JP2023510997A - 外科用ロボットアームの関節空間速度の調節 - Google Patents
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Abstract
Description
(1) 外科用ロボットアームの関節空間速度を調節するための方法であって、前記方法は、
a)外科用ロボットアーム構成の速度楕円の最長主軸を計算することと、
b)タスク空間速度を受信し、前記最長主軸に沿って前記タスク空間速度のノルムを適用して、逆運動学を使用して潜在的な関節空間速度を計算することと、
d)i)前記潜在的な関節空間速度と、ii)前記外科用ロボットアームの関節空間速度限界との比を計算することと、
e)前記比を初期関節空間速度に適用して、調節された関節空間速度を生成することと、を含む、方法。
(2) 前記関節空間速度限界が、前記潜在的な関節空間速度未満であり、前記調節された関節空間速度が、前記関節空間速度限界未満である、実施態様1に記載の方法。
(3) 新しいタスク空間速度を受信することと、
前記新しいタスク空間速度を新しい関節空間速度に変換することと、
前記新しいタスク空間速度を以前のタスク空間速度と比較することに基づいて、新しい比を計算することと、
前記新しい関節空間速度に前記新しい比を適用して、新しい調節された関節空間速度を生成することと、を更に含む、実施態様2に記載の方法。
(4) 前記新しい調節された関節空間速度を適用して、前記外科用ロボットアームの複数のモータ付き関節を制御する複数のモータ制御コマンドを更新することを更に含む、実施態様3に記載の方法。
(5) 前記外科用ロボットアームの変更された構成を検出することに応答して、前記変更された構成の速度楕円の新しい最長主軸を計算することと、
新しいタスク空間速度を受信し、前記新しいタスク空間速度のノルム及び前記新しい最長主軸の配向を有する新しいベクトルを生成し、前記新しいベクトルに基づいて、更新された潜在的な関節空間速度を計算することと、
i)前記更新された潜在的な関節空間速度と、ii)前記外科用ロボットアームの前記関節空間速度限界との更新された比を計算することと、
前記新しいタスク空間速度の変換に前記更新された比を適用して、別の調節された関節空間速度を生成することと、を更に含む、実施態様1に記載の方法。
(7) 前記アームの逆ヤコビアンを使用して、前記速度楕円を計算することを更に含む、実施態様1に記載の方法。
(8) 外科用ロボットシステムであって、
外科用ロボットアームと、
プロセッサと、
内部に命令を記憶しているメモリと、を備え、前記命令が前記プロセッサによって実行されると、
a)前記外科用ロボットアームの第1の構成の速度楕円の最長主軸を計算し、
b)タスク空間速度を前記最長主軸に適用して、新しいベクトルを生成し、前記新しいベクトルに基づいて潜在的な関節空間速度を計算し、
c)i)前記潜在的な関節空間速度と、ii)前記外科用ロボットアームの関節空間速度限界との比を計算し、
d)前記比を使用して、調節された関節空間速度を生成する、外科用ロボットシステム。
(9) 前記メモリが、内部に更なる命令を記憶しており、前記命令が前記プロセッサによって実行されると、
前記外科用ロボットアーム上のエンドエフェクタが新しいタスク空間位置に誘導されることに応答して、前記外科用ロボットアームの第2の構成を決定し、
前記第2の構成のために動作a)~d)を繰り返すことによって、前記第2の構成に対して調節された関節空間速度を生成する、実施態様8に記載の外科用ロボットシステム。
(10) 前記メモリが、内部に前記第1の構成を記憶しており、前記第1の構成が、
前記外科用ロボットアームの複数の関節の現在の関節空間位置データを含む、実施態様8に記載の外科用ロボットシステム。
前記外科用ロボットアームの複数のモータ付き関節の関節空間速度限界データを更に含む、実施態様10に記載の外科用ロボットシステム。
(12) 前記関節空間速度限界が、前記潜在的な関節空間速度未満であり、前記調節された関節空間速度が、前記潜在的な関節空間速度未満である、実施態様8に記載の外科用ロボットシステム。
(13) 前記メモリが、更なる命令を有し、前記命令が前記プロセッサによって実行されると、
UID追跡シーケンスに従って新しいタスク空間速度を計算し、
前記新しいタスク空間速度を新しい関節空間速度に変換し、
新しい潜在的な関節空間速度を使用して、前記最長主軸を再計算することなく、b)及びc)におけるように新しい比を計算し、
前記新しい関節空間速度に前記新しい比を適用して、新しい調節された関節空間速度を生成する、実施態様12に記載の外科用ロボットシステム。
(14) 前記メモリが、更なる命令を有し、前記命令が前記プロセッサによって実行されると、
前記新しい調節された関節空間速度を適用して、前記外科用ロボットアームの複数のモータ付き関節を制御する複数のモータ制御コマンドを更新する、実施態様13に記載の外科用ロボットシステム。
(15) 前記メモリが、更なる命令を有し、前記命令が前記プロセッサによって実行されると、前記比を、
前記外科用ロボットアーム内の複数の能動関節の各々について、前記受信されたタスク空間速度に基づいて、前記速度楕円の前記最長主軸に沿って潜在的な関節速度値を計算することと、
