[发明专利]使用零空间回避操纵器臂与患者碰撞

摘要

通过在零空间内移动操纵器而回避操纵器臂和患者外表面之间碰撞的装置、系统和方法。响应于回避几何结构和障碍表面之间的距离的确定，对应于操纵器与患者距离小于期望的距离，该系统计算操纵器的一个或更多个接头或连杆在雅可比行列式的零空间内的移动，以增加该距离。根据重新配置命令和计算的移动而驱动接头，以便维持末端执行器的期望的状态。在一个方面，根据雅可比行列式的零垂直空间内的计算的末端执行器移位移动，来驱动接头，从而实现末端执行器或远程中心的期望的移动，且同时通过在零空间内移动接头而回避臂与患者碰撞。

主权项

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对应于运动中的所述远侧部分的所述多个接头的接头速度；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对应于不在运动中的所述远侧部分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。