CN118019505A - 手术机器人系统中的可移动臂推车的床边安设方法 - Google Patents

Abstract

一种用于安设手术机器人系统的方法，该手术机器人系统具有多个移动推车，每个移动推车支撑了联接至机械臂的安设臂，该方法包括将安设臂和机械臂配置成期望的配置。另外，将投射对齐图案的对齐模块旋转至期望的床边角度。此后，将移动推车朝手术台移动，直到对齐图案平行于手术台，其中安设臂和机械臂被锁定在其构型以联接至对应的进入端口。

Description

手术机器人系统中的可移动臂推车的床边安设方法

背景技术

手术机器人系统可以包括手术控制台，手术控制台用于控制一个或多个手术机械臂，每个手术机械臂具有包括末端执行器(例如，钳或抓握器械)的手术器械。在操作时，将机械臂移动至患者上方的位置，并将手术器械经由患者的手术进入端口或自然孔口引导到小切口中以将末端执行器定位在患者身体内的工作部位处。

在开始手术例程之前，对手术机器人系统进行配置，这包括将机械臂定位在相对于手术台的期望位置处。这一过程由外科医生或技术人员执行，由于手动输入，这可能会耗时且容易出错。围绕手术台的正确定位和安设是使用臂位于各个移动推车上的手术机器人系统的重要方面。

发明内容

本披露内容描述了一种用于不同类型的手术例程的手术机器人系统的安设方法。特别地，该系统和方法提供了一种将臂推车围绕手术台进行对齐的快速且一致的方式以允许床边工作人员有足够的通道并避免机械臂之间的碰撞。

最初，临床团队通过在手术机器人系统的显示器之一上显示的图形用户界面(GUI)来输入例程的类型，并选择期望的床边安设，该床边安设包括机械臂和移动推车中的每一个的取向角度。手术机器人系统然后要求用户移动这些移动推车的安设臂，并且一旦调节完成，手术机器人系统就锁定角度。用户还将对齐模块中的每一个设定为如GUI屏幕上所指定的正确角度。然后将每个臂推车朝床推动，使得对齐图案线平行于手术台的侧面。然后移动该移动推车，直到每个机械臂的端口闩位于设置在患者内的正确进入端口处。对每个机械臂和移动推车重复这一过程。

这种方法的优点是移动推车本身被用作对齐机构。对齐图案提供了获得移动推车的正确旋转的一致方式，然后锁定的安设臂提供了确认移动推车的平移的方式。相比于用户仅基于GUI安设引导来接近移动推车的位置的当前方法，所披露的方法提供机械臂和安设臂以及对应的移动推车的更准确且一致的安设。

根据本披露内容的一个实施例，披露了一种用于安设手术机器人系统的方法。该方法包括将多个机械臂中的每一个机械臂从储存状态配置成经配置的状态，该多个机械臂中的每一个机械臂附接至多个移动推车中的一个移动推车。该方法还包括将多个对齐模块中的每一个对齐模块从起始位置旋转至对齐位置，这些对齐模块中的每一个联接至该多个机械臂中的一个机械臂。该方法进一步包括从该多个对齐模块中的每一个对齐模块投射对齐图案并且将该多个移动推车中的每一个移动推车与对应的机械臂一起移动至相对于手术台的对应位置，使得该对齐图案中的每一个都平行于手术台。

以上实施例的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。根据以上实施例的一个方面，该方法还可以包括在图形用户界面(GUI)上显示该多个移动推车中的每一个移动推车的安设配置。该安设配置可以包括这些机械臂中的每一个的经配置的状态和该多个对齐模块中的每一个对齐模块的对齐位置。经配置的状态可以包括每个机械臂的多个接头中的每一个接头的角度或位置。对齐位置可以包括该多个对齐模块中的每一个对齐模块的角度。该方法可以进一步包括响应于这些机械臂中的每一个移动到经配置的状态而在GUI上输出第一通知。该方法还可以包括响应于该多个对齐模块中的每一个对齐模块旋转至对齐位置而在GUI上输出第二通知。该方法可以另外包括将多个机械臂中的每一个机械臂联接至对应的进入端口。

根据本披露内容的另一实施例，披露了一种用于安设手术机器人系统的方法。该方法可以包括将附接至移动推车的机械臂从储存状态配置成经配置的状态。该方法还包括将联接至机械臂的对齐模块从起始位置旋转至对齐位置。另外，该方法包括从对齐模块投射对齐图案并且将移动推车与机械臂一起移动至相对于手术台的某个位置，使得对齐图案平行于手术台。

