CN108289719A - 快速暂停和恢复医疗设备可重新定位臂中的运动偏离的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种快速暂停和恢复医疗设备中的运动偏离的系统和方法包括计算机辅助医疗设备，所述计算机辅助医疗设备具有：具有一个或多个第一可重新定位元件的第一可重新定位臂、具有一个或多个第二可重新定位元件的第二可重新定位臂，以及被通信地耦接到第一和第二可重新定位臂的控制单元。控制单元被配置成基于期望运动控制第一可重新定位臂和第一末端执行器的运动，监控第一可重新定位臂和第一末端执行器的实际运动，确定实际运动是否偏离期望运动超过预定阈值，并且当实际运动偏离期望运动超过预定阈值时，暂停第一可重新定位臂和第一末端执行器的运动或者暂停第二可重新定位臂和第二末端执行器的运动。

Description

快速暂停和恢复医疗设备可重新定位臂中的运动偏离的系统 和方法
相关申请
本专利申请要求2016年1月20日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FOR RAPIDHALT AND RECOVERY OF MOTION DEVIATIONS IN MEDICAL DEVICE REPOSITIONABLE ARMS(快速暂停和恢复医疗设备可重新定位臂中的运动偏离的系统和方法)”的美国临时专利申请62/281,142的申请日的优先权和权益，该专利申请的全部内容通过引用被并入本文。
技术领域
本公开大体涉及具有可重新定位臂的医疗设备的操作，并且更具体地涉及当检测到运动偏离/动作偏差高于阈值时快速暂停(halt)和恢复(recovery)可重新定位臂。
背景技术
越来越多的设备正在被自主和半自主式设备取代。在当今医院尤其如此，在手术室、介入套件、重症监护病房、急诊室等中可以找到大量自主和半自主式医疗设备。例如，玻璃和水银温度计正在被电子温度计取代，静脉滴注线现在包括电子监控器和流量调节器，并且传统的手持式手术器械正在被计算机辅助医疗设备取代。
这些计算机辅助医疗设备为操作它们的人员既提供优势又提出挑战。这些计算机辅助医疗设备的许多优点之一是用于支持不同操作和程序的操作模式的柔性性。例如，具有一个或多个可重新定位臂和/或末端执行器的计算机辅助医疗设备通常支持用于控制可重新定位臂和/或末端执行器的位置和/或定向(即，姿势)的若干模式。在一种可能的模式中，可重新定位臂和/或末端执行器中的一个或多个通过使用操作员工作站处和/或可重新定位臂上的一个或多个输入控制经由遥控操作来操作，以控制可重新定位臂和/或末端执行器的运动和/或操作。在另一种可能的模式中，一个或多个可重新定位臂和/或末端执行器由计算机辅助医疗设备自主或半自主地操作，以便执行运动计划。在一些示例中，运动计划可以可选地包括保持可重新定位臂和/或末端执行器的姿势，使得不发生运动。这种支持这些操作模式的计算机辅助医疗设备的例子包括由加利福尼亚州的森尼韦尔市的直观外科手术操作公司商业化的达芬奇外科手术系统(daSurgical System)。
在计算机辅助医疗设备的操作期间，对于计算机辅助医疗设备而言，重要的是监控由可重新定位臂和/或末端执行器执行的实际运动，以确定是否有任何可重新定位臂和/或末端执行器偏离超出可重新定位臂和/或末端执行器的预期运动的合理阈值。对于插入患者内部解剖结构中的末端执行器的任何部分，这种监控通常尤其重要，因为末端执行器运动的甚至很小的偏差都可能损坏组织，例如内部器官。
在一些实施例中，监控运动的监控量和/或灵敏度可以可选地在相应可重新定位臂和/或末端执行器的不同控制模式之间变化。例如，医务人员使用操作员工作站处的输入控制器和/或由使用可重新定位臂上的输入控制器来遥控操作可重新定位臂和/或末端执行器，可重新定位臂上的输入控制器有时可由医务人员进行监控，医务人员能够观察运动偏离并使用输入控制器进行纠正。但是，有时部分或全部由医务人员进行遥控操作的可重新定位臂和/或末端执行器不能由医务人员充分监控。医务人员在操作期间可能没有观察到可重新定位臂和/或末端执行器的部件，缺乏足够的知识或经验来预测可重新定位臂和/或末端执行器的运动等。此外，正在被自主和/或半自主控制的可重新定位臂和/或末端执行器(包括正被保持就位的那些可重新定位臂和/或末端执行器)通常没有被观察到或没有被医务人员密切观察到，使得运动偏离不太可能被医务人员检测和/或补偿。因此，重要的是计算机辅助医疗设备主动监控自主和/或半自主控制的可重新定位臂和/或末端执行器中的运动偏离。
可重新定位臂和/或末端执行器中的运动偏离可能自许多可能的来源而发生。在一些示例中，由于两个或更多个可重新定位臂和/或末端执行器之间的碰撞而可能出现运动偏离。在一些示例中，由于可重新定位臂和/或末端执行器与计算机辅助医疗设备外部的其它物体或结构之间的碰撞，可能出现运动偏离。这些其他物体或结构可以包括其他医疗设备、手术台、医务人员、患者的解剖结构等。在一些示例中，由于可重新定位臂和/或末端执行器中的运动极限的范围而出现运动偏离。
处理运动偏离的常用策略是将计算机辅助医疗设备置于完全紧急停止模式，例如通过触发系统范围错误状况。在完全紧急停止模式下，所有可重新定位臂和/或末端执行器的运动被停止，并且在医务人员执行通常冗长的恢复程序之前不再允许进一步的运动。虽然这种方法倾向于使安全性最大化，但其通常比通常期望的更具破坏性，因为例如医务人员通常能够补偿远程操作的可重新定位臂和/或末端执行器中的运动偏离和/或确定何时应该启动完全-停止模式。
因此，具有针对自主和/或半自主控制的可重新定位臂和/或末端执行器的运动偏离提供更多测量的响应的系统和方法将是有利的。
发明内容
有利地，当检测到运动偏离高于可重新定位臂和/或末端执行器中的期望阈值时，根据本发明的实施例的系统和方法允许快速和/或测量的响应。在一个方面，当检测到运动偏离高于期望阈值时，远程操作、自主控制或半自主控制的可重新定位臂和/或末端执行器中的每一个(包括正被保持就位的每个可重新定位臂和/或末端执行器)的移动(movement)被暂停，并且向一个或多个医务人员通知暂停。一旦造成暂停的状况被一个或多个医务人员清除，则允许恢复可重新定位臂和/或末端执行器中的每一个的远程操作的、自主和/或半自主控制。在一些方面，用于暂停可重新定位臂和/或末端执行器的方法基于用于允许重新定位可重新定位臂和/或末端执行器的相应致动器的类型而变化。例如，制动器被应用于非致动的可重新定位元件，带有制动器的被致动的可重新定位元件具有应用的制动器，并且用于被致动的可重新定位元件的控制算法的设置点和/或反馈增益被改变。在一些示例中，用于位置、速度、扭矩等的设置点和/或反馈增益可以可选地根据期望的暂停行为而改变。在一些示例中，可以可选地应用前馈扭矩以维持可重新定位臂和/或末端执行器中的主动重力和/或惯性补偿。在一些方面，计算机辅助医疗设备可以可选地向一个或多个医务人员提供关于如何清除造成暂停的状况的指令。
在一些方面，暂停和恢复程序的使用可以可选地受限于计算机辅助医疗设备、可重新定位臂和/或末端执行器的某些操作模式。在一些示例中，当可重新定位臂和/或末端执行器以零空间模式操作时，可选地使用暂停和恢复程序，在所述零空间模式，即使靠近末端执行器的可重新定位臂的冗余自由度被操纵以重新定位可重新定位臂的一部分，末端执行器的姿势预期不会改变。在一些示例中，当可重新定位臂和/或末端执行器在器械移除模式中操作时，可选地使用暂停和恢复程序，在所述器械移除模式，末端执行器从患者移除和/或与插管断开，其中在插管处末端执行器被插入患者体内。
与一些实施例一致，计算机辅助医疗设备包括：第一可重新定位臂，其具有一个或多个第一可重新定位元件，用于定位第一可重新定位臂(以及当第一末端执行器被安装到第一可重新定位臂时定位第一末端执行器)；第二可重新定位臂，其具有一个或多个第二可重新定位元件，用于定位第二可重新定位臂(以及当第二末端执行器被安装到第二可重新定位臂时定位第二末端执行器)；以及被通信地耦接到第一可重新定位臂和第二可重新定位臂的控制单元。控制单元被配置成控制第一可重新定位臂和第一末端执行器的运动；监控第一可重新定位臂和第一末端执行器的实际运动；确定实际运动是否偏离第一可重新定位臂和第一末端执行器的期望运动超过预定阈值；并且当实际运动偏离期望运动超过预定阈值时，暂停第一可重新定位臂和第一末端执行器的运动或暂停第二可重新定位臂和第二末端执行器的运动。
与一些实施例一致，操作计算机辅助医疗设备的方法包括通过计算机辅助医疗设备的控制单元来控制第一可重新定位臂和第一末端执行器的运动。第一可重新定位臂包括用于定位第一可重新定位臂的一个或多个第一可重新定位元件，并且第一末端执行器被安装至第一可重新定位臂。该方法还包括：通过控制单元监控第一可重新定位臂和第一末端执行器的实际运动；通过控制单元确定实际运动是否偏离第一可重新定位臂和第一末端执行器的期望运动超过预定阈值；以及当实际运动偏离期望运动超过预定阈值时，通过控制单元暂停第二可重新定位臂和第二末端执行器的运动。第二可重新定位臂包括用于定位第二可重新定位臂的一个或多个第二可重新定位元件，并且第二末端执行器被安装至第二可重新定位臂。
与一些实施例一致，一种包括多个机器可读指令的非暂时性机器可读介质，所述多个机器可读指令在由与计算机辅助医疗设备相关联的一个或多个处理器执行时适于使所述一个或多个处理器执行一种方法。该方法包括控制第一可重新定位臂和第一末端执行器的运动。第一可重新定位臂包括用于定位第一可重新定位臂的一个或多个第一可重新定位元件，并且第一末端执行器被安装至第一可重新定位臂。该方法进一步包括监控第一可重新定位臂和第一末端执行器的实际运动，确定实际运动是否偏离期望运动超过预定阈值，并且当实际运动偏离期望运动超过预定阈值时，暂停第二可重新定位臂和第二末端执行器的运动。第二可重新定位臂包括用于定位第二可重新定位臂的一个或多个第二可重新定位元件，并且第二末端执行器被安装至第二可重新定位臂。
