CN114126528A - 用于外科机器人臂操纵的接近传感器 - Google Patents

Abstract

一种外科机器人系统，该外科机器人系统包括：手术台；外科机器人操纵器，该外科机器人操纵器联接到手术台并且包括由多个接头联接在一起的多个连接件，该多个接头能够操作以相对于彼此移动以移动外科机器人操纵器，该多个连接件或多个接头中的至少一者具有面向多个连接件或多个接头中的另一者的一部分；接近感测组件，该接近感测组件联接到多个连接件或多个接头中的至少一者的该部分，该接近感测组件能够操作以在外科机器人操纵器与物体碰撞之前检测物体并输出对应的检测信号；以及处理器，该处理器能够操作以接收对应的检测信号并使操纵器或物体参与碰撞规避操作。

Description

用于外科机器人臂操纵的接近传感器

背景技术

技术领域

公开了涉及机器人系统的实施方案。更具体地，公开了涉及外科机器人臂以及用于碰撞规避的接近传感器的实施方案。

背景技术

内窥镜式外科手术涉及在患者体内查看并使用内窥镜和其他外科工具在体内执行外科手术。例如，腹腔镜式外科手术可使用腹腔镜来进入和观察腹腔。内窥镜式外科手术可使用手动工具和/或具有机器人辅助部件和工具的外科机器人系统来执行。例如，外科机器人系统可包括数个外科机器人操纵器，包括外科机器人臂，其被安装到手术台并且被操纵以执行外科规程。然而，重要的是，在外科机器人臂的操纵期间，它们不与使用它们的手术区域内的各种部件碰撞。

发明内容

外科机器人系统可以包括外科机器人操纵器，例如外科机器人臂，其包括通过接头彼此连接的数个连接件。外科机器人臂和相关联的接头必须能够进行流畅的运动并且易于控制。此外，重要的是防止机器人臂例如在移动期间夹住用户并与另一个物体(例如，另一个外科机器人臂、外科机器人臂连接件、助手、患者等)碰撞。为了规避和/或防止碰撞，本文所公开的外科机器人系统包括电容式悬停传感器，该电容式悬停传感器在被确定为易于碰撞或对在碰撞发生之前检测碰撞至关重要的策略性位置处，结合到外科机器人部件(具体地讲，外科机器人臂)中。例如，电容式悬停传感器可位于外科机器人臂的一个或多个部分处，这允许检测即将夹在构成外科机器人臂的连接件之间的物体(诸如手或手指)和/或即将被外科机器人臂碰撞的物体(诸如另一个外科机器人臂或手术台)。

在一个方面，可以设想的是，电容式悬停传感器可以是可使用电容式感测原理并且在物体接触传感器之前检测物体相对于传感器的存在、位置和/或取向的传感器。例如，导电感测垫可以各种配置附接到外科机器人臂的不同位置。当垫由电压源激发时，该垫在其周围产生电场。当导电物体接近垫时，其对场产生干扰并形成/改变垫的电容。通过监测不同垫的电容的变化，可以检测物体的位置和取向。

一个或多个电容式悬停传感器可以安装在外科机器人臂的一部分上，例如，安装在外科机器人臂的一个或多个连接件或接头的表面上。传感器可以被安装成使得外科机器人臂可检测另一个外科机器人臂是否正在靠近，然后通过停止其自身的移动和/或触发警报来对潜在的碰撞做出响应。例如，电容式悬停传感器可在如下位置安装在构成外科机器人臂的一个或多个连接件(例如，相邻连接件)上：可以检测用户的手指或手何时位于正在朝向彼此靠近的两个连接件之间的位置。外科机器人系统继而可进行碰撞防止或碰撞规避操作，以防止手或手指夹在连接件之间。例如，外科机器人系统可使外科机器人臂停止移动、操纵一个或多个连接件以避免夹住或触发警报，以便用户将他们的手或手指移开。在其他情况下，电容式悬停传感器可检测附近的物体，诸如另一个外科机器人臂、桌面、患者或工作人员的身体等，并且做出响应以防止潜在的碰撞。在一些情况下，外科机器人系统可根据物体的类型来确定外科机器人臂即将与之碰撞的物体的类型，并且发起碰撞规避和/或防止操作。更进一步地，外科机器人臂的用户可将感测组件的感测范围、感测面积或其他灵敏度参数配置到期望的水平，以避免负误识和正误识检测。

代表性地，在一个方面，外科机器人系统包括手术台、外科机器人操纵器、接近传感器和处理器。外科机器人操纵器可联接到手术台并且包括通过多个接头联接在一起的多个连接件，该多个接头能够操作以相对于彼此移动以移动外科机器人操纵器，当移动外科机器人操纵器时，多个连接件或多个接头中的至少一者具有面向多个连接件或多个接头中的另一者的一部分。接近传感器可附接到多个连接件或多个接头中的至少一者的该部分，并且能够操作以在外科机器人操纵器与物体碰撞之前检测物体并输出对应的检测信号。处理器能够操作以接收该对应的检测信号并使外科机器人操纵器或物体参与碰撞规避操作。在一些方面，外科机器人操纵器可包括外科机器人臂，并且接近传感器是电容式悬停感测组件，该电容式悬停感测组件联接到多个连接件或多个接头中的至少一者的弯曲部分，当外科机器人臂正在执行外科规程时该弯曲部分面向手术台。在一些方面，外科机器人操纵器可包括外科机器人臂，由多个接头联接在一起的多个连接件包括由枢转接头联接在一起的第一连接件和第二连接件，并且当第一连接件或第二连接件围绕枢转接头枢转时，接近传感器联接到第一连接件的面向第二连接件的一部分。外科机器人操纵器可包括外科机器人臂，并且该部分是接头的位于多个连接件中的至少两个连接件之间的一部分，并且当外科机器人臂正在移动时，该部分面向连接件中的至少一个连接件。在另外的方面，外科机器人操纵器可以是联接到外科机器人臂的工具驱动器，并且接近传感器联接到工具驱动器。工具驱动器可包括近侧部分和远侧部分，该远侧部分在外科规程期间与近侧部分相比更远离手术台，并且接近传感器联接到近侧部分。接近传感器可包括被布置成图案的多个电容垫，并且该多个电容垫基于一个或多个电容垫处的电容变化，来检测物体与外科机器人操纵器的接近度。接近传感器能够操作以检测物体与外科机器人操纵器的接近度和物体类型，并且基于接近度和物体类型，处理器确定碰撞规避操作。处理器可使外科机器人操纵器参与碰撞规避操作，并且碰撞规避操作包括终止外科机器人操纵器的移动。处理器可使物体参与碰撞规避操作，并且碰撞规避操作包括移动该物体，使得其不在外科机器人操纵器的移动路径中。处理器还能够操作以基于检测信号发起警示用户即将发生碰撞的警报。

