CN108262741A

CN108262741A - 用于具有链节装置的高度铰接探针的稳固装置,该装置的形成方法，以及该装置的使用方法

Info

Publication number: CN108262741A
Application number: CN201810156249.XA
Authority: CN
Inventors: 阿诺德·E·奥约拉; 罗伯特·安德森; 加布里埃尔·约翰斯顿; 伊恩·J·戴里赛; 约瑟夫·A·斯丹; 路易斯·贝当古; 托德·弗朗哥里斯; J·克里斯多夫·弗莱厄蒂
Original assignee: Beautiful Luo Bo Otto Dix Co
Current assignee: Beautiful Luo Bo Otto Dix Co; Medrobotics Corp
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2018-07-10
Also published as: KR20140104502A; JP2015507492A; AU2012358829A1; AU2020200832A1; CA2858831A1; US20180161992A1; US9364955B2; EP2793729A4; US20170015007A1; JP2019022734A; US20140318299A1; WO2013096610A1; EP2793729A1; CN104470455B; EP2793729B1; US9821477B2; AU2012358829B2; JP6449018B2; IL233136A0; CN104470455A

Abstract

一种用于驱动铰接探针的装置，该装置包括：细长探针，其被构造和设置为沿至少一个预定运动角度铰接并且从弹性状态转变为刚性状态；和力传输机构，其被构造和设置为将力施加至探针。所述力选自由以下力组成的组：引起所述至少一个细长探针沿所述至少一个预定运动角度铰接的力；和引起所述探针从所述弹性状态转变为所述刚性状态的力。基底结构附接至所述力传输装置的一部分和所述细长探针；所述基底结构包括一个或多个稳固元件，该稳固元件被构造和设置成抵抗由所述力传输机构产生的力引起的探针的不期望运动。

Description

用于具有链节装置的高度铰接探针的稳固装置,该装置的形成方法，以及该装置的使用方法

本申请是申请日为2012年12月20日、申请号为201280070375.4、发明名称为“用于具有链节装置的高度铰接探针的稳固装置,该装置的形成方法，以及该装置的使用方法”的申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月21日提交的第61/578,582号美国临时申请的优先权，其全文通过引用的方式并入本文。

本申请要求2012年8月9日提交的第61/681,340号美国临时申请的优先权，其全文通过引用的方式并入本文。

本申请要求2012年6月7日提交的第61/656,600号美国临时申请的优先权，其全文通过引用的方式并入本文。

本申请涉及2011年11月10日提交的PCT申请PCT/US2011/060214，其全文通过引用的方式并入本文。

本申请涉及2010年11月11日提交的第61/412,733号美国临时申请，其全文通过引用的方式并入本文。

本申请涉及2012年9月12日提交的PCT申请PCT/US2012/054802，其全文通过引用的方式并入本文。

本申请涉及2013年9月13日提交的第61/534,032号美国临时申请，其全文通过引用的方式并入本文。

本申请涉及2012年4月5日提交的PCT申请PCT/US2012/032279，其全文通过引用的方式并入本文。

本申请涉及2011年4月6日提交的第61/472,344号美国临时申请，其全文通过引用的方式并入本文。

本申请涉及2012年6月1日提交的PCT申请PCT/US2012/040414，其全文通过引用的方式并入本文。

本申请涉及2011年6月2日提交的第61/492,578号美国临时申请，其全文通过引用的方式并入本文。

本申请涉及2011年10月21日提交的PCT申请PCT/US2011/057282，其全文通过引用的方式并入本文。

本申请涉及2010年10月22日提交的第61/406,032号美国临时申请，其全文通过引用的方式并入本文。

本申请涉及2011年7月21日提交的PCT申请PCT/US2011/044811，其全文通过引用的方式并入本文。

本申请涉及2010年7月28日提交的第61/368,257号美国临时申请，其全文通过引用的方式并入本文。

本申请涉及2006年12月20日提交的第11/630,279号美国专利申请，其公开为美国专利公开第2009/0171151号，其全文通过引用的方式并入本文。

技术领域

本发明构思的实施方式总体涉及机器人领域，更具体地，涉及三维、弹性、可操控机器人设备，及其形成方法和控制方法。

背景技术

随着微创医疗技术和程序变得越来越普遍，医疗专业人员，例如外科医生，可以采用具有高度铰接的多链节探针的蛇形机器人系统来接近用其它方式很难达到的人体骨骼的部分。通过使用这样的机器人系统，医疗专业人员能够用微创程序代替开腔外科程序。

这样的铰接探针能够经受大的力从而控制或锁定链节机构，并且使探针按不期望的方式移动并且对铰接探针的性能产生不利影响。

发明内容

本发明构思的实施方式可以涉及铰接机器人系统、机器人系统用户界面、用于控制机器人系统的人机界面设备和用于控制机器人系统的方法。

在发明构思的一个方面中，提供了一种用于驱动铰接探针的装置，该装置包括:至少一个细长探针，其被构造并且设置为沿至少一个预定运动角度铰接并且从弹性状态转变为刚性状态；力传输机构，其被构造和设置为将力施加至至少一个细长探针，所述力选自由以下力组成的组：引起所述至少一个细长探针沿所述至少一个预定运动角度铰接的力；和引起所述至少一个细长探针从所述弹性状态转变为所述刚性状态的力。基底结构附接至所述力传输装置的至少一部分和所述至少一个细长探针；所述基底结构包括一个或多个稳固元件，该稳固元件被构造和设置成抵抗由所述力传输机构产生的力引起的所述至少一个细长探针的不期望运动。