以上实施例的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。根据以上实施例的一个方面，该方法还可以包括在图形用户界面(GUI)上显示安设配置，该安设配置可以包括机械臂的经配置的状态和对齐模块的对齐位置。经配置的状态可以包括机械臂的多个接头中的每一个接头的角度或位置。对齐位置可以包括对齐模块的角度。该方法还可以包括响应于机械臂移动到经配置的状态而在GUI上输出第一通知。该方法可以进一步包括响应于每个对齐模块旋转至对齐位置而在GUI上输出第二通知。该方法可以另外包括将机械臂联接至进入端口。

根据本披露内容的另外的实施例，披露了一种手术机器人系统。该手术机器人系统包括多个移动推车，每个移动推车包括机械臂和对齐模块，该对齐模块被配置为进行旋转并且投射对齐图案。该系统还包括显示器，该显示器被配置为输出图形用户界面(GUI)，该图形用户界面被配置为：显示该多个移动推车中的每一个移动推车的安设配置。该安设配置可以包括这些机械臂中的每一个的经配置的状态和这些对齐模块中的每一个的对齐位置。GUI还被配置为响应于这些机械臂中的每一个移动到经配置的状态而输出第一通知、并且响应于这些对齐模块中的每一个旋转至对齐位置而输出第二通知。

以上实施例的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。根据以上实施例的一个方面，经配置的状态可以包括机械臂的多个接头中的每一个接头的角度或位置。对齐位置可以包括对齐模块的角度。GUI进一步被配置为响应于机械臂移动到经配置的状态而输出第一通知。GUI还被配置为响应于每个对齐模块旋转至对齐位置而输出第二通知。GUI进一步被配置为响应于这些机械臂中的每一个移动到经配置的状态并且响应于这些对齐模块中的每一个旋转至对齐位置而接收用户确认。

附图说明

本文中参照附图对本披露内容的各实施例进行描述，在附图中：

图1是根据本披露内容的实施例的手术机器人系统的示意图，该手术机器人系统包括控制塔、控制台以及一个或多个手术机械臂，该一个或多个手术机械臂各自设置在移动推车上；

图2是根据本披露内容的实施例的图1的手术机器人系统的手术机械臂的立体图；

图3是根据本披露内容的实施例的安设臂的立体图，该安设臂带有图1的手术机器人系统的手术机械臂；

图4是根据本披露内容的实施例的图1的手术机器人系统的计算机体系结构的示意图；

图5是根据本披露内容的实施例的图1的移动推车的平面示意图，该移动推车围绕手术台定位；

图6是根据本披露内容的实施例的用于对图1的手术机器人系统进行配置的方法的流程图；

图7A示出了根据本披露内容的实施例的用于对图1的手术机器人系统进行配置的图形用户界面；

图7B示出了根据本披露内容的实施例的用于对图1的手术机器人系统的手术机械臂中的每一个进行配置的图形用户界面；

图8是根据本披露内容的实施例的图1的移动推车被定位成处于储存状态时的平面示意图；

图9是根据本披露内容的实施例的图1的移动推车之一处于经配置的状态、而图1的其余移动推车被定位成处于储存状态时的平面示意图；

图10是根据本披露内容的实施例的图1的移动推车中的两个移动推车处于经配置的状态、而图1的其余移动推车被定位成处于储存状态时的平面示意图；

图11是根据本披露内容的实施例的图1的移动推车中的三个移动推车处于经配置的状态、而图1的其余移动推车被定位成处于储存状态时的平面示意图；

图12是根据本披露内容的实施例的图1的移动推车被定位成处于经配置的状态时的平面示意图；

图13是根据本披露内容的实施例的图1的移动推车被移动到相对于图5的手术台的对齐位置时的平面示意图；

图14是根据本披露内容的实施例的图1的移动推车之一处于相对于图5的手术台的对齐位置、而图1的其余移动推车在等待队列中时的平面示意图；

图15是根据本披露内容的实施例的图1的移动推车中的两个移动推车处于相对于图5的手术台的对齐位置、而图1的其余移动推车在等待队列中时的平面示意图；以及

图16是根据本披露内容的实施例的图1的移动推车中的三个移动推车处于相对于图5的手术台的对齐位置、而图1的其余移动推车在等待队列中时的平面示意图。

具体实施方式

如下面将详细描述的，本披露内容涉及一种手术机器人系统，该手术机器人系统包括手术控制台、控制塔以及一个或多个移动推车，该一个或多个移动推车具有手术机械臂，该手术机械臂联接至安设臂。手术控制台通过一个或多个接口装置来接收用户输入，该用户输入被控制塔解读为用于移动手术机械臂的移动命令。手术机械臂包括控制器，该控制器被配置为处理该移动命令并且配置为生成用于激活该机械臂的一个或多个致动器的扭矩命令，该一个或多个致动器进而响应于移动命令而使该机械臂移动。