在另一个方面，用于外科机器人操纵器的碰撞规避方法可包括：使用接近感测组件检测物体与外科机器人操纵器的距离，其中该外科机器人操纵器包括通过多个接头联接在一起的多个连接件，该多个接头能够操作以相对于彼此移动，从而移动外科机器人操纵器并且当外科机器人操纵器正在移动时，接近感测组件联接到多个连接件中的至少一个连接件的面向多个连接件中的另一个连接件的一部分。该方法还包括：通过将物体的所检测到的距离与预定碰撞规避距离进行比较，来确定物体与外科机器人操纵器之间的碰撞是否即将发生，该预定碰撞规避距离对应于将要在物体和外科机器人操纵器之间保持以规避碰撞的预定距离。此外，基于该确定，该方法使得外科机器人操纵器或物体参与防止外科机器人操纵器与物体碰撞的碰撞规避操作。在一些方面，基于该确定，使外科机器人操纵器参与碰撞规避操作，并且其中碰撞规避操作包括终止外科机器人操纵器的移动。在一些方面，该方法还包括：使用接近感测组件检测物体类型，并且基于物体的距离和物体类型，确定碰撞规避操作。碰撞规避操作可包括当物体类型是人时终止外科机器人操纵器的移动，或者当物体类型是另一外科机器人操纵器时使物体移动。预定碰撞规避距离可根据物体类型而不同。该方法还可包括：使用接近感测组件确定物体相对于由多个接头联接在一起的多个连接件中的一个特定连接件的位置，并且基于物体距外科机器人操纵器的距离和物体距外科机器人操纵器的位置，来确定碰撞规避操作。在一些方面，多个连接件中的至少一个连接件能够操作以沿第一方向移动，并且接近感测组件联接到多个连接件中的至少一个连接件的面向第一方向的弯曲部分。

在另外的方面，外科机器人操纵器包括外科机器人臂，该外科机器人臂包括至少七个连接件和使该至少七个连接件相对于彼此移动的至少七个接头，并且当第一连接件围绕第一接头枢转时，接近感测组件联接到第一连接件的面向第二连接件的一部分。外科机器人操纵器可包括联接到外科机器人臂的工具驱动器，该外科机器人臂联接到手术台，并且接近感测组件联接到工具驱动器的近侧部分或远侧部分，其中工具驱动器的近侧部分在外科机器人操作期间面向手术台，或者工具驱动器的远侧部分背向台。

上述发明内容不包括本发明的所有方面的详尽列表。可以设想的是，本发明包括所有系统和方法，该系统和方法可由上文概述的各个方面的所有合适组合以及下文具体实施方式中公开并且在随本专利申请提交的权利要求书中特别指出的那些来实施。此类组合具有未在上述发明内容中具体叙述的特定优点。

附图说明

本发明的实施方案以举例的方式而非限制的方式在附图的图中示出，在附图中类似的附图标号是指类似的元件。应当指出的是，在本公开中提到本发明的“一个”或“一种”实施方案未必是同一实施方案，并且它们是指至少一个。另外，为了简洁和减少附图的总数，可使用给定附图来示出本发明的多于一个实施方案的特征，并且对于给定实施方案可能并非需要附图中的所有元件。

图1是根据一个实施方案的手术场所中的示例性外科机器人系统的图解视图。

图2是根据一个实施方案的包括电容式悬停感测组件的外科机器人臂的图解视图。

图3是根据另一个实施方案的外科机器人臂的图解视图。

图4是根据一个实施方案的使用电容式悬停感测组件来防止外科机器人臂碰撞的示例性过程的框图。

图5是根据一个实施方案的使用电容式悬停感测组件来防止外科机器人臂碰撞的示例性过程的框图。

图6是根据一个实施方案的示例性电容式悬停感测组件的图解视图。

图7是根据一个实施方案的使用电容式悬停感测组件来防止外科机器人臂碰撞的示例性过程的框图。

具体实施方式

在各种实施方案中，参见附图进行描述。然而，某些实施方案可以在没有这些具体细节中的一个或多个具体细节的情况下实施，或者可以与其他已知的方法和配置结合实施。在以下描述中，列出许多具体细节，诸如特定配置、尺寸和过程，以提供对实施方案的全面理解。在其他情况下，没有特别详细地描述众所周知的工艺和制造技术，以免不必要地模糊描述。本说明书通篇提及的“一个实施方案”、“实施方案”等意指所述的特定特征、结构、配置或特性包括在至少一个实施方案中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“一个实施方案”、“实施方案”等不一定是指同一实施方案。此外，在一个或多个实施方案中，具体特征、结构、配置或特性可以任何合适的方式组合。

另外，本文所用的术语只是为了描述具体方面的目的，并非旨在对本发明进行限制。为了便于描述，本文可使用空间相关的术语(诸如“在......下方”、“在......下面”、“下部”、“在......上方”、“上部”等来描述一个元件或特征与另一个元件或特征的关系，如图所示。应当理解，这些空间相关的术语旨在涵盖使用或操作中装置除附图中所描绘的取向之外的不同取向。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为对于其他元件或特征“在其下面”或“在其下方”的元件将对于其他元件或特征“在其上方”。因此，示例性术语“在......下面”可涵盖上方和下方的取向两者。该装置可以其他方式取向(例如，旋转90度或位于其他取向)，并且相应地解释了本文所用的空间相关的描述符。

如本文所用，除非上下文另有说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“该/所述”旨在包括复数形式。还应当理解，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。

如本文所用，术语“或”和“和/或”应理解为包含性的或意指任何一种或任何组合。因此，“A、B或C”或“A、B和/或C”意指“以下中的任一者：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C。”仅当元件、功能、步骤或动作的组合以某种方式固有地相互排斥时，才会出现该定义的例外。

此外，在整个说明书中使用相对术语可表示相对位置或方向。例如，“远侧”可指示远离参考点(例如，远离用户)的第一方向。类似地，“近侧”可指示在与第一方向相反的第二方向上(例如，朝向用户)的位置。然而，提供此类术语是为了建立相对参照系，并非旨在将任何特定外科机器人部件的使用或取向限制为下文各种实施方案中所述的特定配置。

参见图1，这是手术场所中的示例性外科机器人系统100的图解视图。外科机器人系统100包括用户控制台102、控制塔103以及外科机器人平台105(例如手术台、床等)处的一个或多个外科机器人臂104。系统100可结合用于对患者106执行外科手术的任何数量的装置、工具或附件。例如，系统100可包括用于执行外科手术的一个或多个外科工具107。外科工具107可以是附接到外科臂104的远侧端部的端部执行器，以用于执行外科规程。

