[发明专利]具有手指离合器的用户界面装置

说明书

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。该用户界面装置可包括抓持表面围绕中心轴线对称设置的装置外壳。该抓持表面可包括围绕该中心轴线的旋转表面。跟踪传感器可安装在该装置外壳内，以响应于该装置外壳的移动而生成空间状态信号。该空间状态信号可用于控制机器人系统致动器的运动。手指离合器可设置在该装置外壳的端部处，并且可响应于用户触摸而生成离合器信号。该离合器信号可用于暂停该机器人系统致动器的运动。本文还描述并要求保护其他实施方案。

技术领域

本发明公开了与机器人系统有关的实施方案。更具体地，公开了与外科机器人系统和对应用户界面装置有关的实施方案。

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并且查看腹腔。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。

可由外科医生远程操作外科机器人系统以命令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以是安装在机器人臂上的内窥镜。因此，外科机器人系统可被远程外科医生用于执行内窥镜外科手术。

外科医生可向外科机器人系统提供输入命令，并且外科机器人系统的一个或多个处理器可响应于输入命令而控制系统部件。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信号，以引起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

用于外科机器人系统的常规用户界面装置包括外科医生使用其手操纵的抓持部，以生成输入命令以移动致动器，机器人外科工具和/或端部执行器在外科机器人系统中耦接到该致动器。外科医生可在工作空间（诸如连接到抓持部的连杆系统的运动范围）内移动抓持部，以远程引起致动器的对应移动。当达到工作空间的极限时，例如当连杆系统完全延伸时，外科医生可按下离合器按钮以将输入与外科机器人系统断开。即，当离合器按钮被按下时，抓持部可在工作空间内重新定位而不引起致动器的移动。然而，为了致动离合器按钮，外科医生必须施加足够大的力以抵消离合器按钮的复位弹簧力。例如，外科医生必须向下按压离合器按钮。向下的压力可引起端部执行器的无意移动，因为抓持部也可同时被向下推。抓持部的无意移动可在端部执行器处产生不精确的外科操纵。因此，需要一种用于机器人外科手术的降低对应远程致动器无意移动的可能性用户界面装置。

提供了一种用于控制外科机器人系统的用户界面装置，不需要致动力并且降低对应致动器无意移动的可能性。在一个实施方案中，用户界面装置包括具有径向对称的抓持表面的装置外壳，以允许用户以任何取向舒适地将装置外壳握持在其手中。例如，抓持表面可包括表面轮廓围绕中心轴线旋转的旋转表面。在一种情况下，外壳的表面限定了椭球体，其中中心轴线可以是椭球体的纵向轴线或主轴线。跟踪传感器和/或抓持传感器可安装在装置外壳内。跟踪传感器可响应于装置外壳的移动而生成空间状态信号，并且抓持传感器可响应于被挤压而生成抓持信号。空间状态信号可跟踪装置外壳在六个自由度上的移动。然后空间状态信号和抓持信号可被系统用于控制远程机器人臂（以及安装在臂上的外科工具）的移动。例如，空间状态信号可被输入到外科机器人系统以用于控制机器人外科工具的运动。用户界面装置可包括其中具有电容传感器的手指离合器，该电容传感器用于生成离合器信号。离合器信号可响应于使用电容传感器检测到用户触摸手指离合器而生成。然后离合器信号被系统用于暂停外科工具的所有运动，而不管空间状态信号或抓持信号的变化。手指离合器可被配置为在被按压时生成离合器信号以暂停运动，而不管空间状态信号。