机器人系统包括至少一个手术机器人，所述至少一个手术机器人系统具有底座以及从所述底座延伸到器械的附接件的臂，所述臂包括多个关节，由此可以改变所述臂的配置；从所述状态数据确定所述手术机器人系统是否处于程序辅助状态，当所述手术机器人系统正用于或将要用于执行能够被提供程序辅助的所述任务步骤之一时所述手术机器人系统处于程序辅助状态；以及响应于确定所述手术机器人系统处于程序辅助状态，使得正在使用所述手术机器人系统执行所述任务时，所述手术机器人系统向所述用户提供执行所述任务步骤的程序辅助。

第四方面提供一种向手术机器人系统的用户提供辅助的计算机实施的方法，所述方法包括：在正使用手术机器人系统执行任务时接收指示所述手术机器人系统的状态的状态数据，所述手术机器人系统包括至少两个手术机器人，每个手术机器人具有底座以及从所述底座延伸到器械的附接件的臂，每个臂包括多个关节，由此可以改变所述臂的配置，其中，通电器械附接到至少两个手术机器人臂中的一个并且内窥镜附接到所述至少两个手术机器人臂中的另一个；从所述状态数据动态地确定所述手术机器人系统是否处于通电器械危险状态，当所述通电器械处于运动中时，当所述通电器械不在所述内窥镜的视场中时，和/或当所述通电器械相对于患者和/或另一器械处于危险位置时，所述手术机器人系统处于通电器械危险状态；以及响应于确定所述手术机器人系统处于通电器械危险状态，使得在正使用所述手术机器人系统执行所述任务时，所述手术机器人系统向所述用户提供通电器械危险辅助。

第五方面提供一种用于向手术机器人系统的用户提供辅助的系统，所述系统包括：手术机器人系统，所述手术机器人系统包括至少一个手术机器人，所述至少一个手术机器人具有底座以及从所述底座延伸到器械的附接件的臂，所述臂包括多个关节，由此可以改变所述臂的配置；和辅助模块，所述辅助模块被配置成在正使用所述手术机器人系统执行任务时接收指示所述手术机器人系统的状态的状态数据；从所述状态数据确定所述手术机器人系统是否处于辅助状态；以及响应于确定所述手术机器人系统处于辅助状态，使得在正使用所述手术机器人系统执行所述任务时，所述手术机器人系统向所述用户提供辅助。

所述辅助模块可以被配置成通过将所述状态数据与先前执行的任务的状态数据进行比较来确定所述手术机器人系统是否处于辅助状态。

所述辅助模块可以被配置成通过控制手术机器人臂的移动使所述手术机器人系统提供辅助。

所述辅助模块可以被配置成通过使所述手术机器人臂移动以自动执行所述任务的至少一部分来控制手术机器人臂的移动。

所述辅助模块可以被配置成通过抑制所述手术机器人臂的移动来控制所述手术机器人臂的移动。

所述辅助模块可以被配置成仅响应于从用户接收确认可以自动控制所述手术机器人臂的输入而控制所述手术机器人臂的移动。

所述辅助模块可以被配置成通过使所述手术机器人系统将辅助信息输出给所述用户而使所述手术机器人系统提供辅助。

向所述用户输出所述辅助信息可包括在所述手术机器人系统的显示器上显示所述辅助信息的至少一部分。

向所述用户输出辅助信息包括将所述辅助信息的至少一部分用声音传送给所述用户。

所述辅助模块可以被配置成当所述辅助模块从所述状态数据确定所述手术机器人系统处于危险状态时确定所述手术机器人系统处于辅助状态。

所述辅助模块可以被配置成当所述辅助模块从所述状态数据确定所述手术机器人系统处于碰撞状态、故障器械状态、不正确器械状态、通电器械危险状态和潜在危险状态中的至少一个时确定所述手术机器人系统处于危险状态。

所述手术机器人系统可包括至少两个手术机器人，并且所述辅助模块可以被配置成当所述辅助模块从所述状态数据确定所述至少两个手术机器人臂已经碰撞或将要碰撞、至少两个器械已经碰撞或将要碰撞、或器械和手术机器人臂已经碰撞或将要碰撞时确定手术机器人系统处于碰撞状态。

所述辅助模块可以被配置成当所述辅助模块从所述状态数据确定不适合所述任务或所述任务的当前步骤的器械已附接到手术机器人臂时确定所述手术机器人系统处于不正确器械状态。

所述辅助模块可以被配置成响应于确定所述手术机器人系统处于不正确器械状态，使所述手术机器人系统自动执行器械更换，使得不正确器械被合适的器械替换。

所述手术机器人系统可包括至少两个手术机器人；通电器械可以附接到所述手术机器人臂中的一个并且内窥镜附接到所述手术机器人臂中的另一个；所述辅助模块可以被配置成当所述辅助模块从所述状态数据确定所述通电器械处于运动中，所述通电器械不在所述内窥镜的视场中，和/或所述通电器械相对于患者和/或另一器械处于危险位置时，确定所述手术机器人系统处于通电器械危险状态。

所述辅助模块可以被配置成当所述辅助模块从所述状态数据确定所述手术机器人系统处于预测危险状态时，确定所述手术机器人系统处于辅助状态，当从所述状态数据检测到一个或多个危险指标时所述手术机器人系统处于预测危险状态。

所述一个或多个危险指标可包括在先前执行的任务的状态数据中危险之前的事件或模式。

所述任务可以是在患者身上的手术程序，并且所述一个或多个危险指标中的至少一个可包括以下各项中的一者或多者：所述患者的生命体征和/或其它健康度量中的一个或多个落在预定范围之外；操作者的生命体征和/或其它健康度量中的一个或多个落在预定范围之外；为所述任务在场的一个或多个个人高声说话；以及为所述任务在场的一个或多个个人说出警告词或短语。

所述辅助模块可以被配置成当所述辅助模块从所述状态数据确定所述手术机器人系统处于技能辅助状态时，确定所述手术机器人系统处于辅助状态，当所述手术机器人当前正用于或将要用于执行已知技能时，所述手术机器人系统处于技能辅助状态；以及响应于确定所述手术机器人系统处于技能辅助状态，所述辅助模块被配置成控制一个或多个手术机器人臂以自动地执行所述已知技能。

所提供的辅助水平可以基于所述手术机器人系统的操作者的技能水平。

所述辅助模块可以被配置成基于所述状态数据动态地确定所述操作者的技能水平。

所述任务可以是手术程序。

第六方面提供一种向手术机器人系统的用户提供辅助的计算机实施的方法，所述方法包括：在正使用手术机器人系统执行任务时接收指示所述手术机器人系统的状态的状态数据，所述手术机器人系统包括至少一个手术机器人，所述至少一个手术机器人具有底座以及从所述底座延伸到器械的附接件的臂，所述臂包括多个关节，由此可以改变所述臂的配置；从所述状态数据确定所述手术机器人系统是否处于辅助状态；以及响应于确定所述手术机器人系统处于辅助状态，使得正使用所述手术机器人系统执行所述任务时，所述手术机器人系统向所述用户提供辅助。

上述特征可以适当地组合，如熟练人员将显而易见的那样，并且可以与本文所述实例的任何方面组合。

附图说明

现将参考附图来详细地描述实例，其中：

图1是执行手术程序的示例性手术机器人的示意图；

图2是示例性手术器械的示意图；

图3是向手术机器人系统的一个或多个用户提供辅助的示例性系统的框图；

图4是示例性手术机器人系统的示意图；以及

图5是向手术机器人系统的一个或多个用户提供辅助的示例性方法的流程图。

附图说明各种实例。技术人员将理解，图中所示的元件边界(例如，方框、方框组或其它形状)表示边界的一个实例。在一些实例中，一个元件可以设计为多个元件，或者多个元件可以设计为一个元件。在适当的情况下，在整个附图中共同的附图标记用于指示类似特征。

具体实施方式

以下描述以举例的方式呈现，以使本领域技术人员能够制造和使用本发明。本发明不限于本文所述的实施例，并且对所公开的实施例的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的。仅通过实例的方式描述实施方案。

本文描述了用于在正使用手术机器人系统执行任务时动态地向手术机器人系统的一个或多个用户提供辅助的方法和系统。所述系统包括手术机器人系统，所述手术机器人系统包括一个或多个手术机器人；以及与所述手术机器人系统通信的辅助模块。所述辅助模块被配置成：在正使用手术机器人系统执行任务时接收指示手术机器人系统的状态的状态数据；从状态数据确定手术机器人系统处于辅助状态；并且响应于确定手术机器人系统处于辅助状态，使得在正使用手术机器人执行任务时使手术机器人系统向手术机器人系统的一个或多个用户提供辅助。手术机器人系统的用户包括控制手术机器人系统的操作者(例如外科医生)和/或作为为任务(例如手术)在场并参与任务的团队(例如手术或手术室团队)的一部分的其它个体。

首先参考图3，其说明用于向手术机器人系统的一个或多个用户提供辅助的示例性系统300。系统300包括手术机器人系统302以及与手术机器人系统302通信的辅助模块304。手术机器人系统302包括至少一个手术机器人，该至少一个手术机器人具有底座以及从底座延伸到手术器械的附接件的臂，臂包括多个关节，由此可以改变臂的配置。下文参考图4描述示例性手术机器人系统302。

辅助模块304被配置成接收指示手术机器人系统302的状态的状态数据。如下文更详细地描述的，状态数据可包括关于手术机器人系统302或关于手术机器人系统302在其中操作的环境的任何信息。辅助模块304可以从手术机器人系统本身接收状态数据(例如，与手术机器人臂的位置和/或移动有关的数据)和/或从外部源接收状态数据。辅助模块304可以经由任何合适的手段从手术机器人系统302和/或从外部源接收状态数据。例如，辅助模块304可以经由无线或有线通信连接，例如但不限于以太网连接、