每个外科工具107可在外科手术期间手动操纵、机器人操纵或两者。例如，外科工具107可以是用于进入、查看或操纵患者106的内部解剖结构的工具。在一个实施方案中，外科工具107为可抓紧患者的组织的抓紧器。外科工具107可由床边操作者108手动控制；或者其可经由其所附接的外科机器人臂104的致动移动而由机器人控制。机器人臂104被示出为台上安装系统，但是在其他配置中，臂104可安装在手推车、天花板或侧壁中，或者安装在另一个合适的结构支撑件中。

一般来讲，远程操作者109(诸如外科医生或其他操作者)可使用用户控制台102远程操纵臂104和/或所附接的外科工具107，例如远程操作。用户控制台102可位于与系统100的其余部分相同的手术室中，如图1所示。然而，在其他环境中，用户控制台102可位于相邻或附近的房间中，或者其可位于远程位置，例如，在不同的建筑物、城市或国家中。用户控制台102可包括座椅110、脚动控制件113、一个或多个手持用户输入装置(UID)114以及至少一个用户显示器115，该用户显示器被配置成显示例如患者106体内的手术部位的视图。在示例性用户控制台102中，远程操作者109坐在座椅110中并查看用户显示器115，同时操纵脚动控制件113和手持式UID 114，以便远程控制臂104和外科工具107(其安装在臂104的远侧端部上)。

在一些变型中，床边操作者108还可以“床上”模式操作系统100，其中床边操作者108(用户)现在位于患者106的一侧并且同时正在操纵机器人驱动的工具(附接到臂104的端部执行器)，例如，用一只手握持手持式UID 114和手动腹腔镜工具。例如，床边操作者的左手可操纵手持式UID以控制机器人部件，而床边操作者的右手可操纵手动腹腔镜工具。因此，在这些变型中，床边操作者108可对患者106执行机器人辅助微创手术和手动腹腔镜手术两者。

在示例性规程(外科手术)期间，以无菌方式对患者106进行准备并盖布以实现麻醉。在机器人系统100的臂处于收起构型或缩回构型时，可手动地执行对手术部位的初始接近(以便于接近手术部位)。一旦完成接近，就可执行机器人系统100(包括其臂104)的初始定位或准备。接着，外科手术继续，其中用户控制台102处的远程操作者109利用脚动控制件113和UID 114来操纵各种端部执行器以及可能的成像系统，以执行外科手术。还可由身着无菌衣的床边人员(例如，床边操作者108)在手术床或手术台处提供手动辅助，该床边人员可对机器人臂104中的一个或多个机器人臂执行任务，诸如回缩组织、执行手动重新定位和工具更换。也可存在非无菌人员以在用户控制台102处辅助远程操作者109。当规程或外科手术完成时，系统100和用户控制台102可被配置或设置成处于便于术后规程(诸如清洁或消毒)以及保健记录经由用户控制台102输入或打印的状态。

在一个实施方案中，远程操作者109手持并移动UID 114，以提供输入命令，从而使机器人系统100中的机器人臂致动器117移动。UID 114可例如经由控制台计算机系统116通信地联接到机器人系统100的其余部分。UID 114可生成对应于UID 114的移动的空间状态信号，例如UID的手持式外壳的位置和取向，并且空间状态信号可以是控制机器人臂致动器117的运动的输入信号。机器人系统100可使用源自空间状态信号的控制信号来控制致动器117的成比例运动。在一个实施方案中，控制台计算机系统116的控制台处理器接收空间状态信号并生成对应的控制信号。基于控制致动器117如何通电以移动臂104的区段或连接件的这些控制信号，附接到臂的对应外科工具的移动可模拟UID 114的移动。类似地，远程操作者109与UID 114之间的交互可生成例如抓持控制信号，该抓持控制信号导致外科工具107的抓紧器的钳口闭合并抓持患者106的组织。

外科机器人系统100可包括若干UID 114，其中为控制相应臂104的致动器和外科工具(端部执行器)的每个UID生成相应的控制信号。例如，远程操作者109可移动第一UID114以控制位于左机器人臂中的致动器117的运动，其中致动器通过移动臂104中的连杆、齿轮等来响应。类似地，远程操作者109对第二UID 114的移动控制另一个致动器117的运动，这继而使机器人系统100的其他连杆、齿轮等移动。机器人系统100可包括固定到患者的右侧的床或台的右臂104，以及位于患者的左侧的左臂104。致动器117可包括一个或多个马达，控制该一个或多个马达，使得它们驱动臂104的接头旋转，以例如相对于患者改变附接到该臂的外科工具107的内窥镜或抓紧器的取向。同一臂104中的若干致动器117的运动可由从特定UID 114生成的空间状态信号控制。UID 114还可控制相应外科工具抓紧器的运动。例如，每个UID 114可生成相应的抓持信号以控制致动器(例如，线性致动器)的运动，该致动器在外科工具107的远侧端部处打开或闭合抓紧器的钳口以抓持患者106体内的组织。

在一些方面，平台105和用户控制台102之间的通信可通过控制塔103，该控制塔可将从用户控制台102(并且更具体地从控制台计算机系统116)接收的用户命令转换成传输到机器人平台105上的臂104的机器人控制命令。控制塔103还可将状态和反馈从平台105传输回用户控制台102。可使用各种数据通信协议中的任何合适的数据通信协议经由有线和/或无线链路通信连接机器人平台105、用户控制台102和控制塔103。任何有线连接可任选地内置于手术室的地板和/或墙壁或天花板中。机器人系统100可向一个或多个显示器提供视频输出，包括手术室内的显示器以及经由互联网或其他网络访问的远程显示器。还可加密视频输出或馈送以确保隐私，并且视频输出的全部或部分可保存到服务器或电子保健记录系统。

图2是根据一个实施方案的包括电容式悬停传感器的外科机器人操纵器的图解视图。外科机器人操纵器200可包括具有第一区段202和第二区段204的外科机器人臂。第一区段202可包括近侧端部202a和远侧端部202b。第二区段204还可包括近侧端部204a(例如，连接到第一区段202的远侧端部202b)和远侧端部204b。外科机器人操纵器200还可包括联接到第二区段204的远侧端部204b的俯仰组件220。工具驱动器228可以联接到俯仰组件220。工具驱动器228可以或可以不从俯仰组件220(以及因此构成外科机器人臂的区段202、204)移除。

