CN116075276A - 机器人碰撞边界确定 - Google Patents

Abstract

技术涉及确定与对象相关联的区域以协助控制机器人臂。例如，一种系统可确定该机器人臂与环境内的对象相邻定位。该系统可至少部分地基于该机器人臂的远侧端部的位置来确定该环境中与该对象相关联的区域。该系统可控制该机器人臂或另一机器人臂至少部分地基于该区域来在该环境中移动。

Description

机器人碰撞边界确定

相关申请

本申请要求2020年9月2日提交的名称为“机器人碰撞边界确定(ROBOTICCOLLISION BOUNDARY DETERMINATION)”的美国临时申请号63/073,860的优先权，该申请的公开内容据此全文以引用方式并入。

背景技术

技术领域

本公开涉及医疗装置和医疗规程领域。

相关技术

各种医疗规程涉及使用一个或多个医疗器械来检查和/或治疗患者。在一些情况下，实现多个系统/装置以控制医疗器械对患者执行规程。此类系统、装置和/或医疗器械的不当使用可能对患者的健康和/或规程的功效产生不利影响。

发明内容

在一些具体实施中，本公开涉及一种系统，该系统包括：机器人系统，该机器人系统包括第一机器人臂，该第一机器人臂被配置为耦接到医疗器械；和控制电路，该控制电路通信地耦接到该机器人臂。该控制电路被配置为：接收指示该第一机器人臂与环境内的对象相邻定位的输入数据；至少部分地基于该第一机器人臂的远侧端部的位置来确定该环境中与该对象相关联的区域；以及控制该机器人系统的该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者在该环境中移动而不移动到该区域中。

在一些实施方案中，该第一机器人臂可被配置为以导纳控制模式操作，其中该第一机器人臂的用户操纵使该第一机器人臂移动。该输入数据可以是在该第一机器人臂以该导纳控制模式操作时接收的。此外，在一些实施方案中，该控制电路可被配置为至少部分地基于该机器人系统的位置来确定该区域。该区域可包括该对象而不包括该机器人系统。

在一些实施方案中，该输入数据指示该第一机器人臂与该对象的第一边缘相邻定位。该控制电路可被配置为：接收指示该第二机器人臂与该对象的第二边缘相邻定位的附加输入数据；以及至少部分地基于该第二机器人臂的远侧端部的位置确定该区域。该控制电路可被配置为通过至少部分地基于该第一机器人臂的该远侧端部的该位置确定该区域的第一边界并且至少部分地基于该第二机器人臂的该远侧端部的该位置确定该区域的第二边界来确定该区域。

在一些实施方案中，该输入数据指示该第一机器人臂与该对象的第一边缘相邻定位。该控制电路可被配置为：接收指示该第一机器人臂与该对象的第二边缘相邻定位的附加输入数据；以及至少部分地基于当接收到该输入数据时该第一机器人臂的该远侧端部的位置和当接收到该附加输入数据时该第一机器人臂的该远侧端部的位置来确定该区域。

在一些实施方案中，该控制电路被进一步配置为：导致显示该区域的视觉表示；接收包括对该视觉表示的调整的调整输入数据；以及至少部分地基于对该视觉表示的该调整来更新该区域。此外，在一些实施方案中，该控制电路被进一步配置为：将该系统设置为规程模式以执行医疗规程；确定该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者经历了碰撞；以及基于该碰撞发生时该第一机器人臂的该远侧端部的位置或该第二机器人臂的位置中的至少一者来更新该区域。

在一些具体实施中，本公开涉及一种方法，该方法包括：使得能够手动移动第一机器人臂；由控制电路接收指示该第一机器人臂与一个或多个对象相邻定位的输入数据；由该控制电路至少部分地基于该第一机器人臂的端部的位置来确定碰撞区域；以及至少部分地基于该碰撞区域，由该控制电路控制该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者的移动以执行医疗规程。

在一些实施方案中，该输入数据指示该第一机器人臂与该一个或多个对象的第一边缘相邻定位。该方法还可包括接收指示该第二机器人臂与该一个或多个对象的第二边缘相邻定位的附加输入数据。该确定该碰撞区域可进一步至少部分地基于该第二机器人臂的端部的位置。该确定该碰撞区域可包括：至少部分地基于该第一机器人臂的该端部的该位置限定第一平面；至少部分地基于该第二机器人臂的该端部的该位置限定第二平面；以及至少部分地基于该第一平面、该第二平面以及该第一平面与该第二平面的交叉处来确定该区域。

在一些实施方案中，该输入数据指示该第一机器人臂与该一个或多个对象的第一边缘相邻定位。该方法还可包括接收指示该第一机器人臂与该一个或多个对象的另一边缘相邻定位的附加输入数据。该确定该碰撞区域可包括至少部分地基于当接收到该输入数据时该第一机器人臂的该端部的位置和当接收到该附加输入数据时该第一机器人臂的该端部的位置来确定该碰撞区域。该确定该碰撞区域可包括：至少部分地基于当接收到该输入数据时该第一机器人臂的该端部的该位置限定第一平面；至少部分地基于当接收到该附加输入数据时该第一机器人臂的该端部的该位置限定第二平面；以及至少部分地基于该第一平面、该第二平面以及该第一平面与该第二平面的交叉处来确定该区域。

在一些实施方案中，该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者被配置为连接到医疗器械。该方法还可包括：从输入装置接收关于该医疗器械的移动的输入控制数据；以及确定该输入控制数据与该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者进入该碰撞区域中的移动相关联。该控制该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者的移动可包括防止该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者移动进入该碰撞区域中。该方法还可包括：导致显示指示该输入控制数据与进入该碰撞区域中的移动相关联的通知；以及接收指示是否继续进入该碰撞区域中的附加输入数据。该控制该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者的移动可至少部分地基于该附加输入数据。

在一些实施方案中，该第一机器人臂连接到机器人系统。该接收该输入数据以及该控制该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者的移动可在该机器人系统位于相同停止位置时发生。此外，在一些实施方案中，该第一机器人臂的该端部可以是该第一机器人臂的端部执行器端部。

在一些具体实施中，本公开涉及一种控制系统，该控制系统包括：通信接口，该通信接口被配置为与第一机器人臂通信；和控制电路，该控制电路通信地耦接到该通信接口。该控制电路可被配置为：确定该第一机器人臂与环境内的一个或多个对象的第一边缘相邻定位；至少部分地基于该第一机器人臂的远侧端部的位置来确定该环境的碰撞区域；以及至少部分地基于该碰撞区域控制该第一机器人臂或第二机器人臂中的至少一者的移动。该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者可被配置为耦接到医疗器械。

在一些实施方案中，该控制电路可被进一步配置为：从输入装置接收输入控制数据以控制该医疗器械；以及确定该输入控制数据与该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者进入该碰撞区域中的移动相关联。该控制电路可被配置为通过防止该第一机器人臂或第二机器人臂中的至少一者移动进入该碰撞区中来控制该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者的移动。此外，在一些实施方案中，该控制电路被进一步配置为确定该第二机器人臂与该一个或多个对象的第二边缘相邻定位，并且该控制电路被配置为至少部分地基于该第一机器人臂的该远侧端部的位置和该第二机器人臂的该远侧端部的位置来确定该碰撞区域。

在一些实施方案中，该控制电路被进一步配置为确定该第一机器人臂与该一个或多个对象的第二边缘相邻定位。该控制电路可被配置为至少部分地基于该第一机器人臂的该远侧端部在该一个或多个对象的该第一边缘处的位置和该第一机器人臂的该远侧端部在该一个或多个对象的该第二边缘处的位置来确定该碰撞区域。此外，在一些实施方案中，该控制电路被进一步配置为：导致显示该碰撞区域的视觉表示；接收包括对该视觉表示的调整的调整输入数据；以及至少部分地基于对该视觉表示的该调整来更新该碰撞区域。

在一些实施方案中，该控制电路被进一步配置为：将该控制系统设置为规程模式以执行医疗规程；确定该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者经历了碰撞；以及基于该碰撞发生时该第一机器人臂的该远侧端部的位置或该第二机器人臂的位置中的至少一者来更新该控制区域。

在一些具体实施中，本公开涉及一个或多个非暂态计算机可读介质，该一个或多个非暂态计算机可读介质存储计算机可执行指令，当由控制电路执行时，该计算机可执行指令导致该控制电路执行包括以下项的操作：确定第一机器人臂与环境内的一个或多个对象的第一边缘相邻定位；至少部分地基于该第一机器人臂的远侧端部的位置来确定该环境的碰撞区；以及至少部分地基于该碰撞区来控制该第一机器人臂或第二机器人臂中的至少一者的移动。该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者可被配置为耦接到医疗器械。

在一些实施方案中，该操作还包括确定该第二机器人臂与该一个或多个对象的第二边缘相邻定位。该确定该碰撞区可进一步至少部分地基于该第二机器人臂的远侧端部的位置。该确定该碰撞区可包括：至少部分地基于该第一机器人臂的该远侧端部的该位置限定第一平面；至少部分地基于该第二机器人臂的该远侧端部的该位置限定第二平面；以及至少部分地基于该第一平面、该第二平面以及该第一平面与该第二平面的交叉处来确定该碰撞区。

在一些实施方案中，该操作还包括确定该第一机器人臂与该一个或多个对象的第二边缘相邻定位。该确定该碰撞区可至少部分地基于该第一机器人臂的该远侧端部在该一个或多个对象的该第一边缘处的位置和该第一机器人臂的该远侧端部在该一个或多个对象的该第二边缘处的位置。该确定该碰撞区可包括：至少部分地基于该第一机器人臂的该远侧端部在该一个或多个对象的该第一边缘处的该位置来限定第一平面；至少部分地基于该第一机器人臂的该远侧端部在该一个或多个对象的该第二边缘处的该位置来限定第二平面；以及至少部分地基于该第一平面、该第二平面以及该第一平面与该第二平面的交叉处来确定该碰撞区。

在一些实施方案中，该操作还包括：从输入装置接收关于该医疗器械的移动的输入控制数据；确定该输入控制数据与该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者进入该碰撞区中的移动相关联。该控制该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者的移动可包括防止该第一机器人臂或该第二机器人臂中的至少一者移动进入该碰撞区中。此外，在一些实施方案中，该确定该第一机器人臂与该一个或多个对象的该第一边缘相邻定位包括在该第一机器人臂以导纳控制模式操作时接收输入数据。该输入数据可指示该第一机器人臂与该一个或多个对象的该第一边缘相邻定位。

为了总结本公开，已描述了某些方面、优点和特征。将理解，根据任何特定实施方案，可实现不一定所有此类优点。因此，可通过实现或优化本文教导的一个优点或一组优点而不一定实现本文可教导或提出的其他优点的方式执行所公开的实施方案。

附图说明

出于说明的目的，在附图中描绘了各种实施方案，并且决不应将其解释为限制本公开的范围。另外，可组合不同的所公开的实施方案的各种特征以形成作为本公开的部分的附加实施方案。在整个附图中，可重复使用附图标记以指示参考元件之间的对应关系。

图1示出了根据一个或多个实施方案的用于执行各种医疗规程的示例性医疗系统。

图2示出了根据一个或多个实施方案的图1的医疗系统的碰撞区域和其他方面的透视图。

图3示出了根据一个或多个实施方案的图1的控制系统和机器人系统的示例性细节。

图4示出了根据一个或多个实施方案的图1的机器人系统的示例性细节。

图5示出了根据一个或多个实施方案的当医师移动机器人系统时医疗系统的顶视图。

图6示出了根据一个或多个实施方案的当医师将机器人臂与对象相邻定位时图5的医疗系统的顶视图。

图7示出了根据一个或多个实施方案的当医师将另一机器人臂与对象相邻定位时图5的医疗系统的顶视图。

图8示出了根据一个或多个实施方案的替代示例中的图5的医疗系统的顶视图，其中医师将机器人臂与对象相邻定位在附加位置处。

图9示出了根据一个或多个实施方案的具有碰撞区域的图5的医疗系统的顶视图。

图10示出了根据一个或多个实施方案的用于可视化和/或配置碰撞区域的示例性界面。

图11示出了根据一个或多个实施方案的用于确定与对象相关联的区域的过程的示例性流程图。

具体实施方式

本文提供的标题仅为方便起见，并且不一定影响本公开的范围或含义。尽管下文公开了某些实施方案和示例，但主题超出具体公开的实施方案延伸到其他替代实施方案和/或用途以及其修改和等同物。因此，在此可能出现的权利要求的范围不受下面描述的任何特定实施方案的限制。例如，在本文公开的任何方法或过程中，方法或过程的动作或操作可以任何合适的序列执行，并且不一定限于任何特定公开的序列。继而可通过可能有助于理解特定实施方案的方式将各种操作描述为多个分立的操作。然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作依赖于顺序。另外，本文描述的结构、系统和/或装置可体现为集成部件或单独部件。出于比较各种实施方案的目的，描述了这些实施方案的特定方面和优点。不一定通过任何特定实施方案实现所有此类方面或优点。因此，例如，可通过实现或优化本文教导的一个优点或一组优点而不一定实现本文也可能教导或提出的其他方面或优点的方式来执行各种实施方案。