与一些实施例一致，计算机辅助医疗设备包括可重新定位臂、输入设备和控制单元。可重新定位臂具有用于定位可重新定位臂和末端执行器的一个或多个可重新定位元件。控制单元被耦接到可重新定位臂和输入设备，并且被配置为从输入设备接收命令，其中命令指示可重新定位臂和末端执行器的期望运动。控制单元还被配置为：监控可重新定位臂和末端执行器的实际运动，确定实际运动是否偏离可重新定位臂和末端执行器的期望运动超过预定阈值，并且响应于实际运动偏离期望运动超过预定阈值暂停可重新定位臂和末端执行器的运动。
附图说明
图1是根据一些实施例的计算机辅助系统的简化图。
图2是根据一些实施例的示出计算机辅助医疗系统的简化图。
图3是根据一些实施例的用于计算机辅助医疗设备的快速暂停和恢复的方法的简化图。
图4是根据一些实施例的暂停可重新定位臂中的可重新定位元件和/或末端执行器的方法的简化图。
图5是根据一些实施例的示出计算机辅助医疗系统的简化图。
在附图中，具有相同标号的元件具有相同或类似的功能。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了描述与本公开一致的一些实施例的具体细节。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践一些实施例。本文公开的具体实施例意在说明而不是限制。本领域技术人员可以认识到，虽然在此没有具体描述，但是在本公开的范围和精神内。另外，为了避免不必要的重复，与一个实施例相关联地示出和描述的一个或多个特征可以并入其他实施例中，除非另外特别描述或者如果一个或多个特征将使实施例不起作用。术语“包括”意指包括但不限于，并且除非另有说明，否则所包括的一个或多个单独项目中的每一个应该被认为是可选的。类似地，术语“可能/可以”表示一个项目是可选的。
图1是根据一些实施例的计算机辅助系统100的简化图。如图1所示，计算机辅助系统100包括具有一个或多个可重新定位臂120的计算机辅助系统110(也称为“患者侧支撑系统110”)。在一些示例中，一个或多个可重新定位臂120中的每一个可以可选地包括一个或多个连杆以及一个或多个接头，所述一个或多个接头允许铰接一个或多个连杆。在一些示例中，一个或多个可重新定位臂120中的每一个可以可选地包括一个或多个柔性构件，诸如可操纵管。一个或多个可重新定位臂120中的每一个支撑一个或多个末端执行器125，其可以可选地安装到可重新定位臂120中的相应一个的远端。在一些示例中，设备110可以与计算机辅助医疗设备(诸如遥控手术设备)一致。一个或多个末端执行器125包括外科手术器械、成像设备和/或类似物。在一些示例中，外科手术器械包括夹钳、夹具、牵开器、烧灼工具、抽吸工具、缝合设备和/或类似物。在一些示例中，成像设备包括立体和单像成像设备，可见和红外范围内的成像设备，可操纵内窥镜成像设备等。在一些示例中，每个可重新定位臂120和/或末端执行器125可以可选地被配置为具有远程运动中心，即使对应的可重新定位臂120和/或末端执行器125的靠近远程运动中心的连杆和/或接头改变末端执行器125相对于远程中心的位置或定向，远程运动中心也能保持空间中的静止位置。在一些示例中，远程运动中心可以可选地对应于一个点，在该点处对应的可重新定位臂120和/或末端执行器125被插入穿过患者的体壁。
计算机辅助设备110经由输入/输出(I/O)接口140耦接到控制单元130。I/O接口140可以可选地包括一个或多个电缆、连接器、端口和/或总线，并且I/O接口140可以可选地进一步包括具有一个或多个网络交换和/或路由设备的一个或多个网络。在一些示例中，I/O接口140可以可选地包括无线接口。控制单元130包括耦接到存储器160和I/O接口140的处理器150。控制单元130的操作由处理器150控制。虽然控制单元130被示为仅具有一个处理器150，但应该理解，处理器150代表控制单元130中的一个或多个中央处理单元、多核处理器、微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和/或类似物。控制单元130可以可选地被实现为被添加到计算设备或作为虚拟机器的独立子系统和/或板。在一些实施例中，控制单元可以可选地被包括作为操作员工作站(未示出)的一部分和/或与操作员工作站分开操作但是与操作员工作站协同操作。在一些实施例中，计算机辅助设备110和控制单元130可以可选地对应于由加利福尼亚州桑尼维尔的直观外科手术操作公司商业化的达芬奇外科手术系统(daSurgical System)的部分。
存储器160被用于存储由控制单元130执行的软件和/或在控制单元130的操作期间使用的一个或多个数据结构。存储器160包括一种或多种类型的机器可读介质。机器可读介质的一些常见形式可以包括软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁介质、CD-ROM、任何其它光学介质、打孔卡、纸带、具有孔图案、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EPROM的任何其他物理介质，任何其他存储器芯片或盒式存储器，和/或适于处理器或计算机读取的任何其他介质。
如图所示，存储器160包括运动控制应用程序170，其支持计算机辅助设备110的自主、半自主和/或遥控操作的控制。运动控制应用程序170包括用于致动可重新定位臂120和/或末端执行器125的一个或多个控制模块，以便基于目前用于相应的可重新定位臂120和/或末端执行器125的自主的、半自主的和/或远程操作的运动控制策略将可重新定位臂120和/或末端执行器125驱动到期望的姿势。运动控制应用程序170可以可选地包括一个或多个应用程序编程接口(API)，用于通过I/O接口140从计算机辅助设备110接收位置、运动和/或其他传感器信息，交换位置、运动和/或与其他控制单元有关的其他设备(诸如手术台和/或成像设备)的碰撞避免信息，和/或计划和/或协助计算机辅助设备110、计算机辅助设备110的可重新定位臂120和/或末端执行器125的运动计划。在一些实施例中，替代地，可使用诸如成像设备的一个或多个跟踪传感器来跟踪安装在可重新定位臂120和/或末端执行器125上的一个或多个配准标记、基准标记和/或类似物，以补充和/或替代传感器输入以确定可重新定位臂120和/或末端执行器125的姿势。可选地，附加地和/或替代地使用其他位置和形状感测部件，诸如使用光纤布拉格光栅技术的光纤形状传感器，其诸如在题目为“Fiber Optic Shape Sensor(光纤形状传感器)”的美国专利No.7,720,322中公开的光纤形状传感器，该美国专利的全部内容通过引用被并入本文。
尽管运动控制应用程序170被描述为软件应用程序，但运动控制应用程序170可以使用硬件、软件和/或硬件和软件的组合来实现。
在一些实施例中，可以在手术室和/或介入套件中找到计算机辅助系统100。尽管计算机辅助系统100仅包括一个具有两个可重新定位臂120的计算机辅助设备110，但普通技术人员将理解，计算机辅助系统100可包括任何数量的其他设备。其他设备的示例包括具有与计算机辅助设备110类似和/或不同设计的可重新定位臂和/或末端执行器的附加计算机辅助设备。在一些示例中，具有可重新定位臂和/或末端执行器的每个计算机辅助设备可以包括更少或更多的可重新定位臂和/或末端执行器。
图2是根据一些实施例的示出计算机辅助医疗系统200的简化图。例如，计算机辅助医疗系统200可以与计算机辅助系统100一致。如图2所示，计算机辅助医疗系统200包括具有一个或多个可重新定位臂的计算机辅助医疗设备210。计算机辅助医疗系统200被配置为与手术台280一起工作。虽然在图2中未示出，但是计算机辅助医疗设备210和/或手术台280可以使用一个或多个接口(诸如I/O接口140)和一个或多个控制单元(诸如控制单元130)耦接在一起，使得关于计算机辅助医疗设备210的运动学信息对于(诸如运动控制应用程序170)的运动控制应用程序是已知的，其中运动控制应用程序170用于执行计算机辅助医疗设备210的可重新定位臂的运动。在一些实施例中，手术台280是计算机辅助医疗系统200的一部分；在其他实施例中，手术台280不是计算机辅助医疗系统200的一部分。
计算机辅助医疗设备210包括各种连杆和接头。在图2的实施例中，计算机辅助设备210通常被分成三组不同的连接和接头。从近端开始，可移动件或移动推车215作为计算机辅助设备210的机械地面。移动推车215可以可选地围绕手术台280被重新定位和/或重新定向，以支持由计算机辅助医疗设备210执行的不同程序。耦接到移动推车215的是安装(set-up)结构220。耦接到安装结构的远端的是一系列连杆和安装接头240，从而形成铰接变型的可重新定位臂。并且耦接到安装接头240的远端的是多接头操纵器260。在一些示例中，一系列安装接头240和操纵器260可以对应于可重新定位臂120中的一个。虽然计算机辅助设备被示出仅具有一系列安装接头240和对应的操纵器260，但普通技术人员应该理解，计算机辅助医疗设备210可以可选地包括不止一系列安装接头240和多个对应的操纵器260，使得计算机辅助医疗设备210被配备有多个可重新定位臂。
如图所示，计算机辅助医疗设备210被安装在移动推车215上。移动推车215能够将计算机辅助医疗设备210从一个位置运送到另一个位置，诸如在手术室之间或在手术室内以更好地将计算机辅助设备定位在手术台180附近。安装结构220被安装在移动推车215上。如图2所示，安装结构220包括包含柱连杆221和222的两部分柱。耦接到柱连杆222的上端或远端的是肩接头223。耦接到肩接头223的是包括悬臂连杆224和225的两部分悬臂。在悬臂连杆225的远端处的是腕接头226，并且耦接到腕接头226的是臂安装平台227。