第一区段202的近侧端部202a可联接到固定(或相对固定)结构(诸如手术台)，并且可被称为臂200的第一端部。第二区段204的远侧端部204b可被称为臂200的第二端部。另外，第一区段202在本文中可被称为“笛卡尔臂202”，因为(如下所述)第一区段202可用于将第二区段204移动到患者身体上的手术部位处的位置(例如，使用三维空间中的xyz坐标)。第二区段204在本文中有时可被称为“球形臂204”。

第一区段202包括第一连接件206、第二连接件208、第三连接件210、第四连接件212和第五连接件214。在图2所示的实施方案中，这些连接件被实现为并且在本文中可被称为基部连接件206、肩部俯仰连接件208、肩部滚动连接件210、肘部连接件212和前臂连接件214。基部连接件206被构造成可移除地附接到结构，诸如手术台250。每个连接件具有近侧端部(最靠近第一区段202的近侧端部202a联接的端部)和远侧端部(最远离近侧端部202a联接的端部)，它们联接到相邻结构或连接件以形成数个接头(例如，接头J0至接头J5)，这些接头能够操作以使各种连接件根据数个自由度(DOF)相对于彼此移动。

类似地，第二区段204包括第一连接件216、第二连接件218和俯仰组件220。俯仰组件220包括第一连接件222和第二连接件224。在图2所示的实施方案中，第二区段204的各种连接件被实现为并且在本文中可被称为球形臂基部连接件216、球形臂滚动连接件218、俯仰A连接件222和俯仰B连接件224。每个连杆联接到相邻连杆(或结构)以形成数个接头模块(例如，接头J5至接头J7)，这些接头模块允许一个连接件根据数个自由度(DOF)相对于另一个连接件移动。每个接头(例如，J0至J7)可以与驱动一个连接件相对于另一个连接件沿着接头移动的马达相关联。

代表性地，连接件206可以在其近侧端部处在初始接头J0处联接到诸如手术台的结构，并且与能够操作以驱动连接件206相对于手术台移动的马达(例如，在连接件206的外壳内)相关联。连接件208可在具有旋转轴线A(“轴线A”)的第一接头J1处可旋转地联接到连接件206，使得相关联的马达使连接件208围绕轴线A枢转。连接件210在具有旋转轴线B(“轴线B”)的第二接头J2处可旋转地联接到连接件208，使得相关联的马达使连接件210围绕轴线B滚动。连接件212在具有旋转轴线C(“轴线C”)的第三接头J3处可旋转地联接到连接件210，使得相关联的马达使连接件212围绕轴线C枢转。连接件214在具有旋转轴线D(“轴线D”)的第四接头J4处可旋转地联接到连接件212，使得相关联的马达使连接件214围绕轴线D枢转。连接件214(例如，第一区段的最远侧连接件)可在具有旋转轴线E(“轴线E”)的第五接头J5处联接到连接件216(例如，第二区段204的最近侧连接件)，使得相关联的马达使连接件216(以及因此整个球形臂204)围绕轴线E枢转。连接件216可在具有旋转轴线F(“轴线F”)的第六接头J6处联接到连接件218，使得相关联的马达使连接件218围绕轴线F滚动。俯仰组件220(例如，俯仰A连接件222)在具有旋转轴线G(“轴线G”)的第七接头J7处可旋转地联接到连接件218，使得相关联的马达使俯仰组件220(例如，俯仰A连接件222)围绕轴线G枢转。俯仰组件220还可以被认为具有另一个接头，例如在由邻接的连接件222、224形成的第八接头J8处，该接头允许连接件222、224中的一个连接件相对于另一个连接件移动。然后将工具驱动器228联接到俯仰组件220(例如，经由连接件224)。工具驱动器228被构造成与套管针(可拆卸、可替换的)接合并且操纵与其相关联的外科工具(未示出)。

由于连接件/接头的构造，外科机器人臂200可被操纵以执行任何数量的外科规程。然而，此类操纵也可能对周围环境中可能在外科机器人臂200的移动范围内的物体造成风险。代表性地，在外科规程期间，人(例如，患者、外科医生、助手等)可将身体部分定位在外科机器人臂200的移动范围内。如果人不知道臂200的移动(例如，助手正在看显示器、外科手术期间手术台上的患者等)，则当臂200的一部分从一种构型移动到另一种构型时，他们可能有被臂的一部分碰到的风险。如果人的手或其他身体部位悬停得太靠近朝向另一个连接件移动的连接件(或接头)，则他们的手(或其他身体部位)甚至可能被夹在连接件之间。另外，外科机器人臂200的移动范围内的物体可以是另一个外科部件，该另一个外科部件不能容易地避开或以其他方式移出臂200。例如，外科部件可以是臂200联接的手术台250或另一个外科机器人臂(例如，参见图1的臂104)。此外，在使用便携式外科部件或装置的外科环境中，诸如在这里的情况下，碰撞规避可能特别困难，因此不存在系统可容易地控制和/或排除故障的固定环境。

为了规避外科机器人臂200与手术场所内的物体之间的碰撞，外科机器人臂200因此还包括一个或多个电容式悬停传感器252，该一个或多个电容式悬停传感器沿着外科机器人臂200的碰撞检测区域或区策略性地定位。外科机器人臂200的碰撞检测区域或区是外科机器人臂200的在碰撞之前可能接触手术场所内的非预期物体，或将靠近非预期物体的部分，使得它们可用于检测碰撞。换句话讲，碰撞检测区域或区不旨在包括例如外科机器人臂200的部分，人将有意使用该部分来控制、操纵或以其他方式移动外科机器人臂200。

代表性地，在一个方面，碰撞检测区域是外科机器人臂连接件206、208、210、212、214、216、218、俯仰组件连接件222、224和/或工具驱动器228的外壳(例如，面板)的表面或部分，当连接件在接头处弯曲、折叠、塌缩或以其他方式进行关节运动时，该工具驱动器可彼此交接，并且朝向彼此移动，使得物体可能被无意地夹在其间。代表性地，碰撞检测区域可以是机器人臂连接件206、208、210、212、214、216、218、俯仰组件连接件222、224和/或工具驱动器228的面向与外科部件移动的方向相同的方向的表面或部分。例如，碰撞检测区域可以是外科机器人臂连接件206、208、210、212、214、216、218、俯仰组件连接件222、224和/或工具驱动器228的弯曲表面或部分，其可以被认为是内表面或部分，或者对于连接件轴线A-F向内的或由连接件轴线A-F界定的表面或部分。图3示出了代表性内部区域302，该代表性内部区域被认为是对于图3所示轴线A-F向内的、由轴线A-F界定的或大致在轴线A-F和手术台250之间。因此，如本文所用，术语“内部”或“向内”表面或部分可旨在指形成外科机器人操纵器的内角(例如，由外科机器人操纵器和手术台界定的区域302内的角度)的外科部件的表面或部分。换句话讲，碰撞检测区域可以是外科机器人臂连接件206、208、210、212、214、216、218、俯仰组件连接件222、224和/或工具驱动器228的弯曲表面或部分，其在外科规程期间通常面向手术台250和/或手术台250上的患者。

