跨旋转接头的控制开关位置感测制造技术

实施方式涉及跨旋转接头的控制开关位置感测。在一些实施方式中，控制输入装置包括基座构件和可绕中心轴线相对于基座构件以侧倾自由度旋转的侧倾构件。开关接触部分可与侧倾构件一起旋转并且可在开关自由度中移动到多个位置。第一传感器元件联接至开关接触部分并且可随开关接触部分移动，并且可以为无源元件。基座传感器元件联接至基座构件，并且被配置为感测第一传感器元件与基座传感器元件的接近度，并与侧倾构件在侧倾自由度中的旋转取向无关地输出指示开关接触部分在开关自由度中的当前位置的信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】跨旋转接头的控制开关位置感测相关申请的交叉引用本申请要求在2018年8月22日提交的题为“跨旋转接头的控制开关位置感测”的美国临时专利申请号62/721,467的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
控制器机构，例如控制输入装置，允许用户控制各种类型的机构和器械的功能。遥控操作为可以使用控制输入装置的一种操作。例如，远程操作手术装置可以使用各种类型的医疗器械来执行微创外科手术程序，从而减少对患者健康组织的损害。医疗器械可以连接到诸如从臂之类的从装置，该从装置可以被操纵以执行外科手术程序。可以向一个或多个主控制装置处的操作员，例如在远程操作员终端或站处的操作员，和/或使用手动控制装置，提供对从装置处的医疗器械的控制。从装置的致动器可以由主控制装置控制，以引起运动或启动与患者外科手术部位相互作用的从装置处的医疗仪器、摄像机或其他末端执行器的另一功能。在一些示例中，操作员站处的主控制装置可以由操作员以一个或多个自由度进行物理操纵，以与控制装置的操纵配合的方式，例如，以手术部位处的相应自由度的方式来控制末端执行器移动。主控制装置的一个自由度可以包括主控制装置的手柄的旋转自由度。例如，在某些远程操作系统中，主控制装置可包括一个或多个抓握件，操作员按下和/或旋转该抓握件以控制末端执行器的相应运动。例如，主控制装置上的夹钳可以提供夹持运动，该夹持运动可以控制受控从装置上的钳子、镊子、剪刀或其他末端执行器器械的类似夹持运动。主控制装置上的这种抓握件可以定向为沿着主控制装置的中心轴线闭合，并且它们可以绕中心轴线旋转，以命令例如从器械绕器械轴线的类似旋转运动。然而，主控制装置的这种旋转运动可能会导致难以向旋转装置部分提供数据、电力和其他信号和从旋转装置部分向主控制装置的基座或接地部分提供数据、电力和其他信号。例如，控制开关可以定位在旋转部分上，以允许用户在控制系统的操作期间选择各种命令和功能，并且在允许旋转部分具有连续自由和独立的旋转时可能需要这种控制开关将状态传递到主控制装置的非旋转部分。
技术实现思路
本申请的实施方式涉及跨旋转接头的控制开关位置感测。在一些实施方式中，控制输入装置包括基座构件和侧倾构件，该侧倾构件联接至基座构件并且可绕中心轴线相对于基座构件以侧倾自由度旋转。开关接触部分联接至侧倾构件，并且可与侧倾构件一起绕中心轴线以侧倾自由度旋转。开关接触部分可相对于侧倾构件以开关自由度移动到多个位置。第一传感器元件联接至开关接触部分，并且可与开关接触部分一起以开关自由度和侧倾自由度移动，其中第一传感器元件为被配置为不接收电信号的无源元件。基座传感器元件联接至基座构件，并被配置为感测第一传感器元件与基座传感器元件的接近度，其中，基座传感器元件被配置为与侧倾构件在侧倾自由度中的旋转取向无关地输出指示开关接触部分在开关自由度中的当前位置的信号。描述了控制输入装置的各种实施方式和示例。例如，在一些实施方式中，第一传感器元件为不被供电的传感器元件。在一些实施方式中，第一传感器元件为无源磁体，而基座传感器元件包括霍尔效应传感器。在一些实施方式中，无源磁体通过细长的连杆构件联接至开关接触部分。在一些实施方式中，无源磁体为环形磁体的一部分。在一些实施方式中，基座传感器元件包括一个或多个光检测器，该光检测器被配置为检测从第一传感器元件反射的电磁能束。在一些实施方式中，基座传感器元件包括传感器阵列，该传感器阵列具有绕中心轴线至少部分同心布置的多个传感器。在一些示例中，基座传感器元件包括传感器阵列，该传感器阵列具有绕中心轴线至少部分同心布置的多个霍尔效应传感器。在一些实施方式中，指示开关接触部分的当前位置的信号还指示侧倾构件在侧倾自由度中的旋转取向。一些实施方式进一步包括可以第二开关自由度移动的第二开关接触部分，其中第二开关接触部分联接至第二传感器元件，第二传感器元件可与第二开关接触部分以第二开关自由度和侧倾自由度度移动，并且第二传感器元件为无源传感器元件。在一些示例中，第一传感器元件为具有面向基座传感器元件的第一磁极的磁体，而第二传感器元件为具有面向基座传感器元件的第二磁极的磁体，第二磁极的极性与第一磁极的极性相反。