用于机器人医疗系统的手动致动器技术方案

一种外科器械，该外科器械包括：外科执行器，该外科执行器具有被配置为在外科手术部位处操纵物体的腕部；一个或多个可机器人操作的输入控制器，该一个或多个可机器人操作的输入控制器被配置为打开和关闭外科执行器的腕部；和手动致动器，该手动致动器被配置为打开和关闭外科执行器的腕部。闭外科执行器的腕部。闭外科执行器的腕部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机器人医疗系统的手动致动器
[0001]交叉引用
[0002]在与本申请一起提交的申请数据表中标识了国外或国内优先权要求的任何和所有申请，据此根据37CFR 1.57以引用方式并入。


[0003]本文公开的系统和方法涉及医疗机器人，并且更具体地涉及用于机器人医疗系统的手动致动器。

技术介绍

[0004]机器人技术具有一系列应用。具体地讲，机器人臂帮助完成人类通常将执行的任务。例如，工厂使用机器人臂来制造汽车和消费电子产品。另外，科学设施使用机器人臂来使实验室过程诸如运输微板自动化。最近，医师已经开始使用机器人臂来帮助执行外科手术规程。例如，医师使用机器人臂来控制外科器械(诸如腹腔镜)。
[0005]带有可移动尖端的腹腔镜有助于以微创方式执行外科手术规程。可移动尖端可通过腹壁被引导到患者体内更远的位置，诸如肠或胃。机器人控制的腹腔镜中的可移动尖端具有模拟传统外科手术操作中外科医生的腕部的若干自由度。这些可移动尖端(也称为机器人腕部或简称为腕部)已随着技术发展并且涵盖多种技术，以用于在使用最小数量的外科器械马达的同时创建自由度尽可能多的运动。
[0006]许多此类机器人腕部会使用预张紧缆线环。相对于每根缆线均用马达来张紧的器械，这允许器械以最少的马达来驱动。此类“闭环”布线系统使得更难以将马达扭矩映射到缆线张力。这部分是由于系统中的预负载并且部分是由于预负载引起的摩擦。预张紧器械的寿命结束通常是因为缆线因机械磨损、清洁化学品的影响和缆线的拉伸的组合而随时间失去张力。
附图说明<br/>[0007]下文将结合附图描述所公开的方面，该附图被提供以说明而非限制所公开的方面，其中类似的标号表示类似的元件。
[0008]图1示出了外科机器人系统的示例性表示。
[0009]图2示出了主/从外科机器人系统中的从装置的示例性表示。
[0010]图3示出了主/从外科系统中联接到外科器械的机器人臂的端部的示例性表示。
[0011]图4示出了主/从外科系统中的外科器械的示例性表示。
[0012]图5示出了展示其组成部件的示例性支撑托架的等距视图。
[0013]图6A示出了外科器械的往复伸缩器(pantograph)的示例性表示。
[0014]图6B示出了主/从外科系统中的外科器械的往复伸缩器的拉伸状态的示例性表示。
[0015]图6C示出了主/从外科系统中的外科器械的不同拉伸状态的示例性表示。
[0016]图7A示出了外科执行器的示例性表示。
[0017]图7B示出了移除了执行器壳体的外科执行器的示例性表示。
[0018]图8示出了主/从外科系统中输入控制器与外科器械的外科执行器的示例性联接。
[0019]图9A示出了处于中性状态的外科执行器的示例。
[0020]图9B示出了正增加的外科执行器的第一偏航角和第二偏航角。
[0021]图9C示出了处于中性状态的外科执行器的不同示例。
[0022]图9D示出了正增加的外科执行器的俯仰角。
[0023]图10A示出了具有所有缆线连接的外科器械的示例。
[0024]图10B示出了当第一偏航角增加时外科器械中的往复运动的示例。
[0025]图10C示出了当第一俯仰角增加时外科器械中的往复运动的示例。
[0026]图11示出了腕部的示例性替代布线。
[0027]图12A示出了当手动致动器处于第一致动状态时用于外科器械的手动致动器的示例。
[0028]图12B示出了当手动致动器处于第二致动状态时用于外科器械的手动致动器的示例。
[0029]图13示出了用于外科器械的手动致动器的示例，该手动致动器被配置为可沿着外科器械的覆盖件中的狭槽移动的滑块。
[0030]图14A示出了当覆盖件处于第一位置时用于外科器械的手动致动器的示例。
[0031]图14B示出了当覆盖件处于第二位置时用于外科器械的手动致动器的示例。
具体实施方式
[0032]本说明书涉及具有三个自由度(DOF)的机器人外科腕部，该机器人外科腕部维持在整个外科手术操作中控制那些DOF的缆线的长度和张力。