现在返回图2，代表性电容式悬停感测组件252被示出为定位在连接件210、214和216的内表面或部分处的碰撞检测区域处。代表性地，连接件214可如箭头所示围绕接头J3朝向连接件210枢转，并且连接件216可如箭头所示围绕接头J5朝向连接件210和/或214枢转。如果人的手在连接件210、214和/或216朝向彼此枢转时定位在例如接头J3、接头J5和/或连接件中的任一个连接件附近，则用户的手可能被夹在连接件之间。因此，一个或多个电容式悬停感测组件252可以定位在移动连接件210、214和/或216的面向移动方向的表面或部分处，使得其可以检测到：连接件210、214和/或216越来越靠近手并且输出使得系统例如停止当前移动的信号，直到不再检测到用户的手为止。虽然电容式悬停感测组件252被示出为位于连接件210、214和216处，但是可以设想的是，它们可以位于处于碰撞风险的外科机器人臂的任何部分的任何碰撞检测区域、内表面或内部部分处。

代表性地，在一个方面，电容式悬停感测组件252可以位于碰撞检测区域处，该碰撞检测区域由接头J0至接头J8中的一个或多个接头的内部或面向内的表面或部分形成。例如，枢转接头J1、J3和J7的内表面，如图2所示，其允许相邻的连接件朝向彼此枢转或旋转。在这方面，如果用户的手或其他物体定位在朝向另一个连接件旋转的一个连接件附近，则相应接头处的电容式悬停感测组件252可以检测连接件之间的手，或者检测到接头越来越靠近手，并输出使系统停止当前移动的信号，直到不再检测到用户的手为止。

在另外的实施方案中，可以设想的是，外科机器人臂200的最远侧部分的内部(或向内)部分、外部(或向外)部分或数个其他部分可能处于碰撞风险，因为该部分有时可能经历最大的移动范围并且/或者在手术区域内靠近更多的物体。代表性地，当外科机器人臂200例如从收起构型移动到外科位置时，工具驱动器228可以经历相对较大的移动范围，并且可以经过手术区域内的任何数量的物体。此外，工具驱动器228可以比构成外科机器人臂200的连接件/接头突出或以其他方式伸出得更远，从而使其更易于碰撞。此外，由于工具驱动器228接合套管针，该套管针继而接合外科工具，因此工具驱动器228可相对靠近患者。因此，工具驱动器228可以具有一个或多个电容式悬停感测组件，该一个或多个电容式悬停感测组件是沿着处于碰撞风险的如前所述的内部外壳表面或部分(例如，面向手术台和/或位于区域302内的表面)、外部外壳表面或部分(例如，背向手术台和/或位于区域302之外的表面)或任何其他表面的。例如，电容式悬停感测组件252可位于工具驱动器228的顶部部分260和远侧部分262处，如图2所示。在这方面，如果人(例如，助手)例如在患者处并且因此在工具驱动器228附近握持或操作手动工具，则可以检测到工具驱动器228在他们使用手动工具(或朝向工具驱动器228的人)时朝向人的移动，并且防止碰撞。此外，电容式悬停感测组件252可以沿着工具驱动器228的近侧部分264或工具驱动外壳的任何其他部分定位，该工具驱动外壳的任何其他部分在外科规程期间具有到达患者的直线，或者以其他方式将被认为在外科规程期间最靠近患者。然而，可以设想的是，一个或多个电容式悬停感测组件可以定位在工具驱动器228的外壳的其他部分上，例如，底部部分266或侧壁268。

现在将参见图4讨论使用电容式悬停感测组件检测物体并防止碰撞的一个代表性方法。代表性地，图4示出了电容式悬停感测系统400，该电容式悬停感测系统包括联接到外科机器人臂404的电容式悬停感测组件402。电容式悬停感测组件402可包括由任何种类的导电材料制成的一个或多个电容垫、线、区等，该导电材料允许对传感器附近的物体进行电容感测，而不使物体的任何部分物理地接触传感器。代表性地，电容构件中的每个电容构件可由铜材料制成，该铜材料形成在外科机器人臂404之上、之中或以其他方式联接到外科机器人臂。向电容构件施加电压导致在电容构件中的每个电容构件处形成静电场。当使导电的或具有不同于空气的介电常数的物体(例如用户的手的任何部分)紧邻电容构件时，其改变局部电场，继而改变每个构件处的电容。这种电容变化可由组件402检测并作为传感器信号输出到控制器/处理器414，以确定/测量物体406相对于组件402和外科机器人臂404的接近度、位置定位、位移、移动等。控制器/处理器414可继而向外科机器人臂404发送使其例如停止移动的机器人控制信号，从而规避碰撞。

现在更详细地参见图4所示的电容式悬停感测系统400，可以看出，系统400包括碰撞规避范围408，其对应于将要在外科机器人臂404和物体406之间保持以规避碰撞的期望最小间距。碰撞规避范围408可以是编程到系统400中的预定或校准范围。系统400还包括实际物体范围410，该实际物体范围对应于外科机器人部件404与所检测到的物体406之间的实际间距。电容式悬停感测组件402被配置成输出对应于这些检测参数的信号，例如输出信号418，这些检测参数可用于确定是否满足物体406与外科机器人部件404之间的期望间距以规避碰撞。代表性地，当物体406被放置在组件402上方时，感测组件402将物体406的存在检测为相关联的电容构件中的任一个或多个电容构件处的电容变化，并且这种电容变化作为对应的输出信号418被发送到系统控制器414，该系统控制器继而使用该信息来确定(例如，测量)物体406与感测组件402之间的实际距离(D2)。然后控制器414将对应于避免碰撞所需的最小距离的碰撞规避距离(D1)与实际距离(D2)进行比较。碰撞规避距离(D1)可为预定义的固定值或值范围416，其表示感测坐标/测量系统中的规避范围408。该值或范围416可在整个操作期间保持固定或动态调整，例如，取决于所测量的机器人移动速度。对应于距离(D1)的值或范围416可被输入到控制器414和/或由控制器存储。当确定实际物体距离(D2)等于或小于碰撞规避距离(D1)时，系统确定即将发生(或已发生)碰撞并进入碰撞规避模式。在该模式下，控制器414向外科机器人臂404发送使外科机器人臂404参与碰撞规避操作的机器人命令信号420。碰撞规避操作可以是例如停止移动、改变轨迹或参与将规避碰撞的某种其他运动。此外，由于除了能够确定物体406与外科机器人臂404的接近度之外，还知道感测组件402位于外科机器人臂404的哪个连接件/接头处，系统400可确定碰撞的大致位置，并且还使用碰撞位置信息来确定适当的碰撞规避操作以规避碰撞。例如，如果在感测组件402附近在外科机器人臂404的近侧端部附近的连接件(例如，图2的连接件206、208、210、212中的一个连接件)处检测到物体406，但不是在外科机器人臂404的远侧端部处的连接件(例如，连接件214、216、218中的一个连接件)时，系统400确定碰撞可能发生在外科机器人臂404的近侧端部附近，并相应地确定适当的规避操作。另一方面，当确定实际物体距离(D2)大于碰撞规避距离(D1)时，系统确定物体处于距外科机器人臂404的安全距离，并且不需要碰撞规避操作(例如，外科机器人臂404可保持其当前操作模式)。

