BR112018006653B1

BR112018006653B1 - Aparelho de conjunto da manopla de rolagem ilimitada

Info

Publication number: BR112018006653B1
Application number: BR112018006653-2A
Authority: BR
Inventors: Gregory Brian Bowles; James Michael Licht; Zachary ZIMMERMAN; Shorya Awtar; Deepak Sharma; James Duncan Geiger
Original assignee: Flexdex, Inc
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2016-10-03
Publication date: 2024-04-09

Abstract

Dispositivos tendo um cabo que proporciona um rolo ilimitado a um efetuador final na extremidade distai do dispositivo. Por exemplo, são descritos aqui dispositivos médicos que têm uma armação de ferramenta alongada, efetuador final, e um cabo que inclui: uma primeira porção, uma segunda porção que rola em relação à primeira porção, uma haste de empurrar dentro da primeira porção conectada a uma entrada de controle e um corpo de lançadeira dentro da segunda porção que gira com a segunda porção, mas é axialmente acionado pela haste de empurrar quando o usuário aciona a entrada de controle. O dispositivo pode incluir uma fixação proximal de pulso/antebraço permitindo um ou mais graus de liberdade no passo, guinada ou rolamento em torno do braço do usuário. O punho pode se articular em relação à estrutura de ferramenta, e esta articulação pode ser transmitida ao efetuador final. O efetuador final pode ser um conjunto de garras.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica a prioridade ao pedido de patente provisório US 62/236.835, com o título "HANDLE ROTATION MECHANISM" depositado em 2 de outubro de 2015 e aqui incorporado por referência em sua totalidade.

[002] Esta pedido também pode estar relacionada ao pedido de patente norte-americano 15/130,915, com o título "ATTACHMENT APPARATUS FOR REMOTE ACCESS TOOLS", e depositado em 15 de abril de 2016, que reivindicou a prioridade ao Pedido de Patente Provisório Norte-Americano 62/147,998, depositado em 15 de abril de 2015 (e com o título "FOREARM ATTACHMENT APPARATUS FOR REMOTE ACCESS TOOLS"), e Pedido de Patente Provisório Norte- Americano 62/236,805, depositado em 2 de outubro de 2015 (com o título "FOREARM ATTACHMENT APPARATUS FOR REMOTE ACCESS TOOLS"). Esta aplicação também pode estar relacionada ao pedido de patente norte-americano 15/054,068, depositado em 25 de fevereiro de 2016, e com o título "PARALLEL KINEMATIC MECHA-NISMS WITH DECOUPLED ROTATIONAL MOTIONS" que reivindica a prioridade como um CIP ao Pedido de Patente Norte-Americano 14/166,503, depositado em 28 de janeiro de 2014, e com o título "MINIMAL ACCESS TOOL," Publicação US-2014-0142595-A1, que é uma continuação do Pedido de Patente Norte-Americano 12/937,523, depositado em 13 de abril de 2009, agora a Patente 8,668,702, que reivindicou a prioridade ao pedido de patente provisório Norte-Americano 61/044,168, depositado em 11 de abril de 2008. Cada uma destas patentes e pedidos de patente é aqui incorporada por referência em sua totalidade.

INCORPORAÇÃO POR REFERÊNCIA

[003] Todas as publicações e pedidos de patente mencionados neste relatório descritivo aqui incorporados por referência na sua totalidade na mesma medida como se cada publicação individual ou pedido de patente fosse especificamente e individualmente indicado para ser incorporado por referência.

CAMPO

[004] Descritos aqui estão os mecanismos de rotação para entradas ou manoplas e aparelhos e aplicações usando-os. Por exemplo, descrito aqui estão as manoplas com um mecanismo de rotação ilimitada ("manoplas de rolagem ilimitada") e aparelhos para ferramentas cirúrgicas minimamente invasivas e ferramentas de acesso remoto usando as.

ANTECEDENTES

[005] Várias ferramentas de acesso remoto e ferramentas cirúrgicas minimamente invasivas que incorporam as manoplas com mecanismos de rotação ilimitados ("infinito") são conhecidos, por exemplo, WO 2007/146894 A2. Este pedido descreve, por exemplo, ferramentas de laparoscopia que consistem principalmente em uma manopla principal, uma estrutura da ferramenta/ eixo da ferramenta e operador terminal distal (EE). Em alguns destes dispositivos de laparoscopia, para girar o operador terminal sobre o eixo da ferramenta eixo (ou seja, para fornecer uma rotação do rolo do operador terminal), o usuário pode ter que girar a manopla sobre seu próprio eixo central. Enquanto a manopla pode encaixar ou de adequar na mão, palma, e/ou dedos do usuário na condição nominal (ou seja, antes de qualquer rotação do rolo), não pode mais continuar a encaixar/de adequar com a mão do usuário durante e após a rotação do rolo. De fato, a manopla pode começar a colidir com as áreas da mão que seguram o dispositivo durante a rotação, tipicamente limitando a quantidade de rotação do rolo e/ou exigindo o reposicionamento da manopla dentro da mão do cirurgião para alcançar a rotação máxima do rolo no operador terminal. Assim, muitos destes dispositivos podem exigir mais do que uma mão para operar ou podem exigir o reposicionamento do dispositivo durante a operação dentro de uma mão do usuário a fim de continuar a rolar em uma única direção além de uma quantidade limitada de rolo. O processo de reposicionamento geralmente resulta em uma perda de acesso à junção/mecanismo de entrada entre o eixo/estrutura da ferramenta e a alça e a perda de ergonomia na interface da empunhadura para a mão. Tentativas foram feitas para enfrentar o desafio de rotação limitada e ergonomia reduzida, fornecendo uma junta rotacional no cabo entre a parte estacionária do cabo que é segurada pela mão do usuário, palma da mão, dedo(s) e/ou polegar na condição nominal e a porção de rolo que é rodada em relação à porção estacionária em torno do seu eixo central pelo(s) dedo(s) e/ou polegar do utilizador; estas tentativas tiveram apenas sucesso limitado, em parte porque o enrolamento do dispositivo desta maneira pode resultar no enrolamento do cabeamento interno, incluindo cabos de acionamento e similares ao rolar a porção estacionária em relação à porção de rolagem (por exemplo, indicador, indicador de manopla, indicador de rotação ou similar). A porção estacionária do cabo é definida como estacionária no que diz respeito ao movimento de rotação do rolo. Esta porção estacionária pode se mover junto com a mão do usuário para fornecer outro grau de liberdade (por exemplo, rotações de inclinação e orientação na articulação de dispositivos laparoscópicos).

[006] Estes dispositivos que incorporam a porção estacionária e a porção de rolagem no conjunto da manopla, pode ser articulado ou não articulado. Em alguns dispositivos não articulados, a manopla e o eixo da ferramenta podem ser rigidamente conectados e a rotação de toda a manopla pode acionar a rotação do eixo da ferramenta e do operador terminal. Em outros dispositivos não articulados, a manopla e o eixo da ferramenta podem ser rigidamente conectados e a manopla pode ser equipada com um indicador, onde o indicador é conectado ao operador terminal e aciona a rotação do operador terminal através de um membro de transmissão de rolo direcionado através do eixo da ferramenta. Além disso, os dispositivos de laparoscopia estão ficando mais complexos e restauração para os procedimentos laparoscópicos desafiadores. As ferramentas laparoscópicas podem agora incluir os operadores terminais de articulação que podem ser acionados por uma junta de entrada entre o eixo da ferramenta e a manopla. Articular os operadores terminais permite que o cirurgião altere o eixo de rotação do rolo no operador terminal articulando a manopla sobre uma junta de entrada com relação ao eixo da ferramenta. A manopla neste dispositivo não é rigidamente conectada ao eixo da ferramenta, mas é conectada através de uma junta de entrada que de modo geral permite dois graus de liberdade de articulação, por exemplo, rotação de orientação e rotação de inclinação e restringe (e, portanto, transmite) a rotação do rolo. Em alguns dispositivos de articulação, a rotação do operador terminal pode ser transmitida através da rotação da porção do indicador da manopla, que ainda transmite a rolagem ao operador terminal através da rotação do eixo da ferramenta. Aqui, o eixo da ferramenta é conectado à manopla através de uma junta de articulação de entrada que fornece graus de liberdade de inclinação e orientação, mas transmite a rotação do rolo da manopla ao eixo da ferramenta. Semelhantemente, a rotação do rolo do eixo da ferramenta é transmitida ao operador terminal através da junta de articulação de saída. Um exemplo de tal dispositivo configuração é um dispositivo de articulação vendida pela Novare™ (pedido de patente Norte-Americano WO2007/146894 A2). Em outros dispositivos de articulação, a transmissão de articulação e a transmissão de rolagem são desacopladas de modo que a rolagem seja diretamente transmitida da rotação da porção do indicador da manopla ao operador terminal através de um membro de transmissão de rolo separado e não através da cinemática da junta de articulação de entrada, eixo da ferramenta e junta de articulação de saída. Este membro de transmissão de rolo pode ser rígido por torção para transmitir a rotação do rolo. Este membro de transmissão de rolo pode ou pode não ser direcionado através da junta de articulação de entrada e/ou da estrutura da ferramenta/ eixo da ferramenta. Um exemplo de tal configuração do dispositivo é um dispositivo de articulação vendido pela Covedien™ (US8603135). Alguns dispositivos de articulação na configuração previamente mencionada fornecem capacidade de rolagem ilimitada do operador terminal articulada, causado por rotação do indicador da manopla sobre seu próprio eixo central.

[007] Tipicamente, a destreza melhorada nestas ferramentas de articulação pode oferecer compensação de resistência elevada para a rotação do rolo da manopla e, portanto, o operador terminal quando o operador terminal e, portanto, a manopla é articulada. Esta resistência pode ainda ser exemplificada quando o puxador de entrada para operar o acionamento do operador terminal (por exemplo, abertura e fechamento de uma porção em movimento do operador terminal com relação a uma referência porção do operador terminal, que não move com relação à porção em movimento) é encaixado enquanto realiza a articulação bem como a rotação do rolo do operador terminal. O encaixe de um puxador de entrada para acionar a abertura/fechamento de um operador terminal tendo uma garra na extremidade do eixo da ferramenta, tipicamente resulta em altas cargas geradas entre a porção estacionária da manopla segurada pelo usuário e a porção de rotação da manopla (indicador), que conecta-se entre si para permitir a rotação. O resultado da alta carga entre estes corpos independentes é tipicamente um aumento na resistência de atrito para a rotação do rolo que limita a capacidade do cirurgião a usar a entrada de rotação fina na manopla para controlar a rotação do rolo do operador terminal. As altas cargas de acionamento de abertura/fechamento de garra são tipicamente transmitidas da entrada da manopla por um membro de transmissão como um aço cabo, fio de aço, etc. ou um aço com monofilamento ou haste de Nitinol, etc. Estes tipos de membros de transmissão funcionam bem para transferir cargas a um aspecto remoto de um instrumento, mas, devido à complexidade no fornecimento de articulação, rolagem e funcionalidade de acionamento ao operador terminal em tais dispositivos, bem como trabalhando dentro de um volume apertado para incorporar os recursos para atender estas funcionalidades, é desafiador incorporar as juntas e os corpos que atendem as exigências estruturais para poder fornecer as funcionalidades previamente mencionadas. Um dos desafios pode ser a transmissão de rolagem da manopla ao operador terminal e ao mesmo tempo, transmitir o acionamento do operador terminal da manopla ao operador terminal.

[008] Descritos aqui são aparelhos (por exemplo, mecanismos, dispositivos, ferramentas, máquinas, sistemas, etc.) incluindo manoplas com um mecanismo de rolagem ilimitada que pode direcionar estes problemas.

[009] US 2007/093790 A1 revela um instrumento cirúrgico laparoscópico configurado para ser ergonômico e antropometricamente correto. O instrumento cirúrgico laparoscópico compreende: (a) uma manopla ergonômica configurada para orientar a mão de um cirurgião em uma posição funcional, a manopla compreendendo uma alça; (b) um mecanismo de acionamento atuável por um dedo e apoiado pela manopla, o mecanismo de acionamento compreendendo um eixo de acionamento e um conjunto de engrenagens operáveis para deslocar o eixo de acionamento com um vantagem mecânica ao acionar um gatilho pelo cirurgião; (c) um mecanismo de travamento configurado para bloquear o mecanismo de acionamento em uma das pluralidades de posições, o mecanismo de travamento compreendendo uma liberação localizada em uma posição antropométrica correta; e (d) um eixo de trabalho com uma extremidade proximal acoplada e operável com o eixo do atuador, o eixo de trabalho com uma configuração alongada e um extremidade distal de trabalho configurada para acoplar uma ferramenta cirúrgica a ser manipulada pelo cirurgião através da manopla e o mecanismo de acionamento para realizar uma função cirúrgica.

[0010] US 2009/171147 A1 revela um instrumento médico com uma manopla de controle proximal e um ferramenta distal que são interligadas por um eixo de instrumento alongado que se destina a passar internamente de um corpo anatômico, membros móveis proximais e distais que, respectivamente, interligam a manopla de controle proximal e a ferramenta distal com o eixo do instrumento, o meio de controle da manopla disposta entre os membros móveis, um membro de acionamento na manopla para controlar a ferramenta distal através dos membros móveis, e um acoplador para acoplar ou desengatar seletivamente a parte do eixo do instrumento a partir da porção da manopla. A manopla tem uma porção do receptor distal, e um conector de eixo no referido membro de movimento proximal é seletivamente acoplável com e liberável a partir da porção receptora. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0011] Aqui são descritos aparelhos (incluindo mecanismos, instrumentos, dispositivos, ferramentas, sistemas, etc.) que podem incluir manoplas (também referido como conjuntos de manopla) que fornecem rolagem ilimitada (por exemplo, "infinita") de uma porção da manopla com relação a outra porção da manopla e pode transmitir este rolo a um operador terminal em uma forma vantajosa. Os mecanismos de rolo ilimitado aqui descritos podem fazer parte de um aparelho que inclui a manopla, uma estrutura da ferramenta (que pode ser um eixo da ferramenta ou pode incluir um eixo da ferramenta) e um conjunto do operador terminal. Em algumas variações, o aparelho pode incluir um conjunto do operador terminal (ou simplesmente, operador terminal) que pode ser articulado com relação à estrutura da ferramenta através de um operador terminal que articula a junta na extremidade distal do dispositivo; articulação do operador terminal pode ser controlada por uma junta de articulação de entrada (junta de entrada) na extremidade proximal do dispositivo, incluindo entre a manopla e a estrutura da ferramenta. Em qualquer um destes aparelhos, a estrutura da ferramenta pode ser conectada com o braço (por exemplo, punho, antebraço, etc.) de um usuário através de uma fixação do braço (por exemplo, fixação do antebraço), enquanto a mão do usuário (palma, dedos, dedão, etc.) é conectada com a manopla. A fixação do braço pode ser conectada à estrutura da ferramenta por uma junta (por exemplo, um rolamento) que permite um ou mais graus de liberdade (por exemplo, inclinação, orientação, rolagem) entre o braço do usuário e a estrutura da ferramenta. Em qualquer um destes aparelhos, o operador terminal pode ter pelo menos uma porção em movimento (por exemplo, uma garra móvel) que pode ser acionada (por exemplo, aberta/fechada) por um controle de entrada na manopla que faz com que um acionamento de saída do operador terminal através de um membro de acionamento de garra do operador terminal. Em alguns destes aparelhos, o membro de transmissão do acionamento de garra pode ser um membro de tensão/compressão que pode ser puxado pelo controle de entrada na manopla para fazer com que o acionamento do operador terminal (ou seja, acionamento de fechamento da garra). O mesmo ou um diferente membro de transmissão do acionamento de garra, membro de tensão/compressão pode ser usado para fazer com que o acionamento do operador terminal (isto é, acionamento de abertura da garra), desfazendo o acionamento prévio. Isto pode levar a um impulso operação (primeiro acionamento)-impulso (segundo acionamento) como parte do acionamento do operador terminal ou uma operação impulso (primeiro acionamento)-empurrão (segundo acionamento) ou uma operação empurrão (primeiro acionamento)- impulso (segundo acionamento).

[0012] No geral, as manoplas de rolagem ilimitada descritas aqui podem também ser referidas como manoplas de rotação ilimitada, ou como aparelhos de manopla de rotação ilimitada, ou como aparelhos da manopla de rolagem ilimitada, ou similares. No geral, a porção estacionária da manopla também pode ser referida como proteção da manopla, ou como proteção ergonômica da manopla ou como corpo da manopla ou como primeira porção da manopla ou similares. No geral, a porção rotacional da manopla também pode ser referida como porção de rotação, ou como indicador de rotação, ou como porção giratória, ou como indicador ou como segunda porção da manopla ou similares. No geral, o controle de entrada no conjunto da manopla também pode ser referido como controle, ou coimo manopla de entrada, ou como controle do operador terminal, ou como controle da manopla de entrada ou similares.

[0013] Estas manoplas de rolagem ilimitada podem permitir o acionamento de um operador terminal distal (por exemplo, abrir e fechar as garras do operador terminal) por um controle de entrada em uma primeira porção da manopla (por exemplo, um corpo da manopla) usando um membro de transmissão do acionamento do operador terminal compreendendo um cabo (aço, tungstênio, etc.), fio de aço, etc. ou um aço com monofilamento ou haste de Nitinol, etc. para transmitir o acionamento da manopla sem ligar ou romper o acionamento do operador terminal. Este acionamento pode acontecer independente ou em paralelo ou independentemente de outros movimentos, a saber, articulação do operador terminal e rotação do rolo do operador terminal.

[0014] Por exemplo, quando o operador terminal é um conjunto de garras, ele pode incluir uma ou duas garras de movimento (segunda e terceira porção do operador terminal) que são móveis com relação a uma porção da base do operador terminal (uma primeira porção do operador terminal). Em algumas variações, uma das garras do conjunto de garras pode ser parte (ou rigidamente anexada a) da porção da base do operador terminal. Uma ou mais das garras móveis pode ser movida por um membro de transmissão do acionamento de garra que é conectado à porção de lançadeira da manopla. Esta ação de abertura/ fechamento das garras no conjunto do operador terminal pode ser controlada por um controle do operador terminal que pode ser um corpo móvel (como uma manopla, botão, cursor, etc.) na manopla. Assim, revelados aqui são os mecanismos de rotação de rolagem ilimitada que podem ser parte de um aparelho que inclui uma rotação correspondente a um conjunto do operador terminal, enquanto é capaz de transmitir o acionamento do operador terminal (por exemplo, movimento de aber- tura/fechamento) de uma entrada de controle do operador terminal na manopla.

