软件可配置的操纵器自由度制造技术

公开了用于控制机器人系统的许多操纵器组件的方法、装置和系统。根据方法，在许多关节空间界面元件处从许多连接器输入元件经由关节空间界面元件和第一操纵器组件的关节之间的第一映射接收第一许多传感器信号。连接器输入元件是可操作的以一次仅联接至一个操纵器组件。然后利用关节控制器处理接收的第一传感器信号从而控制第一操纵器组件。然后从连接器输入元件在关节空间界面元件处经由不同于第一映射的第二映射接收第二许多传感器信号。然后利用关节控制器处理接收的第二传感器信号从而控制不同于第一操纵器组件的第二操纵器组件。

Software configurable manipulator freedom degree

The methods, devices and systems used to control many of the manipulator components of the robot system are disclosed. According to the method, many connector input elements are received from many connector nodes at the interfaces of many joints, and the first many sensor signals are received through the first mapping between the joints of the joint space interface and the joints of the first manipulator assembly. The connector input element is operable to be joined to a manipulator component at one time. Then the joint controller is used to process the received first sensor signal so as to control the first manipulator component. Then a number of second sensor signals are received from the connector input element at the joint space interface element by second mappings different from the first mapping. Then the joint controller is used to process the received second sensor signals so as to control the second manipulator component different from the first manipulator component.

