控制运动链的运动的系统和方法与流程

本文公开的系统和方法涉及机器人医疗系统，并且更具体地涉及机器人医疗系统的机器人控制臂和臂支撑件。

背景技术：

1、机器人使能的医疗系统能够执行多种医疗规程，包括微创规程(诸如腹腔镜检查)和非侵入规程(诸如内窥镜检查)两者。在内窥镜检查规程中，系统可能能够执行支气管镜检查、输尿管镜检查、胃镜检查等。

2、这类机器人医疗系统可包括被配置成在给定医疗规程期间控制医疗工具的移动的机器人臂。为了实现医疗工具的期望位姿，机器人臂可以在设置过程期间被放置成适当位姿。一些机器人使能的医疗系统可以包括臂支撑件(例如，杆)，该臂支撑件连接到机器人臂的相应基部并且支撑机器人臂。

技术实现思路

1、在规程开始之前，可能需要操作者(例如，医师助理、医务人员等)将机器人医疗系统的机器人臂和可调式臂支撑件设置成期望的总体配置。在一些情况下，操作者可以在设置期间手动地将一个或多个机器人臂操纵到它们相应的配置(例如，使用导纳模式控制、阻抗模式控制或它们的组合等)，但是当机器人臂不处于手动操纵模式时，操作者必须单独地调节臂支撑件。有时，操作者需要使用外部控制器来移动可调式臂支撑件，同时机器人臂在调节臂支撑件上保持静止。这种对可调式臂支撑件何时以及如何移动的限制使得设置过程非常麻烦且耗时，因为操作者可能必须在调节臂支撑件与操纵机器人臂之间多次来回切换，以便最终实现机器人医疗系统的期望总体配置。当需要与机器人臂和可调式臂支撑件的配置相结合的特殊床配置时，该过程进一步复杂化。此外，在多个阶段中单独地调节多个运动链(例如，多个机器人臂、一个或多个可调式臂支撑件、以及病床等)的复杂性对操作者的经验水平和专业知识提出了显著的要求，以确保设置过程的效率。在一些情况下，可调式臂支撑件必须由远离病床的远程控制器控制的限制对操作者施加了在设置期间在机器人臂的床边控制器和可调式臂支撑件的远程控制之间来回移动的显著身体负担，并且增加了与机器人医疗系统碰撞或被手术室中的其他物体(例如，电缆、监视器等)绊倒的风险。随着在设置过程期间对操作者施加显著的认知和操作负担，操作者错误的风险也增加，这可能损害医务人员在使用机器人系统时的信心和患者的安全。因此，需要一种机器人医疗系统，其在设置期间更好地协调多个运动链的运动和操纵，以更容易且方便地实现期望的总体配置。还需要一种机器人医疗系统，其能够容易且方便地通过床边控制进行配置并且减少对远离机器人医疗系统的床边的操作的需要。

2、如本文所公开的，在机器人臂处于手动操纵模式(例如，处于阻抗模式或导纳模式等)时实现可调式臂支撑件的自动运动使得更容易且更有效地配置机器人医疗系统。特别地，当以手动操纵模式操纵机器人臂时，基于在手动操纵期间对应于机器人臂的移动数据(例如，位置、速度等)启动和停止可调式臂支撑件的自动平移可以使得对系统设置的最终调节更容易且更快。另外，通过在机器人医疗系统的床边操纵机器人臂来实现可调式臂支撑件的自动移动减少了操作者在机器人医疗系统的设置期间在手术室中来回移动的需要，从而提高了设置效率并且减少了在手术室中碰撞和绊倒的风险。如本文所公开的，为了进一步提高设置效率并减少操作者误差，还能够实现可调式臂支撑件上的其他机器人臂的自动移动，以避免碰撞和/或保持对接的机器人臂的远程运动中心的位置。

3、本公开的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，这些创新方面中没有一个独自负责本文所公开的期望属性。

