[发明专利]用于外科手术及其它应用的软件中心和高度可配置的机器人系统

权利要求书

1.一种机器人系统，其包含：

操纵器组件，其用于自动地相对于近端基座移动远端执行器，所述操纵器组件具有多个关节，所述关节提供足够的自由度来允许针对一个末端执行器方位有一系列关节状态。

输入端，其用于接收命令以影响所述末端执行器的期望的移动；和

处理器，其连接所述输入端到所述操纵器组件上，所述处理器响应所述命令来确定所述关节的移动，从而以所述期望的移动来移动所述末端执行器，所述处理器被配置为响应所述操纵器组件的另一个关节的外部铰接来驱动至少一个关节。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其中所述处理器具有末端执行器操纵模式和离合模式，处于所述操纵模式的所述处理器计算所述关节的移动以提供所述期望的末端执行器的移动，处于所述离合模式的所述处理器响应所述另一个关节的手动铰接来驱动所述至少一个关节，所述外部铰接包含所述手动铰接。

3.根据权利要求2所述的机器人系统，其中所述操纵器组件的每个关节具有相关的关节自由度，且其中处于所述离合模式的所述处理器被配置为响应所述另一个关节的所述手动铰接来驱动所述至少一个关节，从而向所述操纵器组件提供有效的离合自由度，所述离合自由度不同于每个所述关节自由度。

4.根据权利要求3所述的机器人系统，其中所述操纵器组件的所述关节中的一些或全部由处于所述离合模式的所述处理器来驱动，处于所述离合模式的所述处理器被配置为响应所述操纵器组件的多个所述关节的手动铰接来驱动所述操纵器组件，从而当所述处理器处于所述离合模式中时所述操纵器组件具有多个有效自由度。

5.根据权利要求2所述的机器人系统，其中所述操纵器组件包含手术器械，所述手术器械具有延伸于组装接口和所述末端执行器之间的轴件，其中处于所述操纵模式的所述处理器包含主-从控制器，其被配置为导出所述末端执行器在内部外科手术空间中的所述期望的运动，从而使所述轴件穿过微创切口部位。

6.根据权利要求5所述的机器人系统，其中所述主-从控制器包含速度控制器，且其中处于所述离合模式的所述处理器利用构形相关滤波器以便以所述离合模式中允许的关节速度的期望的组合来驱动所述关节。

7.根据权利要求5所述的机器人系统，其中所述离合模式包含姿态离合模式，处于所述姿态离合模式的所述处理器响应所述操纵器组件的至少第一关节的手动铰接来影响所述操纵器组件的至少第二关节的移动，所述第二关节的所述移动保持在所述操纵器组件远端的所述第一和第二关节的方位。

8.根据权利要求5所述的机器人系统，其中所述离合模式包含器械离合模式，处于所述器械离合模式的所述处理器驱动至少一些所述关节，从而在所述操纵器组件被手动铰接时使所述操纵器组件绕所述微创切口部位枢轴转动。

9.根据权利要求5所述的机器人系统，其中所述离合模式包含端口离合模式，处于所述端口离合模式的所述处理器允许手动重新定位邻近所述轴件的所述操纵器组件，以便横向定位邻近所述切口部位的轴线。

10.根据权利要求5所述的机器人系统，其中所述离合模式包含端口离合模式，当所述处理器从所述端口离合模式变换到组织操纵模式时，所述处理器至少部分地通过所述操纵器组件的构形来确定所述切口部位的位置。

11.根据权利要求10所述的机器人系统，其进一步包含邻近所述器械组装接口的端口离合输入端。

12.根据权利要求11所述的机器人系统，其中所述操纵器组件具有邻近所述端口离合输入端的轴向关节，其用于所述轴件穿过所述进刀部位轴向插入。

13.根据权利要求10所述的机器人系统，其中所述处理器驱动处于所述端口离合模式的所述操纵器组件，以便影响下列各点中的至少一个：

平衡施加于所述操纵器组件上的重力；

减弱所述操纵器组件在移动过程中的动量；或

促使所述操纵器组件朝向外科手术期望的姿态发展。

14.根据权利要求1所述的机器人系统，其中所述处理器被配置为同步影响所述期望的末端执行器移动和响应所述操纵器组件的所述外部铰接来驱动所述至少一个关节。