[发明专利]用于利用增广雅可比矩阵控制操纵器接头移动的系统和方法

摘要

用于提供操纵器的端部执行器的命令的移动同时提供操纵器的一个或更多个接头的希望的移动的装置、系统和方法。方法包括增广雅可比矩阵，使得根据雅可比矩阵计算的接头移动执行与命令的端部执行器移动同时的一个或更多个辅助任务和/或希望的接头移动，该一个或更多个辅助任务和/或希望的接头移动延伸到零空间中。辅助任务和希望的接头移动包括抑制一个或更多个接头的移动、抑制相邻操纵器之间或操纵器和患者表面之间的碰撞、一个或更多个接头的命令的重配置，或各种其它任务，或其组合。可使用根据增广的雅可比矩阵的伪逆矩阵解计算的接头速度提供此类接头移动。本文中提供用于利用此类方法的系统的各种配置。

主权项

1.一种包括多个机器可读指令的非暂时性机器可读介质，所述多个机器可读指令由与机器人系统相关联的一个或多个处理器执行，所述机器人系统包括第一操纵器，所述第一操纵器包括可移动的远侧端部执行器、耦合到底座的近侧部分和在所述端部执行器与所述底座之间的多个接头，所述多个接头具有充足自由度以允许用于所述端部执行器的给定的端部执行器状态的一定范围的不同接头状态，其中，当由所述一个或多个处理器执行时，所述多个机器可读指令导致所述一个或多个处理器执行如下方法，该方法包括：/n接收操纵命令从而以希望的端部执行器移动来移动所述端部执行器；/n确定与所述第一操纵器相关联的第一参考几何形状和与第二操纵器相关联的第二参考几何形状，所述第一参考几何形状可随所述第一操纵器运动，所述第二参考几何形状可随所述第二操纵器运动，并且所述第一参考几何形状和所述第二参考几何形状具有重叠的运动范围；/n确定相对状态和避开向量，所述相对状态是在所述第一参考几何形状和所述第二参考几何形状之间的；/n增广雅可比矩阵以便提供所述第一操纵器的一个或更多个辅助功能或希望的移动，其中所述一个或更多个辅助功能或希望的移动包括在所述第一操纵器和所述第二操纵器之间的碰撞避开，并且其中基于与所述第一参考几何形状和所述第二参考几何形状之间的所述相对状态相关联的函数来增广所述雅可比矩阵；/n通过使用所述增广的雅可比矩阵计算接头速度来计算所述多个接头的移动以实现所述希望的端部执行器移动；以及/n根据所述计算的移动来驱动所述多个接头，以便实现与所述第一操纵器的所述一个或更多个辅助功能或希望的移动同时的所述希望的端部执行器移动。/n