CN107666878A - 用于机器人手术系统的输入装置组合件 - Google Patents

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Abstract

用于控制机器人系统的方法和装置，包含：响应于输入装置移动通过输入距离而接收信号；确定安置在所述输入装置上的重定位控制件的位置；以及响应于所述输入装置移动所述输入距离而移动所述机器人系统的器械。所述输入装置耦合到输入臂的输入轴。所述机器人系统在所述重定位控制件处于非激活位置时将所述器械移动第一距离，且在所述重定位控制件处于激活位置时将所述器械移动第二距离。所述第一距离大于所述第二距离。

Description

用于机器人手术系统的输入装置组合件
相关申请的交叉引用
本申请案主张2015年3月26日提交的美国临时专利申请案第62/138,432号的权益和优先权，所述申请案的全部公开内容以引用的方式并入本文中。
背景技术
机器人手术系统已经用于微创医疗手术中。在这类医疗手术期间，通过与用户接口介接的外科医生来控制机器人手术系统。所述用户接口允许外科医生操控作用于患者的末端执行器。所述用户接口包含可通过外科医生移动来控制机器人手术系统的输入控制器或手柄。
机器人手术系统通常使用比例因子来按比例减小外科医生手部的动作以确定末端执行器在患者体内的所要位置，使得外科医生可以在患者内部更精确地移动末端执行器。由于输入装置手柄具有固定的运动范围，因此对于较大比例因子，外科医生可更频繁地达到输入手柄的运动范围的一末端。接着，外科医生必须“离合(clutch)”手柄以使输入手柄的运动与末端执行器解耦，使得外科医生可以将手柄移动到用户接口的工作空间内远离运动范围的所述末端的新位置，同时保持仪器静止。一旦输入手柄被移动得充分远离运动范围的所述末端，外科医生“重离合”输入手柄与末端执行器，以将输入手柄的运动重新耦合到末端执行器的运动，从而完成末端执行器的所需移动。通常，使用脚踏板来“离合”输入手柄。如果不恰当地管理，那么输入手柄的运动与末端执行器之间的此通信解耦可在发生所述通信解耦的“离合”窗口期间产生安全问题。此外，在一些手术期间，可能期望在手柄的重定位期间实现末端执行器的精细移动，使得在重定位输入装置手柄的同时，末端执行器不保持静止且对与其它移动的主体部分或仪器的碰撞更为敏感。
需要一种具有输入装置手柄的机器人手术系统，所述输入装置手柄可容易地重定位而无需在重定位期间保持末端执行器静止和/或与输入装置通信解耦的传统“离合”。
发明内容
在本公开的一个方面中，一种控制机器人系统的器械的方法包含：接收表示输入装置的移动距离的信号，所述输入装置耦合到输入臂的输入轴；确定输入装置重定位控制件的状态；取决于重定位控制件的状态基于重定位比例因子或操作比例因子来按比例调整移动距离；以及基于按比例调整的移动距离来移动机器人系统的器械。当基于重定位比例因子而非操作比例因子来按比例调整移动距离时，所述器械至少移动非零数量级较小距离。所述方法可包含当重定位控制件处于启用状态时，基于重定位比例因子来按比例调整移动距离，以及当重定位控制件处于停用状态时，基于操作比例因子来按比例调整移动距离。
在各方面中，重定位控制件包含安置在输入装置的主体周围的圆环。所述方法可包含当圆环沿输入装置的主体的纵向轴线滑离中间位置时，确定所述圆环处于启用状态，以及当圆环处于中间位置时，确定所述圆环处于停用状态。圆环沿主体的纵向轴线向远端滑动。
在一些方面中，所述方法包含当圆环围绕输入装置的主体的纵向轴线转离中间位置时，确定所述圆环处于启用状态，以及当圆环处于中间位置时，确定所述圆环处于停用状态。
在某些方面中，输入装置的重定位控制件包含从主体径向延伸的瓣片。所述方法可包含当瓣片移动离开中间位置时，确定所述瓣片处于启用状态，以及当圆环处于中间位置时，确定所述圆环处于停用状态。接合输入装置的瓣片可包含向近端枢转瓣片。当远离中间位置枢转瓣片时，所述瓣片可移动远离中间位置。
在特定方面中，重定位比例因子小于1000。当操作比例因子在1与5之间时，重定位比例因子可至少为50。重定位比例因子可在100与500之间且操作比例因子不大于10。重定位比例因子可至少为50且操作比例因子可在多个值之间选择。
在本公开的另一方面中，一种机器人手术系统包含处理单元、机器人系统和用户接口。机器人系统包含机器人底座、连杆和器械。连杆从机器人底座延伸且具有多个部件，所述部件配置成响应于来自处理单元的按比例调整的信号而移动。器械支撑在连杆的末端处。用户接口包含具有输入轴的输入臂。用户接口还包含耦合到输入轴的输入装置。所述输入装置包含重定位控制件，所述重定位控制件与处理单元通信以选择性地改变输入轴的移动与器械的移动之间的比例因子。
