[发明专利]具有夹持连杆的用户界面装置

说明书

本发明题为“具有夹持连杆的用户界面装置”。本发明描述了用于操纵外科机器人系统中的机器人外科工具的用户界面装置。用户界面装置可包括装置主体，所述装置主体含有跟踪传感器以响应于所述装置主体的移动而生成空间状态信号。所述空间状态信号可用于控制外科机器人系统致动器的空间运动。若干夹持连杆可枢转地联接到所述装置主体。夹持连杆位移传感器可监测所述夹持连杆相对于所述装置主体的移动，并且响应于所述移动而生成夹持信号。所述夹持信号可用于控制安装在所述外科机器人系统致动器上的机器人外科工具的夹持运动。还描述并要求保护其他实施方案。

技术领域

公开了与机器人系统相关的实施方案。更具体地讲，公开了与外科机器人系统和对应用户界面装置相关的实施方案。

背景技术

内窥镜外科手术涉及检查患者身体并且使用内窥镜和其他外科工具在身体内执行外科手术。例如，腹腔镜外科手术可使用腹腔镜进入腹腔并查看腹腔。可使用手动工具和/或具有机器人辅助工具的外科机器人系统执行内窥镜外科手术。

可由外科医生远程地操作外科机器人系统以控制位于手术台处的机器人辅助工具。外科医生可使用位于手术室中的计算机控制台，或其可位于不同城市中，以命令机器人操纵安装在手术台上的外科工具。机器人控制的外科工具可为安装在机器人臂上的抓钳。因此，可由远程外科医生控制外科机器人系统以在机器人手术期间抓取组织。

外科机器人系统的控制可能需要来自外科医生的控制输入。例如，外科医生可在其手中握持用户输入装置（诸如操纵杆或计算机鼠标），该外科医生操纵该用户输入装置以生成控制命令的信号，这些控制命令控制外科机器人系统部件（例如机器人系统的致动器、机器人臂和/或外科工具）的运动。

发明内容

现有用户输入装置包括用于命令外科机器人系统的手动控制器。手动控制器可包括夹持件，外科医生操纵该夹持件以远程地命令联接到外科工具的致动器的运动。此外，外科医生可操纵夹持件的手柄以命令外科工具的钳口。然而，现有手动控制器不允许精确的手指操纵，诸如夹持件的旋转、滚动或扭转。现有手动控制器不向外科医生提供与钳口夹持构型（例如，钳口是处于闭合构型还是打开构型）相关的触觉反馈。此外，现有手动控制器不能够将钳口锁定在适当位置，并且可能需要外科医生对夹持手柄施加恒定夹持力。因此，现有手动控制器所命令的移动的灵巧度和精确度可受限制，并且现有手动控制器可引起用户疲劳。

提供了用于操纵外科机器人系统中的机器人外科工具的用户界面装置，该用户界面装置可提供用于控制机器人致动器和/或机器人外科工具的高度灵巧、精确的移动的命令信号。在一个实施方案中，用户界面装置包括联接到装置主体的若干个（例如，至少三个）夹持连杆。每个夹持连杆可包括枢转地联接到装置主体的夹持曲柄、在装置主体上方滑动的滑块、以及枢转地联接在夹持曲柄与滑块之间的从动件臂。因此，可将夹持曲柄紧捏在用户手指之间以改变装置主体上的滑块的位置。可通过夹持连杆位移传感器来测量滑块的位置以生成用于操纵外科机器人系统的机器人外科工具的夹持运动的夹持信号。用户界面装置还可包括跟踪传感器，例如，用于响应于装置主体的移动而生成空间状态信号（例如，输入姿态信号）的六自由度电磁跟踪器（例如其装置主体上）。一个或多个处理器可使用空间状态信号来控制外科机器人系统的致动器或机器人外科工具的空间运动。因此，用户界面装置可用于控制机器人致动器和/或机器人外科工具的高度灵巧、精确的移动。

在一个实施方案中，具有夹持连杆的用户界面装置包括双稳态闩锁机构。当完全向内紧捏夹持连杆时，双稳态闩锁机构可将夹持连杆保持在闭合位置中。一旦夹持连杆处于闭合位置，就可通过再次向内紧捏夹持连杆而将夹持连杆从闭合位置释放并且向外延伸到打开位置。双稳态闩锁机构允许用户将机器人外科工具的抓钳保持在完全闭合位置中，而不需要用户不断紧捏用户界面装置。因此，结合在用户界面装置中的双稳态闩锁机构降低了操作者将经历手疲劳的可能性。