同步機(jī)器人系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)和方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年2月15日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/765559號(hào)和于 2014年2月14日提交的美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)第14/181499號(hào)的優(yōu)先權(quán)。這些申請(qǐng)文件的 公開內(nèi)容在此通過(guò)參考它們的全部?jī)?nèi)容而被并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開涉及同步機(jī)器人系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)和方法。特別地，本公開涉及同步可以在 機(jī)器人系統(tǒng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)處執(zhí)行的數(shù)據(jù)庫(kù)，同步數(shù)據(jù)庫(kù)允許訂閱和發(fā)布機(jī)器人系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)之間 的更新屬性。
【背景技術(shù)】
[0004] 某些應(yīng)用程序?yàn)榱送ㄐ判杈哂懈邘捯蠛蛧?yán)格的同步、延時(shí)以及可靠性要求。 例如，機(jī)器人輔助外科手術(shù)要求低延時(shí)來(lái)實(shí)時(shí)地傳遞控制和反饋信號(hào)。這種應(yīng)用的同步和 延時(shí)要求是嚴(yán)格的，因?yàn)槔硐肭闆r下在外科醫(yī)生控制主輸入器的運(yùn)動(dòng)和從動(dòng)于主輸入器的 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)之間應(yīng)該有盡可能少的延遲。
[0005] 包含機(jī)器人輔助外科手術(shù)系統(tǒng)的復(fù)雜系統(tǒng)包含許多部件，在此大體稱為"節(jié)點(diǎn)"， 其在系統(tǒng)內(nèi)一起工作并且因此需要能夠保持同步。對(duì)于這些耦合的節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，同 步通常通過(guò)第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求給第二節(jié)點(diǎn)，而第二節(jié)點(diǎn)將通過(guò)向第一節(jié)點(diǎn)提供所請(qǐng)求 的數(shù)據(jù)對(duì)該請(qǐng)求作出響應(yīng)來(lái)進(jìn)行。在某些情況下，第一節(jié)點(diǎn)將會(huì)檢查第二節(jié)點(diǎn)和第三節(jié)點(diǎn) 的存在，并且如果發(fā)現(xiàn)第二和第三節(jié)點(diǎn)是存在的，那么第一節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)推送給第二和第三 節(jié)點(diǎn)。如果第二或第三節(jié)點(diǎn)與第一節(jié)點(diǎn)斷開并且然后重新連接，則第一節(jié)點(diǎn)可能不會(huì)被通 知第二或第三節(jié)點(diǎn)斷開，并且結(jié)果是重新連接的節(jié)點(diǎn)可能會(huì)缺失第一節(jié)點(diǎn)在斷開期間發(fā)送 的數(shù)據(jù)。而且，當(dāng)新節(jié)點(diǎn)被耦合到第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，第一節(jié)點(diǎn)可能不會(huì)檢查到該新節(jié)點(diǎn)的存在， 并且因此不會(huì)提供任何數(shù)據(jù)給新節(jié)點(diǎn)，從而使得新節(jié)點(diǎn)處的數(shù)據(jù)沒(méi)有與第一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)同 步。最終，需要一種系統(tǒng)，其持續(xù)地檢查節(jié)點(diǎn)的存在并且然后發(fā)送數(shù)據(jù)給每個(gè)節(jié)點(diǎn)以保持同 步，這會(huì)產(chǎn)生不必要的系統(tǒng)通信量，進(jìn)而可以減慢系統(tǒng)或溢出消息序列。
[0006] 所需要的是某種系統(tǒng)和方法，其可以以最低系統(tǒng)通信量自動(dòng)同步系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)， 并且可以快速同步連到系統(tǒng)的新節(jié)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)一些實(shí)施例，本文提供了機(jī)器人系統(tǒng)。機(jī)器人系統(tǒng)包含發(fā)布節(jié)點(diǎn)，其包含至少 一個(gè)第一同步數(shù)據(jù)庫(kù)，第一同步數(shù)據(jù)庫(kù)包含多個(gè)屬性、與每個(gè)屬性相關(guān)的標(biāo)記以及訂戶列 表，其中每個(gè)屬性包含識(shí)別屬性的標(biāo)簽和數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還包含訂戶節(jié)點(diǎn)，其包含至少一個(gè)第 二同步數(shù)據(jù)庫(kù)。發(fā)布節(jié)點(diǎn)被配置為當(dāng)屬性被寫進(jìn)至少一個(gè)同步數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)或者當(dāng)屬性內(nèi)包含 的數(shù)據(jù)被修改時(shí)設(shè)置與屬性關(guān)聯(lián)的標(biāo)記，并且將被標(biāo)記的屬性發(fā)布給訂戶節(jié)點(diǎn)。
