本公開總體上涉及一種機(jī)器人成像系統(tǒng)。更具體地，本公開涉及機(jī)器人成像系統(tǒng)中的碰撞規(guī)避模式。不同成像模態(tài)常用來對人體的不同部分進(jìn)行成像。已經(jīng)開發(fā)了機(jī)器人系統(tǒng)來提高采用這些成像模態(tài)的醫(yī)療程序的效率。機(jī)器人系統(tǒng)可以包含多個部分或部件，以輔助使用者操作系統(tǒng)。如此，避免多個部件的自碰撞(例如，一個機(jī)器人連桿與另一個機(jī)器人連桿的碰撞、相機(jī)單元與機(jī)器人臂和/或存儲單元的碰撞、以及相機(jī)單元與圖像平面的碰撞)可能具有挑戰(zhàn)性。

背景技術(shù)：

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本文公開了一種機(jī)器人成像系統(tǒng)，該機(jī)器人成像系統(tǒng)具有被配置成獲得目標(biāo)部位的一個或多個圖像的相機(jī)。機(jī)器人臂可操作地連接到相機(jī)，該機(jī)器人臂被適配為選擇性地使相機(jī)以移動序列移動。機(jī)器人成像系統(tǒng)包括傳感器，該傳感器被配置成檢測和傳輸與相機(jī)的相應(yīng)位置和/或相應(yīng)速度有關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)。控制器被配置成接收傳感器數(shù)據(jù)，該控制器具有處理器和其上記錄有指令的有形非暫態(tài)存儲器?？刂破鞅贿m配為選擇性地執(zhí)行碰撞規(guī)避模式，該碰撞規(guī)避模式包括確定針對相機(jī)的軌跡縮放因子。當(dāng)相機(jī)和機(jī)器人臂中的至少一個處于預(yù)定緩沖區(qū)中時，應(yīng)用軌跡縮放因子來調(diào)節(jié)相應(yīng)速度。

2、相機(jī)可以是立體相機(jī)，該立體相機(jī)被配置成記錄左圖像和右圖像，以用于產(chǎn)生目標(biāo)部位的至少一個立體圖像。在一些實施例中，預(yù)定緩沖區(qū)在至少一個禁止區(qū)的增量值內(nèi)，應(yīng)用軌跡縮放因子將相機(jī)推離至少一個禁止區(qū)。機(jī)器人成像系統(tǒng)可以包括用于容納相機(jī)的頭部單元、將頭部單元機(jī)械地聯(lián)接到機(jī)器人臂的聯(lián)接板，頭部單元可操作地連接到推車?？刂破鞅贿m配為針對位于頭部單元、機(jī)器人臂和/或聯(lián)接板上的一組檢查點(diǎn)計算軌跡縮放因子。該組檢查點(diǎn)各自具有沿第一方向的相應(yīng)位置和沿第一方向的相應(yīng)速度。

3、控制器可以被適配為當(dāng)機(jī)器人臂和/或相機(jī)在預(yù)定緩沖區(qū)之外時將軌跡縮放因子初始化為歸一化值，該軌跡縮放因子基于多個極限計算?？刂破鞅贿m配為獲得分別從多個極限計算中獲得的多個局部縮放度中的最小值，其中，軌跡縮放因子被選擇為歸一化值和多個局部縮放度中的最小值中的較低值。多個極限計算各自采用相應(yīng)線性函數(shù)自乘到預(yù)定縮放冪數(shù)，該預(yù)定縮放冪數(shù)在大約1與大約2之間，包括端值。

4、軌跡縮放因子可以基于多個極限計算，該多個極限計算包括關(guān)節(jié)規(guī)避計算。多個關(guān)節(jié)限定多個關(guān)節(jié)之間的相應(yīng)關(guān)節(jié)角度。控制器被適配為通過檢查機(jī)器人臂的相應(yīng)關(guān)節(jié)角度相對于相應(yīng)的固定關(guān)節(jié)角度極限的距離和速度來執(zhí)行關(guān)節(jié)規(guī)避計算。

5、機(jī)器人成像系統(tǒng)可以包括可操作地連接到相機(jī)的推車。軌跡縮放因子可以基于多個極限計算，該多個極限計算包括推車規(guī)避計算?？刂破鞅贿m配為針對位于相機(jī)上的一組檢查點(diǎn)執(zhí)行推車規(guī)避計算，包括檢查該組檢查點(diǎn)相對于推車的表面的相應(yīng)速度和距離。推車的表面可以建模為球體。軌跡縮放因子可以基于多個極限計算，該多個極限計算包括邊界平面規(guī)避計算?？刂破鞅贿m配為針對位于相機(jī)上的一組檢查點(diǎn)執(zhí)行邊界平面規(guī)避計算，包括檢查一組檢查點(diǎn)相對于至少一個預(yù)定邊界平面的相應(yīng)速度和距離。

6、機(jī)器人成像系統(tǒng)可以包括眼眶掃描模式，該眼眶掃描模式可由控制器執(zhí)行，以使得機(jī)器人臂能夠掃掠至少部分地周向圍繞目標(biāo)部位的眼眶軌跡。執(zhí)行碰撞規(guī)避模式包括部分地基于軌跡縮放因子生成經(jīng)調(diào)整的眼眶軌跡，該經(jīng)調(diào)整的眼眶軌跡被限定在限定第一球面角度和第二球面角度的球面坐標(biāo)軸中。目標(biāo)部位包括眼睛的鋸齒緣。機(jī)器人成像系統(tǒng)可以包括低通濾波器，該低通濾波器可由控制器選擇性地執(zhí)行以使第二球面角度在每個循環(huán)中的變化平滑。機(jī)器人成像系統(tǒng)可以包括飽和函數(shù)，該飽和函數(shù)可由控制器選擇性地執(zhí)行，該飽和函數(shù)在每個循環(huán)中將第二球面角度的大小限制在0度與90度內(nèi)，包括端值。

