CN110461271A - 用户可安装零件安装检测技术 - Google Patents

Abstract

描述了用于测试末端执行器或其部件是正确还是未正确地安装到操纵系统的技术。在示例中，操纵系统可以包括：操纵器臂，其被配置成接收具有第一可移动夹爪的末端执行器；换能器，其被配置成提供在末端执行器移动时的末端执行器的第一作用信息；以及处理器，其被配置成：提供命令信号以实现第一可移动夹爪的第一测试移动，并且使用第一测试移动的第一作用信息来提供末端执行器的安装状况。

Description

用户可安装零件安装检测技术

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年8月22日提交的美国临时专利申请序列号62/548,878的优先权权益，其通过引用以其整体并入本文。

背景技术

机器人技术允许用户经由介入的机器人系统来操纵对象。在某些应用中，操纵位置可能是危险的，例如操纵程序只能由特定的专家(诸如外科医生)完成，或者机器人技术可以允许将小操纵环境再现和转换为实际上更大的环境，因此允许为用户提供操纵轴的更清晰的视野和更精细的分辨率。在一些操纵环境或程序中，未适当安装或未正确安装的工具可能会导致错误操纵、损坏操纵部位内的对象的可能，或者可能延迟或妨碍程序。

发明内容

描述了用于测试末端执行器或其部件是正确还是不正确地安装到操纵系统的技术。在示例中，操纵系统可以包括：操纵器臂，其被配置成接收具有第一可移动夹爪的末端执行器；换能器，其被配置成在末端执行器移动时提供末端执行器的第一作用信息；以及处理器，其被配置成提供命令信号以实现第一可移动夹爪的第一测试移动，并且使用第一测试移动的第一作用信息提供末端执行器的安装状况。

本发明内容旨在提供本专利申请的主题的概述。其目的不是提供对本发明的排他性或详尽的解释。具体实施方式被包括以提供关于本专利申请的进一步信息。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的数字可以描述不同视图中的类似部件。具有不同字母后缀的相同数字可以表示类似部件的不同实例。附图通常通过示例而非通过限制的方式图示了本文件中讨论的各种实施例。

图1A总体上图示了示例操纵系统的俯视图。

图1B示意性地总体上图示了示例操纵系统。

图2是示例用户控制台的透视图。

图3是示例电子推车的透视图。

图4总体上图示了具有多个操纵器臂的示例机器人臂组装件，每个操纵器臂支撑操纵器臂的远侧部分处的工具。

图5A到图5E图示了不同类型且具有不同末端执行器的各种替代机器人工具。

图6总体上图示了用于按照用户移动用户操纵器所命令的那样控制机器人臂组装件的从动操纵器的移动并且由此控制附连工具的方位和取向的示例主/从控制系统的框图。

图7总体上图示了用于检测末端执行器或末端执行器的部件的安装状况的示例方法。

图8A和图8B以图形方式图示了在安装在操纵系统的轴线上的末端执行器的打开测试移动期间采集的示例作用(effort)信息。

图9以图形方式图示了在未适当地安装在操纵系统的轴线上的末端执行器的打开测试期间采集的示例作用信息。

图10以图形方式图示了在安装在操纵系统上的末端执行器的“打开”测试移动期间采集的作用信息和在其“闭合”测试移动期间采集的作用信息的示例。

图11以图形方式图示了在未适当安装在操纵系统上的末端执行器的示例测试循环期间采集的示例作用信息。

具体实施方式

正在开发包括机器人臂组装件的操纵系统，以在与高精度环境交互的同时增加用户的灵活性，以及允许用户从靠近环境的位置或从远程位置操纵环境。在一些操纵系统中，向用户提供远程位置处的操纵环境的图像。在通常在合适的观察器或显示器上观察操纵环境的三维图像时，用户通过操纵工具或保持工具的操纵器来执行操纵程序，或者通过与控制机器人器械(也称为“机器人工具”)的运动的主控制输入装置交互来执行操纵程序。

远程操纵是用户使用某种形式的远程控制(例如伺服机构或类似物)来操纵末端执行器器械移动而不是用手直接握持和移动器械的系统的通用术语。

机器人臂组装件可以被操作以控制工作空间中的器械的运动。例如，这种机器人操纵器可以用于执行非医疗程序和医疗程序。作为具体示例，远程操作的外科手术操纵器可以用于执行微创医疗技术。

在远程外科手术或远程医疗(即一种远程机器人或远程操纵形式)中，机器人器械可以被插入通过小的微创外科手术孔口或天然孔，以治疗患者内外科手术部位处的组织，获得用于活组织检查的图像或组织等。这些机器人系统通常通过在微创孔口处枢转器械的轴、使轴轴向地滑动通过孔口、使轴在孔口内旋转和/或类似操作，从而能够以足够的灵活性移动器械的工作端以执行相当复杂的任务。

尽管本文描述的一些示例通常涉及医疗程序和医疗器械，但是所公开的技术也应用于非医疗程序和非医疗器械。例如，本文描述的器械、系统和方法可以用于非医疗目的，包括工业用途、一般机器人用途和/或非组织工件的检测或操纵。其他示例应用包括人或动物解剖体的成像，从人或动物解剖体收集数据，设置或拆卸系统，训练医疗或非医疗人员，和/或对人、动物或无生命对象的美容改进。其他示例应用包括用于对从人或动物解剖体移除(而不返回人或动物解剖体)的组织进行的程序，或用于对人或动物尸体进行的程序。此外，这些技术还可以用于包括或不包括外科手术方面的医学治疗或诊断程序。

类似地，尽管本文描述的一些示例涉及远程操作的系统或程序，但是所公开的技术也应用于非远程操作的系统和程序。

各种结构布置可以被用来支撑操纵环境处的机器人器械。从动联动装置或“从动装置”通常被称为机器人操纵器，并且在例如微创机器人外科手术期间用作机器人操纵器的示例联动装置布置被描述在美国专利US6,758,843、US6,246,200和US5,800,423中，这些文献的全部公开内容通过引用并入本文。这些专利中描述的联动装置通常利用平行四边形布置来保持具有轴的器械。这种操纵器结构可以约束器械的移动，以便器械轴围绕沿着刚性轴的长度定位在空间中的远程球形旋转中心枢转。例如，一些替代的操纵器结构被描述在美国专利US6,702,805、US6,676,669、US5,855,583、US5,808,665、US5,445,166和US5,184,601中，这些文献的全部公开内容通过引用并入本文。

在医疗背景下，将该旋转中心与内部外科手术部位的切口点对准可以改善医疗程序的性能。例如，通过在微创外科手术期间将旋转中心与在腹壁处的套针或套管或器械的一部分对准，器械的末端执行器可以被定位而不抵靠腹壁施加过大的力或不在器械轴上施加过大的力。

在某些形式中，机器人器械可以包括末端执行器，诸如但不限于，例如夹子、抓取器、剪刀、订合钉、抽吸装置、冲洗装置、钩子、能量器械(诸如电烙器或基于RF的器械)、成像装置、钻、锯、针和持针器。在一些实施例中，末端执行器可以容易地移除并且与其他末端执行器互换。在一些实施例中，末端执行器包括或可以包括可以容易地移除和更换的部件，诸如物理保护盖，例如其包括套管。末端执行器或末端执行器的可移除部件的适当安装可以帮助用户更有效和成功地使用操纵系统。

本发明人已经认识到确保操纵系统的末端执行器或操纵系统的末端执行器的可移除或可调节部件的适当安装的改进技术。该技术对于机器人系统使用是有利的，在机器人系统中多个工具(也称为“器械”)在程序期间将被安装在相关联的多个机器人操纵器上并由该多个机器人操纵器移动。在一些实施例中，机器人系统包括远程机器人系统、远程操纵系统和/或远程呈现系统，这些系统包括被配置成主从控制器的处理器。通过提供采用处理器的机器人系统，其中处理器被适当配置成通过具有相对大量自由度的铰接联动装置移动操纵器组装件，联动装置的运动可以被调整以便在操纵部位处工作。大量的自由度允许系统操作者或助手在保持期望的末端执行器状态时重新配置操纵器组装件，可选地在准备程序时或者在程序期间另一个使用操控末端执行器时。

本文描述的机器人操纵器组装件通常包括机器人操纵器和安装在其上的工具(在外科手术版本中，该工具通常包括外科手术器械)。然而，术语“机器人操纵器组装件”或“操纵器组装件”也将包含在其上没有安装工具的操纵器。术语“工具”包含通用或工业机器人工具和专用机器人外科手术器械，这些专用机器人外科手术器械的结构通常包括适于组织的操纵、组织的治疗、组织的成像或类似操作的末端执行器。工具/操纵器接口通常是速断工具架或联接器，允许使用替换工具快速移除和更换工具。操纵器组装件通常具有在机器人程序的至少一部分期间固定在空间中的基部，并且操纵器组装件可以在基部和工具的末端执行器之间包括多个自由度。末端执行器的致动(诸如夹持装置的夹爪的打开或闭合，为电外科手术桨通电或诸如此类)通常将与这些操纵器组装件的自由度分开，并且是这些操纵器组装件的自由度的补充。

