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31. 发明申请

US20170258534A1 SYSTEMS AND METHODS FOR AVOIDING COLLISIONS BETWEEN MANIPULATOR ARMS USING A NULL-SPACE 审中-公开
公开(公告)号：US20170258534A1
公开(公告)日：2017-09-14
申请号：US15605879
申请日：2017-05-25
申请人： Intuitive Surgical Operations, Inc.
发明人： Arjang M. Hourtash , Pushkar Hingwe , Bruce Michael Schena , Roman L. Devengenzo
IPC分类号： A61B34/30 , A61B34/37 , B25J9/16
CPC分类号： A61B34/30 , A61B34/37 , B25J9/1607 , B25J9/1643 , B25J9/1676 , G05B2219/39091 , G05B2219/39135 , G05B2219/40202 , G05B2219/40362 , G05B2219/40371 , G05B2219/40476 , G05B2219/40492 , G05B2219/45117
摘要： Devices, systems, and methods for avoiding collisions between manipulator arms using a null-space are provided. In one aspect, the system calculates an avoidance movement using a relationship between reference geometries of the multiple manipulators to maintain separation between reference geometries. In certain embodiments, the system determines a relative state between adjacent reference geometries, determines an avoidance vector between reference geometries, and calculates an avoidance movement of one or more manipulators within a null-space of the Jacobian based on the relative state and avoidance vector. The joints may be driven according to the calculated avoidance movement while maintaining a desired state of the end effector or a remote center location about which an instrument shaft pivots and may be concurrently driven according to an end effector displacing movement within a null-perpendicular-space of the Jacobian so as to effect a desired movement of the end effector or remote center.

32. 发明申请

US20140276954A1 SYSTEMS AND METHODS FOR FACILITATING ACCESS TO EDGES OF CARTESIAN-COORDINATE SPACE USING THE NULL SPACE 有权
标题翻译：使用空白空间来获取卡特彼勒 - 坐标空间边缘的系统和方法
公开(公告)号：US20140276954A1
公开(公告)日：2014-09-18
申请号：US14218871
申请日：2014-03-18
申请人： Intuitive Surgical Operations, Inc.
发明人： Arjang Hourtash
IPC分类号： A61B19/00
CPC分类号： A61B34/30 , A61B34/37 , A61B90/03 , B25J9/1607 , B25J9/1643 , B25J9/1666 , B25J18/007 , G05B2219/40371 , G05B2219/40474
摘要： Devices, systems, and methods for providing increased range of movement of the end effector of a manipulator arm having a plurality of joints with redundant degrees of freedom. Methods include defining a position-based constraint within a joint space defined by the at least one joint, determining a movement of the joints along the constraint within a null-space and driving the joints according to a calculated movement to effect the commanded movement while providing an increased end effector range of movement, particularly as one or more joints approach a respective joint limit within the joint space.
摘要翻译：用于提供具有多个具有冗余自由度的关节的操纵臂的末端执行器的移动范围的装置，系统和方法。方法包括在由所述至少一个关节限定的关节空间内限定基于位置的约束，确定所述关节沿着所述约束在零空间内的移动，并且根据所计算的运动来驱动所述关节，以在提供增加的末端执行器运动范围，特别是当一个或多个关节接近关节空间内的相应关节限度时。