在一个实施方式中，所述稳固元件的至少一个被构造和设置成抵抗所述基底结构的扭转。

在一个实施方式中，所述稳固元件的至少一个被构造和设置成抵抗所述基底结构的弯曲。

在一个实施方式中，所述稳固元件的至少一个被构造和设置成抵抗所述基底结构的按压。

在一个实施方式中，所述稳固元件的至少一个被构造和设置成抵抗所述基底结构的伸展。

在一个实施方式中，所述稳固元件的至少一个被构造和设置成抵抗所述基底结构的延长。

在一个实施方式中，所述基底结构包括壳体，并且其中所述稳固元件的至少一个包括连接至所述壳体的挡边。

在一个实施方式中，所述基底结构包括含第一部分和更厚的第二部分的壳体，并且其中至少一个所述稳固元件包括所述更厚的第二部分。

在一个实施方式中，一个或多个所述稳固元件包括力分布板。

在一个实施方式中，所述基底结构包括塑料壳体并且其中所述力分布板包括附接至所述塑料壳体的金属板。

在一个实施方式中，所述力传输机构包括至少一根缆线和至少一个线轴，其中将力施加至至少一个细长探针包括旋转所述至少一个线轴，并且其中所述至少一个线轴附接至所述力分布板并且通过所述力分布板而稳固。

在一个实施方式中，所述力传输机构还包括至少两条缆线和至少两个对应的线轴，其中将力施加至至少一个细长的探针还包括旋转所述至少两个线轴，并且其中所述至少两个线轴附接至所述力分布板。

在一个实施方式中，所述力传输机构还包括至少三条缆线和至少三个线轴，其中将力施加至所述至少一个细长探针还包括旋转所述至少三个线轴，并且其中所述至少三个线轴附接至所述力分布板。

在一个实施方式中，所述力传输机构包括至少一条缆线、至少一个线轴和至少一个运输装置，其中将力施加至至少一个细长探针包括旋转所述至少一个线轴，其中所述至少一个运输装置被构造和设置成推进和撤回所述至少一个细长探针，并且其中所述至少一个线轴和所述至少一个运输装置被附接至所述力分布板。

在一个实施方式中，所述力传输机构包括至少一个齿轮，其中推进或撤回所述至少一个细长探针包括旋转所述至少一个齿轮。

在一个实施方式中，所述至少一个齿轮包括用于驱动至少一个运输装置的至少一个导螺杆，其中所述至少一个运输装置可移动地安装在所述至少一个导螺杆上。

在一个实施方式中，所述基底结构包括可操作附接至第二部分的第一部分，并且其中至少一个稳固元件包括从所述第一部分延伸的至少一个突起和位于所述第二部分中的至少一个凹陷以容纳所述至少一个突起。

在一个实施方式中，所述至少一个突起包括舌板并且所述至少一个凹陷包括用于容纳所述舌板的槽。

在一个实施方式中，所述基底结构包括第一部分、第二部分，并且所述至少一个稳固元件包括用于可操作地将所述第一部分附接至所述第二部分的卡齿组件。在一个实施方式中，所述卡齿组件是弹簧加载的。

在一个实施方式中，所述装置还包括附接至所述至少一个细长探针的至少一个运输装置，其中所述至少一个运输装置包括第一运输装置，其被构造和设置成推进和撤出所述至少一个细长探针，并且其中至少一个稳固元件包括细长引导固定装置，其被构造和设置成滑动地引导所述第一运输装置。在一个实施方式中，该装置还包括第二细长探针和附接至所述第二细长探针的第二运输装置，其中所述第二运输装置被构造和设置成推进和撤回所述第二细长探针，并且其中所述稳固元件还包括第二引导固定装置，其被构造和设置成滑动地引导所述第二运输装置。

在一个实施方式中，所述第二引导固定装置是轨道。在一个实施方式中，所述第二引导固定装置是实心圆柱金属轨道。在一个实施方式中，所述第二引导固定装置包括细长槽，所述细长槽容纳所述第一运输装置和所述第二运输装置中的至少一个的对应公固定装置的至少一个并且与所述第一运输装置和所述第二运输装置中的至少一个的对应公固定装置的至少一个通信。

在一个实施方式中，引起所述至少一个细长探针从所述弹性状态转变至所述刚性状态的所述力包括至少1磅的力。

在一个实施方式中，引起所述至少一个细长探针从所述弹性状态转变至所述刚性状态的力包括至少10磅的力。

在一个实施方式中，引起所述至少一个细长探针从所述弹性状态转变至所述刚性状态的力包括至少20磅的力。

在一个实施方式中，引起所述至少一个细长探针从所述弹性状态转变至所述刚性状态的力包括约30磅的力。

在一个实施方式中，所述力传输机构包括至少一根缆线，该缆线被构造和设置成传输引起所述至少一个细长探针从所述弹性状态转变至所述刚性状态的力。

在一个实施方式中，所述力传输机构包括至少两根缆线，所述缆线被构造和设置成将引起所述至少一个细长探针从所述弹性状态转变成所述刚性状态的力共同传输。

在一个实施方式中，所述至少两根缆线进一步被构造和设置成将所述力传输以铰接所述至少一个细长探针。

在一个实施方式中，所述力传输机构包括至少三根缆线，该缆线被构造和设置成将引起所述至少一个细长探针从所述弹性状态转变成所述刚性状态的力共同传输。在一个实施方式中，所述至少三根缆线被进一步构造和设置成传输铰接力以铰接所述至少一个细长探针。

