相關(guān)申請(qǐng)本公開(kāi)要求于2014年10月27日提交的標(biāo)題為“systemandmethodforintegratedsurgicaltable”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)no.62/069,245以及于2015年3月17日提交的標(biāo)題為“systemandmethodforintegratingsurgicaltablemotion”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)no.62/134,292的優(yōu)先權(quán)，這兩個(gè)公開(kāi)通過(guò)引用以其全文結(jié)合在此。本公開(kāi)總體上涉及具有鉸接臂的設(shè)備的操作，并且更具體地涉及當(dāng)移動(dòng)患者并且在對(duì)鉸接臂及移動(dòng)內(nèi)窺鏡視圖參考系的干擾期間允許器械控制時(shí)重新定位鉸接臂。
背景技術(shù)：
：：越來(lái)越多的設(shè)備正在被替換為自主電子設(shè)備和半自主電子設(shè)備。這在現(xiàn)今的在手術(shù)室、介入套件、重癥監(jiān)護(hù)病房、急診室等中具有大批自主的電子設(shè)備和半自主的電子設(shè)備的醫(yī)院尤其如此。例如，玻璃溫度計(jì)和水銀溫度計(jì)由電子溫度計(jì)取代，靜脈滴注管線現(xiàn)在包括電子監(jiān)測(cè)器和流量調(diào)節(jié)器，并且傳統(tǒng)的手持式手術(shù)器械正由計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)療設(shè)備所取代。這些電子設(shè)備為操作它們的人員提供了優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。這些電子設(shè)備中的許多都可以使一個(gè)或多個(gè)鉸接臂和/或末端執(zhí)行器進(jìn)行自主運(yùn)動(dòng)或半自主運(yùn)動(dòng)。這些一個(gè)或多個(gè)鉸接臂和/或末端執(zhí)行器各自包括支持鉸接臂和/或末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)的連桿和鉸接關(guān)節(jié)的組合。在許多情況下，對(duì)鉸接關(guān)節(jié)進(jìn)行操縱以獲得位于相應(yīng)鉸接臂和/或末端執(zhí)行器的連桿和鉸接關(guān)節(jié)的遠(yuǎn)端處的相應(yīng)器械的預(yù)期位置和/或取向(統(tǒng)稱為期望姿態(tài))。靠近該器械的每個(gè)鉸接關(guān)節(jié)為相應(yīng)的鉸接臂和/或末端執(zhí)行器提供至少一個(gè)自由度，該自由度可以用于操縱相應(yīng)器械的位置和/或取向。在許多情況下，相應(yīng)的鉸接臂和/或末端執(zhí)行器可以包括允許控制相應(yīng)器械的x位置、y位置和z位置(統(tǒng)稱為平移運(yùn)動(dòng))以及相應(yīng)器械的側(cè)傾、俯仰和偏擺取向(統(tǒng)稱為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))的至少六個(gè)自由度。為了在控制相應(yīng)器械的姿態(tài)方面提供更大的靈活性，相應(yīng)的鉸接臂和/或末端執(zhí)行器通常被設(shè)計(jì)成包括冗余自由度。當(dāng)存在冗余自由度時(shí)，可以使用鉸接關(guān)節(jié)的位置和/或取向的多個(gè)不同組合來(lái)獲得相應(yīng)器械的相同姿態(tài)。通常期望外科醫(yī)生或手術(shù)室工作人員能相對(duì)于用作手術(shù)操縱器組件的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備的操縱臂而在操作臺(tái)或手術(shù)臺(tái)上移動(dòng)患者，以便改善或優(yōu)化對(duì)患者的內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)的訪問(wèn)或可視化。例如，外科醫(yī)生可能希望在外科手術(shù)期間執(zhí)行器官的重力輔助縮回。因?yàn)榛颊叩钠鞴賹㈦S著該手術(shù)臺(tái)的傾斜而移動(dòng)，為了安全，在移動(dòng)該手術(shù)臺(tái)之前從該患者移除該手術(shù)器械。則在許多常規(guī)的遠(yuǎn)程操作的手術(shù)系統(tǒng)中，為了執(zhí)行這種縮回，操縱器臂必須從將患者與操縱器臂耦接的套管上脫離，使得器械插入患者體內(nèi)的身體開(kāi)口可以安全地移動(dòng)，該手術(shù)臺(tái)則必須移動(dòng)到預(yù)計(jì)適合于縮回目標(biāo)器官的新位置，并且然后將該器械重新插入該身體開(kāi)口中。這個(gè)方法可以是耗時(shí)且麻煩的。此外，這個(gè)過(guò)程可以涉及多次迭代，因?yàn)樵谝苿?dòng)該手術(shù)臺(tái)之前通常也從該患者移除該內(nèi)窺鏡以提高安全性，使得手術(shù)工作空間的可視化喪失，并且新位置通常是有根據(jù)的猜測(cè)，其可能是或可能不是準(zhǔn)確的或可能足以或可能不足以適當(dāng)?shù)貓?zhí)行縮回。為了避免重復(fù)的迭代，醫(yī)生經(jīng)?！斑^(guò)度校正”并且選擇比所需的更陡的位置和取向以確保發(fā)生所期望的重力輔助縮回。這種過(guò)度校正可導(dǎo)致患者安全問(wèn)題，因?yàn)槟承┤∠颍缁颊叩念^向下的取向，可能不能被患者所容忍，并且特別是通常在這種取向上呼吸困難的個(gè)子較大的患者。另外，由于從該患者移除這些器械并且從套管移除操縱臂，所以這些器械不能由醫(yī)生使用以輔助縮回，如可以在傳統(tǒng)的腹腔鏡手術(shù)中完成的。因此，期望允許在鉸接臂連接到患者時(shí)重新定位患者和/或鉸接臂。當(dāng)該患者或臂被重新定位時(shí)，使用者也希望對(duì)鉸接臂保持一定的控制。本文公開(kāi)的系統(tǒng)和方法解決這些問(wèn)題以及其他問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：與一些實(shí)施例一致，一種計(jì)算機(jī)輔助的醫(yī)療設(shè)備包括第一鉸接臂，該第一鉸接臂具有末端執(zhí)行器、第一關(guān)節(jié)組和第二關(guān)節(jié)組；以及控制單元。在一些實(shí)施例中，該控制單元在耦接到該鉸接臂和手術(shù)臺(tái)時(shí)被配置為將第一關(guān)節(jié)組中的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)配置為浮動(dòng)模式；檢測(cè)由手術(shù)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)引起的對(duì)該第一關(guān)節(jié)組的運(yùn)動(dòng)；基于手術(shù)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)第二關(guān)節(jié)組；接收器械運(yùn)動(dòng)命令以在手術(shù)臺(tái)移動(dòng)時(shí)移動(dòng)末端執(zhí)行器；并且基于器械運(yùn)動(dòng)命令來(lái)移動(dòng)末端執(zhí)行器。在一些示例中，器械運(yùn)動(dòng)命令是相對(duì)于成像坐標(biāo)框架的。在一些示例中，控制單元將器械運(yùn)動(dòng)命令從成像坐標(biāo)框架變換到末端執(zhí)行器的坐標(biāo)框架。在一些示例中，成像坐標(biāo)框架基于在手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)之前保存的成像設(shè)備的姿態(tài)。在一些示例中，成像坐標(biāo)框架是虛擬坐標(biāo)框架。在一些示例中，控制單元將成像坐標(biāo)框架保持為與手術(shù)臺(tái)的臺(tái)面成固定關(guān)系。在一些示例中，控制單元基于器械運(yùn)動(dòng)命令而向第二關(guān)節(jié)組的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)發(fā)送一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)命令。在一些示例中，控制單元還被配置為基于手術(shù)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)第二鉸接臂中的第三關(guān)節(jié)組。在一些示例中，基于手術(shù)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)第二關(guān)節(jié)組，并且控制單元被配置為將手術(shù)臺(tái)在手術(shù)臺(tái)坐標(biāo)框架中的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成在末端執(zhí)行器坐標(biāo)框架中的運(yùn)動(dòng)，并且驅(qū)動(dòng)第二關(guān)節(jié)組相對(duì)于末端執(zhí)行器坐標(biāo)框架中的運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，一種控制醫(yī)療設(shè)備中的運(yùn)動(dòng)的方法包括：將醫(yī)療設(shè)備的第一鉸接臂的第一關(guān)節(jié)組中的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)配置為浮動(dòng)模式，檢測(cè)由手術(shù)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)引起的第一關(guān)節(jié)組的運(yùn)動(dòng)，接收與該手術(shù)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)相關(guān)的數(shù)據(jù)，基于所接收的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)第一鉸接臂的第二關(guān)節(jié)組，在手術(shù)臺(tái)移動(dòng)時(shí)接收用于移動(dòng)第一鉸接臂的末端執(zhí)行器的器械運(yùn)動(dòng)命令，并且基于器械運(yùn)動(dòng)命令來(lái)移動(dòng)末端執(zhí)行器。在一些實(shí)施例中，非暫時(shí)性機(jī)器可讀介質(zhì)包括多個(gè)機(jī)器可讀指令，當(dāng)由與醫(yī)療設(shè)備相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，所述指令適于使得一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行包括以下步驟的方法：將第一鉸接臂的第一關(guān)節(jié)組中的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)配置為浮動(dòng)模式，檢測(cè)由手術(shù)臺(tái)引起的到第一關(guān)節(jié)組的運(yùn)動(dòng)，接收與該手術(shù)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)相關(guān)的數(shù)據(jù)，基于與該手術(shù)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)相關(guān)的數(shù)據(jù)而驅(qū)動(dòng)第二關(guān)節(jié)組，接收用于在該手術(shù)臺(tái)移動(dòng)時(shí)移動(dòng)末端執(zhí)行器的器械運(yùn)動(dòng)命令，并且基于該器械運(yùn)動(dòng)命令來(lái)移動(dòng)該末端執(zhí)行器。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)療設(shè)備包括第一鉸接臂，該第一鉸接臂具有末端執(zhí)行器。在一些實(shí)施例中，當(dāng)耦接到鉸接臂和手術(shù)臺(tái)時(shí)，控制單元被配置為在手術(shù)臺(tái)被移動(dòng)時(shí)保持末端執(zhí)行器相對(duì)于該手術(shù)臺(tái)的臺(tái)面的取向和位置。附圖說(shuō)明圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的簡(jiǎn)化圖。圖2是示出根據(jù)一些實(shí)施例的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的簡(jiǎn)化圖。圖3是根據(jù)一些實(shí)施例的計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)療系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的簡(jiǎn)化圖。圖4a是示出示例性攝像機(jī)視圖和坐標(biāo)系統(tǒng)的透視圖的簡(jiǎn)化圖。圖4b是示出從傳感器或顯示器及相關(guān)坐標(biāo)系統(tǒng)的角度來(lái)看的攝像機(jī)視圖的簡(jiǎn)化圖。圖5是當(dāng)鉸接臂的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)在被設(shè)置為浮動(dòng)狀態(tài)時(shí)移動(dòng)時(shí)對(duì)一個(gè)或多個(gè)末端執(zhí)行器保持控制的方法的簡(jiǎn)化圖。圖6是用于在手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)期間保持對(duì)于鉸接臂上的末端執(zhí)行器的直觀控制的方法的簡(jiǎn)化圖。圖7a-7g是示出結(jié)合了本文所述的集成的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備和可移動(dòng)手術(shù)臺(tái)特征的各種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備系統(tǒng)架構(gòu)的簡(jiǎn)化示意圖。在附圖中，具有相同標(biāo)號(hào)的元件具有相同的或類(lèi)似的功能。具體實(shí)施方式在以下描述中，闡明了具體細(xì)節(jié)以便描述與本公開(kāi)一致的一些實(shí)施例。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，可以實(shí)踐一些實(shí)施例而無(wú)需這些特定細(xì)節(jié)中的一些或所有細(xì)節(jié)。在此公開(kāi)的具體實(shí)施例是示例性的，而不是限制性的。盡管在此沒(méi)有特別說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)落入本公開(kāi)的范圍和精神內(nèi)的其他要素。另外，為了避免不必要的重復(fù)，所示的和所描述的與一個(gè)實(shí)施例相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)特征可并入其他實(shí)施例中，除非另外具體說(shuō)明或者該一個(gè)或多個(gè)特征會(huì)使實(shí)施例不具有功能性。術(shù)語(yǔ)“包括”意味著包括但不限于所包括的一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的項(xiàng)目中的每一個(gè)應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是可選的，除非另有說(shuō)明。類(lèi)似地，術(shù)語(yǔ)“可以”表示項(xiàng)目是可選的。圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)100的簡(jiǎn)化圖。如圖1所示，計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)100包括具有一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)臂或鉸接臂120的設(shè)備110。一個(gè)或多個(gè)鉸接臂120中的每一個(gè)鉸接臂支撐一個(gè)或多個(gè)末端執(zhí)行器。在一些示例中，設(shè)備110可以與計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)設(shè)備一致。一個(gè)或多個(gè)鉸接臂120為安裝到至少一個(gè)鉸接臂120的遠(yuǎn)端的一個(gè)或多個(gè)器械、手術(shù)器械、成像設(shè)備和/或類(lèi)似物提供支撐。設(shè)備110還可以耦接到操作者工作站(未示出)，其可以包括用于操作設(shè)備110、一個(gè)或多個(gè)鉸接臂120和/或末端執(zhí)行器的一個(gè)或多個(gè)主控件。在一些實(shí)施例中，設(shè)備110和操作者工作站可對(duì)應(yīng)于由加利福尼亞州的桑尼維爾的intuitivesurgical公司商業(yè)化的da手術(shù)系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，具有其他配置、更少或更多鉸接臂和/或類(lèi)似設(shè)備的計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)設(shè)備可以可選地與計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)100一起使用。設(shè)備110經(jīng)由接口耦接到控制單元130。該接口可以包括一個(gè)或多個(gè)無(wú)線鏈路、線纜、連接器和/或總線，并且還可以包括具有一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換和/或路由設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)?？刂茊卧?30包括耦接到存儲(chǔ)器150的處理器140。由處理器140對(duì)控制單元130的操作進(jìn)行控制。并且，盡管控制單元130顯示為只有一個(gè)處理器140，但是可以理解的是，處理器140在控制單元130中可以代表一個(gè)或多個(gè)中央處理單元、多核處理器、微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(fpga)、專用集成電路(asic)和/或類(lèi)似設(shè)備。控制單元130可以被實(shí)現(xiàn)為加入到計(jì)算設(shè)備中的單獨(dú)的子系統(tǒng)和/或板，或是實(shí)現(xiàn)為虛擬機(jī)。在一些實(shí)施例中，控制單元可被包括為操作者工作站的一部分、和/或與該操作者工作站分開(kāi)但協(xié)同地操作?？刂茊卧囊恍┦纠?如控制單元130)可以包括非暫時(shí)性的、有形的機(jī)器可讀介質(zhì)，其包括當(dāng)由一個(gè)或多個(gè)處理器(例如處理器140)運(yùn)行時(shí)可導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)處理器來(lái)執(zhí)行方法400的過(guò)程的可執(zhí)行代碼。存儲(chǔ)器150用于存儲(chǔ)由控制單元130和/或在控制單元130的操作期間使用的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)執(zhí)行的軟件。