CN109219413A - 多输入机器人手术系统控制方案 - Google Patents

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CN109219413A CN201780033843.3A CN201780033843A CN109219413A CN 109219413 A CN109219413 A CN 109219413A CN 201780033843 A CN201780033843 A CN 201780033843A CN 109219413 A CN109219413 A CN 109219413A
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Abstract

提供了操作双控制台机器人手术系统的方法和系统。该方法包括经由第一输入手柄接收来自所述双控制台机器人手术系统的第一控制台的输入以移动所述机器人手术系统的机器人臂。响应于从第一输入手柄接收输入，移动机器人臂。另外，基本上与第一输入手柄的移动同时，提供输出，从而以与第一输入手柄基本相同的动作移动所述双控制台机器人手术系统的第二控制台的第二输入手柄。

Description

多输入机器人手术系统控制方案
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年6月3日提交的第62/345,032号美国临时申请的权益和优先权，所述美国临时申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本公开涉及机器人手术系统，并且更具体地，涉及用于控制机器人手术系统中包括的多个控制台的系统和方法。
背景技术
为了变得足够熟练地对患者进行外科手术，外科医生可以忍受数小时的教育和训练，以便成为执行手术的专家。例如，除了数小时的课堂培训外，外科医生还接受了许多实践培训课程。具体而言，新手外科医生可能会花费数周和/或数月的时间在手术室中站立并观察专家外科医生。在适当量的观察时间之后，可以允许新手外科医生执行外科手术的各个步骤，这可以随着时间的推移构建新手外科医生的技能，使得新手外科医生能够执行整个外科手术。附加地或替代地，专家外科医生可以将他或她的手放在新手外科医生的手上以引导新手外科医生进行适当的定位。由于每个特定外科手术涉及患者解剖结构的不同部分，因此新手外科医生通常将接受针对外科医生专业内的每个不同外科手术的广泛训练。
使用机器人外科手术进行的外科手术训练也不例外。在许多情况下，当患者被放置在邻近机器人系统的平台上时，新手外科医生观察位于远离机器人系统的控制台处的专家外科医生。专家外科医生向控制台处的用户界面提供输入，从而控制机器人系统，例如，通过使用输入控制器或手柄来操纵耦合到机器人系统的臂的工具，例如末端执行器或手术器械，对患者进行外科手术。为了给新手外科医生提供全面的训练经验，专家外科医生可以与新手外科医生切换位置，以允许新手外科医生向控制台传递输入。
虽然实践经验是全面培训计划的一个重要方面，但提供这种经验可能对某些程序具有挑战性。例如，时间在一些外科手术中可能是重要的，因此，在手术期间新手外科医生与专家外科医生切换位置可能是不可行的。在其他情况下，该程序的某些步骤可能不会在中间程序中交给另一位外科医生。因此，需要用于在机器人手术系统上进行训练的改进的系统和方法。
发明内容
本公开一般涉及操作双控制台机器人手术系统的机器人手术系统、非暂时性计算机可读介质、以及方法。在本公开的一个方面，机器人手术系统包括：第一控制台，其包括第一输入手柄；第二控制台，其包括第二输入手柄；机器人臂；以及控制器，其耦合到所述第一控制台、所述第二控制台以及所述机器人臂。控制器包括处理器和耦合到处理器的存储器。存储器存储指令，当由处理器执行时，所述指令使得控制器经由第一输入手柄从第一控制台接收输入以使机器人臂移动，响应于从第一输入手柄接收输入而移动机器人臂，并且基本上与第一输入手柄的移动同时提供输出，从而使第二控制台的第二输入手柄以与第一输入手柄基本相同的运动而移动。
在本公开的另一方面，机器人手术系统包括进一步的指令，当由处理器执行时，所述进一步的指令使得控制器响应于从第二输入手柄接收输入而向第二控制台提供信号以提供力反馈。
在本公开的另一方面，第一控制台和第二控制台基本上相同地配置。在本公开的又一方面，第一控制台和第二控制台中的每一个具有相应的基座，并且第一控制台和第二控制台中的每一个的每个输入手柄的定位基于相对于其相应的基座的固定坐标系。在本公开的又一方面，第一控制台和第二控制台中的每一个具有多个支撑臂，并且第一控制台和第二控制台中的每一个的输入手柄的定位基于第一控制台的第一支撑臂相对于第一控制台的第二支撑臂和第二控制台的第一支撑臂相对于第二控制台的第二支撑臂的定位。
在本公开的另一方面，第一控制台和第二控制台基本上不相同地配置，并且第一控制台和第二控制台中的每一个都具有输入手柄，并且第一控制台和第二控制台中的每一个的每个输入手柄的定位基于每个输入手柄的笛卡尔坐标。
在本公开的另一方面，包括进一步的指令，当由处理器执行时，所述进一步的指令使得控制器检测第二输入手柄在与第一输入手柄的移动基本上不相同的方向上的移动，以及响应于检测到第二输入手柄的移动，增加第二输入手柄的刚度输出。在本公开的又一方面，刚度输出基于第一输入手柄的移动路径与第二输入手柄的移动路径之间的距离的增加而增加。
在本公开的另一方面，包括进一步的指令，当由处理器执行时，所述进一步的指令使得控制器检测第二输入手柄在与第一输入手柄的移动基本上不相同的方向上的移动，以及响应于检测到第二输入手柄的移动，增加第二输入手柄的扭矩输出。
在本公开的另一方面，存储器还包括指令，当由处理器执行时，所述指令使得控制器检测第二输入手柄在与第一输入手柄的移动基本上不相同的方向上的移动，并且响应于检测到第二输入手柄的移动，超控第二输入手柄的移动，从而根据第一输入手柄的移动而移动机器人臂。
根据本公开的另一方面，提供了一种操作双控制台机器人手术系统的方法。该方法包括经由第一输入手柄接收来自双控制台机器人手术系统的第一控制台的输入以移动机器人手术系统的机器人臂，响应于从第一输入手柄接收输入移动机器人臂，并且基本上与第一输入手柄的移动同时，提供输出，从而以与第一输入手柄基本相同的运动移动双控制台机器人手术系统的第二控制台的第二输入手柄。
在本公开的另一方面，该方法还包括响应于从第二输入手柄接收输入，向双控制台机器人手术系统的第二控制台提供信号以提供力反馈。
