CN113016038A - 避免与机器人手术设备碰撞的触觉障碍 - Google Patents

Abstract

描述了医疗系统，其中，系统包括具有处理电路的控制设备，处理电路被配置为：接收与外科手术机器人的至少一部分的位置有关的位置信息；基于位置信息确定外科手术机器人周围的边界；并且控制在边界处产生触觉感觉。

Description

避免与机器人手术设备碰撞的触觉障碍

技术领域

本公开涉及医疗系统、方法、以及计算机程序。

背景技术

本文提供的“背景”描述用于整体呈现本公开的上下文的目的。在背景部分所描述的范围内，当前命名的发明人的工作以及在提交时不可另行被认为现有技术的描述的各方面，既未明确、也未默示地承认为本公开的现有技术。

协作式机器人或“协作机器人”未被设计成替代人类操作员(例如，外科医生或外科手术团队)，而是以利用人和机器人的不同技能的方式与他们一起工作。协作机器人系统具有外科手术的意义，其中，人类控制的机器人目前用于微创手术并且预期自主系统在未来变得更为普遍。

当机器人与人类彼此紧密靠近地工作时，必须考虑各种风险。两者之间的碰撞可能导致对人类产生伤害并且触发机器人的紧急停止机制。外科手术机器人中的紧急停止机制，还可能由于机器人手臂的过度紧密靠近或未预期的移动而被触发(其可能潜在导致人类碰撞)。尽管该机制是重要的安全特征，然而，其使用可能导致手头的任务(外科手术或其他)延迟并且对患者施加不必要的风险。

由于人类外科医生与外科手术机器人在外科手术过程中可能具有各种计划动作，自主或半自主机器人系统与人类外科医生之间的通信还可能成为问题，但是，可以努力识别另一个的意图。为便于外科手术机器人和人类外科医生的舒适与有效工作环境，这种双向意图识别是一个问题，并且需要开发一种通信系统，外科手术机器人可以通过通信系统以不会使外科医生分心或被外科医生忽略的方式表示其未来的移动。

由上可知，明显存在多个问题。首先，假设人类外科医生与外科手术机器人之间的碰撞可能对患者产生伤害或使得外科手术程序慢下来，因此需要避免该碰撞。其次，需要改善外科手术机器人与人类外科医生之间的通信。

在解决这两个问题时，还需要人类外科医生不会由于任意方案而过于分心。

发明内容

根据本公开的实施方式，提供医疗系统，系统包括具有处理电路的控制设备，处理电路被配置为：接收与外科手术机器人的至少一部分的位置有关的位置信息；基于位置信息确定外科手术机器人周围的边界；并且控制在边界处触觉感觉的产生。

已经通过一般性介绍提供了上述段落，并且上述段落并不旨在限制所附权利要求的范围。通过参考结合所附附图展开的下列细节描述，能够很好地理解所描述的实施方式以及其他优点。

附图说明

当结合所附附图考虑时，由于通过参考下列细节描述而变得更易于理解本公开及多个附加优点，将易于获得对本公开及多个附加优点更为完整的认识，其中：

图1示出了根据本公开的实施方式的医疗系统中所使用的控制设备100的框图。

图2A示出了在外科手术过程期间辅助人类外科医生215的外科手术机器人210的平面图200。

图2B示出了围绕外科手术机器人210施加的边界240A显示的图2A的平面图。

图2C示出了本公开的实施方式。

图2D示出了根据本公开的实施方式的表格。

图2E示出了边界的侧视图。

图2F示出了对外科手术机器人的未来预测移动进行阐明的平面图。

图2G示出了对本公开的实施方式进行阐明的详细表格。

图3示出了由根据本公开的实施方式的处理电路执行的流程图。

具体实施方式

现参考附图，其中，贯穿若干示图，类似参考标号表示相同或对应的部分。

图1示出了根据本公开的实施方式的医疗系统中所使用的控制设备100的框图。控制设备100旨在解决上述识别的问题。

控制设备100包括控制处理器110(以下称为处理电路)。处理电路110通常体现为诸如被配置为使用计算机可读代码操作的微处理器的处理器电路。处理电路110使用计算机可读代码控制控制设备100的操作。当然，处理电路110可以体现为硬件(诸如专用集成电路、场可编程门阵列(FPGA)等)。

