校准器械接口

技术领域

本发明涉及校准手术机器人系统中的器械的器械接口。该校准使用指示器械的关节的使用的使用数据。

背景技术

使用机器人来辅助和执行手术是已知的。图1示出了典型的手术机器人100，该手术机器人由基座108、臂102和器械105构成。基座支撑机器人，并且本身刚性地附接到例如手术室地面、手术室天花板或推车。臂在基座与器械之间延伸。臂借助于沿其长度的多个柔性关节103而铰接，所述多个柔性关节用于将手术器械相对于患者定位在期望位置。手术器械附接到机器人臂的远端104。手术器械在端口107处穿过患者101的身体，以便进入手术部位。该器械在其远端包括用于执行医疗程序的末端执行器106。

图2示出了用于执行机器人腹腔镜手术的典型手术器械200。手术器械包括器械接口201，手术器械借助于该器械接口连接到机器人臂。轴202在接口201与铰接部203之间延伸。铰接部203端接于末端执行器204。在图2中，一对锯齿状钳夹被示出为末端执行器204。铰接部203允许末端执行器204相对于轴202移动。期望通过铰接部向末端执行器204的运动提供至少两个自由度。器械接口被构造成联接到器械可接合的机器人臂的臂驱动组件。当器械与臂接合时，器械接口与驱动组件接合，从而将驱动力传递到器械。

图3示出了具有从基座301延伸的臂300的外科机器人。该臂包括多个刚性肢体302。肢体通过转动关节303联接。最近侧的肢体302a通过近侧关节303a联接到基座。它和其他肢体通过另外的关节303串联联接。适当地，腕部304由四个单独的转动关节组成。腕部304将臂的一个肢体(302b)联接到最远侧肢体(302c)。最远侧肢体302c承载手术器械306的附接件305。臂的每个关节303具有一个或多个电机307，所述电机可以被操作以在相应的关节处引起旋转运动，以及一个或多个方位和/或扭矩传感器308，所述方位和/或扭矩传感器提供关于该关节处的当前配置和/负荷的信息。适当地，电机被布置在它们驱动其运动的关节的近侧，以便改善重量分布。为了清楚起见，在图3中仅示出了一些电机和传感器。臂通常可以如专利申请PCT/GB2014/053523(WO 2015/132549)中所述。

臂端接于附接件305以与器械306相接。适当地，器械306采取关于图2描述的形式。器械的直径小于8mm。适当地，器械的直径为5mm。器械可以具有小于5mm的直径。器械直径可以是轴的直径。器械直径可以是铰接部的轮廓的直径。适当地，铰接部的轮廓的直径与轴的直径匹配或比轴的直径窄。附接件305包括用于驱动器械的铰接部的驱动组件。驱动组件的可移动接口元件机械地接合器械接口的相应的可移动接口元件，以便将驱动力从机器人臂传递到器械。在典型手术期间，一种器械会数次更换为另一种器械。因此，在手术期间，器械可附接到机器人臂且可从机器人臂拆卸。驱动组件接口和器械接口的特征有助于它们在彼此接合时的对准，从而降低它们需要由用户对准的准确性。

器械306包括用于执行手术的末端执行器。末端执行器可以采用任何合适的形式。例如，末端执行器可以是平滑的钳夹、锯齿状钳夹、夹持器、一对剪切钳、用于缝合的针、相机、激光器、刀、吻合器、烧灼器、抽吸器。如关于图2所述，所述器械包括器械轴与末端执行器之间的铰接部。铰接部包括允许末端执行器相对于器械的轴移动的若干关节。铰接部中的关节由例如线缆的驱动元件致动。这些驱动元件在器械轴的另一端固定到器械接口的接口元件。因此，机器人臂按如下方式将驱动力传递到末端执行器：驱动组件接口元件的移动使器械接口元件移动，所述器械接口元件的移动使驱动元件移动，所述驱动元件的移动使铰接部的关节移动，所述关节的移动使末端执行器移动。

用于电机、扭矩传感器和编码器的控制器分布在机器人臂内。控制器经由通信总线连接到控制单元309。控制单元309包括处理器310和存储器311。存储器311以非暂态方式存储软件，软件可由处理器执行，以控制电机307的操作以使臂300以本文所述的方式操作。具体而言，软件可以控制处理器310以使电机(例如经由分布式控制器)根据来自传感器308的输入以及来自外科医生命令接口312的输入进行驱动。控制单元309联接到电机307，以根据由软件的执行所产生的输出来驱动它们。控制单元309联接到传感器308以接收来自传感器的感测输入，并且联接到命令接口312以从其接收输入。例如，相应的联接可以各自是电缆或光缆，和/或可以通过无线连接来提供。命令接口312包括一个或多个输入装置，由此用户可以期望的方式请求末端执行器的运动。输入装置例如可以是可手动操作的机械输入装置，诸如控制手柄或操纵杆，或非接触式输入装置，诸如光学手势传感器。存储在存储器311中的软件被配置为根据预定的控制策略对这些输入作出响应，并且使臂的关节和器械相应地移动。控制策略可以包括安全特征，其响应于命令输入而调节臂和器械的运动。因此，总的来说，命令接口312处的外科医生可以控制器械306移动以执行期望的手术程序。控制单元309和/或命令接口312可以远离臂300。

所图示的外科机器人包括单个机器人臂。其它外科机器人系统可以包括多个外科机器人和/或多个机器人臂。例如，其它示例外科机器人系统可以包括具有多个机器人臂的外科机器人，所述多个机器人臂各自可以接收和操纵外科器械，或者它们可以包括多个外科机器人，所述多个外科机器人各自具有可以接收和操纵外科器械的机器人臂。

臂102端接于附接件以与器械相接，所述附接件的实例可在图4中看到。附接件包括用于驱动器械105的铰接部的驱动组件。驱动组件接口400与器械接口相接，所述器械接口的实例在图5中500处示出。驱动组件的可移动接口元件401、402、403接合器械接口的相应的可移动接口元件502，以便将驱动力从机器人臂102传递到器械105。在图4和图5所示的实例中，驱动组件接口元件包括突出翅片401、402、403，并且器械接口的接口元件包括用于接收翅片的杯部502。翅片和杯部都可以无论哪种方式以圆形提供。在一些实施方式中，驱动组件接口元件包括杯部，并且器械接口的接口元件包括可收纳在杯部中的翅片。可以提供相应的驱动组件接口元件和相应的器械接口元件彼此接合的其它方式。驱动组件接口元件的线性运动引起器械接口的接口元件的对应线性运动。

图6是典型器械的器械接口的驱动机构的示意图。在图6所示的驱动机构中，驱动组件接口元件602包括杯部，且器械接口元件604包括可收纳在杯部602中的翅片。(机器人臂的)驱动组件接口元件602与器械的器械接口元件604接合。在图6中，驱动元件606在一端固定到器械接口元件604，并且在另一端经由关节610固定到末端执行器608。关节形成铰接部203的一部分。驱动组件接口元件602与器械接口元件604接合，使得驱动组件接口元件的运动传递到器械接口元件，从而产生器械接口元件的对应运动。器械接口元件固定到驱动元件，使得器械接口元件604的运动被转换成驱动元件606的运动。由于驱动元件也固定到末端执行器608，所以器械接口元件的运动被直接转换成末端执行器的运动。因此，驱动组件接口元件的运动产生末端执行器的运动。机器人臂102按如下方式将驱动力传递到器械105的末端执行器608：驱动组件接口元件602的移动使器械接口元件604移动，所述器械接口元件的移动使驱动元件606移动，所述驱动元件的移动使铰接部203的关节610移动，所述关节的移动使末端执行器608移动。在此实例中，驱动组件接口元件的移动根据一组固定参数(驱动元件的长度、关节的摩擦等)而转换成末端执行器的移动。以此方式，驱动组件接口元件的位置与末端执行器之间的关系是固定的。

发明内容

提供此发明内容以介绍下文在具体实施方式中进一步描述的构思的选择。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