33. 发明授权

US5430643A Configuration control of seven degree of freedom arms 失效
标题翻译：配置控制七自由度武器
公开(公告)号：US5430643A
公开(公告)日：1995-07-04
申请号：US849629
申请日：1992-03-11
申请人： Homayoun Seraji
发明人： Homayoun Seraji
IPC分类号： B25J9/16 , B25J9/18 , G05B13/00
CPC分类号： B25J9/1643 , G05B2219/33169 , G05B2219/34403 , G05B2219/39062 , G05B2219/39081 , G05B2219/39082 , G05B2219/39414 , G05B2219/39422 , G05B2219/40317 , G05B2219/40342 , G05B2219/40345 , G05B2219/40362 , G05B2219/40371 , G05B2219/40379
摘要： A seven-degree-of-freedom robot arm with a six-degree-of-freedom end effector is controlled by a processor employing a 6-by-7 Jacobian matrix for defining location and orientation of the end effector in terms of the rotation angles of the joints, a 1 (or more)-by-7 Jacobian matrix for defining 1 (or more) user-specified kinematic functions constraining location or movement of selected portions of the arm in terms of the joint angles, the processor combining the two Jacobian matrices to produce an augmented 7 (or more)-by-7 Jacobian matrix, the processor effecting control by computing in accordance with forward kinematics from the augmented 7-by-7 Jacobian matrix and from the seven joint angles of the arm a set of seven desired joint angles for transmittal to the joint servo loops of the arms. One of the kinematic functions constrains the orientation of the elbow plane of the arm. Another one of the kinematic functions minimizing a sum of gravitational torques on the joints. Still another one of the kinematic functions constrains the location of the arm to perform collision avoidance. Generically, one of the kinematic functions minimizes a sum of selected mechanical parameters of at least some of the joints associated with weighting coefficients which may be changed during arm movement. The mechanical parameters may be velocity errors or position errors or gravity torques associated with individual joints.
摘要翻译：具有六自由度端部执行器的七自由度机器人手臂由采用6×7雅可比矩阵的处理器控制，用于根据旋转角度来定义端部执行器的位置和方位的关节，1（或更多）-7个雅可比矩阵，用于定义1（或更多）用户指定的运动学函数，约束臂的选定部分在关节角度的位置或移动，处理器将两个雅可比矩阵以产生增强的7（或更多）-78个雅可比矩阵，该处理器通过根据增强的7×7雅可比矩阵的正向运动学和通过臂的七个关节角计算来实现控制用于传递到臂的联合伺服回路的七个期望的关节角度。运动功能之一限制了手臂肘平面的方位。另一个运动学函数使关节上的重力转矩总和最小化。另一个运动功能限制了臂的位置来执行防撞。通常地，运动学函数之一使得与在臂运动期间可能改变的加权系数相关联的至少一些关节的所选择的机械参数的总和最小化。机械参数可能是与单个接头相关的速度误差或位置误差或重力转矩。

34. 发明申请

US20190210224A1 Method and Device for Controlling the Motion of One or More Collaborative Robots 审中-公开
公开(公告)号：US20190210224A1
公开(公告)日：2019-07-11
申请号：US16099387
申请日：2017-05-18
申请人： POLITECNICO DI MILANO
发明人： Andrea Maria Zanchettin , Paolo Rocco
IPC分类号： B25J9/16
CPC分类号： B25J9/1682 , B25J9/162 , B25J9/1661 , B25J9/1664 , B25J9/1666 , G05B2219/39082 , G05B2219/39091 , G05B2219/39135 , G05B2219/40371 , G05B2219/40507
摘要： A method for controlling the motion of one or more collaborative robots is described, the collaborative robots being mounted on a fixed or movable base, equipped with one or more terminal members, and with a motion controller, the method including the following iterative steps: —determining the position coordinates of the robots, and the position coordinates of one or more human operators collaborating with the robot; —determining a set of productivity indices associated with relative directions of motion of the terminal member of the robot, the productivity indices being indicative of the speed at which the robot can move in each of the directions without having to slow down or stop because of the presence of the operator; —supplying the controller of the robot with the data of the set of productivity indices associated with the relative directions of motion of the terminal member of the robot, so that the controller can determine the directions of motion of the terminal member of the robot based on the higher values of the productivity index.