[0015] Os aparelhos aqui descritos podem ser configurados para uso em qualquer aplicação, incluindo, entre outros, dispositivos médicos (por exemplo, dispositivos cirúrgicos incluindo dispositivos minimamente invasivos como laparoscópicos, endoscópios, etc.) e similares. Por exemplo, um mecanismo da manopla de rolagem ilimitada articulado, conforme descrito, pode ser usado como uma ferramenta de acesso remoto que requer rotação fina sobre um eixo do eixo da ferramenta e manipulação ou articulação de um eixo da ferramenta e/ou operador terminal. No geral, os aparelhos descritos aqui podem ser úteis para uma variedade de finalidades.

[0016] Conforme será descrito em mais detalhes aqui, qualquer um destes aparelhos pode incluir uma manopla tendo múltiplas porções ou corpos que são acoplados juntos para fornecer grã de rotação específica e/ou graus de liberdade de translação com relação entre si para fornecer uma porção base que pode ser mantida dentro de uma mão do usuário (referido aqui como um punho, garra da mão, porção de garra, ou similares) e uma porção giratória que pode ser operada pelos dedos (incluindo o dedão) da mesma mão que segura o punho (referido aqui como um botão, indicador, indicador de dedo, indicador de rotação etc.). Em algumas variações, a manopla pode ser referida como um conjunto da manopla, mecanismo da manopla, manopla de rolagem ilimitada, manopla de rolagem infinita, ou similares. Em algumas variações a manopla inclui quatro componentes interconectados (ou corpos) e uma entrada de controle do operador terminal, como uma manopla, botão, indicador ou outro controle, para acionar o operador terminal. Os quatro corpos interconectados que formam a manopla podem incluir uma primeira porção da manopla (por exemplo, punho), uma segunda porção da manopla (por exemplo, indicador de dedo), uma haste de impulso (tipicamente, interna à primeira porção da manopla) e um corpo de lançadeira (tipicamente, interno à segunda porção da manopla). A haste de impulso é tipicamente um membro rígido e pode, alternativamente, ser referida como uma haste de impulso. O corpo de lançadeira tipicamente conecta-se a (ou inclui) uma porção de um membro de transmissão do acionamento do operador terminal, como um cabo de transmissão, para transmitir o acionamento da entrada de controle do operador terminal ao operador terminal.

[0017] Por exemplo, uma manopla configurada como um mecanismo da manopla da rolagem ilimitada pode incluir uma primeira porção da manopla que é um corpo proximal externo configurado como um punho. Genericamente, este corpo pode ser referido como corpo da manopla A ("Corpo da Manopla A"). A manopla também pode incluir uma segunda porção da manopla configurada como um corpo distal externo, que pode ser genericamente referido como corpo da manopla B ("Corpo da Manopla B"). Estes dois corpos podem ser considerados corpos independentes com uma junta estabelecida onde características adicionais podem existir. Dentro da junta entre estes dois corpos, pode existir recursos geométricos específicos como nervuras, superfícies, bordas, arruelas, buchas, rolamentos, lubrificantes, etc. que podem funcionar para oferecer alguns graus de liberdade enquanto restringem outros. A junta dos corpos externos também pode ser internamente transversal por um par secundário de corpos. Estes corpos secundários podem ter porção deles, proximal ou distal à junta entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B. Um corpo secundário pode ser genericamente referido aqui como corpo da manopla C ou "Corpo da Manopla C" e pode ser, por exemplo, uma haste de impulso proximal tendo uma porção dele que conecta ao Corpo da Manopla A; o outro corpo secundário pode ser genericamente referido aqui como corpo da manopla D ou "Corpo da Manopla D" e pode ser, por exemplo, uma lançadeira distal tendo uma porção dele que conecta ao Corpo da Manopla B. Do mesmo modo, as juntas entre os corpos secundários internos com relação entre si e com relação aos dois corpos externos também podem compreender recursos geométricos específicos como nervuras, superfícies, bordas, arruelas, buchas, rolamentos, lubrificantes, etc. que podem funcionar para oferecer alguns graus de liberdade enquanto restringe outros. Uma descrição genérica desta estrutura de quatro corpos que mostra os graus de restrição e graus de liberdade é ilustrada na Figura 1. Uma manopla de rolagem ilimitada de quatro corpos como um mostrado genericamente na Figura 1 pode ser incorporada como parte de um instrumento laparoscópico articulado, por exemplo. Um usuário (como um médico, cirurgião, etc.) pode segurar a manopla e aplicar a entrada da articulação (causando inclina- ção/movimento de orientação) através de uma junta distal ou proximal ao mecanismo da manopla de rotação. Esta junta de entrada de articulação (inclinação/orientação) pode conectar a manopla à estrutura da ferramenta/ eixo da ferramenta. Esta entrada de articulação pode ser transmitida a uma junta de saída da articulação (inclinação/orientação) na extremidade distal do instrumento através de um membro de transmissão de articulação. Esta junta de saída da articulação pode conectar o eixo da ferramenta/ a estrutura da ferramenta ao operador terminal ou conjunto do operador terminal. Este membro de transmissão conecta-se à junta de entrada de articulação e uma junta de articulação de saída (proximal ao conjunto do operador terminal). O cirurgião pode então girar o operador terminal sobre seu eixo central/de rolo (eixo 2) pela rotação da segunda porção ou corpo do indicador (Corpo da Manopla B) com relação à primeira porção da manopla, o corpo externo proximal (Corpo da Manopla A), sobre o eixo 1. Enquanto segura (base) o corpo externo proximal (Corpo da Manopla A, por exemplo, um punho) em sua palma, o usuário pode girar o corpo externo distal (por exemplo, o Corpo da Manopla B, por exemplo, um indicador de rotação) para acionar a rotação com um movimento de torção fino entre o dedão e o dedo indicador. Uma junta de rotação entre o Corpo da Manopla A (primeira porção) e o Corpo da Manopla B (segunda porção) apresentada na Figura 1 pode funcionar para reduzir o atrito e aliviar o usuário de resistências extenuantes que podem, de outra forma, ser geradas quando o usuário também escolhe ativar o fechamento da garra, por exemplo, transferindo a translação sobre um primeiro eixo (por exemplo, eixo 1 na Figura 1) do Corpo da Manopla C ao Corpo da Manopla D e gerando força no membro de transmissão de tensão/com- pressão (fechamento/abertura da garra) da manopla. Conforme será descrito e ilustrado em mais detalhes abaixo, quando o usuário ativa o controle do operador terminal de entrada na manopla, este movimento é transmitido à translação do Corpo da Manopla C ao longo de um primeiro eixo com relação ao Corpo da Manopla A através de um mecanismo de transmissão na manopla. A translação do Corpo da Manopla C é ainda transmitida à translação do Corpo da Manopla D, que é transmitida a um operador terminal através de um membro de transmissão do acionamento do operador terminal. Enquanto a transmissão acontece, o cirurgião pode também infinitamente girar o mecanismo da manopla de rotação no sentido horário ou no sentido anti-horário sem torcer o membro de transmissão do acionamento do operador terminal devido ao chaveamento ou juntas restritas entre o Corpo da Manopla B e o Corpo da Manopla D.

[0018] Nas variações em que a manopla é usada com uma junta de articulação, como junta de articulação de entrada entre a manopla e o eixo da ferramenta, a junta de entrada de articulação pode ser junta cinemática paralela (P-K, cinemático paralelo) (por exemplo, Pedido de Patente Norte-Americano 2013/0012958 e U.S. 8,668,702) e/ou uma junta de centro virtual (VC, virtual center) (por exemplo, U.S. 5,908,436) ou uma junta do centro virtual cinemática paralela (U.S. 8,668,702) ou uma junta cinemática serial (S-K, cinemático serial) (por exemplo, U.S. 8,465,475, US 5,713,505) ou uma combinação de junta cinemático serial e uma junta cinemática paralela. As manoplas de rolagem ilimitada descritas aqui podem ser particularmente úteis com aparelhos que estão articulando, por exemplo, tendo uma junta de articulação de entrada entre a manopla e a estrutura da ferramenta (por exemplo, eixo da ferramenta). Aqui, os cabos de transmissão (que é compatível na compressão, torção e flexão, como uma corda, cabo trançado, etc.) podem ser o membro de transmissão do acionamento do operador terminal efetivo e/ou membro de articulação do operador terminal. Estes membros de transmissão altamente compatíveis podem ser capazes de dobrarem através de raios de inclinação apertado e fornecer transmissão efetiva. O cabo que é rígido, mas compatível na flexão também pode ser usado para as duas transmissões previamente mencionadas e/ou para transmissão de rotação do operador terminal. O membro de transmissão de articulação, membro de transmissão de rolo e o membro de transmissão do acionamento do operador terminal podem ser corpos distintos ou eles podem ser combinados em um corpo em um par ou trigêmeo para realizar a transmissão destinada. Os membros de transmissão podem direcionar através de diferentes passagens para ligar suas respectivas juntas. Por exemplo, um membro de transmissão de articulação pode ser direcionado através do corpo da estrutura da ferramenta (por exemplo, eixo da ferramenta), ou pode ser direcionado externamente ao corpo do eixo da ferramenta.

[0019] Conforme mencionado acima, quaisquer dos aparelhos descritos aqui podem incluir uma manopla de rolagem ilimitada e uma fixação do braço (por exemplo, antebraço), de modo que uma região da extremidade proximal do aparelho possa ser conectada ao braço/ante- braço do usuário. Estes aparelhos podem permitir o controle melhorado do aparelho quando o aparelho for rigidamente acoplado ao braço do usuário (por exemplo, tendo nenhum grau de liberdade entre o aparelho e o braço do usuário), mas pode ser particularmente útil onde a fixação do braço permite um ou mais graus de liberdade entre a estrutura da ferramenta e o braço do usuário, como um ou mais dentre os graus de rolagem, inclinação e/ou orientação de liberdade.

[0020] Por exemplo, descritos aqui são os aparelhos, incluindo dispositivos médicos, compreendendo: uma estrutura alongada da ferramenta tendo uma porção de fixação de antebraço em uma extremidade proximal, a estrutura alongada tendo um eixo da ferramenta; um operador terminal em uma extremidade distal da estrutura alongada da ferramenta; uma manopla que fornece rolagem ilimitada ao operador terminal, em que a manopla inclui: uma primeira porção da manopla, uma segunda porção da manopla acoplada à primeira porção da manopla, de modo que a segunda porção da manopla tenha um grau de liberdade rotacional em um primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, mas seja restrita de forma translacional com relação à primeira porção da manopla ao longo do primeiro eixo, uma haste de impulso completa ou parcialmente dentro da primeira porção da manopla e acoplada à primeira porção da manopla, de modo que tenha um grau de liberdade de translação ao longo do primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, mas seja rotacionalmente restrita sobre o primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, um corpo de lançadeira completa ou parcialmente dentro da segunda porção da manopla, em que o corpo de lançadeira é acoplado à haste de impulso, de modo que tenha um grau de liberdade rotacional sobre o primeiro eixo com relação à haste de impulso, mas seja restrito de forma translacional ao longo do primeiro eixo com relação à haste de impulso, ainda que o corpo de lançadeira seja acoplado à segunda porção da manopla, de modo que tenha um grau de liberdade de translação ao longo do primeiro eixo com relação à segunda porção da manopla e uma entrada de controle do operador terminal na primeira porção da manopla acoplada à haste de impulso através de um mecanismo ou outro sistema de transmissão e configurado para mover a haste de impulso ao longo do primeiro eixo, em que a rotação da segunda porção da manopla sobre o primeiro eixo é transmitida ao operador terminal, de modo que o operador terminal gire sobre seu eixo central em consequência da rotação da segunda porção da manopla; e uma manga tendo uma passagem através dela que é configurada para segurar um punho ou antebraço de um usuário, em que a manga é configurada para acoplar à porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta. Em alguns casos, o corpo de lançadeira pode estar completamente fora da segunda porção da manopla.

[0021] A porção de fixação de antebraço e/ou a manga pode ser configurada para permitir um ou mais graus de liberdade entre a manga (que é tipicamente fixado de forma rígida ao braço do usuário) e a porção de fixação de antebraço. Por exemplo, o dispositivo pode incluir uma junta entre a porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta e a manga, em que a junta é configurada para fornecer um ou mais graus rotacionais de liberdade entre a manga e a porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta. A junta pode ser um rolamento (por exemplo, um elemento de máquina que restringe o movimento relativo a um ou mais movimentos desejados como inclinação, rolagem e orientação e pode reduzir o atrito entre as partes móveis). Por exemplo, o dispositivo pode incluir uma ou mais juntas entre a porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta e a manga, em que uma ou mais das juntas são configuradas para fornecer um ou mais dentre um grau de liberdade de rolagem com relação ao eixo da ferramenta, um grau de liberdade de inclinação e um grau de liberdade de orientação entre a manga e a porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta.

[0022] No geral, a manga pode incluir uma alça e/ou proteção, de modo que possa ser fixada de forma segura ao baço dos usuários (por exemplo, antebraço); pode ser removível da porção de fixação de antebraço, de modo que possa ser fixado ao antebraço do usuário, então encaixado ou, caso contrário, fixado à porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta.

[0023] No geral, a rolagem ilimitada entre a segunda porção da manopla e a primeira porção da manopla pode ser transmitida ao operador terminal. Conforme mencionado, a rolagem entre a segunda porção da manopla e a primeira porção da manopla pode ser transmitida por um membro de transmissão que é separado da estrutura da ferramenta e pode ser direcionado ao redor ou através da estrutura da ferramenta. Por exemplo, a rotação da segunda porção da manopla pode ser transmitida ao operador terminal através de uma transmissão de rotação estendendo entre a segunda porção da manopla e o operador terminal. Alternativamente, em alguma variação o eixo da ferramenta transmite a rolagem entre a segunda porção da manopla e a primeira porção da manopla; por exemplo, a segunda porção da manopla ou a primeira porção da manopla pode ser rigidamente conectada ao eixo da ferramenta, de modo que a rolagem entre a segunda porção da manopla e a primeira porção da manopla seja transmitida pela estrutura da ferramenta ao operador terminal na extremidade distal do aparelho. No geral, em virtude da rolagem ilimitada entre a segunda porção da manopla e a primeira porção da manopla ser relativa entre as duas, o membro de transmissão para esta rolagem pode ser conectado à segunda porção da manopla ou à primeira porção da manopla, embora seja ilustrado principalmente como acoplado à segunda porção da manopla (por exemplo, o botão ou indicador em uma região distal da manopla). Por exemplo, a rotação da segunda porção da manopla (por exemplo, o botão ou indicador) pode ser transmitida ao operador terminal em virtude da estrutura alongada da ferramenta ser acoplada à segunda porção da manopla, de modo que a estrutura alongada da ferramenta seja rotacionalmente restrita com relação à segunda porção da manopla e o operador terminal é acoplado à estrutura alongada da ferramenta, de modo que o operador terminal seja rotacionalmente restrito com relação à estrutura alongada da ferramenta.

[0024] Conforme mencionado, quaisquer dos aparelhos descritos aqui podem incluir uma junta de entrada entre a manopla e a estrutura da ferramenta. Por exemplo, quaisquer desses aparelhos podem incluir uma junta de entrada em que a junta de entrada fornece um grau de liberdade de inclinação entre a manopla e a ferramenta sobre um eixo de rotação de inclinação e um grau de liberdade de orientação entre a manopla e a ferramenta sobre um eixo de rotação de orientação. Esta junta de entrada pode ser uma junta cinemática paralela de entrada ou uma junta de entrada serial cinemática ou uma combinação de junta paralela e junta de entrada serial cinemática. Por exemplo, quaisquer desses dispositivos podem incluir uma junta de entrada entre a manopla e a estrutura da ferramenta e uma junta de saída entre a estrutura da ferramenta e o operador terminal, em que a junta de entrada compreende uma passagem de movimento de inclinação e uma passagem de movimento de orientação, ainda que a passagem de movimento de inclinação e a passagem de movimento de orientação sejam independentes e acopladas em paralelo (formando uma junta cinemática paralela de entrada) entre a manopla e a estrutura da ferramenta, em que a passagem de movimento de inclinação codifica o movimento de inclinação da manopla com relação à estrutura da ferramenta para transmissão à junta de saída, mas não codifica o movimento de orientação da manopla com relação à estrutura da ferramenta para transmissão à junta de saída e em que a passagem de movimento de orientação codifica o movimento de orientação da manopla com relação à estrutura da ferramenta para transmissão à junta de saída, mas não codifica o movimento de inclinação da manopla com relação à estrutura da ferramenta para transmissão à junta de saída. Alternativamente, a passagem de movimento de inclinação e a passagem de movimento de orientação podem ser dispostas em série (como uma junta de entrada serial cinemática). Entretanto, conforme será descrito aqui, quaisquer dos dispositivos incluindo uma junta de entrada tendo mais do que um eixo de rotação do grau de liberdade (por exemplo, inclinação e orientação, inclinação e rolagem, orientação e rolagem, inclinação, orientação e rolagem, etc.) podem ser configurados, de modo que dois ou mais eixos de rotação se cruzam em um centro ou rotação (por exemplo, um centro virtual de rotação) que é posicionado atrás (proximal a) da manopla, incluindo em um centro virtual de rotação que estaria dentro do punho do usuário quando o dispositivo é operado pelo usuário. Por exemplo, o eixo de rotação de inclinação e o eixo de rotação de orientação podem se cruzar em um centro de rotação que é proximal à manopla.

[0025] Em quaisquer das variações incluindo uma junta de entrada tendo múltiplos (por exemplo, inclinação e orientação) graus de liberdade, um ou mais membros de transmissão podem ser incluídos para transmitir o movimento (por exemplo, movimento de inclinação, movimento de orientação) à junta de saída e, portanto, o operador terminal. Por exemplo, um dispositivo pode incluir um membro de transmissão de inclinação e um membro de transmissão de orientação estendendo da junta de entrada à junta de saída, em que o membro de transmissão de inclinação transmite rotações de inclinação e o membro de transmissão de orientação transmite rotações de orientação da junta de entrada às rotações correspondentes da junta de saída.