在各方面中，重定位控制件具有启用位置和停用位置，所述启用位置使得根据第一比例因子将输入轴的移动按比例调整为器械的移动，所述停用位置使得根据第二比例因子将输入轴的移动按比例调整为器械的移动。所述第二比例因子不同于所述第一比例因子。重定位控制件可包含安置在输入装置的主体周围的圆环。重定位控制件的圆环可沿主体的纵向轴线在启用位置与停用位置之间滑动或围绕主体的纵向轴线在启用位置与停用位置之间旋转。
在一些方面中，重定位控制件包含从输入装置的主体径向延伸的瓣片。瓣片可从停用位置向近端或向远端枢转到启用位置。
在本公开的另一方面中，一种用于机器人手术系统的输入装置包含主体、重定位控制件和控制器。主体配置成耦合到输入臂的输入轴。重定位控制件安置在主体上且可在启用位置与停用位置之间移动。控制器配置成将信号发射到处理单元，以选择性地改变主体的移动与机器人手术系统的器械的移动之间的比例因子。重定位控制件可为可沿主体的纵向轴线滑动的圆环或从主体径向延伸的可枢转瓣片。
下文参考附图更详细地描述本公开的示例性实施例的其它细节和方面。
附图说明
下文参看图式描述本公开的各种方面，所述图式并入本说明书中且构成本说明书的一部分，其中：
图1是根据本公开的包含用户接口和机器人系统的机器人手术系统的示意性说明；
图2是图1的用户接口的臂在二维工作空间内的平面图；
图3是根据本公开提供的输入装置的侧视图；
图4是根据本公开提供的另一输入装置的侧视图；
图5是图4的输入装置的端视图；且
图6是根据本公开的用于控制图1的机器人手术系统的移动的方法的示意图。
具体实施方式
现在参看图式详细描述本公开的实施例，其中在若干视图中的每一个中，类似参考标号表示相同或对应元件。如本文中所使用，术语“临床医生”指医生、护士或任何其它医护人员并且可包含辅助人员。贯穿本说明书，术语“近端”是指装置或其组件最接近于临床医生的部分，且术语“远端”是指装置或其组件最远离临床医生的部分。
一些实施例包含控制件，所述控制件用于在移动输入装置时将重定位比例因子应用于输入装置的移动，从而引起耦合到机器人臂连杆的器械的较小移动。较小移动使得输入装置能够相对于器械重新定位，同时仍保持输入装置可操作地耦合到器械。当重新定位输入装置时，重定位比例因子可变更回为在外科手术期间所使用的操作比例因子，从而引起耦合到机器人臂连杆的器械的较大移动。此较大移动使得操作输入装置的临床医生能够以有效方式完成外科手术。临床医生在外科手术期间也可改变操作比例因子，以实现耦合到输入装置的器械的较精细或较粗糙移动。
参看图1，大体上将根据本公开的机器人手术系统1展示为机器人系统10、处理单元30和用户接口40。机器人系统10大体上包含连杆12和机器人底座18。连杆12可移动地支撑配置成作用于组织的末端执行器或器械20。连杆12可以呈臂的形式，每个臂具有末端14，所述末端支撑配置成作用于组织的末端执行器或器械20。另外，连杆12的末端14可包含用于对手术部位“S”进行成像的成像装置16。用户接口40通过处理单元30与机器人底座18通信。
用户接口40包含显示装置44，其被配置成显示三维图像。显示装置44显示手术部位“S”的三维图像，所述三维图像可包含通过位于连杆12的末端14上的成像装置16捕捉的数据，和/或包含通过位于手术室周围的成像装置(例如，位于手术部位“S”内的成像装置、邻近患者“P”定位的成像装置、位于成像臂52的远端处的成像装置56)捕捉的数据。成像装置(例如，成像装置16、56)可以捕捉手术部位“S”的视觉图像、红外图像、超声图像、X射线图像、热图像和/或任何其它已知的实时图像。成像装置将所捕捉的成像数据发射到处理单元30，所述处理单元根据成像数据实时地创建手术部位“S”的三维图像，并且将所述三维图像发射到显示装置44以供显示。
用户接口40还包含输入臂或手柄42，所述输入臂或手柄允许临床医生操控机器人系统10(例如，移动连杆12、连杆12的末端14和/或器械20)。输入手柄42中的每一个与处理单元30通信，以将控制信号发射到所述处理单元且从所述处理单元接收反馈信号。输入手柄42中的每一个可包含输入装置(例如，输入装置60(图3)或输入装置70(图4))，所述输入装置允许外科医生操控(例如，夹持、抓握、点火、打开、闭合、旋转、推进、切开等)支撑在连杆12的末端14处的器械20。
另外参看图2，输入装置(例如，输入装置60和70)可移动通过预定义工作空间“W”，以在手术部位“S”内移动连杆12的末端14或移动支撑在连杆12的末端14上的器械20。应了解，虽然在图2中以二维形式展示工作空间“W”，但工作空间“W”是三维工作空间。显示装置44上的三维图像经定向成使得输入装置的移动如在显示装置44上所看到的那般移动连杆12的末端14。应了解，显示装置上三维图像的定向可镜像或旋转成来自患者“P”上方的视图。另外，应了解，显示装置44上三维图像的大小可以按比例调整成比手术部位的实际结构更大或更小，从而允许外科医生更好地查看手术部位“S”内的结构。在移动输入装置时，器械20在手术部位“S”内移动，如下文详述。如本文中详述，器械20的移动还可包含连杆12的末端14的移动，所述末端支撑器械20。