在本公开的另一方面，该方法还包括：检测第二输入手柄在与第一输入手柄的移动基本上不相同的方向上的移动，并且响应于检测到第二输入手柄的移动，增加第二输入手柄的刚度输出。在又一方面，该方法还包括基于第一输入手柄的移动路径与第二输入手柄的移动路径之间的距离的增加而增加刚度输出增加。
在本公开的另一方面，该方法还包括：检测第二输入手柄在与第一输入手柄的移动基本上不相同的方向上的移动，并且响应于检测到第二输入手柄的移动，增加第二输入手柄的扭矩输出。
在本公开的另一方面，第一控制台是主控制台，第二控制台是辅助控制台。
在本公开的另一方面，该方法还包括检测第二输入手柄在与第一输入手柄的移动基本上不相同的方向上的移动，并且响应于检测到第二输入手柄的移动，超控第二输入手柄的移动，从而根据第一输入手柄的移动而移动机器人臂。
根据本公开的又一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质，其存储用于操作双控制台机器人手术系统的指令，所述指令在由处理器执行时使得处理器经由第一控制台的第一输入手柄接收来自双控制台机器人手术系统的第一控制台的输入以移动机器人臂，响应于从第一输入手柄接收输入，移动机器人臂，并且基本上与第一输入手柄的移动同时，提供输出，从而以与第一输入手柄基本相同的运动移动双控制台机器人手术系统的第二控制台的第二输入手柄。
在本公开的另一方面，非暂时性计算机可读介质还包括指令，当由处理器执行时，所述指令使得处理器当从第二输入手柄接接收输入时向双控制台机器人手术系统的第二控制台提供信号以提供力反馈。
根据本公开的又一方面，机器人手术系统包括：第一控制台，其包括第一输入手柄；第二控制台，其包括第二输入手柄；机器人臂，其包括配置为设置在手术部位附近的手术工具；以及控制器，其耦合到所述第一控制台、所述第二控制台以及所述机器人臂。控制器包括处理器和耦合到处理器的存储器，存储器存储指令，当由处理器执行时，所述指令使得控制器经由第一输入手柄从第一控制台接收输入以将手术工具移动到在手术部位内的位置，确定手术工具在手术部位内的位置的坐标，并提供输出以将第二控制台的第二输入手柄移动到转换到手术部位内的手术工具的位置的位置。
在本公开的另一方面，所述存储器还包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述控制器获得所述手术器械相对于所述手术器械所连接的机器人臂的基座的位置。
在本公开的另一方面，机器人手术系统还包括耦合到控制器的成像装置，其中成像装置配置成设置在手术部位上方，其中存储器还包括指令，当由处理器执行时，所述指令使控制器从成像装置获取的手术部位的图像获得手术器械的位置。
本公开的示范性实施例的其它细节和方面将在下文参考附图更详细地描述。
附图说明
下面参考附图描述本公开的各个方面，附图包含在本说明书中并构成本说明书的一部分，其中：
图1是根据本公开的机器人手术系统的示意性说明；
图2是图1的机器人手术系统的输入装置的透视图；
图3是图2的输入装置的一部分的近视图；
图4是用于控制图1的多输入机器人手术系统的系统架构的功能框图；
图5是用于控制图1的多输入机器人手术系统的控制部件的框图；
图6是用于控制图1的机器人手术系统的过程的流程图；
图7是说明根据实施例的图1的机器人手术系统处于锁定模式的操作的流程图；
图8是说明根据另一实施例的图1的机器人手术系统处于锁定模式的操作的流程图；
图9是说明根据实施例的图1的机器人手术系统处于非锁定模式的操作的流程图；和
图10是说明根据另一实施例的图1的机器人手术系统处于非锁定模式的操作的流程图。
具体实施方式
现在参考各图详细描述本公开的实施例，图中相同附图标号在若干视图中的每个视图中标示相同或对应元件。如本文所用，术语“临床医生”是指医生，护士或任何其他护理提供者，并且可包括支持人员。在整个说明书中，术语“近侧”是指装置或其部件的最远离患者的部分，术语“远侧”是指装置或其部件中最靠近患者的部分。
参考图1，总体上示出了根据本公开的多输入机器人手术系统1，其包括机器人系统10、处理单元30和用户界面40a、40b(以下统称为“用户界面40”)。机器人系统10通常包括机器人臂12和机器人基座18。每个机器人臂12可以是连杆的形式，具有端部14，端部14可移动地支撑构造成作用在组织上的末端执行器、器械或工具20。机器人臂12的端部14可包括用于对手术部位“S”成像的成像装置16。
每个用户界面40与机器人基座18通过处理单元30通信，并包括显示装置44A、44B(以下统称为“显示装置44”)，其被配置以显示图像。根据一个实施例，显示装置44显示手术部位“S”的三维图像，其可以包括由成像装置16捕获的数据和/或包括由定位在外科手术区的成像装置(未示出)(例如定位在手术部位“S”内的成像装置)、邻近患者“P”定位的成像装置、或定位在成像臂52的远端的成像装置56捕获的数据。成像装置(例如成像装置16、56)可以捕获手术部位“S”的视觉图像、红外图像、超声图像、X射线图像、热图像和/或任何其他已知的实时图像。成像装置将捕获的成像数据发送到处理单元30，处理单元30从成像数据实时地创建手术部位“S”的三维图像，并将三维图像发送到显示装置44以进行显示。在另一实施例中，所显示的图像是由成像装置捕获的数据的二维渲染。
每个用户界面40还限定工作空间“W”并且包括附接到万向节70a、70b的输入手柄(也统称为并在图2和3中显示为万向节70)，其允许外科医生操纵机器人系统10(例如，移动机器人臂12、机器人臂12的端部14和/或工具20)。每个万向节70与处理单元30通信以向其发送控制信号并从其接收反馈信号。附加地或替代地，每个万向节70可包括控制接口或输入装置(未示出)，其允许外科医生操纵(例如，夹紧、抓握、射击、打开、关闭、旋转、推、切等)支撑在机器人臂12的端部14的工具20。
每个万向节70可移动以移动机器人臂12的端部14和/或操纵手术部位“S”内的工具20。显示装置44上的三维图像被定向成使得万向节70的移动在显示装置44上观察时移动机器人臂12的端部14和/或工具20。应当理解，显示装置上的三维图像的取向可以相对于来自患者“P”上方的视图被镜像或旋转。另外，应当理解，显示装置44上的三维图像的尺寸可以缩放为比手术部位“S”的实际结构更大或更小，从而允许外科医生具有更好的手术部位“S”内的结构视图。当万向节70移动时，工具20在手术部位“S”内移动。工具20的移动还可包括支撑工具20的机器人臂12的端部14的移动。尽管示出为手柄，包括离合开关的手柄，但一个或多个输入装置42包括但不限于例如触摸板、操纵杆、键盘、鼠标或其他计算机附件，和/或脚踏开关、踏板、轨迹球或其他可致动装置，其被配置为将来自临床医生的物理移动转换成发送到处理单元30的信号。