参照图1，手术机器人系统10包括控制塔20，该控制塔连接至手术机器人系统10的所有部件，包括手术控制台30以及一个或多个可移动推车60。每个可移动推车60都包括机械臂40，该机械臂可移除地联接有手术器械50。机械臂40还联接至可移动推车60。机器人系统10可以包括任意数量的可移动推车60和/或机械臂40。

手术器械50被配置为在微创手术例程期间使用。在实施例中，手术器械50可以被配置用于开放式外科手术例程。在实施例中，手术器械50可以是内窥镜，比如内窥镜相机51，其被配置用于为用户提供视频反馈。在另外的实施例中，手术器械50可以是电外科手术夹钳，其被配置为通过将组织压紧在钳口构件之间并对其施加电外科电流来密封组织。在另外的其他实施例中，手术器械50可以是手术钉合器，其包括一对夹爪，这对夹爪被配置为抓住并夹紧组织、同时部署多个组织紧固件(例如，缝合钉)并切割被钉合的组织。

机械臂40之一可以包括内窥镜相机51，该内窥镜相机被配置为捕获手术部位的视频。内窥镜相机51可以是立体内窥镜，其被配置为捕获手术部位的两个并排(即，左侧和右侧)图像以产生手术场景的视频流。内窥镜相机51联接至视频处理装置56，该视频处理装置可以设置在控制塔20内。视频处理装置56可以是如下描述的任何计算装置，其被配置为接收来自内窥镜相机51的视频反馈、基于本披露内容的深度估计算法进行图像处理、并输出处理后的视频流。

手术控制台30包括第一显示器32和第二显示器34，第一显示器显示由设置在机械臂40上的手术器械50的相机51提供的手术部位的视频反馈，第二显示器显示用于控制手术机器人系统10的用户界面。第一显示器32和第二显示器34是触摸屏，允许显示各种图形用户输入。

手术控制台30还包括多个用户接口装置，比如脚踏板36和一对手柄控制器38a和38b，其被用户使用以远程控制机械臂40。手术控制台进一步包括扶手33，该扶手用于在操作手柄控制器38a和38b时支撑临床医生的手臂。

控制塔20包括显示器23(其可以是触摸屏)并且在图形用户界面(GUI)上输出。控制塔20还用作手术控制台30与一个或多个机械臂40之间的接口。特别地，控制塔20被配置为控制机械臂40，比如基于一组可编程指令和/或来自手术控制台30的输入命令来使机械臂40和对应的手术器械50移动，其方式为使得机械臂40和手术器械50响应于来自脚踏板36和手柄控制器38a和38b的输入而执行期望的移动序列。

控制塔20、手术控制台30和机械臂40中的每一者都包括相应的计算机21、31、41。计算机21、31、41通过使用基于有线或无线通信协议的任何适合的通信网络而彼此互连。如本文中使用的，术语“网络”无论是复数还是单数，都表示数据网络，包括但不限于互联网、内联网、广域网或局域网，并且对如本披露内容所涵盖的通信网络定义的全部范围没有限制。适合的协议包括但不限于传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)、数据报协议/互联网协议(UDP/IP)和/或数据报拥塞控制协议(DCCP)。无线通信可以通过一种或多种无线配置来实现，例如射频、光、Wi-Fi、蓝牙(一种开放无线协议，其用于使用短长度无线电波在短距离上交换来自固定装置和移动装置的数据、创建个人区域网(PAN)、(一套基于IEEE122.15.4-2003无线个人区域网(WPAN)标准的使用小型低功率数字无线电的高级通信协议的规范)。

计算机21、31、41可以包括任何适合的处理器(未示出)，该处理器可操作地连接至存储器(未示出)，该存储器可以包括易失性的、非易失性的、磁的、光的或电的介质中的一种或多种，比如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、非易失性RAM(NVRAM)或闪存。处理器可以是适于执行本披露内容中所描述的操作、计算和/或指令集的任何适合的处理器(例如，控制电路)，包括但不限于硬件处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、中央处理单元(CPU)、微处理器及其组合。本领域技术人员将理解，可以通过使用适于执行本文中所描述的算法、计算和/或指令集的任何逻辑处理器(例如，控制电路)来代替处理器。