安装结构220的连杆和接头包括用于改变臂安装平台227的位置和定向(即，姿势)的各种自由度。例如，通过沿着轴线232上下移动肩接头223，使用两部分柱来调节臂安装平台227的高度。臂安装平台227还使用肩接头223围绕移动推车215、两部分柱以及轴线232旋转。使用两部分悬臂沿着轴线234调整臂安装平台227的水平位置。并且臂安装平台227的定向还可以通过使用腕接头226围绕臂安装平台定向轴线236旋转来调节臂安装平台227的定向。因此，受限制于安装结构220中的连杆和接头的运动限制，臂安装平台227的位置可使用两部分柱在移动推车215上方被竖直调整。臂安装平台227的位置可以可选地分别地使用两部分悬臂和肩接头223围绕移动推车215径向和成角度地调节。并且臂安装平台227的角度定向可以可选地使用腕接头226来改变。
臂安装平台227被用作一个或多个可重新定位臂的安装点。围绕移动推车215调节臂安装平台227的高度、水平位置和取向的能力提供了一种柔性安装结构，其用于将一个或多个可重新定位臂围绕位于进行操作或手术过程的移动推车215附近的工作空间进行定位和定向。例如，臂安装平台227可定位在患者上方，使得各种可重新定位臂及其对应的操纵器和器械具有足够的运动范围以对患者执行手术过程。图2示出了使用第一安装接头242耦接到臂安装平台227的单个可重新定位臂。尽管仅示出了一个可重新定位臂，但普通技术人员应该理解，可以使用另外的第一安装接头将两个、三个、四个或甚至更多个可重新定位臂耦接到臂安装平台227。
第一安装接头242形成可重新定位臂的安装接头240部分的最近端部分。安装接头240可以进一步包括一系列接头和连杆。如图2所示，安装接头240至少包括经由一个或多个接头(未明确示出)耦接的连杆244和246。安装接头240的接头和连杆包括以下能力：使用第一安装接头242使安装接头240相对于臂安装平台227围绕轴线252旋转，调节第一安装接头242和连杆246之间的径向或水平距离，调节连杆246的远端处的操纵器安装件262沿轴线254相对于臂安装平面227的高度，并且使操纵器安装件262绕轴线254旋转。在一些示例中，安装接头240可以可选地进一步包括允许附加自由度的附加接头、连杆和轴线，用于改变操纵器安装件262相对于臂安装平台227的姿势。
操纵器260经由操纵器安装件262被耦接到安装接头240的远端。操纵器260包括附加接头264和连杆266，其中器械托架268被安装在操纵器260的远端处。仪器270被安装到仪器托架268。器械270包括沿着插入轴线对齐的轴272。轴272通常被对齐，使得其穿过与操纵器260相关联的远程运动中心274。远程运动中心274的位置通常相对于操纵器安装件262被保持固定的平移关系，使得操纵器260中的接头264的操作导致轴272围绕远程运动中心274旋转。取决于实施例，使用操纵器260的接头264和连杆266中的物理约束，使用对接头264所允许的运动施加的软件限制和/或两者的组合，保持远程运动中心274相对于操纵器安装件262的固定平移关系。于2013年5月13日提交的题为“Redundant Axis and Degree ofFreedom for Hardware-Constrained Remote Center Robotic Manipulator(硬件约束的远程中心机器人操纵器的冗余轴线和自由度)”的美国专利申请No.13/906,888中描述了利用使用在接头和连杆中的物理约束来保持的远程运动中心的计算机辅助手术设备的代表性实施例，和于2005年5月19日提交的题为“Software Center and Highly ConfigurableRobotic Systems for Surgery and Other Uses(用于外科医生和其他用户的软件中心与高度可配置机器人系统)”的美国专利No.8,004,229中描述了利用通过软件约束保持的远程运动中心的计算机辅助手术设备的代表性实施例，所述美国专利的说明书的全部内容通过引用被并入本文。在一些示例中，远程运动中心274可对应于患者278身体开口(诸如切口部位或身体孔口)的位置，通过所述开口将轴272插入患者278中。因为远程运动中心274对应于身体开口，所以当使用器械270时，远程运动中心274相对于患者278保持静止以限制在远程运动中心274处的患者278的解剖结构上的应力。在一些示例中，轴272可以可选地穿过位于身体开口处的插管(未示出)。在一些示例中，具有相对较大的轴或引导管外径(例如，4-5mm或更大)的器械可以使用插管穿过身体开口，并且对于具有相对较小的轴或导管外径(例如，2-3mm或更小)的器械，插管可以可选地省略。
在轴272的远端处的是末端执行器276。由于接头264和连杆266的操纵器260的自由度可以允许至少控制轴272和/或末端执行器276相对于操纵器安装件262的滚动、俯仰和偏航。在一些示例中，操纵器260的自由度可以进一步包括使用器械托架268推进和/或撤回轴272的能力，使得末端执行器276可以沿插入轴线和相对于远程运动中心276前进和/或撤回。在一些示例中，操纵器260可以与由加利福尼亚州桑尼维尔市的直观外科手术公司商业化的达芬奇外科手术系统(daSurgical System)一起使用的操纵器一致。在一些示例中，器械270是手术器械、成像设备等。在一些示例中，与器械270一致的可能的手术器械包括夹钳、夹具、牵开器、烧灼工具、抽吸工具、缝合设备和/或类似物。在一些示例中，与仪器270一致的可能的成像设备包括立体和单像成像设备、可见和红外范围内的成像设备、可操控的内窥镜成像设备和/或类似设备。在一些示例中，末端执行器276可以包括附加的自由度，例如允许末端执行器276的部分相对于轴272的远端的附加的局部操纵的滚动、俯仰、偏航、抓握等等。
在手术或其他医疗过程期间，患者278通常位于手术台280上。手术台280通常位于移动推车215附近，使得器械270和/或末端执行器276可以由计算机辅助医疗设备210操纵，而仪器270的轴272在身体开口处被插入患者278中。手术台280可以可选地包括可重新定位结构290，其包括一个或多个接头或连杆，使得患者278相对于移动推车215的相对位置是进一步可控制的。
如上所述并且在这里进一步强调的，图2仅仅是不应不适当地限制权利要求的范围的例子。本领域的普通技术人员将认识到许多变化、替代和修改。应该理解的是，计算机辅助医疗系统200被示出仅用于说明目的，并且本公开的各种实施例同样适用于不同设计和配置的计算机辅助系统。作为一个示例，在一些实施例中，计算机辅助医疗设备210可以可选地以除了经由移动推车215之外的其他方式被机械地接地。在一些示例中，计算机辅助医疗设备210可以可选地通过将计算机辅助医疗设备210安装到手术台280、手术室的墙壁、手术室的天花板和/或其任何组合来机械地接地。作为另一个例子，在一些实施例中，计算机辅助医疗设备210具有与图2所示不同的运动学结构，包括任何适当数量和类型的接头、连杆和其他部件，并且具有不同的自由度集合。作为又一个示例，在各种实施例中，计算机辅助医疗设备210包括单个可重新定位臂，物理地耦接到单个基座的多个可重新定位臂，接地到不同基座的多个可重新定位臂等。
因为计算机辅助医疗设备210的末端执行器276和/或其他部分可以被插入到患者278中和/或在患者278附近、其他医疗设备例如手术台280和/或医务人员操作，所以重要的是用于计算机辅助医疗系统200监控计算机辅助医疗设备210和/或末端执行器276的当前运动，以确定计算机辅助医疗设备210和/或末端执行器276的任何运动是否偏离预期运动超出合理的阈值。对于插入患者278中的末端执行器276的任何部分来说，该监控通常尤其重要，因为运动中的甚至很小的偏离并且因此末端执行器276的姿势可能会损伤患者278的组织(例如内部器官)。在一些示例中，检测运动中的偏离包括监控与计算机辅助医疗设备210和/或末端执行器276相关联的运动学和/或动力学值。在一些示例中，这可以可选地包括监控一个或多个计算机辅助医疗设备210的可重新定位元件的实际位置，计算机辅助医疗设备210的致动器和/或可重新定位元件的旋转和/或速度，通过致动器施加的力和/或扭矩等等。在一些示例中，检测偏离可以可选地包括监控用于计算机辅助医疗设备210的运动计划以预测性地确定是否可能即将发生碰撞。
在一些实施例中，监控各种运动学和/或动力学值的监控量和/或灵敏度可以可选地在计算机辅助医疗设备210的相应可重新定位臂和/或末端执行器的不同控制模式之间变化。例如，通过医务人员使用操作员工作站处的输入控制和/或通过医务人员使用计算机辅助设备210的可重新定位臂上的输入控制进行远程操作的可重新定位臂和/或末端执行器通常由医务人员能够观察运动偏离并使用输入控制进行纠正。相反，正在远程操作，自主控制和/或半自主控制的可重新定位臂和/或末端执行器包括那些以固定姿势保持静止的可重新定位臂和/或末端执行器通常未被医务人员观察到或未被密切观察，使得运动偏离不太可能被医务人员检测和/或补偿。因此，计算机辅助医疗系统200主动监控计算机辅助医疗设备210的远程操作、自主控制和/或半自主控制的可重新定位臂和/或末端执行器中的运动偏离是重要的。