根据本发明的一个方面，提供了一种校准手术机器人系统中的器械的器械接口的方法，所述手术机器人系统包括机器人，所述机器人具有基座和臂，所述臂从所述基座延伸到驱动组件，所述驱动组件用于与所述器械接口接合以将驱动力传递到所述器械，所述器械接口被构造成经由驱动元件驱动所述器械的关节，所述方法包括：获得指示所述器械的关节的使用的使用数据；将所述使用数据与所述关节的关节移动最大范围和所述关节的预期关节移动模型中的一者或两者进行比较；通过所述比较确定校准偏移以调整被布置成驱动所述关节的驱动元件的控制关系；以及使用所述校准偏移来调整所述驱动元件的控制关系，以便校准所述器械接口。

确定所述校准偏移可包括根据所述比较确定偏差值，所述偏差值指示关节使用偏离预期关节使用的偏差；以及根据所述偏差值确定所述校准偏移。所述驱动元件的控制关系可包括所述驱动元件的定位，并且调整所述控制关系可包括使用所述校准偏移来调整所述驱动元件的定位。

所述驱动元件的控制关系可包括被布置成驱动所述驱动元件的齿轮装置的构造，并且调整所述控制关系可包括使用所述校准偏移来调整所述齿轮装置的构造。调整所述控制关系可包括从第一齿轮比改变为第二齿轮比，移动所述驱动元件，以及从所述第二齿轮比改变回到所述第一齿轮比。

所述驱动元件的控制关系可包括所述驱动元件的张力，并且调整所述控制关系可包括使用所述校准偏移来调整所述驱动元件的张力。

所述方法可包括从存储器和/或从所述器械获得所述使用数据。所述使用数据可包括所述器械的关节的关节角度数据。所述使用数据可包括被配置成驱动所述器械的关节的器械驱动器的器械驱动器位置数据。可以基于以下各项中的一者或多者获得所述使用数据：器械类型、待使用所述器械执行的程序、待使用所述器械执行的程序中的阶段、待使用所述器械执行的程序内的动作、所述器械附接的手术机器人系统的ID，以及外科医生ID。

将所述使用数据与所述关节的关节移动最大范围进行比较可包括使用器械驱动器位置和/或关节角度位置的概率密度、机器学习算法、统计分析技术和拟合优度技术中的至少一者。

确定所述校准偏移可包括根据所述使用数据与器械驱动器位置和/或所述关节的关节移动的相应最大范围的比较来识别特征器械驱动器位置和/或关节角度，并且所述方法可包括根据所述特征器械驱动器位置和/或关节角度确定所述校准偏移。确定所述校准偏移可包括计算所述特征器械驱动器位置和/或关节角度与器械驱动器位置和/或所述关节的关节移动的最大范围的中点之间的差。

调整所述驱动元件的定位可包括：使器械接口元件与所述驱动元件分离，修改所述驱动元件相对于所述器械接口元件的位置，以及将所述接口元件重新联接到所述驱动元件。

所述方法可包括使用经校准的器械接口驱动所述关节。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于校准手术机器人系统中的器械的器械接口的器械接口校准器，所述手术机器人系统包括机器人，所述机器人具有基座和臂，所述臂从所述基座延伸到驱动组件，所述驱动组件用于与所述器械接口接合以将驱动力传递到所述器械，所述器械接口被构造成经由驱动元件驱动所述器械的关节，所述校准器被配置成：获得指示所述器械的关节的使用的使用数据；将所述使用数据与所述关节的关节移动最大范围和所述关节的预期关节移动模型中的一者或多者进行比较；根据所述比较确定校准偏移以调整被布置成驱动所述关节的驱动元件的控制关系；以及通过调整所述关节的驱动元件的控制关系来输出所述校准偏移以用于校准所述器械接口。

所述校准器可被配置成：通过根据所述比较确定偏差值来确定所述校准偏移，所述偏差值指示关节使用偏离预期关节使用的偏差；并且根据所述偏差值确定所述校准偏移。所述驱动元件的控制关系可包括所述驱动元件的定位，并且调整所述控制关系可包括使用所述校准偏移来调整所述驱动元件的定位。所述驱动元件的控制关系可包括以下各项中的一者或多者：被布置成驱动所述驱动元件的齿轮装置的构造，并且调整所述控制关系包括使用所述校准偏移来调整所述齿轮装置的构造；所述驱动元件的张力，并且调整所述控制关系包括使用所述校准偏移来调整所述驱动元件的张力。

所述校准器可被配置成从存储器和/或从所述器械获得所述使用数据。所述使用数据可包括器械驱动器位置数据和/或所述器械的关节的关节角度数据。所述校准器可被配置成基于以下各项中的一者或多者获得所述使用数据：器械类型、待使用所述器械执行的程序、待使用所述器械执行的程序中的阶段、待使用所述器械执行的程序内的动作、所述器械附接的手术机器人系统的ID，以及外科医生ID。

所述校准器可被配置成通过使用器械驱动器位置和/或关节角度位置的概率密度、机器学习算法、统计分析技术和拟合优度技术中的至少一者来将所述使用数据与所述关节的关节移动最大范围进行比较。

所述校准器可被配置成通过根据所述使用数据与器械驱动器位置和/或所述关节的关节移动的最大范围的比较以识别特征器械驱动器位置和/或关节角度，来确定所述校准偏移，并且所述校准器可被配置成根据所述特征器械驱动器位置和/或关节角度确定所述校准偏移。所述校准器可被配置成通过计算所述特征器械驱动器位置和/或关节角度与器械驱动器位置和/或所述关节的关节移动的最大范围的中点之间的差来确定所述校准偏移。

本文所述的任何方面的任何特征可与本文所述的任何方面的任何其他特征组合。任何装置特征都可以被重写为方法特征，反之亦然。仅仅为了简洁起见，这些没有被完全地写出。

附图说明

现在将参考附图以举例的方式描述本发明。

在附图中：

图1示出了执行手术程序的手术机器人；

图2示出了手术器械；

图3示出了手术机器人；

图4示出了手术机器人臂的驱动组件接口；

图5示出了手术器械的器械接口；

图6示出了器械的驱动机构；

图7a示出了用于器械的器械驱动器的驱动组件接口元件位置数据；

图7b示出了在重新归零之后的图7a的驱动组件接口元件位置数据；

图8示出了器械接口的另一实例；

图9示出了与器械接口元件互锁的驱动组件接口元件的实例；

图10示出了驱动元件与器械接口元件之间的联接的实例；

图11示出了驱动元件与器械接口元件之间的联接的另一实例；

图12示出了驱动元件与器械接口元件之间的联接的另一实例；

图13示出了驱动元件与器械接口元件之间的联接的另一实例；

图14示出了校准器械的器械接口的方法；以及

图15示出了示例性的基于计算的装置的部件。

具体实施方式

以下描述以举例的方式呈现，以使本领域技术人员能够制造和使用本发明。本发明不限于本文所述的实施例，并且对所公开的实施例的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的。实施例仅通过示例的方式来描述。

以下描述在手术机器人系统的上下文中描述了本发明的技术，尽管下文描述的特征不限于此类系统，而是可以更一般地应用于机器人系统。在一些实例中，本发明技术可以应用于远程操作的机器人系统。机器人系统可以包括制造系统，例如车辆制造系统、零件处理系统、实验室系统和操纵器，例如用于危险材料的操纵器或手术操纵器。

当使用线性致动器控制关节(例如，旋转关节)的驱动力时，关节的运动范围可以大于致动器的运动范围。具有末端执行器的器械可安装到机器人臂。末端执行器围绕器械的多个关节驱动。机器人臂可以产生驱动力，所述驱动力被传递到器械。适当地，机器人臂包括驱动组件，所述驱动组件具有可与器械接口接合的驱动组件接口元件，所述器械接口具有器械接口元件，从而将驱动力从机器人臂传递到器械。驱动组件接口元件是可线性移动的。器械接口元件可相应地线性移动。器械接口元件的移动被布置成引起末端执行器的部分围绕末端执行器的一个或多个关节的移动。

因此，线性可致动驱动组件接口元件驱动线性可移动器械接口元件以驱动末端执行器关节的旋转运动。关节可以具有比线性可移动器械接口元件的移动范围更大的移动(例如角移动)范围。这意味着，器械接口元件在其整个移动范围内的移动可能不足以控制关节在其(相对较大的)移动范围的一部分内的移动。

在此类系统中，例如当关节的使用不同于该关节的预期使用时，能够识别关节的使用偏差是有用的。关节的这种预期使用通常可以处于该关节的关节移动范围的中间。适当地确定校准偏移，通过该校准偏移调整由器械接口对关节的控制。此调整可使器械接口能够更容易地在整个关节的期望移动范围内控制关节。因此，可以识别使用偏差并校准器械接口，以便补偿此类使用偏差。这改善了由器械接口实现的对关节的控制。