控制设备存储器105附加连接至处理电路110。控制设备存储器105是计算机可读存储介质(诸如光可读、磁可读或固态等)。控制设备存储器105被配置为存储处理电路100进行操作所使用的计算机可读代码。此外，用户简档和各种数据结构存储在处理电路110中。在实施方式中，数据结构可以包括关于如后面所阐明的不同外科手术过程、不同外科手术设备、或不同外科医生的一个或多个数据库。

控制设备通信电路115附加连接至处理电路110。控制设备通信电路115被配置为与位于手术室内的其他设备通信。该通信可以通过有线网络(诸如以太网络)或可以通过无线网络(诸如WiFi网络等)。显而易见，控制设备通信电路115的目的是向手术室100内的其他设备提供数据并且从手术室100内的其他设备接收数据。而且，控制设备通信电路115可以与医疗设施的中央式数据系统通信，其中，中央式数据系统可以存储与外科手术过程、外科手术简档和偏好、或外科手术设备参数有关的信息。

图2A示出了在外科手术过程期间辅助人类外科医生215的外科手术机器人210的平面图200。图2示出了盖有被单的躺在外科手术台上的患者220。被单具有第一切口部分225和第二切口部分235。在图2的示例性实施方式中，人类外科医生215使用手术刀230经由第一切口部分225对患者220进行手术。外科手术机器人210经由第二切口235对患者的不同部位进行手术。尽管人类外科医生215与外科手术机器人210对患者215的不同部位进行手术，然而，显而易见的是，例如，如果外科手术机器人210在过程中移动其手臂，人类外科医生215与外科手术机器人210则可能发生碰撞。这可能对人类外科医生造成风险，但是，对于患者215而言可能是非常危险的，因为手术刀230可能被这种碰撞击打，从而致使患者215受伤或甚至死亡。

参考图2B，示出了图2A的平面图，其中具有围绕外科手术机器人210施加的边界240A。由于出于简便，所有其他参考标号指示类似的特征，将省去阐明。

边界240A(有时被称为“边界边缘”)位于距外科手术机器人210的距离d1处。边界240A的目的是，如果外科手术团队的成员跨过边界240A，则向人类外科医生(或外科手术团队的其他成员，可以包括其他机器人成员)提供警报。

应注意，尽管图2B示出了围绕外科手术机器人210的均匀边界距离，然而，本公开并不受此限制。例如，边界240A可以非均匀地施加在外科手术机器人210的周围。具体地，对于外科手术机器人210的静止部分(诸如，外科手术机器人210的主体等)，边界240A更靠近于外科手术机器人210。可替代地或此外，边界240A可能远离外科手术机器人210的活动部分或存在发生碰撞时对患者225造成风险的地方。例如，由于外科手术臂在外科手术程序期间更可能移动并且在发生碰撞时更可能致使患者受伤，所以边界240A可能距外科手术臂更远。通过增加外科手术臂的边界的距离d1，外科手术团队的成员将在发生碰撞之前的长时间内接收警报，由此减少发生碰撞的可能性。还应注意，边界可以成形为考虑外科手术机器人210的未来移动或移动方向。该未来移动可以是例如接下来5秒内的不久未来或任意其他预定时间段内的移动。该形状可以是非统一设计的。

限定触觉障碍的位置的边界的目的是在外科手术团队的成员与外科手术机器人210的当前位置的接近度增加时，向外科手术团队的成员提供早期警告系统。边界表示应与外科手术机器人210保持的最小安全距离。触觉障碍允许外科手术团队的成员移至外科手术机器人210的远处。还可以在不需要视觉检查的情况下提供对外科手术机器人210的移动的更大意识。

为了限定边界，需要建立外科手术机器人210的位置。后面对此进行描述。当然，本公开不受此限制。在实例中，不需要建立外科手术机器人210的位置并且可以通过附接至外科手术机器人210的一个或多个设备(例如，附接至外科手术机器人210的测距触觉设备)而施加边界。因此，随着外科手术机器人210的位置的改变，边界的位置也相应地改变。

参考图2C，示出了本公开的实施方式。除距外科手术机器人210为距离d1的边界240A之外，还限定了距外科手术机器人210为距离d2的第二边界240B和距外科手术机器人210为距离d3的第三边界240C。这提供了多层触觉障碍，以使得外科手术团队的成员可以基于他们与外科手术机器人210的接近度而接收多个交错警告。

显而易见，距离d2大于距离d1并且距离d3小于距离d1。因此，外科手术团队的成员在与外科手术机器人210发生碰撞之前遇到第二边界240B、边界240A、以及然后第三边界240C。