连接、

连接、近场通信(NFC)连接等，从手术机器人系统302和/或从外部源接收状态数据。当正使用手术机器人系统执行任务(例如，外科手术)时，状态数据的至少一部分实时(或基本上实时)提供至辅助模块304。

辅助模块304被配置成分析状态数据以确定手术机器人系统是否处于辅助状态(即，可以向手术机器人系统的一个或多个用户提供辅助的状态)。如下文更详细地描述的，辅助模块304可以通过识别状态数据中的某些事件或模式和/或通过将状态数据与先前执行的任务的状态数据进行比较来确定手术机器人系统处于辅助状态。例如，辅助模块304可以被配置成在辅助模块304确定在手术机器人系统的臂之间即将发生或已经发生碰撞时，确定手术机器人系统处于辅助状态。

如果辅助模块304确定手术机器人系统302处于辅助状态，则辅助模块304使手术机器人系统动态地向手术机器人系统的一个或多个用户提供执行任务的辅助。如下文更详细地描述的，使手术机器人系统向手术机器人的一个或多个用户提供辅助可包括控制一个或多个手术机器人臂的移动的全部或一部分和/或使手术机器人系统向用户提供辅助信息(例如，可听地或通过显示器)。提供给用户的辅助的类型和形式可以基于手术机器人系统302所处的特定辅助状态。例如，如果辅助模块304确定在手术机器人系统的臂之间将要或已经发生碰撞，则辅助模块304可以被配置成使手术机器人系统抑制机器人臂的移动。在一些情况下，在使手术机器人系统302向手术机器人系统的用户提供执行任务的辅助之前，辅助模块304可以被配置成请求用户关于其是否希望提供辅助的输入。在这些情况下，辅助模块302可以被配置成仅使手术机器人系统302响应于接收到指示将提供辅助的输入而向手术机器人系统的用户提供辅助。下文参考图5描述可以由辅助模块304执行以向手术机器人系统的一个或多个用户提供执行任务的辅助的示例性方法。

辅助模块304可包括处理器306和存储器308。存储器308以非暂态方式存储软件，该软件可由处理器306执行以接收状态数据，从状态数据确定手术机器人系统302是否处于辅助状态，并且如果检测到辅助状态，则使手术机器人系统向手术机器人系统的一个或多个用户提供辅助。在某些情况下，辅助模块304还可以包括数据储存库310，该数据储存库用于存储先前执行的任务的状态数据。如上文所描述，在一些情况下，辅助模块304可以被配置成通过将所接收的状态数据与先前执行的任务的状态数据进行比较来识别手术机器人系统处于辅助状态。

现在参考图4，其示出了示例性手术机器人系统400。图4的手术机器人系统400包括具有从底座404延伸的臂402的手术机器人。臂402包括多个刚性分支406。分支通过转动关节408联接。最近侧的分支406a由关节408a联接到底座404。它和其他分支通过另外的关节408串联联接。在一些情况下，手腕410可以由四个单独的转动关节构成。手腕410将一个分支(406b)联接到臂402的最远侧分支(406c)。最远侧分支406c携带器械414的附接件412。臂402的每个关节408具有：一个或多个电机416，该电机可以被操作以在相应的关节处引起旋转运动；以及一个或多个位置和/或扭矩传感器418，该传感器提供关于该关节处的当前配置和/负荷的信息。适当的是，电机416布置在它们所驱动运动的关节的近侧，以便改善重量分布。为了清楚起见，图4中仅示出了一些电机和传感器。臂一般可以如我们共同未决的专利申请PCT/GB2014/053523中所述。

臂终止于附接装置412中以用于与器械414相接。器械414可以采用参照图2描述的形式。器械的直径可以小于8mm。在某些情况下，器械可具有5mm的直径。在其他情况下，器械的直径可以小于5mm。器械直径可以是轴的直径。器械直径可以是铰接轮廓的直径。适当地，铰接轮廓的直径与轴的直径匹配或比轴的直径窄。附接件412包括用于驱动器械的铰接的驱动组件。驱动组件接口的可移动接口元件机械地接合器械接口的对应可移动接口元件，以便将驱动从机器人臂传输到器械。在典型操作期间，一个器械更换了几次。因此，在操作期间，器械可附接到机器人臂且可从机器人臂拆卸。驱动组件接口和器械接口的特征有助于它们在彼此接合时的对准，从而降低需要操作者(例如，外科医生)对准的准确性。

器械414包括用于执行操作的末端执行器。末端执行器可以采用任何合适的形式。例如，末端执行器可以是平滑的钳口、锯齿状钳口、夹持器、一对剪切钳、用于缝合的针、相机、激光器、刀、缝合器、烧灼器、抽吸器。如关于图2所述，器械包括在器械轴和末端执行器之间的铰接部。该铰接部包括允许末端执行器相对于器械的轴移动的若干关节。铰接部中的关节由例如电缆等的驱动元件致动。这些驱动元件在器械轴的另一端处固定到器械接口的接口元件。因此，机器人臂按以下方式将驱动传输到末端执行器：驱动组件接口元件的移动移动器械接口元件，该器械接口元件移动驱动元件，该驱动元件移动铰接关节，该铰接关节移动末端执行器。

用于电机、扭矩传感器和编码器的控制器与机器人臂一起分布。控制器经由通信总线连接到控制单元420。控制单元420包括处理器422和存储器424。存储器424以非暂态方式存储软件，该软件可由处理器422执行，以控制电机416的操作，使臂402以本文所述的方式操作。具体而言，软件可以控制处理器422以使电机(例如经由分布式控制器)根据来自传感器418的输入以及来自操作者(例如，外科医生)命令接口426的输入进行驱动。控制单元420联接到电机416，以根据由软件的执行所产生的输出来驱动它们。控制单元420联接到传感器418以用于从传感器接收感测输入，并且控制单元联接到命令接口426以从命令接口接收输入。例如，相应的联接可以是电缆或光缆，或者可以通过无线连接来提供。命令接口426包括一个或多个输入装置，由此操作者(例如，外科医生)可以以期望的方式请求末端执行器的运动。输入装置例如可以是可手动操作的机械输入装置，诸如控制手柄或操纵杆，或非接触式输入装置，诸如光学手势传感器。存储在存储器424中的软件被配置成根据预定的控制策略对这些输入作出响应，并且使臂和器械的关节相应地移动。控制策略可以包括安全特征，该安全特征响应于命令输入而调节臂和器械的运动。因此，总的来说，命令接口426处的操作者(例如，外科医生)可以控制器械414以执行期望的外科手术的方式移动。控制单元420和/或命令接口426可以远离臂402。

尽管图4的示例性手术机器人系统400包括具有单个机器人臂的单个手术机器人，但其它手术机器人系统可包括多个手术机器人和/或多个机器人臂。例如，其它示例性手术机器人系统可以包括具有多个机器人臂的手术机器人，所述多个机器人臂可以各自接收和操纵手术器械；或者它们可以包括多个手术机器人，所述多个手术机器人各自具有可以接收和操纵手术器械的机器人臂。

现在参考图5，其示出了示例方法500，该示例方法可由图3的辅助模块304实施以在正使用手术机器人系统执行任务(例如，执行手术)时向手术机器人系统的一个或多个用户提供辅助。方法500开始于方框502，其中辅助模块304接收指示手术机器人系统302的状态的状态数据。状态数据可包括关于手术机器人系统302或关于手术机器人系统302在其中操作的环境的任何信息。当正使用手术机器人系统执行任务时，实时(或基本上实时)地接收状态数据的至少一部分。

例如，状态数据可包括描述机器人臂的当前状态的信息或数据，例如但不限于指示机器人臂或其关节的位置和/或移动的位置和/或扭矩信息。具体地说，状态数据可包括由位置传感器和/或扭矩传感器418生成的位置和/或扭矩数据。对于本领域技术人员显而易见的是，这仅仅是一个实例，并且手术机器人可包括提供关于机器人臂的状态的信息的其它传感器。

状态数据还可以或替代地包括描述附接到机器人臂的器械的状态的数据或信息。例如，状态数据可包括识别器械是否附接到机器人臂的信息，并且如果附接，则识别附接到机器人臂的器械的类型的信息。特别是，手术机器人系统可包括：用于检测器械是否附接到臂的装置(例如，手术机器人系统可包括器械接合装置，例如申请人的公开专利申请GB2552855 A中描述的，所述专利申请以引用的方式并入本文中)；用于自动检测器械类型的装置(例如，每个器械可以包括RFID或其它部件，该部件被配置成当其附接到机器人臂时自动地向手术机器人系统提供关于其身份的信息)，并且该信息可以作为状态数据提供给辅助模块304。状态数据还可以或替代地包括这样的信息，例如但不限于指示附接到机器人臂的器械的位置和/或移动的位置和/或扭矩信息。对于本领域技术人员显而易见的是，这仅仅是一个实例，并且手术机器人或器械本身可以包括提供器械状态的信息的其它传感器。

在附接到机器人臂的至少一个器械是通电器械时，例如，但不限于通电流以执行手术功能(例如，烧灼、切割等)的电灼器械或电外科器械，状态数据可包括关于通电器械的状态的信息，例如，但不限于通电器械目前是否通电，如果通电，用于为器械通电的电流的波形。

