[发明专利]操纵机械体的活动的假想自由度(DOF)

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2012年8月15日提交的美国临时申请号61/683,495的权益，其全部内容被引入本文作为参考，用于所有目的。

本申请总体上与下列共同拥有的申请相关：美国临时申请号61/654,764，2012年6月1日提交，标题为“Commanded Reconfiguration of a Surgical Manipulator Using the Null Space”；美国申请号12/494,695，2009年6月30日提交，标题为“Control of Medical Robotic System Manipulator About Kinematic Singularities”；美国申请号12/406,004，2009年3月17日提交，标题为“Master Controller Having Redundant Degrees of Freedom and Added Forces to Create Internal Motion”；美国申请号11/133,423，2005年5月19日提交(美国专利号8,004,229)，标题为“Software Center and Highly Configurable Robotic Systems for Surgery and Other Uses”；美国申请号10/957,077，2004年9月30日提交(美国专利号7,594,912)，标题为“Offset Remote Center Manipulator For Robotic Surgery”；和美国申请号09/398,507，1999年9月17日提交(美国专利号6,714,839)，标题为“Master Having Redundant Degrees of Freedom”，其全部公开内容被引入本文作为参考。

发明背景

本发明的实施方式总体上提供改良的外科和/或机器人装置、系统和方法。

最小侵入性医疗技术的目的在于减少在诊断或外科程序期间损伤的外部组织量，从而减少患者恢复时间、不适、和有害副作用。在美国每年进行数百万的手术。这些手术中很多有可能可以最小侵入性方式进行。然而，由于最小侵入性外科器械和技术的限制和将其掌握所需的额外外科训练，当前仅相对少数量的手术应用这些技术。

用于手术的最小侵入性远距外科系统正被研发，以增加外科医生的灵活性以及允许外科医生在远程位置对患者进行操作。远距外科是外科医生利用一定形式的远程控制——例如，伺服机构或类似形式——操纵外科器械活动，而非直接手持和手动器械的外科系统的统称。在这种远距外科系统中，给远程位置的外科医生提供以外科位点的图像。外科医生一般在适当的查看器或显示器上观看外科位点的三维图像的同时对患者进行外科程序——通过操纵主控制输入装置，其进而控制机器人器械的动作。机器人外科器械可穿过小型的最小侵入性外科孔被插入，以处理患者体内外科位点的组织，这样的孔造成一般与开放性手术相关的创伤。这些机器人系统可以以充分的灵活性活动外科器械的工作端，以进行相当复杂的外科任务——通常通过在最小侵入性孔处枢转器械的轴，使轴轴向滑动通过孔，旋转孔内的轴，和/或类似方式。

用于远距外科的伺服机构通常接受来自两个主控制器(外科医生一手一个)的输入，并且可包括两个或更多个机器人臂或操纵器。手活动至图像采集装置显示的机器人器械的图像的映射可有助于为外科医生提供对各手关联的器械的精确控制。在多种外科机器人系统中，包括一个或多个额外的用于活动内窥镜或其他图像采集装置、额外的外科器械、或类似物的机器人操纵臂。