[发明专利]用于利用零空间跟踪路径的系统和方法

摘要

公开了用于提供具有多个带有冗余自由度的接头的操纵器臂的一个或更多个接头的期望移动同时实现操纵器的远侧末端执行器的被命令的移动的装置、系统和方法。方法包括，限定在由一个或更多个接头所限定的接头空间内的约束(诸如路径网络)，以及确定多个接头在零空间内的移动，以利用一个或更多个接头来跟踪约束。方法可以进一步包括，计算接头的重新配置移动，以及将约束更改为与一个或更多个接头的被重新配置的方位一致。在本文中提供了使用这种方法的装置和系统的各种配置。

主权项

一种存储用于移动操纵器臂的处理器执行程序的可读存储器，所述操纵器臂包括可移动的远侧末端执行器、耦连到基座的近侧部分以及在所述远侧末端执行器和所述基座之间的多个接头，所述多个接头具有足够的自由度以允许针对给定远侧末端执行器状态的一系列不同接头状态，并且所述处理器执行程序包括指令，当由一个或更多个处理器执行时，所述指令使得所述一个或更多个处理器执行以下操作；限定所述多个接头中的一个或更多个接头在所述多个接头的接头空间内的基于方位的约束，所述基于方位的约束对应于所述一个或更多个接头的期望的移动；接收以期望的末端执行器移动来移动所述末端执行器的操纵命令；计算所述多个接头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，其中计算所述多个接头的所述末端执行器移位移动包括计算在雅可比矩阵的零垂直空间内的接头速度；计算所述多个接头的跟踪移动，以便朝向所述约束移动所述一个或更多个接头的方位，其中计算所述跟踪移动包括计算在所述雅可比矩阵的零空间内的接头速度，所述零垂直空间正交于所述零空间；以及根据所述末端执行器移位移动和所述跟踪移动来驱动所述多个接头，以便在所述一个或更多个接头的所述期望的移动的同时，实现所述期望的末端执行器移动。