当附接到机器人臂的器械中的至少一个是插入身体并捕获患者体内的图像(例如，视频)的内窥镜时，状态数据可包括由内窥镜捕获的图像(例如，视频)。如在申请人共同待决的与本申请同一天申请的名称为“AUTOMATIC ENDOSCOPE VIDEO AUMENTATION(自动内窥镜视频增强)”的英国专利申请(其通过引用并入本文)中所述，在一些情况下，当正使用手术机器人系统执行任务(例如，手术程序)并且在任务期间检测到事件时，由内窥镜捕获的图像(例如，视频)可自动用识别所检测事件的信息来增强。状态数据还可以或替代地包括指示内窥镜的位置、移动和/或视场的信息。

状态数据还可以或替代地包括描述用于控制机器人臂和器械操作的操作者输入装置的状态的数据。如上所述，操作者输入装置例如可以是可手动操作的机械输入装置，诸如控制手柄或操纵杆。在这些情况下，状态数据可包括例如但不限于指示输入装置的位置和/或移动的位置和/或扭矩数据的数据。

状态数据还可以或替代地包括关于手术机器人系统302的操作模式的信息。例如，在某些情况下，手术机器人系统能够以多种模式中的一种操作，例如，但不限于活动模式，在此模式中，操作者(例如，外科医生)控制机器人臂中的一个或多个以执行任务；选择模式，在此模式中操作者(例如，外科医生)正从命令接口选择或切换他们将控制的机器人臂；以及器械更换模式，在此模式中，移除、附接和/或更换附接到机器人臂的器械中的至少一个。还可以存在几种类型的活动模式。例如，在一些情况下，可以存在内窥镜作用模式，在此模式中，操作者控制附接到机器人臂的内窥镜；以及器械作用模式，在此模式中，操作者控制附接到机器人臂的一个或多个其它器械。在这些情况下，状态数据可包括关于手术机器人系统的当前操作模式的信息。对于本领域技术人员显而易见的是，这些是手术机器人系统的示例性操作模式，并且手术机器人系统可能存在另外的或不同的操作模式。

当正在执行的任务是对患者执行的手术程序时，状态数据也可以或替代地包括与患者有关的数据。例如，状态数据可以包括患者健康信息或描述患者健康状况的数据。例如，状态数据可包括关于患者生命体征(例如，体温、脉搏率、呼吸率)或其它健康度量(例如，血压、氧饱和度、血糖/糖)的信息。通常，在手术期间，通过特殊医疗测量设备，例如心率监测器、脉搏血氧计、连续葡萄糖监测器(CGM)装置等测量患者的生命体征和其它健康度量。在这些情况下，医疗测量设备可以被配置成经由例如通信网络(例如有线或无线通信网络)将生命体征信息或其它患者度量信息发送至辅助模块。然而，在其它情况下，可以另一种方式获得关于患者生命体征和/或其它患者健康度量的信息。例如，在一些情况下，正在执行手术程序的手术室可以配备有视频和/或音频记录装置，并且可以从视频和/或音频记录获得生命体征数据和/或其它患者度量数据。例如，在医疗测量设备产生测量的可听表示(例如，一组可听音或“嘟嘟声”)的情况下，可以通过分析由视频和/或音频记录装置记录的音频来获得测量的估计值。状态数据还可以或替代地包括与患者有关的其它信息，例如但不限于人口统计信息，例如年龄和体重，以及其它医疗信息，例如先前扫描(例如，X射线、MRI)、先前结果、病史、诊断历史和/或治疗计划。

在某些情况下，状态数据还可以包括外科医生健康信息或描述控制手术机器人系统的外科医生的健康状况的数据。例如，状态数据可以包括关于外科医生的一个或多个生命信号(例如，体温、脉搏率、呼吸率)和/或其它健康度量(例如，血压)的信息或数据。例如，在一些情况下，在输入装置是手持式控制器的情况下，手持式控制器可包括传感器，该传感器测量外科医生的心率、外科医生移动的颤抖和/或外科医生的出汗率，并且向辅助模块304提供与测量的心率、颤抖和/或出汗率有关的信息或数据。在其它情况下，可存在被配置成测量外科医生的生命体征或其它健康度量的外部医疗装置等。如上文关于患者生命体征和其它健康度量所描述的，测量外科医生的生命体征或其它健康度量的医疗装置可以被配置成经由例如通信网络将关于所测量的度量的数据提供到辅助模块304，或者可以通过其它手段(例如，通过分析手术室的视频和/或音频)获得所测量度量的估计值。

如上所述，在一些情况下，正在执行任务的房间(例如手术室)可以配备有音频和/或视频记录设备，以在正在执行任务时记录房间中的声音和/或房间的视觉图像。在这些情况下，状态数据还可以或替代地包括由音频和/或视频记录设备捕获的视频和音频数据。

在某些情况下，状态数据也可以或替代地包括关于正在执行的任务的信息。例如，状态数据可包括关于正由手术机器人系统执行的任务(例如，手术程序)的信息。在某些情况下，在任务包括若干步骤的情况下，状态信息可包括指示当前正由手术机器人系统执行的任务的步骤的信息。例如，手术机器人系统的操作者(例如，外科医生)能够指示他/她当前正在执行的任务的哪个步骤，并且该信息可以作为状态数据提供给辅助模块304。

在某些情况下，状态数据还可以或替代地包括关于手术机器人系统的用户(例如，控制手术机器人的操作者(例如，外科医生)和/或任务团队(例如，手术团队)的其它成员)的信息。例如，在一些情况下，在开始任务之前，可以将信息提供至手术机器人系统和/或给用户指示将执行任务的辅助模块。在其它情况下，执行任务(例如，手术)的用户(例如，外科医生团队)可以配备有装置(例如，RFID装置、移动电话、平板电脑等)，该装置可以将在用户处于手术机器人系统附近时识别用户的信息自动地传输至手术机器人系统和/或辅助模块304。此类系统的实例在申请人的共同待决的并且与本申请同一天提交的名称为“DEVICEINTEROPERATION(装置互操作)”的英国专利申请中描述，所述申请以引用的方式并入本文中。

一旦辅助模块304已经接收到状态数据，方法500前进到方框504。在某些情况下，辅助模块304可以被配置成在进行到方框504之前在预定时间量内采集状态数据。预定时间段可以是短的(例如，小于50ms)，使得辅助模块304可以快速地响应检测到的辅助状态。在其它情况下，辅助模块304可以仅具有用于存储状态数据的固定量的存储器，并且可以被配置成采集状态数据，直到用于存储状态数据的存储器变满为止。

在方框504处，辅助模块304基于状态数据确定手术机器人系统302是否处于辅助状态。术语“辅助状态”在本文中用于意指手术机器人系统处于可以经由手术机器人系统向手术机器人系统的一个或多个用户提供辅助的状态。辅助状态包括但不限于已检测到危险或潜在危险并且可提供辅助以避免或最小化危险的危险状态；以及尚未检测到危险或潜在危险但可在执行任务(例如手术)时向一个或多个用户提供辅助的辅助状态。

危险状态的示例包括但不限于；在多个机器人臂、多台器械，或机器人臂和器械之间发生(或将要发生)碰撞的碰撞状态；不正确的结束器械状态，其中针对当前任务或任务的步骤的不正确器械附接到机器人臂；故障器械状态，其中附接到机器人臂的器械中的一个故障或需要更换；检测到与通电器械有关的危险的通电器械危险状态；以及基于例如从状态数据检测到的事件或模式预测危险的潜在危险状态。

辅助状态的实例包括但不限于：正使用手术机器人系统执行特定技能的技能辅助状态，其中可以提供辅助以执行所述技能；以及程序辅助状态，其中手术机器人系统可以在执行任务或任务的一部分和/或为任务或任务的一部分做准备时提供程序辅助。术语“技能”在本文中用于意指可使用手术机器人系统执行的不同活动，例如但不限于缝合或打结。可以在任务(例如，手术程序)期间执行一次或多次技能。

辅助模块304可以被配置成独立地基于状态数据(例如，通过从状态数据检测事件或模式)和/或基于状态数据与先前执行的任务的状态数据的比较来确定手术机器人系统302是否处于辅助状态。例如，如上所述，在一些情况下，辅助模块304可包括或能够访问先前执行的任务的状态数据的数据储存库310。先前执行的任务可能由相同的手术机器人系统和/或另一手术机器人系统执行。先前执行的任务可能由相同的操作者(例如外科医生)和/或其它操作者(例如外科医生)执行。先前执行的任务可包括相对于当前正执行的任务的相同类型的任务(例如，相同类型的手术程序)和/或其它类型的任务(例如，不同类型的手术程序或不同手术程序)。

如上文所描述，在一些情况下，状态数据可包括指示机器人臂和/或与其附接的器械的位置和/或运动的数据或信息。在这些情况下，辅助模块304可例如被配置成基于指示机器人臂和/或器械的位置和/或运动的数据或信息来检测手术机器人系统处于碰撞状态(即，机器人臂或器械将要或已经碰撞另一个机器人臂或器械)。例如，辅助模块304可以被配置成基于机器人臂和/或器械的位置和/或运动数据估计机器人臂和/或器械的轨迹，并且基于估计的轨迹估计将出现碰撞。辅助模块304还可以或者替代地被配置成例如通过(i)从位置和/或运动数据确定或估计臂和/或器械的位置，以及确定一个或多个器械和/或一个或多个臂的位置相同或基本上相似；或(ii)如申请人的英国专利申请号1810754.0中所述的(该申请以引用的方式并入本文)，从位置和/或运动信息(例如，扭矩数据)确定已经在两个臂和/或器械上检测到大小相等且方向相反的力来确定臂之间、器械之间或臂与器械之间已发生碰撞。