[0026] Conforme mencionado, qualquer operador terminal adequado pode ser usado. O operador terminal pode ou não pode ter garras de aperto (ou simplesmente garras) que podem ou não mover. Por exemplo, o operador terminal pode ter uma extremidade macia para dispersar tecidos delicados (por exemplo, aparelho de dissecação) ou uma câmera ou um indicador a laser. Portanto, o conjunto de operador terminal ou corpos de operador terminal podem ser referidos como garras do operador terminal, ou como garras ou como operador terminal ou similares. O operador terminal também pode ter uma ou mais garras de movimento, uma ou mais garras estacionárias (estacionárias com relação às garras de movimento) e outros corpos necessários para acionamento do operador terminal. Em alguns exemplos, um operador terminal pode ser configurado como um conjunto de garras que incluem garras que abrem e fecham. A entrada de controle do operador terminal na manopla pode ser acionada, por exemplo, por um dedo do usuário ou dedos dele, incluindo o dedão, da mesma mão que segura a manopla. Por exemplo, quaisquer desses dispositivos podem incluir um operador terminal que é configurado como conjunto de garras, de modo que o acionamento da entrada de controle do operador terminal abra ou feche o conjunto de garras. A entrada de controle do operador terminal pode ser operada para segurar as garras abertas ou fechadas (por exemplo, continuando para acionar a entrada de controle do operador terminal). Por exemplo, quando a entrada de controle do operador terminal é um gatilho ou alavanca na manopla, segurar o gatilho ou alavanca para baixo pode manter as garras fechadas, enquanto que liberar o gatilho ou alavanca pode liberar/abrir as garras.

[0027] O operador terminal pode de modo geral ser configurado como um conjunto tendo múltiplas porções que são acopladas juntas para permitir o movimento relativo entre as partes. Por exemplo, o operador terminal pode incluir uma segunda porção do operador terminal que é de forma móvel acoplada a uma primeira porção do operador terminal; e o aparelho (por exemplo, dispositivo) pode ainda incluir um cabo de transmissão que conecta o corpo de lançadeira à segunda porção do operador terminal, de modo que o acionamento da entrada de controle do operador terminal na manopla mova a segunda porção do operador terminal com relação à primeira porção do operador terminal quando a segunda porção da manopla estiver em qualquer posição rotacional sobre o primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla. Conforme mencionado, o cabo de transmissão pode ser uma corda ou material trançado que é compatível na compressão, torção e flexão.

[0028] A entrada de controle do operador terminal pode ser qualquer controle adequado, incluindo entre outros um gatilho, alavanca ou botão, que seja tipicamente posicionado na primeira porção da manopla e configurado para acionamento por um ou mais dedos ou dedão de um usuário. Esta entrada do controle do operador terminal pode ser conectada à haste de impulso (Corpo da Manopla C) através de um mecanismo de transmissão de entrada que leva a entrada da entrada do controle do operador terminal e emite uma translação da haste de impulso (Corpo da Manopla C) ao longo de um primeiro eixo.

[0029] Por exemplo, um dispositivo médico tendo uma manopla de rolagem ilimitada pode incluir: uma estrutura alongada da ferramenta tendo uma porção de fixação de antebraço em uma extremidade proximal, a estrutura alongada tendo um eixo da ferramenta; um operador terminal em uma extremidade distal da estrutura alongada da ferramenta; uma manopla que fornece rolagem ilimitada ao operador terminal, em que a manopla inclui: uma primeira porção da manopla, uma segunda porção da manopla acoplada à primeira porção da manopla, de modo que a segunda porção da manopla tenha um grau de liberdade rotacional em um primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, mas seja restrita de forma translacional com relação à primeira porção da manopla ao longo do primeiro eixo, uma haste de impulso dentro da primeira porção da manopla e acoplada â primeira porção da manopla, de modo que tenha um grau de liberdade de translação ao longo do primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, mas seja rotacionalmente restrito sobre o primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, um corpo de lançadeira dentro da segunda porção da manopla, em que o corpo de lançadeira é acoplado à haste de impulso, de modo que tenha um grau de liberdade rotacional sobre o primeiro eixo com relação à haste de impulso, mas seja restrito de forma translacional ao longo do primeiro eixo com relação à haste de impulso, ainda que o corpo de lançadeira seja acoplado à segunda porção da manopla, de modo que tenha um grau de liberdade de translação ao longo do primeiro eixo com relação à segunda porção da manopla e uma entrada de controle do operador terminal na primeira porção da manopla acoplada à haste de impulso e configurada para mover a haste de impulso ao longo do primeiro eixo, em que a rotação da segunda porção da manopla é transmitida ao operador terminal, de modo que o operador terminal gire com a segunda porção da manopla; e uma manga tendo uma passagem através dela que é configurada para segurar um punho ou antebraço de um usuário; e uma junta entre a porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta e a manga, em que a junta fornece um ou mais de um grau de liberdade de rolagem, um grau de liberdade de inclinação e um grau de liberdade de orientação entre a manga e a porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta e em que o acionamento da entrada de controle do operador terminal na manopla aciona o operador terminal quando a segunda porção da manopla está em qualquer posição rotacional sobre o primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla.

[0030] No geral, quaisquer desses aparelhos podem incluir uma manopla de rolagem ilimitada em que a porção do corpo de lançadeira do conjunto da manopla é chaveada à porção do botão/indicador da manopla (por exemplo, segunda porção da manopla). Assim, o corpo de lançadeira pode ser acoplado à segunda porção da manopla, de modo que tenha um grau de liberdade de translação ao longo do primeiro eixo com relação à segunda porção da manopla, mas é rotacionalmente restrito sobre o primeiro eixo com relação à segunda porção da manopla. Conforme mencionado acima, a lançadeira inclui a estrutura que acoplam ao membro de transmissão que transmite a entrada de controle do operador terminal (como um acionamento da transmissão do operador terminal) ao operador terminal.

[0031] Ainda descrito aqui são os aparelhos incluindo uma manopla de rolagem ilimitada em que o aparelho é configurado para articular, por exemplo, entre a manopla e o eixo da ferramenta, com ou sem uma fixação do braço. Por exemplo, descrito aqui são os dispositivos médicos compreendendo: um operador terminal em uma extremidade distal de uma estrutura alongada da ferramenta; uma manopla que fornece rolagem ilimitada a um operador terminal, em que a manopla inclui: uma primeira porção da manopla, uma segunda porção da manopla acoplada à primeira porção da manopla, de modo que o corpo da segunda manopla tenha um grau de liberdade rotacional em um primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, mas seja restrita de forma translacional com relação à primeira porção da manopla ao longo do primeiro eixo, uma haste de impulso dentro da primeira porção da manopla e acoplada à primeira porção da manopla, de modo que tenha um grau de liberdade de translação ao longo do primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, mas seja rotacionalmente restrito sobre o primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, um corpo de lançadeira dentro da segunda porção da manopla, em que o corpo de lançadeira é acoplado à haste de impulso, de modo que tenha um grau de liberdade rotacional sobre o primeiro eixo com relação à haste de impulso, mas seja restrito de forma translacional ao longo do primeiro eixo com relação à haste de impulso, ainda que o corpo de lançadeira seja acoplado à segunda porção da manopla, de modo que tenha um grau de liberdade de translação ao longo do primeiro eixo com relação à segunda porção da manopla, mas seja rotacionalmente restrito sobre o primeiro eixo com relação à segunda porção da manopla e uma entrada de controle do operador terminal na primeira porção da manopla acoplada à haste de impulso e configurada para mover a haste de impulso ao longo do primeiro eixo, em que a rotação da segunda porção da manopla é transmitida ao operador terminal, de modo que o operador terminal gire com a segunda porção da manopla; e uma junta de entrada entre a manopla e a estrutura da ferramenta configurada para codificar o movimento da manopla sobre um eixo de rotação de inclinação com relação à estrutura da ferramenta para transmissão a uma junta de saída e ainda configurada para codificar o movimento da manopla sobre um eixo de rotação de orientação com relação à estrutura da ferramenta para transmissão a uma junta de saída, em que o eixo de rotação de inclinação e o eixo de rotação de orientação se cruzam em um centro de rotação; em que o operador terminal é acoplado à estrutura da ferramenta pela junta de saída. Tipicamente, o acionamento da entrada de controle do operador terminal na manopla pode acionar o operador terminal quando a segunda porção da manopla estiver em qualquer posição rotacional com relação à primeira porção da manopla.

[0032] Conforme mencionado acima, o centro de rotação pode ser posterior à manopla e pode ser, por exemplo, um centro virtual de rotação que estaria dentro de um braço do usuário ou punho quando o aparelho é segurado por um usuário. Quaisquer destes aparelhos também podem incluir uma fixação do braço (por exemplo, antebraço). Por exemplo, quaisquer desses aparelhos podem incluir uma porção de fixação de antebraço em uma extremidade proximal da estrutura da ferramenta e uma manga tendo uma passagem através dela que é configurada para segurar um punho ou antebraço de um usuário, em que uma manga é configurada para acoplar à porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta. A fixação do antebraço pode incluir uma junta entre a porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta e a manga, em que a junta é configurada para fornecer um ou mais graus rotacionais de liberdade entre a manga e a porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta.

[0033] A junta de entrada entre a manopla e o eixo da ferramenta pode ser referida aqui como uma junta de entrada de inclinação e orientação e pode compreender uma passagem de movimento de inclinação e uma passagem de movimento de orientação, conforme descrito acima. Por exemplo, a passagem de movimento de inclinação e a passagem de movimento de orientação podem ser independentes e acopladas em paralelo entre a manopla e a estrutura da ferramenta, em que a passagem de movimento de inclinação codifica o movimento de inclinação da manopla com relação à estrutura da ferramenta para transmissão à junta de saída, mas não codifica o movimento de orientação da manopla com relação à estrutura da ferramenta para transmissão à junta de saída e em que a passagem de movimento de orientação codifica o movimento de orientação da manopla com relação à estrutura da ferramenta para transmissão à junta de saída, mas não codifica o movimento de inclinação da manopla com relação à estrutura da ferramenta para transmissão à junta de saída.

[0034] Por exemplo, um dispositivo médico pode incluir: um opera dor terminal em uma extremidade distal de uma estrutura alongada da ferramenta; uma manopla que fornece rolagem ilimitada a um operador terminal, em que a manopla inclui: uma primeira porção da manopla, uma segunda porção da manopla acoplada à primeira porção da manopla, de modo que o corpo da segunda manopla tem um grau de liberdade rotacional em um primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, mas seja restrita de forma translacional com relação à primeira porção da manopla ao longo do primeiro eixo, uma haste de impulso dentro da primeira porção da manopla e acoplada à primeira porção da manopla, de modo que tenha um grau de liberdade de translação ao longo do primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, mas seja rotacionalmente restrito sobre o primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, um corpo de lançadeira dentro da segunda porção da manopla, em que o corpo de lançadeira é acoplado à haste de impulso, de modo que tenha um grau de liberdade rotacional sobre o primeiro eixo com relação à haste de impulso, mas seja restrito de forma translacional ao longo do primeiro eixo com relação à haste de impulso, ainda que o corpo de lançadeira seja acoplado à segunda porção da manopla, de modo que tenha um grau de liberdade de translação ao longo do primeiro eixo com relação à segunda porção da manopla, mas seja rotacionalmente restrito sobre o primeiro eixo com relação à segunda porção da manopla e uma entrada de controle do operador terminal na primeira porção da manopla acoplada à haste de impulso e configurada para mover a haste de impulso ao longo do primeiro eixo, em que a rotação da segunda porção da manopla é transmitida ao operador terminal, de modo que o operador terminal gire com a segunda porção da manopla; e uma junta de entrada entre a manopla e a estrutura da ferramenta, a junta de entrada compreendendo uma passagem de movimento de inclinação e uma passagem de movimento de orientação, ainda que a passagem de movimento de inclinação e a passagem de movimento de orientação sejam independentes e acopladas em paralelo entre a manopla e a estrutura da ferramenta, em que a passagem de movimento de inclinação codifica o movimento de inclinação da manopla com relação à estrutura da ferramenta sobre um eixo de rotação de inclinação para transmissão à junta de saída, mas não codifica o movimento de orientação da manopla com relação à estrutura da ferramenta para transmissão à junta de saída e em que a passagem de movimento de orientação codifica o movimento de orientação da manopla com relação à estrutura da ferramenta sobre um eixo de rotação de orientação para transmissão à junta de saída, mas não codifica o movimento de inclinação da manopla com relação à estrutura da ferramenta para transmissão à junta de saída, em que o eixo de rotação de inclinação e o eixo de rotação de orientação se cruzam em um centro de rotação que é proximal à manopla; em que o operador terminal é acoplado à estrutura da ferramenta pela junta de saída.

[0035] Quaisquer destes aparelhos podem incluir uma manopla de rolagem ilimitada e um operador terminal configurado como um conjunto de garras com ou sem uma fixação de braço (por exemplo, antebraço) e/ou ser configurado como um dispositivo de articulação (por exemplo, incluindo uma junta de entrada como uma junta de entrada de inclinação e orientação). Por exemplo, descritos aqui são os dispositivos médicos incluindo: um operador terminal em uma extremidade distal de uma estrutura alongada da ferramenta; uma manopla que fornece rolagem ilimitada a um operador terminal, em que a manopla inclui: uma primeira porção da manopla, uma segunda porção da manopla acoplada à primeira porção da manopla, de modo que o corpo da segunda manopla tenha um grau de liberdade rotacional em um primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, mas seja restrita de forma translacional com relação à primeira porção da manopla ao longo do primeiro eixo, uma haste de impulso dentro da primeira porção da manopla e acoplada à primeira porção da manopla, de modo que tenha um grau de liberdade de translação ao longo do primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, mas seja rotacionalmente restrita sobre o primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, um corpo de lançadeira dentro da segunda porção da manopla, em que o corpo de lançadeira é acoplado à haste de impulso, de modo que tenha um grau de liberdade rotacional sobre o primeiro eixo com relação à haste de impulso, mas seja restrito de forma translacional ao longo do primeiro eixo com relação à haste de impulso, ainda que o corpo de lançadeira seja acoplado à segunda porção da manopla, de modo que tenha um grau de liberdade de translação ao longo do primeiro eixo com relação à segunda porção da manopla, mas seja rotacionalmente restrita sobre o primeiro eixo com relação à segunda porção da manopla e uma entrada de controle do operador terminal na primeira porção da manopla acoplada à haste de impulso e configurada para mover a haste de impulso ao longo do primeiro eixo, em que a rotação da segunda porção da manopla é transmitida ao operador terminal, de modo que o operador terminal gira com a segunda porção da manopla; em que o operador terminal inclui uma primeira porção do operador terminal que é de forma móvel acoplada a uma segunda porção do operador terminal; e um cabo de transmissão que conecta o corpo de lançadeira à segunda porção do operador terminal, de modo que o acionamento da entrada de controle do operador terminal mova a segunda porção do operador terminal com relação à primeira porção do operador terminal quando a segunda porção da manopla estiver em qualquer posição rotacional com relação ao primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla. Conforme mencionado, o operador terminal pode ser um conjunto de garras configurado, de modo que o acionamento da entrada de controle do operador terminal abra ou feche o conjunto de garras. Por exemplo, a segunda porção do operador terminal pode compreender um membro de garra que é giratoriamente articulado à primeira porção do operador terminal. O conjunto de garras pode incluir um terceiro operador terminal que é giratoriamente articulado à primeira porção do operador terminal e acoplado ao cabo de transmissão, de modo que o acionamento da entrada de controle do operador terminal na manopla mova a segunda e a terceira porção do operador terminal com relação à primeira porção do operador terminal.

[0036] Conforme descrito acima, quaisquer desses aparelhos podem incluir uma porção de fixação de antebraço em uma extremidade proximal da estrutura da ferramenta e uma manga tendo uma passagem através dela que é configurada para segurar um punho ou antebraço de um usuário, em que a manga é configurada para acoplar à porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta; o aparelho também pode incluir uma junta entre a porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta e a manga, em que a junta é configurada para fornecer um ou mais graus rotacionais de liberdade entre a manga e a porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta.

[0037] Por exemplo, um dispositivo médico pode incluir: um operador terminal em uma extremidade distal de uma estrutura alongada da ferramenta; uma manopla que fornece rolagem ilimitada a um operador terminal, em que a manopla inclui: uma primeira porção da manopla, uma segunda porção da manopla acoplada à primeira porção da manopla, de modo que o corpo da segunda manopla tenha um grau de liberdade rotacional em um primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, mas seja restrita de forma translacional com relação à primeira porção da manopla ao longo do primeiro eixo, uma haste de impulso dentro da primeira porção da manopla e acoplada à primeira porção da manopla, de modo que tenha um grau de liberdade de translação ao longo do primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, mas seja rotacionalmente restrito sobre o primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla, um corpo de lançadeira dentro da segunda porção da manopla, em que o corpo de lançadeira é acoplado à haste de impulso, de modo que tenha um grau de liberdade rotacional sobre o primeiro eixo com relação à haste de impulso, mas seja restrito de forma translacional ao longo do primeiro eixo com relação à haste de impulso, ainda que o corpo de lançadeira seja acoplado à segunda porção da manopla, de modo que tenha um grau de liberdade de translação ao longo do primeiro eixo com relação à segunda porção da manopla, mas seja rotacionalmente restrito sobre o primeiro eixo com relação à segunda porção da manopla e uma entrada de controle do operador terminal na primeira porção da manopla acoplada à haste de impulso e configurada para mover a haste de impulso ao longo do primeiro eixo, em que a rotação da segunda porção da manopla é transmitida ao operador terminal, de modo que o operador terminal gire com a segunda porção da manopla; em que o operador terminal compreende um conjunto de garras incluindo uma primeira porção do operador terminal que é de forma móvel acoplada a uma segunda porção do operador terminal, em que a segunda porção do operador terminal compreende um membro de garra; e um cabo de transmissão que conecta o corpo de lançadeira à segunda porção do operador terminal, de modo que o acionamento da entrada de controle do operador terminal mova a segunda porção do operador terminal com relação à primeira porção do operador terminal quando a segunda porção da manopla estiver em qualquer posição rotacional com relação ao primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla para abrir ou fechar o conjunto de garras do operador terminal.