存儲(chǔ)器150可包括一種或多種類(lèi)型的機(jī)器可讀介質(zhì)。一些普通形式的機(jī)器可讀介質(zhì)可包括軟盤(pán)、軟磁盤(pán)、硬盤(pán)、磁帶、任何其他磁性介質(zhì)、cd-rom、任何其他光學(xué)介質(zhì)、穿孔卡、紙帶、具有孔洞圖案的任何其他物理介質(zhì)、ram、prom、eprom、flash-eprom、任何其他存儲(chǔ)器芯片或盒、和/或處理器或計(jì)算機(jī)適于讀取的任何其他介質(zhì)。如圖所示，存儲(chǔ)器150包括支持設(shè)備110的自主和/或半自主控制的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序160。運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序160可以包括一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序編程接口(api)，用于從設(shè)備110接收位置、運(yùn)動(dòng)和/或其他傳感器信息，與和其他設(shè)備(如手術(shù)臺(tái)和/或成像設(shè)備)相關(guān)的其他控制單元交換位置、運(yùn)動(dòng)和/或避免碰撞的信息，和/或規(guī)劃和/或輔助設(shè)備110、鉸接臂120和/或設(shè)備110的末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。并且，盡管運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序160被描述為軟件應(yīng)用程序，但是運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序160可以使用硬件、軟件和/或硬件和軟件的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，可以在手術(shù)室和/或介入套件中找到計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)100。并且，盡管計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)100僅包括一個(gè)具有兩個(gè)鉸接臂120的設(shè)備110，但是普通技術(shù)人員將理解，計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)100可以包括具有與設(shè)備110類(lèi)似和/或不同設(shè)計(jì)的鉸接臂和/或末端執(zhí)行器的任何數(shù)量的設(shè)備。在一些示例中，所述設(shè)備中的每一個(gè)可以包括更少或更多的鉸接臂和/或末端執(zhí)行器。計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)100還包括手術(shù)臺(tái)170。類(lèi)似于一個(gè)或多個(gè)鉸接臂120，手術(shù)臺(tái)170支持臺(tái)面180相對(duì)于手術(shù)臺(tái)170的底座的鉸接式運(yùn)動(dòng)。在一些示例中，臺(tái)面180的鉸接式運(yùn)動(dòng)可以包括用于改變臺(tái)面180的高度、傾斜、滑動(dòng)、特倫德倫伯臥位(trendelenburg)取向和/或類(lèi)似方面的支持。盡管未示出，但手術(shù)臺(tái)170可以包括一個(gè)或多個(gè)控制輸入，如用于控制臺(tái)面180的位置和/或取向的手術(shù)臺(tái)命令單元。在一些實(shí)施例中，手術(shù)臺(tái)170可以對(duì)應(yīng)于由德國(guó)通快醫(yī)療系統(tǒng)有限公司(trumpfmedicalsystemsgmbh)商業(yè)化的一種或多種手術(shù)臺(tái)。手術(shù)臺(tái)170還經(jīng)由相應(yīng)的接口耦接到控制單元130。該接口可以包括一個(gè)或多個(gè)無(wú)線鏈路、線纜、連接器和/或總線，并且還可以包括具有一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換和/或路由設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。在一些實(shí)施例中，手術(shù)臺(tái)170可以耦接到與控制單元130不同的控制單元。在一些示例中，運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序160可以包括用于接收與手術(shù)臺(tái)170和/或臺(tái)面180相關(guān)聯(lián)的位置、運(yùn)動(dòng)和/或其他傳感器信息的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序編程接口(api)。在一些示例中，運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序160可以規(guī)劃和/或輔助手術(shù)臺(tái)170和/或臺(tái)面180的運(yùn)動(dòng)的規(guī)劃。在一些示例中，運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序160可以有助于與碰撞避免相關(guān)聯(lián)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，適應(yīng)和/或避免關(guān)節(jié)和連桿中的運(yùn)動(dòng)范圍極限以及鉸接臂、器械、末端執(zhí)行器、手術(shù)臺(tái)部件等的運(yùn)動(dòng)來(lái)補(bǔ)償鉸接臂、器械、末端執(zhí)行器、手術(shù)臺(tái)部件等中的其他運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)觀察設(shè)備(如內(nèi)窺鏡)以在該觀察設(shè)備的視場(chǎng)內(nèi)維持和/或放置關(guān)注區(qū)域和/或一個(gè)或多個(gè)器械或末端執(zhí)行器。在一些示例中，運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序160可以防止手術(shù)臺(tái)170和/或臺(tái)面180的運(yùn)動(dòng)，如通過(guò)使用該手術(shù)臺(tái)命令單元來(lái)防止手術(shù)臺(tái)170和/或臺(tái)面180的運(yùn)動(dòng)。在一些示例中，運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序160可以幫助將設(shè)備110與手術(shù)臺(tái)170配準(zhǔn)，以便得知設(shè)備110和手術(shù)臺(tái)170之間的幾何關(guān)系。在一些示例中，該幾何關(guān)系可以包括為設(shè)備110和手術(shù)臺(tái)170保持的坐標(biāo)框架之間的平移和/或一次或多次旋轉(zhuǎn)。控制單元130還可以經(jīng)由接口耦接到操作者工作站190。操作者工作站190可以由操作者(如外科醫(yī)生)使用以控制鉸接臂120和末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)和/或操作。為了支持鉸接臂120和末端執(zhí)行器的操作，操作者工作站190包括用于顯示鉸接臂120和/或末端執(zhí)行器中的一個(gè)或多個(gè)的至少一部分的圖像的顯示系統(tǒng)192。例如，當(dāng)操作者看到鉸接臂120和/或末端執(zhí)行器在其正在使用時(shí)是不現(xiàn)實(shí)的和/或不可能的時(shí)，可以使用顯示系統(tǒng)192。在一些實(shí)施例中，顯示系統(tǒng)192可以顯示來(lái)自由鉸接臂120之一或第三鉸接臂(未示出)控制的視頻捕捉設(shè)備(如內(nèi)窺鏡)的視頻圖像。操作者工作站190還可以包括具有一個(gè)或多個(gè)輸入控件或主控件195的控制臺(tái)工作空間，其可以用于操作設(shè)備110、鉸接臂120和/或安裝在鉸接臂120上的末端執(zhí)行器。輸入控件195中的每一個(gè)可以耦接到它們自己的鉸接臂的遠(yuǎn)端，使得輸入控件195的運(yùn)動(dòng)可以由操作者工作站190檢測(cè)并傳送到控制單元130。為了提供改進(jìn)的人體工程學(xué)，該控制臺(tái)工作空間還可以包括一個(gè)或多個(gè)支托(如扶手197)，操作者可以在操縱輸入控件195的同時(shí)將操作者的手臂擱置在其上。在一些示例中，顯示系統(tǒng)192和輸入控件195可以由操作者使用來(lái)遠(yuǎn)程操作鉸接臂120和/或安裝在鉸接臂120上的末端執(zhí)行器。在一些實(shí)施例中，設(shè)備110、操作者工作站190和控制單元130可以對(duì)應(yīng)于由加利福尼亞州(california)森尼維耳市(sunnyvale)的直觀外科手術(shù)公司(intuitivesurgical，inc.)商業(yè)化的da手術(shù)系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，其他配置和/或架構(gòu)可以與計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)100一起使用。在一些示例中，控制單元130可以被包括作為操作者工作站190和/或設(shè)備110的一部分。在一些實(shí)施例中，可以在手術(shù)室和/或介入套件中找到計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)100。并且，盡管計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)100僅包括一個(gè)具有兩個(gè)鉸接臂120的設(shè)備110，但是普通技術(shù)人員將理解，計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)100可以包括具有與設(shè)備110類(lèi)似和/或不同設(shè)計(jì)的鉸接臂和/或末端執(zhí)行器的任何數(shù)量的設(shè)備。在一些示例中，這些設(shè)備中的每一個(gè)可以包括更少或更多的鉸接臂120和/或末端執(zhí)行器。另外，可以存在附加工作站190以控制可以附接到設(shè)備110的附加臂。另外，在一些實(shí)施例中，工作站190可以具有用于控制手術(shù)臺(tái)170的控件。圖2是示出根據(jù)一些實(shí)施例的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)200的簡(jiǎn)化圖。例如，計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)200可以與計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)100一致。如圖2所示，計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)200包括具有一個(gè)或多個(gè)鉸接臂的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備210以及手術(shù)臺(tái)280。雖然在圖2中未示出，但是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備210和手術(shù)臺(tái)280可以使用一個(gè)或多個(gè)接口和一個(gè)或多個(gè)控制單元而耦接在一起，使得用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備210的鉸接臂的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序至少得知關(guān)于手術(shù)臺(tái)280的運(yùn)動(dòng)信息。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備210包括各種連桿和關(guān)節(jié)。在圖2的實(shí)施例中，該計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備通常分為三組不同的連桿和關(guān)節(jié)。從移動(dòng)推車(chē)或患者側(cè)推車(chē)215的近端開(kāi)始的是裝配結(jié)構(gòu)220。耦接到該裝配結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)端的是形成鉸接臂的一組連桿和裝配關(guān)節(jié)240。并且，耦接到裝配關(guān)節(jié)240的遠(yuǎn)端的是多關(guān)節(jié)操縱器260。在一些示例中，一組裝配關(guān)節(jié)240和操縱器260可以對(duì)應(yīng)于鉸接臂120中的一個(gè)。并且，盡管該計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備僅示出具有一組裝配關(guān)節(jié)240及相應(yīng)的操縱器260，但是普通技術(shù)人員將理解，該計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備可以包括多于一組的裝配關(guān)節(jié)240及相應(yīng)的操縱器260，使得該計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備配備有多個(gè)鉸接臂。如圖所示，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備210安裝在移動(dòng)推車(chē)215上。移動(dòng)推車(chē)215使得該計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備210能夠從一個(gè)位置被運(yùn)送到另一個(gè)位置，例如在手術(shù)室之間或在手術(shù)室內(nèi)，以更好地將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備定位在手術(shù)臺(tái)180附近。裝配結(jié)構(gòu)220安裝在移動(dòng)推車(chē)215上。如圖2所示，裝配結(jié)構(gòu)220包括兩部分式柱，該柱包括柱連桿221和222。耦接到柱連桿222的上端或遠(yuǎn)端的是肩關(guān)節(jié)223。耦接到肩關(guān)節(jié)223的是包括吊桿連桿224和225的兩部分式吊桿。在吊桿連桿225的遠(yuǎn)端處是腕關(guān)節(jié)226，并且耦接到腕關(guān)節(jié)226的是臂安裝平臺(tái)227。裝配結(jié)構(gòu)220的連桿和關(guān)節(jié)包括用于改變臂安裝平臺(tái)227的位置和取向(即姿態(tài))的各種自由度。例如，該兩部分式柱通過(guò)沿著軸線232上下移動(dòng)肩關(guān)節(jié)223來(lái)調(diào)節(jié)臂安裝平臺(tái)227的高度。臂安裝平臺(tái)227另外使用肩關(guān)節(jié)223來(lái)圍繞移動(dòng)推車(chē)215、兩部分式柱和軸線232旋轉(zhuǎn)。還使用該兩部分式吊桿沿軸線234來(lái)調(diào)節(jié)臂安裝平臺(tái)227的水平位置。并且，也可以通過(guò)使用腕關(guān)節(jié)226圍繞臂安裝平臺(tái)取向軸線236旋轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)節(jié)臂安裝平臺(tái)227的取向。因此，受制于裝配結(jié)構(gòu)220中的連桿和關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)限度，可以使用該兩部分式柱在移動(dòng)推車(chē)215上方垂直地調(diào)節(jié)臂安裝平臺(tái)227的位置。也可以使用該兩部分式吊桿和肩關(guān)節(jié)223分別圍繞移動(dòng)推車(chē)215徑向地和成角度地調(diào)節(jié)臂安裝平臺(tái)227的位置。并且，還可以使用腕關(guān)節(jié)226來(lái)改變臂安裝平臺(tái)227的角取向。臂安裝平臺(tái)227用作一個(gè)或多個(gè)鉸接臂的安裝點(diǎn)。圍繞移動(dòng)推車(chē)215對(duì)臂安裝平臺(tái)227的高度、水平位置和取向進(jìn)行調(diào)節(jié)的能力提供了柔性的裝配結(jié)構(gòu)，用于圍繞將要進(jìn)行操作或程序的位于移動(dòng)推車(chē)215附近的工作空間對(duì)一個(gè)或多個(gè)鉸接臂進(jìn)行定位和取向。例如，臂安裝平臺(tái)227可以定位在患者上方，使得各種鉸接臂及其相應(yīng)的操縱器和器械具有足夠的運(yùn)動(dòng)范圍以對(duì)該患者執(zhí)行外科手術(shù)。圖2示出了使用第一裝配關(guān)節(jié)或撓性關(guān)節(jié)242耦接到臂安裝平臺(tái)的單個(gè)鉸接臂。并且雖然僅示出了一個(gè)鉸接臂，但是普通技術(shù)人員將理解，可以使用附加的第一裝配關(guān)節(jié)將多個(gè)鉸接臂耦接到臂安裝平臺(tái)227。第一裝配關(guān)節(jié)242形成該鉸接臂的最接近患者側(cè)推車(chē)215的裝配關(guān)節(jié)240部分的最近側(cè)部分。裝配關(guān)節(jié)240還可包括一組關(guān)節(jié)和連桿。如圖2所示，裝配關(guān)節(jié)240可以包括經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)(未明確示出)耦接的至少連桿244和246。裝配關(guān)節(jié)240的關(guān)節(jié)和連桿包括能夠使用第一裝配關(guān)節(jié)242圍繞軸線252相對(duì)于臂安裝平臺(tái)227來(lái)旋轉(zhuǎn)裝配關(guān)節(jié)240，調(diào)節(jié)第一裝配關(guān)節(jié)242和連桿246之間的徑向距離或水平距離，沿著軸線254調(diào)節(jié)連桿246的遠(yuǎn)端處的操縱器安裝座262相對(duì)于臂安裝平臺(tái)227的高度、以及圍繞軸線254來(lái)旋轉(zhuǎn)操縱器安裝座262。在一些示例中，裝配關(guān)節(jié)240還可以包括附加的關(guān)節(jié)、連桿和軸，允許附加的自由度以改變操縱器安裝座262相對(duì)于臂安裝平臺(tái)227的姿態(tài)。操縱器260經(jīng)由操縱器安裝座262耦接到裝配關(guān)節(jié)240的遠(yuǎn)端。操縱器260包括附加的關(guān)節(jié)264和連桿266，其中器械托架268安裝在操縱器260的遠(yuǎn)端。器械或操縱器器械270安裝到器械托架268。器械270包括軸272，軸272沿著插入軸線對(duì)齊。軸272通常是對(duì)齊的，使得其穿過(guò)與操縱器260相關(guān)聯(lián)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心274。遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心274的位置通常相對(duì)于操縱器安裝座262保持固定的平移關(guān)系，使得操縱器260中的關(guān)節(jié)264的操作導(dǎo)致軸272圍繞遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心274旋轉(zhuǎn)。