在下文中，将参考联接到用于驱动单个关节的单个驱动元件的单个器械接口元件来描述本技术。更一般地，本文所述的技术适用于多个器械接口元件，每个器械接口元件联接到用于驱动相应的关节的相应的驱动元件。

机器人手术系统使得能够从手术程序收集遥测数据。此类遥测数据可以例如在手术程序期间实时分析，或者例如在已执行手术程序(或多于一个手术程序)之后非实时分析。由手术机器人系统捕获的遥测数据适当地包括与一个或多个关节的角位置有关的数据。此遥测数据允许分析系统性能，并且为帮助设计系统中的未来修改提供证据。本技术旨在通过分析与驱动器械末端执行器的关节的使用有关的所收集数据并在此基础上重新校准器械来优化器械自由度的范围。在手术机器人系统的一个实例中，机器人臂的关节可以从J1(其将机器人臂的第一刚性长度联接到臂安装在其上的基座，即臂的近端)朝向臂的远端渐进地编号。在一个实施方式中，实现器械末端执行器移动的关节被标记为J9、J10和J11。

参考图4，用于关节J9-J11的驱动器可形成机器人臂驱动组件的一部分。J9-J11驱动器可适当地操作以控制驱动组件接口元件401、402、403的移动。在图4所示的实例中，有三个驱动组件接口元件。每个驱动组件接口元件由J9-J11驱动器中的相应驱动器驱动。每个驱动组件接口元件被布置成与相应的器械接口元件接合。在其他实例中，可能有更少或更多的驱动组件接口元件，这些驱动组件接口元件可以由对应数目的驱动器驱动，并且可以与对应数目的器械接口元件接合。

驱动组件接口元件401、402、403可在驱动组件接口中沿着相应的线性路径409、410、411驱动。(用于关节J9-J11的)器械驱动器各自具有12mm的总行程长度。也就是说，每个器械驱动器可操作以沿着总长度为12mm的线性路径驱动其对应的驱动组件接口元件。驱动器的其他总行程长度也是可能的。每个器械驱动器的总行程长度不必相同。器械驱动器的总行程长度不必与该器械驱动器驱动的接口元件在驱动组件接口中沿着的线性路径的长度相同。参考图4，可以看出，中心线性路径410比外部两个路径409、411短。被配置成驱动中心接口元件402的器械驱动器可以与被配置成驱动外部两个接口元件401、403的器械驱动器相同。适当地，器械驱动器的总行程长度与该驱动器驱动的接口元件沿着其移动的线性路径长度相同或比所述线性路径长度更大。在一个实例中，中心驱动组件接口元件被布置成沿着其移动的线性路径长度为从中心零位置±2.8mm。外部两个驱动组件接口元件被布置成沿着其移动的线性路径长度各自为从中心零位置±6.6mm。

每个器械驱动器的(初始)零位置位于行程的中点。对于驱动器的最佳使用，使用分布应类似于关于中点的分布，例如对称分布，例如高斯分布。这意味着驱动器将主要在行程的中间区域操作，并且不经常需要在行程的最外侧区域操作。通过分析驱动器械关节J9-J11的器械驱动器的位置数据，可以识别使用至少一个器械驱动器时的偏差。

一旦已识别出关于关节的偏差，就可以确定校准偏移以用于调整相关器械驱动器对该关节的控制。此方法可用于具有比驱动那些器械关节的致动器更大的运动范围的那些器械关节。能够识别和补偿使用偏差对于将关节的运动范围增加由偏差(β)确定的量非常有用。为了重新校准或“重新归零”器械而遵循的步骤可以包括：

·获得给定器械使用情况的使用数据。

可以在程序期间捕获使用数据。可以获得早期程序的使用数据。在程序期间捕获的数据可以与关于先前程序获得的数据组合。

器械使用情况可以是特定类型的器械的使用、特定程序或程序的一部分中的器械的使用、特定外科医生(例如，与机器人系统中的特定外科医生ID相关联的外科医生)对器械的使用等中的任何一者或多者。

·确定使用偏差(β)。可以以从概率密度(例如，模式、中值)的简单分析到机器学习算法的各种方式执行对所获得的使用数据的分析以及对使用偏差的确定。该分析可以包括统计分析内的各种技术，以测量例如所计算的概率密度与所测量的概率密度的拟合优度。

·调整驱动元件的控制关系，所述驱动元件将可围绕所述关节(例如，器械的钳夹)旋转的末端执行器的可移动部分联接到器械接口元件。

例如，在器械被构造为对准构造(对于夹持器工具，其可以是器械的钳夹是笔直的且闭合的情况)时，可以调整器械接口元件相对于驱动元件(例如，驱动线缆)的位置。调整可以是机械调整。可以调整末端执行器关节与器械接口元件之间的有效驱动线缆长度。适当调整控制关系，使得器械接口元件采用的位置等于联接到器械驱动器的驱动组件接口元件的初始零位置加上(与该驱动组件接口元件有关的)该特定关节的使用偏差(β)。此方法使得当器械以允许控制关系重新归零的方式附接到臂时，驱动组件接口元件和器械接口元件能够彼此接合。

·更新与器械校准有关的软件参数，以便考虑使用偏差(β)，并且器械的运动学是准确的。

本文所述的技术尤其可用于使用线性驱动件来致动旋转关节的机器人系统，因为线性驱动件具有更有限和更明确的运动范围。增加此类线性驱动件的运动范围通常将损害驱动机构的紧凑性。相比之下，旋转驱动件往往具有更大的运动范围，因为这些旋转驱动件可以无限地旋转(或至少实际上如此)。

适当地，控制关系在软件中也至少部分地可调整。软件可以使得能够修改与器械运动学有关的参数。对参数的这种修改可以使得能够调整控制关系。

考虑到本文所提及的使用数据的各个方面，例如对于每种程序(或程序的特定部分)或器械类型，对使用数据的分析可以显示从外科医生到外科医生的偏差的不同的证据。可能需要定制校准偏差以适应每个个别情况的特定需求。在某些布置中，这可以通过组合多个偏差来实现。可以根据重要性和/或用户偏好对偏差进行加权。例如，在关于外科医生ID确定第一偏差β

可以在器械的操作期间计算或更新使用偏差。在此类情况下，加权系数可以随器械的移动、器械的末端执行器的姿态以及该末端执行器和/或器械的先前移动中的一者或多者而变化。方便地，对所有器械关节(在本文所论述的实例中是三个)的使用数据的分析允许评估用户有多喜欢使用系统。

可以基于使用数据映射到用于表征一个或多个关节的移动(例如，使用R

在某些情况下，通过齿轮减少牺牲运动范围以获得更多扭矩可能是有用的。在这些情况下，可以基于预期需要更多扭矩的运动范围(例如，程序或程序的一部分)来校准器械。

一种校准器械接口的方法包括获得指示器械的关节的使用的使用数据。使用数据与关节的关节移动最大范围进行比较。可以另外或替代地将使用数据与例如特定场景中的关节的预期关节移动模型进行比较。所述模型可以是给定的概率密度函数。根据所述比较确定校准偏移以调整被布置成驱动关节的驱动元件的控制关系。使用校准偏移调整控制关系，从而校准器械接口。

适当地，可以使用器械接口校准器执行所述方法。器械接口校准器可用于校准手术机器人系统中的器械的器械接口，所述手术机器人系统包括机器人，所述机器人具有基座和臂，所述臂从基座延伸到驱动组件，所述驱动组件用于与器械接口接合以将驱动力传递到器械。器械接口被构造成经由驱动元件驱动器械的关节。校准器被配置成：获得指示器械的关节的使用的使用数据；将使用数据与关节的关节移动最大范围进行比较，和/或将使用数据与关节的预期关节移动模型进行比较；根据所述比较确定校准偏移以调整被布置成驱动关节的驱动元件的控制关系；以及

通过调整所述关节的驱动元件的控制关系来输出所述校准偏移以用于校准所述器械接口。关节的预期关节移动是例如在特定场景中预期的关节移动。所述模型可以是给定的概率密度函数。