一些实施方式进一步包括抓握构件，该抓握构件联接至侧倾构件并且可与侧倾构件一起绕中心轴线旋转，其中，抓握构件通过延伸通过形成在侧倾构件中的轴向通道的轴可旋转地联接至基座构件，第一传感器元件联接至连杆构件，而连杆构件平行于轴延伸并且联接至开关接触部分。例如，一些实施方式进一步包括致动器，该致动器联接至轴并且可操作以沿轴的纵向轴线在轴上输出线性力，其中，该线性力引起经由轴将抓握力沿抓握自由度施加至抓握构件，并且使轴绕轴的纵向轴线旋转地与致动器分离。在一些实施方式中，控制输入装置包括基座构件和侧倾构件，该侧倾构件联接至基座构件并且可绕中心轴线相对于基座构件以侧倾自由度旋转。开关接触部分联接至侧倾构件，并且可与侧倾构件一起绕中心轴线以侧倾自由度旋转。开关接触部分可相对于侧倾构件以开关自由度移动到多个位置。第一传感器元件联接至开关接触部分，并且可与开关接触部分一起以开关自由度和侧倾自由度移动。基座传感器元件联接至基座构件，并被配置为感测第一传感器元件与基座传感器元件的接近度，其中基座传感器元件绕中心轴线同心地布置，并且基座传感器元件被配置为与侧倾构件在侧倾自由度中的旋转取向无关地输出指示开关接触部分在开关自由度中的当前位置的信号。描述了控制输入装置的各种实施方式和示例。例如，在一些实施方式中，基座传感器元件包括绕中心轴线同心地布置的多个单独的传感器元件，并且第一传感器元件联接至具有平行于中心轴线的纵向轴线的连杆构件，其中多个单独的传感器元件绕中心轴线同心间隔开。在一些实施方式中，第一传感器元件的至少一部分在第一传感器元件在侧倾自由度中的所有位置，沿平行于中心轴线的轴线与多个单独的传感器元件中的至少一个传感器元件重叠。在一些实施方式中，基座传感器元件包括基板，该基板包括孔，其中多个单独的传感器元件位于基板上，其中控制输入装置进一步包括联接至侧倾构件并且可与侧倾构件一起绕中心轴线旋转的抓握构件，其中抓握构件可旋转地联接至延伸通过形成在侧倾构件中的轴向通道并延伸通过基板中的孔的轴。在一些实施方式中，基座传感器元件包括多个单独的传感器元件，其中第一传感器元件为无源磁体，并且多个单独的传感器元件包括多个霍尔效应传感器。在一些实施方式中，第一传感器元件和基座传感器元件包括光发射器和光检测器。在一些实施方式中，一种用于感测控制输入装置的开关的方法包括：在控制输入装置处接收用户输入，该用户输入使开关相对于控制输入装置的侧倾构件以开关自由度移动到一个位置，其中，侧倾构件可相对于联接至侧倾构件的基座构件绕中心轴线以旋转自由度旋转。该方法包括感测控制开关在开关自由度中的位置，其中感测包括感测相对于基座传感器元件的第一传感器元件，该第一传感器元件联接至侧倾构件并且该基座传感器元件联接至基座构件，其中基座传感器元件包括绕中心轴线至少部分同心布置的多个传感器。开关的感测包括基于来自多个传感器的输出信号确定开关在开关自由度中的位置，该输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制输入装置，包括：/n基座构件；/n侧倾构件，所述侧倾构件联接至所述基座构件并且绕中心轴线相对于所述基座构件以侧倾自由度可旋转；/n开关接触部分，所述开关接触部分联接至所述侧倾构件并且随所述侧倾构件绕所述中心轴线以所述侧倾自由度可旋转，其中，所述开关接触部分相对于所述侧倾构件在开关自由度中可移动到多个位置；/n第一传感器元件，所述第一传感器元件联接至所述开关接触部分，并且随所述开关接触部分以所述开关自由度和所述侧倾自由度可移动，其中，所述第一传感器元件为被配置为不接收电信号的无源元件；以及/n基座传感器元件，所述基座传感器元件联接至所述基座构件，并被配置为感测所述第一传感器元件与所述基座传感器元件的接近度，其中，所述基座传感器元件被配置为与所述侧倾构件在所述侧倾自由度中的旋转取向无关地输出指示所述开关接触部分在所述开关自由度中的当前位置的信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180822 US 62/721,4671.一种控制输入装置，包括：
基座构件；
侧倾构件，所述侧倾构件联接至所述基座构件并且绕中心轴线相对于所述基座构件以侧倾自由度可旋转；
开关接触部分，所述开关接触部分联接至所述侧倾构件并且随所述侧倾构件绕所述中心轴线以所述侧倾自由度可旋转，其中，所述开关接触部分相对于所述侧倾构件在开关自由度中可移动到多个位置；
第一传感器元件，所述第一传感器元件联接至所述开关接触部分，并且随所述开关接触部分以所述开关自由度和所述侧倾自由度可移动，其中，所述第一传感器元件为被配置为不接收电信号的无源元件；以及
基座传感器元件，所述基座传感器元件联接至所述基座构件，并被配置为感测所述第一传感器元件与所述基座传感器元件的接近度，其中，所述基座传感器元件被配置为与所述侧倾构件在所述侧倾自由度中的旋转取向无关地输出指示所述开关接触部分在所述开关自由度中的当前位置的信号。


