BR112020026857A2

BR112020026857A2 - Detecção de colisões de braços de robôs

Info

Publication number: BR112020026857A2
Application number: BR112020026857-7A
Authority: BR
Inventors: Luke David Ronald Hares
Original assignee: Cmr Surgical Limited
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2021-04-06
Also published as: EP3814071A1; US11992285B2; GB2575113B; AU2019295378B2; JP2021531846A; JP2023052495A; WO2020002922A1; AU2019295378A1; GB2575113A; JP7394797B2; EP4234180A3; GB201810754D0; EP4234180A2; US20210267700A1; CN112384336A

Abstract

detecção de colisões de braços de robôs, por tratar-se de um sistema robótico compreendendo dois robôs e uma unidade de controle. cada robô apresenta uma base e um braço que se estende a partir da base até a uma fixação para um instrumento. cada braço compreende uma pluralidade de juntas, por meio das quais a configuração do braço pode ser alterada. cada robô compreende um transmissor para cada junta configurada para acionar a movimentação da junta, e os sensores de posição e torque. a unidade de controle controla os transmissores na dependência das entradas a partir dos sensores. a unidade de controle: determina os torques gravitacionais nas juntas dos braços dos robôs nas configurações de braço indicadas a partir das entradas advindas dos sensores de posição; a partir das entradas advindas dos sensores de torque e dos torques gravitacionais determinados, determina os torques residuais nas juntas dos braços dos robôs nas configurações de braço indicadas; calcula uma força candidata para cada braço a qual quando aplicada naquele braço levaria aos torques residuais determinados; e determina uma colisão caso uma força candidata no braço do primeiro robô contraponha-se a uma força candidata oposta no braço do segundo robô.

Description

“DETECÇÃO DE COLISÕES DE BRAÇOS DE ROBÔS” FUNDAMENTOS

[001] Este relatório descritivo refere-se ao controle de movimentação de robôs, em particular, aos robôs cirúrgicos.

[002] A Figura 1 ilustra múltiplos robôs 101, 102, 103 funcionando em um espaço de trabalho em comum. Neste exemplo, os robôs consistem de robôs cirúrgicos sendo empregados para desempenharem uma operação em um indivíduo 104. Cada robô compreende uma base conectada a um instrumento cirúrgico via um braço flexível. Os robôs são controlados de forma remota, neste caso, por um cirurgião. O cirurgião posiciona-se em um terminal de cirurgião 200, mostrado na Figura 2. O cirurgião manipula os controladores manuais 201, 202. Um sistema de controle converte a movimentação dos controladores manuais nos sinais de controle movimentando as juntas de braços e/ou o efetor no terminal do instrumento de um robô cirúrgico. Mais do que um robô pode vir a se movimentar ao mesmo tempo.

[003] A operação dos braços do robô em um espaço de trabalho em comum leva a um risco quanto aqueles braços de robô virem a colidir um com o outro. Isto é particularmente provável em um espaço de trabalho em comum compacto aonde a área operacional de um robô significativamente sobrepõe-se a área operacional de outro robô. Em sistemas contendo manipulador mestre-escravo, tais como o sistema robô-cirurgião descrito acima, aumenta a possibilidade de colisão uma vez que os movimentos dos braços do robô não são pré-planejados, mas executados em resposta as entradas do cirurgião.

[004] Nos sistemas de manipulador mestre-escravo contendo múltiplos robôs tem-se conhecimento da montagem de todos os robôs em um chassi em comum. Neste caso, tem-se o conhecimento das posições relativas das bases do robô. Utilizando-se dados sensoriados pode ser determinada a postura de cada braço de robô. Portanto, o posicionamento de cada ponto em um braço de robô pode ser determinado em relação a posição de cada ponto em outro braço de robô. Fazendo uso desta informação, o sistema de controle pode detectar uma colisão iminente dos braços de robô e modificar a movimentação dos braços de robô de forma a impedir a colisão.

[005] Nos sistemas aonde os robôs não são instalados em um chassi em comum, mas, por outro lado, são instalados de forma independente, a posição de um robô em relação a outro não é inerentemente conhecida. Caso as posições relativas dos robôs não sejam determinadas de alguma forma, então o mecanismo anterior não pode ser usado para detectar e impedir colisões. Adicionalmente, uma vez que tenha ocorrido uma colisão, não se pode determinar as partes dos braços de robô que tenham colidido.

[006] Ocorre uma necessidade por um sistema de controle voltado para a detecção de colisões sem ser preciso ter-se o conhecimento das posições relativas dos braços de robô.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007] De acordo com um primeiro aspecto, tem-se a provisão de um sistema robótico compreendendo um primeiro robô e um segundo robô, cada robô apresentando uma base, e um braço estendendo-se a partir da base até a fixação para um instrumento, o braço compreendendo uma pluralidade de juntas aonde a configuração do braço pode ser alterada, para cada junta o robô compreende um transmissor configurado para acionar a movimentação da junta, e um sensor de posição e sensor de torque configurados para sensoriarem a junta, e uma unidade de controle configurada para receber as entradas a partir dos sensores de posição e sensores de torque, e para controlar-se os transmissores na dependência daquelas entradas recebidas, a unidade de controle configurada para determinar os torques gravitacionais nas juntas dos braços do primeiro e segundo robôs nas configurações de braços indicadas a partir das entradas advindas dos sensores de posições; a partir das entradas advindas dos sensores de torque e os torques gravitacionais determinados, determinar os torques residuais nas juntas dos braços do primeiro e segundo robôs nas configurações de braços indicadas; calcular uma ou mais força candidata para cada braço que quando aplicada naquele braço dá surgimento a torques residuais determinados; e determinar uma colisão caso uma ou mais forças candidatas no braço do primeiro robô contraponham-se a uma força candidata oposta no braço do segundo robô.

[008] A unidade de controle pode, na determinação de uma colisão, controlar os transmissores de forma a impedir que os braços do primeiro e segundo robôs se movimentem.

[009] A unidade de controle pode, na determinação de uma colisão, controlar os transmissores para a movimentação dos braços do primeiro e segundo robôs para além do ponto de contato.

[010] A unidade de controle pode controlar os transmissores somente se a força candidata exceder uma força limítrofe.

[011] A unidade de controle pode controlar os transmissores somente caso o perfil temporal da força candidata apresente um gradiente maior do que um gradiente limítrofe.

[012] A unidade de controle pode controlar os transmissores somente caso a força candidata apresente uma magnitude maior do que um valor de linha de base por um período de tempo que seja menor do que um período de tempo limítrofe.

[013] O sistema robótico pode compreender robôs adicionais, cada robô adicional possui uma base, e um braço estendendo-se a partir da base para a fixação de um instrumento, o braço compreendendo uma pluralidade de juntas aonde a configuração pode ser alterada, para cada junta, o robô compreende um transmissor configurado para acionar a movimentação da junta, e um sensor de posição e sensor de torque configurados para sensoriarem a junta, a unidade de controle configurada para: determinar os torques gravitacionais nas juntas dos braços dos robôs adicionais nas configurações de braços indicadas a partir das entradas advindas dos sensores de posição; a partir das entradas advindas dos sensores de torque e dos torques gravitacionais determinados, determinar os torques residuais nas juntas dos braços dos robôs adicionais nas configurações de braços indicadas; calcular uma ou mais forças candidatas para cada braço dos robôs adicionais, as quais quando aplicadas naquele braço dão surgimento aos torques residuais determinados; e controlar os transmissores somente caso uma colisão seja determinada e a força candidata no braço do primeiro robô contrapondo-se a uma força candidata oposta no braço do segundo robô não contraponha-se também a uma força candidata oposta no braço de um robô adicional.