由于将碰撞风险通知给外科手术团队的成员，所以通过提供距外科手术机器人210为不同距离的多个边界，减少了外科手术团队的成员与外科手术机器人发生碰撞的可能性。

此外，从图2D中显而易见，多个不同的边界可以具有相关联的不同触觉感觉。例如，以示例性实施方式示出了表格250。

提供与外科手术的阶段和触觉障碍设计有关的更多信息的图2G中示出了另一表格251。例如，如果外科手术阶段如所计划的，但是，该阶段属于中等难度，则触觉障碍将具有行252的特征。如果外科手术阶段如所计划的，但是，该阶段属于高难度，则触觉障碍将具有行253的特征(即，障碍强度高于行252的障碍强度)。如果由于出血过多而发出患者警报，触觉障碍将使得行253的特征具有非常高的障碍强度，并且最后，如果外科手术阶段如计划进行，但是，需要机器人与人类密切协作，则向触觉障碍提供行254的特征。应注意，触觉障碍距外科手术机器人210的距离根据外科手术阶段及外科手术的任意其他上下文特征而改变。例如，如果存在紧急情形，则使得障碍更接近于外科手术机器人210，以允许外科医生在外科手术中有最大灵活性。然而，如果外科手术如计划执行并且外科手术的阶段属于中等难度，则在外科医生与外科手术机器人之间提供更大距离。

在距外科手术机器人210为距离d2的第二边界240B处，提供恒定的触觉感觉。该触觉感觉具有低强度。这向外科手术团队的成员表示他们正在靠近外科手术机器人210并且比距外科手术机器人210的优选安全距离更近。对于外科手术团队的成员，低强度是最不令人分心的。而且，对于外科手术团队的成员，提供恒定的感觉也是较不令成员分心的。

由于外科手术机器人210与外科手术团队的成员之间的距离减小，碰撞可能性增加。因此，在距外科手术机器人210为距离d1的边界240A处，提供周期性脉冲感觉。触觉感觉具有中等强度。这向外科手术团队的成员表示他们正在靠近外科手术机器人210并且他们正在朝向外科手术机器人210移动靠近。由于碰撞可能性增加并且由此需要使得外科手术团队的成员更多地意识到风险增加，因此中等强度比低强度更令人分心。

由于外科手术机器人210与外科手术团队的成员之间的距离进一步减少，碰撞可能性进一步增加。因此，在距外科手术机器人210为距离d3的第三边界240C处，提供快速脉冲感觉。快速脉冲触觉感觉具有高强度。这向外科手术团队的成员表示他们正在靠近外科手术机器人210并且他们正在移动地非常接近于外科手术机器人210。由于碰撞可能性高并且需要使得外科手术团队的成员更多地意识到碰撞风险，所以高强度触觉感觉是最令人分心的。

图2E和图2F中也示出了根据本公开的实施方式。例如，在图2E中，示出了执行外科手术程序的外科医生的侧视图。这示出边界240A将外科手术机器人210包围在三维空间中。因此，即使物体在竖直方向上跨过边界，物体也能够感受触觉感觉。

在图2F中，示出了对外科手术机器人210的未来预测位置进行进一步阐明的平面图。稍后将根据标题“未来预测位置”对此进行阐明。

尽管上面描述了触觉感觉的强度与类型的不同组合，然而，本公开不受此限制。确实，设想了不同类型的触觉感觉，诸如可能具有变化周期的长脉冲和短脉冲等。还设想了不同强度的触觉感觉。不同类型和/或强度的触觉感觉可以基于外科手术机器人与边界边缘或任意预定标准之间的相对距离。

确实，设想了可以向用户提供除触觉感觉之外的其他警告。例如，当外科手术团队的成员跨过一个或多个边界时，另一警报可以是声音或可以提供视觉警告。还可以记录跨过一个或多个边界的外科手术团队的成员的实例。这可以包括跨过哪一边界和外科手术团队的哪一成员跨过边界的细节。可以使用该信息进行外科手术程序的后续分析。例如，如果在具体外科手术程序内规则性地跨过边界，则可以改变外科手术团队的成员及外科手术机器人210的位置。

尽管描述了三个触觉障碍，然而，本公开不受此限制。设想了任意数量的触觉障碍及相关联的边界。此外，每个触觉障碍可以提供不同的触觉强度。因此，这可以产生外科手术团队的成员越接近外科手术机器人210、强度越增加的触觉梯度。由于其在不需要视觉检查的情况下向外科手术团队的成员提供关于距外科手术机器人210的距离的指示，这是有利的。