对于机器人手术系统1的构造和操作的详细论述，可参考标题为《医疗工作站(Medical Workstation)》的美国专利公开案第2012/0116416号。
相对于输入装置(例如，输入装置60和70)的移动按比例调整器械20的移动。处理单元30响应于输入手柄42的移动而将按比例调整的控制信号发射到机器人底座18以移动器械20。处理单元30通过用Inputdistance(例如，输入装置中的一个移动的距离)除以比例因子SF得到按比例调整的Outputdistance(例如，末端14中的一个移动的距离)，从而按比例调整控制信号。在一些情况下，在外科手术期间用于操作的一或多个比例因子“SF”可介于约1与约10之间的范围内(例如，3)。此缩放比例可由以下等式表示：
Outputdistance＝Inputdistance/SF。
应了解，比例因子“SF”越大，器械20相对于输入装置的移动而进行的移动就越小。因此，为促进输入装置相对于由输入装置驱动的手术器械20的重新定位，可替代地使用较大比例因子“SF”，从而使得器械20的移动比输入装置小得多。在一些情况下，此重定位比例因子可为至少约100或更大。
在其中比例因子小于一(例如，操作比例因子约为0.5且重定位比例因子为0.005)的那些情况下，可用比例因子乘以输入距离来计算器械移动的输出距离。
如图3到5中所展示，输入装置(例如，输入装置60和70)可包含重定位控制件(例如，重定位控制件64和74)，所述重定位控制件将信号发送到处理单元30以在外科手术期间所使用的操作比例因子“OSF”与促进输入装置60和/或70的重新定位的重定位比例因子“RSF”之间切换比例因子“SF”。当两个比例因子都大于一时，操作比例因子“OSF”可比重定位比例因子“RSF”小得多，而当两个比例因子都小于一时，操作比例因子“OSF”可大于重定位比例因子“RSF”。在一些情况下，操作比例因子“OSF”可介于约1.0到约10.0的范围内(例如，3.0)，且重定位比例因子“RSF”可介于约100.0到约1000.0的范围内(例如，500.0)。所述两个比例因子允许临床医生使用操作比例因子“OSF”进行外科手术，且随后当输入装置接近预定义工作空间“W”的边缘或移动界限时使用重定位比例因子“RSF”来重新定位输入装置同时仍保持输入装置充分耦合到手术器械。因此，临床医生可将重定位控制件拨动到启用位置“A”以切换到重定位比例因子“RSF”，且随后将输入装置移动到预定义工作空间“W”内的所要位置(邻接中心“C”)，同时保持输入装置可操作地耦合到器械20。一旦输入装置处于预定义工作空间“W”内的所要位置，临床医生随即可将重定位控制件拨动到停用位置以切换回到所需操作比例因子“OSF”且继续外科手术。
“离合”输入装置60、90与器械20可操作性地使器械20与输入装置60、90解耦，使得输入装置60、90在至少一个预定方向上的移动不一定引起器械20的对应移动。然而，在重新定位输入装置60、90期间保持可操作地耦合到器械20，使得输入装置60、90在预定方向上的移动引起器械20的对应移动，所述对应移动根据“重定位”比例因子量而非在外科手术期间使用的“操作”比例因子量减小。对于响应于输入手柄42的移动而离合且按比例调整机器人系统10的连杆12的移动的更详细论述，可参考2015年2月19日提交的美国专利申请案第62/118,123号。
参看图3，输入装置60耦合到输入手柄42的输入轴43。输入装置60可围绕输入轴43旋转，且可沿由输入轴43所定义的纵向轴线平移。输入装置60包含主体62、控制器63、重定位控制件64和输入接口(例如，控制杆66)。主体62具有符合人体工程学的形状以通过临床医生的手抓握。主体62可为临床医生提供类似于握持手术器具的触感。主体62还可为临床医生提供触感反馈(例如，触觉反馈)。控制器63与处理单元30通信以将来自输入装置60的信号发送到处理单元30，以响应于对输入装置60的主体62、重定位控制件64和输入接口的操控而控制对机器人系统10的器械20(图1)的操控。预期控制器63可以有线或无线方式将控制信号发送到处理单元30。
输入接口可特定针对于支撑在连杆12的末端14处的相应器械20。举例来说，输入装置60的输入接口或控制杆66可用于移动器械20的钳口(未示出)。另外或可替代地，控制杆66可用于通过器械20对组织施加电外科能量。
继续参看图3，重定位控制件64位于输入装置60的主体62周围。如上文详述，重定位控制件64用以选择性地“重新定位”对具有器械20的输入装置60和/或输入接口的操控。重定位控制件64可以是位于输入装置60的主体62周围的圆环。如所展示，重定位控制件64定位在主体62的接合输入轴43的末端与控制杆66之间。预期重定位控制件64可位于主体62的另一末端周围。如此配置，重定位控制件64可在输入装置60周围的任何径向位置处被启用。
