[发明专利]用于利用零空间跟踪路径的系统和方法

说明书

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。

本申请是于2014年3月18日提交的名称为“用于利用零空间跟踪路径的系统和方法”的中国专利申请201480014854.4的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请是于2013年3月15日提交的名称为“Systems and Methods for Trackinga Path Using the Null-Space”(代理人案卷号ISRG03780PROV/US)的美国临时专利申请No.61/799,444的非临时性申请且要求其优先权的权益，该申请的全部公开以引用方式并入本文。

本申请大体涉及以下共同拥有的申请：2009年6月30日提交的名称为“Control ofMedical Robotic System Manipulator About Kinematic Singularities”的美国申请No.12/494,695；2009年3月17日提交的名称为“Master Controller Having RedundantDegrees of Freedom and Added Forces to Create Internal Motion”的美国申请No.12/406,004；2005年5月19日提交的名称为“Software Center and HighlyConfigurable Robotic Systems for Surgery and Other Uses”的美国申请 No.11/133,423(美国专利No.8,004,229)；2004年9月30日提交的名称为“Offset Remote CenterManipulator For Robotic Surgery”的美国申请No.10/957,077(美国专利No.7,594,912)；以及1999年9月17日提交的名称为“Master Having Redundant Degrees ofFreedom)”的美国申请No.09/398,507(美国专利 No.6,714,839)；2012年6月1日提交的名称为“Manipulator Arm-to-Patient Collision Avoidance Using a Null-Space”的美国临时申请No.61/654,755；以及 2012年6月1日提交的名称为“System and Methods forAvoiding Collisions Between Manipulator Arms Using a Null-Space”的美国临时申请No.61/654,773，这些申请的全部公开以引用方式并入本文。

技术领域

本发明大体提供改善的外科手术和/或机器人装置、系统和方法。

背景技术

微创医疗技术的目的在于减少在诊断或外科手术程序期间的受损组织量，从而减少患者的恢复时间、不适以及有害副作用。每年在美国执行数以百万计的“开放”或传统外科手术；这些手术中的许多有可能能够以微创方式执行。然而，目前仅有相对少量的外科手术使用微创技术，这是因为外科手术器械和技术的限制性以及掌握这些技术所需的额外的外科手术培训。