CN117062579A - 用于规程设置的术中调整的系统和方法 - Google Patents

Abstract

机器人医疗系统能够进行术中设置调整。机器人系统可包括用于执行规程的运动链。该机器人系统可被配置为检测由该运动链遇到的一个或多个条件。该一个或多个条件可对应于对该运动链的位姿的相应调整。响应于检测到该一个或多个条件或在用户请求时，该机器人系统可根据该一个或多个条件生成该运动链的推荐调整。该机器人系统可向用户呈现该运动链的该推荐调整的通知。根据确定已经接收到执行该推荐调整的第一用户命令，该机器人系统可根据该推荐调整来调整该运动链的该位姿。

Description

用于规程设置的术中调整的系统和方法

技术领域

本文公开的系统和方法涉及机器人医疗系统，并且更具体地涉及在医疗规程期间调整机器人医疗系统的机器人控制臂。

背景技术

机器人使能的医疗系统能够执行多种医疗规程，包括微创规程(诸如腹腔镜检查)和非侵入规程(诸如内窥镜检查)两者。在内窥镜检查规程中，系统可能能够执行支气管镜检查、输尿管镜检查、胃镜检查等。

这类机器人医疗系统可包括被配置成在给定医疗规程期间控制医疗工具的移动的机器人臂。为了实现医疗工具的期望位姿，机器人臂可以在设置过程期间或者在远程操作期间被放置成适当位姿。一些机器人使能的医疗系统可以包括臂支撑件(例如，杆)，该臂支撑件连接到机器人臂的相应基部并且支撑机器人臂。

发明内容

由于机器人医疗系统的运动学复杂性，在机器人医疗系统正在执行规程时(例如，在经由远程操作控制机器人臂以执行规程时、在完成初始规程设置之后以及在手术仍在进行中时等)，遇到需要对系统设置进行调整的情况并不少见。术中设置调整是指在由机器人系统执行医疗规程期间对机器人系统或其一部分进行的调整。通常，硬件的运动学复杂性对不具有关于机器人的深入知识的用户提出挑战，既在当规程正在进行时识别外科平台(例如，机器人医疗系统)何时应被调整方面，又在术中如何适当地调整外科平台且使规程在没有不必要的中断的情况下继续进行方面。运动学复杂性在于两个方面，即，对调整的需要的检测以及适当调整的生成(例如，作为对用户的推荐或作为自动动作等)。

因此，需要通过检测与相应的术中设置调整的机会或需要相对应的条件来减轻用户的认知负荷的系统和方法，并且需要在机器人医疗系统上的医疗规程期间生成和/或执行针对给定的一组条件的推荐调整。

根据本公开的一些实施方案，术中调整包括任务的两个部分(例如，由机器人医疗系统和用户执行)。首先，机器人医疗系统检测对应于术中调整的条件，并且用户根据检测到的条件决定调整机器人系统或其一部分。第二，机器人系统生成推荐调整并执行该调整。在一些实施方案中，用户在由机器人系统执行调整之前确认推荐调整。

根据本公开的一些实施方案，机器人系统生成推荐调整并将其显示为沿着系统生成的轨迹的规划运动(例如，运动链从实际位姿到推荐位姿的规划运动)。机器人系统执行调整并且在调整完成时通知用户。

如本文所公开的，在一些实施方案中，此类调整可以在远程操作正在进行时发生。换句话讲，外科医生的助手或工作人员可以处理整个术中设置调整，而不中断外科医生的远程操作控制。在其他实施方案中，外科医生可以选择切断或暂时中断远程操作。

因此，本文所公开的系统、方法和装置减轻了用户(例如，外科医生、协助手术的医务人员等)在执行手术时的认知负荷(例如，关于何时以及如何正确调整外科平台)。这有利地允许用户专注于系统的决策和监督，包括决定是否进行调整以及确认连续的激活和/或执行。

本文所公开的系统、方法和装置还区别于不执行术中调整的现有系统。对于允许术中调整的现有系统，调整的检测和执行基于用户的主动和主观观察、判断和决定。相比之下，本申请提供了有利地依赖于系统的方法和工作流程，该系统基于预设标准和条件并且基于传感器输入来检测调整的机会和需要并且在调整时执行(例如，通过提供系统生成的轨迹)，由此用户监督系统的运动。

本公开的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，这些创新方面中没有一个独自负责本文所公开的期望属性。

根据本公开的一些实施方案，机器人系统包括用于执行规程的运动链。机器人系统还包括一个或多个处理器和存储器。存储器存储指令，这些指令在由一个或多个处理器执行时，使一个或多个处理器检测由运动链遇到的一个或多个条件。一个或多个条件对应于对运动链的位姿的相应调整。存储器还存储指令，这些指令在由一个或多个处理器执行时，使一个或多个处理器：响应于检测到一个或多个条件或在用户请求时，根据一个或多个条件生成运动链的推荐调整。存储器还存储指令，这些指令在由一个或多个处理器执行时，使一个或多个处理器向用户呈现运动链的推荐调整的通知。存储器还存储指令，这些指令在由一个或多个处理器执行时，使一个或多个处理器：根据确定已经接收到执行推荐调整的第一用户命令，根据推荐调整来调整运动链的位姿。

在一些实施方案中，存储器还包括指令，这些指令在由一个或多个处理器执行时，使一个或多个处理器：根据确定尚未接收到执行推荐调整的用户命令，放弃调整运动链的位姿。

在一些实施方案中，存储器还包括指令，这些指令在由一个或多个处理器执行时，使一个或多个处理器在调整运动链的位姿时接收第二用户命令。存储器还存储指令，这些指令在由一个或多个处理器执行时，使一个或多个处理器：根据确定第二用户命令对应于中止推荐调整的命令，终止调整。

在一些实施方案中，一个或多个条件包括运动链的位姿识别。

在一些实施方案中，运动链包括机器人臂和下面的臂支撑件。

在一些实施方案中，一个或多个条件包括运动链的关节达到关节极限的阈值范围。

在一些实施方案中，一个或多个条件包括运动链的关节在关节极限的阈值范围内保持至少指定时间段。

在一些实施方案中，生成运动链的推荐调整包括响应于用户请求生成推荐调整。

在一些实施方案中，生成运动链的推荐调整还包括生成运动链的一个或多个关节的移动轨迹。

在一些实施方案中，运动链的推荐调整包括运动链的推荐位姿。存储器还包括指令，这些指令在由一个或多个处理器执行时，使一个或多个处理器将推荐调整显示为将运动链的推荐位姿与运动链的实际位姿进行比较的可视化表示。

在一些实施方案中，运动链的推荐调整基于规程的预先规划而生成。

在一些实施方案中，运动链的推荐调整基于预先确定的规则而生成。

在一些实施方案中，存储器还包括指令，这些指令在由一个或多个处理器执行时，使处理器经由与杆位姿优化和/或碰撞避免相关联的预先确定的目标函数的优化来确定运动链的推荐调整。

根据本公开的一些实施方案，在机器人系统处执行一种方法。机器人系统包括运动链、一个或多个处理器和存储器。存储器存储被配置用于由一个或多个处理器执行的一个或多个程序。该方法包括检测由运动链遇到的一个或多个条件。一个或多个条件对应于对运动链的位姿的相应调整。该方法还包括呈现检测到的一个或多个条件的通知。该方法还包括接收第一用户输入，该第一用户输入包括关于是否对运动链进行调整的决定。响应于第一用户输入，机器人系统生成对运动链的推荐调整。机器人系统接收第二用户输入，该第二用户输入包括执行推荐调整的用户确认。响应于第二用户输入，机器人系统根据推荐调整来调整运动链的位姿。

在一些实施方案中，系统不提示第一用户输入。

在一些实施方案中，第一用户输入和第二用户输入是相同的用户输入。

在一些实施方案中，一个或多个条件包括运动链的位姿识别。

在一些实施方案中，一个或多个条件包括运动链的关节达到关节极限的阈值范围。

在一些实施方案中，一个或多个条件包括运动链的关节在关节极限的阈值范围内保持至少指定时间段。

在一些实施方案中，根据推荐调整来调整运动链的位姿包括与运动链的远程操作同时地调整运动链的位姿。

在一些实施方案中，根据推荐调整来调整运动链的位姿包括在调整之前停止远程操作。

在一些实施方案中，推荐调整包括运动链的至少一个移动轨迹。

在一些实施方案中，推荐调整基于启发式方法、预先确定的目标的优化和/或预先规划的规程。

在一些实施方案中，运动链的推荐调整包括运动链的推荐位姿。生成推荐调整还包括生成将运动链的推荐位姿与实际位姿进行比较的可视化表示。显示推荐调整还包括在机器人系统的用户界面上显示可视化表示。

在一些实施方案中，推荐调整基于要在机器人系统上执行的规程的预先规划。

在一些实施方案中，推荐调整基于预先确定的规则。

在一些实施方案中，推荐调整基于与杆位姿优化和/或碰撞避免相关联的预先确定的目标函数的优化。

在一些实施方案中，机器人系统包括运动链、一个或多个处理器和存储器。存储器存储一个或多个程序，该一个或多个程序在由一个或多个处理器执行时，使一个或多个处理器执行本文所述方法中的任一种方法。

需注意，上述各种实施方案可与本文所述的任何其他实施方案组合。在说明书中描述的特征和优点不是全部包含的，并且特别地，考虑到附图、说明书和权利要求书，许多另外的特征和优点对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。此外，应当注意，说明书中使用的语言主要是为了可读性和指导目的而选择的，并且可能不是为了描绘或限制本发明的主题而选择的。

附图说明

下文将结合附图描述所公开的方面，该附图被提供以说明而非限制所公开的方面，其中类似的标号表示类似的元件。

图1示出了被布置用于诊断和/或治疗支气管镜检查规程的基于推车的机器人系统的实施方案。

图2描绘了图1的机器人系统的另外方面。

图3示出了被布置用于输尿管镜检查的图1的机器人系统的实施方案。

图4示出了被布置用于血管规程的图1的机器人系统的实施方案。

图5示出了被布置用于支气管镜检查规程的基于台的机器人系统的一个实施方案。

图6提供了图5的机器人系统的另选视图。

图7示出了被构造成能够收起机器人臂的示例性系统。

图8示出了被构造用于输尿管镜检查规程的基于台的机器人系统的实施方案。

图9示出了被构造用于腹腔镜检查规程的基于台的机器人系统的实施方案。

图10示出了图5至图9的具有俯仰和倾斜调节的基于台的机器人系统的实施方案。

图11提供了图5至图10的台与基于台的机器人系统的柱之间的接口的详细图示。

图12示出了基于台的机器人系统的另选实施方案。

图13示出了图12的基于台的机器人系统的端视图。

图14示出了其上附接有机器人臂的基于台的机器人系统的端视图。

图15示出了示例性器械驱动器。

图16示出了具有成对器械驱动器的示例性医疗器械。

图17示出了器械驱动器和器械的另选设计，其中驱动单元的轴线平行于器械的细长轴的轴线。

图18示出了具有基于器械的插入架构的器械。

图19示出了示例性控制器。

图20描绘了根据示例性实施方案的框图，该框图示出了估计图1至图10的机器人系统的一个或多个元件的位置(诸如图16至图18的器械的位置)的定位系统。

图21示出了根据一些实施方案的示例性机器人系统。

图22示出了根据一些实施方案的示例性机器人系统的另一视图。

图23A至图23C示出了根据一些实施方案的示例性机器人臂的不同视图。

图24示出了根据一些实施方案的术中规程调整的示例性工作流程。

图25示出了根据一些实施方案的由机器人系统的一个或多个处理器生成的可视化表示。

图26示出了根据一些实施方案的用于描述机器人系统的示例性坐标系。

图27A至图27D示出了根据一些实施方案的术中设置调整的示例性场景。

图28A和图28B示出了根据一些实施方案的用于检测用于调整规程设置的一个或多个条件并且生成用于执行的调整的方法的流程图。

图29示出了根据一些实施方案的用于检测用于调整规程设置的一个或多个条件并且生成用于执行的调整的方法的流程图。

具体实施方式

1.概述。

本公开的各方面可集成到机器人使能的医疗系统中，该机器人使能的医疗系统能够执行多种医疗规程，包括微创规程诸如腹腔镜检查，以及非侵入规程诸如内窥镜检查两者。在内窥镜检查规程中，系统可能能够执行支气管镜检查、输尿管镜检查、胃镜检查等。

除了执行广泛的规程之外，系统可以提供附加的益处，诸如增强的成像和指导以帮助医师。另外，该系统可以为医师提供从人体工程学位置执行规程的能力，而不需要笨拙的臂运动和位置。另外，该系统可以为医师提供以改进的易用性执行规程的能力，使得系统的器械中的一个或多个可由单个用户控制。

出于说明的目的，下文将结合附图描述各种实施方案。应当理解，所公开的概念的许多其他实施方案是可能的，并且利用所公开的实施方案可实现各种优点。标题包括在本文中以供参考并且有助于定位各个节段。这些标题并非旨在限制相对于其所述的概念的范围。此类概念可在整个说明书中具有适用性。

A.机器人系统–推车。

机器人使能的医疗系统可以按多种方式配置，这取决于特定规程。图1示出了被布置用于诊断和/或治疗支气管镜检查规程的基于推车的机器人使能系统10的实施方案。在支气管镜检查期间，系统10可包括推车11，该推车具有一个或多个机器人臂12，以将医疗器械诸如可操纵内窥镜13(其可以是用于支气管镜检查的规程专用支气管镜)递送至自然孔口进入点(即，在本示例中定位在台上的患者的口)，以递送诊断和/或治疗工具。如图所示，推车11可被定位在患者的上躯干附近，以便提供到进入点的通路。类似地，可致动机器人臂12以相对于进入点来定位支气管镜。当利用胃镜(用于胃肠道(GI)规程的专用内窥镜)执行GI规程时，也可利用图1中的布置。图2更详细地描绘了推车的示例性实施方案。

继续参考图1，一旦推车11被正确定位，机器人臂12就可以机器人地、手动地或以其组合将可操纵内窥镜13插入到患者中。如图所示，可操纵内窥镜13可包括至少两个伸缩部分，诸如内引导件部分和外护套部分，每个部分联接到来自一组器械驱动器28的单独的器械驱动器，每个器械驱动器联接到单独的机器人臂的远侧端部。有利于将引导件部分与护套部分同轴对准的器械驱动器28的这种线性布置产生“虚拟轨道”29，该“虚拟轨道”可以通过将一个或多个机器人臂12操纵到不同角度和/或位置而在空间中被重新定位。本文所述的虚拟轨道在附图中使用虚线描绘，并且因此虚线未描绘系统的任何物理结构。器械驱动器28沿着虚拟轨道29的平移使内引导件部分相对于外护套部分伸缩，或者使内窥镜13从患者推进或回缩。虚拟轨道29的角度可基于临床应用或医师偏好来调节、平移和枢转。例如，在支气管镜检查中，如图所示的虚拟轨道29的角度和位置代表了在向医师提供到内窥镜13的通路同时使由内窥镜13弯曲到患者的口腔中引起的摩擦最小化之间的折衷。

在插入之后，内窥镜13可以使用来自机器人系统的精确命令向下导向患者的气管和肺，直到到达目标目的地或手术部位。为了增强通过患者的肺网络的导航和/或到达期望的目标，可操纵内窥镜13以从外护套部分伸缩地延伸内引导件部分，以获得增强的关节运动和更大的弯曲半径。使用单独的器械驱动器28也允许引导件部分和护套部分彼此独立地被驱动。

例如，可引导内窥镜13以将活检针递送到目标，诸如例如患者肺内的病变或结节。针可沿工作通道向下部署，该工作通道延伸内窥镜的长度以获得待由病理学家分析的组织样品。根据病理结果，可沿内窥镜的工作通道向下部署附加工具以用于附加活检。在识别出结节是恶性的之后，内窥镜13可以通过内窥镜递送工具以切除潜在的癌组织。在一些情况下，诊断和治疗处理可在单独的规程中递送。在这些情况下，内窥镜13也可用于递送基准以“标记”目标结节的位置。在其他情况下，诊断和治疗处理可在相同的规程期间递送。

