[发明专利]用于通过在零垂直空间内进行咬合同时发生零空间移动而定位操纵器臂的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是于2013年3月15日提交的名称为“Systems and Methods for Positioning a Manipulator Arm by Clutching within a Null-Perpendicular Space Concurrent with Null-Space Movement”(代理人案卷号ISRG03900PROV/US)的美国临时专利申请No.61/799,920的非临时性申请且要求其优先权，该申请的全部公开以引用方式并入本文。

本申请大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No.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No.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No.11/133,423(美国专利No.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No.10/957,077(美国专利No.7,594,912)；以及1999年9月17日提交的名称为“Master Having Redundant Degrees of Freedom)”的美国申请No.09/398,507(美国专利No.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No.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No.61/654,773，这些申请的全部公开以引用方式并入本文。

技术领域

本发明大体提供改善的外科手术和/或机器人装置、系统和方法。

背景技术

微创医疗技术的目的在于减少在诊断或外科手术程序期间的受损组织量，从而减少患者的恢复时间、不适以及有害副作用。每年在美国执行数以百万计的“开放”或传统外科手术；这些手术中的许多有可能能够以微创方式执行。然而，目前仅有相对少量的外科手术使用微创技术，这是因为外科手术器械和技术的限制性以及掌握这些技术所需的额外的外科手术培训。

外科手术中使用的微创远程外科手术系统正得到发展，增大了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。远程外科手术是对如下外科手术系统的通称，即外科医生使用某种形式的远程控制(例如伺服机构等)来操纵外科手术器械移动而不是通过手直接握持和移动器械。在这种远程外科手术系统中，在远程位置处为外科医生提供手术部位的图像。当外科医生通常在合适的观察器或显示器上观看到手术部位的三维图像时，外科医生通过操纵主控制输入装置，继而控制机器人器械的运动，从而对患者执行外科手术程序。机器人外科手术器械能够通过小的微创外科手术孔口被插入以处理患者体内的手术部位的组织，一般创伤与开放式外科手术进入法相关联。这些机器人系统能够足够灵巧地移动外科手术器械的工作端，以执行相当复杂的外科手术任务，通常通过在微创孔口处枢转器械的轴、使轴轴向滑动通过孔口、在孔口中旋转轴和/或其他类似动作来执行。

用于远程外科手术的伺服机构将通常接收来自两个主控制器(每个对应外科医生的一只手)的输入并且可以包括两个或更多个机器人臂或操纵器。将手的移动映射到由图像采集装置所显示的机器人器械的图像上能够有助于向外科医生提供对与每只手相关联的器械的准确控制。在许多外科手术机器人系统中，包括一个或更多个额外的机器人操纵器臂，以用于移动内窥镜或其他图像采集装置、额外的手术器械或类似器械。