TWI826111B - 計劃及執行機器人實施牙科程序方法 - Google Patents

Abstract

一種形成程序計畫的方法，包含將追蹤臂遠端設置成與在部位或在該處接收的對象（S/O）附近的參考位置（RL）通訊，RL關於追蹤臂而被設置於3D空間中。在S/O附近的多個物理點的每一者都與程序工具的末端效應器接觸，該程序工具與機器手臂接合，該機器手臂被設置為與追蹤臂成已知的關係，並且多個物理點的位置在 3D 空間中同時確定。參考系（RF）在3D空間中相對於RL從物理點的位置形成，並且包含RF內的S/O的位置。在RF內並相對於RL，針對S/O上的末端效應器程序形成計畫，該計畫包含末端效應器往返S/O以及在程序期間經歷的路徑。

Description

計劃及執行機器人實施牙科程序方法

本揭露內容與牙科機器人系統有關，且更特別地是與規劃和執行機器人實施的牙科程序的方法有關。

某些牙科或顎面程序，特別是機器人輔助程序，通常需要一種或多種形式的顎骨或顎面骨結構的影像，以便評估骨結構並形成有效的程序計畫。例如，一個機器人輔助牙科/顎面程序首先需要將帶有基準標記的夾板裝置牢固地附接至患者，通常至靠近針對程序的預期部位。接著，對患者進行 2D 或 3D 成像程序（例如，X 射線掃描或 CT掃描），以便夾板裝置、基準標記和部位出現在產生的一或多個影像中。接著，經由適當的軟體，關於部位的 3D 虛擬表示以及相對於成像的基準標記，從擷取的影像形成程序的計畫。一旦經由軟體形成程序的計畫，機器人的追蹤系統就會經由夾板裝置以與基準標記成已知關係而附接至患者。追蹤系統根據與基準標記相關的軟體計畫而協助引導機器人。由於基準標記的位置已知並由追蹤系統監控，因此根據軟體計畫的機器人引導被實時更新以考慮患者的移動（即，軟體計畫相關於基準標記而執行，且基準標記的實時位置由追蹤系統追蹤並提供）。

然而，在這樣的機器人輔助程序中，形成部位的3D虛擬表示所需的成像程序通常代表增加的時間和費用，以及對患者的潛在不便。從成像程序之前到軟體計畫的形成，直到實際程序完成，夾板裝置還必須保持固定至患者，以確保基準標記作為可靠的參考點而保持固定。如果夾板裝置在成像階段和程序的進行之間是可移動的，則必須格外小心以確保夾板裝置可以以與最初建立的基準標記位置相同的方式和相同位置被重新固定。

因此，需要一種規劃和執行程序（例如，牙科或顎面程序）（特別是機器人輔助或機器人實施的程序）的方法，其無需一種或多種形式的部位（例如，顎骨或顎面骨結構）的成像即可完成。在某些情況下，還期望這樣的一種方法，該方法在對於機器人系統已知的參考系中建立部位時被完成，以便可以緊湊的時段進行在部位上的程序的規劃和執行，而不需要該部位以增加的時間和費用事先經歷單獨的成像系統。此外，這樣的方法例如藉由將執行計畫所需的步驟減至最少並避免在規劃和執行程序之間替換器械的需要，而對於牙科專業人員來說應該是符合人體工學的、有利的且方便的。

上述和其他需求由本揭露內容的態樣滿足，本揭露內容在一態樣中提供一種形成用於執行程序的計畫的方法，其中這樣的方法包括將追蹤臂的遠端設置為與在或相鄰於一部位或在該部位接收的對象的參考位置通訊，參考位置以與追蹤臂的近端成一關係而被設置在三維空間中。將在或相鄰於該部位或該對象的多個物理點中的每一者與一程序工具的一末端效應器的一遠端接觸，該程序工具與一機器手臂的一遠端接合，其中該機器手臂的一近端被設置為與該追蹤臂的該近端成一已知關係。在將該多個物理點的每一者與該末端效應器的該遠端接觸的同時確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的一位置。從該多個物理點的該位置，關於參考位置而在該三維空間中形成一參考系，並將該部位或該對象的一位置包含在該參考系內。針對一程序形成一計畫，該程序將由該末端效應器在該參考系內且相對於該參考位置在該部位或該對象上執行，其中該程序包含末端效應器往返於部位或對象以及末端效應器在部位或對象上執行的程序期間所經歷的路徑，以及該末端效應器在該程序期間的一軌跡。

本揭露內容的另一態樣提供一種執行一程序的方法，其中這樣的方法包括將一追蹤臂的一遠端設置成與一參考位置通訊，該參考位置在或相鄰於一部位或在該部位接收的一對象，該參考位置相對於該追蹤臂的一近端被設置在一三維空間中。將在或相鄰於該部位或該對象的多個物理點中的每一者與一程序工具的一末端效應器的一遠端接觸，該程序工具與一機器手臂的一遠端接合，其中該機器手臂的一近端被設置為與該追蹤臂的該近端成一已知關係。在將該多個物理點的每一者與該末端效應器的該遠端接觸的同時確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的一位置。從該多個物理點的該位置，關於該參考位置而在該三維空間中形成一參考系，並將該部位或該對象的一位置包含在該參考系內。針對一程序形成一計畫，該程序將由該末端效應器在該參考系內且相對於該參考位置在該部位或該對象上執行，其中該程序包含末端效應器往返於部位或對象以及末端效應器在部位或對象上執行的程序期間經歷的路徑，以及該末端效應器在該程序期間的一軌跡。根據該計畫在該部位或該對象上執行該程序，該計畫包含使用與該機器手臂的該遠端接合的該程序工具的該末端效應器經歷該路徑。

本揭露內容的又另一態樣提供一種執行一程序的方法，其中這樣的方法包括將一追蹤臂的一遠端設置成與一參考位置通訊，該參考位置在或相鄰於一部位或在該部位接收的一對象，其中相對於該追蹤臂的近端設置該參考位置於三維空間中。用與一機器手臂的一遠端接合的一程序工具的一末端效應器的一遠端接觸在該部位處或該對象上的一物理點，其中該機器手臂的一近端被設置為與該追蹤臂的該近端成一已知關係。在將該物理點與該末端效應器的該遠端接觸的同時確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的一位置。相對於在該部位處或該對象上的該物理點建立該末端效應器的一軌跡，以在該部位處或該對象上執行一程序。針對程序形成一計畫，該程序將由該末端效應器在該部位處或該對象上的該物理點的該位置處執行，其中該程序包含該末端效應器往返於該部位或該對象以及在該末端效應器在該部位處或在該對象上的該物理點處的該位置和所建立的軌跡中執行的該程序期間所經歷的一路徑。根據該計畫執行在該部位處或在該對象上的該程序，該計畫包含使用與該機器手臂的該遠端接合的該程序工具的該末端效應器經歷該路徑。

本揭露內容的又另一態樣提供一種執行一程序的方法。這樣的方法包括將一追蹤臂的一遠端設置成與一參考位置通訊，該參考位置在或相鄰於一部位或在該部位接收的一對象，其中該參考位置是相對於該追蹤臂的近端而被設置於三維空間中。程序工具的末端效應器的遠端的位置在三維空間中被確定，其中程序工具與機器手臂的遠端接合，以及其中機器手臂的近端被設置為與追蹤臂的近端成已知關係。相對於該末端效應器的該遠端的該位置建立該末端效應器的一軌跡。針對一程序形成一計畫，該程序將由該末端效應器在該部位處或該對象上的一物理點的一位置處執行，其中該程序包含該末端效應器往返於該部位或該對象以及在該末端效應器在該部位處或在該對象上的該物理點處的該位置和該末端效應器的所建立的軌跡中執行的該程序期間所經歷的一路徑。根據該計畫在該部位處或在該對象上執行該程序，該計畫包含使用與該機器手臂的該遠端接合的該程序工具的該末端效應器經歷該路徑及將該末端效應器定向於所建立的軌跡。 本揭露內容因此包含（而非限制於）以下實施方式：

實施方式 1：一種形成用於執行程序的計畫的方法，該方法包括將一追蹤臂的一遠端設置成與一參考位置通訊，該參考位置在或相鄰於一部位或在該部位接收的一對象，該參考位置以與該追蹤臂的一近端成一關係而被設置在一三維空間中；將在或相鄰於該部位或該對象的多個物理點中的每一者與一程序工具的一末端效應器的一遠端接觸，該程序工具與一機器手臂的一遠端接合，該機器手臂的一近端被設置為與該追蹤臂的該近端成一已知關係；在將該多個物理點的每一者與該末端效應器的該遠端接觸的同時確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的一位置；從該多個物理點的該位置，關於該參考位置而在該三維空間中形成一參考系，並將該部位或該對象的一位置包含在該參考系內；以及針對一程序形成一計畫，該程序將由該末端效應器在該參考系內且相對於該參考位置在該部位或該對象上執行，該程序包含末端效應器往返於部位或對象以及末端效應器在部位或對象上執行的程序期間經歷的路徑，以及該末端效應器在該程序期間的一軌跡。