可以使用多种已知的技术将触觉感觉施加给外科手术团队的成员。例如，外科手术团队可以佩戴智能手表式或被缝入外科手术服的织物等中的触觉传感器。还设想了(通过衣服、临时智能纹身、或一些其他手段)分布在外科手术团队的成员的身体上、能够在需要时感测位置并且施加触觉反馈的像素化穿戴物。

在有利的实施方式中，诸如超声相控阵列的测距触觉设备通过以高度可控的方式激活多个超声换能器(扬声器)而产生触觉效果，从而在空气中产生超声波的波干涉图案。最简单的情况是单点聚焦。可以对多个这些干涉图案进行组合，以创建线、表面、边缘、以及3D形状的触觉印象。效果的强度取决于超声波的频率和行进距离。因此，随着距离增加，可以通过包括多个超声扬声器而保持触觉感觉强度，由此产生更少数量的焦点。在超声相控阵列的情况下，当产生超声触觉反馈时，可以考虑外科手术服的性质。

例如，这些测距触觉设备可以位于机器人手臂的壳体上或可以放置在独立的位置中，诸如，安装在手术台上等。

如上所述，需要建立外科手术机器人210的位置(以及可选地，诸如外科手术臂、外科手术设备等的其各种部件)需要被建立。这可以使用多种已知技术实现。例如，可以使用定位在或安装在外科手术机器人210上的位置传感器建立外科手术机器人的位置，例如，外科手术机器人210提供与诸如位置、角度、姿势等的机器人手臂接头的移动有关的数据。这可能需要将传感器嵌入在或附接至外科手术机器人210的接头、工具附接点、或其他转动和/或移动部分。

其他传感器可以包括加速计、旋转或角度编码器、电位计等。

此外，可以建立外科手术团队的各个成员相对于外科手术机器人210的位置。使用附接至手术室内的相机的视觉系统，可以实现该位置信息。处理电路110可以从相机接收图像并且建立外科手术团队的成员和/或外科手术机器人210的位置。可替代地或此外，由处理电路210使用已知技术基于环境Wi-Fi信号的反应等或由佩戴智能手表式或被缝入外科手术服的织物中的传感器的外科手术团队的一个或多个成员，可以建立外科手术团队的成员的位置。

一旦建立外科手术团队的各个成员相对于外科手术机器人210的位置，则还可以考虑用户对触觉反馈的灵敏度。例如，对于外科手术团队的第一成员，可以感知触觉反馈具有比外科手术团队的第二成员所感知的强度更高的强度。当设置触觉反馈在各个边界处的强度时，可以考虑触觉反馈的这种个体感知。换言之，处理电路210知道外科手术机器人210及外科手术团队的各个成员的相对位置。因此，对于外科手术团队的具体成员，根据该成员对触觉感觉的灵敏性，处理电路210确定触觉反馈在边界处的相对强度并且可以设置为具有低强度、中等强度、或高强度。

应注意，上面建立了外科手术机器人210的位置以及可选地外科手术团队的一个或多个成员的位置。具体地，设想了在任意给定时间建立任意一个或多个下列位置。

·当前外科手术机器人210的定位和/或位置；

·当前外科手术机器人210的移动速度，包括总体单位速度与各个工具和/或附接件移动之间的差异；

·外科手术团队的一个或多个成员在手术室内的当前位置；

·手术室中的外科手术团队的一个或多个成员的当前手/手臂移动；

·未来预测机器人操作者的速度和位置。后面将对此进行阐明。

·外科手术团队的一个或多个成员的未来预测动作。后面将对此进行阐明。

<未来预测位置>

如上所述，可以预测外科手术机器人210和/或外科手术团队的一个或多个成员的未来位置。

通过所执行的外科手术程序的类型和外科手术程序的当前阶段，确定外科手术机器人210和/或外科手术团队的一个或多个成员的未来位置。换言之，对于具体外科手术程序的具体阶段，外科手术机器人210和/或外科手术团队的一个或多个成员将基于外科手术团队的成员的先前经历或手术室中的最佳实践以可预测的方式移动。因此，一旦建立具体外科手术程序的具体阶段，则可以推导外科手术机器人210和/或外科手术团队的成员的未来位置。