可重新定位臂和/或末端执行器中的运动偏离可能从许多可能的来源发生。在一些示例中，运动偏离可能由于计算机辅助医疗设备210的两个可重新定位臂和/或末端执行器之间的碰撞而出现。在一些示例中，运动偏离可能由于可重新定位臂和/或末端执行器与位于计算机辅助医疗设备210附近的其它物体或结构之间的碰撞而出现。这些其他物体或结构可以包括其他医疗设备、手术台280、医务人员、患者278的解剖结构等。在一些示例中，运动偏离可能由于计算机辅助医疗设备210中的运动极限的范围而出现。在一些示例中，偏离可以可选地使用预测即将发生碰撞的可能性的碰撞避免方法而被预测性地确定。
一旦在远程操作、自主控制和/或半自主控制的可重新定位臂和/或末端执行器276中确定运动偏离超过阈值，计算机辅助医疗系统200可以被配置为将计算机辅助医疗设备210设置在最小化运动偏离量增加的可能性的模式中。这有助于防止对患者278的伤害，对计算机辅助医疗设备210的损坏，对手术台280的损坏，对其他医疗设备的损坏，对医务人员的伤害等。
图5是根据一些实施例的示出计算机辅助医疗系统500的简化图。例如，计算机辅助医疗系统500可以与计算机辅助系统100一致。因此，包括与计算机辅助医疗系统100、200相关联的讨论的很多以前的讨论适用于计算机辅助医疗系统500的实施例。
如图5所示，计算机辅助医疗系统500包括计算机辅助医疗设备，其包括分别安装到两个不同基部510、550的两个可重新定位臂501、502。基部510、550可相对于彼此移动并且可移动到设计成在医疗过程期间支撑患者590的手术台280。计算机辅助医疗系统被配置为与手术台280一起工作。在各种实施例中，两个可重新定位臂501、502可以或不可以被通信地耦接到手术台580。
示出可重新定位臂501的示意图，可重新定位臂501具有一定数量的连杆和接头(六个连杆511、513、515、517、519、530，五个旋转接头512、514、516、518、520，并且没有棱柱形接头)。伸缩插管安装系统位于可重新定位臂501的末端处。伸缩插管安装系统包括插管安装部分534，其能够从连杆530的远端部分532延伸或停放在该远端部分内。插管能够被安装到插管安装臂1255，并且工具540能够延伸穿过插管以执行操作。工具540的示例包括诸如内窥镜的成像设备和诸如抓紧器和吻合器的组织操纵器械。
示出可重新定位臂502的示意图，可重新定位臂502具有一定数量的连杆和接头(六个连杆551、556、558、560、562、564，六个旋转接头553、555、557、559、561、563，并且没有棱柱形接头)。成像设备560被示出安装在连杆564的末端处，并且其他实施例可以包括不同的工具，或者工具可以在操作期间被改变。
计算机辅助医疗系统200被示出仅出于说明目的，并且仅仅是不应不适当地限制权利要求范围的示例。本领域的普通技术人员将认识到许多变化、替代和修改。
图3是根据一些实施例的用于计算机辅助医疗设备的快速暂停和恢复的方法300的简化图。方法300的过程310-360中的一个或多个可以至少部分地以存储在非暂时性有形机器可读介质上的可执行代码的形式来实现，所述可执行代码当由一个或多个处理器(例如，控制单元130中的处理器150)运行时可以使一个或多个处理器执行过程310-360中的一个或多个。在一些实施例中，方法300可以可选地被用于监控计算机辅助医疗设备(诸如计算机辅助医疗设备210)，以帮助确保可重新定位臂和/或末端执行器(诸如末端执行器276)中的一个或多个的运动中的不期望的偏离，被快速且有效地检测和管理以减少对患者造成伤害，对医务人员的伤害，对计算机辅助医疗设备的损坏，对其他装备的损坏等的可能性。在一些示例中，方法300的使用还可以可选地允许对计算机辅助医疗设备的一个或多个可重新定位臂和/或末端执行器的远程操作的主动继续，同时恰当地暂停一个或多个远程操作、自主控制和/或半自主控制的可重新定位臂和/或末端执行器。在各种实施例中，计算机辅助医疗设备可以改变可重新定位臂和/或末端执行器的模式以自主或半自主模式暂停其运动，或者在暂停其运动之后恢复其运动。
根据一些实施例，过程310-340被同时施加到计算机辅助医疗设备的每一个可重新定位臂和/或末端执行器，使得任何超过阈值的可重新定位臂和/或末端执行器的运动的偏离会触发过程350和360的暂停和恢复。在一些示例中，过程310-340的应用可以可选地受限于在经受过程350和360的暂停和恢复的模式中操作可重新定位臂和/或末端执行器。根据一些实施例，执行过程310-360的顺序可以可选地不同于图3的图表暗示的顺序。在一些示例中，过程310-330可以可选地同时执行。在一些示例中，过程350和360可以可选地同时执行。在一些示例中，过程310-340可以可选地在整个方法300中持续，使得可重新定位臂和/或末端执行器通过计算机辅助医疗系统持续处在控制和监控下。
在过程310处，出现对可重新定位臂和/或末端执行器的运动的控制。通常地，计算机辅助医疗设备的每个可重新定位臂和/或末端执行器总是在一定水平下被主动控制。这甚至包括那些以固定姿势(在期望运动为没有运动的情况下)保持就位的可重新定位臂和/或末端执行器。这是因为，保持固定姿势可以可选地包括激活对应的可重新定位臂和/或末端执行器的一个或多个制动器和/或施加惯性和/或重力补偿，其防止由于重力作用于相应的臂和/或末端执行器的力导致相应的可重新定位臂和/或末端执行器的姿势发生改变。控制可重新定位臂和对应的末端执行器的运动包括：向用于控制末端执行器和/或可重新定位臂的一个或多个可重新定位元件的一个或多个致动器和用于操纵运动的其他结构发送一个或多个信号(诸如电压、电流、脉宽调制等)，并因此改变可重新定位臂和/或末端执行器的姿势。然后将一个或多个信号转换为实现期望运动的力和/或扭矩。在一些示例中，可重新定位臂和/或末端执行器以及各种致动器的控制可以可选地包括管理末端执行器和/或致动器的一个或多个可重新定位元件的位置、速度、力、扭矩等的控制算法。在一些示例中，用于可重新定位臂、末端执行器和/或计算机辅助医疗设备的一个或多个运动学模型可以可选地用于将期望运动转化为用于每个致动器的相应的控制信号。对于由医务人员进行远程操作控制的可重新定位臂和/或末端执行器，运动可选地由医务人员使用位于操作员控制台处、计算机辅助医疗设备上和/或其他合适位置处的一个或多个输入控制。对于在自主和/或半自主控制下的可重新定位臂和/或末端执行器，运动可选地由用于可重新定位臂和/或末端执行器的运动计划来引导，该运动计划可选地根据期望的自主或半自主运动变化。对于在远程操作下的可重新定位臂和/或末端执行器，运动可选地由计算机辅助医疗设备根据希望的运动进行调节，如通过命令指示进入由操作员使用的输入设备。
在过程320处，监控可重新定位臂和/或末端执行器的实际运动学和/或动力学。当使用过程310控制可重新定位臂和/或末端执行器时，可重新定位臂和/或末端执行器的实际运动学和/或动力学被监控，以帮助验证可重新定位臂和/或末端执行器做出预期的运动。在一些示例中，耦接到可重新定位臂和/或末端执行器的致动器和/或一个或多个可重新定位元件的位置和/或旋转反馈传感器被监控。在一些示例中，这可以可选地包括监控可重新定位元件的实际位置，致动器和/或可重新定位元件的旋转和/或速度，由致动器施加的力和/或扭矩等。在一些示例中，可以可选地将各种可重新定位元件和/或致动器传感器读数应用于可重新定位臂和/或末端执行器的运动学模型以确定末端执行器的实际姿势。在一些实施例中，安装在末端执行器和/或可重新定位臂上的一个或多个配准标记、基准标记和/或类似物可以使用一个或多个跟踪传感器(例如成像设备)来跟踪，以补充和/或替换传感器，以确定可重新定位元件的实际位置和/或末端执行器的姿势。可选地，附加地和/或替代地使用其他位置和形状传感部件，诸如使用光纤布拉格光栅技术的光纤形状传感器，其诸如题为“Fiber Optic Shape Sensor(光纤形状传感器)”的美国专利No.7,720,322中公开的光纤形状传感器，该美国专利的全部内容通过引用被并入本文。
通常，基于末端执行器可用的各种运动自由度来确定末端执行器的实际姿势。在一些示例中，自由度可以可选地包括的一个或多个末端执行器的x、y和/或z空间位置，末端执行器的滚动、俯仰和/或偏航方向，和/或一个或多个致动器自由度(诸如钳口的张开角度、切割刀片的位置、钉致动滑板的位置等)。在一些示例中，该姿势可以可选地包括一些或全部自由度的组合。例如，实际姿势的监控可以可选地受限于x、y和z位置自由度并且忽略定向和/或致动自由度。
在过程330处，确定可重新定位臂和/或末端执行器的实际运动学和/或动力学与可重新定位臂和/或末端执行器的期望的运动学和/或动力学的偏离。使用在过程320期间确定的可重新定位臂和/或末端执行器的实际运动学和/或动力学以及通过过程310命令控制可重新定位臂和/或末端执行器的运动的可重新定位臂和/或末端执行器的期望运动学和/或动力学，确定实际运动学和/或动力学与期望的运动学和/或动力学之间的偏离。在一些示例中，对于在过程320期间监控的每个运动学和/或动力学值(例如，位置、旋转、速度、力、扭矩和/或姿势)，可选地分别确定偏离。在一些示例中，偏离可选地通过测量实际运动学和/或动力学值与其对应期望值之间的合成(composite)偏离(诸如均方根(RMS)误差)来确定。在一些示例中，当过程320的监控受限于末端执行器的实际位置时，该偏离对应于末端执行器的实际位置与期望位置之间的物理距离。在一些示例中，在过程320期间监控的每个值可以可选地被加权以对一个或多个值进行更多或更少的强调。在一些示例中，较高的权重以及因此强调可以可选地放置在末端执行器的位置上而不是末端执行器的定向上。在一些示例中，较高的权重可以可选地放置在用于位于更靠近可重新定位臂的运动链上的可重新定位元件的位置、旋转、速度、力和/或扭矩值上，因为它们可能更有可能对末端执行器的姿势产生更大的影响。在一些示例中，较高的权重可以可选地优于速度、力和/或扭矩值而放置在位置和/或旋转值上。
