[发明专利]用于机器人外科手术的用户界面设备

说明书

本发明公开了一种用于控制机器人系统的手持用户界面设备，所述手持用户界面设备可包括构件、壳体、和跟踪传感器系统，所述壳体至少部分地设置在所述构件周围并且被配置为保持在用户的手中，所述跟踪传感器系统设置在所述构件上并且被配置为检测所述设备的至少一部分的位置和取向中的至少一者。所述设备的所述部分的所检测到的位置和所述设备的所述部分的所检测到的取向中的至少一者与所述机器人系统的控制相关。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月9日提交的美国专利申请序列号62/432,538的优先权，该申请据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及机器人辅助的系统，并且更具体地讲，涉及用于控制机器人辅助的外科系统的用户界面设备。

背景技术

微创外科手术(MIS)诸如腹腔镜外科手术涉及旨在减少在外科手术期间的组织损伤的技术。例如，腹腔镜手术典型地涉及在患者体内（例如，在腹部中）形成多个小的切口、并且通过切口将一个或多个工具和至少一个照相机引入患者体内。然后，通过使用所引入的工具和由照相机提供的可视化辅助来执行外科手术。一般来讲，MIS提供多个益处，诸如减少患者瘢痕形成、减少患者疼痛、缩短患者恢复期、和降低与患者恢复相关联的医疗费用。

MIS可用非机器人系统或机器人系统来执行。常规机器人系统可在减少对外科医生的需求的同时提供MIS的许多益处，该常规机器人系统可包括用于基于来自操作者的命令来操纵工具的机器人臂。此类机器人系统的控制可能需要来自用户（例如，外科医生或其他操作者）的经由一个或多个用户界面设备（又称用户输入设备，用户主控设备，或控件）的控制输入，该用户界面设备将来自用户的操纵或命令转换成对机器人系统的控制。然而，机器人外科系统的常规用户界面设备可能具有缺点。例如，常规用户界面设备可能不符合人体工程学设计，这可能导致用户不适或疲劳并且可能对外科手术造成负面影响。因此，期望具有新的和改进的用户界面设备，特别是用于机器人外科手术。

发明内容

一般来讲，在一个变型中，用于控制机器人系统的手持用户界面设备可包括构件、壳体、至少一个电容传感器、和跟踪传感器系统，该壳体至少部分地设置在构件周围并且被配置为保持在用户的手中，该电容传感器被配置为检测用户的手与壳体之间的交互作用，该跟踪传感器系统被配置为检测设备的至少一部分的位置和取向中的至少一者。所检测到的交互作用、设备的部分的所检测到的位置、以及设备的部分的所检测到的取向中的至少一者可与机器人系统的控制相关。

设备的部分的所检测到的位置或所检测到的取向可例如与机器人臂或端部执行器的控制相关。电容传感器可例如通过测量用户的手与电容传感器之间的接近度的变化来检测交互作用，诸如壳体的基于手的挤压。作为另一示例，电容传感器可被配置为通过测量壳体上的第一导电表面与壳体上的第二导电表面之间的接近度来检测挤压壳体的用户的手。作为另一示例，相同或第二电容传感器可包括多个离散的传感器区域，该离散的传感器区域被配置为检测用用户界面设备（例如，可与机器人系统的图形用户界面的控制或其它控制相关）执行的用户发起的手势（例如，挥动）。作为另一示例，电容传感器可检测交互作用，诸如壳体与用户的手之间的脱离（例如，使用户界面设备掉落或将用户界面设备安装在设备保持器中），该交互作用触发机器人系统的控制的暂停。

一般来讲，在另一个变型中，用于控制机器人系统的手持用户界面设备可包括构件、柔性壳体、至少一个接近传感器、和跟踪传感器系统，该柔性壳体至少部分地设置在构件周围并且被配置为保持在用户的手中，该接近传感器被配置为检测壳体的变形，该跟踪传感器系统被配置为检测设备的至少一部分的位置和取向中的至少一者。壳体的所检测到的变形、设备的部分的所检测到的位置、以及设备的部分的所检测到的取向中的至少一者可与机器人系统的控制相关。