系统10也可包括可动塔30，该可动塔可经由支撑缆线连接到推车11以向推车11提供控制、电子、流体、光学、传感器和/或电力的支持。将此类功能放置在塔30中允许可由操作医师和他/她的工作人员更容易地调节和/或重新定位的更小形状因子的推车11。另外，在推车/台与支撑塔30之间划分功能减少了手术室混乱并且有利于改善临床工作流程。虽然推车11可被定位成靠近患者，但是塔30可以在远程位置中被收起以在规程期间不挡道。

为了支持上述机器人系统，塔30可包括基于计算机的控制系统的部件，该基于计算机的控制系统将计算机程序指令存储在例如非暂态计算机可读存储介质诸如永磁存储驱动器、固态驱动器等内。无论执行是发生在塔30中还是发生在推车11中，这些指令的执行都可控制整个系统或其子系统。例如，当由计算机系统的处理器执行时，指令可致使机器人系统的部件致动相关托架和臂安装件，致动机器人臂，并且控制医疗器械。例如，响应于接收到控制信号，机器人臂的关节中的马达可将臂定位成特定姿势。

塔30还可包括泵、流量计、阀控制器和/或流体通路，以便向可通过内窥镜13部署的系统提供受控的冲洗和抽吸能力。这些部件也可使用塔30的计算机系统来控制。在一些实施方案中，冲洗和抽吸能力可通过单独的缆线直接递送到内窥镜13。

塔30可包括电压和浪涌保护器，该电压和浪涌保护器被设计成向推车11提供经滤波和保护的电力，从而避免在推车11中放置电力变压器和其他辅助电力部件，从而得到更小、更可移动的推车11。

塔30还可包括用于在整个机器人系统10中部署的传感器的支撑装备。例如，塔30可包括用于在整个机器人系统10中检测、接收和处理从光学传感器或相机接收的数据的光电装备。结合控制系统，此类光电装备可用于生成实时图像，以用于在整个系统中部署的任何数量的控制台中显示(包括在塔30中显示)。类似地，塔30还可包括用于接收和处理从部署的电磁(EM)传感器接收的信号的电子子系统。塔30也可用于容纳和定位EM场发生器，以供医疗器械之中或之上的EM传感器进行检测。

除了系统的其余部分中可用的其他控制台(例如，安装在推车顶部上的控制台)之外，塔30还可包括控制台31。控制台31可包括用于医师操作者的用户界面和显示屏，诸如触摸屏。系统10中的控制台通常设计成提供机器人控制以及规程的术前信息和实时信息两者，诸如内窥镜13的导航和定位信息。当控制台31不是医师可用的唯一控制台时，其可由第二操作者(诸如护士)使用以监测患者的健康或生命体征和系统的操作，以及提供规程专用数据，诸如导航和定位信息。在其他实施方案中，控制台30被容纳在与塔30分开的主体中。

塔30可通过一个或多个缆线或连接件(未示出)联接到推车11和内窥镜13。在一些实施方案中，可通过单根缆线向推车11提供来自塔30的支撑功能，从而简化手术室并消除手术室的混乱。在其他实施方案中，特定功能可联接在单独的布线和连接中。例如，尽管可以通过单根缆线向推车提供电力，但也可以通过单独的缆线提供对控制、光学、流体和/或导航的支持。

图2提供了来自图1所示的基于推车的机器人使能的系统的推车的实施方案的详细图示。推车11通常包括细长支撑结构14(通常称为“柱”)、推车基部15以及在柱14的顶部处的控制台16。柱14可包括一个或多个托架，诸如用于支持一个或多个机器人臂12(图2中示出三个)的部署的托架17(另选地为“臂支撑件”)。托架17可包括可单独构造的臂安装件，该臂安装件沿垂直轴线旋转以调节机器人臂12的基部，以相对于患者更好地定位。托架17也包括托架接口19，该托架接口允许托架17沿着柱14竖直地平移。

托架接口19通过狭槽诸如狭槽20连接到柱14，这些狭槽被定位在柱14的相对侧上以引导托架17的竖直平移。狭槽20包含竖直平移接口以将托架相对于推车基部15定位并保持在各种竖直高度处。托架17的竖直平移允许推车11调节机器人臂12的到达范围以满足多种台高度、患者尺寸和医师偏好。类似地，托架17上的可单独构造的臂安装件允许机器人臂12的机器人臂基部21以多种构型成角度。

在一些实施方案中，狭槽20可补充有狭槽盖，该狭槽盖与狭槽表面齐平且平行，以防止灰尘和流体在托架17竖直平移时进入柱14的内部腔以及竖直平移接口。狭槽盖可通过定位在狭槽20的竖直顶部和底部附近的成对弹簧卷轴进行部署。盖盘绕在卷轴内，直到被部署成，随着托架17竖直地上下平移，从盖的盘绕状态开始延伸和回缩。当托架17朝向卷轴平移时，卷轴的弹簧负载提供了将盖回缩到卷轴中的力，同时在托架17平移远离卷轴时也保持紧密密封。可使用例如托架接口19中的支架将盖连接到托架17，以确保在托架17平移时盖的适当延伸和回缩。

柱14可在内部包括机构诸如齿轮和马达，这些机构被设计成使用竖直对准的导螺杆以响应于响应用户输入(例如，来自控制台16的输入)生成的控制信号来以机械化方式平移托架17。

机器人臂12通常可包括由一系列连杆23分开的机器人臂基部21和端部执行器22，该一系列连杆由一系列关节24连接，每个关节包括独立的致动器，每个致动器包括可独立控制的马达。每个可独立控制的关节表示机器人臂可用的独立自由度。臂12中的每一者具有七个关节，并且因此提供七个自由度。多个关节导致多个自由度，从而允许“冗余”的自由度。冗余的自由度允许机器人臂12使用不同的连杆方位和关节角度将其相应的端部执行器22定位在空间中的特定方位、取向和轨迹处。这允许系统从空间中的期望点定位和导向医疗器械，同时允许医师使臂接头运动到远离患者的临床有利方位，以产生更大的接近，同时避免臂碰撞。

推车基部15在地板上平衡柱14、托架17和臂12的重量。因此，推车基部15容纳较重的部件，诸如电子器件、马达、电源以及使得推车能够移动和/或固定的部件。例如，推车基部15包括允许推车在规程之前容易地围绕房间运动的可滚动的轮形脚轮25。在到达适当位置之后，脚轮25可以使用轮锁固定，以在规程期间将推车11保持在适当位置。

定位在柱14的竖直端部处的控制台16允许用于接收用户输入的用户界面和显示屏(或两用装置，诸如例如触摸屏26)两者向医师用户提供术前和术中数据两者。触摸屏26上的潜在术前数据可包括从术前计算机化断层摄影(CT)扫描导出的术前规划、导航和标测数据和/或来自术前患者面谈的记录。显示器上的术中数据可以包括从工具、传感器提供的光学信息和来自传感器的坐标信息以及重要的患者统计，诸如呼吸、心率和/或脉搏。控制台16可被定位和倾斜成允许医师从柱14的与托架17相对的侧面接近控制台。从该位置，医师可以在从推车11后面操作控制台16的同时观察控制台16、机器人臂12和患者。如图所示，控制台16也包括用于辅助操纵和稳定推车11的柄部27。

图3示出了被布置用于输尿管镜检查的机器人使能的系统10的实施方案。在输尿管镜规程中，推车11可被定位成将输尿管镜32(被设计成横穿患者的尿道和输尿管的规程专用内窥镜)递送到患者的下腹部区域。在输尿管镜检查中，可以期望输尿管镜32直接与患者的尿道对准以减少该区域中的敏感解剖结构上的摩擦和力。如图所示，推车11可在台的脚部处对准，以允许机器人臂12定位输尿管镜32，以用于直接线性进入患者的尿道。机器人臂12可从台的脚部沿着虚拟轨道33将输尿管镜32通过尿道直接插入患者的下腹部中。

在插入尿道中之后，使用与支气管镜检查中类似的控制技术，输尿管镜32可被导航到膀胱、输尿管和/或肾中以用于诊断和/或治疗应用。例如，可以将输尿管镜32引导到输尿管和肾中以使用沿输尿管镜32的工作通道向下部署的激光或超声碎石装置来打碎积聚的肾结石。在碎石完成之后，可以使用沿输尿管镜32向下部署的篮移除所得的结石碎片。

图4示出了类似地布置用于血管规程的机器人使能的系统的实施方案。在血管规程中，系统10可被构造成使得推车11可将医疗器械34(诸如可操纵导管)递送到患者的腿部的股动脉中的进入点。股动脉呈现用于导航的较大直径以及到患者的心脏的相对较少的迂回且曲折的路径两者，这简化了导航。如在输尿管镜规程中，推车11可被定位成朝向患者的腿部和下腹部，以允许机器人臂12提供直接线性进入患者的大腿/髋部区域中的股动脉进入点的虚拟轨道35。在插入到动脉中之后，可通过平移器械驱动器28来导向和插入医疗器械34。另选地，推车可以被定位在患者的上腹部周围，以到达另选的血管进入点，诸如肩部和腕部附近的颈动脉和臂动脉。

B.机器人系统–台。

机器人使能的医疗系统的实施方案还可结合患者的台。结合台通过移除推车减少了手术室内的资本装备的量，这允许更多地接近患者。图5示出了被布置用于支气管镜检查规程的这样的机器人使能系统的实施方案。系统36包括用于将平台38(示出为“台”或“床”)支撑在地板上的支撑结构或柱37。与基于推车的系统非常相似，系统36的机器人臂39的端部执行器包括器械驱动器42，其被设计成通过或沿着由器械驱动器42的线性对准形成的虚拟轨道41来操纵细长医疗器械，诸如图5中的支气管镜40。在实践中，用于提供荧光镜成像的C形臂可以通过将发射器和检测器放置在台38周围而定位在患者的上腹部区域上方。

图6提供了用于讨论目的的没有患者和医疗器械的系统36的另选视图。如图所示，柱37可包括在系统36中示出为环形的一个或多个托架43，一个或多个机器人臂39可基于该托架。托架43可以沿着沿柱37的长度伸展的竖直柱接口44平移，以提供不同的有利点，机器人臂39可以从这些有利点被定位以到达患者。托架43可使用被定位在柱37内的机械马达围绕柱37旋转，以允许机器人臂39进入台38的多个侧面，诸如患者的两侧。在具有多个托架的实施方案中，托架可单独地定位在柱上，并且可独立于其他托架平移和/或旋转。虽然托架43不需要环绕柱37或甚至是圆形的，但如图所示的环形形状有利于托架43围绕柱37旋转，同时维持结构平衡。托架43的旋转和平移允许系统将医疗器械诸如内窥镜和腹腔镜对准到患者身上的不同进入点中。在其他实施方案(未示出)中，系统36可包括具有可调式臂支撑件的病人检查台或病床，该可调式臂支撑件呈在病人检查台或病床旁边延伸的杆或轨道的形式。一个或多个机器人臂39(例如，经由具有肘关节的肩部)可附接到可调式臂支撑件，该可调式臂支撑件可被竖直调节。通过提供竖直调节，机器人臂39有利地能够紧凑地收到病人检查台或病床下方，并且随后在规程期间升高。

臂39可通过包括一系列关节的一组臂安装件45安装在托架上，该关节可单独地旋转和/或伸缩地延伸以向机器人臂39提供附加的可构造性。另外，臂安装件45可定位在托架43上，使得当托架43适当地旋转时，臂安装件45可定位在台38的同一侧上(如图6所示)、台38的相对侧上(如图9所示)或台38的相邻侧上(未示出)。

柱37在结构上为台38提供支撑，并且为托架的竖直平移提供路径。在内部，柱37可配备有用于引导托架的竖直平移的导螺杆、以及将该托架基于导螺杆的平移机械化的马达。柱37也可将功率和控制信号传送到托架43和安装在其上的机器人臂39。

台基部46具有与图2所示的推车11中的推车基部15类似的功能，容纳较重的部件以平衡台/床38、柱37、托架43和机器人臂39。台基部46也可结合刚性脚轮以在规程期间提供稳定性。在基部46的两侧上，从台基部46的底部开始部署的脚轮可以在相反方向延伸，并且在系统36需要移动时回缩。

继续图6，系统36还可以包括塔(未示出)，该塔使系统36的功能在台与塔之间进行划分以减小台的形状因子和体积。如在先前所公开的实施方案中，塔可以向台提供各种支持功能，诸如处理、计算和控制能力、电力、流体和/或光学以及传感器处理。塔还可以是可运动的，以远离患者定位，从而改善医师的接近并且消除手术室的混乱。另外，将部件放置在塔中允许在台基部中有更多的储存空间，以用于机器人臂的潜在收起。塔还可包括主控制器或控制台，该主控制器或控制台提供用于用户输入的用户界面诸如键盘和/或吊塔，以及用于术前和术中信息诸如实时成像、导航和跟踪信息的显示屏(或触摸屏)。在一些实施方案中，塔还可包括用于待用于注气的气罐的夹持器。

在一些实施方案中，台基部可以在不使用时收起和储存机器人臂。图7示出了在基于台的系统的实施方案中收起机器人臂的系统47。在系统47中，托架48可以竖直平移到基部49中以使机器人臂50、臂安装件51和托架48收起在基部49内。基部盖52可以平移和回缩打开以围绕柱53部署托架48、臂安装件51和臂50，并且关闭以收起该托架、该臂安装件和该臂，以便在不使用时保护它们。基部盖52可利用膜54沿着其开口的边缘密封，以防止在闭合时灰尘和流体进入。

图8示出了被构造用于输尿管镜检查规程的机器人使能的基于台的系统的实施方案。在输尿管镜检查中，台38可以包括用于将患者定位成与柱37和台基部46成偏角的旋转部分55。旋转部分55可围绕枢转点(例如，位于患者的头部下方)旋转或枢转，以便将旋转部分55的底部部分定位成远离柱37。例如，旋转部分55的枢转允许C形臂(未示出)定位在患者的下腹部上方，而不与台38下方的柱(未示出)竞争空间。通过围绕柱37旋转托架35(未示出)，机器人臂39可以沿着虚拟导轨57将输尿管镜56直接插入患者的腹股沟区域中以到达尿道。在输尿管镜检查中，镫58也可以固定至台38的旋转部分55，以在规程期间支撑患者的腿部的位置，并且允许完全通向患者的腹股沟区域。

在腹腔镜检查规程中，通过患者的腹壁中的一个或多个小切口，可将微创器械插入患者的解剖结构中。在一些实施方案中，微创器械包括用于进入患者内的解剖结构的细长刚性构件，诸如轴。在患者腹腔充气之后，可以引导器械执行外科或医疗任务，诸如抓握、切割、消融、缝合等。在一些实施方案中，器械可以包括镜，诸如腹腔镜。图9示出了被构造用于腹腔镜检查规程的机器人使能的基于台的系统的实施方案。如图9所示，系统36的托架43可被旋转并且竖直调整，以将成对的机器人臂39定位在台38的相对侧上，使得可使用臂安装件45将器械59定位成穿过患者两侧上的最小切口以到达他/她的腹腔。

为了适应腹腔镜检查规程，机器人使能的台系统还可将平台倾斜到期望的角度。图10示出了具有俯仰或倾斜调整的机器人使能的医疗系统的实施方案。如图10所示，系统36可以适应台38的倾斜，以将台的一部分定位在比另一部分距底板更远的距离处。另外，臂安装件45可旋转以匹配倾斜，使得臂39与台38维持相同的平面关系。为了适应更陡的角度，柱37还可以包括伸缩部分60，该伸缩部分允许柱37的竖直延伸以防止台38接触地板或与基部46碰撞。

图11提供了台38与柱37之间的接口的详细图示。俯仰旋转机构61可被构造成能够以多个自由度改变台38相对于柱37的俯仰角。俯仰旋转机构61可以通过将正交轴线1、2定位在柱台接口处来实现，每条轴线由单独的马达3、4响应于电俯仰角命令而致动。沿着一个螺钉5的旋转将使得能够在一条轴线1中进行倾斜调整，而沿着另一个螺钉6的旋转将使得能够沿着另一个轴线2进行倾斜调节。在一些实施方案中，可使用球形关节来在多个自由度上改变台38相对于柱37的俯仰角。