参照图2，每个机械臂40可以包括多个连杆42a、42b、42c，这多个连杆分别在接头44a、44b、44c处互连。如本领域技术人员所知，可以使用其他构型的连杆和接头。接头44a被构造为将机械臂40紧固至移动推车60，并且限定第一纵向轴线。参照图3，移动推车60包括升降机67和安设臂61，该安设臂提供用于安装机械臂40的基座。升降机67允许安设臂61竖直移动。移动推车60还包括显示器69，该显示器用于显示关于机械臂40的信息。在实施例中，机械臂40可以包括任何类型和/或数量的接头。

安设臂61包括第一连杆62a、第二连杆62b和第三连杆62c，这些连杆提供机械臂40的侧向可操纵性。连杆62a、62b、62c在接头63a和63b处互连，每个接头可以包括致动器(未示出)，该致动器用于将连杆62b和62b相对于彼此以及相对于连杆62c旋转。特别地，连杆62a、62b、62c能在其对应的彼此平行的侧向平面中移动，由此允许机械臂40相对于患者(例如，手术台)延伸。在实施例中，机械臂40可以联接至手术台(未示出)。安设臂61包括控制装置65，该控制装置用于调节连杆62a、62b、62c以及升降机67的移动。在实施例中，安设臂61可以包括任何类型和/或数量的接头。

第三连杆62c可以包括可旋转基座64，该可旋转基座具有两个自由度。特别地，可旋转基座64包括第一致动器64a和第二致动器64b。第一致动器64a能绕与第三连杆62c限定的平面垂直的第一固定臂轴线旋转，而第二致动器64b能绕横向于第一固定臂轴线的第二固定臂轴线旋转。第一致动器64a和第二致动器64b允许机械臂40实现全三维定向。

接头44b的致动器48b经由带45a联接至接头44c，而接头44c进而又经由带45b联接至接头46b。接头44c可以包括联接带45a和45b的分动箱，使得致动器48b被配置为将连杆42b、42c中的每一个和固持器46相对于彼此旋转。更具体地，连杆42b、42c和固持器46被动地联接至致动器48b，该致动器强制绕枢转点“P”旋转，该枢转点位于由连杆42a限定的第一轴线与由固持器46限定的第二轴线的交点处。因而，致动器48b控制第一轴线与第二轴线之间的角度θ，从而允许对手术器械50进行定向。由于连杆42a、42b、42c和固持器46经由带45a和45b的互连，连杆42a、42b、42c与固持器46之间的角度也被调节，以实现期望的角度θ。在实施例中，接头44a、44b、44c中的一些或所有可以包括致动器，以消除对机械联动装置的需要。

接头44a和44b包括致动器48a和48b，该致动器被配置为通过一系列带45a和45b或者诸如驱动杆、缆索或杠杆等其他机械联动装置将接头44a、44b、44c相对于彼此驱动。特别地，致动器48a被配置为使机械臂40绕由连杆42a限定的纵向轴线旋转。

参照图2，固持器46限定第二纵向轴线，并且被配置为接纳器械驱动单元(IDU)52(图1)。IDU 52被配置为联接至手术器械50和相机51的致动机构，并且被配置为将器械50和/或相机51移动(例如，旋转)并致动。IDU 52将来自其致动器的致动力传递至手术器械50以致动手术器械50的部件(例如，末端执行器)。固持器46包括滑动机构46a，该滑动机构被构造为使IDU 52沿由固持器46限定的第二纵向轴线移动。固持器46还包括接头46b，该接头使固持器46相对于连杆42c旋转。在内窥镜例程期间，器械50可以插入穿过由固持器46提供的内窥镜端口55(图3)。固持器46还包括用于将端口55紧固至固持器46的端口闩46c(图2)。

机械臂40还包括多个手动超控按钮53(图1和图5)，这些手动超控按钮设置在IDU52和安设臂61上并且可以以手动模式来使用。用户可以按压这些按钮53中的一个或多个以使与按钮53相关联的部件移动。

参照图4，手术机器人系统10的计算机21、31、41中的每一个可以包括多个控制器，该多个控制器可以实施在硬件和/或软件中。控制塔20的计算机21包括控制器21a和安全观察器21b。控制器21a接收来自手术控制台30的计算机31的关于手柄控制器38a和38b的当前位置和/或取向以及脚踏板36和其他按钮的状态的数据。控制器21a处理这些输入位置以确定对机械臂40的每个接头和/或IDU 52的期望驱动命令，并将这些命令传送给机械臂40的计算机41。控制器21a还接收由致动器48a和48b的编码器测量的实际接头角度，并使用该信息来确定力反馈命令，该力反馈命令被传输回到手术控制台30的计算机31以通过手柄控制器38a和38b提供触觉反馈。安全观察器21b对进入控制器21a中以及从该控制器出来的数据进行有效性检查，并且如果检测到数据传输中的错误，则通知系统故障处理程序以将计算机21和/或手术机器人系统10置于安全状态。

