使用者启动的手术安装平台的断开式离合制造技术

机器人和/或手术装置、系统和方法包括运动学联动装置结构和相关联的被配置为促进使用的系统的准备的控制系统。一个或多个运动学联动装置子系统可包括关节，该关节是主动地驱动的、被动的或二者的混合。装配模式利用直观的使用者界面，其中一个或多个关节通过制动器或关节驱动器系统最初保持静止。使用者可通过利用超过手动铰接阈值的力、扭力矩等手动地推动所述联动装置来铰接所述关节。通过改变传送至制动器或驱动器系统的信号而促进移动关节的铰接。系统可从所述关节速度低于阈值任选地达期望的停顿时间，感应重新配置的完成。系统可提供锁销样手动铰接，其不限于机械上预定义的锁销关节配置。本发明专利技术的实施方式提供并可尤其良好地适用于手动移动在机器人手术系统或类似中支撑多个手术操纵器的平台而不必添加额外的输入装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景微创医疗技术旨在减少诊断或手术过程中损伤的无关联组织的量，从而减少患者恢复时间、不适和有害的副作用。例如，微创手术的一个作用是减少的医院术后恢复时间。由于标准手术的平均住院时间通常显著长于相似的微创手术的平均住院时间，微创技术使用的增加每年可节省数百万美元的医院费用。虽然在美国每年进行的许多手术可潜在地以微创的方式进行，但由于微创手术器械和掌握它们所涉及的额外的手术训练的限制，只有一部分目前手术利用这些具有优势的技术。已经开发了微创机器人手术或远程手术系统来提高外科医生的灵巧性和避免传统微创技术的一些限制。在远程手术中，外科医生利用一些形式的远程控制(例如，自动控制装置等)来操纵手术器械移动，而不是直接用手握住和移动器械。在远程手术系统中，可在手术工作台向外科医生提供手术部位的图像。在观察显示器上的手术部位二维或三维图像的同时，外科医生通过操纵主控装置对患者进行手术过程，主控装置进而控制自动控制装置操作的器械的运动。用于远程手术的自动控制装置通常接受来自两个主控器(对应于外科医生的每一只手)的输入信息，并可包括两只或更多只机器人手臂，手术器械安装于机器人手臂的每一只上。主控器与相关的机器人手臂以及器械组件之间的操作连通通常通过控制系统实现。该控制系统通常包括至少一个处理器，处理器将输入命令从主控器递送至相关机器人手臂和器械组件，并在例如力反馈等情况下从器械和手臂组件返回至相关的主控器。机器人手术系统的一个实例是可从Calif,Sunnyvale的Intuitive Surgical,Inc.获得的DA系统。多种结构布置可用于在机器人手术过程中在手术部位支撑手术器械。从动联动装置(driven linkage)或“从动装置(slave)”通常被称作机器人手术操纵器，在微创机器人手术过程中用作机器人手术操纵器的示例性联动装置的布置描述于美国专利号7,594,912、6,758,843、6,246,200、和5,800,423中，其全部公开内容通过引用并入本文中。这些联动装置通常利用平行四边形布置来保持具有轴的器械。这种操纵器结构可约束器械的移动，使得器械围绕位于沿着刚性轴长度的空间内的操纵的远程中心枢轴转动。通过将操纵的远程中心与内部手术部位的切口点对准(例如，与在腹腔镜手术过程中腹壁处的套管针或插管对准)，手术器械的末端执行器通过使用操纵器联动装置移动轴的近端而被安全定位，不对腹壁强加潜在危险的力量。可选的操纵器结构描述于例如美国专利号7,763,015、6,702,805、6,676,669、5,855,583、5,808,665、5,445,166和5,184,601中，其全部公开内容通过引用并入本文中。多种结构布置也可用于在机器人手术过程中在手术部位支撑和定位机器人手术操纵器和手术器械。支撑联动装置机构有时称为装配(set-up)关节或装配关节手臂，其通常用于将每个操纵器定位并对准患者体内各自的切口点。支撑联动装置机构促进手术操纵器对准期望的手术切口点和目标解剖机构。示例性支撑联动装置机构描述于美国专利号6,246,200和6,788,018中，其全部公开内容通过引用并入本文中。虽然新的远程手术系统和装置已被证明是高效和有优势的，但仍然期望进一步的改进。