[发明专利]用于保持工具姿态的系统和方法

权利要求书

1.一种计算机辅助医疗装置，其包括：

铰接臂，其包括多个关节，所述铰接臂配置为支撑在所述多个关节的远端的工具；以及

控制单元，其被耦连到所述铰接臂；

其中所述控制单元配置为：

确定用于所述工具的参考坐标框架；

在移动所述多个关节中的第一关节之前确定所述参考坐标框架中的所述工具的参考变换；

在所述第一关节正被移动时，确定所述参考坐标框架中的所述工具的实际变换；

确定所述参考变换与所述实际变换之间的差异；以及

基于所述差异通过驱动所述多个关节中的至少第二关节来保持所述工具的位置和取向。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述参考坐标框架与外科手术台的顶部关联，患者被定位在所述外科手术台的所述顶部上。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制单元基于所述第一关节的所述移动的原因进一步确定用于所述工具的所述参考坐标框架。

4.根据权利要求1所述的装置，其中当所述第一关节的所述移动是由于患者的移动时，所述参考坐标框架与所述铰接臂的远程中心关联。

5.根据权利要求1所述的装置，其中当所述第一关节的所述移动是由于所述铰接臂的受控运动、所述铰接臂的手动重新定位、由碰撞所引发的所述铰接臂的运动或所述第一关节的制动或锁定的释放时，所述参考坐标框架相对于所述计算机辅助医疗装置的世界坐标框架被固定。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其中所述控制单元进一步配置为解锁所述多个关节中的第三关节，其中解锁所述第三关节降低所述第二关节被驱动的量，以便保持所述工具的所述位置和取向。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其中所述控制单元进一步配置为响应于确定所述第二关节处于运动范围极限而停止保持所述工具的所述位置和取向。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其中所述控制单元进一步配置为响应于以下各项中的一个或多个而停止保持所述工具的所述位置和取向：

操作者的人工干预；

检测到所述操作者与操作者工作站脱离；

检测到所述计算机辅助医疗装置中的位置跟踪误差；或

检测到系统故障。

9.一种包括多个机器可读指令的非瞬态机器可读介质，当由与医疗装置关联的一个或多个处理器来实施时，所述机器可读指令适于使所述一个或多个处理器执行补偿计算机辅助装置的铰接臂的运动的方法，所述方法包括：

在移动支撑工具的铰接臂的多个关节中的第一关节期间，通过以下步骤使用所述多个关节中的至少第二关节来保持所述工具的位置和取向：

确定用于所述工具的参考坐标框架；

在移动所述第一关节之前确定所述参考坐标框架中的所述工具的参考变换；

在所述第一关节正被移动时，确定所述参考坐标框架中的所述工具的实际变换；

确定所述参考变换与所述实际变换之间的差异；以及

基于所述差异驱动至少所述第二关节。

10.根据权利要求9所述的非瞬态机器可读介质，其中所述方法进一步包括：基于所述第一关节的所述移动的原因确定用于所述工具的所述参考坐标框架。

11.根据权利要求9所述的非瞬态机器可读介质，其中当所述第一关节的所述移动是由于所述铰接臂的受控运动、所述铰接臂的手动重新定位、由碰撞所引发的所述铰接臂的运动或所述第一关节的制动或锁定的释放时，所述参考坐标框架相对于所述计算机辅助装置的世界坐标框架被固定。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的非瞬态机器可读介质，其中所述方法进一步包括：解锁所述多个关节中的第三关节，其中解锁所述第三关节降低所述第二关节被驱动的量，以便保持所述工具的所述位置和取向。