现在参考图7a和7b，其示出了在手术使用针保持器工具(图7a)和重新归零的针保持器工具(图7b)25小时后的驱动组件接口元件位置数据。在图7a中，在702处示出了J9驱动器的概率密度数据。将高斯分布拟合到此数据使得在(x轴上)大约-1mm的位置处识别峰值(由虚线704示出)。因此，可以识别出1mm的偏差。对J9的驱动器应用1mm的偏移可引起此概率密度数据偏移，使得分布围绕驱动器的零位置居中(参见图7b)。

确定校准偏移可包括：根据比较确定偏差值，该偏差值指示关节使用偏离预期关节使用的偏差；以及根据该偏差值确定校准偏移。在上述实例中，偏差值被确定为拟合到使用数据的分布的峰值与零位置之间的差，在该零位置，可以预期使用是居中的。此实例中的校准偏移与偏差值相反，以便朝向零位置移动分布。在其它实例中，偏差值可以被缩放以获得校准偏移。校准偏移可以是偏差值的某种其它函数。校准偏移可以根据一个或多个器械关节的使用数据和/或末端执行器的当前位置来计算。

可以另外或替代地使用其它代表性参数，例如关节使用值的平均值、众数或中值来计算偏差。校准偏移可以使用这些平均值、众数和中值中的一个或组合来计算。可以使用分别指示数据中存在多少差异或偏差的差异值和/或偏差值计算校准偏移。此类值可以包括例如R

可以通过将对应的驱动组件接口元件驱动到行程范围的一端来获得器械驱动器的运动范围内的零位置。整个行程范围是已知的。这使得能够将零位置设置在行程结束时的驱动组件接口元件的位置处加上行程长度的一半。在替代方案中，驱动组件接口元件可被驱动到行程范围的两端和设置在中点处的零位置。零位置可以通过使一个或多个传感器定位在中点处来设置，使得每当驱动组件接口元件被驱动超过中点时，就感测到驱动组件接口元件。零位置可以基于关节，通过使一个或多个传感器定位在关节旋转的中点处来设置，使得每当关节被驱动超过其中点时，就感测到关节。

被布置成驱动关节的驱动元件的控制关系可包括使用驱动元件实现的控制关系。被布置成驱动关节的驱动元件的控制关系可包括与使用驱动元件驱动关节相关联的控制关系。控制关系可包括器械接口与关节之间的关系，例如，器械接口的器械接口元件与关节之间的关系。控制关系可包括器械接口元件与驱动元件的一部分和/或驱动元件的一部分与关节之间的关系。

调整控制关系可包括物理地修改将器械接口元件连接到关节的驱动元件的一部分的长度。例如，关节与器械接口元件之间的物理关系可以由线性函数建模，其中f(x)＝p+qx。在此实例中，q可保持相同且p可改变。p可表示控制关系中的偏移。q可表示控制关系中的增益。优选地，在这种控制关系中，p和q可彼此独立地调整。

驱动元件的控制关系适当地包括驱动元件的定位。调整控制关系包括将驱动元件的定位调整校准偏移。驱动元件的定位适当地是相对于器械接口的位置，例如相对于器械接口元件的位置。

调整驱动元件的定位适当地包括使器械接口元件与驱动元件分离，修改驱动元件相对于器械接口元件的位置，以及将接口元件重新联接到驱动元件。

当器械接口元件联接到驱动元件时，器械接口元件的移动引起驱动元件的移动。驱动元件的移动距离可以与器械接口元件的移动距离相同。例如，当器械接口元件夹持到充当驱动元件的驱动线缆时，器械接口元件移动2mm将直接引起驱动线缆移动2mm。适当地，当器械接口元件与驱动元件分离时，器械接口元件的移动独立于驱动元件的移动。也就是说，器械接口元件的移动不会引起驱动元件的移动。可能存在器械接口元件的移动引起驱动元件移动较大或较小量的另一种状态。例如，器械接口元件在此另一种状态下移动2mm可能引起驱动元件移动超过2mm或小于2mm。

可以各种方式实现对驱动元件的定位的调整。调整驱动元件的定位可包括机械地调整驱动元件的定位。例如，当接口元件通过诸如螺钉紧固夹钳的夹持机构联接到驱动元件时，可以通过拧开螺钉紧固夹钳的螺钉来实现使器械接口元件与驱动元件分离，以便松开夹钳。当松开时，夹钳能够相对于驱动元件移动。在根据需要重新定位夹钳之后，可以拧紧螺钉以将器械接口元件牢固地联接到驱动元件。

现在参考图8，其示出了器械接口800的实例。器械接口包括三个器械接口元件802、804、806，每个器械接口元件由相应的联接机构联接到相应的驱动元件808、810、812。在所示的实例中，联接机构包括螺钉，所述螺钉被构造成将驱动元件可释放地固定到器械接口元件。如图所示，驱动元件包括驱动线缆。可以通过拧松将驱动线缆固定到器械接口元件的螺钉使得器械接口元件可移动而不会引起驱动线缆的对应移动，将器械接口元件相对于驱动线缆移动校准偏移，以及拧紧螺钉使得器械接口元件的后续移动将引起驱动线缆的对应移动来实现对驱动元件的定位的调整。

联接机构的螺钉可以与附接到驱动线缆的凸耳接合。拧紧螺钉可以固定凸耳(和驱动线缆)相对于器械接口元件的位置。拧松螺钉可以实现凸耳(和驱动线缆)与器械接口元件之间的相对移动。用于中心器械接口元件804的螺钉814可在器械接口元件的通道816内移动。通道的长度可确定可在驱动线缆的定位中作出的调整量。螺钉可以在沿着通道的任何所需位置处拧紧。此方法允许校准偏移平滑地变化。在替代方案中，通道可包括在分立位置处的多个凹部。螺钉可接收在任何此类凹部中。在此替代方案中，螺钉的位置是分立的而不是连续可变的，并且因此校准偏移可以采用一组离散值中的一个。在这种布置中，选择作为校准偏移的离散值适当地是与所计算的校准偏移值最接近的离散值。在驱动元件呈具有连续环的线缆形式的实施方式中，线缆可借助于可释放联接件(例如拧紧螺钉)相对于器械接口元件(802、804、806)固定。可释放联接件适当地被构造成例如通过按压驱动元件而作用于驱动元件上。在此布置中，驱动线缆可相对于器械接口元件定位在任何期望位置。

驱动组件接口元件和器械接口元件之间的相接可以采用不同于图4和图5所示的形式。例如，接口元件可以沿着臂和器械的远端部分中的一者或两者的纵向轴线对准。在这种构造中，可以通过推拉布置，例如纵向可移动杆，来传递驱动力。驱动组件接口元件和器械接口元件可以具有任何期望的互锁形式，其实例在图9中示出。图9示出了通过使可接收到元件上的凹部中的凸耳906突出而与对应的纵向延伸的器械接口元件904互锁的纵向延伸的驱动组件接口元件902。在此布置中，驱动元件(例如驱动线缆)与器械接口元件之间的联接也适当地通过可接收到元件的凹部中的凸耳来实现。在图10中示出了这种布置。器械接口元件在1002处示出。驱动元件包括驱动线缆1004和凸耳1006。凸耳被接收到器械接口元件的凹部1008中，以便将驱动线缆联接到器械接口元件。器械接口元件包括另外的凹部，其中两个1010、1012通过举例示出。可通过改变凸耳1006所在的凹部来实现对控制关系的调整。也就是说，可以通过将凸耳从一个凹部移动到另一个凹部来执行校准。凹部提供凸耳可以位于的分立位置集合。适当地选择最靠近所需凸耳位置的凹部。可选择凸耳的间距以提供所需的校准准确性。因此，在图10所示的实例中，控制关系涉及凸耳和凹部联接。调整控制关系适当地包括使用校准偏移来改变凸耳所在的凹部。

