KR20230061461A - 로봇 충돌 경계 결정 - Google Patents

로봇 충돌 경계 결정 Download PDF

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KR20230061461A
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밍엔 호
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아우리스 헬스, 인코포레이티드
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Abstract

기법은 로봇 아암을 제어하는 것을 보조하기 위해 물체와 연관된 영역을 결정하는 것에 관한 것이다. 예를 들어, 시스템은 로봇 아암이 환경 내에서 물체에 인접하게 위치된 것을 결정할 수 있다. 시스템은 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 물체와 연관된 환경 내의 영역을 결정할 수 있다. 시스템은 영역에 적어도 부분적으로 기초하여 로봇 아암 또는 다른 로봇 아암을 환경 내에서 이동하도록 제어할 수 있다.

Description

로봇 충돌 경계 결정
관련 출원(들)
본 출원은, 그 개시가 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 2020년 9월 2일자로 출원되고 발명의 명칭이 로봇 충돌 경계 결정(ROBOTIC COLLISION BOUNDARY DETERMINATION)인 미국 가출원 제63/073,860호에 대한 우선권을 주장한다.
기술분야
본 개시는 의료 장치 및 절차의 분야에 관한 것이다.
다양한 의료 절차는 환자를 조사하고/하거나 치료하기 위한 하나 이상의 의료 기구의 사용을 수반한다. 일부 경우에, 환자에게 절차를 수행하기 위해 의료 기구를 제어하도록 다수의 시스템/장치가 구현된다. 그러한 시스템, 장치, 및/또는 의료 기구의 부적절한 사용은 환자의 건강 및/또는 절차의 효능에 악영향을 미칠 수 있다.
일부 구현예에서, 본 개시는 의료 기구에 결합하도록 구성되는 제1 로봇 아암(robotic arm)을 포함하는 로봇 시스템, 및 로봇 시스템에 통신가능하게 결합되는 제어 회로를 포함하는 시스템에 관한 것이다. 제어 회로는 제1 로봇 아암이 환경 내의 물체에 인접하게 위치됨을 나타내는 입력 데이터를 수신하고, 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 물체와 연관된 환경 내의 영역을 결정하고, 로봇 시스템의 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나를 영역 내로 이동함이 없이 환경 내에서 이동하게 제어하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 제1 로봇 아암은 제1 로봇 아암의 사용자 조작이 제1 로봇 아암을 이동시키는 어드미턴스 제어 모드(admittance control mode)에서 동작하도록 구성될 수 있다. 입력 데이터는 제1 로봇 아암이 어드미턴스 제어 모드에서 동작할 때 수신될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제어 회로는 로봇 시스템의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 영역을 결정하도록 구성될 수 있다. 영역은 물체를 포함하고 로봇 시스템을 제외할 수 있다.
일부 실시예에서, 입력 데이터는 제1 로봇 아암이 물체의 제1 에지에 인접하게 위치됨을 나타낸다. 제어 회로는 제2 로봇 아암이 물체의 제2 에지에 인접하게 위치됨을 나타내는 추가 입력 데이터를 수신하고, 제2 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 영역을 결정하도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 영역의 제1 경계를 결정하고 제2 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 영역의 제2 경계를 결정함으로써 영역을 결정하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 입력 데이터는 제1 로봇 아암이 물체의 제1 에지에 인접하게 위치됨을 나타낸다. 제어 회로는 제1 로봇 아암이 물체의 제2 에지에 인접하게 위치됨을 나타내는 추가 입력 데이터를 수신하고, 입력 데이터가 수신될 때의 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치 및 추가 입력 데이터가 수신될 때의 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 영역을 결정하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 제어 회로는 영역의 시각적 표현이 디스플레이되게 하고, 시각적 표현에 대한 조정을 포함하는 조정 입력 데이터를 수신하고, 시각적 표현에 대한 조정에 적어도 부분적으로 기초하여 영역을 업데이트하도록 추가로 구성된다. 또한, 일부 실시예에서, 제어 회로는 시스템을 의료 절차를 수행하기 위한 절차 모드(procedure mode)로 설정하고, 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나가 충돌을 겪은 것을 결정하고, 충돌이 발생한 때 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치 또는 제2 로봇 아암의 위치 중 적어도 하나에 기초하여 영역을 업데이트하도록 추가로 구성된다.
일부 구현예에서, 본 개시는 제1 로봇 아암이 수동으로 이동될 수 있게 하는 단계, 제어 회로에 의해, 제1 로봇 아암이 하나 이상의 물체들에 인접하게 위치됨을 나타내는 입력 데이터를 수신하는 단계, 제어 회로에 의해, 제1 로봇 아암의 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 충돌 영역을 결정하는 단계, 및 충돌 영역에 적어도 부분적으로 기초하여, 제어 회로에 의해, 의료 절차를 수행하기 위한 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 제어하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
일부 실시예에서, 입력 데이터는 제1 로봇 아암이 하나 이상의 물체들의 제1 에지에 인접하게 위치됨을 나타낸다. 방법은 제2 로봇 아암이 하나 이상의 물체들의 제2 에지에 인접하게 위치됨을 나타내는 추가 입력 데이터를 수신하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 충돌 영역을 결정하는 단계는 추가로 제2 로봇 아암의 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 충돌 영역을 결정하는 단계는 제1 로봇 아암의 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 평면을 한정하는 단계, 제2 로봇 아암의 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 평면을 한정하는 단계, 및 제1 평면, 제2 평면, 및 제2 평면과의 제1 평면의 교선(intersection)에 적어도 부분적으로 기초하여 영역을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 입력 데이터는 제1 로봇 아암이 하나 이상의 물체들의 제1 에지에 인접하게 위치됨을 나타낸다. 방법은 제1 로봇 아암이 하나 이상의 물체들의 다른 에지에 인접하게 위치됨을 나타내는 추가 입력 데이터를 수신하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 충돌 영역을 결정하는 단계는 입력 데이터가 수신될 때의 제1 로봇 아암의 단부의 위치 및 추가 입력 데이터가 수신될 때의 제1 로봇 아암의 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 충돌 영역을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 충돌 영역을 결정하는 단계는 입력 데이터가 수신될 때의 제1 로봇 아암의 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 평면을 한정하는 단계, 추가 입력 데이터가 수신될 때의 제1 로봇 아암의 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 평면을 한정하는 단계, 및 제1 평면, 제2 평면, 및 제2 평면과의 제1 평면의 교선에 적어도 부분적으로 기초하여 영역을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나는 의료 기구에 연결하도록 구성된다. 방법은 입력 장치로부터, 의료 기구의 이동에 관한 입력 제어 데이터를 수신하는 단계, 및 입력 제어 데이터가 충돌 영역 내로의 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동과 연관된 것을 결정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 제어하는 단계는 충돌 영역 내로의 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 방지하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 입력 제어 데이터가 충돌 영역 내로의 이동과 연관됨을 나타내는 통지가 디스플레이되게 하는 단계, 및 충돌 영역 내로 진행할지 여부를 나타내는 추가 입력 데이터를 수신하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 제어하는 단계는 추가 입력 데이터에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 로봇 아암은 로봇 시스템에 연결된다. 입력 데이터를 수신하는 단계 및 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 제어하는 단계는 로봇 시스템이 동일한 파킹된 위치(parked position)에 위치되는 동안 발생할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제1 로봇 아암의 단부는 제1 로봇 아암의 엔드-이펙터 단부(end-effector end)일 수 있다.
일부 구현예에서, 본 개시는 제1 로봇 아암과 통신하도록 구성되는 통신 인터페이스, 및 통신 인터페이스에 통신가능하게 결합되는 제어 회로를 포함하는 제어 시스템에 관한 것이다. 제어 회로는 제1 로봇 아암이 환경 내의 하나 이상의 물체들의 제1 에지에 인접하게 위치된 것을 결정하고, 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 환경에 대한 충돌 영역을 결정하고, 충돌 영역에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 제어하도록 구성될 수 있다. 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나는 의료 기구에 결합하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 제어 회로는 입력 장치로부터, 의료 기구를 제어하기 위한 입력 제어 데이터를 수신하고, 입력 제어 데이터가 충돌 영역 내로의 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동과 연관된 것을 결정하도록 추가로 구성될 수 있다. 제어 회로는 충돌 영역 내로의 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 방지함으로써 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제어 회로는 제2 로봇 아암이 하나 이상의 물체들의 제2 에지에 인접하게 위치된 것을 결정하도록 추가로 구성되고, 제어 회로는 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치 및 제2 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 충돌 영역을 결정하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 제어 회로는 제1 로봇 아암이 하나 이상의 물체들의 제2 에지에 인접하게 위치된 것을 결정하도록 추가로 구성된다. 제어 회로는 하나 이상의 물체들의 제1 에지에서의 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치 및 하나 이상의 물체들의 제2 에지에서의 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 충돌 영역을 결정하도록 구성될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제어 회로는 충돌 영역의 시각적 표현이 디스플레이되게 하고, 시각적 표현에 대한 조정을 포함하는 조정 입력 데이터를 수신하고, 시각적 표현에 대한 조정에 적어도 부분적으로 기초하여 충돌 영역을 업데이트하도록 추가로 구성된다.
일부 실시예에서, 제어 회로는 제어 시스템을 의료 절차를 수행하기 위한 절차 모드로 설정하고, 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나가 충돌을 겪은 것을 결정하고, 충돌이 발생한 때 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치 또는 제2 로봇 아암의 위치 중 적어도 하나에 기초하여 충돌 영역을 업데이트하도록 추가로 구성된다.
일부 구현예에서, 본 개시는, 제어 회로에 의해 실행될 때, 제어 회로로 하여금, 제1 로봇 아암이 환경 내의 하나 이상의 물체들의 제1 에지에 인접하게 위치된 것을 결정하는 동작, 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 환경에 대한 충돌 영역을 결정하는 동작, 및 충돌 영역에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 제어하는 동작을 포함하는 동작들을 수행하게 하는 컴퓨터-실행가능 명령어들을 저장한 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들에 관한 것이다. 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나는 의료 기구에 결합하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 동작들은 제2 로봇 아암이 하나 이상의 물체들의 제2 에지에 인접하게 위치된 것을 결정하는 동작을 추가로 포함한다. 충돌 영역을 결정하는 동작은 추가로 제2 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 충돌 영역을 결정하는 동작은 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 평면을 한정하는 동작, 제2 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 평면을 한정하는 동작, 및 제1 평면, 제2 평면, 및 제2 평면과의 제1 평면의 교선에 적어도 부분적으로 기초하여 충돌 영역을 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 동작들은 제1 로봇 아암이 하나 이상의 물체들의 제2 에지에 인접하게 위치된 것을 결정하는 동작을 추가로 포함한다. 충돌 영역을 결정하는 동작은 하나 이상의 물체들의 제1 에지에서의 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치 및 하나 이상의 물체들의 제2 에지에서의 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 충돌 영역을 결정하는 동작은 하나 이상의 물체들의 제1 에지에서의 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 평면을 한정하는 동작, 하나 이상의 물체들의 제2 에지에서의 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 평면을 한정하는 동작, 및 제1 평면, 제2 평면, 및 제2 평면과의 제1 평면의 교선에 적어도 부분적으로 기초하여 충돌 영역을 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 동작들은 입력 장치로부터, 의료 기구의 이동에 관한 입력 제어 데이터를 수신하는 동작, 입력 제어 데이터가 충돌 영역 내로의 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동과 연관된 것을 결정하는 동작을 추가로 포함한다. 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 제어하는 동작은 충돌 영역 내로의 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 방지하는 동작을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제1 로봇 아암이 하나 이상의 물체들의 제1 에지에 인접하게 위치된 것을 결정하는 동작은 제1 로봇 아암이 어드미턴스 제어 모드에서 동작할 때 수신하는 동작을 포함한다. 입력 데이터는 제1 로봇 아암이 하나 이상의 물체들의 제1 에지에 인접하게 위치됨을 나타낼 수 있다.
본 개시를 요약하기 위해, 소정 태양, 이점 및 특징이 기술되었다. 모든 그러한 이점이 반드시 임의의 특정 실시예에 따라 달성될 수 있는 것은 아님이 이해되어야 한다. 따라서, 개시된 실시예는 반드시 본 명세서에 교시되거나 제안될 수 있는 바와 같은 다른 이점을 달성하지 않고서 본 명세서에 교시된 바와 같은 하나의 이점 또는 이점의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 수행될 수 있다.
다양한 실시예가 예시적인 목적으로 첨부 도면에 도시되어 있고, 어떠한 방식으로도 본 개시의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 상이한 개시된 실시예의 다양한 특징이 조합되어 본 개시의 일부인 추가 실시예를 형성할 수 있다. 도면 전체에 걸쳐, 도면 부호는 참조 요소들 사이의 대응을 나타내기 위해 재사용될 수 있다.
도 1은 하나 이상의 실시예에 따른, 다양한 의료 절차를 수행하기 위한 예시적인 의료 시스템을 예시한 도면.
도 2는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1의 의료 시스템의 충돌 영역 및 다른 양태의 사시도.
도 3은 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1의 제어 시스템 및 로봇 시스템의 예시적인 상세 사항을 예시한 도면.
도 4는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1의 로봇 시스템의 예시적인 상세 사항을 예시한 도면.
도 5는 하나 이상의 실시예에 따른, 의사가 로봇 시스템을 이동시킴에 따른 의료 시스템의 평면도.
도 6은 하나 이상의 실시예에 따른, 의사가 로봇 아암을 물체에 인접하게 위치시킴에 따른 도 5의 의료 시스템의 평면도.
도 7은 하나 이상의 실시예에 따른, 의사가 다른 로봇 아암을 물체에 인접하게 위치시킴에 따른 도 5의 의료 시스템의 평면도.
도 8은 하나 이상의 실시예에 따른, 의사가 로봇 아암을 추가 위치에서 물체에 인접하게 위치시키는 대안적인 예에서의 도 5의 의료 시스템의 평면도.
도 9는 하나 이상의 실시예에 따른, 충돌 영역을 가진 도 5의 의료 시스템의 평면도.
도 10은 하나 이상의 실시예에 따른, 충돌 영역을 시각화하고/하거나 구성하기 위한 예시적인 인터페이스를 예시한 도면.
도 11은 하나 이상의 실시예에 따른, 물체와 연관된 영역을 결정하기 위한 프로세스의 예시적인 흐름도.
본 명세서에 제공된 표제는 단지 편의를 위한 것이고, 본 개시의 범주 또는 의미에 반드시 영향을 주는 것은 아니다. 소정의 실시예 및 예가 아래에 개시되지만, 발명 요지는 구체적으로 개시된 실시예를 넘어 다른 대안적인 실시예 및/또는 용도로 그리고 그의 변형 및 등가물로 확장된다. 따라서, 본 명세서로부터 발생할 수 있는 청구범위의 범주는 후술되는 특정 실시예들 중 임의의 것에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 임의의 방법 또는 프로세스에서, 방법 또는 프로세스의 동작 또는 작동은 임의의 적합한 시퀀스로 수행될 수 있고, 반드시 임의의 특정한 개시된 시퀀스로 제한되지는 않는다. 소정 실시예를 이해하는 데 도움이 될 수 있는 방식으로 다양한 동작이 다수의 개별 동작으로서 차례로 기술될 수 있지만; 설명의 순서는 이들 동작이 순서에 의존함을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 추가적으로, 본 명세서에 기술된 구조물, 시스템, 및/또는 장치는 통합된 컴포넌트로서 또는 별개의 컴포넌트로서 구현될 수 있다. 다양한 실시예를 비교하기 위해, 이들 실시예의 소정 태양 및 이점이 기술된다. 모든 그러한 태양 또는 이점이 반드시 임의의 특정 실시예에 의해 달성되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들어, 다양한 실시예는 반드시 본 명세서에 또한 교시되거나 제안될 수 있는 바와 같은 다른 태양 또는 이점을 달성하지 않고서 본 명세서에 교시된 바와 같은 하나의 이점 또는 이점의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 수행될 수 있다.
위치의 소정의 표준 해부학적 용어는 바람직한 실시예와 관련하여 동물, 즉 인간의 해부학적 구조를 지칭하기 위해 본 명세서에 사용될 수 있다. 소정의 공간적으로 상대적인 용어, 예컨대 "외측", "내측", "상부", "하부", "아래", "위", "수직", "수평", "상단부", "저부", 및 유사한 용어는 다른 장치/요소 또는 해부학적 구조물에 대한 하나의 장치/요소 또는 해부학적 구조물의 공간 관계를 기술하기 위해 본 명세서에 사용되지만, 이들 용어는 도면에 예시된 바와 같이, 요소(들)/구조물(들) 사이의 위치 관계를 기술하기 위한 설명의 용이함을 위해 본 명세서에 사용되는 것으로 이해된다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여, 사용 또는 동작 중인 요소(들)/구조물(들)의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 다른 요소/구조물 "위"에 있는 것으로 기술된 요소/구조물이 대상 환자 또는 요소/구조물의 대안적인 배향과 관련하여 그러한 다른 요소/구조물 아래에 또는 옆에 있는 위치를 표현할 수 있고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
개요
의료 절차는 흔히 병원 베드(bed), 의료 장비, 카트(cart), 수술 시스템 등과 같은, 다수의 물체를 포함하는 환경에서 환자에게 수행된다. 일부 구현예에서, 로봇-보조식 의료 절차는 그러한 환경에서 수행될 수 있고, 여기서 로봇 도구는 의사가 내시경술 및/또는 경피 절차를 수행할 수 있게 할 수 있다. 예를 들어, 로봇 도구는 환자 내의 표적 부위에 접근하고/하거나 표적 부위에서 치료를 수행하기 위해 하나 이상의 의료 기구와 맞물리고/리거나 그를 제어할 수 있다. 그러나, 로봇 도구가 환경 내의 물체의 위치를 알지 못할 수 있기 때문에, 로봇 도구는 물체와의 충돌에 민감할 수 있다. 예를 들어, 로봇 도구는 의료 절차를 수행하는 동안 병원 베드, 병원 베드 상의 환자, 의료 장비, 및/또는 환경 내의 다른 물체와 충돌할 수 있다. 이는 환자에게 손상을 유발하고/하거나 절차의 효능을 감소시킬 수 있다.
본 개시는 의료 절차를 수행하는 것을 보조하도록 환경 내의 물체와의 충돌을 회피하기 위한 시스템, 장치, 및 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 로봇 시스템은 절차를 수행하기 위해 하나 이상의 의료 기구에 결합하도록 구성된 하나 이상의 로봇 아암을 포함할 수 있다. 로봇 시스템의 구성 동안 또는 다른 시간에, 하나 이상의 로봇 아암은 환경 내의 하나 이상의 물체에 인접하게 위치될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 하나 이상의 로봇 아암을 수동으로 이동시켜 하나 이상의 물체의 하나 이상의 에지를 접촉시킬 수 있다. 하나 이상의 물체와 연관된 충돌 영역이 이어서 로봇 아암의 원위 단부와 같은, 하나 이상의 로봇 아암의 위치에 기초하여 결정될 수 있다. 하나 이상의 로봇 아암 및/또는 연관된 의료 기구는, 예컨대 충돌 영역 내로 이동함이 없이 환경 내에서 이동하고, 사용자에 의한 확인 시에 충돌 영역 내로 이동하는 등에 의해, 충돌 영역에 기초하여 제어될 수 있다. 그렇게 함으로써, 로봇 시스템은 (로봇 아암/의료 기구의 원하지 않는 이동으로 인한) 환경/작업공간 내의 물체와의 충돌을 회피할 수 있고, 이는 궁극적으로 환자에 대한 손상을 방지하고, 절차의 효능을 증가시키고, 기타 등등이다.