参考图2，用户界面40(图1)的每个控制臂60包括可旋转基座构件62、垂直构件64、支撑构件66、水平构件68和万向节70。可旋转基座构件62可旋转地支撑在固定基座61上。用户界面40的控制臂60可以各自支撑在同一固定基座61上，或者用户界面40的每个控制臂60可以支撑在单独的固定基座61上。固定基座61可以在外科手术之前或之后围绕手术环境滚动或以其他方式可移动，并且在外科手术期间固定就位。水平构件68从其第一端182延伸到第二端186，并包括沿其中心线设置在第一和第二端182、186之间的肋188。水平构件68的第二端186可旋转地支撑万向节70。
另外参考图3，万向节70包括支撑臂72、摆臂74、输入支撑臂76和输入轴78。支撑臂、摆臂和支撑臂72、74、76中的每一个都是L形，具有水平部分和垂直部分。支撑臂、摆动臂和支撑臂72、74、76的尺寸使得当在单个平面中对准时臂72、74、76彼此嵌套。例如，输入支撑臂76嵌套在摆臂74中，摆臂74嵌套在支撑臂72中。输入轴78可与适配器或输入装置(未示出)接合，以控制机器人系统10的工具20(图1)的功能。
响应于外壳医生与万向节70接口(例如，与设置在输入轴78上的输入装置连接)，控制臂60可绕七个旋转轴线旋转。控制臂60围绕七个旋转轴线的移动由处理单元30(图1)检测，以操纵机器人手术系统1的机器人臂12和工具20。控制臂60和万向节70的结构允许相应的构件和臂的移动绕七个旋转轴线旋转。
工具20的移动相对于输入手柄的移动而缩放，因此控制臂60和万向节70的移动。当输入手柄在预限定工作空间“W”内移动时，输入手柄将控制信号发送到处理单元30。处理单元30分析控制信号以响应于控制信号移动工具20。处理单元30将缩放的控制信号发送到机器人基座18，以响应输入手柄的移动来移动工具20。
图4是图1的机器人手术系统1的功能框图。机器人手术系统1通过用户界面40的输入手柄实现机器人臂18和/或工具20的移动。在这方面，机器人手术系统1包括控制器220、塔架230和控制台240a、240b。控制器220被配置为响应于从控制台240a、240b之一接收的输入而与塔架230通信，从而提供操作指令。
控制器230通常包括处理单元222、存储器224、塔架接口226和控制台接口228。处理单元222，特别是借助于存储在存储器224中的计算机程序，以这样的方式起作用，以使塔架230的部件根据由控制台240a、240b的输入装置242限定的移动来执行期望的移动。在这方面，处理单元222包括适于执行计算和/或根据一组指令操作的任何合适的逻辑控制电路。处理单元222可以包括一个或多个处理设备，诸如微处理器类型的处理设备或能够执行存储在存储器224中的指令和/或处理数据的其他物理设备。存储器224可以包括暂时类型存储器(例如RAM)和/或非暂时类型存储器(例如闪存介质、磁盘介质等)。塔架接口226和控制台接口228分别与塔架230和控制台240无线地(例如Wi-Fi、蓝牙、LTE等)和/或通过有线配置进行通信。尽管描绘为单独的模块，但是接口226、228在其他实施例中是单个部件。
塔架230包括通信接口232，其配置成从塔架接口226接收通信和/或数据，用于操纵马达机构234，从而移动机器人臂236a-d。根据一个实施例，马达机构234被配置成响应于来自处理单元222的指令，接收用于机械操纵线缆(未示出)的电流施加，该线缆附接到臂236a-d以引起臂236a-d的所选择一个和/或连接到臂236a-d的器械的期望移动。塔架230还包括成像装置238，其捕获实时图像并通过通信接口232将表示图像的数据发送到控制器230。
为了操纵塔架230的装置，每个控制台240a、240b具有输入装置242a、242b，显示器244a、244b和计算机246a、247b。每个输入装置242a、242b耦合到相应的计算机246a、246b，并由临床医生用于提供输入。在这方面，输入装置242a、242b可以是手柄或踏板，或计算机配件，例如键盘、操纵杆、鼠标、按钮、触摸屏、开关、轨迹球或其他部件。显示器244a、244b显示从控制器220接收的图像或其他数据，从而将数据传送给临床医生。计算机246a、246b包括处理单元和存储器，其包括与塔架230的各部件、算法和/或操作有关的数据、指令和/或信息，并且可以使用任何合适的电子服务、数据库、平台、云等等来操作。
图5是图4中包括的机器人手术系统1的系统架构300的简化功能框图。系统架构300包括核心模块320，控制台模块330a、330b，机器人臂模块340和器械模块350。核心模块320用作机器人手术系统1的中央控制器并协调所有其他模块330a、330b、340、350的操作。例如，核心模块320将控制设备映射到机器人臂18，确定系统10的当前状态，执行所有运动学和帧变换，以及中继所得到的移动命令。在这方面，核心模块320接收并分析来自其他模块330a、330b、340、350中的每一个的数据，以便向其他模块330a、330b、340、350提供指令或命令以在机器人手术系统1内执行。尽管被描绘为单独的模块，但是在其他实施例中，模块320、330a、330b、340和350中的两个或更多个被组合为单个部件。
核心模块320包括模型322、观察器324、冲突管理器326、控制器328和骨架329。模型322包括为受控部件(例如马达18和/或机器人臂12)提供抽象表示(基本类)的单元。观察器324基于从其他模块330a、330b、340、350接收的输入和输出信号创建状态估计。冲突管理器326防止已经在系统10内注册的部件之间的冲突。骨架329从运动学和动力学的角度来跟踪系统10。例如，在一个实施例中，运动学项目可以实现为正向运动学或反向运动学。动态学项目可以实现为用于模拟系统部件的动态的算法。
每个控制台模块330a、330b在相应的控制台240a、240b处与外科医生控制设备通信，并且将从控制台240a、240b接收的输入中继到核心模块320。根据一个实施例，每个控制台模块330a、330b将按钮状态和控制设备位置传送到核心模块320，并且包括相应的节点控制器332a、330b，其包括状态/模式管理器334a、334b，故障转移控制器336a、336b和N自由度(“DOF”)致动器338a、338b。
机器人臂模块340协调机器人臂子系统、臂推车子系统、设置臂和器械子系统的操作，以便控制相应的机器人臂12的移动。应当理解，机器人臂模块340对应于并控制单个臂。这样，尽管示出了单个机器人臂模块340，但是在一个实施例中，对于每个臂236a-d包括附加模块340。每个机器人臂模块340包括节点控制器342、状态/模式管理器344、故障转移控制器346和N自由度(“DOF”)致动器348。