在过程340处，确定偏离是否高于阈值。在末端执行器的控制期间预期实际运动学和/或动力学与可重新定位臂和/或末端执行器的期望运动学和/或动力学之间的偏离。例如，这可能是由于如下情况而发生：实施运动中的延迟，末端执行器和/或计算机辅助医疗设备中的校准错误，传感器错误，不同计算机辅助医疗设备之间的制造差异，末端执行器和/或可重新定位臂中的振动，患者的移动(诸如由于呼吸)，和/或任何这些和/或其他因素的组合。因此，在确定被监控的实际运动学和/或动力学值时，阈值可选地被选择为大于期望的误差，但不会大到产生使患者受伤的不合理风险，医务人员伤害，末端执行器损坏，计算机辅助医疗设备的损坏，和/或对计算机辅助医疗设备附近的其他设备和结构的损坏。在一些示例中，可选地将运动学和/或动力学值的每一个的偏离分别与阈值进行比较以确定运动学和/或动力学值中的任何一个是否高于阈值。在这种情况下，阈值可以是适用于所有运动学或动力学值的单个值，或者包括对应运动学和/或动力学值的阈值元素的向量或矩阵。在一些示例中，每个运动学和/或动力学值的阈值(或阈值元素)可以可选地不同。在一些示例中，可以基于末端执行器的操作模式、计算机辅助医疗设备的操作模式、由过程310控制的运动类型等，可选地选择和/或调整阈值。在一些示例中，可以基于在病人的受伤风险被认为太高之前所允许的可接受的临床偏离来可选地选择阈值。在一些示例中，阈值基于用于确定偏离的运动学和/或动力学值的类型和/或数量来设置。在一些示例中，阈值被设置为对应于末端执行器的姿势的大约6-12mm偏离的范围，这通常是在导致患者损伤之前末端执行器可能偏离期望姿势的合理的安全距离。当实际运动学和/或动力学与期望的运动学和/或动力学之间的偏离不高于阈值时，通过重复过程310-340继续控制末端执行器的运动。当实际运动学和/或动力学与期望运动学和/或动力学之间的偏离高于阈值时，一个或多个可重新定位臂的暂停和恢复过程于过程350处开始。
在过程350处，一个或多个可重新定位臂的运动被暂停。在一些实施例中，在检测到姿势偏离超过阈值之后，可选地尽可能快地暂停一个或多个可重新定位臂的运动。在一些示例中，在由过程310使用的控制回路的单个周期内偏离超过阈值的检测和暂停过程的开始发生，过程310用于控制末端执行器和/或可重新定位臂的运动，以便最小化运动中的偏离。在一些示例中，在运动偏离高于阈值的检测的1毫秒或更短时间内，偏离高于阈值的检测和暂停过程的开始发生。在一些示例中，基于当前的操作模式和/或由每个末端执行器和/或可重新定位臂执行的运动类型，在预定时间段内偏离高于阈值的检测和暂停过程的开始发生。
根据一些实施例，当过程340检测到可重新定位臂和/或末端执行器的实际运动学和/或动力学与期望的运动学和/或动力学之间的不可接受的偏离时，它可以指示不可接受的无法控制可重新定位臂和/或末端执行器。实际运动学和/或动力学与期望的运动学和/或动力学之间的偏离可以指示可重新定位臂和/或末端执行器与另一可重新定位臂和/或末端执行器之间的碰撞，可重新定位臂与/或末端执行器和其他物体以及结构之间的碰撞，可重新定位臂和/或末端执行器与患者和/或其他医务人员之间的碰撞，可重新定位臂和/或末端执行器中的运动限制范围等。由于这些状况在计算机辅助医疗设备的每个可重新定位臂和/或末端执行器中可能不容易被检测到，所以在每个可重新定位臂和/或末端执行器受制于暂停和恢复的情况下，暂停运动。这是因为该状况可能会在另一个末端执行器产生偏离之前更快地在一个末端执行器的运动学和/或动力学中产生偏离。仅作为许多可能示例中的一个，医务人员在远程操作控制下的末端执行器及其相应的可重新定位臂可能与保持在位置的末端执行器和可重新定位臂发生碰撞，这可能导致实际运动学和/或动力学与期望运动学和/或动力学之间的偏离高于阈值，其首先可以在末端执行器和/或可重新定位臂两者之一中检测到。此外，碰撞可能不会导致实际运动学和/或动力学与期望的运动学和/或动力学之间的偏离高于末端执行器和/或可重新定位臂两者的阈值。当检测到任何末端执行器和/或可重新定位臂的运动学和/或动力学的不可接受的偏离时，期望暂停计算机辅助医疗设备的末端执行器和/或可重新定位臂以及可能的其他末端执行器和/或可重新定位臂中的一个或两个。通常会发生这种情况，末端执行器和/或可重新定位臂中出现或检测到不可接受的偏离。在一些实施例中，未呈现运动学和/或动力学偏离高于阈值的一个或多个末端执行器和/或可重新定位臂被暂停。在一些实施例中，呈现运动学和/或动力学偏离高于阈值的一个或多个末端执行器和/或可重新定位臂被暂停。在一些实施例中，只有那些运动学和/或动力学偏离高于阈值的末端执行器和/或可重新定位臂被可选地暂停，并且允许其他的末端执行器和/或可重新定位臂继续运动。
在一些实施例中，选择要暂停的末端执行器和/或可重新定位臂中的哪一个可以可选地取决于由各个末端执行器和/或可重新定位臂中的每一个正在执行的运动类型和/或当前的操作模式。在一些示例中，在远程操作模式、自主模式或半自动模式下操作的任何末端执行器和/或可重新定位臂可以可选地在检测到姿势偏离高于阈值时暂停。没有运动的期望运动等同于期望的静止姿势。在一些示例中，当检测到姿势偏离高于阈值时，被引导以保持就位的末端执行器和/或可重新定位臂被暂停。在一些示例中，以零空间模式操作的末端执行器和/或可重新定位臂(在零空间模式，相应末端执行器的姿势预期不会改变，即使邻近相应末端执行器的相应可重新定位臂中的冗余自由度被操纵以重新定位相应可重新定位臂的一部分)当检测到运动学和/或动力学的偏离高于阈值时被暂停。在一些示例中，以器械移除模式操作的末端执行器和/或可重新定位臂(在零空间模式，相应末端执行器从患者移除和/或与插管断开，其中通过所述插管相应的末端执行器被插入患者体内)当检测到运动学和/或动力学偏离高于阈值时被暂停。
图4是根据一些实施例的暂停可重新定位臂和/或末端执行器中的可重新定位元件的方法400的简化图。方法400的过程410-480中的一个或多个可以至少部分地以存储在非暂时性有形机器可读介质上的可执行代码的形式来实现，可执行代码当由一个或多个处理器(例如，控制单元130中的处理器150)运行时可以使一个或多个处理器执行过程410-480中的一个或多个。在一些实施例中，方法400可以可选地被用于暂停一个或多个末端执行器和/或可重新定位臂中的一个或多个可重新定位元件(诸如接头)中的每一个，由于所检测到的姿势偏离高于阈值，所以过程350确定暂停一个或多个末端执行器和/或可重新定位臂中的一个或多个可重新定位元件(诸如接头)中的每一个。在一些实施例中，对于每个可重新定位元件同时发生对一个或多个可重新定位元件中的每一个的暂停和/或以交错方式发生对一个或多个可重新定位元件中的每一个的暂停，在所述交错方式中在不同时间发生不同可重新定位元件的暂停。根据一些实施例，执行过程410-480的顺序可以可选地不同于图4的图表暗示的顺序。在一些示例中，过程440和450和/或460和470可以可选地同时执行或以任何顺序执行。在一些示例中，过程480可以可选地与过程440-470中的任何一个同时实施。在一些示例中，过程480是可选的并且可以被省略。
在过程410处，确定是否致动可重新定位元件。用于暂停可重新定位元件(例如铰接式、旋转式和/或棱柱形接头)的方法取决于可重新定位元件是否被致动。当一个或多个致动器(诸如马达、伺服系统、螺线管等)可用于向可重新定位元件施加力和/或扭矩以改变其位置和/或取向时，致动可重新定位元件。例如，耦接到可被驱动以改变旋转接头的旋转角度的马达或伺服机构的旋转接头是致动接头。相比之下，仅配备有制动器或类似机构的可重新定位元件阻止可重新定位元件中的运动不被致动。在一些示例中，用于移动可重新定位元件的致动器可以可选地直接耦接到可重新定位元件和/或通过一个或多个电缆、杆、齿轮、轮齿(cog)等等间接耦接，使得致动器不必位于可重新定位元件处或附近。当可重新定位元件未被致动时，通过使用过程420应用制动器来暂停可重新定位元件的移动。当可重新定位元件被致动时，使用过程430确定可重新定位元件是否包括制动器。
在过程420处，应用非致动的可重新定位元件的制动器。一个或多个信号(诸如电压、电流、脉冲宽度调制信号等)被发送到非致动的可重新定位元件的制动器，以便暂停和/或明显阻碍该非致动的可重新定位元件的进一步运动。在一些示例中，所述一个或多个信号可以可选地导致对可重新定位元件的一个或多个表面施加摩擦力和/或暂停力的电动、磁力、压电、液压和/或气动制动器的激活。在一些示例中，所述一个或多个信号可以可选地导致防止应用制动器的电动、液压和/或气动机构的停用，所述制动器诸如是用于抵消会导致制动器的应用的一个或多个弹簧的机构，但是用于激活电动、磁力、压电、液压和/或气动机构。取决于可重新定位元件，制动器可以可选地逐渐地和/或一次全部应用用于可重新定位元件。一旦制动器被施加到非致动的可重新定位元件，针对该可重新定位元件方法400结束。
在过程430处，确定被致动的可重新定位元件是否包括制动器。在被致动的可重新定位元件中应用制动器增加了可重新定位元件被暂停的可能性；然而，取决于可重新定位元件的操作模式，在被致动的可重新定位元件中使用制动器可以是可选的。当被致动的可重新定位元件包括制动器时，使用过程440应用制动器。当被致动的定位元件不包括制动器时，被致动的可重新定位元件的暂停继续过程460。
在过程440处，使用与用于非致动的可重新定位元件的过程420基本类似的过程来应用被致动的可重新定位元件的制动器。