[0008] 根據(jù)一些實(shí)施例，本文也提供了一種用于同步機(jī)器人系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)的方 法。該方法包含從發(fā)布節(jié)點(diǎn)傳遞通告消息，該通告消息通告被存儲(chǔ)于在發(fā)布節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行的 服務(wù)器實(shí)例同步數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的屬性，由耦合到發(fā)布節(jié)點(diǎn)的訂閱節(jié)點(diǎn)接收該通告消息，并且由 訂閱節(jié)點(diǎn)傳遞訂閱消息，該訂閱消息指示了至少一個(gè)訂閱節(jié)點(diǎn)想要訂閱的被存儲(chǔ)于在發(fā)布 節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行的服務(wù)器實(shí)例同步數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的屬性。該方法還包含通過(guò)發(fā)布節(jié)點(diǎn)將訂閱節(jié)點(diǎn)添 加到維持于在發(fā)布節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行的服務(wù)器實(shí)例同步數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的訂閱列表，通過(guò)發(fā)布節(jié)點(diǎn)設(shè)置 每個(gè)訂閱屬性的標(biāo)記，通過(guò)發(fā)布節(jié)點(diǎn)將包含每個(gè)標(biāo)記屬性的同步數(shù)據(jù)包傳遞到訂閱節(jié)點(diǎn)， 以及為每個(gè)傳遞的屬性清除標(biāo)記。
[0009] 進(jìn)一步根據(jù)一些實(shí)施例，本文還提供了一種非臨時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其具有由機(jī) 器人系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行的指令，當(dāng)指令被執(zhí)行時(shí)，使一個(gè)或多個(gè)處理器進(jìn)行同 步機(jī)器人系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的方法。該方法包含從發(fā)布節(jié)點(diǎn)傳遞通告消息，該通告消息通告存儲(chǔ)于 在發(fā)布節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行的服務(wù)器實(shí)例同步數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的屬性，由耦合到發(fā)布節(jié)點(diǎn)上的訂閱節(jié)點(diǎn)接 收通告消息，并且將來(lái)自訂閱節(jié)點(diǎn)的訂閱消息傳遞到發(fā)布節(jié)點(diǎn)，該訂閱消息指示了至少一 個(gè)訂閱節(jié)點(diǎn)想要訂閱的被存儲(chǔ)于在發(fā)布節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行的服務(wù)器實(shí)例同步數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的屬性。該 方法還包含將訂閱節(jié)點(diǎn)添加到在發(fā)布節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行的服務(wù)器實(shí)例同步數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)維持的訂閱 列表中，為在發(fā)布節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行的服務(wù)器實(shí)例同步數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的每個(gè)訂閱屬性設(shè)置標(biāo)記，將來(lái) 自發(fā)布節(jié)點(diǎn)的同步數(shù)據(jù)包傳遞到訂閱節(jié)點(diǎn)，同步數(shù)據(jù)包包含每個(gè)標(biāo)記屬性，以及為在發(fā)布 節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行的服務(wù)器實(shí)例同步數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的每個(gè)傳遞屬性清除標(biāo)記。