末端执行器通常将在工作空间中以2到6个自由度移动。如本文所用，术语“姿势”包含位置和取向。因此，(例如)末端执行器的姿势的改变可以涉及末端执行器从第一位置到第二位置的平移、末端执行器从第一取向到第二取向的旋转或两者组合。

当用于微创机器人外科手术或其他医疗应用或非医疗应用时，操纵器组装件的移动可以由系统的处理器控制，以便工具或器械的轴或中间部分被约束为通过进入部位或其他孔口的有限量的运动。例如，这种运动可以包括轴穿过孔口部位到工作空间内的轴向插入、轴绕其轴线的旋转、以及轴围绕靠近进入部位的枢轴点的枢转运动。

本文描述的许多示例操纵器组装件相比于在外科手术部位内定位和取向以及移动末端执行器所需的自由度具有更多的自由度。例如，在一些实施例中，可以通过微创孔口在内部外科手术部位处以六个自由度定位和取向的外科手术末端执行器可以具有九个自由度(六个末端执行器自由度——三个用于位置，并且三个用于取向——加上遵守进入部位约束的三个自由度)，但也可以具有十个或更多个自由度。具有比给定末端执行器方位所需自由度更多的自由度的冗余自由度操纵器组装件可以被描述为具有或提供足够的自由度以允许工作空间中的末端执行器方位的一系列关节状态。例如，对于给定的末端执行器方位，操纵器组装件可以占据一系列可替代操纵器联动装置方位中的任何一个(并且在其间驱动)。类似地，对于给定的末端执行器速度矢量，操纵器组装件可以具有一系列不同的关节移动速度，一系列不同的关节移动速度用于雅可比矩阵的零空间内的操纵器组装件的各种关节。

关节的术语“状态”等在本文中通常将指与关节相关联的控制变量。例如，角关节的状态可以指由该关节在其运动范围内限定的角度，和/或指关节的角速度。类似地，轴向或棱柱形关节的状态可以指接头的轴向方位和/或其轴向速度。虽然本文描述的许多控制器包括速度控制器，但它们通常也具有一些方位控制方面。替代实施例可以主要或完全依赖于方位控制器、加速控制器或诸如此类。能够在这种装置中使用的控制系统的许多方面被充分地描述在美国专利US6,699,177中，其全部公开内容通过引用并入本文。因此，只要所描述的移动基于相关联的计算，本文描述的关节移动和末端执行器移动的计算就可以通过使用方位控制算法、速度控制算法、两者的组合和/或类似算法来进行。

在某些实施例中，示例操纵器臂的工具绕邻近孔口的枢轴点枢转。该系统可以利用硬件远程中心，诸如美国专利US6,786,896中描述的远程中心运动学，该专利的内容通过引用以其整体并入本文。这种系统可以利用双平行四边形联动装置，其约束联动装置的移动使得由操纵器支撑的器械的轴绕远程中心点枢转。替代的机械约束的远程中心联动装置系统是已知的和/或可以在将来开发。令人惊讶的是，与本发明相关的工作表明远程中心联动装置系统可以受益于高度可配置的运动学架构。特别是当外科手术机器人系统具有允许围绕在微创外科手术进入部位处或其附近交叉的两个轴线的枢转运动的联动装置时，球形枢转运动可以包含患者体内期望的运动范围的全部范围，但是可能仍然经受可避免的缺陷(诸如条件差、易于受到臂与臂接触或在患者体外臂与患者接触的影响和/或诸如此类)。首先，增加也机械约束进入部位处或其附近的枢转运动的一个或更多个额外的自由度可能似乎在运动范围内提供很少的改进或任何改进。尽管如此，通过允许整个系统被配置在碰撞抑制姿势或者朝向碰撞抑制姿势驱动、通过进一步扩展用于其他外科手术程序的运动范围和类似操作，这种关节可以提供显著优点。在一些实施例中，系统可以利用软件来实现远程中心，诸如在美国专利US8,004,229中所描述的，该专利的全部内容通过引用并入本文。在具有软件远程中心的系统中，处理器计算关节的移动以使器械轴的中间部分绕确定的枢轴点枢转，而不是机械约束。通过具有计算软件枢轴点的能力，可以选择性地实现以系统的顺应性或刚度为特征的不同模式。更具体地，可以根据需要实现在一系列枢轴点/中心(例如，可移动枢轴点、被动枢轴点、固定/刚性枢轴点、软枢轴点)上的不同系统模式。

如上所述，一些末端执行器可以容易地更换，或者可以包括可调节或可移除的部件。本主题提供了用于在允许用户操作末端执行器之前远程操纵系统自检可更换、可调节或可移除部件被适当安装的技术。在远程外科手术的示例中，该技术可以防止最近更换的、调节的或移除的末端执行器或其部件的操作进入外科手术环境直到自检已经完成。在某些示例中，本技术可以允许合格用户的助手(诸如医师的助手)快速且容易地验证末端执行器或其部件的适当的更换、调节或移除。

图1A总体上图示了示例远程操纵系统的俯视图，并且更具体地图示了用于对躺在手术台14上的患者12执行微创诊断或外科手术程序的示例微创机器人外科手术(MIRS)系统10。尽管相对于外科手术系统10讨论了本主题，但是主题不限于此；该主题还适用于不涉及外科手术的医疗系统，以及非医疗系统，诸如工业或通用机器人系统。系统10可以包括用户控制台16，以供外科医生18(或其他操作者)在程序期间使用。一个或多个助手20也可以参与该程序。MIRS系统10还可以包括机器人操纵器组装件和辅助支撑系统。在图1A所示的示例中，机器人操纵器组装件被配置成在操作期间在患者侧使用的推车，因此被称为侧推车22；同时，为了方便起见，辅助支撑系统也被配置成推车并且被称为电子推车24。在使用者或外科医生18通过控制台16观察外科手术部位时，侧推车22可以通过患者12的身体中的微创切口操纵至少一个可移除耦连的工具组装件26(下文中简称为“工具”)。外科手术部位的图像可以通过成像装置28(诸如单视场内窥镜或立体内窥镜)获得，其可以由侧推车22操纵以便对成像装置28取向。电子推车24可以用于处理外科手术部位的图像，以便随后通过用户控制台16显示给外科医生18。一次使用的工具26的数量通常取决于诊断程序或外科手术程序以及手术室内的空间限制以及其他因素。如果必须更换在程序期间使用的一个或多个工具26，则助手20可以从侧推车22移除工具26，并且用来自手术室中的托盘30的另一工具26替换它。

图1B示意性地总体图示了示例操纵系统50(诸如图1A的MIRS系统10)。如应用于图1A的MIRS系统10和如上讨论的，用户控制台16可以由用户或外科医生用于在操纵或微创程序期间控制侧推车22。侧推车22可以使用成像装置(诸如立体内窥镜)来捕获程序部位的图像并将捕获的图像输出到电子推车24。电子推车24可以在任何后续显示之前以各种方式处理捕获的图像。例如，在经由用户控制台16向用户或外科医生显示组合图像之前，电子推车24可以用虚拟控制界面覆盖捕获的图像。侧推车22可以输出捕获的图像以在电子推车24外部进行处理。例如，侧推车22可以将捕获的图像输出到处理器58，处理器58可以用于处理捕获的图像。图像还可以通过电子推车24和处理器58的组合来处理，电子推车24和处理器58可以被耦连在一起，以便联合地、顺序地和/或其组合地处理捕获的图像。一个或多个单独的显示器60还可以与处理器58和/或电子推车24耦连，用于图像的本地和/或远程显示，该图像诸如程序部位的图像或其他相关图像。

图2是示例用户控制台16的透视图。用户控制台16可以包括左眼显示器32和右眼显示器34，用于向用户呈现能够进行深度感知的操纵部位的协调立体视图。用户控制台16可以进一步包括一个或多个输入控制装置36(也称为“输入装置36”)，该输入装置36又可以使侧推车移动一个或多个工具。输入控制装置36可以提供与其相关联工具相同的自由度，以便为用户或外科医生提供远程呈现/远程临场感(telepresence)或者输入控制装置36与工具是一体的感知，以便用户有直接控制工具的感觉。为此，方位传感器、力传感器和触觉反馈传感器(未示出)可以被采用以通过输入控制装置36将来自工具的方位、力和触感传递回用户的手。

在某些情况下，用户控制台16可以与操纵环境位于同一房间中，以便用户可以直接监控该程序，在必要时实际存在，并且直接与助手说话而不通过电话或其他通信介质。然而，在其他情况下，用户可以位于不同的房间、完全不同的建筑物或者远离操纵环境的允许远程程序的其他远程位置。