重定位控制件64可在停用位置“D”与启用位置“A”之间滑动。重定位控制件64可由临床医生抓握且朝向停用位置“D”偏置。可校准重定位控制件64的偏置以准许临床医生手指的抓握将重定位控制件64移动到启用位置“A”。如所展示，为了将重定位控制件64移动到启用位置“A”，可将重定位控制件64向远端或朝向输入轴43移动；然而，预期重定位控制件64的定向可反向，使得近端移动或远离输入轴43的移动将重定位控制件64朝向启用位置“A”移动。还预期，重定位控制件64可围绕主体62的轴线旋转以将重定位控制件64朝向启用位置“A”移动。
在重定位控制件64的停用位置“D”中，处理单元30准许输入装置60响应于对输入装置60和输入接口的操控而操控器械20。在重定位控制件64的启用位置“A”中，处理单元30可改变应用于输入装置移动的比例因子，使得器械20的移动小得多，如以上所详述。
在其它情况下，重定位控制件64的启用位置“A”和停用位置“D”中的一个可用于进入传统“离合”模式，在所述模式中器械20可操作地与输入装置60解耦，因此在输入装置60移动时器械20不移动。重定位控制件64的启用位置“A”和停用位置“D”中的另一个可用于离开“离合”模式且将输入装置70重新耦合到器械20，使得在输入装置70移动时器械20移动。
参看图4和5，根据本公开提供另一输入装置70。输入装置70类似于上文详述的输入装置60，其中相同元件以类似方式标记，因此本文中将仅详述不同处。输入装置70包含主体72、控制器73和多个瓣片74、76。可握紧主体72以控制器械20(图1)的钳口(未示出)的移动。多个瓣片74、76中的每一个远离主体72延伸且彼此间隔开，使得多个瓣片74、76中的每一个可选择性地接合。多个瓣片74、76包含重定位瓣片74和输入接口瓣片76。重定位瓣片74可在近端启用位置“AP”与停用位置“D”之间移动。重定位瓣片74还可具有远端启用位置“AD”。重定位瓣片74的近端启用位置“AP”和远端启用位置“AD”可大体上类似于上文详述的重定位控制件64的启用位置“A”和停用位置。另外或可替代地，重定位瓣片74的启用位置“AP”、“AD”中的一个可将所应用的比例因子从在外科手术期间所使用的操作比例“OSF”改变到重定位比例因子“RSF”，如上文所详述，且重定位瓣片的启用位置“AP”、“AD”中的另一个可将比例因子恢复回到先前的比例因子。
在其它情况下，重定位瓣片74的启用位置“AP”和停用位置“AD”中的一个可用于进入传统“离合”模式，在所述模式中器械20可操作地与输入装置70解耦，因此在输入装置70移动时器械20不移动。重定位瓣片74的启用位置“AP”和停用位置“AD”中的另一个可用于离开“离合”模式且将输入装置70重新耦合到器械20，使得在输入装置70移动时器械20移动。
参看图6，根据本公开，公开一种响应于输入装置60的移动而使用处理单元30来控制机器人系统10的器械20的方法100。应了解，方法100可与多种其它输入装置(例如，输入装置70)一起使用。
处理单元30接收指示输入装置的移动的信号，所述输入装置耦合到机器人手术系统10的输入臂42的输入轴43(步骤110)。所述信号可来自输入装置60的控制器63或来自用户接口40的另一组件。处理单元30将来自控制器63的信号与特定针对于附接到连杆12的末端14的器械20的识别信息进行比较，以验证输入装置60与器械20兼容(步骤120)。处理单元30可通过将来自器械20的特性信号与来自控制器63的信号进行比较来验证输入装置60与器械20兼容。如果处理单元30验证到输入装置60与器械20兼容，那么处理单元30确定重定位控制件64的位置，如下文所详述。如果处理单元确定输入装置60与器械20不兼容，那么处理单元30响应于来自控制器63的信号而保持器械20的位置(步骤155)。另外，处理单元30可为临床医生提供器械20与输入装置60兼容或不兼容的标志。举例来说，处理单元30可在显示装置44(图1)上提供视觉标志或可用不同色彩照亮主体62。还预期处理单元30可为临床医生提供可听标志。
随后，处理单元30确定重定位控制件64的位置(步骤130)。应了解，来自控制器63的信号可包含数据，所述数据包含重定位控制件64的位置。另外或可替代地，控制器63可将单独的重定位控制信号发送到处理单元30以提供重定位控制件64的位置。
当重定位控制件64处于停用位置中时，处理单元30根据第一比例因子(例如，比例因子“SF1”或操作比例因子“OSF”)来按比例调整来自输入装置60的信号(步骤142)。随后，处理单元30响应于按比例调整的信号而操控器械20(步骤150)。
当重定位控制件64处于启用位置中时，处理单元30根据第二比例因子(例如，比例因子“SF2”或重定位比例因子“RSF”)来按比例调整来自输入装置60的信号(步骤144)。随后，处理单元30响应于按比例调整的信号而操控器械20(步骤150)。
