用于提供触觉指导的系统和方法与流程

技术特征：
1.一种方法，所述方法包括：限定虚拟对象；限定与外科手术工具的虚拟表示相关联的第一点和第二点，其中所述外科手术工具的所述虚拟表示的移动对应于所述外科手术工具在真实空间中的移动；控制联接到所述外科手术工具的机器人装置以将所述第一点约束到所述虚拟对象；确定所述第一点在沿所述虚拟对象的阈值位置处；以及控制所述机器人装置以将所述第二点引导到所述虚拟对象。2.如权利要求1所述的方法，其中控制所述机器人装置以将所述第一点约束到所述虚拟对象包括控制所述机器人装置以阻止所述第一点远离所述虚拟对象移动并且允许所述外科手术工具围绕所述第一点旋转。3.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：确定所述第二点定位在所述虚拟对象处；以及将所述第一点和所述第二点约束到所述虚拟对象。4.如权利要求3所述的方法，所述方法还包括：检测在预定方向上对所述工具施加的力，所述预定方向正交于所述虚拟对象；确定在所述预定方向上的所述力是否超过阈值力；以及响应于确定在所述预定方向上的所述力超过阈值力而控制所述机器人装置以允许所述第一点和所述第二点偏离所述虚拟对象。5.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：沿所述虚拟对象限定阻尼区；确定所述第一点在所述阻尼区中；控制所述机器人装置以抵抗所述第一点移动通过所述阻尼区。6.如权利要求5所述的方法，所述方法包括：确定所述第一点已传递通过所述阻尼区；以及响应于确定所述第一点已传递通过所述阻尼区而从所述虚拟对象移除所述阻尼区。7.如权利要求1所述的方法，其中控制所述机器人装置以将所述第二点引导到所述虚拟对象包括控制所述机器人装置以对所述外科手术工具提供辅助力，所述辅助力被定向成有助于所述第二点移动到所述虚拟对象。8.如权利要求1所述的方法，所述方法包括：确定所述第一点正朝向所述虚拟对象移动；以及响应于确定所述第一点正朝向所述虚拟对象移动而控制所述机器人装置以向所述外科手术工具提供辅助力，所述辅助力被定向成有助于所述第一点向虚拟线移动。9.如权利要求1所述的方法，所述方法包括：接收信号；以及响应于所述信号而改变所述第一点与所述虚拟对象之间的控制交互。10.如权利要求1所述的方法，其中限定所述虚拟对象包括：获得包括目标骨骼中的规划的孔的外科手术计划；以及将所述虚拟对象与所述规划的孔对准。11.如权利要求1所述的方法，其中沿所述虚拟对象的所述阈值位置对应于距解剖特征
的阈值距离。12.如权利要求1所述的方法，其中沿所述虚拟对象的所述阈值位置对应于进入解剖特征的刺穿量。13.如权利要求1所述的方法，其中所述虚拟对象是虚拟线。14.一种操作机器人装置的方法，所述机器人装置联接有工具，所述方法包括：控制所述机器人装置以基于第一触觉对象而约束所述外科手术工具；接收信号和使用者定义的方向；以及通过在所述使用者定义的方向上延伸所述第一触觉对象来响应于所述信号而调整触觉控制交互。15.如权利要求14所述的方法，其中接收所述使用者定义的方向包括确定由所述使用者对所述工具施加的力的方向。16.如权利要求14所述的方法，其中响应于所述信号而调整所述触觉控制交互包括：调整所述工具的虚拟尺寸；以及基于所述外科手术工具的所述经调整的虚拟尺寸而用所述第一触觉对象约束所述工具。17.如权利要求14所述的方法，其中：所述第一触觉对象包括线触觉；用所述第一触觉对象约束所述工具包括将与所述外科手术工具相关联的第一点约束到所述线触觉。18.如权利要求14所述的方法，所述方法包括：检测在预定方向上对所述工具施加的力；确定在所述预定方向上的所述力是否超过阈值力；以及响应于确定在所述预定方向上的所述力超过阈值力而控制所述机器人装置以允许所述工具退出所述触觉控制交互。19.如权利要求14所述的方法，所述方法包括：确定所述外科手术工具的移动方向；确定所述移动方向是否指向所述第一触觉对象；响应于确定所述移动方向指向所述第一触觉对象而将所述工具引导到所述第一触觉对象。20.如权利要求14所述的方法，所述方法还包括：限定相对于所述第一触觉对象的阻尼区；确定所述工具在所述阻尼区中；控制所述机器人装置以抵抗所述外科手术工具移动通过所述阻尼区。21.如权利要求20所述的方法，所述方法包括：确定所述工具已传递通过所述阻尼区；以及响应于确定所述外科手术工具已传递通过所述阻尼区而移除所述阻尼区。22.一种操作机器人装置的方法，所述机器人装置联接有工具，所述方法包括：控制所述机器人装置以基于第一触觉对象而约束所述工具；接收信号和使用者定义的方向；以及