辅助模块304例如可以被配置成当辅助模块304从状态数据检测到特定类型的器械已附接到臂且该特定类型的器械不适合正在执行的任务或不适合当前正执行的任务的特定步骤时，检测手术机器人系统302处于不正确器械状态。如上所述，在一些情况下，状态数据可包括指示当前附接到机器人臂的器械的类型的信息。在这些情况下，辅助模块304可以被配置成通过将当前附接到机器人臂的器械的类型与适合执行当前任务或任务的当前步骤的器械的列表进行比较来检测手术机器人系统304处于不正确器械状态。在某些情况下，适合执行特定任务或任务的步骤的器械的列表可以被预定，并且在任务开始之前加载到辅助模块304中。在其它情况下，辅助模块304可以被配置成基于先前执行的任务的状态数据动态地生成适合执行任务或任务的步骤的器械列表。例如，辅助模块304可以被配置成从先前执行的任务的状态数据确定已经用于特定任务或任务的特定步骤的一组器械。

如上文所描述，在一些情况下，状态数据可包括识别正在执行的任务以及可选地识别正在执行的任务的步骤的信息。在这些情况下，辅助模块304能够直接从任务/步骤识别信息识别当前任务以及可选地识别任务的当前步骤。在明确识别当前正执行的任务和/或任务的步骤的信息未被接收为状态数据的一部分的情况下，辅助模块304可以被配置成从其它状态数据动态地检测任务和/或任务的当前步骤。例如，辅助模块304可以被配置成基于状态数据中检测的与先前执行的任务的状态数据的模式匹配的模式来检测任务和/或任务的步骤。特别地，辅助模块304或基于另一计算型装置可以被配置成分析与先前执行的与当前任务相同类型的任务有关的状态数据(例如，与相同手术程序或相同类型的手术程序有关的状态数据)；基于该分析识别该任务中的一组共同步骤；并生成链接所识别步骤的地图。在某些情况下，可以基于所使用的器械的组合和/或器械和/或机器人臂的移动中的一个或多个来识别任务的步骤(并且因此识别任务的当前步骤)。

辅助模块304可以被配置成如果辅助模块304检测到例如附接到机器人臂的器械已被使用预定次数，则检测手术机器人系统302处于故障器械状态。具体地说，许多手术器械只能在应更换之前安全地使用预定次数。手术器械在必须被替换之前可以使用的次数可以因器械类型和/或器械制造商不同而不同。如上所述，在一些情况下，状态数据可包括识别附接到臂的器械的信息。例如，每个器械可以由唯一标识符识别。在这些情况下，辅助模块304可以维护或访问可用于执行任务(例如，正在执行手术程序的医院拥有的每个器械)的每个器械的列表，该列表指示该器械已被使用多少次。当辅助模块304(通过器械标识符)检测到特定器械已在当前任务中使用时，其更新列表以反映器械已被使用额外时间。如果辅助模块304检测到附接到臂的特定器械的使用次数已超过预定阈值，则辅助模块304可以确定手术机器人系统处于故障器械状态。

辅助模块304可以被配置成如果状态数据指示手术机器人系统处于对通电器械通电的不安全状态并且操作者(例如，外科医生)已经试图对通电器械通电，则检测手术机器人系统302处于通电器械危险状态。如上文所描述，术语“通电器械”在本文中是指手术器械，例如但不限于电外科器械和通电流以执行手术功能(例如，切割、烧灼等)的电灼器械。辅助模块304可以被配置成在辅助模块304从状态数据检测到以下各项时检测手术机器人系统302处于对通电器械通电的不安全状态：附接到机器人臂之一的通电器械在内窥镜的视场之外；附接到机器臂之一的通电器械不接触患者的肉体；附接到机器人臂之一的通电器械不处于静止位置(例如，其正被相应机器人臂移动)；附接到机器人臂之一的通电器械在患者身体的某些部分(例如，血管)的预定距离内；和/或附接到机器人臂之一的通电器械与另一器械(其可以是另一通电器械或者可以是非通电器械)接触。

辅助模块304可以被配置成通过例如以下操作检测附接到机器人臂中的一个的通电器械在内窥镜的视场(FOV)之外：所述操作有：从关于内窥镜的位置和/或移动的信息确定内窥镜的视场，从关于附接到通电器械的臂和/或通电器械的位置和/或移动的信息确定通电器械的位置，以及将通电器械的确定位置与确定的内窥镜的FOV进行比较。替代地或另外，辅助模块304可以被配置成通过使用视频分析技术分析内窥镜视频以确定通电器械是否在内窥镜视频中可见来检测通电器械在内窥镜的FOV之外。

辅助模块304可以被配置成例如通过使用视频分析技术分析内窥镜视频，以确定通电器械是否接触患者的肉体或通电器械是否在患者身体的某些部分的预定距离内，来检测附接到臂之一的通电器械未与患者的肉体接触，或者通电器械在患者身体的某些部分的预定距离内。

辅助模块304可以被配置成通过分析与机器人臂和/或器械有关的位置和/或移动信息以确定相关臂是否在运动中，检测附接到机器人臂之一的通电器械不是固定的。如果辅助模块304确定相关臂处于运动中，则辅助模块304可确定通电器械对于通电处于不安全状况，并且如果操作者(例如外科医生)尝试在此不安全状况下对通电器械通电，辅助模块304可以确定存在通电器械危险。在一些情况下，辅助模块304可以被配置成仅在通电器械处于运动中且不预期移动或运动或在可接受范围之外时，确定通电器械对于通电处于不安全状况。

辅助模块304可以被配置成如果辅助模块从当前任务的状态数据检测到一个或多个危险指标，则检测手术机器人系统302处于潜在危险状态。危险指标可以是本身并不明确指示存在问题但可以指示存在问题的条件。危险指示可以包括但不限于：落到预定范围之外的一个或多个患者的生命体征和/或其它健康度量；落在预定范围之外的一个或多个操作者的(例如，外科医生的)生命体征和/或其它健康度量；为任务在场的一个或多个个人(例如，手术团队中的一个或多个人)高声讲话；以及为任务在场的一个或多个个人(例如，手术团队中的一个或多个人)说出警告词或短语。

如上所述，在一些情况下，状态数据可包括患者健康信息或指示患者生命体征中的一个或多个的状态和/或一个或多个其它健康度量的数据。在这些情况下，辅助模块304可以被配置成当患者健康信息或数据指示患者的健康度量(例如，生命体征)中的一个或多个已经落在预定范围之外时检测到危险指标。预定范围可以在健康度量之间变化(例如，对于呼吸率和心率可以存在不同的范围)。类似地，在一些情况下，状态数据可包括外科医生健康信息或指示外科医生的生命体征中的一个或多个的状态和/或一个或多个其它健康度量的数据。在这些情况下，辅助模块304可以被配置成当外科医生健康信息或数据指示外科医生的健康度量(例如，生命体征)中的一个或多个已经落在预定范围之外时检测到危险指标。在某些情况下，在开始任务之前，患者和/或外科医生的不同医疗度量的预定范围可以预加载到辅助模块304中。在某些情况下，可以从先前执行的任务的状态数据学习预定范围。例如，辅助模块304或另一计算装置可以从先前执行的任务的状态数据中识别正好出现消极结果之前不同健康度量的水平，并且从所识别的水平生成预定范围(例如，可以选择涵盖最低和最高识别水平的范围)。可以确定所有任务的预定范围，或者可以针对不同任务(即，不同手术程序)确定不同的预定范围。例如，可以从先前执行的任务的状态数据确定X至Y范围内的心率对于手术类型A是正常的，但对于手术类型B是不正常的。

如上所述，在一些情况下，状态数据可包括执行任务的房间(例如手术室)的视频和/或音频记录。在这些情况下，辅助模块304可以被配置成当辅助模块304从视频和/或音频记录检测到房间中的个人已经高声说话时检测到危险指标。具体地说，如果一个人高声说话，这可能指示房间里面的人之间存在一些摩擦和/或房间里面存在争议或问题。辅助模块304能够使用任何已知的语音分析技术检测升高的语音。在状态数据包括视频和/或音频记录的情况下，辅助模块304还可以或替代地被配置成当辅助模块304从视频和/或音频记录检测到房间中的个人已经说出警告词或短语(即，指示可能存在问题的词语或短语)时检测到危险指标。辅助模块304可以被配置成使用任何已知的语音识别或分析技术检测视频和/或音频记录中的警告词和/或短语。在开始任务之前，警告词和/或短语的列表可以预加载到辅助模块304中。在某些情况下，警告词和/或短语的列表可以从先前执行的任务的状态数据学习。例如，辅助模块304或另一计算装置可以从多个先前执行的任务中的每一个的状态数据识别在消极结果之前预定时间段所说出的任何词语或短语，并且生成在预定数目的先前执行的任务之间常见的所识别词语或短语的列表。

对于本领域技术人员显而易见的是，这些是示例性危险指标，并且可能存在指示潜在问题或争议的其它条件和/或事件等。在某些情况下，可以从先前执行的任务(例如，手术)的状态数据学习危险指标。例如，在一些情况下，与先前执行的任务有关的状态数据可以存储在数据储存库310中，并且可以识别在消极结果之前的事件或一系列事件，并且可以将那些在预定数目的先前执行的任务中常见的已识别的事件或一系列事件识别为危险指标。例如，如果多个先前执行的任务的状态数据指示在出现消极结果或后果之前执行步骤A、B和C，则可以将危险指标识别为步骤A和B的执行，并且可能执行步骤C。先前执行的任务的状态数据可包括由相同操作者(例如外科医生)执行和/或由其它操作者(例如外科医生)执行的先前执行的任务的状态数据。先前执行的任务的状态数据可以仅包括与相同任务(例如，手术程序)有关的状态数据，或者可以包括与多个不同任务(例如，不同手术程序)有关的状态数据。