在过程450处，被致动的可重新定位元件的反馈扭矩被设置为零。为了保持被致动的可重新定位元件推抵在过程440期间施加的制动器，施加到被致动的可重新定位元件以帮助驱动被致动的可重新定位元件到其命令位置的反馈扭矩被设置为零。在一些示例中，通过将一个或多个反馈增益设置为零，可以可选地将反馈扭矩直接和/或间接地设置为零。在一些示例中，设置为零的反馈增益包括扭矩反馈增益和/或位置反馈增益和速度反馈增益的组合。在一些示例中，反馈扭矩和/或一个或多个反馈增益可以可选地被立即设置为零或者使用斜坡(ramp)和/或一系列离散过程设置为零。一旦通过过程450移除了反馈扭矩，则使用过程480可选地施加重力和/或惯性补偿。
在过程460处，被致动的可重新定位元件的命令位置被锁定。在一些示例中，因为被致动的可重新定位元件被驱动以遵循运动计划和/或运动分布图，所以将被致动的可重新定位元件的命令位置锁定到其当前命令值防止了被致动的可重新定位元件继续遵循运动计划和/或运动分布图。这实际上导致被致动的可重新定位元件在启动暂停时驱动到当前命令的位置，同时也防止被致动的可重新定位元件的位置可能的跳动。
在过程470处，被致动的可重新定位元件的命令速度被设置为零。使用过程460锁定命令位置并将被致动的可重新定位元件的命令速度设置为零导致一个或多个致动器的控制模块被用于致动被致动的可重新定位元件以暂停被致动的可重新定位元件的运动。因此，被致动的可重新定位元件抵抗其当前位置的偏离。在一些示例中，命令速度可以可选地被立即设置为零或使用斜坡和/或一系列离散过程设置为零。在一些示例中，被致动的可重新定位元件的速度反馈增益可以可选地被设置为零，而不是直接将命令速度设置为零。
在可选的过程480处，重力和/或惯性补偿被施加到被致动的可重新定位元件。为了补偿重力对末端执行器和/或可重新定位臂的有限质量的影响，用于被致动的可重新定位元件的控制模块可以可选地在一个或多个致动器中引入前馈力和/或扭矩，用于被致动的可重新定位元件。在一些示例中，这些注入的力和/或扭矩补偿了在被致动的可重新定位元件被暂停时的潜在的漂移。在被致动的可重新定位元件中提供惯性和/或重力补偿的控制模块的示例在题为“Control System for Reducing Internally GeneratedFrictional and Inertial Resistance to Manual Positioning of a SurgicalManipulator(用于降低对手术操纵器的手动定位的内部生成的摩擦力和惯性阻力的控制系统)”的美国专利No.9,198,730中进一步详细描述，该美国专利的全部内容在此通过引用被并入本文。
如上所述并且在这里进一步强调的，图4仅仅是不应该不适当地限制权利要求的范围的例子。本领域的普通技术人员将认识到许多变化、替代和修改。在一些实施例中，在具有制动器的被致动的可重新定位元件上使用制动器是可选的，使得具有制动器的被致动的可重新定位元件可以可选地使用过程460和470来暂停，因此省略过程430-450。
再参照图3，在过程360处，暂停被清除。在一些实施例中，通常希望快速清除导致发生运动偏离高于阈值的状况。在一些示例中，清除导致运动中的偏离高于阈值的状况可以可选地包括将用于一个或多个可重新定位元件的命令位置设置为一个或多个可重新定位元件的当前位置。在一些示例中，清除导致运动中的偏离高于阈值的状况可以可选地涉及由操作计算机辅助医疗设备的一个或多个医务人员的介入。在一些示例中，计算机辅助医疗设备可以可选地向医务人员提供关于如何清除导致运动偏离高于阈值的状况的反馈和/或指令。在一些示例中，反馈和/或指令可以可选地包括计算机辅助医疗设备向一个或多个医务人员提供一个或多个音频和/或视觉警报。在一些示例中，警报可以可选地包括在过程350期间一个或多个末端执行器和/或可重新定位臂已经被暂停的警报，末端执行器和/或可重新定位臂中的哪一个已经被暂停的标识，关于如何清除造成暂停的状况的一个或多个指令，等等。在一些示例中，警报可以可选地包括制作一个或多个声音(诸如指定的提示音)，点亮和/或闪烁表示暂停警报的一个或多个指示灯，发出用于清除导致暂停的状况的一个或多个口头指令，将用于清除导致暂停的状况的一个或多个消息和/或指令发送到状态和/或操作显示单元(诸如操作员控制台中的显示单元等)。在一些示例中，可以可选地在相应的末端执行器和/或可重新定位臂在过程350期间被暂停之后马上或立即发出警报。
在一些实施例中，警报的形式和/或内容可以可选地基于由每个暂停的末端执行器和/或可重新定位臂执行的当前的操作模式和/或运动类型而变化。在一些示例中，警报的内容可以可选地变化，以提供用于清除导致相应末端执行器和/或可重新定位臂暂停的状况的模式特定指令。在一些示例中，当相应的末端执行器和/或可重新定位臂以零空间模式操作时，警报可以可选地包括指示一个或多个医务人员以停用用于激活和/或进入零空间模式的一个或多个输入控制，取消将相应的末端执行器和/或可重新定位臂置于零空间模式中的命令，等等。在一些示例中，当在器械移除模式中操作相应的末端执行器和/或可重新定位臂时，警报可以可选地包括指示一个或多个人员以停用用于激活和/或进入器械移除模式的一个或多个输入控件和/或手动地从患者和/或插管移除仪器，其中通过所述插管插入器械和末端执行器。
在导致针对每个暂停的末端执行器和/或可重新定位臂的暂停的状态被清除之后，通过返回到过程310，恢复末端执行器和/或可重新定位臂的基于它们各自的当前操作模式和/或运动类型的运动。
如上所述并且在这里进一步强调的，图3仅仅是不应该不适当地限制权利要求的范围的例子。本领域的普通技术人员将认识到许多变化、替代和修改。在一些实施例中，由于末端执行器和/或可重新定位臂各自的操作模式、运动类型和/或其他因素而不经受过程350和360的影响，所以末端执行器和/或可重新定位臂不会受到暂停，并且可以继续循环通过过程310-340，从而允许即使计算机辅助医疗设备的一个或多个其他末端执行器和/或可重新定位臂仍然处于在过程350期间提出的暂停状态，它们各自的运动仍继续进行。
控制单元的一些示例(诸如控制单元130)可以包括：包括可执行代码的非暂时性有形机器可读介质，所述可执行代码在由一个或多个处理器(例如，处理器150)运行时可以使得一个或多个处理器执行方法300和/或400的过程。可以包括方法300和/或400的过程的一些常见形式的机器可读介质是例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁介质、CD-ROM、任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、任何其他具有孔图案的物理介质，RAM、PROM、EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储器芯片或盒式存储器，和/或适于处理器或计算机读取的任何其他介质。
尽管已经示出和描述了说明性实施例，但是在前述公开内容中考虑了各种修改、改变和替换，并且在一些情况下，可以在没有相应使用其他特征的情况下采用实施例的一些特征。本领域的普通技术人员将认识到许多变化、替代和修改。因此，本发明的范围应该仅由随附权利要求来限定，并且权利要求应当被广义地且以与本文公开的实施例的范围一致的方式来解释。

Claims (67)

1.一种计算机辅助医疗设备，其包括：
具有一个或多个第一可重新定位元件的第一可重新定位臂，所述一个或多个第一可重新定位元件用于定位所述第一可重新定位臂和当第一末端执行器被安装到所述第一可重新定位臂时定位所述第一末端执行器；
具有一个或多个第二可重新定位元件的第二可重新定位臂，所述一个或多个第二可重新定位元件用于定位所述第二可重新定位臂和当第二末端执行器被安装到所述第二可重新定位臂时定位所述第二末端执行器；
被通信地耦接到所述第一可重新定位臂和所述第二可重新定位臂的控制单元，其中所述控制单元被配置为：
监控所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的实际运动；
确定所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的所述实际运动是否偏离所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的期望运动超过预定阈值；并且
当所述实际运动偏离所述期望运动超过所述预定阈值时，暂停所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的运动，或者暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的运动。
2.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中所述控制单元被配置成通过暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的移动暂停运动，并且其中所述控制单元被进一步配置为在暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的移动之后移动所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器。
3.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中所述控制单元被配置成通过以下步骤暂停运动：
暂停所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的移动。
4.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中所述控制单元被配置成通过以下步骤暂停运动：
根据所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器正被操作的模式，暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的移动。