在一些情况下，如果将比例因子中的一个选择为零，那么处理单元30可保持器械20的位置(如同器械20与输入装置60通信解耦那般)直到比例因子变为非零值。
本文中详述的无线连接(例如，控制器63与处理单元30之间的无线连接)可以是经由射频、光学、WIFI、(用于在距固定和移动装置的短距离内交换数据(使用短长度无线电波)、创建个人局域网(PAN)的开放无线协议)、(基于用于无线个人局域网(WPAN)的IEEE802.15.4-2003标准使用小型、低功率数字无线电的一系列高层通信协议的规范)等。
尽管已经在图式中示出了本公开的若干实施例，但是并不意图将本公开限于这些实施例，因为希望本公开具有如本领域将允许的广泛范围并且对说明书的理解也是如此。还设想以上实施例的任何组合并且所述组合在所附权利要求书的范围内。因此，上文的描述不应解释为限制性的，而仅仅是作为具体实施例的例证。所属领域的技术人员将能设想在本文中所附权利要求书的范围内的其它修改。

Claims (25)

1.一种控制机器人系统的器械的方法，所述方法包括：
接收表示输入装置的移动距离的信号，所述输入装置耦合到输入臂的输入轴；
确定输入装置重定位控制件的状态；
取决于所述重定位控制件的所述状态基于重定位比例因子或操作比例因子来缩放所述移动距离；以及
基于所述缩放的移动距离来移动所述机器人系统的所述器械，当基于所述重定位比例因子而非所述操作比例因子来缩放所述移动距离时，所述器械移动至少非零数量级的较小距离。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括当所述重定位控制件处于激活状态时，基于所述重定位比例因子来缩放所述移动距离，以及当所述重定位控制件处于非激活状态时，基于所述操作比例因子来缩放所述移动距离。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述重定位控制件包含安置在所述输入装置的主体周围的环。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括当所述环沿所述输入装置的所述主体的纵轴滑离中间位置时，确定所述环处于所述激活状态，以及当所述环处于所述中间位置时，确定所述环处于所述非激活状态。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述环沿所述主体的所述纵轴向远端滑动。
6.根据权利要求3所述的方法，进一步包括当所述环围绕所述输入装置的所述主体的纵轴转离中间位置时，确定所述环处于所述激活状态，以及当所述环处于所述中间位置时，确定所述环处于所述非激活状态。
7.根据权利要求2所述的方法，其中所述输入装置的所述重定位控制件包含从所述主体径向延伸的瓣片。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括当所述瓣片移动远离中间位置时，确定所述瓣片处于所述激活状态，以及当所述环处于所述中间位置时，确定所述环处于所述非激活状态，其中接合所述输入装置的所述瓣片包含向近端枢转所述瓣片。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述瓣片在枢转远离所述中间位置时，被移动远离所述中间位置。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述重定位比例因子和所述操作比例因子相差10与200之间的因子。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述重定位比例因子小于1000。
12.根据权利要求1所述的方法，其中当所述操作比例因子在1与5之间时，所述重定位比例因子至少为50。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述重定位比例因子在100与500之间且所述操作比例因子不大于10。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述重定位比例因子至少为50且所述操作比例因子可在多个值之间选择。
15.一种机器人手术系统，包括：
处理单元；
机器人系统，其包含∶
机器人底座；
连杆，其从包含多个部件的所述机器人底座延伸，所述多个部件配置成响应于来自所述处理单元的缩放的信号而移动；和
器械，其支撑在所述连杆的末端处；以及
用户接口，其包含∶
输入臂，其具有输入轴；和