根據(jù)實(shí)施例，使用操縱器260的關(guān)節(jié)264和連桿266中的物理約束、使用設(shè)置在允許用于關(guān)節(jié)264的運(yùn)動(dòng)上的軟件約束和/或兩者的組合來(lái)維持遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心274相對(duì)于操縱器安裝座262的固定平移關(guān)系。在2013年5月13日提交的標(biāo)題為“redundantaxisanddegreeoffreedomforhardware-constrainedremotecenterroboticmanipulator”的美國(guó)專利申請(qǐng)no.13/906,888中描述了使用在關(guān)節(jié)和連桿中的物理約束來(lái)維持遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)設(shè)備的代表性實(shí)施例，并且在2005年5月19日提交的標(biāo)題為“softwarecenterandhighlyconfigurableroboticsystemsforsurgeryandotheruses”的美國(guó)專利no.8,004,229中描述了使用由軟件約束保持的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)設(shè)備的代表性實(shí)施例，這兩項(xiàng)申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)通過(guò)引用以其全文結(jié)合在此。在一些示例中，當(dāng)軸272插入患者278中時(shí)，遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心274可對(duì)應(yīng)于患者278體內(nèi)的手術(shù)口、身體開(kāi)口或切口部位的位置。因?yàn)檫h(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心274對(duì)應(yīng)于身體開(kāi)口，所以當(dāng)使用器械270時(shí)，遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心274相對(duì)于患者278保持靜止，以在遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心274處限制患者278的解剖結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力。在一些示例中，軸272可以可選地穿過(guò)位于身體開(kāi)口處的套管(未示出)。在一些示例中，具有相對(duì)較大的軸或?qū)Ч芡庵睆?例如4-5mm或更大)的器械可以使用套管穿過(guò)該身體開(kāi)口，并且對(duì)于具有相對(duì)較小的軸或?qū)Ч芡庵睆?例如2-3mm或更小)的器械可以可選地省略套管。在軸272的遠(yuǎn)端處是末端執(zhí)行器276。由于關(guān)節(jié)264和連桿266導(dǎo)致的操縱器260中的自由度可以允許至少控制軸272和/或末端執(zhí)行器276相對(duì)于操縱器安裝座262的側(cè)傾、俯仰和偏擺。在一些示例中，操縱器260中的自由度還可以包括使用器械托架268前進(jìn)和/或撤回軸272的能力，使得末端執(zhí)行器276可以相對(duì)于遠(yuǎn)程動(dòng)作中心274且沿著插入軸線前進(jìn)和/或撤回。在一些示例中，操縱器260可以與用于與由加利福尼亞州(california)森尼維耳市(sunnyvale)的直觀外科手術(shù)公司(intuitivesurgical，inc.)商業(yè)化的da手術(shù)系統(tǒng)一起使用的操縱器一致。在一些示例中，器械270可以是成像設(shè)備，如內(nèi)窺鏡、夾具、手術(shù)器械(如燒灼器或手術(shù)刀)等。在一些示例中，末端執(zhí)行器276可以包括附加的自由度，例如側(cè)傾、俯仰、偏擺、抓握等，其允許末端執(zhí)行器276的各部分相對(duì)于軸272的遠(yuǎn)端的附加的局部操縱。在手術(shù)或其他醫(yī)療程序期間，患者278通常位于手術(shù)臺(tái)280上。手術(shù)臺(tái)280包括臺(tái)座282和臺(tái)面284，其中臺(tái)座282位于移動(dòng)推車(chē)215附近，使得器械270和/或末端執(zhí)行器276可以由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備210操縱，同時(shí)器械270的軸272在身體開(kāi)口處插入到患者278體內(nèi)。手術(shù)臺(tái)280還包括鉸接結(jié)構(gòu)290，其包括臺(tái)座282和臺(tái)面284之間的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)或連桿，使得對(duì)臺(tái)面284相對(duì)于臺(tái)座280的相對(duì)位置進(jìn)行控制，并且因而對(duì)患者278相對(duì)于臺(tái)座280的相對(duì)位置進(jìn)行控制。在一些示例中，鉸接結(jié)構(gòu)290可以被配置為使得相對(duì)于可以位于臺(tái)面284上方的點(diǎn)處的虛擬定義的手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)等角點(diǎn)(isocenter)286來(lái)控制臺(tái)面284。在一些示例中，等角點(diǎn)286可以位于患者278的體內(nèi)。在一些示例中，等角點(diǎn)286可以在身體開(kāi)口之一(如對(duì)應(yīng)于遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心274的身體開(kāi)口)處或其附近與該患者的體壁并置。如圖2所示，鉸接結(jié)構(gòu)290包括高度調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)292，使得臺(tái)面284可以相對(duì)于臺(tái)座282升高和/或降低。鉸接結(jié)構(gòu)290還包括關(guān)節(jié)和連桿，以改變臺(tái)面284相對(duì)于等角點(diǎn)286的傾斜294和特倫德倫伯臥位296取向。傾斜294允許臺(tái)面284從一側(cè)向另一側(cè)傾斜，使得患者278的右側(cè)或左側(cè)可以相對(duì)于患者278的另一側(cè)向上旋轉(zhuǎn)(即圍繞臺(tái)面284的縱向軸線、頭-尾或頭到腳(頭-尾)軸線)。特倫德倫伯臥位296允許臺(tái)面284旋轉(zhuǎn)，使得患者278的足部抬高(特倫德倫伯臥位)或者患者278的頭部抬高(反向特倫德倫伯臥位)。在一些示例中，可以調(diào)節(jié)傾斜294和/或特倫德倫伯臥位296旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生圍繞等角點(diǎn)286的旋轉(zhuǎn)。鉸接結(jié)構(gòu)290還包括附加的連桿和關(guān)節(jié)298，以使臺(tái)面284沿著縱向(頭-尾)軸線相對(duì)于臺(tái)座282前后滑動(dòng)，通常具有如圖2所示的向左運(yùn)動(dòng)和/或向右運(yùn)動(dòng)。圖7a-7g是示出結(jié)合了本文所述的集成的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備和可移動(dòng)手術(shù)臺(tái)特征的各種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備系統(tǒng)架構(gòu)的簡(jiǎn)化示意圖。各種所示的系統(tǒng)部件都是依照本文所描述的原理。在這些圖示中，為了清楚起見(jiàn)，這些部件被簡(jiǎn)化，并且沒(méi)有示出各種細(xì)節(jié)，如單獨(dú)的連桿、關(guān)節(jié)、操縱器、器械、末端執(zhí)行器等，但是它們應(yīng)當(dāng)被理解為結(jié)合在各種圖示的部件中。在這些架構(gòu)中，沒(méi)有示出與一個(gè)或多個(gè)手術(shù)器械或器械組相關(guān)聯(lián)的套管，并且應(yīng)當(dāng)理解，套管及其他器械引導(dǎo)設(shè)備可選地可以用于具有相對(duì)較大的軸或?qū)Ч芡庵睆?例如4-5mm或更大)的器械或器械組，并且對(duì)于具有相對(duì)較小的軸或?qū)Ч芡庵睆?例如2-3mm或更小)的器械是可以可選地省略的。同樣在這些架構(gòu)中，遠(yuǎn)程操作的操縱器應(yīng)當(dāng)被理解為包括在手術(shù)期間通過(guò)使用硬件約束(例如固定的相交器械的俯仰、偏擺和側(cè)傾軸線)或軟件約束(例如軟件約束的相交器械的俯仰、偏擺和側(cè)傾軸線)來(lái)限定遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的操縱器?？梢韵薅ㄟ@種器械旋轉(zhuǎn)軸線的混合(例如硬件約束的側(cè)傾軸線和軟件約束的俯仰軸線和偏擺軸線)。此外，一些操縱器可以在手術(shù)期間不限定和約束任何手術(shù)器械旋轉(zhuǎn)軸線，并且一些操縱器可以在手術(shù)期間限定和約束僅一個(gè)或兩個(gè)器械旋轉(zhuǎn)軸線。圖7a示出了可移動(dòng)手術(shù)臺(tái)1100和單器械計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1101a。手術(shù)臺(tái)1100包括可移動(dòng)臺(tái)面1102以及從機(jī)械接地的近側(cè)底座1104延伸以在遠(yuǎn)端處支撐臺(tái)面1102的手術(shù)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)1103。在一些示例中，手術(shù)臺(tái)1100可以與手術(shù)臺(tái)170和/或280一致。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1101a包括遠(yuǎn)程操作的操縱器和單器械組件1105a。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1101a還包括在近側(cè)底座1107a處機(jī)械接地并且在遠(yuǎn)端處延伸以支撐操縱器和器械組件1105a的支撐結(jié)構(gòu)1106a。支撐結(jié)構(gòu)1106a被配置為允許組件1105a相對(duì)于手術(shù)臺(tái)1100移動(dòng)并保持在各種固定姿態(tài)中。可選地，底座1107a相對(duì)于手術(shù)臺(tái)1100是永久固定的或是可移動(dòng)的。手術(shù)臺(tái)1100和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1101a如本文所述一起操作。圖7a還示出了可選的第二計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1101b，其示出了可以包括兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備，每個(gè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備具有相應(yīng)的單獨(dú)的遠(yuǎn)程操作的操縱器以及由相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)1106b支撐的(多個(gè))單器械組件1105b。使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1101b機(jī)械接地，并且擺放組件1105b，與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1101a類(lèi)似。手術(shù)臺(tái)1100和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1101a和1101b一起形成多器械手術(shù)系統(tǒng)，并且它們?nèi)绫疚乃鲆黄鸩僮?。在一些示例中，?jì)算機(jī)輔助設(shè)備1101a和/或1101b可以與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備110和/或210一致。如圖7b所示，示出了另一個(gè)可移動(dòng)手術(shù)臺(tái)1100和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1111。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1111是多器械設(shè)備，其包括兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)遠(yuǎn)程操作的操縱器和單器械組件，如代表性的操縱器和器械組件1105a和1105b所示。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1111的組件1105a和1105b由組合的支撐結(jié)構(gòu)1112支撐，其允許組件1105a和1105b相對(duì)于手術(shù)臺(tái)1100作為一組一起運(yùn)動(dòng)并擺放成一組。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1111的組件1105a和1105b也分別由相應(yīng)的單獨(dú)支撐結(jié)構(gòu)1113a和1113b來(lái)支撐，這樣允許每個(gè)組件1105a和1105b相對(duì)于手術(shù)臺(tái)1100且相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)其他組件1105a和1105b單獨(dú)地移動(dòng)和擺放。這種多器械手術(shù)系統(tǒng)架構(gòu)的示例是由直觀外科手術(shù)公司(intuitivesurgical，inc.)商業(yè)化的davinci手術(shù)系統(tǒng)和daxitm手術(shù)系統(tǒng)。手術(shù)臺(tái)1100和手術(shù)操縱器系統(tǒng)1111如本文所述一起操作。在一些示例中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1111與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備110和/或210一致。圖7a和7b的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備均顯示為在地板處機(jī)械接地。但是，一個(gè)或多個(gè)這樣的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備可以可選地在墻壁或天花板處機(jī)械地接地，并且相對(duì)于這樣的墻壁或天花板面是永久固定的或是可移動(dòng)的。在一些示例中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備可以使用軌道或網(wǎng)格系統(tǒng)安裝到墻壁或天花板，該軌道或網(wǎng)格系統(tǒng)允許計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的支撐底座相對(duì)于該手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)。在一些示例中，一個(gè)或多個(gè)固定的或可釋放的安裝夾具可以用于將相應(yīng)的支撐底座安裝到該軌道或網(wǎng)格系統(tǒng)。如圖7c所示，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1121a在墻壁處機(jī)械接地，并且計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1121b在天花板處機(jī)械接地。此外，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備可以經(jīng)由可移動(dòng)手術(shù)臺(tái)1100間接地機(jī)械接地。如圖7d所示，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1131a耦接到手術(shù)臺(tái)1100的臺(tái)面1102。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1131a可以可選地耦接到手術(shù)臺(tái)1100的其他部分，如手術(shù)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)1103或臺(tái)座1104，如圖7d所示的虛線結(jié)構(gòu)所示。當(dāng)臺(tái)面1102相對(duì)于手術(shù)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)1103或臺(tái)座1104移動(dòng)時(shí)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1131a同樣相對(duì)于手術(shù)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)1103或臺(tái)座1104移動(dòng)。然而，當(dāng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1131a耦接到手術(shù)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)1103或臺(tái)座1104時(shí)，在臺(tái)面1102移動(dòng)時(shí)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1131a的底座相對(duì)于地面保持固定。當(dāng)手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)發(fā)生時(shí)，使器械插入患者體內(nèi)的身體開(kāi)口也可以移動(dòng)，因?yàn)樵摶颊叩纳眢w可以相對(duì)于臺(tái)面1102移動(dòng)并改變?cè)撋眢w開(kāi)口的位置。因此，對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1131a耦接到臺(tái)面1102的實(shí)施例，臺(tái)面1102用作局部機(jī)械接地，并且這些身體開(kāi)口相對(duì)于臺(tái)面1102移動(dòng)，并且因此相對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1131a移動(dòng)。圖7d還示出，可選地可以添加第二計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1131b，類(lèi)似于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1131a來(lái)配置，以創(chuàng)建多器械系統(tǒng)。如本文所公開(kāi)的對(duì)包括耦接到手術(shù)臺(tái)的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備的系統(tǒng)進(jìn)行操作。