关于优选实施方案，本文可使用某些标准的位置解剖学术语来指代动物(即人类)的解剖学。尽管在本文中使用特定空间相对术语，诸如“外部”、“内部”、“上部”、“下部”、“下方”、“上方”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”和类似术语来描述一个装置/元件或解剖结构与另一装置/元件或解剖结构的空间关系，但是应理解，在本文中是出于描述方便起见而使用这些术语，以描述元件/结构之间的位置关系，如附图中示出的。应当理解，空间相对术语旨在涵盖元件/结构在使用中或操作中的除了附图中所描绘的取向之外的不同取向。例如，描述为在另一元件/结构“上方”的元件/结构可表示相对于受试者患者或元件/结构的替代取向在此类其他元件/结构下方或旁边的位置，且反之亦然。

概述

通常在包括诸如医院病床、医疗设备、推车、外科系统等多个对象的环境中对患者执行医疗规程。在一些具体实施中，可在此类环境中执行机器人辅助的医疗规程，其中机器人工具可使医师能够执行内窥镜和/或经皮规程。例如，机器人工具可接合和/或控制一个或多个医疗器械以进入患者体内的目标部位和/或在目标部位处执行治疗。然而，由于机器人工具可能不知道对象在环境内的位置，因此机器人工具可能容易与对象发生碰撞。例如，当执行医疗规程时，机器人工具可能与医院病床、病床上的患者、医疗设备和/或环境中的其他对象发生碰撞。这可能会对患者造成伤害和/或降低规程的功效。

本公开涉及用于避免与环境中的对象碰撞以协助执行医疗规程的系统、装置和方法。例如，机器人系统可包括一个或多个机器人臂，该一个或多个机器人臂被配置为耦接到一个或多个医疗器械以执行规程。在机器人系统的配置期间或在其他时间，一个或多个机器人臂可与环境内的一个或多个对象相邻定位。例如，用户可手动移动一个或多个机器人臂以接触一个或多个对象的一个或多个边缘。然后，可基于一个或多个机器人臂(诸如机器人臂的远侧端部)的位置来确定与一个或多个对象相关联的碰撞区域。可基于碰撞区域来控制一个或多个机器人臂和/或相关联的医疗器械，诸如通过在环境内移动而不行进进入碰撞区域中、在用户确认后移动进入碰撞区域中等。通过这样做，机器人系统可避免与环境/工作空间中的对象发生碰撞(由于机器人臂/医疗器械的不期望的移动)，这最终防止对患者造成伤害，提高规程的功效等。

尽管本文在肾、泌尿和/或肾脏规程的上下文中描述了本公开的某些方面(诸如肾结石移除/治疗规程)，但应当理解，提供此类背景是为了方便，并且本文所公开的概念适用于任何合适的医疗规程。例如，以下描述也适用于涉及从患者体内移除对象(包括可经由经皮和/或内窥镜进入从治疗部位或患者腔(例如，食道、尿管、肠道、眼睛等)移除的任何对象)的其他外科手术/医疗操作或医疗规程，诸如例如胆囊结石移除、肺(肺部/经胸廓)肿瘤活检或白内障摘除。然而，如所提及的，下文呈现了肾/泌尿解剖结构和相关联医疗问题和规程的描述，以帮助描述本文公开的概念。

示例性医疗系统

图1示出了根据本公开的各方面的用于执行各种医疗规程的示例性医疗系统100。医疗系统100包括机器人系统110，该机器人系统被配置为接合和/或控制一个或多个医疗器械(未示出)以对患者120执行规程。医疗系统100还包括控制系统130，该控制系统被配置为与机器人系统110交互，提供关于规程的信息和/或执行多种其他操作。例如，控制系统130可包括显示器132，以呈现某些信息来辅助医师140。医疗系统100可包括被配置为托住患者120的台面150(例如，病床)。各种动作在本文中被描述为由医师140执行。这些动作可由医师140、在医师140指导下的用户、另一用户(例如，技术人员)、其组合和/或任何其他用户直接执行。

控制系统130可耦接到机器人系统110并且与机器人系统110协同操作以对患者120执行医疗规程。例如，控制系统130可经由无线或有线连接与机器人系统110通信以控制连接到机器人系统110的医疗器械，接收由医疗器械(例如，窥视镜)捕获的图像等。附加地或另选地，控制系统130可经由一个或多个流体通道向机器人系统110提供流体，经由一个或多个电连接向机器人系统110提供电力，经由一个或多个光纤或其他部件向机器人系统110提供光学器件等。在一些实施方案中，控制系统130可与医疗器械通信以接收传感器数据(经由机器人系统110接收和/或直接从医疗器械接收)。传感器数据可指示或可用于确定医疗器械的位置和/或取向。此外，在一些实施方案中，控制系统130可与台面150通信以将台面150定位成特定取向或以其他方式控制台面150。此外，在一些实施方案中，控制系统130可与EM场发生器(未示出)通信以控制患者120周围的EM场的生成。

机器人系统110可包括一个或多个机器人臂112，该一个或多个机器人臂被配置为接合和/或控制医疗器械以执行规程。例如，机器人臂112的远侧端部(例如，端部执行器)可物理地连接到医疗器械，该医疗器械可在患者体内插入和/或导航以检查和/或治疗目标部位。在图1的示例中，机器人臂112被示出为未附接医疗器械。尽管示出了三个机器人臂，但机器人系统110可包括任意数量的机器人臂。每个机器人臂112可包括耦接到关节的多个臂段，该多个臂段可提供多个移动度。机器人系统110还可被配置为耦接到其他类型的器械/装置(诸如电磁(EM)场发生器)，该器械/装置可被配置为生成由医疗器械上的传感器检测到的EM场。EM场发生器可在规程的阶段期间定位在治疗部位附近。机器人系统110可按照多种方式配置，这取决于特定规程。在图1的示例中，机器人系统110还包括被配置为显示信息和/或接收输入的显示器116。

机器人系统110可耦接到医疗系统100的任何部件。在一个示例中，机器人系统110通信地耦接到控制系统130以从控制系统130接收控制信号以执行操作，诸如以特定方式控制机器人臂112、操纵医疗器械等。在另一示例中，机器人系统110被配置为从窥视镜接收描绘患者120的内部解剖结构的图像(也称为图像数据)和/或将该图像发送到控制系统130，该图像然后可在显示器132上显示。此外，在一些实施方案中，机器人系统110以允许从其接收流体、光学器件、电力等的方式耦接到医疗系统100的部件，诸如控制系统130。

在一些实施方案中，机器人系统110可用于确定环境中与对象相关联的区域(有时称为“碰撞区域”或“对象区”)。例如，机器人臂112(A)可移动到台面150的左边缘，并且医师140可提供指示机器人臂112(A)与环境中的对象相邻定位的输入，如图1所示。然后，控制系统130和/或机器人系统110可确定机器人臂112(A)的远侧端部的位置。以类似的方式，机器人臂112(B)可移动到台面150的底部边缘，并且医师140可提供指示机器人臂112(B)与对象相邻定位的输入。然后，控制系统130和/或机器人系统110可确定机器人臂112(B)的远侧端部的位置。

基于机器人臂112(A)的远侧端部的位置和/或机器人臂112(B)的远侧端部的位置，控制系统130和/或机器人系统110可确定碰撞区域160。例如，碰撞区域160的第一边界162可基于机器人臂112(A)的远侧端部的位置以及第一边界162与第二边界164的交叉处。此外，第二边界164可基于机器人臂112(B)的远侧端部的位置以及第一边界162与第二边界164的交叉处。碰撞区域160可包括排除机器人系统110的区(例如，机器人臂112(A)和112(B)的远侧端部)。为了便于说明，边界162和164被示出为从边界162和164的交叉点延伸到图1的边缘。然而，边界162和164可为任何长度。

机器人臂112(A)和112(B)可以多种方式与台面150相邻定位。例如，医师140可手动移动机器人臂112(A)和112(B)，诸如通过选择机器人臂上的按钮以启用与手动移动相关联的导纳控制模式，如下文进一步详细讨论。另选地或附加地，医师140可使用与控制系统130/机器人系统110相关联的I/O装置(例如，控制器、鼠标等)来提供引起机器人臂112(A)和112(B)的移动的输入。尽管在定位第一机器人臂、确定第一机器人臂的位置、并且然后定位第二机器人臂并确定第二机器人臂的位置的上下文中讨论了许多示例，但第一机器人臂/第二机器人臂的位置可在任何时间，诸如在这两个臂都已定位后确定。

控制系统130和/或机器人系统110可使用碰撞区域160来控制一个或多个机器人臂112和/或耦接到一个或多个机器人臂112的器械的移动。通过基于碰撞区域160控制一个或多个机器人臂112和/或耦接到一个或多个机器人臂112的器械的移动，可避免与台面150和/或碰撞区域160内的其他对象的碰撞。机器人臂112通常可以机器人控制模式或导纳控制模式操作，在机器人控制模式中，机器人系统110移动机器人臂112而无需用户操纵机器人臂112，在导纳控制模式中，用户操纵机器人臂112(例如，手动移动机器人臂112)。在任一操作模式下，可控制机器人臂112以基于碰撞区域160在环境内移动。

在一些实施方案中，控制系统130和/或机器人系统110可基于来自医师140的超控输入将机器人臂112移动进入碰撞区域160中。在一个示例中，如果医师140提供通常将机器人臂112移动进入碰撞区域160中的输入，则控制系统130可确定该输入将导致进入碰撞区域160中的这种移动，并向医师140提供通知/警告(例如，询问医师140他/她是否想要超控配置并移动进入碰撞区域160中)。通知/警告可指示医师140正在请求可能潜在地导致与机器人臂112发生碰撞的移动。然后，医师140可确认他/她想要继续移动进入碰撞区域160中(例如，超控避免碰撞区域160)或者请求不发生这样的移动(例如，避免移动进入碰撞区域160中)。在另一示例中，如果医师140试图手动将机器人臂112移动进入碰撞区域160中(例如，当以导纳控制模式操作时)，则可向医师140提供类似的通知/警告，并且可基于来自医师140的响应来控制机器人臂112。

此外，在一些实施方案中，控制系统130和/或机器人系统110可控制机器人臂112在环境内移动而不移动进入碰撞区域160中。在一个示例中，如果医师140提供通常将机器人臂112移动进入碰撞区域160中的输入，则控制系统130可确定该输入将导致进入碰撞区域160中的这种移动并禁止移动进入碰撞区域160中。在另一示例中，如果医师140试图手动将机器人臂112移动进入碰撞区域160中(例如，当以导纳控制模式操作时)，则机器人系统110可诸如通过在碰撞区域160的边界处停止机器人臂112的移动来防止这样的移动。

在一些实施方案中，控制系统130和/或机器人系统110可使用与在碰撞区域160外移动时不同的算法来控制机器人臂112在碰撞区域160内移动(例如，以机器人控制模式或导纳控制模式)。例如，机器人臂112可被控制为：在碰撞区域160中比在碰撞区域160外移动得更慢；在碰撞区域160中比在碰撞区域160外以更小的力移动；移动进入碰撞区域160中，只要这种移动不在距机器人臂被定位成设定碰撞区域160的初始位置的预定距离内；在碰撞区域160内以与在碰撞区域106外的移动不同的阻力量移动(例如，当以导纳控制模式操作时，导致机器人臂112在碰撞区域106中比在碰撞区域106外感觉更重)等。

碰撞区域可表示环境内包括对象的区/空间，诸如其中可能与机器人臂/医疗器械发生碰撞的区/空间。碰撞区域的边界可用虚拟表面/平面来表示/限定。尽管在确定台面的碰撞区域的上下文中讨论了许多示例，但这些技术可应用于其他类型的对象。例如，这些技术可用于确定环境中其他医疗设备的碰撞区域、患者的碰撞区域等。在一些实施方案中，分别针对环境中的多个对象确定多个碰撞区域。此外，尽管许多碰撞区域被讨论为包括两个边界/表面，但碰撞区域可包括任意数量的边界/表面。例如，台面150的碰撞区域160还可包括基于台面150的高度的边界，使得可允许机器人臂112在台面150上方移动。

在一些实施方案中，通过使用户能够手动将机器人臂112与对象相邻定位并基于机器人臂112的位置确定碰撞区域，该技术可智能地/有效地确定碰撞区域而不依赖于其他传感器/装置。例如，该技术可避免必须使用医疗系统100中所包括的部件/传感器以外的附加部件/传感器。此外，在一些实施方案中，用户能够在不通过触摸屏、鼠标、键盘或其他类型的输入装置提供输入的情况下配置碰撞区域，这可能是耗时的和/或导致不准确地定义的碰撞区域。

医疗器械可包括多种类型的器械，诸如窥视镜(有时称为“内窥镜”)、导管、针、导丝、碎石机、篮式取回装置、镊子、真空器、针、解剖刀、成像探针、钳口、剪刀、抓取器、持针器、显微解剖刀、施钉器、敲平头钉器、抽吸/冲洗工具、施夹器等。医疗器械可包括直接进入器械、经皮进入器械和/或另一类型的器械。在一些实施方案中，医疗器械是可操控装置，而在其他实施方案中，医疗器械是非可操控装置。在一些实施方案中，外科手术工具是指被配置为穿刺或插入通过人类解剖结构的装置，诸如针、解剖刀、导丝等。然而，外科手术工具可指其他类型的医疗器械。