[0038] Descritos aqui são os aparelhos (por exemplo, mecanismos, dispositivos, ferramentas, máquinas, sistemas, etc.) incluindo manoplas com um mecanismo de rolagem ilimitada que pode incorporar certos graus de liberdades e graus de restrições entre corpos no conjunto da manopla e/ou no conjunto do operador terminal, de modo que haja uma transmissão eficiente de articulação (inclinação/orientação), rolagem bem como acionamento do operador terminal. Estes aparelhos também podem incorporar certos graus de liberdade e graus de restrição entre corpos no conjunto da manopla e/ou no conjunto do operador terminal utilizando membros de transmissão independentes. Estes membros de transmissão podem ser membro(s) de transmissão de articulação do operador terminal, membro de transmissão de rolagem do operador terminal e/ou membro de transmissão do acionamento do operador terminal. Estes membros de transmissão podem ser independentes ou dois ou mais membros de transmissão independentes podem ser combinados para agir como um único membro de transmissão se ajudar com transmissão eficiente de várias funcionalidades.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0039] Os novos recursos da invenção são estabelecidos com particularidade nas reivindicações que seguem. Um entendimento melhor dos recursos e vantagens da presente invenção será obtido por referência à descrição detalhada que estabelece as modalidades ilustrativas, em que os princípios da invenção são utilizados e os desenhos anexos que:

[0040] Figura 1 é um mapa de restrição de uma manopla de rolagem ilimitada (conjunto da manopla) tendo quatro partes, ilustrando os graus de liberdade e graus de restrição entre os componentes acoplados.

[0041] Figura 2 é uma esquemática de um modelo conceitual de uma manopla de rolagem ilimitada ilustrando os atributos de cada interface de quatro corpos formando o conjunto da manopla.

[0042] Figura 3A mostra um exemplo de uma interface entre dois corpos de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada exemplar (por exemplo, o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla C) mostrado como um entalhe quadrado e recurso de chave quadrada.

[0043] Figura 3B mostra um exemplo de uma interface entre dois corpos de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada exemplar (por exemplo, o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla C) com superfície de chaveamento mínimo entre os corpos causando uma restrição rotacional.

[0044] Figura 3C é um exemplo de uma interface entre dois corpos de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada exemplar (por exemplo, o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla C) mostrado como um Eixo D e recurso de entalhe correspondente.

[0045] Figura 3D é um exemplo de um rolamento axial que age como interface entre dois corpos de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada (por exemplo, o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B).

[0046] Figura 3E mostra um exemplo de uma porção de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada incluindo um rolamento axial com arruelas laterais que agem como interface entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B.

[0047] Figura 3F mostra um exemplo de uma arruela que age como interface entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B em um exemplo de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada.

[0048] Figura 3G mostra uma bucha que age como interface entre um Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada.

[0049] Figura 3H ilustra um Corpo da Manopla A exemplar e o Corpo da Manopla B sob carga de tração com rolamento axial que age como interface entre eles como parte de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada (por exemplo, rolagem).

[0050] Figura 3I mostra (da esquerda para a direita) um rolamento axil da agulha, um rolamento do rolo axial, um rolamento do rolo e um rolamento do rolo de contato angular, cada um podendo ser utilizado como parte de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada.

[0051] Figura 3J ilustra um exemplo de um rolamento do rolo afilado que pode ser usado como parte de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada.

[0052] Figura 3K mostra um rolamento radial que pode ser usado como parte de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada.

[0053] Figura 3L ilustra condições exemplares aplicadas de carga em diferentes corpos de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada.

[0054] Figura 4A mostra um exemplo de uma manopla ilimitada ("infinida"), conforme descrito aqui, que é uma realização do mapa de restrição mostrado na Figura 1 como uma manopla ergonômica.

[0055] Figura 4B é uma vista ampliada do conjunto da manopla de rolagem ilimitada da Figura 4A, em que a primeira porção da manopla é configurada como um punho (Corpo da Manopla A), a segunda porção da manopla é configurada como um indicador (Corpo da Manopla B), a haste de impulso (Corpo da Manopla C) está dentro do punho e uma lançadeira (Corpo da Manopla D) está dentro da segunda porção da manopla. Uma entrada de controle do operador terminal (por exemplo, puxador) pode ser fixada ao punho para acionar o operador terminal.

[0056] Figura 5 ilustra um exemplo de um dispositivo médico (por exemplo, um dispositivo de laparoscopia) tendo a utilidade de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada como um mostrado nas Figuras 4A-4B e descrito aqui.

[0057] Figura 6 mostra um exemplo de uma manga que pode acoplar-se com uma porção de fixação de antebraço de um eixo da ferramenta de um dispositivo médico incluindo um conjunto da manopla de rolagem ilimitada (rolagem). A manga inclui uma passagem através dela que é configurada para segurar um punho ou antebraço de um usuário, em que a manga é configurada para acoplar à porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta.

[0058] Figura 7 mostra outro exemplo de um dispositivo medico tendo um conjunto da manopla de rolagem ilimitada e um conjunto de garras operador terminal como um mostrado na Figura 5.

[0059] Figura 8 é outra vista de um dispositivo médico tendo um conjunto da manopla de rolagem ilimitada e um operador terminal distal configurado como um conjunto de garras que é mostrado na Figura 8 como uma posição articulada com um operador terminal fechada; o conjunto da manopla de rolagem ilimitada é similar ao mostrado na Figura 4A-4B.

[0060] Figura 9 mostra outro exemplo de um dispositivo medico tendo um conjunto da manopla de rolagem ilimitada e um operador terminal distal configurado como um conjunto de garras, ilustrando uma transmissão do operador terminal que conecta o indicador de rotação (Corpo da Manopla B) ao operador terminal.

[0061] Figura 10 mostra um exemplo de outro aparelho incluindo um conjunto da manopla de rolagem ilimitada e um operador terminal distal configurado como um conjunto de garras em que o aparelho é um dispositivo de laparoscopia "de vara reta" não articulado.

[0062] Figura 11 mostra um exemplo de outro dispositivo de articu lação médico usando um conjunto da manopla de rolagem ilimitada como um mostrado na Figura 4A-4B.

[0063] Figura 12 é um exemplo alternativo de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada em que o punho (Corpo da Manopla A) é distal ao indicador de rotação (Corpo da Manopla B), que está localizado de forma proximal do punho.

[0064] Figura 13 ilustra o uso de catracas que fornecem unidades de rotação discreta com o indicador de rotação em um aparelho, conforme descrito aqui.

[0065] Figura 14 ilustra outra modalidade de um aparelho usando um conjunto da manopla de rolagem ilimitada, conforme descrito aqui.

[0066] Figura 15 é outro exemplo de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada acoplado a um operador terminal configurada como um conjunto de garras.

[0067] Figura 16 é uma vista em perspectiva frontal de um dispo sitivo cirúrgico exemplar incorporando um conjunto da manopla de rolagem ilimitada, conforme descrito aqui e uma fixação de braço (antebraço).

[0068] Figura 17 é uma vista em perspectiva lateral de um disposi tivo cirúrgico exemplar incorporando um conjunto da manopla de rolagem ilimitada e uma junta de entrada que codifica a articulação de inclinação e orientação por um mecanismo cinemático paralelo e que transmite movimentos de inclinação e orientação a uma junta de saída entre a estrutura da ferramenta e o operador terminal (mostrado configurado como um conjunto de garras).

[0069] Figuras 18A-18D mostram vistas em perspectiva lateral frontal, lateral esquerda, traseira e direita, respectivamente, de um dispositivo médico incluindo um conjunto da manopla de rolagem ilimitada, um operador terminal configurado como um conjunto de garras, uma fixação do antebraço proximal e uma junta de entrada que codifica a articulação de inclinação e orientação que é transmitida a uma junta de saída articulando o operador terminal. A junta de entrada de inclinação e orientação tem um centro de rotação onde os eixos de inclinação e orientação se cruzam em um centro virtual de rotação aproximadamente dentro de um punho do usuário quando o usuário está segurando o aparelho.

[0070] Figura 19A mostra uma vista lateral de uma porção de um dispositivo médico como um mostrado nas Figuras 18A-18D, acoplada a um antebraço do usuário com o conjunto da manopla de rolagem ilimitada segurada na mão do usuário.

[0071] A Figura 19B mostra uma vista do dispositivo levemente ampliada da Figura 19A.

[0072] Figura 19C mostra o dispositivo da Figura 19A, em que o usuário está articulando a manopla na inclinação e orientação com relação à estrutura da ferramenta; as garras do operador terminal rastreiam os movimentos da manopla.

[0073] Figura 20A é um mapa de restrição para o aparelho mostrado nas Figuras 18A-18D incluindo uma manopla de rolagem ilimitada, junta de entrada, junta de saída e operador terminal configurada como um conjunto de garras. Figura 20B mostra um mapa de restrição alternativo para outro aparelho, conforme descrito aqui.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0074] Descritos aqui são aparelhos incluindo um conjunto da manopla de rolagem ilimitada. Embora os conjuntos de manopla de rolagem ilimitada descritos aqui possam ser incorporados em qualquer aparelho (por exemplo, dispositivo, ferramenta, sistema, máquina, etc.), descrito aqui em particular são conjuntos de aparelhos incluindo manoplas de rolagem ilimitada em uma região proximal de uma estrutura alongada da ferramenta (por exemplo, um eixo da ferramenta ou incluindo um eixo da ferramenta) tendo um operador terminal na extremidade distal da estrutura da ferramenta. O aparelho pode incluir uma fixação do antebraço na extremidade proximal; a fixação do antebraço pode permitir um ou mais graus de liberdade entre o antebraço do usuário e a estrutura da ferramenta enquanto a mão do usuário agarra o conjunto da manopla de rolagem ilimitada. O aparelho pode estar articulando; por exemplo, a estrutura da ferramenta pode incluir uma junta de entrada entre o conjunto da manopla de rolagem ilimitada e a estrutura da ferramenta que podem codificar o movimento (por exemplo, movimentos de inclinação e orientação) entre a manopla e a estrutura da ferramenta para transmissão a uma junta de saída entre a estrutura da ferramenta e um operador terminal, de modo que o operador terminal possa ser movido conforme a manopla é movida. Embora qualquer operador terminal adequado possa ser usado, em algumas variações o operador terminal é um conjunto de garras que inclui pelo menos um par de garras (porção do operador terminal), que move para abrir e fechar as garras quando acionadas por uma entrada de controle do operador terminal na manopla do dispositivo.

[0075] No geral, os conjuntos de manopla de rolagem ilimitada descritos aqui podem ser configurados para ter quatro (através de alguns casos apenas três) ou mais partes interagem juntas para fornecer rotação ilimitada de uma porção do botão ou indicador do conjunto da manopla sobre um eixo central com relação à porção do punho da manopla, enquanto ainda permitem o acionamento de uma entrada de controle do operador terminal para acionar o operador terminal de qualquer posição rotacional do indicador com relação ao punho. A rotação da porção do botão ou indicador do aparelho causa a rotação do operador terminal e em alguns casos a rotação da estrutura da ferramenta.

[0076] A mapa de restrição de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada é mostrado na Figura 1, ilustrando a modelo conceitual dos graus de liberdade (DoF) relativos e graus de restrição (DoC) entre as porções do componente de um mecanismo de rotação da manopla de rolagem ilimitada. O mecanismo de rotação tipicamente compreende corpos rígidos que são geralmente referidos como: Corpo da Manopla A 101, o Corpo da Manopla B 102, o Corpo da Manopla C 103 e o Corpo da Manopla D 104. O Corpo da Manopla A pode ser referido como o solo de referência, em que o movimento de todos os outros corpos pode ser descrito com relação ao Corpo da Manopla A. Por exemplo, o Corpo da Manopla A pode ser um punho. No geral, quaisquer outros destes corpos podem ser usados como a referência de base para descrever o movimento dos corpos remanescentes.

[0077] Usando o Corpo da Manopla A como a referência de base, o Corpo da Manopla C tem um único grau de liberdade de translação (DoF) com relação ao Corpo da Manopla A ao longo de um primeiro eixo (por exemplo, eixo 1) e tem restrição rotacional com relação ao Corpo da Manopla A sobre o eixo 1 105. Isto implica que a translação relativa ao longo do Eixo 1 é permitida entre o Corpo da Manopla C e o Corpo da Manopla A. Entretanto, a rotação relativa sobre o Eixo 1 não é permitida entre os dois e portanto, transmitida de um a outro e vice versa. O Corpo da Manopla B tem um DoF rotacional com relação ao Corpo da Manopla A sobre o eixo 1 e tem a restrição translacional com relação ao corpo A ao longo do eixo 1 106. O Corpo da Manopla D tem único DoF translacional com relação ao Corpo da Manopla B ao longo do eixo 1 e a restrição do DoF rotacional com relação ao Corpo da Manopla B sobre o eixo 1 107. O Corpo da Manopla D tem DoF rotacional com relação ao Corpo da Manopla C sobre o eixo 1 e restrição translacional com relação ao Corpo da Manopla C ao longo do eixo 1 108.

[0078] A Figura 2 ilustra um exemplo de um conjunto da manopla de rolagem ilimitada que ajusta o mapa de restrição mostrado na Figura 1. Embora a Figura 2 mostre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B como cilíndrico no formato, o diagrama esquemático da Figura 2 não representa os recursos geométricos reais de cada corpo e estes corpos podem ser de qualquer formato geral desde que atendam as condições/restrições da junta entre os vários corpos, conforme mencionado acima.

[0079] O mapa de restrição da Figura 1 resulta na seguinte funcionalidade do mecanismo de rotação mostrado: usando o Corpo da Manopla A como uma referência (ou seja, supondo ser imóvel), este mecanismo permite a rotação independente do Corpo da Manopla B com relação ao Corpo da Manopla A sobre o Eixo 1 111. Enquanto isto acontece, o Corpo da Manopla D gira junto com o Corpo da Manopla B, também sobre o Eixo 1 e visto que a rotação do Corpo da Manopla C é acoplada à rotação do Corpo da Manopla A, o Corpo da Manopla C não gira. Ao mesmo tempo, qualquer translação axial do Corpo da Manopla C não giratório com relação ao Corpo da Manopla A estacionário ao longo do Eixo 1 é transmitida ao Corpo da Manopla D, mesmo Corpo da Manopla B e o Corpo da Manopla D giram sobre o Eixo 1.

[0080] As juntas dentro do mecanismo de rotação entre os corpos que estão restringindo tipicamente compreender as geometrias de interface que impedem a rotação ou a translação com relação entre si. Para estas juntas que permitem a rotação de um corpo com relação entre si, esta junta pode ser compreendida por uma ou mais superfícies cilíndricas e estas superfícies podem ser permitidas por um rolamento, bucha, ou tratamento de superfície lubrificável que minimiza resistências de atrito. Para mover as juntas, estas superfícies também podem compreender um tratamento de superfície lubrificável. Como um mecanismo geral, as resistências reduzidas de atrito para a translação e a rotação significam que o movimento simultâneo do Corpo da Manopla D pode ocorrer na rotação e na translação conforme o Corpo da Manopla C apenas move e o Corpo da Manopla B apenas gira. Assim, outra forma de descrever a funcionalidade deste mapa de restrição é que o Corpo da Manopla D herda a translação do Corpo da Manopla C e a rotação do Corpo da Manopla B. Considerando isto na reversão: Corpo da Manopla D tem dois DoF com relação ao Corpo da Manopla A, translação sobre o Eixo 1 e rotação sobre o Eixo 1. Qualquer combinação arbitrária destas duas rotações fica separada na translação apenas no Corpo da Manopla C e rotação apenas no Corpo da Manopla B.

[0081] Quaisquer juntas descritas aqui podem ser codificadas para transmissão a uma saída (por exemplo, junta de saída). A codificação pode ser feita mecânica e eletricamente ou de outra forma. Por exemplo, sensores podem ser posicionados nestes dois corpos, por exemplo, um sensor de deslocamento linear no Corpo da Manopla C e um sensor giratório no Corpo da Manopla B podem fornecer valores discretos/in- dividuais para combinação arbitrária de rotação e translação aplicada no Corpo da Manopla D. Estes sinais elétricos poderiam então ser transmitidos através de meios com ou sem fio a um sistema mecatrô- nico, robótico, eletrônico ou controlado por computador. Alternativamente, em vez de sensores, um poderia colocar acionadores nestes locais, por exemplo, um acionador de translação linear entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla C e um acionador giratório entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B. Qualquer entrada de movimento arbitrário discreto/individual nestes dois corpos é adicionada em um movimento combinado no Corpo da Manopla D com relação ao Corpo da Manopla A. No geral, a codificação dos movimentos em qualquer uma das juntas descritas aqui pode ser mecanicamente codificada, como descrito abaixo para uma junta de entrada que codifica a inclinação e orientação operando um par de tiras de transmissão acoplado às polias para separada e mecanicamente codificar os movimentos de inclinação e orientação. Entretanto, outras técnicas de codificação (elétrica, óptica, etc.) podem alternativa ou adicionalmente ser usadas.

[0082] No geral, os graus de liberdade (DoF) implicam que o movimento particular é permitido. Graus de restrição (DoC) implicam que o movimento particular é restrito, e, portanto, transmitido. Todos os movimentos na Figura 1 definidos com relação ao Eixo 1, que é o eixo de rotação do indicador da manopla com relação à manopla. Qualquer direção de movimento não explicitamente mencionado poderia ser um DoF ou DoC.

[0083] Na Figura 1, o Corpo da Manopla C é mostrado tendo um único DoF translacional ao longo do eixo 1 com relação ao Corpo da Manopla A e vice-versa. O Corpo da Manopla C também tem a restrição rotacional ao longo do eixo 1 com relação ao Corpo da Manopla A e vice-versa. Este tipo de junta, entre corpos A e C, pode ser realizado através de uma variedade de modalidades. Em uma modalidade, os corpos de interface têm um recurso de chaveamento entre eles que restringe (por exemplo, polariza) a rotação sobre o eixo 1 e simultaneamente permite a translação ao longo do eixo 1. A Figura 3A esquematicamente descreve uma junta que pode ocorrer entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla C. Com referência à Figura 3A, um corpo externo com um entalhe longitudinal quadrado pode se referir ao Corpo da Manopla A 301 enquanto a chave quadrada interna pode se referir ao Corpo da Manopla C 303. Considerando que o Corpo da Manopla A está fixado ao solo de referência, o Corpo da Manopla C será permitido mover sobre o eixo 1 311 enquanto é incapaz de girar sobre o eixo 1 devido às interferências postas pela junta transversal quadrada. Pode-se considerar que esta junta também pode ter um corte transversal retangular que pode fornecer o mesmo único eixo (eixo 1) restrição rotacional e único eixo (eixo 1) DoF translacional.

