[发明专利]利用零空间取消关节运动的系统

摘要

用于取消远程手术操纵器一个或多个关节的移动以实施末端执行器的操纵移动的装置、系统和方法。方法包含在计算一个或多个锁定关节在零空间内的移动以取消锁定关节在零垂直空间内移动的同时，计算关节在零垂直空间内的移动以实施末端执行器期望的移动。方法进一步包含计算一个或多个关节的移动，以实施可包含一个或多个锁定关节的移动的辅助移动或重新配置移动。辅助和重新配置移动可由关节的操纵移动覆盖，以允许移动锁定的关节从而实现辅助移动或重新配置移动，而实施操纵的锁定的关节的移动则被取消。本文提供了利用这些方法的装置和系统的各种配置。

主权项

一种远程手术系统，其包括：操纵器手臂，所述操纵器手臂包括：包括末端执行器的可移动的远侧部分，连接至基座的近侧部分，以及在所述远侧部分和所述基座之间的多个关节，所述多个关节具有足够的自由度以允许给定的远侧部分状态的一系列不同的关节状态；以及联接到所述操纵器手臂的处理器，所述处理器被编程有指令，所述指令当被所述处理器执行时使得所述处理器执行一种方法，所述方法包括：接收操纵命令从而以期望的末端执行器移动来移动所述末端执行器；计算所述多个关节的末端执行器移位移动，以实现所述期望的末端执行器移动，其中计算所述多个关节的所述末端执行器移位移动包括计算在所述多个关节的雅可比行列式矩阵的零垂直空间内的针对所述末端执行器移位移动的关节速度，其中针对所述末端执行器移位移动的所述计算的关节速度包括针对指定关节非移动亚组的每个关节的计算的速度，且其中所述指定关节非移动亚组包括所述多个关节中的一个或多个关节；计算所述多个关节的取消移动，以针对所述指定关节非移动亚组的每个关节取消来自所述末端执行器移位移动的所述计算的速度，其中计算所述取消移动包括计算在所述雅可比行列式矩阵的零空间内的针对所述取消移动的所述多个关节的关节速度，以便对于所述指定关节非移动亚组的每个关节，当所述取消移动与所述末端执行器移位移动组合时，来自所述取消移动的该关节的计算的关节速度取消来自所述末端执行器移位移动的该关节的计算的关节速度，所述零空间垂直于所述零垂直空间；和根据所述计算的末端执行器移位移动和所述计算的取消移动，驱动所述多个关节，以便实现所述期望的末端执行器移动和阻止所述指定关节非移动亚组的移动。