术语“窥视镜”(scope)或“内窥镜”(endoscope)在本文根据其广泛且普通的含义使用，并且可指具有图像生成、观察和/或捕获功能并且被配置成引入身体的任何类型的器官、腔、内腔、腔室和/或空间中的任何类型的细长医疗器械。例如，窥视镜或内窥镜可指输尿管镜(例如，用于进入尿路)、腹腔镜、肾镜(例如，用于进入肾)、支气管镜(例如，用于进入气道，诸如支气管)、结肠镜(例如，用于进入结肠)、关节镜(例如，用于进入关节)、膀胱镜(例如，用于进入膀胱)、管道镜等。在一些情况下，窥视镜/内窥镜可包括刚性或柔性管，并且尺寸可被设定成在外护套、导管、导引器或其他内腔类型装置内通过，或者可在没有此类装置的情况下使用。在一些实施方案中，窥视镜包括一个或多个工作通道，诸如碎石机、装篮装置、镊子等的附加工具可通过该一个或多个工作通道引入到治疗部位中。

术语“直接进入(direct entry)”或“直接进入(direct access)”在本文中根据它们广泛且普通的含义使用，并且可指仪器通过患者身体中的天然或人工开口的任何进入。例如，窥视镜可称为直接进入器械，因为窥视镜经由尿道进入患者的尿路中。

术语“经皮进入(percutaneous entry)”或“经皮进入(percutaneous access)”在本文中根据它们广泛且普通的含义使用，并且可指仪器到达与规程相关联的目标解剖位置(例如，肾盏网络)所必需的穿过患者皮肤和任何其他身体层的进入，诸如通过刺穿和/或小切口的进入。因此，经皮进入器械可指被配置为刺穿皮肤和/或其他组织/解剖结构或穿过皮肤和/或其他组织/解剖结构插入的医疗器械、装置或组件，诸如针、解剖刀、导丝、护套、轴、窥镜、导管等。然而，应当理解，经皮进入器械在本公开的上下文中可指其他类型的医疗器械。在一些实施方案中，经皮进入器械指利用促进穿过患者皮肤的刺穿和/或小切口的装置插入或实现的器械/装置。例如，当导管插入穿过已刺穿患者的皮肤的护套/轴时，导管可称为经皮进入器械。

在一些实施方案中，医疗器械包括传感器(有时称为“位置传感器”)，该传感器被配置为生成传感器数据。在示例中，传感器数据可指示医疗器械的位置和/或取向和/或可用于确定医疗器械的位置和/或取向。例如，传感器数据可指示窥镜的位置和/或取向，这可包括窥镜的远侧端部的滚动。医疗器械的位置和取向可称为医疗器械的姿态。传感器可定位在医疗器械的远侧端部和/或任何其他位置上。在一些实施方案中，传感器可向控制系统130、机器人系统110和/或另一系统/装置提供传感器数据以执行一种或多种定位技术以确定/跟踪医疗器械的位置和/或取向。

在一些实施方案中，传感器可包括电磁(EM)传感器，该EM传感器具有导电材料线圈。在此，EM场发生器可提供由医疗器械上的EM传感器检测到的EM场。磁场可在该M传感器的线圈中感应小电流，可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/或角度/取向。此外，传感器可包括另一类型的传感器，诸如相机、距离传感器、雷达装置、形状感测光纤、加速度计、陀螺仪、加速度计、基于卫星的定位传感器(例如，全球定位系统(GPS))、射频收发器等。

在一些实施方案中，医疗系统100还可包括成像装置(图1中未示出)，该成像装置可被集成到C形臂中和/或被配置为在规程(诸如荧光镜透视检查式规程)期间提供成像。成像装置可被配置为在规程期间捕获/生成患者120的一个或多个图像，诸如一个或多个x射线或CT图像。在示例中，可实时提供来自成像装置的图像，以观察解剖结构和/或患者120体内的医疗器械，以辅助医师140执行规程。成像装置可用于执行荧光镜透视检查(例如，在患者120体内使用对比染料)或另一类型的成像技术。

医疗系统100的各个部件可通过网络彼此通信地耦接，该网络可包括无线和/或有线网络。示例性网络包括一个或多个个人区域网络(PAN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网局域网(IAN)、蜂窝网络、互联网等。此外，在一些实施方案中，医疗系统100的部件经由一个或多个支撑电缆、管等连接，以用于数据通信、流体/气体交换、电力交换等。

在一些实施方案中，医疗系统100可用于治疗肾结石。肾结石病(也称为尿石病)是一种医学病症，其涉及在尿路中形成固体物质块，称为“肾结石”(kidney stone、renalcalculi、renal lithiasis或nephrolithiasis)或“尿结石”(urinary stone)。可在肾、输尿管和膀胱(称为“膀胱结石”)中形成和/或发现尿结石。此类尿结石可由于尿液中的矿物质浓度而形成，并且一旦此类结石达到足以阻止尿液流过输尿管或尿道的大小便可引起显著的腹痛。尿结石可由钙、镁、氨、尿酸、半胱氨酸和/或其他化合物或它们的组合形成。

通常，存在若干用于治疗患有肾结石的患者的方法，包括观察、医学治疗(诸如排石疗法)、非侵入性治疗(诸如体外冲击波碎石术(ESWL))以及外科手术治疗(诸如输尿管镜检查术和经皮肾镜取石术(“PCNL”))。在外科手术方法中(例如，输尿管镜检查和PCNL)，医师能够接近病变(即，待移除的对象；例如，结石)，将结石破碎成更小的碎块或碎片，并且从肾中机械地取出相对小的结石碎片/颗粒。

为了从膀胱和输尿管中去除尿结石，外科医生可通过尿道将输尿管镜插入到尿路中。通常，输尿管镜包括在其远侧端部处的内窥镜，该内窥镜被配置为使该尿路能够可视化。输尿管镜还可包括用于捕获或打散尿结石的碎石装置。在输尿管镜检查规程期间，一位医师/技术人员可控制输尿管镜的位置，同时另一位医师/技术人员可控制碎石装置。为了从肾中移除相对较大的结石(即“肾结石”)，医师可使用经皮肾镜取石术(“PCNL”)技术，该经皮肾镜取石术技术涉及将肾镜插入穿过皮肤(即，经皮)并且干预组织以提供对用于打碎和/或移除结石的治疗部位的进入。

在本文所述的示例中的若干示例中，机器人辅助的经皮规程可结合各种医疗规程(诸如肾结石移除规程)来实现，其中机器人工具(例如，医疗系统100的一个或多个部件)可使医师/泌尿科医师能够执行内窥镜(例如，输尿管镜检查)目标进入以及经皮进入/治疗。然而，本公开不限于肾结石移除和/或机器人辅助的规程。在一些具体实施中，与严格的手动规程相比，机器人医疗解决方案可相对于某些器械提供相对更高的精度、更优异的控制和/或更优异的手眼协调。例如，根据一些规程对肾的机器人辅助的经皮进入可有利地使得泌尿科医师能够执行直接进入内窥镜肾进入和经皮肾进入两者。尽管本公开的一些实施方案是在导管、肾镜、输尿管镜和/或人体肾解剖结构的上下文中呈现的，但应当理解，本文所公开的原理可在任何类型的内窥镜/经皮规程或另一类型的规程中实现。

在一个例示性规程中，医疗系统100可用于从患者120体内移除肾结石。在规程的设置期间，医师140可使用机器人系统110来以本文讨论的方式确定碰撞区域160。然后，一个或多个机器人臂112可围绕患者120以各种配置/位置布置以促进该规程，诸如向外伸展以到达患者120的腿之间(例如，与患者120的尿道对准)、定位在患者120的腹部附近等。医师140可将窥视镜和/或其他医疗器械连接到机器人臂112。医师140可与控制系统130交互(例如，经由I/O装置)以导致机器人系统110从尿道前移和/或导航窥视镜通过膀胱、沿输尿管向上并进入结石所位于的肾中。控制系统130可经由显示器132提供关于窥视镜的信息，以辅助医师140导航窥视镜，诸如随其捕获的实时图像。一旦到达肾结石的部位(例如，在肾盏内)，窥视镜就可用于指定/标记导管(其可连接到另一机器人臂112)经皮进入肾的目标位置。为了使对肾和/或周围解剖结构的损伤最小化，医师140可指定乳头作为使用导管经皮进入肾的目标位置。然而，可指定或确定其他目标位置。

医师140还可与控制系统130交互以导致机器人系统110前移和/或导航导管通过经皮进入路径以到达由窥视镜指定的目标位置。在一些实施方案中，将针或另一医疗器械插入患者120体内以产生经皮进入路径。控制系统130可经由显示器132提供关于导管的信息，以辅助医师140导航导管。例如，界面可提供来自窥视镜的视角的图像数据。图像数据可描绘导管(例如，当在窥视镜的成像装置的视场内时)。

一旦窥视镜和/或导管位于目标位置处，医师140就可使用窥视镜来打碎肾结石和/或使用导管来从患者120体内取出肾结石的碎块。例如，窥视镜可部署工具(例如，激光器、切割器械等)以将肾结石碎裂成碎块，并且导管可通过经皮进入路径从肾中吸出碎块。在示例中，导管和/或窥视镜可提供冲洗和/或抽吸以促进肾结石的移除。例如，导管可耦接到冲洗和/或抽吸系统。

在移除肾结石的规程期间，控制系统130和/或机器人系统110可基于碰撞区域160控制一个或多个机器人臂112。例如，如果医师140提供通常将机器人臂112移动进入碰撞区域160中的输入，则控制系统130可确定这样的输入将导致机器人臂112移动进入碰撞区域160中，并向医师140提供指示输入将导致移动进入碰撞区域160中的通知/警告。医师140可指示是否继续进行该移动。

医疗系统100可提供多种益处，诸如提供指导以辅助医师执行规程(例如，器械跟踪、器械导航、器械校准等)，使得医师能够从人体工程学位置执行规程而无需笨拙的手臂运动和/或位置，使得单个医师能够使用一个或多个医疗器械执行规程，避免辐射暴露(例如，与荧光镜检查技术相关联)，使得规程能够在单次手术环境中执行，提供持续抽吸以更有效地移除物体(例如，移除肾结石)等。例如，医疗系统100可提供指导信息以辅助医师使用各种医疗器械进入目标解剖特征，同时使出血和/或对解剖结构(例如，关键器官、血管等)的损伤最小化。此外，医疗系统100可提供不基于辐射的导航和/或定位技术，以减少医师和患者的辐射暴露和/或减少手术室中的设备的数量。此外，医疗系统100可提供分布在至少控制系统130与机器人系统110之间的功能性，这些系统可能够独立地移动。功能性和/或移动性的此类分布可使得能够将控制系统130和/或机器人系统110放置在对于特定医疗规程最佳的位置处，这可使患者周围的工作区最大化和/或为医师执行规程提供最佳位置。

尽管各种技术和系统被讨论为实现为机器人辅助规程(例如，至少部分地使用医疗系统100的规程)，但这些技术和系统可在其他规程中实现，诸如在全机器人医疗规程、仅人规程(例如，无机器人系统)等中实现。例如，医疗系统100可用于在医师不握住/不操纵医疗器械和/或不提供输入以直接导航医疗器械的情况下执行规程(例如，全机器人规程)。也就是说，在规程期间使用的医疗器械可各自由医疗系统100的部件诸如机器人系统110的机器人臂112保持/控制。

图2示出了根据一个或多个实施方案的图1的医疗系统100的碰撞区域160和其他方面的透视图。如图所示，碰撞区域160包括与台面150的第一边缘相关联的第一边界162和与台面150(例如，台面150的脚)的第二边缘相关联的第二边界164。在此，边界162和164各自包括/表示基本上平坦的表面，其可在X、Y和/或Z方向上延伸任何距离。在图1和图2的示例中，碰撞区域160涵盖三维(3D)空间。也就是说，碰撞区域160是3D碰撞区域。在此，碰撞区域160涵盖包括台面150和患者120的大部分(不包括患者120的腿的一部分)的空间，同时不包括包括机器人系统110的空间。图1中的控制系统130在图2中未示出。尽管以特定形式(例如，具有平面表面的3D立方体形状区域)示出，但碰撞区域160可采取其他形式，诸如2D碰撞区域、非平面表面、其他形状等。此外，尽管机器人臂112在图中被示出为处于各种位置，但应当理解，此类配置是为了方便和说明的目的而示出的，并且此类机器人臂112可具有不同的配置。

在本文的许多图示中，针对桌子和定位在桌子上的患者限定碰撞区域。例如，控制系统130可基于医师140将机器人臂112与台面150相邻定位(如以上所讨论的)以及患者120被定位在台面150上的假设来建立碰撞区域160。然而，可针对任意数量的对象限定碰撞区域。在一些情况下，医师140可提供指示与碰撞区域相关联的对象的类型的输入，诸如机器人臂112邻近放置的对象的类型。例如，医师140可将机器人臂112中的一个或多个机器人臂与台面150相邻定位并提供指示一个或多个机器人臂112与台面150相邻定位的输入。然后，医师140可将机器人臂112中的一个或多个机器人臂与患者120相邻定位(这可包括将机器人臂112与患者120的延伸超过台面150的腿的一部分相邻定位)并提供指示对象的类型是患者/用户的输入。控制系统130可为台面150和患者120限定单独的碰撞区域，或者确定涵盖台面150和患者120两者的碰撞区域。