例如，当试图将台定位在特伦德伦伯格卧位(即，将患者的下腹部定位在比患者的下腹部距地板更高的位置)以用于下腹部手术时，俯仰调节特别有用。特伦德伦伯格卧位致使患者的内部器官通过重力滑向他/她的上腹部，从而清理出腹腔以使微创工具进入并且执行下腹部外科或医疗规程，诸如腹腔镜前列腺切除术。

图12和图13示出了基于台的外科机器人系统100的另选实施方案的等轴视图和端视图。外科机器人系统100包括可被构造成相对于台101支撑一个或多个机器人臂(参见例如图14)的一个或多个可调式臂支撑件105。在所示实施方案中，示出了单个可调式臂支撑件105，但附加的臂支撑件可设置在台101的相对侧上。可调式臂支撑件105可被构造成以使其可相对于台101移动，以调节和/或改变可调式臂支撑件105和/或安装到该可调式臂支撑件的任何机器人臂相对于台101的位置。例如，可调式臂支撑件105可相对于台101被调节一个或多个自由度。可调式臂支撑件105为系统100提供高灵活性，包括容易地将一个或多个可调式臂支撑件105和附接到该一个或多个可调式臂支撑件的任何机器人臂收到台101下方的能力。可调式臂支撑件105可从收起位置升高到台101的上表面下方的位置。在其他实施方案中，可调式臂支撑件105可从收起位置升高到台101的上表面上方的位置。

可调式臂支撑件105可提供若干自由度，包括提升、侧向平移、倾斜等。在图12和图13的例示实施方案中，臂支撑件105被构造成具有四个自由度，这些自由度在图12中用箭头示出。第一自由度允许在z方向(“Z提升”)上调节可调式臂支撑件105。例如，可调式臂支撑件105可包括托架109，该托架被构造成能够沿着或相对于支撑台101的柱102上移或下移。第二自由度可允许可调式臂支撑件105倾斜。例如，可调式臂支撑件105可包括旋转关节，该旋转关节可允许可调式臂支撑件105在特伦德伦伯格卧位与床对准。第三自由度可允许可调式臂支撑件105“向上枢转”，这可用于调节台101的一侧与可调式臂支撑件105之间的距离。第四自由度可允许可调式臂支撑件105沿着台的纵向长度平移。

图12和图13中的外科机器人系统100可包括由安装到基部103的柱102支撑的台。基部103和柱102相对于支撑表面支撑台101。地板轴线131和支撑轴线133在图13中示出。

可调式臂支撑件105可安装到柱102。在其他实施方案中，臂支撑件105可安装到台101或基部103。可调式臂支撑件105可包括托架109、杆或轨道连接件111以及杆或轨道107。在一些实施方案中，安装到轨道107的一个或多个机器人臂可相对于彼此平移和移动。

托架109可通过第一关节113附接到柱102，该第一关节允许托架109相对于柱102移动(例如，诸如沿第一轴线或竖直轴线123上下移动)。第一关节113可向可调式臂支撑件105提供第一自由度(“Z提升”)。可调式臂支撑件105可包括第二关节115，该第二关节为可调式臂支撑件105提供第二自由度(倾斜)。可调式臂支撑件105可包括第三关节117，该第三关节可为可调式臂支撑件105提供第三自由度(“向上枢转”)。可提供附加关节119(在图13中示出)，该附加关节机械地约束第三关节117以在轨道连接件111围绕第三轴线127旋转时保持轨道107的取向。可调式臂支撑件105可包括第四关节121，该第四关节可沿着第四轴线129为可调式臂支撑件105提供第四自由度(平移)。

图14示出了根据一个实施方案的具有安装在台101的相对侧上的两个可调式臂支撑件105A、105B的外科机器人系统140A的端视图。第一机器人臂142A附接到第一可调式臂支撑件105B的杆或轨道107A。第一机器人臂142A包括附接到轨道107A的基部144A。第一机器人臂142A的远侧端部包括可附接到一个或多个机器人医疗器械或工具的器械驱动机构146A。类似地，第二机器人臂142B包括附接到轨道107B的基部144B。第二机器人臂142B的远侧端部包括器械驱动机构146B。器械驱动机构146B可被构造成附接到一个或多个机器人医疗器械或工具。

在一些实施方案中，机器人臂142A、142B中的一者或多者包括具有七个或更多个自由度的臂。在一些实施方案中，机器人臂142A、142B中的一者或多者可包括八个自由度，包括插入轴线(包括插入的1个自由度)、腕部(包括腕部俯仰、偏航和滚动的3个自由度)、肘部(包括肘部俯仰的1个自由度)、肩部(包括肩部俯仰和偏航的2个自由度)以及基部144A、144B(包括平移的1个自由度)。在一些实施方案中，插入自由度可由机器人臂142A、142B提供，而在其他实施方案中，器械本身经由基于器械的插入架构提供插入。

C.器械驱动器和接口。

系统的机器人臂的端部执行器包括(i)器械驱动器(另选地称为“器械驱动机构”或“器械装置操纵器”)，该器械驱动器结合用于致动医疗器械的机电装置；和(ii)可移除或可拆卸的医疗器械，该医疗器械可不含任何机电部件，诸如马达。该二分法可能是由以下所驱动的：对医疗规程中使用的医疗器械进行灭菌的需要；以及由于昂贵的资本装备的复杂机械组件和敏感电子器件而不能对昂贵的资本设备进行充分灭菌。因此，医疗器械可以被设计成从器械驱动器(以及因此从系统)拆卸、移除和互换，以便由医师或医师的工作人员单独灭菌或处置。相比之下，器械驱动器不需要被改变或灭菌，并且可以被覆盖以便保护。

图15示出了示例性器械驱动器。定位在机器人臂的远侧端部处的器械驱动器62包括一个或多个驱动单元63，其以平行轴线布置以经由驱动轴64向医疗器械提供受控扭矩。每个驱动单元63包括用于与器械相互作用的单独的驱动轴64，用于将马达轴旋转转换成期望扭矩的齿轮头65，用于生成驱动扭矩的马达66，用以测量马达轴的速度并且向控制电路提供反馈的编码器67，以及用于接收控制信号并且致动驱动单元的控制电路系统68。每个驱动单元63被独立地控制和机动化，器械驱动器62可向医疗器械提供多个(如图15所示为四个)独立的驱动输出。在操作中，控制电路系统68将接收控制信号，将马达信号传输至马达66，将由编码器67测量的所得马达速度与期望速度进行比较，并且调制马达信号以生成期望扭矩。

对于需要无菌环境的规程，机器人系统可以结合驱动接口，诸如连接至无菌覆盖件的无菌适配器，其位于器械驱动器与医疗器械之间。无菌适配器的主要目的是将角运动从器械驱动器的驱动轴传递到器械的驱动输入部，同时保持驱动轴与驱动输入部之间的物理分离并且因此保持无菌。因此，示例性无菌适配器可以包括旨在与器械驱动器的驱动轴和器械上的驱动输入部配合的一系列旋转输入部和旋转输出部。连接到无菌适配器的由薄的柔性材料(诸如透明或半透明塑料)组成的无菌覆盖件被设计成覆盖资本装备，诸如器械驱动器、机器人臂和推车(在基于推车的系统中)或台(在基于台的系统中)。覆盖件的使用将允许资本装备被定位在患者附近，同时仍然位于不需要灭菌的区域(即，非无菌区)。在无菌覆盖件的另一侧上，医疗器械可以在需要灭菌的区域(即，无菌区)与患者对接。

D.医疗器械。

图16示出了具有成对器械驱动器的示例性医疗器械。与被设计成与机器人系统一起使用的其他器械类似，医疗器械70包括细长轴71(或细长主体)和器械基部72。由于其用于由医师进行的手动交互的预期设计而也被称为“器械柄部”的器械基部72通常可以包括可旋转驱动输入部73(例如，插座、滑轮或卷轴)，该驱动输入部被设计成与延伸通过机器人臂76的远侧端部处的器械驱动器75上的驱动接口的驱动输出部74配合。当物理连接、闩锁和/或联接时，器械基部72的配合的驱动输入部73可以与器械驱动器75中的驱动输出部74共享旋转轴线，以允许扭矩从驱动输出部74传递到驱动输入部73。在一些实施方案中，驱动输出部74可包括花键，这些花键被设计成与驱动输入部73上的插孔配合。

细长轴71被设计成通过解剖开口或内腔(例如，如在内窥镜检查中)或通过微创切口(例如，如在腹腔镜检查中)来递送。细长轴71可以是柔性的(例如，具有类似于内窥镜的特性)或刚性的(例如，具有类似于腹腔镜的特性)，或者包含柔性部分和刚性部分两者的定制组合。当被设计用于腹腔镜检查时，刚性细长轴的远侧端部可以连接到端部执行器，该端部执行器从由具有至少一个自由度的连接叉形成的关节腕和外科工具或医疗器械(诸如例如，抓握器或剪刀)延伸，当驱动输入部响应于从器械驱动器75的驱动输出部74接收到的扭矩而旋转时，该外科工具可以基于来自腱的力来致动。当设计用于内窥镜检查时，柔性细长轴的远侧端部可包括可操纵或可控制的弯曲节段，该弯曲节段以基于从器械驱动器75的驱动输出部74接收到的扭矩而进行关节运动和弯曲。

来自器械驱动器75的扭矩使用腱沿着轴71向下传输到细长轴71。这些单独的腱(诸如牵拉线)可单独地锚定到器械柄部72内的各个驱动输入部73。从柄部72，沿着细长轴71的一个或多个牵拉腔向下引导腱并且将其锚定在细长轴71的远侧部分处，或锚定在细长轴的远侧部分处的腕部中。在外科规程诸如腹腔镜、内窥镜或混合规程期间，这些腱可以联接到远侧安装的端部执行器，诸如腕部、抓握器或剪刀。在这样的布置下，施加在驱动输入部73上的扭矩将张力传递到腱，从而引起端部执行器以某种方式致动。在一些实施方案中，在外科规程期间，腱可以致使关节围绕轴线旋转，从而致使端部执行器沿一个方向或另一个方向运动。另选地，腱可连接到细长轴71的远侧端部处的抓握器的一个或多个钳口，其中来自腱的张力使抓握器闭合。

在内窥镜检查中，腱可经由粘合剂、控制环或其他机械固定件联接到沿着细长轴71定位(例如，在远侧端部处)的弯曲或关节运动节段。当固定地附接到弯曲节段的远侧端部时，施加在驱动输入部73上的扭矩将沿腱向下传输，从而使较软的弯曲节段(有时称为可关节运动节段或区域)弯曲或进行关节运动。沿着不弯曲节段，可以有利的是，使单独的牵拉腔螺旋或盘旋，该牵拉腔沿着内窥镜轴的壁(或在内部)导向单独的腱，以平衡由牵拉线中的张力引起的径向力。为了特定目的，可以改变或设计螺旋的角度和/或其间的间隔，其中更紧的螺旋在负载力下呈现较小的轴压缩，而较低的螺旋量在负载力下引起更大的轴压缩，但也呈现限制弯曲。在另一种情况下，可平行于细长轴71的纵向轴线来引导牵拉腔以允许在期望的弯曲或可关节运动节段中进行受控式关节运动。

在内窥镜检查中，细长轴71容纳多个部件以辅助机器人规程。轴可包括用于将外科工具(或医疗器械)、冲洗件和/或抽吸件部署到轴71的远侧端部处的操作区域的工作通道。轴71也可容纳线和/或光纤以向远侧末端处的光学组件/从远侧末端处的光学组件传递信号，该光学组件可包括光学相机。轴71也可容纳光纤，以将来自位于近侧的光源(诸如发光二极管)的光载送到轴的远侧端部。

在器械70的远侧端部处，远侧末端也可包括用于将供诊断和/或治疗、冲洗和抽吸的工具递送到手术部位的工作通道的开口。远侧末端还可以包括用于相机(诸如纤维镜或数码相机)的端口，以捕获内部解剖空间的图像。相关地，远侧末端还可以包括用于光源的端口，该光源用于在使用相机时照亮解剖空间。

在图16的示例中，驱动轴的轴线以及因此驱动输入部轴线与细长轴的轴线正交。然而，该布置使细长轴71的滚动能力复杂化。沿着细长轴71的轴线滚动该细长轴同时保持驱动输入部73静止会引起当腱从驱动输入部73延伸出去并且进入细长轴71内的牵拉腔时，腱的不期望的缠结。此类腱的所得缠结可破坏旨在预测柔性细长轴在内窥镜式规程期间的运动的任何控制算法。

图17示出了器械驱动器和器械的另选设计，其中驱动单元的轴线平行于器械的细长轴的轴线。如图所示，圆形器械驱动器80包括四个驱动单元，其驱动输出部81在机器人臂82的端部处平行对准。驱动单元和它们各自的驱动输出部81容纳在由组件83内的驱动单元中的一个驱动单元驱动的器械驱动器80的旋转组件83中。响应于由旋转驱动单元提供的扭矩，旋转组件83沿着圆形轴承旋转，该圆形轴承将旋转组件83连接到器械驱动器的非旋转部分84。可以通过电接触将电力和控制信号从器械驱动器80的非旋转部分84传送至旋转组件83，并且该电力和控制信号可以通过电刷滑环连接(未示出)的旋转来保持。在其他实施方案中，旋转组件83可以响应于集成到非旋转部分84中的单独的驱动单元，并且因此不平行于其他驱动单元。旋转机构83允许器械驱动器80允许驱动单元及其相应的驱动输出部81作为单个单元围绕器械驱动器轴线85旋转。

与先前所公开的实施方案类似，器械86可以包括细长轴部分88和器械基部87(出于讨论的目的，示出为具有透明的外部表层)，该器械基部包括被构造成接收器械驱动器80中的驱动输出部81的多个驱动输入部89(诸如插座、滑轮和卷轴)。与先前公开的实施方案不同，器械轴88从器械基部87的中心延伸，该器械基部的轴线基本平行于驱动输入部89的轴线，而不是如图16的设计中那样正交。

当联接到器械驱动器80的旋转组件83时，包括器械基部87和器械轴88的医疗器械86与旋转组件83组合地围绕器械驱动器轴线85旋转。由于器械轴88被定位在器械基部87的中心处，因此当附接时器械轴88与器械驱动器轴线85同轴。因此，旋转组件83的旋转使器械轴88围绕其自身的纵向轴线旋转。此外，在器械基部87与器械轴88一起旋转时，连接到器械基部87中的驱动输入部89的任何腱在旋转期间都不缠结。因此，驱动输出部81、驱动输入部89和器械轴88的轴线的平行允许轴在不会使任何控制腱缠结的情况下旋转。

图18示出了根据一些实施方案的具有基于器械的插入架构的器械。器械150可联接到上文所述的器械驱动器中的任何器械驱动器。器械150包括细长轴152、连接到轴152的端部执行器162和联接到轴152的柄部170。细长轴152包括管状构件，该管状构件具有近侧部分154和远侧部分156。细长轴152沿着其外表面包括一个或多个通道或凹槽158。凹槽158被构造成接纳通过该凹槽的一根或多根线材或缆线180。因此，一根或多根缆线180沿着细长轴152的外表面伸展。在其他实施方案中，缆线180也可伸展穿过细长轴152。该一根或多根缆线180的操纵(例如，经由器械驱动器)引起端部执行器162的致动。

器械柄部170(也可称为器械基部)通常可包括附接接口172，该附接接口具有一个或多个机械输入部174，例如插孔、滑轮或卷轴，该一个或多个机械输入部被设计成与器械驱动器的附接表面上的一个或多个扭矩联接器往复地配合。

在一些实施方案中，器械150包括使细长轴152能够相对于柄部170平移的一系列滑轮或缆线。换句话讲，器械150本身包括基于器械的插入架构，该架构适应器械的插入，从而使对机器人臂的依赖最小化以提供器械150的插入。在其他实施方案中，机器人臂可以很大程度上负责器械插入。