5.根据权利要求4所述的计算机辅助医疗设备，其中所述模式是自主或半自主运动模式。
6.根据权利要求4所述的计算机辅助医疗设备，其中所述模式是零空间运动模式或器械移除模式。
7.根据权利要求4所述的计算机辅助医疗设备，其中所述模式是固定姿势模式，所述固定姿势模式包括将所述第二末端执行器保持在固定姿势。
8.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中为了监控所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的所述实际运动，所述控制单元确定与所述第一末端执行器相关联的兴趣点的位置。
9.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中为了监控所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的所述实际运动，所述控制单元确定与所述第一可重新定位臂或所述第一末端执行器相关联的运动学或动力学值。
10.根据权利要求9所述的计算机辅助医疗设备，其中所述运动学或动力学值包括从由以下组成的组中选择的值：所述第一末端执行器的姿势值、所述第一可重新定位元件中的一个或多个的位置、所述第一可重新定位元件中的一个或多个的旋转、所述第一可重新定位元件中的一个或多个的速度、与所述第一可重新定位元件中的一个或多个相关联的力和与所述第一可重新定位元件中的一个或多个相关联的扭矩。
11.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中为了确定所述实际运动是否偏离所述期望运动超过所述预定阈值，所述控制单元确定与所述第一可重新定位臂或所述第一末端执行器相关联的多个运动学或动力学值中的合成偏离。
12.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中为了确定所述实际运动是否偏离所述期望运动超过所述预定阈值，所述控制单元确定与所述一个或多个第一可重新定位元件相关联的任何运动学或动力学值是否高于相应的阈值。
13.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中为了确定所述实际运动是否偏离所述期望运动超过所述预定阈值，所述控制单元确定多个值之间的差的加权组合，所述多个值选自由以下组成的组：与所述第一末端执行器相关联的多个运动学值以及与所述第一末端执行器相关联的多个动力学值。
14.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中所述预定阈值基于操作模式或者基于所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的运动类型。
15.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中所述控制单元被配置为通过以下步骤暂停运动：
通过暂停所述一个或多个第二可重新定位元件的运动，暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的移动。
16.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中所述控制单元被配置成通过经由以下步骤暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的移动暂停运动：
将所述一个或多个第二可重新定位元件的被致动的可重新定位元件的命令位置锁定到所述被致动的可重新定位元件的当前命令位置；并且
将所述被致动的可重新定位元件的命令速度设置为零。
17.根据权利要求16所述的计算机辅助医疗设备，其中为了将所述被致动的可重新定位元件的所述命令速度设置为零，所述控制单元被配置成使用斜坡或一系列步骤将所述命令速度设置为零。
18.根据权利要求16所述的计算机辅助医疗设备，其中为了将所述被致动的可重新定位元件的所述命令速度设置为零，所述控制单元被配置成将反馈增益设置为零。
19.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中所述控制单元被配置成通过经由以下步骤暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的移动暂停运动：
制动所述一个或多个第二可重新定位元件中的被致动的可重新定位元件；并且
将用于所述被致动的可重新定位元件的反馈扭矩设置为零。
20.根据权利要求19所述的计算机辅助医疗设备，其中为了将所述反馈扭矩设置为零，所述控制单元被配置成将扭矩反馈增益设置为零。
21.根据权利要求19所述的计算机辅助医疗设备，其中为了将所述反馈扭矩设置为零，所述控制单元被配置成将位置反馈增益设置为零且将速度反馈增益设置为零。
22.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的所述期望运动为所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器没有运动。
23.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中所述控制单元被配置成通过经由以下步骤暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的移动暂停运动：
制动所述一个或多个第二可重新定位元件中的可制动的可重新定位元件。
24.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中所述控制单元还被配置成清除导致所述运动的暂停的状况。
25.根据权利要求24所述的计算机辅助医疗设备，其中：
所述控制单元被配置成通过暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的移动暂停运动，并且
为了清除所述状况，所述控制单元被配置成将所述一个或多个第二可重新定位元件中的第一命令元件的命令位置设置为所述第一命令元件的当前位置。
26.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中所述控制单元还被配置成提供指示所述运动已经被暂停的音频或视觉警报。
27.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中所述控制单元还被配置为提供关于如何清除导致所述运动的暂停的状况的音频或视觉指令。
28.根据权利要求27所述的计算机辅助医疗设备，其中所述控制单元被配置成通过暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的移动暂停运动，并且其中所述控制单元还被配置成在清除所述状况之后恢复所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的移动。
29.根据权利要求1所述的计算机辅助医疗设备，其中所述控制单元还被配置为在确定所述实际运动偏离所述期望运动超过所述预定阈值的一个运动控制周期内开始暂停所述运动。
30.一种操作具有控制单元的计算机辅助医疗设备的方法，所述方法包括：
通过所述计算机辅助医疗设备的所述控制单元控制第一可重新定位臂和第一末端执行器的运动，其中所述第一可重新定位臂包括用于定位所述第一可重新定位臂的一个或多个第一可重新定位元件，并且其中所述第一末端执行器被安装到所述第一可重新定位臂；
通过所述控制单元监控所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的实际运动；
通过所述控制单元确定所述实际运动是否偏离所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的期望运动超过预定阈值；并且
当所述实际运动偏离所述期望运动超过所述预定阈值时，通过所述控制单元暂停第二可重新定位臂和第二末端执行器的运动，其中所述第二可重新定位臂包括用于定位所述第二可重新定位臂的一个或多个第二可重新定位元件，并且其中所述第二末端执行器被安装到所述第二可重新定位臂。
31.根据权利要求30所述的方法，其进一步包括：在暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的所述运动之后，继续所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的运动。
32.根据权利要求30所述的方法，其中暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的运动进一步基于所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器正被操作的模式。
33.根据权利要求30所述的方法，其中监控所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的所述实际运动包括：确定与所述第一可重新定位臂或所述第一末端执行器相关联的运动学或动力学值。
34.根据权利要求30所述的方法，其中确定所述实际运动是否偏离所述期望运动超过所述预定阈值包括：
确定与所述第一可重新定位臂或所述第一末端执行器相关联的多个运动学或动力学值中的合成偏离。
35.根据权利要求30所述的方法，其中确定所述实际运动是否偏离所述期望运动超过所述预定阈值包括：