[014] A unidade de controle pode armazenar a configuração do braço do primeiro robô e a configuração do braço do segundo robô quando da determinação da colisão, e impedir, posteriormente, que o primeiro e o segundo robôs venham a adotar essas configurações armazenadas ao mesmo tempo.

[015] A unidade de controle determina a posição relativa do braço do primeiro robô e do braço do segundo robô a partir da colisão determinada, e impede, posteriormente, que o braço do primeiro robô e o braço do segundo robô venham a adotar a mesma posição relativa ao mesmo tempo.

[016] A unidade de controle pode operar sem o conhecimento das posições relativas do primeiro e do segundo robôs.

[017] A unidade de controle pode assumir que o primeiro e segundo robôs adotem cada qual uma orientação predeterminada um com respeito ao outro.

[018] A unidade de controle pode calcular somente uma força candidata individual para cada braço quando aplicada naquele braço dando surgimento a torques residuais determinados.

[019] A unidade de controle pode determinar que não veio a ocorrer nenhuma colisão caso não exista uma força candidata individual que quando aplicada ao braço do primeiro robô dá surgimento a torques residuais determinados nas juntas do braço do primeiro robô na configuração de braço indicada.

[020] A unidade de controle pode calcular somente uma faixa de força candidata individual para cada braço, que quando aplicada naquele braço dá surgimento a torques residuais determinados.

[021] A faixa de força candidata individual pode compreender uma faixa de magnitude candidata e uma linha candidata de faixa de atuação.

[022] A unidade de controle pode determinar que não veio a ocorrer nenhuma colisão caso a linha candidata de faixa de atuação do braço do primeiro robô não se sobreponha a linha candidata da faixa de atuação do segundo robô.

[023] A unidade de controle pode determinar que não veio a ocorrer nenhuma colisão caso a linha candidata da faixa de atuação do braço do primeiro robô não inclua uma linha de atuação em uma direção oposta a uma linha de atuação na linha candidata da faixa de atuação do braço do segundo robô.

[024] A unidade de controle pode determinar que não veio a ocorrer nenhuma colisão caso a faixa de magnitude candidata do braço do primeiro robô não se sobreponha a faixa de magnitude candidata do braço do segundo robô.

[025] A unidade de controle pode determinar, para cada braço, uma pluralidade de forças candidatas, cada uma das quais quando aplicadas naquele braço dão surgimento a torques residuais determinados, a pluralidade de forças candidatas incluindo a combinação de forças candidatas, a combinação de forças candidatas sendo uma combinação de duas ou mais forças candidatas individuais, a unidade de controle sendo configurada para determinar uma colisão caso uma força candidata individual de uma combinação de forças candidatas no braço do primeiro robô contraponha-se a uma força candidata oposta no braço do segundo robô.

[026] O sistema robótico pode consistir de um sistema robótico cirúrgico, e o primeiro e segundo robôs podem ser robôs cirúrgicos.

[027] De acordo com um segundo aspecto, tem-se provisão de um método de determinação de colisões entre um primeiro robô e um segundo robô de um sistema robótico, cada robô apresentando uma base, e um braço estendendo-se a partir da base até uma fixação de um instrumento, o braço compreendendo uma pluralidade de juntas aonde a configuração do braço pode ser alterada, para cada junta, o robô compreende um transmissor configurado para acionar a movimentação da junta, e um sensor de posição e sensor de torque configurados para sensoriarem a junta, o sistema robótico compreendendo ainda uma unidade de controle para recebimento de entradas a partir dos sensores de posição e sensores de torque e para o controle dos transmissores na dependência daquelas entradas recebidas, o método compreendendo: determinação dos torques gravitacionais nas juntas dos braços do primeiro e segundo robôs nas configurações de braço indicadas a partir das entradas advindas dos sensores de posição; a partir das entradas advindas dos sensores de torque e dos torques gravitacionais determinados, determinação dos torques residuais nas juntas dos braços do primeiro e segundo robôs nas configurações de braço indicadas; calcular uma ou mais forças candidatas para cada braço, as quais quando aplicadas ao braço dão surgimento a torques residuais determinados; e determinação de uma colisão caso uma ou mais forças candidatas no braço do primeiro robô contraponham- se a uma força candidata oposta no braço do segundo robô.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[028] Tem-se em seguida a descrição do presente relatório como forma de exemplo com referência aos desenhos de acompanhamento. Nos desenhos: - a figura 1 ilustra um indivíduo sendo operado por um sistema robótico compreendendo três robôs cirúrgicos; - a figura 2 ilustra um terminal de cirurgião; - a figura 3 ilustra um diagrama esquemático de um sistema robótico;

- figura 4 ilustra um robô; - a figure 5 consiste de um fluxograma mostrando o processo de determinação dos torques residuais atuando no braço de robô; e - as figuras 6a, 6b e 6c consistem de fluxogramas de análise de colisão.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[029] A descrição a seguir refere-se a um sistema robótico compreendendo uma pluralidade de robôs e uma unidade de controle. A unidade de controle aciona a movimentação dos robôs. Os sensores de posição e torque no braço dos robôs repassam dados sensoriados para a unidade de controle. A unidade de controle faz uso deste dado sensoriado para detectar as forças externas atuando no braço de robôs. Caso uma força externa atuando em um braço contrapondo-se a uma força externa oposta atuando no outro braço, a unidade de controle determina a ocorrência de uma colisão entre esses dois braços.

[030] Os exemplos a seguir referem-se a um sistema robótico cirúrgico. Com referência a Figura 3, o sistema robótico cirúrgico 300 compreende dois robôs cirúrgicos 301, 302 acionados um uma unidade de controle 303. A unidade de controle 303 recebe entradas 307 a partir de um terminal de cirurgião 304, incluindo entradas advindas do primeiro e segundo controladores manuais 305, 306. A unidade de controle pode receber outras entradas 307 a partir do terminal de cirurgião, tais como entradas para pedais, entradas para botões, entradas para reconhecimento de voz, entradas para reconhecimento de gestos, entradas para reconhecimento de olhos, etc. A unidade de controle 303 recebe ainda entradas 308 a partir dos sensores de posição e sensores de torque localizados nas juntas de braço de robô. A unidade de controle 303 pode receber outras entradas 308 a partir de cada robô, tais como informação sobre a força, dados a partir do instrumento cirúrgico, etc. A unidade de controle 303 aciona os robôs 301, 302 atendendo as entradas recebidas a partir dos robôs e do terminal de cirurgião. A unidade de controle 303 compreende um processador 309 e uma memória 310. A memória armazena, dentro de uma maneira não-transiente, o código de software que pode ser executado pelo processador para levar a que o processador controle os transmissores na maneira descrita neste relatório.

