[发明专利]机器人系统以及反向驱动该系统的方法

摘要

提供了一种机器人手术系统以及操作该系统的方法。该系统包括手术工具、具有多个关节且支撑所述手术工具的操纵器、以及控制器。虚拟仿真将所述手术工具表示为具有虚拟质量的虚拟刚体，该虚拟质量包括关于至少一个关节的惯量。所述控制器确定关节的期望关节扭矩。将关节的该期望关节扭矩与实际关节扭矩进行比较以确定关节扭矩差。确定虚拟质量关于关节的惯量。使用关节扭矩差和惯量计算关于关节的角加速度。将角加速度投射到虚拟质量以确定外力。所述控制器响应于所述外力以虚拟仿真模拟所述手术工具的动态。

主权项

1.一种机器人手术系统，包括：手术工具；操纵器，所述操纵器支撑所述手术工具且包括多个关节和多个关节致动器；以及控制器，所述控制器与所述操纵器通讯、且配置成通过将所述手术工具表示为具有虚拟质量的虚拟刚体以虚拟仿真来模拟所述手术工具的动态，所述虚拟质量具有关于所述多个关节中的至少一个关节的惯量；所述控制器配置成：(1)确定所述至少一个关节的期望关节扭矩，(2)将所述期望关节扭矩与所述至少一个关节的实际关节扭矩进行比较来确定关节扭矩差，(3)确定所述虚拟质量关于所述至少一个关节的所述惯量，(4)使用所述关节扭矩差和所述惯量来计算关于所述至少一个关节的角加速度，(5)将该角加速度投射到所述虚拟质量来确定外力，(6)响应于所述外力以所述虚拟仿真来模拟所述手术工具的动态，以及(7)根据所述虚拟仿真来指令所述关节致动器的动作。