在一个实施方式中，所述至少一个细长探针包括第一探针臂和第二探针臂，所述第一探针臂围绕所述第二探针臂，其中所述铰接机构被构造和设置成相对于彼此纵向驱动所述第一探针臂和所述第二探针臂，并且其中所述力传输机构包括锁定机构以独立地锁定或释放在弹性状态下或在刚性状态下所述第一探针臂和所述第二探针臂的每一个。

在一个实施方式中，所述至少一个细长探针包括可操控远端。在一个实施方式中，所述至少一个预定角度的运动包括三度的运动，围绕该角度所述可操控远端能够被控制。

在一个实施方式中，所述基底结构包括供给结构，经由该供给结构从所述基底结构提供所述至少一个细长探针。

在一个实施方式中，所述供给结构包括至少一个可滑动致动滑架，该滑架被构造和设置成推进和撤回所述至少一个细长探针。

在一个实施方式中，所述一个或多个稳固元件包括至少两条轨道，在该轨道上至少一个可滑动致动滑块滑动，所述至少两条轨道被构造和设置成基本防止所述至少一个可滑动致动滑块沿所述至少两条轨道的纵向轴线的预定方向以外的方向运动。

在一个实施方式中，所述至少两条轨道包括两个分隔开并且平行的轨道，所述轨道被构造和设置成基本防止所述基底结构的扭转或弯曲。在一个实施方式中，所述至少两条轨道是实心的。在一个实施方式中，所述至少两条轨道是中空的。

在一个实施方式中，所述至少一个可滑动致动滑块包括第一可滑动致动滑块和第二可滑动致动滑块以分别推进所述铰接探针的第一探针臂和第二探针臂，其中所述第二探针臂在所述第一探针臂内可滑动。

在一个实施方式中，所述第一探针臂包括多个内部链节，并且所述第二探针臂包括多个外部链节，其中所述内部链节和所述外部链节相对于彼此铰接。

在一个实施方式中，所述供给结构包括至少一个细长导螺杆，所述导螺杆被构造和设置成被旋转从而驱动所述至少一个可滑动致动滑块的致动。

在一个实施方式中，所述至少一个细长导螺杆包括两条平行和分隔开的导螺杆，该导螺杆被构造和设置成基本防止所述基底结构的扭转或弯曲。

在一个实施方式中，所述稳固元件包括至少一个金属安装板，所述至少一个细长导螺杆安装至该金属安装板从而将所述可滑动致动滑块相对于所述供给结构的非线性运动降为最少。

在一个实施方式中，所述至少一个可滑动致动滑块包括涂覆聚四氟乙烯的套管(bushings)，该套管被设置为基本防止所述致动滑块沿除了沿所述至少一个细长导螺杆的纵向轴线的预定方向以外的方向的运动。

在一个实施方式中，所述力传输机构包括连接所述供给结构的至少一个齿轮以驱动所述铰接探针并且其中所述稳固元件在所述至少一个齿轮上包括螺旋螺纹以增大在所述基底结构和所述供给结构之间的连接区域。

在一个实施方式中，所述力传输机构包括至少两条容纳在所述供给机构内的缆线，该缆线被设置为控制所述至少一个细长探针的远端。

在一个实施方式中，所述至少两条缆线包括三条缆线，该缆线被设置成在三度的自由内控制所述至少一个细长探针的远端。

在一个实施方式中，所述至少两条缆线被设置成驱动所述锁定机构。

在一个实施方式中，位于所述供给结构内的所有所述力传输机构包括子组件，该子组件与所述供给结构独立地构造。

在一个实施方式中，所述供给结构被固定至所述子组件从而在所述至少一个细长探针的铰接过程中增加所述子组件的刚性。

在一个实施方式中，所述力传输机构包括容纳在所述供给结构内的至少一个可旋转线轴以驱动所述至少一个探针臂的铰接。

在一个实施方式中，所述至少一个可旋转线轴驱动所述至少两根缆线的铰接。

在一个实施方式中，所述至少一个可旋转线轴安装至安装板，所述安装板还安装至所述子组件。

在一个实施方式中，所述子组件还包括所述至少一个可滑动致动滑块、所述至少两条轨道和所述至少一个细长导螺杆。

在一个实施方式中，所述供给结构是所述基底结构的可拆除部分，其中在所述供给结构和所述基底结构的不可拆除部分之间的界面包括将所述供给结构与所述基底结构对齐的至少一个对齐特征。

在一个实施方式中，所述至少一个对齐特征包括所述界面的至少一个突起以与所述界面的至少一个对齐槽固定地接合。

在一个实施方式中，所述至少一个对齐特征包括所述界面的至少两个槽从而与所述界面的至少两个对齐的钉接合。

在一个实施方式中，所述至少一个突起包括垂直定向的对齐板。

在一个实施方式中，所述垂直定向的对齐板穿过所述供应结构的宽度的至少一半延伸。

在一个实施方式中，所述至少一个对齐特征包括两个或多个定位球塞，该定位球塞被设置成与垂直定向的对齐板相接合从而进一步在所述至少一个对齐槽内对齐所述垂直定向的对齐板并且减少所述对齐板在所述至少一个对齐槽内的运动。