[031] Cada robô 301, 302 se apresenta da forma 400 ilustrada na Figura 4. O robô compreende uma base 401 a qual é fixada no local quando um procedimento cirúrgico está sendo realizado. Adequadamente, a base 401 é instalada em um chassi. O referido chassi pode ser um carrinho, por exemplo um carrinho com maca para instalar o robô dentro da altura do leito. Alternativamente, o chassis pode ser um dispositivo instalado no teto, ou um dispositivo instalado no leito.

[032] Um braço 402 estende-se a partir da base 401 do robô até a fixação 403 para um instrumento cirúrgico 404. O braço é flexível. Ele é articulado por meio de múltiplas juntas flexíveis 405 ao longo de sua extensão. Entre as juntas apresentam-se membros de braço 406 rígidos. O braço na Figura 4 apresenta sete juntas. As juntas incluem uma ou mais juntas de roletes (as quais apresentam um eixo de rotação ao longo da direção longitudinal dos membros de braço em cada lateral da junta), uma ou mais juntas de passo (as quais apresentam um eixo de rotação transversal a direção longitudinal do membro de braço anterior) e uma ou mais juntas de guinada (as quais apresentam também um eixo de rotação transversal à direção longitudinal de uma junta de passo co-localizada). Entretanto, o braço pode ser unido diferentemente. Por exemplo, o braço pode apresentar mais ou menos juntas. O braço pode incluir juntas que permitem a movimentação além da rotação entre as respectivas laterais da junta, por exemplo, uma junta telescópica. O robô compreende um conjunto de transmissores 407, cada transmissor 407 acionando uma ou mais juntas 405.

[033] A fixação 403 possibilita a que o instrumento cirúrgico 404 seja fixado de forma removível na extremidade afastada do braço. O instrumento cirúrgico 404 apresenta um eixo mecânico rígido linear e uma ponta funcional na extremidade afastada do eixo mecânico. A ponta funcional compreende um efetor de extremidade para engate em um procedimento médico. O instrumento cirúrgico pode ser configurado para estender-se linearmente paralelo com o eixo geométrico de rotação da junta terminal do braço. Por exemplo, o instrumento cirúrgico pode se estender ao longo de um eixo geométrico coincidente com o eixo geométrico de rotação da junta terminal do braço. O instrumento cirúrgico 404, por exemplo, pode ser um dispositivo de corte, agarro, cauterização ou de processamento de imagens.

[034] O braço do robô compreende uma série de sensores 408, 409. Esses sensores compreendem, para cada junta, um sensor de posição 408 para sensoriamento da posição da junta, e um sensor de torque 409 para sensoriamento do torque aplicado em torno do eixo geométrico de rotação da junta. Um ou ambos sensores de posição e torque para a junta podem ser integrados com o motor para aquela junta. As saídas dos sensores são passadas para a unidade de controle 303 aonde elas formam as entradas para o processador 309.

[035] O texto a seguir descreve exemplos aonde a unidade de controle 303 faz uso do dado sensoriado recebido a partir dos robôs 301, 301, de modo a detectar-se uma colisão entre os braços dos robôs.

[036] Primeiramente, para cada braço do robô, a unidade de controle determina se existe uma força atuando no braço do robô que não tenha sido levada em conta. A Figura 5 consiste de um fluxograma ilustrando as etapas implementadas pela unidade de controle 303 para fazer isto.

[037] A unidade de controle recebe como entrada um dado sensoriado 501 de posição de entrada a partir dos sensores de posição 408 nas juntas do braço de robô. Por exemplo, cada sensor de posição pode relatar o ângulo de junta da junta que está sensoriando. A unidade de controle armazena a geometria/perfil do braço de robô 500 na memória 310. O processador 309 da unidade de controle restabelece a geometria armazenada do braço de robô a partir da memória 310. Na etapa 502, o processador 309 da unidade de controle determina a configuração corrente do braço de robô a partir do dado sensoriado de posição e da geometria do braço de robô. A configuração do braço de robô é também conhecida como a postura do braço de robô. Adequadamente, o processador 309 armazena a configuração corrente do braço na memória 310.

[038] A unidade de controle armazena um modelo de gravidade 502 do braço do robô na memória 310. A memória 310 armazena para cada elemento do braço e do instrumento fixado, a sua massa, a distância do seu centro de massa a partir da junta anterior do braço, e a relação entre o centro de massa e a saída posicional do sensor de junta para a junta anterior. O processador 309 da unidade de controle restabelece o modelo de gravidade 503 armazenado a partir da memória 310. Na etapa 504, o processador 309 da unidade de controle utiliza a configuração corrente do braço de robô e o modelo de gravidade para modelar o efeito da gravidade nos elementos do braço de robô para a configuração corrente do braço de robô. Ao fazer isto, o processador 309 determina o torque em função da gravidade atuando em cada junta do braço de robô.

[039] A unidade de controle recebe como uma entrada um dado sensoriado 505 de torque de entrada a partir dos sensores de torque 409 nas juntas do braço de robô. Na etapa 506, o processador 309 da unidade de controle calcula o torque residual em cada junta do braço de robô. O torque residual consiste do torque de junta medido pelo sensor de torque a partir de onde o(s) torque(s) conhecido(s) atuando na junta vem (vieram) a ser deduzido(s). Por exemplo, o processador 309 pode calcular o torque residual através da dedução do torque devido a gravidade calculada na etapa 504 a partir do torque de junta medido. Caso a unidade de controle esteja acionando a movimentação da junta sob o controle do terminal de cirurgião, então, o processador 309 pode deduzir o valor do torque acionado conhecido a partir do torque de junta medido na determinação do torque residual. Adequadamente, o processador 309 armazena os torques de juntas residuais na memória 310.

[040] Não é requerido que a unidade de controle determine presentemente a postura do braço de robô. A unidade de controle pode calcular os torques gravitacionais diretamente a partir do dado sensoriado de posição, da geometria conhecida do braço de robô, e do modelo de gravidade.

[041] Não se é requerido que a unidade de controle determine presentemente os torques gravitacionais atuando em cada junta do braço do robô. A unidade de controle pode calcular os torques residuais diretamente a partir do dado sensoriado de posição, da geometria conhecida do braço de robô, do modelo de gravidade e do dado sensoriado de torque.

[042] A unidade de controle executa as etapas descritas em conexão com a Figura 5 para todos os braços de robôs a qual se apresenta conectada.

[043] Através da análise dos torques residuais atuando nas juntas dos braços dos robôs, a unidade de controle 303 determina se esses torques residuais podem ter provocado a colisão parcial ou total dos robôs. A unidade de controle faz isto sem o conhecimento das posições relativas dos robôs. A unidade de controle, no entanto, assume que os robôs adotam uma orientação predeterminada um com respeito ao outro. Alternativamente, pode ser dada entrada da orientação relativa dos robôs no sistema para a unidade de controle, antes da unidade de controle determinar se os robôs vieram a colidir. Por exemplo, quando os robôs são ajustados antes do início da operação, a orientação relativa dos robôs pode ser provida para a unidade de controle.

[044] Tem-se a seguir a descrição de alguns exemplos de como a unidade de controle 303 pode analisar os torques residuais atuando nas juntas do braço de robô de forma a determinar se irá ocorrer uma colisão entre os dois braços de robô.

[045] A Figura 6a ilustra uma primeira implementação de exemplo, com respeito a um braço de robô A e um braço de robô B. Os torques da junta residual calculados para o braço A são representados por RTAj (j=l,2..J). Os torques da junta residual para o braço B são representados por RTBl (1=1,2...L).