본 개시의 소정 태양이 신장, 비뇨기과학, 및/또는 신장학 절차, 예컨대 신장 결석 제거/치료 절차의 맥락에서 본 명세서에 기술되지만, 그러한 맥락은 편의상 제공되고, 본 명세서에 개시된 개념은 임의의 적합한 의료 절차에 적용가능하다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 하기 설명은 또한, 예를 들어 담낭 결석 제거, 폐(폐/경흉부) 종양 생검, 또는 백내장 제거와 같은, 경피 및/또는 내시경 접근을 통해 치료 부위 또는 환자 공동(예컨대, 식도, 요관, 장, 눈 등)으로부터 제거될 수 있는 임의의 물체를 포함하는, 환자로부터의 물체의 제거와 관련된 다른 외과/의료 수술 또는 의료 절차에 적용가능하다. 그러나, 언급된 바와 같이, 신장/비뇨기 해부학적 구조 및 연관된 의학적 문제 및 절차의 설명은 본 명세서에 개시된 개념의 설명을 보조하기 위해 아래에 제시된다.
예시적인 의료 시스템
도 1은 본 개시의 태양에 따른, 다양한 의료 절차를 수행하기 위한 예시적인 의료 시스템(100)을 예시한다. 의료 시스템(100)은 환자(120)에게 절차를 수행하기 위해 하나 상의 의료 기구(예시되지 않음)와 맞물리고/리거나 그들을 제어하도록 구성된 로봇 시스템(110)을 포함한다. 의료 시스템(100)은 또한, 로봇 시스템(110)과 인터페이싱하고, 절차에 관한 정보를 제공하고/하거나, 다양한 다른 동작을 수행하도록 구성된 제어 시스템(130)을 포함한다. 예를 들어, 제어 시스템(130)은 의사(140)를 보조하도록 소정 정보를 제시하기 위한 디스플레이(들)(132)를 포함할 수 있다. 의료 시스템(100)은 환자(120)를 유지시키도록 구성된 테이블(150)(예컨대, 베드)을 포함할 수 있다. 다양한 동작이 의사(140)에 의해 수행되는 것으로 본 명세서에 기술된다. 이들 동작은 직접 의사(140)에 의해, 의사(140)의 지시를 받는 사용자, 다른 사용자(예컨대, 전문가), 이들의 조합, 및/또는 임의의 다른 사용자에 의해 수행될 수 있다.
제어 시스템(130)은 로봇 시스템(110)에 결합되고 로봇 시스템(110)과 협력하여 동작하여 환자(120)에게 의료 절차를 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(130)은, 로봇 시스템(110)에 연결된 의료 기구를 제어하고, 의료 기구(예컨대, 스코프(scope))에 의해 캡처된 이미지(들)를 수신하는 등을 위해 무선 또는 유선 접속을 통해 로봇 시스템(110)과 통신할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어 시스템(130)은 하나 이상의 유체 채널을 통해 로봇 시스템(110)에 유체를 제공하고, 하나 이상의 전기 접속부를 통해 로봇 시스템(110)에 전력을 제공하고, 하나 이상의 광섬유 또는 다른 컴포넌트를 통해 로봇 시스템(110)에 광학계를 제공하는 등을 할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(130)은 (로봇 시스템(110)을 통해 그리고/또는 의료 기구로부터 직접) 센서 데이터를 수신하기 위해 의료 기구와 통신할 수 있다. 센서 데이터는 의료 기구의 위치 및/또는 배향을 나타내거나 그들을 결정하는 데 사용될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제어 시스템(130)은 테이블(150)과 통신하여 테이블(150)을 특정 배향으로 위치시키거나 달리 테이블(150)을 제어할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제어 시스템(130)은 EM 필드 발생기(field generator)(예시되지 않음)와 통신하여 환자(120) 주위의 EM 필드의 발생을 제어할 수 있다.
로봇 시스템(110)은 절차를 수행하기 위해 의료 기구(들)와 맞물리고/리거나 그를 제어하도록 구성된 하나 이상의 로봇 아암(112)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 로봇 아암(112)의 원위 단부(예컨대, 엔드 이펙터)가 의료 기구에 물리적으로 연결될 수 있고, 이는 표적 부위를 조사하고/하거나 치료하기 위해 환자 내에 삽입되고/되거나 환자 내에서 내비게이팅될 수 있다. 도 1의 예에서, 로봇 아암(112)은 부착된 의료 기구 없이 예시되어 있다. 3개의 로봇 아암이 예시되어 있지만, 로봇 시스템(110)은 임의의 수의 로봇 아암을 포함할 수 있다. 각각의 로봇 아암(112)은 조인트(joint)에 결합된 다수의 아암 세그먼트(arm segment)를 포함할 수 있고, 이는 다중 이동도(degree of movement)를 제공할 수 있다. 로봇 시스템(110)은 또한 전자기(electromagnetic, EM) 필드 발생기와 같은 다른 유형의 기구/장치에 결합하도록 구성될 수 있고, 이는 의료 기구 상의 센서에 의해 검출되는 EM 필드를 발생시키도록 구성될 수 있다. EM 필드 발생기는 절차의 단계 동안 치료 부위 부근에 위치될 수 있다. 로봇 시스템(110)은 특정 절차에 따라 다양한 방식으로 배열될 수 있다. 도 1의 예에서, 로봇 시스템(110)은 또한 정보를 디스플레이하고/하거나 입력을 수신하도록 구성된 디스플레이(들)(116)를 포함한다.
로봇 시스템(110)은 의료 시스템(100)의 임의의 컴포넌트에 결합될 수 있다. 일례에서, 로봇 시스템(110)은 동작을 수행하기 위해, 예컨대 특정 방식으로 로봇 아암(112)을 제어하고, 의료 기구를 조작하는 등을 위해 제어 시스템(130)으로부터 제어 신호를 수신하도록 제어 시스템(130)에 통신가능하게 결합된다. 다른 예에서, 로봇 시스템(110)은 환자(120)의 내부 해부학적 구조를 묘사하는 이미지(이미지 데이터로도 지칭됨)를 스코프로부터 수신하고/하거나, 이어서 디스플레이(들)(132) 상에 디스플레이될 수 있는 그러한 이미지를 제어 시스템(130)에 송신하도록 구성된다. 또한, 일부 실시예에서, 로봇 시스템(110)은 제어 시스템(130)과 같은, 의료 시스템(100)의 컴포넌트에, 그로부터 유체, 광학계, 전력 등이 수용되도록 허용하는 방식으로 결합된다.
일부 실시예에서, 로봇 시스템(110)은 물체와 연관된 환경 내의 영역(때때로 "충돌 영역" 또는 "물체 구역"으로 지칭됨)을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 로봇 아암(112(A))은 테이블(150)의 좌측 에지로 이동될 수 있고, 의사(140)는 로봇 아암(112(A))이 환경 내의 물체에 인접하게 위치됨을 나타내는 입력을 제공할 수 있다. 제어 시스템(130) 및/또는 로봇 시스템(110)은 이어서 로봇 아암(112(A))의 원위 단부의 위치를 결정할 수 있다. 유사한 방식으로, 로봇 아암(112(B))은 테이블(150)의 저부 에지로 이동될 수 있고, 의사(140)는 로봇 아암(112(B))이 물체에 인접하게 위치됨을 나타내는 입력을 제공할 수 있다. 제어 시스템(130) 및/또는 로봇 시스템(110)은 이어서 로봇 아암(112(B))의 원위 단부의 위치를 결정할 수 있다.
로봇 아암(112(A))의 원위 단부의 위치 및/또는 로봇 아암(112(B))의 원위 단부의 위치에 기초하여, 제어 시스템(130) 및/또는 로봇 시스템(110)은 충돌 영역(160)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 충돌 영역(160)의 제1 경계(162)가 로봇 아암(112(A))의 원위 단부의 위치 및 제2 경계(164)와의 제1 경계(162)의 교선에 기초할 수 있다. 또한, 제2 경계(164)는 로봇 아암(112(B))의 원위 단부의 위치 및 제2 경계(164)와의 제1 경계(162)의 교선에 기초할 수 있다. 충돌 영역(160)은 로봇 시스템(110)(예컨대, 로봇 아암(112(A), 112(B))의 원위 단부)을 제외한 영역을 포함할 수 있다. 예시의 용이함을 위해, 경계(162, 164)는 경계(162, 164)의 교점으로부터 도 1의 에지로 연장되는 것으로 예시되어 있다. 그러나, 경계(162, 164)는 임의의 길이일 수 있다.
로봇 아암(112(A), 112(B))은 다양한 방식으로 테이블(150)에 인접하게 위치될 수 있다. 예를 들어, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 의사(140)는 예컨대 수동 이동과 연관된 어드미턴스 제어 모드를 가능하게 하기 위해 로봇 아암 상의 버튼을 선택함으로써 로봇 아암(112(A), 112(B))을 수동으로 이동시킬 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 의사(140)는 로봇 아암(112(A), 112(B))의 이동을 유발하는 입력을 제공하기 위해 제어 시스템(130)/로봇 시스템(110)(예컨대, 제어기, 마우스 등)과 연관된 I/O 장치를 사용할 수 있다. 많은 예가 제1 로봇 아암을 위치시키고, 제1 로봇 아암의 위치를 결정하고, 이어서 제2 로봇 아암을 위치시키고, 제2 로봇 아암의 위치를 결정하는 맥락에서 논의되지만, 제1/제2 로봇 아암의 위치는 임의의 시간에, 예컨대 둘 모두의 아암이 위치된 후에 결정될 수 있다.
제어 시스템(130) 및/또는 로봇 시스템(110)은 하나 이상의 로봇 아암(112) 및/또는 하나 이상의 로봇 아암(112)에 결합된 기구의 이동을 제어하기 위해 충돌 영역(160)을 사용할 수 있다. 충돌 영역(160)에 기초하여 하나 이상의 로봇 아암(112) 및/또는 하나 이상의 로봇 아암(112)에 결합된 기구의 이동을 제어함으로써, 충돌 영역(160) 내의 테이블(150) 및/또는 다른 물체와의 충돌이 회피될 수 있다. 로봇 아암(112)은 일반적으로 로봇 시스템(110)이 로봇 아암(112)의 사용자 조작 없이 로봇 아암(112)을 이동시키는 로봇-제어식 모드 또는 사용자가 로봇 아암(112)을 조작하는(예컨대, 로봇 아암(112)을 수동으로 이동시키는) 어드미턴스 제어 모드에서 동작할 수 있다. 각각의 동작 모드에서, 로봇 아암(112)은 충돌 영역(160)에 기초하여 환경 내에서 이동하도록 제어될 수 있다.
일부 실시예에서, 제어 시스템(130) 및/또는 로봇 시스템(110)은 의사(140)로부터의 오버라이드 입력(override input)에 기초하여 로봇 아암(112)을 충돌 영역(160) 내로 이동시킬 수 있다. 일례에서, 의사(140)가 로봇 아암(112)을 충돌 영역(160) 내로 정상적으로 이동시킬 입력을 제공하는 경우, 제어 시스템(130)은 입력이 충돌 영역(160) 내로의 그러한 이동을 유발할 것임을 결정하고 의사(140)에게 통지/경고를 제공할 수 있다(예컨대, 의사(140)에게, 그/그녀가 구성을 오버라이드하고 충돌 영역(160) 내로 이동시키기를 원하는지를 물어볼 수 있음). 통지/경고는 의사(140)가 잠재적으로 로봇 아암(112)과의 충돌을 유발할 수 있는 이동을 요청하고 있음을 나타낼 수 있다. 의사(140)는 이어서 그/그녀가 충돌 영역(160) 내로의 이동을 계속하기를(예컨대, 충돌 영역(160)의 회피를 오버라이드하기를) 원함을 확인하거나, 그러한 이동이 발생하지 않도록(예컨대, 충돌 영역(160) 내로의 이동을 회피하도록) 요청할 수 있다. 다른 예에서, 의사(140)가 (예컨대, 어드미턴스 제어 모드에서 동작하는 동안) 로봇 아암(112)을 충돌 영역(160) 내로 수동으로 이동시키려고 시도하는 경우, 유사한 통지/경고가 의사(140)에게 제공될 수 있고, 로봇 아암(112)은 의사(140)로부터의 응답에 기초하여 제어될 수 있다.
또한, 일부 실시예에서, 제어 시스템(130) 및/또는 로봇 시스템(110)은 충돌 영역(160) 내로 이동함이 없이 환경 내에서 이동하도록 로봇 아암(112)을 제어할 수 있다. 일례에서, 의사(140)가 로봇 아암(112)을 충돌 영역(160) 내로 정상적으로 이동시킬 입력을 제공하는 경우, 제어 시스템(130)은 입력이 충돌 영역(160) 내로의 그러한 이동을 유발할 것임을 결정하고 충돌 영역(160) 내로의 이동을 억제할 수 있다. 다른 예에서, 의사(140)가 (예컨대, 어드미턴스 제어 모드에서 동작하는 동안) 로봇 아암(112)을 충돌 영역(160) 내로 수동으로 이동시키려고 시도하는 경우, 로봇 시스템(110)은 예컨대 충돌 영역(160)의 경계에서 로봇 아암(112)의 이동을 정지시킴으로써 그러한 이동을 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 제어 시스템(130) 및/또는 로봇 시스템(110)은 충돌 영역(160) 외측에서 이동할 때와 상이한 알고리즘을 사용하여 (예컨대, 로봇-제어식 모드 또는 어드미턴스 제어 모드에서) 충돌 영역(160) 내에서 이동하도록 로봇 아암(112)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 로봇 아암(112)은 충돌 영역(160) 외측보다 충돌 영역(160) 내에서 더 느리게 이동하도록, 충돌 영역(160) 외측보다 충돌 영역(160) 내에서 더 적은 힘으로 이동하도록, 그러한 이동이 충돌 영역(160)을 설정하도록 로봇 아암이 위치되었던 초기 위치에 대한 사전결정된 거리 내에 있지 않는 한 충돌 영역(160) 내로 이동하도록, 충돌 영역(106) 외측의 이동과 상이한 양의 저항으로 충돌 영역(160) 내에서 이동하도록(예컨대, 어드미턴스 제어 모드에서 동작할 때, 로봇 아암(112)이 충돌 영역(106) 외측보다 충돌 영역(106) 내에서 더 무겁게 느껴지게 함) 등으로 제어될 수 있다.
충돌 영역은 물체를 포함하는 환경 내의 영역/공간, 예컨대 로봇 아암/의료 기구와의 충돌이 발생할 수 있는 영역/공간을 표현할 수 있다. 충돌 영역의 경계는 가상 표면/평면으로 표현/한정될 수 있다. 많은 예가 테이블에 대한 충돌 영역을 결정하는 맥락에서 논의되지만, 기법은 다른 유형의 물체에 적용될 수 있다. 예를 들어, 기법은 환경 내의 다른 의료 장비에 대한 충돌 영역, 환자에 대한 충돌 영역 등을 결정하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 다수의 충돌 영역이 환경 내의 다수의 물체에 대해 각각 결정된다. 또한, 많은 충돌 영역이 2개의 경계/표면을 포함하는 것으로 논의되지만, 충돌 영역은 임의의 수의 경계/표면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 테이블(150)에 대한 충돌 영역(160)은 또한 테이블(150)의 높이에 기초하는 경계를 포함할 수 있고, 따라서 로봇 아암(112)은 테이블(150) 위로 이동하도록 허용될 수 있다.
일부 실시예에서, 사용자가 로봇 아암(112)을 물체에 인접하게 수동으로 위치시키고 로봇 아암(112)의 위치에 기초하여 충돌 영역을 결정할 수 있게 함으로써, 기법은 다른 센서/장치에 의존함이 없이 충돌 영역을 지능적으로/효과적으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 기법은 의료 시스템(100)에 포함된 것 이외의 추가 컴포넌트/센서를 사용해야 하는 것을 회피할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 사용자는 시간-소모적이고/이거나 충돌 영역이 부정확하게 한정되게 할 수 있는, 터치스크린, 마우스, 키보드, 또는 다른 유형의 입력 장치를 통한 입력을 제공함이 없이 충돌 영역을 구성할 수 있다.
의료 기구는 스코프(때때로 "내시경"으로 지칭됨), 카테터(catheter), 니들(needle), 가이드와이어(guidewire), 쇄석기(lithotripter), 바스켓 회수 장치(basket retrieval device), 겸자, 진공, 니들, 메스(scalpel), 이미징 프로브(imaging probe), 조오(jaw), 가위, 파지기, 니들 홀더, 미세 절개기, 스테이플 어플라이어(staple applier), 택커(tacker), 흡입/관주 도구, 클립 어플라이어(clip applier) 등과 같은 다양한 유형의 기구를 포함할 수 있다. 의료 기구는 직접 진입 기구, 경피 진입 기구, 및/또는 다른 유형의 기구를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서 의료 기구가 조향가능 장치인 반면, 다른 실시예에서 의료 기구가 비-조향가능 장치이다. 일부 실시예에서, 수술 도구는 니들, 메스, 가이드와이어 등과 같은, 인간 해부학적 구조를 통해 천공하거나 삽입되도록 구성된 장치를 지칭한다. 그러나, 수술 도구는 다른 유형의 의료 기구를 지칭할 수 있다.
용어 "스코프" 또는 "내시경"은 그들의 넓고 통상적인 의미에 따라 본 명세서에 사용되고, 이미지 생성, 관찰, 및/또는 캡처링 기능을 갖고 임의의 유형의 장기, 공동, 내강, 챔버, 및/또는 신체의 공간 내로 도입되도록 구성된 임의의 유형의 세장형 의료 기구를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 스코프 또는 내시경은 (예컨대, 요로에 접근하기 위한) 요관경, 복강경, (예컨대, 신장에 접근하기 위한) 신장경, (예컨대, 기관지와 같은 기도에 접근하기 위한) 기관지경, (예컨대, 결장에 접근하기 위한) 결장경, (예컨대, 관절에 접근하기 위한) 관절경, (예컨대, 방광에 접근하기 위한) 방광경, 보어스코프(borescope) 등을 지칭할 수 있다. 스코프/내시경은, 일부 경우에, 강성 또는 가요성 튜브를 포함할 수 있고, 외측 시스(sheath), 카테터, 삽입기(introducer), 또는 다른 루멘(lumen)-유형 장치 내에서 통과되도록 치수설정될 수 있거나, 그러한 장치 없이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프는 쇄석기, 바스켓팅 장치(basketing device), 겸자 등과 같은 추가 도구가 그것을 통해 치료 부위 내로 도입될 수 있는 하나 이상의 작업 채널을 포함한다.
용어 "직접 진입" 또는 "직접 접근"은 그들의 넓고 통상적인 의미에 따라 본 명세서에 사용되고, 환자의 신체 내의 자연 또는 인공 개구를 통한 기구류(instrumentation)의 임의의 진입을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 스코프는 직접 접근 기구로 지칭될 수 있는데, 이는 스코프가 요도를 통해 환자의 요로 내로 진입하기 때문이다.
용어 "경피 진입" 또는 "경피 접근"은 그들의 넓고 통상적인 의미에 따라 본 명세서에 사용되고, 절차와 연관된 표적 해부학적 위치(예컨대, 신장의 신배 네트워크(calyx network))에 도달하는 데 필요한 환자의 피부 및 임의의 다른 신체 층을 통한 기구류의, 예컨대 천공 및/또는 작은 절개에 의한 진입을 지칭할 수 있다. 이와 같이, 경피 접근 기구는 니들, 메스, 가이드와이어, 시스, 샤프트, 스코프, 카테터 등과 같은, 피부 및/또는 다른 조직/해부학적 구조를 통해 천공하거나 삽입되도록 구성된 의료 기구, 장치, 또는 조립체를 지칭할 수 있다. 그러나, 경피 접근 기구는 본 개시의 맥락에서 다른 유형의 의료 기구를 지칭할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예에서, 경피 접근 기구는 환자의 피부를 통한 천공 및/또는 작은 절개를 용이하게 하는 장치로 삽입되거나 구현되는 기구/장치를 지칭한다. 예를 들어, 카테터는 카테터가 환자의 피부를 천공한 시스/샤프트를 통해 삽입될 때 경피 접근 기구로 지칭될 수 있다.