在另外的实施方案中，可以设想的是，当物体406是外科机器人系统的部件时，例如另一个外科机器人臂(例如，参见图1的外科机器人臂104)、手术台、工具等，代替外科机器人臂404或除了外科机器人臂之外，机器人命令信号422可被发送到物体406，以使物体参与碰撞规避操作。碰撞规避操作可使得物体406例如重新定位其自身、改变轨迹或参与将规避碰撞的某种其他移动。例如，外科机器人臂404在手术场所内的移动的位置和/或轨迹由控制器414判断。因此，当检测到另一个外科机器人臂挡住外科机器人臂404时，系统400可向另一个外科机器人臂输出使其被重新配置或以其他方式移动的机器人命令信号422，使得其在外科机器人臂404的移动轨迹之外。此外，控制器414可使被检测为处于外科机器人臂404的路径中的任何数量的物体移动或以其他方式重新配置，以规避碰撞。

此外，除了或代替自动使外科机器人臂404、物体406或手术场所内的另一个物体一旦检测到即将发生的碰撞就参与碰撞规避操作，控制器414可发起警报(例如，音频、触觉等)以警示用户即将发生碰撞。然后，用户可确定最佳行动方案，以规避碰撞。例如，警报可以是声音警报，其充分警示用户他们可能有身体部分将要夹在外科机器人臂404的连接件之间，并且基于该警示，用户可移动他们的身体部分以规避碰撞，而不中断系统参与的任何机器人操作。

还可以设想的是，在一些实施方案中，除了检测物体相对于外科机器人臂的存在和定位之外，电容式悬停感测组件可以用于确定物体的类型，以及电容式悬停感测组件的灵敏度和/或根据物体的类型而调谐的整个系统的响应。现在将参见图5讨论用于使用电容式悬停感测组件检测物体类型并防止碰撞的一个代表性系统。代表性地，类似于图4，图5示出了系统500，该系统包括：电容式悬停感测组件502，该电容式悬停感测组件联接到外科机器人臂504；以及控制器514，该控制器用于从感测组件502接收信号512、516和518并将对应的机器人命令信号520输出到外科机器人臂504。然而，在该实施方案中，存在数个碰撞规避范围522、524、526，这些范围根据由电容式悬停感测组件502检测到的物体506、508或510的类型而变化。代表性地，在一些情况下，相比于与另一个物体发生的碰撞，与一个物体发生的碰撞可能更危险，在整个系统内产生更多风险，或者以其他方式更有必要防止。例如，相比于与手术台或可移开的另一个物体(例如，另一个外科机器人臂)发生的碰撞，与患者发生的碰撞可被认为是更危险的，因为其产生更大的风险和/或更有必要防止。因此，系统500还可被配置为确定物体的类型，并且对于与物体发生的碰撞更敏感，该物体被确定为处于比被确定为处于较低安全风险的物体更高的安全风险。可基于由电容式悬停感测组件502检测到的物体的电容值来确定该物体的类型。具体地讲，由不同材料制成的物体将具有不同的电容值。例如，对应于金属表面的电容值将高于对应于人的电容值。因此，在物体506包括第一材料、物体508包括第二材料并且物体510包括第三材料的情况下，它们各自将分别具有不同的电容值C1、C2和C3。这些不同的电容值C1、C2和C3可以由控制器514从感测组件503输出信号512、516和518来确定。控制器514被进一步编程为根据所检测到的电容值C1、C2或C3来确定物体(或可能的物体)。例如，电容值C1可为高的，并且因此被确定为对应于包括金属材料的物体，例如金属手术台。电容值C3可为低的，并且因此被确定为对应于人的物体。电容值C2可为介于C1和C3之间的某个值，并且因此被确定为对应于诸如外科机器人臂的物体，该物体可包含具有介于金属和人之间的某个值的电容值的材料。

系统500的碰撞灵敏度和/或响应可根据物体而进一步调谐。例如，图5示出了根据三种不同类型的物体506、508和510而调谐的系统500的灵敏度。代表性地，系统500被示出为对于与物体506发生的碰撞(例如，最小碰撞风险)最不敏感，对于与物体508发生的碰撞(例如，更大碰撞风险)更敏感，并且对于与物体510发生的碰撞(例如，最大碰撞风险)最敏感。例如，当确定物体510是人(例如，检测到低电容值C3)时，系统500将要进入碰撞模式并且比以下情况更快地参与碰撞防止动作：确定物体508是手术台(例如，所检测到的较高电容值C2)或确定物体506为外科机器人臂(例如，所检测到的较高电容值C1)。因此，当感测到物体510处于与感测组件502相距相对较大距离(DC3)的碰撞规避范围526(例如，规避碰撞的期望最小间距)时，针对物体510(例如，患者)触发碰撞规避模式。另一方面，针对物体506(例如，外科机器人臂)和物体508(例如，手术台)的碰撞规避模式可以在碰撞规避范围522和524处触发，这两个范围分别设置在距感测组件502较短距离(DC1)和(DC2)处。换句话讲，在触发碰撞规避模式和任何碰撞规避操作之前，外科机器人臂404可比物体510更靠近物体506和508。这种情况可能是因为，如前所述，当外科机器人臂504紧邻无生命物体(即，不是人)和/或另一个外科机器人部件(例如，外科机器人臂或手术台)时，风险水平被认为低于当其即将与人碰撞时的风险水平，该无生命物体和/或另一个外科机器人部件本身可被移动或被重新配置以规避碰撞。例如，外科机器人臂可被重新配置，使得其现在可到达患者体内的期望位置而不碰到台或患者。另外，类似于系统400，代替或除了向外科机器人臂504发送机器人命令信号之外，系统500还可被配置成向手术场所内的另一个外科机器人部件或其他部件发送机器人命令信号，以使该部件参与碰撞规避操作(例如，移动、重新定位其自身等)。此外，如前所述，除了或代替自动使外科机器人部件中的一个外科机器人部件一旦检测到即将发生的碰撞就参与碰撞规避操作，系统500可发起警报(例如，音频、触觉等)以警示用户即将发生碰撞。例如，在确定物体是辅助操作的人(例如，在工具驱动器的远侧端部附近检测到该人)的情况下，警示用户移动其身体部位以规避碰撞而不中断系统参与的任何机器人操作所必需的所有警报为声音警报。