基于外科手术团队的一个或多个成员的预定位置，可以限定边界。例如，在预测外科手术机器人210移动的实例中，边界可以相对于该预测移动而改变。换言之，如果预测外科手术机器人210向右移动15cm，则在外科手术机器人210移动之前的预定时间(例如，5秒)内、在该未来位置处设置新的边界。该新的边界的触觉感觉将相应地不同，以向外科手术团队的成员表示外科手术机器人210将要移至该空间中。由于外科手术团队的成员可以移动以适应外科手术机器人210的未来位置，这减少了碰撞的可能性。

图2E中对此进行了图解示出，其中，以260示出外科手术机器人的手臂的向上移动。在外科手术机器人210实际移动至该空间中以减少碰撞的可能性之前，施加此移动。

例如，在诸如神经外科的外科手术程序中，阶段包括：1)麻醉诱导阶段；2)导航阶段；3)开颅术阶段；4)治疗阶段；5)术中诊断阶段、以及6)颅盖闭合阶段。

可以捕获具体外科手术程序的具体阶段的图像(或图像序列)并且将此与已知的动作和阶段进行比较。这将建立具体外科手术程序的具体阶段。经由手术室相机可以获得图像，包括内部(即，外科手术阶段的内诊镜图)和房间(即，手术室内监测动作的上方相机)相机馈送。可以将所捕获的图像与和手术的具体阶段相关联的图像的数据库进行比较，以识别当前外科手术的上下文。

此外，所使用的当前工具可以表示外科手术程序的当前阶段。例如，当在神经外科中使用外科锯时，神经外科将处于开颅阶段。这可以进一步通过使用工具传感器(例如，识别工具何时移动或激活)或使用相机馈送(例如，表示何时使用特定的工具)对当前外科手术动作进行分析而建立。

应注意，外科手术机器人210与外科手术团队的成员可以根据患者的健康状况在任意给定时间做出不同的行为。例如，如果患者的健康状况在外科手术过程中下降或如果出血过多，则外科手术程序可以进入关键阶段。此外或可替代地，可以将外科手术的不同阶段限定为关键的，例如，植入移植器官。现将对本公开在这种关键情形中的实施方式进行阐明。

首先，连续监测患者在外科手术程序期间的健康状况。可以使用医疗设备进行监测以监测患者的健康状况、外科手术团队的一个或多个成员上或内置于外科手术机器人210中的可穿戴设备、或使用安装在手术室中的相机系统，可以完成这种监测。

如果患者的健康状况下降至具体的水平并且可能触发警报，则该情形可以限定为是外科手术的预定阶段的关键。

在关键情形的实例中，外科手术团队的成员提高其注意力水平。这就是指外科手术团队的成员对触觉感觉较不敏感并且较少关注外科手术机器人210的阻碍。因此，触觉感觉的强度增加而克服此问题。

此外或可替代地，边界形状和尺寸可以改变，以适应对障碍物的关注度的减少。例如，可以减少在外科手术机器人210周围所设置的边界。换言之，在图2B的实施例中，d1的值可以减小，并且在图2C的实施例中，d3的值可以减小，并且边界240A与第二边界240B可以一起减少或被移除。

这具有减少在外科手术的关键阶段中发生碰撞的可能性、同时认识到外科手术团队的成员在外科手术的关键阶段更难集中精力的优点。

参考图3，示出了描述在处理电路110中执行本公开的实施方式的流程图300。过程从步骤305开始。过程移至步骤310，其中，确定外科手术机器人210以及可选地外科手术团队的一个或多个成员的位置信息。过程移至可选的步骤315，其中，确定外科手术程序的阶段和/或外科手术团队的一个或多个成员的未来位置。然后，过程移至步骤320，其中，确定边界边缘。然后，过程移至步骤325，其中，在边界边缘处施加触觉感觉。然后，过程在步骤330停止。

尽管上面已经描述了边界形状和尺寸在外科手术的关键阶段中可以改变，然而，本公开不受此限制。边界形状和/或尺寸及触觉感觉可以根据外科手术程序的阶段的复杂性而改变。换言之，外科手术程序的不同阶段具有相关联的不同复杂性。对于任意给定的外科手术程序，易于理解这些复杂性及外科手术团队的成员的相关联移动。已经指出，复杂性及外科手术团队的成员的集中度改变对触觉感觉的灵敏性及关于对外科手术机器人210的障碍物的关注度。因此，边界形状和/或尺寸及触觉感觉可以根据外科手术程序的阶段的复杂性而改变。