示例性控制系统和机器人系统

图3示出了图1的控制系统130和机器人系统110的示例性细节，而图4示出了根据一个或多个实施方案的机器人系统110的示例性细节。尽管图3和/或图4中示出了控制系统130和/或机器人系统110的某些部件，但应当理解，根据本公开的实施方案中可包括未示出的附加部件。此外，任何示出的部件都可被省略、互换和/或集成到其他装置/系统中，诸如台面150、医疗器械等。

参考图3，控制系统130可分别地/单独地和/或组合地/共同地包括以下部件、装置、模块和/或单元(在本文称为“部件”)中的一者或多者：一个或多个I/O部件302、一个或多个通信接口304、一个或多个供电单元306和/或一个或多个移动部件308(例如，脚轮或其他类型的轮子)。在一些实施方案中，控制系统130可包括壳体/外壳，该壳体/外壳被配置为和/或尺寸设定成容纳或包含控制系统130的一个或多个部件的至少一部分。在该示例中，控制系统130被示出为推车式系统，其可通过一个或多个移动部件308进行移动。在一些情况下，在到达适当位置之后，可使用轮锁将一个或多个移动部件308固定不动，以将控制系统130保持在适当位置。然而，控制系统130可被实现为固定系统、集成到另一系统/装置中等。

控制系统130的各种部件可使用某些连接电路/装置/特征电耦接和/或通信地耦接，这些连接电路/装置/特征可为或可不为控制电路的一部分。例如，连接特征可包括一个或多个印刷电路板，该一个或多个印刷电路板被配置为促进控制系统130的各种部件/电路中的至少一些部件/电路的安装和/或互连。在一些实施方案中，控制系统130的部件中的两个或更多个部件可彼此电耦接和/或通信地耦接。

一个或多个I/O部件/装置302可包括多种部件以接收输入和/或提供输出，诸如以与用户交互，以协助执行医疗规程。一个或多个I/O部件302可被配置为接收触摸、语音、手势或任何其他类型的输入。在示例中，一个或多个I/O部件302可用于提供关于对装置/系统的控制的输入，诸如以控制机器人系统110，导航窥视镜或附接到机器人系统110的其他医疗器械，控制台面150，控制荧光透视装置等。例如，医师140可经由I/O部件302提供输入，并且作为响应，控制系统130可向机器人系统110发送控制信号以操纵医疗器械。在示例中，医师140可使用相同I/O装置来控制多个医疗器械(例如，在器械之间切换控制)。

如图所示，一个或多个I/O部件302可包括一个或多个显示器132(有时称为“一个或多个显示装置132”)，该一个或多个显示器被配置为显示数据。一个或多个显示器132可包括一个或多个液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机LED显示器、等离子体显示器、电子纸显示器和/或任何其他类型的技术。在一些实施方案中，一个或多个显示器132包括一个或多个触摸屏，该一个或多个触摸屏被配置为接收输入和/或显示数据。此外，一个或多个I/O部件302可包括一个或多个I/O装置/控件310，该一个或多个I/O装置/控件可包括触摸板、控制器(例如，手持式控制器、视频游戏型控制器等)、鼠标、键盘，可穿戴装置(例如，光学头戴式显示器)、虚拟或增强现实装置(例如，头戴式显示器)等。附加地，一个或多个I/O部件302可包括：一个或多个扬声器，该一个或多个扬声器被配置为基于音频信号输出声音；和/或一个或多个麦克风，该一个或多个麦克风被配置为接收声音并生成音频信号。在一些实施方案中，一个或多个I/O部件302包括控制台或被实现为控制台。

在一些实施方案中，一个或多个I/O部件302可输出与规程相关的信息。例如，控制系统130可接收由窥视镜捕获的实时图像并且经由显示器132显示实时图像和/或这些实时图像的视觉表示。显示器132可呈现界面，诸如本文所讨论的界面中的任一界面，该界面可包括来自窥视镜和/或另一医疗器械的图像数据。附加地或另选地，控制系统130可从与患者相关联的医疗监测器和/或传感器接收信号(例如，模拟信号、数字信号、电信号、声学/声信号、气动信号、触觉信号、液压信号等)，并且显示器132可呈现关于患者的健康或环境的信息。此类信息可包括经由医疗监测器显示的信息，包括例如心率(例如，ECG、HRV等)、血压/血率、肌肉生物信号(例如，EMG)、体温、血氧饱和度(例如，SpO₂)、CO₂、脑波(例如，EEG)、环境和/或局部或核心体温等。

一个或多个通信接口304可被配置为与一个或多个装置/传感器/系统通信。例如，一个或多个通信接口304可通过网络以无线和/或有线方式发送/接收数据。根据本公开的实施方案的网络可包括局域网(LAN)、广域网(WAN)(例如，互联网)、个人局域网(PAN)、体域网(BAN)等。在一些实施方案中，一个或多个通信接口304可实现无线技术，诸如蓝牙、Wi-Fi、近场通信(NFC)等。

一个或多个供电单元306可被配置为管理和/或提供用于控制系统130(和/或机器人系统110，在一些情况下)的电力。在一些实施方案中，一个或多个供电单元306包括一个或多个电池，诸如锂基电池、铅酸电池、碱性电池和/或其他类型的电池。也就是说，一个或多个供电单元306可包括一个或多个装置和/电路，该一个或多个装置和/电路被配置为提供电源和/或提供电源管理功能性。此外，在一些实施方案中，一个或多个供电单元306包括主电源连接器，该主电源连接器被配置为耦接到交流电(AC)或直流电(DC)主电源。

尽管图3中未示出，但控制系统130可包括和/或可控制其他部件，诸如一个或多个泵、流量计、阀控件和/或流体进入部件，以便向医疗器械(例如，窥视镜)、可通过医疗器械部署的装置等提供受控的冲洗和/或抽吸能力。在一些实施方案中，冲洗和抽吸能力可通过单独的电缆直接递送到医疗器械。此外，控制系统130可包括电压和/或电涌保护器，该电压和/或电涌保护器被设计成向另一装置(诸如机器人系统110)提供经滤波的和/或受保护的电力，由此避免在机器人系统110中放置电力变压器和其他辅助电力部件，从而形成更小、更可移动的机器人系统110。

在一些实施方案中，控制系统130可包括用于部署在整个医疗系统100中的传感器的支持设备。例如，控制系统130可包括用于检测、接收和/或处理从光学传感器和/或相机接收的数据的光电子设备。此类光电子设备可用于生成实时图像，以便在任何数量的装置/系统中显示，包括在控制系

统130中显示。类似地，控制系统130可包括用于接收和/或处理从部署的电磁(EM)传感器接收的信号的电子子系统。在一些实施方案中，控制系统130还可用于容纳和/或定位EM场发生器，以便由医疗器械中或医疗器械上的EM传感器进行检测。

此外，控制系统130可通过一个或多个电缆或连接件(未示出)耦接到机器人系统110、台面150和/或医疗器械。在一些具体实施中，来自控制系统130的支持功能性可通过单个电缆来提供，从而简化和消除手术室的混乱。在其他具体实施中，特定功能可在单独的电缆和连接件中耦接。例如，虽然可通过单个电力电缆提供电力，但可通过单独的电缆提供对控制、光学、流体和/或导航的支持用于控制。

参考图3和图4，机器人系统110通常包括细长支撑结构310(也称为“柱”)、机器人系统基部312以及在柱310的顶部处的控制台314。柱310可包括一个或多个托架316(也称为“臂支撑件316”)，用于支撑一个或多个机器人臂112的部署。托架316可包括可单独配置的臂安装件，这些臂安装件沿着垂直轴线旋转，以调整机器人臂112的基部，以便相对于患者进行定位。托架316还包括托架接口318，该托架接口允许托架316沿着柱310竖直地平移。托架接口318可通过狭槽诸如狭槽320连接到柱310，该狭槽被定位在柱310的相对侧上以引导托架316的竖直平移。狭槽320可包括竖直平移接口，以将托架316定位和保持在相对于基部312的各种竖直高度。托架316的竖直平移允许机器人系统110调整机器人臂112的触及范围，以满足各种台面高度、患者体型、医师偏好等。类似地，托架316上的可单独配置的臂安装件允许机器人臂112的机器人臂基部322以多种配置成角度。柱310可在内部包括机构(诸如齿轮和/或马达)，这些机构被设计成使用竖直对准的导螺杆来响应于控制信号而以机械化方式平移托架316，这些控制信号是响应于用户输入(诸如来自I/O装置的输入)而生成的。

基部312可平衡柱310、托架316和/或机器人臂112在诸如地板的表面上的重量。因此，基部312可容纳较重的部件，诸如一个或多个电子器件、马达、电源等，以及使得机器人系统110能够移动和/或固定不动的部件。例如，基部312可包括可滚动轮324(也称为“脚轮324”或“移动部件”324)，这些可滚动轮允许机器人系统110在房间内移动以进行规程。在到达适当位置之后，可使用轮锁将脚轮324固定不动，以在该规程期间将机器人系统110保持在适当位置。如图所示，机器人系统110还包括柄部326，以帮助操纵和/或稳定机器人系统110。在该示例中，机器人系统110被示为可移动的推车式机器人使能系统。然而，机器人系统110可实现为固定系统，集成到台面中，等。

机器人臂112一般可包括机器人臂基部322和端部执行器328，它们由一系列连杆330分开，该连杆由一系列关节332连接。每个关节332可包括独立的致动器，并且每个致动器可包括独立可控的马达。每个独立可控的关节332表示机器人臂112可用的独立自由度。例如，每个臂112可具有七个关节，从而提供七个自由度。然而，可以任何自由度实现任意数量的关节。在示例中，多个关节可产生多个自由度，从而允许“冗余”自由度。冗余自由度允许机器人臂112使用不同的连杆位置和/或关节角度将它们相应的端部执行器328定位在空间中的特定位置、取向和/或轨迹上。在一些实施方案中，端部执行器328可被配置为接合和/或控制医疗器械、装置、轴线等。臂112的移动自由度可允许机器人系统110从空间中的期望点定位和/或引导医疗器械，和/或允许医师将臂112移动到远离患者的临床上有利的位置以形成通路，同时避免臂碰撞。

机器人臂112中的每个机器人臂的端部执行器328可包括器械装置操纵器(IDM)，该器械装置操纵器可使用机构转换器接口(MCI)附接。在一些实施方案中，可移除IDM并替换成不同类型的IDM，例如，第一类型的IDM可操纵内窥镜，而第二类型的IDM可操纵导管。另一种类型的IDM可被配置为保持电磁场发生器。MCI可包括用于将气动压力、电力、电信号和/或光学信号从机器人臂112传递到IDM的连接器。IDM 328可被配置为使用包括例如直接驱动、谐波驱动、齿轮驱动、皮带和滑轮、磁驱动等的技术操纵医疗器械(例如，外科手术工具/器械)。在一些实施方案中，IDM 328可附接到机器人臂112中的相应机器人臂，其中机器人臂112被配置为将相应的耦接医疗器械插入到治疗部位中或从治疗部位向外回缩。

在一些实施方案中，机器人臂112可被配置为控制医疗器械(例如，窥视镜的护套和/或引导件)的位置、取向和/或尖端关节运动。例如，机器人臂112可被配置为/可配置为能够使用细长移动构件来操纵窥视镜。细长移动构件可包括一根或多根拉线(例如，拉线或推线)、电缆、纤维和/或柔性轴。为了说明，机器人臂112可被配置为致动耦接接到窥视镜的多根拉线以偏转窥视镜的尖端。拉线可包括任何合适的或期望的材料，诸如金属材料和/或非金属材料，诸如不锈钢、凯夫拉尔(Kevlar)、钨、碳纤维等。在一些实施方案中，窥视镜被配置成响应于由细长移动构件施加的力而表现出非线性行为。非线性行为可基于窥视镜的刚度和可压缩性，以及不同细长移动构件之间的松弛或刚度的可变性。

如图所示，控制台314定位在机器人系统110的柱310的上端处。控制台314可包括显示器334，以提供用于接收用户输入和/或提供输出的用户界面(例如，诸如触摸屏的双用途装置)，以向医师/用户提供术前数据和/或术中数据。控制台/显示器334上的潜在术前数据可包括从术前计算机化断层摄影(CT)扫描导出的术前计划、导航和标测数据和/或来自术前患者面谈的记录。术中数据可包括从工具、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信息，诸如呼吸、心率和/或脉搏。控制台314可被定位和倾斜成允许医师从柱314的与臂支架316相反的一侧访问控制台314。从此位置，医师可在从机器人系统110后面操作控制台314的同时查看控制台314、机器人臂112和患者。