[0084] Um aspecto funcional desta junta é um baixo atrito com relação ao movimento deslizante ao longo do eixo 1 entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla C. Para alcançar isto, o contato da superfície entre ambos os corpos (Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla C) precisa ser mínimo para evitar grande contato por atrito entre as superfícies do Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla C. Portanto, uma forma de alcançar a mesma junta entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla C com menos contato por atrito é minimizar a área de superfície de contato entre dois corpos. A Figura 3B mostra uma forma de reduzir o contato da superfície entre o Corpo da Manopla A 301 e o Corpo da Manopla C 303 por interface dos raios mostrados na Figura 3B do Corpo da Manopla C com entalhe cortado no Corpo da Manopla A.

[0085] As Figuras 3A e 3B mostram exemplos para alcançar a restrição e o DoF entre o Corpo da Manopla A 301 e o Corpo da Manopla C 303 mas, podem ter diferentes formatos geométricos de modo que as restrições e DoFs seja alcançadas. Por exemplo, a Figura 3C mostra uma forma que esta junta pode ser alcançar fornecendo essencialmente a superfície de chaveamento 320 através da extremidade plana do Eixo D 303 (Corpo da Manopla C) e o entalhe presente no Corpo da Manopla A 301.

[0086] O Corpo da Manopla B 302 e o Corpo da Manopla D 304 têm uma restrição rotacional sobre o eixo 1 311 e único DoF translacional ao longo do eixo 1 311. Esta é a mesma restrição e DoF que está presente entre o Corpo da Manopla A 301 e o Corpo da Manopla C 303. Portanto, cada uma das formas de obter a junta entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla C é também aplicável à junta entre o Corpo da Manopla B e o Corpo da Manopla D; dada a restrição e exigências de DoF são cumpridas.

[0087] Quaisquer das juntas entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla C bem como entre o Corpo da Manopla B e o Corpo da Manopla D podem incluir ou exigir um contato da superfície de baixo atrito entre os corpos. Isto, junto com a restrição rotacional sobre o eixo 1 e o único DoF translacional ao longo do eixo 1, pode definir completamente a junta entre estes corpos. Semelhantemente, uma restrição, um DoF e exigências funcionais definem a junta entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B bem como entre o Corpo da Manopla C e o Corpo da Manopla D. O Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B podem ter um único DoF rotacional sobre o eixo 1 com relação entre si e restrição translacional ao longo do eixo 1. O Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B também podem ter uma exigência funcional para fornecer baixo atrito junta entre eles enquanto giram com relação entre si sobre o eixo 1. Esta exigência funcional vem do fato que os doois, o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B ou o Corpo da Manopla C e o Corpo da Manopla D, podem estar sob carga compressiva e tensional enquanto atendem o DoF rotacional sobre o eixo 1 e a restrição translacional ao longo do eixo 1.

[0088] Por exemplo, se o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B são colocados de modo que suas superfícies normais ao eixo 1 estejam sob compressão, eles precisam superar as forças normais que agem em cada uma das superfícies dos corpos para assim fornecer DoF rotacional sobre o eixo 1. Portanto, para fornecer DoF rotacional sobre o eixo 1 e restrição translacional ao longo do eixo 1, as superfícies do Corpo da Manopla A e do Corpo da Manopla B podem precisar fornecer baixo contato por atrito de modo que os corpos possam girar com relação entre si sobre o eixo 1. A Figura 3D mostra uma forma de obter o DoF desejado e a restrição fornecendo contato da superfície de baixo atrito. Neste exemplo, um rolamento axial 330 é usado para fornecer o DoF rotacional junto mantendo baixo contato por atrito entre as superfícies do Corpo da Manopla A 301 e do Corpo da Manopla B 302 segurando a carga axial entre os dois corpos. Semelhantemente, em muitas formas, esta funcionalidade pode ser alcançada realizando o DoF e a exigência de restrição. Por exemplo, um rolamento esférico de contato angular que pode segurar a carga axial ou um rolamento esférico de rolo capaz de segurar a carga axial exigida pode também ser usado entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B ou bucha entre dois corpos pode ser usada para fornecer suporte radial bem como capacidade de suportar a carga axial. Outra forma em que a carga axial pode ser suportada é por ter um rolamento axial 333 entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B junto com as arruelas 334, 335 em cada lado do rolamento 333. Isto é mostrado na Figura 3E. Uma única arruela 340 entre o Corpo da Manopla A 301 e o Corpo da Manopla B 302 feita por material com baixo coeficiente de atrito como o Teflon (PTFE), nylon, etc. pode também servir a finalidade para rolamento da carga axial e fornecendo o DoF rotacional sobre o eixo 1 311. Isto é mostrado na Figura 3F. Ainda, a Figura 3G mostra uma bucha 345 colocada entre as superfícies de interface do Corpo da Manopla A 301 e do Corpo da Manopla B 302 de modo que seja capaz de segurar a carga axial e fornecer a restrição translacional ao longo do eixo 1.

[0089] O mesmo sistema de dois corpos com um membro intermediário que carrega a carga axial e fornece o DoF rotacional sobre o eixo 1 311 e restrição translacional ao longo do eixo 1 311, mostrado na Figura 3D, 3E e 3F também trabalha bem quando há uma carga de tração conforme oposto à carga compressiva no Corpo da Manopla A e no Corpo da Manopla B. Isto é representado na Figura 3H com um caso similar à Figura 3D onde um rolamento axial 347 reside entre o Corpo da Manopla A 301 e o Corpo da Manopla B 302, normal ao eixo 1 311. O rolamento que fica entre o Corpo da Manopla A 301 e o Corpo da Manopla B 302 pode ser de tipos diferentes, por exemplo, rolamento axil da agulha, rolamento do rolo axial, rolamento do rolo, rolamento do rolo afilado, rolamento de contato angular, etc. Alguns tipos são apresentados na Figura 3I, por exemplo, Figura 3H mostra um rolamento do rolo axial 347 que age como junta entre o Corpo da Manopla A 301 e o Corpo da Manopla B 302. Ainda, o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B podem ter a mesma junta que o Corpo da Manopla C 303 e o Corpo da Manopla D 304 e estão de acordo com todos os tipos de junta previamente mencionados nesta seção.

[0090] Além dos rolamentos axiais, pode-se também empregar rola mentos do rolo afilado 349, rolamentos esféricos radiais, etc. Pode-se também empregar uma combinação destes rolamentos. Alguns exemplos são mostrados nas Figuras 3J e 3K.

[0091] Portanto, o Corpo da Manopla A 301 e o Corpo da Manopla B 302 podem estar sob carga compressiva ou tensional ao longo do eixo 1. Semelhantemente, o Corpo da Manopla C 303 e o Corpo da Manopla D 304 podem também estar sob carga compressiva ou tensional ao longo do eixo 1. Isto fornece 2 combinações para todo o sistema apresentado com o diagrama esquemático na Figura 1 para estar sob cargas compressivas ou tensionais. Qualquer um do sistema de dois corpos, o Corpo da Manopla A 301 e o Corpo da Manopla B 302 ou o Corpo da Manopla C 303 e o Corpo da Manopla D 304 podem estar sob carga compressiva ou tensional. Conforme apresentado na Figura 1, o Corpo da Manopla A pode servir como o solo de referência. Portanto, o Corpo da Manopla B pode estar sob tensão ou sob compressão com relação ao Corpo da Manopla A. Enquanto que, o Corpo da Manopla C está livre para mover ao longo do eixo 1 com relação ao Corpo da Manopla A e tem restrição rotacional sobre o eixo 1 com relação ao Corpo da Manopla A. O Corpo da Manopla C pode estar sob compressão ou tensão com relação ao Corpo da Manopla D. Onde, o Corpo da Manopla D está livre para mover ao longo do eixo 1 com relação ao Corpo da Manopla B e tem restrição rotacional sobre o eixo 1 com relação ao Corpo da Manopla B. Tal combinação onde o Corpo da Manopla B está sob carga compressiva com relação ao Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla C está sob carga de tração com relação ao Corpo da Manopla D é mostrado na Figura 3L. Neste exemplo, um rolamento de contato angular 351 entre o Corpo da Manopla A 301 e o Corpo da Manopla B 302 é usado. Isto conta como uma junta entre o Corpo da Manopla A 301 e o Corpo da Manopla B 302 que realiza a restrição e a exigência de DoF mencionada acima junto com a exigência funcional de fornecer contato da superfície de baixo atrito. Semelhantemente, um rolamento axial entre o Corpo da Manopla C 303 e o Corpo da Manopla D 304 pode ser usado. Isto conta como uma junta entre o Corpo da Manopla C 303 e o Corpo da Manopla D 304 que realiza a restrição e a exigência de DoF mencionada acima, junto com a exigência funcional de fornecer contato da superfície de baixo atrito.

[0092] Em alguns destes exemplos, embora os corpos sejam re presentados como cilíndricos no formato, o mapa de restrição (Figura 1) não implica qualquer restrição nos formatos geométricos destes corpos desde que a funcionalidade, os DoFs e as restrições sejam atendidas.

[0093] As Figuras 4A e 4B mostram um exemplo de um conjunto ergonômico da manopla (conjunto da manopla de rotação ilimitada) que utiliza o mecanismo descrito na Figura 3L envolvendo condições de carga compressiva e de tração. Esta manopla é uma modalidade do mapa de restrição mostrado na Figura 1. O indicador de rotação (Corpo da Manopla B 402) está sob restrição translacional sobre o eixo 1 411 com relação à Carcaça do Corpo da Manopla (Corpo da Manopla A 401). O indicador de rotação transmite esta rotação sobre o eixo 1 411 ao Corpo da Manopla D 404, que é referida como lançadeira 404. Isto é possível porque a lançadeira (Corpo da Manopla D) está sob restrição rotacional sobre o eixo 1 411 com relação ao indicador de rotação (Corpo da Manopla B 402) e, portanto, não tem rotação relativa sobre o eixo 1. A lançadeira (Corpo da Manopla D 404) é ainda conectada com o Corpo da Manopla C 403 (referida como haste de empurrão ou haste de impulso) através de uma junta que permite o DoF translacional ao longo do eixo 1 e restrição rotacional sobre o eixo 1. A translação da lançadeira (Corpo da Manopla D) ao longo do eixo 1 é ainda transmitida à garra móvel no operador terminal através do membro de transmissão do fechamento da garra. Uma transmissão do operador terminal 455 pode alternativamente ser referida como (por exemplo, quando o operador terminal é configurado como uma garra) como um membro de transmissão do fechamento da garra 455 ou acionamento de membro de transmissão do fechamento da garra para descrever o membro de transmissão; em alguma variação pode simplesmente ser referido como um cabo de transmissão (quando é um cabo compatível, por exemplo). Este acionamento de membro de transmissão do fechamento da garra 471 pode ser corpo rígido ou não rígido ou uma combinação de membros rígidos e não rígidos. Por exemplo, o membro de transmissão pode ser o eixo de um aparelho (por exemplo, de um instrumento de laparoscopia) ou uma haste que passa internamente através do eixo ou pode ser um cabo sob tensão que se conecta ao operador terminal na extremidade distal do instrumento de laparoscopia ou pode ser combinação de um corpo não rígido ou rígido (uma haste junto com um cabo sob tensão). A haste de impulso/empurrão (Corpo da Manopla C 401) e a lançadeira (Corpo da Manopla D 404) estão sob carga de tração e o indicador de rotação (Corpo da Manopla B) está sob carga compressiva e não se movimenta ao longo do eixo 1 411 com relação à proteção da manopla (Corpo da Manopla A) 401.

[0094] Outra variação de um conjunto ergonômico da manopla mostrada na Figura 4A e 4B pode ser construída através de um desenho com base em flexão, também conhecido como um mecanismo compatível, que realiza o mapa de restrição da Figura 1 empregando juntas compatíveis ou de flexão entre os corpos Corpo da Manopla A, o Corpo da Manopla B, o Corpo da Manopla C e o Corpo da Manopla D para alcançar as restrições necessárias.

[0095] Um aparelho incluindo os conjuntos de manopla de rolagem ilimitada mostrado nas Figuras 4A e 4B acima é mostrado nas Figuras 5 e 7 como parte de um dispositivo médico (especificamente um dispositivo de laparoscopia). As Figuras 5 e 7 mostram um instrumento cirúrgico de laparoscopia tendo um operador terminal configurado como um conjunto de garras; na Figura 5 as garras são abertas e na Figura 7 as garras são mostradas fechadas.

[0096] Na Figura 5, o aparelho exemplar inclui uma estrutura da ferramenta 525, que inclui um eixo da ferramenta 526 e uma porção de fixação de antebraço na extremidade proximal 527. Uma manga (não mostrada) tendo uma passagem através dela que é configurada para segurar um punho ou antebraço de um usuário pode ser acoplada à porção de fixação de antebraço; em algumas variações através de um rolamento entre a porção de fixação de antebraço do quadro e a manga que é configurada para deslizar ou rolar, de modo que haja um grau de liberdade de rolagem rotacional entre o quadro e a manga sobre o eixo da ferramenta. Um conjunto da manopla de rolagem ilimitada proximal como aqueles mostrados na Figura 4A e 4B pode ser conectado à estrutura da ferramenta por uma junta de entrada. A junta de entrada pode ser configurada para codificar o movimento entre a estrutura da ferramenta e o conjunto da manopla, conforme mostrado na Figura 5. Neste exemplo, a junta de entrada inclui um par de tiras de transmissão 533, 534 que conecta as respectivas juntas rotacionais (não mostradas) em paralelo para separadamente codificar a inclinação e as rotações de orientação do conjunto da manopla. Uma junta de saída 583 (mostrada como uma junta de articulação do operador terminal) entre o operador terminal e a estrutura da ferramenta (por exemplo, eixo da ferramenta) recebe a entrada de transmissão (por exemplo, cabos, não mostrados) da junta de saída 533, 534 para articular o operador terminal.

[0097] Neste exemplo, o conjunto da manopla inclui uma porção ergonômica do punho 501 (proteção da manopla) que se conecta ao indicador de rotação 502, que envolvem uma haste interna de impulso e lançadeira (não visível); estes quatro elementos são restritos de acordo com o mapa de restrição mostrado na Figura 1. O conjunto da manopla também inclui uma entrada do controle do operador terminal 549 (neste exemplo, definindo a entrada de fechamento da garra do operador terminal 549) que é configurada como um puxador e age como uma extensão rígida da haste interna de impulso. Em configurações alternativas, o puxador é acoplado à haste de impulso através de um mecanismo de transmissão que pode compreender uma ligação, cames, molas, etc. Um cabo de transmissão 566 conecta-se à lançadeira e age como um acionamento de membro de transmissão do fecha-mento da garra estendendo da lançadeira e através do eixo da ferramenta ao operador terminal. Este cabo de transmissão pode ser envolvido por uma bainha protetora e/ou de suporte ou tampa ou canal, para toda ou alguma parte deste comprimento. O próprio operador terminal é um conjunto de garras incluindo uma primeira (base) porção do operador terminal, neste exemplo, incluindo uma garra fixa 569 na qual uma segunda porção do operador terminal giratória (garra móvel 568) é fixada. O cabo de transmissão 566 pode acoplar-se à garra móvel na saída de fechamento do operador terminal 577.

[0098] Na Figura 5, a rotação da porção do indicador do conjunto da manopla quando o antebraço do usuário está montado à extremidade proximal e a região do punho é mantida na mão do usuário, de modo que o usuário possa girar o indicador entre o dedão e os dedos, girar toda a estrutura da ferramenta, e, portanto, o operador terminal que é fixado à extremidade distal da estrutura da ferramenta através de uma junta de articulação de saída do operador terminal. Assim, a manopla pode girar sobre o primeiro eixo 511 referido como eixo de rolagem articulada da manopla (eixo 1), para fazer com que o eixo da ferramenta gire em um terceiro eixo 515 referido como o eixo de rolagem do eixo da ferramenta (eixo 3), por sua vez fazendo com que o operador terminal role sobre um segundo eixo, referido como um eixo de rolagem articulado do operador terminal (eixo 2).

[0099] O indicador de rotação 502 (Corpo da Manopla B) conforme mostrado na Figura 5 é girado sobre o eixo 1 511. A rotação do Corpo da Manopla B leva à rotação da estrutura da ferramenta 525 através de tiras de transmissão 533, 534 (conforme elas restringem o DoF de rotação), eixo da ferramenta 526 (sobre o eixo 3 515) e, portanto, o operador terminal (sobre eixo 2 513). Quando a manopla é articulada usando a junta de articulação de entrada, o operador terminal articula através da junta de articulação de saída. Agora, o eixo central (eixo 2) para o operador terminal é diferente do eixo 3, o eixo pivô.

[00100] A descrição acima é particularmente relevante ao descrever os aparelhos que não se fixam ao antebraço ou fixam-se através de uma junta de rolagem, de modo que a rotação da porção do indicador da manopla leve à rotação do aparelho de fixação de antebraço sobre o punho através de tiras de transmissão (conforme elas restringem o DoF de rotação), levando à rotação da estrutura da ferramenta, eixo da ferramenta e eventualmente, operador terminal. A Figura 6 ilustra um exemplo de um componente de fixação do antebraço que pode ser usado. Na Figura 6, a fixação do antebraço compreende um conjunto de suspensão cardan de 3 eixos incluindo uma manga de punho 605 que seguramente fixa-se ao punho do usuário/antebraço 607, 608, levando sua mão 609 livre para mover (por exemplo, para agarrar a manopla e manipular o indicador rotacional e a entrada de controle do operador terminal). Neste exemplo, a fixação do antebraço permite graus de liberdade de inclinação, orientação e rolagem; a manga fixa- se a um anel de desvio 514 que é encaixado na rotação sobre o eixo de rotação de flexão/extensão 516. O anel de desvio é acoplado em um eixo giratório (eixo de rotação de desvio 521) a um trenó 518 que rola ao redor de uma pista interna elevada 519 de um anel guia externo 520, que rola sobre um eixo de rotação de rolagem 531. Este conjunto fornece graus de liberdade de inclinação, orientação e rolagem quando acoplado à estrutura da ferramenta do aparelho; por exemplo, anel guia externo pode ser formado como parte da porção de fixação de antebraço do aparelho, ou pode ser fixado a ele. A manga pode libera- velmente acoplar-se ao resto do aparelho de fixação do antebraço através de um encaixe por pressão 540 ou outro acoplamento.