一般而言，可期望改进的微创机器人手术系统。如果这些改进的技术增加机器人手术系统的效率和易用性，则将是尤其有益的。例如，提高可操纵性、增加手术室内的空间利用率、提供更快和更容易的装配、在使用过程中阻止机器人装置间的碰撞和/或降低这些新的手术系统的机械复杂性和尺寸是尤其有益的。专利技术概述下文呈现本专利技术一些实施方式的简要概述，从而提供本专利技术的基本理解。此概述并非本专利技术的全面概览。其不旨在确定本专利技术关键/极其重要的要素或圈定本专利技术的范围。其唯一目的是以简要的形式呈现本专利技术的一些实施方式，作为接下来呈现的更加详细说明的开端。本专利技术总体提供改进的机器人和/或手术装置、系统和方法。本文所述的运动学联动装置结构和相关的控制系统尤其有利于帮助系统使用者在准备使用——包括准备对特定的患者的手术过程时布置机器人结构。本文所述的示例性机器人手术系统可具有一个或多个运动学联动装置的子系统，其被配置以帮助对准操纵器结构与手术工作部位。这些装配系统的关节可以是主动驱动式、被动式(使得在治疗上使用操纵器时这些关节被手动地铰接并随后锁定成期望的配置)或二者的混合。本文所述的机器人系统实施方式可利用装配模式，其中一个或多个关节通过制动器或关节驱动系统而最初保持静止。制动器或驱动系统限制意外的铰接，但使用者可通过手动地利用超过关节(一个或多个)的手动铰接阈值的力、扭矩等推动联动装置来手动地铰接关节。一旦关节(一个或多个)开始移动，处理器可通过改变传送至制动器或驱动系统的信号而以更少的使用者作用力促进铰接。当使用者获得期望的配置时，系统可从关节(一个或多个)速度低于阈值任选地达期望的停顿时间来感应使用者已经完成重新配置。然后系统可再次阻止关节意外的铰接。停顿时间可帮助避免倒转方向时锁定联动装置，并且系统可提供“锁销(detent)”样手动铰接，其不限于机械上预定义的锁销关节配置。本专利技术的实施方式提供使用者界面，该界面是直观的，并且可尤其良好地适用于手动移动在机器人手术系统或类似中支撑多个手术操纵器的平台而不必添加额外的输入装置。在第一方面，本专利技术提供配置机器人系统的方法。该方法包括响应针对联动装置低于期望铰接阈值的第一手动作用力而阻止系统联动装置自第一姿势的手动铰接。响应铰接联动装置超过期望铰接阈值的第二手动作用力而促进联动装置从第一姿势向第二姿势手动移动。响应联动装置的手动移动而确定第二姿势。联动装置自第二姿势的手动移动受到阻止。因此，在第一方面，提供配置机器人系统的方法。该方法包括响应针对联动装置的第一手动作用力而阻止系统联动装置自第一姿势的手动铰接，促进联动装置从第一姿势向第二姿势的手动移动，响应联动装置的手动移动而确定第二姿势，和阻止联动装置自第二姿势的手动移动。该阻止步骤响应针对联动装置低于期望铰接阈值的第一手动作用力。该促进步骤响应针对联动装置超过期望铰接阈值的第二手动作用力。在其它示例性实施方式中，关节传感器可感应施加至关节的第一手动作用力的第一扭力矩，且处理器可通过确定驱动信号而阻止手动铰接，该驱动信号被配置以对联动装置引起反扭力矩而对抗第一扭力矩，以便促使联动装置返回至第一姿势。在进一步的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
配置机器人系统的方法，所述方法包括：响应针对联动装置低于期望铰接阈值的第一手动作用力而阻止所述系统的所述联动装置自第一姿势的手动铰接；响应铰接所述联动装置的超过所述期望铰接阈值的第二手动作用力而促进所述联动装置自所述第一姿势向第二姿势的手动移动；响应所述联动装置的手动移动而确定所述第二姿势；和阻止所述联动装置自所述第二姿势的手动移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.15 US 61/683,6261.配置机器人系统的方法，所述方法包括：
响应针对联动装置低于期望铰接阈值的第一手动作用力而阻止所述系统的所
述联动装置自第一姿势的手动铰接；
响应铰接所述联动装置的超过所述期望铰接阈值的第二手动作用力而促进所
述联动装置自所述第一姿势向第二姿势的手动移动；
响应所述联动装置的手动移动而确定所述第二姿势；和