在一些實(shí)施例中，可以是具有相同的或混合的機(jī)械接地的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備的其他組合。例如，系統(tǒng)可以包括在該地板處機(jī)械接地的一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備以及經(jīng)由該手術(shù)臺(tái)機(jī)械接地到該地板的第二計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備。如本文所公開(kāi)對(duì)這種混合式機(jī)械接地系統(tǒng)進(jìn)行操作。發(fā)明性的方面還包括單個(gè)身體開(kāi)口系統(tǒng)，其中兩個(gè)或更多個(gè)手術(shù)器械經(jīng)由單個(gè)身體開(kāi)口進(jìn)入身體。這樣的系統(tǒng)的示例在2010年8月12日提交的標(biāo)題為“surgicalsysteminstrumentmounting”的美國(guó)專利no.8,852,208和2007年6月13日提交的標(biāo)題為“minimallyinvasivesurgicalsystem”的美國(guó)專利no.9,060,678中示出，這兩個(gè)申請(qǐng)都通過(guò)引用結(jié)合。圖7e示出了遠(yuǎn)程操作的多器械計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1141以及如上所述的手術(shù)臺(tái)1100。兩個(gè)或更多個(gè)器械1142各自耦接到相應(yīng)的操縱器1143，并且器械組1142和器械操縱器1143通過(guò)系統(tǒng)操縱器1144一起移動(dòng)。系統(tǒng)操縱器1144由支撐組件1145支撐，支撐組件1145允許系統(tǒng)操縱器1144移動(dòng)到并固定為各種姿態(tài)。與上述描述一致，支撐組件1145在底座1146處機(jī)械接地。兩個(gè)或更多個(gè)器械1142在單個(gè)身體開(kāi)口處插入患者體內(nèi)?？蛇x地，器械1142一起延伸通過(guò)單個(gè)引導(dǎo)管，并且該引導(dǎo)管可選地延伸穿過(guò)套管，如以上引用的參考文獻(xiàn)中所述。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1141和手術(shù)臺(tái)1100如本文所述一起操作。圖7f示出了可選地通過(guò)耦接到臺(tái)面1102、臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)1103或臺(tái)座1104，經(jīng)由手術(shù)臺(tái)1100機(jī)械接地的另一個(gè)多器械、單個(gè)身體開(kāi)口的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1151。以上參照?qǐng)D7d的描述也適用于圖7f中所示的機(jī)械接地選項(xiàng)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1151和手術(shù)臺(tái)1100如本文所述一起工作。圖7g示出一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程操作的多器械、單個(gè)身體開(kāi)口的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1161以及一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程操作的單器械計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1162可以組合以如本文所述的與手術(shù)臺(tái)1100一起操作。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備1161和1162中的每一個(gè)可以直接地或經(jīng)由另一個(gè)結(jié)構(gòu)以如上所述的各種方式機(jī)械接地。圖3是根據(jù)一些實(shí)施例的計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)療系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300的簡(jiǎn)化圖。如圖3所示，運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300可以包括與許多源和/或設(shè)備相關(guān)聯(lián)的運(yùn)動(dòng)學(xué)信息。運(yùn)動(dòng)學(xué)信息可以基于已知的用于計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)療設(shè)備和手術(shù)臺(tái)的連桿和關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。運(yùn)動(dòng)學(xué)信息還可以基于與計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)療設(shè)備和手術(shù)臺(tái)的關(guān)節(jié)的位置和/或取向相關(guān)聯(lián)的信息。在一些示例中，與這些關(guān)節(jié)的位置和/或取向相關(guān)聯(lián)的信息可以從測(cè)量棱柱狀關(guān)節(jié)的線性位置和轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)位置的一個(gè)或多個(gè)傳感器(如編碼器)導(dǎo)出。運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300包括若干坐標(biāo)框架或坐標(biāo)系統(tǒng)及變換(如均勻變換)，用于將位置和/或取向從所述坐標(biāo)框架中的一種變換到所述坐標(biāo)框架中的另一種。在一些示例中，運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300可以用于通過(guò)組合由包括在圖3中的變換聯(lián)動(dòng)設(shè)備指出的前向和/或反轉(zhuǎn)/倒轉(zhuǎn)變換來(lái)允許在任何其他坐標(biāo)框架中的一個(gè)坐標(biāo)框架中的位置和/或取向的前向和/或反向映射。在一些示例中，當(dāng)這些變換被建模為矩陣形式的均勻變換時(shí)，可以使用矩陣乘法來(lái)完成組合。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)可以使用denavit-hartenberg參數(shù)和慣例來(lái)將坐標(biāo)參考框架附接到運(yùn)動(dòng)學(xué)鏈中的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)并且在運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300中從一個(gè)參考框架變換到另一個(gè)參考框架。在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300可以用于對(duì)圖2的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備210和手術(shù)臺(tái)280的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系進(jìn)行建模。運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300包括可以用于對(duì)手術(shù)臺(tái)(如手術(shù)臺(tái)170和/或手術(shù)臺(tái)280)的位置和/或取向進(jìn)行建模的臺(tái)座坐標(biāo)框架305。在一些示例中，臺(tái)座坐標(biāo)框架305可以用于相對(duì)于與該手術(shù)臺(tái)相關(guān)聯(lián)的參考點(diǎn)和/或取向來(lái)對(duì)手術(shù)臺(tái)上的其他點(diǎn)進(jìn)行建模。在一些示例中，該參考點(diǎn)和/或取向可以與該手術(shù)臺(tái)的臺(tái)座(例如臺(tái)座282)相關(guān)聯(lián)。在一些示例中，臺(tái)座坐標(biāo)框架305可以適于用作該計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的世界坐標(biāo)框架。運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300還包括臺(tái)面坐標(biāo)框架310，其可用于對(duì)表示該手術(shù)臺(tái)的臺(tái)面(如臺(tái)面284)的坐標(biāo)框架中的位置和/或取向進(jìn)行建模。在一些示例中，臺(tái)面坐標(biāo)框架310可以相對(duì)于該臺(tái)面的旋轉(zhuǎn)中心或等角點(diǎn)(如等角點(diǎn)286)位于中心。在一些示例中，臺(tái)面坐標(biāo)框架310的z軸可以相對(duì)于其上放置手術(shù)臺(tái)的地板或表面垂直取向和/或正交于該臺(tái)面的所述表面。在一些示例中，臺(tái)面坐標(biāo)框架310的x軸和y軸可以被取向成捕獲該臺(tái)面的縱向(從頭到腳)和橫向(從一側(cè)到另一側(cè))主軸線。在一些示例中，臺(tái)座到臺(tái)面的坐標(biāo)變換315被用來(lái)映射臺(tái)面坐標(biāo)框架310和臺(tái)座坐標(biāo)框架305之間的位置和/或取向。在一些示例中，手術(shù)臺(tái)的鉸接結(jié)構(gòu)(如鉸接結(jié)構(gòu)290)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及過(guò)去的和/或當(dāng)前的關(guān)節(jié)傳感器讀數(shù)被用來(lái)確定臺(tái)座到臺(tái)面的坐標(biāo)變換315。在與圖2的實(shí)施例一致的一些示例中，臺(tái)座到臺(tái)面的坐標(biāo)變換315對(duì)與該手術(shù)臺(tái)相關(guān)聯(lián)的高度、傾斜、特倫德倫伯臥位和/或滑動(dòng)設(shè)置的組合效應(yīng)進(jìn)行建模。運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300還包括用于對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備(如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備110和/或計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備210)的位置和/或取向進(jìn)行建模的設(shè)備底座坐標(biāo)框架。在一些示例中，設(shè)備底座坐標(biāo)框架320可以用于相對(duì)于與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備相關(guān)聯(lián)的參考點(diǎn)和/或取向來(lái)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備上的其他點(diǎn)進(jìn)行建模。在一些示例中，該參考點(diǎn)和/或取向可以與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備(如移動(dòng)推車(chē)215)的設(shè)備底座相關(guān)聯(lián)。在一些示例中，設(shè)備底座坐標(biāo)框架320可以適于用作該計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的世界坐標(biāo)框架。為了跟蹤該手術(shù)臺(tái)和該計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備之間的位置和/或取向關(guān)系，通常期望在該手術(shù)臺(tái)和該計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備之間進(jìn)行配準(zhǔn)。如圖3所示，該配準(zhǔn)可以用于確定臺(tái)面坐標(biāo)框架310和設(shè)備底座坐標(biāo)320之間的配準(zhǔn)變換325。在一些實(shí)施例中，配準(zhǔn)變換325可以是臺(tái)面坐標(biāo)框架310和設(shè)備底座坐標(biāo)框架320之間的部分變換或全部變換?；谠撌中g(shù)臺(tái)和該計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備之間的架構(gòu)布置來(lái)確定配準(zhǔn)變換325。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備被安裝到臺(tái)面1102的圖7d和圖7f的示例中，從臺(tái)座到臺(tái)面的坐標(biāo)變換315來(lái)確定配準(zhǔn)變換325，并且得知該計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備在哪里被安裝到臺(tái)面112。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備被放置在地板上或安裝到墻壁或天花板上的圖7a-7c、圖7e和圖7f的示例中，通過(guò)對(duì)設(shè)備底座坐標(biāo)框架320和臺(tái)座坐標(biāo)框架305設(shè)置一些限制來(lái)簡(jiǎn)化配準(zhǔn)變換325的確定。在一些示例中，這些限制包括設(shè)備底座坐標(biāo)框架320和臺(tái)座坐標(biāo)框架305在相同的垂直向上的軸線或z軸上是一致的。在假設(shè)手術(shù)臺(tái)位于水平地板上的情況下，該房間的墻壁(例如垂直于地板)和天花板(例如平行于地板)的相對(duì)取向是已知的，可以使設(shè)備底座坐標(biāo)框架320和臺(tái)座坐標(biāo)框架305或適當(dāng)?shù)娜∠蜃儞Q保持共同的垂直向上的軸線或z軸(或適當(dāng)?shù)娜∠蜃儞Q)。在一些示例中，因?yàn)楣灿脄軸，所以配準(zhǔn)變換325可以可選地僅對(duì)該設(shè)備底座相對(duì)于臺(tái)座圍繞臺(tái)座坐標(biāo)框架305的z軸的旋轉(zhuǎn)關(guān)系(例如θz配準(zhǔn))進(jìn)行建模。在一些示例中，配準(zhǔn)變換325還可以可選地對(duì)臺(tái)座坐標(biāo)框架305和設(shè)備底座坐標(biāo)框架320之間的水平偏移(例如xy配準(zhǔn))進(jìn)行建模。這是可能的，因?yàn)樵撚?jì)算機(jī)輔助設(shè)備和該手術(shù)臺(tái)之間的垂直(z)關(guān)系是已知的。因此，臺(tái)座到臺(tái)面的變換315中的臺(tái)面的高度的變化類(lèi)似于設(shè)備底座坐標(biāo)框架320中的垂直調(diào)節(jié)，因?yàn)榕_(tái)座坐標(biāo)框架305和設(shè)備底座坐標(biāo)框架320中的垂直軸線是相同的或接近相同，使得臺(tái)座坐標(biāo)框架305和設(shè)備底座坐標(biāo)框架320之間的高度的變化處于彼此的合理公差內(nèi)。在一些示例中，通過(guò)已知臺(tái)面(或其等角點(diǎn))的高度以及θz和/或xy配準(zhǔn)，可以將臺(tái)座到臺(tái)面的變換315中的傾斜和特倫德倫伯臥位的調(diào)節(jié)映射到設(shè)備底座坐標(biāo)框架320。在一些示例中，配準(zhǔn)變換325和臺(tái)座到臺(tái)面的變換315可以用于對(duì)計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)設(shè)備進(jìn)行建模，就像是其被附接到臺(tái)面，即使當(dāng)其在架構(gòu)上并沒(méi)有附接到臺(tái)面上時(shí)。運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300還包括臂安裝平臺(tái)坐標(biāo)框架330，其被用作與該計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備的鉸接臂上的最近點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的共用坐標(biāo)框架的合適的模型。在一些實(shí)施例中，臂安裝平臺(tái)坐標(biāo)框架330可以與臂安裝平臺(tái)(如臂安裝平臺(tái)227)上的便利點(diǎn)相關(guān)聯(lián)并且相對(duì)于該便利點(diǎn)取向。在一些示例中，臂安裝平臺(tái)坐標(biāo)框架330的中心點(diǎn)可以位于臂安裝平臺(tái)取向軸線236上，其中臂安裝平臺(tái)坐標(biāo)框架330的z軸與臂安裝平臺(tái)取向軸線236對(duì)齊。在一些示例中，設(shè)備底座到臂安裝平臺(tái)的坐標(biāo)變換335可以用于映射設(shè)備底座坐標(biāo)框架320和臂安裝平臺(tái)坐標(biāo)框架330之間的位置和/或取向。在一些示例中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備在設(shè)備底座和臂安裝平臺(tái)之間的連桿和關(guān)節(jié)(如裝配結(jié)構(gòu)220)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，連同過(guò)去的和/或當(dāng)前的關(guān)節(jié)傳感器讀數(shù)一起，可以用于確定該設(shè)備底座到臂安裝平臺(tái)的坐標(biāo)變換335。在與圖2的實(shí)施例一致的一些示例中，設(shè)備底座到臂安裝平臺(tái)的坐標(biāo)變換335可以對(duì)該計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備的裝配結(jié)構(gòu)部分的兩部分式柱、肩關(guān)節(jié)、兩部分式吊桿和腕關(guān)節(jié)的組合效應(yīng)進(jìn)行建模。運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300還包括與該計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備的每個(gè)鉸接臂相關(guān)聯(lián)的一組坐標(biāo)框架及變換。如圖3所示，運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300包括用于三個(gè)鉸接臂的坐標(biāo)框架及變換，但是普通技術(shù)人員將理解，不同的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備可以包括更少和/或更多(例如，一個(gè)、兩個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或更多)的鉸接臂。