机器人系统110可包括一个或多个I/O部件/装置336以接收输入和/或提供输出，诸如以与用户交互。一个或多个I/O部件336可被配置为接收触摸、语音、手势或任何其他类型的输入。在示例中，一个或多个I/O部件336可用于提供关于装置/系统的控制的输入，诸如以控制/配置机器人系统110。如图所示，一个或多个I/O部件334可包括被配置为显示数据的一个或多个显示器334。一个或多个显示器334可包括一个或多个液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机LED显示器、等离子体显示器、电子纸显示器和/或任何其他类型的技术。在一些实施方案中，一个或多个显示器334包括一个或多个触摸屏，该一个或多个触摸屏被配置为接收输入和/或显示数据。此外，一个或多个I/O部件336可包括一个或多个I/O装置/控件338，该一个或多个I/O装置/控件可包括触摸板、控制器、鼠标、键盘，可穿戴装置(例如，光学头戴式显示器)、虚拟或增强现实装置(例如，头戴式显示器)等。附加地，一个或多个I/O部件336可包括：一个或多个扬声器，该一个或多个扬声器被配置为基于音频信号输出声音；和/或一个或多个麦克风，该一个或多个麦克风被配置为接收声音并且生成音频信号。在一些实施方案中，一个或多个I/O部件336包括控制台或被实现为控制台314。此外，一个或多个I/O部件336可包括可被物理按压的一个或多个按钮，诸如机器人臂的远侧端部上的按钮(其可启用导纳控制模式)，如参考图6进一步详细示出。

机器人系统110的各种部件可使用某些连接电路/装置/特征电耦接和/或通信地耦接，这些连接电路/装置/特征可为或可不为控制电路的一部分。例如，连接特征可包括一个或多个印刷电路板，该一个或多个印刷电路板被配置为促进机器人系统110的各种部件/电路中的至少一些部件/电路的安装和/或互连。在一些实施方案中，机器人系统110的部件中的两个或更多个部件可彼此电耦接和/或通信地耦接。

在一些实施方案中，机器人臂112和/或机器人系统110中的一者或多者可被配置为操作导纳控制模式。如本文所用，术语“导纳控制模式”(或简称为“导纳模式”)可指机器人臂112/机器人系统110的控制模式，其中用户通过向其施加力来控制机器人臂112的移动。例如，当以导纳控制模式操作时，机器人臂112可由用户手动移动而不使用电子用户控制，诸如通过抓住机器人臂112并向其施加力。因此，用户可以能够直接控制机器人臂的位置。机器人臂112可包括被配置为重新定位和/或保持机器人臂112的当前姿态(例如，取向和位置)的驱动部件(例如，用于控制机器人臂112的移动的马达/致动器)。因此，为了提供导纳控制功能性，机器人系统110/控制系统130可测量由用户传递至机器人臂112的力，并使用所测量的力作为输入值来致动驱动部件中的一个或多个驱动部件。

为了说明，当启用导纳控制模式时，基于施加到机器人臂的力，机器人臂112可由用户通过机器人臂112的手动操纵自由地移动。例如，用户可抓住机器人臂112的远侧端部并施加力以将机器人臂112的远侧端部(和/或机器人臂112的其他部分)定位在期望位置处。当导纳控制模式被禁用和/或施加到机器人臂112的力小于阈值时，机器人臂112可保持固定到某一位置(例如，禁止机器人臂112的手动移动)。在导纳控制模式的一些情况下，诸如当将机器人臂112定位在边界处以确定碰撞区域时，机器人臂112可以X、Y、Z方式移动而不改变机器人臂112的端部执行器的取向(例如，用户不能倾斜机器人臂112)。然而，在其他实施方案中，机器人臂112的取向可在导纳控制模式下改变。因此，机器人系统110可被配置为在导纳控制模式下接收由用户直接施加到机器人臂112的力的形式的用户输入。

机器人臂112/机器人系统110可以多种方式进入/退出导纳控制模式。例如，用户可经由机器人系统110/控制系统130(例如，接口、控制器等)提供输入，经由机器人臂112上的按钮提供输入，或者以其他方式提供输入以启用/禁用导纳控制模式。尽管在许多示例中，导纳控制模式被讨论为在按下机器人臂112上的按钮的上下文中被启用/禁用，但导纳控制模式可以各种方式被启用/禁用，诸如通过任何类型的I/O装置被启用/禁用。

当以导纳控制模式操作时，机器人臂112通常可表现出一定量的阻力。阻力的量可影响移动机器人臂112、以特定速度移动机器人臂112、将机器人臂112移动特定距离等所需的力的量。因此，与机器人臂112的手动移动相关联的阻力的量可指示当手动移动机器人臂112时施加回用户的力(例如，由用户感觉到的力)。在一些实施方案中，可控制机器人臂112的一个或多个致动器/硬件以配置用于机器人臂112的手动移动的阻力的量。例如，可基于阻力参数/值来控制机器人臂112的关节中的马达，使得当用户移动机器人臂112时，机器人臂112表现出特定量的阻力。在一些实施方案中，当以导纳控制模式操作时，可使用一个或多个参数来确定移动机器人臂112的速度，诸如由用户施加在机器人臂112上的力、机器人臂112的虚拟质量和/或虚拟阻尼。虚拟质量可指示用户感觉机器人臂112有多重(例如，机器人运动的加速度)，而虚拟阻尼可向用户提供阻力感觉(例如，机器人臂112移动多快)。

一个或多个通信接口340可被配置为与一个或多个装置/传感器/系统通信。例如，一个或多个通信接口340可通过网络以无线和/或有线方式发送/接收数据。根据本公开的实施方案的网络可包括局域网(LAN)、广域网(WAN)(例如，互联网)、个人局域网(PAN)、体域网(BAN)等。在一些实施方案中，一个或多个通信接口340可实现无线技术，诸如蓝牙、Wi-Fi、近场通信(NFC)等。

一个或多个供电单元342可被配置为管理和/或提供用于机器人系统110的电力。在一些实施方案中，一个或多个供电单元342包括一个或多个电池，诸如锂基电池、铅酸电池、碱性电池和/或其他类型的电池。也就是说，一个或多个供电单元342可包括一个或多个装置和/电路，该一个或多个装置和/电路被配置为提供电源和/或提供电源管理功能性。此外，在一些实施方案中，一个或多个供电单元342包括主电源连接器，该主电源连接器被配置为耦接到交流电(AC)或直流电(DC)主电源。

机器人系统110还可包括一个或多个致动器/硬件344以促进机器人臂112的移动。每个致动器344可包括马达，该马达可在机器人臂112内的关节或其他地方实现，以促进关节和/或连接的臂段/连杆的移动。此外，机器人系统110可包括多种其他部件，诸如气动装置、光源等。

参考图3，控制系统130和/或机器人系统110可包括被配置为执行本文描述的功能性的控制电路346和/或数据存储装置/存储器348。为了便于讨论和说明，控制电路346和数据存储装置348在控制系统130和机器人系统110之间以块示出。应当理解，在许多实施方案中，控制系统130和机器人系统110可包括控制电路346和数据存储器348的单独实例。也就是说，控制系统130可包括其自身的控制电路和数据存储装置(例如，以在控制系统130上实现处理)，而机器人系统110可包括其自身的控制电路和数据存储装置(例如，以在机器人系统110上实现处理)。在许多实施方案中，本文对控制电路任何提及可指体现在机器人系统、控制系统或医疗系统(诸如在图1中示出的医疗系统100的任何部件)的任何其他部件中的电路系统。

尽管控制电路346被示出为与控制系统130/机器人系统110的其他部件分离的部件，但应当理解，控制系统130和/或机器人系统110中的任何或所有其他部件可至少部分地体现在控制电路346中。例如，控制电路346可包括各种装置(有源和/或无源)、半导体材料和/或其区、层、区域和/或部分、导体、引线、通孔、连接件等，其中控制系统130/机器人系统110的一个或多个其他部件和/或其部分可至少部分地在此类电路部件/装置中形成和/或实现/由此类电路部件/装置形成和/或实现。

如图所示，数据存储装置348可包括被配置为促进本文所讨论的各种功能性的碰撞部件350。在一些实施方案中，碰撞部件350可包括一个或多个指令，该一个或多个指令可由控制电路346执行以执行一个或多个操作。尽管许多实施方案是在包括可由控制电路346执行的一个或多个指令的碰撞部件350的上下文中讨论的，但碰撞部件350(和/或其他部件，诸如定位部件)可至少部分地实现为一个或多个硬件逻辑部件，诸如一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一个或多个程序特定标准产品(ASSP)、一个或多个复杂可编程逻辑器件(CPLD)等。

碰撞部件350可被配置为确定环境的碰撞区域。例如，碰撞部件350可基于与对象相邻的机器人臂112的位置来执行本文所讨论的与建立与对象相关联的碰撞区域有关的任何操作。碰撞部件350还可使用碰撞区域来控制机器人系统110和/或连接到机器人系统110的医疗器械的移动。

在一些实施方案中，碰撞部件350可在规程期间调整碰撞区域。例如，如果在规程的设置期间为对象确定碰撞区域，并且机器人臂在规程期间接触附加对象和/或对象的附加边缘，则碰撞部件350可获知附加碰撞点位于何处，并诸如通过向碰撞区域添加附加边界、更新碰撞区域的现有边界等来更新先前确定的碰撞区域以反映附加对象/边缘。

此外，在一些实施方案中，碰撞部件350可以另一种方式确定碰撞区域。在一个示例中，可要求用户在显示表示环境的信息的用户界面上绘制边界框，并且碰撞部件350可制定由用户所绘制的线限定的碰撞区域。在另一示例中，用户可与用户界面交互以在表示环境的界面中显示的信息上放置框或其他形状。以类似的方式，碰撞部件350可为框/形状制定碰撞区域。在又一示例中，成像装置/深度传感器可放置在机器人臂的远侧端部上以捕获环境的一个或多个图像，并且碰撞部件350可处理该一个或多个图像(例如，使用图像/视觉处理技术)以识别环境中的一个或多个对象和/或一个或多个对象的碰撞区域。

尽管图3中未示出，但在一些实施方案中，数据存储装置348包括定位部件，该定位部件被配置为执行一个或多个定位技术以确定和/或跟踪对象(诸如连接到机器人系统110的医疗器械)的位置和/或取向。例如，定位部件可处理输入数据，诸如来自医疗器械的传感器数据(例如，EM场传感器数据、由医疗器械上的成像装置/深度传感器捕获的视觉数据、来自医疗器械上的加速度计的加速度计数据、来自医疗器械上的陀螺仪的陀螺仪数据、来自基于卫星的传感器(例如，全球定位系统(GPS)等)的基于卫星的定位数据)、机器人臂112的机器人命令和/或运动学数据、来自形状感测光纤的传感器数据(例如，其可提供关于医疗器械的位置/形状的形状数据)、关于患者的解剖结构的模型数据、患者的位置数据、术前数据等。基于这样的处理，定位部件可生成医疗器械的位置/取向数据。位置/取向数据可指示医疗器械相对于参照系的位置和/或取向。参照系可以是相对于患者解剖结构、已知对象(例如，EM场发生器)、坐标系/空间等的参照系。在一些具体实施中，位置/取向数据可指示医疗器械的远侧端部(和/或近侧端部，在一些情况下)的位置和/或取向。对象的位置和取向可称为对象的姿态。

在一些具体实施中，定位部件可使用电磁跟踪来确定对象的位置和/或取向。例如，定位部件可使用实时EM跟踪来确定医疗器械在坐标系/坐标空间中的实时位置，该坐标系/坐标空间可被配准到患者的解剖结构，该解剖结构可由术前模型或其他模型表示。在EM跟踪中，包括一个或多个传感器线圈的EM传感器(或跟踪器)可嵌入在医疗器械(例如，窥镜、针等)中的一个或多个位置和/或取向。EM传感器可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传感器检测到的位置信息可被存储为EM数据。定位部件可处理EM数据以确定对象诸如医疗器械的位置和/或取向。可将EM场发生器(或发射器)放置在患者附近(例如，在预定距离内)，以产生EM传感器可检测到的低强度磁场。磁场可在EM传感器的传感器线圈中感应小电流，可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/或角度。这些距离和/或取向可在手术中“配准”到患者解剖结构(例如，术前模型)，以便确定将坐标系中的单个位置与患者解剖结构的术前模型中的位置对准的几何变换。一旦配准，位于医疗器械的一个或多个位置(例如，内窥镜的远侧顶端、针等)中的EM传感器(例如，嵌入式EM跟踪器)可提供穿过患者解剖结构的医疗器械的位置和/或取向的实时指示。

术语“控制电路”在本文根据其广泛且普通的含义使用，并且可指一个或多个处理器、处理电路、处理模块/单元、芯片、管芯(例如，半导体管芯，其包括一个或多个有源装置和/或无源装置和/或连接电路)、微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、图形处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑装置、状态机(例如，硬件状态机)、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或基于电路和/或操作指令的硬编码来操纵信号(模拟和/或数字)的任何装置。控制电路还可包括一个或多个存储装置，该一个或多个存储装置可体现在单个存储器装置、多个存储器装置和/或装置的嵌入式电路中。此类数据存储装置可包括只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪存存储器、高速缓存存储器、数据存储寄存器和/或存储数字信息的任何装置。应当指出的是，在控制电路包括硬件状态机(和/或实现软件状态机)、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路的实施方案中，存储任何相关联操作指令的数据存储装置/寄存器可嵌入到包括状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路的电路内或电路外。

术语“存储器”在本文根据其广泛且普通的含义使用，并且可指任何合适或期望类型的计算机可读介质。例如，计算机可读介质可包括一个或多个易失性数据存储装置、非易失性数据存储装置、可移动数据存储装置和/或不可移动数据存储装置，它们使用任何技术、布局和/或数据结构/协议实现，包括任何合适或期望的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他类型的数据。