辅助模块304还可以或替代地被配置成基于对控制手术机器人系统的操作者(例如，外科医生)的表现的评估来检测手术机器人系统302处于潜在危险状态。例如，如果辅助模块304检测到操作者(例如，外科医生)的表现已下降到低于预定阈值，则辅助模块304可以检测手术机器人系统302处于潜在危险状态。在某些情况下，辅助模块304可以被配置成通过将当前任务的状态数据与先前执行的任务(例如，相同类型的任务)的状态数据进行比较，检测操作者(例如，外科医生)的表现已下降到预定阈值以下。例如，辅助模块304可以访问数据储存库310，在该数据储存库中存储先前执行的任务的状态数据，并且其中已经评估或识别手术机器人系统的操作者(例如外科医生)的表现(例如，可以将表现按预定尺度排序)；并且可以将状态数据与存储在储存库中的状态数据进行比较，以确定手术机器人系统的当前操作者(例如，外科医生)的表现水平。

在某些情况下，辅助模块304可以通过将当前操作者(例如，外科医生)的一个或多个表现度量与先前执行的任务的操作者(例如，外科医生)的表现度量进行比较来确定操作手术机器人系统的当前操作者(例如，外科医生)的表现水平。在某些情况下，表现度量可以包括以下各项中的一者或多者：机器人臂或器械在执行任务或任务步骤时采取的路径；机器人臂和/或器械在执行任务或任务步骤时的移动的平滑性；和/或执行任务或任务步骤所花费的时间。在状态数据包括描述手术机器人系统302的臂和/或器械的位置和/或移动的信息的情况下，辅助模块304可以被配置成从描述臂和/或器械的位置和/或移动的信息确定机器人臂和/或器械的路径。一旦已识别所采取的路径，辅助模块304就能够基于路径是否具有平滑曲线还是锯齿状边缘来测量路径的平滑性。如上文所描述，在一些情况下，状态信息可包括明确识别当前正执行的任务和/或任务的步骤的信息。在其它情况下，辅助模块304能够基于其它状态数据动态地检测当前任务和/或任务的当前步骤。在任一情况下，辅助模块304可以被配置成通过测量任务之间或任务的步骤之间的时间来确定执行任务或任务的步骤所花费的时间。

在某些情况下，辅助模块304可包括可为其提供辅助的技能列表，辅助模块304可以被配置成当辅助模块从状态数据中检测到技能列表中的技能之一将要由手术机器人系统执行或手术机器人系统已开始执行技能列表中的技能之一时检测手术机器人系统处于技能辅助状态。例如，可以为其提供辅助的技能列表可以包括但不限于执行缝合或执行打结。在这些情况下，辅助模块304可以被配置成如果缝合器械已附接到机器人臂中的一个，则检测操作者(例如，外科医生)将要使用手术机器人系统执行缝合。对于本领域技术人员显而易见的是，这些仅是可以为其提供辅助的技能的实例，并且可能存在可以为其提供辅助的其它技能。

在某些情况下，辅助模块304可包括可为其提供程序辅助的任务或任务步骤的列表，辅助模块304可以被配置成当辅助模块304从状态数据检测到可以为其提供程序辅助的任务或任务的步骤之一将要执行或操作者(例如，外科医生)已开始执行列表上的任务或任务步骤之一时，检测手术机器人系统处于程序辅助状态。如上所述，在一些情况下，状态数据可包括明确识别当前正在执行的任务或步骤的信息。在其它情况下，辅助模块304能够从其它状态数据动态地确定当前正执行的任务或任务步骤。

如果辅助模块304确定手术机器人系统不处于辅助状态，则方法返回到方框502，其中辅助模块304接收下一组状态数据，并且从下一组状态数据确定手术机器人系统是否处于辅助状态。然而，如果辅助模块304确定手术机器人系统处于辅助状态，则方法500前进到方框506。

在方框506处，响应于确定手术机器人系统处于辅助状态，辅助模块304被配置成使手术机器人系统向一个或多个用户提供执行任务的辅助。辅助模块304可以通过(i)控制一个或多个机器人臂的移动的全部或部分和/或(ii)使手术机器人系统向一个或多个用户输出可以辅助一个或多个用户执行任务的辅助信息，使手术机器人系统向一个或多个用户提供执行任务的辅助。

辅助模块304可以被配置成通过将控制信号传输到例如控制单元420来控制一个或多个机器人臂的移动，所述控制信号使控制单元420控制一个或多个臂的电机416的操作以使一个或多个臂402以特定方式操作。在某些情况下，辅助模块304可以被配置成控制一个或多个机器人臂的移动以(i)抑制或限制机器人臂的移动；或(ii)使机器人臂以预定方式移动。抑制或限制机器人臂的移动可包括防止机器人臂在一个或多个自由度和/或方向上移动，和/或约束机器人臂在一个或多个自由度和/或方向上的移动(例如，将机器人臂的移动限制到在预定歧管中移动)。辅助模块304可以被配置成抑制或限制一个或多个机器人臂的移动，以例如防止危险发生或在不安全条件下限制器械或机器人臂的使用。使机器人臂在预定物质中移动可包括例如使机器人臂遵循预定路径。辅助模块304可以被配置成使一个或多个机器人臂以预定方式移动以例如(i)执行运动平滑；(ii)执行自动手术动作(例如，执行打结)；(iii)执行自动非手术动作(例如，执行器械更换)。

辅助模块304可以被配置成通过将一个或多个控制信号传输到例如控制单元420来使手术机器人系统输出辅助信息，所述一个或多个控制信号使控制单元420将辅助信息输出到手术机器人系统302的一个或多个用户。辅助信息可以以任何合适的形式输出给用户，例如但不限于可听和/或视觉形式。例如，在手术机器人系统包括扬声器或其它音频输出装置的情况下，辅助模块304可以被配置成将控制信号发送至控制单元420，所述控制信号使控制单元420经由扬声器或其它音频输出装置可听地输出辅助信息。在手术机器人系统302包括能够将信息视觉地传送给用户的一个或多个装置(例如显示器)的情况下，辅助模块304可以被配置成将控制信号发送至控制单元420，所述控制信号使控制单元420经由显示器或其它视觉输出装置视觉地输出辅助信息。在一些情况下，手术机器人系统302可包括机器人臂上的灯，该灯可用于将信息传送给手术机器人系统的用户。在这些情况下，辅助信息的全部或一部分可以经由机器人臂上的灯传送或呈现给用户。

辅助信息可包括可辅助用户执行任务的任何信息。辅助信息的实例包括但不限于：为完成任务或任务步骤要执行的步骤列表；提议器械更换的指示；提议的端口设置；以及已检测到潜在危险状态的报警。

在一些情况下，在使手术机器人系统302向手术机器人系统的一个或多个用户提供执行任务的辅助之前，辅助模块304可以被配置成请求用户关于其是否希望提供辅助进行输入。在这些情况下，辅助模块302可以被配置成仅使手术机器人系统302响应于接收到指示将提供辅助的输入而向手术机器人系统的用户提供辅助。手术机器人系统302在提供辅助之前是否请求用户输入可取决于正提供的辅助的类型和/或方框504中由辅助模块304检测到的辅助状态。例如，辅助模块302可以被配置成在控制机器人臂的移动的全部或一部分之前请求用户输入，但在提供辅助信息之前不请求用户输入。

所提供的辅助的类型可以基于方框504中由辅助模块304检测到的辅助状态。例如，对于某些类型的辅助状态，辅助模块304仅能够提供一种类型的辅助(例如，输出辅助信息)，而对于其它类型的辅助状态，辅助模块能够提供多种类型的辅助(例如，输出辅助信息和控制一个或多个机器人臂的移动)。

当辅助模块304已经确定(在方框504处)手术机器人系统302处于碰撞状态时，辅助模块304可以被配置成使手术机器人系统输出通知手术机器人系统的一个或多个用户已检测到碰撞(或预测碰撞)的辅助信息，并且可选地，提供有关碰撞(或预测碰撞)的信息，例如但不限于碰撞的类型(例如，碰撞是否在臂之间，器械之间或臂与器械之间)和涉及碰撞的元件(例如，机器人臂和/或器械)。例如，在机器人臂包括可控灯(例如，一组可控发光二极管(LED))的情况下，辅助模块302可以被配置成使相关机器人臂的灯变成预定颜色(例如，红色)或以预定模式发射光以指示涉及碰撞的机器人臂。

替代地或者另外，辅助模块304可以被配置成抑制相关机器人臂(涉及碰撞或预测碰撞的机器人臂)的移动，以便防止预测碰撞或者阻止碰撞的部件由于进一步朝向彼此移动而受损。例如，辅助模块304可以被配置成根本防止相关臂(涉及碰撞或预测碰撞的臂)移动，直到手动地将它们移动分开。在其它实例中，辅助模块可以被配置成防止相关机器人臂朝向彼此移动，但允许相关机器人臂在其它方向上(例如，远离彼此)移动。在某些情况下，在碰撞已经发生的情况下，一旦辅助模块304已经防止相关臂(完全或朝向彼此)移动预定时间段，则辅助模块304可以被配置成自动使相关臂分开(例如，在与碰撞相反的方向上)移动。在某些情况下，辅助模块304可以在将相关臂移开之前首先请求来自手术机器人系统的用户的输入，并且仅在用户确认相关臂要移开之后才移开相关臂。