计算机41包括多个控制器，即，主推车控制器41a、安设臂控制器41b、机械臂控制器41c和器械驱动单元(IDU)控制器41d。主推车控制器41a接收并处理来自计算机21的控制器21a的接头命令，并将其传送给安设臂控制器41b、机械臂控制器41c和IDU控制器41d。主推车控制器41a还管理器械交换以及移动推车60、机械臂40和IDU 52的整体状态。主推车控制器41a还将实际接头角度传送回到控制器21a。

接头63a和63b中的每一个以及安设臂62的可旋转基座64是被动接头(即，其中不存在致动器)，从而允许用户对其进行手动调节。接头63a和63b以及可旋转基座64包括制动器，该制动器由用户脱接合以对安设臂62进行配置。安设臂控制器41b监测接头63a和63b中的每一个以及安设臂62的可旋转基座64的滑移。当制动器被接合或者当制动器脱接合而可被操作员自由移动时，并不影响其他接头的控制。机械臂控制器41c控制机械臂40的每个接头44a和44b，并计算机械臂40的重力补偿、摩擦补偿和闭环位置控制所需的期望马达扭矩。机械臂控制器41c基于计算出的扭矩来计算移动命令。计算出的马达命令然后被传送给机械臂40中的致动器48a和48b中的一个或多个。实际的接头位置然后由致动器48a和48b传输回到机械臂控制器41c。

IDU控制器41d接收手术器械50的期望接头角度(比如腕部角度和夹爪角度)，并计算IDU 52中的马达的期望电流。IDU控制器41d基于马达位置来计算实际角度，并将实际角度传输回到主推车控制器41a。

响应于控制该机械臂40的手柄控制器(例如，手柄控制器38a)的姿态来控制该机械臂40，该姿态通过由控制器21a执行的手眼变换功能被变换为机械臂40的期望姿态。手眼功能以及本文中描述的其他功能被实施在控制器21a或本文中描述的任何其他适合的控制器可执行的软件中。一个手柄控制器38a的姿态可以被实施为相对于坐标参考系(其固定至手术控制台30)的坐标位置和翻滚-俯仰-偏航(RPY)取向。器械50的期望姿态是相对于机械臂40上的固定系而言的。然后通过由控制器21a执行的缩放功能来缩放手柄控制器38a的姿态。在实施例中，通过缩放功能，可以缩小坐标位置，并且可以放大取向。另外，控制器21a还可以执行离合功能，用于将手柄控制器38a与机械臂40脱接合。特别地，如果超过某些移动限制或其他阈值，控制器21a将停止将来自手柄控制器38a的移动命令传输给机械臂40，并且实质上起到类似虚拟离合器机构的作用，例如，限制机械输入影响机械输出。

机械臂40的期望姿态是基于手柄控制器38a的姿态，然后通过由控制器21a执行的逆向运动学功能被传递。逆向运动学功能计算出机械臂40的接头44a、44b、44c的、将实现由手柄控制器38a输入的经缩放和调节的姿态的角度。计算出的角度然后被传递给机械臂控制器41c，该机械臂控制器包括具有比例微分(PD)控制器的接头轴线控制器、摩擦估计器模块、重力补偿器模块和双侧饱和块，该双侧饱和块被配置为限制接头44a、44b、44c的马达的命令扭矩。

参照图5，手术机器人系统10围绕手术台100被安设。系统10包括移动推车60a至60d，这些移动推车可以编号为“1”到“4”。可以使用任何适合的配准系统或方法将移动推车60a至60d相对于手术台100和彼此进行定位。在安设期间，将移动推车60a至60d中的每一个围绕手术台100进行定位。移动推车60a至60d的位置和取向取决于多个因素，比如多个端口55a至55d的放置，后者进而取决于所执行的例程。一旦确定了端口放置，就将端口55a至55d插入到患者中，并将推车60a至60d相对于手术台100进行定位和对齐。将移动推车60a至60d中的每一个的安设臂61a至61d和机械臂40a至40d附接至对应的端口55a至55d，并且将器械50以及内窥镜相机51插入到对应的端口55a至55d中。