與圖2的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備210的連桿和關(guān)節(jié)的配置一致，可以使用操縱器安裝座坐標(biāo)框架、遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架以及器械或攝像機(jī)坐標(biāo)框架對(duì)每個(gè)鉸接臂進(jìn)行建模，這取決于安裝到該鉸接臂的遠(yuǎn)端的器械的類(lèi)型。在運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300中，使用操縱器安裝座坐標(biāo)框架341、遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架342、器械坐標(biāo)框架343、臂安裝平臺(tái)到操縱器安裝座的變換344、操縱器安裝座到遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的變換345以及遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心到器械的變換346來(lái)捕獲鉸接臂中的第一鉸接臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系。操縱器安裝座坐標(biāo)框架341表示用于表示與操縱器(如操縱器260)相關(guān)聯(lián)的位置和/或取向的適當(dāng)模型。操縱器安裝座坐標(biāo)框架341通常與操縱器安裝座(如相應(yīng)的鉸接臂的操縱器安裝座262)相關(guān)聯(lián)。臂安裝平臺(tái)到操縱器安裝座的變換344則基于在臂安裝平臺(tái)和相應(yīng)的操縱器安裝座之間的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備的連桿和關(guān)節(jié)(如相應(yīng)的裝配關(guān)節(jié)240)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及相應(yīng)的裝配關(guān)節(jié)240的過(guò)去的和/或當(dāng)前的關(guān)節(jié)傳感器讀數(shù)。遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架342通常與安裝在操縱器上的器械的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心(如相應(yīng)的操縱器260的相應(yīng)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心274)相關(guān)聯(lián)。操縱器安裝座到遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的變換345則基于在相應(yīng)的操縱器安裝座和相應(yīng)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心之間的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備的連桿和關(guān)節(jié)(如相應(yīng)的操縱器260的相應(yīng)的關(guān)節(jié)264、相應(yīng)的連桿266以及相應(yīng)的托架268)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及相應(yīng)的關(guān)節(jié)264的過(guò)去的和/或當(dāng)前的關(guān)節(jié)傳感器讀數(shù)。當(dāng)該相應(yīng)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心相對(duì)于相應(yīng)的操縱器安裝座而保持在固定的位置關(guān)系時(shí)，如在圖2的實(shí)施例中，操縱器安裝座到遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的變換345包括在操作操縱器和器械時(shí)不改變的基本靜態(tài)的平移分量以及在操作操縱器和器械時(shí)改變的動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)分量。器械坐標(biāo)框架343通常與器械和/或安裝在該鉸接臂上的器械上的末端執(zhí)行器(如相應(yīng)的器械270上的相應(yīng)的末端執(zhí)行器276)上的點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心到器械的變換346則基于移動(dòng)和/或取向相應(yīng)的器械、末端執(zhí)行器及相應(yīng)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備的連桿和關(guān)節(jié)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及過(guò)去的和/或當(dāng)前的關(guān)節(jié)傳感器讀數(shù)。在一些示例中，遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心到器械的變換346考慮了該軸(如相應(yīng)的軸272)穿過(guò)該遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的取向以及該軸相對(duì)于該遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心前進(jìn)和/或撤回的距離。在一些示例中，可以進(jìn)一步制約遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心到器械的變換346以反映該器械的軸的插入軸線穿過(guò)該遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心并且可以考慮該軸和該末端執(zhí)行器圍繞由該軸限定的軸線的旋轉(zhuǎn)。在運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300中，使用操縱器安裝座坐標(biāo)框架351、遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架352、器械坐標(biāo)框架353、臂安裝平臺(tái)到操縱器安裝座的變換354、操縱器安裝座到遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的變換355以及遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心到器械的變換356來(lái)捕獲鉸接臂中的第二鉸接臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系。操縱器安裝座坐標(biāo)框架351表示用于表示與操縱器(如操縱器260)相關(guān)聯(lián)的位置和/或取向的適當(dāng)模型。操縱器安裝座坐標(biāo)框架351通常與操縱器安裝座(如相應(yīng)的鉸接臂的操縱器安裝座262)相關(guān)聯(lián)。臂安裝平臺(tái)到操縱器安裝座的變換354則基于在臂安裝平臺(tái)和相應(yīng)的操縱器安裝座之間的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備的連桿和關(guān)節(jié)(如相應(yīng)的裝配關(guān)節(jié)240)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及相應(yīng)的裝配關(guān)節(jié)240的過(guò)去的和/或當(dāng)前的關(guān)節(jié)傳感器讀數(shù)。遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架352與安裝在該鉸接臂上的操縱器的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心(如相應(yīng)的操縱器260的相應(yīng)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心274)相關(guān)聯(lián)。操縱器安裝座到遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的變換355則基于在相應(yīng)的操縱器安裝座和相應(yīng)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心之間的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備的連桿和關(guān)節(jié)(如相應(yīng)的操縱器260的相應(yīng)的關(guān)節(jié)264、相應(yīng)的連桿266以及相應(yīng)的托架268)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及相應(yīng)的關(guān)節(jié)264的過(guò)去的和/或當(dāng)前的關(guān)節(jié)傳感器讀數(shù)。當(dāng)該相應(yīng)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心相對(duì)于相應(yīng)的操縱器安裝座而保持在固定的位置關(guān)系時(shí)，如在圖2的實(shí)施例中，操縱器安裝座到遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的變換355可以包括在操作操縱器和器械時(shí)不改變的基本靜態(tài)的平移分量以及在操作操縱器和器械時(shí)改變的動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)分量。器械坐標(biāo)框架353與末端執(zhí)行器、器械和/或安裝在鉸接臂上的器械上的末端執(zhí)行器(如相應(yīng)的器械270和/或末端執(zhí)行器276上的相應(yīng)的末端執(zhí)行器276)上的點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心到器械的變換356則基于移動(dòng)和/或取向相應(yīng)的器械、末端執(zhí)行器和遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備的連桿和關(guān)節(jié)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及過(guò)去的和/或當(dāng)前的關(guān)節(jié)傳感器讀數(shù)。在一些示例中，遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心到器械的變換356考慮了該軸(如相應(yīng)的軸272)穿過(guò)該遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的取向以及該軸相對(duì)于該遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心前進(jìn)和/或撤回的距離。在一些示例中，可以制約遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心到器械的變換356以反映該器械的軸的插入軸線穿過(guò)該遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心并且考慮了該軸和該末端執(zhí)行器圍繞由該軸限定的插入軸線的旋轉(zhuǎn)。在運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300中，使用操縱器安裝座坐標(biāo)框架361、遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架362、攝像機(jī)坐標(biāo)框架363、臂安裝平臺(tái)到操縱器安裝座的變換364、操縱器安裝座到遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的變換365以及遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心到攝像機(jī)的變換366來(lái)捕獲鉸接臂中的第三鉸接臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系。操縱器安裝座坐標(biāo)框架361表示用于表示與操縱器(如操縱器260)相關(guān)聯(lián)的位置和/或取向的適當(dāng)?shù)哪Ｐ?。操縱器安裝座坐標(biāo)框架361通常與操縱器安裝座(如相應(yīng)的鉸接臂的操縱器安裝座262)相關(guān)聯(lián)。臂安裝平臺(tái)到操縱器安裝座的變換364則基于在該臂安裝平臺(tái)和相應(yīng)的操縱器安裝座之間的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備的連桿和關(guān)節(jié)(如相應(yīng)的裝配關(guān)節(jié)240)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及相應(yīng)的裝配關(guān)節(jié)240的過(guò)去的和/或當(dāng)前的關(guān)節(jié)傳感器讀數(shù)。遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架362通常與該鉸接臂的操縱器的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心(如相應(yīng)的操縱器260的相應(yīng)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心274)相關(guān)聯(lián)。操縱器安裝座到遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的變換365則基于在相應(yīng)的操縱器安裝座和相應(yīng)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心之間的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備的連桿和關(guān)節(jié)(如相應(yīng)的操縱器260的相應(yīng)的關(guān)節(jié)264、相應(yīng)的連桿266以及相應(yīng)的托架268)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及相應(yīng)的關(guān)節(jié)264的過(guò)去的和/或當(dāng)前的關(guān)節(jié)傳感器讀數(shù)。當(dāng)相應(yīng)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心相對(duì)于相應(yīng)的操縱器安裝座而保持在固定的位置關(guān)系時(shí)，如在圖2的實(shí)施例中，操縱器安裝座到遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的變換365可以包括在操作操縱器和器械時(shí)不改變的基本靜態(tài)的平移分量以及在操作操縱器和器械時(shí)改變的動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)分量。攝像機(jī)坐標(biāo)框架363與安裝在該鉸接臂上的成像設(shè)備(如內(nèi)窺鏡)相關(guān)聯(lián)。遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心到攝像機(jī)的變換366則基于移動(dòng)和/或取向該成像設(shè)備及相應(yīng)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備的連桿和關(guān)節(jié)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及過(guò)去的和/或當(dāng)前的關(guān)節(jié)傳感器讀數(shù)。在一些示例中，遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心到攝像機(jī)的變換366考慮了該軸(如相應(yīng)的軸272)穿過(guò)該遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的取向以及該軸相對(duì)于該遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心前進(jìn)和/或撤回的距離。在一些示例中，可以制約遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心到攝像機(jī)的變換366以反映該成像設(shè)備的軸的插入軸線穿過(guò)該遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心并且考慮了該成像設(shè)備圍繞由該軸限定的軸線的旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，與攝像機(jī)坐標(biāo)框架363相關(guān)聯(lián)的成像設(shè)備可以將視頻流傳輸?shù)讲僮髡吖ぷ髡?，使得使用者可以從攝像機(jī)坐標(biāo)框架363觀看該視頻流。例如，由該成像設(shè)備捕捉的視頻可以被中繼并顯示在圖1的操作者工作站190的顯示系統(tǒng)192上。在一些實(shí)施例中，該成像設(shè)備可以被取向成使得其捕捉與器械坐標(biāo)框架343相關(guān)聯(lián)的器械和/或與器械坐標(biāo)框架353相關(guān)聯(lián)的器械的視頻和/或圖像。與器械坐標(biāo)框架343相關(guān)聯(lián)的器械和/或與器械坐標(biāo)框架353相關(guān)聯(lián)的器械可以由該使用者通過(guò)控制器(如圖1的輸入控件或主控件195)來(lái)操作。在一些實(shí)施例中，為了允許對(duì)這些器械的直觀操縱，來(lái)自控件的使用者命令可以與攝像機(jī)坐標(biāo)框架363的坐標(biāo)系統(tǒng)相關(guān)。例如，使用控制器的向上和向下、向左和向右以及向內(nèi)和向外的命令可以轉(zhuǎn)換為器械相對(duì)于攝像機(jī)坐標(biāo)框架363的向上和向下、向左和向右以及向內(nèi)和向外的運(yùn)動(dòng)。向上和向下、向左和向右、向內(nèi)和向外，可以通過(guò)坐標(biāo)框架363的x、y和z平移軸線來(lái)表示。類(lèi)似地，滾動(dòng)、俯仰和偏擺命令可以導(dǎo)致該器械相對(duì)于該攝像機(jī)坐標(biāo)框架的滾動(dòng)、俯仰和偏擺。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)處理器(如圖1的處理器140)可以將來(lái)自攝像機(jī)坐標(biāo)框架363的使用者命令轉(zhuǎn)換成器械坐標(biāo)框架343和353中的相應(yīng)的命令和運(yùn)動(dòng)。平移命令可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系。