在一个实施方式中，所述两个或多个所述定位球塞被设置成防止所述对齐板在所述至少一个对齐槽内的不适当定向。

在一个实施方式中，所述对齐板包括在所述对齐板的一个表面上的对齐挡边以减少所述对齐板在所述至少一个对齐槽的长度上滑动。

在一个实施方式中，所述对齐板包括在所述对齐板的近端处的舌槽，所述舌槽被设置成当铰接舌与所述舌槽接合时，接合铰接舌并且与铰接舌互锁，所述铰接舌被附接至所述基底结构的不可拆除部分。

在一个实施方式中，所述界面包括至少两个突起和两个槽，所述突起和所述槽被构造和设置为一旦所述供给结构与所述基底结构的所述不可拆除部分相连接，所述突起和所述槽彼此接合，其中第一突起和第二突起彼此水平分开所述支承结构的最大水平长度的至少一半从而基本将所述基底结构和支承结构对齐并且防止所述支承结构的旋转摇动。

在一个实施方式中，所述界面包括至少两个突起和至少两个槽，所述突起和所述槽被设置为一旦所述供给结构连接至所述基底结构，所述突起和所述槽彼此接合，其中第一突起和第二突起约直接位于在所述界面中的第一电连接器的两侧，所述第一和第二突起被设置成与在所述界面中的第一槽和第二槽配合，所述第一电连接器被设置成与位于所述界面中的第二电连接器配合。

在一个实施方式中，所述第一和第二突起是锥形的以使所述第一电连接器和第二电连接器彼此精确对准。

在一个实施方式中，所述界面包括一个或多个水平定向的弹簧加载的槽和一个或多个对应的水平定向销，所述定向销被设置成一旦所述供给结构连接至所述基底结构，接合所述弹簧加载的槽。

在一个实施方式中，所述力传输机构固定在所述基底结构内的部分由至少一个力产生单元驱动。

在一个实施方式中，所述至少一个力产生单元包括马达。在一个实施方式中，所述马达通过螺线形电导管、阀、汽缸、液压和气动中的至少一个产生力。

在一个实施方式中，所述至少一个力产生单元容纳在所述可拆除供给结构的外侧。

在一个实施方式中，所述基底结构包括基板，所述基板包括用于将所述基底结构安装至支架结构的支架连接界面，其中所述支架连接界面一体形成在所述基底结构的所述基板内。

在一个实施方式中，所述支架连接界面与所述基底结构的其余部分电绝缘。

在一个实施方式中，所述支架连接界面包括塑料垫片、键孔开槽的塑料绝缘板、和绝缘支架中的至少一个从而使所述支架界面与所述基底单元的其余部分电绝缘。

在一个实施方式中，所述一个或多个稳固元件包括在地面连接界面和所述基底结构的底盘之间延伸的一个或多个垂直定向的支柱。

在一个实施方式中，所述垂直定向的支柱由实心金属构成。

在一个实施方式中，所述垂直定向的支柱从所述底盘中的板延伸。

在一个实施方式中，所述基底结构包括连接所述基底结构的底盘的法拉第笼从而防止不期望的来自外部源的电气干扰以及将电气干扰发射至其它电气设备。

在一个实施方式中，所述装置还包括附接至所述基底结构的插管器导管，所述插管器导管被设置成沿预定路径引导所述至少一个探针臂。

在一个实施方式中，所述插管器导管被固定至固定所述至少一个导螺杆的轴承块从而将所述插管器导管与至少一个可滑动滑块对齐。

在一个实施方式中，所述至少一个力传输单元被设置成传输至少约30磅的力，而所述一个或多个稳固元件基本将所述至少一个探针臂的运动限制在至少一个预定的运动角度。

在发明构思的一个方面中，所述装置包括:至少一个细长探针臂，其被构造和设置成沿至少一个预定运动角度铰接；铰接机构，其被构造和设置成沿至少一个预定运动角度驱动至少一个探针臂的铰接；基底机构，其被设置成相对于所述至少一个细长探针臂的所述铰接机构保持静止并且将所述铰接机构的至少一部分固定，所述基底结构包括将所述铰接机构从所述基底结构延伸至所述至少一个细长探针臂的支承机构，所述支承结构被设置成基本将所述至少一个探针臂的运动限制在驱动的至少一个预定运动角度；其中所述至少一个探针臂包括第一探针臂和第二探针臂，所述第一探针臂包围所述第二探针臂，其中所述铰接机构被构造和设置成相对于彼此纵向驱动所述第一和第二探针臂，并且其中所述铰接机构包括锁定机构以在刚性和弹性状态下分别独立地锁定或释放所述第一探针臂和所述第二探针臂中的每一个。