图3是示例电子推车24的透视图。电子推车24可以与成像装置28耦连并且可以包括处理器，该处理器处理捕获的图像，用以诸如为外科医生后续显示在用户控制台上，或者后续显示在本地和/或远程定位的另一个合适的显示器上。例如，在使用立体内窥镜的情况下，电子推车24可以处理捕获的图像，以向外科医生呈现外科手术部位的协调的立体图像。这种协调可以包括相对图像之间的对准，并且可以包括调节立体内窥镜的立体工作距离。作为另一示例，图像处理可以包括使用先前确定的摄像机校准参数，以便补偿图像捕获装置的成像误差，诸如光学像差。

图4总体上图示了具有多个操纵器臂100的示例侧推车22，每个操纵器臂100在操纵器臂100的远端处支撑外科手术器械或工具26。所示的侧推车22包括四个操纵器臂100或操纵器轴线，其可以用于支撑外科手术工具26或成像装置28(诸如用于在程序的部位处捕获图像的立体内窥镜)的任一者。由具有多个机器人关节的机器人操纵器臂100提供操纵。对于外科手术应用，手术部位的图像可以包括当外科手术器械或工具26的远端被定位在成像装置28的视野内时这些远端的图像。

关于工具26，可以使用不同类型和不同末端执行器的各种替代机器人工具或器械，其中至少一些操纵器的器械在程序期间被移除和替换。这些末端执行器中的一些(包括DeBakey镊子、微镊子、Potts剪刀和施夹器)包括一个或多个末端执行器元件，所述末端执行器元件枢转以限定一个末端执行器夹爪或一对末端执行器夹爪。其他末端执行器(包括手术刀和电烙器探针)具有可以枢转或不可以枢转的单个末端执行器元件。对于具有(一个或多个)末端执行器夹爪的器械，(一个或多个)夹爪可以通过挤压手柄的握持构件来闭合，并且可以通过释放挤压的握持构件来打开，或反之亦然。单个末端执行器器械也可以通过抓紧握持构件来致动。在一些示例中，抓紧抓握构件中的一个可以电激励或热激励末端执行器的元件。这样的示例可以包括但不限于电烙器探针或能够被通电、被加热、被冷却或其组合的其他探针。

图5A-图5E图示了不同类型的并且具有不同末端执行器的各种替代机器人工具，诸如镊子、抓取器或钳子561(图5A)、剪刀或切割器562(图5B)等。末端执行器的类型(包括钳子、抓取器或钳子561、剪刀或切割器562、DeBakey镊子、微镊子、Potts剪刀和施夹器)包括第一和第二末端执行器夹爪565、566、567、568，这些夹爪可以相对于彼此枢转以限定一对末端执行器夹爪。在一些实施方式中，末端执行器夹爪中的仅一个相对于器械的轴可移动，而末端执行器夹爪中的另一个相对于器械的轴固定。在一些实施方式中，两个末端执行器夹爪都相对于器械的轴可移动。其他末端执行器(包括手术刀563(图5C)和电烙器探针564(图5D))可以具有单个末端执行器夹爪元件。一些末端执行器可以包括附加部件，诸如覆盖物或套管，其例如将末端执行器的至少一部分与操纵部位的周围环境隔离。对于外科手术应用，图5E总体上图示了示例电烙器剪刀569，其可以包括覆盖物570。在一些示例中，剪刀569可以被电激励或热激励，并且覆盖物570可以减少剪刀569暴露于周围的手术环境。

在许多实施例中，系统可以通过读取安装在工具上的存储器存储的一些或全部数据来识别工具或其末端执行器类型。当工具被装载在操纵器臂的工具架上时，来自存储器的信息可以用于执行许多功能。例如，存储器可以用于提供验证工具与机器人系统兼容的信号。工具存储器可以将识别工具类型的数据存储到机器人系统，以便机器人系统可以重新配置其编程以充分利用工具的专用能力。工具存储器还可以存储针对该特定工具的专用或唯一标识符，用于控制工具寿命并因此控制可靠性，用于确定在当前(或在一些实施例中，先前)程序期间是否已经执行了该特定工具的校准，以及诸如此类。关于工具和机器人系统处理器之间的数据传输的示例性外科手术机器人工具/操纵器接口结构和细节被充分描述在美国专利US6,331,181和申请名称为“Tool Memory Based Software Upgrades forRobotic Surgery”的美国专利US10/839,727中，这些文献以其整体并入本文。

图6总体上图示了用于按照用户移动输入装置36所命令的那样控制机器人操纵系统的从动操纵器的移动并且因此控制附连的工具的方位和取向的示例主/从控制系统600(也称为“控制逻辑600”)的框图。主控操纵器和从动操纵器都包括通过关节连接的多个联动装置，以利于多个自由度移动。当用户在执行操纵程序的过程期间将输入装置36从一个方位移动到另一个方位时，与主控操纵器关节相关联的传感器提供指示主控关节空间中的这种命令移动的信息，并且如果操纵器臂100出于反馈目的在从动关节空间中移动，则与从动操纵器关节相关联的传感器提供指示从动操纵器并因此指示工具26的信息。

主控输入处理单元601从主控操纵器108中的主控关节传感器接收以控制系统处理速率(例如，在本示例中为1300Hz)采样的主控关节方位的信息，并根据感测的关节方位计算关节速度。主控前向运动学处理单元602从主控输入处理单元601接收主控关节方位和速度，使用例如雅可比矩阵和在框603中单独确定和提供的眼睛相关信息将它们从主控关节空间变换到与眼睛参考坐标系(即，与用户眼睛的方位相关联的参考坐标系)有关的笛卡尔空间中的主控坐标系(即，与主控操纵器108相关联的坐标系)的对应方位和速度。

缩放与偏移处理单元604从主控前向运动学处理单元602接收笛卡尔方位和速度命令，根据选择执行程序的缩放因子来缩放命令的移动，并且考虑偏移以生成期望的从动工具坐标系(即，与操纵器臂100的工具26相关联的坐标系)方位和速度。缩放调节对于缩放运动是有用的，使得相对于输入装置36的较大移动，期望机器人臂组装件的从动操纵器臂100的较小移动，以便允许从动工具56x在错综复杂的操纵部位处的更精确移动。例如，偏移确定与眼睛参考坐标系中主控坐标系的方位和取向有关的摄像机参考坐标系(即，与内窥镜140的远侧尖端相关联的坐标系)中的末端执行器坐标系(即，与工具56x的末端执行器相关联的坐标系)的对应方位和/或取向。

模拟从动处理单元608从缩放与偏移处理单元604接收期望的从动工具坐标系方位和速度命令，并将期望的从动工具坐标系方位、取向和速度限制为指定的笛卡尔极限，例如以通过将工具保持在其灵活的工作空间内来强制工具56x进行正确和直观的操作。模拟从动处理单元608生成与受限制的从动工具坐标系方位和速度对应的模拟从动关节方位和速度，同时确保所生成的从动关节方位和速度即使在从动运动学的运动学奇点附近也不超过实际从动关节的运动范围和最大速度(即，关节极限)。

逆缩放与偏移处理单元606从模拟从动处理单元608接收模拟关节方位和速度命令，并且对它们执行缩放与偏移处理单元604的函数的反函数。笛卡尔控制器607接收缩放与偏移处理单元604的输入作为第一输入，并且接收逆缩放与偏移处理单元606的输出作为第二输入。然后，笛卡尔控制器607生成误差信号作为第一输入和第二输入的差，并且根据误差信号生成笛卡尔力。对于取向误差，笛卡尔空间中的对应扭矩被确定。

主控转置运动学处理单元615接收通过求和节点614的笛卡尔力FCART，并且使用例如雅可比转置矩阵和与输入装置36相关联的运动学关系来生成关节空间中的对应扭矩。主控输出处理单元616从主控转置运动学处理单元615接收主控扭矩信号，生成与主控扭矩信号对应的电流，并且将电流供给到主控操纵器108的对应主控关节马达。

当主控输入处理单元601正在从输入装置36中的传感器接收主控关节方位时，从动输入处理单元309还以控制系统处理速率从该从动操纵器中的方位传感器接收从动关节方位。关节控制单元620接收来自从动输入处理单元609的从动关节方位和从模拟从动处理单元608提供的模拟关节方位命令，并且生成用于从动关节马达的从动扭矩命令信号和用于主控关节马达的主控扭矩反馈命令信号。

从动扭矩命令信号由关节控制单元620生成，从而驱动从动操纵器的关节，直到在关节控制单元620中计算的反馈误差为零。从动输出处理单元610接收来自关节控制单元620的从动扭矩命令信号，将它们转换成合适的电流，并且将电流供给到从动操纵器的关节马达，从而相应地驱动马达。

