[发明专利]利用零空间取消关节运动的系统

说明书

相关申请的交叉参考

本申请为2012年8月15日提交的、名称为“Systems and Methods for Cancellation of Joint Motion Using the Null-Space”(代理人案号ISRG03750PROV US)的美国临时专利申请号61/683,638的正式申请案，并要求其优先权权益，该临时专利申请的全部公开内容通过引用并入本文中。

本申请总体涉及以下共同拥有的申请：2009年6月30日提交的、名称为“Control of Medical Robotic System Manipulator About Kinematic Singularities”的美国申请号12/494,695；2009年3月17日提交的、名称为“Master Controller Having Redundant Degrees of Freedom and Added Forces to Create Internal Motion”的美国申请号12/406,004；2005年5月19日提交的、名称为“Software Center and Highly Configurable Robotic Systems for Surgery and Other Uses”的美国申请号11/133,423 (美国专利号8,004,229)；2004年9月30日提交的、名称为“Offset Remote Center Manipulator For Robotic Surgery”的美国申请号10/957,077(美国专利号7,594,912)；和1999年9月17日提交的、名称为“Master Having Redundant Degrees of Freedom”的美国申请号09/398,507(美国专利号6,714,839)；2012年6月1日提交的、名称为“Manipulator Arm-to-Patient Collision Avoidance Using a Null-Space”的美国临时申请号61/654,755；以及2012年6月1日提交的、名称为“System and Methods for Avoiding Collisions Between Manipulator Arms Using a Null-Space”的美国临时申请号61/654,773，它们的公开内容通过应用全部并入本文中。

技术领域

本申请涉及利用零空间取消关节运动的系统和方法。

背景技术

本发明总体提供改进的手术和/或机器人装置、系统和方法。

微创医疗技术旨在减少诊断或手术过程中组织损伤的量，从而减少患者恢复时间、不适和有害的副作用。在美国每年进行数百万的“开放(open)”或传统手术；这些手术中的许多可潜在地以微创的方式进行。然而，由于手术器械和技术以及掌握它们所需的另外的手术训练的限制，目前只有相对较少数量的手术利用微创技术。

手术中使用的微创远程手术(telesurgical)系统正被研发以提高外科医生的灵巧性以及允许外科医生从远程位置对患者进行手术。远程手术是这样的手术系统的统称：在该手术系统中外科医生利用一些形式的远程控制例如自动控制装置等，以操纵手术器械移动，而不是直接用手握住并移动器械。在这种远程手术系统中，在远程位置向外科医生提供手术部位的图像。在观察合适的观察器或显示器上的通常为手术部位的三维图像的同时，外科医生通过操纵主控输入装置对患者进行手术过程，主控输入装置进而控制机器人器械的运动。机器人手术器械可通过小的微创手术孔口插入以处理患者体内手术部位的组织，通常为伴随开放手术进入的创伤。通常通过在微创孔口处枢轴转动器械的轴、使轴轴向滑动通过孔口、在孔口中转动轴和/或类似，这些机器人系统可以足以进行相当复杂的手术任务的灵巧性移动手术器械的工作端。

用于远程手术的自动控制装置通常接收来自两个主控制器(对应于外科医生的每一只手)的输入信息，并可包括两个或更多个机器人手臂或操纵器。将手的移动绘制成由图像捕获装置显示的机器人器械图像可有助于向外科医生提供对与每只手相关联的器械的精确控制。在许多手术机器人系统中，包括一个或多个额外的机器人操纵器手臂，用于移动内窥镜或其它图像捕获装置、额外的手术器械等。