햅틱 인터페이스를 이용한 로봇 척추 수술 시스템 및 방법

본원에는 나사와 인터페이싱하고 회전축을 중심으로 나사를 회전시키는 수술 툴을 포함하는 로봇 조작기를 포함하는 기술들이 개시되어 있다. 햅틱 장치는 액추에이터 및 액추에이터에 결합된 회전식 인터페이스를 포함하며, 회전식 인터페이스는 조작자의 손에 의해 수동으로 조작 가능하다. 하나 이상의 컨트롤러들은 계획된 궤적을 따라 수술 툴의 회전축을 유지하도록 로봇 조작기의 움직임을 제어하고; 회전축을 중심으로 한 회전 속도로 나사를 회전시키고 나사의 공지된 나사산 기하학적 형상에 따라 전진 속도로 나사를 선형으로 전진시키기 위해 수술 툴을 자율적으로 제어하고; 나사와 타겟 부위 사이의 현재 상호작용을 나타내는 측정을 획득하고; 회전식 인터페이스가 나사와 타겟 부위 사이의 현재 상호작용을 에뮬레이트하도록 하기 위해 햅틱 장치의 액추에이터를 제어한다. Disclosed herein are techniques including a robotic manipulator including a surgical tool to interface with and rotate the screw about a rotational axis. A haptic device includes an actuator and a rotational interface coupled to the actuator and the rotational interface is manually manipulatable by a hand of an operator. One or more controllers control movement of the robotic manipulator to maintain the rotational axis of the surgical tool along a planned trajectory; autonomously control the surgical tool to rotate the screw at a rotational rate about the rotational axis and to linearly advance the screw at an advancement rate according to a known thread geometry of the screw; obtain a measurement indicative of a present interaction between the screw and the target site; and control the actuator of the haptic device to enable the rotational interface to emulate the present interaction between the screw and the target site.