[0010] 這些和其他的實(shí)施例通過(guò)參考之后的附圖將在下文更詳細(xì)地被描述。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是根據(jù)一些實(shí)施例圖示說(shuō)明通過(guò)使用同步數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)例同步系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的 系統(tǒng)的不意圖。
[0012] 圖2是根據(jù)一些實(shí)施例圖示說(shuō)明同步數(shù)據(jù)包的示意圖。
[0013] 圖3是根據(jù)一些實(shí)施例圖示說(shuō)明其中多個(gè)同步數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例正在節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行的系 統(tǒng)的示意圖。
[0014] 圖4A和4B是根據(jù)一些實(shí)施例圖示說(shuō)明同步服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)和客戶端數(shù)據(jù)庫(kù)之間屬 性的方法的流程圖。
[0015] 圖5是根據(jù)一些實(shí)施例圖示說(shuō)明錯(cuò)誤檢測(cè)方法的流程圖。
[0016] 圖6是根據(jù)一些實(shí)施例的用在機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)的圖1中系統(tǒng)的示例。
[0017] 圖7是根據(jù)一些實(shí)施例的用在機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)的圖1中系統(tǒng)的另一示例。
[0018] 圖8是根據(jù)一些實(shí)施例的用在機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)的圖1中系統(tǒng)的另一示例。
[0019] 圖9是根據(jù)一些實(shí)施例的用在機(jī)器人輔助外科手術(shù)系統(tǒng)內(nèi)的圖1中系統(tǒng)的示例。
[0020] 在附圖中，具有相同標(biāo)示的元件具有相同或相似的功能。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 在之后的描述中，具體的細(xì)節(jié)被提出以描述某些實(shí)施例。但是，即使沒(méi)有一些或全 部這些具體細(xì)節(jié)，也可以實(shí)踐所公開的實(shí)施例，這對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將會(huì)是明顯的。所 提出的具體實(shí)施例意在說(shuō)明性的，而非限制性。盡管本文沒(méi)有具體描述，但是本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù) 人員可以意識(shí)到其他的材料也在本公開的范圍和精神內(nèi)。各種機(jī)械、組成、結(jié)構(gòu)、電氣以及 操作上的改變可以被做出，而不偏離本說(shuō)明書和權(quán)利要求書的精神和范圍。在某些情況下， 熟知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)沒(méi)有詳細(xì)地顯示以便不模糊本發(fā)明。此外，單數(shù)形式"一"、"一個(gè)" 以及"該/所述"意在還包含復(fù)數(shù)形式，除非文中另外做出指示。此外，術(shù)語(yǔ)"包括"、"由… 組成"、"包含"等表明存在所述特征、步驟、操作、元件和/或部件但是并不排除存在或添加 一個(gè)或多個(gè)其他的特征、步驟、操作、元件、部件和/或分組。被描述為耦合的部件可以是電 氣地或機(jī)械地直接耦合，或者它們可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)中間部件間接地耦合。
[0022] 圖1是根據(jù)一些實(shí)施例圖示說(shuō)明通過(guò)使用同步數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)例同步系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的 系統(tǒng)100的示意圖。如圖1所示，系統(tǒng)100包含多個(gè)互相連接的節(jié)點(diǎn)102-1到102-N(統(tǒng)一 稱為"節(jié)點(diǎn)102")。根據(jù)一些實(shí)施例，每個(gè)節(jié)點(diǎn)102可以是器件、機(jī)器人系統(tǒng)的部件、一個(gè)或 多個(gè)處理器、由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行的各任務(wù)。節(jié)點(diǎn)102可以包含具有一個(gè)或多個(gè)處理 器并且能夠讀取存儲(chǔ)在非臨時(shí)機(jī)器可讀介質(zhì)上以便于由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行的指令的 硬件和/或軟件的任何合適的組合。這種指令可以包含用于創(chuàng)造一個(gè)或多個(gè)同步數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí) 例的指令，正如本文所述的。