實施方式 2：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中將該多個物理點中的每一者與該程序工具的該末端效應器的該遠端接觸包括將該多個物理點中的每一者與該程序工具的該末端效應器的該遠端接觸，該末端效應器包括一鑽頭或一研磨頭，該程序工具包括一鑽孔裝置。

實施方式 3：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中該機器手臂包括多個互連的臂段，該多個互連的臂段具有與其接合的一或更多位置感測器，以及其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括：從來自該一或更多位置感測器的位置資料，相對於該機器手臂的該近端確定該末端效應器的該遠端的該位置。

實施方式 4：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中該追蹤臂包括多個互連的臂段，該多個互連的臂段具有與其接合的一或更多位置感測器，以及其中該方法包括：從來自該一或更多位置感測器的位置資料，相對於該追蹤臂的該近端確定該追蹤臂的該遠端的一位置。

實施方式 5：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的該位置包括經由該末端效應器關於該參考位置確定該部位或該對象在該三維空間中的一位置，該參考位置與該追蹤臂的該遠端實體接合。

實施方式 6：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中該追蹤臂的該遠端與該部位或該對象間隔開，且包含與其接合的一檢測器裝置，該檢測器裝置被設置成與該部位或該對象通訊，以及其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括經由該末端效應器關於該參考位置確定該部位或該對象在該三維空間中的一位置，該參考位置由與該追蹤臂的該遠端接合的該檢測器裝置檢測。

實施方式 7：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括相對於經由該追蹤臂確定的該參考位置確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的該位置。

實施方式 8：一種執行一程序的方法，該方法包括將一追蹤臂的一遠端設置成與一參考位置通訊，該參考位置在或相鄰於一部位或在該部位接收的一對象，該參考位置相對於該追蹤臂的一近端被設置在一三維空間中；將在或相鄰於該部位或該對象的多個物理點中的每一者與一程序工具的一末端效應器的一遠端接觸，該程序工具與一機器手臂的一遠端接合，該機器手臂的一近端被設置為與該追蹤臂的該近端成一已知關係；在將該多個物理點的每一者與該末端效應器的該遠端接觸的同時確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的一位置；從該多個物理點的該位置，關於該參考位置而在該三維空間中形成一參考系，並將該部位或該對象的一位置包含在該參考系內；針對一程序形成一計畫，該程序將由該末端效應器在該參考系內且相對於該參考位置在該部位或該對象上執行，該程序包含末端效應器往返於部位或對象以及末端效應器在部位或對象上執行的程序期間經歷的路徑，以及該末端效應器在該程序期間的一軌跡；以及根據該計畫在該部位或該對象上執行該程序，該計畫包含使用與該機器手臂的該遠端接合的該程序工具的該末端效應器經歷該路徑。

實施方式 9：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中將該多個物理點中的每一者與該程序工具的該末端效應器的該遠端接觸包括將該多個物理點中的每一者與該程序工具的該末端效應器的該遠端接觸，該末端效應器包括一鑽頭或一研磨頭，該程序工具包括一鑽孔裝置。

實施方式 10：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中該機器手臂包括多個互連的臂段，該多個互連的臂段具有與其接合的一或更多位置感測器，以及其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括：從來自該一或更多位置感測器的位置資料，相對於該機器手臂的該近端確定該末端效應器的該遠端的該位置。

實施方式 11：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中該追蹤臂包括多個互連的臂段，該多個互連的臂段具有與其接合的一或更多位置感測器，以及其中該方法包括：從來自該一或更多位置感測器的位置資料，相對於該追蹤臂的該近端確定該追蹤臂的該遠端的一位置。

實施方式 12：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的該位置包括經由該末端效應器關於該參考位置確定該部位或該對象在該三維空間中的一位置，該參考位置與該追蹤臂的該遠端實體接合。

實施方式 13：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中該追蹤臂的該遠端與該部位或該對象間隔開，且包含與其接合的一檢測器裝置，該檢測器裝置被設置成與該部位或該對象通訊，以及其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括經由該末端效應器關於該參考位置確定該部位或該對象在該三維空間中的一位置，該參考位置由與該追蹤臂的該遠端接合的該檢測器裝置檢測。

實施方式 14：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括相對於經由該追蹤臂確定的該參考位置確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的該位置。

實施方式 15：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中執行該程序包括根據該計畫在該部位或該對象上執行該程序，該計畫相對於經由該追蹤臂確定的該參考位置包含使用與該機器手臂的該遠端接合的該程序工具的該末端效應器經歷該路徑。

實施方式 16：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，包括在該程序的執行期間回應於該部位或該對象的移動而調整該計畫，該移動是經由該追蹤臂確定的該參考位置的移動而確定。

實施方式 17：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，包括回應於該程序裝置在該程序的執行期間偏離包含經歷該路徑的該計畫而提供反饋。

實施方式 18：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中提供反饋包括經由該程序裝置引導振動反饋或觸覺反饋。

實施方式 19：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中提供反饋包括經由一偏離指示裝置提供視覺反饋或聽覺反饋。

實施方式 20：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中提供反饋包括藉由經由該機器手臂提供運動阻力來限制該程序裝置的移動。

實施方式 21：一種執行一程序的方法，該方法包括將一追蹤臂的一遠端設置成與一參考位置通訊，該參考位置在或相鄰於一部位或在該部位接收的一對象，該參考位置相對於該追蹤臂的一近端被設置在一三維空間中；用與一機器手臂的一遠端接合的一程序工具的一末端效應器的一遠端接觸在該部位處或該對象上的一物理點，該機器手臂的一近端被設置為與該追蹤臂的該近端成一已知關係；在將該物理點與該末端效應器的該遠端接觸的同時確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的一位置；相對於在該部位處或該對象上的該物理點建立該末端效應器的一軌跡，以在該部位處或該對象上執行一程序；針對該程序形成一計畫，該程序將由該末端效應器在該部位處或該對象上的該物理點的該位置處執行，該程序包含該末端效應器往返於該部位或該對象以及在該末端效應器在該部位處或在該對象上的該物理點處的該位置和所建立的軌跡中執行的該程序期間所經歷的一路徑；以及根據該計畫在該部位處或在該對象上執行該程序，該計畫包含使用與該機器手臂的該遠端接合的該程序工具的該末端效應器經歷該路徑。

實施方式 22：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中將該物理點與該程序工具的該末端效應器的該遠端接觸包括將該物理點與該程序工具的該末端效應器的該遠端接觸，該末端效應器包括一鑽頭或一研磨頭，該程序工具包括一鑽孔裝置。

實施方式 23：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中該機器手臂包括多個互連的臂段，該多個互連的臂段具有與其接合的一或更多位置感測器，以及其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括：從來自該一或更多位置感測器的位置資料，相對於該機器手臂的該近端確定該末端效應器的該遠端的該位置。

實施方式 24：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中該追蹤臂包括多個互連的臂段，該多個互連的臂段具有與其接合的一或更多位置感測器，以及其中該方法包括：從來自該一或更多位置感測器的位置資料，相對於該追蹤臂的該近端確定該追蹤臂的該遠端的一位置。

實施方式 25：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的該位置包括經由該末端效應器關於該參考位置確定該部位或該對象在該三維空間中的一位置，該參考位置與該追蹤臂的該遠端實體接合。

實施方式 26：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中該追蹤臂的該遠端與該部位或該對象間隔開，且包含與其接合的一檢測器裝置，該檢測器裝置被設置成與該部位或該對象通訊，以及其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括經由該末端效應器關於該參考位置確定該部位或該對象在該三維空間中的一位置，該參考位置由與該追蹤臂的該遠端接合的該檢測器裝置檢測。

實施方式 27：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括相對於經由該追蹤臂確定的該參考位置確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的該位置。

實施方式 28：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中執行該程序包括根據該計畫在該部位處或在該對象上執行該程序，該計畫相對於經由該追蹤臂確定的該參考位置包含使用與該機器手臂的該遠端接合的該程序工具的該末端效應器經歷該路徑。