35. 发明申请

US20180236657A1 ROBOT SIMULATOR, ROBOT SYSTEM AND SIMULATION METHOD 审中-公开
公开(公告)号：US20180236657A1
公开(公告)日：2018-08-23
申请号：US15898663
申请日：2018-02-19
申请人： KABUSHIKI KAISHA YASKAWA DENKI
发明人： Koichi KUWAHARA , Yoshifumi ONOYAMA , Kenichi YASUDA , Wataru WATANABE
IPC分类号： B25J9/16 , B25J13/08 , G05B19/425 , G06T1/00 , G06F17/50
CPC分类号： B25J9/1605 , B25J9/1666 , B25J9/1671 , B25J9/1676 , B25J9/1697 , B25J13/089 , G05B19/4061 , G05B19/425 , G05B2219/35012 , G05B2219/40121 , G05B2219/40371 , G05B2219/40466 , G05B2219/40519 , G05B2219/49143 , G06F17/5009 , G06T1/0014 , Y02P90/265
摘要： A robot simulator includes a storage device that stores model information related to the robot and an obstacle in the vicinity of the robot, and an acquisition device that obtains first input information defining a start position and an end position of operation of the robot. A processing device generates a path for moving the distal end portion of the robot from the start position to the end position while avoiding collisions between the robot and the obstacle based on the first input information and the model information. The processing device also generates image data including an illustration of the obstacle and an index indicating a via-point of the path.

36. 发明授权

US09675422B2 Systems and methods for avoiding collisions between manipulator arms using a null-space 有权
公开(公告)号：US09675422B2
公开(公告)日：2017-06-13
申请号：US15147608
申请日：2016-05-05
申请人： Intuitive Surgical Operations, Inc.
发明人： Arjang M. Hourtash , Pushkar Hingwe , Bruce Michael Schena , Roman L. Devengenzo
IPC分类号： A61B34/30 , B25J9/16 , A61B34/37
CPC分类号： A61B34/30 , A61B34/37 , B25J9/1607 , B25J9/1643 , B25J9/1676 , G05B2219/39091 , G05B2219/39135 , G05B2219/40202 , G05B2219/40362 , G05B2219/40371 , G05B2219/40476 , G05B2219/40492 , G05B2219/45117
摘要： Devices, systems, and methods for avoiding collisions between manipulator arms using a null-space are provided. In one aspect, the system calculates an avoidance movement using a relationship between reference geometries of the multiple manipulators to maintain separation between reference geometries. In certain embodiments, the system determines a relative state between adjacent reference geometries, determines an avoidance vector between reference geometries, and calculates an avoidance movement of one or more manipulators within a null-space of the Jacobian based on the relative state and avoidance vector. The joints may be driven according to the calculated avoidance movement while maintaining a desired state of the end effector or a remote center location about which an instrument shaft pivots and may be concurrently driven according to an end effector displacing movement within a null-perpendicular-space of the Jacobian so as to effect a desired movement of the end effector or remote center.

37. 发明申请

US20160016314A1 Method And Apparatus For Controlling A Robot 有权
标题翻译：用于控制机器人的方法和装置
公开(公告)号：US20160016314A1
公开(公告)日：2016-01-21
申请号：US14802418
申请日：2015-07-17
申请人： KUKA Roboter GmbH
发明人： Gerhard Hietmann , Marc-Walter Ueberle , Christian Hartmann , Richard Schwarz , Richard Rudolf
IPC分类号： B25J9/16
CPC分类号： B25J9/1674 , B25J9/1676 , G05B2219/36468 , G05B2219/40371 , G05B2219/49141 , Y10S901/09
摘要： A method for controlling a robot in at least one pose of the robot wherein the robot can be operated in either a first mode of operation or a second mode of operation. In the second mode of operation the robot can be moved by manually applying a guiding force to the robot. The method includes determining a distance of a state variable of the robot from a first limit and then triggering a safety response when the distance satisfies a first condition and the robot is operating in the first mode of operation. When the robot is operating in the second mode of operation and the distance satisfies the first condition, the method includes not triggering the safety response, and motorically applying a positioning force to the robot in dependence on the determined distance so that the distance can be reduced when the robot is unobstructed.
摘要翻译：一种用于在所述机器人的至少一个姿态中控制机器人的方法，其中所述机器人可以在第一操作模式或第二操作模式中操作。在第二操作模式中，可以通过手动地向机器人施加引导力来移动机器人。该方法包括确定机器人的状态变量与第一极限的距离，然后当距离满足第一条件并且机器人在第一操作模式下操作时触发安全响应。当机器人在第二操作模式下操作并且距离满足第一条件时，该方法不包括触发安全响应，并且根据所确定的距离动力地向机器人施加定位力，从而可以减小距离当机器人畅通无阻时。