E.控制器。

本文所述的机器人系统中的任一个机器人系统可包括用于操纵附接到机器人臂的器械的输入装置或控制器。在一些实施方案中，控制器可与器械(例如，通信地、电子地、电气、无线地和/或机械地)联接，使得控制器的操纵例如经由主从控制而致使器械对应操纵。

图19是控制器182的实施方案的透视图。在本实施方案中，控制器182包括可具有阻抗和导纳控制两者的混合控制器。在其他实施方案中，控制器182可仅利用阻抗或被动控制。在其他实施方案中，控制器182可仅利用导纳控制。通过作为混合控制器，控制器182有利地在使用时可具有较低的感知惯性。

在所示实施方案中，控制器182被构造成允许操纵两个医疗器械，并且包括两个柄部184。柄部184中的每一者连接到万向支架186。每个万向支架186连接到定位平台188。

如图19所示，每个定位平台188包括通过棱柱关节196联接到柱194的SCARA臂(选择顺应性装配机器人臂)198。棱柱关节196被构造成能够沿着柱194(例如，沿着轨道197)平移，以允许柄部184中的每一者在z方向上平移，从而提供第一自由度。SCARA臂198被构造成允许柄部184在x-y平面中运动，从而提供两个附加自由度。

在一些实施方案中，一个或多个负荷传感器定位在控制器中。例如，在一些实施方案中，负荷传感器(未示出)被定位在万向支架186中的每一者的主体中。通过提供负荷传感器，控制器182的部分能够在导纳控制下操作，从而在使用时有利地减小控制器的感知惯性。在一些实施方案中，定位平台188被构造用于导纳控制，而万向支架186被构造用于阻抗控制。在其他实施方案中，万向支架186被构造用于导纳控制，而定位平台188被构造用于阻抗控制。因此，对于一些实施方案，定位平台188的平移自由度或位置自由度可依赖于导纳控制，而万向支架186的旋转自由度依赖于阻抗控制。

F.导航和控制。

传统的内窥镜检查可以涉及使用荧光透视(例如，如可以通过C形臂递送的)和其他形式的基于辐射的成像模态，以向操作医师提供腔内指导。相比之下，本公开所设想的机器人系统可以提供基于非辐射的导航和定位装置，以减少医师暴露于辐射并且减少手术室内的装备的量。如本文所用，术语“定位”可以指确定和/或监测对象在参考坐标系中的位置。诸如术前标测、计算机视觉、实时EM跟踪和机器人命令数据的技术可以单独地或组合地使用以实现无辐射操作环境。在仍使用基于辐射的成像模态的其他情况下，可以单独地或组合地使用术前标测、计算机视觉、实时EM跟踪和机器人命令数据，以改进仅通过基于辐射的成像模态获得的信息。

图20是示出了根据示例性实施方案的估计机器人系统的一个或多个元件的位置(诸如器械的位置)的定位系统90的框图。定位系统90可以是一组被配置成执行一个或多个指令的一个或多个计算机装置。计算机装置可以由上文讨论的一个或多个部件中的处理器(或多个处理器)和计算机可读存储器来体现。通过示例而非限制，计算机装置可以位于图1所示的塔30、图1至图4所示的推车、图5至图14所示的床等中。

如图20所示，定位系统90可包括定位模块95，该定位模块处理输入数据91-94以生成用于医疗器械的远侧末端的位置数据96。位置数据96可以是表示器械的远侧端部相对于参考系的位置和/或取向的数据或逻辑。参考系可以是相对于患者解剖结构或已知对象(诸如EM场发生器)的参考系(参见下文对于EM场发生器的讨论)。

现在更详细地描述各种输入数据91-94。术前标测可以通过使用低剂量CT扫描的集合来完成。术前CT扫描被重建为三维图像，该三维图像被可视化，例如作为患者的内部解剖结构的剖面图的“切片”。当总体上分析时，可以生成用于患者的解剖结构(诸如患者肺网络)的解剖腔、空间和结构的基于图像的模型。可以从CT图像确定和近似诸如中心线几何形状的技术，以形成患者解剖结构的三维体积，其被称为模型数据91(当仅使用术前CT扫描生成时也称为“术前模型数据”)。中心线几何形状的使用在美国专利申请号14/523,760中有所讨论，其内容全文并入本文中。网络拓扑模型也可以从CT图像中导出，并且特别适合于支气管镜检查。

在一些实施方案中，器械可以配备有相机以提供视觉数据92。定位模块95可处理视觉数据以实现一个或多个基于视觉的位置跟踪。例如，术前模型数据可以与视觉数据92结合使用，以实现对医疗器械(例如，内窥镜或推进通过内窥镜的工作通道的器械)的基于计算机视觉的跟踪。例如，使用术前模型数据91，机器人系统可以基于内窥镜的行进预期路径根据模型生成预期内窥镜图像的库，每个图像连接到模型内的位置。在操作中，机器人系统可以参考该库，以便将在摄像相机(例如，在内窥镜的远侧端部处的相机)处捕获的实时图像与图像库中的那些图像进行比较，以辅助定位。

其他基于计算机视觉的跟踪技术使用特征跟踪来确定相机的运动，并且因此确定内窥镜的运动。定位模块95的一些特征可以识别术前模型数据91中的与解剖腔对应的圆形几何结构并且跟踪那些几何结构的变化以确定选择了哪个解剖腔，以及跟踪相机的相对旋转和/或平移运动。拓扑图的使用可以进一步增强基于视觉的算法或技术。

光流(另一种基于计算机视觉的技术)可以分析视觉数据92中的视频序列中的图像像素的位移和平移以推断相机运动。光流技术的示例可以包括运动检测、对象分割计算、亮度、运动补偿编码、立体视差测量等。通过多次迭代的多帧比较，可以确定相机(以及因此内窥镜)的运动和位置。

定位模块95可使用实时EM跟踪来生成内窥镜在全局坐标系中的实时位置，该全局坐标系可被配准到由术前模型表示的患者的解剖结构。在EM跟踪中，包括嵌入在医疗器械(例如，内窥镜工具)中的一个或多个位置和取向中的一个或多个传感器线圈的EM传感器(或跟踪器)测量由定位在已知位置处的一个或多个静态EM场发生器产生的EM场的变化。由EM传感器检测的位置信息被存储为EM数据93。EM场发生器(或发射器)可以靠近患者放置，以产生嵌入式传感器可以检测到的低强度磁场。磁场在EM传感器的传感器线圈中感应出小电流，可以对该小电流进行分析以确定EM传感器与EM场发生器之间的距离和角度。这些距离和取向可以在手术中“配准”到患者解剖结构(例如，手术前模型)，以确定将坐标系中的单个位置与患者的解剖结构的手术前模型中的位置对准的几何变换。一旦配准，医疗器械的一个或多个位置(例如，内窥镜的远侧末端)中的嵌入式EM跟踪器可以提供医疗器械通过患者的解剖结构的进展的实时指示。

机器人命令和运动学数据94也可以由定位模块95使用以提供用于机器人系统的方位数据96。可以在术前校准期间确定从关节运动命令得到的装置俯仰和偏航在手术中，这些校准测量可以与已知的插入深度信息结合使用，以估计器械的位置。另选地，这些计算可以结合EM、视觉和/或拓扑建模进行分析，以估计医疗器械在网络内的位置。

如图20所示，定位模块95可使用多项其他输入数据。例如，尽管图20中未示出，但利用了形状感测纤维的器械可提供形状数据，定位模块95可使用该形状数据来确定器械的位置和形状。

定位模块95可以组合地使用输入数据91-94。在一些情况下，这样的组合可以使用概率方法，其中定位模块95向根据输入数据91-94中的每一者确定的位置分配置信度权重。因此，在EM数据可能不可靠(如可能存在EM干扰的情况)的情况下，由EM数据93确定的位置的置信度可能降低，并且定位模块95可能更重地依赖于视觉数据92和/或机器人命令和运动学数据94。

如上所讨论的，本文讨论的机器人系统可以被设计成结合以上技术中的一种或多种的组合。位于塔、床和/或推车中的机器人系统的基于计算机的控制系统可将计算机程序指令存储在例如非暂态计算机可读存储介质(诸如永久性磁存储驱动器、固态驱动器等)内，该计算机程序指令在执行时致使系统接收并且分析传感器数据和用户命令，生成整个系统的控制信号并且显示导航和定位数据，诸如器械在全局坐标系内的位置、解剖图等。

2.用于术中规程设置调整的系统、装置和方法

本公开的实施方案涉及用于术中规程设置调整的系统、方法和装置。术中规程设置调整可以是指在由机器人系统执行医疗规程期间对机器人医疗系统或其一部分的设置进行的调整。由于机器人医疗系统的运动学复杂性，在机器人医疗系统正在执行规程时遇到需要对系统设置的调整的情况并不少见。硬件的运动学复杂性可能对机器人系统的用户(诸如外科医生和医疗助手)提出挑战，该用户可能不具有关于机器人的深入知识和/或可能不熟悉使用中的特定医疗系统，既在当规程正在进行时识别外科平台何时应被调整方面，又在术中如何适当地调整外科平台且使规程在没有不必要的中断的情况下继续进行方面。

根据本公开的一些实施方案，术中调整包括要(例如，由机器人系统和用户)执行的任务的两个部分。首先，机器人系统检测对应于术中调整的条件，并且用户可以根据检测到的条件决定调整机器人系统或其一部分。第二，机器人系统生成推荐调整并执行该调整。在一些实施方案中，用户在由机器人系统执行调整之前确认推荐调整。这有利地允许用户专注于系统的决策和监督，包括决定是否进行调整以及确认连续的激活或执行。

根据本公开的一些实施方案，机器人医疗系统包括运动链，该运动链包括机器人臂。例如，运动链可包括机器人臂、或具有其下面的杆的机器人臂、或两个或更多个机器人臂及其对应的杆。机器人系统检测运动链遇到的一个或多个条件，该一个或多个条件对应于对运动链的位姿(例如，位置和/或取向)的相应调整。在一些实施方案中，响应于检测到一个或多个条件，或者在用户请求时，机器人系统根据一个或多个条件生成运动链的推荐调整。例如，推荐调整可以基于要在机器人系统上执行的规程的预先规划、基于预先确定的规则和/或基于预先确定的目标函数的优化。根据一些实施方案，机器人系统向用户呈现运动链的推荐调整的通知。根据一些实施方案，根据确定已经接收到执行推荐调整的用户命令，机器人系统根据推荐调整来调整运动链的位姿。

根据本公开的一些实施方案，机器人系统与运动链的远程操作同时地调整运动链的位姿。在一些实施方案中，在调整之前停止远程操作。

根据本公开的一些实施方案，机器人系统生成推荐调整并将其显示为沿着系统生成的轨迹的规划运动(例如，运动链从实际位姿到推荐位姿的规划运动)。例如，推荐调整可显示在机器人系统的用户界面中。在一些实施方案中，推荐调整被显示为将运动链的实际位姿与推荐位姿进行比较的视觉反馈。

根据本公开的一些实施方案，本文所公开的系统、方法和装置减轻了用户在执行手术时的认知负荷(例如，关于何时以及如何正确调整外科平台)。这有利地允许用户专注于系统的决策和监督，包括决定是否进行调整以及确认连续的激活或执行。

A.机器人系统

图21示出了根据一些实施方案的示例性机器人系统200。在一些实施方案中，机器人系统200是机器人医疗系统(例如，机器人手术系统)。在图21的示例中，机器人系统200包括患者支撑平台202(例如，患者平台、台、床等)。沿着患者支撑平台202的长度的两个端部分别被称为“头部”和“腿部”。患者支撑平台202的两侧分别被称为“左”和“右”。患者支撑平台202包括用于患者支撑平台202的支撑件204(例如，刚性框架)。

机器人系统200还包括用于支撑机器人系统200的基部206。基部206包括轮208，这些轮允许机器人系统200能够在物理环境中容易地移动或重新定位。在一些实施方案中，轮208从机器人系统200中省略或者是可回缩的，并且基部206可以直接搁置在地面或地板上。在一些实施方案中，轮208被替换为支脚。

机器人系统200包括一个或多个机器人臂210。根据一些实施方案，机器人臂210可被构造成执行如上文参考图1至图20所述的机器人医疗规程。根据一些实施方案，虽然图21示出了五个机器人臂210，但是应当理解，机器人系统200可以包括任何数量的机器人臂，包括小于五个，或六个或更多个。

机器人系统200还包括支撑机器人臂210的一个或多个杆220(例如，可调式臂支撑件或可调式杆)。机器人臂210中的每个机器人臂通过机器人臂的相应基部接头被支撑在杆220上并且可移动地联接到该杆。在一些实施方案中，并且如图12中所述，杆220可以提供若干自由度，包括提升、侧向平移、倾斜等。在一些实施方案中，机器人臂210和/或可调式臂支撑件220中的每一者也被称为相应的运动链。

图21示出了由位于图的视场中的杆220支撑的三个机器人臂210。其余两个机器人臂由位于患者支撑平台202的另一长度上的另一杆支撑。

在一些实施方案中，可调式臂支撑件220可以被构造成提供机器人臂210中的一个或多个机器人臂的基础位置以进行机器人医疗规程。通过沿着机器人臂210的下面的杆220的长度(例如，经由手动操纵、远程操作和/或助力运动等)平移该机器人臂和/或通过经由一个或多个关节和/或连杆调整机器人臂210的位置和/或取向(参见例如图23)，可以相对于患者支撑平台202定位机器人臂210。

在一些实施方案中，可调式臂支撑件220可沿着患者支撑平台202的长度由系统平移。在一些实施方案中，杆220沿着患者支撑平台202的长度的平移使得由杆220支撑的机器人臂210中的一个或多个机器人臂与杆同时平移或相对于杆平移。在一些实施方案中，可以平移杆220，同时保持机器人臂中的一个或多个机器人臂相对于机器人医疗系统200的基部206静止。

在图21的示例中，可调式臂支撑件220沿着患者支撑平台202的部分长度定位。在一些实施方案中，可调式臂支撑件220可在患者支撑平台202的整个长度上延伸，以及/或者在患者支撑平台202的部分或全部宽度上延伸。

根据一些实施方案，在机器人医疗规程期间，机器人臂210中的一个或多个机器人臂还可以被构造成保持器械212(例如，机器人控制的医疗器械或工具，诸如内窥镜和/或可以在手术期间使用的任何其他器械)，并且/或者联接到一个或多个附件，包括一个或多个插管。

图22示出了根据一些实施方案的图21中的示例性机器人系统200的另一视图。在该示例中，机器人医疗系统200包括六个机器人臂210-1、210-2、210-3、210-4、210-5和210-6。患者平台202由在基部206和患者平台202之间延伸的柱214支撑。在一些实施方案中，患者平台202包括倾斜机构216。倾斜机构216可定位在柱214和患者平台202之间，以允许患者平台相对于柱214枢转、旋转或倾斜。倾斜机构216可被构造成允许患者平台202的侧向倾斜和/或纵向倾斜。在一些实施方案中，倾斜机构216允许患者平台202同时进行侧向倾斜和纵向倾斜。

图22示出了处于未倾斜状态或位置的患者平台202。在一些实施方案中，未倾斜状态或位置可以是患者平台202的默认位置或状态。在一些实施方案中，患者平台202的默认位置是如图所示的基本上水平的位置。如图所示，在未倾斜状态下，患者平台202可水平地或平行于支撑机器人医疗系统200的表面(例如，地面或地板)定位。在一些实施方案中，术语“未倾斜”可以指默认状态与当前状态之间的角度小于阈值角度量(例如，小于5度、小于将导致患者在患者平台上移位的量等)的状态。在一些实施方案中，术语“未倾斜”可以指患者平台基本上垂直于重力方向的状态，而不管支撑机器人医疗系统的表面相对于重力的角度。

继续参考图22，在机器人系统200的例示的示例中，患者平台202包括支撑件204。在一些实施方案中，支撑件204包括刚性支撑结构或框架，并且可支撑一个或多个表面、垫或衬垫222。患者平台202的上表面可以包括支撑表面224。在医疗规程期间，患者可被置于支撑表面224上。