實施方式 29：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，包括在該程序的執行期間回應於該部位或該對象的移動而調整該計畫，該移動是經由該追蹤臂確定的該參考位置的移動而確定。

實施方式 30：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，包括回應於該程序裝置在該程序的執行期間偏離包含經歷該路徑的該計畫而提供反饋。

實施方式 31：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中提供反饋包括經由該程序裝置引導振動反饋或觸覺反饋。

實施方式 32：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中提供反饋包括經由一偏離指示裝置提供視覺反饋或聽覺反饋。

實施方式 33：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中提供反饋包括藉由經由該機器手臂提供運動阻力來限制該程序裝置的移動。

實施方式 34：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中形成該計畫包括針對將由該末端效應器在該部位處或該對象上的多個物理點中的每一者的該位置處執行的該程序形成計畫，以及其中執行該程序包括使用該末端效應器在該部位處或該對象上的該多個物理點的每一者處以所建立的軌跡執行該程序，以使得該程序在該多個物理點之間並行執行。

實施方式 35：一種執行一程序的方法，該方法包括將一追蹤臂的一遠端設置成與一參考位置通訊，該參考位置在或相鄰於一部位或在該部位接收的一對象，該參考位置相對於該追蹤臂的一近端被設置在一三維空間中；確定一程序工具的一末端效應器的一遠端在該三維空間中的一位置，該程序工具與一機器手臂的該遠端接合，該機器手臂的一近端被設置為與該追蹤臂的該近端成一已知關係；相對於該末端效應器的該遠端的該位置建立該末端效應器的一軌跡；針對一程序形成一計畫，該程序將由該末端效應器在該部位處或該對象上的一物理點的一位置處執行，該程序包含該末端效應器往返於該部位或該對象以及在該末端效應器在該部位處或在該對象上的該物理點處的該位置和該末端效應器的所建立的軌跡中執行的該程序期間所經歷的一路徑；以及根據該計畫在該部位處或在該對象上執行該程序，該計畫包含使用與該機器手臂的該遠端接合的該程序工具的該末端效應器經歷該路徑及將該末端效應器定向於所建立的軌跡。

實施方式 36：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中建立該軌跡包括手動定向該程序工具，以使得該末端效應器相對於該末端效應器的該遠端處於一三維角度設置，並且儲存提供該軌跡以用於形成該計畫的該末端效應器的該角度設置。

實施方式 37 ：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中建立該軌跡包括確定提供該軌跡的該末端效應器的一三維角度設置；確定該末端效應器的一近端相對於該末端效應器的該遠端的一空間偏移以提供該角度設置，以及儲存提供該軌跡以用於形成該計畫的該末端效應器的該近端的該空間偏移。

實施方式 38：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括確定該程序工具的該末端效應器的該遠端的該位置，該末端效應器包括一鑽頭或一研磨頭，該程序工具包括一鑽孔裝置。

實施方式 39：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括將該物理點與該末端效應器的該遠端接觸，並同時確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的一位置。

實施方式 40：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中該機器手臂包括多個互連的臂段，該多個互連的臂段具有與其接合的一或更多位置感測器，以及其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括：從來自該一或更多位置感測器的位置資料，相對於該機器手臂的該近端確定該末端效應器的該遠端的該位置。

實施方式 41：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中該追蹤臂包括多個互連的臂段，該多個互連的臂段具有與其接合的一或更多位置感測器，以及其中該方法包括：從來自該一或更多位置感測器的位置資料，相對於該追蹤臂的該近端確定該追蹤臂的該遠端的一位置。

實施方式 42：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的該位置包括經由該末端效應器關於該參考位置確定該部位或該對象在該三維空間中的一位置，該參考位置與該追蹤臂的該遠端實體接合。

實施方式 43：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中該追蹤臂的該遠端與該部位或該對象間隔開，且包含與其接合的一檢測器裝置，該檢測器裝置被設置成與該部位或該對象通訊，以及其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括經由該末端效應器關於該參考位置確定該部位或該對象在該三維空間中的一位置，該參考位置由與該追蹤臂的該遠端接合的該檢測器裝置檢測。

實施方式 44：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括相對於經由該追蹤臂確定的該參考位置確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的該位置。

實施方式 45：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中執行該程序包括根據該計畫相對於經由該追蹤臂確定的該參考位置在該部位處或在該對象上執行該程序，該計畫包含使用與該機器手臂的該遠端接合的該程序工具的該末端效應器經歷該路徑及將該末端效應器定向於所建立的軌跡。

實施方式 46：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，包括在該程序的執行期間回應於該部位或該對象的移動而調整該計畫，該移動是經由該追蹤臂確定的該參考位置的移動而確定。

實施方式 47：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，包括回應於該程序裝置在該程序的執行期間偏離包含經歷該路徑以及將該末端效應器定向於所建立的軌跡的該計畫而提供反饋。

實施方式 48：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中提供反饋包括經由該程序裝置引導振動反饋或觸覺反饋。

實施方式 49：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中提供反饋包括經由一偏離指示裝置提供視覺反饋或聽覺反饋。

實施方式 50：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中提供反饋包括藉由經由該機器手臂提供運動阻力來限制該程序裝置的移動。

實施方式 51：如任一前述實施方式或前述實施方式的任一組合的方法，其中形成該計畫包括針對將由該末端效應器在該部位處或該對象上的多個物理點中的每一者的該位置處執行的該程序形成計畫，以及其中執行該程序包括使用該末端效應器在該部位處或該對象上的該多個物理點的每一者處以所建立的軌跡執行該程序，以使得該程序在該多個物理點之間並行執行。

藉由閱讀下面的詳細描述與附圖，本揭露內容的這些及其他特徵、態樣及優點將變得明顯，下面簡要描述附圖。本揭露內容包含此揭露內容中闡釋的二、三、四或更多個特徵或元件的任一組合，不管這些特徵或元件是否於本文中的特定實施方式的描述中明確地被組合或以其他方式描述。此揭露內容旨在被全盤地閱讀，使得本揭露內容的任何方面及實施方式中的任何可分離特徵或元件應被視為預期的（即，可組合的），除非本揭露內容的上下文另外清楚地指示。

應當明白，提供本文中的發明內容僅出於概略說明一些實例態樣從而對本揭露內容提供基本理解的目的。因此，應當明白，上面描述的實例態樣面僅是實例，且不應當認為以任何方式使本揭露的範圍或精神變窄。應當明白，除了本文中概略說明的態樣，本揭露內容的範圍涵蓋許多可能的態樣，下面將進一步描述其中一些態樣。此外，根據下面結合附圖進行的詳細描述，本文中揭露的其他態樣及這些態樣的優點將變得明顯，作為實例，附圖例示所描述的態樣的原理。

現在將在下文中參考附圖更全面描述本揭露內容，附圖中顯示本揭露的一些態樣，而非全部態樣。的確，本揭露內容可以許多不同的形式被體現，而且不應當被解讀為限於本文闡釋的態樣；相反，提供這些態樣是為了此揭露內容滿足適用的法律要求。相似的編號始終指相似的元件。

圖1示意性地說明根據本揭露內容的一個態樣的機器人系統100。此系統包括具有末端效應器300的程序工具200，末端效應器300適於與部位25或在部位25處接收的對象50相互作用。部位25可以是顎面結構或牙齒結構，並且對象50可以是牙齒、牙科植體/牙冠等。

雖然本揭露內容的態樣包括將機器人系統與顎面/牙齒解剖學或顎面結構相關的實例，但本領域中具有通常知識者將理解，在一些態樣中，提及顎面/牙齒解剖學或顎面/牙齒結構只是提供與/由所揭露的程序工具/末端效應器及/或機器人系統相互作用的對象的實例。否則，本文對「對象」的引用是針對並明確指非人類對象。在一些實例中，這樣的非人類對象是顎面/牙齒解剖學模型或顎面/牙齒結構模型或此類解剖學或結構的其他非人類表徵或複製品。實施本文揭露的系統及方法例如為牙科專業人員提供方便且有效的訓練工具或訓練措施，以發展他們關於本文所述的程序及工具的技能。此外，本文揭露的及主張的任何方法特別針對本文描述的及主張的系統的控制及操作，其中此類方法不特別針對在人體進行手術的方法，而是針對與之前指出的訓練程序相關的機器人系統及/或程序工具及末端效應器的操作。

此外，雖然本揭露內容的態樣說明了涉及顎面/牙齒解剖學的實例程序，但本領域通常知識者將理解，本文揭露的機器人系統及方法的概念可發現對不涉及牙科手術的其他手術流程（舉例而言，例如骨科外科手術、ENT手術及神經外科）的適用性。因此，本文呈現的揭露內容的態樣僅為所揭露概念的適用性實例且不旨在以任何方式進行限制。亦即，除了牙科手術以外，本文揭露的機器人系統的態樣可以其他方式適用於患者的各個部位，以促進其他類型的手術。