일부 실시예에서, 의료 기구는 센서 데이터를 생성하도록 구성된 센서(때때로 "위치 센서"로 지칭됨)를 포함한다. 예에서, 센서 데이터는 의료 기구의 위치 및/또는 배향을 나타낼 수 있고/있거나 의료 기구의 위치 및/또는 배향을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 센서 데이터는 스코프의 위치 및/또는 배향을 나타낼 수 있고, 이는 스코프의 원위 단부의 롤(roll)을 포함할 수 있다. 의료 기구의 위치 및 배향은 의료 기구의 자세로 지칭될 수 있다. 센서는 의료 기구의 원위 단부 및/또는 임의의 다른 위치 상에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 센서는 의료 기구의 위치 및/또는 배향을 결정/추적하기 위해 하나 이상의 위치결정 기법을 수행하도록 센서 데이터를 제어 시스템(130), 로봇 시스템(110), 및/또는 다른 시스템/장치에 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, 센서는 전도성 재료의 코일을 가진 전자기(EM) 센서를 포함할 수 있다. 여기서, EM 필드 발생기가 의료 기구 상의 EM 센서에 의해 검출되는 EM 필드를 제공할 수 있다. 자기장은 EM 센서의 코일 내에 소전류(small current)를 유도할 수 있고, 이는 EM 센서와 EM 필드 발생기 사이의 거리 및/또는 각도/배향을 결정하기 위해 분석될 수 있다. 또한, 센서는 카메라, 거리 센서, 레이더 장치, 형상 감지 섬유, 가속도계, 자이로스코프, 가속도계, 위성-기반 위치확인 센서(예컨대, GPS(global positioning system)), 무선-주파수 송수신기 등과 같은, 다른 유형의 센서를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 의료 시스템(100)은 또한, C-아암에 통합되고/되거나 형광투시법-유형 절차를 위한 것과 같은 절차 동안 이미징을 제공하도록 구성될 수 있는 이미징 장치(도 1에 예시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이미징 장치는 하나 이상의 x-선 또는 CT 이미지와 같은, 절차 동안 환자(120)의 하나 이상의 이미지를 캡처/생성하도록 구성될 수 있다. 예에서, 이미징 장치로부터의 이미지는 의사(140)가 절차를 수행하는 것을 보조하기 위해 환자(120) 내의 의료 기구 및/또는 해부학적 구조를 관찰하도록 실시간으로 제공될 수 있다. 이미징 장치는 (예컨대, 환자(120) 내의 조영제에 의한) 형광투시법 또는 다른 유형의 이미징 기법을 수행하기 위해 사용될 수 있다.
의료 시스템(100)의 다양한 컴포넌트는 무선 및/또는 유선 네트워크를 포함할 수 있는 네트워크를 통해 서로 통신가능하게 결합될 수 있다. 예시적인 네트워크는 하나 이상의 개인 영역 네트워크(PAN), 근거리 통신망(LAN), 광역 통신망(WAN), 인터넷 영역 네트워크(IAN), 셀룰러 네트워크, 인터넷 등을 포함한다. 또한, 일부 실시예에서, 의료 시스템(100)의 컴포넌트는 하나 이상의 지원 케이블, 튜브 등을 통해 데이터 통신, 유체/기체 교환, 전력 교환 등을 위해 연결된다.
일부 실시예에서, 의료 시스템(100)은 신장 결석을 치료하는 데 사용될 수 있다. 요로 결석증으로도 알려진 신장 결석 질환은 "신장 결석", "요로 결석", "신결석", "신장 결석증", 또는 "신석증"으로 지칭되는, 물질의 고체 조각의 요로 내의 형성을 수반하는 의학적 질환이다. 요로 결석은 신장, 요관, 및 방광("방광 결석"으로 지칭됨)에서 형성되고/되거나 발견될 수 있다. 그러한 요로 결석은 요액 중의 무기질 농도의 결과로서 형성될 수 있고, 일단 그러한 결석이 요관 또는 요도를 통한 소변 흐름을 방해하기에 충분한 크기에 도달하면 상당한 복부 통증을 유발할 수 있다. 요로 결석은 칼슘, 마그네슘, 암모니아, 요산, 시스테인, 및/또는 다른 화합물 또는 이들의 조합으로부터 형성될 수 있다.
일반적으로, 관찰, 의학적 치료(예컨대, 배출 요법), 비-침습 치료(예컨대, 체외 충격파 쇄석술(extracorporeal shock wave lithotripsy, ESWL)), 및 수술 치료(예컨대, 요관경술 및 경피 신절석술(percutaneous nephrolithotomy, "PCNL"))를 포함하는, 신장 결석이 있는 환자를 치료하기 위한 몇몇 방법이 존재한다. 수술 접근법(예컨대, 요관경술 및 PCNL)에서, 의사는 병리(즉, 제거될 물체; 예컨대, 결석)에 대한 접근을 달성하고, 결석은 더 작은 조각 또는 파편으로 부서지고, 비교적 작은 결석 파편/미립자는 신장으로부터 기계적으로 추출된다.
방광 및 요관으로부터 요로 결석을 제거하기 위해, 외과의는 요도를 통해 요로 내로 요관경을 삽입할 수 있다. 전형적으로, 요관경은 그의 원위 단부에서 요로의 시각화를 가능하게 하도록 구성된 내시경을 포함한다. 요관경은 또한 요로 결석을 포획하거나 부수기 위한 쇄석술 장치를 포함할 수 있다. 요관경술 절차 동안, 한 명의 의사/전문가가 요관경의 위치를 제어할 수 있고, 한편 다른 한 명의 의사/전문가가 쇄석술 장치(들)를 제어할 수 있다. 신장으로부터 비교적 큰 결석(즉, "신장 결석")을 제거하기 위해, 의사는 결석(들)을 부수고 그리고/또는 제거하기 위해 치료 부위에 대한 접근을 제공하도록 피부를 통해(즉, 경피적으로) 신장경을 삽입하고 조직에 개재시키는 것을 포함하는 경피 신절석술("PCNL") 기법을 사용할 수 있다.
본 명세서에 기술된 몇몇 예에서, 로봇-보조식 경피 절차는 신장 결석 제거 절차와 같은 다양한 의료 절차와 관련하여 구현될 수 있고, 여기서 로봇 도구(예컨대, 의료 시스템(100)의 하나 이상의 컴포넌트)는 의사/비뇨기과 의사가 내시경(예컨대, 요관경술) 표적 접근뿐만 아니라 경피 접근/치료를 수행할 수 있게 할 수 있다. 그러나, 본 개시는 신장 결석 제거 및 로봇-보조식 절차에만 제한되지는 않는다. 일부 구현예에서, 로봇 의료 해결책은 엄밀히 수동인 절차에 비해 소정 기구와 관련하여 상대적으로 더 높은 정밀도, 우수한 제어, 및/또는 우수한 손-눈 협응(hand-eye coordination)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 절차에 따른 신장에 대한 로봇-보조식 경피 접근은 유리하게는 비뇨기과 의사가 직접-진입 내시경 신장 접근 및 경피 신장 접근 둘 모두를 수행할 수 있게 할 수 있다. 본 개시의 일부 실시예가 카테터, 신장경, 요관경, 및/또는 인간 신장의 해부학적 구조의 맥락에서 제시되지만, 본 명세서에 개시된 원리는 임의의 유형의 내시경술/경피 절차 또는 다른 유형의 절차에서 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
하나의 예시적인 절차에서, 의료 시스템(100)은 환자(120)로부터 신장 결석을 제거하는 데 사용될 수 있다. 절차를 위한 설정 동안, 의사(140)는 본 명세서에서 논의된 방식으로 충돌 영역(160)을 결정하기 위해 로봇 시스템(110)을 사용할 수 있다. 하나 이상의 로봇 아암(112)은 이어서 절차를 용이하게 하기 위해 환자(120) 주위에 다양한 구성/위치로, 예컨대 환자(120)의 다리들 사이에 도달하도록 외향으로 신장되고(예컨대, 환자(120)의 요도와 정렬됨), 환자(120)의 복부 부근에 위치되는 등으로 배열될 수 있다. 의사(140)는 스코프 및/또는 다른 의료 기구를 로봇 아암(112)에 연결할 수 있다. 의사(140)는 로봇 시스템(110)이 스코프를 요도로부터, 방광을 통해, 위로 요관으로, 그리고 결석이 위치된 신장 내로 전진 및/또는 내비게이팅하게 하도록 (예컨대, I/O 장치(들)를 통해) 제어 시스템(130)과 상호작용할 수 있다. 제어 시스템(130)은 의사(140)가 스코프를 내비게이팅하는 것을 보조하기 위해 스코프에 관한 정보, 예컨대 그에 의해 캡처된 실시간 이미지를 디스플레이(들)(132)를 통해 제공할 수 있다. 일단 신장 결석의 부위에(예컨대, 신장의 신배 내에) 있게 되면, 스코프는 신장에 경피적으로 접근하는 카테터(이는 다른 로봇 아암(112)에 연결될 수 있음)를 위한 표적 위치를 지정/태깅하는(tag) 데 사용될 수 있다. 신장 및/또는 주변 해부학적 구조에 대한 손상을 최소화하기 위해, 의사(140)는 카테터로 경피적으로 신장 내로 진입하기 위한 표적 위치로서 유두(papilla)를 지정할 수 있다. 그러나, 다른 표적 위치가 지정되거나 결정될 수 있다.
의사(140)는 또한 로봇 시스템(110)이 카테터를 경피 접근 경로를 통해 스코프에 의해 지정된 표적 위치로 전진 및/또는 내비게이팅하게 하도록 제어 시스템(130)과 상호작용할 수 있다. 일부 실시예에서, 니들 또는 다른 의료 기구가 경피 접근 경로를 생성하기 위해 환자(120) 내로 삽입된다. 제어 시스템(130)은 의사(140)가 카테터를 내비게이팅하는 것을 보조하기 위해 카테터에 관한 정보를 디스플레이(들)(132)를 통해 제공할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스(들)가 스코프의 시점으로부터 이미지 데이터를 제공할 수 있다. 이미지 데이터는 (예컨대, 스코프의 이미징 장치의 시야 내에 있을 때) 카테터를 묘사할 수 있다.
일단 스코프 및/또는 카테터가 표적 위치에 위치되면, 의사(140)는 스코프를 사용하여 신장 결석을 부수고 그리고/또는 카테터를 사용하여 환자(120)로부터 신장 결석의 조각을 추출할 수 있다. 예를 들어, 스코프는 신장 결석을 조각으로 부수기 위한 도구(예컨대, 레이저, 절단 기구 등)를 전개할 수 있고, 카테터는 경피 접근 경로를 통해 신장으로부터 조각을 흡입할 수 있다. 예에서, 카테터 및/또는 스코프는 신장 결석의 제거를 용이하게 하기 위해 관주 및/또는 흡인을 제공할 수 있다. 예를 들어, 카테터는 관주 및/또는 흡인 시스템에 결합될 수 있다.
신장 결석을 제거하기 위한 절차 동안, 제어 시스템(130) 및/또는 로봇 시스템(110)은 충돌 영역(160)에 기초하여 하나 이상의 로봇 아암(112)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 의사(140)가 로봇 아암(112)을 충돌 영역(160) 내로 정상적으로 이동시킬 입력을 제공하는 경우, 제어 시스템(130)은 그러한 입력이 로봇 아암(112)이 충돌 영역(160) 내로 이동하게 할 것임을 결정하고 의사(140)에게 입력이 충돌 영역(160) 내로의 이동을 유발할 것임을 나타내는 통지/경고를 제공할 수 있다. 의사(140)는 이동의 진행 여부를 나타낼 수 있다.
의료 시스템(100)은 의사가 절차를 수행하는 것을 보조하기 위한 안내를 제공하는 것(예컨대, 기구 추적, 기구 내비게이션, 기구 교정 등), 의사가 다루기 어려운 아암 모션 및/또는 위치에 대한 필요 없이 인체공학적 위치로부터 절차를 수행할 수 있게 하는 것, 한 명의 의사가 하나 이상의 의료 기구로 절차를 수행할 수 있게 하는 것, (예컨대, 형광투시법 기법과 연관된) 방사선 노출을 회피하는 것, 절차가 단일-수술 설정으로 수행될 수 있게 하는 것, (예컨대, 신장 결석을 제거하기 위해) 물체를 더욱 효율적으로 제거하기 위한 연속적인 흡입을 제공하는 것 등과 같은, 다양한 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 의료 시스템(100)은 의사가 해부학적 구조(예컨대, 주요 장기, 혈관 등)에 대한 출혈 및/또는 손상을 최소화하면서 표적 해부학적 특징부에 접근하기 위해 다양한 의료 기구를 사용하는 것을 보조하기 위한 안내 정보를 제공할 수 있다. 또한, 의료 시스템(100)은 방사선에 대한 의사 및 환자 노출을 감소시키고/시키거나 수술실 내의 장비의 양을 감소시키기 위해 비-방사선-기반 내비게이션 및/또는 위치결정 기법을 제공할 수 있다. 또한, 의료 시스템(100)은 독립적으로 이동가능할 수 있는, 적어도 제어 시스템(130)과 로봇 시스템(110) 사이에 분배되는 기능을 제공할 수 있다. 그러한 기능의 분배 및/또는 이동성은 제어 시스템(130) 및/또는 로봇 시스템(110)이 특정 의료 절차에 최적인 위치에 배치될 수 있게 할 수 있고, 이는 환자 주위의 작업 영역을 최대화하고/하거나, 의사가 절차를 수행하기 위한 최적화된 위치를 제공할 수 있다.
다양한 기법 및 시스템이 로봇-보조식 절차(예컨대, 의료 시스템(100)을 적어도 부분적으로 사용하는 절차)로서 구현되는 것으로 논의되지만, 기법 및 시스템은 다른 절차에서, 예컨대 완전-로봇 의료 절차, 인간-전용 절차(예컨대, 로봇 시스템이 없음) 등에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 의료 시스템(100)은 의료 기구를 보유/조작하고/하거나 의료 기구를 직접 내비게이팅하기 위한 입력을 제공하는 의사가 없는 절차(예컨대, 완전-로봇 절차)를 수행하는 데 사용될 수 있다. 즉, 절차 동안 사용되는 의료 기구는 의료 시스템(100)의 컴포넌트, 예컨대 로봇 시스템(110)의 로봇 아암(들)(112)에 의해 각각 보유/제어될 수 있다.
도 2는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1의 의료 시스템(100)의 충돌 영역(160) 및 다른 양태의 사시도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 충돌 영역(160)은 테이블(150)의 제1 에지와 연관된 제1 경계(162) 및 테이블(150)의 제2 에지(예컨대, 테이블(150)의 풋(foot))와 연관된 제2 경계(164)를 포함한다. 여기서, 경계(162, 164)는 X, Y, 및/또는 Z 방향으로 임의의 거리로 연장될 수 있는, 실질적으로 평면형인 표면을 각각 포함/표현한다. 도 1 및 도 2의 예에서, 충돌 영역(160)은 3차원(3D) 공간을 포함한다. 즉, 충돌 영역(160)은 3D 충돌 영역이다. 여기서, 충돌 영역(160)은, 로봇 시스템(110)을 포함한 공간은 제외한 상태에서, 테이블(150) 및 환자(120)의 대부분(환자(120)의 다리의 일부분은 제외함)을 포함한 공간을 포함한다. 도 1의 제어 시스템(130)은 도 2에 도시되지 않는다. 특정 형태(예컨대, 평면형 표면을 가진 3D 입방체-형상의 영역)로 예시되어 있지만, 충돌 영역(160)은 2D 충돌 영역, 비평면형 표면, 다른 형상 등과 같은 다른 형태를 취할 수 있다. 또한, 로봇 아암(112)이 도면에 다양한 위치로 도시되어 있지만, 그러한 구성은 편의상 그리고 예시적인 목적으로 도시된 것이고, 그러한 로봇 아암(112)은 상이한 구성을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 명세서의 많은 예시에서, 충돌 영역은 테이블 및 테이블 상에 위치된 환자에 대해 한정된다. 예를 들어, 제어 시스템(130)은, 위에서 논의된 바와 같이, 의사(140)가 로봇 아암(112)을 테이블(150)에 인접하게 위치시키는 것 및 환자(120)가 테이블(150) 상에 위치된다는 가정에 기초하여 충돌 영역(160)을 확립할 수 있다. 그러나, 충돌 영역은 임의의 수의 물체에 대해 한정될 수 있다. 일부 경우에, 의사(140)는 충돌 영역과 연관된 물체의 유형, 예컨대 로봇 아암(112)이 그에 인접하게 배치되는 물체의 유형을 나타내는 입력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 의사(140)는 로봇 아암들(112) 중 하나 이상을 테이블(150)에 인접하게 위치시키고, 하나 이상의 로봇 아암(112)이 테이블(150)에 인접하게 위치됨을 나타내는 입력을 제공할 수 있다. 이어서, 의사(140)는 로봇 아암들(112) 중 하나 이상을 환자(120)에 인접하게 위치시키고(이는 로봇 아암(112)을, 테이블(150)을 넘어 연장되는 환자(120)의 다리의 일부분에 인접하게 위치시키는 것을 포함할 수 있음), 물체의 유형이 환자/사용자임을 나타내는 입력을 제공할 수 있다. 제어 시스템(130)은 테이블(150) 및 환자(120)에 대한 별개의 충돌 영역을 한정하거나, 테이블(150) 및 환자(120) 둘 모두를 포함하는 충돌 영역을 결정할 수 있다.
예시적인 제어 시스템 및 로봇 시스템
도 3은 도 1의 제어 시스템(130) 및 로봇 시스템(110)의 예시적인 상세 사항을 도시하는 한편, 도 4는 하나 이상의 실시예에 따른 로봇 시스템(110)의 예시적인 상세 사항을 도시한다. 제어 시스템(130) 및/또는 로봇 시스템(110)의 소정 컴포넌트가 도 3 및/또는 도 4에 예시되어 있지만, 도시되지 않은 추가 컴포넌트가 본 개시에 따른 실시예에 포함될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 예시된 컴포넌트들 중 임의의 것은 생략되고, 상호교환되고, 그리고/또는 다른 장치/시스템, 예컨대 테이블(150), 의료 기구 등에 통합될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제어 시스템(130)은 하기 컴포넌트, 장치, 모듈, 및/또는 유닛(본 명세서에서 "컴포넌트"로 지칭됨) 중 하나 이상을 개별적으로/독립적으로 그리고/또는 조합으로/집합적으로 포함할 수 있다: 하나 이상의 I/O 컴포넌트(302), 하나 이상의 통신 인터페이스(304), 하나 이상의 전력 공급 유닛(306), 및/또는 하나 이상의 가동화 컴포넌트(308)(예컨대, 캐스터(caster) 또는 다른 유형의 휠(wheel)). 일부 실시예에서, 제어 시스템(130)은 제어 시스템(130)의 컴포넌트들 중 하나 이상의 적어도 일부를 수용하거나 포함하도록 구성되고/되거나 치수설정된 하우징/인클로저를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 제어 시스템(130)은 하나 이상의 가동화 컴포넌트(308)로 이동가능한 카트-기반 시스템으로 예시되어 있다. 일부 경우에, 적절한 위치에 도달한 후에, 하나 이상의 가동화 컴포넌트(308)는 제어 시스템(130)을 제위치로 유지시키기 위해 휠 로크(wheel lock)를 사용하여 움직이지 못하게 될 수 있다. 그러나, 제어 시스템(130)은 고정형 시스템으로서 구현되고, 다른 시스템/장치에 통합되고, 기타 등등일 수 있다.