当辅助模块304已经确定(在方框504处)手术机器人系统302处于故障器械状态或不正确器械状态时，辅助模块304可以被配置成使手术机器人系统输出通知手术机器人系统的一个或多个用户已检测到故障器械和/或不正确器械的辅助信息。辅助模块302还可以被配置成使手术机器人系统：输出关于故障或不正确器械的信息，例如但不限于哪个器械是故障的和/或当前附接有故障器械的臂；和/或输出信息，所述信息向手术机器人系统的一个或多个用户建议器械更换。例如，在机器人臂包括可控灯的情况下，辅助模块可以被配置成通过使相关臂的灯变成特定颜色(例如，橙色)或以特定模式发射光来指示附接到其上的器械故障或器械不正确的机器人臂。

替代地或另外，辅助模块304可以被配置成自动执行器械更换(即，自动地更换故障或不正确器械)。当辅助模块304已经确定(在方框504处)手术机器人系统处于故障器械状态304时，自动器械更换用相同类型的器械替换故障器械。相比之下，当辅助模块304已经确定(在方框504处)手术机器人系统处于不正确器械状态时，自动器械更换用适合执行当前任务或任务步骤的类型的器械替换不正确器械。

为了能够执行自动器械更换，手术机器人系统可以包括：器械架，可以附接到手术机器人系统的机器人臂的器械位于其中；以及装载机器人臂，其能够(i)从所选择的机器人臂移除或拆卸器械；(ii)从器械架取回特定器械；以及(iii)将特定器械附接到所选择的机器人臂。在某些情况下，辅助模块304可以首先请求来自手术机器人系统的用户(经由例如命令接口426)关于是否执行自动器械更换的输入，并且仅在用户确认将执行自动器械更换时辅助模块304才使得执行自动器械更换。在辅助模块304已确定(在方框504处)手术机器人系统处于不正确器械状态且存在多种合适的器械类型的情况下，辅助模块304可以被配置成请求来自手术机器人系统的用户关于使用多个合适器械中的哪一个的输入。

当辅助模块304已经确定(在方框504处)手术机器人系统302处于通电器械危险状态时，辅助模块304可以被配置成使手术机器人系统防止相关通电器械通电。辅助模块304可以被配置成通过将控制信号发送至控制单元420来使手术机器人系统防止相关通电器械通电，所述控制信号使控制单元420防止通电电流被发送至相关通电器械。辅助模块304还可以被配置成使手术机器人系统302输出信息，通知手术机器人系统的一个或多个用户已检测到通电器械危险状态和/或相关通电器械不能通电。在某些情况下，辅助模块304还可以被配置成询问关于是否应覆盖通电防止的用户输入(例如，经由命令接口)。如果用户提供应覆盖通电防止的输入，则辅助模块304可以被配置成使手术机器人系统允许相关通电器械通电。

当辅助模块304已确定(在方框504处)手术机器人系统302处于潜在危险状态时，辅助模块304可以被配置成使手术机器人系统302输出通知手术机器人系统的一个或多个用户已检测到潜在危险状态的信息。辅助模块302还可以被配置成使手术机器人系统输出关于检测到哪些危险指标的信息(例如，患者或外科医生的生命体征或其它健康度量是否表明存在问题，或者房间中个人或团队的说话声大小或说出的实际词语是否表明可能存在问题)。辅助模块304还可以被配置成请求从手术机器人系统的用户(经由例如，命令接口)输入任务是否应暂停。如果用户提供指示任务应暂停的输入，则辅助模块304可以被配置成使机器人臂中的一个或多个的移动被抑制。

当辅助模块304已确定(在方框504处)手术机器人系统处于技能辅助状态时，辅助模块304可以被配置成使手术机器人系统302输出通知手术机器人系统的一个或多个用户已检测到技能辅助状态的信息。辅助模块304还可以或替代地被配置成控制手术机器人系统302的一个或多个机器人臂以执行全部或一部分技能和/或抑制一个或多个手术机器人臂的移动，以便帮助操作者(例如外科医生)执行技能。例如，如上所述，辅助模块304可以配置有理想或优选路径，用于附接到其上的机器人臂/器械采用以执行打结，并且当辅助模块304已确定将要使用手术机器人系统执行打结时，能够控制机器人臂遵循理想或优选路径以执行打结。在某些情况下，辅助模块304可以被配置成请求用户(经由例如，命令接口)关于是否应自动执行技能进行输入，且仅在用户指示应自动执行技能时辅助模块304才控制机器人臂以自动执行技能。

在一些情况下，替代地，为了控制机器人臂以执行全部或一部分技能，辅助模块304可以被配置成抑制一个或多个手术机器人臂的移动，以便帮助操作者(例如，外科医生)执行技能。例如，如上所述，辅助模块可以配置有理想路径或优选路径，用于附接到其上的机器人臂/器械采用以执行打结，并且辅助模块304可以将相关机器人臂的移动限制在理想路径的预定距离内。这将允许外科医生控制相关机器人臂/器械在理想路径的预定距离内移动，并控制相关机器人臂/器械遵循路径的速率。

在某些情况下，从涉及执行打结的先前执行的任务的状态数据中可能已经习得了良好打结的路径。例如，辅助模块304或另一计算装置可以接收与涉及执行打结的多个任务有关的状态数据，其中提供打结的质量评估(例如，可能已经按标准对打结评分)，并且识别共同的路径或链接最佳打结路径的路径。共同或链接最佳打结路径的路径可以是与处于或高于特定等级的打结的路径具有最大均方距离的路径。

当辅助模块304已确定(在方框504处)手术机器人系统处于程序辅助状态时，辅助模块可以被配置成使手术机器人系统输出对如何执行任务或任务的步骤提供指导的信息。对如何执行任务提供指导的信息可包括以下各项中的一者或多者：指示下一步要执行的一个或多个步骤的信息；指示下一步应选择哪种器械的信息；指示每个活动臂应与哪个手动控制器相关联的信息；指示活动机器人臂应当遵循的路径以便以高效方式执行任务的信息(例如，可以在显示屏上显示活动机器人臂/器械要遵循的推荐路径)。

在某些情况下，对如何执行任务或任务步骤的指导由与先前执行的任务有关的状态数据确定。例如，辅助模块304或基于另一计算型装置可以被配置成通过比较先前执行的任务的状态数据以识别其中的模式来识别程序的优选步骤、优选器械、优选的手动控制器和/或由器械采取的优选路径。例如，在状态数据包括指示任务结果(例如，患者的结果)的结果信息或用结果信息扩增的情况下，辅助模块304或基于另一计算型装置可以被配置成识别特定任务的步骤，器械，手动控制器和/或由器械采用的从先前执行的任务的状态数据产生最佳结果的路径。所分析的状态数据可包括用于类似任务的状态数据(例如，用于相同或类似的外科手术)；用于由类似操作者(例如，外科医生)执行的任务的状态数据；和/或用于与当前专利类似的患者的状态数据。对于本领域技术人员显而易见的是，这些是指导信息的实例以及如何可以获得指导信息的实例，并且可以提供其它指导信息，并且指导信息可以以另一种方式生成。例如，在其它情况下，指导信息可以是预先配置或预定的。

在某些情况下，向用户提供的辅助水平可以基于控制手术机器人系统的操作者(例如，外科医生)的技能水平。例如，可以向具有较低技能水平的操作者(例如外科医生)提供更多辅助(例如，更多辅助信息)，并且可以向具有较高技能水平的操作者(例如，外科医生)提供更少辅助(例如，更少辅助信息)。例如，可以向具有较低技能水平的操作者(例如外科医生)提供关于如何执行技能或任务的特定步骤的详细说明，而可以仅向具有较高技能水平的操作者(例如外科医生)提供少数暗示或提示。在某些情况下，操作者(例如外科医生)的技能水平可以作为状态数据的一部分或以另一种方式(例如作为任务设置的一部分)明确地提供给辅助模块304。在其它情况下，控制手术机器人系统的操作者(例如外科医生)的技能水平可以从当前任务(例如外科手术)的状态数据或从由操作者(例如外科医生)执行的先前任务的状态数据动态地确定。

如上所述，可以通过将当前操作者(例如外科医生)的一个或多个表现度量与先前执行的任务的其它操作者(例如外科医生)的表现度量进行比较来评估或确定控制手术机器人系统的操作者(例如外科医生)的表现。在某些情况下，表现度量可以包括以下各项中的一者或多者：机器人臂或器械在执行任务或任务步骤时采取的路径；机器人臂和/或器械在执行任务或任务步骤时的移动的平滑性；和/或执行任务或任务步骤所花费的时间。在状态数据包括描述手术机器人系统302的臂和/或器械的位置和/或移动的信息的情况下，辅助模块304可以被配置成从描述臂和/或器械的位置和/或移动的信息确定机器人臂和/或器械的路径。一旦已识别所采取的路径，辅助模块304就能够基于路径是否具有平滑曲线还是锯齿状边缘来测量路径的平滑性。状态数据可包括明确识别当前任务或任务的当前步骤的信息，或者辅助模块304可基于其它状态数据动态地检测当前任务和/或任务的当前步骤。在任一情况下，辅助模块304可以被配置成通过测量任务之间或任务的步骤之间的时间来确定执行任务或任务的步骤所花费的时间。

