CN116234515A - 用于对准机器人臂的触觉反馈 - Google Patents

Abstract

技术涉及将机器人系统的一个或多个机器人臂与一个或多个对准位置对准。例如，可基于所述机器人臂的远侧端部相对于一个或多个对准位置的移动方向来设置手动移动机器人臂的阻力。所述机器人臂可提供在更靠近所述一个或多个对准位置的方向上手动移动的第一阻力量，并且提供在远离所述一个或多个对准位置的方向上手动移动的第二阻力量。在一些情况下，当所述机器人臂在距一个或多个对准位置的距离内时，所述机器人臂可自动移动到所述一个或多个对准位置。

Description

用于对准机器人臂的触觉反馈

相关申请

本申请要求于2020年9月25日提交的名称为“HAPTIC FEEDBACK FOR ALIGNINGROBOTIC ARMS”的美国临时申请63/083,664的优先权，该美国临时申请的公开内容据此全文以引用方式并入。

技术领域

本公开涉及医疗装置和医疗规程领域。

背景技术

各种医疗规程涉及使用一个或多个医疗器械来检查和/或治疗患者。在一些情况下，实现多个系统/装置以控制医疗器械对患者执行规程。此类系统、装置和/或医疗器械的不当使用可能对患者的健康和/或规程的功效产生不利影响。

发明内容

在一些具体实施中，本公开涉及一种系统，该系统包括：机器人臂，该机器人臂被配置为耦接到医疗器械；和控制电路，该控制电路通信地耦接到该机器人臂。控制电路被配置为确定机器人臂的远侧端部的一个或多个对准位置。此外，控制电路被配置为至少部分地基于机器人臂的远侧端部相对于一个或多个对准位置的移动方向来设定手动移动机器人臂的阻力。

在一些实施方案中，一个或多个对准位置包括与对准到系统的附加机器人臂的远侧端部相关联的多个对准位置。该多个对准位置可与虚拟轨道相关联，该虚拟轨道与医疗器械的插入或回缩中的至少一者相关联。此外，在一些实施方案中，一个或多个对准位置可表示机器人臂的远侧端部的先前位置。

在一些实施方案中，控制电路被进一步配置为确定机器人臂的手动移动已经停止超过一段时间，确定机器人臂的远侧端部被定位在距一个或多个对准位置的阈值距离内，并且至少部分地基于确定机器人臂的手动移动已经停止超过一段时间以及确定机器人臂的远侧端部被定位在距一个或多个对准位置的阈值距离内来将机器人臂自动移动到一个或多个对准位置。

在一些实施方案中，控制电路被配置为通过以下方式来设定手动移动机器人臂的阻力：设定相对于至少一个维度在更靠近一个或多个对准位置的方向上手动移动机器人臂的第一阻力，以及设定相对于至少一个维度在远离一个或多个对准位置的方向上手动移动机器人臂的第二阻力。第二阻力可大于第一阻力。此外，在一些实施方案中，控制电路可被进一步配置为确定机器人臂的远侧端部已经到达一个或多个对准位置，并且增加相对于至少一个维度在远离一个或多个对准位置的方向上手动移动机器人臂的第二阻力。此外，在一些实施方案中，一个或多个对准位置包括与对准到系统的附加机器人臂的远侧端部相关联的多个对准位置。控制电路可被进一步配置为确定机器人臂的远侧端部已经到达多个对准位置中的第一对准位置，并且设定将机器人臂从多个对准位置中的第一对准位置手动移动到第二对准位置的第三阻力。第三阻力可小于第一阻力。

在一些实施方案中，控制电路被配置为通过随着机器人臂更靠近一个或多个对准位置移动而减小阻力来设定手动移动该机器人臂的阻力。此外，在一些实施方案中，控制电路被配置为通过随着机器人臂更远离一个或多个对准位置移动而增加阻力来设定手动移动该机器人臂的阻力。

在一些具体实施中，本公开涉及存储计算机可执行指令的一个或多个非暂态计算机可读介质，所述计算机可执行指令在由控制电路执行时使得控制电路执行操作包括以下项的操作：确定机器人臂的远侧端部的一个或多个对准位置，该机器人臂耦接到医疗器械；以及配置机器人臂以提供在更靠近一个或多个对准位置的方向上手动移动的第一阻力量，以及提供在远离一个或多个对准位置的方向上手动移动的第二阻力量。

在一些实施方案中，操作还包括确定机器人臂的手动移动已经停止超过一段时间，确定机器人臂的远侧端部定位在距一个或多个对准位置的阈值距离内，以及至少部分地基于确定机器人臂的手动移动已经停止超过一段时间以及确定机器人臂的远侧端部定位在距一个或多个对准位置的阈值距离内使机器人臂自动移动到一个或多个对准位置。

在一些实施方案中，操作还包括确定所述机器人臂相对于至少一个维度更远离该一个或多个对准位置移动，以及增加在远离该一个或多个对准位置的方向上手动移动机器人臂的第二阻力量。此外，在一些实施方案中，操作还包括确定机器人臂的远侧端部已经到达一个或多个对准位置，并且增加在远离一个或多个对准位置的方向上手动移动机器人臂的第二阻力量。

在一些实施方案中，一个或多个对准位置包括与对准到附加机器人臂的远侧端部相关联的多个对准位置。操作还包括确定机器人臂的远侧端部已经到达多个对准位置中的第一对准位置，并且配置机器人臂以提供将机器人臂从多个对准位置中的第一对准位置手动移动到第二对准位置的第三阻力量。第三阻力可以小于第一阻力量。

在一些实施方案中，本公开涉及一种机器人系统，该机器人系统包括被配置为确定一个或多个对准位置的控制电路，以及通信地耦接到控制电路的机器人臂。机器人臂被配置为耦接到医疗器械，提供在更靠近一个或多个对准位置的方向上手动移动机器人臂的第一阻力量，并且提供在更远离一个或多个对准位置的方向上手动移动机器人臂的第二阻力量。

在一些实施方案中，一个或多个对准位置包括多个对准位置，所述多个对准位置表示与医疗器械的插入或回缩中的至少一者相关联的虚拟轨道。此外，在一些实施方案中，一个或多个对准位置表示机器人臂的远侧端部的先前位置。

在一些实施方案中，控制电路被进一步配置成确定机器人臂的手动移动已经停止超过一段时间，确定机器人臂的远侧端部定位在距一个或多个对准位置的阈值距离内，并且使得机器人臂自动移动到一个或多个对准位置。此外，在一些实施方案中，控制电路被进一步配置为确定机器人臂的远侧端部已经到达一个或多个对准位置，并且增加在远离一个或多个对准位置的方向上手动移动机器人臂的第二阻力量。

在一些实施方案中，一个或多个对准位置包括与对准到系统的附加机器人臂的远侧端部相关联的多个对准位置。控制电路可被进一步配置为确定机器人臂的远侧端部已经到达多个对准位置中的第一对准位置。此外，机器人臂可被配置为提供将机器人臂从多个对准位置中的第一对准位置手动移动到第二对准位置的第三阻力量。第三阻力可以小于第一阻力量。

在一些实施方案中，控制电路被配置为随着机器人臂更靠近一个或多个对准位置移动而减小第一阻力量。此外，在一些实施方案中，控制电路被配置为随着机器人臂更远离一个或多个对准位置移动而增加第二阻力量。

在一些具体实施中，本公开涉及一种方法，该方法包括：通过控制电路确定机器人臂的远侧端部的一个或多个对准位置，该机器人臂被配置为耦接到医疗器械；通过控制电路确定相对于一个或多个对准位置手动移动机器人臂的方向，以及通过控制电路至少部分地基于相对于一个或多个对准位置手动移动机器人臂的方向来配置手动移动机器人臂的阻力量。

在一些实施方案中，一个或多个对准位置包括与对准到附加机器人臂的远侧端部相关联的多个对准位置。此外，在一些实施方案中，一个或多个对准位置表示机器人臂的远侧端部的先前位置。

在一些实施方案中，该方法还包括确定机器人臂的手动移动已经停止超过一段时间，确定机器人臂的远侧端部定位在距一个或多个对准位置的阈值距离内，以及至少部分地基于确定机器人臂的手动移动已经停止超过一段时间以及确定机器人臂的远侧端部定位在距一个或多个对准位置的阈值距离内使机器人臂自动移动到一个或多个对准位置。

在一些实施方案中，确定手动移动机器人臂的方向包括确定该机器人臂相对于至少一个维度更远离一个或多个对准位置移动。配置手动移动机器人臂的阻力量可包括配置手动移动机器人臂的第一阻力量。第一阻力量可大于与更靠近一个或多个对准位置手动移动机器人臂相关联的第二阻力量。

在一些实施方案中，确定手动移动机器人臂的方向包括确定该机器人臂相对于至少一个维度更靠近一个或多个对准位置移动。配置手动移动机器人臂的阻力量包括配置手动移动机器人臂的第一阻力量。第一阻力量可小于与更远离一个或多个对准位置手动移动机器人臂相关联的第二阻力量。

在一些实施方案中，阻力量是第一阻力量。该方法还可包括确定机器人臂的远侧端部已经到达一个或多个对准位置，并且配置远离一个或多个对准位置手动移动机器人臂的第二阻力量。第二阻力量大于第一阻力量。

在一些实施方案中，一个或多个对准位置包括与对准到附加机器人臂的远侧端部相关联的多个对准位置。阻力量可以是第一阻力量。该方法还可包括确定机器人臂的远侧端部已经到达多个对准位置中的第一对准位置，并且配置将机器人臂从第一对准位置手动移动到多个对准位置中的第二对准位置的第二阻力量。第二阻力量可小于第一阻力量。

为了总结本公开，已描述了某些方面、优点和特征。将理解，根据任何特定实施方案，可实现不一定所有此类优点。因此，可通过实现或优化本文教导的一个优点或一组优点而不一定实现本文可教导或提出的其他优点的方式执行所公开的实施方案。

附图说明

出于说明的目的，在附图中描绘了各种实施方案，并且决不应将其解释为限制本公开的范围。另外，可组合不同的所公开的实施方案的各种特征以形成作为本公开的部分的附加实施方案。在整个附图中，可重复使用附图标记以指示参考元件之间的对应关系。

图1示出了根据一个或多个实施方案的用于执行各种医疗规程的示例性医疗系统。

图2示出了根据一个或多个实施方案的图1的控制系统和机器人系统的示例性细节。

图3示出了根据一个或多个实施方案的图1的机器人系统的示例性细节。

图4示出了根据一个或多个实施方案的机器人臂的示例性对准位置。

图5示出了根据一个或多个实施方案的示例性机器人臂，该机器人臂被配置为提供手动移动机器人臂的不同的阻力量。

图6示出了根据一个或多个实施方案的定位在距对准位置的阈值距离内的示例性机器人臂。

图7示出了根据一个或多个实施方案的已经自动移动到对准位置的示例性机器人臂。

图8示出了根据一个或多个实施方案的示例性机器人臂，该机器人臂被定位在对准位置处并且被配置为提供不同的阻力量。

图9示出了根据一个或多个实施方案的示例性机器人臂，该机器人臂定位在对准位置处并且布置有附接到其上的窥视镜。

图10示出了根据一个或多个实施方案用于为对准机器人臂提供触觉反馈的过程的示例性流程图。

具体实施方式

本文提供的标题仅为方便起见，并且不一定影响本公开的范围或含义。尽管下文公开了某些实施方案和示例，但主题超出具体公开的实施方案延伸到其他替代实施方案和/或用途以及其修改和等同物。因此，在此可能出现的权利要求的范围不受下面描述的任何特定实施方案的限制。例如，在本文公开的任何方法或过程中，方法或过程的动作或操作可以任何合适的序列执行，并且不一定限于任何特定公开的序列。继而可通过可能有助于理解特定实施方案的方式将各种操作描述为多个分立的操作；然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作依赖于顺序。另外，本文描述的结构、系统和/或装置可体现为集成部件或单独部件。出于比较各种实施方案的目的，描述了这些实施方案的特定方面和优点。不一定通过任何特定实施方案实现所有此类方面或优点。因此，例如，可通过实现或优化本文教导的一个优点或一组优点而不一定实现本文也可能教导或提出的其他方面或优点的方式来执行各种实施方案。

关于优选实施方案，本文可使用某些标准的位置解剖学术语来指代动物(即人类)的解剖学。尽管在本文中使用特定空间相对术语，诸如“外部”、“内部”、“上部”、“下部”、“下方”、“上方”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”和类似术语来描述一个装置/元件或解剖结构与另一装置/元件或解剖结构的空间关系，但是应理解，在本文中是出于描述方便起见而使用这些术语，以描述元件/结构之间的位置关系，如附图中示出的。应当理解，空间相对术语旨在涵盖元件/结构在使用中或操作中的除了附图中所描绘的取向之外的不同取向。例如，描述为在另一元件/结构“上方”的元件/结构可表示相对于受试者患者或元件/结构的替代取向在此类其他元件/结构下方或旁边的位置，且反之亦然。

概述

某些医学规程涉及使用机器人系统来接合和/或控制一个或多个医疗器械。为了适应各种规程、工作流程、环境、医师偏好和/或安全预防措施，机器人系统可由用户以不同方式定位。例如，机器人系统可包括可独立移动的一个或多个机器人臂，使得用户可将一个或多个机器人臂手动定位在期望位置处以执行规程。此类手动移动可有助于避免与一个或多个机器人臂的自动移动相关联的安全风险。然而，此类灵活性可能使得其难以将机器人臂准确地定位在期望位置处。例如，在一些规程中，第一机器人臂可能需要与第二机器人臂在相对小的公差程度内(和/或以特定偏移量)对准从而与第二机器人臂以协同方式操作。在此，用户可能难以将第一机器人臂与第二机器人臂手动对准，诸如以可视化对准的配置。此外，在一些情况下，用户可在尝试定位机器人臂的同时执行多个任务，诸如用一只手定位机器人臂，同时用另一只手握住医疗器械。这样可能会在将机器人臂准确地定位在期望位置时带来额外的困难。