确定与所述一个或多个第一可重新定位元件相关联的任何运动学或动力学值是否高于相应的阈值。
36.根据权利要求30所述的方法，其中暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的运动包括：暂停所述一个或多个第二可重新定位元件的运动。
37.根据权利要求30所述的方法，其中暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的运动包括：
将所述一个或多个第二可重新定位元件中的被致动的可重新定位元件的命令位置锁定到所述被致动的可重新定位元件的当前命令位置；并且
将所述被致动的可重新定位元件的命令速度设置为零。
38.根据权利要求37所述的方法，其中将所述被致动的可重新定位元件的所述命令速度设置为零包括将反馈增益设置为零。
39.根据权利要求30所述的方法，其中暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的运动包括：
应用所述一个或多个第二可重新定位元件中的被致动的可重新定位元件的制动器；并且
将用于所述被致动的可重新定位元件的反馈扭矩设置为零。
40.根据权利要求39所述的方法，其中将所述反馈扭矩设置为零包括：将位置反馈增益设置为零并且将速度反馈增益设置为零。
41.根据权利要求30所述的方法，其中暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的运动包括：应用所述一个或多个第二可重新定位元件的可制动的可重新定位元件的制动器。
42.根据权利要求30所述的方法，其进一步包括：清除导致所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的所述运动的暂停的状况。
43.根据权利要求42所述的方法，其中清除所述状况包括：将所述一个或多个第二可重新定位元件中的被命令的可重新定位元件的命令位置设置为所述被命令的可重新定位元件的当前位置。
44.根据权利要求30所述的方法，其进一步包括：通过所述控制单元提供关于如何清除导致所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的所述运动的暂停的状况的音频或视觉指令。
45.根据权利要求30所述的方法，其进一步包括：在确定所述实际运动偏离所述期望运动超过所述预定阈值的一个运动控制周期内，通过所述控制单元开始暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的所述运动。
46.根据权利要求30所述的方法，其中所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的所述期望运动为所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器没有运动。
47.一种非暂时性机器可读介质，其包括多个机器可读指令，当所述多个机器可读指令被与计算机辅助医疗设备相关联的一个或多个处理器执行时，所述多个机器可读指令适于使所述一个或多个处理器执行包括以下步骤的方法：
控制第一可重新定位臂和第一末端执行器的运动，使得所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器具有期望运动，其中所述第一可重新定位臂包括用于定位所述第一可重新定位臂的一个或多个第一可重新定位元件，并且其中所述第一末端执行器被安装到所述第一可重新定位臂；
监控所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的实际运动；
确定所述实际运动是否偏离所述期望运动超过预定阈值；并且
当所述实际运动偏离所述期望运动超过所述预定阈值时，暂停第二可重新定位臂和第二末端执行器的运动，其中所述第二可重新定位臂包括用于定位所述第二可重新定位臂的一个或多个第二可重新定位元件，并且其中所述第二末端执行器被安装到所述第二可重新定位臂。
48.根据权利要求47所述的非暂时性机器可读介质，其中所述方法进一步包括：在暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的运动之后，继续所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的运动。
49.根据权利要求47所述的非暂时性机器可读介质，其中暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的运动还取决于所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器正被操作的模式。
50.根据权利要求47所述的非暂时性机器可读介质，其中监控所述第一可重新定位臂和所述第一末端执行器的所述实际运动包括：确定运动学或动力学值，所述值与所述第一可重新定位臂或所述第一末端执行器相关联。
51.根据权利要求57所述的非暂时性机器可读介质，其中确定所述实际运动是否偏离所述期望运动超过所述预定阈值包括：确定与所述第一可重新定位臂或所述第一末端执行器相关联的多个运动学或动力学值中的合成偏离。
52.根据权利要求47所述的非暂时性机器可读介质，其中确定所述实际运动是否偏离所述期望运动超过所述预定阈值包括：确定与所述一个或多个第一可重新定位元件相关联的任何运动学或动力学值是否高于相应的阈值。
53.根据权利要求47所述的非暂时性机器可读介质，其中暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的运动包括：
将所述一个或多个第二可重新定位元件的被致动的可重新定位元件的命令位置锁定到所述被致动的可重新定位元件的当前命令位置；并且
将所述被致动的可重新定位元件的命令速度设置为零。
54.根据权利要求53所述的非暂时性机器可读介质，其中设置所述被致动的可重新定位元件的所述命令速度包括将反馈增益设置为零。
55.根据权利要求47所述的非暂时性机器可读介质，其中暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的运动包括：
应用所述一个或多个第二可重新定位元件中的被致动的可重新定位元件的制动器；并且
将用于所述被致动的可重新定位元件的反馈扭矩设置为零。
56.根据权利要求55所述的非暂时性机器可读介质，其中将所述反馈扭矩设置为零包括将位置反馈增益设置为零并且将速度反馈增益设置为零。
57.根据权利要求47所述的非暂时性机器可读介质，其中暂停所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的运动包括：应用具有制动器的所述一个或多个第二可重新定位元件的可制动的可重新定位元件的制动器。
58.根据权利要求47所述的非暂时性机器可读介质，其中所述方法还包括：清除导致所述第二可重新定位臂和所述第二末端执行器的所述运动的暂停的状况。
59.根据权利要求58所述的非暂时性机器可读介质，其中清除所述状况包括：将所述一个或多个第二可重新定位元件的被命令的可重新定位元件的命令位置设置为所述被命令的可重新定位元件的当前位置。
60.一种计算机辅助医疗设备，其包括：
重新定位臂，其具有用于定位所述可重新定位臂和末端执行器的一个或多个可重新定位元件；
输入设备；
被通信地耦接到所述可重新定位臂和所述输入设备的控制单元，所述控制单元被配置成：
从所述输入设备接收命令，所述命令指示所述可重新定位臂和所述末端执行器的期望运动；
监控所述可重新定位臂和所述末端执行器的实际运动；
确定所述实际运动是否偏离所述可重新定位臂和所述末端执行器的期望运动超过预定阈值；并且
响应于所述实际运动偏离所述期望运动超过所述预定阈值，暂停所述可重新定位臂和所述末端执行器的运动。
61.根据权利要求60所述的计算机辅助医疗设备，其中所述控制单元被配置成通过以下步骤暂停所述可重新定位臂和所述末端执行器的运动：
根据所述可重新定位臂和所述末端执行器正被操作的模式暂停所述可重新定位臂和所述末端执行器的移动。
62.根据权利要求60所述的计算机辅助医疗设备，其中为了监控所述可重新定位臂和所述末端执行器的所述实际运动，所述控制单元确定与所述可重新定位臂或所述末端执行器相关联的运动学或动力学值。
63.根据权利要求60所述的计算机辅助医疗设备，其中为了确定所述实际运动是否偏离所述期望运动超过所述预定阈值，所述控制单元确定与所述可重新定位臂或所述末端执行器相关联的多个运动学或动力学值中的合成偏离。
64.根据权利要求60所述的计算机辅助医疗设备，其中所述控制单元被配置成通过以下步骤暂停运动：
将所述一个或多个可重新定位元件的被致动的可重新定位元件的命令位置锁定到所述被致动的可重新定位元件的当前命令位置；并且
将所述被致动的可重新定位元件的命令速度设置为零。
65.根据权利要求60所述的计算机辅助医疗设备，其中所述控制单元被配置成通过经由以下步骤暂停所述可新定位臂和所述末端执行器的移动暂停运动：
制动所述一个或多个可重新定位元件中的被致动的可重新定位元件；并且
将用于所述被致动的可重新定位元件的反馈扭矩设置为零。
66.根据权利要求60所述的计算机辅助医疗设备，其中所述可重新定位臂和所述末端执行器的所述期望运动为所述可重新定位臂和所述末端执行器没有运动。
67.根据权利要求60所述的计算机辅助医疗设备，其中：
所述控制单元还被配置为清除导致所述运动暂停的状况；并且
为了清除所述状况，所述控制单元被配置成将所述一个或多个可重新定位元件的被命令元件的命令位置设置为所述被命令元件的当前位置。
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