[046] A unidade de controle restabelece a configuração corrente do braço A a partir da memória 310. Ela também restabelece os torques da junta residual RTAj para o braço A a partir da memória 310. Na etapa 601, a unidade de controle 303 determina um conjunto de forças candidatas Fai (i=1,2,...,N) que viria a gerar os torques da junta residual RTAj na configuração corrente do braço A.

[047] A unidade de controle restabelece a configuração corrente do braço B a partir da memória 310. Ela também restabelece os torques da junta residual RTBI a partir da memória 310. Na etapa 604, a unidade de controle 303 determina um conjunto de forças candidatas FBk (k= 1,2,..., K) que viria a gerar os torques da junta residual RTBI na configuração corrente do braço B.

[048] As forças candidatas consistem de forças aplicadas externamente ao braço em questão. O conjunto de forças candidatas pode incluir somente uma força candidata. O conjunto de forças candidatas pode incluir forças candidatas individuais. Em outras palavras, a unidade de controle pode determinar uma única força externa a qual individualmente poderia gerar todos os torques da junta residual do braço. O conjunto de forças candidatas pode incluir combinação de forças candidatas. Em outras palavras, a unidade de controle pode determinar duas ou mais forças externas, as quais em conjunto podem vir a gerar todos os torques da junta residual do braço. O conjunto de forças candidatas pode incluir uma força candidata individual e uma combinação de forças candidatas. O conjunto de forças candidatas pode incluir todas as forças externas que podem ser aplicadas ao braço gerando os torques da junta residual do braço.

[049] Na etapa 608, a unidade de controle compara as forças candidatas FAi e FBk, aonde i=1, k=1. Em outras palavras, a unidade de controle compara a primeira força candidata FA1 do braço A com a primeira força candidata FB1 do braço B. Caso as forças candidatas comparadas apresentem-se em contraposição, então, a unidade de controle determina que o braço A veio a colidir com o braço B na etapa 609. Especificamente, a unidade de controle pode comparar as magnitudes, linhas de atuação, e direções das linhas de atuação das forças candidatas FA1 e FB1. Caso as magnitudes das forças sejam iguais e atuem nas linhas paralelas em direções opostas, então a unidade de controle determina que aconteceu uma colisão entre o braço A e o braço B.

[050] Caso na etapa 608, a unidade de controle determine que as forças candidatas FA1 e FB1 não se apresentam em contraposição, então nenhuma colisão foi detectada. Na etapa 610, a unidade de controle observa para ver se existe uma força candidata adicional no conjunto de forças candidatas para o braço B. Em outras palavras, ela observa para ver se existe uma força k = k+1. Caso exista uma força candidata adicional, então na etapa 611, k é ajustado para k+1, e a análise retorna para a etapa 608. Nesta oportunidade, a unidade de controle compara as forças candidatas FAi e FBk+1, em outras palavras FA1 e FB2. Caso essas duas forças candidatas se apresentem em contraposição, então a unidade de controle determina que o braço A veio a colidir com o braço B.

[051] Na etapa 608, a unidade de controle determina que as forças candidatas FA1 e FB2 não se apresentam em contraposição, então nenhuma colisão é detectada, não ocorrendo nenhuma iteração adicional das etapas 610, 611 e 608. Essas interações prosseguem até que qualquer força candidata FA1 tenha sido acessada em relação a todas as forças candidatas FBk, ou tenha sido detectada uma colisão.

[052] Caso na etapa 610, a unidade de controle determine que não existem forças candidatas adicionais para o braço B, então o processo prossegue para a etapa 612. Na etapa 612, a unidade de controle observa para ver se existe uma força candidata adicional no conjunto de forças candidatas para o braço A. Em outras palavras, ela observa para ver se existe uma força i = i+1. Se existir uma força candidata adicional, então na etapa 613, i é ajustado para i+1 e k é ajustado para 1. A análise retorna então para a etapa

608. Nesta oportunidade, a unidade de controle compara as forças candidatas FAi+1 e FBk, em outras palavras FA2 e FB1. Caso essas duas forças candidatas se apresentem em contraposição, então a unidade de controle determina que o braço A veio a colidir com o braço B.

[053] Caso na etapa 608, a unidade de controle determine que as forças candidatas FA2 e FB1 não se apresentam em contraposição, então, nenhuma colisão é detectada, ocorrendo iteração adicional das etapas 610, 611 e 608. Essas iterações prosseguem até que qualquer força candidata FA2 tenha sido acessada em relação a todas as forças candidatas Fbk, ou tenha sido detectada uma colisão.

[054] As forças candidatas restantes para o braço A são comparadas similarmente em relação as forças candidatas para o braço B na maneira descrita acima. Caso quaisquer das forças candidatas FAi do braço A apresentem-se contrapondo-se a quaisquer das forças candidatas FBk do braço B, então, a unidade de controle 303 determina por uma colisão. Caso nenhuma das forças candidatas FAi do braço A contraponha-se a uma força candidata FBk do braço B, então, a unidade de controle 303 determina por não ter havido nenhuma colisão.

[055] A unidade de controle 303 pode interromper a análise da Figura 6a tão logo seja determinada uma colisão, ou seja, tão logo ocorra a identificação de um par de forças candidatas estando em contraposição entre si. Alternativamente, a unidade de controle 303 pode comparar cada força candidata do braço A com cada força candidata do braço B, independentemente de haver sido detectada uma colisão.

[056] Quando determinada uma colisão, a unidade de controle pode armazenar as forças candidatas dos braços A e B, apresentando- se em contraposição entre si na memória 310. A unidade de controle pode armazenar ainda as configurações de ambos braços A e B quando do momento da colisão na memória 310.

[057] A análise da colisão detecta com precisão uma colisão de braços de robôs, mesmo caso aquela colisão haja ocorrido ao mesmo tempo em que outras forças externas estivessem atuando em um ou em ambos dos braços em colisão dos robôs.

[058] A Figura 6b ilustra uma segunda implementação de exemplo, com respeito a um braço de robô A e a um braço de robô B. Conforme dado com a Figura 6a, os torques residuais na junta calculados para o braço A são representados por RTAj (j=l,2...J). Os torques residuais na junta para o braço B são representados por RTBI (1=1,2...L).

[059] A unidade de controle é configurada para assumir que uma única força externa individual somente produziu os torques residuais na junta no braço A. De forma similar, a unidade de controle é configurada para assumir que uma força externa individual somente produziu os torques residuais na junta no braço B. Portanto, a unidade de controle é configurada para calcular somente uma força candidata individual para cada braço que quando aplicada naquele braço dá surgimento aos torques residuais na junta. A força candidata individual consiste de uma força candidata unitária e não uma combinação de forças candidatas.

[060] A unidade de controle restabelece a configuração corrente do braço A a partir da memória 310. Ela também restabelece os torques residuais na junta RTAj para o braço A a partir da memória 310. Na etapa 620, a unidade de controle 303 determina uma força candidata individual FA1 que pode gerar os torques residuais nas juntas RTAj na configuração corrente do braço A. Caso nenhuma força candidata individual FA1 possa ser determinada, então, na etapa 627, a unidade de controle determina que não ocorreu nenhuma colisão.