[00101] A Figura 8 mostra outra vista do instrumento de laparoscopia das Figuras 5-7 em uma posição articulada que segura uma agulha que pode ser usada para suturar tecidos. A garra do operador terminal fixa (base) e a garra do operador terminal de movimento podem ser giradas sobre o eixo 2 de modo que o eixo da ferramenta/estrutura da ferramenta gire sobre o eixo 3 enquanto a manopla é girada sobre o eixo 1; todos mantendo a agulha seguramente movendo a garra do operador terminal de movimento com relação a uma garra do operador terminal fixa através de um acionamento de membro de transmissão do fechamento da garra conectada ao Corpo da Manopla D na extremidade proximal do dispositivo. O aparelho mostrado nas Figuras 5-8 pode encaixar um mapa de restrição como aquele mostrado na Figura 20A.

[00102] Outra variação de um aparelho que está em conformidade com o mapa de restrição descrito na Figura 1 é mostrada na Figura 9. Neste exemplo, a rotação de indicador de rotação 902 (Corpo da Manopla B) sobre o eixo 1 911 leva à rotação do conjunto do operador terminal (mostrado aqui como um conjunto de garras incluindo uma garra móvel 968 e uma garra fixa 969) sobre o eixo 2 915. Aqui, a estrutura da ferramenta 925 incluindo o eixo da ferramenta 926 não gira sobre qualquer eixo (eixo 3 915). A estrutura da ferramenta pode ainda ser conectada a uma manga montada em um antebraço do usuário através de uma junta de fixação do antebraço que pode fornecer um DoF rotacional de inclinação e/ou orientação. O conjunto do operador terminal tem um DoF rotacional com relação à extremidade distal da junta de articulação do operador terminal de saída sobre o eixo 2 (similar àquele entre o Corpo da Manopla A 901 e o Corpo da Manopla B 902 sobre o eixo 1) e a transmissão de rotação do membro do operador terminal 950 conecta o Corpo da Manopla B diretamente ao conjunto do operador terminal através de uma transmissão de rotação do membro do operador terminal com torção rígida 950. Isto também pode ser o acionamento de membro de transmissão do fechamento da garra ou pode alojar e, portanto, direcionar, um acionamento de membro de transmissão do fechamento da garra flexível, por exemplo, um eixo flexível (transmissão de rotação do membro do operador terminal) que é com torção rígida para transmitir a rotação de uma extremidade para outra alojando um cabo flexível (acionamento de membro de transmissão do fechamento da garra) dentro dele.

[00103] Outro exemplo de um aparelho usando os aparelhos da manopla de rolagem ilimitada descritos aqui é mostrado na Figura 10. Este aparelho é configurado como um dispositivo de vara reta com um operador terminal não articulado; outros aparelhos de vara reta são descritos em US 4,712,545, US 5,626,608 e US 5,735,874; tais aparelhos podem se beneficiar de quaisquer dos aparelhos da manopla de rolagem ilimitada como aqueles mostrados nas Figuras 4A e 4B. A Figura 10 mostra um exemplo de um instrumento cirúrgico que consiste em um conjunto da manopla (incluindo porção do punho 1001 e uma porção do indicador 1002), eixo da ferramenta 1026 e um operador terminal 1068. Há uma junta de rotação entre a garra móvel e a garra fixa do operador terminal neste exemplo, onde o operador terminal é configurado como um conjunto de garras. O operador terminal conecta-se ao indicador de rotação 1002 (Corpo da Manopla D) através de um acionamento de membro de transmissão do fechamento da garra (não visível na Figura 10). Este instrumento fornece a funcionalidade de fechamento e abertura do operador terminal movendo a garra móvel com relação à garra fixa. Também pode fornecer a rotação do operador terminal sobre a eixo da manopla (eixo 1 1011); o eixo pivô 1015 (eixo 3) é paralelo ao eixo da manopla 1 1011 através da rotação do Corpo da Manopla B 1002, eixo da ferramenta 1026 e portanto, o operador terminal 1068.

[00104] Ainda descritos aqui são aparelhos de articulação em que a articulação na junta de entrada é codificada através de uma junta cinemática serial ou junta cinemática paralela de articulação de entrada. Por exemplo, a Figura 11 mostra um dispositivo de laparoscopia de articulação. Tais dispositivos incluem uma manopla, eixo da ferramenta 1126 e um operador terminal de articulação 1168, 1169. Similar ao instrumento laparoscópico não articulado, estes também contêm uma junta de rotação do operador terminal (funcionalidade de abertura e fechamento) entre a garra móvel 1168 e a garra fixa 1169. Mas, além desta junta de abertura/fechamento, estes também contêm uma junta de articulação de saída 1143 para articulação do operador terminal e uma junta de articulação de entrada 1142. Esta junta de articulação de entrada pode ser um cinemático serial (S-K) ou cinemático paralelo (P- K). Alguns instrumentos articulados que consistem em junta de entrada S-K (como aqueles mostrados na Figura 11) podem ser encontrados, por exemplo, em U.S. 8,465,475; US 5,713,505, US 5,908,436, pedido Norte-Americano 11/787,607 e US 8,029,531. Exemplos de instrumentos articulados com base em junta cinemática paralela de entrada podem ser encontrados, por exemplo, em US 2013/0012958. Em tais dispositivos, o operador terminal pode ser um conjunto de garras e pode ser mostrado para ser a condição da garra aberta, mas pode realizar a rotação usando a junta de rotação do operador terminal mesmo na condição de garra fechada bem como na condição articulada.

[00105] As Figuras 12 e 13 ilustram outras variações do conjunto da manopla de rolagem ilimitada que seguem o mapa restrito ilustrado na Figura 1. Estas variações da manopla podem ser usadas com quaisquer dos outros componentes do aparelho descritos aqui (incluindo outras arquiteturas do dispositivo e/ou mapa de restrições). Por exemplo, na Figura 12, o indicador de rotação 1202 é proximal à porção do punho 1201. O aparelho pode incluir um eixo 1226 e o operador terminal 1265 e pode incluir os mesmos eixos, conforme descrito acima (primeiro eixo 1211, segundo eixo 1213 e terceiro eixo 1215). No mapa de restrição da Figura 1, as características da junta (DoFs e DoCs) entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla C são as mesmas que aquelas entre o Corpo da Manopla B e o Corpo da Manopla D. Ainda, as características da junta (DoFs e DoCs) entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B são as mesmas que aquelas entre o Corpo da Manopla C e o Corpo da Manopla D. Portanto, qualquer um dos 4 corpos pode ser referido como referência de base. A Figura 13 mostra uma diferente localização onde o solo de referência está localizado no conjunto da manopla. Na Figura 13, quando mapeado ao mapa de restrição da Figura 1, o Corpo da Manopla B é escolhido como o solo de referência e conecta-se firmemente com a mão do usuário, enquanto que, o Corpo da Manopla A é girado com relação ao Corpo da Manopla B. Aqui, o Corpo da Manopla C gira com relação ao Corpo da Manopla D e ao Corpo da Manopla C. Outra forma de explicar esta modalidade (mostrada na Figura 13) é que a extremidade traseira da manopla é agora colocada na extremidade proximal e vice-versa.

[00106] Quaisquer dos aparelhos descritos aqui podem incluir um mecanismo de travamento/catraca de rotação, conforme ilustrado na Figura 13. O conjunto da manopla mostrado pelo mapa de restrição da Figura 1 consiste em uma junta entre o Corpo da Manopla A e B que fornece DoF rotacional sobre o eixo 1. Esta rotação pode ser feita mais tátil aplicando o recurso de catraca entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B, conforme mostrado na Figura 3B. Catraca entre o Corpo da Manopla A e o Corpo da Manopla B pode fornecer um sentido de graus de rotação discreta enquanto gira sobre o eixo 1. A Figura 13 ilustra uma variação similar. Neste exemplo, um rolamento axial 1317 está localizado entre o punho 1301 e o indicador de rotação 1302, como é um mecanismo de catraca 1319. A lançadeira 1304 e a haste de impulso 1303 de outra forma operam de acordo com o diagrama restrito da Figura 1.

[00107] As manoplas descritas aqui também podem ser usadas com um aparelho configurado para fornecer um movimento intermitente em um operador terminal usando estes mecanismos da manopla. Por exemplo, outras modalidades do mecanismo da manopla (encaixe do mapa restrito da Figura 1) podem mostrar a abertura e o fechamento de uma garra do operador terminal acionada diretamente pela pressão radial do indicador de rotação (Corpo da Manopla B) 1402. O dispositivo descrito na Figura 15 consiste em uma proteção da manopla (Corpo da Manopla A) 1401, rigidamente fixada às mãos do usuário. Ainda, pode incluir um indicador de rotação 1402 (Corpo da Manopla B) que pode girar com relação à proteção da manopla (Corpo da Manopla A) sobre o eixo 1 1411. Quando o indicador de rotação (Corpo da Manopla B) é pressionado, ele empurra a lançadeira (Corpo da Manopla D) 1404 ao longo do eixo 1 1411, fazendo uso do DoF translacional da lançadeira (Corpo da Manopla D) com relação ao indicador de rotação (Corpo da Manopla B) ao longo do eixo 1. Com o curso da lançadeira (Corpo da Manopla D) ao longo do eixo 1, o eixo e o operador terminal combinados, que é rigidamente conectado ao indicador de rotação, se fecha conforme mostrado na Figura 14. A natureza flexível do corpo que representa o eixo combinado e o operador terminal leva o movimento de lançadeira sobre o eixo combinado e o operador terminal como uma manga. Esta manga, que é a lançadeira, leva a abertura e fechamento do operador terminal, fazendo-o agir como uma garra de ação dupla que pode ter diferentes aplicações em cirurgia aberta como a cirurgia de olhos e cirurgia invasiva mínima. Aqui, a haste de impulso/empurrão (Corpo da Manopla C, que não pode ser visto na Figura 14) pode ser chaveada ao interior da proteção da manopla e fixada através de uma mola de modo que quando a haste de impulso/empurrão moveu com relação à proteção da manopla, ela retrai de volta para sua posição original com a ajuda da mola. Isto permite o movimento da haste de impulso/empurrão (Corpo da Manopla C) e da lançadeira (Corpo da Manopla D) ao longo do eixo 1 quando a lançadeira é empurrada ao longo do eixo 1 por pressão radial do indicador de rotação (Corpo da Manopla B) e ajudará a retrair a lançadeira (Corpo da Manopla D) junto com a haste de impulso/empurrão (Corpo da Manopla C) para sua posição original. Portanto, esta modalidade representa um dispositivo que pode girar o operador terminal sobre seu eixo normal (eixo 1) e ajudar na fixação dos respectivos corpos externos no operador terminal incomodando a lançadeira para causar a abertura/fechamento do operador terminal

[00108] A Figura 15 é outro exemplo de um aparelho, conforme descrito aqui, configurado como uma configuração de Empurrão- Impunho para transmissão de fechamento da garra. Este exemplo inclui um conjunto da manopla de rolagem ilimitada como foi mostrado na Figura 4A, incluindo uma lançadeira 404 Corpo da Manopla D chaveada ao Corpo da Manopla B 402. Aqui, o membro de transmissão do fechamento da garra 1530 é puxado para fechar a garra do operador terminal de movimento 1567 com relação à garra do operador terminal fixa 1568 e é puxado para abrir a garra móvel com relação à garra fixa. O membro de transmissão de acionamento do fechamento da garra (abrir/fechar) 1530 é fixado ao Corpo da Manopla D 404, onde o Corpo da Manopla D pode mover com relação ao Corpo da Manopla B 402 devido ao DoC na translação ao longo do eixo 1 411 com relação ao Corpo da Manopla C 403. Uma vez que o Corpo da Manopla D move ao longo do eixo 1 para impulsionar o acionamento de membro de transmissão do fechamento da garra para fechar as garras (ou seja, colocar a garra móvel e a garra fixa juntas), um segundo membro de transmissão de acionamento de fechamento da garra (abrir/fechar) 1532 é puxado para abrir a garra do operador terminal de movimento. Para abrir as garras o segundo acionamento de membro de transmissão do fechamento da garra 1532 pode ser puxado. Em uma modalidade, este membro de transmissão pode ser puxado usando uma mola de impulso 1513, com base em um quadro de referência chamado "Spring Reference Ground". Dependendo de como o membro de transmissão de rolo é direcionado por todo o conjunto, "Spring Reference Ground" pode ocorrer em diferentes localizações no conjunto, conforme descrito, abaixo: (1) por meio de junta de articulação de entrada, estrutura da ferramenta/eixo, junta de articulação de saída (o "solo de referência da mola" pode ocorrer no Corpo da Manopla B ou estrutura da ferramenta/ eixo da ferramenta ou garra fixa); (2) por meio de um membro de transmissão de rolo direcionado independente pela junta de articulação de entrada, através da estrutura da ferramenta/eixo e junta de articulação de saída. O DoF de rolagem extra entre a junta de saída extremidade distal e a base do operador terminal (o "solo de referência da mola" pode ocorrer no Corpo da Manopla B ou na garra do operador terminal fixa).

[00109] Em algumas variações, o conjunto da manopla de rolagem ilimitada é de modo geral configurado para incluir um aparelho de fixação do antebraço. O aparelho de manopla de rolagem ilimitada pode fornecer a capacidade de o aparelho transmitir simultaneamente a rolagem e a ação de fechamento ao Corpo D com relação ao Corpo A. Tal variação incluindo um membro de fixação de antebraço com DoF foi descrita acima nas Figuras 5-8 e outro exemplo é mostrado na Figura 16. Neste exemplo, uma junta existe entre a fixação do punho/manga de punho 1609 e a estrutura da ferramenta 1625, referida como uma junta de fixação de antebraço. Uma junta de fixação de antebraço pode ser usada para acoplar a fixação do punho/manga de punho e a estrutura da ferramenta, permitindo zero ou um ou mais DoFs entre o braço e o aparelho. Algumas variações podem ser dispositivos articulados e não articulados que são montados no antebraço. Por exemplo, uma modalidade pode incluir um DoF de rolagem fornecendo uma junta de rotação entre a fixação do punho e a estrutura da ferramenta. Esta junta pode usar um "trenó" (ver Figura 6) que pode permitir o DoF rotacional sobre o eixo do braço. Outra modalidade pode envolver um DoF de inclinação fornecendo uma junta de rotação que permite a rotação sobre o eixo de rotação de flexão/extensão. Outra modalidade pode envolver um DoF de orientação fornecendo uma junta de rotação permitindo a rotação sobre o eixo de rotação de desvio. Outra modalidade pode envolver o DoF de inclinação e o DoF de orientação fornecendo uma junta de rotação que permite a rotação sobre o eixo de rotação de flexão/extensão e o eixo de rotação de desvio respectivamente. Isto pode usar outro corpo chamado anel de desvio (ver Figura 6). Outra modalidade pode envolver DoF de rolagem (sobre eixo do braço), inclinação (sobre eixo de rotação de flexão/extensão) e orientação (sobre eixo de rotação de desvio). Ainda conforme mostrado na Figura 6, uma junta pode existir entre a estrutura da ferramenta e o eixo da ferramenta, chamada uma junta de eixo-quadro. Esta junta de eixo- quadro pode ter zero DoF (conexão rígida entre eixo e quadro), que é a configuração padrão considerada nesta discussão. O dispositivo na Figura 16 inclui um punho para manopla 1601 (Corpo da Manopla A), um indicador de rotação 1602 (Corpo da Manopla B) e uma entrada do operador terminal 1612, uma junta de eixo-quadro 1615, um operador terminal 1668 em uma extremidade distal do eixo da ferramenta 1626. O aparelho também inclui um eixo da manopla, eixo 1 1611, eixo da ferramenta eixo, eixo 3 1615 e um eixo do operador terminal, eixo 2 1613.

[00110] Algumas variações de um instrumento não articulado que é montado no antebraço e que tem um conjunto da manopla de rolagem ilimitada pode incluir uma estrutura da ferramenta separada e eixo da ferramenta. Em tal configuração, a estrutura da ferramenta e a manga de punho podem ser rigidamente fixadas (0 DoF). Neste caso, se o eixo da ferramenta for rigidamente conectado ao indicador da manopla, então o aparelho pode ser configurado, de modo que haja pelo menos um DoF de rotação do rolo entre o eixo da ferramenta e a estrutura da ferramenta. Além disso, uma junta de eixo-quadro pode ter DoF de rolagem, DoF de inclinação, DoF de inclinação e/ou orientação.

[00111] Quaisquer dos aparelhos incluindo uma manopla de rolagem ilimitada descrita aqui também pode incluir um centro virtual (VC) na junta de articulação de entrada conforme mostrado na Figura 17. Este dispositivo pode ter junta serial ou junta cinemática paralela de entrada com eixo da junta cruzando em um centro virtual. Este dispositivo é similar ao mostrado na Figura 5, mas mostra o centro virtual 1721. O dispositivo inclui um conjunto do operador terminal 1768 que é também configurado como um conjunto de garras.

Exemplo: Dispositivo médico

[00112] As Figuras 18A-18D ilustram um exemplo de um dispositivo médico configurado como um aparelho de laparoscopia incluindo uma manopla de rolagem ilimitada (rolagem ilimitada), uma estrutura alongada da ferramenta, uma fixação do antebraço tendo múltiplos graus de liberdade entre o braço do usuário e a estrutura da ferramenta, um conjunto de extremidade configurado como um conjunto de garras e uma junta de entrada que codifica a rotação de inclinação e orientação da manopla para transmissão a uma junta de saída, de modo que o operador terminal possa articular conforme a manopla articula. Isto é ilustrado nas Figuras 19A-19C. Um diagrama de restrição esquemático para o aparelho mostrado nas Figuras 18A-18D é mostrado na Figura 20A. Uma diagramação de restrição alternativo para um aparelho, conforme descrito aqui é mostrado na Figura 20B.

[00113] Com referência à Figuras 18A-18D, o dispositivo geral compreende um bloco de polia 1805, uma estrutura da ferramenta 525 incluindo um eixo da ferramenta 526 (o eixo da ferramenta pode ser considerado uma porção da estrutura da ferramenta), tudo rigidamente interconectado. O bloco de polia serve como anel externo 1805 de um aparelho de fixação do antebraço/junta que conecta-se com o antebraço distal de um usuário através de uma manga de punho 1803, conforme descrito acima.