在一些情况下，除了响应于检测到手术机器人系统处于辅助状态而向手术机器人系统的一个或多个用户提供辅助之外，辅助模块304还可以被配置成在任务(例如，手术)期间或任务(例如，手术)之后向手术机器人系统的用户提供其它反馈信息。例如，辅助模块304可以被配置成在任务期间提供关于操作者的表现的反馈，该反馈指示操作者(例如，外科医生)相对于其先前执行相同任务和/或相对于已经执行相同任务(例如，手术程序)的其它操作者(例如，外科医生)表现得如何。例如，辅助模块304可以被配置成测量一个或多个操作者表现度量，例如但不限于平滑度、所采取的路径和执行任务或任务的步骤所花费的时间等。然后，可将测量的表现度量与操作者先前执行任务的情况或其它操作者先前执行任务的情况进行比较，以提供关于操作者表现的反馈。例如，辅助模块304可以被配置成向操作者提供反馈，例如但不限于：“您比平时快”或“您比同事慢”。

在另一实例中，辅助模块304还可以或替代地被配置成测量与手术机器人系统的其他用户(例如，手术团队的其它成员)相关的度量并生成与其相关的反馈信息。例如，辅助模块304可以被配置成测量在任务期间使用多少器械、器械更换的数量、更换每个器械花费的时间、为任务(例如手术)准备(铺盖布)手术机器人系统花费的时间。辅助模块304可以被配置成使手术机器人系统输出所测量的度量，或可将所测量的度量提供至另一方。

在又一实例中，辅助模块304还可以或替代地被配置成测量关于手术机器人系统的度量并生成与其相关的反馈信息。例如，辅助模块304可以被配置成从状态数据检测何时发生器械更换，并且如果辅助模块304已检测到附接到臂的第一器械在附接到臂的第一器械的预定时间段内被相同类型的第二器械替换，则辅助模块304可以被配置成自动检测第一器械故障。该信息可以被记录并报告给另一方，以便例如可以订购此类新器械。

在又一实例中，辅助模块304或基于另一计算型装置还可以或替代地被配置成分析状态数据以生成反馈信息，以在任务或类似任务之前或之后执行的过程或程序中使用。具体地说，辅助模块304可以被配置成分析状态数据以识别可用于调度未来任务或其它程序的信息。例如，辅助模块304可以被配置成从状态数据预测任务将何时完成，并且如果预测完成时间低于预定阈值(例如，1小时)通知另一方(例如，手术室管理人员)，使得可以计划该手术室中的下一个任务，并且可以准备下一个患者，和/或使得手术机器人系统的操作者(例如，外科医生)可以被安排执行另一个任务。在另一实例中，辅助模块304可以被配置成在任务完成之后，将状态数据(包括结果)与由相同操作者(例如，外科医生)执行的类似程序的状态数据进行比较，以确定该操作者执行该特定任务的最佳时间(例如，白天的时间和/或星期几)，并输出反馈信息，该反馈信息指示该操作者执行该特定任务的最佳时间。

对于本领域技术人员显而易见的是，这些是可由辅助模块304生成和提供的额外反馈信息的实例，并且可以从状态数据和/或状态数据与先前执行的任务(例如，手术)的状态数据的比较获得的任何信息都可以用于生成额外反馈信息。

申请人在此独立地公开了本文描述的每个单独的特征以及两个或更多个这种特征的任意组合，只要这些特征或组合能够基于本说明书作为一个整体根据本领域技术人员的公知常识来实施，而不管这些特征或特征的组合是否解决本文公开的任何问题。鉴于以上描述，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在本发明的范围内进行各种修改。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于向手术机器人系统的用户提供辅助的系统(300)，所述系统(300)包括：

手术机器人系统(302、400)，所述手术机器人系统包括至少两个手术机器人，所述至少两个手术机器人各自具有底座以及从所述底座延伸到器械的附接件的臂，所述臂包括多个关节，由此能够改变所述臂的配置，其中通电器械附接到至少两个手术机器人臂中的一个并且内窥镜附接到所述至少两个手术机器人臂中的另一个；以及

辅助模块(304)，所述辅助模块被配置成：

在正使用所述手术机器人系统(302、400)执行任务时，接收指示所述手术机器人系统(302、400)的状态的状态数据；

从所述状态数据动态地确定所述手术机器人系统(302、400)是否处于通电器械危险状态，当所述通电器械不在所述内窥镜的视场中时，所述手术机器人系统(302、400)处于通电器械危险状态；

响应于确定所述手术机器人系统(302、400)处于通电器械危险状态，使得在正使用所述手术机器人系统(302、400)执行所述任务时，所述手术机器人系统向所述用户提供通电器械危险辅助。

2.根据权利要求1所述的系统(300)，其中所述通电器械是电外科器械，所述电外科器械通以电流以执行手术功能。

3.根据权利要求1或2所述的系统(300)，其中所述状态数据包括关于所述通电器械的状态的信息。

4.根据权利要求3所述的系统(300)，其中关于所述通电器械的状态的所述信息包括关于所述通电器械当前是否通电的信息。

5.根据任一前述权利要求所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)被配置成通过使所述手术机器人系统防止所述通电器械通电来使所述手术机器人系统(302、400)提供通电器械危险辅助。

6.根据权利要求5所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)被配置成通过向所述手术机器人系统的控制单元发送控制信号使所述手术机器人系统防止所述通电器械通电，所述控制信号使所述控制单元防止通电电流发送至所述通电器械。

7.根据权利要求5或权利要求6所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)还被配置成请求关于通电防止是否要被覆盖的用户输入；并且响应于接收到所述通电防止要被覆盖的用户输入，使所述手术机器人系统允许所述通电器械通电。

8.根据任一前述权利要求所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)被配置成通过使所述手术机器人系统输出辅助信息来使所述手术机器人系统提供电外科器械危险辅助，所述辅助信息通知所述手术机器人系统的一个或多个用户所述通电器械危险状态已被检测到和/或不能够给所述通电器械通电。

9.根据权利要求8所述的系统(300)，其中向所述用户输出所述辅助信息包括以下各项中的一者或多者：在所述手术机器人系统的显示器上显示所述辅助信息的至少一部分；以及将所述辅助信息的至少一部分用声音传送给所述用户。

10.一种用于向手术机器人系统的用户提供辅助的系统(300)，所述系统(300)包括：

手术机器人系统(302、400)，所述手术机器人系统包括至少一个手术机器人，所述至少一个手术机器人具有底座以及从所述底座延伸到器械的附接件的臂，所述臂包括多个关节，由此能够改变所述臂的配置；以及

辅助模块(304)，所述辅助模块包括能够被提供程序辅助的任务步骤的列表，所述辅助模块(204)被配置成：

当正使用所述手术机器人系统(302、400)执行所述任务时，接收指示所述手术机器人系统(302、400)的状态的状态数据；

从所述状态数据确定所述手术机器人系统(302、400)是否处于程序辅助状态，当能够被提供程序辅助的任务步骤中的一个将要被执行或者所述用户已经开始执行能够被提供程序辅助的任务步骤中的一个时，所述手术机器人处于程序辅助状态；以及

响应于确定所述手术机器人系统(302、400)处于程序辅助状态，使得在正使用所述手术机器人系统(302、400)执行所述任务时，所述手术机器人系统向所述用户提供执行所述任务步骤的程序辅助。

11.根据任一前述权利要求所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)还被配置成从所述状态数据确定所述手术机器人系统(302、400)是否处于危险状态；并且响应于确定所述手术机器人系统(302、400)处于危险状态，使得在正使用所述手术机器人系统(302、400)执行所述任务时，所述手术机器人系统向所述用户提供危险辅助。

12.根据权利要求11所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)被配置成当所述辅助模块从所述状态数据确定所述手术机器人系统(302、400)处于碰撞状态、故障器械状态和不正确器械状态中的至少一个时确定所述手术机器人系统(302、400)处于危险状态。

13.根据权利要求12所述的系统(300)，其中所述手术机器人系统包括至少两个手术机器人，并且所述辅助模块(304)被配置成在所述辅助模块(304)从所述状态数据确定至少两个手术机器人臂已经碰撞或将要碰撞，至少两个器械已经碰撞或将要碰撞，或者器械和手术机器人臂已经碰撞或将要碰撞时，确定所述手术机器人系统(302、400)处于碰撞状态。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)被配置成当所述辅助模块(304)从所述状态数据确定不适合所述任务或所述任务的当前步骤的器械已经附接到手术机器人臂时确定所述手术机器人系统(302、400)处于不正确器械状态。

15.根据权利要求14所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)被配置成响应于确定所述手术机器人系统处于不正确器械状态，使所述手术机器人系统自动执行器械更换，使得不正确器械被适合器械替换。

16.根据任一前述权利要求所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)还被配置成从所述状态数据确定所述手术机器人系统是否处于预测危险状态，当从所述状态数据检测到一个或多个危险指标时所述手术机器人系统处于预测危险状态；并且响应于确定所述手术机器人系统处于预测危险状态，使得在正使用所述手术机器人系统(302、400)执行所述任务时，所述手术机器人系统向所述用户提供预测危险辅助。

17.根据权利要求16所述的系统(300)，其中所述一个或多个危险指标包括在先前执行的任务的状态数据中危险之前的事件或模式。

18.根据权利要求16或权利要求17所述的系统(300)，其中所述任务是在患者身上的手术程序，并且所述一个或多个危险指标中的至少一个包括以下各项中的一者或多者：所述患者的生命体征和/或其它健康度量中的一个或多个落在预定范围之外；操作者的生命体征和/或其它健康度量中的一个或多个落在预定范围之外；为所述任务在场的一个或多个个人高声说话；以及为所述任务在场的一个或多个个人说出警告词或短语。