在一些態樣中，例如在圖1及圖2中所示，程序工具200是鑽孔裝置並且末端效應器300是鑽頭或研磨頭。程序工具200與機器人系統100的關節式機器手臂的遠端725接合，並且程序工具200的末端效應器300適於與部位25及/或在該部位接收的對象50相互作用。控制器800被設置為與關節式機器手臂、程序工具200及基準標記900通訊，基準標記900適於接合在或鄰近於部位25或對象50的參考位置10。例如，控制器800被設置為在末端效應器300移動以與部位25或對象50相互作用期間確定末端效應器300相對於基準標記900的設置。控制器800進一步被設置為引導關節式機器手臂直接相對於末端效應器300的設置（該設置和與參考位置10接合的基準標記900有關）而物理控制程序工具200的可允許移動，以例如在機器人程序期間考慮並適應部位25或對象50的移動。例如，在一些態樣中，控制器800被實施以產生包含程序工具200/末端效應器300被引導以穿過路徑進入到部位25或對象50附近（及遠離部位25或對象50）以及後續路徑的計畫、程序或操作，沿著該後續路徑，程序工具200/末端效應器300被操縱成與部位25或對象50相互作用，在已建立軌跡中的末端效應器300執行該計畫/程序/操作。

根據本揭露內容的態樣，產生的計畫/程序/操作詳細說明了程序工具200/末端效應器300沿著朝向及進入部位25或對象50且與部位25或對象50接合的路徑的移動（包含軌跡），雖然關節式機器手臂（具有附接到其遠端725的程序工具200）包含允許程序工具200根據計畫/程序/操作而沿著允許的途徑或路徑被手動移動的結構及功能性。然而，經由關節式機器手臂，程序工具200在可允許的途徑或路徑之外的手動移動受到限制、阻礙或以其他方式防止。

在一些態樣（參見例如圖1）中，追蹤臂1050的遠端1025與基準標記900實體接合。追蹤臂1050是與關節式機器手臂隔開並且分離的元件。再者，與控制器800通訊的追蹤臂1050因此被設置為與控制器800協作，以（經由關節式機器手臂）確定基準標記900/參考位置10與末端效應器300之間的空間關係。在其他態樣（例如，參見圖2）中，機器人系統100包含與追蹤臂1050的遠端1025接合的檢測器1000，其中追蹤臂1050是與關節式機器手臂隔開並且分離的元件。追蹤臂1050及檢測器1000被設置為與控制器800通訊。檢測器1000進一步被設置為與追蹤臂1050協作，以將檢測器1000定位為和與參考位置10接合的基準標記900成間隔開的關係，以檢測基準標記900且與控制器800協作以（經由關節式機器手臂）確定基準標記900/參考位置10與末端效應器300之間的空間關係。在特定實例態樣中，檢測器1000是電檢測器、機電檢測器、電磁檢測器、光學檢測器、紅外線檢測器或其組合。

在一些態樣中，關節式機器手臂具有近端720並且與遠端725相對。一或更多感測器730與關節式機器手臂可操作地接合且被設置以感測與關節式機器手臂關聯的位置資料。例如，一或更多感測器730與關節式機器手臂的多個臂構件的其中之一及/或與一關節接合，該關節在臂構件之間或臂構件與關節式機器手臂的其他組件之間（例如，在關節式機器手臂的近端720與基座構件715之間）接合。以此方式，由一或更多感測器730感測的位置資料包含例如在三維空間中關節式機器手臂及/或其組件的空間關係（例如方向、位置等）。在一些情況下，空間關係是相對於安裝有關節式機器手臂的近端720的基座構件715而被確定。因此，在一些態樣中，一或更多感測器730與關節式機器手臂接合，使得由該一或更多感測器730感測的位置資料至少表明在三維空間中（並且在一些情況下相對於關節式機器手臂的基座構件715/近端720）關節式機器手臂的至少遠端725的空間位置。在三維空間中，程序工具200/末端效應器300的位置與從一或更多感測器730的位置資料確定的關節式機器手臂的遠端725的位置以及程序工具200與關節式機器手臂的遠端725的接合相關、已知或從其確定或以其他方式與之關聯。由此，相對於機器手臂750的近端720，末端效應器300的遠端的位置從來自一或更多位置感測器730的位置資料而被確定。

在一些態樣中，追蹤臂1050具有近端1020並且與遠端1025相對。一或更多感測器1030與追蹤臂1050可操作地接合並且被設置以感測與追蹤臂1050關聯的位置資料。例如，一或更多感測器1030與追蹤臂1050的多個臂構件的其中之一及/或與一關節接合，該關節在臂構件之間或臂構件與追蹤臂1050的其他組件之間（例如，在追蹤臂1050的近端1020與基座構件715之間）接合。以此方式，由一或更多感測器1030感測的位置資料包含例如在三維空間中追蹤臂1050及/或其組件的空間關係（例如方向、位置等）。在一些情況下，空間關係是相對於安裝有追蹤臂1050的近端1020的基座構件715而被確定。因此，在一些態樣中，一或更多感測器1030與追蹤臂1050接合，使得由該一或更多感測器1030感測的位置資料至少表明在三維空間中（並且在一些情況下相對於追蹤臂1050的基座構件715/近端1020）追蹤臂750的至少遠端1025的空間位置。在三維空間中，參考位置10的位置與從一或更多感測器1030的位置資料確定的追蹤臂1050的遠端1025的位置、以及基準標記900/參考位置10與追蹤臂1050的遠端1025之間的實體接合、或由與追蹤臂1050的遠端1025接合的檢測器1000對基準標記900/參考位置10的檢測相關、已知或從其確定或以其他方式與之關聯。亦即，追蹤臂1050的遠端1025相對於其近端1020的位置從來自一或更多位置感測器1030的位置資料而被確定。

實施如本文揭露的機器人系統100的態樣，本揭露內容的一個態樣涉及形成用於執行程序的計畫的方法，特別是如圖3所示，形成不需要部位25/對象50的成像的這樣的計畫的方法。這樣的方法，在一個例子中，包括將追蹤臂1050的遠端1025設置成與在或鄰近於部位25處或在部位25接收的對象50的參考位置10通訊，其中參考位置10在三維空間中與追蹤臂1050的近端1020成一關係而被設置（方塊3-100）（即，參考位置10相對於追蹤臂1050的近端1020而被設置在三維空間中）。透過與參考位置10接合的基準標記900的物理連接或通訊，末端效應器300的遠端1025在三維空間中相對於參考位置10的位置是已知的或經由追蹤臂1050確定的。

在部位25或對象50處或附近的多個物理點5中的每一者都與程序工具200的末端效應器300的遠端接觸，該程序工具200與機器手臂750的遠端725接合，其中機器手臂750的近端720被設置為與追蹤臂1050的近端1020成已知關係（方塊3-110）。在使多個物理點5中每一者與末端效應器300的遠端接觸的同時確定末端效應器300的遠端在三維空間中的位置（方塊3-120及圖4）。此外，部位25或對象50為其中一個物理點，且部位25或對象50的位置也經由末端效應器300在三維空間中關於參考位置10而被確定，因為參考位置10（經由基準標記900）與追蹤臂1050的遠端1025實體接合或者由與追蹤臂1050的遠端1025接合的檢測器裝置1000（經由基準標記900）以其他方式檢測。

接者，從物理點5的位置，在三維空間中形成與參考位置10相關的參考系500（參見例如圖5），其中部位25或對象50的位置也包含在參考系500內（方塊3-130）。亦即，在一些情況下，選擇與末端效應器300的遠端接觸的物理點5來包圍及/或包含部位25或對象50，使得當形成時，部位25或對象50是被設置在參考系500內或與參考系500相關。一旦建立參考系500，就針對一程序形成計畫，該程序將由末端效應器300在參考系500內且相對於參考位置10在部位25或對象50上執行，其中該程序包含末端效應器300往返於部位25或對象50以及在末端效應器300在部位25或對象50上執行程序期間所經歷的路徑、以及末端效應器300在程序期間的軌跡（方塊3-140）。由於參考系500和程序工具200/末端效應器300的路徑這兩者都是相對於參考位置10建立的，並且由於三維空間中的參考位置10在計畫/程序/操作的執行期間被監控，可以在計畫/程序/操作被執行時實時修改或調整參考系500和一或多個路徑以考慮部位25/對象50的任何移動。