2.根据权利要求1所述的控制输入装置，其中，所述第一传感器元件为不被供电的传感器元件。


3.根据权利要求1所述的控制输入装置，其中，所述第一传感器元件为无源磁体，而所述基座传感器元件包括霍尔效应传感器。


4.根据权利要求3所述的控制输入装置，其中，所述无源磁体通过细长的连杆构件联接至所述开关接触部分。


5.根据权利要求3或4中的任一项所述的控制输入装置，其中，所述无源磁体为环形磁体的一部分。


6.根据权利要求1至4中的任一项所述的控制输入装置，其中，所述基座传感器元件包括传感器阵列，所述传感器阵列具有绕所述中心轴线至少部分同心布置的多个传感器。


7.根据权利要求1至4中的任一项所述的控制输入装置，其中，所述基座传感器元件包括传感器阵列，所述传感器阵列具有绕所述中心轴线至少部分同心布置的多个霍尔效应传感器。


8.根据权利要求1至4中的任一项所述的控制输入装置，其中，指示所述开关接触部分的所述当前位置的所述信号还指示所述侧倾构件在所述侧倾自由度中的所述旋转取向。


9.根据权利要求1至4中的任一项所述的控制输入装置，进一步包括以第二开关自由度可移动的第二开关接触部分，其中，所述第二开关接触部分联接至第二传感器元件，所述第二传感器元件随所述第二开关接触部分以所述第二开关自由度和所述侧倾自由度可移动，并且所述第二传感器元件为无源传感器元件。


10.根据权利要求9所述的控制输入装置，其中，所述第一传感器元件为具有面向所述基座传感器元件的第一磁极的磁体，并且其中，所述第二传感器元件为具有面向所述基座传感器元件的第二磁极的磁体，所述第二磁极的极性与所述第一磁极的极性相反。


11.根据权利要求1或2中的任一项所述的控制输入装置，其中，所述基座传感器元件包括一个或多个光检测器，所述光检测器被配置为检测从所述第一传感器元件反射的电磁能束。


12.根据权利要求1至4中的任一项所述的控制输入装置，进一步包括抓握构件，所述抓握构件联接至所述侧倾构件并且随所述侧倾构件绕所述中心轴线可旋转，其中，所述抓握构件通过延伸通过形成在所述侧倾构件中的轴向通道的轴可旋转地联接至所述基座构件，其中，所述第一传感器元件联接至连杆构件，其中，所述连杆构件平行于所述轴延伸并且联接至所述开关接触部分。


13.根据权利要求12所述的控制输入装置，进一步包括致动器，所述致动器联接至所述轴并且可操作以沿所述轴的纵向轴线在所述轴上输出线性力，其中，所述线性力导致经由所述轴将抓握力以抓握自由度施加至所述抓握构件，并且其中，使所述轴绕所述轴的所述纵向轴线旋转地与所述致动器分离。


14.一种控制输入装置，包括：
基座构件；
侧倾构件，所述侧倾构件联接至所述基座构件并且绕中心轴线相对于所述基座构件以侧倾自由度可旋转；
开关接触部分，所述开关接触部分联接至所述侧倾构件，并且随所述侧倾构件绕所述中心轴线以所述侧倾自由度可旋转，其中，所述开关接触部分相对于所述侧倾...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·卢普塔克，M·卡瓦利耶，
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