本公开涉及有助于定位一个或多个机器人臂的系统、装置和方法。例如，机器人系统可包括一个或多个机器人臂，该一个或多个机器人臂被配置为耦接到一个或多个医疗器械以执行规程。在规程之前、期间或之后的任何时间，用户可尝试手动移动机器人臂以将机器人臂的远侧端部定位在特定位置处，诸如与另一机器人臂对准的位置、机器人臂的先前位置等等。在一些情况下，机器人系统可提供触觉反馈以辅助用户将机器人臂与位置对准。例如，机器人臂可提供手动移动机器人臂的不同阻力量，以指示机器人臂是正更靠近还是正更远离对准位置移动、机器人臂是否定位在对准位置处等等。因此，本文所讨论的技术可使得用户能够手动移动机器人臂(其可适应某些工作流程、环境、医师偏好和/或安全预防措施)并且将机器人臂准确地定位在特定位置处。这可向用户提供在各种时间将机器人臂移出和/或移入工作空间的灵活性，以为不涉及机器人臂的其他任务(诸如由用户执行的手动任务、由其他装置/仪器执行的任务等)提供足够的空间。此外，在一些情况下，机器人臂可自动移动到对准位置，诸如当将机器人臂手动移动到对准位置附近时。这可进一步帮助医生对准机器人臂。

尽管本文在肾、泌尿和/或肾脏规程的上下文中描述了本公开的某些方面(诸如肾结石移除/治疗规程)，但应当理解，提供此类背景是为了方便，并且本文所公开的概念适用于任何合适的医疗规程。例如，以下描述也适用于涉及从患者体内移除对象(包括可经由经皮和/或内窥镜进入从治疗部位或患者腔(例如，食道、尿管、肠道、眼睛等)移除的任何对象)的其他外科手术/医疗操作或医疗规程，诸如例如胆囊结石移除、肺(肺部/经胸廓)肿瘤活检或白内障摘除。然而，如所提及的，下文呈现了肾/泌尿解剖结构和相关联医疗问题和规程的描述，以帮助描述本文公开的概念。

示例性医疗系统

图1示出了根据本公开的各方面的用于执行各种医疗规程的示例性医疗系统100。医疗系统100包括机器人系统110，该机器人系统被配置为接合和/或控制一个或多个医疗器械和/或其他装置/器械以对患者120执行规程。在图1的示例中，机器人系统110耦接到窥视镜130和电磁(EM)场发生器140，如下文进一步详细讨论的。医疗系统100还包括控制系统150，该控制系统被配置为与机器人系统110交互，提供关于规程的信息和/或执行多种其他操作。例如，控制系统150可包括显示器152，以呈现用来辅助医师160的某些信息。医疗系统100可包括被配置为保持患者120的台面170(例如，病床)。各种动作在本文中被描述为由医师160执行。这些动作可由医师160、在医师160指导下的用户、另一用户(例如，技术人员)、它们的组合和/或任何其他用户直接执行。医疗系统100的装置/部件可以多种方式布置，这取决于特定规程。

控制系统150可耦接到机器人系统110并且与机器人系统110协同操作以对患者120执行医疗规程。例如，控制系统150可经由无线或有线连接与机器人系统110通信以控制连接到机器人系统110的医疗器械，接收由医疗器械(例如，窥视镜130)捕获的图像等。附加地或另选地，控制系统150可经由一个或多个流体通道向机器人系统110提供流体，经由一个或多个电连接向机器人系统110提供电力，经由一个或多个光纤或其他部件向机器人系统110提供光学器件等。在一些实施方案中，控制系统150可与医疗器械通信以接收传感器数据(经由机器人系统110接收和/或直接从医疗器械接收)。传感器数据可指示或可用于确定医疗器械的位置和/或取向。此外，在一些实施方案中，控制系统150可与台面170通信以将台面170定位成特定取向或以其他方式控制台面170。此外，在一些实施方案中，控制系统150可与EM场发生器140通信，以控制患者120周围EM场的生成。

机器人系统110可包括一个或多个机器人臂112，这些机器人臂被配置为接合和/或控制医疗器械和/或另一装置/器械。每个机器人臂112可包括耦接到关节的多个臂段，该多个臂段可提供多个移动度。机器人臂112的远侧端部(例如，端部执行器)可被配置为耦接到器械/装置。在图1的示例中，第二机器人臂112(B)耦接到窥视镜130的一部分，该窥视镜可插入到患者120体内和/或在患者体内导航以研究和/或治疗目标部位。第三机器人臂112(C)还可诸如在对准该第三机器人臂112(C)时耦接到窥视镜130的柄部132，如下文进一步详细讨论的。此外，机器人臂112(A)耦接到EM场发生器140，该EM场发生器可被配置为生成EM场，该EM场由医疗器械(诸如窥视镜130)上的传感器检测。EM场发生器140一般来讲可在规程的阶段期间定位在治疗部位附近(例如，在特定距离内)。尽管图1中示出了连接到特定医疗器械的三个机器人臂，但是机器人系统110可包括被配置为连接到各种类型的医疗器械的任何数量的机器人臂。

机器人系统110可通信地耦接到医疗系统100的任何部件。例如，机器人系统110可通信地耦接到控制系统150以从控制系统150接收控制信号以执行操作，诸如以特定方式控制机器人臂112、操纵医疗器械等。另外，机器人系统110可被配置为从窥视镜130接收描绘患者120的内部解剖结构的图像(也称为图像数据)和/或将该图像发送到控制系统150，该图像然后可在显示器152上显示。此外，机器人系统110可以允许待从其接收的流体、光学器件、电力等的方式耦接到医疗系统100的部件，诸如控制系统150。

机器人系统110和/或控制系统150可被配置为有助于将机器人臂112中的一个或多个机器人臂定位在期望位置处，诸如多个对准位置180(1)-(N)(其中N为大于1的整数)中的一个或多个对准位置处。在一些实施方案中，机器人系统110可被配置为以手动移动的阻力的形式提供触觉反馈，以辅助医师160对准机器人臂112中的一个或多个机器人臂。机器人臂112的阻力量可基于机器人臂112正在移动的方向、机器人臂112到对准位置的接近度等等。阻力的量可影响医师160在移动机器人臂112时所体验到的力。例如，控制系统150和/或机器人系统110可配置第三机器人臂112(C)以提供在更靠近对准位置180的方向上手动移动的第一阻力量，从而导致与在远离对准位置180的方向上移动相比，医师160在移动第三机器人臂112(C)时体验到轻快的感觉(或者在另选的方案中，沉重的感觉)。此外，控制系统150和/或机器人系统110可配置第三机器人臂112(C)以提供在远离对准位置180的方向上手动移动的第二阻力量，从而导致与在更靠近对准位置180的方向上移动相比，医师160在移动第三机器人臂112(C)时体验到沉重的感觉(或者在另选的方案中，轻快的感觉)。

在一些实施方案中，当机器人臂112到达对准位置时，机器人系统110和/或控制系统150可重新配置机器人臂112的阻力量。例如，假设第三机器人臂112(C)被配置为提供在更靠近对准位置180的方向上手动移动的第一阻力量以及远离对准位置180手动移动的第二阻力量。当第三机器人臂112(C)到达对准位置180时，第三机器人臂112(C)可被配置为提供将第三机器人臂112(C)从对准位置180中的一个对准位置手动移动到对准位置180中的另一个对准位置的更小(或在一些情况下更大)的阻力量(与第一阻力量相比)。此外，第三机器人臂112(C)可被配置为提供远离对准位置180中的任一个对准位置手动移动第三机器人臂112(C)的甚至更大(或在一些情况下更小)的阻力量(与第二阻力量相比)。因此，当第三机器人臂112(C)从未对准位置转变到对准位置180时，医师160可体验阻力的变化，使得机器人臂112(C)感觉好像它在对准位置处锁定到位。此外，当将第三机器人臂112(C)从对准位置180中的一个对准位置手动移动到对准位置180中的另一个对准位置时，医师160可体验到甚至更轻/容易的感觉。

在一些实施方案中，机器人系统110和/或控制系统150可控制机器人臂112自动移动到对准位置。例如，在第三机器人臂112(C)位于距对准位置180(1)的预定距离内的情况下，如果医师160将第三机器人臂112(C)的远侧端部手动移动到对准位置180(1)附近，并且释放第三机器人臂112(C)，则机器人系统110和/或控制系统150可将第三机器人臂112(C)自动移动到对准位置180(1)。在一些情况下，当第三机器人臂112(C)的手动移动已经停止超过一段时间(例如，预定的一段时间)时，第三机器人臂112(C)可自动对准，这可基于释放按钮来控制第三机器人臂112(C)的手动移动，如下文进一步详细讨论的。

对准位置可表示任何类型的确定/期望位置。在一些实施方案中，机器人臂的对准位置与到另一机器人臂的远侧端部的对准相关联。例如，在图1的示例中，第三机器人臂112(C)的对准位置180表示与对准到第二机器人臂112(B)的远侧端部相关联的位置，使得窥视镜130(当附接到第三机器人臂112(C)时)能够沿基本上直的虚拟轨道插入/回缩，如下文进一步详细讨论的。此外，在一些实施方案中，对准位置可表示机器人臂的远侧端部的先前位置。例如，假设第三机器人臂112(C)最初定位在位置180(2)处，其中窥视镜130的柄部132连接到或不连接到第三机器人臂112(C)，并且随后在分离或不分离窥视镜130的情况下移动到侧面(例如，以提供附加的工作空间)。如果医师160期望将第三机器人臂112(C)返回到位置180(2)以用窥视镜130或不同的医疗器械继续规程，则医师160可使用本文讨论的对准技术将第三机器人臂112(C)的端部重新对准到位置180(2)以及/或者将窥视镜130/另一医疗器械重新附接到第三机器人臂112(C)。此外，在一些实施方案中，对准位置可与对准到患者的解剖结构相关联。例如，对准位置180可沿着与患者120的尿道对准的纵向轴线定位。为了便于说明，用三种表示来说明对准位置180。然而，可实现任何数量的对准位置。

医疗器械可包括多种类型的器械，诸如窥视镜(有时称为“内窥镜”)、导管、针、导丝、碎石机、篮式取回装置、镊子、真空器、针、解剖刀、成像探针、钳口、剪刀、抓取器、持针器、显微解剖刀、施钉器、敲平头钉器、抽吸/冲洗工具、施夹器等。医疗器械可包括直接进入器械、经皮进入器械和/或另一类型的器械。在一些实施方案中，医疗器械是可操控装置，而在其他实施方案中，医疗器械是非可操控装置。在一些实施方案中，外科手术工具是指被配置为穿刺或插入通过人类解剖结构的装置，诸如针、解剖刀、导丝等。然而，外科手术工具可指其他类型的医疗器械。

术语“窥视镜”或“内窥镜”在本文根据其广泛且普通的含义使用，并且可指具有图像生成、观察和/或捕获功能(或被配置为由通过工作通道部署的成像装置提供此类功能)并且被配置为引入身体的任何类型的器官、腔、内腔、腔室和/或空间中的任何类型的细长医疗器械。例如，窥视镜或内窥镜(诸如窥视镜130)可指输尿管镜(例如，用于进入尿路)、腹腔镜、肾镜(例如，用于进入肾)、支气管镜(例如，用于进入气道，诸如支气管)、结肠镜(例如，用于进入结肠)、关节镜(例如，用于进入关节)、膀胱镜(例如，用于进入膀胱)、管道镜等。在一些情况下，窥视镜/内窥镜可包括刚性或柔性管，并且尺寸可被设定成在外护套、导管、导引器或其他内腔类型装置内通过，或者可在没有此类装置的情况下使用。在一些实施方案中，窥视镜包括一个或多个工作通道，诸如碎石机、装篮装置、镊子、激光装置、成像装置等的附加工具可通过该一个或多个工作通道引入到治疗部位中。

术语“直接进入(direct entry)”或“直接进入(direct access)”在本文中根据它们广泛且普通的含义使用，并且可指仪器通过患者身体中的天然或人工开口的任何进入。例如，窥视镜130可称为直接进入器械，因为窥视镜130经由尿道进入患者的尿路中。

术语“经皮进入(percutaneous entry)”或“经皮进入(percutaneous access)”在本文中根据它们广泛且普通的含义使用，并且可指仪器到达与规程相关联的目标解剖位置(例如，肾盏网络)所必需的穿过患者皮肤和任何其他身体层的进入，诸如通过刺穿和/或小切口的进入。因此，经皮进入器械可指被配置为刺穿皮肤和/或其他组织/解剖结构或穿过皮肤和/或其他组织/解剖结构插入的医疗器械、装置或组件，诸如针、解剖刀、导丝、护套、轴、窥镜、导管等。然而，应当理解，经皮进入器械在本公开的上下文中可指其他类型的医疗器械。在一些实施方案中，经皮进入器械指利用促进穿过患者皮肤的刺穿和/或小切口的装置插入或实现的器械/装置。例如，当导管插入穿过已刺穿患者的皮肤的护套/轴时，导管可称为经皮进入器械。

在一些实施方案中，医疗器械包括传感器(有时称为“位置传感器”)，该传感器被配置为生成传感器数据。在示例中，传感器数据可指示医疗器械的位置和/或取向和/或可用于确定医疗器械的位置和/或取向。例如，传感器数据可指示窥镜的位置和/或取向，这可包括窥镜的远侧端部的滚动。医疗器械的位置和取向可称为医疗器械的姿态。传感器可定位在医疗器械的远侧端部和/或任何其他位置上。在一些实施方案中，传感器可向控制系统150、机器人系统110和/或另一系统/装置提供传感器数据以执行一种或多种定位技术以确定/跟踪医疗器械的位置和/或取向。