尽管上面将外科手术机器人210示出为独立或与外科医生协作执行外科手术动作并且由此辅助外科手术的机器人手臂，然而，本公开不受此限制。外科手术机器人210在手术室内执行一定范围的移动并且与外科手术团队在同一域内并且可以与外科手术团队协作工作。例如，外科手术机器人210可以是机器人助理，诸如在手术过程中可能辅助外科医生、但不对患者执行任何外科手术动作的机器人护士(例如，向外科医生传递手术刀、为外科医生保持光/传感器/扫描仪处于适当位置、帮助移动患者)、或人工智能实体的外科手术机器人平台、或用于运输工具、移植器官的机器人端口系统等。

尽管上面阐明了边界具有与其相关联的具体触觉感觉，然而，本公开不受此限制。例如，可以使得外科手术团队的人类成员可能快速或突然移动的区域内(例如，手附近)的触觉感觉更强。

尽管上面阐明了边界可以存在于外科手术机器人210的周围，然而，本公开不受此限制。例如，在超声相控阵列的情况下，仅可以提供触觉感觉点。在可能发生外科手术团队的一个或多个成员侵入边界的区域中，可以增加对这些点的关注度。例如，可以将超声阵列的分布定制为与机器人部件或应用外科手术机器人210的区域相匹配。例如，可以对外科手术机器人210的区域应用低密度超声阵列分布(诸如后体壳体等)，其中，可接受粗糙的触觉障碍。可以对其他区域(诸如工具附接件附近等)应用具有更高分布密度的超声阵列，其中，可能需要更精细、更准确的触觉障碍。此外，外科手术团队的一个成员的最近部位在沿着外科手术机器人手臂的长度的预定义数量的均匀间隔点处(例如，每10cm一个点)的当前距离和相对速度被计算。然后，可以应用预定义函数来计算外科手术机器人手臂的长度上的最佳障碍位置。

如上所述，可以确定边界来保护机器人当前所定位或预测机器人移动的区域。然而，本公开不受此限制。确实，可以设置两个边界来识别机器人当前所定位及预测机器人移动的区域。通过具有两组测距触觉设备(每个边界一组设备)可以实现此操作。然而，通过具有单一测距触觉设备也可以实现此效果。

在该实例中，可能需要共享并且相应地分配对各个边界的资源。例如，可以设置交错的触觉感觉点。即，在第一边界上，将在位置n、n+2、n+4、n+6处设置触觉感觉点，并且在第二边界上，将在位置n+1、n+3、n+5处设置触觉感觉点等。触觉感觉的量将根据边界(例如，第一边界)是否表示机器人当前所定位及(例如，第二边界)机器人将要移动的区域而改变。这种类型的布置是共享和分配资源的实施例。

在实施方式中，可以随时改变边界的尺寸和/或形状。这可以在预定的时间段或频率处改变或可以响应相关刺激而重新设计。例如，由于外科手术情形改变而使得患者情形恶化，外科医生移动，机器人任务改变等，这可以为边界的尺寸和/或形状的改变提供相关刺激。当然，边界的其他方面可以改变，诸如，边界处设置的触觉感觉可以改变等。

应当认识到，本公开可以应用于任意类型的外科手术机器人。例如，外科手术机器人可以是全自主的外科手术机器人，其中，向外科手术机器人提供任务并且机器人在没有人类干涉的情况下执行任务。然而，本公开不受此限制。在一些实例中，外科手术机器人可以是部分自主的并且因此将自主执行受限的任务并且在外科医生的控制下执行其他任务。在其他实例中，外科手术机器人可能是根本不能自主的并且可能在人类外科医生的完全控制下操作。例如，外科手术机器人可以以主从关系与外科医生工作，以使得人类外科医生完全控制外科手术机器人。在该布置中，人类外科医生和外科手术机器人通常靠近定位在一起。因此，在该布置中，提供的本公开的实施方式特别有用。

显而易见，根据上述教导，本公开的多种改造与变形是可行的。因此，应当理解的是，在所附权利要求的范围内，可以通过与本文具体描述的不同方式实践本公开。

迄今，已经将本公开的实施方式描述为至少部分通过软件控制的数据处理装置而实现，然而，应当认识到，为了表示本公开的实施方式，还考虑了承载该软件的非易失性机器可读介质，诸如光盘、磁盘、半导体存储器等。