在一个实施方式中，所述探针臂包括可操控远端。

在一个实施方式中，所述至少一个运动角度包括运动3度，围绕该角度所述可操控远端能够被控制。

在一个实施方式中，所述至少一个探针臂包括近端，并且其中所述基底结构包括供给导管，经由该导管所述至少一个探针臂从所述基底结构被提供。

在一个实施方式中，所述供给导管包括至少一个可滑动致动滑块，该滑块设置在所述供给导管内以推进和撤回所述至少一个探针臂。

在一个实施方式中，所述至少一个致动滑块包括第一和第二可滑动致动滑块以推进所述至少一个探针臂的所述第一探针臂和第二探针臂，所述第二探针臂可在所述第一探针臂内滑动。

在一个实施方式中，所述供给导管包括至少两条轨道，所述至少一个可滑动致动滑块在所述轨道上滑动，所述至少两条轨道被构造和设置成基本防止所述致动滑块和缆线沿所述轨道的纵向轴线的预定运动方向以外的方向运动。

在一个实施方式中，所述至少两条轨道是平行和分隔开的从而基本防止所述基底单元的扭动或弯曲。

在一个实施方式中，所述轨道包括被设置成引导所述可滑动滑块的滑动的槽。

在一个实施方式中，所述轨道是圆柱形的。

在一个实施方式中，所述供给导管包括至少一个细长导螺杆，该导螺杆被设置成被旋转从而驱动所述至少一个可滑动致动滑块的致动。

在一个实施方式中，所述至少一个细长导螺杆包括两个导螺杆。

在一个实施方式中，所述至少一个导螺杆安装至具有至少一个金属板的所述供给导管从而将所述至少一个可滑动滑块相对于所述供给导管的非线性运动减到最少。

在一个实施方式中，所述可滑动致动滑块包括涂覆有聚四氟乙烯的套管，该套管被设置成接合所述至少一个细长的导螺杆。

在一个实施方式中，所述至少一个导螺杆被具有固定至所述供给导管的轴承块的至少一个轴承支承从而基本防止所述至少一个细长导螺杆除了用于驱动所述至少一个可滑动驱动滑块的致动的旋转以外的运动。

在一个实施方式中，所述至少一个轴承是止推轴承。

在一个实施方式中，所述至少一个细长导螺杆由至少一个球形轴承支承从而将所述导螺杆与固定所述导螺杆的轴承块自对齐并且基本防止所述一个细长导螺杆除用于驱动所述至少一个可滑动致动滑块的致动的旋转以外的运动。

在一个实施方式中，所述至少一个球形轴承设置在所述导螺杆的远端并且所述止推轴承设置在所述导螺杆的近端。

在一个实施方式中，所述铰接机构包括至少一个螺旋齿轮以驱动铰接机构并且增大在所述支承结构和固定至所述基底单元的所述铰接机构的部分之间的连接区域。

在一个实施方式中，所述至少一个螺旋齿轮驱动所述至少一个细长导螺杆的致动。

在一个实施方式中，所述铰接机构包括至少两条容纳在所述供给导管内的缆线，该缆线被设置为铰接所述至少一个探针臂。

在一个实施方式中，所述铰接机构包括至少两条容纳在所述供给导管内的缆线，该缆线被设置为控制所述至少一个探针臂的远端。

在一个实施方式中，所述至少两条缆线包括三条缆线，该缆线被设置成在运动的三度中控制所述至少一个探针臂的远端。

在一个实施方式中，所述铰接机构没有固定在所述基底单元内的部分包括与所述供给导管独立构造的子组件。

在一个实施方式中，所述供给导管固定至所述子组件从而在铰接的过程中增加所述子组件的刚性。

在一个实施方式中，所述铰接机构包括至少一个容纳在所述供给单元内的可旋转线轴以驱动所述至少一个探针臂的致动。

在一个实施方式中，所述至少一个可旋转线轴驱动所述至少两条缆线的致动。

在一个实施方式中，所述至少一个可旋转线轴安装至安装板，所述安装板进一步安装至所述子组件。

在一个实施方式中，所述安装板包括将所述安装板与所述基底结构对齐的对齐特征。

在一个实施方式中，所述对齐特征包括至少一个构造成与所述基底单元的至少一个突起固定地接合的槽。

在一个实施方式中，所述基底结构的所述至少一个突起包括两个或多个对齐钉。

在一个实施方式中，所述对齐特征包括至少一个构造成与所述基底单元的至少一个槽固定地接合的突起。

在一个实施方式中，所述至少一个突起包括基本垂直于所述安装板的对齐板。

在一个实施方式中，所述对齐板在所述安装板的至少一半宽度上延伸。

在一个实施方式中，所述至少一个槽包括定位球塞，所述定位球塞被设置成与所述对齐板相接合从而在所述至少一个对齐槽内进一步对齐所述对齐板并且减少所述对齐板在所述至少一个对齐槽内的运动。

在一个实施方式中，所述定位球塞被设置成防止所述对齐板在所述至少一个对齐槽内的不适当定向。

在一个实施方式中，所述对齐板在所述对齐板的一个表面上包括对齐挡边从而减少所述对齐板在所述对齐槽的长度上滑动。

在一个实施方式中，所述对齐板在所述对齐板的近端包括舌槽，所述舌槽被设置成当所述铰接舌与所述舌槽接合时与铰接舌接合和互锁，所述铰接舌附接至所述基底单元从而基本防止所述支承结构的旋转倾斜。