在一些实施方案中，传感器可包括电磁(EM)传感器，该EM传感器具有导电材料线圈。在此，EM场发生器(诸如EM场发生器140)可提供由医疗器械上的EM传感器检测到的EM场。磁场可在该M传感器的线圈中感应小电流，可对该小电流进行分析以确定EM传感器与EM场发生器之间的距离和/或角度/取向。此外，传感器可包括另一类型的传感器，诸如相机、距离传感器、雷达装置、形状感测光纤、加速度计、陀螺仪、加速度计、基于卫星的定位传感器(例如，全球定位系统(GPS))、射频收发器等。

在一些实施方案中，医疗系统100还可包括成像装置(图1中未示出)，该成像装置可被集成到C形臂中和/或被配置为在规程(诸如荧光镜透视检查式规程)期间提供成像。成像装置可被配置为在规程期间捕获/生成患者120的一个或多个图像，诸如一个或多个x射线或CT图像。在示例中，可实时提供来自成像装置的图像，以观察解剖结构和/或患者120体内的医疗器械，以辅助医师160执行规程。成像装置可用于执行荧光镜透视检查(例如，在患者120体内使用对比染料)或另一类型的成像技术。

医疗系统100的各个部件可通过网络彼此通信地耦接，该网络可包括无线和/或有线网络。示例性网络包括一个或多个个人区域网络(PAN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网局域网(IAN)、蜂窝网络、互联网等。此外，在一些实施方案中，医疗系统100的部件经由一个或多个支撑电缆、管等连接，以用于数据通信、流体/气体交换、电力交换等。

在各种示例中，医疗系统100被实施为执行与肾解剖结构相关的医疗规程。肾通常包括位于腹膜后间隙中的左右两侧的两个豆形器官。在成年人类中，肾的长度一般是约11cm。肾从成对的肾动脉接收血液；血液流入成对的肾静脉。每个肾都附接到输尿管，该输尿管是将排泄的尿液从肾运送到膀胱的管。膀胱附接到尿道。

肾通常在腹腔中相对高地定位并且以轻微斜角位于腹膜后位置。由肝的位置引起的腹腔内的不对称性通常导致右肾略微低于且小于左肾，并且放置成比左肾略微更靠中间。每个肾的顶部是肾上腺。肾的上部部分被第11根肋骨和第12根肋骨部分地保护。每个肾，其肾上腺被两层脂肪包围：存在于肾筋膜与肾小囊之间的肾周围脂肪和在肾筋膜之上的肾旁脂肪。

肾参与控制各种体液隔室、流体渗透压、酸碱平衡、各种电解质浓度和毒素去除的量。肾通过分泌某些物质并再吸收其他物质来提供过滤功能性。分泌到尿液中的物质的示例是氢、铵、钾和尿酸。另外，肾还执行各种其他功能，诸如激素合成等。

肾凹缘上的凹陷区域是肾门，肾动脉在此进入肾脏，肾静脉和输尿管离开此处。肾被坚韧的纤维组织、肾包膜包围，肾包膜本身被肾周脂肪、肾筋膜和肾旁脂肪包围。这些组织的前(前方)表面是腹膜，而后(后方)表面是腹横筋膜。

肾的功能性物质或实质分为两个主要结构：肾外皮质和肾内髓质。这些结构呈多个锥形肾叶的形状，每个肾叶包含围绕称为肾锥体的髓质部分的肾皮质。肾锥体之间是皮质的突起，称为肾柱。肾单位是肾脏产生尿液的功能结构，横跨皮质和髓质。肾元的初始过滤部分是位于皮质中的肾丝球体。这之后是从皮质深入到延髓锥体中的肾小管。肾皮质的部分，髓射线是排入单个集尿管中的肾小管集合。

每个锥体的尖端或乳头将尿液排空到相应小盏中；小盏进入大盏，大盏进入肾盂，然后过渡到输尿管。在肾门处，输尿管和肾静脉离开肾并且肾动脉进入。肾门脂肪和具有淋巴结的淋巴组织包围这些结构。肾门脂肪与被称为肾窦的充满脂肪的腔邻接。肾窦共同包含肾盂和肾盏并将这些结构与肾髓组织分离。

在一些实施方案中，医疗系统100可用于治疗肾结石。肾结石病(也称为尿石病)是一种医学病症，其涉及在尿路中形成固体物质块，称为“肾结石”(kidney stone、renalcalculi、renal lithiasis或nephrolithiasis)或“尿结石”(urinary stone)。可在肾、输尿管和膀胱(称为“膀胱结石”)中形成和/或发现尿结石。此类尿结石可由于尿液中的矿物质浓度而形成，并且一旦此类结石达到足以阻止尿液流过输尿管或尿道的大小便可引起显著的腹痛。尿结石可由钙、镁、氨、尿酸、半胱氨酸和/或其他化合物或它们的组合形成。

通常，存在若干用于治疗患有肾结石的患者的方法，包括观察、医学治疗(诸如排石疗法)、非侵入性治疗(诸如体外冲击波碎石术(ESWL))以及外科手术治疗(诸如输尿管镜检查术和经皮肾镜取石术(“PCNL”))。在外科手术方法中(例如，输尿管镜检查和PCNL)，医师能够接近病变(即，待移除的对象；例如，结石)，将结石破碎成更小的碎块或碎片，并且从肾中机械地取出相对小的结石碎片/颗粒。

为了从膀胱和输尿管中去除尿结石，外科医生可通过尿道将输尿管镜插入到尿路中。通常，输尿管镜包括在其远侧端部处的内窥镜，该内窥镜被配置为使该尿路能够可视化。输尿管镜还可包括用于捕获或打散尿结石的碎石装置。在输尿管镜检查规程期间，一位医师/技术人员可控制输尿管镜的位置，同时另一位医师/技术人员可控制碎石装置。为了从肾中移除相对较大的结石(即“肾结石”)，医师可使用经皮肾镜取石术(“PCNL”)技术，该经皮肾镜取石术技术涉及将肾镜插入穿过皮肤(即，经皮)并且干预组织以提供对用于打碎和/或移除结石的治疗部位的进入。

在本文所述的示例中的若干示例中，机器人辅助的经皮规程可结合各种医疗规程(诸如肾结石移除规程)来实现，其中机器人工具(例如，医疗系统100的一个或多个部件)可使医师/泌尿科医师能够执行内窥镜(例如，输尿管镜检查)目标进入以及经皮进入/治疗。然而，本公开不限于肾结石移除和/或机器人辅助的规程。在一些具体实施中，与严格的手动规程相比，机器人医疗解决方案可相对于某些器械提供相对更高的精度、更优异的控制和/或更优异的手眼协调。例如，根据一些规程对肾的机器人辅助的经皮进入可有利地使得泌尿科医师能够执行直接进入内窥镜肾进入和经皮肾进入两者。尽管本公开的一些实施方案是在导管、肾镜、输尿管镜和/或人体肾解剖结构的上下文中呈现的，但应当理解，本文所公开的原理可在任何类型的内窥镜/经皮规程或另一类型的规程中实现。

在一个例示性规程中，医疗系统100可用于从患者120体内移除肾结石190。在规程的设置期间，医师160可以适当/期望的配置定位机器人系统110的机器人臂112。例如，医师160可将第一机器人臂112(A)手动移动到治疗部位(即，肾结石190所位于的肾191)附近，如图1所示。EM场发生器140可连接到第一机器人臂112(A)，以有助于在规程期间跟踪窥视镜130和/或其他器械的位置。尽管第一机器人臂112(A)被定位成相对靠近患者120，但在一些实施方案中，第一机器人臂112(A)被定位在其他地方和/或EM场发生器140被集成到台面170中(这可允许第一机器人臂112(A)处于对接位置)。

此外，医师160可将第二机器人臂112(B)手动定位在患者120的腿部之间，如图所示。在该示例中，医师160将医疗器械193至少部分地插入尿道192中，并且将医疗器械193连接到第二机器人臂112(B)。医疗器械193可包括内腔式装置，该内腔式装置被配置为接收窥视镜130(例如进入护套)，从而有助于将窥视镜130插入患者120的解剖结构中。通过将第二机器人臂112(B)对准患者120的尿道192和/或使用医疗器械193，可减小对该区域中的敏感解剖结构的摩擦和/或力。一旦医疗器械193至少部分地插入到尿道192中，则可以手动方式、以机器人方式、或以它们的组合将窥视镜130插入患者120体内。尽管医疗器械193在图1中示出，但在一些实施方案中，不使用医疗器械193(例如，将窥视镜130直接插入尿道192中)。

医师160还可手动定位第三机器人臂112(C)以与第二机器人臂112(B)对准。例如，第三机器人臂112(C)可移动到对准位置180中的一个或多个对准位置，其可表示与第二机器人臂112(B)的对准。然后，窥视镜130的柄部132可连接到第三机器人臂112(C)的远侧端部。尽管在定位机器人臂112并且然后连接窥视镜130/EM场发生器140的上下文中讨论了该示例，但是窥视镜130/EM场发生器140可以在任何时间连接到机器人臂112。例如，窥视镜130可连接到第三机器人臂112(C)并且然后定位在对准位置180中的一个或多个对准位置处。

医师160可与控制系统150交互以导致机器人系统110从尿道192推进和/或导航窥视镜130，使其通过膀胱194、沿输尿管195向上并进入肾191中。医师160可导航窥视镜130以定位肾结石190。控制系统150可经由显示器152提供关于窥视镜130的信息，以辅助医师160导航窥视镜130。例如，控制系统150可经由显示器152呈现界面(未示出)，以观察由窥视镜130捕获的实时图像，从而辅助医师160控制窥视镜130。在一些实施方案中，控制系统150可使用定位技术来确定窥视镜130的位置和/或取向，这可由医师160通过显示器152进行观察，从而也有助于控制窥视镜130。此外，在一些实施方案中，可通过显示器152呈现其他类型的信息，以辅助医师160控制窥视镜130，诸如患者120的内部解剖结构的x射线图像。

一旦到达肾结石190的部位(例如，在肾盏191内)，窥视镜130就可用于指定/标记导管经皮进入肾191的目标位置。为了使对肾191和/或周围解剖结构的损伤最小化，医师160可指定乳头(诸如乳头196)作为经皮进入肾191的目标位置。然而，可指定或确定其他目标位置。在指定乳头196的一些实施方案中，医师160可导航窥视镜130以接触乳头196，控制系统150可使用定位技术来确定窥视镜130的位置(例如，窥视镜130的端部的位置)，并且控制系统150可将窥视镜130的位置与目标位置相关联。此外，在一些实施方案中，医师160可将窥视镜130导航到乳头196的特定距离内(例如，停放在乳头196前面)，并且提供指示目标位置在窥视镜130的视场内的输入。控制系统150可执行图像分析和/或其他定位技术以确定目标位置的位置。此外，在一些实施方案中，窥视镜130可递送基准点以将乳头196标记为目标位置。

当指定目标位置时，医师160可从第一机器人臂112(A)移除EM场发生器140并且将导管附接到第一机器人臂112(A)。医生160可与控制系统150交互以使机器人系统110通过患者120中的经皮进入路径将导管推进和/或导航到目标位置(例如，通过患者120的皮肤并且经由指定乳头196进入肾120中)。在一些实施方案中，将针或另一医疗器械插入患者120体内以产生经皮进入路径，然后在其中插入导管。导管可由第一机器人臂112(A)控制，以便插入、回缩和/或铰接导管以到达目标部位和/或从患者120移除肾结石190。控制系统150可经由显示器152提供关于导管的信息，以辅助医师160导航导管。例如，界面可提供来自窥视镜130的视角的图像数据。图像数据可描绘导管(例如，当在窥视镜130的成像装置的视场内时)，使得可以以适当的方式导航/控制导管。

当窥视镜130和/或导管位于目标位置(例如经由不同进入路径)处时，医师160可使用窥视镜130来打碎肾结石190和/或使用导管来从患者120取出肾结石190的碎块。例如，窥视镜130可部署工具(例如，激光器、切割器械等)以将肾结石190碎裂成碎块，并且导管可通过经皮进入路径从肾191中吸出碎块。在示例中，导管和/或窥视镜130可提供冲洗和/或抽吸以有利于肾结石190的移除。例如，导管可耦接到冲洗和/或抽吸系统(未示出)。如上所述，控制系统150可以从窥视镜130的角度提供图像以有助于移除肾结石190(例如，观察到肾结石190正在被打碎并且使用导管从肾191移除)。

在规程之前、期间或之后的任何时刻，医疗系统100可实施本文所讨论的对准技术以定位机器人臂112中的一个或多个机器人臂。在一个示例中，当第三机器人臂112(C)与第二机器人臂112(B)对准(例如，到对准位置180)时，第三机器人臂112(C)可表现出不同的阻力量，以向医师160指示第三机器人臂112(C)是更靠近还是更远离对准位置180移动。在另一个示例中，机器人系统110/控制系统150可存储指示如图1中所示的第一机器人臂112(A)的远侧端部的位置的信息。医师160然后可将第一机器人臂112(A)放置到远离患者120的一侧以分离EM场发生器140(例如，一旦窥视镜130已经到达目标部位)并且附接导管或另一器械。第一机器人臂112(A)可被布置用于导管的使用。一旦导管已经被使用，医师160就可通过将第一机器人臂112(A)再次移动到侧面来重新附接EM场发生器140。医师160可提供指示EM场发生器140被再次附接并且请求与第一机器人臂112(A)的先前位置重新对准的输入。第一机器人臂112(A)可表现出不同的阻力量以指示第一机器人臂112(A)是更靠近还是更远离第一机器人臂112(A)的先前位置移动。

