[發明專利]機器人和配置為控制機器人的方法

有效

• 申請號: 201580059578.7
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN107072730B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: A·舒蘭
• 申請（專利權）人: CMR外科有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王小東

1.一種機器人，包括：

基座；

柔性臂，該柔性臂從所述基座延伸并且具有：多個關節，由此能夠更改所述臂的配置，多個驅動器布置成驅動所述關節移動，多個傳感器配置為感測每個所述關節的位置，以及附接結構配置為附接工具至所述臂，所述關節允許所述附接結構相對于所述基座的角度姿態變化；以及

控制單元，該控制單元配置為控制所述驅動器以及接收來自所述傳感器的指示所述關節的位置的輸入，并且能夠以校準模式操作，在所述校準模式中，當工具附接至所述附接結構并且捕獲在端口中時，所述控制單元：

(i)控制所述驅動器以便通過施加至所述臂的外力的作用允許重新配置所述臂；

(ii)根據所述傳感器的指示所述關節的位置的輸入，在存在施加至所述臂以及通過所述工具傳遞至所述端口的多個外力中的各外力的情況下監控所述臂的配置以便引起更改所述附接結構對所述基座的姿態；以及

(iii)根據所監控的臂的配置來將所述端口的自然旋轉中心估計為在存在各外力的情況下維持相對于附接點以恒定角度姿態延伸的直線所通過的點。

2.根據權利要求1所述的機器人，其中，所述控制單元配置為存儲估計出的所述端口的自然旋轉中心。

3.根據權利要求2所述的機器人，所述控制單元能夠以從動模式操作，在所述從動模式中，當工具附接至所述附接結構時，所述控制單元接收指示所述工具的一部分的期望位置的命令信號，計算所述臂的配置，在該配置中，所述工具的所述一部分將處于期望位置并且所述工具與所述端口的自然旋轉中心交叉，并且所述控制單元控制所述驅動器，使得所述臂采用計算出的配置。

4.根據權利要求1所述的機器人，其中，所述控制單元配置為在所述校準模式中控制所述驅動器以便抵抗重力的作用，從而引起所述臂維持通過獨立于重力作用的各外力施加的配置。

5.根據權利要求1所述的機器人，其中，所述控制單元配置為在所述校準模式中控制所述驅動器以便對在獨立于重力的作用的各外力下的重新配置提供有限阻力。

6.根據權利要求1所述的機器人，其中，所述控制單元配置為在所述校準模式中當所述臂移動以便增加所述附接結構相對于所述基座自中立值的姿態偏差時，控制所述驅動器以便對在各外力下的重新配置提供增加的阻力。

7.根據權利要求1所述的機器人，其中，所述控制單元配置為在所述校準模式中控制所述驅動器以便抵抗超出附接至所述臂的工具的預定閾值的角度。

8.根據權利要求1所述的機器人，其中，所述控制單元配置為在所述校準模式中控制所述驅動器以便抵抗沿離開附接至所述臂的工具和所述臂之間的界面的方向超出所述工具的預定閾值的平移。

9.根據權利要求1所述的機器人，其中，所述臂包括配置為感測施加在所述關節周圍的力的多個力傳感器，并且所述控制單元配置為在所述校準模式中根據所述力傳感器的輸出來控制所述驅動器。

10.根據權利要求1所述的機器人，其中，所述控制單元包括處理器以及內存，所述內存配置為非瞬時存儲能夠由所述處理器執行以用于實現所述校準模式的一組指令。

11.根據權利要求1所述的機器人，該機器人包括附接至所述附接結構的工具，所述工具是手術工具。

12.根據權利要求1所述的機器人，其中，所述機器人是手術機器人。

13.一種配置為控制機器人的方法，所述機器人包括：基座；柔性臂，該柔性臂從所述基座延伸并且具有：多個關節，由此能夠更改所述臂的配置，多個驅動器，所述多個驅動器布置成驅動所述關節移動，多個傳感器，所述多個傳感器配置為感測每個所述關節的位置，以及附接結構，該附接結構配置為附接工具至所述臂，所述關節允許所述附接結構相對于所述基座的角度姿態變化；當工具附接至所述附接結構并且捕獲在端口中時，所述方法包括：

控制所述驅動器以便通過施加至所述臂的外力的作用允許重新配置所述臂；

根據所述傳感器的指示所述關節的位置的輸入，在存在施加至所述臂以及通過所述工具傳遞至所述端口的多個外力中的各外力的情況下監控所述臂的配置以便引起更改所述附接結構對所述基座的姿態；以及

根據所監控的臂配置來將所述端口的自然旋轉中心估計為在存在各外力的情況下維持相對于附接點以恒定角度姿態延伸的直線所通過的點。