移动推车60a至60d的取向可以基于投射到水平表面上的各个对齐图案104a至104d。可以将对齐图案104a至104d投射到任何表面上，比如手术台、地板、患者或任何其他表面。该表面可以不是完全水平的，只要投射到该表面上的对齐图案104a至104d能被临床医生或计算装置看到和辨别即可。因此，可以使用任何非竖直表面。

通过设置在相应移动推车60a至60d上的对齐模块105a至105d来投射对齐图案104a至104d。对齐模块105a至105d中的每一个包括投射器，该投射器用于照亮对齐图案104a至104d，该对齐图案包括上部分和下部分，该上部分和下部分以不同的颜色和/或图案被投射以允许对对齐模块105a至105d进行定向。对齐模块105a至105d中的每一个都能从0°旋转至360°，从而允许相应的对齐图案104a至104d旋转。对齐模块105a至105d中的每一个还包括任何适合的旋转位置传感器，该旋转位置传感器用于测量对齐模块105a至105d的旋转量。旋转位置传感器可以是任何适合的编码器、电位计、旋转式可变差动变压器及类似物。

对齐模块105a至105d中的每一个能从起始(即，零)位置旋转至对齐位置，在起始位置中，对齐图案104a至104d中的每一个与移动推车60a至60d的前部平行，在对齐位置中，对齐图案104a至104d与手术台100平行并朝相同方向定向，即，第一图案在顶部。对齐模块105a至105d通信地联接至计算机21、31和/或41，用于传输旋转数据，即，从起始位置到对齐位置(例如，从0°到45°)的旋转，从而给系统10提供移动推车60a至60d中的每一个的对齐信息。

在实施例中，可以使用其他对齐方法来代替图案，比如以逐渐增大的频率发出哔哔声和/或脉冲的声音指示器和/或闪烁灯，以指示与期望位置的接近，并且连续激活以指示对齐完成。

参照图6，用于安设手术机器人系统10的方法的流程图初始地在步骤200中包括基于所执行的例程来选择手术机器人系统10的期望安设配置。特别地，患者的体质(即，体型、体重、身高、性别等)和例程的类型(例如，胆囊切除术、阑尾切除术等)会决定进入端口55a至55d的放置。可以使用在任何计算装置上运行的手术计划软件来确定进入端口55a至55d的位置，然后将其提供给控制塔20的计算机21。计算机21然后可以确定移动推车60a至60d中的每一个和手术机器人系统10的其他部件的安设配置。

可以使用如图7A中所示的GUI 150来辅助安设，后者可以在控制塔20的显示器23上示出。GUI 150示出了进入端口55a至55d的位置、移动推车60a至60d及其相应安设臂61a至61d的取向和位置、以及机械臂40a至40d的倾斜角度。GUI 150还示出了机械臂40a至40d中的哪些机械臂固持着哪些器械50和内窥镜相机51。在图7B的GUI 160中示出了对于移动推车60a至60d中的每一个的更详细的指示。

在步骤201中，基于在步骤200中所选择的系统配置来计算安设臂61a至61d和机械臂40a至40d中的每一个的配置。配置还包括对齐模块105a至105d中的每一个的旋转角度。可以本地地(例如，在控制器21a处)或者远程地(例如，在服务器处)进行配置计算，并将其提供给控制器21a，该控制器接收该配置。GUI 150和160是基于接收到的配置来生成的，并且包括安设臂61a至61d和机械臂40a至40d的每一个接头的角度以及移动推车60a至60d的对齐角度。

在完成计划阶段(包括选择期望的安设以及计算或接收机械臂40a至40d中的每一个的配置)之后，手术室工作人员可以接着根据所选择的安设配置对手术机器人系统10进行配置。在步骤202中，将安设臂61a至61d和机械臂40a至40d中的每一个移动到期望配置以实现由GUI 150和160上的所选择的安设配置所指示的取向和俯仰角度。这可以通过将安设臂61a至61d和机械臂40a至40d中的每一个置于被动手动模式来手动实现，从而允许分别对安设臂61和机械臂40的接头63a和63b以及44a和44b中的每一个进行操纵。角度在GUI 150和160上被提供，并且对安设臂61a至61d和机械臂40a至40d进行操纵，直到实现成一定角度显示的角度为止。GUI 150和/或160可以输出已实现安设臂61a至61d和机械臂40a至40d的期望配置的通知，该通知可以基于来自移动推车60a至60d的计算机41的所提供的角度反馈。在另外的实施例中，可以分别对安设臂61和机械臂40的接头63a和63b以及44a和44b中的每一个进行操纵，直到实现期望的角度，此时，主推车控制器41a将接头63a、63b、44a、44b锁定。这可以在不依赖GUI的情况下完成，因为使用期望的角度来锁定接头63a、63b、44a、44b。