38. 发明授权

US5737500A Mobile dexterous siren degree of freedom robot arm with real-time control system 失效
标题翻译：移动灵巧七自由度机器人手臂与实时控制系统
公开(公告)号：US5737500A
公开(公告)日：1998-04-07
申请号：US431361
申请日：1995-04-28
申请人： Homayoun Seraji , David Lim , Thomas S. Lee
发明人： Homayoun Seraji , David Lim , Thomas S. Lee
IPC分类号： B25J9/16 , B25J9/18 , G05B19/04 , G05B19/18
CPC分类号： B25J9/1643 , G05B2219/33169 , G05B2219/34403 , G05B2219/39062 , G05B2219/39081 , G05B2219/39082 , G05B2219/39172 , G05B2219/39174 , G05B2219/39414 , G05B2219/39422 , G05B2219/40252 , G05B2219/40293 , G05B2219/40297 , G05B2219/40298 , G05B2219/40317 , G05B2219/40327 , G05B2219/40342 , G05B2219/40345 , G05B2219/40362 , G05B2219/40371 , G05B2219/40379
摘要： The present invention is a mobile redundant dexterous manipulator with a seven-degree-of-freedom robot arm mounted on a 1 degree-of-freedom mobile platform with a six-degree-of freedom end effector including a real-time control system with multiple modes of operation. The manipulator-plus-platform system has two degrees-of-redundancy for the task of hand placement and orientation. The redundancy resolution is achieved by accomplishing two additional tasks using a configuration control technique. This mobile manipulator with control system allows a choice of arm angle control or collision avoidance for the seventh task, and platform placement or elbow angle control for the eighth task. In addition, joint limit avoidance task is automatically invoked when any of the joints approach their limits. The robot is controlled by a processor employing a 6-by-7 Jacobian matrix for defining location and orientation of the end effector.
摘要翻译：本发明是一种具有七自由度机器人臂的移动冗余灵巧操纵器，其安装在具有六自由度终端执行器的1自由度移动平台上，所述六自由度终端执行器包括具有多个操作模式。机械手加平台系统具有两个冗余度的手工放置和定向任务。通过使用配置控制技术完成两个附加任务来实现冗余分辨率。具有控制系统的移动操纵器允许为第七任务选择手臂角度控制或碰撞避免，以及用于第八任务的平台放置或肘角度控制。另外，当任何一个关节接近极限时，自动调用关节限制回避任务。机器人由采用6×7的雅可比矩阵的处理器控制，用于定义末端执行器的位置和取向。