医疗系统100可提供多种益处，诸如提供指导以辅助医师执行规程(例如，器械跟踪、器械导航、器械校准等)，使得医师能够从人体工程学位置执行规程而无需笨拙的手臂运动和/或位置，使得单个医师能够使用一个或多个医疗器械执行规程，避免辐射暴露(例如，与荧光镜检查技术相关联)，使得规程能够在单次手术环境中执行，提供持续抽吸以更有效地移除物体(例如，移除肾结石)等。例如，医疗系统100可提供指导信息以辅助医师使用各种医疗器械进入目标解剖特征，同时使出血和/或对解剖结构(例如，关键器官、血管等)的损伤最小化。此外，医疗系统100可提供不基于辐射的导航和/或定位技术，以减少医师和患者的辐射暴露和/或减少手术室中的设备的数量。此外，医疗系统100可提供分布在至少控制系统150与机器人系统110之间的功能性，这些系统可能够独立地移动。功能性和/或移动性的此类分布可使得能够将控制系统150和/或机器人系统110放置在对于特定医疗规程最佳的位置处，这可使患者周围的工作区最大化和/或为医师执行规程提供最佳位置。

尽管各种技术和系统被讨论为实现为机器人辅助规程(例如，至少部分地使用医疗系统100的规程)，但这些技术和系统可在其他规程中实现，诸如在全机器人医疗规程、仅人规程(例如，无机器人系统)等中实现。例如，医疗系统100可用于在无医师握住/操纵医疗器械的情况下执行规程(例如，全机器人规程)。即，在规程期间使用的医疗器械可各自由医疗系统100的部件诸如机器人系统110的机器人臂112保持/控制。

示例性控制系统和机器人系统

图2示出了图1的控制系统150和机器人系统110的示例性细节，而图3示出了根据一个或多个实施方案的机器人系统110的附加细节。尽管图2和/或图3中示出了控制系统150和/或机器人系统110的某些部件，但应当理解，根据本公开的实施方案中可包括未示出的附加部件。此外，示出部件中的任一者均都可被省略、互换和/或集成到其他装置/系统中，诸如台面170、医疗器械等。

参考图2，控制系统150可分别地/单独地和/或组合地/共同地包括以下部件、装置、模块和/或单元(在本文称为“部件”)中的一者或多者：一个或多个I/O部件202、一个或多个通信接口204、一个或多个供电单元206和/或一个或多个移动部件208(例如，脚轮或其他类型的轮子)。在一些实施方案中，控制系统150可包括壳体/外壳，该壳体/外壳被配置为和/或尺寸设定成容纳或包含控制系统150的一个或多个部件的至少一部分。在该示例中，控制系统150被示出为推车式系统，其可通过一个或多个移动部件208进行移动。在一些情况下，在到达适当位置之后，可使用轮锁将一个或多个移动部件208固定不动，以将控制系统150保持在适当位置。然而，控制系统150可被实现为固定系统、集成到另一系统/装置中等。

控制系统150的各种部件可使用某些连接电路/装置/特征电耦接和/或通信地耦接，这些连接电路/装置/特征可为或可不为控制电路的一部分。例如，连接特征可包括一个或多个印刷电路板，该一个或多个印刷电路板被配置为有利于控制系统150的各种部件/电路中的至少一些部件/电路的安装和/或互连。在一些实施方案中，控制系统150的部件中的两个或更多个部件可彼此电耦接和/或通信地耦接。

一个或多个I/O部件/装置202可包括多种部件以接收输入和/或提供输出，诸如以与用户交互，以有助于执行医疗规程。一个或多个I/O部件202可被配置为接收触摸、语音、手势或任何其他类型的输入。在示例中，一个或多个I/O部件202可用于提供关于对装置/系统的控制的输入，诸如以控制机器人系统110，导航窥视镜或附接到机器人系统110的其他医疗器械，控制台面170，控制荧光透视装置等。例如，医师160(未示出)可经由I/O部件202提供输入，并且作为响应，控制系统150可向机器人系统110发送控制信号以操纵医疗器械。在示例中，医师160可使用相同I/O装置来控制多个医疗器械(例如，在器械之间切换控制)。

如图所示，一个或多个I/O部件202可包括一个或多个显示器152(有时称为“一个或多个显示装置152”)，该一个或多个显示器被配置为显示数据。一个或多个显示器152可包括一个或多个液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机LED显示器、等离子体显示器、电子纸显示器和/或任何其他类型的技术。在一些实施方案中，一个或多个显示器152包括一个或多个触摸屏，该一个或多个触摸屏被配置为接收输入和/或显示数据。此外，一个或多个I/O部件202可包括一个或多个I/O装置/控件210，该一个或多个I/O装置/控件可包括触摸板、控制器(例如，手持式控制器、视频游戏型控制器等)、鼠标、键盘，可穿戴装置(例如，光学头戴式显示器)、虚拟或增强现实装置(例如，头戴式显示器)等。另外，一个或多个I/O部件202可包括：一个或多个扬声器，该一个或多个扬声器被配置为基于音频信号输出声音；和/或一个或多个麦克风，该一个或多个麦克风被配置为接收声音并生成音频信号。在一些实施方案中，一个或多个I/O部件202包括控制台或被实现为控制台。

在一些实施方案中，一个或多个I/O部件202可输出与规程相关的信息。例如，控制系统150可接收由窥视镜捕获的实时图像并且经由显示器152显示实时图像和/或这些实时图像的视觉表示。显示器152可呈现界面，诸如本文所讨论的界面中的任一界面，该界面可包括来自窥视镜和/或另一医疗器械的图像数据。附加地或另选地，控制系统150可从与患者相关联的医疗监测器和/或传感器接收信号(例如，模拟信号、数字信号、电信号、声学/声信号、气动信号、触觉信号、液压信号等)，并且显示器152可呈现关于患者的健康或环境的信息。此类信息可包括经由医疗监测器显示的信息，包括例如心率(例如，ECG、HRV等)、血压/血率、肌肉生物信号(例如，EMG)、体温、血氧饱和度(例如，SpO₂)、CO₂、脑波(例如，EEG)、环境和/或局部或核心体温等。

一个或多个通信接口204可被配置为与一个或多个装置/传感器/系统通信。例如，一个或多个通信接口204可通过网络以无线和/或有线方式发送/接收数据。根据本公开的实施方案的网络可包括局域网(LAN)、广域网(WAN)(例如，互联网)、个人局域网(PAN)、体域网(BAN)等。在一些实施方案中，一个或多个通信接口204可实现无线技术，诸如蓝牙、Wi-Fi、近场通信(NFC)等。

一个或多个供电单元206可被配置为管理和/或提供用于控制系统150(和/或机器人系统110，在一些情况下)的电力。在一些实施方案中，一个或多个供电单元206包括一个或多个电池，诸如锂基电池、铅酸电池、碱性电池和/或其他类型的电池。即，一个或多个供电单元206可包括一个或多个装置和/电路，该一个或多个装置和/电路被配置为提供电源和/或提供电源管理功能性。此外，在一些实施方案中，一个或多个供电单元206包括主电源连接器，该主电源连接器被配置为耦接到交流电(AC)或直流电(DC)主电源。

尽管图2中未示出，但控制系统150可包括和/或可控制其他部件，诸如一个或多个泵、流量计、阀控件和/或流体进入部件，以便向医疗器械(例如，窥视镜)、可通过医疗器械部署的装置等提供受控的冲洗和/或抽吸能力。在一些实施方案中，冲洗和抽吸能力可通过单独的电缆直接递送到医疗器械。此外，控制系统150可包括电压和/或电涌保护器，该电压和/或电涌保护器被设计成向另一装置诸如机器人系统110提供经滤波的和/或受保护的电力，由此避免在机器人系统110中放置电力变压器和其他辅助电力部件，从而产生更小、更可移动的机器人系统110。

在一些实施方案中，控制系统150可包括用于部署在整个医疗系统100中的传感器的支持设备。例如，控制系统150可包括用于检测、接收和/或处理从光学传感器和/或相机接收的数据的光电子设备。此类光电子设备可用于生成实时图像，以便在任何数量的装置/系统中显示，包括在控制系统150中显示。类似地，控制系统150可包括用于接收和/或处理从部署的电磁(EM)传感器接收的信号的电子子系统。在一些实施方案中，控制系统150还可用于容纳和/或定位EM场发生器，以便由医疗器械中或医疗器械上的EM传感器进行检测。

此外，在一些实施方案中，控制系统150可通过一个或多个电缆或连接件(未示出)耦接到机器人系统110、台面170和/或医疗器械。在一些具体实施中，来自控制系统150的支持功能性可通过单个电缆来提供，从而简化和消除手术室的混乱。在其他具体实施中，特定功能可在单独的电缆和连接件中耦接。例如，虽然可通过单个电力电缆提供电力，但可通过单独的电缆提供对控制、光学、流体和/或导航的支持用于控制。

参考图2和图3，机器人系统110通常包括细长支撑结构210(也称为“柱”)、机器人系统基部212以及在柱210的顶部处的控制台214。柱210可包括一个或多个托架216(也称为“臂支撑件216”)，用于支撑一个或多个机器人臂112的部署。托架216可包括可单独配置的臂安装件，这些臂安装件沿着垂直轴线旋转，以调整机器人臂112的基部，以便相对于患者进行定位。托架216还包括托架接口218，该托架接口允许托架216沿着柱210竖直地平移。托架接口218可通过狭槽诸如狭槽220连接到柱210，该狭槽被定位在柱210的相对侧上以引导托架216的竖直平移。狭槽220可包括竖直平移接口，以将托架216定位和保持在相对于基部212的各种竖直高度。托架216的竖直平移允许机器人系统110调整机器人臂112的触及范围，以满足各种台面高度、患者体型、医师偏好等。类似地，托架216上的可单独配置的臂安装件允许机器人臂112的机器人臂基部222以多种配置成角度。柱210可在内部包括机构(诸如齿轮和/或马达)，这些机构被设计成使用竖直对准的导螺杆来响应于控制信号而以机械化方式平移托架216，这些控制信号是响应于用户输入(诸如来自I/O装置的输入)而生成的。

基部212可平衡柱210、托架216和/或机器人臂112在诸如地板的表面上的重量。因此，基部212可容纳较重的部件，诸如一个或多个电子器件、马达、电源等，以及使得机器人系统110能够移动和/或固定不动的部件。例如，基部212可包括可滚动轮224(也称为“脚轮224”或“移动部件”224)，这些可滚动轮允许机器人系统110在房间内移动以进行规程。在到达适当位置之后，可使用轮锁将脚轮224固定不动，以在该规程期间将机器人系统110保持在适当位置。如图所示，机器人系统110还包括柄部226，以帮助操纵和/或稳定机器人系统110。在该示例中，机器人系统110被示为可移动的推车式系统。然而，机器人系统110可实现为固定系统，集成到台面中，等。

机器人臂112一般可包括机器人臂基部222和端部执行器228，它们由一系列连杆230(也称为“臂段230”)分开，该连杆由一系列关节232连接。每个关节232可包括独立的致动器，并且每个致动器可包括可独立控制的马达。每个可独立控制的关节232表示机器人臂112可用的独立自由度。例如，每个臂112可具有七个关节，从而提供七个自由度。然而，可以任何自由度实现任意数量的关节。在示例中，多个关节可产生多个自由度，从而允许“冗余”自由度。冗余自由度允许机器人臂112使用不同的连杆位置和/或关节角度将它们相应的端部执行器228定位在空间中的特定位置、取向和/或轨迹上。在一些实施方案中，端部执行器228可被配置为接合和/或控制医疗器械、装置、对象等。臂112的移动自由度可允许机器人系统110从空间中的期望点定位和/或引导医疗器械，和/或允许医师将臂112移动到远离患者的临床上有利的位置以形成通路，同时避免臂碰撞。

机器人臂112中的每个机器人臂的端部执行器228可包括器械装置操纵器(IDM)，该器械装置操纵器可被称为机构转换器接口(MCI)或使用该机构转换器接口(MCI)附接。在一些实施方案中，相同的IDM可用于附接不同的器械/装置，诸如窥视镜、导管、EM场发生器等。在其他实施方案中，IDM可被移除并且被用于不同类型的器械/装置的不同类型的IDM替换。例如，第一类型的IDM可操纵内窥镜，第二类型的IDM可操纵导管，第三类型的IDM可保持EM场发生器，等等。IDM/MCI可包括连接器以利用机器人臂112传递气动压力、电力、电信号和/或光学信号。IDM 228和/或医疗器械(例如，外科工具/器械)可包括直接驱动、谐波驱动、齿轮驱动、皮带和滑轮、磁驱动等。在一些实施方案中，IDM 228可附接到机器人臂112中的相应机器人臂，其中机器人臂112被配置为将相应的耦接医疗器械插入到治疗部位中或从治疗部位向外回缩。

机器人臂112中的每一个机器人臂的端部执行器228可包括各种部件/元件以连接到医疗器械和/或与医疗器械对准。如图所示，在机器人臂112中的一个机器人臂的端部执行器228的放大图像中所示，端部执行器228可包括用于控制/铰接医疗器械的多个齿轮302、用于从医疗器械读取数据的读取器304(例如，用于从医疗器械读取序列号的射频识别(RFID)读取器)、用于将医疗器械附接到IDM 228的紧固件306(例如，用于固定医疗器械的闩锁)、用于与手动附接到患者的器械(例如，进入护套)对准和/或用于限定IDM 228的前表面的标记308。在一些实施方案中，端部执行器228(面板)的一部分310可被配置为诸如当机器人臂112以导纳控制模式操作时由用户旋转/自旋。