通过调整所述工具的虚拟尺寸来响应于所述信号而调整触觉控制交互。23.一种操作机器人装置的方法，所述方法包括：跟踪联接到所述机器人装置的工具的移动；确定所述工具的移动方向；确定所述移动方向是否指向虚拟控制对象；以及响应于确定所述移动方向指向所述虚拟控制对象而控制所述机器人装置以将所述工具引导到所述虚拟控制对象。24.如权利要求23所述的方法，其中控制所述机器人装置以将所述工具引导到所述虚拟控制对象包括致使所述机器人装置在所述移动方向上对所述工具施加力。25.如权利要求24所述的方法，其中所述力不足以独立地致使所述工具在所述移动方向上移动。26.如权利要求24所述的方法，其中所述力足以独立地致使所述工具在所述移动方向上移动。27.如权利要求23所述的方法，其中确定所述工具的所述移动方向包括识别表征所述工具的所述移动的速度向量。28.如权利要求23所述的方法，其中：跟踪联接到所述机器人装置的所述工具的移动包括跟踪第一点和第二点相对于所述虚拟控制对象的位置，所述第一点和所述第二点与所述工具相关联；并且所述方法还包括：控制所述机器人装置以将所述第一点约束到所述虚拟控制对象；确定所述第一点在沿所述虚拟对象的阈值位置处；以及控制所述机器人装置以将所述第二点引导到所述虚拟控制对象。29.如权利要求23所述的方法，所述方法包括：确定所述工具在所述虚拟控制对象处；以及控制所述机器人装置以将所述工具约束到所述虚拟控制对象。30.如权利要求29所述的方法，所述方法包括：检测在预定方向上对所述工具施加的力；确定在所述预定方向上的所述力是否超过阈值力；以及响应于确定在所述预定方向上的所述力超过阈值力而控制所述机器人装置以允许所述工具从所述虚拟控制对象移动离开。31.如权利要求29所述的方法，所述方法包括：在所述虚拟控制对象中限定阻尼区；确定所述工具在所述阻尼区中；控制所述机器人装置以抵抗所述工具移动通过所述阻尼区。32.如权利要求31所述的方法，所述方法包括：确定所述工具已传递通过所述阻尼区；以及响应于确定所述第一点已传递通过所述阻尼区而从所述虚拟控制对象移除所述阻尼区。33.如权利要求29所述的方法，所述方法包括：
接收信号；以及响应于所述信号而调整触觉控制交互。34.一种方法，所述方法包括：跟踪联接到机器人装置的工具；控制所述机器人装置以将所述工具约束在虚拟控制对象内；限定所述虚拟控制对象的区；确定所述工具在所述区中；控制所述机器人装置以抵抗所述工具在所述区中移动。35.如权利要求34所述的方法，所述方法包括：确定所述工具已传递通过所述区；以及响应于确定所述工具已传递通过所述区而从所述虚拟控制对象移除所述区。36.如权利要求34所述的方法，其中控制所述机器人装置以抵抗所述工具在所述区中移动包括控制所述机器人装置以阻止所述工具的速度超过最大速度。37.如权利要求34所述的方法，其中控制所述机器人装置以抵抗所述工具在所述区中移动包括控制所述机器人装置以向所述工具提供与所述工具移动通过所述区的方向相反的力。38.如权利要求34所述的方法，所述方法包括：检测在预定方向上对所述工具施加的力；确定在所述预定方向上的所述力是否超过阈值力；以及响应于确定在所述预定方向上的所述力超过阈值力而控制所述机器人装置以允许所述外科手术工具退出所述虚拟控制对象。39.如权利要求38所述的方法，其中所述预定方向正交于所述虚拟控制对象的中心轴线。40.一种操作机器人装置的方法，所述机器人装置联接有工具，所述方法包括：通过所述机器人装置将所述工具约束到虚拟控制对象；检测在大致预定方向上对所述工具施加的力；确定大致在所述预定方向上的所述力是否超过阈值力；以及响应于确定大致在所述预定方向上的所述力超过阈值力而控制所述机器人装置以允许所述工具退出所述虚拟控制对象。41.如权利要求40所述的方法，其中所述预定方向正交于所述虚拟控制对象的轴线。

技术总结
一种方法包括限定虚拟对象以及限定与外科手术工具的虚拟表示相关联的第一点和第二点。所述外科手术工具的所述虚拟表示的移动对应于所述外科手术工具在真实空间中的移动。所述方法包括：控制联接到所述外科手术工具的机器人装置以将所述第一点约束到所述虚拟对象；确定所述第一点在沿所述虚拟对象的阈值位置处；以及控制所述机器人装置以将所述第二点引导到所述虚拟对象。导到所述虚拟对象。导到所述虚拟对象。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：马科外科公司
技术研发日：2020.09.24
技术公布日：2022/6/7