现在更详细地参见电容式悬停感测组件，图6示出了电容式悬停感测组件的一个代表性实施方案，其可以结合到先前讨论的系统或部件中的任何一个或多个系统或部件中。电容式悬停感测组件600可包括支撑构件602以及电容构件604的布置。电容构件604可由任何种类的导电材料制成，该导电材料允许对传感器附近的物体进行电容感测，而不使物体的任何部分物理地接触传感器。电容构件604在本文中可被称为电容垫、电容区、电容线等，具体取决于它们相对于支撑构件的特定尺寸、形状和/或配置。代表性地，电容构件604中的每个电容构件可由铜材料制成，该铜材料形成在支撑构件602之上、之中或以其他方式联接到该支撑构件，该支撑构件可以是由绝缘材料(例如，塑料、陶瓷等)制成的任何结构。向电容构件604施加电压导致在电容构件604件中的每个电容构件处形成静电场。当使导电的或具有不同于空气的介电常数的物体606(例如用户的手的任何部分)紧邻电容构件604时，其改变局部电场，继而改变每个构件604处的电容。电容构件604中的每个电容构件处的这种电容变化可由组件600感测，并作为传感器信号输出到外科机器人系统100的控制器/处理器，以确定/测量物体606相对于组件600和传感器组件600所联接的任何外科机器人部件的电容、接近度、位置、定位、位移、移动等。控制器/处理器继而可使相关联的外科机器人部件参与碰撞规避操作，而不在物体606与部件之间发生直接接触。

在该实施方案中，电容构件604被布置成饼形图案，该饼形图案允许检测物体606的线性移动和角移动两者。例如，物体606的线性移动由箭头608示出，并且角移动由箭头610示出。在该方面，电容构件604可包括电容构件604A、604B和604C，它们各自形成为基本上三角形形状的件，所述件一起构成圆形电容式悬停感测区。电容构件604A至604C中的每个电容构件可以由导电材料制成，如前所述，该导电材料可以在施加电压时在电容构件604A至604C中的每个电容构件处形成静电场。当使物体606紧邻电容构件604A至604C时，其改变局部电场，继而改变构件604A至604C中的每个构件的电容。电容构件604A至604C中的每个电容构件处的这种电容变化可用于确定物体606的线性移动308和/或角运动610，而不使物体606物理地接触部件。例如，可初始检测物体606在电容构件604A、604C上方的悬停，然后检测物体606在电容构件604A、604B上方的悬停。这可能发生在例如以下情况下：用户的手掌最初定位在电容构件604A上方并且手指定位在电容构件604C上方，然后用户如箭头610(在x-y平面中)所示向右旋转他们的手，使得当手掌保持在电容构件604A上方时，手指现在在电容构件604B上方而不是在构件604C上方。电容式悬停感测组件600可将此类移动检测为例如构件604A、604C处的电容的初始变化，之后是构件604B处的电容的变化，并且构件604C返回到其初始状态。电容式悬停感测组件600可将对应的信号输出到外科机器人系统控制器/处理器，以用于确定物体606是否太靠近以及是否需要碰撞规避操作。

还应当理解，在一些实施方案中，感测组件600可被集成到本文所讨论的外科机器人部件中的任何一个或多个外科机器人部件。例如，电容构件可由导电材料制成，该导电材料被直接印刷到外科机器人臂(例如，外科机器人臂104或200)的表面(即，支撑构件)上形成期望的布置或图案，或者被蚀刻到外科机器人部件的表面中。该表面可以是处于碰撞风险的外科机器人部件的任何表面或部分，如前所述。例如，在外科机器人部件是外科机器人臂200的情况下，该表面可以是外科机器人臂连接件或接头的装饰面板或外部壳体的碰撞检测区域、区或部分。另外，在外科机器人部件是手术台的情况下，该表面可以是沿着手术台的一侧的装饰面板的碰撞检测区域或区。在一些方面，支撑构件形成外科机器人部件的装饰面板或外部壳体。因此，应当理解，感测组件600并非旨在限于平面或任何其他形状/尺寸，而是其可被形成或制造成具有适于与任何外科机器人系统部件一起使用的任何尺寸和形状。

图7示出了根据一个实施方案的一个代表性碰撞规避方法的框图。方法700包括检测物体的操作702。可使用如本文先前所讨论的电容式悬停感测组件来检测物体。一旦检测到物体，就可将物体距离与阈值碰撞规避距离进行比较(操作704)，然后将这两个距离进行比较以确定物体距离是否小于碰撞规避距离(操作708)。此外，方法700可包括如先前结合图5所讨论的确定物体的类型的附加操作(操作704)。如果物体距离不小于碰撞规避距离，则方法700返回到操作702并继续物体检测操作。如果物体距离小于碰撞规避距离，则系统进入碰撞规避模式(操作710)。还应当认识到，在一些实施方案中，等于碰撞规避模式距离的物体距离可进一步使得进入碰撞规避模式。在碰撞规避模式710中，该方法在操作712处考虑物体的类型是否是已知的(例如，如操作706所确定的)。如果物体类型未知，则发出停止外科机器人臂的移动的命令，使得外科机器人臂停止移动(操作714)。如果物体类型是已知的并且物体是人(操作716)，则该方法返回到操作714以发起停止外科机器人臂的移动的命令，从而使外科机器人臂停止移动。如果物体不是人，则方法700继续到操作718以确定物体是否是可移动外科机器人部件(例如，另一个外科机器人臂)。如果其不是可移动部件(例如，连接到外科机器人臂的手术台)，则该方法返回到操作714以发起停止外科机器人臂的移动的命令，从而使外科机器人臂停止移动。然而，如果物体是可移动外科机器人部件，则该方法继续到操作720并且发起将可移动部件移动、重新配置、重新定位到非碰撞位置的命令，使得外科机器人臂不与可移动外科机器人部件碰撞。作为上述操作中任一项的替代或补充，一旦检测到物体，系统就可发起警示，诸如声音警报或触觉响应，以警示即将发生的碰撞的使用。应当理解，虽然以一个特定顺序描述了方法700的操作，但是它们可以以任何顺序和组合执行，以规避外科机器人臂与物体的碰撞。