제어 시스템(130)의 다양한 컴포넌트는 제어 회로의 일부일 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 소정의 접속 회로/장치/특징부를 사용하여 전기적으로 그리고/또는 통신가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 접속 특징부(들)는 제어 시스템(130)의 다양한 컴포넌트/회로 중 적어도 일부의 장착 및/또는 상호접속을 용이하게 하도록 구성된 하나 이상의 인쇄 회로 보드를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(130)의 컴포넌트들 중 2개 이상은 서로 전기적으로 그리고/또는 통신가능하게 결합될 수 있다.
하나 이상의 I/O 컴포넌트/장치(302)는 입력을 수신하고/하거나 출력을 제공하기 위한, 예컨대 의료 절차를 수행하는 것을 보조하기 위해 사용자와 인터페이싱하기 위한 다양한 컴포넌트를 포함할 수 있다. 하나 이상의 I/O 컴포넌트(302)는 터치, 음성, 제스처, 또는 임의의 다른 유형의 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 예에서, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(302)는 장치/시스템의 제어에 관한 입력을 제공하기 위해, 예컨대 로봇 시스템(110)을 제어하고, 로봇 시스템(110)에 부착된 스코프 또는 다른 의료 기구를 내비게이팅하고, 테이블(150)을 제어하고, 형광투시법 장치를 제어하는 등을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 의사(140)는 I/O 컴포넌트(들)(302)를 통해 입력을 제공할 수 있고, 이에 응답하여, 제어 시스템(130)은 의료 기구를 조작하도록 로봇 시스템(110)에 제어 신호를 송신할 수 있다. 예에서, 의사(140)는 동일한 I/O 장치를 사용하여 다수의 의료 기구를 제어할 수 있다(예컨대, 기구들 사이에서 제어를 전환함).
도시된 바와 같이, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(302)는 데이터를 디스플레이하도록 구성된 하나 이상의 디스플레이(132)(때때로 "하나 이상의 디스플레이 장치(132)"로 지칭됨)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 디스플레이(132)는 하나 이상의 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 LED 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 전자 종이 디스플레이, 및/또는 임의의 다른 유형(들)의 기술을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 디스플레이(132)는 입력을 수신하고/하거나 데이터를 디스플레이하도록 구성된 하나 이상의 터치스크린을 포함한다. 또한, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(302)는 터치 패드, 제어기(예컨대, 핸드-헬드 제어기, 비디오-게임-유형 제어기 등), 마우스, 키보드, 웨어러블 장치(예컨대, 광학 머리-장착식 디스플레이), 가상 또는 증강 현실 장치(예컨대, 머리-장착식 디스플레이) 등을 포함할 수 있는 하나 이상의 I/O 장치/제어부(310)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(302)는 오디오 신호에 기초하여 소리를 출력하도록 구성된 하나 이상의 스피커 및/또는 소리를 수신하고 오디오 신호를 생성하도록 구성된 하나 이상의 마이크를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(302)는 콘솔(console)을 포함하거나 콘솔로서 구현된다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(302)는 절차에 관련된 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(130)은 스코프에 의해 캡처된 실시간 이미지를 수신하고, 디스플레이(들)(132)를 통해 실시간 이미지 및/또는 실시간 이미지의 시각적 표현을 디스플레이할 수 있다. 디스플레이(들)(132)는 본 명세서에서 논의된 인터페이스들 중 임의의 것과 같은 인터페이스(들)를 제시할 수 있고, 이는 스코프 및/또는 다른 의료 기구로부터의 이미지 데이터를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어 시스템(130)은 환자와 연관된 의료용 모니터 및/또는 센서로부터 신호(예컨대, 아날로그, 디지털, 전기, 음향/음파, 공압, 촉각, 수압 등)를 수신할 수 있고, 디스플레이(들)(132)는 환자의 건강 또는 환경에 관한 정보를 제시할 수 있다. 그러한 정보는, 예를 들어 심박수(예컨대, ECG, HRV 등), 혈압/혈류량, 근육 생체-신호(예컨대, EMG), 체온, 혈중 산소 포화도(예컨대, SpO2), CO2, 뇌파(예컨대, EEG), 환경 및/또는 국소 또는 심부 체온 등을 포함하는, 의료용 모니터를 통해 디스플레이되는 정보를 포함할 수 있다.
하나 이상의 통신 인터페이스(304)는 하나 이상의 장치/센서/시스템과 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 통신 인터페이스(304)는 네트워크를 통해 무선 및/또는 유선 방식으로 데이터를 송신/수신할 수 있다. 본 개시의 실시예에 따른 네트워크는 근거리 통신망(LAN), 광역 통신망(WAN)(예컨대, 인터넷), 개인 영역 네트워크(PAN), 인체 영역 네트워크(BAN) 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 통신 인터페이스(304)는 블루투스, Wi-Fi, 근접 무선 통신(NFC) 등과 같은 무선 기술을 구현할 수 있다.
하나 이상의 전력 공급 유닛(306)은 제어 시스템(130)(및/또는 일부 경우에, 로봇 시스템(110))을 위한 전력을 관리하고/하거나 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 전력 공급 유닛(306)은 리튬-기반 배터리, 납-산 배터리, 알칼리 배터리, 및/또는 다른 유형의 배터리와 같은 하나 이상의 배터리를 포함한다. 즉, 하나 이상의 전력 공급 유닛(306)은 전원을 제공하고/하거나 전력 관리 기능을 제공하도록 구성된 하나 이상의 장치 및/또는 회로를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 하나 이상의 전력 공급 유닛(306)은 교류(AC) 또는 직류(DC) 주 전원에 결합되도록 구성된 주 전력 커넥터를 포함한다.
도 3에 도시되지 않지만, 제어 시스템(130)은 의료 기구(예컨대, 스코프), 의료 기구를 통해 전개될 수 있는 장치 등에 제어된 관주 및/또는 흡인 능력을 제공하기 위해 하나 이상의 펌프, 유량계, 밸브 제어부, 및/또는 유체 접근 컴포넌트와 같은 다른 컴포넌트를 포함하고/하거나 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 관주 및 흡인 능력은 별개의 케이블(들)을 통해 의료 기구로 직접 전달될 수 있다. 또한, 제어 시스템(130)은 로봇 시스템(110)과 같은 다른 장치에 필터링되고/되거나 보호된 전력을 제공하도록 설계된 전압 및/또는 서지(surge) 보호기를 포함하여, 로봇 시스템(110) 내에 전력 변압기 및 다른 보조 전력 컴포넌트를 배치하는 것을 회피하여, 더 작고 더 이동가능한 로봇 시스템(110)을 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 제어 시스템(130)은 의료 시스템(100) 전체에 걸쳐 전개된 센서에 대한 지원 장비를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(130)은 광학 센서 및/또는 카메라로부터 수신된 데이터를 검출, 수신, 및/또는 처리하기 위한 광-전자 장비를 포함할 수 있다. 그러한 광-전자 장비는 제어 시스템(130)을 포함하여, 임의의 수의 장치/시스템에 디스플레이하기 위한 실시간 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있다. 유사하게, 제어 시스템(130)은 전개된 전자기(EM) 센서로부터 수신되는 신호를 수신하고/하거나 처리하기 위한 전자 서브시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(130)은 또한 의료 기구 내의 또는 그 상의 EM 센서에 의한 검출을 위한 EM 필드 발생기를 수용하고/하거나 위치시키는 데 사용될 수 있다.
또한, 일부 실시예에서, 제어 시스템(130)은 하나 이상의 케이블 또는 연결부(도시되지 않음)를 통해 로봇 시스템(110), 테이블(150), 및/또는 의료 기구에 결합될 수 있다. 일부 구현예에서, 제어 시스템(130)으로부터의 지원 기능은 단일 케이블을 통해 제공되어, 수술실을 간소화하고 정리할 수 있다. 다른 구현예에서, 특정 기능은 별개의 케이블류(cabling) 및 연결부로 결합될 수 있다. 예를 들어, 전력이 단일 전력 케이블을 통해 제공될 수 있지만, 제어부, 광학계, 유체장치, 및/또는 내비게이션에 대한 지원은 별개의 케이블을 통해 제공될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 로봇 시스템(110)은 일반적으로 세장형 지지 구조물(310)("칼럼(column)"으로도 지칭됨), 로봇 시스템 기부(312), 및 칼럼(310)의 상부에 있는 콘솔(314)을 포함한다. 칼럼(310)은 하나 이상의 로봇 아암(112)의 전개를 지원하기 위한 하나 이상의 캐리지(carriage)(316)("아암 지지부(316)"로도 지칭됨)를 포함할 수 있다. 캐리지(316)는 환자에 대한 위치설정을 위해 로봇 아암(112)의 기부를 조정하도록 수직 축을 따라 회전하는 개별적으로 구성가능한 아암 마운트(arm mount)를 포함할 수 있다. 캐리지(316)는 또한 캐리지(316)가 칼럼(310)을 따라 수직으로 병진하도록 허용하는 캐리지 인터페이스(318)를 포함한다. 캐리지 인터페이스(318)는 캐리지(316)의 수직 병진을 안내하기 위해 칼럼(310)의 서로 반대편에 있는 측부들 상에 위치되는, 슬롯(slot)(320)과 같은 슬롯을 통해 칼럼(310)에 연결될 수 있다. 슬롯(320)은 캐리지(316)를 기부(312)에 대해 다양한 수직 높이에 위치시키고/시키거나 유지시키기 위한 수직 병진 인터페이스를 포함할 수 있다. 캐리지(316)의 수직 병진은 로봇 시스템(110)이 로봇 아암(112)의 도달범위를 조정하여 다양한 테이블 높이, 환자 크기, 의사 선호도 등을 충족시키도록 허용한다. 유사하게, 캐리지(316) 상의 개별적으로 구성가능한 아암 마운트는 로봇 아암(112)의 로봇 아암 기부(322)가 다양한 구성으로 경사지도록 허용한다. 칼럼(310)은 내부적으로, 사용자 입력, 예컨대 I/O 장치(들)로부터의 입력에 응답하여 생성된 제어 신호에 응답하여 기계화된 방식으로 캐리지(316)를 병진시키기 위해 수직으로 정렬된 리드 스크류(lead screw)를 사용하도록 설계되는, 기어 및/또는 모터와 같은 메커니즘을 포함할 수 있다.
기부(312)는 바닥과 같은 표면 위에서 칼럼(310), 캐리지(316), 및/또는 로봇 아암(112)의 중량의 균형을 잡을 수 있다. 따라서, 기부(312)는 하나 이상의 전자장치, 모터, 전력 공급부 등과 같은 더 무거운 컴포넌트뿐만 아니라, 이동을 가능하게 하고/하거나 로봇 시스템(110)을 움직이지 못하게 하는 컴포넌트를 수용할 수 있다. 예를 들어, 기부(312)는 로봇 시스템(110)이 절차를 위해 수술실을 돌아다니도록 허용하는 롤링가능 휠(324)("캐스터(324)" 또는 "가동화 컴포넌트(324)"로도 지칭됨)을 포함할 수 있다. 적절한 위치에 도달한 후에, 캐스터(324)는 절차 동안 로봇 시스템(110)을 제위치로 유지시키기 위해 휠 로크를 사용하여 움직이지 못하게 될 수 있다. 도시된 바와 같이, 로봇 시스템(110)은 또한 로봇 시스템(110)을 조종하고/하거나 안정시키는 것을 보조하기 위한 손잡이(326)를 포함한다. 이러한 예에서, 로봇 시스템(110)은 이동가능한 카트-기반 로봇식 시스템(robotically-enabled system)으로 예시되어 있다. 그러나, 로봇 시스템(110)은 고정형 시스템으로서 구현되고, 테이블에 통합되고, 기타 등등일 수 있다.
로봇 아암(112)은 일반적으로, 일련의 조인트(332)에 의해 연결되는 일련의 링크장치(linkage)(330)에 의해 분리되는 로봇 아암 기부(322) 및 엔드 이펙터(328)를 포함할 수 있다. 각각의 조인트(332)는 독립적인 액추에이터(actuator)를 포함할 수 있고, 각각의 액추에이터는 독립적으로 제어가능한 모터를 포함할 수 있다. 각각의 독립적으로 제어가능한 조인트(332)는 로봇 아암(112)이 이용가능한 독립적인 자유도(degree of freedom)를 표현한다. 예를 들어, 아암들(112) 각각은 7개의 조인트를 갖고, 따라서 7 자유도를 제공할 수 있다. 그러나, 임의의 수의 조인트가 임의의 자유도로 구현될 수 있다. 예에서, 다수의 조인트는 다수의 자유도를 생성하여, "여분의(redundant)" 자유도를 허용할 수 있다. 여분의 자유도는 로봇 아암(112)이 상이한 링크장치 위치 및/또는 조인트 각도를 사용하여 공간에서 특정 위치, 배향, 및/또는 궤적으로 그들 각각의 엔드 이펙터(328)를 위치시키도록 허용한다. 일부 실시예에서, 엔드 이펙터(328)는 의료 기구, 장치, 물체 등과 맞물리고/리거나 그것을 제어하도록 구성될 수 있다. 아암(112)의 이동의 자유는 로봇 시스템(110)이 의료 기구를 공간에서 원하는 지점으로부터 위치시키고/시키거나 지향시키도록 허용하고/하거나 의사가 아암 충돌을 회피하면서 접근을 생성하기 위해 아암(112)을 환자로부터 떨어진 임상적으로 유리한 위치로 이동시키도록 허용할 수 있다.
로봇 아암들(112) 각각의 엔드 이펙터(328)는 메커니즘 체인저 인터페이스(mechanism changer interface, MCI)를 사용하여 부착될 수 있는 기구 장치 조작기(instrument device manipulator, IDM)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, IDM은 제거되고 상이한 유형의 IDM으로 교체될 수 있는데, 예를 들어 제1 유형의 IDM이 내시경을 조작할 수 있고, 한편 제2 유형의 IDM이 카테터를 조작할 수 있다. 다른 유형의 IDM은 전자기장 발생기를 유지시키도록 구성될 수 있다. MCI는 로봇 아암(112)으로부터 IDM으로 공압, 전력, 전기 신호, 및/또는 광학 신호를 전달하기 위한 커넥터를 포함할 수 있다. IDM(328)은 의료 기구(예컨대, 수술 도구/기구)를, 예를 들어 직접 구동, 하모닉 구동(harmonic drive), 기어식 구동, 벨트 및 풀리, 자기 구동 등을 포함하는 기법을 사용하여 조작하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, IDM(328)은 로봇 아암들(112) 중 각각의 아암에 부착될 수 있고, 여기서 로봇 아암(112)은 각각의 결합된 의료 기구를 치료 부위 내로 또는 그 외부로 삽입 또는 후퇴시키도록 구성된다.
일부 실시예에서, 로봇 아암(112)은 의료 기구(예컨대, 스코프의 시스 및/또는 리더(leader))의 위치, 배향, 및/또는 팁 관절운동을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 로봇 아암(112)은 세장형 이동 부재를 사용하여 스코프를 조작하도록 구성될/구성가능할 수 있다. 세장형 이동 부재는 하나 이상의 당김 와이어(pull wire)(예컨대, 당김 또는 밀어냄 와이어(push wire)), 케이블, 섬유, 및/또는 가요성 샤프트를 포함할 수 있다. 예시하기 위해, 로봇 아암(112)은 스코프의 팁을 편향시키기 위해 스코프에 결합된 다수의 당김 와이어를 작동시키도록 구성될 수 있다. 당김 와이어는 임의의 적합한 또는 바람직한 재료, 예컨대 스테인리스 강, 케블라(Kevlar), 텅스텐, 탄소 섬유 등과 같은 금속 및/또는 비-금속 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프는 세장형 이동 부재에 의해 인가되는 힘에 응답하여 비선형 거동을 나타내도록 구성된다. 비선형 거동은 스코프의 강직성 및 압축성뿐만 아니라, 상이한 세장형 이동 부재들 사이의 슬랙(slack) 또는 강직성의 변동에 기초할 수 있다.
도시된 바와 같이, 콘솔(314)은 로봇 시스템(110)의 칼럼(310)의 상부 단부에 위치된다. 콘솔(314)은 의사/사용자에게 수술전 및/또는 수술중 데이터를 제공하기 위해 사용자 입력을 수신하고/하거나 출력을 제공하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 디스플레이(들)(334)(예컨대, 터치스크린과 같은 이중-목적 장치)를 포함할 수 있다. 콘솔/디스플레이(334) 상의 잠재적인 수술전 데이터는 수술전 계획, 수술전 컴퓨터 단층촬영(computerized tomography, CT) 스캔으로부터 도출된 내비게이션 및 매핑 데이터(mapping data), 및/또는 수술전 환자 인터뷰로부터의 기록을 포함할 수 있다. 수술중 데이터는 도구로부터 제공되는 광학 정보, 센서로부터의 센서 및 좌표 정보뿐만 아니라, 호흡, 심박수, 및/또는 맥박과 같은 바이탈 환자 통계치를 포함할 수 있다. 콘솔(314)은 의사가 아암 지지부(316) 반대편에 있는 칼럼(314)의 측부로부터 콘솔(314)에 접근하게 허용하도록 위치되고 틸팅될(tilted) 수 있다. 이러한 위치로부터, 의사는 로봇 시스템(110) 뒤로부터 콘솔(314)을 동작시키면서 콘솔(314), 로봇 아암(112), 및 환자를 관찰할 수 있다.
로봇 시스템(110)은 입력을 수신하고/하거나 출력을 제공하기 위한, 예컨대 사용자와 인터페이싱하기 위한 하나 이상의 I/O 컴포넌트/장치(336)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 I/O 컴포넌트(336)는 터치, 음성, 제스처, 또는 임의의 다른 유형의 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 예에서, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(336)는 장치/시스템의 제어에 관한 입력을 제공하는 데, 예컨대 로봇 시스템(110)을 제어/구성하는 데 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(334)는 데이터를 디스플레이하도록 구성된 하나 이상의 디스플레이(334)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 디스플레이(334)는 하나 이상의 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 LED 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 전자 종이 디스플레이, 및/또는 임의의 다른 유형(들)의 기술을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 디스플레이(334)는 입력을 수신하고/하거나 데이터를 디스플레이하도록 구성된 하나 이상의 터치스크린을 포함한다. 또한, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(336)는 터치 패드, 제어기, 마우스, 키보드, 웨어러블 장치(예컨대, 광학 머리-장착식 디스플레이), 가상 또는 증강 현실 장치(예컨대, 머리-장착식 디스플레이) 등을 포함할 수 있는 하나 이상의 I/O 장치/제어부(338)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(336)는 오디오 신호에 기초하여 소리를 출력하도록 구성된 하나 이상의 스피커 및/또는 소리를 수신하고 오디오 신호를 생성하도록 구성된 하나 이상의 마이크를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(336)는 콘솔(314)을 포함하거나 콘솔로서 구현된다. 또한, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(336)는, 도 6을 참조하여 더 상세히 예시되는 바와 같이, (어드미턴스 제어 모드를 가능하게 할 수 있는) 로봇 아암의 원위 단부 상의 버튼과 같은, 물리적으로 눌릴 수 있는 하나 이상의 버튼을 포함할 수 있다.
로봇 시스템(110)의 다양한 컴포넌트는 제어 회로의 일부일 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 소정의 접속 회로/장치/특징부를 사용하여 전기적으로 그리고/또는 통신가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 접속 특징부(들)는 로봇 시스템(110)의 다양한 컴포넌트/회로 중 적어도 일부의 장착 및/또는 상호접속을 용이하게 하도록 구성된 하나 이상의 인쇄 회로 보드를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 시스템(110)의 컴포넌트들 중 2개 이상은 서로 전기적으로 그리고/또는 통신가능하게 결합될 수 있다.