[0033]控制腕部的外科机器人系统会使用主/从系统，其中主装置在远程位置处控制从装置的运动。通常，从装置是机器人外科器械，其近似于用于外科手术操作的经典外科工具，例如腹腔镜检查中的镊子。
[0034]在一个实施方案中，从外科器械具有用于在外科手术部位处执行外科手术操作的外科执行器，该外科执行器在运动中具有三个自由度——俯仰角、第一偏航角和第二偏航角。另外，外科执行器具有“第四自由度”，该第四自由度是相对偏航角和其相应缆线在外科执行器中的张力的量度。外科执行器还具有沿着由外部臂控制的操作轴线的平移自由度以及绕着由外部器械装置操纵器控制的操作轴线的旋转自由度。
[0035]为了控制外科执行器的自由度，外科器械具有成组的四个输入控制器、四根缆线、往复伸缩器、缆线轴和外科执行器。缆线中的两根缆线经由外科执行器来联接两对输入控制器，使得这两对输入控制器的致动(例如，缠绕或解绕)操纵缆线段的长度以产生外科执行器关于自由度的运动。另外两根缆线将这两对输入控制器联接到往复伸缩器，使得外科执行器的该致动引起的运动在往复伸缩器中引起往复运动。往复伸缩器通过使往复伸缩器旋转来维持每对输入控制器之间的恒定缆线长度。
[0036]外科腕部可由计算机程序控制，该计算机程序被设计成将用户的运动解释为外科手术部位处的外科手术操作。该计算机程序解释用户运动并且产生成组的指令，该组指令
用于经由缠绕和解绕输入控制器来适当地操纵四根缆线以将用户运动转换为外科执行器的运动。
[0037]出于说明的目的，下文将结合附图描述各种实施方案。应当理解，所公开的概念的许多其他具体实施是可能的，并且利用所公开的具体实施可实现各种优点。标题包括在本文中以供参考并且有助于定位各个节段。这些标题并非旨在限制相对于其所述的概念的范围。此类概念可在整个说明书中具有适用性。
[0038]I.外科机器人系统
[0039]图1示出了包括主装置110和从装置150的主/从外科机器人系统100的示例性表示。通常，主装置是用于外科机器人系统100的命令控制台。主装置110包括控制台基部112、显示模块114(例如，监视器)和控制模块(例如，键盘116和操纵杆118)。在一些实施方案中，主装置110功能中的一个或多个功能可集成到外科机器人系统100的从装置150或通信地联接到外科机器人系统100的另一个系统中。用户120(例如，医师)使用主装置110从人体工程学位置远程控制外科机器人系统100。
[0040]从装置150具有用于支撑外科手术台154的手术台基部152，患者156位于该外科手术台上以在外科手术部位158处进行外科手术规程。安装到至少一个可定位基部162以用于操纵外科执行器164的至少一个机器人臂160被定位成紧邻手术台基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种外科器械，包括：外科执行器，所述外科执行器具有被配置为在外科手术部位处操纵物体的腕部；一个或多个可机器人操作的输入控制器，所述一个或多个可机器人操作的输入控制器被配置为打开和关闭所述外科执行器的所述腕部；和手动致动器，所述手动致动器被配置为打开和关闭所述外科执行器的所述腕部。2.根据权利要求1所述的外科器械，其中所述手动致动器被配置为通过使伸缩器旋转来控制所述外科执行器的所述腕部。3.根据权利要求2所述的外科器械，其中所述手动致动器具有位于内表面上的成组的齿轮齿，所述成组的齿轮齿被配置为与所述伸缩器的外表面上的成组的齿轮齿啮合。4.根据权利要求2所述的外科器械，其中所述手动致动器被配置为沿着容纳所述伸缩器的覆盖件滑动以使所述伸缩器旋转。5.根据权利要求4所述的外科器械，其中所述覆盖件和所述手动致动器能够相对于所述一个或多个可机器人操作的输入控制器移动。6.一种外科器械，包括：外科执行器，所述外科执行器被配置为在外科手术部位处操纵物体；多个可机器人操作的输入控制器，所述多个可机器人操作的输入控制器联接到伸缩器并且被配置为控制所述外科执行器；和手动致动器，所述手动致动器能够操作以经由所述伸缩器的移动来控制所述外科执行器。7.根据权利要求6所述的外科器械，其中所述手动致动器被配置为控制所述外科执行器的自由度。8.根据权利要求7所述的外科器械，其中所述手动致动器被配置为通过使所述伸缩器旋转来控制所述自由度。9.根据权利要求6所述的外科器械，其中所述手动致动器具有内部接合接口，所述内部接合接口被配置为接合...

【专利技术属性】
技术研发人员：井上信之介，
申请(专利权)人：奥瑞斯健康公司，
类型：发明
国别省市：