[发明专利]机器人和配置为控制机器人的方法

权利要求书

1.一种机器人，包括：

基座；

柔性臂，该柔性臂从所述基座延伸并且具有：多个关节，由此能够更改所述臂的配置，多个驱动器布置成驱动所述关节移动，多个传感器配置为感测每个所述关节的位置，以及附接结构配置为附接工具至所述臂，所述关节允许所述附接结构相对于所述基座的角度姿态变化；以及

控制单元，该控制单元配置为控制所述驱动器以及接收来自所述传感器的指示所述关节的位置的输入，并且能够以校准模式操作，在所述校准模式中，当工具附接至所述附接结构并且捕获在端口中时，所述控制单元：

(i)控制所述驱动器以便通过施加至所述臂的外力的作用允许重新配置所述臂；

(ii)根据所述传感器的指示所述关节的位置的输入，在存在施加至所述臂以及通过所述工具传递至所述端口的多个外力中的各外力的情况下监控所述臂的配置以便引起更改所述附接结构对所述基座的姿态；以及

(iii)根据所监控的臂的配置来将所述端口的自然旋转中心估计为在存在各外力的情况下维持相对于附接点以恒定角度姿态延伸的直线所通过的点。

2.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述控制单元配置为存储估计出的所述端口的自然旋转中心。

3.根据权利要求2所述的机器人，所述控制单元能够以从动模式操作，在所述从动模式中，当工具附接至所述附接结构时，所述控制单元接收指示所述工具的一部分的期望位置的命令信号，计算所述臂的配置，在该配置中，所述工具的所述一部分将处于期望位置并且所述工具与所述端口的自然旋转中心交叉，并且所述控制单元控制所述驱动器，使得所述臂采用计算出的配置。

4.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述控制单元配置为在所述校准模式中控制所述驱动器以便抵抗重力的作用，从而引起所述臂维持通过独立于重力作用的各外力施加的配置。

5.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述控制单元配置为在所述校准模式中控制所述驱动器以便对在独立于重力的作用的各外力下的重新配置提供有限阻力。

6.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述控制单元配置为在所述校准模式中当所述臂移动以便增加所述附接结构相对于所述基座自中立值的姿态偏差时，控制所述驱动器以便对在各外力下的重新配置提供增加的阻力。

7.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述控制单元配置为在所述校准模式中控制所述驱动器以便抵抗超出附接至所述臂的工具的预定阈值的角度。

8.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述控制单元配置为在所述校准模式中控制所述驱动器以便抵抗沿离开附接至所述臂的工具和所述臂之间的界面的方向超出所述工具的预定阈值的平移。

9.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述臂包括配置为感测施加在所述关节周围的力的多个力传感器，并且所述控制单元配置为在所述校准模式中根据所述力传感器的输出来控制所述驱动器。

10.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述控制单元包括处理器以及内存，所述内存配置为非瞬时存储能够由所述处理器执行以用于实现所述校准模式的一组指令。

11.根据权利要求1所述的机器人，该机器人包括附接至所述附接结构的工具，所述工具是手术工具。

12.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述机器人是手术机器人。

13.一种配置为控制机器人的方法，所述机器人包括：基座；柔性臂，该柔性臂从所述基座延伸并且具有：多个关节，由此能够更改所述臂的配置，多个驱动器，所述多个驱动器布置成驱动所述关节移动，多个传感器，所述多个传感器配置为感测每个所述关节的位置，以及附接结构，该附接结构配置为附接工具至所述臂，所述关节允许所述附接结构相对于所述基座的角度姿态变化；当工具附接至所述附接结构并且捕获在端口中时，所述方法包括：

控制所述驱动器以便通过施加至所述臂的外力的作用允许重新配置所述臂；

根据所述传感器的指示所述关节的位置的输入，在存在施加至所述臂以及通过所述工具传递至所述端口的多个外力中的各外力的情况下监控所述臂的配置以便引起更改所述附接结构对所述基座的姿态；以及

根据所监控的臂配置来将所述端口的自然旋转中心估计为在存在各外力的情况下维持相对于附接点以恒定角度姿态延伸的直线所通过的点。