일부 실시예에서, 로봇 아암(112) 및/또는 로봇 시스템(110) 중 하나 이상은 어드미턴스 제어 모드를 동작시키도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "어드미턴스 제어 모드"(또는 간단히 "어드미턴스 모드")는 사용자가 로봇 아암(112)의 이동을, 그에 힘을 인가함으로써 제어하는 로봇 아암(112)/로봇 시스템(110)의 제어 모드를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 어드미턴스 제어 모드에서 동작할 때, 로봇 아암(112)은 전자 사용자 제어부를 사용함이 없이 사용자에 의해, 예컨대 로봇 아암(112)을 파지하고 그에 힘을 인가함으로써 수동으로 이동될 수 있다. 이와 같이, 사용자는 로봇 아암의 위치를 직접 제어하는 것이 가능할 수 있다. 로봇 아암(112)은 로봇 아암(112)의 현재 자세(예컨대, 배향 및 위치)를 재위치시키고/시키거나 유지하도록 구성된 구동 컴포넌트(들)(예컨대, 로봇 아암(112)의 이동을 제어하기 위한 모터/액추에이터)를 포함할 수 있다. 따라서, 어드미턴스 제어 기능을 제공하기 위해, 로봇 시스템(110)/제어 시스템(130)은 사용자에 의해 로봇 아암(112)에 부여되는 힘을 측정하고, 측정된 힘을 입력 값으로서 사용하여 구동 컴포넌트들 중 하나 이상을 작동시킬 수 있다.
예시하기 위해, 어드미턴스 제어 모드가 가능하게 될 때, 로봇 아암(112)은 로봇 아암에 인가되는 힘에 기초하여 로봇 아암(112)의 수동 조작으로 사용자에 의해 자유롭게 이동될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 로봇 아암(112)의 원위 단부를 파지하고, 로봇 아암(112)의 원위 단부(및/또는 로봇 아암(112)의 다른 부분)를 원하는 위치에 위치시키기 위한 힘을 인가할 수 있다. 어드미턴스 제어 모드가 불가능하게 되고/되거나 로봇 아암(112)에 인가되는 힘이 임계치 미만일 때, 로봇 아암(112)은 위치에 고정된 상태로 유지될 수 있다(예컨대, 로봇 아암(112)의 수동 이동을 억제함). 충돌 영역을 결정하기 위해 로봇 아암(112)을 경계에 위치시킬 때와 같은, 어드미턴스 제어 모드의 일부 경우에, 로봇 아암(112)은 로봇 아암(112)의 엔드 이펙터의 배향을 변경함이 없이 X, Y, Z 방식으로 이동될 수 있다(예컨대, 사용자가 로봇 아암(112)을 틸팅시킬 수 없음). 그러나, 다른 실시예에서, 로봇 아암(112)의 배향은 어드미턴스 제어 모드에서 변경될 수 있다. 따라서, 로봇 시스템(110)은 어드미턴스 제어 모드에 있는 동안 사용자에 의해 로봇 아암(112)에 직접 인가되는 힘의 형태로 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다.
로봇 아암(112)/로봇 시스템(110)은 다양한 방식으로 어드미턴스 제어 모드에 진입/그것을 종료할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 로봇 시스템(110)/제어 시스템(130)(예컨대, 인터페이스, 제어기 등)을 통해 입력을 제공하거나, 로봇 아암(112) 상의 버튼을 통해 입력을 제공하거나, 달리 입력을 제공하여 어드미턴스 제어 모드를 가능하게/불가능하게 할 수 있다. 어드미턴스 제어 모드가 많은 예에서 로봇 아암(112) 상의 버튼을 누르는 맥락에서 가능하게/불가능하게 되는 것으로 논의되지만, 어드미턴스 제어 모드는 다양한 방식으로, 예컨대 임의의 유형의 I/O 장치를 통해 가능하게/불가능하게 될 수 있다.
로봇 아암(112)은 일반적으로 어드미턴스 제어 모드에서 동작할 때 일정량의 저항을 나타낼 수 있다. 저항의 양은 로봇 아암(112)을 이동시키는 데, 로봇 아암(112)을 특정 속도로 이동시키는 데, 로봇 아암(112)을 특정 거리로 이동시키는 데 등에 필요한 힘의 양에 영향을 미칠 수 있다. 이와 같이, 로봇 아암(112)의 수동 이동과 연관된 저항의 양은 로봇 아암(112)을 수동으로 이동시킬 때 사용자에게 다시 가해지는(예컨대, 사용자가 느끼는) 힘을 나타낼 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 아암(112)의 하나 이상의 액추에이터/하드웨어는 로봇 아암(112)의 수동 이동을 위한 저항의 양을 구성하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 로봇 아암(112)의 조인트 내의 모터는 로봇 아암(112)이 사용자에 의해 이동될 때 로봇 아암(112)이 특정량의 저항을 나타내도록 저항 파라미터/값에 기초하여 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 어드미턴스 제어 모드에서 동작할 때, 로봇 아암(112) 상에 사용자에 의해 인가되는 힘, 로봇 아암(112)의 가상 질량, 및/또는 가상 댐핑(damping)과 같은 하나 이상의 파라미터가 로봇 아암(112)을 이동시키기 위한 속도를 결정하는 데 사용될 수 있다. 가상 질량은 사용자가 로봇 아암(112)을 얼마나 무겁게 느끼는지(예컨대, 로봇 모션의 가속도)를 나타낼 수 있는 반면, 가상 댐핑은 사용자에게 저항 느낌(예컨대, 로봇 아암(112)이 얼마나 빨리 이동하는지)을 제공할 수 있다.
하나 이상의 통신 인터페이스(340)는 하나 이상의 장치/센서/시스템과 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 통신 인터페이스(340)는 네트워크를 통해 무선 및/또는 유선 방식으로 데이터를 송신/수신할 수 있다. 본 개시의 실시예에 따른 네트워크는 근거리 통신망(LAN), 광역 통신망(WAN)(예컨대, 인터넷), 개인 영역 네트워크(PAN), 인체 영역 네트워크(BAN) 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 통신 인터페이스(340)는 블루투스, Wi-Fi, 근접 무선 통신(NFC) 등과 같은 무선 기술을 구현할 수 있다.
하나 이상의 전력 공급 유닛(342)은 로봇 시스템(110)을 위한 전력을 관리하고/하거나 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 전력 공급 유닛(342)은 리튬-기반 배터리, 납-산 배터리, 알칼리 배터리, 및/또는 다른 유형의 배터리와 같은 하나 이상의 배터리를 포함한다. 즉, 하나 이상의 전력 공급 유닛(342)은 전원을 제공하고/하거나 전력 관리 기능을 제공하도록 구성된 하나 이상의 장치 및/또는 회로를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 하나 이상의 전력 공급 유닛(342)은 교류(AC) 또는 직류(DC) 주 전원에 결합되도록 구성된 주 전력 커넥터를 포함한다.
로봇 시스템(110)은 또한 로봇 아암(112)의 이동을 용이하게 하기 위한 하나 이상의 액추에이터/하드웨어(344)를 포함할 수 있다. 각각의 액추에이터(344)는, 조인트 및/또는 연결된 아암 세그먼트/링크장치의 이동을 용이하게 하기 위해 조인트 또는 로봇 아암(112) 내의 다른 곳에 구현될 수 있는 모터를 포함할 수 있다. 또한, 로봇 시스템(110)은 공압장치, 광원 등과 같은 다양한 다른 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제어 시스템(130) 및/또는 로봇 시스템(110)은 본 명세서에 기술된 기능을 수행하도록 구성된 제어 회로(346) 및/또는 데이터 저장소/메모리(348)를 포함할 수 있다. 논의 및 예시의 용이함을 위해, 제어 회로(346) 및 데이터 저장소(348)는 제어 시스템(130)과 로봇 시스템(110) 사이의 블록에 도시되어 있다. 많은 실시예에서, 제어 시스템(130) 및 로봇 시스템(110)은 제어 회로(346) 및 데이터 저장소(348)의 별개의 사례를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 즉, 제어 시스템(130)은 (예컨대, 제어 시스템(130) 상에서의 처리를 구현하기 위해) 그 자체의 제어 회로 및 데이터 저장소를 포함할 수 있는 반면, 로봇 시스템(110)은 (예컨대, 로봇 시스템(110) 상에서의 처리를 구현하기 위해) 그 자체의 제어 회로 및 데이터 저장소를 포함할 수 있다. 많은 실시예에서, 제어 회로에 대한 본 명세서의 임의의 언급은 로봇 시스템, 제어 시스템, 또는 도 1에 도시된 의료 시스템(100)의 임의의 컴포넌트와 같은 의료 시스템의 임의의 다른 컴포넌트에서 구현되는 회로를 지칭할 수 있다.
제어 회로(346)가 제어 시스템(130)/로봇 시스템(110)의 다른 컴포넌트와는 별개의 컴포넌트로 예시되어 있지만, 제어 시스템(130) 및/또는 로봇 시스템(110)의 다른 컴포넌트들 중 임의의 것 또는 전부가 제어 회로(346) 내에 적어도 부분적으로 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 제어 회로(346)는 다양한 소자(능동 및/또는 수동), 반도체 재료 및/또는 면적, 층, 영역, 및/또는 그의 부분, 도체, 리드, 비아, 접속부 등을 포함할 수 있고, 여기서 제어 시스템(130)/로봇 시스템(110) 및/또는 그의 부분(들)의 다른 컴포넌트들 중 하나 이상은 그러한 회로 컴포넌트/장치 내에/그에 의해 적어도 부분적으로 형성되고/되거나 구현될 수 있다.
예시된 바와 같이, 데이터 저장소(348)는 본 명세서에서 논의된 다양한 기능을 용이하게 하도록 구성된 충돌 컴포넌트(350)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 충돌 컴포넌트(350)는 하나 이상의 동작을 수행하기 위해 제어 회로(346)에 의해 실행가능한 하나 이상의 명령어를 포함할 수 있다. 많은 실시예가 제어 회로(346)에 의해 실행가능한 하나 이상의 명령어를 포함하는 충돌 컴포넌트(350)의 맥락에서 논의되지만, 충돌 컴포넌트(350)(및/또는 다른 컴포넌트, 예컨대 위치결정 컴포넌트)는 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 하나 이상의 필드-프로그램가능 게이트 어레이(FPGA), 하나 이상의 프로그램-특정 표준 제품(ASSP), 하나 이상의 복합 프로그램가능 로직 장치(CPLD) 등과 같은, 하나 이상의 하드웨어 로직 컴포넌트로서 적어도 부분적으로 구현될 수 있다.
충돌 컴포넌트(350)는 환경에 대한 충돌 영역을 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 충돌 컴포넌트(350)는 물체에 인접한 로봇 아암(112)의 위치에 기초하여 물체와 연관된 충돌 영역을 확립하는 것에 관련된, 본 명세서에서 논의된 동작들 중 임의의 것을 수행할 수 있다. 충돌 컴포넌트(350)는 또한 로봇 시스템(110) 및/또는 로봇 시스템(110)에 연결된 의료 기구의 이동을 제어하기 위해 충돌 영역을 사용할 수 있다.
일부 실시예에서, 충돌 컴포넌트(350)는 절차 동안 충돌 영역을 조정할 수 있다. 예를 들어, 절차의 설정 동안 물체에 대한 충돌 영역이 결정되고, 로봇 아암이 절차 동안 추가 물체 및/또는 물체의 추가 에지와 접촉하는 경우, 충돌 컴포넌트(350)는 추가 충돌 지점이 위치되는 곳을 학습하고, 예컨대 충돌 영역에 추가 경계를 추가하고, 충돌 영역의 기존 경계를 업데이트하는 등에 의해, 추가 물체/에지를 반영하도록 이전에 결정된 충돌 영역을 업데이트할 수 있다.
또한, 일부 실시예에서, 충돌 컴포넌트(350)는 충돌 영역을 다른 방식으로 결정할 수 있다. 일례에서, 사용자는 환경을 표현하는 정보를 디스플레이하고 있는 사용자 인터페이스 상에 경계 박스를 그리도록 요청받을 수 있고, 충돌 컴포넌트(350)는 사용자에 의해 그려진 라인에 의해 한정된 충돌 영역을 공식화할 수 있다. 다른 예에서, 사용자는 환경을 표현하는 인터페이스에 디스플레이되는 정보 상에 박스 또는 다른 형상을 배치하기 위해 사용자 인터페이스와 상호작용할 수 있다. 유사한 방식으로, 충돌 컴포넌트(350)는 박스/형상에 대한 충돌 영역을 공식화할 수 있다. 또 다른 예에서, 이미징 장치/깊이 센서는 환경의 하나 이상의 이미지를 캡처하기 위해 로봇 아암의 원위 단부 상에 배치될 수 있고, 충돌 컴포넌트(350)는 환경 내의 하나 이상의 물체 및/또는 하나 이상의 물체에 대한 충돌 영역을 식별하기 위해 (예컨대, 이미지/비전(vision) 처리 기법으로) 하나 이상의 이미지를 처리할 수 있다.
도 3에 예시되지 않지만, 일부 실시예에서, 데이터 저장소(348)는 물체, 예컨대 로봇 시스템(110)에 연결된 의료 기구의 위치 및/또는 배향을 결정하고/하거나 추적하기 위해 하나 이상의 위치결정 기법을 수행하도록 구성된 위치결정 컴포넌트를 포함한다. 예를 들어, 위치결정 컴포넌트는 입력 데이터, 예컨대 의료 기구로부터의 센서 데이터(예컨대, EM 필드 센서 데이터, 의료 기구 상의 이미징 장치/깊이 센서에 의해 캡처된 비전 데이터, 의료 기구 상의 가속도계로부터의 가속도계 데이터, 의료 기구 상의 자이로스코프로부터의 자이로스코프 데이터, 위성-기반 센서(예를 들어, GPS(global positioning system))로부터의 위성-기반 위치확인 데이터 등), 로봇 아암(112)에 대한 로봇 명령 및/또는 운동학 데이터, 형상 감지 섬유(예컨대, 이는 의료 기구의 위치/형상에 관한 형상 데이터를 제공할 수 있음)로부터의 센서 데이터, 환자의 해부학적 구조에 관한 모델 데이터, 환자의 위치 데이터, 수술전 데이터 등을 처리할 수 있다. 그러한 처리에 기초하여, 위치결정 컴포넌트는 의료 기구에 대한 위치/배향 데이터를 생성할 수 있다. 위치/배향 데이터는 기준 프레임(frame of reference)에 대한 의료 기구의 위치 및/또는 배향을 나타낼 수 있다. 기준 프레임은 환자의 해부학적 구조, 알려진 물체(예컨대, EM 필드 발생기), 좌표계/좌표 공간 등에 대한 기준 프레임일 수 있다. 일부 구현예에서, 위치/배향 데이터는 의료 기구의 원위 단부(및/또는 일부 경우에 근위 단부)의 위치 및/또는 배향을 나타낼 수 있다. 물체의 위치 및 배향은 물체의 자세로 지칭될 수 있다.
일부 구현예에서, 위치결정 컴포넌트는 물체의 위치 및/또는 배향을 결정하기 위해 전자기 추적을 사용할 수 있다. 예를 들어, 위치결정 컴포넌트는 수술전 모델 또는 다른 모델에 의해 표현될 수 있는, 환자의 해부학적 구조에 정합될 수 있는 좌표계/좌표 공간에서 의료 기구의 실시간 위치를 결정하기 위해 실시간 EM 추적을 사용할 수 있다. EM 추적에서, 하나 이상의 센서 코일을 포함하는 EM 센서(또는 추적기)는 의료 기구(예컨대, 스코프, 니들 등) 내에 하나 이상의 위치 및/또는 배향으로 내장될 수 있다. EM 센서는 알려진 위치에 위치된 하나 이상의 정적 EM 필드 발생기에 의해 생성된 EM 필드의 변화를 측정할 수 있다. EM 센서에 의해 검출된 위치 정보는 EM 데이터로서 저장될 수 있다. 위치결정 컴포넌트는 의료 기구와 같은 물체의 위치 및/또는 배향을 결정하기 위해 EM 데이터를 처리할 수 있다. EM 필드 발생기(또는 전송기)는 EM 센서가 검출할 수 있는 저 강도 자기장을 생성하기 위해 환자에 가깝게(예컨대, 사전결정된 거리 내에) 배치될 수 있다. 자기장은 EM 센서의 센서 코일 내에 소전류를 유도할 수 있고, 이는 EM 센서와 EM 필드 발생기 사이의 거리 및/또는 각도를 결정하기 위해 분석될 수 있다. 이들 거리 및/또는 배향은 좌표계 내의 단일 위치를 환자의 해부학적 구조의 수술전 모델 내의 위치와 정렬시키는 기하학적 변환을 결정하기 위해 수술중에 환자 해부학적 구조(예컨대, 수술전 모델)에 "정합될" 수 있다. 일단 정합되면, 의료 기구의 하나 이상의 위치(예컨대, 내시경, 니들 등의 원위 팁)에 있는 EM 센서(예컨대, 내장된 EM 추적기)는 환자의 해부학적 구조를 통한 의료 기구의 위치 및/또는 배향의 실시간 표시를 제공할 수 있다.
용어 "제어 회로"는 그의 넓고 통상적인 의미에 따라 본 명세서에 사용되고, 하나 이상의 프로세서, 처리 회로, 처리 모듈/유닛, 칩, 다이(예컨대, 하나 이상의 능동 및/또는 수동 소자 및/또는 접속 회로를 포함하는 반도체 다이), 마이크로프로세서, 마이크로-제어기, 디지털 신호 프로세서, 마이크로컴퓨터, 중앙 처리 유닛, 그래픽 처리 유닛, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 프로그램가능 로직 장치, 상태 기계(예컨대, 하드웨어 상태 기계), 로직 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 회로 및/또는 동작 명령어의 하드 코딩에 기초하여 신호(아날로그 및/또는 디지털)를 조작하는 임의의 장치의 임의의 집합을 지칭할 수 있다. 제어 회로는 단일 메모리 장치, 복수의 메모리 장치, 및/또는 장치의 내장 회로로 구현될 수 있는 하나 이상의 저장 장치를 추가로 포함할 수 있다. 그러한 데이터 저장소는 판독-전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 휘발성 메모리, 비-휘발성 메모리, 정적 메모리, 동적 메모리, 플래시 메모리, 캐시 메모리, 데이터 저장 레지스터, 및/또는 디지털 정보를 저장하는 임의의 장치를 포함할 수 있다. 제어 회로가 하드웨어 상태 기계(및/또는 소프트웨어 상태 기계로 구현됨), 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 포함하는 실시예에서, 임의의 연관된 동작 명령어를 저장하는 데이터 저장 장치(들)/레지스터(들)는 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 포함하는 회로에 내장되거나 회로 외부에 있을 수 있다는 것에 유의하여야 한다.
용어 "메모리"는 그의 넓고 통상적인 의미에 따라 본 명세서에 사용되고, 임의의 적합한 또는 바람직한 유형의 컴퓨터-판독가능 매체를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터-판독가능 매체는 임의의 적합한 또는 바람직한 컴퓨터-판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 다른 유형의 데이터를 포함하는, 임의의 기술, 레이아웃, 및/또는 데이터 구조(들)/프로토콜을 사용하여 구현되는 하나 이상의 휘발성 데이터 저장 장치, 비-휘발성 데이터 저장 장치, 제거가능 데이터 저장 장치, 및/또는 제거불가능 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예에 따라 구현될 수 있는 컴퓨터-판독가능 매체는 상변화 메모리, 정적 랜덤-액세스 메모리(SRAM), 동적 랜덤-액세스 메모리(DRAM), 다른 유형의 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독-전용 메모리(ROM), 전기적 소거가능 프로그램가능 판독-전용 메모리(EEPROM), 플래시 메모리 또는 다른 메모리 기술, 콤팩트 디스크 판독-전용 메모리(CD-ROM), 디지털 다기능 디스크(DVD) 또는 다른 광학 저장소, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 장치, 또는 컴퓨팅 장치에 의한 액세스를 위해 정보를 저장하는 데 사용될 수 있는 임의의 다른 비-일시적 매체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 소정의 맥락에서 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 컴퓨터-판독가능 매체는 일반적으로 변조된 데이터 신호 및 반송파와 같은 통신 매체를 포함하지 않을 수 있다. 이와 같이, 컴퓨터-판독가능 매체는 일반적으로 비-일시적 매체를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.