主控扭矩反馈命令信号由关节控制单元620根据从动关节方位和速度跟踪误差生成，从而将施加在工具56x或其从动操纵器上的力反映回输入装置36以便它们可以被用户感觉到。运动学映射单元611接收来自关节控制单元620的主控扭矩反馈命令信号，并且使用从动运动学配置和在框612中提供的先前计算的从动支点(例如，枢轴点)方位信息来生成相对于内窥镜140的摄像机坐标系在工具56x的尖端处的对应笛卡尔力。

增益613调节笛卡尔力的大小，以确保系统稳定性，同时为使用者提供足够的力感知。然后，增益调节的笛卡尔力被传递通过求和节点614，并且通过主控转置运动学处理单元615和主控输出处理616与由笛卡尔控制器607提供的笛卡尔力一起被处理，如前面参考由笛卡尔控制器607提供的笛卡尔力的处理所描述的那样。

与主/从控制系统600的常规方面有关的附加细节(诸如本文中提到的各种参考坐标系和框603中提供的用户眼睛相关信息的计算以及框612中提供的基于公知的数学运算的从动支点信息)例如被描述在先前通过引用并入的并且共同拥有的美国专利US6,424,885“Camera Referenced Control in a Minimally Invasive Surgical Apparatus”中。

关节控制单元620包括用于正在由主/从控制系统600控制的机器人臂组装件的从动操纵器臂100的每个主动关节的关节控制器。特别地，在从动操纵器臂100包括偏转关节、俯仰关节和插入轴线齿轮的情况下，这些关节或齿轮中的每一个将具有其自己的控制器，用于工具腕部和末端执行器机构的每个可驱动机械元件也是如此。

通过参考图1A、图1B和图6可以理解，处理器58可以被配置成通过采用体现控制逻辑600的软件，响应于输入装置36的移动来实现安装到机器人操纵器臂100的外科手术器械26的对应移动。控制逻辑600可以通过使器械轴绕一点枢转来实现末端执行器在操纵部位或内部手术部位内的移动。处理器58采用的控制逻辑600可以响应于输入装置36的移动来生成马达驱动信号。这些马达驱动信号被传输到机器人臂，并引起与输入装置36处的移动对应的末端执行器处的移动。当关于当前安装到机器人臂的工具类型的信息可供处理器使用时，处理器58的逻辑600可以适应各种不同工具(诸如图5A-图5G中所示的那些工具)的各种不同的工具运动学。

保持对机器人工具移动的精确控制提高性能。操纵器臂以及各种末端执行器和末端执行器组装件的组合可以是相当精密和复杂的机械组装件，特别是在机器人臂的远端处提供多个末端执行器元件和/或自由度的情况下。在某些示例中，操纵臂100和末端执行器可以包括驱动系统，该驱动系统包括缆索、滑轮、杆、齿轮和类似物，并且这些机械部件在工具的使用寿命期间经受制造公差和磨损。另外，其上安装工具的操纵器或机械臂可以具有将运动传递到工具并且用于在空间中移动工具架的驱动系统，并且具有用于从机器人系统的处理器接收驱动信号并将反馈信号传输到机器人系统的处理器的马达和方位传感器。许多这些部件也会因磨损而劣化，并且在新的时候具有初始分辨率或公差。最后，将末端执行器耦连到器械的其余部分或直接耦连到机器人操纵器通常将包括机械接合，以便将机械移动从机器人臂的马达和驱动系统传输到末端执行器，并且包括在末端执行器和器械的其余部分或机器人操纵器之间的结构接合。因此，末端执行器之间的未对准或不适当安装可能具有多个来源，对于不同的末端执行器而言显著不同，并且具有不同的后果。

末端执行器元件(例如一对夹爪)与器械的其余部分(例如器械轴)或支撑末端执行器的操纵器臂之间的显著未对准或安装误差可能特别成问题。在一些情况下，执行器或这种末端执行器的部件的未对准或误安装(错误安装)可能导致不可操作或误操作末端执行器。在某些情况下，这种未对准或误安装可能导致末端执行器的运动范围减小或运动偏差，可能使末端执行器在一段时间内无用，直到它可以从操纵环境中被撤回并被校正。在某些情况下，使用未对准或误安装的末端执行器或其部件(诸如覆盖物或套管)可能导致末端执行器或部件与器械的其余部分或操纵器臂分离。在一些应用中，操纵系统的一些操作可以被禁止或完全禁用，直到末端执行器或其部件被正确安装，或直到分离的末端执行器或部件被定位并从操纵部位移除。在一些应用中，末端执行器或部件的缺失可能导致对操纵部位内的对象的损伤。因此，在某些示例中，下面讨论的技术可以帮助验证末端执行器或其部件的正确安装，诸如在末端执行器进入操纵部位之前或者在允许末端执行器的某些操作(例如，涉及高力或运动极限范围附近的运动的操作)之前；并且，当确定异常的或指示未适当安装的或不正确安装的末端执行器时，可以在允许末端执行器进入操纵部位或执行特定操作之前完成检查和补救。

在某些示例中，系统可以包括指令，该指令在由控制逻辑电路执行时使得控制逻辑电路器和相关联的致动和感测元件的至少一部分成为用于检测末端执行器或末端执行器部件是否被适当安装或调节的诊断工具。图7总体上图示了用于检测末端执行器或末端执行器的部件的安装状况的示例方法700。在701处，控制逻辑电路可以检测工具/末端执行器的安装，例如，通过监测与机器人臂或操纵系统的操纵器臂相关联的工具存储器机构。在703处，控制逻辑电路可以启动末端执行器的测试移动。在某些示例中，执行“打开”测试移动可以包括控制器提供命令信号以将末端执行器的夹爪移动到打开夹爪方位。在某些示例中，“打开”测试移动的命令最终方位可以是一个夹爪或多个夹爪的硬“打开”极限，或者甚至是稍微超出硬“打开”极限的方位，以便实际硬极限的方位可以在“打开”测试移动期间采集的作用(effort)信息中被观察到。在705处，控制逻辑电路可以采集作用信息，作用信息诸如但不限于以下中的任何一个或任何组合：由末端执行器致动器施加的扭矩、由末端执行器致动器使用的电流、末端执行器致动器的方位、末端执行器的方位、由一个或多个末端执行器力传感器感测的力或扭矩或偏转。当作用信息被采集(例如，作为在离散时间点或末端执行器方位采集的作用信息样本)时，或者在用于测试移动的所有作用信息被采集之后，作用信息可以被分析以检测末端执行器或其部件的安装条件。

在707处，控制逻辑电路可以接收一个或多个作用简档(effort profile)，其包括与适当安装的末端执行器或其部件、未适当安装的末端执行器或其部件、或其组合(例如，末端执行器适当安装，覆盖物未适当安装)相关联的一种或多种类型的样本。作用简档可以以任何合适的形式来接收。作为一些示例，作用简档可以包括指示与方位有关的作用的一组数据点、模拟与方位有关的作用的一个或多个方程、指示与不同图案(例如，膝状图案或其他图案)相关联的预期方位的一组参数等。在某些示例中，当安装末端执行器时，控制逻辑电路可以识别末端执行器或工具的类型，如上讨论的，并且可以诸如通过使用工具存储器来接收附加信息(诸如一个或多个作用简档)。在709处，控制逻辑电路可以将采集的作用信息与作用简档进行比较，并且设定安装状况的值。在某些示例中，初始测试运动可以打开末端执行器。在一些示例中，控制逻辑电路可以在不接收作用简档(或者不使用接收的作用简档)的情况下分析采集的作用信息，并且如果在采集的作用信息中未检测到一个或多个膝状部，则可以可选地提供失败的信息状况或安装状态。出于以下解释的目的，假设末端执行器的打开运动(但因此不限于此)对应于包括与控制末端执行器的打开或闭合的致动器相关联的正扭矩或电流的作用信息。在各种示例中，可以使用其他类型的作用信息，包括来自被配置成检测末端执行器力或扭矩的传感器的信号。因此，以下技术也可以与这些其他类型的作用信息一起使用。

控制逻辑可以分析作用信息(例如，初始测试移动的扭矩或电流样本)，以确定在特定预期末端执行器方位处或者在特定末端执行器位置窗口(即末端执行器方位的范围)内的扭矩或电流的显著正趋势(或其他显著变化)。在一些示例中，末端执行器方位是致动器方位的函数，并且扭矩或电流可以与致动器方位比较或者处于特定致动器位置窗口(即，致动器方位的范围)内。因此，出于以下解释的目的，讨论通常与致动器方位或致动器位置窗口相关联。然而，以下技术也可以与指示末端执行器方位的其他类型的信息一起使用。