因此，在這些態樣中形成計畫/程序/操作，而不需要將部位25/對象50的單獨成像程序作為形成計畫/程序/操作的基礎。也就是說，機器人系統100（其中末端效應器300的遠端相對於與部位25/對象50接合的基準標記900的位置是已知的）的設置允許經由獲得末端效應器300的遠端的位置以多個物理點5的每一者建立的參考系500用作成像步驟的代理或替代。由於物理點5是在部位25/對象50上或附近選擇的，並且可包含部位25/對象50本身，參考系500被形成為部位25/對象50的三維表示或模型。此外，由於部位25/對象50本身可以作為物理點5之一包含在內，這種形成參考系500以包含部位25/對象50本身的方法提供了精確的三維表示或模型，在其上形成計畫/程序/操作。例如，如圖4和圖5中所示，機器人系統100和方法可以在一些情況下應用於將牙科植體放置在模型顎骨結構中，這需要在釘在其上接收牙冠之前將植體/釘安裝在顎（例如，部位25）中。藉由用附接到機器手臂750的遠端725的鑽孔裝置（程序工具200）的鑽頭（末端效應器300）的末端接觸部位25處、靠近或附近的解剖結構上的物理點5（例如，牙齒附近的表面和顎骨表面（舌和頰）上），那些物理點5在三維空間中的位置經由控制器800記錄。接著，控制器800可以形成局部參考系500，其包含於其中的部位25，並且基於這個參考系500形成一計畫，該計畫例如針對將植體/釘置中，該植體/釘被置放在顎骨中的部位25的中心處，植體/釘以一角度或在兩側（中間側和末端側）牙齒之間居中的軌跡從顎骨延伸出來。因此，植體/釘的這種精確放置藉由最佳化植體/釘和牙冠之間鑑於周圍結構的對齊而促進了將牙冠放置在植體/釘上的過程（即，修補牙齒）。

另一方面，藉由建立參考系500來形成計畫的方法可以擴展為基於該計畫執行程序的方法。例如，如圖6所示，這種方法包括將追蹤臂1050的遠端1025設置成與參考位置10通訊，該參考位置10在或鄰近於部位25或在部位25處接收的對象50處，其中參考位置10相對於追蹤臂1050的近端1020被設置在三維空間中（方塊6-100）。在或鄰近於部位25或對象50處的多個物理點5中的每一者都與程序工具200的末端效應器300的遠端接觸，程序工具200與機器手臂750的遠端725接合，其中機器手臂750的近端720被設置成與追蹤臂1050的近端1020成已知關係（方塊6-110）。在使每個物理點5與末端效應器300的遠端接觸的同時確定末端效應器300的遠端在三維空間中的位置（方塊6-120）。然後，從物理點5的位置，關於參考位置10而形成三維空間中的參考系500，並在參考系10內包含部位25或對象50的位置（方塊6-130）。

然後，形成將由末端效應器300在參考系500內並相對於參考位置10在部位25或對象50上執行的程序的計畫。該程序包含末端效應器300往返於部位25或對象50以及在末端效應器300在部位25或對象50上執行程序期間所經歷的路徑、以及在該程序期間末端效應器300的軌跡或方向（方塊6-140）。然後根據計畫在部位25或對象50上執行程序，該計畫包含使用與機器手臂750的遠端725接合的程序工具200的末端效應器300經歷該路徑（方塊6-150）。即，根據計畫，相對於經由追蹤臂1050確定的參考位置10在部位25或對象50上執行程序，該計畫包含使用與機器手臂750的遠端725接合的程序工具200的末端效應器300經歷一或多個路徑。

由於在程序的執行過程中保持與基準標記900/參考位置10的通訊，計畫（包含程序工具200/末端效應器300所經歷的一或多個路徑）可以在程序的執行過程中回應於部位25或對象50的移動（該移動是經由追蹤臂1050確定的參考位置10的移動來確定）而被調整。此外，由於可以手動操縱程序工具200/機器手臂750以進行程序，機器人系統100可被設置成回應於程序裝置200在包含經歷一或多個路徑的程序執行期間偏離計畫（例如，偏離一或多個路徑）而提供反饋。例如，振動反饋或觸覺反饋可以藉由控制器800經由程序裝置200引導，視覺反饋或聽覺反饋可以藉由控制器800經由偏離指示裝置（參見例如圖1和圖2中的元件1300）引導，及/或程序裝置200的移動可以經由機器手臂750提供運動阻力來限制。

在本揭露內容的又一方面，可以在不形成參考系500的情況下實現執行程序的方法。例如，如圖7至圖9所示，諸如方法包括將追蹤臂1050的遠端1025設置成與在或鄰近於部位25或於部位25接收的對象50處的參考位置10通訊，其中參考位置10相對於追蹤臂1050的近端1020被設置在三維空間中（方塊7-100）。在部位25處或對象50（例如，部位25本身）上的物理點與程序工具200的末端效應器300的遠端接觸，程序工具200與機器手臂750的遠端725接合，其中機器手臂750的近端720被設置成與追蹤臂1050的近端1020成已知關係（方塊7-110）。在物理點（例如，部位25）與末端效應器300的遠端接觸的同時確定末端效應器300的遠端在三維空間中的位置（方塊7-120）。

結合使物理點（例如，部位25）接觸末端效應器300的遠端，末端效應器300的軌跡或方向（參見，例如，圖9中的元件1500）相對於在部位25或對象50上的物理點而被建立以用於在部位25處或對象50上執行程序（例如，可以將鑽頭放置為與部位25接觸，接著鑽孔裝置/鑽頭手動對齊，使得鑽頭在三維空間中以所需方向/方位對齊，以在部位25處鑽孔）（方塊7-130）。然後為將由末端效應器300在部位25或對象50上的物理點的位置處執行的程序形成計畫（例如，藉由當末端效應器300與部位25接觸並且相對於部位25以期望的角度（例如，三維空間中的軌跡或方向1500）定向時，經由致動器（參見例如圖9中的元件1400）提供信號至控制器800）（方塊7-140）。該程序還可以包含末端效應器300往返於部位25或對象50、以及在末端效應器300在部位25處或在對象50上的物理點處的位置和已建立的軌跡1500中執行的程序期間所經歷的路徑。然後根據包括經歷一或多個路徑的計畫使用與機器手臂750的遠端725接合的程序工具200的末端效應器300在部位25或在對象50上執行程序（方塊7-150）。也就是說，根據包括以末端效應器300在已建立的軌跡1500中經歷一或多個路徑的計畫，使用與機器手臂750的遠端725接合的程序工具200的末端效應器300相對於經由追蹤臂1050確定的參考位置10在部位25或對象50上執行程序。

由於在程序執行過程中維持與基準標記900/參考位置10的通訊，該計畫（包含程序工具200/末端效應器300經歷的一或多個路徑和末端效應器30的軌跡1500）可以在程序的執行過程中回應於部位25或對象50的移動（該移動是經由追蹤臂1050確定的參考位置10的移動所確定的）進行調整。此外，由於程序工具200/機器手臂750可以被手動操縱以進行程序，機器人系統100可以被設置成回應於程序裝置200在包含經歷一或多個路徑的程序執行期間偏離計畫（例如，偏離一或多個路徑）而提供反饋。例如，振動反饋或觸覺反饋可以藉由控制器800經由程序裝置200引導，視覺反饋或聽覺反饋可以藉由控制器800經由偏離指示裝置（參見例如圖1和圖2中的元件1300）引導，及/或程序裝置200的移動可以經由機器手臂750提供運動阻力來限制。

因此，在這些態樣中，例如，如圖8和圖9所示，機器人系統100和方法在一些情況下可以應用於將牙科植體放置在模型顎骨結構中，這需要在釘在其上接收牙冠之前將植體/釘安裝在顎（例如，部位25）中。藉由用附接到機器手臂750的遠端725的鑽孔裝置（程序工具200）的鑽頭（末端效應器300）的末端接觸部位25（例如，顎骨表面上）並建立鑽頭的所需軌跡/方向，植體部位25在三維空間中的位置可回應於致動器1400而經由控制器800記錄。如果需要，控制器800接著可以形成針對例如將植體/釘放置在顎骨中的部位25處的計畫。然而，在一個替代態樣中，成像過程以及本文先前揭露的規劃過程都可以被省略，並且在建立部位25的位置和末端效應器300的軌跡/方向時立即進行程序/操作。在某些情況下，末端效應器300沿方向/軌跡的移動距離也可以例如藉由輸入至控制器800而被建立。以這種方式，例如，如果需要在部位25處鑽出逐漸變大的孔時，機器人系統100可以將末端效應器300返回到相同的位置/方向/軌跡。