39. 发明专利

JP2018158155A ゼロ空間を使用したマニピュレータアームと患者との衝突回避审中-公开
公开(公告)号：JP2018158155A
公开(公告)日：2018-10-11
申请号：JP2018129585
申请日：2018-07-09
申请人：インテュイティブサージカルオペレーションズ, インコーポレイテッド
发明人：アワータッシュ,アージャンエム , ヒンウィ,プッシュカー , シェナ,ブルースマイケル , デヴェンジェンゾ,ローマンエル
IPC分类号： B25J19/06 , B25J3/00 , A61B34/35
CPC分类号： A61B34/30 , A61B34/37 , A61B2034/305 , B25J9/1607 , B25J9/1676 , G05B2219/39135 , G05B2219/40202 , G05B2219/40371 , G05B2219/40471 , G05B2219/40492 , G05B2219/45117
摘要：【課題】ゼロ空間内でマニピュレータを移動させることにより、マニピュレータアームと患者の外面との間の衝突を回避するための装置、システム、及び方法を開示すること。【解決手段】回避形状と障害物表面との間の距離の判定に応答して、マニピュレータから患者までの距離に対応する距離が、所望の値未満である場合に、システムは、この距離を増加させるために、ヤコビアンのゼロ空間内のマニピュレータの1つ又は複数の関節又はリンクの運動を計算する。関節は、エンドエフェクタの所望の状態を維持するように、再構成コマンド及び計算された運動に従って駆動される。一態様では、関節は、ゼロ空間内の関節を移動させることによりアームと患者との間の衝突を同時に回避しながら、エンドエフェクタ又は遠隔センタの所望の運動をもたらすに、ヤコビアンのゼロ−垂直空間内のエンドエフェクタの計算した移動運動に従って駆動される。【選択図】図14

40. 发明专利

JP2015526116A 零空間を使用して操作アーム間の衝突を回避するためのシステム及び方法有权
标题翻译：系统和方法，用于使用空的空间，避免操作臂之间的碰撞
公开(公告)号：JP2015526116A
公开(公告)日：2015-09-10
申请号：JP2015515231
申请日：2013-05-31
申请人：インテュイティブサージカルオペレーションズ, インコーポレイテッド , インテュイティブサージカルオペレーションズ, インコーポレイテッド
发明人：アワータッシュ，アージャン，エム , ヒンウィ，プッシュカー , シェナ，ブルース，マイケル , デヴェンジェンゾ，ローマン，エル
IPC分类号： A61B19/00 , B25J9/10
CPC分类号： A61B34/30 , A61B34/37 , B25J9/1607 , B25J9/1643 , B25J9/1676 , G05B2219/39091 , G05B2219/39135 , G05B2219/40202 , G05B2219/40362 , G05B2219/40371 , G05B2219/40476 , G05B2219/40492 , G05B2219/45117
摘要：零空間を用いてマニピュレータアーム間の衝突を回避するための装置、システム、及び方法が提供される。1つの特徴において、システムは多数のマニピュレータの基準幾何学的構成間の関係を用いて回避動作を計算して基準幾何学的構成の間の分離を維持する。特定の実施態様において、システムは隣接する基準幾何学的構成間の相対的状態を決定し、基準幾何学的構成間の回避ベクトルを決定し、相対的状態及び回避ベクトルに基づきヤコビアンの零空間内の1つ又はそれよりも多くのマニピュレータの回避動作を計算する。エンドエフェクタの所望の状態又は遠隔中心場所を維持しながら計算される回避動作に従って継手を駆動させ得、器具シャフトは遠隔中心場所について傾斜し、遠隔中心又はエンドエフェクタの所望の動作をもたらすためにヤコビアンの零垂直空間内のエンドエフェクタ変位動作に従って継手を同時に駆動させ得る。
摘要翻译：设备用于避免与零空间的操纵器臂之间的碰撞中，提供系统和方法。在一个方面，该系统保持了参考几何回避动作之间的分离，使用操纵器的数目的参考几何形状之间的关系计算。在某些实施方案中，该系统确定的参考几何回避矢量，以确定基于该相对状态和回避矢量雅可比的部件之间，零空间相邻的参考几何之间的相对状态一个或多个，可以在计算一些操纵器的回避动作。通过驱动关节获得，工具轴倾斜约根据回避动作远程中心位置，同时保持所需的状态或端部执行器的远端的中央位置来进行计算，雅可比行列式，以提供远程中心或端部执行器的所希望的操作件可根据的零垂直空间的端部执行器的位移运动被同时驱动。

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