图22示出了处于示例性部署配置的机器人臂210和可调式臂支撑件220，其中机器人臂210到达患者平台202上方。在一些实施方案中，由于机器人系统200的使得不同部件能够收起在患者平台202下方的配置，机器人臂210和臂支撑件220可占据患者平台202下方的空间。因此，在一些实施方案中，可能有利的是将倾斜机构216构造成具有低轮廓和/或小体积，以使下方可用于储存的空间最大化。

图22还示出了可用于描述本文所公开的实施方案的某些特征的示例性x、y和z坐标系。应当理解，该坐标系仅出于示例和解释的目的而提供，并且可使用其他坐标系。在例示的示例中，当患者平台202处于未倾斜状态时，x方向或x轴在侧向方向上延伸跨过患者平台202。即，当患者平台202处于未倾斜状态时，x方向跨过患者平台202从一个侧向侧(例如，右侧)延伸到另一个侧向侧(例如，左侧)。当患者平台202处于未倾斜状态时，y方向或y轴沿着患者平台202在纵向方向上延伸。即，当患者平台202处于未倾斜状态时，y方向沿着患者平台202从一个纵向端部(例如，头部端部)延伸到另一个纵向端部(例如，腿部端部)。在未倾斜状态下，患者平台202可以位于x-y平面中或平行于x-y平面，该x-y平面可平行于地板或地面。在例示的示例中，z方向或z轴在竖直方向上沿柱214延伸。在一些实施方案中，倾斜机构216被构造成通过使患者平台202围绕平行于y轴的侧向倾斜轴线旋转来使患者平台202侧向倾斜。倾斜机构216可被进一步构造成通过使患者平台202围绕平行于x轴的纵向倾斜轴线旋转来使患者平台202纵向倾斜。

B.机器人臂

图23A至图23C示出了根据一些实施方案的示例性机器人臂210的不同视图。

图23A示出了机器人臂210包括多个连杆302(例如，连杆(linkage))。连杆302由一个或多个接头304连接。接头304中的每个接头包括一个或多个自由度(DoF)。

在图23A中，接头304包括位于机器人臂210的基部306处或附近的第一接头304-1(例如，基部接头或A0接头)。在一些实施方案中，基部接头304-1包括允许机器人臂210沿着杆220(例如，沿着y轴)平移的棱柱接头。关节304还包括第二关节304-2(例如，A1关节)。在一些实施方案中，第二关节304-2相对于基部关节304-1旋转。接头304还包括连接到连杆302-2的一个端部的第三接头304-3(例如，A2接头)。在一些实施方案中，接头304-3包括多个DoF，并且促进连杆302-2相对于接头304-3倾斜和旋转。

图23A还示出了连接到连杆302-2的另一个端部的第四接头304-4(例如，A3接头)。在一些实施方案中，接头304-4包括连接连杆302-2与连杆302-3的肘接头。接头304还包括一对接头304-5(例如，腕滚动接头或A4接头)和304-6(例如，腕俯仰接头或A5接头)，该对接头位于机器人臂210的远端部分上。

机器人臂210的近侧端部可以连接到基部306，并且机器人臂210的远侧端部可以连接到高级装置操纵器(ADM)308(例如，工具驱动器、器械驱动器或机器人端部执行器等)。ADM 308可以被构造成控制医疗器械212(例如，工具、窥镜等)的定位和操纵。

机器人臂210还可包括插管传感器310(例如，经由诸如接触、变形、压缩、重量、负载、光等的检测机制)以用于检测插管的存在或插管与机器人臂210的接近度。在一些实施方案中，当插管传感器310(例如，经由机器人系统200的一个或多个处理器)检测到插管的存在时，机器人臂210被置于对接状态(例如，对接位置)。在一些实施方案中，当机器人臂210处于对接位置时，机器人臂210可以执行零空间运动以保持插管的位置和/或取向，如以下进一步详细讨论的。相反地，当插管传感器310没有检测到插管时，机器人臂210被置于未对接状态(例如，未对接位置)。

在一些实施方案中，并且如图23A所示，机器人臂210包括输入或按钮312(例如，圆环形按钮，或其他类型的控件等)，该输入或按钮可用于将机器人臂210置于导纳模式中(例如，通过按下按钮312)。导纳模式也被称为导纳方案或导纳控制。在导纳模式下，机器人系统210测量(例如，施加在机器人臂210上的)力和/或扭矩并输出对应的速度和/或位置。在一些实施方案中，机器人臂210可以在导纳模式中由用户手动操纵(例如，在设置规程期间，或在规程之间等)。在一些情况下，通过使用导纳控制，操作者不需要克服机器人系统200中的全部惯性来移动机器人臂210。例如，在导纳控制下，当操作者在臂上施加力时，机器人系统200可测量该力并通过驱动与机器人臂210相关联的一个或多个马达来帮助操作者移动机器人臂210，从而获得机器人臂210的期望速度和/或位置。

在一些实施方案中，连杆302可以可拆卸地联接到医疗工具212(例如，以便于容易地将医疗工具212安装到机器人臂210上以及从机器人臂上拆卸下来)。接头304向机器人臂210提供多个自由度(DoF)，所述多个DoF促进经由ADM 308控制医疗工具212。

图23B示出了机器人臂210的前视图。图23C示出了机器人臂210的透视图。在一些实施方案中，机器人臂210包括与图23A中的按钮312不同的第二输入或按钮314(例如，下压按钮)，用于将机器人臂210置于阻抗模式(例如，通过单次按压或连续按压并且保持按钮314)。在该示例中，按钮314位于A4关节304-5和A5关节304-6之间。阻抗模式也被称为阻抗方案或阻抗控制。在阻抗模式中，机器人系统200测量位移(例如，位置和速度的变化)并且输出力以便于机器人臂的手动移动。在一些实施方案中，机器人臂210可以在阻抗模式下由用户手动操纵(例如，在设置规程期间)。在一些实施方案中，在阻抗模式下，操作者对机器人臂210的一个部分的移动可以向后驱动机器人臂210的其他部分。

在一些实施方案中，对于导纳控制，力传感器或负荷传感器可以测量操作者正施加到机器人臂210的力并且以感觉轻的方式移动机器人臂210。导纳控制可能感觉比阻抗控制更轻，因为在导纳控制下，可隐藏机器人臂210的感知惯性，因为控制器中的马达可以帮助加速质量。相比之下，根据一些实施方案，在阻抗控制的情况下，用户负责大多数(如果不是全部)质量加速。

在一些情况下，取决于机器人臂210相对于操作者的位置，可能不方便触及按钮312和/或按钮314以激活手动操纵模式(例如，导纳模式和/或阻抗模式)。因此，在这些情况下，操作者可以方便地触发手动操纵模式而不是通过按钮触发手动操纵模式。

在一些实施方案中，机器人臂210包括单个按钮，该按钮可用于将机器人臂210置于导纳模式和阻抗模式(例如，通过使用不同按压，诸如长按压、短按压、按压并保持等)。在一些实施方案中，通过用户推动臂连杆(例如，连杆302)和/或接头(例如，接头304)并且克服力阈值，机器人臂210可以被置于阻抗模式中。

在医疗规程期间，可能期望机器人臂210的ADM308和/或与其联接的工具212的远程运动中心(RCM)保持在静态位姿(例如，位置和/或取向)。RCM可以指空间中的一个点，在该点上，插入医疗工具212的插管或其他进入端口在运动中受到限制。在一些实施方案中，医疗工具212包括端部执行器，该端部执行器通过患者的切口或自然孔口插入，同时保持RCM。在一些实施方案中，医疗工具212包括在机器人医疗系统的设置过程期间处于回缩状态的端部执行器。

在一些情况下，机器人系统200可以被构造成在“零空间”内移动机器人臂210的一个或多个连杆302，以避免与附近对象(例如，其他机器人臂)碰撞，而机器人臂210和/或RCM的ADM 308保持在其相应的位姿(例如，位置/取向)。零空间可以被视为机器人臂210可以移动的空间，该空间不会导致ADM 308和/或RCM移动，从而保持医疗工具212的位置和/或取向(例如，患者体内)。在一些实施方案中，机器人臂210可以具有可用于ADM 308的每个位姿的多个位置和/或配置。

对于将ADM 308移动到空间中的期望位姿的机器人臂210，在某些实施方案中，机器人臂210可具有至少六个DoF—三个DoF用于平移(例如，X、Y和Z位置)和三个DoF用于旋转(例如，偏航、俯仰和滚动)。在一些实施方案中，每个接头304可以提供具有单个DoF的机器人臂210，并且因此，机器人臂210可以具有至少六个接头以实现将ADM 308定位在空间中的任何位姿的移动自由度。为了进一步将机器人臂210的ADM 308和/或远程中心或运动保持在期望的位姿，机器人臂210还可以具有至少一个附加的“冗余关节”。因此，在某些实施方案中，系统可以包括具有至少七个接头304的机器人臂210，其提供具有至少七个DoF的机器人臂210。在一些实施方案中，机器人臂210可以包括接头304的子集，每个接头具有多于一个自由度，从而实现用于零空间运动的附加DoF。然而，取决于实施方案，机器人臂210可以具有更多或更少数量的DoF。

此外，如图12中所述，杆220(例如，可调式臂支撑件)可提供若干自由度，包括提升、侧向平移、倾斜等。因此，取决于实施方案，机器人医疗系统可以具有比仅在机器人臂210中的自由度更多的机器人控制的自由度，以提供零空间移动和碰撞避免。在这些实施方案中的相应实施方案中，一个或多个机器人臂的端部执行器(以及与其联接的任何工具或器械)和/沿着工具的轴线的远程中心可以有利地保持患者体内的位姿和/或位置。

具有至少一个冗余DoF的机器人臂210具有比用于执行给定任务的最小DoF数量多至少一个DoF。例如，根据一些实施方案，机器人臂210可以具有至少七个DoF，其中机器人臂210的接头304中的一个接头可以被认为是冗余接头。一个或多个冗余接头可以允许机器人臂210在零空间中移动以既保持ADM 308的位姿和RCM的位置又避免与其他机器人臂或对象的碰撞。

在一些实施方案中，机器人系统200可以被构造成通过利用一个或多个冗余接头在零空间中的移动来执行碰撞避免以避免例如相邻机器人臂210之间的碰撞。例如，当机器人臂210与另一机器人臂210碰撞或接近(例如，在限定的距离内)时，机器人系统200的一个或多个处理器可以被构造成检测碰撞或即将发生碰撞(例如，通过运动学)。因此，机器人系统200可以控制机器人臂210中的一个或两个机器人臂在零空间内调节其相应的接头，以避免碰撞或即将发生的碰撞。在包括至少一对机器人臂的一个实施方案中，机器人臂和其端部执行器中的一者的基部可以保持其位姿，而其间的连杆或关节在零空间中移动以避免与相邻机器人臂碰撞。

C.设置工作流程

图24示出了根据一些实施方案的术中规程调整的示例性工作流程400。

在一些实施方案中，工作流程400在机器人系统200的远程操作期间执行。图24示出工作流程400的步骤402、406和410由机器人系统200的一个或多个处理器执行。步骤404和408由机器人系统200的用户430(例如，外科医生)执行。

根据一些实施方案，机器人系统200(例如，经由一个或多个处理器)在术中检测(402)调整规程设置的需要。如本文所用，根据一些实施方案，“术中”对应于当外科医生开始手术时到当手术完成时。在一些实施方案中，根据检测对设置调整的需要，机器人系统200通知(402)用户430。

在一些实施方案中，调整规程设置包括调整机器人臂(例如，机器人操纵器，诸如图21、图22和图23中的机器人臂/操纵器210)的位姿(例如，位置和/或取向)，或调整下面的杆(例如，图21和图22的杆220)的平移、倾斜和/或旋转。在一些实施方案中，机器人系统200通过监测机器人臂的位姿来检测对术中规程设置调整的需要。如图23A中所讨论的，机器人臂可以包括由一个或多个关节(例如，关节304)连接的多个连杆(例如，连杆302)。在一些实施方案中，机器人系统200可通过单独监测一个或多个关节的条件来检测对术中规程设置调整的需要。根据一些实施方案，机器人系统200还可通过组合地监测关节的条件来检测对术中规程设置调整的需要。术语“组合”是指这样的情况：其中机器人系统200包括具有多个关节的多个机器人臂，并且机器人系统可检测可能保证调整的复合条件。

在一些实施方案中，机器人系统200在步骤402中通过组合预先规划的术中规程设置调整的规程开发知识来执行术中检测。例如，机器人系统200可以通过经由端部执行器运动信息、外科医生输入(经由控制台、观察塔、床挂件等)、其他系统状态或它们的组合监测目标临床部位和活动来检测规程进展。机器人系统200然后可在到达规程的预先规划的步骤时通知用户430。

在一些实施方案中，当检测到对调整的需要时，机器人系统200可以通知(402)用户对调整的需要。例如，机器人系统可以经由反馈向用户呈现通知，诸如在机器人系统的显示塔或床挂件的显示界面上显示的视觉反馈。在一些实施方案中，视觉通知可包括“粘性”(例如，闩锁的)通知，该通知保持在显示界面上直到其被用户确认、清除等，即使调整条件消失。在一些实施方案中，通知在系统调整后消失(例如，不“闩锁”到显示界面上)。

再次参考图24，在一些实施方案中，根据机器人系统200的通知，用户430决定(404)是否对规程设置进行调整并提供对应的用户输入。机器人系统200接收用户输入，该用户输入包括关于是否对规程设置进行调整的决定(例如，来自用户430)(例如，该输入是指示接受由系统提供的推荐的用户输入、或不存在拒绝由系统提供的推荐的用户输入、或选择由系统提供的多个推荐中的一个推荐的用户输入、或允许系统选择多个推荐中的一个推荐的用户输入等)。在一些实施方案中，以由系统检测到的语音命令、手势输入、触摸输入、用户界面元素或控件的激活或致动等形式提供用户输入。

在一些实施方案中，响应于用户输入，机器人系统200生成(406)对规程设置的一个或多个推荐调整，诸如对机器人臂的位姿、机器人臂的一个或多个关节和/或连杆的位置、下面的杆的平移、倾斜和/或取向等的推荐调整。在一些实施方案中，机器人系统还生成(406)规划的移动轨迹，该移动轨迹描绘机器人系统将如何执行移动以将机器人臂和/或杆从实际位置移动到推荐位置。

在一些实施方案中，机器人系统200基于启发式方法生成推荐调整，由此存在关于如何在检测到的条件下生成对应调整的预先确定的规则。

在一些实施方案中，机器人系统200基于预先确定的目标函数(例如，预先确定的任务)的优化来生成推荐调整。预先确定的目标函数可以与杆位姿优化、碰撞避免等相关联。例如，在一些实施方案中，机器人系统200利用杆优化算法来优化下面的杆的位姿。如图21中所述，机器人臂和/或可调式臂支撑件(例如，杆)中的每一者可被称为相应的运动链。在一些实施方案中，机器人臂及其下面的杆可被认为是一个运动链。例如，在图22中，根据一些实施方案，机器人臂210-1及其下面的杆220-1可以是相同的运动链的一部分。在一些实施方案中，杆优化包括以改善支撑机器人臂(例如，机器人臂210-1)的下面的杆(例如，杆220-1)的位姿(例如，位置和/或取向)为目标进行优化/改变，同时在零空间中移动机器人臂，以便将机器人臂210的端部执行器(例如，ADM 308)和/或与其联接的工具212的远程运动中心(RCM)保持在静态位姿。

在一些实施方案中，机器人系统200基于要在机器人系统上执行的规程的预先规划而生成推荐调整。换句话讲，机器人系统生成推荐调整以匹配特定规程步骤或进程的检测，这类似于规程开发的预先规划包。在一些实施方案中，根据预先规划，用户430可以在规程进行到该步骤时直接选择并启动适当调整，而无需系统检测。