例如，與器械坐標(biāo)框架343相關(guān)聯(lián)的對(duì)于器械的命令可以使用變換366從攝像機(jī)坐標(biāo)框架363行進(jìn)到遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心參考框架363，然后使用變換365從遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心參考框架362行進(jìn)到操縱器安裝座坐標(biāo)框架361，使用變換364從操縱器安裝座坐標(biāo)框架361行進(jìn)到臂安裝平臺(tái)坐標(biāo)框架330，使用變換344從臂安裝平臺(tái)坐標(biāo)框架330行進(jìn)到操縱器安裝座坐標(biāo)框架341，使用變換345從操縱器安裝座坐標(biāo)框架341行進(jìn)到遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架342，并且使用變換346從遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架342行進(jìn)到器械坐標(biāo)框架343。以這種方式，一個(gè)參考框架中的已知的任何運(yùn)動(dòng)命令都可以被變換為一個(gè)或多個(gè)其他坐標(biāo)框架中的相應(yīng)命令。如以上討論并且在此進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)的，圖3僅僅是不應(yīng)過(guò)度地限制權(quán)利要求書(shū)的范圍的一個(gè)示例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到許多變化、替換和修改。根據(jù)一些實(shí)施例，使用替代的配準(zhǔn)變換可以在臺(tái)面坐標(biāo)框架310和設(shè)備底座坐標(biāo)框架320之間確定手術(shù)臺(tái)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備之間的配準(zhǔn)。當(dāng)使用替代的配準(zhǔn)變換時(shí)，通過(guò)將該替代的配準(zhǔn)變換與臺(tái)基座到臺(tái)面的變換315的倒轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)相組合來(lái)確定配準(zhǔn)變換325。根據(jù)一些實(shí)施例，用于對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備進(jìn)行建模的坐標(biāo)框架和/或變換可以根據(jù)該計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備的連桿和關(guān)節(jié)、其鉸接臂、其末端執(zhí)行器、其操縱器和/或其器械的特定配置而不同地布置。根據(jù)一些實(shí)施例，運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300的坐標(biāo)框架及變換可以用于對(duì)與一個(gè)或多個(gè)虛擬器械和/或虛擬攝像機(jī)相關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)框架及變換進(jìn)行建模。在一些示例中，虛擬器械和/或攝像機(jī)可以與先前存儲(chǔ)的和/或鎖存的器械位置、由運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的器械和/或攝像機(jī)的投影、由外科醫(yī)生和/或其他人員定義的參考點(diǎn)等相關(guān)聯(lián)。當(dāng)正在操作計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備110和/或210時(shí)，目標(biāo)之一是最小化和/或消除來(lái)自鉸接臂的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)和/或連桿的干擾和/或運(yùn)動(dòng)傳播到器械、(一個(gè)或多個(gè))連桿和/或(一個(gè)或多個(gè))關(guān)節(jié)的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的位置。例如，參考圖2，如果干擾被傳播到末端執(zhí)行器276(末端執(zhí)行器276是示例性的興趣點(diǎn))且同時(shí)位于患者278體內(nèi)，則對(duì)一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)242和/或連桿246的干擾可能對(duì)患者278造成傷害。在用于計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的一種操作模式中，該手術(shù)臺(tái)的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)以及鉸接臂的關(guān)節(jié)可以通過(guò)使用伺服控件和/或制動(dòng)器被鎖定和/或保持在適當(dāng)位置，使得關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)受到限制和/或完全禁止。在一些示例中，這允許操縱器的關(guān)節(jié)在完成期望的程序時(shí)控制器械不受來(lái)自其他關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)的干擾。在一些實(shí)施例中，操縱器可以被物理地約束以保持遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心，并且不構(gòu)成該操縱器的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)可能不期望地導(dǎo)致遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心移動(dòng)。在這些示例中，可能有利的是，通過(guò)物理和/或伺服控制制動(dòng)系統(tǒng)將不組成該操縱器的關(guān)節(jié)鎖定在適當(dāng)位置。然而，可能存在的情況是允許對(duì)遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的運(yùn)動(dòng)是期望的，并且因而允許可能影響該遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的位置的鎖定一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)的制動(dòng)器的釋放。在一些示例中，器械可在手術(shù)期間插入患者體內(nèi)。在一些示例中，可以經(jīng)由外科醫(yī)生在操作者控制臺(tái)(如圖1的工作站190)處的遠(yuǎn)程操作來(lái)控制器械的位置。然而，可能希望支持該計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的其他操作模式，其允許在鉸接臂中的運(yùn)動(dòng)同時(shí)使器械保持插入患者體內(nèi)。相對(duì)于在器械未插入患者體內(nèi)時(shí)的操作模式，這些其他操作模式可能會(huì)增加風(fēng)險(xiǎn)。在一些示例中，這些風(fēng)險(xiǎn)可以包括當(dāng)允許器械相對(duì)于患者移動(dòng)時(shí)對(duì)患者的損傷、無(wú)菌區(qū)域的破壞、鉸接臂之間的碰撞等等。在一般情況下，這些其他操作模式的特征可以在于，當(dāng)在器械近端的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)受到導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)的位置和/或取向(即運(yùn)動(dòng))變化的干擾時(shí)維持該器械相對(duì)于患者的點(diǎn)。因?yàn)樵谄餍到说囊粋€(gè)或多個(gè)第一關(guān)節(jié)(其可以被稱為干擾關(guān)節(jié))中的干擾導(dǎo)致該器械的位置的變化，所以可期望在一個(gè)或多個(gè)第二關(guān)節(jié)或補(bǔ)償關(guān)節(jié)中引入運(yùn)動(dòng)，用于補(bǔ)償由干擾關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)引起的該器械的運(yùn)動(dòng)。確定干擾的程度和補(bǔ)償量取決于干擾的類(lèi)型和性質(zhì)，如干擾是否與該手術(shù)臺(tái)或患者的運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)，或者干擾是否局限于用于控制該器械的鉸接臂。與這些保持器械位置的其他操作模式相關(guān)聯(lián)的干擾可以在該患者正在移動(dòng)時(shí)發(fā)生，使得可以在局部坐標(biāo)框架中監(jiān)測(cè)該器械和/或末端執(zhí)行器的位置。在一些示例中，這些干擾可以包括由允許鉸接結(jié)構(gòu)在該手術(shù)臺(tái)中的運(yùn)動(dòng)(即手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng))或該患者相對(duì)于該手術(shù)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)而引起的干擾。在一些示例中，通常期望使鉸接臂和器械與患者一起移動(dòng)，使得該器械相對(duì)于該患者的位置不改變。在一些示例中，這可以使用器械拖動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，器械拖動(dòng)可以包括釋放和/或解鎖該鉸接臂的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)，并且允許該患者的身體開(kāi)口處的體壁在該患者移動(dòng)時(shí)拖動(dòng)遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心和器械。在一些示例中，當(dāng)遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心移動(dòng)時(shí)，器械相對(duì)于遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的取向可以開(kāi)始改變，導(dǎo)致了器械相對(duì)于患者的位置之間的變化。在2015年3月17日提交的標(biāo)題為“systemandmethodforintegratedsurgicaltable”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)no.62/134,207以及同時(shí)提交的標(biāo)題為“systemandmethodforintegratedsurgicaltable”的代理人案卷號(hào)為isrg06930pct/70228.498wo01的pct專利申請(qǐng)中顯示了在手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)期間允許主動(dòng)繼續(xù)外科手術(shù)過(guò)程的系統(tǒng)的示例，這兩個(gè)申請(qǐng)都是通過(guò)引用以其全文結(jié)合在此。圖4a和圖4b示出了來(lái)自兩個(gè)不同透視圖的示例性攝像機(jī)視圖400。圖4a可以是俯視透視圖，而圖4b可以是成像設(shè)備410的傳感器的透視圖?？梢詮娘@示器(如圖1中的操作者工作站190的顯示系統(tǒng)192)查看來(lái)自圖4b的透視圖的攝像機(jī)視圖400，其從成像設(shè)備410接收流式圖像捕捉。在一些實(shí)施例中，成像設(shè)備410可以是內(nèi)窺鏡，并且可以由鉸接臂(如圖1的鉸接臂102和/或圖2的鉸接臂)控制。在圖4a中，攝像機(jī)視圖400由虛線描繪，該虛線可以表示用于成像設(shè)備410的示例性視場(chǎng)和聚焦區(qū)域。在圖4b中，從使用者在顯示器(如圖1的操作者工作站190的顯示系統(tǒng)192)上觀看來(lái)自成像設(shè)備410的視頻流的角度顯示了示例性攝像機(jī)視圖400。在一些實(shí)施例中，由成像設(shè)備410提供的視頻流可以是立體的。成像設(shè)備410可以使用一個(gè)或多個(gè)傳感器來(lái)提供立體視頻流。以這種方式，當(dāng)使用系統(tǒng)如圖1的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)100時(shí)，操作者可以具有深度感知的感覺(jué)。攝像機(jī)坐標(biāo)框架411示出了成像設(shè)備410的坐標(biāo)框架。在圖4a中，攝像機(jī)坐標(biāo)框架411示出了攝像機(jī)坐標(biāo)框架411的z1軸和x1軸，其y1軸(未示出)進(jìn)入和離開(kāi)頁(yè)面。在圖4b中，示出了攝像機(jī)坐標(biāo)框架411的y1軸和x1軸，其z1軸(未示出)進(jìn)入和離開(kāi)頁(yè)面。在一些實(shí)施例中，攝像機(jī)坐標(biāo)框架411可以是圖3的攝像機(jī)坐標(biāo)框架363。圖4a和圖4b還包括器械420和430，這些器械也可以由一個(gè)或多個(gè)鉸接臂(如圖1的鉸接臂102和/或圖2的鉸接臂)控制。器械420和430可以位于攝像機(jī)視圖400內(nèi)，并且可以由一個(gè)或多個(gè)使用者或操作者來(lái)使用控件(如圖1的輸入控件195)以及從圖4b的視角觀察器械420和430來(lái)操縱。圖4a和圖4b還分別從不同的視角示出了器械420和430的坐標(biāo)框架421和431。在一些示例中，坐標(biāo)框架421和431可以與圖3的器械坐標(biāo)框架343和353相同。因?yàn)榭刂破餍?20和430的使用者從攝像機(jī)視圖400的圖4b的視角來(lái)觀看器械，所以在攝像機(jī)坐標(biāo)框架411中實(shí)施使用者命令可能是有用的。通過(guò)使用運(yùn)動(dòng)學(xué)模型(如圖3的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型300)，在攝像機(jī)坐標(biāo)框架411中提供的任何命令被轉(zhuǎn)換成器械421和431的坐標(biāo)框架中的命令。以這種方式，向上和向下可以與攝像機(jī)視圖相關(guān)，其通?？梢耘c使用者的視角成一直線。用于向上和向下移動(dòng)器械420或430的使用者命令可以轉(zhuǎn)換為器械沿著攝像機(jī)坐標(biāo)框架411的y1軸移動(dòng)。類(lèi)似地，用于其他平移運(yùn)動(dòng)的使用者命令可以跟隨攝像機(jī)坐標(biāo)框架411的x1軸和z1軸。在一些實(shí)施例中，用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(如滾動(dòng)、俯仰和偏擺)的命令也可以從攝像機(jī)坐標(biāo)框架411轉(zhuǎn)換到器械421和431的坐標(biāo)參考框架。在一些實(shí)施例中，攝像機(jī)坐標(biāo)框架411可以從物理成像設(shè)備410脫離。例如，攝像機(jī)坐標(biāo)框架440可以是用于成像設(shè)備410的運(yùn)動(dòng)441之前的成像設(shè)備410的先前位置的保存的攝像機(jī)坐標(biāo)框架。攝像機(jī)坐標(biāo)框架440的位置可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(如圖1的存儲(chǔ)器150)上。在一些實(shí)施例中，坐標(biāo)框架440可以被存儲(chǔ)為來(lái)自參考坐標(biāo)框架(如圖3的臂安裝平臺(tái)坐標(biāo)框架330、臺(tái)面坐標(biāo)框架310、遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架342等等)的變換。在一些實(shí)施例中，攝像機(jī)坐標(biāo)框架440可以基于一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)的位置而存儲(chǔ)為鉸接臂的配置。當(dāng)相對(duì)于坐標(biāo)框架440確定器械運(yùn)動(dòng)時(shí)，使得攝像機(jī)坐標(biāo)框架440與實(shí)際攝像機(jī)分離可以是有益的。例如，如果相對(duì)于攝像機(jī)坐標(biāo)框架411來(lái)命令器械420和430的位置并且攝像機(jī)坐標(biāo)框架411被固定到成像設(shè)備410，則對(duì)成像設(shè)備410的不期望的干擾將轉(zhuǎn)化為對(duì)器械420和430的不期望的干擾。相反，如果相對(duì)于保存的坐標(biāo)框架(如攝像機(jī)坐標(biāo)框架440)來(lái)命令器械420和430的位置，則不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)閿z像機(jī)坐標(biāo)框架440是保存的坐標(biāo)框架，其潛在地獨(dú)立于成像設(shè)備410的任何運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，有益的是，相對(duì)于參考框架(如圖3的臺(tái)面坐標(biāo)框架310、遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架342等等)鎖存攝像機(jī)坐標(biāo)框架440。可以相對(duì)于參考坐標(biāo)框架鎖存攝像機(jī)坐標(biāo)框架440，使得當(dāng)該參考框架移動(dòng)時(shí)，攝像機(jī)坐標(biāo)框架440也將移動(dòng)并保持相對(duì)于該參考坐標(biāo)框架的距離、取向和/或位置。例如，如果攝像機(jī)坐標(biāo)框架440相對(duì)于圖3的臺(tái)面坐標(biāo)框架310被鎖存，則當(dāng)該臺(tái)面向上物理移動(dòng)(移動(dòng)該臺(tái)面坐標(biāo)框架)時(shí)，坐標(biāo)框架440也將向上移動(dòng)。類(lèi)似地，如果該臺(tái)面旋轉(zhuǎn)，則攝像機(jī)坐標(biāo)框架440也可以沿著與該手術(shù)臺(tái)相同的軸線旋轉(zhuǎn)。如以下將更詳細(xì)地討論的，當(dāng)允許手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這樣是有益的。在一些實(shí)施例中，有利的是，在手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)期間將攝像機(jī)坐標(biāo)框架440鎖存到該臺(tái)面坐標(biāo)框架，因?yàn)榭赡艽嬖谑中g(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)不轉(zhuǎn)換到另一個(gè)坐標(biāo)框架(如遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架342)中的運(yùn)動(dòng)的情況。在一些實(shí)施例中，使用者可以具有與成像設(shè)備410和攝像機(jī)坐標(biāo)框架411一起移動(dòng)攝像機(jī)坐標(biāo)框架440和/或?qū)z像機(jī)坐標(biāo)框架440與成像設(shè)備410和攝像機(jī)坐標(biāo)框架411重新對(duì)準(zhǔn)的選項(xiàng)。以這種方式，當(dāng)成像設(shè)備410偏離攝像機(jī)坐標(biāo)框架440太遠(yuǎn)而使得器械運(yùn)動(dòng)對(duì)于使用者變得不太直觀時(shí)，該使用者可以重置攝像機(jī)坐標(biāo)框架440。