应当认识到，为清晰起见，上述描述已经参考不同的功能单元、电路、和/或处理器对实施方式进行了描述。然而，显而易见的是，在不偏离实施方式的情况下，可以使用不同的功能单元、电路、和/或处理器之间的功能的任意合适分布。

可以通过包括硬件、软件、固件、或其任意组合的任意合适的形式，实现所描述的实施方式。可选地，所描述的实施方式可以至少部分实现为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件。可以通过任意合适的方式而物理地、功能地、以及逻辑地实现任意实施方式的元件和部件。确实，可以在单一单元、多个单元中、或作为其他功能单元的一部分实现功能。因此，可以在单一单元中实现或可以在不同单元、电路、和/或处理器之间物理地并且功能地分布所公开的实施方式。

尽管已经结合一些实施方式对本公开进行了描述，然而，并不旨在局限于本文所阐述的具体形式。此外，尽管看似结合具体实施方式对特征进行了描述，然而，本领域技术人员应当认识到，可以通过适合于实现本技术的任意方式，对所描述实施方式的各种特征进行组合。

根据下列编号的项能够限定本公开的实施方式。

(1)一种医疗系统，系统包括具有处理电路的控制设备，处理电路被配置为：

接收与外科手术机器人的至少一部分的位置有关的位置信息；

基于位置信息确定外科手术机器人周围的边界；并且

控制在边界处触觉感觉的产生。

(2)根据项(1)的医疗系统，其中，位置信息限定了外科手术机器人的未来预测位置。

(3)根据项(2)的医疗系统，其中，处理电路被配置为在外科手术机器人的位置的边界处将第一触觉感觉施加给用户，以及在外科手术机器人的未来位置的边界处将不同的第二触觉感觉施加给用户。

(4)根据任一先前项的医疗系统，其中，处理电路被配置为：

根据外科手术状态确定边界。

(5)根据项(4)的医疗系统，其中，外科手术状态是下列中的至少一项：执行外科手术程序的阶段；所利用的外科手术人员与外科手术设备的分配。

(6)根据项(4)的医疗系统，其中，外科手术状态是执行外科手术程序的阶段，并且处理电路被配置为基于所捕获的图像和外科手术设备的状态中的至少一项确定外科手术程序的阶段。

(7)根据任一先前项的医疗系统，其中，处理电路被配置为：

施加强度基于预定标准的触觉感觉。

(8)根据项(7)的医疗系统，其中，预定标准是外科手术机器人与边界之间的相对距离。

(9)根据项(1)至(6)中任一项的医疗系统，其中，处理电路被配置为：基于位置信息确定外科手术机器人周围的不同的第二边界；并且控制在各个边界处产生不同的触觉感觉。

(10)根据项(9)的医疗系统，其中，在各个边界处设置不同强度的触觉感觉。

(11)根据项(10)的医疗系统，其中，触觉感觉在距外科手术机器人的第一距离处的强度，高于触觉感觉在距外科手术机器人的第二距离处的强度；第一距离小于第二距离。

(12)根据项(7)至(11)中任一项的医疗系统，其中，通过触觉感觉的频率和振幅中的至少一项确定强度。

(13)根据任一先前项的医疗系统，其中，处理电路被配置为在物体跨过边界时产生警报。

(14)根据任一先前项的医疗系统，包括连接至控制设备的超声阵列，其中，处理电路被配置为使用超声阵列在边界处施加触觉感觉。

(15)根据任一先前项的医疗系统，其中，处理电路被配置为控制可穿戴设备在边界处施加触觉感觉。

(16)根据任一先前项的医疗系统，其中，处理电路被配置为基于图像确定位置。

(17)一种控制医疗系统的方法，方法包括：

接收与外科手术机器人的至少一部分的位置有关的位置信息；

基于位置信息确定外科手术机器人周围的边界；并且

控制在边界处产生触觉感觉。

(18)根据项(17)的方法，其中，位置信息限定外科手术机器人的未来预测位置。

(19)根据项(18)的方法，包括：在外科手术机器人的位置的边界处将第一触觉感觉施加给用户，以及在外科手术机器人的未来位置的边界处将不同的第二触觉感觉施加给用户。

(20)根据项(17)至(19)中任一项的方法，包括：

根据外科手术状态确定边界。

(21)根据项(20)的方法，其中，外科手术状态是下列中的至少一项：执行外科手术程序的阶段；所利用的外科手术人员与外科手术设备的分配。

(22)根据项(20)的方法，其中，外科手术状态是执行外科手术程序的阶段，并且处理电路被配置为基于所捕获的图像和外科手术设备的状态中的至少一项确定外科手术程序的阶段。