端部执行器228可被配置为直接耦接到医疗器械和/或经由另一装置耦接到医疗器械。例如，适配器(未示出)能够可移除地和/或可拆卸地耦接到端部执行器228，以在端部执行器228和医疗器械之间提供接口(例如，驱动器接口)。适配器可包括连接器以传递气动压力的信号、电功率的信号、电信号和/或光信号。在一些实施方案中，适配器可以没有任何机电部件，诸如马达。附加地或另选地，在一些配置中，无菌消毒盖布(例如塑料片等)可设置在端部执行器228和医疗器械/适配器之间，以在机器人臂112和医疗器械之间提供无菌屏障。适配器和/或无菌消毒盖布可由于以下所实施：对医疗规程中使用的医疗器械进行灭菌的需要，和/或由于昂贵的资本设备的复杂机械组件和/敏感电子器件而不能对该昂贵的资本设备进行充分灭菌。因此，医疗器械、适配器和/或无菌消毒盖布可以被设计成从机器人臂112分离、移除和/或互换，用于单独灭菌或处置。相比之下，在一些情况下机器人臂112不需要被改变或灭菌，和/或可被覆盖以便保护。在一些背景下，类似于适配器的部件可被称为机构转换器接口(MCI)。

在一些实施方案中，机器人臂112可被配置为控制附接于其上的医疗器械(例如，窥视镜的护套和/或引导件)的位置、取向和/或尖端关节运动。例如，机器人臂112可被配置为/可配置为能够使用细长移动构件来操纵窥视镜。细长移动构件可包括一根或多根拉线(例如，拉线或推线)、电缆、纤维和/或柔性轴。为了说明，机器人臂112可被配置为致动耦接到窥视镜的多根拉线以偏转窥视镜的尖端。拉线可包括任何合适的或期望的材料，诸如金属材料和/或非金属材料，诸如不锈钢、凯夫拉尔(Kevlar)、钨、碳纤维等。在一些实施方案中，窥视镜被配置成响应于由细长移动构件施加的力而表现出非线性行为。非线性行为可基于窥视镜的刚度和可压缩性，以及不同细长移动构件之间的松弛或刚度的可变性。

如图所示，控制台214定位在机器人系统110的柱210的上端处。控制台214可包括显示器234，以提供用于接收用户输入和/或提供输出的用户界面(例如，诸如触摸屏的双用途装置)，以向医师/用户提供术前数据、术中数据、用于配置机器人系统110的信息等。可能的术前数据可包括从术前计算机断层摄影(CT)扫描导出的术前计划、导航和映射数据，和/或从术前患者面谈得到的记录。术中数据可包括从工具、传感器提供的光学信息和/或来自传感器的坐标信息，以及重要的患者统计信息，诸如呼吸、心率和/或脉搏。控制台214可被定位和倾斜成允许医师从柱214的与臂支架216相反的一侧访问控制台214。从此位置，医师可在从机器人系统110后面操作控制台214的同时查看控制台214、机器人臂112和患者。

机器人系统110可包括一个或多个I/O部件/装置236以接收输入和/或提供输出，诸如以与用户交互。一个或多个I/O部件236可被配置为接收触摸、语音、手势或任何其他类型的输入。在示例中，一个或多个I/O部件236可用于提供关于装置/系统的控制的输入，诸如以控制/配置机器人系统110。如图所示，一个或多个I/O部件236可包括被配置为显示数据的一个或多个显示器234。一个或多个显示器234可包括一个或多个液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机LED显示器、等离子体显示器、电子纸显示器和/或任何其他类型的技术。在一些实施方案中，一个或多个显示器234包括一个或多个触摸屏，该一个或多个触摸屏被配置为接收输入和/或显示数据。此外，一个或多个I/O部件236可包括一个或多个I/O装置/控件238，该一个或多个I/O装置/控件可包括触摸板、控制器、鼠标、键盘，可穿戴装置(例如，光学头戴式显示器)、虚拟或增强现实装置(例如，头戴式显示器)等。附加地，一个或多个I/O部件236可包括：一个或多个扬声器，该一个或多个扬声器被配置为基于音频信号输出声音；和/或一个或多个麦克风，该一个或多个麦克风被配置为接收声音并且生成音频信号。在一些实施方案中，一个或多个I/O部件236包括控制台或被实现为控制台214。此外，一个或多个I/O部件236可包括可被物理按压的一个或多个按钮，诸如机器人臂112的远侧端部上的按钮312(其可启用/禁用导纳控制模式)。

机器人系统110的各种部件可使用某些连接电路/装置/特征电耦接和/或通信地耦接，这些连接电路/装置/特征可为或可不为控制电路的一部分。例如，连接特征可包括一个或多个印刷电路板，该一个或多个印刷电路板被配置为有利于机器人系统110的各种部件/电路中的至少一些部件/电路的安装和/或互连。在一些实施方案中，机器人系统110的部件中的两个或更多个部件可彼此电耦接和/或通信地耦接。

在一些实施方案中，机器人臂112和/或机器人系统110中的一者或多者可被配置为操作导纳控制模式。如本文所用，术语“导纳控制模式”(或简称为“导纳模式”)可指机器人臂112/机器人系统110的控制模式，其中用户通过向其施加力来控制机器人臂112的移动。例如，当以导纳控制模式操作时，机器人臂112可由用户手动移动而不使用电子用户控制，诸如通过抓住机器人臂112并向其施加力。因此，用户可以能够直接控制机器人臂的位置。在示例中，机器人臂112可包括被配置为重新定位和/或保持机器人臂112的当前姿态(例如，取向和位置)的驱动部件(例如，用于控制机器人臂112的移动的马达/致动器)。因此，为了提供导纳控制功能性，机器人系统110/控制系统150可测量由用户施加至机器人臂112的力，并使用所测量的力作为输入值来致动驱动部件中的一个或多个驱动部件。

为了说明，当启用导纳控制模式时，基于施加到机器人臂的力，机器人臂112可由用户通过手动操纵机器人臂112而自由地移动。例如，用户可抓住机器人臂112的远侧端部并施加力以将机器人臂112的远侧端部(和/或机器人臂112的其他部分)定位在期望位置处。当导纳控制模式被禁用和/或施加到机器人臂的力小于阈值时，机器人臂112可保持固定到某一位置(例如，禁止机器人臂112的手动移动)。在一些情况下，在导纳控制模式下，机器人臂112可以X、Y、Z方式移动而不改变机器人臂112的端部执行器的取向(例如，用户不能倾斜机器人臂112)。然而，在其他实施方案中，第三机器人臂112(C)的取向可在导纳控制模式下改变。

机器人臂112/机器人系统110可以多种方式进入/退出导纳控制模式。例如，用户可经由机器人系统110/控制系统150(例如，接口、控制器等)提供输入，经由机器人臂112上的按钮312提供输入，或者以其他方式提供输入以启用/禁用导纳控制模式。在一些实施方案中，机器人臂112的端部执行器228和/或臂段230包括一个或多个按钮，诸如按钮312(也称为“导纳控制按钮312”)，其在被致动/接触时启用导纳控制模式(例如，将机器人臂112转变为导纳控制模式)。在图3的示例中，按钮312被图示为在臂段230上在端部执行器228的附近(例如，在特定距离内)。然而，按钮312可位于其他位置处，诸如在端部执行器228、接头或其他地方上。在许多实施方案中，机器人臂112的每个远侧臂段230/端部执行器228可包括按钮以启用/禁用相应臂112的导纳控制模式。然而，在一些实施方案中，单个输入可启用/禁用用于多个机器人臂112的导纳控制模式。尽管在许多示例中，导纳控制模式被讨论为在按下按钮312的背景下被启用/禁用，但导纳控制模式可各种方式被启用/禁用，诸如通过任何类型的I/O装置被启用/禁用。

当以导纳控制模式操作时，机器人臂112通常可表现出一定量的阻力。阻力的量可影响移动机器人臂112、以特定速度移动机器人臂112、将机器人臂112移动特定距离等所需的力的量。因此，与手动移动机器人臂112相关联的阻力的量可指示当手动移动机器人臂112时施加回用户的力。在一些实施方案中，可控制机器人臂112的一个或多个致动器/硬件244以配置手动移动机器人臂112的阻力的量。例如，可基于阻力参数/值来控制机器人臂112的关节中的马达，使得当用户移动机器人臂112时，机器人臂112表现出特定量的阻力。在一些实施方案中，当以导纳控制模式操作时，可使用一个或多个参数来确定移动机器人臂112的速度，诸如由用户施加在机器人臂112上的力、机器人臂112的虚拟质量和/或虚拟阻尼。虚拟质量可指示用户感觉机器人臂112有多重(例如，机器人运动的加速度)，而虚拟阻尼可向用户提供阻力感觉(例如，机器人臂112移动多快)。

在一些实施方案中，与手动移动机器人臂112相关联的阻力量可基于机器人臂112的移动方向和/或机器人臂112相对于特定位置的接近度。例如，控制系统150/机器人系统110可配置机器人臂112以提供在更靠近对准位置的方向上手动移动的第一阻力量，并且配置机器人臂112以提供在远离对准位置的方向上手动移动的第二阻力量。此外，当到达对准位置时，控制系统150/机器人系统110可配置机器人臂112以提供在对准位置之间手动移动的第三阻力量和/或提供远离对准位置手动移动的第四阻力量。

一个或多个通信接口240可被配置为与一个或多个装置/传感器/系统通信。例如，一个或多个通信接口240可通过网络以无线和/或有线方式发送/接收数据。根据本公开的实施方案的网络可包括局域网(LAN)、广域网(WAN)(例如，互联网)、个人局域网(PAN)、体域网(BAN)等。在一些实施方案中，一个或多个通信接口240可实现无线技术，诸如蓝牙、Wi-Fi、近场通信(NFC)等。

一个或多个供电单元242可被配置为管理和/或提供用于机器人系统110的电力。在一些实施方案中，一个或多个供电单元242包括一个或多个电池，诸如锂基电池、铅酸电池、碱性电池和/或其他类型的电池。即，一个或多个供电单元242可包括一个或多个装置和/电路，该一个或多个装置和/电路被配置为提供电源和/或提供电源管理功能性。此外，在一些实施方案中，一个或多个供电单元242包括主电源连接器，该主电源连接器被配置为耦接到交流电(AC)或直流电(DC)主电源。

机器人系统110还可包括一个或多个致动器/硬件244以有利于机器人臂112的移动。每个致动器244可包括马达，该马达可在机器人臂112内的关节或其他地方实现，以有利于关节和/或连接的臂段/连杆的移动。此外，机器人系统110可包括多种其他部件，诸如气动装置、光源等。

参考图2，控制系统150和/或机器人系统110可包括被配置为执行本文描述的功能性的控制电路246和/或数据存储装置/存储器248。为了便于讨论和说明，控制电路246和数据存储装置248在控制系统150和机器人系统110之间以块示出。应当理解，在许多实施方案中，控制系统150和机器人系统110可包括控制电路246和数据存储器248的单独实例。即，控制系统150可包括其自身的控制电路和数据存储装置(例如，以在控制系统150上实现处理)，而机器人系统110可包括其自身的控制电路和数据存储装置(例如，以在机器人系统110上实现处理)。在许多实施方案中，对控制电路的提及可指体现在机器人系统、控制系统或医疗系统(诸如在图1中示出的医疗系统100的任何部件)的任何其他部件中的电路。

尽管控制电路246被示出为与控制系统150/机器人系统110的其他部件分离的部件，但应当理解，控制系统150和/或机器人系统110中的任何或所有其他部件可至少部分地体现在控制电路246中。例如，控制电路246可包括各种装置(有源和/或无源)、半导体材料和/或其区、层、区域和/或部分、导体、引线、通孔、连接件等，其中控制系统150/机器人系统110的一个或多个其他部件和/或其部分可至少部分地在此类电路部件/装置中形成和/或实现/由此类电路部件/装置形成和/或实现。

如图所示，数据存储装置248可包括被配置为有利于本文所讨论的各种功能性的触觉反馈部件250。例如，触觉反馈部件250可被配置为确定机器人臂112的对准位置，确定机器人臂112相对于对准位置的方向/接近度，设置手动移动机器人臂112的阻力，控制机器人臂112自动移动(例如，在接近对准位置时)，等等。在一些实施方案中，触觉反馈部件250可包括一个或多个指令，该一个或多个指令可由控制电路246执行以执行一个或多个操作。尽管在触觉反馈部件250被实现为(或包括)可由控制电路246执行的一个或多个指令的背景下讨论了许多实施方案，但是触觉反馈部件250(和/或其他部件，诸如定位部件)可至少部分地被实现为控制电路。

尽管图3中未示出，但在一些实施方案中，数据存储装置248包括定位部件，该定位部件被配置为执行一个或多个定位技术以确定和/或跟踪对象(诸如连接到机器人系统110的医疗器械)的位置和/或取向。例如，定位部件可处理输入数据，诸如来自医疗器械的传感器数据(例如，EM场传感器数据、由医疗器械上的成像装置/深度传感器捕获的视觉数据、来自医疗器械上的加速度计的加速度计数据、来自医疗器械上的陀螺仪的陀螺仪数据、来自基于卫星的传感器(例如，全球定位系统(GPS)等)的基于卫星的定位数据)、机器人臂112的机器人命令和/或运动学数据、来自形状感测光纤的传感器数据(例如，其可提供关于医疗器械的位置/形状的形状数据)、关于患者的解剖结构的模型数据、患者的位置数据、术前数据等。基于这样的处理，定位部件可生成医疗器械的位置/取向数据。位置/取向数据可指示医疗器械相对于参照系的位置和/或取向。参照系可以是相对于患者解剖结构、已知对象(例如，EM场发生器)、坐标系/空间等的参照系。在一些具体实施中，位置/取向数据可指示医疗器械的远侧端部(和/或近侧端部，在一些情况下)的位置和/或取向。对象的位置和取向可称为对象的姿态。