在一个实施方式中，所述铰接机构的部分包括至少一个力产生单元，并且其中所述支承结构包括由所述至少一个力产生单元驱动的至少一个力传输单元。

在一个实施方式中，所述至少一个力产生单元包括马达。

在一个实施方式中，所述马达通过螺线形电导管、阀、汽缸、液压和气动中的至少一个产生力。

在一个实施方式中，所述至少一个力传输单元被设置成传输至少约30磅的力，而所述支承结构将所述至少一个细长探针臂的运动基本限制为驱动的至少一个运动角度。

在一个实施方式中，所述基底结构包括与所述基底结构可分开的供给结构和用于将所述基底结构和供给结构连接在一起的安装界面。

在一个实施方式中，所述安装界面包括至少两个突起和至少两个槽，所述突起和所述槽被构造和设置成一旦所述基底结构与所述供给结构相连接所述突起和所述槽彼此连接，其中第一突起和第二突起彼此水平分开至少所述供给结构的最大水平长度的至少一半从而使所述基底结构和供给结构基本对齐并且防止所述基底结构的旋转摇动。

在一个实施方式中，所述第一突起和所述第二突起大约位于在安装界面中的第一电连接器的两侧，所述第一和第二突起被设置为与在安装界面中的第一和第二槽相配合，所述第一电连接器被设置成与位于安装界面中的第二电连接器相配合。

在一个实施方式中，所述第一和第二突起是锥形的以使所述第一电连接器和第二电连接器彼此精确对齐。

在一个实施方式中，所述安装界面包括一个或多个水平定向的弹簧加载的槽和一个或多个相对应的水平定向的销，所述销被设置成一旦所述基底结构与所述供给结构相连接所述销接合所述弹簧加载的槽。

在一个实施方式中，所述基底结构包括用于将所述基底结构连接至地面固定结构的地面连接界面。

在一个实施方式中，所述地面连接界面与所述基底单元的板一体形成。在一个实施方式中，所述地面连接界面与所述基底单元的其余部分电绝缘。

在一个实施方式中，所述地面连接界面包括塑料垫片、键孔开槽的塑料绝缘板、和绝缘支架中的至少一个从而使支架界面与所述基底单元的其余部分电绝缘的。在一个实施方式中，所述支承构件包括在所述地面连接界面和所述基底结构的底盘之间延伸的一个或多个垂直定向的梁。在一个实施方式中，所述一个或多个垂直定向的梁由实心金属构成。

在一个实施方式中，所述垂直定向的梁从板延伸。

在一个实施方式中，所述基底结构包括连接所述基底结构的底盘和所述地面连接界面的法拉第笼从而防止不期望的来自外部源的电气干扰以及将电气干扰发射至其它电气设备。

在一个实施方式中，该装置还包括附接至所述基底结构的插管器导管，所述插管器导管被设置成沿预定路径引导所述至少一个探针臂。在一个实施方式中，所述插管器导管通过所述至少一个细长导螺杆被固定至所述至少一个金属板从而将所述插管器导管与所述至少一个可滑动滑块对齐。

在发明构思的一个方面中，一种方法包括以下步骤：提供至少一个细长探针，该探针被设置为沿预定的运动角度铰接并且从弹性状态转变为刚性状态；提供构造和设置成将力施加至至少一个细长探针的力传输机构，所述力选自由以下力组成的组：设置为引起所述至少一个细长探针沿所述至少一个预定运动角度铰接的力；和构造和设置为引起所述至少一个细长探针从所述弹性状态转变为所述刚性状态的力。所述方法还包括提供基底结构，该基底结构附接至所述力传输机构的至少一部分和所述至少一个细长探针；所述基底结构包括一个或多个稳固元件，该稳固元件被构造和设置成抵抗由所述力传输机构产生的力引起的所述细长探针的不期望运动。所述方法还包括通过以下步骤铰接所述至少一个细长探针和所述力传输机构：在弹性状态下放置所述至少一个细长探针的第一探针；沿预定方向铰接所述第一探针；在刚性状态下放置所述第一探针；在弹性状态下放置所述至少一个细长探针的第二探针；和相对于所述第一探针的预定方向推进所述第二探针。

附图说明

参考实施例中更具体的描述，本发明构思的实施方式的上述和其它目的、特征和优点将更加清楚，如附图中所示，在不同的附图中相同的附图标记自始至终表示相同的元件。附图不是必须按比例，相反要强调地是附图例示实施方式的原理。