예시적인 충돌 영역 결정
도 5 내지 도 9는 하나 이상의 실시예에 따른, 충돌 영역을 결정하기 위해 몇몇 구성으로 배열된 도 1의 의료 시스템(100)의 평면도를 예시한다. 이들 예에서, 의료 시스템(100)은 환자(120)로부터 신장 결석을 제거하기 위해 수술실 내에 배열된다. 많은 실시예에서, 환자(120)는, 예시된 것과 같이, 환자(120)의 등 또는 옆구리에 접근하기 위해 환자(120)가 측면으로 약간 틸팅되어 있는 변형된 앙와위(supine position)로 위치된다. 그러나, 환자(120)는 다른 방식, 예컨대 앙와위, 복와위(prone position) 등으로 위치될 수 있다. 도 5 내지 도 9가, 위에서 언급된 바와 같이, 환자(120)로부터 신장 결석을 제거하기 위해 경피 절차를 수행하기 위한 의료 시스템(100)의 사용을 예시하지만, 의료 시스템(100)은 다른 방식으로 신장 결석을 제거하고/하거나 다른 절차를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 다양한 동작이 의사(140)에 의해 수행되는 것으로 도 5 내지 도 9 및 본 개시 전체에 걸쳐 기술된다. 이들 동작은 직접 의사(140)에 의해, 의사(140)의 지시를 받는 사용자, 다른 사용자(예컨대, 전문가), 이들의 조합, 및/또는 임의의 다른 사용자에 의해 수행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
신장의 해부학적 구조는, 도 5 내지 도 9에 적어도 부분적으로 예시된 바와 같이, 본 개념의 태양에 관련된 소정의 의료 절차와 관련하여 참조를 위해 본 명세서에 기술된다. 신장은 일반적으로 후복막 공간 내에서 좌측 및 우측에 위치된 2개의 콩-형상의 장기를 포함한다. 성인의 경우, 신장은 일반적으로 길이가 약 11 cm이다. 신장은 쌍을 이룬 신동맥으로부터 혈액을 수용하고; 혈액은 쌍을 이룬 신정맥으로 빠져나간다. 각각의 신장은 요관에 부착되고, 이는 배출된 소변을 신장으로부터 방광으로 운반하는 관이다. 방광은 요도에 부착된다.
신장은 전형적으로 복강 내에서 비교적 높게 위치되고, 약간 비스듬한 각도로 후복막 위치에 놓인다. 간의 위치로 인한, 복강 내에서의 비대칭은 전형적으로 우측 신장이 좌측 신장보다 약간 더 낮고 더 작게 하고, 좌측 신장보다 약간 더 중앙에 배치되게 한다. 각각의 신장의 상부에 부신이 있다. 신장의 상부 부분은 11번 및 12번 늑골에 의해 부분적으로 보호된다. 각각의 신장은, 그의 부신과 함께, 2개의 지방 층에 의해 둘러싸인다: 신근막(renal fascia)과 신피막(renal capsule) 사이에 존재하는 신장주위 지방(perirenal fat) 및 신근막 위에 있는 신장곁 지방(pararenal fat).
신장은 다양한 체액 구획의 부피, 유체 삼투질농도, 산-염기 균형, 다양한 전해질 농도, 및 독소 제거의 조절에 참여한다. 신장은 소정 물질을 분비하고 다른 물질을 재흡수함으로써 여과 기능을 제공한다. 소변으로 분비되는 물질의 예는 수소, 암모늄, 칼륨 및 요산이다. 또한, 신장은 또한 호르몬 합성 등과 같은 다양한 다른 기능을 수행한다.
신장의 오목한 가장자리 상의 리세스된 영역(recessed area)이 신문(renal hilum)이고, 여기서 신동맥이 신장으로 들어가고 신정맥과 요관이 나간다. 신장은 강인한 섬유질 조직인 신피막에 의해 둘러싸이고, 이는 그 자체가 신장주위 지방, 신근막, 및 신장곁 지방에 의해 둘러싸인다. 이들 조직의 전방(앞쪽) 표면은 복막이고, 한편 후방(뒤쪽) 표면은 복횡근막이다.
신장의 기능적 물질 또는 실질(parenchyma)은 2개의 주요 구조로 나뉜다: 외측 신피질(renal cortex) 및 내측 신수질(renal medulla). 이들 구조는, 신추체(renal pyramid)로 불리는 수질의 일부분을 둘러싸는 신피질을 각각 포함하는, 복수의 원추-형상의 신엽(renal lobe)의 형상을 취한다. 신추체들 사이에, 신주(renal column)로 불리는 피질의 돌기가 있다. 신장의 소변-생성 기능적 구조인 네프론(nephron)이 피질 및 수질에 걸쳐 있다. 네프론의 초기 여과 부분은 신소체(renal corpuscle)이고, 이는 피질 내에 위치된다. 그 뒤로, 피질로부터 수질 추체로 깊게 통과하는 신세뇨관(renal tubule)이 이어진다. 신피질의 일부인 수질 방사선(medullary ray)은 단일 집합관으로 배출하는 신세뇨관의 집합이다.
각각의 추체의 팁 또는 유두는 소변을 각각의 소신배(minor calyx)로 비우고; 소신배는 대신배(major calyx)로 비우고, 대신배는 신우(renal pelvis)로 비우고, 이는 요관으로 이행된다. 문에서, 요관과 신정맥은 신장에서 빠져나가고 신동맥은 들어간다. 림프절을 가진 림프 조직 및 문 지방(hilar fat)이 이들 구조를 둘러싼다. 문 지방은 신동(renal sinus)으로 불리는 지방-충전 공동과 인접해 있다. 신동은 집합적으로 신우 및 신배를 포함하고, 이들 구조를 신수질 조직으로부터 분리한다.
도 5 내지 도 9는 환자(120)의 해부학적 구조의 다양한 특징부를 도시한다. 예를 들어, 환자(120)는 요관(506)을 통해 방광(504)에 유체적으로 연결된 신장(502), 및 방광(504)에 유체적으로 연결된 요도(508)를 포함한다. 신장(502(A))의 확대도에 도시된 바와 같이, 신장(502(A))은 신배(신배(510) 포함), 신유두(신유두(512) 포함), 및 신추체(신추체(514) 포함)를 포함한다. 이들 예에서, 신장 결석(516)은 유두(512)에 근접하게 위치된다. 그러나, 신장 결석(516)은 신장(1502(A)) 내의 다른 위치 또는 다른 곳에 위치될 수 있다. 예시의 용이함을 위해, 신장(502(A))의 확대도는 도 6 내지 도 9에 도시되지 않는다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 예시적인 경피 절차에서 신장 결석(516)을 제거하기 위해, 의사(140)는 로봇 시스템(110)을 설정/구성하기 위해 로봇 시스템(110)을 테이블(150)의 측부/풋으로 이동시킬 수 있다. 특히, 로봇 시스템(110)은, 도 6에 예시된 바와 같이, 환자(120)의 발에 대한 근접성 내에서 테이블(150)의 측부에 위치될 수 있다. 이는 로봇 시스템(110)이 환자(120)의 요도(508)에 대한 접근을 위해 위치되도록 허용할 수 있다. 예에서, 환자(120)의 둔부는 로봇 시스템(110)을 위치시키기 위한 기준 지점으로서 사용된다. 로봇 시스템(110)을 이동시키는 동안, 로봇 아암(112)은, 도 5에 도시된 것과 유사하게, 도킹된(docked) 방식으로 위치될 수 있다. 그러나, 로봇 아암은 로봇 시스템(110)을 이동시키는 동안 임의의 방식으로 위치될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 일단 테이블(150)의 풋에 위치되면, 로봇 시스템(110)은 제어 시스템(130)을 제위치로 유지시키기 위해 휠 로크를 사용하여 움직이지 못하게 될 수 있다. 예에서, 환경 내의 로봇 시스템(110)의 위치는 절차 전체에 걸쳐 유지된다(예컨대, 수술실의 바닥 상에서의 로봇 시스템(110)의 위치). 즉, 테이블(150) 및/또는 환경 내의 다른 장치/의료 장비에 대한 로봇 시스템(100)의 위치는 절차 전체에 걸쳐 유지될 수 있다. 로봇 시스템(110)이 특정 위치에 위치되는 것으로 예시되어 있지만, 로봇 시스템(110)은 설정 동안 및/또는 절차 동안의 다른 시간에 다른 위치에 위치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 의사(140)는 로봇 아암(112(A))을 테이블(150)의 제1 에지로 수동으로 이동시킬 수 있다. 이러한 예에서, 의사(140)는 로봇 아암(112(A))을 테이블(150)에 인접하게 수동으로 이동시키기 위해 로봇 아암(112(A))의 원위 단부 상에 위치된 버튼(602)을 누른다. 예를 들어, 의사(140)는 로봇 아암(112(A))이 수동으로 이동될 수 있는 어드미턴스 제어 모드를 가능하게 하도록 버튼(602)을 누를 수 있다. 예에서, 의사(140)는 버튼(602)이 눌리는 한 로봇 아암(112(A))을 이동시키도록 허용된다(예컨대, 어드미턴스 제어 모드가 가능하게 됨). 그러나, 어드미턴스 제어 모드는 다른 유형의 입력을 통해 가능하게 될 수 있다. 또한, 로봇 아암(112(A))은 어드미턴스 제어 모드를 가능하게/불가능하게 함이 없이 이동될 수 있다(예컨대, 로봇 아암(112(A))은 항상 수동 이동을 위해 구성될 수 있음). 일부 실시예에서, 의사(140)는 제어 시스템(130) 및/또는 로봇 시스템(110) 상의 설정 인터페이스로 내비게이팅할 수 있고, 여기서 인터페이스는 로봇 시스템(110)의 주변 상황을 검출하기 위해 환경 내의 물체에 인접하게 로봇 아암들(112) 중 하나 이상을 위치시키도록 의사(140)에게 지시할 수 있다.
일부 실시예에서, 로봇 아암(112(A))이 테이블(150)의 제1 에지에 위치될 때, 의사(140)는 로봇 아암(112(A))이 환경 내의 물체에 인접하게 위치됨을 나타내는 입력을 제공할 수 있다. 여기서, 제어 시스템(130)은 로봇 아암(112(A))의 위치를 나타내는 위치 정보를 로봇 시스템(110)으로부터 수신할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시예에서, 로봇 시스템(110)은 의사(140)가 버튼(602)을 해제할 때(그리고/또는 버튼(602)을 해제하고 사전결정된 기간이 경과한 후에) 제어 시스템(130)에게 로봇 아암(112(A))이 물체에 인접하게 위치됨을 통지할 수 있다(그리고 로봇 아암(112(A))에 관한 위치 정보를 송신할 수 있음). 어떤 경우에도, 제어 시스템(130)은 로봇 아암(112(A))의 원위 단부의 위치, 예컨대 환경 내의 로봇 아암(112(A))의 원위 단부의 위치, 로봇 시스템(110)의 나머지 부분에 대한 로봇 아암(112(A))의 원위 단부의 위치, 제어 시스템(130)에 대한 로봇 아암(112(A))의 원위 단부의 위치 등을 결정하기 위해 로봇 아암(112(A))에 관한 위치 정보를 사용할 수 있다.
로봇 아암(112(A))의 원위 단부의 위치에 기초하여, 제어 시스템(130)은 로봇 아암(112(A))의 원위 단부에 접하는 평면과 같은 평면/경계(604)("제1 평면(604)"으로도 지칭됨)를 한정할 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 아암(112(A))의 엔드 이펙터/IDM(606) 상의 컴포넌트/마킹이 평면에 대한 정렬/기준 지점(예컨대, 로봇 아암(112(A)) 상의 컴포넌트/마킹, 엔드 이펙터(606)의 특정 면(예를 들어, 전방 면) 등)으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 로봇 아암(112(A))의 원위 단부의 확대된 이미지에 도시된 바와 같이, 로봇 아암(112(A))의 엔드 이펙터(606)는 의료 기구를 제어/관절운동시키기 위한 다수의 기어(608), 의료 기구로부터의 데이터를 판독하기 위한 판독기(610)(예컨대, 의료 기구로부터의 일련 번호를 판독하기 위한 무선-주파수 식별(RFID) 판독기), 의료 기구를 IDM(606)에 부착하기 위한 체결구(612)(예컨대, 의료 기구를 고정하기 위한 래치(latch)), 환자에 수동으로 부착된 기구(예컨대, 접근 시스)와 정렬시키기 위한 그리고/또는 IDM(606)의 전방 표면을 한정하기 위한 마커(614)를 포함할 수 있다. 도 6의 예에서, 체결구(612(A))는 로봇 아암(112(A))의 엔드 이펙터(606)에 접하는 평면을 한정하는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 엔드 이펙터(606)의 부분(606(A))은 예컨대 로봇 아암(112(A))이 어드미턴스 제어 모드에서 동작하고 있을 때 사용자에 의해 회전/선회하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 의사(140)는 로봇 아암(112(A))을 원하는 위치로 이동시키고, 이어서 IDM(606)의 상부 플레이트(606(A))를 도 6에 도시된 배향으로 회전시켜 평면(604)의 배향을 결정할 수 있다. 이와 같이, 의사(140)는 체결구(612(A))(또는 체결구들(612) 중 하나)를 테이블(150)의 에지와 정렬시키도록(예컨대, 부분(606(A))을 회전시키도록) 지시받을 수 있다. 그러나, 엔드 이펙터(606) 상의 임의의 컴포넌트/마킹이 기준 지점으로서 사용될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 평면은 로봇 아암(112(A))의 최원위 링크장치 세그먼트(616)에 수직인(그리고/또는 엔드 이펙터(606)에 접하는) 것과 같이, 로봇 아암(112(A))의 링크장치 세그먼트에 대해 한정될 수 있다. 예에서, 제어 시스템(130)은 제어 시스템(130)에 의해 유지/수신될 수 있는, 로봇 아암(112(A)) 및/또는 엔드 이펙터(606)의 하나 이상의 치수를 나타내는 정보에 기초하여 충돌 영역에 대한 평면/경계를 한정할 수 있다.
도 7은 로봇 아암(112(B))("제2 로봇 아암(112(B))"으로도 지칭됨)이 평면/경계(702)("제2 평면(702)"으로도 지칭됨)를 결정하기 위해 테이블(150)의 제2 에지에 인접하게 위치되는 예를 예시한다. 로봇 아암(112(A))("제1 로봇 아암(112(A))"으로도 지칭됨)과 관련하여 전술된 것과 유사한 방식으로, 의사(140)는 제2 로봇 아암(112(B))의 원위 단부를 테이블(150)의 제2 에지(예컨대, 테이블(150)의 풋)에 인접하게 수동으로 이동시킬 수 있다. 예시된 바와 같이, 제2 로봇 아암(112(B))의 엔드 이펙터(704)는 테이블(150)의 제2 에지에 인접하게 위치될 수 있고, 제어 시스템(130)은 제2 로봇 아암(112(B))의 엔드 이펙터(704)의 위치에 기초하여 제2 평면(702)을 한정할 수 있다. 이러한 예에서, 제2 평면(702)은 연결 요소(706)에서 엔드 이펙터(704)에 접하도록 확립된다. 의사(140)는 연결 요소(706)에 대해 제2 로봇 아암(112(B))을 위치시키도록 지시받을 수 있다. 그러나, 제2 로봇 아암(112(B))의 다른 컴포넌트/마킹이 사용될 수 있다.
도 8은 제1 로봇 아암(112(A))이 제2 평면/경계(702)를 결정하기 위해 테이블(150)의 제2 에지에 인접하게 위치되는 대안적인 예를 예시한다. 도 6과 관련하여 전술된 것과 유사한 방식으로, 의사(140)는 제1 로봇 아암(112(A))의 원위 단부를 테이블(150)의 제2 에지에 인접하게 수동으로 이동시킬 수 있다. 예시된 바와 같이, 제1 로봇 아암(112(A))의 엔드 이펙터(604)는 테이블(150)의 제2 에지에 인접하게 위치될 수 있고, 제어 시스템(130)은 제1 로봇 아암(112(A))의 엔드 이펙터(604)의 위치에 기초하여 제2 평면(702)을 한정할 수 있다. 이러한 예에서, 제2 평면(702)은 판독기(610)에서 엔드 이펙터(604)에 접하도록 형성된다. 그러나, 제1 로봇 아암(112(A))의 다른 컴포넌트/마킹이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 로봇 아암(112(A))은 제1 로봇 아암(112(A))이 테이블(150)의 제1 에지에 인접하게 위치된 후에 테이블(150)의 제2 에지에 인접하게 위치된다.
각각의 예에서, 제어 시스템(130)은 도 9에 예시된 바와 같이 제1 평면(604) 및 제2 평면(702)에 기초하여 충돌 영역(902)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(130)은 제1 평면(604) 및 제1 평면(604)과 제2 평면(702)의 교선(906)에 기초하여 충돌 영역(902)에 대한 제1 경계(904)를 한정할 수 있다. 제1 경계(904)는 도 9에 대해 상향으로 교선(906)으로부터 연장될 수 있다. 또한, 제어 시스템(130)은 제2 평면(702) 및 제1 평면(604)과 제2 평면(702)의 교선(906)에 기초하여 충돌 영역(902)에 대한 제2 경계(908)를 한정할 수 있다. 제2 경계(908)는 도 9에 대해 우측으로 교선(906)으로부터 연장될 수 있다. 경계(904, 908)는 교선(906)으로부터 임의의 거리로 연장될 수 있다(예컨대, 테이블(150) 및/또는 환자(120)보다 실질적으로 더 큰 영역을 포함함, 단지 테이블(150)을 포함함 등). 예를 들어, 경계(904 및/또는 908)는 테이블(150)(또는 다른 물체)의 알려진 길이, 높이, 및/또는 깊이, 테이블(또는 다른 물체)의 평균 길이, 높이, 및/또는 깊이 등과 같은, 테이블(150)의 치수와 연관된 거리로 연장될 수 있다. 제어 시스템(130)은 테이블(150)에 인접하게 위치된 로봇 아암(112(A), 112(B))과 같은 로봇 아암(112)을 제외하도록 충돌 영역(902)을 한정할 수 있다. 예에서, 충돌 영역(902)은 도 2에 예시된 것과 같은 3차원(3D) 형태를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 충돌 영역(902)을 결정할 때, 제어 시스템(130)은 충돌 영역(902)을 표현하는 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(들)(132)는 도 10에 예시된 인터페이스와 같은 인터페이스를 통해 충돌 영역(902)의 시각화를 제시할 수 있다. 인터페이스는, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 의사(140)가 충돌 영역(902)을 수락하고/하거나 충돌 영역(902)을 조정/재구성하는 것을 가능하게 할 수 있다. 의사(140)는 핸드-헬드 제어기(910), 디스플레이(들)(132)(예컨대, 터치스크린), 또는 임의의 다른 I/O 장치와 같은 I/O 장치를 통해 인터페이스와 상호작용할 수 있다. 충돌 영역(902)을 수락할 때, 제어 시스템(130)은 예컨대 충돌 영역(902)을 충돌을 유발할 수 있는 하나 이상의 물체와 연관된 것으로 지정함으로써, 충돌 영역(902)에 기초하여 절차를 수행하도록 로봇 시스템(110)을 구성할 수 있다.