[061] A unidade de controle restabelece a configuração corrente do braço B a partir da memória 310. Ela também restabelece os torques residuais nas juntas RTB1 para o braço B a partir da memória 310. Na etapa 624, a unidade de controle 303 determina uma força candidata individual FB1 que pode gerar os torques residuais na junta RT. Caso não possa ser determinada nenhuma força candidata individual FB1, a unidade de controle determina que não ocorreu nenhuma colisão.

[062] Caso uma força candidata FA1 e uma força candidata FB1 sejam determinadas nas etapas 620 e 624, então, na etapa 629, a unidade de controle compara FA1 com FB1. Caso as forças candidatas comparadas apresentem-se em contraposição, então a unidade de controle determina que o braço A colidiu com o braço B na etapa 630. Em termos específicos, a unidade de controle pode comparar as magnitudes, linhas de atuação, e direções de linhas de atuação das forças candidatas FA1 e FB1. Caso as magnitudes das forças sejam iguais e atuem nas linhas paralelas nas direções opostas, então, a unidade de controle determina pela ocorrência de uma colisão entre o braço A e o braço B.

[063] Caso na etapa 629, a unidade de controle determine que as forças candidatas FA1 e FB1 não se apresentam em contraposição, então nenhuma colisão é detectada.

[064] Em comparação com a análise de colisão descrita com respeito a Figura 6a, a análise de colisão descrita com respeito a Figura 6b é menos intensa computacionalmente.

[065] A Figura 6c ilustra uma terceira implementação de exemplo, com respeito ao braço de robô A e ao braço de robô B. Conforme dado para as Figuras 6a e 6b, os torques residuais nas juntas calculados para o braço A são representados por RTAj (j=l,2...J). Os torques residuais na junta para o braço B são representados por RTBI (1=1,2...L).

[066] A unidade de controle é configurada para assumir que somente uma força externa individual produziu os torques residuais na junta no braço A. De forma similar, a unidade de controle é configurada para assumir que somente uma força externa individual produziu os torques residuais na junta no braço B. A unidade de controle é configurada para calcular uma faixa de magnitudes e uma faixa de linhas de atuação para uma força candidata individual que quando aplicada naquele braço dá surgimento aos torques residuais na junta. A força candidata individual consiste de uma força candidata unitária e não uma combinação de forças candidatas.

[067] A unidade de controle restabelece a configuração corrente do braço A a partir da memória 310. Ela também restabelece os torques residuais na junta RTAj para o braço A a partir da memória 310. Na etapa 640, a unidade de controle 303 determina uma faixa de magnitude e uma faixa de linha de atuação para uma força candidata individual FA1 que pode produzir os torques residuais na junta RTAj na configuração corrente do braço A. Caso não possa ser determinada nenhuma faixa de magnitude candidata individual e faixa de linha de atuação FA1, então, na etapa 647, a unidade de controle determina que não ocorreu nenhuma colisão.

[068] A unidade de controle restabelece a configuração corrente do braço B a partir da memória 310. Ela também restabelece os torques residuais na junta RTBl para o braço B a partir da memória 310. Na etapa 644. a unidade de controle 303 determina uma faixa de magnitude e uma faixa de linha de atuação para uma força candidata individual FB1 que pode produzir os torques residuais na junta RTBI na configuração corrente do braço B. Caso não se possa determinar nenhuma faixa de magnitude candidata individual e faixa de linha de atuação para a força FB1, então, na etapa 648, a unidade de controle determina que não ocorreu nenhuma colisão.

[069] Caso uma faixa de magnitude candidata e uma faixa de linha de atuação candidata para a força FA1 e uma faixa de magnitude candidata e uma faixa de linha de atuação candidata para a força FB1 sejam determinadas nas etapas 640 e 644, então, a análise se movimenta para a etapa 649. Na etapa 649, a unidade de controle compara as faixas de linha de atuação de FA1 e FB1. Caso a faixa de linha de atuação FA1 não se sobreponha a faixa de linha de atuação do FB1, então na etapa 650, a unidade de controle determina que não veio a ocorrer nenhuma colisão. Caso a faixa de linha de atuação de FA1 sobreponha-se a faixa de linha de atuação do FB1, então, a análise se movimenta para a etapa 651.

[070] Na etapa 651, a unidade de controle compara as direções das linhas de atuação na faixa para a força FA1 com as direções das linhas de atuação na faixa para a força FB1 na região de sobreposição daquelas faixas. Caso na região de sobreposição das faixas da linha de atuação das forças FA1 e Fb1 não ocorra nenhuma linha de atuação em uma faixa que se encontra em uma direção oposta a uma linha de atuação na outra faixa, então, na etapa 652, a unidade de controle determina que não veio a ocorrer nenhuma colisão. Entretanto, caso na região de sobreposição das faixas de linha de atuação das forças FA1 e FB1 ocorra pelo menos uma linha de atuação em uma faixa que se encontra em uma direção oposta a uma linha de atuação na outra faixa, então, a análise se movimenta para a etapa 653.

[071] Alternativamente, as etapas 649 e 651 podem ser consideradas em conjunto pela unidade de controle ao invés de separadamente. Neste caso, a unidade de controle compara as faixas da linha de atuação de FA1 e FB1 incluindo as direções daquelas linhas de atuação. Caso não exista nenhuma região de sobreposição das faixas da linha de atuação das forças FA1 e FB1 aonde uma linha de atuação em uma faixa encontra-se em uma direção oposta a uma linha de atuação na outra faixa, então, a unidade de controle determina que não ocorreu nenhuma colisão. Caso exista uma região de sobreposição das faixas de linha de atuação das forças FA1 e FB1 aonde uma linha de atuação em uma faixa apresenta-se em uma direção oposta a uma linha de atuação na outra faixa, então, a análise move-se para a etapa 653.

[072] Na etapa 653, a unidade de controle compara a faixa de magnitude da força FA1 com a faixa de magnitude da força FB1. caso a faixa de magnitude da força FA1 não se sobreponha a faixa de magnitude da força FB1, então, na etapa 654, a unidade de controle determina que não ocorreu colisão. Entretanto, caso a faixa de magnitude da força FA1 sobreponha-se a faixa de magnitude da força FB1, então, na etapa 655, a unidade de controle determina que veio a ocorrer uma colisão.

[073] Alternativamente, caso a faixa de magnitude da força FA1 sobreponha-se a faixa de magnitude da força FB1, então, a unidade de controle 303 pode determinar que existe a possibilidade por uma colisão. A unidade de controle pode então retornar para as etapas 640 e 644, e proceder a uma iteração adicional do método descrito com respeito a Figura 6c. Nesta iteração, a unidade de controle calcula uma faixa mais estreita de magnitudes e/ou uma faixa mais estreita de linhas de atuação para uma força candidata individual que quando aplicadas naquele braço dão surgimento aos torques residuais na junta. Caso após esta iteração, a faixa de magnitude da força FA1 ainda se sobreponha a faixa de magnitude da força FB1, então, a unidade de controle pode determinar que veio a ocorrer uma colisão. Esta determinação pode chegar a um grau mais elevado de confiança do que caso a mesma determinação tenha sido feita na iteração anterior. Alternativamente, a unidade de controle 303 pode proceder a iterações adicionais do método da Figura 6c retornando as etapas 640 e 644 a cada vez que a resposta a etapa 653 é positiva, cada iteração posterior sendo realizada para uma faixa mais estreita de magnitudes e/ou uma faixa mais estreita de linhas de atuação do que na iteração anterior. Este processo iterativo continua até que uma das condições a seguir ocorra: (i) a unidade de controle 303 determina que não ocorreu nenhuma colisão, ou (ii) as faixas apresentam-se suficientemente estreitas que a unidade de controle determina a ocorrência de uma colisão. As faixas podem se apresentar suficientemente estreitas após uma quantidade predeterminada de iterações.