输入装置，其耦合到所述输入轴且包含重定位控制件，所述重定位控制件与所述处理单元通信以选择性地改变所述输入轴的移动与所述器械的移动之间的比例因子。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述重定位控制件具有激活位置和非激活位置，在所述激活位置中，根据第一比例因子将所述输入轴的移动缩放为所述器械的移动，在所述非激活位置中，根据第二比例因子将所述输入轴的移动缩放为所述器械的移动，其中所述第二比例因子不同于所述第一比例因子。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述重定位控制件包含安置在所述输入装置的主体周围的环。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述环可沿所述主体的纵轴在激活位置与非激活位置之间滑动。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述环可围绕所述主体的纵轴在激活位置与非激活位置之间旋转。
20.根据权利要求15所述的系统，其中所述重定位控制件包含从所述输入装置的主体径向延伸的瓣片。
21.根据权利要求20所述的系统，其中所述瓣片可从非激活位置向近端枢转到激活位置。
22.根据权利要求20所述的系统，其中所述瓣片可从非激活位置向远端枢转到激活位置。
23.一种用于机器人手术系统的输入装置，包括：
主体，其配置成耦合到输入臂的输入轴；
重定位控制件，其安置在所述主体上且可在激活位置与非激活位置之间移动；和
控制器，其配置成将信号传送到处理单元以选择性地改变所述主体的移动与所述机器人手术系统的器械的移动之间的比例因子。
24.根据权利要求23所述的装置，其中所述重定位控制件是可沿所述主体的纵轴滑动的环。
25.根据权利要求23所述的装置，其中所述重定位控制件是从所述主体径向延伸的瓣片。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111885979A (zh) * 2018-02-07 2020-11-03 迪斯透莫森公司 包括机器人远程操纵器和集成的腹腔镜检查的外科手术机器人系统

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8332072B1 (en) 2008-08-22 2012-12-11 Titan Medical Inc. Robotic hand controller
WO2012049623A1 (en) 2010-10-11 2012-04-19 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Mechanical manipulator for surgical instruments
CN103717355B (zh) 2011-07-27 2015-11-25 洛桑联邦理工学院 用于远程操纵的机械遥控操作装置
US11039820B2 (en) 2014-12-19 2021-06-22 Distalmotion Sa Sterile interface for articulated surgical instruments
DK3232951T3 (da) 2014-12-19 2024-01-15 Distalmotion Sa Kirurgisk instrument med leddelt ende-effektor
WO2016097873A2 (en) 2014-12-19 2016-06-23 Distalmotion Sa Articulated handle for mechanical telemanipulator
WO2016097868A1 (en) 2014-12-19 2016-06-23 Distalmotion Sa Reusable surgical instrument for minimally invasive procedures
WO2016097871A1 (en) 2014-12-19 2016-06-23 Distalmotion Sa Docking system for mechanical telemanipulator
JP6908526B2 (ja) 2015-03-26 2021-07-28 コヴィディエン リミテッド パートナーシップ ロボット外科用システムのための入力デバイスアセンブリ
EP3280343B1 (en) 2015-04-09 2024-08-21 DistalMotion SA Mechanical teleoperated device for remote manipulation
WO2017031132A1 (en) 2015-08-17 2017-02-23 Intuitive Surgical Operations, Inc. Unground master control devices and methods of use