충돌 영역(902)은 일반적으로 환경 내의 물체와의 충돌을 회피하고자 하는 방식으로 절차를 수행하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 의료 기구는 로봇 시스템(110)의 로봇 아암들(112) 중 하나 이상에 연결될 수 있고, 하나 이상의 로봇 아암(112)은 절차에 적합한 방식으로 위치될 수 있다. 의사(140)는 제어 시스템(130)의 편리함(예컨대, 의사(140)가 도 9에 도시된 바와 같이 위치됨)으로부터 절차를 용이하게 할/관리할/제어할 수 있다. 예를 들어, 의사(140)는 로봇 시스템(110)에 부착된 하나 이상의 의료 기구를 제어하기 위해 사용자 입력을 제공하도록, 핸드-헬드 제어기(910)와 같은, 제어 시스템(130)의 I/O 장치와 상호작용할 수 있다. 로봇 시스템(110)의 기부는 절차 동안 고정 상태로 유지될 수 있는 반면, 로봇 아암(112)은 하나 이상의 의료 기구를 제어하기 위해 상이한 방식으로 이동된다.
절차 동안, 제어 시스템(130)은 로봇 아암(112)의 이동을 제어하기 위해 의사(140)로부터의 사용자 입력을 처리할 수 있고, 따라서 로봇 아암(112) 및/또는 부착된 의료 기구는 일반적으로 충돌 영역(902) 외측의 환경 내에서 이동한다. 예시하기 위해, 로봇 아암(112(A))은 로봇 아암(112(A)) 및/또는 부착된 의료 기구가 제1 경계(904) 및/또는 제2 경계(908)와 교차함이 없이 환경 내에서 이동하도록 제어될 수 있다. 예에서, 제어 시스템(130)은 의료 기구의 하나 이상의 치수/형상 및/또는 로봇 아암(112(A)) 상의 의료 기구의 배향을 고려할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(130) 및/또는 로봇 시스템(110)은, 사용자 입력이 충돌 영역(902) 내로의 이동을 유발할 경우, 예컨대 디스플레이(들)(132)를 통해 의사(140)에게 경고를 제공할 수 있다. 의사(140)는, 요구될 경우, 로봇 아암(112)이 충돌 영역(902) 내로 이동하게 하도록 로봇 시스템(110)/제어 시스템(130)의 구성을 오버라이드할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 로봇 아암(112)의 이동은 충돌 영역(902)에 기초하여 다른 방식으로 제어될 수 있다. 예에서, 의사(140)는 어드미턴스 제어 모드를 가능하게 함으로써 로봇 아암들(112) 중 하나 이상을 충돌 영역(902) 또는 환경 내의 다른 곳으로 수동으로 이동시킬 수 있다.
도 5 내지 도 9의 예에서, 로봇 아암(112)은 그에 결합된 의료 기구 없이 테이블(150)에 인접하게 위치된다. 그러나, 일부 실시예에서, 로봇 아암(112)은 하나 이상의 의료 기구가 그에 부착된 채로 물체에 인접하게 위치될 수 있다. 그러한 실시예에서, 제어 시스템(130)은 충돌 영역에 대한 평면/경계를 한정하기 위해 의료 기구 상의 기준 지점 및/또는 의료 기구의 하나 이상의 치수에 관한 정보를 사용할 수 있다.
또한, 도 5 내지 도 9의 예는 로봇 아암들(112) 중 1개 또는 2개를 테이블(150)에 인접한 2개의 위치에 위치시킴으로써 결정되는 충돌 영역을 예시한다. 로봇 아암들(112) 중 하나 이상이 테이블(150) 및/또는 환경 내의 다른 물체에 인접한 2개 초과의 위치(또는 단지 1개의 위치)에 위치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이와 같이, 충돌 영역은 임의의 수의 표면/평면/지점을 가질 수 있다. 하나의 예시에서, 로봇 아암(112(C))("제3 로봇 아암(112(C))"으로도 지칭됨)은 도 9에 예시된 제2 로봇 아암(112(B))과 유사하게 테이블(150)의 풋에 인접하게 위치될 수 있다. 여기서, 제3 로봇 아암(112(C))은 충돌 영역(902)의 제2 경계(908)(예컨대, 둘 모두의 로봇 아암(112(B), 112(C))에 접하는 평면/표면)를 정확하게 한정하는 것을 보조할 수 있다. 다른 예시에서, 제3 로봇 아암(112(C))(및/또는 임의의 다른 로봇 아암(112))은 테이블(150)의 높이, 환자(120)의 위치(예컨대, 베드를 넘어 연장되는 환자(120)의 다리) 등을 확립할 수 있다. 또 다른 예시에서, 충돌 영역은, 도 6에 예시된 바와 같이, 테이블(150)을 포함하고 단지 평면(604)에 의해 한정되는 영역과 같은 단일 경계/평면을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 기법은 로봇 시스템(110)이 환경 내의 편리한/원하는 위치에서 사용되고 그러한 위치에서 로봇 시스템(110)의 작업공간 내의 물체와의 충돌을 회피하도록 허용할 수 있다. 예를 들어, 로봇 시스템(110)은 환경 내의 임의의 장소에 위치되고, 이어서 환경 내의 물체의 위치를 검출하는 데 사용될 수 있다. 논의의 용이함을 위해, 많은 동작은 로봇 아암의 위치를 결정하고, 충돌 영역을 결정하는 등과 같은, 제어 시스템(130)에 의해 수행되는 맥락에서 논의되며, 그러한 동작은 대안적으로 또는 추가적으로 로봇 시스템(110) 및/또는 다른 장치/시스템에 의해 수행될 수 있다.
예시적인 인터페이스
도 10은 하나 이상의 실시예에 따른, 충돌 영역을 시각화하고/하거나 구성하기 위한 예시적인 인터페이스(1002)를 예시한다. 예에서, 인터페이스(1002)는 제어 시스템(130), 로봇 시스템(110), 및/또는 의료 시스템(100)의 임의의 다른 장치를 통해 디스플레이될 수 있다. 예를 들어, 인터페이스(1002)는 의사(140)가, 로봇 시스템(110)이 위치되는 환경에 대해 결정된 충돌 영역을 관찰하고/하거나 충돌 영역 및/또는 환경 내의 다른 요소를 재구성하기 위한 조정 입력 데이터를 제공하는 것을 가능하게 하도록 제어 시스템(130)을 통해 디스플레이될 수 있다.
도시된 바와 같이, 인터페이스(1002)는 로봇 시스템(110)이 위치되는 환경에 관한 시각화(1004)를 제시할 수 있다. 시각화(1004)는 로봇 시스템(110)의 시각적 표현(1006)(예컨대, 아이콘 또는 다른 사용자 인터페이스 요소), 환경에 대해 결정된 충돌 영역의 시각적 표현(1008), 및 환경 내에 위치된 테이블(150)의 시각적 표현(1010)을 포함할 수 있다. 시각화(1004)는 로봇 시스템(110)의 위치/배향 정보, 충돌 영역(1008)의 위치/배향에 관한 정보, 테이블(150)에 관한 정보(예컨대, 테이블(150)의 추정/실제 치수), 및/또는 환경에 관한 임의의 다른 정보에 기초할 수 있다.
인터페이스(1002)는 사용자가 충돌 영역을 수락하고/하거나 구성하는 것을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 충돌 영역(1008)의 제1 경계(1014)를 조정하기 위해 사용자 인터페이스 요소(1012)를 선택하고/하거나 충돌 영역(1008)의 제2 경계(1018)를 조정하기 위해 사용자 인터페이스 요소(1016)를 선택할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 경계(1014/1018)의 위치/배향을 변경하기 위해 인터페이스 요소(1012/1016)를 선택하여 원하는 위치로 드래그할 수 있고, 이는 충돌 영역(1008)(및 환경에 대한 연관된 충돌 영역)의 크기를 증가/감소시키고, 충돌 영역(1008)(및 환경에 대한 연관된 충돌 영역)의 형상을 변경하는 등을 할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 제2 경계(1018)를, 테이블(1010)의 저부 에지를 넘어 연장되도록 이동시킬 수 있고, 따라서 충돌 영역(1008)은 테이블(150)의 저부 에지를 넘어 연장되는 (예시되지 않은) 환자의 일부분을 포함한다. 또한, 일부 예에서, 사용자는 충돌 영역(1008)을 선택하여 다른 위치로 드래그할 수 있다. 예에서, 사용자는 임의의 특성을 변경하기 위해, 예컨대 경계를 제거하고, 시각적 표현(1006/1008/1010)을 재위치/재배향시키는(이는 제어 시스템(130)/로봇 시스템(110)이 환경에 대한 연관된 위치/배향 정보를 업데이트하게 할 수 있음) 등을 위해, 충돌 영역(1008), 로봇 시스템(110)의 시각적 표현(1006), 및/또는 테이블(150)의 시각적 표현(1010)을 조작할 수 있다. 충돌 영역(1008)(및/또는 시각화(1004)의 다른 요소)이 사용자에게 수락가능할 때, 사용자는 구성을 수락하고 제어 시스템(130)/로봇 시스템(110)이 구성(예컨대, 연관된 충돌 영역)에 기초하여 동작하도록 의료 시스템(100)을 구성하게 하도록 버튼(1020)을 선택할 수 있다.
예시적인 흐름도
도 11은 하나 이상의 실시예에 따른, 물체와 연관된 영역을 결정하기 위한 프로세스(1100)의 예시적인 흐름도를 예시한다. 프로세스(1100)와 연관된 다양한 작동/동작은 제어 시스템(130), 로봇 시스템(110), 테이블(150), 의료 기구, 및/또는 다른 장치와 같은, 본 명세서에서 논의된 장치들/시스템들 중 임의의 것 또는 이들의 조합에서 구현되는 제어 회로에 의해 수행될 수 있다. 프로세스(1100)는 절차를 위한 의료 시스템(100)의 설정/구성 동안, 절차 동안, 절차 후에, 그리고/또는 다른 시간에 수행될 수 있다. 하나의 예시에서, 프로세스(1100)는 절차를 위해 로봇 시스템(110)을 구성하도록 수행된다. 다양한 블록이 프로세스(1100)의 일부인 것으로 예시되어 있지만, 그러한 블록들 중 임의의 것이 제거될 수 있다. 또한, 추가 블록이 프로세스(1100)의 일부로서 구현될 수 있다. 블록이 예시되는 순서는 단지 예시적인 목적으로 제공되고, 블록은 임의의 순서로 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세스(1100)의 블록들 중 하나 이상은, 제어 회로에 의해 실행될 때, 제어 회로로 하여금 논의된 기능/동작을 수행하게 하는 실행가능 명령어로서 구현된다. 그러나, 프로세스(1100)의 블록들 중 하나 이상은 예컨대 다른 장치/시스템, 사용자(들) 등에 의해 다른 방식으로 구현될 수 있다.
블록(1102)에서, 프로세스(1100)는 로봇 아암이 수동으로 이동될 수 있게 하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 로봇 아암의 사용자 조작이 로봇 아암을 이동시키는 어드미턴스 제어 모드로 로봇 아암을 설정하기 위한 입력을 제공할 수 있다. 입력은 예컨대 로봇 아암 상의 버튼을 선택함으로써, 인터페이스/제어기를 통해 입력을 제공함으로써 등에 의해 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 아암은 로봇 아암, 제어 시스템, 및/또는 다른 장치/시스템과 연관된 로봇 시스템 상에서 설정 모드에 진입할 때 수동 이동이 가능하게 될 수 있다. 동작(1102)이 프로세스(1100)에 예시되어 있지만, 일부 실시예에서, 로봇 아암은 로봇 아암의 수동 이동을 허용하기 위해 디폴트/영구 상태(default/permanent state)를 포함할 수 있다(예컨대, 블록(1102)이 구현되지 않음).
블록(1104)에서, 프로세스(1100)는 로봇 아암이 환경 내의 물체에 인접하게 위치됨을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 로봇 아암이 물체에 인접하게 위치됨, 사용자가 어드미턴스 제어 모드를 불가능하게 하도록 로봇 아암 상의 버튼을 해제함, 로봇 아암이 이동된 후에(그리고/또는 사용자가 로봇 아암 상의 버튼을 해제한 후에) 일정 기간 동안 고정 상태로 유지됨, 이들의 조합, 및/또는 다른 이벤트를 나타내는 입력 데이터가 (I/O 장치로부터) 수신될 때, 로봇 아암은 물체에 인접한 것으로 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 아암이 물체와 접촉하거나 달리 물체에 대한 근접성 내에, 예컨대 물체까지의 사전결정된 거리 내에 위치될 때, 로봇 아암은 물체에 인접하게 위치된 것으로 언급될 수 있다.
블록(1106)에서, 프로세스(1100)는 로봇 아암의 위치를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템/로봇 시스템은 로봇 아암의 원위 단부와 같은 로봇 아암의 단부의 위치를 결정하기 위해 로봇 아암에 대한 위치 데이터를 사용할 수 있다. 위치 정보는 의료 기구에 결합되도록 구성된 단부와 같은 로봇 아암의 엔드-이펙터 단부의 위치를 나타낼 수 있다.
블록(1108)에서, 프로세스(1100)는 로봇 아암이 다른 위치로 이동되는지를 결정하는 것 또는 추가 로봇 아암이 이동되는지를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 로봇 아암이 다른 위치로 이동되거나 추가 로봇 아암이 일정 위치로 이동되는 경우, 프로세스(1100)는 블록(1104)으로 복귀할 수 있다. 예를 들어, 로봇 아암이 다른 위치로 이동되는 경우, 프로세스(1100)는 블록(1104)으로 복귀하고, 로봇 아암이 물체의 다른 에지에 인접하게 위치된 것을 결정하고, 블록(1106)에서, 물체의 다른 에지에서의 로봇 아암의 위치를 결정할 수 있다. 또한 추가 로봇 아암이 일정 위치로 이동되는 경우, 프로세스(1100)는 블록(1104)으로 복귀하고, 추가 로봇 아암이 물체에 인접하게 위치된 것을 결정하고, 블록(1106)에서, 물체에 인접한 위치에서의 추가 로봇 아암의 위치를 결정할 수 있다. 프로세스(1100)는 물체에 대한 임의의 수의 기준 지점과 연관된 위치 정보를 결정하기 위해 블록(1104 내지 1108)을 통해 임의의 횟수로 반복할 수 있다.
블록(1110)에서, 프로세스(1100)는 물체와 연관된 환경 내의 영역/면적을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 영역("충돌 영역" 또는 "물체 영역"으로도 지칭됨)은 (예컨대, 제1 시간에) 제1 기준 지점에서의 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치, (예컨대, 제2 시간에) 제2 기준 지점에서의 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치, 제3 기준 지점에서의 제2 로봇 아암의 원위 단부의 위치, 제4 기준 지점에서의 제2 로봇 아암의 원위 단부의 위치 등에 기초하여 결정될 수 있다. 영역은 물체에 대한 임의의 수의 기준 지점에서 임의의 수의 로봇 아암에 대한 위치 정보에 기초할 수 있다. 일부 실시예에서, 영역의 경계는 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 기초하여 결정될 수 있다. 하나의 예시에서, 영역은 제1 로봇 아암의 단부의 위치에 기초하여 제1 평면을 한정하고 제2 로봇 아암의 단부의 위치 및/또는 제2 시간에서의 제1 로봇 아암의 단부의 위치에 기초하여 제2 평면을 한정함으로써 결정될 수 있다. 여기서, 영역은 제1 평면, 제2 평면, 및 제2 평면과의 제1 평면의 교선에 기초할 수 있다. 영역은 물체를 포함하고/하거나 로봇 시스템을 제외할 수 있다.
블록(1112)에서, 프로세스(1100)는 영역에 관한 시각화가 디스플레이되게 하는 것 및/또는 사용자가 영역을 업데이트할 수 있게 하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시각화를 표현하는 인터페이스 데이터가 디스플레이를 위해 송신될 수 있고/있거나 인터페이스 데이터는 제어 시스템/로봇 시스템과 연관된 디스플레이(들)를 통해 디스플레이될 수 있다. 시각적 표현에 대한 조정을 포함하는 조정 입력 데이터가 수신될 수 있고/있거나, 영역은 시각적 표현에 대한 조정(예컨대, 조정 데이터)에 기초하여 업데이트될 수 있다.
블록(1114)에서, 프로세스(1100)는 영역에 적어도 부분적으로 기초하여 이동하도록 하나 이상의 로봇 아암을 제어하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 로봇 시스템의 로봇 아암은 영역 내에서 이동함이 없이 환경 내에서 이동하도록, 사용자로부터 확인을 수신할 때 영역 내로 이동하도록 등으로 제어될 수 있다. 예시하기 위해, 제어 시스템/로봇 시스템은 로봇 아암에 부착된 의료 기구의 이동에 관한 입력 제어 데이터를 입력 장치로부터 수신할 수 있다. 제어 시스템/로봇 시스템은 입력 제어 데이터가 충돌 영역 내로의/내에서의 로봇 아암의 이동과 연관된 것을 결정할 수 있다. 제어 시스템/로봇 시스템은 입력 제어 데이터가 충돌 영역 내로의 이동과 연관됨을 나타내는 통지/경고가 디스플레이되게 할 수 있다. 제어 시스템/로봇 시스템은 이어서 충돌 영역 내로 진행할지 여부를 나타내는 입력 데이터(예컨대, 사용자로부터의 사용자 입력에 기초함)를 수신할 수 있다. 제어 시스템/로봇 시스템은 입력 데이터에 기초하여 로봇 아암을 충돌 영역 내로 이동시키거나 이동하는 것을 억제하도록 진행할 수 있다. 대안적으로, 일부 경우에, 제어 시스템/로봇 시스템은 사용자에게 통지/경고함이 없이 충돌 영역 내로의 이동을 방지하고/하거나 사용자에게 통지/경보함이 없이 다른 처리를 수행할 수 있다.
블록(1116)에서, 프로세스(1100)는 영역을 업데이트하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템/로봇 시스템은 의료 절차를 수행하기 위해 절차 모드로 설정될 수 있다. 절차 동안, 제어 시스템/로봇 시스템이 로봇 아암이 충돌을 겪은 것을 결정하는 경우, 제어 시스템/로봇 시스템은 충돌이 발생했을 때 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 기초하여 영역을 업데이트할 수 있다. 예에서, 블록(1112)에 대해 논의된 것과 유사하게, 영역이 업데이트되기 전에, 절차 동안 영역의 시각화가 디스플레이될 수 있다.
일부 실시예에서, 영역은 절차 전의, 절차 동안, 또는 절차 후의 임의의 시간에 업데이트될 수 있고, 이는 사용자에게 영역의 시각화를 디스플레이하는 것을 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 블록(1112 및/또는 1116)은 절차 전의, 절차 동안, 및/또는 절차 후의 임의의 시간에 수행될 수 있다. 하나의 예시에서, 추가 물체가 환경 내로 이동될 수 있고(예컨대, 추가 의료 장비가 절차 동안 로봇 시스템에 대한 근접성 내에서 이동될 수 있음), 영역은 추가 물체와의 충돌을 회피하기 위해 업데이트될 수 있다.
또한, 일부 실시예에서, 프로세스(1100)의 블록들 중 하나 이상은 로봇 시스템을 위한 하나 이상의 휠이 움직이지 못하게 되는 고정 위치와 같은, 동일한 파킹된 위치에 로봇 시스템이 위치되는 동안 수행될 수 있다.
