本公開總體涉及計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，并且更具體地，涉及控制受運(yùn)動(dòng)限制的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的軟件遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心。
背景技術(shù)：
1、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)通常用于在工作空間中執(zhí)行或輔助程序/手術(shù)過程(procedures)。在具有遠(yuǎn)程操作的示例計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)中，用戶輸入系統(tǒng)處的操作者操縱先導(dǎo)設(shè)備(例如，配置為接受用于從動(dòng)設(shè)備的命令的輸入設(shè)備)，以使得從動(dòng)設(shè)備(例如，可遠(yuǎn)程操作的操縱組件，并且包括帶有或不帶有被支撐器械的可重新定位結(jié)構(gòu))產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)示例中，先導(dǎo)設(shè)備相對(duì)于操作者參考系的運(yùn)動(dòng)用于確定從動(dòng)設(shè)備相對(duì)于成像設(shè)備視場的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)命令。
2、在一些示例中，計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)包括具有遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心(rcm)的可重新定位結(jié)構(gòu)，該遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心由可重新定位結(jié)構(gòu)的硬件設(shè)計(jì)強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)，使得在可重新定位結(jié)構(gòu)執(zhí)行操作的過程中，插管、導(dǎo)管或進(jìn)入引導(dǎo)裝置上的某一點(diǎn)幾乎不發(fā)生運(yùn)動(dòng)。也就是說，這個(gè)“硬件”rcm在可重新定位結(jié)構(gòu)執(zhí)行任務(wù)期間幾乎不運(yùn)動(dòng)，因?yàn)楸或?qū)動(dòng)使得可重新定位結(jié)構(gòu)執(zhí)行任務(wù)的關(guān)節(jié)被物理設(shè)計(jì)為避免移動(dòng)這個(gè)硬件rcm。
3、在某些情況下，可能期望驅(qū)動(dòng)具有硬件rcm的可重新定位結(jié)構(gòu)圍繞設(shè)置在不與硬件rcm并置的位置處的rcm進(jìn)行樞轉(zhuǎn)。在這種情況下，人類操作者可以設(shè)置一個(gè)虛擬(或軟件)rcm，它與硬件rcm不同。在某些情況下，可能期望驅(qū)動(dòng)一種可重新定位結(jié)構(gòu)，該可重新定位結(jié)構(gòu)包含連桿和關(guān)節(jié)布置，但不具備硬件rcm。在這種情況下，人類操作者可以設(shè)置軟件rcm，以便定義在程序期間中幾乎不經(jīng)歷運(yùn)動(dòng)的方位。
4、因此，需要用于控制具有軟件遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的可重新定位系統(tǒng)的改進(jìn)技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、根據(jù)一些實(shí)施例，一種計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)的方法，包括：配置為支撐器械的可重新定位結(jié)構(gòu)，所述可重新定位結(jié)構(gòu)包括通過多個(gè)關(guān)節(jié)耦接的多個(gè)連桿；以及通信耦接到可重新定位結(jié)構(gòu)的控制單元。所述控制單元被配置為：當(dāng)遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心(rcm)被設(shè)置在第一位置時(shí)，接收以命令運(yùn)動(dòng)移動(dòng)可重新定位結(jié)構(gòu)的命令。控制單元還被配置為：確定在將遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心rcm維持在第一位置的同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)以使可重新定位結(jié)構(gòu)按照命令運(yùn)動(dòng)移動(dòng)是否違反可重新定位結(jié)構(gòu)的限制?？刂茊卧€被配置為：響應(yīng)于確定在將rcm維持在第一位置的同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)以使可重新定位結(jié)構(gòu)按照命令運(yùn)動(dòng)移動(dòng)將違反該限制：基于命令運(yùn)動(dòng)和第一位置確定多個(gè)關(guān)節(jié)的替代運(yùn)動(dòng)，其中按照替代運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)不會(huì)違反該限制，并且會(huì)將rcm移動(dòng)到與第一位置不同的第二位置；以及按照替代運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)。
2、根據(jù)一些實(shí)施例，一種驅(qū)動(dòng)可重新定位結(jié)構(gòu)的多個(gè)關(guān)節(jié)的方法，包括：當(dāng)遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心(rcm)設(shè)置在第一位置時(shí)，接收以命令運(yùn)動(dòng)移動(dòng)器械的命令。所述方法還包括：確定在將rcm維持在第一位置的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)以使可重新定位結(jié)構(gòu)按照命令運(yùn)動(dòng)移動(dòng)是否違反可重新定位結(jié)構(gòu)的限制。所述方法還包括：響應(yīng)于確定在將rcm維持在第一位置的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)以使可重新定位結(jié)構(gòu)按照命令運(yùn)動(dòng)移動(dòng)將違反該限制：基于命令運(yùn)動(dòng)和第一位置確定多個(gè)關(guān)節(jié)的替代運(yùn)動(dòng)，其中按照替代運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)不會(huì)違反該限制，并且會(huì)將rcm移動(dòng)到與第一位置不同的第二位置；以及按照替代運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)。
3、根據(jù)一些實(shí)施例，一個(gè)或多個(gè)非暫時(shí)性機(jī)器可讀介質(zhì)包括多個(gè)機(jī)器可讀指令，當(dāng)所述多個(gè)機(jī)器可讀指令由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，適于使一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行本文所述的任何方法。
1.一種計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述多個(gè)關(guān)節(jié)中的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)被機(jī)械約束以維持所述rcm，并且其中所述一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)能夠由所述控制單元驅(qū)動(dòng)，以在維持所述rcm的同時(shí)移動(dòng)所述可重新定位結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述控制單元還被配置為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述限制包括所述多個(gè)關(guān)節(jié)中包括的第一關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍限制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述替代運(yùn)動(dòng)包括將所述第一關(guān)節(jié)移動(dòng)到所述運(yùn)動(dòng)范圍限制或?qū)⑺龅谝魂P(guān)節(jié)保持在所述運(yùn)動(dòng)范圍限制處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述限制包括所述計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的物理約束。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述替代運(yùn)動(dòng)包括將所述可重新定位結(jié)構(gòu)移動(dòng)到所述物理約束的預(yù)定間隙內(nèi)，或?qū)⑺隹芍匦露ㄎ唤Y(jié)構(gòu)保持在所述物理約束的所述預(yù)定間隙處。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述限制包括約束，所述約束選自由以下各項(xiàng)組成的組：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述限制包括基于所述可重新定位結(jié)構(gòu)的位置或速率的運(yùn)動(dòng)限制。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述控制單元還被配置為：響應(yīng)于將所述rcm移動(dòng)到所述第二位置，生成反饋以通知操作者。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述控制單元還被配置為，在將所述rcm移動(dòng)到所述第二位置之后：