在一些实施方案中，机器人系统200可以向用户430提供视觉反馈，该视觉反馈示出(例如，比较)机器人系统的臂和/或杆的实际位置(例如，定位)和臂和/或杆的推荐位置(例如，定位)。图25示出了根据一些实施方案的由机器人系统(例如，机器人系统200)的一个或多个处理器生成的可视化表示500。在一些实施方案中，可视化表示500显示在机器人系统200的用户界面上。在图25的示例中，可视化表示500示出(例如，比较)实际臂位姿510和推荐臂位姿520，以及实际杆位姿530和推荐杆位姿540。在一些实施方案中，当前位姿以与推荐位姿的颜色不同的颜色显示。在一些实施方案中，可视化表示还显示投影轨迹(例如，模拟轨迹)，其示出杆和/或臂位姿将如何从当前位姿转变到推荐位姿。在一些实施方案中，机器人系统200可生成单个推荐轨迹。在一些实施方案中，机器人系统200可生成多个推荐轨迹。在一些实施方案中，用户430可确定系统调整而无需检测或完全引导机器人系统200。

再次参考图24，在一些实施方案中，响应于视觉反馈，用户430可提供包括用户确认(408)的输入以执行调整。响应于用户确认，机器人系统200根据推荐调整来执行(410)调整并且在调整完成时通知用户430。

在一些实施方案中，机器人系统200执行调整，该调整包括对臂和/或杆的位姿的调整。在一些实施方案中，机器人系统200与臂和/或杆的远程操作同时地(例如，在远程操作期间，如果正在进行远程操作)调整臂和/或杆的位姿。也就是说，在一些情况下，外科医生的助手或工作人员可以处理整个术中设置调整，而不中断外科医生的远程操作控制。在其他实施方案中，外科医生可选择在由机器人系统200执行调整之前停止或暂时中断远程操作。

在一些实施方案中，根据确定尚未接收到执行推荐调整的用户输入(例如，用户命令)，机器人系统200放弃执行调整。例如，在一些实施方案中，除非从用户接收到对应于执行推荐调整的请求的显式输入，否则机器人系统不执行推荐调整。

在一些实施方案中，当调整运动链的位姿时，机器人系统200接收用户输入以中止推荐调整。在一些实施方案中，根据用户输入，机器人系统200终止调整。

如工作流程400中所示，在一些实施方案中，机器人系统200通过在术中检测(例如，当医疗规程正在进行时，自动地并且在没有用户干预的情况下)调整规程设置的需要来减轻用户的所有认知负荷。这有利地允许用户专注于机器人系统的决策和监督，包括提供使机器人系统200执行调整和/或确认机器人系统的调整的连续激活或执行的输入。

D.示例性场景

图26示出了根据一些实施方案的用于描述机器人系统200的示例性坐标系。坐标系统包括坐标框架，该坐标框架的原点在机器人系统的柱(例如，柱214，图22)的中心处的床底座的底板处。z方向或z轴在竖直方向上(例如，在纸平面之外的方向上)沿着柱214延伸。当患者平台202处于未倾斜状态时，x方向跨过患者平台(例如，患者平台202)从一个侧向侧(例如，右侧)延伸到另一个侧向侧(例如，左侧)。当患者平台202处于未倾斜状态时，y方向或y轴沿着患者平台202在纵向方向上延伸。即，当患者平台202处于未倾斜状态时，y方向沿着患者平台202从一个纵向端部(例如，头部端部)延伸到另一个纵向端部(例如，腿部端部)。在一些实施方案中，机器人臂210中的每个机器人臂被颜色编码以识别相应的臂。

图27A至图27D示出了根据一些实施方案的术中设置调整的示例性场景。在一些实施方案中，示例性场景描绘了机器人系统200遇到的条件，该条件对应于对机器人系统的一部分(例如，机器人系统的机器人臂、下面的杆等)的相应调整。

图27A示出根据一些实施方案的示例性场景710，其中机器人臂210-2或机器人臂210-4在机器人系统200的医疗规程期间朝向其对应的下面的杆220的端部行进。在一些情况下，当机器人臂(例如，机器人臂210-2)沿着下面的杆220平移以避免与相邻机器人臂(例如，机器人臂210-1或机器人臂210-3，图26)碰撞时，场景710发生。

图27A示出机器人臂210-2经由其A0关节304-1朝向杆220-1的端部714移动712(例如，平移)。即使图26示出机器人臂210-2居中地定位在杆220-1上，其中机器人臂210-1和210-3在任一侧上，在一些实施方案中，当端部机器人臂(例如，机器人臂210-1或机器人臂210-3)从设置移除时，机器人臂210-2可以“朝向杆的端部”行进。另选地，在一些情况下，即使当端部机器人臂(例如，机器人臂210-1或机器人臂210-3)未被移除时，机器人臂210-2仍然可以朝向端部机器人臂行进并且达到端部机器人臂附近的阈值极限。

在一些实施方案中，机器人系统200确定(例如，检测)机器人臂和/或下面的杆遇到的一个或多个条件，该一个或多个条件对应于对术中规程设置的相应调整。例如，在图27A中，机器人系统200确定(例如，检测)机器人臂210-2的关节(A1关节304-1)是否已经达到关节极限的阈值范围(例如，A0关节位置在距杆220-1的端部714的4cm、5cm或6cm等内)。在一些实施方案中，机器人系统200确定机器人臂的关节是否已经在关节极限的阈值范围内保持至少指定时间段(例如，A0关节位置在过去5秒、8秒等内的时间的约60％内在距杆220的端部714的4cm、5cm或6cm内)。例如，机器人系统200可以以规则的间隔(例如，每10秒，持续60秒；每15秒，持续`分钟等)检查(例如，探测)机器人臂，以确定机器人臂是否已经在关节极限的阈值范围内保持至少指定时间段。

在一些实施方案中，根据确定机器人臂(例如，机器人臂210-2或210-4)的关节已经达到关节极限的阈值范围和/或已经在关节极限的阈值范围内保持至少指定时间段，机器人系统200通知用户(例如，经由如相对于图24和图25描述的视觉和/或可听反馈)机器人系统200已经检测到要求调整机器人臂和/或下面的杆的位姿的条件。

在一些实施方案中，在用户确认对机器人臂进行调整(例如，图24中的步骤404)时，机器人系统200可提供(例如，生成)推荐调整，该推荐调整包括将下面的杆平移预先确定的距离(例如，将杆移动6cm、8cm、10cm等)(例如，图24中的步骤406)。根据一些实施方案，当用户确认继续进行推荐调整时，机器人系统200执行推荐调整。

在一些实施方案中，机器人系统200基于启发式方法生成推荐调整。在一些实施方案中，机器人系统200基于机器人系统的优化(诸如杆位姿优化)生成推荐调整。

图27B示出了根据一些实施方案的示例性场景720。在该示例中，机器人臂210-4在由箭头722表示的方向上(例如，沿着y轴、平行于台面202的长度等)拉动缝合线。图27B示出机器人臂210-4的ADM 308联接到缝合工具724。在该示例中，ADM 308围绕机器人臂210-4的远侧连杆302-4相对于其A5关节304-6滚动。在一些情况下，场景720描绘了机器人臂210-4接近获得运动学奇点的情况。通常，机器人臂的关节的数量将确定其端部执行器的DOF。当机器人臂经历某些运动条件以使得机器人臂不能在某些DOF中执行运动时，运动学奇点出现。在图27B的示例中，机器人臂接近奇点，因为关节角度732(例如，A5关节角度)相对于远侧连杆302-4处于几乎90度，导致A4关节(由线728表示)和ADM 308(由线730表示)变得几乎彼此平行。当这种情况发生时，关节在方向中的一个方向上的旋转能力较差。因此，机器人臂的远侧端部(例如，由圆圈726标识)不能以特定DOF自由地移动端部执行器。在一些实施方案中，当机器人臂210-4接近奇点时，用户将在机器人臂210-4侧向移动时感觉到“颠簸”。

在一些实施方案中，机器人系统200确定(例如，检测)机器人臂的一个或多个关节角度是否已经达到阈值条件，例如，A5关节(例如，关节304-6)的角度在距关节极限10度内，A4关节(例如，关节304-5)的角度在远侧连杆上方±15度圆锥内等等。

在一些实施方案中，机器人系统200确定(例如，检测)机器人臂的一个或多个关节角度是否已经在阈值条件内保持至少指定时间段，例如，A5关节角度在过去两秒内的时间的约60％内在距关节极限10度内，A4关节角度在过去两秒内的时间的约60％内在远侧连杆上方±15度圆锥内，或者A4和/或A5关节在过去10秒内进入和离开阈值条件两次等等。

在一些实施方案中，机器人系统以规则的时间间隔(例如，每10秒、每20秒等)探测关节以确定关节是否已经达到阈值条件。

在一些实施方案中，根据确定机器人臂的一个或多个关节(例如，A4关节和/或A5关节)已经达到阈值关节角度极限和/或阈值关节角度范围极限，并且/或者已经在阈值极限或阈值范围极限内保持至少指定时间段，机器人系统200生成推荐调整，该推荐调整包括将对应机器人臂的基部降低已知距离(例如，3cm、5cm、8cm等)。在一些实施方案中，根据该确定，机器人系统200生成推荐调整，该推荐调整包括将对应机器人臂的基部降低将使关节角度(例如，A5关节角度)从阈值角度极限放置为至少10度、15度等的距离。在一些实施方案中，这可以通过平移下面的杆或者通过改变下面的杆的倾斜和/或旋转(例如，通过调整杆的滚动、俯仰和/或偏航)来实现。

在一些实施方案中，机器人系统在用户确认对机器人臂进行调整时生成推荐调整(例如，如相对于图24中的步骤404和406所描述的)。

在一些情况下，场景710中描述的A0关节极限条件和场景720中描述的A5关节角度条件可同时发生。在一些实施方案中，根据检测A0关节极限条件和A5关节角度条件两者，机器人系统200可以同时向用户通知这两个条件。在一些实施方案中，根据检测到两种条件，机器人系统200可以对条件进行优先级排序并且向用户通知较高优先级条件(例如，A0关节极限条件)。

图27C示出了根据一些实施方案的示例性场景740。当连接机器人臂的远侧连杆和机器人臂的近侧连杆的关节(例如，A3关节)已经达到其关节极限时，场景740可以发生。例如，图27C示出了机器人臂210-3的A3关节304-4接近(或已经达到)其关节极限，因为远侧连杆302-3几乎完全延伸并且平行于近侧连杆302-2。在一些实施方案中，机器人臂(例如，在该情况下为机器人臂210-3)在达到其A3关节极限时到达工作空间边界，并且臂不能移动到超出工作空间极限的位置。场景740还提出当床旁助手需要在机器人臂210-2和机器人臂210-3之间接近以缝合患者时的问题。在一些实施方案中，机器人臂210-3在其端部执行器处包括相机，并且相机将失去在由箭头742指示的方向上的进一步运动。

在一些实施方案中，机器人系统200确定(例如，检测)A3关节角度是否已经达到阈值条件(例如，A3关节角度在距其关节极限5度、10度、12度等内)。在一些实施方案中，机器人系统200确定(例如，检测)A3关节角度是否已在阈值条件中保持预定义的持续时间(例如，A3关节角度在过去5秒、7秒等内的时间的约60％内在距其关节极限5度、10度、12度等内)。

在一些实施方案中，机器人系统以规则的时间间隔(例如，每10秒、每15秒等)检查A3关节角度以确定A3关节是否已经达到阈值关节角度极限(或者A3关节是否保持在阈值关节角度极限内)。

在一些实施方案中，根据确定A3关节已经达到阈值关节角度极限和/或已经在阈值角度极限内保持至少指定时间段，机器人系统200生成推荐调整，该推荐调整包括将对应机器人臂的基部提升已知距离(例如，3cm、5cm、8cm等)。在一些实施方案中，机器人系统200生成推荐调整，该推荐调整包括将对应机器人臂的基部提升将使A3关节角度(例如，A5关节角度)从阈值A3关节角度极限放置为至少10度、15度等的距离。在一些实施方案中，机器人臂的基部可通过提升机器人臂的下面的杆或通过改变下面的杆的倾斜和/或旋转(例如，将杆向内滚动10度，或滚动将使A3关节角度从阈值角度极限放置为至少10度、15度等的任何量)来提升。

在一些实施方案中，场景710中描述的A0关节极限条件和场景740中描述的A3关节角度条件可同时发生。在一些实施方案中，根据检测A0关节极限条件和A3关节角度条件两者，机器人系统200可以同时向用户通知这两个条件。在一些实施方案中，根据检测到两种条件，机器人系统200可以对条件进行优先级排序并且向用户通知较高优先级条件(例如，A3关节角度条件)。

图27D示出了根据一些实施方案的示例性场景750。图2D描绘了具有共同的下面的杆220-2的机器人臂210-4和机器人臂210-5。在该示例中，机器人臂210-4的远侧端部(例如，由区域752标识)不能以特定DOF自由地移动端部执行器，这是如图27B中的场景720中描述的情况。图27D还示出机器人臂210-5接近或已经达到A3关节角度极限(例如，由区域754标识)，这是如图27C中的场景740中描述的情况。

在一些实施方案中，机器人系统通过单独地检测机器人臂中的每个机器人臂来检测组合场景(诸如场景750)的发生。参考图27D的示例，在一些实施方案中，机器人系统200确定(例如，检测)机器人臂(例如，机器人臂210-4、机器人臂210-5等)的一个或多个关节角度(例如，A3、A4和/或A5关节角度)是否已经达到阈值条件，和/或机器人臂的一个或多个关节角度是否已经在阈值中保持至少预定义的持续时间。

在一些实施方案中，根据确定组合场景(诸如场景750)已经发生，机器人系统200生成推荐调整，该推荐调整包括下面的杆的平移、倾斜和/或旋转(例如，通过调整杆的滚动、俯仰和/或偏航)。

E.用于规程设置的示例性过程

图28A和图28B示出了根据一些实施方案的用于检测用于调整规程设置的一个或多个条件并且生成用于执行的调整的方法800的流程图。

根据本公开的一些实施方案，方法800由机器人系统(例如，如图21和图22所示的机器人医疗系统200，或机器人手术平台等)的一个或多个处理器执行。

机器人系统包括用于执行规程(例如，外科规程、远程操作规程等)的运动链。在一些实施方案中，运动链包括机器人臂(例如，图21、图22、图23A、图23B、图26和图27A至图27D中的机器人臂210)、可调式杆(例如，图21、图22、图26和图27A至图27D中的杆220)、联接到可调式杆的机器人臂、联接到可调式杆的两个或更多个机器人臂等。在一些实施方案中，运动链包括各种位姿(例如，位置和/或取向)。

机器人系统检测(802)由运动链遇到的一个或多个条件。

一个或多个条件对应于(804)对运动链的位姿的相应调整。

在一些实施方案中，机器人系统经由机器人系统的一个或多个传感器(例如，位置传感器、取向传感器、接触传感器、力传感器、图像传感器、六轴负荷传感器等)来检测一个或多个条件。

在一些实施方案中，一个或多个条件包括根据一个或多个标准(例如，关于关节位置阈值的预设标准、关于关节角度极限的预设标准等)检测或标识的条件。

在一些实施方案中，一个或多个条件是响应于端部执行器的各种命令的一个或多个机器人操纵器的运动和/或机器人操纵器的零空间运动的结果。例如，如图27A至图27D所示，在一些实施方案中，机器人系统检测到机器人臂的一个或多个关节(例如，图23A至图23C和图27A至图27D中的关节304)达到阈值距离/角度极限、在阈值距离/角度极限中保持至少指定时间段、或在阈值距离/角度范围内保持至少指定时间段等。在一些实施方案中，当执行诸如碰撞避免的任务或诸如缝合、将器械或工具保持和/或维持在特定位置的规程相关任务等时，关节可能已经达到阈值关节极限/角度。

在一些情况下，存在运动链的使能部分(例如，机器人臂)，其中当移动时，仅仅该使能部分是不足的，并且导致不利的一个或多个条件。在一些情况下，随着规程进行，机器人系统检测对应于规程步骤的一个或多个条件，该规程步骤涉及激活整个运动链或至少运动链的比使能部分大的较大部分。

在一些实施方案中，机器人系统命令主动运动链的一部分执行任务(例如，零空间调整)。机器人系统还监测运动链的条件(例如，关节条件)，并且响应于运动链遇到的一个或多个条件而执行对运动链的一部分和/或整个运动链的调整。