7、控制器可以被適配為通過保持第一球面角度恒定同時對第二球面角度進(jìn)行迭代直到達(dá)到期望的視角來改變眼眶軌跡的視角?？刂破鞅贿m配為在第二球面角度處于期望的視角時通過在預(yù)定起始角與預(yù)定結(jié)束角之間對第一球面角度進(jìn)行迭代來選擇性地命令眼眶軌跡?？刂破鞅贿m配為經(jīng)由限制反饋項和復(fù)位反饋項從眼眶軌跡生成經(jīng)調(diào)整的眼眶軌跡。限制反饋項使得經(jīng)調(diào)整的眼眶軌跡中的循環(huán)半徑在接近關(guān)節(jié)極限時減小，該復(fù)位反饋項使得經(jīng)調(diào)整的眼眶軌跡中的循環(huán)半徑在關(guān)節(jié)極限已經(jīng)被清除時復(fù)位。

8、限制反饋項基于軌跡縮放因子、軌跡縮放因子的時間導(dǎo)數(shù)、第一比例增益常數(shù)和第一微分增益常數(shù)。限制反饋項(rlimit)可以如下獲得：使得sf表示軌跡縮放因子，表示軌跡縮放因子的時間導(dǎo)數(shù)，kp1表示第一比例增益常數(shù)，并且kd1表示第一微分增益常數(shù)。復(fù)位反饋項基于與第二球面角度相對應(yīng)的循環(huán)半徑、循環(huán)半徑的時間導(dǎo)數(shù)、與期望的視角相對應(yīng)的標(biāo)稱半徑、第二比例增益常數(shù)和第二微分增益常數(shù)。復(fù)位反饋項(rreset)如下獲得：使得r表示循環(huán)半徑，r0表示標(biāo)稱半徑，表示循環(huán)半徑的時間導(dǎo)數(shù)，kp2表示第二比例增益常數(shù)，并且kd2表示第二微分增益常數(shù)。

9、通過以下結(jié)合附圖對實施本公開的最佳模式的詳細(xì)描述，本公開的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。

技術(shù)特征：

1.一種機(jī)器人成像系統(tǒng)，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，其中：

3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，其中：

4.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，進(jìn)一步包括：

5.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，其中：

6.如權(quán)利要求5所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，其中，所述多個極限計算各自采用相應(yīng)線性函數(shù)自乘到預(yù)定縮放冪數(shù)，所述預(yù)定縮放冪數(shù)在大約1與大約2之間，包括端值。

7.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，其中：

8.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，進(jìn)一步包括：

9.如權(quán)利要求8所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，其中，所述推車的表面建模為球體。

10.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，其中：

11.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，進(jìn)一步包括：

12.如權(quán)利要求11所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，其中，所述目標(biāo)部位包括眼睛的鋸齒緣。

13.如權(quán)利要求11所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，進(jìn)一步包括：

14.如權(quán)利要求11所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，其中：

15.如權(quán)利要求11所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，其中：

16.如權(quán)利要求15所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，其中，所述限制反饋項基于所述軌跡縮放因子、所述軌跡縮放因子的時間導(dǎo)數(shù)、第一比例增益常數(shù)和第一微分增益常數(shù)。

17.如權(quán)利要求16所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，其中：

18.如權(quán)利要求15所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，其中，所述復(fù)位反饋項基于與所述第二球面角度相對應(yīng)的循環(huán)半徑、所述循環(huán)半徑的時間導(dǎo)數(shù)、與期望的視角相對應(yīng)的標(biāo)稱半徑、第二比例增益常數(shù)和第二微分增益常數(shù)。

19.如權(quán)利要求18所述的機(jī)器人成像系統(tǒng)，其中：

20.一種機(jī)器人成像系統(tǒng)，包括：

技術(shù)總結(jié)
一種機(jī)器人成像系統(tǒng)，包括被配置成獲得目標(biāo)部位的一個或多個圖像的相機(jī)。機(jī)器人臂可操作地連接到相機(jī)，該機(jī)器人臂被適配為選擇性地使相機(jī)以移動序列移動。機(jī)器人成像系統(tǒng)包括傳感器，該傳感器被配置成檢測和傳輸與相機(jī)的相應(yīng)位置和/或相應(yīng)速度有關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)。控制器被配置成接收傳感器數(shù)據(jù)，該控制器具有處理器和其上記錄有指令的有形非暫態(tài)存儲器?？刂破鞅贿m配為選擇性地執(zhí)行碰撞規(guī)避模式，該碰撞規(guī)避模式包括確定針對相機(jī)的軌跡縮放因子。當(dāng)相機(jī)和/或機(jī)器人臂處于預(yù)定緩沖區(qū)中時，應(yīng)用軌跡縮放因子來調(diào)節(jié)相應(yīng)速度。

技術(shù)研發(fā)人員：P·特里
受保護(hù)的技術(shù)使用者：愛爾康公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21