如图11所示，器械接口元件与驱动元件之间的联接可以通过齿条和小齿轮联接。在1102处示意性地示出了器械接口元件。驱动线缆1104由单个环形成，并围绕两个滑轮通过。一个滑轮联接到关节1106，夹持器工具的钳夹1108可围绕所述关节旋转。另一滑轮1110联接到小齿轮1112。小齿轮可与固定到器械接口元件1102的齿条1114接合。器械接口元件1102的移动引起驱动小齿轮的齿条的对应移动。小齿轮的旋转引起滑轮1110的旋转，从而驱动驱动线缆以引起关节1106的旋转。器械接口元件可通过齿条和小齿轮的相对移动使得它们分开(即，图11的竖直方向上的相对移动)而与驱动线缆分离。器械接口元件1102与驱动线缆1104之间的相对移动可以在此脱离构造中进行。齿条和小齿轮可通过它们之间的相对移动(再次在图11的竖直方向上)而重新接合，以便重新联接器械接口元件和驱动线缆。在替代方案中，齿条可以在关节侧上，并且小齿轮可以在器械接口元件侧上。例如，器械接口元件可以联接到环形式的驱动元件，所述环在两个滑轮上延伸，其中一个滑轮附接到小齿轮。小齿轮的旋转可以驱动齿条，该齿条可以直接联接到末端执行器关节，或者经由另一驱动元件联接到末端执行器关节。因此，在此布置中，控制关系涉及齿条和小齿轮联接。调节控制关系适当地包括使用校准偏移调整齿条和小齿轮接合的构造。当通过致动齿条使齿条和小齿轮脱离时，这种布置可以使得能够容易地改变校准偏移。

驱动元件的控制关系可以另外或替代地涉及被布置成驱动驱动元件的齿轮装置的构造。调整控制关系适当地包括使用校准偏移来调整齿轮装置的构造。

驱动元件的移动可以与器械接口元件的移动成比例。例如，在器械接口元件通过齿轮机构联接到驱动元件的情况下，接口元件移动2mm可引起驱动元件移动超过2mm或少于2mm，这取决于齿轮装置。在此类实例中，调整驱动元件的定位可包括使器械接口元件与驱动元件分离，修改驱动元件相对于器械接口元件的位置，以及将器械接口元件重新联接到驱动元件，但不必如此。在一些布置中，齿轮机构是其中的一个实例，可以通过修改齿轮机构的构造来修改驱动元件相对于器械接口元件的位置。例如，调整控制关系可包括从第一齿轮比改变为第二齿轮比，移动驱动元件，以及从第二齿轮比改变回到第一齿轮比。

如图12所示，齿轮装置可包括不同直径的滑轮。驱动元件包括两个线缆环，从而形成近侧驱动元件1202和远侧驱动元件1204。驱动元件包括围绕轮轴1206设置的四个滑轮。近侧驱动元件1202被约束以围绕第一滑轮1208，并且远侧驱动元件1204被约束以围绕第二滑轮1210移动。第二滑轮1210相对于第一滑轮1208旋转固定，使得当第一滑轮旋转时，第二滑轮也旋转。第三滑轮1212和第四滑轮1214也定位在轮轴1206上，并且被构造成围绕第一滑轮1208的轴线旋转。第三滑轮和第四滑轮也相对于第一滑轮旋转固定，使得当第一滑轮1208旋转时，第三滑轮1212和第四滑轮1214也旋转。第一到第四滑轮中的每一个具有直径。每个滑轮的直径与其它滑轮中的每一个的直径不同。在此实例中，第四滑轮1214具有比第一滑轮1208小的直径，但第二滑轮1210和第三滑轮1212的直径都大于第一滑轮1208的直径。

机器人臂驱动组件经由器械接口元件1218将驱动力传递到器械的末端执行器1216。可以移动远侧驱动元件1204，使得其可被约束以围绕第二、第三或第四滑轮中的一个滑轮移动。由于这些滑轮中的每一个具有不同的直径，因此改变远侧驱动元件被约束以围绕其移动的滑轮将改变驱动滑轮(第一滑轮)的直径与从动滑轮(第二滑轮到第四滑轮中的一个滑轮)的直径的比率。

可以通过改变驱动滑轮的直径与从动滑轮的直径的比率来改变近侧驱动元件1202的端部的位移被转换成远侧驱动元件1204的端部的位移的比例。因此，改变远侧驱动元件被约束以围绕其移动的滑轮改变了从器械接口元件1218传递到末端执行器的运动的比例。所示的驱动元件包括驱动机构(未示出)，所述驱动机构包括被构造成允许操作员改变远侧驱动元件被约束以围绕其移动的滑轮的机构。例如，驱动机构可包括变速器、开关或杆。

一个或多个滑轮可以相对于另一个滑轮移动，以便改变驱动元件中的张力。第一滑轮旋转所围绕的轮轴1206可朝向或远离联接到末端执行器1216的滑轮1220的旋转轴线移动。这将相应地使远侧驱动元件1204中的张力分别减小或增大。减小驱动元件中的张力可以允许驱动元件更容易地在第二滑轮1210、第三滑轮1212和第四滑轮1214之间移动。增加驱动元件中的张力可以增加驱动元件与滑轮之间的摩擦。增加驱动元件中的张力可以允许驱动元件更容易地将第二、第三或第四滑轮中的相应一个滑轮的旋转传输到联接到末端执行器的滑轮1220，由此引起末端执行器的移动。

使用此布置，可以通过修改由近侧驱动元件1202的位移引起的远侧驱动元件1204的位移来调整控制关系。可以根据校准偏移来选择由近侧驱动元件的位移引起的远侧驱动元件的位移。

齿轮装置可包括两个截头锥体，如图13所示。器械接口元件1302固定到近侧驱动元件1304。近侧驱动元件1304接合第一截头锥体1306。第一截头锥体具有两个彼此平行的平面圆形面1306a和1306b以及一个弯曲面1306c。圆形面1306a的直径大于圆形面1306b的直径。近侧驱动元件1304被约束以围绕第一截头锥体1306移动。近侧驱动元件1304上的至少一点在最靠近面1306b的第一截头锥体的端部处或朝向该端部固定到第一截头锥体1306的弯曲面1306c。接合元件1308定位在第一截头锥体1306与第二截头锥体1310之间。第二截头锥体1310具有两个平行的平面圆形面1310a和1310b以及一个弯曲面1310c。圆形面1310a的直径小于圆形面1310b的直径。第二截头锥体1310与第一截头锥体1306成180度定向，以便相对于第一截头锥体处于倒置位置。在其它实例中，锥体的平面可能不是圆形的，例如，它们可以是大致椭圆形的。锥体还可以一定角度被截断，使得截头锥体的平面不平行。接合元件1308可移动地接合第一截头锥体1306的面1306c和第二截头锥体1310的面1310c。面1306c和1310c在接合元件接合它们的点处彼此平行。接合元件1308围绕轴线1312旋转。轴线1312平行于笔直线，所述笔直线在接合元件接合面1306c和1310c的点处与所述面完全相交。接合元件的宽度等于第一截头锥体与第二截头锥体之间的距离。远侧驱动元件1314接合第二截头锥体1310。远侧驱动元件1314被约束以围绕第二截头锥体1310移动。远侧驱动元件1314上的至少一点固定到第二截头锥体1310的弯曲面1310c。近侧驱动元件1304和远侧驱动元件1314可以分别使用珠、销、夹子或其它粘合剂固定到第一截头锥体1306和第二截头锥体1310。替代地，第一截头锥体和第二截头锥体的弯曲表面1306c和1310c可包括一个或多个凹槽。近侧驱动元件1304可以位于第一截头锥体1306的弯曲表面1306c的凹槽中。远侧驱动元件1314可以位于第二截头锥体1310的弯曲表面1310c的凹槽中。

在该实例中，机器人臂(未示出)按如下方式将驱动力传递至器械的末端执行器：驱动组件接口元件(未示出)的移动使器械接口元件1302移动，所述器械接口元件的移动使近侧驱动元件1304移动。近侧驱动元件的运动引起第一截头锥体1306的旋转。第一截头锥体的旋转引起接合元件1308的旋转，所述接合元件的旋转引起第二截头锥体1310的旋转。第二截头锥体1310的旋转使驱动元件1314移动，所述驱动元件的移动使关节移动，从而引起末端执行器的移动。

近侧驱动元件1304的位移l1与远侧驱动元件1314的位移l2的比率取决于两个截头锥体的相对旋转。因此，近侧驱动元件的位移与远侧驱动元件的位移的比率随以下各项而变：a)第一截头锥体1306在近侧驱动元件接合第一截头锥体的点处的直径d1a；b)第二截头锥体1310在远侧驱动元件接合第二截头锥体的点处的直径d2a；c)第一截头锥体1306在接合元件1308接合第一截头锥体的点处的直径d1b；和d)第二截头锥体1310在接合元件1308接合第二截头锥体的点处的直径d2b。