图1A是根据发明构思的实施方式的铰接探针系统的立体示意图。

图1B是根据发明构思的实施方式的铰接探针臂的立体示意图。

图1C是能与根据发明构思的实施方式的铰接探针臂一体形成的探针工具的立体示意图。

图2A是用于根据发明构思的铰接探针臂的可拆除供给系统的分解设计示意图。

图2B是根据发明构思的实施方式的供给系统的示意内部图。

图3A是根据发明构思的供给系统的力传输驱动组件的示意立体图。

图3B是根据发明构思的实施方式的供给系统的力传输驱动子组件的设计示意图。

图3C是图3B的力传输驱动组件的九十度齿轮传输子组件的示意侧视立体图。

图3D是图3B的力传输驱动组件的另一个示意立体图。

图3E是用于根据发明构思的实施方式的图3A-3B的力传输驱动组件的导螺杆的轴承安装块的示意立体图。

图3F是用于根据发明构思的实施方式的图3A-3B的力传输驱动组件的导螺杆的轴承安装块的示意立体图。

图4A是根据发明构思的实施方式的图2B的供给系统的示意内部立体图。

图4B是根据发明构思的实施方式的图4A的供给系统的示意外部立体图。

图4C是根据发明构思的实施方式的插管器组件的示意立体图。

图5A是用于根据发明构思的实施方式的供给系统的力传输驱动组件的稳固板的示意俯视图。

图5B是图5A的稳固板的立体图。

图5C是一体形成在根据发明构思的实施方式的供给组件内的图5A的稳固板的部分立体图。

图5D是设置有图5A的稳固板的线轴和缆线供给系统的示意图。

图6是一体形成在根据发明构思的实施方式的供给组件内的细长稳固板的示意俯视图。

图7A是根据发明构思的实施方式的力传输驱动组件的基底单元的示意立体图。

图7B是图7A的基底单元的部分示意立体图。

图8是根据发明构思的实施方式的力传输驱动组件的基底单元的示意截面图。

图9是根据发明构思的实施方式的力传输驱动组件的基底单元的仰视立体图。

图10是根据发明构思的实施方式的力传输驱动组件的基底单元的安装板的示意立体图。

图11A-11C是根据本发明构思的高度铰接探针设备的图形表示。

具体实施方式

本文使用的术语出于描述特定实施方式的目的，并不旨在限制发明构思。本文使用的单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文明确地另有说明。还应理解，当本文使用术语“包括”(comprises)、“包括有”(comprising)、“包含”(includes)和/或“包含有”(including)时，表示出现所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。

应理解地是，尽管本文可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种限制、元件、部件、区域、层和/或区段，这些限制、元件、部件、区域、层和/或区段不受限于这些术语。这些术语只用来将一个限制、元件、部件、区域、层或区段与另一个限制、元件、部件、区域、层或区段区分开。因此，下文描述的第一限制、元件、部件、区域、层或区段可以被称为第二限制、元件、部件、区域、层或区段而不偏离本申请的教导。

还应理解，当提到一个元件位于另一元件“上”或“连接”或“联接”至另一个元件，其可以是直接位于另一个元件上或位于另一个元件上方，或连接或联接至另一个元件，可以出现其他元件或中间元件。相反，当提到一个元件“直接”位于另一个元件上或“直接连接”或“直接联接”至另一个元件时，没有中间元件出现。用来描述元件之间关系的其它词语应该以相同方式解释(例如，“在……和……之间”与“直接在……和……之间”以及“邻接”与“直接邻接”等)。当提到一个元件在另一个元件“之上”时，其可以在另一个元件上方或下方，或者直接联接至其它元件，或可以出现中间元件，或元件可以用空隙或间隙分隔开。存在多种类型可操控多链节高铰接探针。全文并入本文的Robert Sturges的美国专利第5,759,151号描述了一种用于引导探索性程序的灵活的、可操控设备。该设备包括至少一个脊，每一个具有用于选择地使脊沿着其长度变硬和变弹性的加固方式。弹性护套围绕脊，并且相对于脊可轴向移动使得护套在刚性状态下遵循且符合脊的形状，并且当脊处于松懈状态下，护套进一步弯曲。可操控远尖端设置在设备的远端上。用于远尖端的控制安装在设备的近端上。用于选择地致动和停止脊的加固装置的机构设置在设备的远端上。仪器导管可以安装在护套上。全文并入本文的Howard Choset的美国专利申请第11/630,279号公开了用于推进和撤回内核和外套管的供给机构，以及选择地将施加拉力以控制用于控制并且使内核或外套管在刚性状态和柔性状态之间转换的缆线。

图11A-11C是根据本发明构思的实施方式的高度铰接探针设备的图形表示。根据图11A-11C中示出的实施方式，高度铰接的机器人探针10基本包括两个同轴的机构，外部机构和内部机构，其每一个都能被视为可操控机构。图11A-11C示出了探针10的实施方式操作得有多不同的概念。参照图11A，内部机构可以成为第一机构、内核或内核机构12。外部机构可以被称为第二机构、外套管或外套管机构14。各机构可以在刚性和柔性之间轮换。在刚性模式或状态，机构是恰好的刚性。在柔性模式或状态下，机构是高度弹性的并且因此各机构中的任一个采用其周围的形状或能够被再成型。应注意，本文使用的术语“柔性”不是必须表示被动地采用根据重力和其周围形状的构造的结构，相反，本申请中描述的“柔性”结构能够采用设备的操作者期望的位置和构造，因此被铰接和控制而不是松弛和被动。

在一些实施方式中，一个机构开始是柔性机构，其它机构开始是刚性机构。为了解释，假定外套管14是刚性的，内核12是柔性的，如图11A中的步骤1所示。现在，内核12不但被供给机构16向前推动，而且其“头”或远端被操控，如图11A中的步骤2所示。现在，内核12是刚性的，而外套管14是柔性的。然后，向前推动外套管14直到其追上内核12或与内核12同等延伸，如图11A中的步骤3所示。现在，外套管14是刚性的，内核12是柔性的，然后重复过程。该方法的一个变型是让外套管14也是可操控的。在图11B中例示了这样的设备的操作。在图11B中，能够看出各机构能够追上其它机构，然后将一个链节推出。根据一个实施方式，外套管14是可操控的，而内核12不是。在图11C中例示了这样的设备的操作。