추가 실시예
실시예에 따라, 본 명세서에 기술된 프로세스들 또는 알고리즘들 중 임의의 것의 소정의 동작, 이벤트, 또는 기능은 상이한 시퀀스로 수행될 수 있고, 추가되거나, 병합되거나, 완전히 생략될 수 있다. 따라서, 소정 실시예에서, 프로세스의 실행을 위해 모든 기술된 동작 또는 이벤트가 필요하지는 않다.
구체적으로 달리 언급되지 않는 한 또는 사용된 바와 같은 맥락 내에서 달리 이해되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 조건부 언어, 예컨대, 그 중에서도, "할 수 있다", "할 수 있을 것이다", "할 수도 있을 것이다", "할 수도 있다", "예컨대" 등은 그의 통상적인 의미로 의도되고 일반적으로, 소정 실시예가 소정 특징부, 요소 및/또는 단계를 포함하는 반면, 다른 실시예가 소정 특징부, 요소 및/또는 단계를 포함하지 않음을 전달하도록 의도된다. 따라서, 그러한 조건부 언어는 일반적으로, 특징부, 요소 및/또는 단계가 임의의 특정 실시예에 포함되는지 또는 임의의 특정 실시예에서 수행될 것인지 여부를, 입력 또는 촉구를 가지고 또는 이를 가짐이 없이, 결정하기 위한 로직을 하나 이상의 실시예가 필연적으로 포함한다는 것, 또는 이들 특징부, 요소, 및/또는 단계가 하나 이상의 실시예에 대해 요구되는 임의의 방식으로 있다는 것을 의미하도록 의도되지 않는다. 용어 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등은 동의어이고, 그들의 통상적인 의미로 사용되고, 포괄적으로 개방형 방식으로 사용되며, 추가의 요소, 특징부, 동작, 작동 등을 배제하지 않는다. 또한, 용어 "또는"은 그의 포괄적인 의미로 사용되어(그리고 그의 배타적인 의미로 사용되지 않음), 예를 들어 요소의 목록을 연결하기 위해 사용될 때, 용어 "또는"이 목록 내의 요소들 중 하나, 일부, 또는 전부를 의미하도록 한다. 구체적으로 달리 언급되지 않는 한, 어구 "X, Y, 및 Z 중 적어도 하나"와 같은 접속 언어는, 항목, 용어, 요소 등이 X, Y, 또는 Z일 수 있음을 전달하는 데 일반적으로 사용되는 바와 같은 맥락으로 이해된다. 따라서, 그러한 접속 언어는 일반적으로, 소정 실시예가 각각 존재하기 위해 X 중 적어도 하나, Y 중 적어도 하나, 및 Z 중 적어도 하나를 필요로 한다는 것을 의미하도록 의도되지 않는다.
실시예의 위의 설명에서, 다양한 특징부가 때때로 본 개시를 간소화하고 다양한 태양들 중 하나 이상의 이해를 돕기 위해 단일 실시예, 도면, 또는 그의 설명에서 함께 그룹화된다는 것이 인식되어야 한다. 그러나, 본 개시의 이러한 방법은 임의의 청구항이 그러한 청구항에서 명백하게 인용되는 것보다 많은 특징부를 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서의 특정 실시예에서 예시되고/되거나 기술된 임의의 컴포넌트, 특징부, 또는 단계는 임의의 다른 실시예(들)에 적용되거나 그와 함께 사용될 수 있다. 또한, 컴포넌트, 특징부, 단계, 또는 컴포넌트, 특징부, 또는 단계의 그룹이 각각의 실시예에 필요하거나 필수적이지는 않다. 따라서, 본 명세서에서 개시되고 아래에 청구된 본 개시의 범주는 전술된 특정 실시예에 의해 제한되어야 하는 것이 아니라, 하기의 청구범위의 타당한 판독에 의해 결정되어야 하는 것으로 의도된다.
소정의 서수 용어(예컨대, "제1" 또는 "제2")는 참조의 용이함을 위해 제공될 수 있고 반드시 물리적 특성 또는 순서를 의미하지는 않는다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 구조물, 컴포넌트, 동작 등과 같은 요소를 변형시키는 데 사용되는 서수 용어(예컨대, "제1", "제2", "제3" 등)는 반드시 임의의 다른 요소에 대한 그러한 요소의 우선 순위 또는 순서를 나타내는 것이 아니라, 오히려 일반적으로 유사하거나 동일한 명칭을 갖는(그러나 서수 용어의 사용을 위한) 다른 요소로부터 그러한 요소를 구별할 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 부정 관사("a" 및 "an")는 "하나"보다는 "하나 이상"을 나타낼 수 있다. 또한, 조건 또는 이벤트에 "기초하여" 수행되는 동작은 또한 명시적으로 언급되지 않은 하나 이상의 다른 조건 또는 이벤트에 기초하여 수행될 수 있다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 모든 용어(기술 및 과학 용어 포함)는 예시적인 실시예가 속하는 분야의 당업자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 통상적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어가 관련 기술의 맥락에서의 그들의 의미와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 본 명세서에서 명확히 그렇게 정의되지 않는 한 이상화된 또는 과도하게 공식적인 의미로 해석되지 않아야 한다는 것이 또한 이해되어야 한다.
공간적으로 상대적인 용어 "외측", "내측", "상부", "하부", "아래", "위", "수직", "수평" 및 유사한 용어는 도면에 예시된 바와 같이 하나의 요소 또는 컴포넌트와 다른 요소 또는 컴포넌트 사이의 관계를 기술하기 위한 설명의 용이함을 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여 사용 또는 동작 시에 장치의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시된 장치가 뒤집힌 경우, 다른 장치 "아래" 또는 "밑"에 위치된 장치는 다른 장치 "위"에 배치될 수 있다. 따라서, 예시적인 용어 "아래"는 하부 및 상부 위치 둘 모두를 포함할 수 있다. 장치는 또한 다른 방향으로 배향될 수 있고, 따라서 공간적으로 상대적인 용어는 배향에 따라 상이하게 해석될 수 있다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한, "더 적은", "더 많은", "더 큰" 등과 같은 비교적인 및/또는 정량적인 용어는 균등의 개념을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, "더 적은"은 가장 엄격한 수학적 의미에서 "더 적은"뿐만 아니라, "더 적거나 같은"을 의미할 수 있다.

Claims (30)

  1. 시스템으로서,
    의료 기구에 결합하도록 구성되는 제1 로봇 아암(robotic arm)을 포함하는 로봇 시스템; 및
    상기 로봇 시스템에 통신가능하게 결합되는 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는,
    상기 제1 로봇 아암이 환경 내의 물체에 인접하게 위치됨을 나타내는 입력 데이터를 수신하고;
    상기 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 물체와 연관된 상기 환경 내의 영역을 결정하고;
    상기 로봇 시스템의 상기 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나를 상기 영역 내로 이동함이 없이 상기 환경 내에서 이동하게 제어하도록 구성되는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 로봇 아암은 상기 제1 로봇 아암의 사용자 조작이 상기 제1 로봇 아암을 이동시키는 어드미턴스 제어 모드(admittance control mode)에서 동작하도록 구성되고;
    상기 입력 데이터는 상기 제1 로봇 아암이 상기 어드미턴스 제어 모드에서 동작할 때 수신되는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 입력 데이터는 상기 제1 로봇 아암이 상기 물체의 제1 에지에 인접하게 위치됨을 나타내고, 상기 제어 회로는,
    상기 제2 로봇 아암이 상기 물체의 제2 에지에 인접하게 위치됨을 나타내는 추가 입력 데이터를 수신하고;
    상기 제2 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 영역을 결정하도록 구성되는, 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 제1 로봇 아암의 상기 원위 단부의 상기 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 영역의 제1 경계를 결정하고 상기 제2 로봇 아암의 상기 원위 단부의 상기 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 영역의 제2 경계를 결정함으로써 상기 영역을 결정하도록 구성되는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 입력 데이터는 상기 제1 로봇 아암이 상기 물체의 제1 에지에 인접하게 위치됨을 나타내고, 상기 제어 회로는,
    상기 제1 로봇 아암이 상기 물체의 제2 에지에 인접하게 위치됨을 나타내는 추가 입력 데이터를 수신하고;
    상기 입력 데이터가 수신될 때의 상기 제1 로봇 아암의 상기 원위 단부의 위치 및 상기 추가 입력 데이터가 수신될 때의 상기 제1 로봇 아암의 상기 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 영역을 결정하도록 구성되는, 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 로봇 시스템의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 영역을 결정하도록 구성되고, 상기 영역은 상기 물체를 포함하고 상기 로봇 시스템을 제외하는, 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로는,
    상기 영역의 시각적 표현이 디스플레이되게 하고;
    상기 시각적 표현에 대한 조정을 포함하는 조정 입력 데이터를 수신하고;
    상기 시각적 표현에 대한 상기 조정에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 영역을 업데이트하도록 추가로 구성되는, 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로는,
    상기 시스템을 의료 절차를 수행하기 위한 절차 모드(procedure mode)로 설정하고;
    상기 제1 로봇 아암 또는 상기 제2 로봇 아암 중 적어도 하나가 충돌을 겪은 것을 결정하고;
    상기 충돌이 발생한 때 상기 제1 로봇 아암의 상기 원위 단부의 위치 또는 상기 제2 로봇 아암의 위치 중 적어도 하나에 기초하여 상기 영역을 업데이트하도록 추가로 구성되는, 시스템.
  9. 방법으로서,
    제1 로봇 아암이 수동으로 이동될 수 있게 하는 단계;
    제어 회로에 의해, 상기 제1 로봇 아암이 하나 이상의 물체들에 인접하게 위치됨을 나타내는 입력 데이터를 수신하는 단계;
    상기 제어 회로에 의해, 상기 제1 로봇 아암의 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 충돌 영역을 결정하는 단계; 및
    상기 충돌 영역에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 제어 회로에 의해, 의료 절차를 수행하기 위한 상기 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 입력 데이터는 상기 제1 로봇 아암이 상기 하나 이상의 물체들의 제1 에지에 인접하게 위치됨을 나타내고, 상기 방법은,
    상기 제2 로봇 아암이 상기 하나 이상의 물체들의 제2 에지에 인접하게 위치됨을 나타내는 추가 입력 데이터를 수신하는 단계를 추가로 포함하고;
    상기 충돌 영역을 결정하는 단계는 추가로 상기 제2 로봇 아암의 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 충돌 영역을 결정하는 단계는,
    상기 제1 로봇 아암의 상기 단부의 상기 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 평면을 한정하는 단계;
    상기 제2 로봇 아암의 상기 단부의 상기 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 평면을 한정하는 단계; 및
    상기 제1 평면, 상기 제2 평면, 및 상기 제2 평면과의 상기 제1 평면의 교선(intersection)에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 영역을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 입력 데이터는 상기 제1 로봇 아암이 상기 하나 이상의 물체들의 제1 에지에 인접하게 위치됨을 나타내고, 상기 방법은,
    상기 제1 로봇 아암이 상기 하나 이상의 물체들의 다른 에지에 인접하게 위치됨을 나타내는 추가 입력 데이터를 수신하는 단계를 추가로 포함하고;
    상기 충돌 영역을 결정하는 단계는 상기 입력 데이터가 수신될 때의 상기 제1 로봇 아암의 상기 단부의 위치 및 상기 추가 입력 데이터가 수신될 때의 상기 제1 로봇 아암의 상기 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 충돌 영역을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 충돌 영역을 결정하는 단계는,
    상기 입력 데이터가 수신될 때의 상기 제1 로봇 아암의 상기 단부의 상기 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 평면을 한정하는 단계;
    상기 추가 입력 데이터가 수신될 때의 상기 제1 로봇 아암의 상기 단부의 상기 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 평면을 한정하는 단계; 및
    상기 제1 평면, 상기 제2 평면, 및 상기 제2 평면과의 상기 제1 평면의 교선에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 영역을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 제1 로봇 아암 또는 상기 제2 로봇 아암 중 적어도 하나는 의료 기구에 연결하도록 구성되고, 상기 방법은,
    입력 장치로부터, 상기 의료 기구의 이동에 관한 입력 제어 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 입력 제어 데이터가 상기 충돌 영역 내로의 상기 제1 로봇 아암 또는 상기 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동과 연관된 것을 결정하는 단계를 추가로 포함하고;
    상기 제1 로봇 아암 또는 상기 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 제어하는 단계는 상기 충돌 영역 내로의 상기 제1 로봇 아암 또는 상기 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 방지하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 입력 제어 데이터가 상기 충돌 영역 내로의 이동과 연관됨을 나타내는 통지가 디스플레이되게 하는 단계; 및
    상기 충돌 영역 내로 진행할지 여부를 나타내는 추가 입력 데이터를 수신하는 단계를 추가로 포함하고;
    상기 제1 로봇 아암 또는 상기 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 제어하는 단계는 상기 추가 입력 데이터에 적어도 부분적으로 기초하는, 방법.
  16. 제9항에 있어서, 상기 제1 로봇 아암은 로봇 시스템에 연결되고, 상기 입력 데이터를 수신하는 단계 및 상기 제1 로봇 아암 또는 상기 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 제어하는 단계는 상기 로봇 시스템이 동일한 파킹된 위치(parked position)에 위치되는 동안 발생하는, 방법.
  17. 제9항에 있어서, 상기 제1 로봇 아암의 상기 단부는 상기 제1 로봇 아암의 엔드-이펙터 단부(end-effector end)인, 방법.
  18. 제어 시스템으로서,
    제1 로봇 아암과 통신하도록 구성되는 통신 인터페이스; 및
    상기 통신 인터페이스에 통신가능하게 결합되는 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는,
    상기 제1 로봇 아암이 환경 내의 하나 이상의 물체들의 제1 에지에 인접하게 위치된 것을 결정하고;
    상기 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 환경에 대한 충돌 영역을 결정하고;
    상기 충돌 영역에 적어도 부분적으로 기초하여, 의료 기구에 결합하도록 구성되는 상기 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 제어하도록 구성되는, 제어 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제어 회로는,
    입력 장치로부터, 상기 의료 기구를 제어하기 위한 입력 제어 데이터를 수신하고;
    상기 입력 제어 데이터가 상기 충돌 영역 내로의 상기 제1 로봇 아암 또는 상기 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동과 연관된 것을 결정하도록 추가로 구성되고;
    상기 제어 회로는 상기 충돌 영역 내로의 상기 제1 로봇 아암 또는 상기 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 방지함으로써 상기 제1 로봇 아암 또는 상기 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 제어하도록 구성되는, 제어 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 제2 로봇 아암이 상기 하나 이상의 물체들의 제2 에지에 인접하게 위치된 것을 결정하도록 추가로 구성되고;
    상기 제어 회로는 상기 제1 로봇 아암의 상기 원위 단부의 상기 위치 및 상기 제2 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 충돌 영역을 결정하도록 구성되는, 제어 시스템.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 제1 로봇 아암이 상기 하나 이상의 물체들의 제2 에지에 인접하게 위치된 것을 결정하도록 추가로 구성되고;
    상기 제어 회로는 상기 하나 이상의 물체들의 상기 제1 에지에서의 상기 제1 로봇 아암의 상기 원위 단부의 상기 위치 및 상기 하나 이상의 물체들의 상기 제2 에지에서의 상기 제1 로봇 아암의 상기 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 충돌 영역을 결정하도록 구성되는, 제어 시스템.
  22. 제18항에 있어서, 상기 제어 회로는,
    상기 충돌 영역의 시각적 표현이 디스플레이되게 하고;
    상기 시각적 표현에 대한 조정을 포함하는 조정 입력 데이터를 수신하고;
    상기 시각적 표현에 대한 상기 조정에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 충돌 영역을 업데이트하도록 추가로 구성되는, 제어 시스템.
  23. 제18항에 있어서, 상기 제어 회로는,
    상기 제어 시스템을 의료 절차를 수행하기 위한 절차 모드로 설정하고;
    상기 제1 로봇 아암 또는 상기 제2 로봇 아암 중 적어도 하나가 충돌을 겪은 것을 결정하고;
    상기 충돌이 발생한 때 상기 제1 로봇 아암의 상기 원위 단부의 위치 또는 상기 제2 로봇 아암의 위치 중 적어도 하나에 기초하여 상기 충돌 영역을 업데이트하도록 추가로 구성되는, 제어 시스템.
  24. 컴퓨터-실행가능 명령어들을 저장한 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들로서,
    상기 컴퓨터-실행가능 명령어들은, 제어 회로에 의해 실행될 때, 상기 제어 회로로 하여금,
    제1 로봇 아암이 환경 내의 하나 이상의 물체들의 제1 에지에 인접하게 위치된 것을 결정하는 동작;
    상기 제1 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 환경에 대한 충돌 영역을 결정하는 동작; 및
    상기 충돌 영역에 적어도 부분적으로 기초하여, 의료 기구에 결합하도록 구성되는 상기 제1 로봇 아암 또는 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 제어하는 동작
    을 포함하는 동작들을 수행하게 하는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들.
  25. 제24항에 있어서, 상기 동작들은,
    상기 제2 로봇 아암이 상기 하나 이상의 물체들의 제2 에지에 인접하게 위치된 것을 결정하는 동작을 추가로 포함하고;
    상기 충돌 영역을 결정하는 동작은 추가로 상기 제2 로봇 아암의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들.
  26. 제25항에 있어서, 상기 충돌 영역을 결정하는 동작은,
    상기 제1 로봇 아암의 상기 원위 단부의 상기 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 평면을 한정하는 동작;
    상기 제2 로봇 아암의 상기 원위 단부의 상기 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 평면을 한정하는 동작; 및
    상기 제1 평면, 상기 제2 평면, 및 상기 제2 평면과의 상기 제1 평면의 교선에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 충돌 영역을 결정하는 동작을 포함하는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들.
  27. 제24항에 있어서, 상기 동작들은,
    상기 제1 로봇 아암이 상기 하나 이상의 물체들의 제2 에지에 인접하게 위치된 것을 결정하는 동작을 추가로 포함하고;
    상기 충돌 영역을 결정하는 동작은 상기 하나 이상의 물체들의 상기 제1 에지에서의 상기 제1 로봇 아암의 상기 원위 단부의 상기 위치 및 상기 하나 이상의 물체들의 상기 제2 에지에서의 상기 제1 로봇 아암의 상기 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들.
  28. 제27항에 있어서, 상기 충돌 영역을 결정하는 동작은,
    상기 하나 이상의 물체들의 상기 제1 에지에서의 상기 제1 로봇 아암의 상기 원위 단부의 상기 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 평면을 한정하는 동작;
    상기 하나 이상의 물체들의 상기 제2 에지에서의 상기 제1 로봇 아암의 상기 원위 단부의 상기 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 평면을 한정하는 동작; 및
    상기 제1 평면, 상기 제2 평면, 및 상기 제2 평면과의 상기 제1 평면의 교선에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 충돌 영역을 결정하는 동작을 포함하는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들.
  29. 제24항에 있어서, 상기 동작들은,
    입력 장치로부터, 상기 의료 기구의 이동에 관한 입력 제어 데이터를 수신하는 동작; 및
    상기 입력 제어 데이터가 상기 충돌 영역 내로의 상기 제1 로봇 아암 또는 상기 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동과 연관된 것을 결정하는 동작을 추가로 포함하고;
    상기 제1 로봇 아암 또는 상기 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 제어하는 동작은 상기 충돌 영역 내로의 상기 제1 로봇 아암 또는 상기 제2 로봇 아암 중 적어도 하나의 이동을 방지하는 동작을 포함하는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들.
  30. 제24항에 있어서, 상기 제1 로봇 아암이 상기 하나 이상의 물체들의 상기 제1 에지에 인접하게 위치된 것을 결정하는 동작은, 상기 제1 로봇 아암이 어드미턴스 제어 모드에서 동작할 때, 상기 제1 로봇 아암이 상기 하나 이상의 물체들의 상기 제1 에지에 인접하게 위치됨을 나타내는 입력 데이터를 수신하는 동작을 포함하는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들.
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