在一些具体实施中，定位部件可使用电磁跟踪来确定对象的位置和/或取向。例如，定位部件可使用实时EM跟踪来确定医疗器械在坐标系/坐标空间中的实时位置，该坐标系/坐标空间可被配准到患者的解剖结构，该解剖结构可由术前模型或其他模型表示。在EM跟踪中，包括一个或多个传感器线圈的EM传感器(或跟踪器)可嵌入在医疗器械(例如，窥镜、针等)中的一个或多个位置和/或取向。EM传感器可测量由定位在已知位置处的一个或多个静态EM场发生器产生的EM场的变化。由EM传感器检测到的位置信息可被存储为EM数据。定位部件可处理EM数据以确定对象诸如医疗器械的位置和/或取向。可将EM场发生器(或发射器)放置在患者附近(例如，在预定距离内)，以产生EM传感器可检测到的低强度磁场。磁场可在EM传感器的传感器线圈中感应小电流，可对该小电流进行分析以确定EM传感器与EM场发生器之间的距离和/或角度。这些距离和/或取向可在手术中“配准”到患者解剖结构(例如，术前模型)，以便确定将坐标系中的单个位置与患者解剖结构的术前模型中的位置对准的几何变换。一旦配准，位于医疗器械的一个或多个位置(例如，内窥镜的远侧顶端、针等)中的EM传感器(例如，嵌入式EM跟踪器)可提供穿过患者解剖结构的医疗器械的位置和/或取向的实时指示。

尽管在提供触觉反馈以有助于对准机器人臂的背景下讨论各种技术，但可附加地或另选地实施其他技术以有利于此类对准。在一些实施方案中，控制系统150和/或机器人系统110可显示信息以有助于机器人臂相对于期望的对准位置对准，诸如机器人臂相对于对准位置的位置、机器人臂距对准位置的距离、对准位置的视觉表示、虚拟轨道的视觉表示、机器人臂的视觉表示等等。在一些情况下，用户可将机器人臂手动移动到接近对准位置的初始位置，然后使用I/O装置来最终对准到期望的位置(例如，控制精细调整)。在其他情况下，用户可使用I/O装置而无需任何手动操纵。在任何情况下，机器人系统110和/或控制系统150可显示上述信息。此外，在一些实施方案中，机器人臂可自动地移动到对准位置，而无需机器人臂的任何用户输入/用户操纵。例如，用户可定位第一机器人臂，然后经由I/O装置选择按钮以指示机器人系统110将第二机器人臂与第一机器人臂对准。此外，在一些实施方案中，多个机器人臂可是相关的，使得一个机器人臂的移动导致另一个机器人臂自动移动。例如，当用户定位第一机器人臂(例如，手动地定位或使用电子控件)时，第二机器人臂可以以相关方式移动。此外，在一些实施方案中，当两个或更多个机器人臂最初对准时，两个或更多个机器人臂可以以相关的方式一起移动(例如，当臂中的一个被控制移动时，两个或更多个机器人臂可以在相同方向上同时移动)。

此外，尽管各种技术实施阻力反馈以有助于对准机器人臂，但可实施其他类型的反馈。例如，机器人臂可提供不同类型的振动(其中机器人臂包括产生振动的振动器)以指示机器人臂是否正更靠近/更远离对准位置移动和/或指示机器人臂接近对准位置。另选地或附加地，机器人系统110和/或控制系统150可输出不同的声音以指示机器人臂是否正更靠近/更远离对准位置移动和/或指示机器人臂接近对准位置。

术语“控制电路”在本文根据其广泛且普通的含义使用，并且可指一个或多个处理器、处理电路、处理模块/单元、芯片、管芯(例如，半导体管芯，其包括一个或多个有源装置和/或无源装置和/或连接电路)、微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、图形处理单元、现场可编程门阵列、专用集成电路、可编程逻辑装置、状态机(例如，硬件状态机)、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或基于电路和/或操作指令的硬编码来操纵信号(模拟和/或数字)的任何装置。控制电路还可包括一个或多个存储装置，该一个或多个存储装置可体现在单个存储器装置、多个存储器装置和/或装置的嵌入式电路中。此类数据存储装置可包括只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪存存储器、高速缓存存储器、数据存储寄存器和/或存储数字信息的任何装置。应当指出的是，在控制电路包括硬件状态机(和/或实现软件状态机)、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路的实施方案中，存储任何相关联操作指令的数据存储装置/寄存器可嵌入到包括状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路的电路内或电路外。

术语“存储器”在本文根据其广泛且普通的含义使用，并且可指任何合适或期望类型的计算机可读介质。例如，计算机可读介质可包括一个或多个易失性数据存储装置、非易失性数据存储装置、可移动数据存储装置和/或不可移动数据存储装置，它们使用任何技术、布局和/或数据结构/协议实现，包括任何合适或期望的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他类型的数据。

可根据本公开的实施方案实现的计算机可读介质包括但不限于相变存储器、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存存储器或其他存储器技术、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)或其他光学存储装置、盒式磁带、磁带、磁盘存储装置或其他磁存储装置，或可用于存储信息以供计算装置访问的任何其他非暂态介质。如在本文的某些背景下所使用的，计算机可读介质一般可不包括通信介质，诸如调制数据信号和载波。因此，计算机可读介质一般应被理解为指非暂态介质。

示例性触觉辅助机器人臂定位

图4-图9示出了根据一个或多个实施方案的图1的医疗系统100的某些装置/部件的顶视图，其中机器人系统110被配置为向机器人臂112中的一个或多个机器人臂提供触觉反馈。在这些示例中，医疗系统100被布置在手术室中，以从患者120体内移除肾结石。在许多实施方案中，患者120被定位在改变的仰卧位，其中患者120稍微向一侧倾斜，以接近患者120的背部或侧面。然而，患者120也可以其他方式定位，诸如仰卧位、俯卧位等。为了便于说明，未示出患者120的右腿的一部分和台面170的一部分。尽管图4-图9示出了使用医疗系统100从患者120除去肾结石，但是医疗系统100可用于执行其他规程和/或以其他方式除去肾结石。此外，虽然各种动作被图示为由医师160以特定方式执行，诸如医师160定位在特定位置处、医师160的特定手执行动作等等，但是这些动作可以以各种方式执行。图4-图9示出了在规程的设置阶段期间将第三机器人臂112(C)与第二机器人臂112(B)对准的示例。然而，应当理解，对准技术可在其他背景下实施。

如图4所示，医师160可将机器人系统110定位在规程的期望位置处。医师160然后可启用用于第一机器人臂112(A)的导纳控制模式并且将第一机器人臂112(A)手动定位在治疗部位附近。医师160可将EM场发生器140连接到第一机器人臂112(A)的端部执行器。EM场发生器140可有利于定位技术(例如，跟踪装置/仪器的位置)。医师160还可启用用于第二机器人臂112(B)的导纳控制模式并且将第二机器人臂112(B)手动定位在患者120的腿之间以与患者120的解剖结构(诸如患者120的尿道192)对准。医师160可将窥视镜驱动器器械耦接件402连接到第二机器人臂112(B)的端部执行器。窥视镜-驱动器仪器耦接件402可有利于窥视镜130的机器人控制/推进。医师160可以将医疗器械193(例如，进入护套)至少部分地插入到患者120的尿道192中并且将医疗器械193连接到窥视镜驱动器器械耦接件402。医师160然后可以将窥视镜130插入到患者120中。即，可将窥视镜130插入到医疗器械193中并且经由医疗器械193推进到患者120中。

为了有利于第三机器人臂112(C)与第二机器人臂112(B)的对准，机器人系统110和/或控制系统150(未示出)可确定虚拟轨道404。虚拟轨道404可表示延伸穿过第二机器人臂112(B)的端部执行器228的中心的线/轴线，如图4中所示。通过端部执行器228的虚拟轨道404的角度可基于第二机器人臂112(B)的端部执行器228上的元件(诸如上文参考图3描述的元件302-310中的一个或多个元件)的取向。此类元件302-310可设置在第二机器人臂112(B)的端部执行器228上的可旋转板310上。医师160可将第二机器人臂112(B)的板310旋转/旋转到特定取向，使得窥视镜驱动器器械耦接件402可以以特定取向附接。例如，标记308可被对准，使得医疗器械193可附接到窥视镜驱动器器械耦接件402，其中医疗器械193与患者120的尿道192对准。在该示例中，机器人系统110和/或控制系统150限定虚拟轨道404以穿过读取器304和第二机器人臂112(B)的端部执行器228的中心，如图4所示。在此，虚拟轨道404表示与医疗器械193(例如，用于窥视镜130的进入护套)同轴对准的轴线/线。然而，虚拟轨道404可穿过各种部件/参考点。

基于虚拟轨道404，机器人系统110和/或控制系统150可确定对准位置180。例如，对准位置180可表示第三机器人臂112(C)在该第三机器人臂112(C)的端部执行器的中心与虚拟轨道404对准时、在该第三机器人臂112(C)的端部执行器的中心与虚拟轨道404以特定偏移对准时(如以下参考图9所讨论的)、在该第三机器人臂112(C)的端部执行器的另一参考点/元件与虚拟轨道404对准时等的位置。在该示例中，对准位置180表示第三机器人臂112(C)的远侧端部的位置，使得当窥视镜130附接到第三机器人臂112(C)的远侧端部时，窥视镜130与虚拟轨道404对准以用于窥视镜130的插入/回缩。为了便于说明，示出了三个对准位置180。然而，应当理解，对准位置180表示任何数量的对准位置。使用虚线描绘虚拟轨道404和多个对准位置180，以指示元件不描绘医疗系统100的任何物理结构。

利用所确定的对准位置180，医师160可尝试将第三机器人臂112(C)与第二机器人臂112(B)对准。例如，如图4和图5中所示，医师160可用右手握住窥视镜130的柄部132并且用左手抓住第三机器人臂112(C)以启用用于第三机器人臂112(C)的导纳控制模式。然后医师160可尝试将第三机器人臂112(C)手动移动得更靠近柄部132以将第三机器人臂112(C)与第二机器人臂112(B)对准(例如，基于对准位置180，其未被医师160看到)。柄部132(也称为“器械耦接件/操纵器132”)可被配置为有利于装篮装置和/或可使用窥视镜130部署的另一医疗器械(诸如穿过窥视镜130的工作通道部署的任何器械)的推进和/或操作。

如图5中所示，第三机器人臂112(C)可被配置为提供相对于对准位置180手动移动第三机器人臂112(C)的不同阻力量。在一些实施方案中，与第三机器人臂112(C)相关联的阻力的量可基于第三机器人臂112(C)正在移动的方向。例如，第三机器人臂112(C)可表现出相对于至少一个维度(例如，X、Y或Z)在更靠近对准位置180中的一个或多个对准位置的方向上手动移动第三机器人臂112(C)的第一阻力量(用重量图标502示出)。相比之下，第三机器人臂112(C)可表现出相对于至少一个维度在更远离对准位置180中的一个或多个对准位置的方向上手动移动第三机器人臂112(C)的第二阻力量(用重量图标504示出)。在该示例中，第一阻力量小于第二阻力量和/或阈值，然而第二阻力量大于第一阻力量和/或阈值。因此，当使第三机器人臂112(C)移动得更靠近对准位置180时，医师160可体验到轻快/轻松的感觉，并且当将第三机器人臂112(C)移动得更远离对准位置180时，体验到沉重/困难的感觉。然而，在其他示例中，第一阻力量可大于第二阻力量(或在一些情况下，相同)。在一些情况下，随着第三机器人臂112(C)移动得更靠近对准位置180中的一个或多个对准位置，第一阻力量减小。此外，随着第三机器人臂112(C)移动得更远离对准位置180中的一个或多个对准位置，第二阻力量增加。

在一些实施方案中，与手动移动第三机器人臂112(C)相关联的阻力的量可基于第三机器人臂112(C)与对准位置180的接近度。例如，阻力的量可取决于第三机器人臂112(C)的远侧端部是否在距对准位置180中的一个或多个对准位置的阈值距离内。例如，如果第三机器人臂112(C)在距对准位置180中的一个或多个对准位置的阈值距离内，则第三机器人臂112(C)可表现出在任何方向上移动的第一阻力量。相比之下，如果第三机器人臂112(C)在距对准位置180中的一个或多个对准位置的阈值距离之外，则第三机器人臂112(C)可表现出在任何方向上移动的第二阻力量。

机器人系统110和/或控制系统150一般来讲可通过跟踪第三机器人臂112(C)的远侧端部的位置来调整/配置第三机器人臂112(C)的阻力量。在一些情况下，机器人系统110可生成关于第三机器人臂112(C)的远侧端部的位置/姿态信息，该信息可被提供给控制系统150以跟踪第三机器人臂112(C)。基于该跟踪，机器人系统110和/或控制系统150可以确定第三机器人臂112(C)相对于对准位置180移动的方向、第三机器人臂112(C)相对于对准位置180的接近度等等。因此，机器人系统110和/或控制系统150可动态更新手动移动第三机器人臂112(C)的该第三机器人臂112(C)的阻力量。

