[发明专利]用于外科手术及其它应用的软件中心和高度可配置的机器人系统

权利要求书

1.一种外科手术机器人系统，其包含：

可移动的手术器械夹持器；

基座；和

操纵器，其包括支撑所述器械夹持器的旋臂组件，所述旋臂组件在第一枢轴关节处连接到所述基座并且枢轴地连接到所述器械夹持器，所述旋臂组件包括：

第一连杆，其具有第一轴线；

第二连杆，其具有第二轴线；

枢轴旋臂关节，其将所述第一连杆连接到所述第二连杆，以改变所述第一轴线和所述第二轴线之间的夹角，和

第一轧辊关节，其位于所述基座和所述枢轴旋臂关节之间，其中所述第一轧辊关节具有沿所述第一轴线延伸的第一轧辊轴线，

其中所述第一枢轴关节、所述第一轧辊关节和所述枢轴旋臂关节是被驱动关节，以及

其中所述旋臂组件经配置使得所述旋臂组件从所述第一轧辊关节到所述器械夹持器具有各种可替换的配置以用于给定状态下的所述器械夹持器，并且其中所述第一轧辊关节的从动移动提供给所述旋臂组件额外的自由度以提供所述旋臂组件的期望移动。

2.根据权利要求1所述的系统，其进一步包含：

器械，其包含具有第一末端和相对的第二末端的轴件，器械接口被连接到所述轴件的所述第一末端，所述器械接口可组装到所述器械夹持器，并且末端执行器被连接到所述轴件的所述第二末端；和

处理器，其中所述处理器被连接到所述操纵器并且被配置为：

确定所述被驱动关节的所计算的关节移动，所述所计算的关节移动在所述轴件穿过微创进刀部位时提供所述旋臂组件的所述期望移动，以及

通过从动关节移动来驱动所述旋臂组件的所述期望移动，其中所述旋臂组件的所述期望移动用于任务，所述任务包括下列任一项或其组合：(ⅰ)抑制所述操纵器和邻近旋臂、邻近设备或邻近人员之间的碰撞；(ⅱ)增加所述操纵器的运动范围；以及(ⅲ)避免所述操纵器的关节的关节限制或奇点。

3.根据权利要求2所述的系统，

其中所述操纵器在器械腕节处被枢轴地连接到所述器械夹持器，

其中所述枢轴旋臂关节定义所述旋臂组件的关节顶点，并且

其中所述第一轧辊关节、所述枢轴旋臂关节以及所述第一枢轴关节被配置为当所述基座和所述器械夹持器保持静止时允许所述关节顶点移动。

4.根据权利要求2所述的系统，其中所述枢轴旋臂关节定义关节顶点，并且

其中所述处理器包括被配置为将所述关节顶点保持在指向上方的构形的软约束，所述指向上方的构形抑止与邻近旋臂、设备或人员发生碰撞。

5.根据权利要求2所述的系统，其中所述旋臂组件包含：

第三连杆，其通过所述第一轧辊关节被连接到所述第一连杆，所述第三连杆具有沿所述第一轴线延伸的纵向第三轴线；和

第四连杆，其通过第二轧辊关节被连接到所述第二连杆，所述第二轧辊关节具有沿所述第二轴线延伸的第二轧辊轴线。

6.根据权利要求5所述的系统，

其中所述旋臂组件通过旋臂枢轴被连接到所述基座，所述旋臂枢轴被配置为允许所述旋臂组件相对于所述基座绕第一枢轴线和第二枢轴线进行枢轴移动，并且

其中所述旋臂组件通过腕节被连接到所述器械夹持器，所述腕节被配置为允许所述器械夹持器相对于所述旋臂组件绕第三枢轴线进行枢轴移动。

7.根据权利要求2所述的系统，其中所述器械被配置为在所述器械接口和所述末端执行器之间有多个自由度，所述多个自由度使得当所述轴件延伸穿过微创切口时所述旋臂组件和所述器械具有针对末端执行器方位的一系列状态。

8.根据权利要求7所述的系统，其进一步包含器械夹持器腕节，所述器械夹持器腕节包含允许所述末端执行器的枢轴运动的一对枢轴腕节关节。

9.根据权利要求1所述的系统，其中第一旋臂部分的长度和第二旋臂部分的长度相互之间差约20％内，其中所述第一旋臂部分包括所述第一连杆，并且所述第二旋臂部分包括所述第二连杆。