在本揭露內容的又另一態樣，可以實施執行程序的方法而無需將末端效應器300的遠端接觸部位25處或對象50（例如，部位25本身）上的物理點，以確定末端效應器300的遠端在三維空間中的位置。例如，如圖10所示，例如方法包括將追蹤臂1050的遠端1025設置成與在或鄰近於部位25處或在部位25處接收的對象50的參考位置10通訊，其中參考位置10被設置在相對於追蹤臂1050的近端1020的三維空間中（方塊8-100）。確定程序工具200的末端效應器300的遠端在三維空間中的位置，其中程序工具200與機器手臂750的遠端725接合，並且其中機器手臂750的近端720被設置成與追蹤臂1050的近端1020成已知關係（方塊8-110）。

即，由於機器人臂750包括多個相互連接的臂段，這些臂段具有與其接合的一或更多位置感測器730（其中末端效應器300的遠端相對於機器手臂750的近端720的位置可以由來自一或更多位置感測器730的位置資料確定），並且由於追蹤臂1050包括多個相互連接的臂段，這些臂段具有與其接合的一或更多位置感測器1030（其中追蹤臂1050的遠端1025相對於其近端1020的位置可以由來自一或更多位置感測器1030的位置資料確定），末端效應器300的遠端在三維空間中相對於參考位置10的位置可以在三維空間中的任何一點確定。例如，可以藉由機器手臂750連續監測末端效應器300的遠端在三維空間中的位置，或者末端效應器300的遠端在三維空間中的位置可以在致動器1400致動時依需要而被確定（參見例如圖9）。在這種情況下，末端效應器300的遠端的位置在自由空間（例如，在三維空間內的任何位置）中確定。然而，在其他態樣中，末端效應器300的遠端的位置可以藉由以下方式來確定：將物理點（例如，部位25）與末端效應器300的遠端接觸並同時確定末端效應器300的遠端在三維空間中的位置。

在末端效應器300的遠端位置被確定後，末端效應器300的軌跡（例如，參見圖9中的元件1500）接著相對於其遠端的位置被建立（方塊8-120）。也就是說，在一些態樣中，軌跡1500是藉由手動定向程序工具200以使得末端效應器300相對於末端效應器300的遠端處於三維角度設置而建立的，其中提供軌跡1500以用於針對程序形成計畫的末端效應器300的角度設置的被儲存（例如，在致動器1400致動時）。在其他態樣中，藉由確定提供期望軌跡的末端效應器300的三維角度設置，然後確定末端效應器300的近端相對於其遠端的空間偏移以提供角度設置，而建立軌跡1500。提供軌跡1500以用於針對程序形成計畫的末端效應器300的近端的空間偏移接著被儲存。

接著，針對將由末端效應器300在部位25處或對象50上的物理點的位置處執行的程序形成計畫（例如，當末端效應器300相對於部位25以期望的角度定向時藉由經由致動器（例如，參見圖9中的元件1400）提供信號給控制器800）（方塊8-130）。該程序還可以包含末端效應器300往返於部位25或對象50所經歷的路徑、以及在末端效應器300在該位置執行程序期間以及末端效應器300在部位25處或在對象50上的物理點處的已建立軌跡中所經歷的路徑。然後根據包括經歷一或多個路徑以及將末端效應器300定向於已建立軌跡1500的計畫，使用與機器手臂750的遠端725接合的程序工具200的末端效應器300在部位25處或對象50上執行程序（方塊8-140）。也就是說，根據計畫使用與機器手臂750的遠端725接合的程序工具200的末端效應器300相對於經由追蹤臂1050確定的參考位置10在部位25或對象50上執行程序，該計畫包含經歷一或多個路徑及將末端效應器300定向在已建立的軌跡1500中。

由於在程序的執行過程中保持與基準標記900/參考位置10的通訊，計畫（包含程序工具200/末端效應器300所經歷的一或多個路徑及末端效應器300的軌跡）可以在程序的執行期間回應於部位25或對象50的移動（該移動是經由追蹤臂1050確定的參考位置10的移動來確定）而被調整。此外，由於可以手動操縱程序工具200/機器手臂750以進行程序，機器人系統100可被設置成回應於程序裝置200在包含經歷一或多個路徑及為末端效應器300在已建立的軌跡1500中定向的程序執行期間偏離計畫（例如，偏離一或多個路徑及/或末端效應器300的軌跡）而提供反饋。例如，振動反饋或觸覺反饋可以藉由控制器800經由程序裝置200引導，視覺反饋或聽覺反饋可以藉由控制器800經由偏離指示裝置（參見例如圖1和圖2中的元件1300）引導，及/或程序裝置200的移動可以經由機器手臂750提供運動阻力來限制。

由於圖10所示的方法可以在末端效應器300的遠端不接觸部位25處或對象50（例如，部位25本身）上的物理點的情況下完成，為了確定末端效應器300的遠端在三維空間中的位置（例如，用於建立末端效應器300的軌跡），這樣的方法也可以提供以末端效應器300在相同軌跡1500中在多個部位25處執行程序的機會。即，在某些情況下，膺復體（例如，假牙）適配多個植體/錨固器，其中如果所涉及的錨固器/植體基本上彼此平行地設置，則便於適配膺復體。 末端效應器300的軌跡1500的建立獨立於與物理點的接觸以確定末端效應器300的遠端的位置，因此允許以被定向於相同的軌跡1500的末端效應器300在多個部位執行程序（例如，可以使用定向於相同軌跡的鑽頭鑽出多個孔，使得孔在三維空間中彼此平行，其中由這些孔容納的植體/錨固件將實質上彼此平行以便於容納膺復體）。更具體地，在一些態樣中，可以針對將由末端效應器300在部位25處或在對象50上在多個物理點（例如，多個部位25）中的每一者的位置處執行的程序形成計畫。因此，可以使用末端效應器300以相同的已建立軌跡在部位25處或對象50上的每個物理點處執行程序，使得程序在物理點之間並行執行（例如，形成平行的孔）。

因此，本揭露內容的多個態樣提供例如規劃和執行程序（例如，牙科或顎面程序）的方法，特別是機器人輔助的或機器人實施的程序，該程序可以在不需要部位（例如，顎或顎面骨結構）的一或更多成像形式的情況下完成。在一些態樣中，也可以省略規劃程序的階段，使得可以以可重複的方式立即執行程序。在某些情況下，由於可以在機器人系統已知的參考系中建立部位時完成此類方法，因此可以在緊湊的時段內在部位上進行程序的規劃和執行，並且不需要部位預先以增加的時間和費用經歷單獨的成像系統。此外，例如藉由將執行計畫所需的步驟減至最少並避免在規劃和執行程序之間替換器械的需要，這樣的方法對於牙科專業人員來說是符合人體工程學的、有利的且方便的。

得益於前面的描述及相關圖式中呈現的教導，這些揭露的實施方式所屬領域中具有通常知識者會想到本文闡釋的本發明的許多修改及其他實施方式。因此，應當理解，本發明的實施方式並不限於所揭露的具體實施方式，而且修改及其他實施方式旨在包含於本發明的範圍內。另外，儘管前面的描述及相關圖式在元件及/或功能的某些實例性組合的情境下描述了實例性實施方式，但應當明白，可藉由替代實施方式提供元件及/或功能的不同組合，而不脫離本揭露的範圍。於此方面，舉例而言，在本揭露的範圍內，與上面明確描述的元件及/或功能的組合不同的元件及/或功能的組合亦被構思。儘管本文中採用特定術語，但僅以一般描述性意義使用它們，而沒有限制性目的。

應當理解，雖然本文中可使用術語第一、第二等描述各種步驟或計算，但這些步驟或計算不應當受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個操作或計算與另一個操作或計算區別開。舉例而言，第一計算可被稱為第二計算，且類似地，第二步驟可被稱為第一步驟，而不脫離本揭露的範圍。如本文中使用的，術語「及/或」及「/」符號包含一或更多個相關所列項目的任一及全部組合。

如本文中使用的，單數形式「一（a）」、「一（an）」以及「該（the）」旨在亦包含複數形式，除非上下文另外清楚地指示。應當進一步理解，術語「包括（comprises）」、「包括（comprising）」、「包含（includes）」及/或「包含（including）」當在本文中使用時說明存在所陳述的特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件，但不排除存在或附加一或更多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其群組。因此，本文中使用的術語僅出於描述特定實施方式的目的，而不旨在限制。