4、根据本公开的一些实施方案，机器人系统包括机器人控制的第一运动链、可移动地联接到第一运动链的机器人控制的第二运动链、以及控制器。控制器可通信地联接到第一运动链和第二运动链。该控制器包括一个或多个处理器和存储器。存储器存储指令，该指令在由所述一个或多个处理器执行时，使得处理器获得对应于第一运动链的数据，并且根据对应于第一运动链的数据控制第二运动链的移动。

5、在一些实施方案中，获得对应于第一运动链的数据包括在第一运动链处于手动操纵模式时获得数据。

6、在一些实施方案中，根据对应于第一运动链的数据来控制第二运动链的移动包括根据确定对应于第一运动链的数据满足预设标准来自动地移动第二运动链。

7、在一些实施方案中，控制第二运动链的移动包括控制第二运动链相对于机器人系统的基部的平移移动。

8、在一些实施方案中，第一运动链包括第一机器人臂。第二运动链包括支撑第一机器人臂的杆。

9、在一些情况下，第一机器人臂包括基部接头，该基部接头联接到杆并且能够沿着杆平移。

10、在一些情况下，第一机器人臂沿着杆的平移受到沿着杆的第一限制的约束。

11、在一些情况下，第一限制包括限制第一机器人臂沿着杆的手动平移的程度的触觉壁(haptic wall)。

12、在一些情况下，杆的自动移动根据第一机器人臂超过截止限制而触发。

13、在一些情况下，对应于第一运动链的数据包括第一机器人臂沿着杆行进的距离。

14、在一些情况下，对应于第一运动链的数据包括第一机器人臂沿着杆的移动方向。控制第二运动链的移动包括在第一机器人臂的移动方向上相对于机器人系统的基部移动杆。

15、在一些实施方案中，机器人系统还包括机器人控制的第三运动链，该机器人控制的第三运动链可移动地联接到第二运动链。存储器还存储指令，该指令在由所述一个或多个处理器执行时，使得处理器根据第二运动链的移动来控制第三运动链的移动。

16、在一些实施方案中，第一运动链包括第一机器人臂。第三运动链包括第二机器人臂。第二运动链包括支撑第一机器人臂和第二机器人臂的杆。

17、在一些实施方案中，根据第二运动链的移动来控制第三运动链的移动包括：根据确定满足第一移动标准，在第二运动链的移动期间保持第三运动链的至少一部分与第二运动链之间的空间关系。

18、在一些实施方案中，根据第二运动链的移动来控制第三运动链的移动包括：根据确定满足第二移动标准，在第二运动链的移动期间相对于第二运动链移动第三运动链的至少一部分。

19、在一些实施方案中，根据第二运动链的移动控制第三运动链的移动包括：根据确定满足第三移动标准，在第二运动链的移动期间相对于第二运动链移动第三运动链的至少第一部分，同时保持第三运动链的远侧端部部分相对于机器人系统的基部的位置。

20、在一些实施方案中，根据第一运动链的移动来控制第二运动链的移动包括：根据确定满足第四移动标准，停止第二运动链的移动。

21、根据本公开的另一个方面，机器人医疗系统包括患者支撑平台、第一运动链和第二运动链。第一运动链可移动地联接到第二运动链。机器人医疗系统还包括控制器，该控制器包括一个或多个处理器和存储器。该存储器存储指令，该指令在由所述一个或多个处理器执行时，使得处理器根据指向第一运动链的用户输入相对于患者支撑平台调节第一运动链的空间配置。根据确定在根据指向第一运动链的用户输入调节第一运动链的空间配置期间满足预设标准，处理器激活第二运动链相对于患者支撑平台的自动移动。

22、在一些实施方案中，第一运动链经由能够沿着第二运动链平移的基部接头可移动地联接到第二运动链。相对于患者支撑平台调节第一运动链的空间配置包括沿着第二运动链平移第一运动链的至少基部接头。