截头锥体1306和1310可包括一个或多个凹槽。近侧驱动元件1304可以位于第一截头锥体1306的凹槽中。远侧驱动元件1314可以位于第二截头锥体1310的凹槽中。如果每个截头锥体包括多个凹槽，则每个驱动元件可被构造成在相应的凹槽之间移动。例如，可手动调整截头锥体的位置，使得每个锥体与被约束以围绕该锥体移动的相应驱动元件之间的相对位置被改变。手动机构可以是可以拧紧的螺钉。替代地，可使用诸如伺服马达的专用驱动器来改变锥体的位置。由于驱动元件与截头锥体之间的相对位置改变，驱动元件可以在锥体的表面上滑动到不同的凹槽中。因此，在锥体上可能存在多个点(h的值)，驱动元件可以在这些点处接合锥体。因此，可能存在离散数目的可能值d1a和d2a，以及它们之间的离散数目的可能比率。

驱动元件可以另一种方式固定到截头锥体。例如，驱动元件可以使用诸如珠、夹子、销的固定元件或使用粘合剂固定到截头锥体。替代地，驱动元件与截头锥体之间的摩擦可以允许驱动元件接合相应的截头锥体。驱动元件可以被构造成在其弯曲表面上的任何点处接合截头锥体。驱动元件可以被构造成在沿着截头锥体的纵向轴线的任何点处(在h的任何值处)接合弯曲表面。例如，近侧驱动元件1304可以在h的任何值处固定到第一截头锥体1306。因此，可能存在可能值d1a的连续范围。类似地，可能存在可能值d2a的连续范围。

接合元件可包括一个或多个突起，所述一个或多个突起与截头锥体中的一个或多个凹槽或凹口啮合。例如，第一截头锥体可包括在沿着其纵向轴线的不同点(h的不同值)处的多个凹槽。接合元件可以从一个凹槽移动到另一个凹槽。例如，可以手动调整接合元件的位置，使得接合元件与每个截头锥体之间的相对位置被改变。手动机构可以是可以拧紧的螺钉。替代地，可以使用诸如伺服马达的专用驱动器来改变接合元件的位置。在一些实例中，可能需要截头锥体移动以允许接合从一个凹槽转换到另一个凹槽。因此，可能存在接合元件可以与第一截头锥体接合的离散数目的点，以及离散数目的可能值d1b。类似地，可能存在接合元件可以与第二截头锥体接合的离散数目的点，以及离散数目的可能值d2b。因此，可能存在离散数目的可能比率d1b/d2b。

替代地，接合元件可以被构造成以另一种方式与截头锥体接合，使得接合元件可以在沿着它们各自的纵向轴线的任何点处与两个截头锥体接合。因此，可能存在值d1b和d2b的连续范围，以及这两个值之间的比率的可能值的大的连续范围。

接合元件可被构造成在每一个截头锥体的弯曲表面上的任何两个点之间移动。例如，接合元件可以是可以旋转以沿着锥体的旋转轴线移动的球体。在截头锥体不包括凹槽的实例中，接合元件可由于接合元件与锥体之间的摩擦而与截头锥体接合。接合元件能够以类似于带的方式传递摩擦驱动力。

使用该布置，可以通过修改d1a、d1b、d2a、d2b中的任一个或多个的值来调整控制关系。根据校准偏移适当地选择不同值和不同值的比率。

代替或也使用联接机构(例如，螺钉夹持联接机构)进行手动校准，可提供自动调整机构。在执行手动校准的情况下，器械在校准期间通常处于非操作状态。例如，可以在程序开始之前或在程序期间将器械安装到机器人臂之前校准该器械。提供自动调整机构将节省时间和精力，并提高技术的实用性。在一些实例中，在程序期间，可以由自动调整机构调整器械。也就是说，可以在执行程序时更新对器械的控制，以优化执行程序的器械的使用。此方法可以使得器械关节的移动范围最大化，同时可能减少器械接口(以及因此臂驱动组件接口和臂驱动组件)的形状因子。

自动调整机构可包括用于关节J9-J11的驱动器安装到的另外的器械驱动器。适当地，J9、J10和J11驱动器中的每一个都安装到相应的额外驱动器。可以驱动额外驱动器以移动J9-J11驱动器的位置，并且因此移动由这些驱动器驱动的驱动组件接口元件的位置。

自动调整机构可包括用于使一个或多个器械接口元件从相应的驱动元件脱离的脱离机构。可以驱动用于将针对其重新校准控制的关节的器械驱动器以调整器械接口元件和驱动元件的相对位置。脱离机构接着可使器械接口元件和相应的驱动元件彼此重新接合。脱离机构可以使联接机构的夹钳释放以使器械接口元件与驱动元件脱离。脱离机构可以使联接机构的夹钳紧固以重新接合器械接口元件和驱动元件。脱离机构可以使器械接口元件和驱动元件在一个的运动不影响另一个的运动的脱离构造与一个的运动跟随另一个的运动的接合构造之间移动。

当驱动组件接口元件处于零位置，例如在行程范围的中点处时，其位置将是已知的，并且器械接口元件可以沿着其各自的行程范围对应地定位，以便当器械安装到机器人臂时允许驱动组件接口元件与器械接口元件接合。然而，当器械已重新校准时，至少一个器械接口元件的新“零”位置将不在原始零位置。这意味着当所有器械接口元件都移动回到其原始零位置时，末端执行器的构造将与未校准的器械的末端执行器的构造不同。例如，夹持器工具的钳夹可以不再笔直延伸，而是可以成一定角度。对于包装和运输，器械的构造是已知的构造是方便的。这可使得包装更有效和/或减少在运输途中损坏的可能性。器械适当地包括用于存储校准信息的存储器。存储在器械本地的此校准信息可识别器械接口元件的重新校准的零位置。存储器可以在器械附接到机器人臂之前或之时由手术机器人系统读取。存储器可经由器械上的无线收发器无线地读取。存储器可以通过在将器械附接到机器人臂时建立的无线连接来读取。代替或者也将校准信息存储在器械存储器，校准信息可以与器械的器械ID相关联。在将器械附接到机器人臂时，可以查询器械ID，并且可以从机器人系统可访问的存储器位置检索与该器械ID相关联的校准信息。存储器位置可以在机器人系统本地或远离机器人系统。例如，存储器位置可以在远程服务器上。在读取校准信息时，系统可以控制末端执行器关节处于期望位置，例如处于重新归零位置。

当器械接口元件处于重新归零位置时器械附接到机器人臂时，臂驱动组件的驱动组件接口元件可以被构造成沿着其各自的路径移动，并且尝试找到每个驱动组件接口元件可与相应的器械接口元件接合的位置。

替代地，可以将重新校准的器械与处于原始零位置的器械接口元件一起存储和/或运输，使得末端执行器可以处于不同的构造(例如，不是笔直的)。这使得器械能够容易地安装到机器人臂，因为器械接口元件由此可以容易地与驱动组件接口元件接合。与之前一样，可以获得校准信息，从而允许系统将J9-J11驱动器驱动到末端执行器“重新归零”的位置。这可以使得能够方便地将器械安装到机器人臂，同时允许器械的末端执行器通过端口插入，其中末端执行器处于合适的端口插入位置(例如，对于夹持器工具，钳夹闭合且是笔直的)。

驱动元件的控制关系可另外或替代地包括驱动元件的张力。调整控制关系可包括使用校准偏移调整驱动元件的张力。器械可包括内部偏置机构。内部偏置机构可调整以修改驱动元件的有效长度。例如，驱动线缆可以分成多个部分。线缆环可以用诸如螺钉锁的联接装置来闭合，所述联接装置可调整以修改有效的线缆长度。

如本文所述，可针对诸如J9、J10和J11中的一个的单个关节(即，控制末端执行器的移动的关节)确定校准偏移。在一些实施方式中，一个关节的校准偏移可以考虑一个或多个其它关节的移动和/或校准偏移。例如，关于J9确定的校准偏移可基于关于J10和J11中的一者或两者的移动和/或校准偏移来确定。此方法可以通过考虑其它关节(例如J10和J11)中的一者或两者实现关节中的一个关节(例如，J9)的较大运动范围。