器械模块350控制附接到臂12(也在图2中示出)的工具20(图2中示出)的移动。器械模块350被配置为对应于并控制单个工具。因此，在包括多个工具的配置中，同样包括附加的器械模块350。在一个实施例中，器械模块350获得并传送与臂12上的工具20的位置有关的数据。每个器械模块350具有节点控制器352、状态/模式管理器354、故障转移控制器356和N自由度(“DOF”)致动器358。
系统1被配置为使得控制台240a、240b同时操作。结果，第一控制台240a处的专家临床医生可以提供输入以期望的方式操纵臂236a-d，而第二控制台240b处的初级临床医生可以抓住相应的输入手柄以感觉和模仿专家临床医生的动作。这样，在一个实施例中，第一控制台240a可以是主控制台，第二控制台240b可以是辅助控制台。
图6是用于多输入手术机器人系统的同时操作的控制过程600的流程图。根据一个实施例，过程600包括在步骤602经由第一输入手柄42a从第一控制台240a接收输入以移动机器人臂236a-d中的一个的选定部分。专家临床医生在第一输入手柄42a上施加力，其足以引起机器人臂本身或者耦合机器人臂236a-d或从其延伸的手术器械或工具20(统称为机器人臂的选定部分)以所需的方式移动。
响应于从第一输入手柄42a接收输入，在步骤604移动机器人臂的所选部分。在一个实施例中，机器人臂的所选部分的移动相对于专家临床医生施加在第一输入手柄42a上的力而缩放。例如，处理单元30将缩放的控制信号发送到机器人基座18，以响应输入手柄42a的移动来移动工具20。在这方面，处理单元30通过将输入距离(例如由输入装置42a移动的距离)除以缩放因子SF来缩放控制信号，以达到缩放的输出距离(例如一个端部14移动的距离)。在一些情况下，在外科手术期间操作中使用的一个或多个缩放因子“SF”可以在约1和约10之间的范围内(例如3)。缩放可以用以下等式表示：
输出距离＝输入距离/SF [1]
应当理解，缩放因子“SF”越大，工具20的移动相对于输入手柄42a的移动越小。因此，为了便于输入手柄42a相对于待驱动的相应手术工具20的重新定位，代替地，可以使用较大的缩放因子“SF”，使得工具20移动的距离远小于输入手柄42a行进的距离。在一些情况下，该重新定位缩放因子可以是至少约100或更多。
在替代实施例中，缩放因子可小于1(例如，操作缩放因子约为0.5并且重新定位缩放因子为0.005)，使得缩放因子乘以输入距离以计算工具移动的输出距离。该缩放可以由以下等式表示：
输出距离＝输入距离*SF [2]
应当理解，可以根据临床医生的偏好调整缩放比例。在一个实施例中，该比例可以是1：1，使得临床医生提供给输入手柄42a的力提供了与机器人臂、器械或工具匹配的输出。以这种方式，移动输入手柄42a、42b为临床医生提供了模仿保持和/或移动工具的感觉，而具有最小的介入部件。
在步骤606，基本上与第一输入手柄42a的移动同时，提供输出以使第二控制台240b的第二输入手柄42b以与第一输入手柄42a基本相同的运动移动。这样，在一个实施例中，当第二控制台240b处的新手临床医生将他或她的手放在第二输入手柄42b上时，新手临床医生跟随第二输入手柄42b的移动。因此，当专家临床医生在第一控制台240a处执行该过程时，两个控制台240a、240b的输入手柄42a、42b以与第一控制台240a上的专家临床医生所预期的移动镜像的方式移动。
根据一个实施例，系统1包括锁定模式，在该锁定模式期间，提供给第二控制台240b的输入不能影响机器人臂的所选部分的移动。这样，即使新手临床医生试图移动第二输入手柄42b，提供给第二控制台240b的任何输入也不向控制器220提供。
在系统1包括锁定模式的另一实施例中，系统10被配置为接收输入以在第二控制台240b处重新定位输入手柄42b，并且响应于所接收的输入，提供输出以抵消输入。在一个实施例中，输出是到第二控制台240b的信号，以通过第二控制台240b的输入手柄42b向新手临床医生提供力反馈，以返回到预期位置。
锁定模式可以实现为众多系统配置中的任何一个。在系统10的示例配置中，用户界面40和控制台240a、240b两者基本上彼此相同。在一个实施例中，每个输入手柄42a、42b的定位基于相对于其对应的固定基座61的固定坐标系。这里，当在第一控制台240a处的第一输入手柄42a处检测到输入时，信号被发送到控制器230，指示构成第一输入手柄42a沿其行进的路径(例如预期路径)的多个坐标。在一个实施例中，路径的一端是第一输入手柄42a的预期位置。响应于从第一控制台240a接收信号，信号由控制器230发送到第二控制台240b以输出力或提供力反馈以实现第二输入手柄42a移动到第一输入手柄42a的预期路径的相同坐标处的位置，除了在第二控制台240b处。在另一实施例中，由控制器230发送到第二控制台240b的信号输出力以实现第二输入手柄42a移动到与第一输入手柄42a的预期位置相同的坐标处的位置，除了在第二控制台240b处。
图7是示出根据实施例的系统1在锁定模式下的操作的流程图。根据一个实施例，系统1的操作包括基于固定坐标系定位输入手柄42a、42b。这样的实施例可以以第一和第二控制台240a、240b不相同定位的配置来实现。输入手柄42a、42b的定位如图7所示，其基于匹配输入手柄42a、42b的姿势和滚动、俯仰和偏转。
在方框700以专家临床医生开始，提供输入以实现主手柄移动，例如，通过在框702处使用第一控制台240a处的第一输入手柄42a。主输入装置的关节角度(q1)从输入测量，允许在704获得输入的正向运动学，以输出第一输入手柄42a的手柄姿势(X1)。基于第一输入手柄42a的手柄姿势，在框706处应用缩放和离合，从而输出期望的器械姿势。缩放和/或离合可以由专家临床医生预先设定，这取决于专家临床医生的偏好，或者可以作为工厂安装的参数包括在内。所应用的缩放和离合用于确定工具20的定位，其将使用第一输入手柄42a来控制。
在方框708，计算从动反向运动学，输出所需的从动关节角度。特别地，反向运动学用于确定使用第一输入手柄42a定位待控制的工具20的关节角度。在框710处，期望的从动关节角度用于实现从动器械移动，例如，通过相应地移动待控制的工具20，从而输出实际的从动关节角度。在框714处使用内窥镜可视化设备获得用于远程操作的器械的实际位置和取向的视觉反馈，然后将其处理成提供给专家和新手临床医生控制台例如第一和第二控制台240a、240b的显示器的三维高清视频馈送。