在一些实施方案中，机器人系统被配置成在执行医疗规程时(诸如在远程操作期间或在术中期间)检测一个或多个条件。在一些实施方案中，检测到的条件表示(例如，反映、对应于)调整机器人系统的规程设置(诸如调整运动链的位姿)的需要。例如，机器人系统可通过经由机器人操纵器(例如，机器人臂)的个体关节位置条件以及它们之间的组合条件来监测这些机器人操纵器的位姿，从而检测对术中规程设置调整的需要。

在一些实施方案中，一个或多个条件包括运动链的位姿识别。例如，在一些实施方案中，机器人系统因此检测规程的进展，并且根据该进展应用预先规划的运动链调整。

在一些实施方案中，一个或多个条件包括运动链的关节(例如，图23A至图23C以及图27A至图27D中的关节304)达到关节极限的阈值范围。运动链的关节达到关节极限的阈值范围的示例是当机器人臂210的A0关节位置在阈值距离的4cm、5cm或6cm等内时，诸如从机器人臂210的对接位置，或从相对于下面的支撑杆220的端部(例如，图27A中的杆220-1的端部714)测量的阈值距离等。运动链的关节达到关节极限的阈值范围的另一个示例是当机器人臂210的A3关节角度在阈值角度的10度、15度或20度等内时。运动链的关节达到关节极限的阈值范围的另一个示例是当机器人臂210的A4关节角度在远侧连杆上方的10度或15度圆锥内时。运动链的关节达到关节极限的阈值范围的另一个示例是当机器人臂210的A5关节角度在距关节极限10度、12度或15度等内时。

在一些实施方案中，一个或多个条件包括运动链的关节在关节极限的阈值范围内保持至少指定时间段(例如，机器人臂210具有在过去5秒内的时间的约60％内在关节极限的4cm、5cm或6cm内的A0关节位置；机器人臂210具有在过去5秒内的时间的约60％内在10度或15度内的A3关节角度；机器人臂210具有在过去2秒内的时间的约60％内在远侧连杆上方15度圆锥内的A4关节角度；或者机器人臂210具有在过去2秒内的时间的约60％内在距关节极限10度内的A5关节角度等)。

再次参考图28A，在一些实施方案中，响应于检测到一个或多个条件，或者在用户请求时，机器人系统根据一个或多个条件生成(806)运动链的推荐调整。

在一些实施方案中，用户请求包括未经提示的请求(例如，在系统中没有检测到任何条件的请求)。在一些实施方案中，用户请求包括响应于一个或多个条件而做出的请求。

在一些实施方案中，机器人系统响应于用户请求(例如，作为系统检测的替代方案)生成推荐调整(808)。

在一些实施方案中，生成运动链的推荐调整还包括生成(810)运动链的一个或多个关节的移动轨迹。例如，在一些实施方案中，机器人系统提供系统生成的轨迹，并且用户监督系统的运动。这减少了用户在执行手术时的认知负荷。

在一些实施方案中，机器人系统基于(812)规程的预先规划生成运动链的推荐调整。例如，在一些实施方案中，推荐调整可以被预先规划以匹配规程的特定步骤或进展的检测，类似于规程开发的预先规划包。用户可以在规程进行时直接选择并启动适当的调整，而无需系统检测。

在一些实施方案中，机器人系统基于(814)预先确定的规则生成运动链的推荐调整。例如，在一些实施方案中，基于启发式方法生成图27A至图27D中描述的推荐调整，其中机器人系统具有关于如何在每个检测到的条件下生成调整的预先确定的规则。

在一些实施方案中，机器人系统向用户呈现(816)运动链的推荐调整的通知。在一些实施方案中，机器人系统可听见地呈现通知(例如，以言语通知或警告的形式)。在一些实施方案中，机器人系统将通知呈现为视觉显示(例如，经由机器人系统的界面)。

继续参考图28A，在一些实施方案中，根据确定已经接收到执行推荐调整的第一用户命令，机器人系统根据推荐调整来调整(818)运动链的位姿。

在一些实施方案中，根据确定尚未接收到执行推荐调整的用户命令，机器人系统放弃(820)调整运动链的位姿。

例如，在一些实施方案中，除非从用户接收到对应于执行推荐调整的请求的显式输入，否则机器人系统不执行推荐调整。在一些实施方案中，机器人系统实现超时时段，并且如果在超时时段内未接收到与执行推荐调整的请求相对应的显式输入，则机器人系统放弃执行推荐调整。在一些实施方案中，机器人系统开始准备推荐调整，而不管是否接收到用户对执行推荐调整的请求。在一些实施方案中，机器人系统不开始准备推荐调整，除非并且直到接收到用户的用于执行推荐调整的显式指令。在一些实施方案中，用户可以忽略推荐调整并且继续该规程而不使机器人系统执行推荐调整。例如，用户可以继续该过程，直到运动链(或其一部分)遇到碰撞、达到关节极限和/或遇到阻止用户到达(例如，患者身体的)期望目标区域以执行该规程的其他条件。

在一些实施方案中，机器人系统在调整运动链的位姿时接收(822)第二用户命令。根据确定第二用户命令对应于中止推荐调整的命令，机器人系统终止(824)终止调整。

在一些实施方案中，根据调整的终止，机器人系统使运动链返回到其在执行推荐调整之前的初始位姿。

在一些实施方案中，运动链的推荐调整包括运动链的推荐位姿。机器人系统将推荐调整显示(826)为将运动链的推荐位姿与运动链的实际位姿进行比较的可视化表示。

例如，在图25中，机器人系统200将推荐调整显示为比较实际臂位姿510和推荐臂位姿520和/或比较实际杆位姿530和推荐杆位姿540的可视化表示500。

在一些实施方案中，机器人系统经由与杆位姿优化和/或碰撞避免相关联的预先确定的目标函数的优化来确定(828)运动链的推荐调整。例如，在一些实施方案中，机器人臂及其下面的杆可被认为是一个运动链，或相同运动链的一部分。在一些实施方案中，预先确定的目标的优化包括优化用于手术的下面的杆(其支撑机器人臂)的位姿(例如，位置和/或取向)。例如，在一些实施方案中，下面的杆的位姿可经由下面的杆的移动(例如，通过平移和/或旋转和/或倾斜)来优化，同时在零空间中移动机器人臂，以便将机器人臂的端部执行器(例如，ADM)和/或与其联接的工具的远程运动中心(RCM)保持在静态位姿。根据一些实施方案，在一些实施方案中，杆优化任务包括使用在A0力传感器上感测到的力来调整机器人臂的下面的杆的位姿(例如，位置和/或取向)。

图29示出了根据一些实施方案的用于检测用于调整规程设置的一个或多个条件并且生成用于执行的调整的方法900的流程图。

根据本公开的一些实施方案，方法900由机器人系统(例如，如图21和图22所示的机器人医疗系统200，或机器人手术平台等)的一个或多个处理器执行。

该机器人系统包括运动链。在一些实施方案中，运动链包括机器人臂(例如，图21、图22、图23A、图23B、图26和图27A至图27D中的机器人臂210)、可调式杆(例如，图21、图22、图26和图27A至图27D中的杆220)、联接到可调式杆的机器人臂、联接到可调式杆的两个或更多个机器人臂等。在一些实施方案中，运动链包括各种位姿(例如，位置和/或取向)。

机器人系统检测(902)由运动链遇到的一个或多个条件。

一个或多个条件对应于(904)对运动链的位姿的相应调整。

在一些实施方案中，机器人系统经由机器人系统的一个或多个传感器(例如，位置传感器、取向传感器、接触传感器、力传感器、图像传感器、六轴负荷传感器等)来检测一个或多个条件。

在一些实施方案中，一个或多个条件包括根据一个或多个标准(例如，关于关节位置阈值的预设标准、关于关节角度极限的预设标准等)检测或标识的条件。

在一些实施方案中，一个或多个条件是响应于端部执行器的各种命令的一个或多个机器人操纵器的运动和/或机器人操纵器的零空间运动的结果。例如，如图27A至图27D所示，在一些实施方案中，机器人系统检测到机器人臂的一个或多个关节(例如，图23A至图23C和图27A至图27D中的关节304)达到阈值距离/角度极限、在阈值距离/角度极限中保持至少指定时间段、或在阈值距离/角度范围内保持至少指定时间段等。在一些实施方案中，当执行诸如碰撞避免的任务或诸如缝合、将器械或工具保持和/或维持在特定位置的规程相关任务等时，关节可能已经达到阈值关节极限/角度。

在一些实施方案中，一个或多个条件包括运动链的关节(例如，图23A至图23C以及图27A至图27D中的关节304)达到关节极限的阈值范围。运动链的关节达到关节极限的阈值范围的示例是当机器人臂210的A0关节位置在阈值距离的4cm、5cm或6cm等内时，诸如从机器人臂210的对接位置，或从相对于下面的支撑杆220的端部(例如，图27A中的杆220-1的端部714)测量的阈值距离等。运动链的关节达到关节极限的阈值范围的另一个示例是当机器人臂210的A3关节角度在阈值角度的10度、15度或20度等内时。运动链的关节达到关节极限的阈值范围的另一个示例是当机器人臂210的A4关节角度在远侧连杆上方的10度或15度圆锥内时。运动链的关节达到关节极限的阈值范围的另一个示例是当机器人臂210的A5关节角度在距关节极限10度、12度或15度等内时。

在一些实施方案中，一个或多个条件包括运动链的关节在关节极限的阈值范围内保持至少指定时间段(例如，机器人臂210具有在过去5秒内的时间的约60％内在关节极限的4cm、5cm或6cm内的A0关节位置；机器人臂210具有在过去5秒内的时间的约60％内在10度或15度内的A3关节角度；机器人臂210具有在过去2秒内的时间的约60％内在远侧连杆上方15度圆锥内的A4关节角度；或者机器人臂210具有在过去2秒内的时间的约60％内在距关节极限10度内的A5关节角度等)。

在一些实施方案中，一个或多个条件包括运动链的位姿识别。例如，在一些实施方案中，处理器因此检测规程的进展，并且根据该进展应用预先规划的运动链调整。

再次参考图29，在一些实施方案中，机器人系统呈现(906)检测到的一个或多个条件的通知。这在图24的步骤402中示出。例如，在一些实施方案中，通知可包括“粘性”(例如，闩锁的)通知，该通知保持在显示界面上直到其被用户确认、清除等，即使调整条件消失。在一些实施方案中，通知在系统调整后消失(例如，不“闩锁”到显示界面上)。

机器人系统接收(908)第一用户输入，该第一用户输入包括关于是否对运动链进行调整的决定(例如，步骤404，图24)。

在一些实施方案中，响应于第一用户输入，机器人系统生成(910)对运动链的推荐调整。这在图24的步骤406中示出。

在一些实施方案中，推荐调整包括运动链的至少一个移动轨迹。

在一些实施方案中，机器人系统基于启发式方法、(例如，运动链的)预先确定的目标的优化和/或预先规划的规程来生成推荐调整。

在一些实施方案中，机器人系统基于要在机器人系统上执行的规程的预先规划而生成推荐调整。例如，在一些实施方案中，推荐调整可以被预先规划以匹配规程的特定步骤或进展的检测，类似于规程开发的预先规划包。用户可以在规程进行时直接选择并启动适当的调整，而无需系统检测。

在一些实施方案中，机器人系统基于预先确定的规则生成推荐调整。例如，在一些实施方案中，机器人系统基于启发式方法生成推荐调整，其中机器人系统具有关于如何在每个检测到的条件下生成调整的预先确定的规则。例如，基于启发式方法生成图27A至图27D中描述的推荐调整，其中机器人系统具有关于如何在每个检测到的条件下生成调整的预先确定的规则。

在一些实施方案中，机器人系统基于预先确定的目标函数的优化(例如，与杆位姿优化、碰撞避免等相关联)来生成推荐调整。在一些实施方案中，运动链包括机器人臂和下面的杆。机器人系统基于用于外科手术的下面的杆的位姿(例如，位置和/或取向)的优化来生成推荐调整。

在一些实施方案中，机器人系统接收(912)第二用户输入，该第二用户输入包括执行推荐调整的用户确认。响应于第二用户输入，机器人系统根据推荐调整来调整(914)运动链的位姿。

在一些实施方案中，第一用户输入和第二用户输入是两个用户输入。例如，用户可以选择(例如，经由用户界面、经由控制台、观察塔、床挂件等)第一按钮/提示，诸如“向我显示推荐”。响应于用户选择，机器人系统呈现推荐调整连同表明“执行”的另一按钮/提示，该按钮/提示在被用户选择时根据推荐调整来调整运动链的位姿。

在一些实施方案中，第一用户输入是未经提示的(例如，未经请求的、在没有任何系统检测的情况下自发的)。例如，在一些实施方案中，用户基于他们自己的判断做出决定。在一些实施方案中，第一用户输入是响应于由机器人系统呈现的通知而做出的来自用户的输入。

在一些实施方案中，第一用户输入和第二用户输入是相同的用户输入。例如，在一些实施方案中，用户不必单独地做出请求并确认推荐调整的执行。一旦用户同意开始并进行该调整，系统就做出推荐并执行请求。

在一些实施方案中，第一用户输入和第二用户输入是相同的用户输入的一部分(例如，相同手势的一部分)。例如，在一些实施方案中，响应于用户对提示的选择(例如，经由触摸屏显示器上的手指触摸的第一输入)，系统显示推荐的列表。用户然后可在将其手指保持在显示器上的同时导航到推荐位姿。手指的抬起(例如，第二输入)导致正被选择的推荐位姿的执行。

在一些实施方案中，根据推荐调整来调整运动链的位姿包括与运动链的远程操作同时地(916)(例如，在远程操作期间，如果正在进行远程操作)调整运动链的位姿。例如，在一些实施方案中，运动链的位姿(例如，杆位姿调整、机器人臂位姿调整等)可以在远程操作正在进行时执行，可以使患者侧工作人员处理整个术中设置调整而不中断外科医生的远程操作。

在一些实施方案中，根据推荐调整来调整运动链的位姿包括在调整之前停止(918)远程操作。例如，在一些情况下，患者和/或外科医生可以选择在术中设置调整期间停止远程操作。在一些情况下，外科医生还可以选择在术中设置调整期间中断远程操作。

再次参考图29，在一些实施方案中，运动链的推荐调整包括运动链的推荐位姿。生成推荐调整还包括生成(920)将运动链的推荐位姿与实际位姿进行比较的可视化表示(例如，可视化表示500，图25)。在一些实施方案中，机器人系统进一步在机器人系统的用户界面(例如，机器人系统的显示塔或床挂件的显示界面)上显示(922)可视化表示。在一些实施方案中，生成推荐调整包括生成可听(例如，音频、言语等)响应。显示推荐调整包括显示可听响应。

3.实施系统和术语。

本文所公开的实施方案提供了用于由机器人医疗系统进行术中设置调整的系统、方法和设备。

应当指出的是，如本文所用，术语“联接”或词语联接的其他变型形式可以指示间接连接或直接连接。例如，如果第一部件“联接”到第二部件，则第一部件可经由另一个部件间接连接到第二部件或直接连接到第二部件。

本文所述的用于术中设置调整的功能可作为一个或多个指令存储在处理器可读或计算机可读的介质上。术语“计算机可读介质”是指可由计算机或处理器访问的任何可用介质。通过示例而非限制，此类介质可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器、致密盘只读存储器(CD-ROM)或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁存储装置，或可以用于存储呈指令或数据结构的形式的期望的程序代码并且可以由计算机访问的任何其他介质。应当指出的是，计算机可读介质可为有形的和非暂态的。如本文所用，术语“代码”可以指可由计算装置或处理器执行的软件、指令、代码或数据。

本文所公开的方法包括用于实现所述方法的一个或多个步骤或动作。在不脱离权利要求的范围的情况下，方法步骤和/或动作可彼此互换。换句话讲，除非正在描述的方法的正确操作需要步骤或动作的特定顺序，否则可以在不脱离权利要求的范围的情况下修改特定步骤和/或动作的顺序和/或使用。