在某些示例中，针对这种显著变化的预期致动器方位或位置窗口可以通过使用作用简档来确定。在某些示例中，在打开类型运动期间在预期位置窗口内的扭矩或电流的这种变化可以指示末端执行器被适当安装并且已经到达完全打开方位的状况。对于可以包括覆盖物的末端执行器来说，致动器位置窗口以及显著的正趋势是否在位置窗口内开始或结束可以指示覆盖物是被适当定位或安装还是未适当定位或者根本没有安装。例如，如果由于将覆盖物放置得离末端执行器远端太远的位置而未适当定位覆盖物，则向上趋势的扭矩或电流的开始可以发生在与如下末端执行器相关联的致动器方位处，即该末端执行器打开的程度小于与预期的致动器方位或位置窗口相关联的打开程度。通过一些测试移动，该向上趋势的扭矩或电流将在测试移动期间在时间上先于预期的致动器方位或位置窗口。如果覆盖物相对于末端执行器安装得太近、是截头的覆盖物、或者根本没有安装，则向上趋势的扭矩或电流的开始可能发生在与如下末端执行器相关联的致动器方位处，即该末端执行器打开程度大于预期的致动器方位或位置窗口。通过一些测试移动，该向上趋势的扭矩或电流将在测试移动期间在时间上落在致动器已经穿过预期的致动器方位或位置窗口之后。

在某些示例中，该方法可以包括末端执行器打开测试移动和末端执行器闭合测试移动。这样的测试可以提供对某些安装特征的更好分辨率以及检测更多安装特征的能力。安装特征可以是扭矩或作用的预期变化，也可以是测试运动期间扭矩或作用的非预期变化。在某些示例中，膝状部可以与抑制的硬件干扰相关联，硬件干扰诸如夹爪闭合时的硬极限，或者在夹爪移动的运动范围内设计的止动器。图8A和图8B以图形方式图示了在安装在操纵系统的操纵器臂上的末端执行器的打开测试移动期间采集的示例作用信息801。图8A和图8B针对致动器的方位或末端执行器的方位绘制了末端执行器的致动器的扭矩输出。箭头802示出了在该特定示例中的作用信息样本的时间上的采集。曲线图是否指示末端执行器(或诸如覆盖物的部件)的适当安装可以取决于末端执行器的类型以及适当安装的末端执行器(或覆盖物)的一个或多个作用简档、未适当安装的末端执行器(或其部件，诸如覆盖物)的一个或多个作用简档或其组合(例如，多个作用简档，包括用于适当和未适当安装的末端执行器的作用简档)。未正确安装的末端执行器的作用简档可以包括具有适当和未适当安装的部件的组合的作用简档；例如，具有覆盖物的末端执行器的作用简档可以属于具有适当安装的夹爪部件但是未适当安装的覆盖物的末端执行器。

在图8A所示的示例中，作用信息801指示当致动器方位从0.6弧度移动到0.8弧度时，扭矩增加以产生特性扭矩变化或转变的区别图案，在此称为“膝状部”803。如果膝状部803的形状以及与末端执行器或末端执行器致动器的方位有关的膝状部803的位置匹配适当安装的末端执行器或具有覆盖物的末端执行器的作用简档的形状或对应的位置窗口，则控制逻辑可以提供和显示反映适当安装的末端执行器或者反映具有适当安装的覆盖物的适当安装的末端执行器的安装状况或安装通过状态。在某些示例中，这样的状况可以释放操纵系统的硬件或软件保持，使得允许末端执行器移动到访问受限的操纵环境，诸如外科手术环境或患者周围和内部的环境。

图8B以图形方式图示了具有覆盖物的末端执行器的作用信息。与图8A相比，图8B的作用信息示出了随着打开移动的进行的两个“膝状部”803、813。曲线图中最右侧的第一膝状部803可以与末端执行器的(一个或多个)夹爪在测试移动期间遇到(一个或多个)夹爪的打开方位的硬行程极限相关联。第二膝状部813可以指示当(一个或多个)夹爪打开时(一个或多个)夹爪遇到覆盖物的开口或与覆盖物的开口对接。如果第一膝状部803和第二膝状部813的大致位置符合预期的作用简档，则控制逻辑可以提供并显示反映具有适当安装的覆盖物的适当安装的末端执行器的安装状况或安装通过状态。如果第一膝状部803或第二膝状部813中任一个缺失或者不在预期位置中，则控制逻辑可以提供并显示反映未适当安装的末端执行器或者具有未适当安装的覆盖物的适当安装的末端执行器的安装状况。尽管图8A和图8B讨论了与“打开”测试移动相关联的作用信息，但是可以理解，相同的技术可以用于从“闭合”测试移动采集的作用信息，或者从“打开”测试移动和“闭合”测试移动两者采集的作用信息的组合，而不脱离本主题的范围。

图9以图形方式图示了在未适当安装在操纵系统的操纵器上的末端执行器的打开测试移动期间采集的示例作用信息901。图9针对致动器的方位或末端执行器的方位绘制了致动器的扭矩输出。箭头902示出了在该特定测试移动期间作用信息样本的时间上的采集。对于该特定示例，适当安装的末端执行器可以示出如图8所示的膝盖形状的作用样本。然而，图9的作用样本在大小上相对恒定(相对“平坦”)，并且没有显示出像膝状部803那样的特性扭矩变化的区别图案。作为响应，控制逻辑可以在该图示的测试移动结束时或接近该测试移动结束时提供并显示反映未适当安装的末端执行器(或具有未适当安装的覆盖物的未适当安装的末端执行器)的安装状况。在某些示例中，这种状况可以启动或维持操纵系统的硬件保持或软件保持，使得不允许末端执行器移动到访问受限的操纵环境中，诸如外科手术环境或患者周围和内部的环境。

如上所讨论的，在某些示例中，安装验证测试可以包括多于一个的测试移动。图10以图形方式图示了在安装在操纵系统的操纵器上的末端执行器的“打开”测试移动期间采集的作用信息1001和“闭合”测试移动期间采集的作用信息1004的示例。图10针对致动器的方位绘制了致动器的扭矩输出。箭头1002、1005示出了在这些特定测试移动期间作用样本的时间上的采集。对于该特定示例，适当安装的末端执行器可以产生在适当安装的末端执行器的行程极限处或其附近形成称为“膝状部”1003、1003a、1003b、1006、1006a、1006b的特性扭矩变化的独特图案的作用信息样本。类似于关于图8描述的膝状部803的第一膝状部1003、1003a、1003b在末端执行器在“打开”测试移动期间进入完全打开状态或者在“闭合”测试移动期间从完全打开状态通过时出现。该第一膝状部1003、1003a，1003b可以使用“打开”测试移动的作用信息(与膝状部1003a相关联)或在“闭合”测试移动期间采集的作用信息(与膝状部1003b相关联)来确定。第一膝状部(与膝状部1003相关联)也可以使用来自“打开”测试移动和“闭合”测试移动的作用信息的组合的作用信息来确定。例如，可以使用两次测试移动之间的作用信息1001、1004的样本的平均值1007。作为另一个示例，膝状部1003可以被计算为膝状部1003a和1003b的平均值。

以类似的方式，第二膝状部1006、1006a、1006b可以根据在末端执行器在“闭合”测试移动期间进入(一个或多个)夹爪的完全闭合方位或者在“打开”测试移动期间从完全闭合状态通过时采集的作用信息来确定，或者根据其组合的作用信息来确定。该第二膝状部1006、1006a、1006b可以使用“打开”测试移动的作用信息(这也与膝状部1006a相关联)或在“闭合”测试移动期间采集的作用信息(与膝状部1006b相关联)来确定。第二膝状部(与膝状部1006相关联)也可以使用来自“打开”和“闭合”测试移动的作用信息的组合的作用信息来确定。例如，可以使用两次测试移动之间的作用信息1001、1004的样本的平均值。作为另一个示例，第二膝状部1006可以被计算为膝状部1006a和1006b的平均值。

在某些示例中，使用多于一次测试移动的作用信息还可以产生与和末端执行器的覆盖物物理对接的末端执行器的(一个或多个)夹爪相关联的膝状部，并且类似于上面参考膝状部1003、1003a、1003b、1006、1006a、1006b所讨论的方法可以用于识别与覆盖物相关联的膝状部以及该“覆盖物”膝状部的位置。

应当理解，在一些实施例中，在初始安装末端执行器后，完整“打开”测试移动或完整“闭合”测试移动可能无法在单个连续移动中进行；例如，末端执行器的初始起始位置可能位于(一个或多个)末端执行器夹爪的行程范围的中间。在一些示例中，可以进行初始测试移动以闭合末端执行器的(一个或多个)夹爪并且找到参考“闭合”硬极限的“零”位。在找到“闭合”硬极限并且建立末端执行器的“零”方位或参考方位之后，可以开始“打开”测试移动以检测末端执行器的安装状况。如果在初始测试移动期间未检测到“闭合”硬极限，则控制逻辑可以提供并显示失败的安装状况或安装状态。