在实施例中，安设臂62的接头63a和63b以及可旋转基座64中的每一个可以包括致动器，该致动器允许自动地将安设臂61a至61d和机械臂40a至40d放置成所选择的安设配置，即，通过控制器21a给主推车控制器41a提供安设配置以将安设臂61a至61d和机械臂40a至40d移动成所选择的安设配置。此后，可以将安设臂61a至61d和机械臂40a至40d锁定以维持其配置。在另外的实施例中，这可以由控制器21a自动完成，该控制器将命令安设臂61a至61d、机械臂40a至40d移动成期望的配置。

对齐模块105a至105d的使用可以是可选的。如果在使用时，在步骤204，将对齐模块105a至105d中的每一个激活以投射其对应的图案104a至104d。然后将对齐模块105a至105d中的每一个从起始位置(其可以由物理标记来指示)旋转至对齐位置以实现如由所选择的安设配置所指示的期望取向角度。旋转对齐模块105a至105d，直到实现GUI 150上显示的角度为止。GUI 150和/或160可以输出已达到期望对齐的通知。对齐模块105a至105d可以保持激活，即，继续投射对齐图案104a至104d，或者可以进入睡眠模式以节省能量，直到在步骤206中安设臂61a至61d被移动至手术台100。

在图8至图12中示出了安设臂61a至61d和机械臂40a至40d中的每一个的配置以及对齐模块105a至105d的旋转。如图8中所示出的，初始地，安设臂61a至61d、机械臂40a至40d中的每一个被设置成直的(例如，储存状态)，并且对齐模块105a至105d投射处于起始位置的对齐图案104a至104d，在起始位置中，对齐图案平行于移动推车60a至60d的前部。图9至图12示出了安设臂61a至61d、机械臂40a至40d中的每一个和对齐模块105a至105d各自被配置为实现期望的角度和取向。

在步骤206中，将移动推车60a至60d中的每一个移动到如GUI 150上所指示的它们的位置。可以旋转移动推车60a至60d，然后将其移动到使得投射的对齐图案104a至104d平行于手术台100的位置。这确保安设臂61a至61d和机械臂40a至40d被设置为由GUI 150上的安设配置所指示的取向角度。当移动推车60a至60d就位时，在步骤208中，将机械臂40a至40d联接至进入端口55a至55d。可以对安设臂61a至61d和/或机械臂40a至40d的位置进行微调以允许端口闩46c附接并紧固进入端口55a至55d中的每一个。此后，可以通过激活制动器(未示出)将移动推车60a至60d紧固在位。另外，手术室工作人员可以确认移动推车60a至60d中的每一个已移动至所指示的位置并且机械臂40a至40d中的每一个已附接至对应的进入端口55a至55d。可以通过GUI 150和/或160来输入确认。可以使用各种传感器和/或相机来确认移动推车60a至60d、安设臂61a至61d和机械臂40a至40d已如GUI 150和160中显示的安设配置中所指示的那样安设完毕。控制器21a接收该确认，该控制器然后设定：移动推车60a至60d和机械臂40a至40d被安设完毕。

参照图5和图14至图16，将移动推车60a至60d中的每一个移动就位并且闩锁至进入端口55a至55d，直到手术机器人系统10被配置成如图5中所示出的那样，该配置与由所选择的安设配置所指示的并且如GUI 150和160中示出的配置相匹配。

在将机械臂40a至40d紧固至其相应的进入端口55a至55d之前，可以对移动推车60a至60d、安设臂61a至61d和机械臂40a至40d的位置和配置进行微调和/或优化，以在对接到进入端口55a至55d之前实现围绕手术台100的最佳放置。这可以包括移动推车60a至60d相对于彼此的定位(位置和取向)，并且可以用于将机械臂40a至40d之间的碰撞降至最低程度以改善外科手术期间的进入。如果接头是机动化的，可以手动地或自动地完成这种优化。优化阶段可以是响应于GUI 150上的提示而输入的可选阶段，用户可以拒绝该阶段。如果期望，用户可以确认，并且可以将机械臂40a至40d和安设臂61a至61d解锁以允许额外的移动。一旦完成优化移动时，用户可以在GUI 150上如此指示，以完成该过程。