[00114] Neste exemplo, a manga de punho 1803 e anel externo são parte do aparelho de fixação do antebraço/junta. A junta de fixação do antebraço compreende um anel externo, um anel de rolagem, um anel de desvio e a manga de punho (todos conectados em série), conforme descrito, na Figura 6 e fornecem três graus rotacionais de liberdade (DoF) entre a manga de punho e o anel externo. Estas três rotações podem ser definidas como rolagem, inclinação e orientação. A rolagem é a direção de rotação sobre o eixo do anel externo, que é o mesmo que o eixo do eixo da ferramenta. Inclinação e orientação são rotações ortogonais com relação à rotação do rolo, conforme mostrado em algumas das figuras. Quando o dispositivo é montado no antebraço (ou seja, a manga de punho é fixada ao antebraço/punho de um usuário), a junta de fixação do antebraço fornece os três DoFs rotacionais acima entre a estrutura da ferramenta e o antebraço do usuário/cirurgião.

[00115] A estrutura da ferramenta estende-se do anel externo/bloco de polia e é formado ao redor do conjunto da manopla para acomodar a mão do usuário (sobre toda a sua faixa de articulação) enquanto segura o conjunto da manopla. A estrutura da ferramenta rigidamente conecta- se a um eixo da ferramenta, que ainda se estende em direção à direção distal (ou seja, distante da junta de fixação do antebraço e do usuário). Na extremidade da ferramenta-eixo (também referida como saída do dispositivo) está uma junta de articulação de dois DoF (também referido como a junta de saída /junta de articulação do operador terminal). Estes dois graus de liberdade são rotações de inclinação e de orientação, que são controlados/acionados articulando uma junta de entrada do dispositivo (discutido abaixo) entre o conjunto da manopla e o bloco de polia. Adicionalmente, o operador terminal é equipado com um par de garras que pode ser aberto e fechado em resposta a um puxador que faz parte do conjunto da manopla na entrada do dispositivo (discutido abaixo).

[00116] Na extremidade proximal do dispositivo está uma junta de entrada entre o conjunto da manopla e o bloco de polia; esta junta oferece dois DoF rotacional (rotações de inclinação e de orientação) entre o conjunto da manopla e o bloco de polia. A junta de entrada do dispositivo é um mecanismo cinemático paralelo compreendendo duas tiras de transmissão de flexão e duas polias de transmissão (polia de inclinação e polia de orientação). Os eixos das polias 1813, quando extrapolados, se cruzam em um centro virtual (VC) no espaço 1801. Por esta razão, a junta cinemática paralela de entrada do dispositivo é também referida como o mecanismo do Centro Virtual ou a junta de entrada do Centro Virtual. Quando o dispositivo é montado no antebraço do usuário através do aparelho de fixação do antebraço e a mão do usuário segura a manopla, a geometria geral do dispositivo é de modo que o Centro Virtual produzido pela junta cinemática paralela de entrada coincida com o centro de rotação do punho da junta do usuário. Isto garante uma articulação natural, confortável, irrestrita do punho do cirurgião ao usar o dispositivo.

[00117] Dada a configuração do dispositivo acima, rotações de orientação e de inclinação do punho do usuário com relação ao seu antebraço são transacionados às rotações correspondentes do conjunto da manopla com relação ao bloco de polia da ferramenta/estrutura da ferramenta. O desenho cinemático paralelo do centro virtual/mecanismo de entrada é de modo que as duas rotações (inclinação e orientação) da manopla com relação ao bloco de polia sejam mecanicamente separadas/filtradas em uma inclinação apenas rotação vista na polia de inclinação e orientação apenas rotação vista na polia de orientação. A polia de inclinação e a polia de orientação 1813 são giradas (e montadas) com relação ao bloco de polia sobre os eixos de rotação de inclinação e rotação de orientação, respectivamente. As rotações de inclinação e de orientação da manopla (e, portanto, o punho do cirurgião) assim capturadas nas polias de transmissão de inclinação e orientação são transmitidas às rotações correspondentes da junta de articulação do operador terminal através dos cabos que originam nas polias de transmissão e percorrem através do bloco de polia, estrutura da ferramenta e eixo da ferramenta todo o caminho ao operador terminal.

[00118] Além do DoF rotacional de orientação e de inclinação fornecido pela junta de entrada, também fornece/permite DoF axial translacional ao longo do eixo de rolagem. Isto permite que uma faixa de tamanhos de mão do usuário seja acomodada no dispositivo e garanta articulação de mão/punho livre e irrestrita.

[00119] Além disso, as tiras de transmissão são rígidas na torção sobre o eixo de rolagem. Isto garante que o mecanismo de entrada restrinja (e, portanto, transmita) a rotação do rolo da extremidade distal do conjunto da manopla (ou seja, do indicador) através das tiras de transmissão ao bloco de polia. Observe que o bloco de polia serve como anel externo do aparelho de fixação do antebraço que fornece uma rotação de baixa resistência bem definida sobre o eixo de rolagem 1835 com relação à manga de punho. Isto implica que quando o usuário segura a manopla em sua palma, ele pode articular a manopla em qualquer direção desejada de orientação e inclinação, resultando na articulação correspondente do operador terminal. Então, ele pode torcer o indicador do conjunto da manopla com seu dedão e dedos (tipicamente dedo indicador) enquanto mantém a articulação da manopla fixada. A torção do indicador (ou seja, rotação do rolo) é transmitida ao bloco de polia/anel externo através da junta cinemática paralela de entrada (ou seja, mecanismo de centro virtual com base na tira de transmissão de flexão). O bloco de polia então gira sobre o eixo de rolagem com relação à manga de punho, que é fixada ao antebraço do usuário. Como um resultado de toda a estrutura da ferramenta gira sobre o eixo de rolagem com relação ao antebraço do usuário. Visto que o eixo é rigidamente conectado à estrutura da ferramenta, o eixo também gira sobre o eixo de rolagem 1835. A rotação do rolo do eixo da ferramenta é transmitida ao operador terminal bem como através da junta de saída (ou seja, a junta de articulação do operador terminal). Entretanto, lembramos que a articulação do operador terminal (na junta de saída) é controlada pela articulação da manopla (na junta de entrada). Assim, se a última for mantida fixada, a antiga também fica fixada, enquanto a rotação do rolo é transmitida todo o caminho do movimento de torção dos dedos do cirurgião ao operador terminal. Este modo particular de operar o dispositivo é chamado de rolagem articulada.

[00120] Além de produzir o operador terminal rolagem através da torção do dedão e dedos do cirurgião (resultando na rotação do indicador com relação à manopla), outra forma de produzir esta rolagem é quando o cirurgião gira (sobre o eixo de rolagem) todo o conjunto da manopla pronando e elevando sua mão e antebraço. Este movimento de rolagem é também transmitido à estrutura da ferramenta através das tiras de transmissões do mecanismo do centro virtual e do bloco de polia e subsequentemente transmitida ao operador terminal através do eixo da ferramenta. Entretanto, a quantidade de movimento de rolagem alcançado nessa forma é limitada pela faixa de pronação/supinação permitida pela mão/braço do usuário (ou seja, cirurgião).

[00121] Por outro lado, por ter dois componentes discretos no conjunto da manopla: a manopla e o indicador, esta limitação é superada. A manopla que permanece fixa na mão do usuário é ainda limitada em seu ângulo de rolagem pelo limite de pronação/supinação da mão/antebraço do usuário. Entretanto, através de seus dedos o usuário pode rolar o indicador com relação à manopla infinitamente. Esta rotação do rolo infinita é então transmitida ao operador terminal, conforme descrito acima. Esta habilidade de rolagem infinita fornece funcionalidade significante e única ao cirurgião em procedimento cirúrgico complexo como costura, amarração de nós, etc.

[00122] Conforme já observado, o conjunto da manopla compreende um indicador e uma manopla, que são conectados por uma junta de rotação da manopla que tem um único DoF rotacional sobre o eixo de rolagem. Adicionalmente, a manopla também aloja um mecanismo da manopla com um puxador; como o puxador é solto (pelos dedos do usuário, tipicamente dedos médio, anelar e mindinho) com relação à manopla, o mecanismo da manopla move esta ação em uma ação de impulsionamento de um cabo. Esta ação de impulsionamento é transmitida através da interface/junta de rotação entre a manopla e o indicador. Esta ação de imlpusionamento exercida em um cabo de fechamento da garra é então transmitida ao operador terminal através de canal flexível entre o indicador e a estrutura da ferramenta e então através do eixo da ferramenta, através da junta de articulação do operador terminal, todo o caminho à garra do operador terminal. Um mecanismo de fechamento da garra no operador terminal converte a ação de impulsionamento do cabo na ação de fechamento da garra, conforme seria necessário em tesouras, pinças, porta-agulha, etc.

[00123] O centro virtual fornecido pela junta de entrada do dispositivo coincide com o centro de rotação da articulação do punho do usuário operando o dispositivo. Ainda, os três eixos rotacionais dos três DoFs (orientação 1831, inclinação 1833 e rolagem 1835) fornecidos pela junta de fixação do antebraço podem todos se cruzarem em um ponto, referido como o centro de rotação da junta de fixação do antebraço. Este centro de rotação da junta de fixação do antebraço pode coincidir com o centro de rotação da junta de entrada do dispositivo (ou seja, o centro virtual de rotação da manopla com relação ao bloco de polia).

[00124] Os dois acima implicam que o centro de rotação da junta de fixação do antebraço também pode coincidir com o centro de rotação da articulação do punho do usuário quando o dispositivo é montado no antebraço do usuário.

[00125] Em particular, quando o punho do usuário não é articulado (ou seja, é nominal) o eixo do antebraço deveria coincidir com o eixo do anel externo, que deveria coincidir com o eixo do eixo da ferramenta, que deveria coincidir com o eixo do operador terminal. Isto é, quando a manopla não é articulada com relação ao bloco de polia (ou seja, é nominal) e, portanto, o operador terminal não é articulado com relação ao eixo da ferramenta.

[00126] Para permitir a facilidade de rolagem infinita, o peso total do dispositivo pode ser distribuído de tal forma que o seu centro de gravidade fique próximo do eixo de rotação do dispositivo. Isso garante que, conforme o usuário rola o dispositivo (conforme descrito acima), ele não está trabalhando com ou contra a gravidade. Com o peso do dispositivo apoiado no antebraço do usuário e um trocarte no corpo do paciente, a localização do centro de gravidade do dispositivo no eixo de rolagem torna a rotação do rolete relativamente fácil, porque a gravidade não desempenha mais um papel durante a rotação do rolo.

[00127] Além de todas as funcionalidades mencionadas acima, o projeto e a construção geral do dispositivo também ajudam a filtrar os tremores das mãos e impedir que eles atinjam o efetor final. No dispositivo, a alça e, portanto, a mão do cirurgião é isolada do bloco da polia/estrutura da ferramenta/eixo da ferramenta por meio das tiras de transmissão. Estas tiras de transmissão de flexão, devido ao seu material e/ou construção, impedem que qualquer tremor de mão alcance o eixo da ferramenta e o efetor. A estrutura da ferramenta é montada no antebraço através da articulação de fixação do antebraço. Portanto, o eixo da ferramenta, que é conectado ao chassi, é controlado pelo antebraço do cirurgião. Isso não só ajuda a impulsionar movimentos de energia (traduzindo a ponta do eixo em três direções), mas o antebraço tem muito menos tremores em comparação com a mão e, portanto, o eixo também vê menos tremores.

[00128] Assim as tiras de transmissão podem ajudar a separar e transmitir as rotações de orientação e de inclinação da manopla com relação ao bloco de polia (equivalentemente, rotações de orientação e de inclinação da mão com relação ao antebraço) às polias de transmissão de inclinação e orientação, que são montadas no bloco de polia. Elas também ajudam a transmitir a rotação do rolo do conjunto da manopla ao bloco de polia, estrutura da ferramenta, eixo da ferramenta, todo o caminho ao operador terminal. Eles também ajudam a filtrar ou bloquear os tremores da mão de atingir o bloco de polia, e, portanto, a estrutura da ferramenta, e, portanto, o eixo da ferramenta, e, portanto, o operador terminal.

[00129] O uso de um mecanismo de manopla rotativa permite que os cirurgiões tenham melhor controle com o instrumento cirúrgico durante a cirurgia. Melhor controle é resultado de ser capaz de transferir movimento natural, ergonômico e intuitivo da mão/punho/antebraço do cirurgião para o efetor. O mecanismo do centro virtual permite que um mapeamento das rotações de inclinação e orientação do punho do cirurgião seja transferido de forma intuitiva e fluida para as rotações correspondentes da articulação articuladora do efetor. Sem o mecanismo de manopla rotativo para realizar um rolo do efetor, o cirurgião está limitado à pronação e supinação de seu antebraço, que tem um limite para a quantidade de rolo que pode ser biomecanicamente alcançado. Para executar um rolo articulado no qual o eixo do rolo mantém o deslocamento do eixo do antebraço, pronação e supinação são combinadas com flexão e extensão do punho. Devido às limitações no corpo humano, esta rotação é limitada tanto no ângulo de rotação total como no ângulo de deslocamento do eixo do punho do cirurgião. Pronação, supinação, flexão e extensão do punho têm vários ângulos de articulação máximos, portanto, para executar um rolo articulado onde o eixo do rolo permanece constante, o ângulo do rolo será limitado ao ângulo máximo que a mão pode fazer com punho na pior orientação possível.

[00130] Com a adição do conjunto da manopla de rolagem ilimitada, os instrumentos cirúrgicos descritos aqui são capazes de intuitiva, fluida e ergonomicamente ter o operador terminal diretamente herdar ou alcançar a orientação, inclinação e rolagem que é observada na entrada do dispositivo. Além da pronação e supinação do punho do cirurgião, rolagem é também transferida ao operador terminal com a rolagem do indicador da manopla. Quando a manopla está em uma posição articulada onde o eixo do operador terminal não é mais concêntrica com o eixo do antebraço, o cirurgião é capaz de ergonomicamente realizar uma rolagem articulada mantendo o punho fixo e rolando o indicador da manopla com seu dedão/dedos. Isso permite uma rolagem articulada em todas as orientações do punho, com o ângulo de rotação limitado apenas à orientação específica do punho. O rolo do efetor não é mais limitado em rotação pela limitação do cirurgião em pronação, supinação, flexão e extensão. Controlando o rolo do instrumento através do maní- pulo pelo polegar/dedos, o cirurgião é capaz de executar uma quantidade INFINITA de rolagem enquanto ainda é capaz de usar a entrada de acionamento do manípulo (ou seja, manopla) para controlar a aber- tura/fechamento do efetor em qualquer orientação de articulação ou rolagem.

[00131] Além disso, os conjuntos de manopla de rolagem ilimitada descritos aqui permitem o controle simultâneo e previsível de todos os recursos avançados da ferramenta de acesso mínimo com uma interface ergonômica. Este identificador apresenta movimentos de potência, movimentos requintados e controle intuitivo da articulação. Essas três ações são alinhadas individualmente às regiões ideais da mão do usuário. Os movimentos de potência, como segurar a manopla e a manopla para fechar a mandíbula, estão confinados aos dedos da palma e dos dedos traseiros. Movimentos de fineza, como girar o mostrador, estão alinhados com o polegar e os primeiros dedos (por exemplo, o dedo indicador). A separação de poder e ações finas para essas regiões da mão minimiza a fadiga do usuário. Isso também reduz a carga cognitiva para o usuário, reduzindo sua fadiga mental. Semelhante ao uso de um joystick de computador, a articulação é controlada por direcionar suavemente a manopla para o ângulo desejado.

[00132] Os aparelhos de manopla de rolagem ilimitada aqui descritos permitem as ações simultâneas de abertura/fechamento, rotação do rolo e articulação (ou qualquer combinação). Como a nossa própria mão, os movimentos são fluidos e naturais. Realizar um "ponto corrente" girando o disco na direção contínua sem desenrolar, destravar ou outro passo intermediário é uma novidade em comparação com outros instrumentos de sutura. Isso é possível equilibrando o instrumento e simplificando a mecânica de rotação do instrumento. Quando o indicador na manopla é girado, todo o instrumento gira ou orbita na mesma direção ao redor do punho do usuário. Durante esse processo, o centro virtual também gira, mas permanece focado no centro do punho do usuário. Consequentemente, o desempenho é consistente e previsível, mesmo durante movimentos complexos, como uma rotação axial articulada.

[00133] Conforme percebido pelo usuário, as manoplas descritas aqui permitem uma rolagem fina da manopla enquanto engata o mecanismo de fechamento. Inicialmente, o mecanismo de rotação dentro da manopla conforme previamente descrito compreende rolamentos otimizados entre os vários corpos dentro do mecanismo. É na forma de rolamentos entre vários corpos do mecanismo de rotação que a cirurgião não observa qualquer diferença na resistência para girar quando a manopla de fechamento da garra é engatada ou desengatada. A rotação infinita da manopla é permitida por uma junta giratória e vários recursos de chaveamento dentro do mecanismo de rotação que impede o cabo de fechamento da garra cabo de torcer durante a rotação.

[00134] Durante o uso, estas manoplas podem permitir que o cirurgião realize uma articulação do operador terminal de todo o dispositivo cirúrgico articulando seu próprio punho enquanto segura confortavelmente a base da manopla e manopla de fechamento. A articulação do aparelho de manopla de rolagem ilimitada eleva a extremidade distal do botão de rotação para acionar as tiras de transmissão sobre suas polias de articulação centralizadas sobre o punho do cirurgião, também conhecido como o mecanismo do centro virtual. O acionamento destas duas polias aciona os cabos de articulação através do quadro para controlar a articulação correspondente do operador terminal. Uma vez estabelecida uma posição articulada, o cirurgião pode optar por fechar a garra ativando a manopla de fechamento na alça. O processo de condução de uma agulha requer que o rolo do cirurgião gire o efetor em torno de seu eixo articulado, dirigindo a agulha em torno do seu eixo de curvatura através de vários planos de tecido. Essas alças podem (em conjunto com as outras características aqui descritas) fornecer ao cirurgião acesso fácil ao botão de rotação, onde a rotação desse mecanismo acionará a rotação das tiras de transmissão e as polias de articulação em torno do punho do cirurgião, conforme habilitado pelos três eixos. gimbal do punho (ou seja, a articulação de fixação do antebraço). O gimbal do punho restringe e centraliza o dispositivo no punho do cirurgião, de modo que a rotação do botão de rotação (isto é, indicador) e o mecanismo de VC impulsionam uma rotação concêntrica previsível do bloco da polia, estrutura, eixo da ferramenta e finalizador sobre o punho do cirurgião.