除了对外科医生的视觉反馈之外，在框712中基于从框710输出的实际从关节角度来计算力/扭矩(F/T)反馈扭转。力反馈可用于提供从动机器人和受控制器械的状态的触觉指示，例如当从动机器人或器械达到关节运动极限范围、超过允许的速度或经历碰撞时。从动关节限制、速度限制和碰撞的力/扭矩(F/T)反馈可以由专家临床医生预先设定，这取决于专家临床医生的偏好，或者可以作为工厂安装的参数包括在内。然后，框716使用转置雅可比函数处理来自框712的力和扭矩命令(F/T或扭转)输出，以计算输入装置中所需的关节扭矩，以显示来自框712的所需从动扭转命令。然后，在722处将显示第一输入手柄42的F/T扭转反馈所需的输入装置关节扭矩与保持/重新定位模式所需的关节扭矩和来自方框718的运动限制范围以及来自框720的重力和摩擦补偿(在框702处执行主手柄运动时获得)相结合。来自方框718的保持/重新定位模式和运动限制范围是预定值，其可以是预设的或可以由专家临床医生设置为期望的参数，并且限定控制台的空间的物理限制(例如，专家外科医生所在的第一控制台240a)。在任何情况下，作为组合操作的结果，在框722处获得第一输入手柄42a的关节扭矩，并且当专家临床医生在框702处经由第一输入手柄42a提供进一步输入时将其考虑在内。
为了确定第二输入手柄42b的放置，来自专家临床医生控制台和新手临床医生控制台的输入用于适合于通过手柄42b向新手外科医生提供力和扭矩的算法，其允许新手外科医生模仿专家外科医生的动作。获得力/扭矩方面的一个代表性等式如下所示：
F/T＝K*(X1-X2) [3]
其中：
K是系统的弹簧常数；
X1是第一输入手柄姿势；和
X2是第二输入手柄姿势。
这里，从方框704获得的X1被提供用于在方框724处的计算，并且在方框726处由新手临床医生从主手柄运动获得X2。具体地，在框726检测新手临床医生的主手柄运动，例如，通过输入到第二控制台240b的第二输入手柄42b。然后在框728处提供在框726处输出的关节角度(q2)以用于计算主正向运动学，以输出要被发送方框724的第二输入手柄姿势(X2)以完成计算。本领域技术人员应该理解，等式3是简化，并且实际计算必须以与滚动、俯仰和偏转方向上的扭矩不同的方式解x、y和z方向上的笛卡尔力。这些算法的输出将导致力和扭矩施加到新手的手柄42b，以将手柄驱动到与专家的手柄姿势相同的姿势(位置和方向)。
无论在框724处使用的特定算法如何，在框730处，然后将转置雅可比函数应用于框724的输出以计算新手外科医生的输入装置所需的关节扭矩以向第一输入手柄42a的手柄姿势显示虚拟弹簧。然后在方框732处将这些关节扭矩与在方框734处从关节角度(q2)实现重力和摩擦补偿所需的关节扭矩以及在方框736处主保持/重新定位模式和移动范围限制所需的关节扭矩相结合。在726处考虑来自框732的关节扭矩以用于第二输入手柄42b的手柄移动。以这种方式，专家临床医生通过第一控制台240a处的输入手柄42a输入的移动由新手临床医生在第二控制台240b的输入手柄42b处经历。
在用户界面40和控制台240a、240b彼此基本相同的另一实施例中，输入手柄42a、42b的定位基于输入手柄42a、42b的选定部分相对于输入手柄42a、42b的其他部分的定位。例如，当在第一控制台240a(可以是第一支撑臂的预期位置)处检测到表示第一支撑臂相对于第一输入手柄42a的第二支撑臂的移动的输入时，信号被发送到控制器230，表示第一关节位置。第一支撑臂位置表示为相对于第二支撑臂的程度差，距第二支撑臂的距离，使第一支撑臂远离第二支撑臂移动的施加的力或扭矩，指示第一支撑臂相对于第二支撑臂的起始位置和结束位置的坐标等。在任何情况下，然后将信号传输到第二控制台240b，以相对于第二输入手柄42b的第二支撑臂以相同的方式将第一支撑臂重新定位在第二输入手柄42b处。
图8是示出根据实施例的系统1在另一锁定模式下的操作的流程图。这里，系统1的操作包括根据一个实施例，基于输入手柄42a、42b的关节的相对定位来定位输入手柄42a、42b。例如，在第一和第二控制台240a、240b相同构造的实施例中，输入手柄42a、42b的关节(或支撑臂)彼此对应，使得第一输入手柄42a的一个关节的移动是与第二输入手柄42b上的相同关节的移动相同。
参考框800，专家临床医生在框802处提供输入以实现主手柄移动，例如，使用第一控制台240a的第一输入手柄42a。从输入测量主输入装置的关节角度(q1)，以允许在框804获得输入的正向运动学。基于第一输入手柄42a的手柄姿势，在框806处将缩放和离合应用于第一输入手柄42a的手柄姿势，以输出期望的器械姿势。与上述过程类似，缩放和离合可以由专家临床医生预先设定，这取决于专家临床医生的偏好，或者可以作为工厂安装的参数包括在内。
在框808，计算从动反向运动学。具体地，与使用第一输入手柄42a控制的工具20相对应的反向运动学用于确定使用第一输入手柄42a定位待控制工具20的关节角度，并且使用期望的从动关节角度在框810处实现从动器械移动，使得由第一输入手柄42a控制的工具20相应地移动。在框814处，工具20在框810处的移动还影响从动器械的内窥镜可视化。例如，该移动被捕获为三维高清晰度视频，其被馈送到专家和新手临床医生在第一和第二控制台240a、240b处可见的显示器。
从框810处的工具20的移动，基于从框810输出的实际从动关节角度，在框812处计算力/扭矩反馈扭转。从动关节限制、速度限制和碰撞的F/T反馈可以由专家临床医生预先设定，这取决于专家临床医生的偏好，或者可以作为工厂安装的参数包括在内。使用转置雅可比函数在框816处理来自框812的力/扭矩命令(F/T扭转)输出，以计算输入装置中所需的关节扭矩，以从框812显示所需的从动扭转命令。然后，在框822，将所需的输入装置关节扭矩与来自方框818的保持/重新定位模式和移动范围限制所需的关节扭矩(可以是预先设定的或由专家临床医生设定为期望参数的预定值)以及来自方框820的重力和摩擦补偿(当在方框802执行主手柄移动时获得)相结合。作为框822处的组合操作的结果，获得第一输入手柄42a的关节扭矩，并且当专家临床医生在框802处向手柄提供额外输入时考虑该关节扭矩，如上所述，输出关节角度(q1)。
当第二控制台240b在使用中时，经由第一输入手柄42a提供给第一控制台240a的输入实现第二输入手柄42b的关节的移动。在这方面，为了确定第二输入手柄42b的关节的放置，来自专家临床医生控制台和新手临床医生控制台的输入被用在适合于向模拟专家临床医生的动作的第二输入手柄42b提供力和扭矩的算法中。这种计算的一个代表性等式如下所示：
