[发明专利]使用零空间回避操纵器臂与患者碰撞

权利要求书

1.一种用于控制操纵器臂的方法，所述操纵器臂包括远侧部分、耦接至基底的近侧部分以及在所述远侧部分和所述基底之间的多个接头，所述多个接头一起具有足够的自由度以允许用于所述远侧部分的状态的一系列的不同接头状态，所述方法包括：

响应于从用户输入端接收的操纵命令，计算所述多个接头的远侧部分移位移动，以便实现在工作部位内的所述远侧部分的期望状态，其中计算所述远侧部分移位移动包括计算雅可比行列式的零垂直空间内的所述多个接头的接头速度，所述零垂直空间正交于所述雅可比行列式的零空间；

计算所述多个接头的回避移动，以便在所述操纵器臂的一部分和障碍物表面之间提供期望的间隙，其中，计算所述回避移动包括计算在所述零空间内的所述多个接头的接头速度；以及

根据所述远侧部分移位移动和所述回避移动来驱动所述多个接头，以便实现所述远侧部分的所述期望状态并且提供在所述操纵器臂和所述障碍物表面之间的足够的间隙。

2.根据权利要求1所述的方法，其中响应于在所述操纵器臂的所述部分和所述障碍物表面之间的不足够间隙的确定，根据所述回避移动来驱动所述多个接头。

3.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述回避移动来驱动所述多个接头，且同时根据所述远侧部分移位移动来驱动所述多个接头。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述远侧部分包括器械或者经配置可释放地支撑所述器械，所述器械具有向远侧延伸到末端执行器的细长轴，并且其中所述远侧部分移位移动将实现期望的末端执行器状态。

5.根据权利要求1所述的方法，还包含：

确定对应于所述操纵器臂的所述近侧部分的可移动方位的回避几何结构；以及

通过使用所述操纵器臂的所述接头的一个或更多个传感器，确定所述障碍物表面，其中所述回避移动增加在所述回避几何结构和所述障碍物表面之间的距离。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述远侧部分的所述期望状态包括相对于所述基底的所述远侧部分的方位、取向或速度。

7.一种机器人系统，包括：

操纵器臂，其包括远侧部分、耦接至基底的近侧部分以及在所述远侧部分和所述近侧部分之间的多个接头，所述多个接头一起具有足够的自由度以允许用于所述远侧部分的状态的一系列的接头状态；

输入装置；以及

被耦接到所述操纵器臂和所述输入装置的处理器，该处理器被配置成执行方法，该方法包括：

响应于从所述输入装置接收的操纵命令，计算所述多个接头的远侧部分移位移动，以便实现在工作部位内的所述远侧部分的期望状态，其中计算所述远侧部分移位移动包括计算雅可比行列式的零垂直空间内的所述多个接头的接头速度，所述零垂直空间正交于所述雅可比行列式的零空间；

计算所述多个接头的回避移动，以便在所述操纵器臂的一部分和障碍物表面之间提供期望的间隙，其中，计算所述回避移动包括计算在所述零空间内的所述多个接头的接头速度；以及

根据所述远侧部分移位移动和所述回避移动来驱动所述多个接头。

8.根据权利要求7所述的系统，其中响应于在所述操纵器臂的所述部分和所述障碍物表面之间的不足够间隙的确定，根据所述回避移动来驱动所述多个接头。

9.根据权利要求7所述的系统，其中使用所述回避移动来驱动所述多个接头，且同时根据所述远侧部分移位移动来驱动所述多个接头。

10.根据权利要求7所述的系统，其中所述远侧部分包括器械或者经配置可释放地支撑所述器械，所述器械具有向远侧延伸到末端执行器的细长轴，并且其中所述远侧部分移位移动将实现期望的末端执行器状态。