在一些实施方案中，机器人系统110和/或控制系统150可将机器人臂112中的一个或多个机器人臂自动移动到对准位置180中的一个或多个对准位置。例如，机器人系统110可确定第三机器人臂112(C)的远侧端部定位在距对准位置180(N)的阈值距离602内(或在阈值距离处)，如图6中所示。阈值距离602可以为可配置的，例如由医师160、机器人系统110、控制系统150或另一用户/系统配置。阈值距离602可被设置为各种距离，诸如5mm、10mm、20mm、30mm等等。附加地或另选地，机器人系统110可确定第三机器人臂112(C)的手动移动已经停止。例如，机器人系统110可确定用于第三机器人臂112(C)的导纳控制模式被禁用(例如，医师160不再按压导纳控制按钮312，医师160第二次选择导纳控制按钮312等)，第三机器人臂112(C)不再经受来自医师160的外力，医师160已经将他/她的手从第三机器人臂112(C)移走(例如，基于来自接触/接近度/电容传感器的数据)等。在确定第三机器人臂112(C)的远侧端部定位在距对准位置180(N)的阈值距离602内和/或第三机器人臂112(C)的手动移动已经停止超过一段时间(例如，预定的一段时间)时，机器人系统110可将第三机器人臂112(C)自动移动到对准位置180(N)，如图7所示。在该示例中，第三机器人臂112(C)被移动到对准位置180(N)，因为当第三机器人臂112(C)的手动移动停止时，第三机器人臂112(C)最接近对准位置180(N)。图6中的定时器图标604示出了当第三机器人臂112(C)的手动移动停止时定时器的启动，并且图7中的定时器图标702示出了从定时器的启动起经过的预定时间量。因此，在第三机器人臂112(C)被定位成相对靠近对准位置180的一些情况下，第三机器人臂112(C)可在医师160释放第三机器人臂112(C)之后不久(或响应于此)自动移动成与第二机器人臂112(B)对准。

在一些实施方案中，当与对准位置180中的一个或多个对准位置对准时，可调整/重新配置手动移动第三机器人臂112(C)的阻力量，如图8中所示。这可向医师160提供第三机器人臂112(C)被对准和/或避免从对准位置手动移动第三机器人臂112的指示。例如，一旦第三机器人臂112(C)与对准位置180中的一个或多个对准位置对准，第三机器人臂112(C)就可被配置为表现出将第三机器人臂112(C)从对准位置180中的一个对准位置手动移动到对准位置180中的另一个对准位置(例如，沿着虚拟轨道404)的第一阻力量(用重量图标802示出)。另外，第三机器人臂112(C)可表现出(相对于至少一个维度)在远离对准位置180的方向上手动移动第三机器人臂112(C)的第二阻力量(用重量图标804示出)。在该示例中，第一阻力量小于第二阻力量和/或阈值，然而第二阻力量大于第一阻力量和/或阈值。然而，在其他示例中，第一阻力量可大于第二阻力量(或在一些情况下，相同)。因此，当在对准位置180之间移动时，医师160可以体验到沿着虚拟壁/轨道移动的感觉。由于这种阻力变化，当第三机器人臂112(C)被对准时，医师160还可体验到将第三机器人臂112(C)锁定/咬合到虚拟轨道/位置中的感觉。

在一些实施方案中，在对准位置180内或远离该对准位置手动移动第三机器人臂112(C)的阻力量可不同于在达到对准之前手动移动第三机器人臂112(C)的阻力量。例如，如上文参考图5所讨论的，第三机器人臂112(C)可表现出在朝向对准位置180的方向上手动移动第三机器人臂112(C)的第一阻力量和/或表现出在远离对准位置180的方向上手动移动第三机器人臂112(C)的第二阻力量。一旦第三机器人臂112(C)被对准，第三机器人臂112(C)就可表现出从对准位置180中的一个对准位置手动移动到对准位置180中的另一个对准位置的第三阻力量，其中第三阻力量可小于第一阻力量。因此，当将第三机器人臂112(C)从一个对准位置移动到另一个对准位置时(与朝向对准位置180移动相比)，医师160可体验到甚至更容易的感觉。此外，当第三机器人臂112(C)被对准时，第三机器人臂112(C)可表现出远离对准位置180手动移动的第四阻力量，其中第四阻力量可大于第二阻力量。因此，当从对准位置180移动第三机器人臂112(C)时(与第三机器人臂112(C)被对准之前远离对准位置180移动相比)，医师160可体验到甚至更困难的感觉。

如上文参考图6和图7类似地讨论的，在一些实施方案中，如果一旦对准，就将第三机器人臂112(C)略微移动而不与第二机器人臂112(B)对准，则第三机器人臂112(C)可自动移动回到与第二机器人臂112(B)对准。例如，假设医师160调整第三机器人臂112(C)相对于第二机器人臂112(B)的插入/回缩距离(例如，基本上沿着虚拟轨道404移动第三机器人臂112(C))。另外，假设在这样做时，第三机器人臂112(C)略微移动而不与对准位置180对准。在此，如果第三机器人臂112(C)仍然在距对准位置180中的一个或多个对准位置的阈值距离内，则第三机器人臂112(C)可自动移动回到与对准位置180中的一个或多个对准位置对准。

在许多实施方案中，一旦第三机器人臂112(C)与对准位置180中的一个或多个对准位置对准，医师160就可将窥视镜130附接到第三机器人臂112(C)，如图9所示。具体地讲，医师160可将与窥视镜130相关联的柄部132附接到第三机器人臂112(C)的端部执行器。在附接窥视镜130的情况下，医师160可开始规程或者在规程期间附接窥视镜130的情况下继续到规程的其他阶段。一旦附接，就可通过沿虚拟轨道404相对于图9在竖直方向上移动第三机器人臂112(C)，将窥视镜130回缩/插入到患者120体内。

如图9所示，在一些实施方案中，当第三机器人臂112(C)对准到对准位置180中的一个或多个对准位置时，第三机器人臂112(C)的端部执行器的中心偏离虚拟轨道404。这可能是由于当手柄132被附接到第三机器人臂112(C)时窥视镜130相对于第三机器人臂112(C)的端部执行器的偏移(例如，在附接位置中的偏移)。如图所示，当柄部132安装在第三机器人臂112(C)上时，延伸穿过第三机器人臂112(C)的端部执行器的中心的线902从虚拟轨道404偏移距离904。由于此类偏移，医师160可能难以在视觉上对准机器人臂112(B)和112(C)。例如，医师162可能难以使第三机器人臂112(C)的端部执行器相对于第二机器人臂112(B)的端部执行器以一定偏移量对准。因此，本文所讨论的对准技术可向医师160提供帮助以将第三机器人臂112(C)与第二机器人臂112(B)对准，从而有利于沿基本上直的路径插入/回缩窥视镜130(一旦对准并且附接)，其中此类对准可与相对于机器人臂112(B)和112(C)的端部执行器的一些偏移量相关联。

在一些情况下，本文所讨论的技术可使得用户能够以准确的方式将机器人臂手动地和/或独立地移动到特定位置，以适应某些工作流程、环境、医师偏好和/或安全预防措施。这可最终向用户提供在不同时间将机器人臂移出和/或移入工作空间的灵活性。在一些示例中，患者周围的工作空间(诸如在患者的腿部之间)可以相对紧凑/小。此外，可能难以在视觉上确定机器人臂是否对准到特定位置，尤其是在此类对准与到另一装置/机器人臂的一些偏移量相关联的情况下。因此，本文所讨论的技术可提供将机器人臂准确地移入/移出工作空间至一个或多个对准位置的灵活性。此外，此类技术可避免用户与某些I/O装置(例如，触摸屏、控制器、键盘、鼠标、显示器等)交互以定位机器人臂和/或查看机器人臂的位置。此外，该技术可使得用户能够用一个臂以准确方式手动定位机器人臂，诸如当用户用另一个臂握住医疗器械时。

虽然在将第三机器人臂112(C)与第二机器人臂112(B)对准的上下文中讨论了图4-图9，但是这些技术可在将机器人臂与机器人臂的先前位置对准的上下文中实施。例如，对准位置180中的一个或多个对准位置可表示第三机器人臂112(C)的先前位置，并且参见图4-图9(或其他地方)讨论的对准技术可被实施以辅助医师160将第三机器人臂112(C)对准到对准位置180中的一个或多个对准位置。在一个例示中，对准技术可用于将第三机器人臂112(C)定位成离开侧面以为不涉及第三机器人臂112(C)的操作提供足够的空间，然后使第三机器人臂112(C)移动回到先前位置。在另一个例示中，对准技术可用于改变附接到第三机器人臂112(C)的医疗器械。在此，第三机器人臂112(C)可从初始位置移动，不同的医疗器械可附接到第三机器人臂112(C)，并且第三机器人臂112(C)可重新对准到先前位置。

示例性流程图

图10示出了根据一个或多个实施方案的用于为对准机器人臂提供触觉反馈的过程1000的示例性流程图。与过程1000相关联的各种操作/动作可由在本文所讨论的装置/系统中的任一者或它们的组合中实现的控制电路来执行，所述装置/系统诸如控制系统150、机器人系统110、台面170、医疗器械和/或另一装置。过程1000可在医疗系统100针对规程的设置/配置期间、在规程期间、在规程之后和/或在其他时间执行。在一个图示中，执行过程1000以将机器人系统110配置用于规程。尽管各种框被示为过程1000的一部分，但可去除这些框中的任一个框。此外，可将附加框作为过程1000的一部分来实现。这些框的示出次序仅是为了说明的目的而提供的，并且这些框可按任何次序来实现。在一些实施方案中，过程1000的框中的一个或多个框被实现为可执行指令，这些可执行指令当由控制电路执行时使得控制电路执行所讨论的功能性/操作。然而，过程1000的框中的一个或多个框可以其他方式实现，诸如由其他装置/系统、用户等实现。

在框1002处，过程1000可包括确定机器人臂的一个或多个对准位置。在一些实施方案中，一个或多个对准位置可包括与对准到附加机器人臂的远侧端部相关联的多个对准位置。多个对准位置可与虚拟轨道相关联，该虚拟轨道与医疗器械的插入或缩回中的至少一者相关联。此外，在一些实施方案中，一个或多个对准位置表示机器人臂的远侧端部的先前位置。

在框1004处，过程1000可包括确定相对于一个或多个对准位置手动移动机器人臂的方向。该方向可以更靠近或更远离一个或多个对准位置。例如，可接收/生成指示机器人臂(例如，机器人臂的远侧端部)的当前位置的位置数据。基于此类位置数据和/或关于一个或多个对准位置的位置数据，可确定机器人臂的移动方向。

在框1006处，过程1000可包括配置(例如，设定)手动移动机器人臂的阻力。可以基于机器人臂的远侧端部相对于一个或多个对准位置的移动方向来配置阻力。例如，可设定相对于至少一个维度在更靠近一个或多个对准位置的方向上手动移动机器人臂的第一阻力。此外，可设定相对于至少一个维度在远离一个或多个对准位置的方向上手动移动机器人臂的第二阻力。第二阻力可不同于第一阻力，例如大于第一阻力或小于第一阻力。

在一些实施方案中，随着机器人臂更靠近一个或多个对准位置移动(例如，响应于/基于确定机器人臂相对于至少一个维度更靠近一个或多个对准位置移动)，手动移动机器人臂的阻力可以减小。此外，在一些实施方案中，随着机器人臂更远离一个或多个对准位置移动(例如，响应于/基于确定机器人臂相对于至少一个维度更远离一个或多个对准位置移动)，手动移动机器人臂的阻力可以增加。

在框1008处，过程1000可包括确定机器人臂的手动移动是否已停止(例如，停止超过预定的一段时间)。例如，可确定机器人臂的导纳控制模式是否被禁用(例如，用户不再按压导纳控制按钮、用户第二次选择导纳控制按钮等)、机器人臂不再经受来自用户的外力、用户已经将他/她的手从机器人臂移走等等。如果机器人臂的手动移动没有停止，则过程1000可返回到框1004并且通过框1004-1008循环任意次数，直到机器人臂的手动移动已经停止。相反，如果机器人臂的手动移动已经停止，则过程1000可进行到框1010。

在框1010处，过程1000可包括确定机器人臂是否已到达一个或多个对准位置。例如，可确定机器人臂是否定位在一个或多个对准位置中的一个或多个处。如果机器人臂已经到达一个或多个对准位置，则过程1000可以进行到框1016。相反，如果机器人臂尚未到达一个或多个对准位置，则过程1000可以进行到框1012。

在框1012处，过程1000可包括确定机器人臂是否定位在距一个或多个对准位置的阈值距离内。例如，可接收/生成指示机器人臂的当前位置的位置数据。基于此类位置数据和/或关于一个或多个对准位置的位置数据，可确定机器人臂是否定位在距一个或多个对准位置的阈值距离内。如果机器人臂定位在距一个或多个对准位置的阈值距离内，则过程1000可以进行到框1014。相反，如果机器人臂尚未定位在距一个或多个对准位置的阈值距离内，则过程1000可返回到框1004。

在框1014处，过程1000可包括使机器人臂自动移动到一个或多个对准位置。例如，基于确定机器人臂的手动移动已经停止和/或确定机器人臂定位在距一个或多个对准位置的阈值距离内，可生成/发送指令/请求以控制机器人臂自动地移动到一个或多个对准位置。

在框1016处，过程1000可包括配置远离一个或多个对准位置的手动移动机器人臂的阻力和/或配置在一个或多个对准位置内手动移动的阻力。例如，基于确定机器人臂已经到达一个或多个对准位置和/或机器人臂自动移动到一个或多个对准位置，可设置相对于至少一个维度在远离一个或多个对准位置的方向上手动移动机器人臂的阻力。在一些示例中，此类阻力可大于最初与在远离一个或多个对准位置的方向上手动移动机器人臂相关联的阻力(例如，与达到对准之前的阻力相比，阻力可以增加)。然而，在一些情况下，阻力可以减小或相同。附加地或另选地，基于确定机器人臂已经到达一个或多个对准位置和/或机器人臂自动移动到一个或多个对准位置，可设置从一个对准位置到另一个对准位置手动移动机器人臂的阻力。在一些示例中，此类阻力可小于最初与在更靠近一个或多个对准位置的方向上手动移动机器人臂相关联的阻力(例如，与达到对准之前的阻力相比，阻力可以减小)。然而，在一些情况下，阻力可以增加或相同。