[074] Alternativamente, caso na etapa 653, a faixa de magnitude da força FA1 sobreponha-se a faixa de magnitude da força FB1, então, a unidade de controle 303 pode determinar que existe uma possibilidade de colisão. A unidade de controle pode então empregar o método descrito com respeito a Figura 6a de forma a determinar se ocorreu ou não uma colisão.

[075] Alternativamente, caso na etapa 653, a faixa de magnitude da força FA1 sobreponha-se a faixa de magnitude da força FB1, então, a unidade de controle 303 pode determinar que existe uma possibilidade de colisão. A unidade de controle pode então empregar o método descrito com respeito a Figura 6b de forma a determinar se ocorreu ou não uma colisão.

[076] A unidade de controle 303 pode interromper a análise da colisão da Figura 6C tão longo ela determine que não ocorreu nenhuma colisão, por exemplo, na etapa 650, caso as faixas das linhas de atuação não se sobreponham. Alternativamente, a análise da colisão pode prosseguir comparando as outras propriedades da força candidata conforme descrito nas etapas 651 e 653.

[077] A análise da colisão descrita com respeito a Figura 6c em alguns casos capacita a que a unidade de controle efetue mais rapidamente o descarte dos torques residuais na junta detectados nos dois braços de robôs como uma indicação por não haver colisão do que pela análise de colisão descrita com respeito as Figuras 6a e 6b.

[078] Os exemplos acima descritos com respeito as Figuras 6a, 6b, e 6c esclarecem como a unidade de controle pode determinar se veio a ocorrer uma colisão entre os dois braços de robôs. Caso a unidade de controle determine que não ocorreu nenhuma colisão, então, ela leva a que os dois braços de robôs continuem a funcionar como antes da condição de avaliação de colisão. Por exemplo, caso a unidade de controle esteja acionando as juntas dos braços de robôs movimentando-as em resposta as entradas advindas do terminal de cirurgião, então, a unidade de controle prossegue acionando as juntas daquela maneira.

[079] Caso a unidade de controle determine que houve uma colisão, então, ela pode responder impedindo o movimento adicional dos dois braços de robôs que colidiram. Caso os robôs tenham sido manipulados em resposta as entradas advindas do terminal do cirurgião, impedindo-se a movimentação dos braços dos robôs impede que o cirurgião tenha condições de manipular os braços dos robôs. Os robôs podem ser colocados dentro de um modo compatível aonde as juntas de cada braço de robô movimentam-se em resposta as forças externas, enquanto que retendo o instrumento dentro da mesma localização e configuração como era ao momento da colisão. Nesta maneira, o grupo de trabalho no ambiente pode deslocar os braços dos robôs reposicionando-os de forma afastada uns dos outros. Por exemplo, no modo compatível, a unidade de controle pode receber entrada do sensor a partir dos sensores de força nas juntas do braço de robô. A partir desta entrada do sensor,

a unidade de controle determina que veio a ser aplicada uma força externa ao braço do robô. A unidade de controle extrai o componente da força externa apresentando-se em uma direção de movimentação do braço de robô afastando- o do ponto de colisão. Em seguida, a unidade de controle aciona as juntas do braço de robô movimentando o braço de robô na direção daquele componente da força externa. Nesta abordagem, o braço de robô pode somente ser reposicionado pelo grupo de trabalho no ambiente dentro de uma maneira de movimentação de afastamento do ponto de colisão do braço de robô. Uma vez que um ou ambos braços de robôs tenham sido reposicionados, a unidade de controle pode retornar os braços de robôs para um modo operacional aonde eles são manipulados em resposta as entradas advindas do terminal de cirurgião.

[080] Alternativamente, caso a unidade de controle determine que ocorreu uma colisão, então, ela pode responder através do controle do braço dos robôs movimentando-os em afastamento do ponto de contato dos dois braços. A partir da análise da colisão, a unidade de controle terá determinado para cada robô, a linha de atuação da força externa que levou a colisão. A partir das configurações correntes dos braços de robôs, a unidade de controle pode determinar aonde em cada braço de robô foi exercida a força. A localização da força em cada braço de robô consiste do ponto de contato daquele braço de robô com o outro braço de robô.

[081] A unidade de controle pode responder diretamente a uma colisão detectada conforme descrito com respeito a qualquer uma das Figuras 6a, 6b ou 6c impedindo a movimentação dos braços dos robôs ou acionando os braços dos robôs para longe do ponto de contato conforme descrito anteriormente. Alternativamente, a unidade de controle pode requerer uma ou mais condições adicionais a serem atendidas uma vez que haja sido detectada uma colisão de forma a reagir quanto a colisão detectada conforme descrito.

[082] Por exemplo, a unidade de controle pode examinar se veio a ser excedida uma força limítrofe. Neste caso, uma vez que haja sido detectada uma colisão, a unidade de controle pode comparar a magnitude da força candidata com um valor da força limítrofe. Caso a magnitude da força candidata exceda o valor da força limítrofe, então, a unidade de controle pode reagir quanto a colisão detectada conforme descrito. Caso a magnitude da força candidata não exceda o valor da força limítrofe, então, a unidade de controle não reage quanto a colisão detectada conforme descrito. Ao invés disso, a unidade de controle aciona os braços dos robôs dando continuidade ao funcionamento normal dos mesmos.

[083] Em um outro exemplo, a unidade de controle pode requerer que a força candidata apresente um formato de onda particular. Por exemplo, a unidade de controle pode requerer que a força candidata exiba um aumento preciso na força indicativa de uma súbita colisão. Neste caso, uma vez que tenha sido detectada uma colisão, a unidade de controle pode acessar o perfil temporal da força candidata. Em termos específicos, a unidade de controle pode acessar o gradiente do perfil temporal (ou seja, magnitude vezes o tempo) da força candidata pelo tempo que a magnitude da força vem a ser maior do que um valor da linha de base. Caso durante este tempo, o perfil temporal inclua um gradiente sendo maior do que um gradiente limítrofe, então a unidade de controle pode reagir quanto a colisão detectada conforme descrito. Caso durante este tempo, o perfil temporal não inclua um gradiente sendo maior do que um gradiente limítrofe, então a unidade de controle não reage quanto a colisão detectada conforme descrito. Ao invés disso, a unidade de controle aciona os braços de robôs dando continuidade ao funcionamento normal dos mesmos.