可根据本公开的实施方案实现的计算机可读介质包括但不限于相变存储器、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存存储器或其他存储器技术、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)或其他光学存储装置、盒式磁带、磁带、磁盘存储装置或其他磁存储装置，或可用于存储信息以供计算装置访问的任何其他非暂态介质。如在本文的某些背景下所使用的，计算机可读介质一般可不包括通信介质，诸如调制数据信号和载波。因此，计算机可读介质一般应被理解为指非暂态介质。

示例性碰撞区域确定

图5至图9示出了根据一个或多个实施方案的以多种配置布置以确定碰撞区域的图1的医疗系统100的顶视图。在这些示例中，医疗系统100被布置在手术室中，以从患者120体内移除肾结石。在许多实施方案中，患者120被定位在改变的仰卧位，使得患者120稍微向一侧倾斜，以接近患者120的背部或侧面，诸如图所示。然而，患者120也可以其他方式定位，诸如仰卧位、俯卧位等。尽管图5至图9示出了使用医疗系统100来执行经皮规程以从患者120体内移除肾结石，但如上所述，医疗系统100可用于以其他方式移除肾结石和/或执行其他规程。各种动作在图5至图9和整个本公开中被描述为由医师140执行。应当理解，这些动作可由医师140、在医师140指导下的用户、另一用户(例如，技术人员)、其组合和/或任何其他用户直接执行。

如在图5至图9中至少部分地示出的，在此描述肾解剖结构，以供参考与本概念的各方面相关的某些医疗规程。肾通常包括位于腹膜后间隙中的左右两侧的两个豆形器官。在成年人类中，肾的长度一般是约11cm。肾从成对的肾动脉接收血液；血液流入成对的肾静脉。每个肾都附接到输尿管，该输尿管是将排泄的尿液从肾运送到膀胱的管。膀胱附接到尿道。

肾通常在腹腔中相对高地定位并且以轻微斜角位于腹膜后位置。由肝的位置引起的腹腔内的不对称性通常导致右肾略微低于且小于左肾，并且放置成比左肾略微更靠中间。每个肾的顶部是肾上腺。肾的上部部分被第11根肋骨和第12根肋骨部分地保护。每个肾，其肾上腺被两层脂肪包围：存在于肾筋膜与肾小囊之间的肾周围脂肪和在肾筋膜之上的肾旁脂肪。

肾参与控制各种体液隔室、流体渗透压、酸碱平衡、各种电解质浓度和毒素去除的量。肾通过分泌某些物质并再吸收其他物质来提供过滤功能性。分泌到尿液中的物质的示例是氢、铵、钾和尿酸。另外，肾还执行各种其他功能，诸如激素合成等。

肾凹缘上的凹陷区域是肾门，肾动脉在此进入肾脏，肾静脉和输尿管离开此处。肾被坚韧的纤维组织、肾包膜包围，肾包膜本身被肾周脂肪、肾筋膜和肾旁脂肪包围。这些组织的前(前方)表面是腹膜，而后(后方)表面是腹横筋膜。

肾的功能性物质或实质分为两个主要结构：肾外皮质和肾内髓质。这些结构呈多个锥形肾叶的形状，每个肾叶包含围绕称为肾锥体的髓质部分的肾皮质。肾锥体之间是皮质的突起，称为肾柱。肾单位是肾脏产生尿液的功能结构，横跨皮质和髓质。肾元的初始过滤部分是位于皮质中的肾丝球体。这之后是从皮质深入到延髓锥体中的肾小管。肾皮质的部分，髓射线是排入单个集尿管中的肾小管集合。

每个锥体的尖端或乳头将尿液排空到相应小盏中；小盏进入小盏，小盏进入肾盂，然后过渡到输尿管。在脐处，输尿管和肾静脉离开肾并且肾动脉进入。肾门脂肪和具有淋巴结的淋巴组织包围这些结构。肾门脂肪与被称为肾窦的充满脂肪的腔邻接。肾窦共同包含肾盂和肾盏并将这些结构与肾髓组织分离。

图5至图9示出了患者120的解剖结构的各种特征。例如，患者120包括经由输尿管506流体地连接到膀胱504的肾502，以及流体地连接到膀胱504的尿道508。如肾502(A)的放大图所示，肾502(A)包括盏(包括盏510)、肾乳头(包括肾乳头512)和肾锥体(包括肾锥体514)。在这些示例中，肾结石516位于乳头512附近。然而，肾结石516可位于肾1502(A)内的其他位置或其他地方。为了便于说明，图6至图9中未示出肾502(A)的放大图。

如图5和图6所示，为了在示例性经皮规程中移除肾结石516，医师140可将机器人系统110移动到台面150的侧面/脚，以设置/配置机器人系统110。具体地，机器人系统110可定位在台面150的一侧，在患者120的脚附近，如图6所示。这可允许机器人系统110被定位以接近患者120的尿道508。在示例中，患者120的髋部用作定位机器人系统110的参考点。当移动机器人系统110时，机器人臂112可以对接方式定位，类似于图5所示。然而，机器人臂可在移动机器人系统110时以任何方式定位。

一旦定位在台面150的脚处，如图6所示，可使用轮锁将机器人系统110固定不动，以将控制系统130保持在适当位置。在示例中，在整个规程中保持机器人系统110在环境中的位置(例如，机器人系统110在手术室的地板上的位置)。也就是说，机器人系统100相对于台面150和/或环境中的其他装置/医疗设备的位置可在整个规程中保持不变。尽管机器人系统110被示为定位在特定位置处，但机器人系统110可在设置期间和/或在规程期间的其他时间定位在其他位置处。

参考图6，医师140可手动将机器人臂112(A)移动到台面150的第一边缘。在该示例中，医师140按下位于机器人臂112(A)的远侧端部上的按钮602以手动将机器人臂112(A)移动到与台面150相邻。例如，医师140可按下按钮602以启用导纳控制模式，在该模式中，可手动移动机器人臂112(A)。在示例中，只要按下按钮602，医师140就被允许移动机器人臂112(A)(例如，导纳控制模式被启用)。然而，可通过其他类型的输入来启用导纳控制模式。此外，机器人臂112(A)可在不启用/禁用导纳控制模式的情况下移动(例如，机器人臂112(A)可始终被配置用于手动移动)。在一些实施方案中，医师140可导航到控制系统130和/或机器人系统110上的设置界面，其中该界面可指示医师140将一个或多个机器人臂112与环境中的对象相邻定位，以检测机器人系统110的周围环境。

在一些实施方案中，当机器人臂112(A)被定位在台面150的第一边缘处时，医师140可提供指示机器人臂112(A)与环境内的对象相邻定位的输入。在此，控制系统130可从机器人系统110接收指示机器人臂112(A)的位置的位置信息。另选地或附加地，在一些实施方案中，当医师140释放按钮602时(和/或在从释放按钮602起经过预定时间段之后)，机器人系统110可通知控制系统130机器人臂112(A)与对象相邻定位(并且发送关于机器人臂112(A)的位置信息)。在任何情况下，控制系统130可使用关于机器人臂112(A)的位置信息来确定机器人臂112(A)的远侧端部的位置，诸如机器人臂112(A)的远侧端部在环境内的位置、机器人臂112(A)的远侧端部相对于机器人系统110的其余部分的位置、机器人臂112(A)的远侧端部相对于控制系统130的位置等。

基于机器人臂112(A)的远侧端部的位置，控制系统130可限定平面/边界604(也称为“第一平面604”)，诸如与机器人臂112(A)的远侧端部相切的平面。在一些实施方案中，机器人臂112(A)的端部执行器/IDM 606上的部件/标记可用作平面的对准/参考点(例如，机器人臂112(A)上的部件/标记、端部执行器606的特定面(例如，正面)等)。例如，如机器人臂112(A)的远侧端部的放大图像中所示，机器人臂112(A)的端部执行器606可包括用于控制/铰接医疗器械的多个齿轮608、用于从医疗器械读取数据的读取器610(例如，用于从医疗器械读取序列号的射频识别(RFID)读取器)、用于将医疗器械附接到IDM 606的紧固件612(例如，用于固定医疗器械的闩锁)、用于与手动附接到患者的器械(例如，进入护套)对准和/或用于限定IDM 606的前表面的标记614。在图6的示例中，紧固件612(A)用于限定与机器人臂112(A)的端部执行器606相切的平面。在一些实施方案中，端部执行器606的部分606(A)可被配置为诸如当机器人臂112(A)以导纳控制模式操作时由用户旋转/自旋。例如，医师140可将机器人臂112(A)移动到期望的位置，并且然后将IDM 606的顶板606(A)旋转到图6所示的取向，以确定平面604的取向。因此，可指示医师140将紧固件612(A)(或紧固件612中的一个紧固件)与台面150的边缘对准(例如，旋转部分606(A))。然而，端部执行器606上的任何部件/标记可用作参考点。此外，在一些实施方案中，可相对于机器人臂112(A)的连杆段限定平面，诸如垂直于机器人臂112(A)的最远侧连杆段616(和/或与端部执行器606相切)。在示例中，控制系统130可基于指示机器人臂112(A)和/或端部执行器606的一个或多个尺寸的信息来限定碰撞区域的平面/边界，该信息可由控制系统130保持/接收。

图7示出其中机器人臂112(B)(也称为“第二机器人臂112(B)”)与台面150的第二边缘相邻定位以确定平面/边界702(也称为“第二平面702”)的示例。以与上文关于机器人臂112(A)(也称为“第一机器人臂112(A)”)描述的方式类似的方式，医师140可手动将第二机器人臂112(B)的远侧端部移动到与台面150的第二边缘(例如，台面150的脚)相邻。如图所示，第二机器人臂112(B)的端部执行器704可与台面150的第二边缘相邻定位，并且控制系统130可基于第二机器人臂112(B)的端部执行器704的位置限定第二平面702。在该示例中，第二平面702被建立为在连接元件706处与端部执行器704相切。可指示医师140相对于连接元件706定位第二机器人臂112(B)。然而，可使用第二机器人臂112(B)的其他部件/标记。

图8示出其中第一机器人臂112(A)与台面150的第二边缘相邻定位以确定第二平面/边界702的替代示例。以与上文关于图6描述的方式类似的方式，医师140可手动将第一机器人臂112(A)的远侧端部移动到与台面150的第二边缘相邻。如图所示，第一机器人臂112(A)的端部执行器604可与台面150的第二边缘相邻定位，并且控制系统130可基于第一机器人臂112(A)的端部执行器604的位置限定第二平面702。在该示例中，第二平面702形成为在读取器610处与端部执行器604相切。然而，可使用第一机器人臂112(A)的其他部件/标记。在一些实施方案中，在第一机器人臂112(A)与台面150的第一边缘相邻定位之后，第一机器人臂112(A)与台面150的第二边缘相邻定位。

在任一示例中，控制系统130可基于第一平面604和第二平面702来确定碰撞区域902，如图9所示。例如，控制系统130可基于第一平面604以及第一平面604与第二平面702的交叉处906来为碰撞区域902限定第一边界904。第一边界904可相对于图9从交叉处906向上延伸。此外，控制系统130可基于第二平面702以及第一平面604与第二平面702的交叉处906来为碰撞区域902限定第二边界908。第二边界908可相对于图9从交叉处906向右延伸。边界904和908可从交叉处906延伸任何距离(例如，涵盖基本上大于台面150和/或患者120的区、仅涵盖台面150等)。例如，边界904和/或908可延伸与台面150的尺寸相关联的距离，诸如台面150(或另一对象)的已知长度、高度和/或深度，台面(或另一对象)的平均长度、高度和/或深度等。控制系统130可限定碰撞区域902以排除机器人臂112，诸如与台面150相邻定位的机器人臂112(A)和112(B)。在示例中，碰撞区域902可包括三维(3D)形式，诸如图2所示的形式。

在一些实施方案中，在确定碰撞区域902后，控制系统130可输出表示碰撞区域902的信息。例如，显示器132可经由界面(诸如图10所示的界面)呈现碰撞区域902的可视化。该界面可使医师140能够接受碰撞区域902和/或调整/重新配置碰撞区域902，如下文进一步详细讨论。医师140可经由I/O装置(诸如手持式控制器910、显示器132(例如，触摸屏)或任何其他I/O装置)与界面交互。在接受碰撞区域902后，控制系统130可将机器人系统110配置为基于碰撞区域902来执行规程，诸如通过将碰撞区域902指定为与可能引起碰撞的一个或多个对象相关联。

碰撞区域902可用于以通常设法避免与环境中的对象碰撞的方式来执行规程。例如，一个或多个医疗器械可连接到机器人系统110的一个或多个机器人臂112，并且一个或多个机器人臂112可以适合于规程的方式定位。医师140可从控制系统130的便利性来促进/管理/控制规程(例如，医师140如图9所示定位)。例如，医师140可与控制系统130的I/O装置(诸如手持式控制器910)交互，以提供用户输入来控制附接到机器人系统110的一个或多个医疗器械。机器人系统110的基部可在规程期间保持静止，而机器人臂112以不同方式移动以控制一个或多个医疗器械。