在一个实施方式中，用于本文所述的方法中的使用数据可以从存储器获得。使用数据可存储在器械处或与器械相关联的存储器中。存储器适当地是器械上的存储器。使用数据可存储在器械存储器中并经由接口(例如，连同其它器械数据一起)传送到系统。这种布置具有以下优点：特定器械的使用数据是可用的，而与该器械附接到的机器人系统无关。

存储器可以在手术机器人系统本地。例如，存储器可以设置在手术机器人系统的控制台处。使用数据可以位于驻存在机器人系统(例如，控制台或臂)或连接到机器人系统的存储器驱动器上。此方法使得能够在手术机器人系统处整理单一类型的多个器械的使用数据，所述多个器械一次或另一次附接到所述手术机器人系统。单一类型的多个器械不需要全部同时联接到手术机器人系统。因此，给定器械(例如，夹持器工具)的使用数据可以在使用一个或多个夹持器工具的一个或多个程序内建立。

存储器可以远离手术机器人系统。例如，存储器可以设置在手术机器人系统可访问的远程服务器处。使用数据可以在云服务器上且在程序开始时下载。此方法使得能够整理来自多个手术机器人系统和/或多个用户的使用数据。来自多个用户的数据可以与每个用户的单个使用数据相关联。此类使用数据接着可由任何一个手术机器人系统访问。因此，单个系统可以受益于在许多程序内建立的使用数据。

也可以使用这些方法中的任何两种或更多种的组合。

所述方法可包括从器械的一个或多个关节获得使用数据。例如，可以从器械接收使用数据。可在器械的操作之前(例如在设置程序中)从器械接收使用数据。在这种情况下，使用数据包括与一个或多个先前执行的程序有关的数据。可以在器械的操作期间从器械接收使用数据。使用数据可以是或可以包括来自器械的遥测数据，例如来自一个或多个关节的遥测数据。由此获得的使用数据适当地存储在存储器中。例如，在程序期间从关节接收的实时使用数据可以存储在器械存储器和/或手术机器人系统存储器(例如，在手术机器人系统本地，例如在控制台处的存储器)和/或远程存储器(例如，在远离手术机器人系统的服务器的存储器)中。使用数据适当地描述器械的一个或多个关节的移动。

适当地，使用数据包括器械的关节的关节角度数据。例如，使用数据可以包括关节角度和每个关节角度处的器械的使用量度。这可以包括在每个关节的关节移动范围的角度范围内在每个关节角度处，例如在0.5度、1度、2度、5度等的每个分度处花费的时间的量度。使用数据可包括与器械的关节有关的器械驱动器位置数据。例如，使用数据可包括器械驱动器位置和每个位置处的器械的使用量度。这可以包括在该器械驱动器的位置范围内在每个位置处，例如在0.1mm、0.2mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm等的每个分度处花费的时间的量度。

可从运动学控制器或控制器械的一个或多个关节的移动的其它驱动系统获得使用数据。可以通过使用用于感测关节角度的传感器对关节角度进行测量来获得使用数据。可以另外或替代地通过分析发送至用于驱动关节的驱动器的控制信号来获得使用数据。可以另外或替代地使用视频处理技术来获得使用数据，以分析器械的远端的姿态，例如器械的末端执行器的姿态。根据该分析姿态，可以确定与姿态相关联的关节角度。

传感器能够感测特定角度增量的关节角度。驱动器能够以特定角增量驱动关节。可以感测关节角度并且可以驱动关节角度的最小角度增量可以是相同的，但不需要相同。使用数据适当地包括在可能的关节角度的整个范围内每个关节角度的使用量度，其中每个关节角度由最小角度增量分开。此方法可以提高可确定校准偏移的准确性。

另一种方法是对与角度的子范围内的角度的关节使用有关的数据分箱(bin)。以此方式，可形成直方图，其提供每个子范围处的关节使用的度量。所述子范围可以具有任何期望大小，例如关节的0.5度角旋转、1度、2度、5度等。相对较小的子范围大小将带来更准确的校准偏移和/或具有相对较高分辨率的校准偏移，这可产生较高的准确度。然而，使用较小的子范围可以预期产生相对较多的计算。相对较大的子范围大小可带来不太准确的校准偏移和/或具有相对较低分辨率的校准偏移。使用较大的子范围可以预期产生相对较少的计算，这可以例如带来更快的处理。器械驱动器的位置可采用对应分箱(binning)方法。

适当地选择的子范围的大小取决于驱动元件的控制关系的调整。在驱动元件的控制关系在分立阶段中是可调整的情况下，校准偏移的相对较低的分辨率计算可能是足够的。分立阶段相隔越远，分辨率需要越低。因此，在这些情况下，通过使用相对较大大小的子范围来利用可能更快和/或更低成本的处理可能是有利的。具有分立阶段的控制关系的实例是提供多个滑轮(如本文其它地方更详细地论述的)，驱动线缆可以在滑轮上绕过，每个滑轮具有不同的直径。滑轮的直径代表可用调整的分立性质。优选地，校准偏移的计算分辨率与可用调整的分辨率至少相同。此方法可以最大化使用该调整机制可用的分辨率。

相反，在驱动元件的控制关系是平滑可调整的情况下，校准偏移的相对较高的分辨率计算可能是更合适的。因此，在这些情况下，使用相对较小大小的子范围以便增加可以计算的构造偏移的分辨率可能是有利的。平滑可调整控制关系的实例是提供器械接口元件与驱动元件之间的螺钉紧固的联接(在本文中其它地方更详细地论述)。在拧松螺钉时，联接的位置可以按不限于特定位置的期望量移动。

用于形成直方图的子范围可以全部为相同的大小(宽度或角宽度)。不一定是这种情况：一个或多个子范围的大小(宽度或角宽度)可以不同于一个或多个其它子范围的大小(宽度或角宽度)。当已知或预期将在可能移动范围的给定部分中发生相对较高的关节使用时，跨越该给定部分的子范围可以小于该给定部分外部的子范围。此方法可以帮助减少处理(与所有子范围的大小都很小的情况相比，通过使用最感兴趣的角范围之外的相对较大大小的子范围)，同时提供以增加的分辨率确定校准偏移(与所有子范围都具有相对较大大小的情况相比)。

使用数据适当地基于以下各项中的一者或多者获得：器械类型、将使用器械执行的程序、将使用器械执行的程序中的阶段、将使用器械执行的程序内的动作、器械附接到的手术机器人系统的ID，以及外科医生ID。这允许使用偏差计算，以及因此校准更特定于某些使用情况。校准的这种定制可以提高校准的准确度。

将使用数据与关节的关节移动最大范围进行比较适当地包括使用器械驱动器位置和/或关节角度位置的概率密度、机器学习算法、统计分析技术和拟合优度技术中的至少一者。适当地，使用器械驱动器位置和/或关节角度位置的概率密度、机器学习算法、统计分析技术和拟合优度技术中的至少一者来确定偏差值。可以基于待执行的程序、正在执行的程序、已经执行的程序或这些中的多于一者的某种组合来识别偏差值。

概率密度可以包括众数、中值或众数和中值的某种组合。概率密度可包括相应关节在器械驱动器位置和/或关节的关节移动的最大范围内的特定器械驱动器位置和/或关节角度的概率的任何其它合适的度量。因此，可以基于器械驱动器位置和/或该关节的关节角度的平均值来识别偏差值。

机器学习算法可用于监测和/或预测器械驱动器位置和/或关节可能使用的关节移动的最大范围内的器械驱动器位置和/或关节角度。机器学习算法可以根据与以下各项中的一者或多者有关的器械关节数据进行训练：器械的类型(例如，匹配器械接口形成其一部分的器械类型)，使用器械执行的程序(例如，与将使用器械执行的程序相同的程序)，使用器械执行的程序中的阶段(例如，与将使用器械执行的程序中的阶段相同的程序中的阶段)，使用器械执行的程序内的动作(例如，与将使用器械执行的程序内的动作相同的动作)，以及外科医生ID(例如，与将使用器械执行程序的外科医生的ID相同的外科医生ID)。以此方式，例如，机器学习算法可用于针对执行特定程序的给定外科医生识别偏差值或可能的偏差值。

类似地，统计分析技术和/或拟合优度技术可以基于与计划程序、当前程序、先前程序或这些中的多于一个的某种组合有关的数据。统计技术和/或拟合优度技术可以对一组预测或已知器械驱动器位置和/或关节角度位置进行建模。例如，可以确定对应于一组预测或已知器械驱动器位置和/或关节角度位置的高斯模型。