JT＝Kp*(q1-q2) [4]
其中：
Kp是比例弹簧常数；
q1是第一输入手柄42a的关节角度；和
q1是第二输入手柄42b的关节角度。
例如，新手临床医生通过第二输入手柄42b提供输入以在框824处实现手柄移动，其输出关节角度(q2)。使用在框804处获得的关节角度(q1)和从框824输出的关节角度(q2)，然后输出来自框826的计算，并且当新手临床医生在框824处向手柄提供额外输入时将其考虑在内。
下面提供另一个代表性等式，以允许改善第二输入手柄42b的稳定性：
JT＝Kp*(q1-q2)+Kd*(Δq1-Δq2)/Δt [5]
其中：
Kp是比例弹簧常数；
Kd是导数弹簧常数；
q1是第一输入手柄42a的关节角度；
q1是第二输入手柄42b的关节角度；和
t是时间。
通过包括等式5的第二部分，每个输入手柄42a、42b的关节角度的速度差在两个时间情况之间取得，这可以减小操作期间第二输入手柄42b的移动振荡的可能性。
在考虑使用这些等式中的每一个时，本领域技术人员应该理解，等式4和5是简化的。
在又一个实施例中，输入手柄42a、42b的定位位置基于工具20的位置。例如，在一个实施例中，相对于工具20所连接的机器人臂18的基座61获得工具20的位置。在另一实施例中，工具20的位置是从成像装置56获取的手术部位“S”的图像获得的。
当接收到表示第一输入手柄42a的移动的输入时，表示输入的信号被发送到控制器230。响应于接收到信号，控制器230向工具20发送命令以使其移动到预期位置。预期位置表示为矢量或x-y-z坐标。在一个实施例中，工具20的位置也或者可选地确定为例如坐标。控制器230将工具20的预期位置或坐标平移到第二输入手柄42b的合适位置，并向第二控制台240b发送信号以向第二输入手柄42b输出力，从而移动第二输入手柄42b到位。通过确定工具20的平移位置和工具20的预期位置之间的差异(由第一输入手柄42a实现)确定力输出，然后将该差乘以弹簧常数并且加上由系统1施加的力。
以上描述由以下等式表示：
其中：
Fsys是系统提供的力的大小，包括力，例如力反馈、碰撞力，移动范围限制或虚拟约束，和/或系统的边界限制；
k1是第一输入手柄的弹簧常数；
k2是第二输入手柄的弹簧常数；
是从第一输入手柄接收的手术工具的位置(期望位置)；
是从第二输入手柄接收的手术工具的位置；
Fx1是将第一输入手柄移动到所需位置所需的力量；和
Fx2是将第二输入手柄移动到所需位置所需的力的大小。
在一个实施例中，系统1以非锁定模式操作或不包括锁定模式，并且还被配置为响应于新手临床医生在第二控制台240b处提供的输入而动作。例如，控制器320检测第二输入手柄42b在与第一输入手柄42a的移动基本不相同的方向上的移动，并且响应于检测到第二输入手柄42b的移动，控制器320提供信号以增加第二输入手柄42b的刚度输出。根据一个实施例，第二输入手柄42b输出的刚度基于第一输入手柄42a的预期路径和第二输入手柄42a的移动路径之间的距离的增加而增加。结果，移动第二输入手柄42b变得更加困难，其路径偏离第一输入手柄42a的预期路径。在另一实施例中，控制器320检测第二输入手柄42b在与第一输入手柄42a的移动基本不相同的方向上的移动，并且响应于检测到第二输入手柄的移动，通过第二输入手柄的扭矩输出42b增加。
根据系统1以非锁定模式操作或不包括锁定模式的另一实施例，提供给第二控制台240b的输入影响机器人臂的所选部分的移动。例如，在一个实施例中，系统1被配置成选择性地置于双输入模式，其中专家临床医生和新手临床医生都可以向控制台240a、240b提供输入并且实现机器人臂、器械和/或工具的移动。在这方面，如果专家临床医生不提供输入，则新手临床医生可以驱动机器人臂。
图9是示出根据实施例的系统1在非锁定模式下的操作的流程图。从框900开始，在框902在一个时间段内由专家临床医生提供的用于实现期望的器械姿势的输入被添加到在框904新手临床医生在相同时间段提供的期望器械姿势的输入处。在方框902和904的每一个中，计算输入手柄42a、42b的姿势的导数，以产生姿势的各个方面，例如每个输入手柄42a、42b的每个速度、滚动、俯仰、偏航和器械钳口角度等。增加每个输入手柄42a、42b的速度和滚动、俯仰、偏转和器械钳口角度，并且框900的结果输出所需的器械姿势。
然后在框906计算从动反向运动学，输出所需的从动关节角度(例如，待控制的工具20所处的关节角度)。在框908，使用期望的从动关节角度来实现从动器械移动。在框940，从动器械移动用于从动器械的内窥镜可视化。这样，工具20的图像被处理成三维高清晰度视频馈送，其被提供给控制台240a、240b用于显示。从动器械移动还用于输出实际关节角度。然后在框910基于输出的实际从动关节角度计算F/T反馈。如上所述，力反馈可用于提供从动机器人和受控制器械的状态的触觉指示，例如当从动机器人或器械达到关节运动极限范围、速度限制和碰撞时。与上面类似，从动关节限制、速度限制和碰撞的F/T反馈可以是预定值，其可以由专家临床医生预先设置或设置为期望参数。
然后在每个控制台240a、240b处处理F/T扭转输出。例如，在专家临床医生方面，转置雅可比行列式用于计算输入装置中所需的关节扭矩以显示来自方框910的从动扭转命令，其在方框914处与来自方框916的保持/重新定位模式所需的关节转矩和移动限制范围(可以是预先设定的或由专家临床医生设定为期望参数的预定值)以及来自方框918的重力和摩擦补偿(当在方框920处执行主手柄移动时获得)相结合。作为组合操作的结果，在方框914输出关节扭矩，当专家临床医生实现主手柄移动时，在方框920考虑关节扭矩。从输入测量主输入装置的关节角度以允许在框922获得正向运动学，其输出期望的主手柄姿势。来自框922的主手柄姿势被提供给框942，其中在框942处应用缩放和离合。缩放和离合可以由专家临床医生预先设定，这取决于专家临床医生的偏好，或者可以作为工厂安装的参数包括在内。在框902处计算来自框924的输出的导数，提供由提供给第一输入手柄42a的输入所预期的器械姿势，如上所述，然后在框900处的计算中使用该器械姿势。