在规程期间，控制系统130可处理来自医师140的用户输入以控制机器人臂112的移动，使得机器人臂112和/或附接的医疗器械通常在碰撞区域902外的环境内移动。为了说明，可控制机器人臂112(A)在环境内移动，而无需机器人臂112和/或附接的医疗器械越过第一边界904和/或第二边界908。在示例中，控制系统130可考虑医疗器械的一个或多个尺寸/形状和/或医疗器械在机器人臂112(A)上的取向。在一些实施方案中，如果用户输入将导致进入碰撞区域902中的移动，则控制系统130和/或机器人系统110可诸如经由显示器132向医师140提供警告。如果需要，医师140可超控机器人系统110/控制系统130的配置，以导致机器人臂112进入碰撞区域902中的移动。此外，在一些实施方案中，可基于碰撞区域902以其他方式控制机器人臂112的移动。在示例中，医师140可通过启用导纳控制模式来手动将机器人臂112中的一个或多个机器人臂移动进入碰撞区域902中或环境中的其他地方。

在图5至图9的示例中，机器人臂112与台面150相邻定位，而无医疗器械被耦接到该台面。然而，在一些实施方案中，机器人臂112可与附接有一个或多个医疗器械的对象相邻定位。在此类实施方案中，控制系统130可使用医疗器械上的参考点和/或关于医疗器械的一个或多个尺寸的信息来限定碰撞区域的平面/边界。

此外，图5至图9的示例示出了通过将机器人臂112中的一个或两个机器人臂定位在与台面150相邻的两个位置处而确定的碰撞区域。应当理解，机器人臂112中的一个或多个机器人臂可定位在与台面150和/或环境内的其他对象相邻的多于两个位置(或仅一个位置)处。因此，碰撞区域可具有任意数量的表面/平面/点。在一个图示中，机器人臂112(C)(也称为“第三机器人臂112(C)”)可与台面150的脚相邻定位，类似于图9所示的第二机器人臂112(B)。在此，第三机器人臂112(C)可协助准确地限定碰撞区域902的第二边界908(例如，与机器人臂112(B)和112(C)两者相切的平面/表面)。在另一图示中，第三机器人臂112(C)(和/或任何其他机器人臂112)可建立台面150的高度、患者120的位置(例如，患者120的延伸超过病床的腿)等。在又一图示中，碰撞区域可包括单个边界/平面，诸如包括台面150并且仅由平面604限定的区域，如图6所示。

在一些实施方案中，这些技术可允许机器人系统110在环境中方便/期望的位置处使用并且避免在该位置与机器人系统110的工作空间中的对象发生碰撞。例如，机器人系统110可定位在环境内的任何地方，并且然后用于检测环境中的对象的位置。为了便于讨论，在由控制系统130执行的上下文中讨论了许多操作，诸如确定机器人臂的位置、确定碰撞区域等，此类操作可另选地或附加地由机器人系统110和/或另一装置/系统执行。

示例性界面

图10示出了根据一个或多个实施方案的用于可视化和/或配置碰撞区域的示例性界面1002。在示例中，可经由控制系统130、机器人系统110和/或医疗系统100的任何其他装置显示界面1002。例如，可经由控制系统130显示界面1002，以使得医师140能够查看针对机器人系统110所位于的环境确定的碰撞区域和/或提供调整输入数据以重新配置碰撞区域和/或环境中的其他元素。

如图所示，界面1002可呈现关于机器人系统110所位于的环境的可视化1004。可视化1004可包括机器人系统110的可视化表示1006(例如，图标或其他用户界面元素)、针对环境确定的碰撞区域的可视化表示1008以及位于环境内的台面150的可视化表示1010。可视化1004可基于机器人系统110的位置/取向信息、关于碰撞区域1008的位置/取向的信息、关于台面150的信息(例如，台面150的估计/实际尺寸)和/或关于环境的任何其他信息。

界面1002可使得用户能够接受和/或配置碰撞区域。例如，用户可选择用户界面元素1012来调整碰撞区域1008的第一边界1014和/或选择用户界面元素1016来调整碰撞区域1008的第二边界1018。例如，用户可选择界面元素1012/1016并将其拖到期望的位置以改变边界1014/1018的位置/取向，这可增大/减小碰撞区域1008(以及环境的相关联碰撞区域)的大小、改变碰撞区域1008(以及环境的相关联碰撞区域)的形状等。例如，用户可移动第二边界1018以延伸超过台面1010的底部边缘，使得碰撞区域1008涵盖患者(未示出)的延伸超过台面150的底部边缘的部分。此外，在一些示例中，用户可选择碰撞区域1008并将其拖到另一位置。在示例中，用户可操纵碰撞区域1008、机器人系统110的视觉表示1006和/或台面150的视觉表示1010以改变任何特性，诸如以移除边界、重新定位/重新取向视觉表示1006/1008/1010(这可导致控制系统130/机器人系统110更新环境的相关联的位置/取向信息)等。当碰撞区域1008(和/或可视化1004的其他元素)对于用户是可接受的时，用户可选择按钮1020来接受该配置并导致控制系统130/机器人系统110将医疗系统100配置为基于该配置(例如，相关联的碰撞区域)进行操作。

示例性流程图

图11示出了根据一个或多个实施方案的用于确定与对象相关联的区域的过程1100的示例性流程图。与过程1100相关联的各种操作/动作可由在本文所讨论的装置/系统中的任何装置/系统或其组合中实现的控制电路来执行，这些装置/系统诸如控制系统130、机器人系统110、台面150、医疗器械和/或另一装置。过程1100可在医疗系统100针对规程的设置/配置期间、在规程期间、在规程之后和/或在其他时间执行。在一个图示中，执行过程1100以将机器人系统110配置用于规程。尽管各种框被示为过程1100的一部分，但可去除这些框中的任一个框。此外，可将附加框作为过程1100的一部分来实现。这些框的示出次序仅是为了说明的目的而提供的，并且这些框可按任何次序来实现。在一些实施方案中，过程1100的框中的一个或多个框被实现为可执行指令，当由控制电路执行时，该可执行指令导致控制电路执行所讨论的功能性/操作。然而，过程1100的框中的一个或多个框可以其他方式实现，诸如由其他装置/系统、用户等实现。

在框1102处，过程1100可包括使得能够手动移动机器人臂。例如，用户可提供输入以将机器人臂设置为导纳控制模式，其中机器人臂的用户操纵使机器人臂移动。可以多种方式提供输入，诸如通过选择机器人臂上的按钮、经由接口/控制器等提供输入。在一些实施方案中，当在与机器人臂相关联的机器人系统、控制系统和/或另一装置/系统上进入设置模式时，可启用机器人臂以进行手动移动。尽管在过程1100中示出了操作1102，但在一些实施方案中，机器人臂可包括默认/永久状态以允许机器人臂的手动移动(例如，框1102未实现)。

在框1104处，过程1100可包括确定机器人臂与环境中的对象相邻定位。例如，当(从I/O装置)接收到指示机器人臂与对象相邻定位的输入数据、用户释放机器人臂上的按钮以禁用导纳控制模式、机器人臂在被移动之后(和/或在用户释放机器人臂上的按钮之后)保持静止一时间段、其组合和/或其他事件时，可确定机器人臂与对象相邻。在一些实施方案中，当机器人臂接触对象或以其他方式定位在对象附近(诸如在距对象预定距离内)时，机器人臂可被称为与对象相邻定位。

在框1106处，过程1100可包括确定机器人臂的位置。例如，控制系统/机器人系统可使用机器人臂的位置数据来确定机器人臂的端部(诸如机器人臂的远侧端部)的位置。位置信息可指示机器人臂的端部执行器端部(诸如被配置为耦接到医疗器械的端部)的位置。

在框1108处，过程1100可包括确定机器人臂是否移动到另一位置或者确定附加机器人臂是否移动。如果机器人臂移动到另一位置或者附加机器人臂移动到某一位置，则过程1100可返回到框1104。例如，如果机器人臂移动到另一位置，则过程1100可返回到框1104并确定机器人臂与对象的另一边缘相邻定位，并且在框1106处确定机器人臂在对象的其他边缘处的位置。此外，如果附加机器人臂移动到某一位置，则过程1100可返回到框1104并确定附加机器人臂与对象相邻定位，并且在框1106处确定附加机器人臂在与对象相邻的位置处的位置。过程1100可循环通过框1104-1108任意次数，以确定与对象的任意数量的参考点相关联的位置信息。

在框1110处，过程1100可包括确定环境中与对象相关联的区域/区。例如，区域(也称为“碰撞区域”或“对象区域”)可基于第一机器人臂的远侧端部在第一参考点处的位置(例如，在第一时间)、第一机器人臂的远侧端部在第二参考点处的位置(例如，在第二时间)、第二机器人臂的远侧端部在第三参考点处的位置、第二机器人臂的远侧端部在第四参考点处的位置等来确定。该区域可基于任意数量的机器人臂在对象的任意数量的参考点处的位置信息。在一些实施方案中，可基于机器人臂的远侧端部的位置来确定区域的边界。在一个图示中，可通过基于第一机器人臂的端部的位置限定第一平面并且基于第二机器人臂的端部的位置和/或第一机器人臂的端部在第二时间的位置限定第二平面来确定该区域。在此，该区域可基于第一平面、第二平面以及第一平面与第二平面的交叉处。该区域可包括对象和/或不包括机器人系统。

在框1112处，过程1100可包括导致显示关于该区域的可视化和/或使得用户能够更新该区域。例如，可发送表示可视化的界面数据以供显示和/或可经由与控制系统/机器人系统相关联的显示器来显示界面数据。可接收包括对视觉表示的调整的调整输入数据，和/或可基于对视觉表示(例如，调整数据)的调整来更新该区域。

在框1114处，过程1100可包括控制一个或多个机器人臂至少部分地基于该区域来移动。例如，可控制机器人系统的机器人臂在环境中移动而不在区域内移动、在接收到来自用户的确认时移动进入区域中等。为了说明，控制系统/机器人系统可从输入装置接收关于附接到机器人臂的医疗器械的移动的输入控制数据。控制系统/机器人系统可确定输入控制数据与机器人臂进入碰撞区域中/在碰撞区域内的移动相关联。控制系统/机器人系统可导致显示指示输入控制数据与进入碰撞区域中的移动相关联的通知/警告。然后，控制系统/机器人系统可接收指示是否继续进入碰撞区域中的输入数据(例如，基于来自用户的用户输入)。控制系统/机器人系统可基于输入数据继续移动进入碰撞区域中或避免将机器人臂移动进入碰撞区域中。另选地，在一些情况下，控制系统/机器人系统可在不通知/警告用户的情况下防止移动进入碰撞区域中，和/或在不通知或警告用户的条件下执行其他处理。

在框1116处，过程1100可包括更新该区域。例如，控制系统/机器人系统可被设置为规程模式以执行医疗规程。如果在规程期间，控制系统/机器人系统确定机器人臂经历了碰撞，则控制系统/机器人系统可基于当碰撞发生时机器人臂的远侧端部的位置来更新该区域。在示例中，可在规程期间在更新该区域之前显示该区域的可视化，类似于针对框1112所讨论的。

在一些实施方案中，可在规程之前、在规程期间或在规程之后的任何时间更新该区域，这可包括或可不包括向用户显示该区域的可视化。例如，可在规程之前、在规程期间和/或在规程之后的任何时间执行框1112和/或1116。在一个图示中，可将附加对象带入环境中(例如，可在规程期间将附加医疗设备移动到机器人系统附近)，并且可更新该区域以避免与附加对象的碰撞。

此外，在一些实施方案中，过程1100的框中的一个或多个框可在机器人系统位于相同停止位置(诸如机器人系统的一个或多个轮子固定不动的静止位置)时执行。

附加实施方案

依据实施方案，可按照不同的顺序执行、可添加、合并或完全忽视本文描述的过程或算法中的任一者的特定动作、事件或功能。因此，在特定实施方案中，不是所有描述的动作或事件对于过程的实践都是必要的。

除非另外特别说明或在所使用的上下文内以其他方式理解，否则本文所用的条件语言，诸如“可”、“能够”、“可能”、“可以”、“例如”等，是指其普通意义，并且一般旨在传达特定实施方案包括而其他实施方案不包括特定特征、元件和/或步骤。因此，此类条件语言通常不旨在暗示特征部、元件和/或步骤以任何方式是一个或多个实施方案所必需的，或者不旨在暗示一个或多个实施方案在有或没有输入或提示的情况下，必须包括用于决定这些特征部、元件和/或步骤是否包括在任何特定实施方案中或者是否将在任何特定实施方案中执行的逻辑。术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的，并且在它们的普通意义上使用，并且以开放式方式包含性地使用，并且不排除附加的元件、特征、动作、操作等。而且，术语“或”在其包含性意义上(而不是在其排他性意义上)使用，使得当用于例如连接一系列元件时，术语“或”是指该系列的元件中的一个、一些或全部。除非另外特别说明，否则诸如短语“X、Y和Z中的至少一者”的连接词用语在一般使用的背景下被理解为传达项目、术语、元素等可为X、Y或Z。因此，这种连接词用语一般不旨在暗示某些实施方案要求X中的至少一者、Y中的至少一者和Z中的至少一者各自存在。