如前所述，當(dāng)正在操作計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備(如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備110和/或210)時(shí)，希望允許對(duì)該器械和/或末端執(zhí)行器進(jìn)行連續(xù)控制，同時(shí)允許手術(shù)臺(tái)(如手術(shù)臺(tái)170和/或280)的運(yùn)動(dòng)。在一些示例中，這樣可以允許過(guò)程耗時(shí)較少，因?yàn)椴槐匾瞥迦牖颊唧w內(nèi)的器械即可發(fā)生手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)。在一些示例中，這樣可以允許外科醫(yī)生和/或其他醫(yī)務(wù)人員在手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)發(fā)生時(shí)對(duì)器官的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以獲得更優(yōu)的手術(shù)臺(tái)姿態(tài)。在一些示例中，這還可以允許在手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)期間主動(dòng)繼續(xù)外科手術(shù)。圖5是用于維持對(duì)于鉸接臂上的末端執(zhí)行器的直觀控制而同時(shí)通過(guò)外力移動(dòng)該鉸接臂的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)的示例性方法500的簡(jiǎn)化圖。根據(jù)一些實(shí)施例，方法500可以包括過(guò)程510-595中的一個(gè)或多個(gè)，其可以至少部分地以存儲(chǔ)在非暫時(shí)性的、有形的機(jī)器可讀介質(zhì)上的可執(zhí)行代碼的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)在一個(gè)或多個(gè)處理器(例如，圖1的控制單元130中的處理器140)上運(yùn)行時(shí)，該代碼可以使得一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行過(guò)程510-595中的一個(gè)或多個(gè)。在過(guò)程510，用于成像設(shè)備的坐標(biāo)框架和/或配置可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(如圖1的存儲(chǔ)器150)中，從而創(chuàng)建虛擬坐標(biāo)框架。該虛擬坐標(biāo)框架可以存儲(chǔ)在能夠表示均勻變換的任何合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(如以一個(gè)或多個(gè)矩陣的形式等等)中。在一些示例中，該虛擬坐標(biāo)框架可以以基于用于控制成像設(shè)備的鉸接臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的變換的形式而存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在一些實(shí)施例中，該虛擬坐標(biāo)框架可以被存儲(chǔ)為該鉸接臂上的關(guān)節(jié)角度、位置和/或配置，可以使用該鉸接臂的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型從所述關(guān)節(jié)角度、位置和/或配置來(lái)重新計(jì)算變換。在一些實(shí)施例中，該虛擬坐標(biāo)框架可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中作為相對(duì)于參考坐標(biāo)框架的位置和取向，如圖3的臂安裝平臺(tái)坐標(biāo)框架330和/或設(shè)備底座坐標(biāo)框架320。在一些實(shí)施例中，該虛擬坐標(biāo)框架可以基于成像設(shè)備在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的位置，如在制動(dòng)器釋放之前或在一個(gè)或多個(gè)鉸接臂的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)被設(shè)置為浮動(dòng)狀態(tài)之前。設(shè)置為浮動(dòng)狀態(tài)的關(guān)節(jié)通?？梢苑Q為浮動(dòng)關(guān)節(jié)。在一些實(shí)施例中，可以存儲(chǔ)虛擬坐標(biāo)框架的多個(gè)副本，使得可以相對(duì)于特定鉸接臂和/或不同鉸接臂的多種情況來(lái)修改每個(gè)虛擬坐標(biāo)框架。例如，可以存在在單個(gè)成像設(shè)備的視野內(nèi)控制若干器械的若干鉸接臂。若干鉸接臂中的每一個(gè)可以以不同的方式定位，并且可以存在存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的用于每個(gè)鉸接臂并且與鉸接臂相關(guān)(如該鉸接臂的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心)的一個(gè)或多個(gè)虛擬攝像機(jī)坐標(biāo)框架?？梢曰趯?duì)一個(gè)或多個(gè)鉸接臂的運(yùn)動(dòng)來(lái)修改這些虛擬攝像機(jī)坐標(biāo)框架。在過(guò)程520，構(gòu)成用于保持末端執(zhí)行器和/或器械的鉸接臂(在此后稱為“器械臂”)的浮動(dòng)關(guān)節(jié)組的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)可以被置于浮動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)關(guān)節(jié)被設(shè)置為浮動(dòng)狀態(tài)時(shí)，這些浮動(dòng)關(guān)節(jié)可以根據(jù)力的引入而自由移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，用于成像設(shè)備的鉸接臂(以下稱為“成像臂”)也可以具有進(jìn)入浮動(dòng)狀態(tài)的關(guān)節(jié)組。這些浮動(dòng)關(guān)節(jié)在處于浮動(dòng)狀態(tài)時(shí)可以被重力所補(bǔ)償，以防止和/或減少重力對(duì)于一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)圖2，設(shè)置關(guān)節(jié)240可以構(gòu)成用于該器械臂和/或成像臂的(一個(gè)或多個(gè))浮動(dòng)關(guān)節(jié)組。在一些示例中，(一個(gè)或多個(gè))浮動(dòng)關(guān)節(jié)組可以接收物理運(yùn)動(dòng)反饋。在一些示例中，物理運(yùn)動(dòng)反饋可以由設(shè)備(如圖2的手術(shù)臺(tái)280)間接引起。例如，鉸接臂的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心可以置于患者的身體開(kāi)口處。該患者可以置于該手術(shù)臺(tái)上，使得當(dāng)該手術(shù)臺(tái)移動(dòng)時(shí)，患者被移動(dòng)。該患者的運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致該患者的身體開(kāi)口移動(dòng)，這樣間接地導(dǎo)致對(duì)于該鉸接臂的運(yùn)動(dòng)。這個(gè)力轉(zhuǎn)而可以導(dǎo)致(一個(gè)或多個(gè))關(guān)節(jié)組中的一個(gè)或多個(gè)浮動(dòng)關(guān)節(jié)進(jìn)行移動(dòng)。這有時(shí)稱為器械拖動(dòng)。然而，浮動(dòng)關(guān)節(jié)可以從其他源接收運(yùn)動(dòng)反饋。在一些示例中，物理運(yùn)動(dòng)反饋的源可以來(lái)自操作者推動(dòng)和/或拉動(dòng)鉸接臂。例如，操作者可以拉動(dòng)鉸接臂的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心，使得(一個(gè)或多個(gè))浮動(dòng)關(guān)節(jié)組接收物理運(yùn)動(dòng)反饋。在一些示例中，在該患者正在移動(dòng)時(shí)，操作者可以幫助穩(wěn)定與患者連接的一個(gè)或多個(gè)鉸接臂。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，存在可以導(dǎo)致浮動(dòng)關(guān)節(jié)的位置和/或取向的變化的物理運(yùn)動(dòng)反饋的若干來(lái)源，這些都是在此可預(yù)計(jì)的。在用于方法500的以下示例中，關(guān)于以某種方式與鉸接臂通信地連接和/或配準(zhǔn)的移動(dòng)的手術(shù)臺(tái)來(lái)討論物理運(yùn)動(dòng)反饋。例如，在圖1中，手術(shù)臺(tái)170通過(guò)控制單元130和設(shè)備110通信地耦接到臂120。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，方法500可以應(yīng)用于對(duì)象直接和/或間接地移動(dòng)該鉸接臂的任何情況，而獨(dú)立于該對(duì)象是否以某種方式與該鉸接臂以通信方式連接和/或配準(zhǔn)。例如，當(dāng)方法500被應(yīng)用于未配準(zhǔn)的對(duì)象時(shí)，方法500中使用來(lái)自該手術(shù)臺(tái)的一些通信的任何過(guò)程可以被忽略/省略。此外，代替通過(guò)手術(shù)臺(tái)移動(dòng)的鉸接臂的是，鉸接臂可以由其他干擾而移動(dòng)。在過(guò)程530，對(duì)象(如手術(shù)臺(tái))可以直接和/或間接地移動(dòng)器械臂和/或成像臂的浮動(dòng)關(guān)節(jié)中的一個(gè)。在一些實(shí)施例中，該手術(shù)臺(tái)可以具有用于運(yùn)動(dòng)(如上/下、左/右、前/后、傾斜、特倫德倫伯臥位、滑動(dòng)、滾動(dòng)、俯仰、偏擺等等)的若干自由度。該工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)可以由控制器(如圖1的控制單元130)來(lái)控制。在一些實(shí)施例中，該控制器可以基于使用者輸入來(lái)控制該手術(shù)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。在一些示例中，該控制器可以基于預(yù)編程的手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)來(lái)移動(dòng)該手術(shù)臺(tái)。在一些實(shí)施例中，該手術(shù)臺(tái)可以被配置為移動(dòng)置于手術(shù)臺(tái)上的患者。雖然以上示例是造成對(duì)于浮動(dòng)關(guān)節(jié)的直接運(yùn)動(dòng)和/或間接運(yùn)動(dòng)的手術(shù)臺(tái)，但是在其他實(shí)施例中，其他設(shè)備和/或物體可以引起對(duì)于(一個(gè)或多個(gè))鉸接臂的直接運(yùn)動(dòng)和/或間接運(yùn)動(dòng)。在過(guò)程540，對(duì)在過(guò)程530中由該手術(shù)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)引起的器械臂和/或成像臂的一個(gè)或多個(gè)浮動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)。在一些實(shí)施例中，該器械臂和/或成像臂可以將該器械臂和/或成像臂的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心置于患者身體開(kāi)口處。在過(guò)程530中的運(yùn)動(dòng)可以移動(dòng)該器械臂和/或成像臂的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心，其進(jìn)而干擾每個(gè)臂的浮動(dòng)關(guān)節(jié)之一。在一些實(shí)施例中，對(duì)于該遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的運(yùn)動(dòng)可以是間接的，如該手術(shù)臺(tái)移動(dòng)患者，這樣進(jìn)而導(dǎo)致器械拖動(dòng)?？刂茊卧?如控制單元130)接收器械臂和/或成像臂中的一個(gè)或多個(gè)浮動(dòng)關(guān)節(jié)已經(jīng)移動(dòng)的指示符。該指示符可以來(lái)自提供關(guān)節(jié)定位數(shù)據(jù)的浮動(dòng)關(guān)節(jié)中的傳感器。在一些實(shí)施例中，檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)從局部坐標(biāo)框架變換到在過(guò)程510期間創(chuàng)建的虛擬坐標(biāo)框架。在一些實(shí)施例中，變換后的運(yùn)動(dòng)可以被分離成不同的分量，如虛擬坐標(biāo)框架中的平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在過(guò)程550處，接收來(lái)自該手術(shù)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)讀數(shù)、數(shù)據(jù)和/或報(bào)告，并且將其變換成虛擬坐標(biāo)框架。一旦變換成虛擬坐標(biāo)框架，變換后的運(yùn)動(dòng)可以被分離成平移分量和旋轉(zhuǎn)分量。例如，根據(jù)圖3，臺(tái)面坐標(biāo)框架310可以基于該手術(shù)臺(tái)的移動(dòng)而改變。所述改變或移動(dòng)可以從坐標(biāo)框架310變換到另一個(gè)坐標(biāo)框架，如遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架342。根據(jù)圖3，通過(guò)變換325、344和345來(lái)確定移動(dòng)從臺(tái)面坐標(biāo)框架310的參考框架到遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架342的變換。然后使用在過(guò)程510存儲(chǔ)的變換將該手術(shù)臺(tái)的移動(dòng)從該遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的坐標(biāo)框架變換到虛擬坐標(biāo)框架(未示出)。在一些實(shí)施例中，可以省略方法500的這個(gè)過(guò)程。例如，當(dāng)該手術(shù)臺(tái)或其他對(duì)象沒(méi)有提供和/或報(bào)告運(yùn)動(dòng)讀數(shù)或提供不準(zhǔn)確的讀數(shù)時(shí)，可以省略過(guò)程550。在一些實(shí)施例中，當(dāng)適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)可以從一個(gè)或其他運(yùn)動(dòng)/定位數(shù)據(jù)導(dǎo)出時(shí)，可以省略過(guò)程540或550。例如，該手術(shù)臺(tái)可以相對(duì)于該器械臂和/或成像臂具有精確的配準(zhǔn)。在一些示例中，當(dāng)該手術(shù)臺(tái)具有與浮動(dòng)臂相同的自由度或運(yùn)動(dòng)時(shí)，關(guān)節(jié)定位數(shù)據(jù)可能是足夠的。在可選的過(guò)程560，該器械臂可以使用可以與浮動(dòng)關(guān)節(jié)不同的第二組關(guān)節(jié)來(lái)移動(dòng)該器械臂的感興趣的點(diǎn)(如該遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心和/或末端執(zhí)行器上的點(diǎn))，以跟蹤和補(bǔ)償該手術(shù)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。這些第二組關(guān)節(jié)也可以被稱為器械臂的補(bǔ)償關(guān)節(jié)。補(bǔ)償關(guān)節(jié)通?？梢灾缚梢员或?qū)動(dòng)或可以補(bǔ)償其他運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)。在一些情況下，補(bǔ)償關(guān)節(jié)可以與浮動(dòng)關(guān)節(jié)互斥。若干補(bǔ)償關(guān)節(jié)可以被稱為一組補(bǔ)償關(guān)節(jié)和/或補(bǔ)償關(guān)節(jié)組。當(dāng)浮動(dòng)關(guān)節(jié)相對(duì)于該手術(shù)臺(tái)缺少一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)度時(shí)，這可能是有益的。例如，當(dāng)該手術(shù)臺(tái)移動(dòng)時(shí)，該浮動(dòng)關(guān)節(jié)組可能不能旋轉(zhuǎn)和/或平移遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心、器械和/或末端執(zhí)行器以保持相對(duì)于該手術(shù)臺(tái)和/或患者的取向。當(dāng)器械臂不能相對(duì)于正被移動(dòng)的患者移動(dòng)時(shí)，該器械軸和/或末端執(zhí)行器可以相對(duì)于患者移動(dòng)，從而對(duì)患者和/或器械造成損傷。在一些示例中，第二關(guān)節(jié)組可以通過(guò)將手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)從手術(shù)臺(tái)坐標(biāo)框架變換到感興趣點(diǎn)的坐標(biāo)框架(變換后的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù))、隔離變換后的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的浮動(dòng)關(guān)節(jié)不能移動(dòng)的部分(如旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))以及基于轉(zhuǎn)換的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的隔離部分來(lái)驅(qū)動(dòng)該第二關(guān)節(jié)組的移動(dòng)來(lái)補(bǔ)償浮動(dòng)關(guān)節(jié)中的運(yùn)動(dòng)的缺乏。例如，根據(jù)圖3，臺(tái)面坐標(biāo)框架310中的移動(dòng)被變換為遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架342。浮動(dòng)關(guān)節(jié)不能補(bǔ)償?shù)?在遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架342中的)變換后的移動(dòng)與變換后的移動(dòng)分離。例如，變換后的移動(dòng)可以被表示為矩陣。