WO2017037532A1 (en) 2015-08-28 2017-03-09 Distalmotion Sa Surgical instrument with increased actuation force
US11058503B2 (en) 2017-05-11 2021-07-13 Distalmotion Sa Translational instrument interface for surgical robot and surgical robot systems comprising the same
CN107242906B (zh) * 2017-07-31 2021-03-30 成都博恩思医学机器人有限公司 一种手术机器人远端执行机构
EP3709924A4 (en) 2017-11-15 2021-12-15 Intuitive Surgical Operations, Inc. MASTER CONTROL DEVICE AND ASSOCIATED PROCESSES
JP2021529020A (ja) * 2018-06-15 2021-10-28 バーブ サージカル インコーポレイテッドＶｅｒｂ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｃ． 指掴持部を有するユーザインターフェースデバイス
US11135030B2 (en) 2018-06-15 2021-10-05 Verb Surgical Inc. User interface device having finger clutch
US10758311B2 (en) * 2018-10-30 2020-09-01 Titan Medical Inc. Hand controller apparatus for gesture control and shared input control in a robotic surgery system
EP4401666A1 (en) 2021-09-13 2024-07-24 DistalMotion SA Instruments for surgical robotic system and interfaces for the same
US11844585B1 (en) 2023-02-10 2023-12-19 Distalmotion Sa Surgical robotics systems and devices having a sterile restart, and methods thereof

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1216454A (zh) * 1996-02-20 1999-05-12 电脑动作公司 施行最小侵入性心脏手术的方法和装置
US20020128552A1 (en) * 1998-11-20 2002-09-12 Intuitive Surgical, Inc. Repositioning and reorientation of master/slave relationship in minimally invasive telesurgery
CN101637905A (zh) * 2008-07-31 2010-02-03 苏州宝时得电动工具有限公司 变速工具
US20110301616A1 (en) * 2001-12-08 2011-12-08 Intuitive Surgical Operations, Inc. Multifunctional handle for a medical robotic system
CN202920391U (zh) * 2012-12-03 2013-05-08 吴法根 低压直流口腔检查治疗器
WO2014136583A1 (en) * 2013-03-05 2014-09-12 Olympus Corporation Operation input device and master-slave system
WO2015012241A1 (ja) * 2013-07-26 2015-01-29 オリンパス株式会社 医療用システムおよびその制御方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0871072A (ja) 1994-09-01 1996-03-19 Olympus Optical Co Ltd 手術用マニピュレータシステム
JP3628743B2 (ja) * 1995-02-22 2005-03-16 オリンパス株式会社 医療用マニピュレータ