[084] Na forma de outro exemplo, a unidade de controle pode requerer que o formato de onda da força candidata se assemelhe a uma função degrau. A unidade de controle, uma vez que tenha sido detectada uma colisão, pode implementar isto através: (i) de acesso se a magnitude da força candidata é maior do que um valor da linha de base por um período de tempo que vem a ser menor do que um período de tempo limítrofe, e (ii) de acesso a se o perfil temporal inclui um gradiente que é maior do que um gradiente limítrofe. Caso a unidade de controle determine que a magnitude da força candidata é maior do que o valor da linha de base por um período de tempo sendo menor do que o período de tempo limítrofe, e um gradiente da força candidata é maior do que o gradiente limítrofe durante aquele período de tempo, então, a unidade de controle pode reagir quanto a colisão detectada conforme descrito. Caso durante este tempo, tanto uma quanto ambas dessas condições não sejam atendidas, então, a unidade de controle não reage quanto a colisão detectada conforme descrito. Ao invés disso, a unidade de controle aciona os braços dos robôs dando continuidade ao funcionamento normal dos mesmos.

[085] O sistema robótico pode compreender robôs adicionais além do primeiro e segundo robôs descritos anteriormente. Cada robô adicional apresenta a forma descrita com referência a Figura 4. A unidade de controle é configurada para receber os mesmos dados sensoriados a partir de cada robô adicional e de acionar cada robô adicional conforme descrito anteriormente para o primeiro e segundo robôs. A unidade de controle desempenha ainda a análise da colisão descrita acima para cada um dos robôs adicionais. A unidade de controle pode requerer reagir a uma colisão detectada, conforme descrito anteriormente, somente nos dois braços de robôs apresentando torques residuais na junta sendo determinados como sendo originados pelas forças candidatas em contraposição. Caso a unidade de controle determine que três ou mais robôs apresentam torques residuais na junta que podem ter sido gerados pelas forças candidatas em contraposição, então, a unidade de controle não reage quanto a colisão detectada conforme descrito. Ao invés disso, a unidade de controle aciona os braços de robôs dando continuidade ao funcionamento normal dos mesmos.

[086] As colisões não são propensas de virem a ocorrer entre mais de dois braços de robôs ao mesmo tempo. Caso a unidade de controle detecte as forças candidatas em contraposição em mais do que dois braços de robôs, é provável que a origem da força externa seja o paciente (aonde são acoplados todos os braços de robôs em função de seus instrumentais acessarem o local de cirurgia no interior do paciente) e não os demais braços de robôs. Portanto, a unidade de controle responde a tal determinação capacitando os braços de robôs a continuar dentro de seus funcionamentos normais.

[087] A unidade de controle pode requerer que qualquer uma condição ou a combinação dessas condições adicionais sejam atendidas de forma a responder-se a colisão detectada através do impedimento da movimentação dos braços dos robôs ou do acionamento dos braços de robôs recuando do ponto de contato, conforme descrito anteriormente. Isto se dá de forma a se reduzir a quantidade de falsas condições positivas a partir da análise da colisão descrita. Em outras palavras, de forma a reduzir a quantidade de circunstâncias aonde a unidade de controle detecta uma colisão entre os braços de robôs quando de fato a força detectada teve uma origem diferente. Portanto, isto reduz a possibilidade de que a unidade de controle interrompa a operação e assuma o controle dos instrumentos cirúrgicos afastando-os do terminal de cirurgião quando não veio a ocorrer nenhuma colisão entre os braços de robôs.

[088] Tendo-se sido detectada uma colisão, a unidade de controle pode armazenar a configuração de cada um dos braços de robôs em colisão no momento da colisão na memória 310. Na operação que se segue, a unidade de controle impede que os dois braços dos robôs venham a adotar as configurações armazenadas ao mesmo tempo. Portanto, a unidade de controle impede que os dois braços de robôs venham a colidir novamente da mesma maneira conforme dado na primeira colisão. A unidade de controle procede assim para todo o procedimento restante, ou até que uma ou ambas bases do robô tenham se movimentado.

[089] Na eventualidade de uma colisão entre os dois braços de robôs, uma força externa é exercida em ambos braços de robôs simultaneamente. A magnitude da fora em cada braço de robô é a mesma, e a linha de atuação da força apresenta-se em direções opostas nos dois braços. Tendo-se o conhecimento da geometria do braço dos robôs e suas orientações relativas, os dados sensoriados a partir dos braços de robôs podem ser usados para identificarem a colisão conforme descrito presentemente, muito embora as posições relativas dos braços de robôs não sejam conhecidas. Adicionalmente, com o conhecimento da geometria dos braços de robôs e suas orientações relativas, a unidade de controle pode utilizar a colisão detectada com a sua linha de atuação conhecida para determinar as posições relativas dos braços de robôs. Uma vez que as posições relativas dos braços de robôs sejam conhecidas, a unidade de controle pode evitar colisões entre os braços de robôs fazendo emprego dos métodos de se evitar colisões conhecidos na área técnica.

[090] A unidade de controle pode desempenhar a análise da colisão descrita acima de forma periódica. Alternativamente, a unidade de controle pode determinar continuamente as forças residuais conforme descritas com referência a Figura 5, e a cada oportunidade em que um torque residual nos dois braços de robô vem a ser calculado, executar a análise de colisão de uma das Figuras 6a, 6b e 6c. O torque residual nos dois braços de robôs pode ser requerido ser maior do que um valor de linha de base de modo a dar início a análise de colisão posterior

[091] Os sensores de posição e de torque empregados para proporcionarem com dados sensoriados pela unidade de controle na análise da colisão descrita acima não são usados unicamente para a análise de colisão. Os sensores de posição são usados para determinarem a configuração do braço de robô para outras finalidades. Os sensores de torque são usados para medição das forças externas exercidas nos braços de robôs. Em um modo compatível com o braço de robô, a unidade de controle responde a uma força externa acionando a movimentação do robô na direção da força externa aplicada.

[092] Por exemplo, os sensores de posição podem consistir de potenciômetros, codificadores óticos de posição, sensores de rádio distância ou ultrassônicos. Os sensores de força podem, por exemplo, consistirem de aferidores de tensões a base de resistências, aferidores tensões piezoelétricas, aferidores de tensões óticas ou aferidores de tensões de semicondutores. Os transmissores para acionamento da movimentação das juntas do robô podem consistir de motores giratórios ou lineares, ou outros mecanismos além de motores: por exemplo, aríetes pneumáticos ou hidráulicos.

[093] O robô pode ser usado para outras finalidades além de cirurgias. Por exemplo, o robô pode ser usado na fabricação de carros para visualização do interior de um motor.

[094] Por conseguinte, o requerente apresenta, de forma isolada, cada característica individual descrita no relatório e quaisquer combinações de duas ou mais de tais características, até ao ponto em que tais características ou combinações sejam capazes de serem conduzidas com base no presente relatório descritivo em sua integridade em vista do conhecimento geral compartilhado entre os especialistas da área, a despeito de se tais características ou combinações de características solucionem quaisquer dos problemas presentemente apresentados, e sem qualquer limitação do âmbito das reivindicações. O requerente indica que os aspectos da presente invenção podem consistir de qualquer referida característica individual ou combinações de características. Em vista da descrição anterior fica evidente para um especialista da área que diversas modificações podem ser efetuadas dentro do escopo da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. SISTEMA ROBÓTICO, caracterizado pelo fato de compreender: - um primeiro e segundo robôs, cada robô apresentando uma base e um braço estendendo-se a partir da base para a fixação de um instrumento, o braço compreendendo uma pluralidade de juntas, por meio da qual a configuração do braço pode ser alterada, para cada junta o robô compreende um transmissor configurado para acionar a movimentação da junta e um sensor de posição e sensor de torque configurados para sensoriarem a junta; e - uma unidade de controle configurada para receber entradas advindas dos sensores de posição e sensores de torque, e para controlar os transmissores na dependência das entradas recebidas, a unidade de controle configurada para: • determinar os torques gravitacionais nas juntas dos braços do primeiro e segundo robôs nas configurações de braços indicadas a partir das entradas advindas dos sensores de posição; • a partir das entradas advindas dos sensores de torque e dos torques gravitacionais determinados, determinar os torques residuais nas juntas dos braços do primeiro e segundo robôs nas configurações de braços indicadas; • calcular uma ou mais forças candidatas para cada braço, as quais quando aplicadas naquele braço levariam aos torques residuais determinados; e • determinar uma colisão caso uma ou mais forças candidatas atuando no braço do primeiro robô contraponham-se a uma força candidata oposta atuando no braço do segundo robô.

2. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser configurada para,

quando da determinação de uma colisão, controlar os transmissores de forma a prevenir a movimentação dos braços do primeiro e segundo robôs.

3. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser configurada para, quando da determinação de uma colisão, controlar os transmissores para movimentar os braços do primeiro e segundo robôs para longe do ponto de contato.

4. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser configurada para controlar os transmissores, conforme reivindicado, somente no caso de a força candidata exceder uma força limítrofe.

5. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 2 a 4, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser configurada para controlar os transmissores, conforme reivindicado, somente no caso de o perfil temporal da força candidata apresentar um gradiente maior do que um gradiente limítrofe.

6. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 2 a 5, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser configurada para controlar os transmissores, conforme reivindicado, somente no caso de a força candidata apresentar uma magnitude maior do que um valor da linha de base por um período de tempo sendo menor do que um período de tempo limítrofe.

7. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 2 a 6, caracterizado pelo fato de compreender robôs adicionais, cada robô adicional apresentando uma base, e um braço estendendo-se a partir da base até uma fixação para um instrumento, o braço compreendendo uma pluralidade de juntas por meio das quais a configuração do braço pode ser alterada, para cada junta, o robô compreende um transmissor configurado para movimentar a junta, e um sensor de posição e um sensor de torque configurados para sensoriarem a junta, a unidade de controle configurada para: - determinar os torques gravitacionais nas juntas dos braços dos robôs adicionais nas configurações de braço indicadas a partir das entradas advindas dos sensores de posição; - a partir das entradas advindas dos sensores de torque e dos torques gravitacionais determinados, determinar os torques residuais nas juntas dos braços dos robôs adicionais nas configurações de braço indicadas; - calcular uma ou mais forças candidatas para cada braço dos robôs adicionais as quais quando aplicadas naquele braço levariam aos torques residuais determinados; e - controlar os transmissores, conforme reivindicado, em caso somente de uma colisão vir a ser determinada e a força candidata no braço do primeiro robô contrapor-se a uma força candidata oposta no braço do segundo robô não vindo a contrapor-se também a uma força candidata oposta no braço de um robô adicional.

8. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com qualquer umas das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser configurada para armazenar a configuração do braço do primeiro robô e a configuração do braço do segundo robô no tempo da colisão determinada, impedindo posteriormente que o primeiro robô e o segundo robô adotem ambos, aquelas configurações armazenadas ao mesmo tempo.

9. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser configurada para determinar a posição relativa do braço do primeiro robô e o braço do segundo robô a partir da colisão determinada, e impedindo posteriormente que o braço do primeiro robô e o braço do segundo robô venham a adotar a mesma posição relativa ao mesmo tempo.

10. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser configurada para funcionar conforme reivindicado sem o conhecimento das posições relativas do primeiro e do segundo robôs.

11. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser configurada para assumir que o primeiro e segundo robôs adotem cada qual uma orientação predeterminada um com respeito ao outro.

12. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser configurada para calcular somente uma única faixa de força candidata para cada braço que quando aplicada naquele braço levaria aos torques residuais determinados.

13. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser configurada para determinar que não veio a ocorrer nenhuma colisão caso não exista nenhuma única força candidata que quando aplicada ao braço do primeiro robô levaria aos torques residuais determinados nas juntas do braço do primeiro robô na configuração de braço indicada.

14. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser configurada para calcular somente uma única faixa de força candidata para cada braço que quando aplicada naquele braço levaria aos torques residuais determinados.

15. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de a faixa de força candidata única compreender uma faixa de magnitude candidata e uma linha candidata de faixa de atuação.

16. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser configurada para determinar que não veio a ocorrer nenhuma colisão caso a linha candidata da faixa de atuação do braço do primeiro robô não se sobreponha à linha candidata da faixa de atuação do braço do segundo robô.

17. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 ou 16, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser configurada para determinar que nenhuma colisão veio a ocorrer caso a linha candidata de faixa de atuação do braço do primeiro robô não inclua uma linha de atuação em uma direção oposta a uma linha de atuação na linha candidata da faixa de atuação do braço do segundo robô.

18. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 15 a 17, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser configurada para determinar que nenhuma colisão veio a ocorrer caso a faixa de magnitude candidata do braço do primeiro robô não se sobreponha à faixa de magnitude candidata do braço do segundo robô.

19. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser configurada para determinar, para cada braço, uma pluralidade de forças candidatas, cada uma das quais quando aplicadas naquele braço levariam aos torques residuais determinados, a pluralidade de forças candidatas incluindo a combinação de forças candidatas, a combinação das forças candidatas sendo uma combinação de duas ou mais forças candidatas individuais, a unidade de controle sendo configurada para determinar uma colisão caso uma força candidata individual de uma combinação de forças candidatas no braço do primeiro robô contraponha-se a uma força candidata oposta no braço do segundo robô.

20. SISTEMA ROBÓTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de o sistema robótico ser um sistema robótico cirúrgico, e o primeiro e segundo robôs serem robôs cirúrgicos.

21. MÉTODO DE DETERMINAÇÃO DE COLISÕES

ENTRE UM PRIMEIRO E UM SEGUNDO ROBÔS DE UM SISTEMA ROBÓTICO, cada robô apresentando uma base, e um braço estendendo-se a partir da base até a uma fixação para um instrumento, o braço compreendendo uma pluralidade de juntas por meio das quais a configuração do braço pode ser alterada, para cada junta o robô compreende um transmissor configurado para acionar a movimentação da junta, e um sensor de posição e sensor de torque configurados para sensoriarem a junta, o sistema robótico compreendendo ainda uma unidade de controle para o recebimento de entradas a partir dos sensores de posição e torque e para o controle dos transmissores na dependência daquelas entradas recebidas, o método caracterizado pelo fato de compreender:

- determinar os torques gravitacionais nas juntas dos braços do primeiro e segundo robôs nas configurações de braço indicadas a partir das entradas advindas dos sensores de posição;

- a partir das entradas advindas dos sensores de torque e dos torques gravitacionais determinados, determinar os torques residuais nas juntas dos braços do primeiro e segundo robôs nas configurações de braço indicadas:

• calcular uma ou mais forças candidatas para cada braço as quais quando aplicadas naquele braço levariam aos torques residuais determinados; e

• determinar uma colisão caso uma ou mais forças candidatas no braço do primeiro robô contraponham-se a uma força candidata oposta no braço do segundo robô.