23、在一些实施方案中，激活第二运动链相对于患者支撑平台的自动移动包括相对于患者支撑平台自动平移第二运动链。

24、在一些实施方案中，第一运动链包括第一机器人臂。第二运动链包括支撑第一机器人臂的杆。

25、在一些实施方案中，经由位于第一运动链上或接近第一运动链的输入接口接收指向第一运动链的用户输入。

26、在一些实施方案中，指向第一运动链的用户输入包括经由按钮接收的输入。

27、在一些情况下，经由按钮接收的输入是连续用户输入。

28、在一些情况下，存储器存储指令，该指令在由所述一个或多个处理器执行时，使得处理器根据确定中止经由按钮检测到连续用户输入，去激活第二运动链相对于患者支撑平台的自动移动。

29、在一些实施方案中，根据指向第一运动链的用户输入来相对于患者支撑平台调节第一运动链的空间配置包括在第一运动链的第一动力辅助操纵模式下，根据用户对第一运动链的直接物理操纵来调节第一运动链的空间配置。

30、在一些实施方案中，该预设标准要求在该第一运动链的空间配置的调节期间在该第一运动链的一个或多个预设部分上检测到的力超过预设阈值力，以便满足该预设标准。

31、在另一个方面，一些实施方案包括用于设置机器人医疗系统的方法。机器人医疗系统包括第一运动链和可移动地联接到第一运动链的第二运动链。该方法包括获得对应于该第一运动链的手动操纵的第一数据。第一运动链的手动操纵引起第一运动链相对于第二运动链的移动。该方法还包括根据确定对应于第一运动链的手动操纵的第一数据满足预设标准，激活第二运动链相对于机器人医疗系统的物理环境的自动移动。

32、在一些实施方案中，第一运动链的手动操纵引起第一运动链沿着第二运动链的长度的平移移动。根据确定第一运动链的平移移动已经超过沿着第二运动链的长度的预设截止限制而满足预设标准。

33、在一些实施方案中，第一运动链包括第一机器人臂。第二运动链包括支撑第一机器人臂的杆。

34、在一些实施方案中，激活第二运动链相对于机器人医疗系统的物理环境的自动移动包括启动第二运动链相对于机器人医疗系统的基部的平移移动。

35、在一些实施方案中，根据确定对应于第一运动链的手动操纵的第一数据已经超过预设截止限制超过阈值时间量而满足预设标准。

36、在一些情况下，阈值时间量为至少两秒。

37、在一些情况下，可以将阈值时间量调节为从一秒到五秒的任何值。

38、在一些实施方案中，该方法包括：在激活第二运动链相对于机器人医疗系统的物理环境的自动移动之后，接收对应于第一运动链的附加手动移动的更新的第一数据。该方法还包括根据确定对应于第一运动链的附加手动移动的更新的第一数据不满足预设标准，停止第二运动链相对于机器人医疗系统的物理环境的自动移动。

39、在一些实施方案中，第一运动链的附加的手动移动引起第一运动链沿着第二运动链的长度的移动的反向。

40、在一些实施方案中，第一数据包括在第一运动链的手动操纵期间连续保持的第一类型的用户输入。更新的第一数据包括第一类型的用户输入的中止。

41、在一些实施方案中，预设标准要求在第一运动链的第一动力辅助操纵模式下，根据用户对第一运动链的直接物理操纵来执行对第一运动链的手动操纵。

42、在一些实施方案中，机器人系统还包括第三运动链，该第三运动链可移动地联接到第二运动链。该方法还包括：根据第二运动链的自动移动，控制第三运动链的移动。

43、在一些实施方案中，第一运动链沿着第二运动链的手动移动由沿着第二运动链的第一限制约束。

44、需注意，上述各种实施方案可与本文所述的任何其他实施方案组合。在说明书中描述的特征和优点不是全部包含的，并且特别地，考虑到附图、说明书和权利要求书，许多另外的特征和优点对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。此外，应当注意，说明书中使用的语言主要是为了可读性和指导目的而选择的，并且可能不是为了描绘或限制本发明的主题而选择的。