[00135] Esses dispositivos permitem controle de rotação de finura e minimizam as resistências à rotação localizadas no mecanismo de rotação do manípulo (endereçado por rolamentos) e no gimbal do punho (endereçado através de superfícies de contato minimizadas e materiais plásticos de baixo atrito), equilíbrio geral do dispositivo centro de gravidade no eixo de rotação e redistribuição de peso em todo o dispositivo), e o uso de tiras de transmissão que oferecem pouca aderência na torção/dobra em torno do eixo do rolo.

[00136] Quando uma característica ou elemento é aqui referido como sendo "em" outra característica ou elemento, pode ser diretamente na outra característica ou elemento ou recursos intervenientes e/ou elementos também podem estar presentes. Por outro lado, quando um recurso ou elemento é chamado de "diretamente em" outro recurso ou elemento, não há elementos ou elementos intermediários presentes. Será também entendido que, quando uma característica ou elemento é referido como sendo "conectado", "anexado" ou "acoplado" a outra característica ou elemento, ele pode ser conectado diretamente, conectado ou acoplado a outra característica ou elemento ou recursos intervenientes ou elementos podem estar presentes. Por outro lado, quando um recurso ou elemento é referido como sendo "diretamente conectado", "diretamente conectado" ou "diretamente acoplado" a outro recurso ou elemento, não há elementos intervenientes ou elementos presentes. Embora descritos ou mostrados em relação a uma modalidade, as características e elementos assim descritos ou mostrados podem aplicar-se a outras modalidades. Será também observado pelos técnicos no assunto que as referências a uma estrutura ou característica que está disposta "adjacente" a outra característica podem ter porções que se sobrepõem ou sustentam a característica adjacente.

[00137] A terminologia usada aqui é para o propósito de descrever apenas modalidades particulares e não pretende ser uma limitação da invenção. Por exemplo, tal como aqui utilizado, as formas singulares "um", "uma" e "o" destinam-se a incluir também as formas plurais, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Será ainda entendido que os termos "compreende" e/ou "compreendendo", quando utilizados nesta especificação, especificam a presença de características, etapas, operações, elementos e/ou componentes declarados, mas não excluem a presença ou adição de um ou mais outros recursos, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos dos mesmos. Como aqui utilizado, o termo "e/ou" inclui qualquer e todas as combinações de um ou mais dos itens listados associados e pode ser abreviado como "/".

[00138] Termos relativos espacialmente, como "sob", "abaixo", "baixo", "sobre", "superior" e semelhantes, podem ser usados aqui para facilitar a descrição para descrever um elemento ou relacionamento do recurso com outro(s) elemento(s) ou recurso(s) como ilustrado nas figuras. Será entendido que os termos relativos espacialmente se destinam a abranger diferentes orientações do dispositivo em uso ou operação, para além da orientação representada nas figuras. Por exemplo, se um dispositivo nas figuras estiver invertido, os elementos descritos como "abaixo" ou "abaixo" de outros elementos ou recursos seriam então orientados "sobre" os outros elementos ou recursos. Assim, o termo exemplificativo "sob" pode abranger tanto uma orientação de sobre como de baixo. O dispositivo pode estar orientado de outro modo (rodado 90 graus ou com outras orientações) e os descritores relativos espacialmente usados aqui interpretados em conformidade. Da mesma forma, os termos "para cima", "para baixo", "vertical", "horizontal" e semelhantes são aqui utilizados apenas para fins de explicação, a menos que especificamente indicado de outro modo.

[00139] Embora os termos "primeiro" e "segundo" possam ser usados aqui para descrever vários recursos/elementos (incluindo etapas), esses recursos/elementos não devem ser limitados por esses termos, a menos que o contexto indique o contrário. Esses termos podem ser usados para distinguir um recurso/elemento de outro recurso/elemento. Assim, uma primeira característica/elemento discutida abaixo pode ser denominada uma segunda característica/elemento e, de modo semelhante, uma segunda característica/elemento discutido abaixo pode ser denominada uma primeira característica/elemento sem se afastar dos ensinamentos da presente invenção.

[00140] Ao longo deste relatório descritivo e das reivindicações que se seguem, a menos que o contexto exija o contrário, a palavra "compreender", e variações como "compreende" e "compreendendo" significa que vários componentes podem ser conjuntamente empregados nos métodos e artigos (por exemplo, composições e aparelhos incluindo dispositivos e métodos). Por exemplo, o termo "compreendendo" será entendido como implicando a inclusão de quaisquer elementos ou etapas declarados, mas não a exclusão de quaisquer outros elementos ou etapas.

[00141] Em geral, qualquer um dos aparelhos e métodos aqui descritos deve ser entendido como inclusivo, mas todos ou um subconjunto dos componentes e/ou etapas podem ser alternativamente exclusivos, e podem ser expressos como "consistindo em" ou alternativamente "consistindo essencialmente em" os vários componentes, etapas, subcomponentes ou subetapas.

[00142] Como aqui utilizado na especificação e nas reivindicações, incluindo como usado nos exemplos e a menos que expressamente especificado de outro modo, todos os números podem ser lidos como se prefaciados pela palavra "cerca de" ou "aproximadamente", mesmo se o termo não aparecer expressamente. A frase "cerca de" ou "aproximadamente" pode ser usada ao descrever magnitude e/ou posição para indicar que o valor e/ou a posição descrita está dentro de um intervalo razoável esperado de valores e/ou posições. Por exemplo, um valor numérico pode ter um valor de +/- 0,1% do valor declarado (ou intervalo de valores), +/- 1% do valor declarado (ou intervalo de valores), +/- 2% do valor o valor declarado (ou intervalo de valores), +/- 5% do valor declarado (ou intervalo de valores), +/- 10% do valor declarado (ou intervalo de valores), etc. Qualquer valor numérico fornecido aqui também deve ser entendido como incluindo ou aproximadamente esse valor, a menos que o contexto indique o contrário. Por exemplo, se o valor "10" for divulgado, então "cerca de 10" também é divulgado. Qualquer intervalo numérico aqui descrito destina-se a incluir todos os subintervalos aí incluídos. Entende-se também que quando é divulgado um valor que "menor ou igual a" o valor, "maior que ou igual ao valor" e possíveis intervalos entre valores são também divulgados, conforme apropriadamente compreendido pelo perito na especialidade. Por exemplo, se o valor "X" for divulgado, o "menor que ou igual a X" bem como "maior que ou igual a X" (por exemplo, onde X é um valor numérico) também é divulgado. Entende-se também que, em toda a aplicação, os dados são fornecidos em vários formatos diferentes e que esses dados representam pontos finais e pontos de partida e intervalos para qualquer combinação dos pontos de dados. Por exemplo, se um determinado ponto de dados "10" e um determinado ponto de dados "15" forem divulgados, entende-se que maior que, maior que ou igual a, menor que, menor que ou igual a, e igual a 10 e 15 são considerados divulgados, assim como entre 10 e 15. Entende-se também que cada unidade entre duas unidades particulares também é divulgada. Por exemplo, se 10 e 15 são divulgados, então 11, 12, 13 e 14 são também divulgados.

[00143] Embora várias modalidades ilustrativas sejam descritas acima, qualquer uma de um número de alterações pode ser feita para várias modalidades sem sair do escopo da invenção como descrito pelas reivindicações. Por exemplo, a ordem em que os vários passos do método descritos são executados pode frequentemente ser alterada em modalidades alternativas e, em outras modalidades alternativas, um ou mais passos do método podem ser totalmente ignorados. Recursos opcionais de várias modalidades de dispositivos e sistemas podem ser incluídos em algumas modalidades e não em outras. Portanto, a descrição anterior é fornecida principalmente para fins exemplificativos e não deve ser interpretada como limitando o escopo da invenção como é estabelecido nas reivindicações.

[00144] Os exemplos e ilustrações aqui incluídos mostram, a título de ilustração e não de limitação, modalidades específicas em que a matéria pode ser praticada. Como mencionado, outras modalidades podem ser utilizadas e daí derivadas, de tal modo que substituições e alterações estruturais e lógicas podem ser feitas sem sair do escopo desta divulgação. Tais modalidades da matéria inventiva podem ser aqui referidas individualmente ou coletivamente pelo termo "invenção" apenas por conveniência e sem intenção de limitar voluntariamente o âmbito desta aplicação a qualquer invenção única ou conceito inventivo, se mais de uma for, em fato, divulgado. Assim, embora tenham sido ilustradas e descritas aqui modalidades específicas, qualquer disposição calculada para alcançar o mesmo objetivo pode ser substituída pelas modalidades específicas mostradas. Esta divulgação destina-se a cobrir todas e quaisquer adaptações ou variações de várias modalidades. Combinações das modalidades acima, e outras modalidades não especificamente aqui descritas, serão evidentes para os técnicos no assunto após revisão da descrição acima.

Claims

1. Aparelho de conjunto da manopla de rolagem ilimitada, o aparelho compreendendo: um operador terminal (1068, 1168, 1265, 1668) em uma extre-midade distal de uma estrutura de ferramenta alongada (525, 925, 1625); uma manopla que fornece um rolo ilimitado a um operador terminal, em que a manopla inclui: uma primeira porção da manopla (101, 301, 401, 501, 901, 1001, 1201, 1301, 1401, 1601), uma segunda porção da manopla (102, 302, 402, 502, 902, 1002, 1202, 1302, 1402, 1602) acoplada à primeira porção da manopla (301, 501, 1001, 1201, 1301, 1601), de modo que o segundo corpo da manopla (102, 302, 402, 502, 902, 1002, 1202, 1302, 1402, 1602) tenha um grau de liberdade rotacional em um primeiro eixo com relação à primeira porção da manopla (101, 301, 401, 501, 901, 1001, 1201, 1301, 1401, 1601), mas é restrito de forma translacional com relação à primeira porção da manopla ao longo do primeiro eixo (111, 311, 411, 511, 911, 1011, 1211, 1411, 1611), caracterizado por uma haste de impulso (103, 303, 403, 1303) dentro da primeira porção da manopla (101, 301, 401, 501, 901, 1001, 1201, 1301, 1401, 1601) e acoplada à primeira porção da manopla 101, 301, 401, 501, 901, 1001, 1201, 1301, 1401, 1601), de modo que tenha um grau de translação de liberdade ao longo do primeiro eixo (111, 311, 411, 511, 911, 1011, 1211, 1411, 1611) com relação à primeira porção da manopla (101, 301, 401, 501, 901, 1001, 1201, 1301, 1401, 1601), mas seja rotacionalmente restrito sobre o primeiro eixo (111, 311, 411, 511, 911, 1011, 1211, 1411, 1611) com relação à primeira porção da manopla (101, 301, 401, 501, 901, 1001, 1201, 1301, 1401, 1601), um corpo de lançadeira (104, 304, 404, 1404) dentro da segunda porção da manopla (102, 302, 402, 502, 902, 1002, 1202, 1302, 1402, 1602), em que o corpo de lançadeira (104, 304, 404, 1404) é acoplado à haste de impulso (103, 303, 403, 1303), de modo que tenha um grau de liberdade rotacional sobre o primeiro eixo (111, 311, 411, 511, 911, 1011, 1211, 1411, 1611) com relação à haste de impulso (103, 303, 403, 1303), mas seja restrito de forma translacional ao longo do primeiro eixo (111, 311, 411, 511, 911, 1011, 1211, 1411, 1611) com relação à haste de impulso (103, 303, 403, 1303), ainda que o corpo de lançadeira (104, 304, 404, 1404) seja acoplado à segunda porção da manopla (102, 302, 402, 502, 902, 1002, 1202, 1302, 1402, 1602), de modo que tenha um grau de translação de liberdade ao longo do primeiro eixo (111, 311, 411, 511, 911, 1011, 1211, 1411, 1611) com relação à segunda porção da manopla (102, 302, 402, 502, 902, 1002, 1202, 1302, 1402, 1602), mas seja restrito rotacionalmente sobre o primeiro eixo (111, 311, 411, 511, 911, 1011, 1211, 1411, 1611) com relação à segunda porção da manopla (102, 302, 402, 502, 902, 1002, 1202, 1302, 1402, 1602) e, uma entrada de controle do operador terminal (549, 1612) na primeira porção da manopla (101, 301, 401, 501, 901, 1001, 1201, 1301, 1401, 1601) acoplada à haste de impulso (103, 303, 403, 1303) e configurada para traduzir a haste de impulso (103, 303, 403, 1303) ao longo do primeiro eixo (111, 311, 411, 511, 911, 1011, 1211, 1411, 1611), em que a rotação da segunda porção da manopla (102, 302, 402, 502, 902, 1002, 1202, 1302, 1402, 1602) é transmitida ao operador terminal (1068,1168, 1265, 1668) de modo que o operador terminal (1068,1168, 1265, 1668) gire com a segunda porção da manopla (102, 302, 402, 502, 902, 1002, 1202, 1302, 1402, 1602); um membro de transmissão de atuação do operador terminal (950, 1530) para transmissão de atuação da entrada de controle (549, 1612) do operador terminal ao operador terminal (1068,1168, 1265, 1668); compreendendo ainda uma junta entre a porção de fixação de antebraço em uma extremidade proximal da estrutura da ferramenta (525, 925, 1625) e uma manga que tem uma passagem através desta que é configurada para segurar um punho ou antebraço de um usuário, em que a manga é configurada para acoplar à porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta (525, 925, 1625).

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o operador terminal (1068,1168, 1265, 1668) inclui uma primeira porção do operador terminal (568, 968, 1168, 1567) que é acoplada de maneira de maneira móvel à uma segunda porção do operador terminal (569, 969, 1169, 1568).

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o operador terminal (1068,1168, 1265, 1668) é um conjunto de garras e que a segunda porção do operador terminal (569, 969, 1169, 1568) compreende um membro de garras que é pivotalmente articulado à primeira porção do operador terminal (568, 968, 1168, 1567).

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um terceiro operador terminal pivotalmente articulado à primeira porção do operador terminal (568, 968, 1168, 1567) e acoplado à um cabo de transmissão (566) de modo que a atuação da entrada de controle do operador terminal (549, 1612) na manopla move as segunda (569, 969, 1169, 1568) e terceira porções do operador terminal com relação à primeira porção do operador terminal (568, 968, 1168, 1567).

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma junta entre a porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta (525, 925, 1625) e a manga, em que a junta é configurada para prover um ou mais graus de liberdade rotacional entre a manga e a porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta (525, 925, 1625).

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma junta (1807) a fixação do antebraço e a porção da estrutura e manga, em que a junta (1807) é configurada para fornecer um ou mais graus de inclinação e orientação de liberdade entre a manga e a porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta (525, 925, 1625).

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma ou mais juntas (1807) entre a porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta (525, 925, 1625) e a manga, em que a uma ou mais juntas (1807) para fornecer um ou mais de um grau de liberdade de rolo, um grau de liberdade de inclinação e um grau de liberdade de orientação entre a manga e a porção de fixação de antebraço da estrutura da ferramenta (525, 925, 1625).

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rotação da segunda porção da manopla (102, 302, 402, 502, 902, 1002, 1202, 1302, 1402, 1602) é transmitida ao operador terminal (1068, 1168, 1265, 1668) porque a estrutura da ferramenta alongada (525, 925, 1625) é acoplada à segunda porção da manopla (102, 302, 402, 502, 902, 1002, 1202, 1302, 1402, 1602) de modo que a estrutura da ferramenta alongada (525, 925, 1625) seja restrita rotacionalmente com relação à segunda porção da manopla (102, 302, 402, 502, 902, 1002, 1202, 1302, 1402, 1602) e o operador terminal (1068, 1168, 1265, 1668) seja acoplado à estrutura de ferramenta alongada (525, 925, 1625) de modo que o operador terminal (1068, 1168, 1265, 1668) seja restrito rotacionalmente com relação à estrutura da ferramenta alongada (525, 925, 1625).

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rotação da segunda porção da manopla (102, 302, 402, 502, 902, 1002, 1202, 1302, 1402, 1602) é transmitida ao operador terminal (1068, 1168, 1265, 1668) através de uma transmissão de rotação que se estende entre a segunda porção da manopla (102, 302, 402, 502, 902, 1002, 1202, 1302, 1402, 1602) e o operador terminal (1068, 1168, 1265, 1668).

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro de transmissão de atuação do operador terminal (950, 1530) compreende uma corda ou material trançado que está em conformidade com a compressão, torção e flexão.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracte rizado pelo fato de que a primeira porção da manopla (101, 301, 401, 501, 901, 1001, 1201, 1301, 1401, 1601) compreende um punho configurado para ser segurado na palma da mão de um usuário.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a entrada de controle do operador terminal (549, 1612) compreende um gatilho, uma alavanca ou botão na primeira porção da manopla (101, 301, 401, 501, 901, 1001, 1201, 1301, 1401, 1601) configurada para acionamento por um ou mais dedos e polegar de um usuário.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda porção da manopla portion (102, 302, 402, 502, 902, 1002, 1202, 1302, 1402, 1602) compreende um botão ou indicador tendo uma garra configurada para ser girada por um ou mais dedos e polegar de um usuário.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma junta de entrada entre a manopla e a estrutura da ferramenta (525, 925, 1625), em que a junta de entrada fornece um grau de liberdade de inclinação entre a manopla e a ferramenta sobre um eixo de inclinação de rotação e um grau de liberdade de orientação entre a manopla e a ferramenta sobre um eixo de orientação de rotação.

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um junta de entrada (1142) entre a manopla e a estrutura da ferramenta (525, 925, 1625) e uma junta de saída (1143) entre a estrutura da ferramenta (525, 925, 1625) e o operador terminal (1068, 1168, 1265, 1668), em que a junta de entrada (1142) compreende uma passagem de movimento de inclinação e uma passagem de movimento de orientação, ainda em que a passagem de movimento de inclinação e a passagem de movimento de orientação são independentes e acoplados em paralelo entre a manopla e a estrutura da ferramenta (525, 925, 1625), em que a passagem de movimento de inclinação codifica movimento de inclinação da manopla com relação à estrutura da ferramenta (525, 925, 1625) para transmissão à junta de saída (1143), mas não codifica movimento de orientação da manopla com relação à estrutura da ferramenta (525, 925, 1625) para transmissão à junta de saída (1143), e em que a passagem de movimento de orientação codifica um movimento de orientação da manopla com relação à estrutura da ferramenta (525, 925, 1625) para transmissão à junta de saída (1143), mas não transmite movimento de inclinação da manopla com relação à estrutura da ferramenta (525, 925, 1625) para transmissão à junta de saída (1143).

16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o eixo de inclinação de rotação e o eixo de orientação de rotação se intersectam em um centro de rotação que é proximal à manopla.