當(dāng)浮動(dòng)關(guān)節(jié)可以平移遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心但是不旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心時(shí)，該矩陣的表示平移移動(dòng)的部分被置零，并且僅保留該矩陣的旋轉(zhuǎn)部分。這實(shí)際上將變換后的移動(dòng)隔離成僅旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。然后驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)以基于該隔離后的變換后的移動(dòng)而移動(dòng)該遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心。類(lèi)似地，該成像臂還可以使用第二關(guān)節(jié)組來(lái)移動(dòng)該成像臂的感興趣點(diǎn)(如成像設(shè)備和/或遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心)以跟蹤該手術(shù)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。該方法將與該器械臂相同，除了運(yùn)動(dòng)將被變換到與該成像設(shè)備相關(guān)的坐標(biāo)框架(如遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心坐標(biāo)框架352)。以這種方式，該器械臂的器械保持其朝向該手術(shù)臺(tái)和該成像臂的成像設(shè)備的取向。因此，通過(guò)由成像設(shè)備提供的圖像來(lái)查看器械的操作者將看到患者解剖結(jié)構(gòu)移動(dòng)，但是以固定方式與臺(tái)面一起移動(dòng)的器械、攝像機(jī)和患者可以看起來(lái)是靜止的和/或相對(duì)靜止的。這是因?yàn)檎麄€(gè)攝像機(jī)和器械可以彼此和/或與該臺(tái)面成一直線地移動(dòng)或非常接近從而彼此和/或與該臺(tái)面成一直線。在過(guò)程570，相對(duì)于器械臂的移動(dòng)來(lái)移動(dòng)虛擬坐標(biāo)框架。在一些實(shí)施例中，該虛擬坐標(biāo)框架相對(duì)于該器械臂上的感興趣點(diǎn)(如遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心)而移動(dòng)。在一些示例中，該虛擬坐標(biāo)框架被鏈接到感興趣點(diǎn)，如該器械臂的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心。以這種方式，通過(guò)該手術(shù)臺(tái)來(lái)移動(dòng)該器械臂的感興趣點(diǎn)和/或?qū)⒃撈餍当鄣母信d趣點(diǎn)移動(dòng)以補(bǔ)償該手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)。虛擬坐標(biāo)框架相對(duì)于該感興趣點(diǎn)移動(dòng)，如同存在將虛擬坐標(biāo)框架與遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心連接的剛性對(duì)象一樣。在一些示例中，虛擬坐標(biāo)框架的定位被移動(dòng)以使用關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)跟蹤感興趣點(diǎn)。例如，在過(guò)程540，基于該關(guān)節(jié)定位數(shù)據(jù)的變換而將該虛擬坐標(biāo)框架移動(dòng)到虛擬坐標(biāo)框架的坐標(biāo)框架。類(lèi)似地，虛擬坐標(biāo)框架的定位被移動(dòng)以使用手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)跟蹤感興趣點(diǎn)。例如，在過(guò)程550，基于該手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的變換而將虛擬坐標(biāo)框架移動(dòng)到虛擬坐標(biāo)框架的坐標(biāo)框架。在一些實(shí)施例中，可以使用該關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的組合來(lái)移動(dòng)該虛擬坐標(biāo)框架。例如，可以使用變換到虛擬坐標(biāo)框架的過(guò)程540的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、以及變換到虛擬坐標(biāo)框架并針對(duì)浮動(dòng)臂中的運(yùn)動(dòng)缺乏的程度而隔離的過(guò)程550的手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)。在一些示例中，來(lái)自該手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的隔離的運(yùn)動(dòng)可以是該虛擬坐標(biāo)框架中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，該虛擬坐標(biāo)框架相對(duì)于另一個(gè)感興趣點(diǎn)(如臺(tái)面)的移動(dòng)而移動(dòng)。該虛擬坐標(biāo)框架使用手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)改變?cè)撎摂M坐標(biāo)框架相對(duì)于臺(tái)面的位置。當(dāng)該手術(shù)臺(tái)可以充分改變?nèi)∠蚨灰疸q接臂的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的明顯移動(dòng)時(shí)，這可能是有用的。例如，等角點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)基于該手術(shù)臺(tái)和/或浮動(dòng)關(guān)節(jié)的移動(dòng)來(lái)移動(dòng)虛擬坐標(biāo)框架，該虛擬坐標(biāo)框架保持該成像設(shè)備的坐標(biāo)框架的精確的預(yù)測(cè)位置。因?yàn)椴倏v器械的使用者可以通過(guò)該成像設(shè)備來(lái)觀察器械并且該虛擬坐標(biāo)框架是該成像設(shè)備的位置的良好預(yù)測(cè)器，所以使用者可能不能夠分辨使用該虛擬坐標(biāo)框架施加的器械運(yùn)動(dòng)命令與使用該成像設(shè)備的實(shí)際坐標(biāo)框架施加的器械運(yùn)動(dòng)命令之間的差異。這樣有效地在成像設(shè)備的參考框架中近似器械運(yùn)動(dòng)命令，即使在該成像設(shè)備沒(méi)有利用該虛擬坐標(biāo)框架精確定位和/或取向時(shí)。然而，在虛擬坐標(biāo)框架已經(jīng)偏離該成像設(shè)備太遠(yuǎn)而使得使用者可以知道命令不再處于該成像設(shè)備的坐標(biāo)框架中的情況下，該使用者可以能夠重置該虛擬坐標(biāo)框架的位置到該成像設(shè)備的實(shí)際位置。在過(guò)程580，可以接收用于移動(dòng)器械臂的器械和/或末端執(zhí)行器的命令。器械運(yùn)動(dòng)命令可以來(lái)自使用者操縱輸入控件(如輸入控件195)。在一些示例中，可以在手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)期間接收器械運(yùn)動(dòng)命令。在過(guò)程590，使用運(yùn)動(dòng)學(xué)模型(例如圖3的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型)將過(guò)程580的命令從虛擬攝像機(jī)坐標(biāo)框架中的移動(dòng)命令變換到該器械和/或末端執(zhí)行器的坐標(biāo)框架。在一些示例中，基于該器械和/或末端執(zhí)行器的坐標(biāo)框架中的移動(dòng)命令來(lái)確定器械臂的補(bǔ)償關(guān)節(jié)變化。在一些示例中，器械和/或末端執(zhí)行器的坐標(biāo)框架中的移動(dòng)命令從末端執(zhí)行器的坐標(biāo)框架映射到與每個(gè)補(bǔ)償關(guān)節(jié)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)局部坐標(biāo)系統(tǒng)。實(shí)際上，這將運(yùn)動(dòng)命令從虛擬攝像機(jī)坐標(biāo)框架變換到該器械和/或末端執(zhí)行器坐標(biāo)框架，并且然后從末端執(zhí)行器坐標(biāo)框架變換為相對(duì)于該器械臂的補(bǔ)償關(guān)節(jié)的移動(dòng)命令。在一些示例中，一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型用于將移動(dòng)命令變換到每個(gè)坐標(biāo)框架。在一些示例中，補(bǔ)償關(guān)節(jié)可以包括不是第一關(guān)節(jié)組的一部分的鉸接臂和/或操縱器的任何關(guān)節(jié)。一旦確定了每個(gè)關(guān)節(jié)的相應(yīng)坐標(biāo)框架的移動(dòng)命令，則它們被用于確定每個(gè)補(bǔ)償關(guān)節(jié)的移動(dòng)。在一些示例中，逆雅可比矩陣可以用于將所述移動(dòng)命令映射到補(bǔ)償關(guān)節(jié)的移動(dòng)。在一些示例中，補(bǔ)償關(guān)節(jié)中的移動(dòng)可以作為施加到補(bǔ)償關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)速度而被施加。在過(guò)程595，根據(jù)在過(guò)程580確定的變換后的命令來(lái)驅(qū)動(dòng)該第二組關(guān)節(jié)以移動(dòng)該器械和/或末端執(zhí)行器。在一些實(shí)施例中，當(dāng)手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以移動(dòng)和/或驅(qū)動(dòng)器械。根據(jù)一些實(shí)施例，可以同時(shí)執(zhí)行過(guò)程510-590中的一個(gè)或多個(gè)。例如，驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的使用者命令被疊加到所述命令上，以基于手術(shù)運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，使得在該手術(shù)臺(tái)移動(dòng)時(shí)，浮動(dòng)關(guān)節(jié)通過(guò)該手術(shù)臺(tái)移動(dòng)，補(bǔ)償關(guān)節(jié)可以根據(jù)過(guò)程560移動(dòng)，同時(shí)補(bǔ)償關(guān)節(jié)也根據(jù)過(guò)程580-590移動(dòng)。如以上討論并在此處進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)的，圖5僅僅是不應(yīng)過(guò)度地限制權(quán)利要求書(shū)的范圍的一個(gè)示例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到許多變化、替換和修改。根據(jù)一些實(shí)施例，可以用與圖5中暗示的順序不同的順序來(lái)執(zhí)行過(guò)程510-595中的一個(gè)或多個(gè)。在一些示例中，過(guò)程510-595中的一個(gè)或多個(gè)可以用任何順序和/或部分或全部并行地執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，可以省略/忽略一個(gè)或多個(gè)過(guò)程510-595。圖6是用于在手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)期間保持對(duì)于鉸接臂上的末端執(zhí)行器的直觀控制的方法600的簡(jiǎn)化圖。在一些示例中，使用者可以使用控制器來(lái)操作一個(gè)或多個(gè)鉸接臂的一個(gè)或多個(gè)末端執(zhí)行器。在一些示例中，該一個(gè)或多個(gè)鉸接臂上的末端執(zhí)行器可以是圖1的鉸接臂120上的末端執(zhí)行器。在一些示例中，使用者可以通過(guò)圖1的操作站190控制末端執(zhí)行器和鉸接臂。在一些示例中，使用者可以通過(guò)顯示器192觀看一個(gè)或多個(gè)末端執(zhí)行器，顯示器192可以顯示來(lái)自鉸接臂上的圖像設(shè)備的圖像捕捉。在過(guò)程610，建立使用者控件，使得可以相對(duì)于成像設(shè)備的虛擬坐標(biāo)框架來(lái)實(shí)施移動(dòng)末端執(zhí)行器的控制命令。在一些實(shí)施例中，使用圖5的過(guò)程510創(chuàng)建虛擬坐標(biāo)框架。在一些示例中，使用運(yùn)動(dòng)學(xué)模型(例如圖3的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型)將所接收的使用者命令從虛擬攝像機(jī)坐標(biāo)框架中的移動(dòng)命令變換到該器械和/或末端執(zhí)行器的坐標(biāo)框架。在過(guò)程620，手術(shù)臺(tái)被移動(dòng)，其可以直接和/或間接地物理地移動(dòng)置于該手術(shù)臺(tái)上的患者、鉸接臂、末端執(zhí)行器和/或成像設(shè)備。手術(shù)臺(tái)移動(dòng)可以響應(yīng)于使用者命令以平移和/或旋轉(zhuǎn)手術(shù)臺(tái)。在一些實(shí)施例中，鉸接臂可以具有處于浮動(dòng)狀態(tài)的一組關(guān)節(jié)，使得該手術(shù)臺(tái)可以直接和/或間接地移動(dòng)浮動(dòng)關(guān)節(jié)。在過(guò)程630，末端執(zhí)行器、成像設(shè)備和/或虛擬坐標(biāo)框架被移動(dòng)，以在手術(shù)臺(tái)移動(dòng)時(shí)保持與該手術(shù)臺(tái)的臺(tái)面的相對(duì)距離和取向。例如，如果該臺(tái)面向上移動(dòng)，則在過(guò)程630，末端執(zhí)行器、成像設(shè)備和虛擬坐標(biāo)框架也向上移動(dòng)。同樣，如果該臺(tái)面旋轉(zhuǎn)，則成像設(shè)備、末端執(zhí)行器和虛擬坐標(biāo)框架沿著與該臺(tái)面的軸線相同的軸線旋轉(zhuǎn)。以這種方式，對(duì)于查看由成像設(shè)備捕捉的圖像的使用者，該使用者將感知在手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)期間在移動(dòng)時(shí)不保持與該手術(shù)臺(tái)的取向的任何東西(例如，未固定的患者解剖結(jié)構(gòu))。相反地，該使用者將感知該臺(tái)面和對(duì)象被約束到該臺(tái)面或使該臺(tái)面的取向保持靜止。在一些示例中，對(duì)于該末端執(zhí)行器和成像設(shè)備的運(yùn)動(dòng)可以是通過(guò)器械拖動(dòng)的近似。在一些示例中，對(duì)于末端執(zhí)行器和成像設(shè)備的移動(dòng)可以是一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)的補(bǔ)償移動(dòng)，以在手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)期間保持末端執(zhí)行器相對(duì)于臺(tái)面的相對(duì)位置。在一些示例中，虛擬坐標(biāo)框架的移動(dòng)基于手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)期間的手術(shù)臺(tái)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和/或臺(tái)面運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。例如，虛擬坐標(biāo)框架可以相對(duì)于臺(tái)面被鎖定，并且當(dāng)臺(tái)面移動(dòng)時(shí)，虛擬坐標(biāo)框架也被移動(dòng)以保持與臺(tái)面的取向和位置。過(guò)程630可以實(shí)現(xiàn)圖5的過(guò)程如過(guò)程540-570中的一個(gè)或多個(gè)。在過(guò)程640，使用者控件和命令被連續(xù)配置為，在該手術(shù)臺(tái)根據(jù)過(guò)程620移動(dòng)時(shí)，在虛擬坐標(biāo)、末端執(zhí)行器和/或成像設(shè)備根據(jù)過(guò)程630隨著該手術(shù)臺(tái)移動(dòng)時(shí)，相對(duì)于該虛擬坐標(biāo)框架來(lái)移動(dòng)該末端執(zhí)行器。在一些實(shí)施例中，可以使用圖5的過(guò)程590-595來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程640。如以上討論并在此進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)的，圖6僅僅是不應(yīng)過(guò)度地限制權(quán)利要求書(shū)的范圍的一個(gè)示例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到許多變化、替換和修改。根據(jù)一些實(shí)施例，可以用與圖6中暗示的順序不同的順序來(lái)執(zhí)行過(guò)程610-640中的一個(gè)或多個(gè)。在一些示例中，過(guò)程610-640中的一個(gè)或多個(gè)可以用任何順序和/或部分或全部并行地執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，可以省略/忽略一個(gè)或多個(gè)過(guò)程610-640?？刂茊卧囊恍┦纠?如控制單元130)可以包括非暫時(shí)性的、有形的機(jī)器可讀介質(zhì)，其包括當(dāng)由一個(gè)或多個(gè)處理器(例如處理器140)運(yùn)行時(shí)可使得該一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行方法500的過(guò)程的可執(zhí)行代碼?？砂ǚ椒?00的步驟的一些普通形式的機(jī)器可讀介質(zhì)例如是軟盤(pán)、軟磁盤(pán)、硬盤(pán)、磁帶、任何其他磁性介質(zhì)、cd-rom、任何其他光學(xué)介質(zhì)、穿孔卡、紙帶、具有孔洞圖案的任何其他物理介質(zhì)、ram、prom、eprom、flash-eprom、任何其他存儲(chǔ)器芯片或盒、和/或處理器或計(jì)算機(jī)適于讀取的任何其他介質(zhì)。盡管說(shuō)明性實(shí)施例已被示出并描述，但是在前面的公開(kāi)中可以預(yù)計(jì)許多各種不同的修改、變化和替換，并且在某些情況下，可以采用這些實(shí)施例的一些特征而無(wú)需相應(yīng)使用其他特征。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到許多變化、替換和修改。因而，本發(fā)明的范圍應(yīng)僅受到所附權(quán)利要求書(shū)的限制，并且應(yīng)領(lǐng)會(huì)到，應(yīng)寬泛地并且是以一種與在此公開(kāi)的實(shí)施例的范圍相一致的方式來(lái)解釋該權(quán)利要求書(shū)。當(dāng)前第1頁(yè)12當(dāng)前第1頁(yè)12