19.根据任一前述权利要求所述的系统(300)，其中：

所述辅助模块(304)还被配置成从所述状态数据确定所述手术机器人系统是否处于技能辅助状态，在所述手术机器人当前正用于或将要用于执行已知技能时，所述手术机器人系统处于技能辅助状态；以及

响应于确定所述手术机器人系统处于技能辅助状态，所述辅助模块(304)被配置成控制一个或多个手术机器人臂以自动执行所述已知技能。

20.根据任一前述权利要求所述的系统(300)，其中所提供的辅助水平基于所述手术机器人系统的操作者的技能水平。

Claims (30)

1.一种用于向手术机器人系统的用户提供辅助的系统(300)，所述系统(300)包括：

手术机器人系统(302、400)，所述手术机器人系统包括至少一个手术机器人，所述至少一个手术机器人具有底座以及从所述底座延伸到器械的附接件的臂，所述臂包括多个关节，由此能够改变所述臂的配置；以及

辅助模块(304)，所述辅助模块包括能够被提供程序辅助的任务步骤的列表，所述辅助模块(304)被配置成：

当正使用所述手术机器人系统(302、400)执行所述任务时，接收指示所述手术机器人系统(302、400)的状态的状态数据；

从所述状态数据确定所述手术机器人系统(302、400)是否处于程序辅助状态，当所述手术机器人系统(302、400)正用于或将要用于执行能够被提供程序辅助的所述任务步骤中的一个时，所述手术机器人系统(302、400)处于程序辅助状态；以及

响应于确定所述手术机器人系统(302、400)处于程序辅助状态，使得在正使用所述手术机器人系统(302、400)执行所述任务时，所述手术机器人系统向所述用户提供执行所述任务步骤的程序辅助。

2.根据权利要求1所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)被配置成通过使所述手术机器人系统(302、400)输出对如何执行所述任务步骤提供指导的信息来使所述手术机器人系统(302、400)提供程序辅助。

3.根据权利要求2所述的系统(300)，其中对如何执行所述任务步骤提供指导的所述信息包括指示下一步将执行的一个或多个步骤的信息。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的系统(300)，其中对如何执行所述任务步骤提供指导的所述信息包括指示下一步哪个器械应附接到所述至少一个手术机器人的信息。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的系统(300)，还包括命令接口(426)，所述命令接口包括一个或多个输入装置，由此所述手术机器人系统(302、400)的操作者能够以期望方式请求附接到所述至少一个手术机器人的器械的运动；并且其中对如何执行所述任务步骤提供指导的所述信息包括指示所述至少一个手术机器人中的哪个将与所述一个或多个输入装置中的每一个相关联的信息。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的系统(300)，其中对如何执行所述任务步骤提供指导的所述信息包括指示主动手术机器人臂应当遵循的路径以便以高效方式执行所述任务步骤的信息。

7.根据权利要求6所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)被配置成使所述手术机器人系统(302、400)在显示屏上显示所述主动手术机器人臂应当遵循的推荐路径以便执行所述任务步骤。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)被配置成从与先前执行的任务有关的状态数据动态地确定指导信息。

9.一种用于向手术机器人系统的用户提供辅助的系统(300)，所述系统(300)包括：

手术机器人系统(302、400)，所述手术机器人系统包括至少两个手术机器人，所述至少两个手术机器人各自具有底座以及从所述底座延伸到器械的附接件的臂，每个臂包括多个关节，由此能够改变所述臂的配置，其中通电器械附接到至少两个手术机器人臂中的一个并且内窥镜附接到所述至少两个手术机器人臂中的另一个；以及

辅助模块(304)，所述辅助模块被配置成：

在正使用所述手术机器人系统(302、400)执行任务时，接收指示所述手术机器人系统(302、400)的状态的状态数据；

从所述状态数据动态地确定所述手术机器人系统(302、400)是否处于通电器械危险状态，当所述通电器械处于运动中时，当所述通电器械不在所述内窥镜的视场中时，和/或当所述通电器械相对于患者和/或另一器械处于危险位置时，所述手术机器人系统(302、400)处于通电器械危险状态；以及

响应于确定所述手术机器人系统(302、400)处于通电器械危险状态，使得在正使用所述手术机器人系统(302、400)执行所述任务时，所述手术机器人系统向所述用户提供通电器械危险辅助。

10.根据权利要求9所述的系统(300)，其中所述通电器械是电外科器械或电灼器械，所述电外科器械或电灼器械通以电流以执行手术功能。

11.根据权利要求9或10所述的系统(300)，其中所述状态数据包括关于所述通电器械的状态的信息。

12.根据权利要求11所述的系统(300)，其中关于所述通电器械的状态的所述信息包括关于所述通电器械当前是否通电的信息。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)被配置成通过使所述手术机器人系统(302、400)防止所述通电器械通电来使所述手术机器人系统(302、400)提供通电器械危险辅助。

14.根据权利要求13所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)被配置成通过向所述手术机器人系统(302、400)的控制单元(420)发送控制信号使所述手术机器人系统(302、400)防止所述通电器械通电，所述控制信号使所述控制单元(420)防止通电电流发送至所述通电器械。

15.根据权利要求13或权利要求14所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)还被配置成请求关于通电防止是否要被覆盖的用户输入；并且响应于接收到所述通电防止要被覆盖的用户输入，使所述手术机器人系统(302、400)允许所述通电器械通电。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)被配置成通过使所述手术机器人系统(302、400)输出辅助信息来使所述手术机器人系统(302、400)提供通电器械危险辅助，所述辅助信息通知所述手术机器人系统(302、400)的一个或多个用户所述通电器械危险状态已被检测到和/或不能够给所述通电器械通电。

17.根据权利要求16所述的系统(300)，其中向所述用户输出所述辅助信息包括在所述手术机器人系统(302、400)的显示器上显示所述辅助信息的至少一部分。

18.根据权利要求16或权利要求17所述的系统(300)，其中向所述用户输出所述辅助信息包括将所述辅助信息的至少一部分用声音传送给所述用户。

19.根据任一前述权利要求所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)还被配置成从所述状态数据确定所述手术机器人系统(302、400)是否处于危险状态；并且响应于确定所述手术机器人系统(302、400)处于危险状态，使得在正使用所述手术机器人系统(302、400)执行所述任务时，所述手术机器人系统(302、400)向所述用户提供危险辅助。

20.根据权利要求19所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)被配置成当所述辅助模块从所述状态数据确定所述手术机器人系统(302、400)处于碰撞状态、故障器械状态和不正确器械状态中的至少一个时确定所述手术机器人系统(302、400)处于危险状态。

21.根据权利要求20所述的系统(300)，其中所述手术机器人系统(302、400)包括至少两个手术机器人，所述至少两个手术机器人各自附接到器械，并且所述辅助模块(304)被配置成在所述辅助模块(304)从所述状态数据确定至少两个手术机器人臂已经碰撞或将要碰撞，至少两个器械已经碰撞或将要碰撞，或者器械和手术机器人臂已经碰撞或将要碰撞时，确定所述手术机器人系统(302、400)处于碰撞状态。

22.根据权利要求20或权利要求21所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)被配置成当所述辅助模块(304)从所述状态数据确定不适合所述任务或所述任务的当前步骤的器械已经附接到手术机器人臂时确定所述手术机器人系统(302、400)处于不正确器械状态。

23.根据权利要求22所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)被配置成响应于确定所述手术机器人系统(302、400)处于不正确器械状态，使所述手术机器人系统(302、400)自动执行器械更换，使得不适合所述任务或所述任务的当前步骤的所述器械被适合所述任务或所述任务的当前步骤的器械替换。

24.根据任一前述权利要求所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)还被配置成从所述状态数据确定所述手术机器人系统(302、400)是否处于预测危险状态，当从所述状态数据检测到一个或多个危险指标时所述手术机器人系统(302、400)处于预测危险状态；并且响应于确定所述手术机器人系统(302、400)处于预测危险状态，使得在正使用所述手术机器人系统(302、400)执行所述任务时，所述手术机器人系统(302、400)向所述用户提供预测危险辅助。

25.根据权利要求24所述的系统(300)，其中所述一个或多个危险指标包括在先前执行的任务的状态数据中危险之前的事件或模式。

26.根据权利要求24或权利要求25所述的系统(300)，其中所述任务是在患者身上执行的手术程序，并且所述一个或多个危险指标中的至少一个包括以下各项中的一者或多者：所述患者的一个或多个生命体征和/或一个或多个其它健康度量落在预定范围之外；所述手术机器人系统(302、400)的操作者的一个或多个生命体征和/或一个或多个其它健康度量落在预定范围之外；为所述任务在场的一个或多个个人高声说话；以及为所述任务在场的一个或多个个人说出警告词或短语。

27.根据任一前述权利要求所述的系统(300)，其中：

所述辅助模块(304)还被配置成从所述状态数据确定所述手术机器人系统(302、400)是否处于技能辅助状态，在所述手术机器人系统(302、400)当前正用于或将要用于执行已知技能时，所述手术机器人系统(302、400)处于技能辅助状态；以及

响应于确定所述手术机器人系统(302、400)处于技能辅助状态，所述辅助模块(304)被配置成控制所述手术机器人臂中的一个或多个以自动执行所述已知技能。

28.根据任一前述权利要求所述的系统(300)，其中所提供的辅助水平基于所述手术机器人系统(302、400)的操作者的技能水平。

29.根据权利要求28所述的系统(300)，其中所述辅助模块(304)被配置成基于所述状态数据动态地确定所述操作者的技能水平。

30.根据任一前述权利要求所述的系统(300)，其中所述任务是手术程序。

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