附加实施方案

依据实施方案，可按照不同的顺序执行、可添加、合并或完全忽视本文描述的过程或算法中的任一者的特定动作、事件或功能。因此，在特定实施方案中，不是所有描述的动作或事件对于过程的实践都是必要的。

除非另外特别说明或在所使用的上下文内以其他方式理解，否则本文所用的条件语言，诸如“可”、“能够”、“可能”、“可以”、“例如”等，是指其普通意义，并且一般旨在传达特定实施方案包括而其他实施方案不包括特定特征、元件和/或步骤。因此，此类条件语言通常不旨在暗示特征部、元件和/或步骤以任何方式是一个或多个实施方案所必需的，或者不旨在暗示一个或多个实施方案在有或没有输入或提示的情况下，必须包括用于决定这些特征部、元件和/或步骤是否包括在任何特定实施方案中或者是否将在任何特定实施方案中执行的逻辑。术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的，并且在它们的普通意义上使用，并且以开放式方式包含性地使用，并且不排除附加的元件、特征、动作、操作等。而且，术语“或”在其包含性意义上(而不是在其排他性意义上)使用，使得当用于例如连接一系列元件时，术语“或”是指该系列的元件中的一个、一些或全部。除非另外特别说明，否则诸如短语“X、Y和Z中的至少一者”的连接词用语在一般使用的背景下被理解为传达项目、术语、元素等可为X、Y或Z。因此，这种连接词用语一般不旨在暗示某些实施方案要求X中的至少一者、Y中的至少一者和Z中的至少一者各自存在。

应当理解，在以上对实施方案的描述中，为了简化本公开并辅助理解各种方面中的一个或多个方面，有时将各种特征在单个实施方案、图或其描述中分组在一起。然而，本公开的此方法不应理解为反映了以下意图：任何权利要求要求比那项权利要求中所明确叙述的特征更多的特征。此外，本文的特定实施方案中说明和/或描述的任何部件、特征或步骤可应用于任何其他实施方案或与任何其他实施方案一起使用。此外，对于每个实施方案，没有部件、特征、步骤或部件、特征或步骤的组是必需的或不可缺少的。因此，期望本文公开和下文要求保护的本公开的范围不受上文描述的特定实施方案限制，而是应当通过公正地阅读随附权利要求书来确定。

应当理解，为了便于参考，可提供特定序数术语(例如，“第一”或“第二”)，并且不一定暗示物理特性或排序。因此，如本文所用，用于修改诸如结构、部件、操作等元件的序数术语(例如，“第一”、“第二”、“第三”等)不一定指示该元件相对于任何其他元件的优先级或顺序，而是可大体上将该元件与具有类似或相同名称(但是用于使用序数术语)的另一元件区分开来。另外，如本文所用，不定冠词(“一个(a)”和“一个(an)”)可指示“一个或多个”而不是“一个”。此外，“基于”某一条件或事件而执行的操作还可基于未明确叙述的一个或多个其他条件或事件来执行。

除非另有定义，否则本文所用的所有术语(包括技术和科技术语)具有与示例性实施方案所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解，术语，诸如在常用字典中定义的术语，应当被解释为具有与它们在相关领域的背景下的含义一致的含义，并且不以理想化或过于正式的意义进行解释，除非本文明确如此定义。

为了便于描述，在本文中可使用空间相对术语“外部”、“内部”、“上部”、“下部”、“下方”、“上方”、“竖直”、“水平”和类似术语来描述在附图中绘示的一个元件或部件与另一元件或部件之间的关系。应当理解，空间相对术语旨在涵盖装置在使用中或操作中的除附图中描绘的取向之外的不同取向。例如，在附图中示出的装置被翻转的情况下，位于另一装置“下方”或“之下”的装置可放置在另一装置“上方”。因此，说明性术语“下方”可包括下部位置和上部位置两者。装置还可沿另一方向定向，并且因此空间相对术语可根据取向进行不同解释。

除非另有明确说明，否则比较和/或定量术语，诸如“更少”、“更多”、“更大”等，旨在涵盖等式概念。例如，“更少”可不仅是指在最严格的数学意义上的“较少”，而且可指“小于或等于”。

Claims (30)

1.一种系统，包括：

机器人臂，所述机器人臂被配置为耦接到医疗器械；和

控制电路，所述控制电路通信地耦接到所述机器人臂并且被配置为：

确定所述机器人臂的远侧端部的一个或多个对准位置；以及

至少部分地基于所述机器人臂的所述远侧端部相对于所述一个或多个对准位置的移动方向来设定手动移动所述机器人臂的阻力。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个对准位置包括与对准到所述系统的附加机器人臂的远侧端部相关联的多个对准位置，所述多个对准位置与虚拟轨道相关联，所述虚拟轨道与所述医疗器械的插入或回缩中的至少一者相关联。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个对准位置表示所述机器人臂的所述远侧端部的先前位置。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路被进一步配置为：

确定所述机器人臂的手动移动已经停止超过一段时间；

确定所述机器人臂的所述远侧端部定位在距所述一个或多个对准位置的阈值距离内；以及

至少部分地基于确定所述机器人臂的手动移动已经停止超过所述一段时间并且确定所述机器人臂的所述远侧端部定位在距所述一个或多个对准位置的所述阈值距离内，使所述机器人臂自动移动到所述一个或多个对准位置。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路被配置为通过以下方式来设定手动移动所述机器人臂的所述阻力：

设定相对于至少一个维度在更靠近所述一个或多个对准位置的方向上手动移动所述机器人臂的第一阻力；以及

设定相对于至少一个维度在远离所述一个或多个对准位置的方向上手动移动所述机器人臂的第二阻力，所述第二阻力大于所述第一阻力。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制电路被进一步配置为：

确定所述机器人臂的所述远侧端部已经到达所述一个或多个对准位置；以及

增加相对于至少一个维度在远离所述一个或多个对准位置的方向上手动移动所述机器人臂的所述第二阻力。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述一个或多个对准位置包括与对准到所述系统的附加机器人臂的远侧端部相关联的多个对准位置，并且所述控制电路被进一步配置为：

确定所述机器人臂的所述远侧端部已经到达所述多个对准位置中的第一对准位置；以及

设定将所述机器人臂从所述多个对准位置中的所述第一对准位置手动移动到第二对准位置的第三阻力，所述第三阻力小于所述第一阻力。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路被配置为通过随着所述机器人臂更靠近所述一个或多个对准位置移动而减小所述阻力来设定手动移动所述机器人臂的所述阻力。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路被配置为通过随着所述机器人臂更远离所述一个或多个对准位置移动而增加所述阻力来设定手动移动所述机器人臂的所述阻力。

10.一个或多个非暂态计算机可读介质，所述一个或多个非暂态计算机可读介质存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令当由控制电路执行时，致使所述控制电路执行包括以下项的操作：

确定机器人臂的远侧端部的一个或多个对准位置，所述机器人臂被配置为耦接到医疗器械；以及

配置所述机器人臂以提供在更靠近所述一个或多个对准位置的方向上手动移动的第一阻力量，并且提供在远离所述一个或多个对准位置的方向上手动移动的第二阻力量。

11.根据权利要求10所述的一个或多个非暂态计算机可读介质，其中，所述操作还包括：

确定所述机器人臂的手动移动已经停止超过一段时间；

确定所述机器人臂的所述远侧端部定位在距所述一个或多个对准位置的阈值距离内；以及

至少部分地基于确定所述机器人臂的手动移动已经停止超过所述一段时间并且确定所述机器人臂的所述远侧端部定位在距所述一个或多个对准位置的所述阈值距离内，使所述机器人臂自动移动到所述一个或多个对准位置。

12.根据权利要求10所述的一个或多个非暂态计算机可读介质，其中，所述操作还包括：

确定所述机器人臂正在相对于至少一个维度更远离所述一个或多个对准位置移动；以及

增加在远离所述一个或多个对准位置的方向上手动移动所述机器人臂的所述第二阻力量。

13.根据权利要求10所述的一个或多个非暂态计算机可读介质，其中，所述操作还包括：

确定所述机器人臂的所述远侧端部已经到达所述一个或多个对准位置；以及

增加在远离所述一个或多个对准位置的方向上手动移动所述机器人臂的所述第二阻力量。

14.根据权利要求10所述的一个或多个非暂态计算机可读介质，其中，所述一个或多个对准位置包括与对准到附加机器人臂的远侧端部相关联的多个对准位置，并且所述操作还包括：

确定所述机器人臂的所述远侧端部已经到达所述多个对准位置中的第一对准位置；以及

配置所述机器人臂以提供将所述机器人臂从所述多个对准位置中的所述第一对准位置手动移动到第二对准位置的第三阻力量，所述第三阻力小于所述第一阻力量。

15.一种机器人系统，包括：

控制电路，所述控制电路被配置为确定一个或多个对准位置；和

机器人臂，所述机器人臂通信地耦接到所述控制电路并且被配置为：

耦接到医疗器械；

提供在更靠近所述一个或多个对准位置的方向上手动移动所述机器人臂的第一阻力量；以及

提供在更远离所述一个或多个对准位置的方向上手动移动所述机器人臂的第二阻力量。

16.根据权利要求15所述的机器人系统，其中，所述一个或多个对准位置包括多个对准位置，所述多个对准位置表示与所述医疗器械的插入或回缩中的至少一者相关联的虚拟轨道。

17.根据权利要求15所述的机器人系统，其中，所述一个或多个对准位置表示所述机器人臂的远侧端部的先前位置。

18.根据权利要求15所述的机器人系统，其中，所述控制电路被进一步配置为：

确定所述机器人臂的手动移动已经停止超过一段时间；

确定所述机器人臂的远侧端部定位在距所述一个或多个对准位置的阈值距离内；以及

使所述机器人臂自动移动到所述一个或多个对准位置。

19.根据权利要求15所述的机器人系统，其中，所述控制电路被进一步配置为：

确定所述机器人臂的远侧端部已经到达所述一个或多个对准位置；以及

增加在远离所述一个或多个对准位置的方向上手动移动所述机器人臂的所述第二阻力量。

20.根据权利要求15所述的机器人系统，其中：

所述一个或多个对准位置包括与对准到所述系统的附加机器人臂的远侧端部相关联的多个对准位置；

所述控制电路被进一步配置为确定所述机器人臂的远侧端部已经到达所述多个对准位置中的第一对准位置；以及

所述机器人臂被配置为提供将所述机器人臂从所述多个对准位置中的所述第一对准位置手动移动到第二对准位置的第三阻力量，所述第三阻力小于所述第一阻力量。

21.根据权利要求15所述的机器人系统，其中，所述控制电路被配置为随着所述机器人臂更靠近所述一个或多个对准位置移动而减小所述第一阻力量。

22.根据权利要求15所述的机器人系统，其中，所述控制电路被配置为随着所述机器人臂更远离所述一个或多个对准位置移动而增加所述第二阻力量。

23.一种方法，包括：

通过控制电路确定机器人臂的远侧端部的一个或多个对准位置，所述机器人臂被配置为耦接到医疗器械；

通过所述控制电路确定相对于所述一个或多个对准位置手动移动所述机器人臂的方向；以及

通过所述控制电路至少部分地基于相对于所述一个或多个对准位置手动移动所述机器人臂的所述方向来配置手动移动所述机器人臂的阻力量。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述一个或多个对准位置包括与对准到附加机器人臂的远侧端部相关联的多个对准位置。

25.根据权利要求23所述的方法，其中所述一个或多个对准位置表示所述机器人臂的所述远侧端部的先前位置。

26.根据权利要求23所述的方法，还包括：

确定所述机器人臂的手动移动已经停止超过一段时间；

确定所述机器人臂的所述远侧端部定位在距所述一个或多个对准位置的阈值距离内；以及

至少部分地基于确定所述机器人臂的手动移动已经停止超过所述一段时间并且确定所述机器人臂的所述远侧端部定位在距所述一个或多个对准位置的所述阈值距离内，使所述机器人臂自动移动到所述一个或多个对准位置。

27.根据权利要求23所述的方法，其中：

确定手动移动所述机器人臂的所述方向包括确定所述机器人臂正在相对于至少一个维度更远离所述一个或多个对准位置移动；并且

配置手动移动所述机器人臂的所述阻力量包括配置手动移动所述机器人臂的第一阻力量，所述第一阻力量大于与更靠近所述一个或多个对准位置手动移动所述机器人臂相关联的第二阻力量。

28.根据权利要求23所述的方法，其中：

确定手动移动所述机器人臂的所述方向包括确定所述机器人臂正在相对于至少一个维度更靠近所述一个或多个对准位置移动；并且

配置手动移动所述机器人臂的所述阻力量包括配置手动移动所述机器人臂的第一阻力量，所述第一阻力量小于与更远离所述一个或多个对准位置手动移动所述机器人臂相关联的第二阻力量。

29.根据权利要求23所述的方法，其中，所述阻力量为第一阻力量，并且所述方法还包括：

确定所述机器人臂的所述远侧端部已经到达所述一个或多个对准位置；以及

配置远离所述一个或多个对准位置手动移动所述机器人臂的第二阻力量，所述第二阻力量大于所述第一阻力量。

30.根据权利要求23所述的方法，其中，所述一个或多个对准位置包括与对准到附加机器人臂的远侧端部相关联的多个对准位置，所述阻力量为第一阻力量，并且所述方法还包括：

确定所述机器人臂的所述远侧端部已经到达所述多个对准位置中的第一对准位置；以及

配置将所述机器人臂从所述多个对准位置中的所述第一对准位置手动移动到第二对准位置的第二阻力量，所述第二阻力量小于所述第一阻力量。

Images