阻止所述联动装置自所述第二姿势的手动移动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中关节传感器感应施加至关节的所述第一
手动作用力的第一扭力矩，和其中阻止所述手动铰接包括，利用处理器确定被配
置以对所述联动装置引起反扭力矩而对抗所述第一扭力矩的驱动信号，以便促使
所述联动装置返回至所述第一姿势。
3.根据权利要求2所述的方法，其中：
所述关节传感器感应施加至所述关节的所述第二手动作用力的第二扭力矩，
且
所述系统的所述处理器利用所述第二扭力矩确定所述第二作用力超过所述期
望铰接阈值，和作为响应，改变所述驱动信号以便减小所述反扭力矩，使得所述
第一扭力矩足以手动地移动所述操纵器。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述处理器响应超过阈值扭力矩的所述
第二扭力矩而确定所述第二作用力超过所述期望铰接阈值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述系统的处理器响应超过所述期望铰
接阈值的所述第二作用力，通过将摩擦补偿分量添加至所述驱动信号而改变驱动
信号，以便减轻所述联动装置向所述第二姿势的手动移动的摩擦。
6.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第二姿势包括确定所述手动移
动的速度低于阈值速度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中确定所述第二姿势进一步包括确定所述
手动移动的速度保持低于阈值速度达阈值停顿时间，以便促进倒转所述移动的方
向而不阻止手动移动。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括响应针对所述操纵器低于所述期

\t望铰接阈值的第三手动作用力而利用驱动信号驱动处于所述第二姿势的所述联动
装置，以便阻止所述联动装置自所述第二姿势的手动移动。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述机器人系统包括手术机器人系统，
其中所述联动装置包括装配结构，所述装配结构具有近侧基座和平台以及设置于
其间的关节，其中所述平台支撑多个手术操纵器，每个操纵器包括配置用于可释
放地接收手术器械的器械夹持器，且其中所述手动移动改变所述多个操纵器相对
于手术部位的位置。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述机器人系统包括手术机器人系统，
其中所述联动装置包括在手术操纵器中，所述手术操纵器具有配置用于可释放地
接收手术器械的器械夹持器和配置用于可释放地接收插管的插管接口，所述操纵
器被配置以在邻近所述插管的开口内可枢轴转动地移动所述器械的轴，以便在微
创手术开口内操纵所述器械的末端执行器，并进一步包括响应所述插管安装至所
述插管接口，利用超过所述期望铰接阈值的手动作用力来阻止所述关节的手动铰
接。
11.机器人系统，所述系统包括：
联动装置，其具有关节；
驱动器或制动器系统，其被连接至所述联动装置；和
处理器，其与所述驱动器或制动器系统相连接，所述处理器被配置以：
响应针对联动装置低于期望铰接阈值的第一手动作用力而将信号传送至
所述驱动器或制动器系统，以便阻止所述联动装置自第一姿势手动铰接；
响应铰接所述联动装置超过所述期望铰接阈值的第二手动作用力而改变
所述信号，其中所述改变的信号被配置以促进所述联动装置自所述第一姿势向第
二姿势的手动移动；
响应所述联动装置的手动移动而确定所述第二姿势；和
将所述信号传送至所述驱动系统，以便阻止所述联动装置自所述第二姿
势的手动移动。
12.根据权利要求11所述的系统，其进一步包括连接至所述关节的关节传...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·G·格里菲思，P·W·莫尔，N·斯瓦鲁普，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：美国;US