[发明专利]跨旋转接头的控制开关位置感测

说明书

实施方式涉及跨旋转接头的控制开关位置感测。在一些实施方式中，控制输入装置包括基座构件和可绕中心轴线相对于基座构件以侧倾自由度旋转的侧倾构件。开关接触部分可与侧倾构件一起旋转并且可在开关自由度中移动到多个位置。第一传感器元件联接至开关接触部分并且可随开关接触部分移动，并且可以为无源元件。基座传感器元件联接至基座构件，并且被配置为感测第一传感器元件与基座传感器元件的接近度，并与侧倾构件在侧倾自由度中的旋转取向无关地输出指示开关接触部分在开关自由度中的当前位置的信号。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2018年8月22日提交的题为“跨旋转接头的控制开关位置感测”的美国临时专利申请号62/721,467的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

控制器机构，例如控制输入装置，允许用户控制各种类型的机构和器械的功能。遥控操作为可以使用控制输入装置的一种操作。例如，远程操作手术装置可以使用各种类型的医疗器械来执行微创外科手术程序，从而减少对患者健康组织的损害。医疗器械可以连接到诸如从臂之类的从装置，该从装置可以被操纵以执行外科手术程序。可以向一个或多个主控制装置处的操作员，例如在远程操作员终端或站处的操作员，和/或使用手动控制装置，提供对从装置处的医疗器械的控制。从装置的致动器可以由主控制装置控制，以引起运动或启动与患者外科手术部位相互作用的从装置处的医疗仪器、摄像机或其他末端执行器的另一功能。在一些示例中，操作员站处的主控制装置可以由操作员以一个或多个自由度进行物理操纵，以与控制装置的操纵配合的方式，例如，以手术部位处的相应自由度的方式来控制末端执行器移动。

主控制装置的一个自由度可以包括主控制装置的手柄的旋转自由度。例如，在某些远程操作系统中，主控制装置可包括一个或多个抓握件，操作员按下和/或旋转该抓握件以控制末端执行器的相应运动。例如，主控制装置上的夹钳可以提供夹持运动，该夹持运动可以控制受控从装置上的钳子、镊子、剪刀或其他末端执行器器械的类似夹持运动。主控制装置上的这种抓握件可以定向为沿着主控制装置的中心轴线闭合，并且它们可以绕中心轴线旋转，以命令例如从器械绕器械轴线的类似旋转运动。然而，主控制装置的这种旋转运动可能会导致难以向旋转装置部分提供数据、电力和其他信号和从旋转装置部分向主控制装置的基座或接地部分提供数据、电力和其他信号。例如，控制开关可以定位在旋转部分上，以允许用户在控制系统的操作期间选择各种命令和功能，并且在允许旋转部分具有连续自由和独立的旋转时可能需要这种控制开关将状态传递到主控制装置的非旋转部分。

发明内容

本申请的实施方式涉及跨旋转接头的控制开关位置感测。在一些实施方式中，控制输入装置包括基座构件和侧倾构件，该侧倾构件联接至基座构件并且可绕中心轴线相对于基座构件以侧倾自由度旋转。开关接触部分联接至侧倾构件，并且可与侧倾构件一起绕中心轴线以侧倾自由度旋转。开关接触部分可相对于侧倾构件以开关自由度移动到多个位置。第一传感器元件联接至开关接触部分，并且可与开关接触部分一起以开关自由度和侧倾自由度移动，其中第一传感器元件为被配置为不接收电信号的无源元件。基座传感器元件联接至基座构件，并被配置为感测第一传感器元件与基座传感器元件的接近度，其中，基座传感器元件被配置为与侧倾构件在侧倾自由度中的旋转取向无关地输出指示开关接触部分在开关自由度中的当前位置的信号。

描述了控制输入装置的各种实施方式和示例。例如，在一些实施方式中，第一传感器元件为不被供电的传感器元件。在一些实施方式中，第一传感器元件为无源磁体，而基座传感器元件包括霍尔效应传感器。在一些实施方式中，无源磁体通过细长的连杆构件联接至开关接触部分。在一些实施方式中，无源磁体为环形磁体的一部分。在一些实施方式中，基座传感器元件包括一个或多个光检测器，该光检测器被配置为检测从第一传感器元件反射的电磁能束。在一些实施方式中，基座传感器元件包括传感器阵列，该传感器阵列具有绕中心轴线至少部分同心布置的多个传感器。在一些示例中，基座传感器元件包括传感器阵列，该传感器阵列具有绕中心轴线至少部分同心布置的多个霍尔效应传感器。在一些实施方式中，指示开关接触部分的当前位置的信号还指示侧倾构件在侧倾自由度中的旋转取向。