前記潜在的な関節速度が、それぞれの関節の関節速度限界を超えるとき、前記それぞれの関節の、i)前記関節速度限界と、ii)前記潜在的な関節速度との前記比を計算することと、によって計算する、実施態様8に記載の外科用ロボットシステム。
a)ロボットアーム構成のためのエンドエフェクタの速度楕円を決定することであって、前記ロボットアームが、複数の能動関節を有し、前記エンドエフェクタが、前記ロボットアームの遠位端に位置付けられている、決定することと、
b)前記複数の能動関節の各々について、前記速度楕円の最長主軸に沿って受信されたタスク空間速度を適用することによって、それぞれの潜在的な関節速度を計算することと、
c)前記それぞれの潜在的な関節速度が、それぞれの関節の関節速度限界を超えるとき、i)前記関節速度限界と、ii)前記それぞれの潜在的な関節速度との比を計算することと、
d)前記比に基づいて、前記複数の能動関節の各々について、それぞれの調節された関節速度を生成することと、を含む、方法。
(17) 前記それぞれの潜在的な関節速度が、線形速度又は角速度を含む、実施態様16に記載の方法。
(18) 前記タスク空間速度を初期関節空間速度に変換することを更に含み、それぞれの調節された関節速度を生成することが、前記初期関節空間速度に計算された前記比を乗算することを含む、実施態様16に記載の方法。
(19) 前記複数の能動関節において、前記それぞれの潜在的な関節速度が前記それぞれの関節の関節速度限界を超える、2つ又はそれ以上の関節が存在する場合、前記2つ又はそれ以上の関節の複数の前記比をそれぞれ計算することと、
前記複数の能動関節の各々について前記それぞれの調節された関節速度を生成する際に使用するために、前記複数の前記比の最小値を選択することと、を更に含む、実施態様16に記載の方法。
(20) 前記エンドエフェクタの別のタスク空間速度を受信することと、
前記複数の能動関節の各々について、前記速度楕円の前記最長主軸に沿って前記別のタスク空間速度を適用することによって、別のそれぞれの潜在的な関節速度を計算することと、
前記別のそれぞれの潜在的な関節速度が前記それぞれの関節の前記関節速度限界を超えない場合、前記別のそれぞれの潜在的な関節速度を変更せずに残し、前記別のそれぞれの潜在的な関節速度が前記それぞれの関節の前記関節速度限界を超えている場合、c)におけるように新しい比を計算することと、を更に含む、実施態様16に記載の方法。
Claims (20)
- 外科用ロボットシステムであって、
外科用ロボットアームと、
プロセッサと、
内部に命令を記憶しているメモリと、を備え、前記命令が前記プロセッサによって実行されると、
a)前記外科用ロボットアームの第1の構成の速度楕円の最長主軸を計算し、
b)タスク空間速度を前記最長主軸に適用して、新しいベクトルを生成し、前記新しいベクトルに基づいて潜在的な関節空間速度を計算し、
c)i)前記潜在的な関節空間速度と、ii)前記外科用ロボットアームの関節空間速度限界との比を計算し、
d)前記比を使用して、調節された関節空間速度を生成する、外科用ロボットシステム。 - 前記メモリが、内部に更なる命令を記憶しており、前記命令が前記プロセッサによって実行されると、
前記外科用ロボットアーム上のエンドエフェクタが新しいタスク空間位置に誘導されることに応答して、前記外科用ロボットアームの第2の構成を決定し、
前記第2の構成のために動作a)~d)を繰り返すことによって、前記第2の構成に対して調節された関節空間速度を生成する、請求項1に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記メモリが、内部に前記第1の構成を記憶しており、前記第1の構成が、
前記外科用ロボットアームの複数の関節の現在の関節空間位置データを含む、請求項1に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記第1の構成が、
前記外科用ロボットアームの複数のモータ付き関節の関節空間速度限界データを更に含む、請求項3に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記関節空間速度限界が、前記潜在的な関節空間速度未満であり、前記調節された関節空間速度が、前記潜在的な関節空間速度未満である、請求項1に記載の外科用ロボットシステム。
- 前記メモリが、更なる命令を有し、前記命令が前記プロセッサによって実行されると、
UID追跡シーケンスに従って新しいタスク空間速度を計算し、
前記新しいタスク空間速度を新しい関節空間速度に変換し、
新しい潜在的な関節空間速度を使用して、前記最長主軸を再計算することなく、b)及びc)におけるように新しい比を計算し、
前記新しい関節空間速度に前記新しい比を適用して、新しい調節された関節空間速度を生成する、請求項5に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記メモリが、更なる命令を有し、前記命令が前記プロセッサによって実行されると、
前記新しい調節された関節空間速度を適用して、前記外科用ロボットアームの複数のモータ付き関節を制御する複数のモータ制御コマンドを更新する、請求項6に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記メモリが、更なる命令を有し、前記命令が前記プロセッサによって実行されると、前記比を、