【技术实现步骤摘要】
软件可配置的操纵器自由度本申请是分案申请，原申请的申请日为2014年3月18日、申请号为201480015615X(PCT/US2014/031028)、专利技术名称为“软件可配置的操纵器自由度”。相关申请的交叉引用本申请根据35USC119(e)要求2013年3月15日提交的美国临时申请号61/793,093的权益。其全部公开内容用于所有目的通过引用以其全部并入本文。本申请一般而言涉及以下共同拥有的申请：2012年8月15日提交的、题目为“PhantomDegreesofFreedomforManipulatingtheMovementofRoboticSystems”的美国临时申请号61/683,495；2012年6月1日提交的、题目为“CommandedReconfigurationofaSurgicalManipulatorUsingtheNullSpace”的美国临时申请号61/654,764；2009年6月30日提交的、题目为“ControlofMedicalRoboticSystemManipulatorAboutKinematicSingularities”的美国申请号12/494,695(已授权)；2009年3月17日提交的、标题为“MasterControllerHavingRedundantDegreesofFreedomandAddedForcestoCreateInternalMotion”的美国申请号12/406,004(现在为美国专利号8,271,130)；2005年5月19日提交的、题目为“SoftwareCenterandHighlyConfigurableRoboticSystemsforSurgeryandOtherUses”的美国申请号11/133,423(现在为美国专利号8,004,229)；2004年9月30日提交的、题目为“OffsetRemoteCenterManipulatorForRoboticSurgery”的美国申请号10/957,077(现在为美国专利7,594,912)和1999年9月17日提交的、题目为“MasterHavingRedundantDegreesofFreedom”的美国申请号09/398,507(现在为美国专利号6,714,839)，其公开内容通过引用以其全部并入本文。背景本专利技术一般而言提供改进的外科手术和/或机器人设备、系统和方法。微创医疗技术旨在减少在诊断或外科手术过程期间损伤的外部组织的量，从而减少患者恢复时间、不适和有害的副作用。在美国，每年进行数百万的外科手术。许多这些外科手术可以潜在地以微创方式进行。然而，由于微创外科手术器械和技术的限制以及掌握它们所需要的额外外科手术训练，所以仅相对少数外科手术目前使用这些技术。用于外科手术的微创远距外科手术系统正被研发，以增加外科医生的灵活性以及允许外科医生从远程位置对患者进行手术。远距外科手术是外科医生利用一些形式的远程控制例如伺服机构或类似形式操纵外科手术器械移动，而非直接用手握住和移动器械的外科手术系统的统称。在这种远距外科手术系统中，给远程位置处的外科医生提供外科手术部位的图像。外科医生一般在适当的查看器或显示器上观看外科手术部位的三维图像的同时对患者进行外科手术过程——通过操纵主控制输入设备，其进而控制机器人器械的动作。机器人外科手术器械可穿过小型的微创外科手术孔被插入，以处理患者体内的外科手术部位处的组织，这样的孔造成一般与开放性外科手术相关的创伤。这些机器人系统可以以充分的灵活性移动外科手术器械的工作端，以进行相当复杂的外科手术任务——通常通过在微创孔处枢转器械的杆，使杆轴向滑动通过孔，旋转孔内的杆，和/或类似方式。用于远距外科手术的伺服机构通常接受来自两个主控制器(外科医生一手一个)的输入，并且可包括两个或更多个机器人臂或操纵器。手移动对通过图像拍摄设备显示的机器人器械的图像的映射可有助于为外科医生提供对与每只手相关联的器械的精确控制。在多种外科手术机器人系统中，包括一个或多个额外的机器人操纵器臂，用于移动内窥镜或其它图像拍摄设备、额外的外科手术器械或类似物。多种结构布置可用于在机器人外科手术期间支撑外科手术部位处的外科手术器械。驱动的联动装置或“从动装置”通常被称为机器人外科手术操纵器，并且在微创机器人外科手术期间用作机器人外科手术操纵器的示例性联动装置布置被描述于2012年6月1日提交的，题目为“CommandedReconfigurationofaSurgicalManipulatorUsingtheNullSpace”的美国临时申请号61/654,764，和美国专利号6,758,843；6,246,200；和5,800,423，其全部公开内容通过引用以其全部并入本文。这些联动装置通常利用平行四边形布置，以固定具有杆的器械。这种操纵器结构可限制器械移动，使得器械杆围绕沿着刚性杆长度的空间定位的球形旋转的远程中心枢转。通过将此旋转中心与内部外科手术部位的切口点对齐(例如，在腹腔镜外科手术期间利用腹壁处的套针或套管)，可通过利用操纵器联动装置的移动杆的近端，而不对腹壁强加危险性力，将外科手术器械的末端执行器安全地定位。可选的操纵器结构被描述于，例如，美国专利号7,594,912；6,702,805；6,676,669；5,855,583；5,808,665；5,445,166；和5,184,601，其全部公开内容通过引用以其全部并入本文。虽然新型机器人外科手术系统和设备已被证明是高效和有利的，但仍期望进一步的改进。在一些情况下，期望改变操纵器组件的部分或全部，其中操纵器组件可包括连接至操纵器(例如，机器人臂)的工具(例如，外科手术工具)。例如，可以期望将机器人臂从在结构上限制围绕远程中心移动的平行四边形布置改变到使用例如软件控制来限制围绕远程中心移动的可选的操纵器结构。对于另一实例，可以期望将连接至操纵器的工具从例如具有夹爪的工具改变到具有内窥镜的工具。无论如何，不同的操纵器组件将常常具有不同的特性，比如不同数量的自由度、不同类型的自由度等。因此，不能使用相同控制器用于控制不同操纵器组件，而是必须使用在关节空间中执行例如计算的不同控制器，所述控制器被针对每个具体的工具和/或操纵器定制。不同控制器的使用导致增加层次的复杂性，其使得系统更容易出错，并可以有效地限制新操纵器和/或工具与先前存在的系统一起使用。虽然提供与新工具系统兼容性的一些技术已经公开，比如在2008年5月2日提交的、题目为“ToolMemory-BasedSoftwareUpgradesforRoboticSurgery”的美国申请号12/114,082(美国专利号7,983,793)中讨论的那些——其公开内容通过引用以其全部并入本文，但是进一步改进仍然是期望的。由于这些和其它原因，提供用于外科手术、机器人外科手术和其它机器人应用的改进的设备、系统和方法将是有利的。如果这些改进的技术在不同类型的操纵器和/或工具之间以无错的方式提供便利转换的能力同时保持较低的系统复杂性和成本，则这将是特别有益的。
技术实现思路
本专利技术一般而言提供了改进的机器人和/或外科手术设备、系统和方法。在一个实施方式中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
远距外科手术系统，其包括：多个操纵器；和控制器，其配置为：检测安装成像设备至所述多个操纵器的第一操纵器；基于所述成像设备安装至所述第一操纵器，识别所述成像设备的第一参考框架；相对于所述第一参考框架控制工具；检测安装成像设备至所述多个操纵器的第二操纵器，所述第二操纵器不同于所述第一操纵器；基于所述成像设备安装至所述第二操纵器，识别所述成像设备的第二参考框架；和相对于所述第二参考框架控制所述工具。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 61/793,0931.远距外科手术系统，其包括：多个操纵器；和控制器，其配置为：检测安装成像设备至所述多个操纵器的第一操纵器；基于所述成像设备安装至所述第一操纵器，识别所述成像设备的第一参考框架；相对于所述第一参考框架控制工具；检测安装成像设备至所述多个操纵器的第二操纵器，所述第二操纵器不同于所述第一操纵器；基于所述成像设备安装至所述第二操纵器，识别所述成像设备的第二参考框架；和相对于所述第二参考框架控制所述工具。2.权利要求1所述的远距外科手术系统，其中所述控制器包括关节空间控制器和工作空间控制器。3.权利要求1所述的远距外科手术系统，其中所述第二参考框架是世界参考系。4.权利要求1所述的远距外科手术系统，其中所述第一参考框架基于所述第一操纵器的运动学确定。5.权利要求1所述的远距外科手术系统，其中为了相对于所述第一参考框架控制所述工具，所述控制器配置为基于从主输入控制接收的命令远距操作所述工具。6.权利要求1所述的远距外科手术系统，其中为了相对于所述第一参考框架控制所述工具，所述控制器配置为基于主输入控制相对于使用者显示器的移动匹配所述工具的尖端相对于所述成像设备的移动，其中所述主输入控制与所述工具相关联。7.权利要求6所述的远距外科手术系统，其中响应于识别所述成像设备的第二参考框架，所述控制器被配置为移动主输入控制以在所述成像设备的第二参考框架中匹配所述工具的尖端。8.权利要求1所述的远距外科手术系统，其中：所述工具被安装至所述多个操纵器的第三操纵器；和所述工具的控制进一步基于所述第三操纵器的运动学。9.权利要求1所述的远距外科手术系统，其中：当所述成像设备被安装至所述第一操纵器并且所述工具被安装至所述第二操纵器时，所述工具的控制进一步基于所述第二操纵器的运动学；和当所述成像设备被安装至所述第二操纵器并且所述工具被安装至所述第一操纵器时，所述工具的控制进一步基于所述第一操纵器的运动学。10.权利要求1所述的远距外科手术系统，进一步包括映射单元，用于在所述控制器和所述第一操纵器之间映射信号。11.权利要求10所述的远距外科手术系统，其中所述控制器进一步配置为：获得用于所述成像设备的映射；和当所述成像设备被安装至所述第一操纵器时，利用所述映射和所述映射单元控制所述成像设备。12.用于控制远距外科手术系统的方法，所述方法包括：通过所述远距外科手术系统的控制器，检测安装成像设备至所述远距外科手术系统的第一操纵器；通过所述控制器，基于所述成像设备安装至所述第一操纵...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·乌尔塔斯，N·迪奥莱提，P·亨维，N·斯梅比，N·斯瓦鲁普，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：美国,US