在确定采集的作用信息中存在第一和第二膝状部1003、1006，确定每个膝状部1003、1006的位置并且确定采集的作用信息的其他特性之后，控制逻辑可以将这些确定与作用简档进行比较并且衡量安装状况。然后，控制逻辑可以提供或显示反映适当或正确安装的末端执行器、未适当安装的末端执行器、适当安装的覆盖物、未适当安装的覆盖物或其组合的安装状况或安装通过状态。该提供或显示可以在一个或多个测试移动结束时或附近完成。在某些示例中，指示适当安装的末端执行器或适当安装的末端执行器和适当安装的覆盖物的安装状况可以释放操纵系统的硬件保持或软件保持；释放该保持允许末端执行器移动到访问受限的操纵环境，诸如外科手术环境。在某些示例中，指示未适当安装的末端执行器或未适当安装的覆盖物的安装状况可以启动或维持操纵系统的硬件保持或软件保持；这种保持的启动或维持可能意味着不允许末端执行器移动进入访问受限的操纵环境或外科手术环境。

图11以图形方式图示了在未适当安装在操纵系统的操纵器上的末端执行器的测试循环期间采集的示例作用信息1101、1104。图11针对致动器的方位绘制了致动器的扭矩输出。箭头1102、1105示出了在循环的特定测试移动期间作用样本在时间上的采集。对于该特定示例，适当安装的末端执行器可以示出以下作用信息样本，即该作用信息样本在绘制时示出如图10所示的两个膝状部1003、1003a、1003b、1006、1006a、1006b。然而，图11的作用信息样本在大小上相对恒定(相对“平坦”)，并且没有示出膝状部1003或1006的图案特性。作为响应，控制逻辑可以提供并显示反映未适当安装的末端执行器或者反映具有未适当安装的覆盖物的未适当安装的末端执行器的安装状况。该提供和显示可以在该图示的测试移动的结束时或接近测试移动的结束时。在某些示例中，这种状况可以启动或维持操纵系统的硬件保持或软件保持；这样的保持可以防止末端执行器移动进入访问受限的操纵环境，诸如外科手术环境或患者周围和内部的环境。

各种注意事项和示例

示例1是一种操纵系统，包括：操纵器臂，其被配置成接收具有第一可移动夹爪的末端执行器；换能器，其被配置成提供末端执行器的作用信息；和处理器，其被配置成提供命令信号以实现包括第一可移动夹爪的运动的第一测试移动，并且使用第一测试移动的第一作用信息提供末端执行器的安装状况，第一作用信息指示用于经由第一测试移动来移动第一可移动夹爪的作用。

在示例2中，示例1的主题，其中处理器被配置成当处理器未检测到在第一作用信息内的第一膝状部时提供安装状况的第一失败状态。

在示例3中，示例2的主题，其中处理器被配置成当处理器未检测到在第一作用信息内的第二膝状部时提供安装状况的第二失败状态。

在示例4中，示例1-3中的任一个的主题，其中处理器被配置成接收正确安装的末端执行器的作用简档，并且将该作用简档中的一个或多个部分与第一作用信息中的一个或多个部分进行比较，以提供安装状况。

在示例5中，示例4的主题，其中处理器被配置成确定与第一作用信息中的第一膝状部相关联的转变的位置，以执行该位置与作用简档的对应位置窗口的比较，并使用比较的结果来设定安装状况。

在示例6中，示例5的主题，其中当与第一作用信息中的第一膝状部相关联的转变的位置处于对应位置窗口之外时，安装状况被设定为第二失败状态。

在示例7中，示例5-6中任一个的主题，其中当与第一作用信息中的第一膝状部相关联的转变的位置处于对应位置窗口之内时，安装状况被设定为第一通过状态。

在示例8中，示例5-7中任一项的主题，其中处理器被配置成：提供第二命令信号以实现包括第一可移动夹爪的第二运动的第二测试移动，获得第二测试移动的第二作用信息，并且使用第一作用信息和第二作用信息的平均值来确定与第一膝状部相关联的转变的位置。

在示例9中，示例5-8中任一个的主题，其中处理器被配置成：确定与第一作用信息内的第二膝状部相关联的转变的第二位置，执行第二位置与作用简档的对应第二位置窗口的第二比较，并且进一步使用第二比较的结果来设定安装状况。

在示例10中，示例9的主题，其中如果与第二膝状部相关联的转变的第二位置处于对应第二位置窗口之外，则安装状况被设定为第三失败状态。

在示例11中，示例9-10中任一个的主题，其中当与第二膝状部相关联的转变的第二位置处于对应第二位置窗口之内时，安装状况被设定为第一通过状态。

在示例12中，示例4-11中任一个的主题，其中作用简档中的一个或多个部分包括对应第一膝状部，该对应第一膝状部指示在第一测试移动期间适当安装的末端执行器。

在示例13中，示例12的主题，其中第一测试移动包括第一可移动夹爪的打开运动，并且其中对应第一膝状部对应于对打开第一可移动夹爪的硬行程极限。

在示例14中，示例12-13中任一个的主题，其中对应第一膝状部对应于在第一测试移动期间第一可移动夹爪与适当安装的覆盖物的接合。

在示例15中，示例12-14中任一个的主题，其中末端执行器包括覆盖物，覆盖物被配置成将末端执行器的一部分与周围环境电隔离或热隔离，并且其中作用简档中的一个或多个部分包括对应第二膝状部，该对应第二膝状部对应于在第一测试移动期间第一可移动夹爪与覆盖物的接合。

在示例16中，示例15的主题，其中对应第一膝状部对应于第一可移动夹爪的第一打开量，并且对应第二膝状部对应于第一可移动夹爪的第二打开量，并且其中第二打开量小于第一打开量。

在示例17中，示例15-16中任一个的主题，包括末端执行器和覆盖物。

在示例18中，示例17的主题，其中末端执行器被配置成承载电压。

在示例19中，示例4-18中任一个的主题，其中处理器被配置成接收未正确安装的末端执行器的第二作用简档，并且将第二作用简档中的一个或多个部分与第一作用信息中的一个或多个部分进行比较以提供安装状况。

在示例20中，示例1-19中任一个的主题，进一步包括由操纵器臂支撑的工具，该工具包括末端执行器。

在示例21中，示例1-20中任一个的主题，其中末端执行器包括被配置成将末端执行器的一部分与周围环境隔离的覆盖物；并且其中安装状况包括覆盖物的安装状况。

在示例22中，示例1-21中任一个的主题，其中处理器还被配置成提供第二命令信号以实现包括第一可移动夹爪的第二运动的第二测试移动，并且进一步使用第二测试移动的第二作用信息来提供末端执行器的安装状况。

在示例23中，示例22的主题，其中第一测试移动包括打开第一可移动夹爪，其中第二测试移动包括闭合第一可移动夹爪，并且其中处理器使用第二作用信息来进一步建立第一可移动夹爪的闭合方位。

在示例24中，示例1-23中任一个的主题，其中末端执行器包括第二可移动夹爪，其中第一作用信息进一步指示用于移动第二可移动夹爪的作用。

示例25是一种方法，其包括：在第一测试移动期间移动耦连到远程操纵系统的操纵器的末端执行器的第一可移动夹爪；从换能器接收第一作用信息，第一作用信息与在第一测试移动期间移动第一可移动夹爪相关联；并且使用第一测试移动的第一作用信息来提供末端执行器的安装状况。

在示例25A中，示例25的主题，其中使用第一测试移动的第一作用信息来提供末端执行器的安装状况包括：检测第一作用信息是否包括第一膝状部；并且响应于未检测到第一作用信息内的第一膝状部，提供安装状况的第一失败状态。

在示例26中，示例26的主题，其中使用第一测试移动的第一作用信息来提供末端执行器的安装状况进一步包括：检测第一作用信息是否包括第二膝状部：并且响应于未检测到第一作用信息中的第二膝状部，提供安装状况的第二失败状态。

在示例28中，示例25-27中任一个的主题，其中提供安装状况包括：接收适当安装的末端执行器的作用简档；并且将作用简档中的一个或多个部分与第一作用信息中的一个或多个部分进行比较以确定安装状况。

在示例28中，示例28的主题，其中提供安装状况进一步包括：接收未正确安装的末端执行器的第二作用简档；并且将第二作用简档中的一个或多个部分与第一作用信息中的一个或多个部分进行比较以提供安装状况。

在示例30中，示例25-29中任一个的主题，其中提供安装状况包括：接收适当安装的末端执行器的作用简档；检测第一作用信息中的第一膝状部；确定与在第一测试移动期间的第一可移动夹爪的位置有关的第一膝状部；将位置与作用简档的位置窗口进行比较；并且基于将位置与作用简档的位置窗口进行比较来显示末端执行器的安装状况。

