[发明专利]提供计算机生成的摄像器械的辅助视图以控制医疗机器人系统的末端定位和取向的医疗机器人系统

权利要求书

1.一种用于定位和取向摄像机末端的方法，该方法包括：

确定用于定位和取向该摄像机末端的机械元件的位置；

利用所确定的机械元件的位置，确定所述摄像机末端的位置和取向；

生成对应于虚拟摄像机的投影的摄像机的计算机模型的视图；

在显示屏上显示所述视图；以及

通过响应输入装置的操纵移动所述机械元件来控制所述摄像机末端的定位和取向，从而使得所述摄像机末端的定位和取向直观地呈现给操作者，所述操作者在观察与所述摄像机的计算机模型的显示视图对应的显示屏的同时，操纵所述输入装置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述机械元件的位置包括：

利用由检测所述位置的传感器提供的信息，确定所述机械元件的所述位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述机械元件包括用于定位和取向所述摄像机末端的操纵器接头。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述机械元件包括用于定位和取向所述摄像机末端的操纵器连杆。

5.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述机械元件的位置包括：

利用由编码器提供的信息，确定所述机械元件的所述位置，所述编码器检测用来定位所述机械元件的致动器的致动。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述机械元件被包括在用来定位和取向所述摄像机末端的操纵器中，并且确定所述机械元件的位置包括：

接收来自设置在所述摄像机末端的传感器的信息；和

通过将从所述传感器接收的信息应用于所述操纵器的反向运动学，计算所述机械元件的位置。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述机械元件被包括在用来定位和取向所述摄像机末端的操纵器中，并且利用确定的机械元件的位置来确定所述摄像机末端的位置和取向包括：

通过将所述确定的机械元件的位置应用于所述操纵器的正向运动学，计算所述摄像机末端的位置和取向。

8.根据权利要求1所述的方法，其中生成对应于所述虚拟摄像机的投影的所述摄像机的计算机模型的视图包括：

生成所述摄像机的三维计算机模型；和

将所述计算机模型变换成所述虚拟摄像机的投影。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述摄像机是延伸到进入导向器之外的可铰接的摄像器械，所述虚拟摄像机具有与所述摄像机相同的特性，并且所述虚拟摄像机的投影处在这样的位置和取向，即从该位置和取向延伸到所述进入导向器之外的所述摄像器械在所述虚拟摄像机的视野内。

10.根据权利要求9所述的方法，其中至少一个可铰接的器械与所述可铰接的摄像器械一起延伸到所述进入导向器之外，并且所述虚拟摄像机的投影处在这样的位置和取向，即从该位置和取向延伸到所述进入导向器之外的所述至少一个可铰接的器械和所述摄像器械至少部分地在所述虚拟摄像机的视野内。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述摄像机是延伸到所述进入导向器之外的可铰接的摄像器械，并且控制所述摄像机末端的位置和取向包括：

定义笛卡尔坐标系统，所述笛卡尔坐标系统的原点在所述虚拟摄像机的位置并且取向成使得所述坐标系统的一个轴线指向在所述进入导向器的近端和远端之间延伸的纵轴线上的焦点；和

响应操作者对所述输入装置的操纵，控制所述摄像机末端的位置和取向，从而使得所述输入装置在与所述输入装置有关的笛卡尔坐标系统中的运动引起所述摄像机末端相对于所述虚拟摄像机的笛卡尔坐标系统的对应的按比例的运动。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述摄像机是延伸到进入导向器之外的可铰接的摄像器械，并且控制所述摄像机末端的位置和取向包括：

定义笛卡尔坐标系统，所述笛卡尔坐标系统具有原点，在所述原点处所述进入导向器的中心纵轴线与所述进入导向器远端的垂直平面相交，其中在所述进入导向器远端处所述摄像器械延伸到所述进入导向器之外，并且所述笛卡尔坐标系统被取向成使得所述坐标系统的一个轴线与所述中心纵轴线平行；以及

响应所述操作者对所述输入装置的操纵，控制所述摄像机末端的位置和取向，从而使得所述输入装置在与所述输入装置有关的笛卡尔坐标系统中的运动引起所述摄像机末端相对于在所述进入导向器的远端处定义的笛卡尔坐标系统的对应的按比例的运动。