前記外科用ロボットアーム内の複数の能動関節の各々について、前記受信されたタスク空間速度に基づいて、前記速度楕円の前記最長主軸に沿って潜在的な関節速度値を計算することと、
前記潜在的な関節速度が、それぞれの関節の関節速度限界を超えるとき、前記それぞれの関節の、i)前記関節速度限界と、ii)前記潜在的な関節速度との前記比を計算することと、によって計算する、請求項1に記載の外科用ロボットシステム。 - 外科用ロボットアームの関節空間速度を調節するための方法であって、前記方法は、
a)外科用ロボットアーム構成の速度楕円の最長主軸を計算することと、
b)タスク空間速度を受信し、前記最長主軸に沿って前記タスク空間速度のノルムを適用して、逆運動学を使用して潜在的な関節空間速度を計算することと、
d)i)前記潜在的な関節空間速度と、ii)前記外科用ロボットアームの関節空間速度限界との比を計算することと、
e)前記比を初期関節空間速度に適用して、調節された関節空間速度を生成することと、を含む、方法。 - 前記関節空間速度限界が、前記潜在的な関節空間速度未満であり、前記調節された関節空間速度が、前記関節空間速度限界未満である、請求項9に記載の方法。
- 新しいタスク空間速度を受信することと、
前記新しいタスク空間速度を新しい関節空間速度に変換することと、
前記新しいタスク空間速度を以前のタスク空間速度と比較することに基づいて、新しい比を計算することと、
前記新しい関節空間速度に前記新しい比を適用して、新しい調節された関節空間速度を生成することと、を更に含む、請求項10に記載の方法。 - 前記新しい調節された関節空間速度を適用して、前記外科用ロボットアームの複数のモータ付き関節を制御する複数のモータ制御コマンドを更新することを更に含む、請求項11に記載の方法。
- 前記外科用ロボットアームの変更された構成を検出することに応答して、前記変更された構成の速度楕円の新しい最長主軸を計算することと、
新しいタスク空間速度を受信し、前記新しいタスク空間速度のノルム及び前記新しい最長主軸の配向を有する新しいベクトルを生成し、前記新しいベクトルに基づいて、更新された潜在的な関節空間速度を計算することと、
i)前記更新された潜在的な関節空間速度と、ii)前記外科用ロボットアームの前記関節空間速度限界との更新された比を計算することと、
前記新しいタスク空間速度の変換に前記更新された比を適用して、別の調節された関節空間速度を生成することと、を更に含む、請求項9に記載の方法。 - 前記アーム上のエンドエフェクタが、UID追跡シーケンスによって示される新しいUID位置に従って新しいタスク空間位置に駆動されるように、前記外科用ロボットアームの複数のモータ付き関節を制御する複数のモータ制御コマンドを更新するように、前記更新された調節された関節空間速度を適用することを更に含む、請求項13に記載の方法。
- 前記アームの逆ヤコビアンを使用して、前記速度楕円を計算することを更に含む、請求項9に記載の方法。
- 外科用ロボットアームの速度を調節するための方法であって、前記方法が、
a)ロボットアーム構成のためのエンドエフェクタの速度楕円を決定することであって、前記ロボットアームが、複数の能動関節を有し、前記エンドエフェクタが、前記ロボットアームの遠位端に位置付けられている、決定することと、
b)前記複数の能動関節の各々について、前記速度楕円の最長主軸に沿って受信されたタスク空間速度を適用することによって、それぞれの潜在的な関節速度を計算することと、
c)前記それぞれの潜在的な関節速度が、それぞれの関節の関節速度限界を超えるとき、i)前記関節速度限界と、ii)前記それぞれの潜在的な関節速度との比を計算することと、
d)前記比に基づいて、前記複数の能動関節の各々について、それぞれの調節された関節速度を生成することと、を含む、方法。 - 前記それぞれの潜在的な関節速度が、線形速度又は角速度を含む、請求項16に記載の方法。
- 前記タスク空間速度を初期関節空間速度に変換することを更に含み、それぞれの調節された関節速度を生成することが、前記初期関節空間速度に計算された前記比を乗算することを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記複数の能動関節において、前記それぞれの潜在的な関節速度が前記それぞれの関節の関節速度限界を超える、2つ又はそれ以上の関節が存在する場合、前記2つ又はそれ以上の関節の複数の前記比をそれぞれ計算することと、
前記複数の能動関節の各々について前記それぞれの調節された関節速度を生成する際に使用するために、前記複数の前記比の最小値を選択することと、を更に含む、請求項16に記載の方法。 - 前記エンドエフェクタの別のタスク空間速度を受信することと、
前記複数の能動関節の各々について、前記速度楕円の前記最長主軸に沿って前記別のタスク空間速度を適用することによって、別のそれぞれの潜在的な関節速度を計算することと、
前記別のそれぞれの潜在的な関節速度が前記それぞれの関節の前記関節速度限界を超えない場合、前記別のそれぞれの潜在的な関節速度を変更せずに残し、前記別のそれぞれの潜在的な関節速度が前記それぞれの関節の前記関節速度限界を超えている場合、c)におけるように新しい比を計算することと、を更に含む、請求項16に記載の方法。
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