5:物理點 10:參考位置 25:部位 50:對象 100:機器人系統 200:程序工具 300:末端效應器 500:參考系 715:基座構件 720、1020:近端 725、1025:遠端 730、1030:感測器 750:機器手臂 800:控制器 900:基準標記 1000:檢測器裝置 1050:追蹤臂 1300、1400、1500:元件 1400:致動器 1500:軌跡 3-100、3-110、3-120、3-130、3-140、6-100、6-110、6-120、6-130、6-140、6-150、7-100、7-110、7-120、7-130、7-140、7-150、8-100、8-110、8-120、8-130、8-140:方塊

由此，已以一般術語描述了本揭露內容，現在將闡釋附圖，附圖未必按比例繪製，且其中： 圖1及圖2示意性地說明由本揭露內容的方法態樣實施的機器人系統的替代態樣； 圖3示意性地說明根據本揭露內容的一個態樣的規劃程序的方法，其實施圖1及圖2所示的機器人系統； 圖4示意性地說明圖3的方法應用於顎骨中的牙科植體的一個實例； 圖5示意性地說明根據圖3的方法形成的參考系； 圖6示意性地說明根據本揭露內容的一個態樣的執行程序的方法，其實施圖3所示的規劃程序的方法； 圖7示意性地說明根據本揭露內容的另一態樣的執行程序的方法； 圖8及圖9示意性地說明圖7的方法應用於顎骨中的牙科植體的一個實例；以及 圖10示意性地說明明根據本揭露內容的再另一態樣的執行程序的方法。

3-100、3-110、3-120、3-130、3-140:方塊

Claims (51)