确定校准偏移适当地包括根据使用数据与器械驱动器位置和/或关节的关节移动的最大范围的比较识别特征驱动器位置和/或关节角度，并且所述方法包括根据特征驱动器位置和/或关节角度确定校准偏移。特征驱动器位置和/或关节角度可以包括根据概率密度、机器学习算法、统计分析技术和拟合优度技术中的至少一者确定的器械驱动器位置和/或关节角度，并且/或者可以基于所述器械驱动器位置和/或关节角度来形成。

特征驱动器位置和/或关节角度可以包括在由使用数据表示的驱动器位置和/或关节角度的扩展中心的驱动器位置和/或关节角度，或者可以基于所述驱动器位置和/或关节角度来形成。位置和/或角度的扩展适当地表示关节已使用的最小驱动器位置和/或关节角度与关节已使用的最大驱动器位置和/或关节角度之间的位置和/或角度的范围。最小驱动器位置和/或关节角度可以是由使用数据表示的最低驱动器位置和/或关节角度，其中关节使用超过最小使用阈值，例如在该驱动器位置和/或关节角度处花费的时间。最大驱动器位置和/或关节角度可以是由使用数据表示的最高驱动器位置和/或关节角度，其中关节使用超过另一最小使用阈值，例如在该驱动器位置和/或关节角度处花费的时间。最小使用阈值和另一最小使用阈值可以相同，但不需要相同。特征驱动器位置和/或关节角度可以包括最小驱动器位置和/或关节角度与最大驱动器位置和/或关节角度之间的中间的驱动器位置和/或关节角度，或者可以基于所述驱动器位置和/或关节角度来形成。特征驱动器位置和/或关节角度可以包括概率密度处于峰值的驱动器位置和/或关节角度，或者可以基于所述驱动器位置和/或关节角度来形成。特征驱动器位置和/或关节角度可以包括在概率密度中出现转向点或在平滑概率密度中出现转向点的驱动器位置和/或关节角度，或者可以基于所述驱动器位置和/或关节角度来形成。使概率密度平滑可以例如通过减少噪声对特征驱动器位置和/或关节角度的识别的影响来帮助提高识别特征驱动器位置和/或关节角度的准确性。使概率密度平滑可以帮助提高识别特征驱动器位置和/或关节角度的准确度，其中驱动器位置和/或关节角度使用数据被分箱到直方图箱中。特征驱动器位置和/或关节角度可包括拟合到一组预测或已知驱动器位置和/或关节角度的函数(例如高斯函数)的峰值，或者可以基于所述函数的峰值来形成。

特征驱动器位置和/或关节角度可以基于本文所论述的各个驱动器位置和/或关节角度中的任何一个或多个。特征驱动器位置和/或关节角度适当地计算为所描述的各个驱动器位置和/或关节角度的平均值或加权平均值。各个驱动器位置和/或关节角度中的每一个之间的加权是基于器械类型、待执行的程序、外科医生ID等中的一者或多者适当地选择的。因此，在已知特定程序涉及器械的复杂使用的情况下，与确定为最小驱动器位置和/或关节角度与最大驱动器位置和/或关节角度之间的中间的个别驱动器位置和/或关节角度相比，对根据概率密度确定的单个驱动器位置和/或关节角度进行更重的加权可能是合适的。这种方法可以帮助解释不同的使用模式。

确定校准偏移适当地包括计算特征驱动器位置和/或关节角度与驱动器位置和/或关节的关节移动的最大范围的中间点之间的差。例如，确定校准偏移包括计算特征驱动器位置和/或关节角度与最大驱动器位置和/或关节角度与最小驱动器位置和/或关节角度之间的中间的位置和/或角度之间的差。此方法允许确定由器械的使用表示的位置和/或角度的扩展是否在可能位置和/或使用角度的范围内偏移，或在该范围的中心。因此，所确定的校准偏移可以表示关节移动的扩展偏向该范围的一侧的程度的度量。

在一些实例中，关于一个关节确定的校准偏移基于器械中的至少一个其它关节。针对一个器械关节确定的校准偏移可以基于所有器械关节。此方法可用于多个关节的使用数据显示使用偏离预期关节使用的姿态位置。因此，一个关节的校准可以考虑另一个关节的校准和/或使用。

现在将参考图14描述校准器械的器械接口的方法。获得使用数据(1402)。所述使用数据指示器械的关节的使用。将使用数据与关节的关节移动最大范围进行比较(1404)。可以另外或替代地将使用数据与关节的预期关节移动模型进行比较。确定校准偏移(1406)。校准偏移根据比较确定。校准偏移用于调整被布置成驱动关节的驱动元件的控制关系。使用校准偏移调整驱动元件的控制关系(1408)，以便校准器械接口。

现在参考图15，其示出了示例性的基于计算的装置1500的各个部件，该基于计算的装置可以实施为任何形式的计算和/或电子装置，并且可以在该基于计算的装置中实施本文所述的方法和增强系统的实施例。基于计算的装置1500包括一个或多个处理器1502，所述一个或多个处理器可以是微处理器、控制器或用于处理计算机可执行指令的任何其它合适类型的处理器。在一些实例中，例如在使用片上系统架构的情况下，处理器1502可包括一个或多个固定功能块(也称为加速器)，该一个或多个固定功能块在硬件(而不是软件或固件)中实施方法的一部分。可以在基于计算的装置上设置包括操作系统1504或任何其他合适的平台软件的平台软件，以使得诸如实施图14的方法的软件1505的应用程序软件能够在该装置上执行。

计算机可执行指令可以使用可由基于计算的装置1500访问的任何计算机可读介质来提供。计算机可读介质可以包括例如计算机存储介质，例如存储器1506和通信介质。计算机存储介质(即，非暂时性机器可读介质)，例如存储器1506，包括以任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质以存储信息，例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存或其它存储技术、CD-ROM、数字多功能磁盘(DVD)或其它光学存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于存储信息以供基于计算的装置访问的任何其它非传输介质。相比之下，通信介质可以在调制数据信号例如载波或其它传输机构中包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据。如本文所定义，计算机存储介质不包括通信介质。尽管计算机存储介质(即，非暂时性机器可读介质，例如存储器1506)在基于计算的装置1500内示出，但应了解，存储可以被远程分布或定位，并且经由网络或其它通信链路(例如，使用通信接口1508)访问。

基于计算的装置1500还包括输入/输出控制器1510，该输入/输出控制器被布置成将显示信息输出到显示装置1512，该显示装置可以与基于计算的装置1500分离或集成。显示信息可以提供图形用户界面。输入/输出控制器1510还被布置成从一个或多个装置，例如用户输入装置1514(例如，鼠标或键盘)接收和处理输入。此用户输入可用于发起验证。在实施例中，如果显示装置1512是触敏显示装置，则该显示装置也可以用作用户输入装置1514。输入/输出控制器1510还可以将数据输出到除显示装置外的装置，例如本地连接的打印装置(未示出)。在以上描述中，为了便于解释，系统所采取的动作被分成功能块或模块。在实践中，这些块中的两个或更多个可以在架构上组合。功能也可以分成不同的功能块。

已经在手术机器人系统的上下文中描述了本发明技术，但所描述的至少一些特征不限于此类系统，而是可以更一般地应用于机器人系统。在一些实例中，本发明技术可以应用于远程操作的机器人系统。本发明技术可能是有用的情形的一些示例包括利用“蛇形”机器人进行探索、调查或维修的那些情形。在外科机器人的情况下，末端执行器可以是手术工具，例如手术刀、手术切割器、手术钳或烧灼器。机器人系统可以包括制造系统，例如车辆制造系统、零件处理系统、实验室系统和操纵器，例如用于危险材料的操纵器或手术操纵器。

申请人在此独立地公开了本文中所描述的每个单独的特征以及两个或更多个这类特征的任何组合，只要这些特征或组合能够基于本说明书作为一个整体根据本领域技术人员的公知常识来实施，而不管这类特征或特征组合是否解决本文中公开的任何问题，并且不限制权利要求的范围。申请人指出，本发明的各方面可以由任何这样的单个特征或特征组合组成。鉴于前面描述，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在权利要求限定的本发明的范围内进行各种修改。