在上述说明书中，已参考本发明的具体示例性实施方案描述了本发明。显而易见的是，在不脱离如以下权利要求书所阐述的本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可对本发明作出各种修改。因此，说明书和附图将被视为示例性而非限制性的。

Claims (20)

1.一种外科机器人系统，包括：

手术台；

外科机器人操纵器，所述外科机器人操纵器联接到所述手术台，所述外科机器人操纵器包括通过多个接头联接在一起的多个连接件，所述多个接头能够操作以相对于彼此移动以移动所述外科机器人操纵器，当移动所述外科机器人操纵器时，所述多个连接件或所述多个接头中的至少一者具有面向所述多个连接件或所述多个接头中的另一者的一部分；

接近传感器，所述接近传感器联接到所述多个连接件或所述多个接头中的所述至少一者的所述部分，所述接近传感器能够操作以在所述外科机器人操纵器与物体碰撞之前检测所述物体并输出对应的检测信号；和

处理器，所述处理器能够操作以接收所述对应的检测信号并使所述外科机器人操纵器或所述物体参与碰撞规避操作。

2.根据权利要求1所述的外科机器人系统，其中所述外科机器人操纵器包括外科机器人臂，并且所述接近传感器是电容式悬停感测组件，所述电容式悬停感测组件联接到所述多个连接件或所述多个接头中的至少一者的弯曲部分，当所述外科机器人臂执行外科规程时所述弯曲部分面向所述手术台。

3.根据权利要求1所述的外科机器人系统，其中所述外科机器人操纵器包括外科机器人臂，由所述多个接头联接在一起的所述多个连接件包括由枢转接头联接在一起的第一连接件和第二连接件，并且当所述第一连接件或所述第二连接件围绕所述枢转接头枢转时，所述接近传感器联接到所述第一连接件的面向所述第二连接件的一部分。

4.根据权利要求1所述的外科机器人系统，其中所述外科机器人操纵器包括外科机器人臂，并且所述部分是接头的位于所述多个连接件中的至少两个连接件之间的一部分，并且当外科机器人臂正在移动时，所述部分面向所述连接件中的至少一个连接件。

5.根据权利要求1所述的外科机器人系统，其中所述外科机器人操纵器包括联接到外科机器人臂的工具驱动器，并且所述接近传感器联接到所述工具驱动器。

6.根据权利要求5所述的外科机器人系统，其中所述工具驱动器包括近侧部分和远侧部分，所述远侧部分在外科规程期间与近侧部分相比更远离所述手术台，并且所述接近传感器联接到所述近侧部分。

7.根据权利要求1所述的外科机器人系统，其中所述接近传感器包括被布置成图案的多个电容垫，并且其中所述多个电容垫基于所述电容垫中的一个或多个电容垫处的电容变化，来检测所述物体与所述外科机器人操纵器的接近度。

8.根据权利要求1所述的外科机器人系统，其中所述接近传感器能够操作以检测所述物体与所述外科机器人操纵器的接近度和所述物体类型，并且基于所述接近度和所述物体类型，所述处理器确定所述碰撞规避操作。

9.根据权利要求1所述的外科机器人系统，其中所述处理器使所述外科机器人操纵器参与所述碰撞规避操作，并且所述碰撞规避操作包括终止所述外科机器人操纵器的移动。

10.根据权利要求1所述的外科机器人系统，其中所述处理器使所述物体参与所述碰撞规避操作，并且所述碰撞规避操作包括移动所述物体，使得所述物体不在所述外科机器人操纵器的移动路径中。

11.根据权利要求1所述的外科机器人系统，其中所述处理器还能够操作以基于所述检测信号来发起警示用户即将发生碰撞的警报。

12.一种用于外科机器人操纵器的碰撞规避方法，所述方法包括：

使用接近感测组件检测物体与外科机器人操纵器的距离，其中所述外科机器人操纵器包括通过多个接头联接在一起的多个连接件，所述多个接头能够操作以相对于彼此移动，从而移动所述外科机器人操纵器，并且当所述外科机器人操纵器正在移动时，所述接近感测组件联接到所述多个连接件中的至少一个连接件的面向所述多个连接件中的另一个连接件的一部分；

通过将所述物体的所检测到的距离与预定碰撞规避距离进行比较，来确定所述物体与所述外科机器人操纵器之间的碰撞是否即将发生，所述预定碰撞规避距离对应于将要在所述物体和所述外科机器人操纵器之间保持以规避碰撞的预定距离；以及

基于所述确定，使所述外科机器人操纵器或所述物体参与防止所述外科机器人操纵器与所述物体碰撞的碰撞规避操作。

13.根据权利要求12所述的方法，其中基于所述确定，使所述外科机器人操纵器参与所述碰撞规避操作，并且其中所述碰撞规避操作包括终止所述外科机器人操纵器的移动。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括使用所述接近感测组件检测物体类型，并且基于所述物体的所述距离和所述物体类型，来确定碰撞规避操作。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述碰撞规避操作包括当所述物体类型是人时终止所述外科机器人操纵器的移动，或者当所述物体类型是另一外科机器人操纵器时使所述物体移动。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述预定碰撞规避距离根据所述物体类型而不同。

17.根据权利要求12所述的方法，还包括使用所述接近感测组件确定所述物体相对于由多个接头联接在一起的所述多个连接件中的一个特定连接件的位置，并且基于所述物体距所述外科机器人操纵器的所述距离和所述物体距所述外科机器人操纵器的所述位置，来确定所述碰撞规避操作。

18.根据权利要求12所述的方法，其中所述多个连接件中的至少一个连接件能够操作以沿第一方向移动，并且所述接近感测组件联接到所述多个连接件中的所述至少一个连接件的面向所述第一方向的弯曲部分。

19.根据权利要求12所述的方法，其中所述外科机器人操纵器包括外科机器人臂，所述外科机器人臂包括至少七个连接件和使所述至少七个连接件相对于彼此移动的至少七个接头，并且当第一连接件围绕第一接头枢转时，所述接近感测组件联接到所述第一连接件的面向第二连接件的一部分。

20.根据权利要求12所述的方法，其中所述外科机器人操纵器包括联接到外科机器人臂的工具驱动器，所述外科机器人臂联接到手术台，并且所述接近感测组件联接到所述工具驱动器的近侧部分或远侧部分，其中所述工具驱动器的所述近侧部分在外科机器人操作期间面向所述手术台，或者所述工具驱动器的所述远侧部分背向所述台。

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