尽管是根据预定序列(即，在旋转对齐模块105a至105d之前对安设臂61a至61d和机械臂40a至40d进行配置)来描述以上步骤，但该序列仅仅是说明性的，因为对手术机器人系统10的每个部件进行配置的顺序不重要。可以通过步骤202至208中的每一个对每个或一些部件(例如，移动推车60a至60d)进行配置，之后再对其余部件进行配置。类似地，可以通过步骤202至208中的每一个对所有部件一起进行配置。

应理解的是，可以对本文中所披露的实施例进行各种修改。在实施例中，可以将传感器设置在机械臂的任何适合的部分上。因此，以上描述不应被解释为是限制性的，而是仅仅是各种实施例的例证。本领域技术人员将会设想在所附权利要求的范围和精神内的其他修改。

Claims (20)

1.一种用于安设手术机器人系统的方法，该方法包括：

将多个机械臂中的每一个机械臂从储存状态配置成经配置的状态，该多个机械臂中的每一个机械臂附接至多个移动推车中的一个移动推车；以及

接收以下确认：该多个移动推车中的每一个移动推车与对应的机械臂一起位于相对于手术台的对应位置处，使得该多个移动推车中的每一个移动推车相对于该手术台对齐并且多个机械臂中的每一个机械臂联接至对应的进入端口。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，配置包括给该多个机械臂中的每一个机械臂提供处理器可执行的指令以移动到该经配置的状态。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将多个对齐模块中的每一个对齐模块从起始位置旋转至对齐位置，这些对齐模块中的每一个联接至该多个机械臂中的一个机械臂；

从该多个对齐模块中的每一个对齐模块投射对齐图案；以及

将该多个移动推车中的每一个移动推车与对应的机械臂一起移动至该相对于手术台的对应位置，使得该对齐图案中的每一个平行于该手术台。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：

在图形用户界面(GUI)上显示该多个移动推车中的每一个移动推车的安设配置，该安设配置包括这些机械臂中的每一个的该经配置的状态和该多个对齐模块中的每一个对齐模块的该对齐位置。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，该经配置的状态包括每个机械臂的多个接头中的每一个接头的角度或位置。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，该对齐位置包括该多个对齐模块中的每一个对齐模块的角度。

7.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：

响应于这些机械臂中的每一个移动到该经配置的状态，在该GUI上输出第一通知；以及

响应于该多个对齐模块中的每一个对齐模块旋转至该对齐位置，在该GUI上输出第二通知。

8.一种用于安设手术机器人系统的方法，该方法包括：

将附接至移动推车的机械臂从储存状态配置成经配置的状态；

将联接至该机械臂的对齐模块从起始位置旋转至对齐位置；

从该对齐模块投射对齐图案；以及

将该移动推车与该机械臂一起移动至相对于手术台的某个位置，使得该对齐图案平行于该手术台。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，配置包括给该机械臂提供处理器可执行的指令以移动到该经配置的状态。

10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：

在图形用户界面(GUI)上显示安设配置，该安设配置包括该机械臂的该经配置的状态和该对齐模块的该对齐位置。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，该经配置的状态包括该机械臂的多个接头中的每一个接头的角度或位置，并且该对齐位置包括对齐模块的角度。

12.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

响应于该机械臂移动到该经配置的状态，在该GUI上输出第一通知。

13.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

响应于每个对齐模块旋转至该对齐位置，在该GUI上输出第二通知。

14.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：

将该机械臂联接至进入端口。

15.一种手术机器人系统，包括：

多个移动推车，每个移动推车包括机械臂和对齐模块，该对齐模块被配置为进行旋转并且投射对齐图案；以及

显示器，该显示器输出图形用户界面并且被配置为：

显示该多个移动推车中的每一个移动推车的安设配置，该安设配置包括这些机械臂中的每一个的经配置的状态和这些对齐模块中的每一个的对齐位置；

响应于这些机械臂中的每一个移动到该经配置的状态，输出第一通知；以及

响应于这些对齐模块中的每一个旋转至该对齐位置，输出第二通知。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，该经配置的状态包括该机械臂的多个接头中的每一个接头的角度或位置。

17.根据权利要求15所述的系统，其中，该对齐位置包括对齐模块的角度。

18.根据权利要求15所述的系统，其中，该GUI进一步被配置为响应于该机械臂移动到该经配置的状态而输出第一通知。

19.根据权利要求15所述的系统，其中，该GUI进一步被配置为响应于每个对齐模块旋转至该对齐位置而输出第二通知。

20.根据权利要求15所述的系统，其中，该GUI进一步被配置为响应于这些机械臂中的每一个移动到该经配置的状态并且响应于这些对齐模块中的每一个旋转至该对齐位置而接收用户确认。