从新手临床医生的角度来看，非锁定模式下的操作类似于上面针对专家临床医生所描述的操作。在新手临床医生方面，将转置雅可比行列式应用于来自框910的F/T扭转输出以计算输入装置中所需的关节转矩以在框926处显示期望的从动扭转命令，并且将框926的输出与来自框930是保持/重新定位模式所需的关节扭矩和移动极限范围(可以是预先设定的或由专家临床医生设定为期望参数的预定值)以及来自框920的重力和摩擦补偿(使用从方框934输出的关节角度计算)相结合，这些是在专家临床医生在方框934处实现主手柄移动以在方框928产生第二输入手柄42b的关节扭矩时获得的。从方框934测量来自输入的关节角度，以允许在方框936获得正向运动学，其输出主手柄姿势。在框938，将缩放和离合应用于主手柄姿势。这里，缩放和离合可以由专家临床医生预先设定，这取决于新手临床医生的经验或能力。例如，具有非常少经验的新手临床医生可能需要更大的缩放和/或离合，其中第二输入手柄42b的大输入转换为工具20的小移动，而具有更多经验的新手临床医生可能需要更少的缩放和/或离合。在另一个实施例中，缩放和离合可以设置为工厂安装的参数。在框904处获取来自框938的输出的导数，提供由提供给第二输入手柄42b的输入所预期的器械姿势，然后将其用于框900处的计算。
在前述实施例中，系统1还可以包括超控模式。例如，响应于控制器320检测到新手临床医生在与专家临床医生操纵的第一输入手柄42a的移动基本上不相同的方向上移动第二输入手柄42b，信号从控制器320发送以超控第二输入手柄42b的移动，从而根据第一输入手柄42a的移动来移动机器人臂。在一个实施例中，从控制器320向第二控制台240b发送超控命令，例如，取消并添加至来自第二控制台240b的任何输入命令。在另一实施例中，从控制器320向机器人臂发送超控命令，取消或阻止来自第二控制台240b的任何输入命令。
图10是示出根据另一实施例的系统1在非锁定模式下的操作的流程图。这里，由专家临床医生提供的力/扭矩影响新手临床医生控制台处的手柄移动。方框1000到1040的操作与图9的方框900到940的操作相同，除了从框1002输出的第一输入手柄42a的所需器械姿态(ΔY1)之外，其在框1044处用于向第二输入手柄42b提供力/扭矩。考虑附加因子的代表性等式如下：
F/T＝K*ΔY1 [8]
其中：
K是弹簧常数；和
ΔY1是第一输入手柄42a的所需器械姿势。
应当理解，等式8是简化，并且可以使用其他等式来计算可能需要考虑的其他方面。然后在框1026将转置雅可比函数应用于框1044的输出，并且该方法继续。
如上面关于缩放和离合的简要讨论，为了在训练新手临床医生的同时为专家临床医生提供进一步的控制，根据该实施例，机器人臂、器械和/或工具的移动的响应性取决于输入源自哪个控制台240a、240b而不同。例如，从每个控制台240a、240b提供的信号可以不同地缩放。在一个实施例中，当专家临床医生位于第一控制台240a时，专家临床医生将输入手柄42a移动第一距离，以便实现器械22或工具20的移动。当新手临床医生位于第二控制台240b时，新手临床医生将输入手柄42b移动大于第一距离的第二距离，以实现器械22或工具20的相同移动。将输入缩放到两个控制台240a、240b中主要在用户界面40和控制台240a、240b在配置上基本相同的实施例中考虑。
在任何情况下，为了在系统10中提供缩放，处理单元30将缩放的控制信号发送到机器人基座18，以响应于输入手柄42a、24b的移动而移动机器人臂236a-d和工具20，使得机器人臂236a-d和工具20的移动根据从哪个控制台240a、240b接收输入而缩放。例如，第一控制台240a处的专家临床医生可以向第一输入手柄42a提供输入，而第二控制台240b处的新手临床医生向输入手柄42b提供输入，并且从每个控制台240a、240b至机器人基座18的控制信号被缩放为特定因子。下面的等式表示两个控制台240a、24b之间的输入如何缩放：
ΔXs＝s1Δx1+s2Δx2 [9]
其中：
s1是分配给控制台1的选定缩放因子；
s2是分配给控制台2的选定缩放因子；
Δx1是控制台1上的输入手柄移动的距离；
Δx2是控制台2上的输入手柄移动的距离；和
ΔXs是所需位置的变化。
在用户界面40和控制台240a、240b基本上不相同配置的实施例中，独立地考虑缩放。
本文描述的系统还可以利用一个或多个控制器来接收各种信息并且变换接收的信息以生成输出。控制器可以包含任何类型的计算装置、计算电路或能够执行存储在存储器中的一系列指令的任何类型的处理器或处理电路。控制器可以包含多个处理器和/或多核中央处理单元(CPU)，并且可以包含任何类型的处理器，如微处理器、数字信号处理器、微控制器等等。控制器还可以包括存储器，用于存储数据和/或算法以执行一系列指令。
本文描述的方法、程序、算法或代码中的任一种可以被转换为编程语言或计算机程序或者以编程语言或计算机程序表达。“编程语言”和“计算机程序”包含用于指定计算机指令的任何语言，并且包含(但不限于)这些语言及其衍生物：汇编程序、Basic、批处理文件、BCPL、C、C+、C++、Delphi、Fortran、Java、JavaScript、机器代码、操作系统命令语言、Pascal、Perl、PL1、脚本语言、Visual Basic，自身指定程序的元语言，以及所有第一、第二、第三、第四和第五代计算机语言。还包含数据库和其它数据模式以及任何其它元语言。在解释、编译或使用编译和解释方法的语言之间没有区别。程序的编译版本和源代码版本之间也没有区别。因此，对程序的引用是对任何和所有这些状态的引用，其中编程语言可以存在于多个状态(如源、编译、对象或链接)中。对程序的引用可以涵盖实际指令和/或那些指令的意图。
本文描述的方法、程序、算法或代码中的任一种可以含有在一个或多个机器可读媒体或存储器上。术语“存储器”可以包含以如处理器、计算机或数字处理装置之类的机器可读的形式提供(例如，存储和/或发送)信息的机制。例如，存储器可以包含只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储媒体、光存储媒体、闪存装置或任何其它易失性或非易失性存储器存储装置。其上含有的代码或指令可以由载波信号、红外信号、数字信号和其它类似信号表示。
虽然已经在附图中示出了本公开的若干实施例，但是并不意图将本公开限制于此，因为本公开旨在与本领域允许的范围一样广泛并且同样地解释说明书。还设想了上述实施例的任何组合，并且这些组合在所附权利要求的范围内。因此，上文的描述不应解释为限制性的，而仅仅是作为具体实施例的例证。所属领域的技术人员将想到在本文所附的权利要求书的范围和精神内的其它修改。

Claims (22)

1.一种机器人手术系统，其包括：
第一控制台，其包括第一输入手柄；
第二控制台，其包括第二输入手柄；
机器人臂；和
耦合到第一控制台、第二控制台和所述机器人臂的控制器，所述控制器包括：
处理器，和
存储器，其耦合到所述处理器，所述存储器存储指令，当由处理器执行时，所述指令使得所述控制器：