在示例30中，示例30的主题，其中位置窗口对应于与第一可移动夹爪与末端执行器的覆盖物对接相关联的预期膝状部。

在示例32中，示例30-30中任一个的主题，其中位置窗口对应于与末端执行器中的硬件干扰相关联的预期膝状部。

在示例33中，示例30-32中任一个的主题，其中位置窗口对应于与硬极限相关联的预期膝状部，该硬极限与处于闭合方位的第一可移动夹爪相关联。

在示例34中，示例30-33中任一个的主题，其中位置窗口对应于与硬极限相关联的预期膝状部，硬极限与处于打开方位的第一可移动夹爪相关联。

在示例35中，示例30-34中任一个的主题，进一步包括：提供第二命令信号以实现包括第一可移动夹爪的第二运动的第二测试移动，获得第二测试移动的第二作用信息，使用第一作用信息和第二作用信息的平均值来确定该位置。

在示例36中，示例30-35中任一个的主题，其中提供安装状况进一步包括：确定与第一作用信息内的第二膝状部相关联的转变的第二位置，将第二位置与作用简档的对应第二位置窗口进行比较，并且进一步基于将第二位置与作用简档的对应第二位置窗口进行比较来显示末端执行器的安装状况。

在示例36中，示例25-36中任一个的主题，进一步包括：提供第二命令信号以实现包括第一可移动夹爪的第二运动的第二测试移动；并且获得第二测试移动的第二作用信息；并且进一步使用第二测试移动的第二作用信息来提供末端执行器的安装状况。

在示例37中，示例37的主题，其中第一测试移动包括打开第一可移动夹爪，其中第二测试移动包括闭合第一可移动夹爪，并且其中该方法进一步包括：使用第二作用信息来建立第一可移动夹爪的闭合方位。

示例39是一种非暂时性机器可读介质，其包括指令，该指令在由机器执行时使得机器执行以下操作：在第一测试移动期间移动末端执行器的第一可移动夹爪；从换能器接收第一作用信息，第一作用信息与在第一测试移动期间移动第一可移动夹爪相关联；并且使用第一测试移动的第一作用信息来提供末端执行器的安装状况。

在示例39中，示例39的主题，其中使得机器使用第一测试移动的第一作用信息来提供末端执行器的安装状况的指令包括使得机器执行以下操作的指令：检测第一作用信息是否包括第一膝状部；并且响应于未检测到第一作用信息内的第一膝状部，提供安装状况的第一失败状态。

在示例41中，示例39-39中任一个的主题，其中使得机器使用第一测试移动的第一作用信息来提供末端执行器的安装状况的指令包括使得机器执行以下操作的指令：接收适当安装的末端执行器的作用简档；并且将作用简档中的一个或多个部分与第一作用信息中的一个或多个部分进行比较以确定安装状况。

在示例42中，示例39-41中任一个的主题，包括使得机器执行以下操作的指令：在第二测试移动期间移动可移动夹爪；接收与在第二测试移动期间移动第一可移动夹爪相关联的第二作用信息；对第一作用信息和第二作用信息求平均以提供平均作用信息；并且使用平均作用信息来确定与在第一测试移动期间末端执行器的方位有关的第一膝状部的位置。

在示例42中，示例39-42中任一个的主题，进一步包括使得机器执行以下操作的指令：提供第二命令信号以实现包括第一可移动夹爪的第二运动的第二测试移动；并且获得第二测试移动的第二作用信息；并且进一步使用第二测试移动的第二作用信息来提供末端执行器的安装状况。

示例44是至少一种机器可读介质，其包括指令，该指令在由处理电路执行时使得处理电路执行实现示例1-43中的任一个的操作。

示例45是一种设备，其包括实现示例1-43中任一个的装置。

示例46是实现示例1-43中任一个的系统。

示例47是实现示例1-43中任一个的方法。

这些非限制性示例中的每一个可以独立存在，或者可以以各种排列来组合或与一个或多个其他示例进行组合。

以具体实施方式包括对附图的参考，附图形成具体实施方式的一部分。附图通过图示的方式示出了可以实践本发明的特定实施例。这些实施例在本文中也称为“示例”。这种示例还可以包括除了示出或描述的元素之外的元素。然而，本发明人还预期了仅提供所示或所述的那些元件的示例。此外，本发明人还预期了使用关于特殊示例(或其一个或多个方面)或关于本文所示或所述的其他示例(或其一个或多个方面)示出或描述的那些元素(或其一个或多个方面)的任何组合或排列的示例。如果本文件与通过引用并入的任何文件之间的用法不一致，则以本文件中的用法为准。

在本文件中，如在专利文献中常用的术语“一”或“一个”包括一个或多个，独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其他实例或用法。在本文件中，除非另有说明，否则术语“或”用于指非排他性的“或”，使得“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”。在本文件中，术语“包括”和“在其中”用作相应术语“包含”和“其中”的普通英语对等词。此外，在随附权利要求中，术语“包括”和“包含”是开放式的，即包括除了在权利要求中这类术语之后列出的元素之外的元素的系统、装置、物品、组合物、制剂或过程仍被视为落在该权利要求的范围内。此外，在所附权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，并不旨在对其对象施加数字要求。

本文描述的方法示例可以至少部分地是机器或计算机实现的。一些示例可以包括编码有指令的计算机可读介质或机器可读介质，所述指令可操作以配置电子设备以执行如以上示例中描述的方法。这种方法的实施方式可以包括代码，诸如微代码、汇编语言代码、更高级语言代码或诸如此类。此类代码可以包括用于执行各种方法的计算机可读指令。代码可以形成计算机程序产品的部分。此外，在示例中，代码可以诸如在执行期间或在其他时间有形地存储在一个或多个易失性、非暂时性或非易失性有形计算机可读介质上。这些有形计算机可读介质的示例可以包括但不限于硬盘、可移除磁盘、可移除光盘(例如，压缩盘和数字视频盘)、磁带、存储卡或棒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和诸如此类。

以上描述旨在是说明性的而非限制性的。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。在阅读以上描述之后，诸如本领域普通技术人员可以使用其他实施例。提供摘要以允许读者快速确定技术公开内容的本质。提交时应理解，它不会用于解释或限制权利要求的范围或含义。而且，在以上具体实施方式中，可以将各种特征分组在一起以简化本公开。这不应被解释为意图未要求保护的公开特征对于任何权利要求是必要的。相反，发明主题可以少于特定公开实施例的所有特征。因此，随附权利要求作为示例或实施例结合到具体实施方式中，其中每个权利要求自身作为单独的实施例，并且可以预期这些实施例可以以各种组合或排列而彼此组合。应参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定本发明的范围。

Claims (43)

1.一种操纵系统，其包括：

操纵器臂，其被配置成接收具有第一可移动夹爪的末端执行器；

换能器，其被配置成提供所述末端执行器的作用信息；以及

处理器，其被配置成提供命令信号以实现包括所述第一可移动夹爪的运动的第一测试移动，并且使用所述第一测试移动的第一作用信息来提供所述末端执行器的安装状况，所述第一作用信息指示用于经由所述第一测试移动来移动所述第一可移动夹爪的作用。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成当所述处理器未检测到所述第一作用信息内的第一膝状部时提供所述安装状况的第一失败状态。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述处理器被配置成当所述处理器未检测到所述第一作用信息内的第二膝状部时提供所述安装状况的第二失败状态。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成接收正确安装的末端执行器的作用简档，并且将所述作用简档中的一个或多个部分与所述第一作用信息中的一个或多个部分进行比较，以提供所述安装状况。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述处理器被配置成确定与所述第一作用信息中的第一膝状部相关联的转变的位置，执行所述位置与所述作用简档的对应位置窗口的比较，并且使用所述比较的结果来设定所述安装状况。

6.根据权利要求5所述的系统，其中当与所述第一作用信息中的所述第一膝状部相关联的所述转变的所述位置处于所述对应位置窗口之外时，所述安装状况被设定为第二失败状态。

7.根据权利要求5所述的系统，其中当与所述第一作用信息中的所述第一膝状部相关联的所述转变的所述位置处于所述对应位置窗口之内时，所述安装状况被设定为第一通过状态。

8.根据权利要求5所述的系统，其中所述处理器被配置成：提供第二命令信号以实现包括所述第一可移动夹爪的第二运动的第二测试移动，获得所述第二测试移动的第二作用信息，并且使用所述第一作用信息和所述第二作用信息的平均值来确定与所述第一膝状部相关联的所述转变的所述位置。

9.根据权利要求5所述的系统，其中所述处理器被配置成：确定与所述第一作用信息内的第二膝状部相关联的转变的第二位置，执行所述第二位置与所述作用简档的对应第二位置窗口的第二比较，并且进一步使用所述第二比较的结果来设定所述安装状况。