(23)根据项(17)至(22)中任一项的方法，包括：

施加强度是基于预定标准的触觉感觉。

(24)根据项(23)的方法，其中，预定标准是外科手术机器人与边界之间的相对距离。

(25)根据项(17)至(22)中任一项的方法，包括：基于位置信息确定外科手术机器人周围的不同的第二边界；并且控制在各个边界处产生不同的触觉感觉。

(26)根据项(25)的方法，其中，在各个边界处设置不同强度的触觉感觉。

(27)根据项(26)的方法，其中，触觉感觉在距外科手术机器人的第一距离处的强度，高于触觉感觉在距外科手术机器人的第二距离处的强度；第一距离小于第二距离。

(28)根据项(23)至(27)中任一项的方法，其中，通过触觉感觉的频率和振幅中的至少一项确定强度。

(29)根据项(17)至(28)中任一项的方法，包括：在物体跨过边界时产生警报。

(30)根据项(17)至(29)中任一项的方法，包括：控制超声阵列在边界处施加触觉感觉。

(31)根据项(17)至(30)中任一项的方法，包括：控制可穿戴设备在边界处施加触觉感觉。

(32)根据项(17)至(31)中任一项的方法，包括：基于图像确定位置。

(33)一种包括计算机可读指令的计算机程序，当被加载至计算机中时，计算机程序将计算机配置为执行根据项(17)至(32)中任一项的方法。

Claims (18)

1.一种医疗系统，所述系统包括具有处理电路的控制设备，所述处理电路被配置为：

接收与外科手术机器人的至少一部分的位置有关的位置信息；

基于所述位置信息确定所述外科手术机器人周围的边界；并且

控制在所述边界处产生触觉感觉。

2.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述位置信息限定了所述外科手术机器人的预测的未来位置。

3.根据权利要求2所述的医疗系统，其中，所述处理电路被配置为在所述外科手术机器人的所述位置的所述边界处将第一触觉感觉施加给用户，以及在所述外科手术机器人的所述未来位置的边界处将不同的第二触觉感觉施加给所述用户。

4.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述处理电路被配置为：

根据外科手术状态确定所述边界。

5.根据权利要求4所述的医疗系统，其中，所述外科手术状态是下列中的至少一项：执行外科手术程序的阶段；所使用的外科手术人员与外科手术设备的分配。

6.根据权利要求4所述的医疗系统，其中，所述外科手术状态是执行外科手术程序的阶段，并且所述处理电路被配置为基于所捕获的图像和外科手术设备的状态中的至少一项确定所述外科手术程序的所述阶段。

7.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述处理电路被配置为：

施加强度是基于预定标准的所述触觉感觉。

8.根据权利要求7所述的医疗系统，其中，所述预定标准是所述外科手术机器人与所述边界之间的相对距离。

9.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述处理电路被配置为：基于所述位置信息确定所述外科手术机器人周围的不同的第二边界；并且控制在各个边界处产生不同的所述触觉感觉。

10.根据权利要求9所述的医疗系统，其中，在各个边界处设置不同强度的所述触觉感觉。

11.根据权利要求10所述的医疗系统，其中，所述触觉感觉在距所述外科手术机器人的第一距离处的强度，高于所述触觉感觉在距所述外科手术机器人的第二距离处的强度；所述第一距离小于所述第二距离。

12.根据权利要求7所述的医疗系统，其中，通过所述触觉感觉的频率和幅度中的至少一项确定所述强度。

13.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述处理电路被配置为在物体跨越所述边界时产生警报。

14.根据权利要求1所述的医疗系统，包括连接至所述控制设备的超声阵列，其中，所述处理电路被配置为使用所述超声阵列在所述边界处施加所述触觉感觉。

15.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述处理电路被配置为控制可穿戴设备在所述边界处施加所述触觉感觉。

16.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述处理电路被配置为基于图像确定所述位置。

17.一种控制医疗系统的方法，所述方法包括：

接收与外科手术机器人的至少一部分的位置有关的位置信息；

基于所述位置信息确定所述外科手术机器人周围的边界；并且

控制在所述边界处产生触觉感觉。

18.一种包括计算机可读指令的计算机程序，当被加载至计算机中时，所述计算机程序将所述计算机配置为执行根据权利要求17所述的方法。

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