[发明专利]用于机器人外科手术系统的逆运动学控制系统

权利要求书

1.一种机器人外科手术系统，其包括：

处理单元；

用户界面，其与所述处理单元通信并且包含输入手柄；以及

机器人系统，其与所述处理单元通信并且包含臂和具有限定钳口轴线的钳口的工具，所述工具支撑在所述臂的端部处，所述臂限定远程运动中心，所述远程运动中心是所述臂的所述端部或所述工具穿过套管针进入患者的体腔中的点，并且所述工具限定工具中心点坐标系，所述臂和所述工具被配置成响应于所述输入手柄的输入位姿而移动到期望位姿，

其中所述处理单元被配置成验证所述远程运动中心在由所述工具中心点坐标系的x轴线和y轴线限定的所述工具的偏摆平面中的投影是否处于所述期望位姿中的边界距离内，其中所述边界距离至少为所述工具的俯仰点与偏摆点之间的长度，其中所述处理单元被配置成当所述远程运动中心处于所述边界距离内时矫正所述期望位姿，并且其中所述处理单元被配置成在矫正所述期望位姿期间所述钳口轴线被固持在位。

2.根据权利要求1所述的机器人外科手术系统，其中所述处理单元被配置成当所述远程运动中心处于所述期望位姿中的所述边界距离内时验证在所述钳口轴线与所述工具中心点坐标系的原点与所述远程运动中心之间的向量之间限定的检查角是否低于预先限定的极端角。

3.根据权利要求2所述的机器人外科手术系统，其中所述用户界面被配置成当所述检查角低于所述预先限定的极端角时向临床医生提供反馈。

4.根据权利要求1所述的机器人外科手术系统，其中所述输入手柄被配置成当所述远程运动中心接近所述期望位姿中的所述边界距离时向临床医生提供力反馈。

5.根据权利要求1所述的机器人外科手术系统，其中所述处理单元还被配置成当矫正所述期望位姿时将所述远程运动中心移动到所述边界距离。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的机器人外科手术系统，其中所述边界距离被确定为所述工具与所述工具中心点的原点与俯仰关节之间的距离之间的所述俯仰关节的最大关节角的函数。

7.根据权利要求6所述的机器人外科手术系统，其中所述俯仰关节的所述最大关节角为75°。

8.根据权利要求6所述的机器人外科手术系统，其中确定所述边界距离包含求取所述工具中心点的所述原点与所述俯仰关节之间的所述距离之和以及所述俯仰关节的所述最大关节角的余弦。

9.根据权利要求8所述的机器人外科手术系统，其中所述边界距离是沿着所述钳口轴线选取的。

10.根据权利要求1至5中的任一项所述的机器人外科手术系统，其中所述处理单元还被配置成当所述远程运动中心接近所述边界距离时提供反馈。

11.根据权利要求10所述的机器人外科手术系统，其中所述处理单元还被配置成当所述远程运动中心接近所述边界距离时增加所述反馈。

12.根据权利要求11所述的机器人外科手术系统，其中所述处理单元还被配置成线性地和/或指数式地增加所述反馈。

13.根据权利要求12所述的机器人外科手术系统，其中所述处理单元还被配置成当所述远程运动中心接近所述边界距离时线性地增加所述反馈以及当所述远程运动中心跨越所述边界距离时指数式地增加所述反馈。

14.根据权利要求1至5中的任一项所述的机器人外科手术系统，其中所述处理单元还被配置成当所述远程运动中心处于所述边界距离内时确定在所述钳口轴线与所述工具中心点坐标系的原点与所述远程运动中心之间的向量之间限定的检查角。

15.根据权利要求14所述的机器人外科手术系统，其中所述处理单元还被配置成当所述检查角低于预先限定的极端角时提供反馈。