1. 一種形成用於執行一程序的一計畫的方法，該方法包括： 將一追蹤臂的一遠端設置成與一參考位置通訊，該參考位置在或相鄰於一部位或在該部位接收的一對象，該參考位置以與該追蹤臂的一近端成一關係而被設置在一三維空間中； 將在或相鄰於該部位或該對象的多個物理點中的每一者與一程序工具的一末端效應器的一遠端接觸，該程序工具與一機器手臂的一遠端接合，該機器手臂的一近端被設置為與該追蹤臂的該近端成一已知關係； 在將該多個物理點的每一者與該末端效應器的該遠端接觸的同時確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的一位置； 從該多個物理點的該位置，關於該參考位置而在該三維空間中形成一參考系，並將該部位或該對象的一位置包含在該參考系內；以及 針對一程序形成一計畫，該程序將由該末端效應器在該參考系內且相對於該參考位置在該部位或該對象上執行，該程序包含該末端效應器往返於該部位或該對象以及在該末端效應器在該部位或該對象上執行的該程序期間所經歷的一路徑、以及該末端效應器在該程序期間的一軌跡。
2. 如請求項1所述的方法，其中將該多個物理點中的每一者與該程序工具的該末端效應器的該遠端接觸包括將該多個物理點中的每一者與該程序工具的該末端效應器的該遠端接觸，該末端效應器包括一鑽頭或一研磨頭，該程序工具包括一鑽孔裝置。
3. 如請求項1所述的方法，其中該機器手臂包括多個互連的臂段，該多個互連的臂段具有與其接合的一或更多位置感測器，以及其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括：從來自該一或更多位置感測器的位置資料，相對於該機器手臂的該近端確定該末端效應器的該遠端的該位置。
4. 如請求項1所述的方法，其中該追蹤臂包括多個互連的臂段，該多個互連的臂段具有與其接合的一或更多位置感測器，以及其中該方法包括：從來自該一或更多位置感測器的位置資料，相對於該追蹤臂的該近端確定該追蹤臂的該遠端的一位置。
5. 如請求項1所述的方法，其中確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的該位置包括關於該參考位置經由該末端效應器確定該部位或該對象在該三維空間中的一位置，該參考位置與該追蹤臂的該遠端實體接合。
6. 如請求項1所述的方法，其中該追蹤臂的該遠端與該部位或該對象間隔開且包含與其接合的一檢測器裝置，該檢測器裝置被設置成與該部位或該對象通訊，以及其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括經由該末端效應器關於該參考位置確定該部位或該對象在該三維空間中的一位置，該參考位置由與該追蹤臂的該遠端接合的該檢測器裝置檢測。
7. 如請求項1所述的方法，其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括相對於經由該追蹤臂確定的該參考位置確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的該位置。
8. 一種執行一程序的方法，該方法包括： 將一追蹤臂的一遠端設置成與一參考位置通訊，該參考位置在或相鄰於一部位或在該部位接收的一對象，該參考位置相對於該追蹤臂的一近端被設置在一三維空間中； 將在或相鄰於該部位或該對象的多個物理點中的每一者與一程序工具的一末端效應器的一遠端接觸，該程序工具與一機器手臂的一遠端接合，該機器手臂的一近端被設置為與該追蹤臂的該近端成一已知關係； 在將該多個物理點的每一者與該末端效應器的該遠端接觸的同時確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的一位置； 從該多個物理點的該位置，關於該參考位置而在該三維空間中形成一參考系，並將該部位或該對象的一位置包含在該參考系內； 針對一程序形成一計畫，該程序將由該末端效應器在該參考系內且相對於該參考位置在該部位或該對象上執行，該程序包含該末端效應器往返於該部位或該對象以及在該末端效應器在該部位或該對象上執行的該程序期間所經歷的一路徑、以及該末端效應器在該程序期間的一軌跡；以及 根據該計畫在該部位或該對象上執行該程序，該計畫包含使用與該機器手臂的該遠端接合的該程序工具的該末端效應器經歷該路徑。
9. 如請求項8所述的方法，其中將該多個物理點中的每一者與該程序工具的該末端效應器的該遠端接觸包括將該多個物理點中的每一者與該程序工具的該末端效應器的該遠端接觸，該末端效應器包括一鑽頭或一研磨頭，該程序工具包括一鑽孔裝置。
10. 如請求項8所述的方法，其中該機器手臂包括多個互連的臂段，該多個互連的臂段具有與其接合的一或更多位置感測器，以及其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括：從來自該一或更多位置感測器的位置資料，相對於該機器手臂的該近端確定該末端效應器的該遠端的該位置。
11. 如請求項8所述的方法，其中該追蹤臂包括多個互連的臂段，該多個互連的臂段具有與其接合的一或更多位置感測器，以及其中該方法包括：從來自該一或更多位置感測器的位置資料，相對於該追蹤臂的該近端確定該追蹤臂的該遠端的一位置。
12. 如請求項8所述的方法，其中確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的該位置包括經由該末端效應器關於該參考位置確定該部位或該對象在該三維空間中的一位置，該參考位置與該追蹤臂的該遠端實體接合。
13. 如請求項8所述的方法，其中該追蹤臂的該遠端與該部位或該對象間隔開，且包含與其接合的一檢測器裝置，該檢測器裝置被設置成與該部位或該對象通訊，以及其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括經由該末端效應器關於該參考位置確定該部位或該對象在該三維空間中的一位置，該參考位置由與該追蹤臂的該遠端接合的該檢測器裝置檢測。
14. 如請求項8所述的方法，其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括相對於經由該追蹤臂確定的該參考位置確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的該位置。
15. 如請求項8所述的方法，其中執行該程序包括根據該計畫相對於經由該追蹤臂確定的該參考位置在該部位或該對象上執行該程序，該計畫包含使用與該機器手臂的該遠端接合的該程序工具的該末端效應器經歷該路徑。
16. 如請求項15所述的方法，包括在該程序的執行期間回應於該部位或該對象的移動而調整該計畫，該移動是經由該追蹤臂確定的該參考位置的移動而確定。
17. 如請求項8所述的方法，包括回應於該程序裝置在該程序的執行期間偏離包含經歷該路徑的該計畫而提供反饋。
18. 如請求項17所述的方法，其中提供反饋包括經由該程序裝置引導振動反饋或觸覺反饋。
19. 如請求項17所述的方法，其中提供反饋包括經由一偏離指示裝置提供視覺反饋或聽覺反饋。
20. 如請求項17所述的方法，其中提供反饋包括藉由經由該機器手臂提供運動阻力來限制該程序裝置的移動。
21. 一種執行一程序的方法，該方法包括： 將一追蹤臂的一遠端設置成與一參考位置通訊，該參考位置在或相鄰於一部位或在該部位接收的一對象，該參考位置相對於該追蹤臂的一近端被設置在一三維空間中； 將與一機器手臂的一遠端接合的一程序工具的一末端效應器的一遠端接觸在該部位處或該對象上的一物理點，該機器手臂的一近端被設置為與該追蹤臂的該近端成一已知關係； 在將該物理點與該末端效應器的該遠端接觸的同時確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的一位置； 相對於在該部位處或該對象上的該物理點建立該末端效應器的一軌跡，以在該部位處或該對象上執行一程序； 針對該程序形成一計畫，該程序將由該末端效應器在該部位處或該對象上的該物理點的該位置處執行，該程序包含該末端效應器往返於該部位或該對象以及在該末端效應器在該部位處或在該對象上的該物理點處的該位置和所建立的軌跡中執行的該程序期間所經歷的一路徑；以及 根據該計畫在該部位處或在該對象上執行該程序，該計畫包含使用與該機器手臂的該遠端接合的該程序工具的該末端效應器經歷該路徑。
22. 如請求項21所述的方法，其中將該物理點與該程序工具的該末端效應器的該遠端接觸包括將該物理點與該程序工具的該末端效應器的該遠端接觸，該末端效應器包括一鑽頭或一研磨頭，該程序工具包括一鑽孔裝置。
23. 如請求項21所述的方法，其中該機器手臂包括多個互連的臂段，該多個互連的臂段具有與其接合的一或更多位置感測器，以及其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括：從來自該一或更多位置感測器的位置資料，相對於該機器手臂的該近端確定該末端效應器的該遠端的該位置。
24. 如請求項21所述的方法，其中該追蹤臂包括多個互連的臂段，該多個互連的臂段具有與其接合的一或更多位置感測器，以及其中該方法包括：從來自該一或更多位置感測器的位置資料，相對於該追蹤臂的該近端確定該追蹤臂的該遠端的一位置。
25. 如請求項21所述的方法，其中確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的該位置包括經由該末端效應器關於該參考位置確定該部位或該對象在該三維空間中的一位置，該參考位置與該追蹤臂的該遠端實體接合。
26. 如請求項21所述的方法，其中該追蹤臂的該遠端與該部位或該對象間隔開，且包含與其接合的一檢測器裝置，該檢測器裝置被設置成與該部位或該對象通訊，以及其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括經由該末端效應器關於該參考位置確定該部位或該對象在該三維空間中的一位置，該參考位置由與該追蹤臂的該遠端接合的該檢測器裝置檢測。
27. 如請求項21所述的方法，其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括相對於經由該追蹤臂確定的該參考位置確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的該位置。
28. 如請求項21所述的方法，其中執行該程序包括根據該計畫相對於經由該追蹤臂確定的該參考位置在該部位處或在該對象上執行該程序，該計畫包含使用與該機器手臂的該遠端接合的該程序工具的該末端效應器經歷該路徑。
29. 如請求項28所述的方法，包括在該程序的執行期間回應於該部位或該對象的移動而調整該計畫，該移動是經由該追蹤臂確定的該參考位置的移動而確定。
30. 如請求項21所述的方法，包括回應於該程序裝置在該程序的執行期間偏離包含經歷該路徑的該計畫而提供反饋。
31. 如請求項30所述的方法，其中提供反饋包括經由該程序裝置引導振動反饋或觸覺反饋。
32. 如請求項30所述的方法，其中提供反饋包括經由一偏離指示裝置提供視覺反饋或聽覺反饋。
33. 如請求項30所述的方法，其中提供反饋包括藉由經由該機器手臂提供運動阻力來限制該程序裝置的移動。
34. 如請求項21所述的方法，其中形成該計畫包括針對將由該末端效應器在該部位處或該對象上的多個物理點中的每一者的該位置處執行的該程序形成該計畫，以及其中執行該程序包括使用該末端效應器在該部位處或該對象上的該多個物理點的每一者處以所建立的軌跡執行該程序，以使得該程序在該多個物理點之間並行執行。
35. 一種執行一程序的方法，該方法包括： 將一追蹤臂的一遠端設置成與一參考位置通訊，該參考位置在或相鄰於一部位或在該部位接收的一對象，該參考位置相對於該追蹤臂的一近端被設置在一三維空間中； 確定一程序工具的一末端效應器的一遠端在該三維空間中的一位置，該程序工具與一機器手臂的該遠端接合，該機器手臂的一近端被設置為與該追蹤臂的該近端成一已知關係； 相對於該末端效應器的該遠端的該位置建立該末端效應器的一軌跡； 針對一程序形成一計畫，該程序將由該末端效應器在該部位處或該對象上的一物理點的一位置處執行，該程序包含該末端效應器往返於該部位或該對象以及在該末端效應器在該部位處或在該對象上的該物理點處的該位置和該末端效應器的所建立的軌跡中執行的該程序期間所經歷的一路徑；以及 根據該計畫在該部位處或在該對象上執行該程序，該計畫包含使用與該機器手臂的該遠端接合的該程序工具的該末端效應器經歷該路徑及將該末端效應器定向於所建立的軌跡。
36. 如請求項35所述的方法，其中建立該軌跡包括手動定向該程序工具，以使得該末端效應器相對於該末端效應器的該遠端處於一三維角度設置，以及儲存提供該軌跡以用於形成該計畫的該末端效應器的該角度設置。
37. 如請求項35所述的方法，其中建立該軌跡包括確定提供該軌跡的該末端效應器的一三維角度設置；確定該末端效應器的一近端相對於該末端效應器的該遠端的一空間偏移以提供該角度設置，以及儲存提供該軌跡以用於形成該計畫的該末端效應器的該近端的該空間偏移。
38. 如請求項35所述的方法，其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括確定該程序工具的該末端效應器的該遠端的該位置，該末端效應器包括一鑽頭或一研磨頭，該程序工具包括一鑽孔裝置。
39. 如請求項35所述的方法，其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括將該物理點與該末端效應器的該遠端接觸，並同時確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的一位置。
40. 如請求項35所述的方法，其中該機器手臂包括多個互連的臂段，該多個互連的臂段具有與其接合的一或更多位置感測器，以及其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括：從來自該一或更多位置感測器的位置資料，相對於該機器手臂的該近端確定該末端效應器的該遠端的該位置。
41. 如請求項35所述的方法，其中該追蹤臂包括多個互連的臂段，該多個互連的臂段具有與其接合的一或更多位置感測器，以及其中該方法包括：從來自該一或更多位置感測器的位置資料，相對於該追蹤臂的該近端確定該追蹤臂的該遠端的一位置。
42. 如請求項35所述的方法，其中確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的該位置包括經由該末端效應器關於該參考位置確定該部位或該對象在該三維空間中的一位置，該參考位置與該追蹤臂的該遠端實體接合。
43. 如請求項35所述的方法，其中該追蹤臂的該遠端與該部位或該對象間隔開，且包含與其接合的一檢測器裝置，該檢測器裝置被設置成與該部位或該對象通訊，以及其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括經由該末端效應器關於該參考位置確定該部位或該對象在該三維空間中的一位置，該參考位置由與該追蹤臂的該遠端接合的該檢測器裝置檢測。
44. 如請求項35所述的方法，其中確定該末端效應器的該遠端的該位置包括相對於經由該追蹤臂確定的該參考位置確定該末端效應器的該遠端在該三維空間中的該位置。
45. 如請求項35所述的方法，其中執行該程序包括根據該計畫相對於經由該追蹤臂確定的該參考位置在該部位處或在該對象上執行該程序，該計畫包含使用與該機器手臂的該遠端接合的該程序工具的該末端效應器而經歷該路徑及將該末端效應器定向於所建立的軌跡。
46. 如請求項45所述的方法，包括在該程序的執行期間回應於該部位或該對象的移動而調整該計畫，該移動是經由該追蹤臂確定的該參考位置的移動而確定。
47. 如請求項35所述的方法，包括回應於該程序裝置在該程序的執行期間偏離該計畫而提供反饋，該計畫包含經歷該路徑以及將該末端效應器定向於所建立的軌跡。
48. 如請求項47所述的方法，其中提供反饋包括經由該程序裝置引導振動反饋或觸覺反饋。
49. 如請求項47所述的方法，其中提供反饋包括經由一偏離指示裝置提供視覺反饋或聽覺反饋。
50. 如請求項47所述的方法，其中提供反饋包括藉由經由該機器手臂提供運動阻力來限制該程序裝置的移動。
51. 如請求項35所述的方法，其中形成該計畫包括針對將由該末端效應器在該部位處或該對象上的多個物理點中的每一者的該位置處執行的該程序形成計畫，以及其中執行該程序包括使用該末端效應器在該部位處或該對象上的該多個物理點的每一者處以所建立的軌跡執行該程序，以使得該程序在該多個物理點之間並行執行。