10.根据权利要求9所述的系统，其中如果与所述第二膝状部相关联的所述转变的所述第二位置处于所述对应第二位置窗口之外，则所述安装状况被设定为第三失败状态。

11.根据权利要求9所述的系统，其中当与所述第二膝状部相关联的所述转变的所述第二位置处于所述对应第二位置窗口之内时，所述安装状况被设定为第一通过状态。

12.根据权利要求4所述的系统，其中所述作用简档中的所述一个或多个部分包括对应第一膝状部，所述对应第一膝状部指示在所述第一测试移动期间适当安装的末端执行器。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述第一测试移动包括所述第一可移动夹爪的打开运动，并且其中所述对应第一膝状部对应于对打开所述第一可移动夹爪的硬行程极限。

14.根据权利要求12所述的系统，其中所述对应第一膝状部对应于在所述第一测试移动期间所述第一可移动夹爪与适当安装的覆盖物的接合。

15.根据权利要求12所述的系统，其中所述末端执行器包括覆盖物，所述覆盖物被配置成将所述末端执行器的一部分与周围环境电隔离或热隔离，并且其中所述作用简档中的所述一个或多个部分包括对应第二膝状部，所述对应第二膝状部对应于在所述第一测试移动期间所述第一可移动夹爪与所述覆盖物的接合。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述对应第一膝状部对应于所述第一可移动夹爪的第一打开量，并且所述对应第二膝状部对应于所述第一可移动夹爪的第二打开量，并且其中所述第二打开量小于所述第一打开量。

17.根据权利要求15所述的系统，包括所述末端执行器和所述覆盖物。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述末端执行器被配置成承载电压。

19.根据权利要求4所述的系统，其中所述处理器被配置成接收未正确安装的末端执行器的第二作用简档，并且将所述第二作用简档中的一个或多个部分与所述第一作用信息中的一个或多个部分进行比较以提供所述安装状况。

20.根据权利要求1或权利要求2-18中任一项所述的系统，进一步包括由所述操纵器臂支撑的工具，所述工具包括所述末端执行器。

21.根据权利要求1或权利要求2至13中任一项所述的系统，其中所述末端执行器包括被配置成将所述末端执行器的一部分与周围环境隔离的覆盖物；并且

其中所述安装状况包括所述覆盖物的安装状况。

22.根据权利要求1或权利要求2至18中任一项所述的系统，其中所述处理器被进一步配置成：提供第二命令信号以实现包括所述第一可移动夹爪的第二运动的第二测试移动，并且进一步使用所述第二测试移动的第二作用信息来提供所述末端执行器的所述安装状况。

23.根据权利要求22所述的系统，其中所述第一测试移动包括打开所述第一可移动夹爪，其中所述第二测试移动包括闭合所述第一可移动夹爪，并且其中所述处理器使用所述第二作用信息来进一步建立所述第一可移动夹爪的闭合方位。

24.根据权利要求1或权利要求2至18中任一项所述的系统，其中所述末端执行器包括第二可移动夹爪，其中所述第一作用信息进一步指示用于移动所述第二可移动夹爪的作用。

25.一种方法，其包括：

在第一测试移动期间移动耦连到远程操纵系统的操纵器的末端执行器的第一可移动夹爪；

从换能器接收第一作用信息，所述第一作用信息与在所述第一测试移动期间移动所述第一可移动夹爪相关联；并且

使用所述第一测试移动的所述第一作用信息来提供所述末端执行器的安装状况。

26.根据权利要求25所述的方法，其中使用所述第一测试移动的所述第一作用信息来提供所述末端执行器的安装状况包括：

检测所述第一作用信息是否包括第一膝状部；并且

响应于未检测到所述第一作用信息内的第一膝状部，提供所述安装状况的第一失败状态。

27.根据权利要求26所述的方法，其中使用所述第一测试移动的所述第一作用信息来提供所述末端执行器的安装状况进一步包括：

检测所述第一作用信息是否包括第二膝状部：并且

响应于未检测到所述第一作用信息内的第二膝状部，提供所述安装状况的第二失败状态。

28.根据权利要求25所述的方法，其中提供所述安装状况包括：

接收适当安装的末端执行器的作用简档；并且

将所述作用简档中的一个或多个部分与所述第一作用信息中的一个或多个部分进行比较以确定所述安装状况。

29.根据权利要求28所述的方法，其中提供所述安装状况进一步包括：

接收未正确安装的末端执行器的第二作用简档；并且

将所述第二作用简档中的一个或多个部分与所述第一作用信息中的一个或多个部分进行比较以提供所述安装状况。

30.根据权利要求25所述的方法，其中提供所述安装状况包括：

接收适当安装的末端执行器的作用简档；

检测所述第一作用信息中的第一膝状部；

确定与在所述第一测试移动期间的所述第一可移动夹爪的位置有关的所述第一膝状部；

将所述位置与所述作用简档的位置窗口进行比较；并且

基于将所述位置与所述作用简档的所述位置窗口进行比较来显示所述末端执行器的安装状况。

31.根据权利要求30所述的方法，其中所述位置窗口对应于与所述第一可移动夹爪与所述末端执行器的覆盖物对接相关联的预期膝状部。

32.根据权利要求30所述的方法，其中所述位置窗口对应于与所述末端执行器中的硬件干扰相关联的预期膝状部。

33.根据权利要求30所述的方法，其中所述位置窗口对应于与硬极限相关联的预期膝状部，所述硬极限与处于闭合方位的所述第一可移动夹爪相关联。

34.根据权利要求30所述的方法，其中所述位置窗口对应于与硬极限相关联的预期膝状部，所述硬极限与处于打开方位的所述第一可移动夹爪相关联。

35.根据权利要求30所述的方法，进一步包括：

提供第二命令信号以实现包括所述第一可移动夹爪的第二运动的第二测试移动，

获得所述第二测试移动的第二作用信息，

使用所述第一作用信息和所述第二作用信息的平均值来确定所述位置。

36.根据权利要求30所述的方法，其中提供所述安装状况进一步包括：

确定与所述第一作用信息内的第二膝状部相关联的转变的第二位置，

将所述第二位置与所述作用简档的对应第二位置窗口进行比较，并且

进一步基于将所述第二位置与所述作用简档的所述对应第二位置窗口进行比较来显示所述末端执行器的所述安装状况。

37.根据权利要求25或权利要求27或37中任一项所述的方法，进一步包括：

提供第二命令信号以实现包括所述第一可移动夹爪的第二运动的第二测试移动；并且

获得所述第二测试移动的第二作用信息；并且

进一步使用所述第二测试移动的所述第二作用信息来提供所述末端执行器的所述安装状况。

38.根据权利要求37所述的方法，其中所述第一测试移动包括打开所述第一可移动夹爪，其中所述第二测试移动包括闭合所述第一可移动夹爪，并且其中所述方法进一步包括：

使用所述第二作用信息来建立所述第一可移动夹爪的闭合方位。

39.一种非暂时性机器可读介质，其包括指令，所述指令在由机器执行时使得所述机器执行以下操作：

在第一测试移动期间移动末端执行器的第一可移动夹爪；

从换能器接收第一作用信息，所述第一作用信息与在所述第一测试移动期间移动所述第一可移动夹爪相关联；并且

使用所述第一测试移动的所述第一作用信息来提供所述末端执行器的安装状况。

40.根据权利要求39所述的机器可读介质，其中使得所述机器使用所述第一测试移动的所述第一作用信息来提供所述末端执行器的所述安装状况的所述指令包括使得所述机器执行以下操作的指令：

检测所述第一作用信息是否包括第一膝状部；并且

响应于未检测到所述第一作用信息内的第一膝状部，提供所述安装状况的第一失败状态。

41.根据权利要求39所述的机器可读介质，其中使得所述机器使用所述第一测试移动的所述第一作用信息来提供所述末端执行器的所述安装状况的所述指令包括使得所述机器执行以下操作的指令：

接收适当安装的末端执行器的作用简档；并且

将所述作用简档中的一个或多个部分与所述第一作用信息中的一个或多个部分进行比较以确定所述安装状况。

42.根据权利要求39所述的机器可读介质，包括使得所述机器执行以下操作的指令：

在第二测试移动期间移动所述可移动夹爪；

接收与在所述第二测试移动期间移动所述第一可移动夹爪相关联的第二作用信息；

对所述第一作用信息和所述第二作用信息求平均以提供平均作用信息；并且

使用所述平均作用信息来确定与在所述第一测试移动期间所述末端执行器的方位有关的第一膝状部的位置。

43.根据权利要求39或权利要求41至43中任一项所述的机器可读介质，进一步包括使得所述机器执行以下操作的指令：

提供第二命令信号以实现包括所述第一可移动夹爪的第二运动的第二测试移动；并且

获得所述第二测试移动的第二作用信息；并且

进一步使用所述第二测试移动的所述第二作用信息来提供所述末端执行器的所述安装状况。