JP2006321027A (ja) 2005-05-20 2006-11-30 Hitachi Ltd マスタ・スレーブ式マニピュレータシステム及びその操作入力装置
US8079950B2 (en) * 2005-09-29 2011-12-20 Intuitive Surgical Operations, Inc. Autofocus and/or autoscaling in telesurgery
US8120301B2 (en) * 2009-03-09 2012-02-21 Intuitive Surgical Operations, Inc. Ergonomic surgeon control console in robotic surgical systems
US20110295267A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 Hansen Medical, Inc. System and method for automated tissue structure traversal
DE102010043584A1 (de) * 2010-11-08 2012-05-10 Kuka Laboratories Gmbh Medizinscher Arbeitsplatz
JP5936914B2 (ja) * 2011-08-04 2016-06-22 オリンパス株式会社 操作入力装置およびこれを備えるマニピュレータシステム
US9198714B2 (en) * 2012-06-29 2015-12-01 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Haptic feedback devices for surgical robot
KR20150017129A (ko) * 2013-08-06 2015-02-16 삼성전자주식회사 수술 로봇 시스템 및 그 제어 방법
CN114052918A (zh) 2015-02-19 2022-02-18 柯惠Lp公司 机器人手术系统的输入装置的重定位方法
JP6908526B2 (ja) 2015-03-26 2021-07-28 コヴィディエン リミテッド パートナーシップ ロボット外科用システムのための入力デバイスアセンブリ

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1216454A (zh) * 1996-02-20 1999-05-12 电脑动作公司 施行最小侵入性心脏手术的方法和装置
US20020128552A1 (en) * 1998-11-20 2002-09-12 Intuitive Surgical, Inc. Repositioning and reorientation of master/slave relationship in minimally invasive telesurgery
US20110301616A1 (en) * 2001-12-08 2011-12-08 Intuitive Surgical Operations, Inc. Multifunctional handle for a medical robotic system
CN101637905A (zh) * 2008-07-31 2010-02-03 苏州宝时得电动工具有限公司 变速工具
CN202920391U (zh) * 2012-12-03 2013-05-08 吴法根 低压直流口腔检查治疗器
WO2014136583A1 (en) * 2013-03-05 2014-09-12 Olympus Corporation Operation input device and master-slave system
WO2015012241A1 (ja) * 2013-07-26 2015-01-29 オリンパス株式会社 医療用システムおよびその制御方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111885979A (zh) * 2018-02-07 2020-11-03 迪斯透莫森公司 包括机器人远程操纵器和集成的腹腔镜检查的外科手术机器人系统

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Publication number Publication date
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CA2977582A1 (en) 2016-09-29

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