[0023] 返回圖1，節(jié)點(diǎn)102包含與第二節(jié)點(diǎn)102-2耦合的第一節(jié)點(diǎn)102-1，第二節(jié)點(diǎn)102-2 進(jìn)而耦合到多個(gè)節(jié)點(diǎn)102-3到102-N。盡管圖1中未顯示，但是節(jié)點(diǎn)102-1可以用與節(jié)點(diǎn) 102-2連接的方式類似的方式直接耦合到額外的節(jié)點(diǎn)。根據(jù)一些實(shí)施例，存儲(chǔ)器（未顯示） 與每個(gè)節(jié)點(diǎn)102關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步地，一個(gè)或多個(gè)處理器也可以與每個(gè)節(jié)點(diǎn)102關(guān)聯(lián)。用于創(chuàng) 建同步數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例的指令可以被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并且一個(gè)或多個(gè)處理器可以執(zhí)行這些指 令以便在每個(gè)節(jié)點(diǎn)102處創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)同步數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例。根據(jù)一些實(shí)施例，同步數(shù)據(jù)庫(kù) 是軟件容器對(duì)象，其可以（i)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)屬性，諸如狀態(tài)或事件，（ii)支持在稱為發(fā)布節(jié)點(diǎn)的 一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)變化的聚集（aggregation)，以及（iii)支持向一個(gè)或多個(gè)訂戶節(jié)點(diǎn)發(fā) 布變化的數(shù)據(jù)。同步數(shù)據(jù)庫(kù)可以通過(guò)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)同步應(yīng)用程序來(lái)完成該過(guò)程，所述同 步應(yīng)用程序在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處被執(zhí)行以完成訂閱發(fā)布節(jié)點(diǎn)并且接收數(shù)據(jù)變化或者向一個(gè)或多 個(gè)訂閱節(jié)點(diǎn)發(fā)布數(shù)據(jù)變化所必需的功能。對(duì)于發(fā)布節(jié)點(diǎn)，同步應(yīng)用程序可以被稱為發(fā)布應(yīng) 用程序，并且對(duì)于訂閱節(jié)點(diǎn)，其可以被稱為訂閱應(yīng)用程序。
[0024] 如圖1中所示的，節(jié)點(diǎn)102-1正在執(zhí)行服務(wù)器實(shí)例的同步數(shù)據(jù)庫(kù)104且用作發(fā)布 節(jié)點(diǎn)，并且節(jié)點(diǎn)102-2正在執(zhí)行客戶端實(shí)例的同步數(shù)據(jù)庫(kù)106且用作訂閱節(jié)點(diǎn)。對(duì)于服務(wù) 器實(shí)例和客戶端實(shí)例兩者，同步數(shù)據(jù)庫(kù)都可以存儲(chǔ)一組被稱為屬性108的數(shù)據(jù)向量，訂閱 節(jié)點(diǎn)列表116和可以用于管理同步的另外的狀態(tài)（未顯示）。屬性108可以涉及包含了系 統(tǒng)100中狀態(tài)或事件的數(shù)據(jù)，并且可以進(jìn)一步包含計(jì)數(shù)器和時(shí)間戳。屬性108也可以涉及 作為用于描述系統(tǒng)100的行為的行為元素的數(shù)據(jù)。根據(jù)一些實(shí)施例，屬性108可以涉及用 戶界面（UI)狀態(tài)或事件，其可以是發(fā)生在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的狀態(tài)或事件的可視表示，該節(jié)點(diǎn)可 以被發(fā)布給額外的節(jié)點(diǎn)以更新額外節(jié)點(diǎn)的事件和/或在額外的節(jié)點(diǎn)處復(fù)制這些事件或狀 態(tài)的可視表示。屬性108也可以被存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，諸如與節(jié)點(diǎn)102-1關(guān)聯(lián)的 數(shù)據(jù)庫(kù)104和與節(jié)點(diǎn)102-2關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫(kù)106,如圖1中所示。
[0025] 如圖1所示，屬性108包含標(biāo)簽110、數(shù)據(jù)112以及能夠被設(shè)置或清除的相關(guān)標(biāo)記 114。盡管與節(jié)點(diǎn)102-1關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫(kù)104和與節(jié)點(diǎn)102-2關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫(kù)106被顯示為只 具有3或4個(gè)屬