[发明专利]表征机器人环境

说明书

一种用于表征机器人环境的方法，该机器人具有底座、灵活的手臂、手臂带有的基面、多个驱动装置以及多个位置传感器，手臂从底座延伸出并具有多个用于改变手臂的配置的连接点，驱动装置用于驱使连接点移动，位置传感器用于感应每个连接点的位置，该方法包括：在第一机器人的环境，使手臂的基面与第二机器人的第一基面接触，其中第二机器人具有底座、灵活的手臂、以及多个驱动装置，第二机器人的手臂从底座延伸出并具有多个用于改变手臂的配置的连接点，第二机器人的驱动装置用于驱使连接点移动；根据位置传感器的输出计算机器人自己的参照系中所界定的参考位置与第一基面的距离；以及至少根据所计算出的距离，控制驱动装置，以更改第一手臂的配置。

技术领域

本发明涉及表征例如外科手术机器人的机器人周围的物体的空间关系。

背景技术

一些外科手术机器人具有相当大的体积且包括源于单个固定或移动底座的多个外科手术臂。在这些系统中，外科手术臂以机械方式附接到共用底座的事实意味着臂之间的空间关系是固有的且可通过对臂的构造的了解容易地建立。然而，这些系统体积庞大，从而使得难以将其移动到手术室中就位。而且，臂之间的可能的空间关系的范围受到臂源于单个底座的事实限制，且这限制了可通过此类系统执行的外科手术过程的范围。

图1示出各自具有相应臂的三个独立的外科手术机器人1、2、3。机器人被定位成准备好用于对位于手术台5上的患者4进行外科手术。机器人以通信方式连接到控制站7，外科医生可从所述控制站7操作所述机器人。在此实例中，机器人3被固定地安装到手术室的天花板。机器人1和 2被安装在上移动推车8、9上。所述推车配备有可锁定车轮，从而使得技术员可在外科手术开始之前将其拖动就位且接着使其在手术持续时间内固定就位。患者平躺的手术台也位于可锁定车轮上。患者可在手术室外准备好进行外科手术且接着在手术台上被移动到手术室中。患者和机器人的这种定位灵活性具有以下优点：所述设备可比一些其它机器人系统进行更大范围的手术。然而，其后果是在手术台和推车8、9已经被移动就位之后，臂1、2、3的底座的相对位置基本上是未知的，其与搁置患者的手术台5的关系同样是未知的。

臂之间的空间关系对控制站7将是有用的信息。所述空间关系例如可用来避免臂之间发生碰撞。

建立臂之间的空间关系的一种方式将是提供技术员使用来设定机器人的推车和/或患者的手术台的位置的一组夹具或地板标记。设备之间的空间关系因而将是已知的。然而，针对外科手术过程的完整范围将需要提供非常多的此类夹具或标记。

技术员建立空间关系的另一种方式将是测量臂上的基准点与手术台之间的距离并将所述数据输入到控制系统。由于为了以三维形式完整地表征空间关系将需要进行许多此类测量，因此这是耗时的，且在进行测量或将测量结果键入时可能会犯错。

需要一种建立机器人、具体地说外科手术机器人之间的空间关系的替代方式。

发明内容

根据本发明，提供一种用于表征机器人的环境的方法，所述机器人具有：底座；柔性臂，其从底座延伸且具有多个关节，由此可更改臂的构造；臂所承载的基准；多个驱动器，其被布置成驱使关节移动；和多个位置传感器，其用于感测关节中的每一个的位置，所述方法包括：使臂所承载的基准与机器人的环境中的物体上的第一基准接触；根据位置传感器的输出计算机器人的本地参照系中限定的参照位置与第一物体基准之间的距离；和根据至少计算出的距离控制驱动器对臂进行重新构造。

所述方法可包括：使臂所承载的基准与物体上的第二基准接触；根据位置传感器的输出计算当臂所承载的基准与第一物体基准和与第二物体基准接触时物体相对于机器人的本地参照系中限定的参照方向的取向；和根据至少计算出的取向控制驱动器对臂进行重新构造。

所述方法可包括：使臂所承载的基准与物体上的基准配对，臂基准和物体基准被相互构造而成，从而使得臂的构造取决于当臂基准与物体基准配对时物体的取向；根据位置传感器的输出计算当臂基准与物体基准配对时物体相对于机器人的本地参照系中限定的参照方向的取向；和根据至少计算出的取向控制驱动器对臂进行重新构造。