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述控制單元還被配置為，在將所述rcm移動(dòng)到所述第二位置之后：
13.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述控制單元還被配置為，在將所述rcm移動(dòng)到所述第二位置之后：
14.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述控制單元還被配置為，在將所述rcm移動(dòng)到所述第二位置之后：
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述控制單元還被配置為：
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述控制單元還被配置為，在將所述rcm移動(dòng)到所述第三位置之后：
17.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述控制單元還被配置為：
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述控制單元還被配置為：
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述rcm具有默認(rèn)位置，并且所述控制單元還被配置為：
20.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述控制單元還被配置為：
21.根據(jù)權(quán)利要求1和10中任一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述rcm具有默認(rèn)位置，并且其中所述控制單元還被配置為：
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述控制單元還被配置為：
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述控制單元還被配置為：
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述默認(rèn)位置是所述可重新定位結(jié)構(gòu)的硬件rcm的位置，并且其中所述多個(gè)關(guān)節(jié)中的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)被機(jī)械約束為圍繞所述硬件rcm樞轉(zhuǎn)。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述rcm具有默認(rèn)位置，并且其中所述控制單元還被配置為：
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述補(bǔ)救措施包括：
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述補(bǔ)救措施包括：
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述控制單元還被配置為：
29.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述多個(gè)關(guān)節(jié)提供足夠的自由度，以允許所述多個(gè)關(guān)節(jié)具有一系列關(guān)節(jié)狀態(tài)，以便與所述器械的末端執(zhí)行器處于相同狀態(tài)，并且其中，為了確定所述多個(gè)關(guān)節(jié)的替代運(yùn)動(dòng)，所述控制單元還被配置為：
30.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中為了接收所述命令，所述控制單元被配置為：
31.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，其中所述控制單元還被配置為：
32.一種驅(qū)動(dòng)可重新定位結(jié)構(gòu)的多個(gè)關(guān)節(jié)的方法，所述方法包括：
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述限制包括所述多個(gè)關(guān)節(jié)中包括的第一關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍限制。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述替代運(yùn)動(dòng)包括將所述第一關(guān)節(jié)移動(dòng)到所述運(yùn)動(dòng)范圍限制處或?qū)⑺龅谝魂P(guān)節(jié)保持在所述運(yùn)動(dòng)范圍限制處。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述限制包括計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的物理約束。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述替代運(yùn)動(dòng)包括將所述可重新定位結(jié)構(gòu)移動(dòng)到所述物理約束的預(yù)定間隙內(nèi)，或保持所述可重新定位結(jié)構(gòu)在所述物理約束的所述預(yù)定間隙處。
37.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述限制包括基于所述可重新定位結(jié)構(gòu)的位置或速率的運(yùn)動(dòng)限制。
38.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括：響應(yīng)于將所述rcm移動(dòng)到所述第二位置，生成反饋以通知操作者。
39.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括，在將所述rcm移動(dòng)到所述第二位置之后：
40.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括，在將所述rcm移動(dòng)到所述第二位置之后：
41.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括，在將所述rcm移動(dòng)到所述第二位置之后：
42.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括，在將所述rcm移動(dòng)到所述第二位置之后：
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，還包括：
44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，還包括，在將所述rcm移動(dòng)到所述第三位置之后：
45.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括：
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，還包括：
47.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述rcm具有默認(rèn)位置，并且還包括：
48.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括：
49.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述rcm具有默認(rèn)位置，并且還包括：
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，還包括：
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，還包括：
52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中所述默認(rèn)位置是所述可重新定位結(jié)構(gòu)的硬件rcm的位置，并且其中所述多個(gè)關(guān)節(jié)中的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)被機(jī)械約束為圍繞所述硬件rcm樞轉(zhuǎn)。
53.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述rcm具有默認(rèn)位置，并且還包括：
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中所述補(bǔ)救措施包括：
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中所述補(bǔ)救措施包括：
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，還包括：
57.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括：
58.一種或多種非暫時(shí)性機(jī)器可讀介質(zhì)包括多個(gè)機(jī)器可讀指令，當(dāng)所述多個(gè)機(jī)器可讀指令由與計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，適于使所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行權(quán)利要求32-57中任一項(xiàng)所述的方法。