[发明专利]用于利用零空间跟踪路径的系统和方法

摘要

本申请涉及用于利用零空间跟踪路径的系统和方法。本申请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

一种系统，其包括：操纵器臂，其包括包含末端执行器的可移动的远侧部分、耦连到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接头，所述多个接头具有足够的自由度以允许针对所述末端执行器的给定状态的一系列不同接头状态；输入装置，其用于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；一个或更多个处理器，其可操作地连接到所述输入装置和所述操纵器臂，所述一个或更多个处理器被配置为执行操作，所述操作包括：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包括一个或更多个路径，所述一个或更多个路径对应于所述一个或更多个接头在所述多个接头的所述接头空间内的期望的移动；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来自对应于所述末端执行器移动的方向的所述多个接头的接头速度；计算所述多个接头的跟踪移动，以便朝向所述基于方位的约束移动所述多个接头中的所述一个或更多个接头的方位，其中计算所述多个接头的所述跟踪移动包括计算来自对应于所述末端执行器不移动的方向的所述多个接头的接头速度；以及发送命令给所述操纵器臂以根据计算的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，从而伴随着所述跟踪移动实现所述末端执行器移位移动。