如本文所用，术语“多个”表示两个或更多个。例如，多个部件指示两个或更多个部件。术语“确定”涵盖多种动作，并且因此，“确定”可包括计算、运算、处理、导出、调查、查找(例如，在表格、数据库或另一种数据结构中查找)、查明等。另外，“确定”可包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等。另外，“确定”可包括解析、选择、挑选、建立等。

除非另有明确指明，否则短语“基于”并不意味着“仅基于”。换句话讲，短语“基于”描述“仅基于”和“至少基于”两者。

提供对所公开的实施方案的前述描述以使得本领域的任何技术人员能够制作或使用本发明。对这些实施方案的各种修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，并且在不脱离本发明的范围的情况下，本文所定义的一般原理可应用于其他实施方案。例如，应当理解，本领域的普通技术人员将能够采用多个对应的替代和等同的结构细节，诸如紧固、安装、联接或接合工具部件的等同方式、用于产生特定致动运动的等同机构、以及用于递送电能的等同机构。因此，本发明并非旨在限于本文所示的实施方案，而是被赋予符合本文所公开的原理和新颖特征的最广范围。

参照以下条款描述了一些实施方案或具体实施：

条款1.一种机器人系统，所述机器人系统包括：

运动链，所述运动链用于执行规程；

一个或多个处理器；和

存储器，所述存储器存储指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器：

检测由所述运动链遇到的一个或多个条件，所述一个或多个条件对应于对所述运动链的位姿的相应调整；

响应于检测到所述一个或多个条件或在用户请求时，根据所述一个或多个条件生成所述运动链的推荐调整；

向用户呈现所述运动链的所述推荐调整的通知；并且

根据确定已经接收到执行所述推荐调整的第一用户命令，根据所述推荐调整来调整所述运动链的所述位姿。

条款2.根据条款1所述的机器人系统，其中所述存储器还包括指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器：

根据确定尚未接收到执行所述推荐调整的用户命令，放弃调整所述运动链的所述位姿。

条款3.根据条款1或2所述的机器人系统，其中所述存储器还包括指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器：

在调整所述运动链的所述位姿时接收第二用户命令；并且

根据确定所述第二用户命令对应于中止所述推荐调整的命令，终止所述调整。

条款4.根据条款1至3中任一项所述的机器人系统，其中所述一个或多个条件包括所述运动链的位姿识别。

条款5.根据条款1至4中任一项所述的机器人系统，其中所述运动链包括机器人臂和下面的臂支撑件。

条款6.根据条款1至5中任一项所述的机器人系统，其中所述一个或多个条件包括所述运动链的关节达到关节极限的阈值范围。

条款7.根据条款6所述的机器人系统，其中所述一个或多个条件包括所述运动链的所述关节在所述关节极限的所述阈值范围内保持至少指定时间段。

条款8.根据条款1至7中任一项所述的机器人系统，其中生成所述运动链的推荐调整包括响应于所述用户请求来生成所述推荐调整。

条款9.根据条款1至8中任一项所述的机器人系统，其中生成所述运动链的所述推荐调整还包括生成所述运动链的一个或多个关节的移动轨迹。

条款10.根据条款1至9中任一项所述的机器人系统，其中：

所述运动链的所述推荐调整包括所述运动链的推荐位姿；并且

所述存储器还包括指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器：

将所述推荐调整显示为将所述运动链的所述推荐位姿与所述运动链的实际位姿进行比较的可视化表示。

条款11.根据条款1至10中任一项所述的机器人系统，其中所述运动链的所述推荐调整基于规程的预先规划而生成。

条款12.根据条款1至11中任一项所述的机器人系统，其中所述运动链的所述推荐调整基于预先确定的规则而生成。

条款13.根据条款1至12中任一项所述的机器人系统，其中所述存储器还包括指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器：

经由与杆位姿优化和/或碰撞避免相关联的预先确定的目标函数的优化来确定所述运动链的所述推荐调整。

条款14.一种方法，所述方法包括：

在具有运动链、一个或多个处理器和存储被配置用于由所述一个或多个处理器执行的一个或多个程序的存储器的机器人系统处，所述方法包括：

检测由所述运动链遇到的一个或多个条件，所述一个或多个条件对应于对所述运动链的位姿的相应调整；

呈现所检测到的一个或多个条件的通知；

接收第一用户输入，所述第一用户输入包括关于是否对所述运动链进行调整的决定；

响应于所述第一用户输入，生成对所述运动链的推荐调整；

接收第二用户输入，所述第二用户输入包括执行所述推荐调整的用户确认；以及

响应于所述第二用户输入，根据所述推荐调整来调整所述运动链的位姿。

条款15.根据条款14所述的方法，其中所述第一用户输入是未经提示的。

条款16.根据条款14或15所述的方法，其中所述第一用户输入和所述第二用户输入是相同的用户输入。

条款17.根据条款14至16中任一项所述的方法，其中所述一个或多个条件包括所述运动链的位姿识别。

条款18.根据条款14至17中任一项所述的方法，其中所述一个或多个条件包括所述运动链的关节达到关节极限的阈值范围。

条款19.根据条款18所述的方法，其中所述一个或多个条件包括所述运动链的所述关节在所述关节极限的所述阈值范围内保持至少指定时间段。

条款20.根据条款14至19中任一项所述的方法，其中根据所述推荐调整来调整所述运动链的所述位姿包括与所述运动链的远程操作同时地调整所述运动链的所述位姿。

条款21.根据条款14至20中任一项所述的方法，其中根据所述推荐调整来调整所述运动链的位姿包括在所述调整之前停止远程操作。

条款22.根据条款14至21中任一项所述的方法，其中所述推荐调整包括所述运动链的至少一个移动轨迹。

条款23.根据条款14至22中任一项所述的方法，其中所述推荐调整基于启发式方法、预先确定的目标的优化和/或预先规划的规程。

条款24.根据条款14至23中任一项所述的方法，其中：

所述运动链的所述推荐调整包括所述运动链的推荐位姿；

生成所述推荐调整还包括生成将所述运动链的所述推荐位姿与实际位姿进行比较的可视化表示；以及

显示所述推荐调整还包括在所述机器人系统的用户界面上显示所述可视化表示。

条款25.根据条款14至24中任一项所述的方法，其中所述推荐调整基于要在所述机器人系统上执行的规程的预先规划。

条款26.根据条款14至25中任一项所述的方法，其中所述推荐调整基于预先确定的规则。

条款27.根据条款14至26中任一项所述的方法，其中所述推荐调整基于与杆位姿优化和/或碰撞避免相关联的预先确定的目标函数的优化。

条款28.一种机器人系统，所述机器人系统包括：

运动链；

一个或多个处理器；和

存储器，所述存储器存储指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器：

检测由所述运动链遇到的一个或多个条件，所述一个或多个条件对应于对所述运动链的位姿的相应调整；

呈现所检测到的一个或多个条件的通知；

接收第一用户输入，所述第一用户输入包括关于是否对所述运动链进行调整的决定；

响应于所述第一用户输入，生成对所述运动链的推荐调整；

接收第二用户输入，所述第二用户输入包括执行所述推荐调整的用户确认；以及

响应于所述第二用户输入，根据所述推荐调整来调整所述运动链的位姿。

条款29.根据条款28所述的机器人系统，其中所述第一用户输入是未经提示的。

条款30.根据条款28或29所述的机器人系统，其中所述第一用户输入和所述第二用户输入是相同的用户输入。

条款31.根据条款28至30中任一项所述的机器人系统，其中所述一个或多个条件包括所述运动链的位姿识别。

条款32.根据条款28至31中任一项所述的机器人系统，其中所述一个或多个条件包括所述运动链的关节达到关节极限的阈值范围。

条款33.根据条款32所述的机器人系统，其中所述一个或多个条件包括所述运动链的所述关节在所述关节极限的所述阈值范围内保持至少指定时间段。

条款34.根据条款28至33中任一项所述的机器人系统，其中根据所述推荐调整来调整所述运动链的所述位姿包括与所述运动链的远程操作同时地调整所述运动链的所述位姿。

条款35.根据条款28至34中任一项所述的机器人系统，其中根据所述推荐调整来调整所述运动链的位姿包括在所述调整之前停止远程操作。

条款36.根据条款28至35中任一项所述的机器人系统，其中所述推荐调整包括所述运动链的至少一个移动轨迹。

条款37.根据条款28至36中任一项所述的机器人系统，其中所述推荐调整基于启发式方法、预先确定的目标的优化和/或预先规划的规程。

条款38.根据条款28至37中任一项所述的机器人系统，其中：

所述运动链的所述推荐调整包括所述运动链的推荐位姿；

生成所述推荐调整还包括生成将所述运动链的所述推荐位姿与实际位姿进行比较的可视化表示；以及

显示所述推荐调整还包括在所述机器人系统的用户界面上显示所述可视化表示。

条款39.根据条款28至38中任一项所述的机器人系统，其中所述推荐调整基于要在所述机器人系统上执行的规程的预先规划。

条款40.根据条款28至39中任一项所述的机器人系统，其中所述推荐调整基于预先确定的规则。

条款41.根据条款28至40中任一项所述的机器人系统，其中所述推荐调整基于与杆位姿优化和/或碰撞避免相关联的预先确定的目标函数的优化。

Claims (41)

1.一种机器人系统，所述机器人系统包括：

运动链，所述运动链用于执行规程；

一个或多个处理器；和

存储器，所述存储器存储指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器：

检测由所述运动链遇到的一个或多个条件，所述一个或多个条件对应于对所述运动链的位姿的相应调整；

响应于检测到所述一个或多个条件或在用户请求时，根据所述一个或多个条件生成所述运动链的推荐调整；

向用户呈现所述运动链的所述推荐调整的通知；并且

根据确定已经接收到执行所述推荐调整的第一用户命令，根据所述推荐调整来调整所述运动链的所述位姿。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，所述存储器还包括指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器：

根据确定尚未接收到执行所述推荐调整的用户命令，放弃调整所述运动链的所述位姿。

3.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，所述存储器还包括指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器：

在调整所述运动链的所述位姿时接收第二用户命令；并且

根据确定所述第二用户命令对应于中止所述推荐调整的命令，终止所述调整。

4.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，所述一个或多个条件包括所述运动链的位姿识别。

5.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，所述运动链包括机器人臂和下面的臂支撑件。

6.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，所述一个或多个条件包括所述运动链的关节达到关节极限的阈值范围。

7.根据权利要求6所述的机器人系统，其中，所述一个或多个条件包括所述运动链的所述关节在所述关节极限的所述阈值范围内保持至少指定时间段。

8.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，生成所述运动链的推荐调整包括响应于所述用户请求来生成所述推荐调整。

9.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，生成所述运动链的所述推荐调整还包括生成所述运动链的一个或多个关节的移动轨迹。

10.根据权利要求1所述的机器人系统，其中：

所述运动链的所述推荐调整包括所述运动链的推荐位姿；并且

所述存储器还包括指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器：

将所述推荐调整显示为将所述运动链的所述推荐位姿与所述运动链的实际位姿进行比较的可视化表示。

11.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，所述运动链的所述推荐调整基于规程的预先规划而生成。

12.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，所述运动链的所述推荐调整基于预先确定的规则而生成。

13.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，所述存储器还包括指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器：

经由与杆位姿优化和/或碰撞避免相关联的预先确定的目标函数的优化来确定所述运动链的所述推荐调整。

14.一种方法，所述方法包括：

在具有运动链、一个或多个处理器和存储被配置用于由所述一个或多个处理器执行的一个或多个程序的存储器的机器人系统处，所述方法包括：

检测由所述运动链遇到的一个或多个条件，所述一个或多个条件对应于对所述运动链的位姿的相应调整；

呈现所检测到的一个或多个条件的通知；

接收第一用户输入，所述第一用户输入包括关于是否对所述运动链进行调整的决定；

响应于所述第一用户输入，生成对所述运动链的推荐调整；

接收第二用户输入，所述第二用户输入包括执行所述推荐调整的用户确认；以及

响应于所述第二用户输入，根据所述推荐调整来调整所述运动链的位姿。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一用户输入是未经提示的。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一用户输入和所述第二用户输入是相同的用户输入。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一个或多个条件包括所述运动链的位姿识别。

18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一个或多个条件包括所述运动链的关节达到关节极限的阈值范围。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述一个或多个条件包括所述运动链的所述关节在所述关节极限的所述阈值范围内保持至少指定时间段。

20.根据权利要求14所述的方法，其中，根据所述推荐调整来调整所述运动链的所述位姿包括与所述运动链的远程操作同时地调整所述运动链的所述位姿。

21.根据权利要求14所述的方法，其中，根据所述推荐调整来调整所述运动链的位姿包括在所述调整之前停止远程操作。

22.根据权利要求14所述的方法，其中，所述推荐调整包括所述运动链的至少一个移动轨迹。

23.根据权利要求14所述的方法，其中，所述推荐调整基于启发式方法、预先确定的目标的优化和/或预先规划的规程。

24.根据权利要求14所述的方法，其中：

所述运动链的所述推荐调整包括所述运动链的推荐位姿；

生成所述推荐调整还包括生成将所述运动链的所述推荐位姿与实际位姿进行比较的可视化表示；以及

显示所述推荐调整还包括在所述机器人系统的用户界面上显示所述可视化表示。

25.根据权利要求14所述的方法，其中，所述推荐调整基于要在所述机器人系统上执行的规程的预先规划。

26.根据权利要求14所述的方法，其中，所述推荐调整基于预先确定的规则。

27.根据权利要求14所述的方法，其中，所述推荐调整基于与杆位姿优化和/或碰撞避免相关联的预先确定的目标函数的优化。

28.一种机器人系统，所述机器人系统包括：

运动链；

一个或多个处理器；和

存储器，所述存储器存储指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器：

检测由所述运动链遇到的一个或多个条件，所述一个或多个条件对应于对所述运动链的位姿的相应调整；

呈现所检测到的一个或多个条件的通知；

接收第一用户输入，所述第一用户输入包括关于是否对所述运动链进行调整的决定；

响应于所述第一用户输入，生成对所述运动链的推荐调整；

接收第二用户输入，所述第二用户输入包括执行所述推荐调整的用户确认；以及

响应于所述第二用户输入，根据所述推荐调整来调整所述运动链的位姿。

29.根据权利要求28所述的机器人系统，其中，所述第一用户输入是未经提示的。

30.根据权利要求28所述的机器人系统，其中，所述第一用户输入和所述第二用户输入是相同的用户输入。

31.根据权利要求28所述的机器人系统，其中，所述一个或多个条件包括所述运动链的位姿识别。

32.根据权利要求28所述的机器人系统，其中，所述一个或多个条件包括所述运动链的关节达到关节极限的阈值范围。

33.根据权利要求32所述的机器人系统，其中，所述一个或多个条件包括所述运动链的所述关节在所述关节极限的所述阈值范围内保持至少指定时间段。

34.根据权利要求28所述的机器人系统，其中，根据所述推荐调整来调整所述运动链的所述位姿包括与所述运动链的远程操作同时地调整所述运动链的所述位姿。

35.根据权利要求28所述的机器人系统，其中，根据所述推荐调整来调整所述运动链的位姿包括在所述调整之前停止远程操作。

36.根据权利要求28所述的机器人系统，其中，所述推荐调整包括所述运动链的至少一个移动轨迹。

37.根据权利要求28所述的机器人系统，其中，所述推荐调整基于启发式方法、预先确定的目标的优化和/或预先规划的规程。

38.根据权利要求28所述的机器人系统，其中：

所述运动链的所述推荐调整包括所述运动链的推荐位姿；

生成所述推荐调整还包括生成将所述运动链的所述推荐位姿与实际位姿进行比较的可视化表示；以及

显示所述推荐调整还包括在所述机器人系统的用户界面上显示所述可视化表示。

39.根据权利要求28所述的机器人系统，其中，所述推荐调整基于要在所述机器人系统上执行的规程的预先规划。

40.根据权利要求28所述的机器人系统，其中，所述推荐调整基于预先确定的规则。

41.根据权利要求28所述的机器人系统，其中，所述推荐调整基于与杆位姿优化和/或碰撞避免相关联的预先确定的目标函数的优化。