应当理解，在以上对实施方案的描述中，为了简化本公开并辅助理解各种方面中的一个或多个方面，有时将各种特征在单个实施方案、图或其描述中分组在一起。然而，本公开的此方法不应理解为反映了以下意图：任何权利要求要求比那项权利要求中所明确叙述的特征更多的特征。此外，本文的特定实施方案中说明和/或描述的任何部件、特征或步骤可应用于任何其他实施方案或与任何其他实施方案一起使用。此外，对于每个实施方案，没有部件、特征、步骤或部件、特征或步骤的组是必需的或不可缺少的。因此，期望本文公开和下文要求保护的本公开的范围不受上文描述的特定实施方案限制，而是应当通过公正地阅读随附权利要求书来确定。

应当理解，为了便于参考，可提供特定序数术语(例如，“第一”或“第二”)，并且不一定暗示物理特性或排序。因此，如本文所用，用于修改诸如结构、部件、操作等元件的序数术语(例如，“第一”、“第二”、“第三”等)不一定指示该元件相对于任何其他元件的优先级或顺序，而是可大体上将该元件与具有类似或相同名称(但是用于使用序数术语)的另一元件区分开来。另外，如本文所用，不定冠词(“一个(a)”和“一个(an)”)可指示“一个或多个”而不是“一个”。此外，“基于”某一条件或事件而执行的操作还可基于未明确叙述的一个或多个其他条件或事件来执行。

除非另有定义，否则本文所用的所有术语(包括技术和科技术语)具有与示例性实施方案所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解，术语，诸如在常用字典中定义的术语，应当被解释为具有与它们在相关领域的背景下的含义一致的含义，并且不以理想化或过于正式的意义进行解释，除非本文明确如此定义。

为了便于描述，在本文中可使用空间相对术语“外部”、“内部”、“上部”、“下部”、“下方”、“上方”、“竖直”、“水平”和类似术语来描述在附图中绘示的一个元件或部件与另一元件或部件之间的关系。应当理解，空间相对术语旨在涵盖装置在使用中或操作中的除附图中描绘的取向之外的不同取向。例如，在附图中示出的装置被翻转的情况下，位于另一装置“下方”或“之下”的装置可放置在另一装置“上方”。因此，说明性术语“下方”可包括下部位置和上部位置两者。装置还可沿另一方向定向，并且因此空间相对术语可根据取向进行不同解释。

除非另有明确说明，否则比较和/或定量术语，诸如“更少”、“更多”、“更大”等，旨在涵盖等式概念。例如，“更少”可不仅是指在最严格的数学意义上的“较少”，而且可指“小于或等于”。

Claims (30)

1.一种系统，包括：

机器人系统，所述机器人系统包括第一机器人臂，所述第一机器人臂被配置为耦接到医疗器械；和

控制电路，所述控制电路通信地耦接到所述机器人臂并且被配置为：

接收指示所述第一机器人臂与环境内的对象相邻定位的输入数据；

至少部分地基于所述第一机器人臂的远侧端部的位置来确定所述环境中与所述对象相关联的区域；以及

控制所述机器人系统的所述第一机器人臂或第二机器人臂中的至少一者在所述环境中移动而不移动进入所述区域中。

2.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述第一机器人臂被配置为以导纳控制模式操作，其中所述第一机器人臂的用户操纵使所述第一机器人臂移动；并且

所述输入数据是在所述第一机器人臂以所述导纳控制模式操作时接收的。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述输入数据指示所述第一机器人臂与所述对象的第一边缘相邻定位，并且所述控制电路被配置为：

接收指示所述第二机器人臂与所述对象的第二边缘相邻定位的附加输入数据；以及

至少部分地基于所述第二机器人臂的远侧端部的位置确定所述区域。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制电路被配置为通过至少部分地基于所述第一机器人臂的所述远侧端部的所述位置确定所述区域的第一边界并且至少部分地基于所述第二机器人臂的所述远侧端部的所述位置确定所述区域的第二边界来确定所述区域。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述输入数据指示所述第一机器人臂与所述对象的第一边缘相邻定位，并且所述控制电路被配置为：

接收指示所述第一机器人臂与所述对象的第二边缘相邻定位的附加输入数据；以及

至少部分地基于当接收到所述输入数据时所述第一机器人臂的所述远侧端部的位置和当接收到所述附加输入数据时所述第一机器人臂的所述远侧端部的位置来确定所述区域。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制电路被配置为至少部分地基于所述机器人系统的位置来确定所述区域，所述区域包括所述对象并且不包括所述机器人系统。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制电路被进一步配置为：

导致显示所述区域的视觉表示；

接收包括对所述视觉表示的调整的调整输入数据；以及

至少部分地基于对所述视觉表示的所述调整来更新所述区域。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制电路被进一步配置为：

将所述系统设置为规程模式以执行医疗规程；

确定所述第一机器人臂或所述第二机器人臂中的至少一者经历了碰撞；以及

基于所述碰撞发生时所述第一机器人臂的所述远侧端部的位置或所述第二机器人臂的位置中的至少一者来更新所述区域。

9.一种方法，包括：

使得能够手动移动第一机器人臂；

由控制电路接收指示所述第一机器人臂与一个或多个对象相邻定位的输入数据；

由所述控制电路至少部分地基于所述第一机器人臂的端部的位置来确定碰撞区域；以及

至少部分地基于所述碰撞区域，由所述控制电路控制所述第一机器人臂或第二机器人臂中的至少一者的移动以执行医疗规程。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述输入数据指示所述第一机器人臂与所述一个或多个对象的第一边缘相邻定位，所述方法还包括：

接收指示所述第二机器人臂与所述一个或多个对象的第二边缘相邻定位的附加输入数据；并且

其中所述确定所述碰撞区域进一步至少部分地基于所述第二机器人臂的端部的位置。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述确定所述碰撞区域包括：

至少部分地基于所述第一机器人臂的所述端部的所述位置限定第一平面；

至少部分地基于所述第二机器人臂的所述端部的所述位置限定第二平面；以及

至少部分地基于所述第一平面、所述第二平面以及所述第一平面与所述第二平面的交叉处来确定所述区域。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述输入数据指示所述第一机器人臂与所述一个或多个对象的第一边缘相邻定位，所述方法还包括：

接收指示所述第一机器人臂与所述一个或多个对象的另一边缘相邻定位的附加输入数据；

其中所述确定所述碰撞区域包括至少部分地基于当接收到所述输入数据时所述第一机器人臂的所述端部的位置和当接收到所述附加输入数据时所述第一机器人臂的所述端部的位置来确定所述碰撞区域。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述确定所述碰撞区域包括：

至少部分地基于当接收到所述输入数据时所述第一机器人臂的所述端部的所述位置限定第一平面；

至少部分地基于当接收到所述附加输入数据时所述第一机器人臂的所述端部的所述位置限定第二平面；以及

至少部分地基于所述第一平面、所述第二平面以及所述第一平面与所述第二平面的交叉处来确定所述区域。

14.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一机器人臂或所述第二机器人臂中的至少一者被配置为连接到医疗器械，所述方法还包括：

从输入装置接收关于所述医疗器械的移动的输入控制数据；以及

确定所述输入控制数据与所述第一机器人臂或所述第二机器人臂中的至少一者进入所述碰撞区域中的移动相关联；

其中所述控制所述第一机器人臂或所述第二机器人臂中的至少一者的移动包括防止所述第一机器人臂或所述第二机器人臂中的至少一者移动进入所述碰撞区域中。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：

导致显示指示所述输入控制数据与进入所述碰撞区域中的移动相关联的通知；以及

接收指示是否继续进入所述碰撞区域中的附加输入数据；

其中所述控制所述第一机器人臂或所述第二机器人臂中的至少一者的移动至少部分地基于所述附加输入数据。

16.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一机器人臂连接到机器人系统，并且所述接收所述输入数据以及所述控制所述第一机器人臂或所述第二机器人臂中的至少一者的移动在所述机器人系统位于相同停止位置时发生。

17.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一机器人臂的所述端部是所述第一机器人臂的端部执行器端部。

18.一种控制系统，包括：

通信接口，所述通信接口被配置为与第一机器人臂通信；和

控制电路，所述控制电路通信地耦接到所述通信接口并且被配置为：

确定所述第一机器人臂与环境内的一个或多个对象的第一边缘相邻定位；

至少部分地基于所述第一机器人臂的远侧端部的位置来确定所述环境的碰撞区域；以及

至少部分地基于所述碰撞区域来控制所述第一机器人臂或第二机器人臂中的至少一者的移动，所述第一机器人臂或所述第二机器人臂中的至少一者被配置为耦接到医疗器械。

19.根据权利要求18所述的控制系统，其中所述控制电路被进一步配置为：

从输入装置接收输入控制数据以控制所述医疗器械；以及

确定所述输入控制数据与所述第一机器人臂或所述第二机器人臂中的至少一者进入所述碰撞区域中的移动相关联；

其中所述控制电路被配置为通过防止所述第一机器人臂或所述第二机器人臂中的至少一者移动进入所述碰撞区中来控制所述第一机器人臂或所述第二机器人臂中的至少一者的移动。

20.根据权利要求18所述的控制系统，其中：

所述控制电路被进一步配置为确定所述第二机器人臂与所述一个或多个对象的第二边缘相邻定位；并且

所述控制电路被配置为至少部分地基于所述第一机器人臂的所述远侧端部的所述位置和所述第二机器人臂的远侧端部的位置来确定所述碰撞区域。

21.根据权利要求18所述的控制系统，其中：

所述控制电路被进一步配置为确定所述第一机器人臂与所述一个或多个对象的第二边缘相邻定位；并且

所述控制电路被配置为至少部分地基于所述第一机器人臂的所述远侧端部在所述一个或多个对象的所述第一边缘处的所述位置和所述第一机器人臂的所述远侧端部在所述一个或多个对象的所述第二边缘处的位置来确定所述碰撞区域。

22.根据权利要求18所述的控制系统，其中所述控制电路被进一步配置为：

导致显示所述碰撞区域的视觉表示；

接收包括对所述视觉表示的调整的调整输入数据；以及

至少部分地基于对所述视觉表示的所述调整来更新所述碰撞区域。

23.根据权利要求18所述的控制系统，其中所述控制电路被进一步配置为：

将所述控制系统设置为规程模式以执行医疗规程；

确定所述第一机器人臂或所述第二机器人臂中的至少一者经历了碰撞；以及

基于所述碰撞发生时所述第一机器人臂的所述远侧端部的位置或所述第二机器人臂的位置中的至少一者来更新所述控制区域。

24.一个或多个非暂态计算机可读介质，所述一个或多个非暂态计算机可读介质存储计算机可执行指令，当由控制电路执行时，所述计算机可执行指令导致所述控制电路执行包括以下项的操作：

确定第一机器人臂与环境内的一个或多个对象的第一边缘相邻定位；

至少部分地基于所述第一机器人臂的远侧端部的位置来确定所述环境的碰撞区；以及

至少部分地基于所述碰撞区来控制所述第一机器人臂或第二机器人臂中的至少一者的移动，所述第一机器人臂或所述第二机器人臂中的至少一者被配置为耦接到医疗器械。

25.根据权利要求24所述的一个或多个非暂态计算机可读介质，其中所述操作还包括：

确定所述第二机器人臂与所述一个或多个对象的第二边缘相邻定位；

其中所述确定所述碰撞区进一步至少部分地基于所述第二机器人臂的远侧端部的位置。

26.根据权利要求25所述的一个或多个非暂态计算机可读介质，其中所述确定所述碰撞区包括：

至少部分地基于所述第一机器人臂的所述远侧端部的所述位置限定第一平面；

至少部分地基于所述第二机器人臂的所述远侧端部的所述位置限定第二平面；以及

至少部分地基于所述第一平面、所述第二平面以及所述第一平面与所述第二平面的交叉处来确定所述碰撞区。

27.根据权利要求24所述的一个或多个非暂态计算机可读介质，其中所述操作还包括：

确定所述第一机器人臂与所述一个或多个对象的第二边缘相邻定位；并且

其中所述确定所述碰撞区至少部分地基于所述第一机器人臂的所述远侧端部在所述一个或多个对象的所述第一边缘处的所述位置和所述第一机器人臂的所述远侧端部在所述一个或多个对象的所述第二边缘处的位置。

28.根据权利要求27所述的一个或多个非暂态计算机可读介质，其中所述确定所述碰撞区包括：

至少部分地基于所述第一机器人臂的所述远侧端部在所述一个或多个对象的所述第一边缘处的所述位置来限定第一平面；

至少部分地基于所述第一机器人臂的所述远侧端部在所述一个或多个对象的所述第二边缘处的所述位置来限定第二平面；以及

至少部分地基于所述第一平面、所述第二平面以及所述第一平面与所述第二平面的交叉处来确定所述碰撞区。

29.根据权利要求24所述的一个或多个非暂态计算机可读介质，其中所述操作还包括：

从输入装置接收关于所述医疗器械的移动的输入控制数据；以及

确定所述输入控制数据与所述第一机器人臂或所述第二机器人臂中的至少一者进入所述碰撞区中的移动相关联；

其中所述控制所述第一机器人臂或所述第二机器人臂中的至少一者的移动包括防止所述第一机器人臂或所述第二机器人臂中的至少一者移动进入所述碰撞区中。

30.根据权利要求24所述的一个或多个非暂态计算机可读介质，其中所述确定所述第一机器人臂与所述一个或多个对象的所述第一边缘相邻定位包括在所述第一机器人臂以导纳控制模式操作时，接收指示所述第一机器人臂与所述一个或多个对象的所述第一边缘相邻定位的输入数据。

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