[发明专利]图像采集装置和可操纵装置活动臂受控运动过程中的碰撞避免

权利要求书

1.运动控制系统，包括：

控制器，包括：

一个或多个处理器；和

偶联于所述一个或多个处理器的存储器；

其中：

所述控制器偶联于计算机辅助外科装置，所述计算机辅助外科装置具有第一活动臂，所述第一活动臂偶联于可操纵装置，所述可操纵装置具有工作端；

所述控制器进一步偶联于第二活动臂，所述第二活动臂偶联于图像采集装置，所述图像采集装置独立于所述计算机辅助外科装置；

所述控制器被配置以：

接收所述第一活动臂的一个或多个第一构型；

接收所述第二活动臂的一个或多个第二构型；

从所述图像采集装置接收所述工作端的第一多个图像；

基于所述第一多个图像中的至少一个，确定所述工作端在共同坐标系统中的位置和定向；

基于所述第一构型，确定所述第一活动臂在所述共同坐标系统中的第一活动臂位置和第一活动臂轨迹；

基于所述第二构型，确定所述第二活动臂在所述共同坐标系统中的第二活动臂位置和第二活动臂轨迹；

基于所述第一活动臂位置、所述第一活动臂轨迹、所述第二活动臂位置、和所述第二活动臂轨迹，确定所述第一活动臂的动作、所述第二活动臂的动作、或所述第一和第二活动臂一起的动作是否会导致所述第一和第二活动臂之间不期望的关系；和

发送第一运动命令至所述第一活动臂或所述第二活动臂，以避免所述不期望的关系，其中确定所述第一运动命令发送给所述第一活动臂或所述第二活动臂中的哪一个，以最小化基于所述第一活动臂与所述第二活动臂之间的距离、所述第一活动臂与所述第二活动臂以任意方向移动的能力估测、或所述第一活动臂与所述第二活动臂之间的虚拟推斥力的成本函数。

2.根据权利要求1所述的运动控制系统，其中：

所述共同坐标系统是所述图像采集装置的坐标系统；和

所述控制器进一步被配置以进一步基于所述工作端在所述共同坐标系统中的位置和定向，确定所述共同坐标系统中的第一活动臂位置。

3.根据权利要求1所述的运动控制系统，其中：

所述共同坐标系统是所述计算机辅助外科装置的坐标系统；和

所述控制器进一步被配置以：

确定所述图像采集装置的坐标系统中的第二活动臂位置；

确定所述工作端在所述图像采集装置的坐标系统中的位置和定向；和

将所述第二活动臂位置和所述工作端的位置和定向从所述图像采集装置的坐标系统变换至所述共同坐标系统。

4.根据权利要求1所述的运动控制系统，其中：

所述第一多个图像是来自图像采集装置的多个二维图像；和

所述控制器进一步被配置以通过所述二维图像确定所述工作端的位置和定向。

5.根据权利要求4所述的运动控制系统，其中：

所述控制器进一步被配置以在所述可操纵装置的所述工作端被布置在所述图像采集装置和所述可操纵装置的工作端之间的一个或多个对象阻挡时，通过所述二维图像确定所述工作端的位置和定向。

6.根据权利要求1所述的运动控制系统，进一步包括：

查看器，适于显示所述可操纵装置的所述工作端的工作空间的第二多个图像；和

输入单元，被配置以接收所述查看器上显示的图像内的用户指定目标区域的信息；

其中所述控制器进一步被配置以发送第二运动命令至所述第二活动臂，使得所述图像采集装置采集所述用户指定目标区域的图像。

7.根据权利要求6所述的运动控制系统，其中：

所述输入单元包括视点跟踪单元，其被配置以跟踪用户在所述查看器的显示屏上的视点；和

所述视点跟踪单元包括指示器，其可被所述用户操作以通过利用所述用户在所述显示屏上的当前凝视点来指示所述用户指定目标区域。

8.根据权利要求6所述的运动控制系统，其中：

所述输入单元包括标记单元，所述标记单元可被用户操作以在所述第二多个图像中被显示的一个图像上指示所述用户指定目标区域。