通过第一输入手柄从第一控制台接收输入以使所述机器人臂移动；
响应于从第一输入手柄接收输入，移动所述机器人臂；和
基本上与第一输入手柄的移动同时，提供输出，从而使第二控制台的第二输入手柄以与第一输入手柄基本相同的动作移动。
2.根据权利要求1所述的机器人手术系统，进一步包括指令，当由处理器执行时，所述指令使得所述控制器响应于从第二输入手柄接收输入而向第二控制台提供信号以提供力反馈。
3.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中所述第一控制台和第二控制台被基本上一致地配置。
4.根据权利要求3所述的机器人手术系统，其中第一控制台和第二控制台中的每一个具有相应的基座，并且第一控制台和第二控制台中的每一个的每个输入手柄的定位基于相对于其相应的基座的固定坐标系。
5.根据权利要求3所述的机器人手术系统，其中第一控制台和第二控制台中的每一个具有多个支撑臂，并且第一控制台和第二控制台中的每一个的输入手柄的定位基于第一控制台的第一支撑臂相对于第一控制台的第二支撑臂和第二控制台的第一支撑臂相对于第二控制台的第二支撑臂的定位。
6.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中第一控制台和第二控制台基本上不相同地配置，并且其中第一控制台和第二控制台中的每一个都具有输入手柄，并且第一控制台和第二控制台中的每一个的每个输入手柄的定位基于每个输入手柄的笛卡尔坐标。
7.根据权利要求1所述的机器人手术系统，进一步包括指令，当由所述处理器执行时其使得所述控制器：
检测第二输入手柄在与第一输入手柄的移动基本不相同的方向上的移动；和
响应于检测到第二输入手柄的移动，增加第二输入手柄的刚度输出。
8.根据权利要求7所述的机器人手术系统，其中所述刚度输出基于第一输入手柄的移动路径与第二输入手柄的移动路径之间的距离的增加而增加。
9.根据权利要求1所述的机器人手术系统，进一步包括指令，当由所述处理器执行时其使得所述控制器：
检测第二输入手柄在与第一输入手柄的移动基本不相同的方向上的移动；和
响应于检测到第二输入手柄的移动，增加第二输入手柄的扭矩输出。
10.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中：
所述存储器还包括指令，当由所述处理器执行时该指令使控制器：
检测第二输入手柄在与第一输入手柄的移动基本不相同的方向上的移动；和
响应于检测到第二输入手柄的移动，超控第二输入手柄的移动，从而根据第一输入手柄的移动而移动所述机器人臂。
11.一种操作双控制台机器人手术系统的方法，所述方法包括：
经由第一输入手柄接收来自所述双控制台机器人手术系统的第一控制台的输入以移动所述机器人手术系统的机器人臂；
响应于从第一输入手柄接收输入，移动所述机器人臂；和
基本上与第一输入手柄的移动同时，提供输出，从而以与第一输入手柄基本相同的动作移动所述双控制台机器人手术系统的第二控制台的第二输入手柄。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括响应于从第二输入手柄接收输入，向所述双控制台机器人手术系统的第二控制台提供信号以提供力反馈。
13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
检测第二输入手柄在与第一输入手柄的移动基本不相同的方向上的移动；和
响应于检测到第二输入手柄的移动，增加第二输入手柄的刚度输出。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：
基于第一输入手柄的移动路径与第二输入手柄的移动路径之间的距离的增加而增加刚度输出增加。
15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
检测第二输入手柄在与第一输入手柄的移动基本不相同的方向上的移动；和
响应于检测到第二输入手柄的移动，增加第二输入手柄的扭矩输出。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一控制台是主控制台和第二控制台是辅助控制台。
17.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
检测第二输入手柄在与第一输入手柄的移动基本不相同的方向上的移动；和
响应于检测到第二输入手柄的移动，超控第二输入手柄的移动，从而根据第一输入手柄的移动而移动所述机器人臂。
18.一种非暂时性计算机可读介质，其存储用于操作双控制台机器人手术系统的指令，当由处理器执行时，所述指令使所述处理器：
通过第一控制台的第一输入手柄接收来自所述双控制台机器人手术系统的第一控制台的输入，以移动机器人臂；
响应于从第一输入手柄接收输入，移动所述机器人臂；和
基本上与第一输入手柄的移动同时，提供输出，从而以与第一输入手柄基本相同的动作移动所述双控制台机器人手术系统的第二控制台的第二输入手柄。
19.根据权利要求18所述的非暂时性计算机可读介质，还包括指令，当由处理器执行时其使所述处理器：
当从第二输入手柄接收到输入时，向所述双控制台机器人手术系统的第二控制台提供信号以提供力反馈。
20.一种机器人手术系统，其包括：
第一控制台，其包括第一输入手柄；
第二控制台，其包括第二输入手柄；
机器人臂，其包括被配置为邻近手术部位设置的手术工具；和
耦合到第一控制台、第二控制台和所述机器人臂的控制器，所述控制器包括：
处理器，和
存储器，其耦合到所述处理器，所述存储器存储指令，当由处理器执行时，所述指令使得所述控制器：
通过第一输入手柄从第一控制台接收输入，以将所述手术工具移动到手术部位内的位置；
确定所述手术工具在手术部位内的位置坐标；和
提供输出以将第二控制台的第二输入手柄移动到转换到所述手术工具在手术部位内的位置的位置。
21.根据权利要求20所述的机器人手术系统，其中所述存储器还包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述控制器获得所述手术器械相对于所述手术器械所连接的机器人臂的基座的位置。
22.根据权利要求20所述的机器人手术系统，还包括耦合到所述控制器的成像装置，其中所述成像装置配置成设置在手术部位上方，其中所述存储器还包括指令，当由处理器执行时该指令使控制器从成像装置获取的手术部位的图像获得手术器械的位置。
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