在医疗应用中，一旦探针10到达期望的位置，操作者，通常是外科医生，经由外套管14、内核12的一个或多个工作通道或形成在外套管14和内核12之间形成的一个或多个工作通道能够滑动一个或多个工具从而执行各种诊断和/或治疗程序。在一些实施方式中，通道被称为工作通道，其能够例如在形成在外链节系统中形成的第一凹陷和在内链节系统中形成的第二凹陷之间延伸。工作通道可以包括在探针10的外周上，例如工作通道包括一个或多个从外套管14延伸的径向突起，这些突起包括一个或多个按大小排列的孔以滑动地容纳一个或多个工具。

除了临床处理，例如外科手术，探针10能够用于多种应用包括但不限于：引擎检查、修理或翻新；槽检查和修理；间谍和监视应用；炸弹拆除；在例如潜水艇舱或核武器的紧密限制的空间中检查或修理；结构检查例如建筑物检查；危险废弃物修复；生物样品恢复，例如炭疽恢复；和它们的组合。可以清楚的看到，本申请的设备具有广泛的应用并且不应被限制为任何特定的应用。

内核12和/或外套管14是可操控的并且内核12和外套管14每一个都可以是刚性的和柔性的，允许探针10在三维空间中驱动到任何位置同时是自我支承的。探针10能够“记住”其之前的构造，并且由于这个原因，探针10能够在例如人类患者的患者身体的例如腔内空间的三维体积中从任何位置撤回和/或折回至任何位置。

特别是当由于操控后的缆线链节是刚性的时，经由缆线施加至链节的大的力将作用在机器人驱动机构的基底结构上或相对于机器人驱动机构的基底结构而作用。这些力能够潜在地引起在机器人的基底结构和机器人臂，特别是其远端之间，以及各部件中的不可预知的和不期望的移动。当期望精确控制机器人的运动和/或稳固性时，必须抵抗这些力以避免不期望的运动。

图1A是根据发明构思的致动铰接探针系统100的立体示意图。在一个实施方式中，患者台110与可调整基底支架120一体形成，铰接机器人探针175典型地通过可旋转可移除的连接连接至该可调整基底的支架120。铰接机器人探针175包括探针臂315，典型地是包括多个参照图11A-11C描述的内链节和外链节的链节组件。机器人探针175可操作地连接至为了驱动探针臂315而设置的控制台系统150，这样的连接典型地包括用于传输功率和/或数据的电线或光纤，或例如机械链接或气动/液压输送管的机械传输导管。铰接机器人探针175包括例如参照图11A-11C描述的供给铰接机器人臂的供给组件300。在一个实施方式中，供给组件300是与基底单元200连接的可移除部件，例如参照图7A描述的基底单元200。在其它实施方式中，供给组件300和基底单元200是设计为不易拆除的单个结构。在其它实施方式中，例如供给组件300的系统的各部件是可拆除和可替换的。

图1B是根据发明构思的实施方式的铰接探针175的远端的立体示意图。在一个实施方式中，例如参照图11A-11C描述的包括多个内链节和外链节的链接组件的探针臂315包括具有多个工作通道117的远端115。如本文之前所述，工作通道可以支承多种工具，包括例如摄像机、光源、例如刀具、握持器、剪刀、能量提供器、缝合组件、活组织检查切除元件等的手术工具。工具例如在制造过程中可以通过工作通道117滑动地容纳。图1C是能与根据发明构思的实施方式的铰接探针臂一体形成的探针工具125的立体示意图。探针工具125包括可以与一个工作通道117一体形成并且经由一个工作通道117延伸的细长导管127，例如位于探针臂315的外周内或安装至探针臂315的外周的工作通道117。在一个实施方式中，探针工具125包括可手操作控制装置128，例如可操作地连接至一个或多个位于导管127的远端的锋利表面的控制器，例如用来用经由工作端117延伸的工具切割组织。

图2A是用于根据发明构思的例如图1A-1C的铰接探针175的铰接探针的可拆除供给系统300的分解设计示意图。图2B是根据发明构思的实施方式的供给系统的示意内部图。在一个实施方式中，供给系统300包括具有稳固板370的壳体360，缆线线轴380安装至该稳固板。壳体360典型地是注塑模制的塑料壳体，例如加固的塑料壳体。在一个实施方式中，稳固板370靠近加固的壳体挡边362安装至壳体360。在一个实施方式中，缆线382经由包括内部链节和外部链节(例如，图11A-11C的内核12和外套管14的链节)的探针臂315延伸。在一个实施方式中，缆线382能够被用来控制和/或可移除地绷紧以如上所述“锁定”/加固内链节或外链节的一个或两者。在一个实施方式中，一条或多条缆线382能够被用来锁定链节并且两条或多条缆线382能够被用来控制链节。例如，在三维中能够指定三条缆线382来控制图11A-11C的外套管14的链节。这三条缆线382能用来锁定外套管。其余的缆线382能够被用来锁定内核12的链节。在一个实施方式中，当使用缆线382来锁定时，施加的力可以分布在缆线382上。例如，如果施加36磅的力来锁定连接至三条缆线的外套管14，能够将12磅的力施加至各连接的缆线。在一个实施方式中，三个线轴380被设置为控制外链节，例如以控制用于探针臂315推进的供给缆线、用于撤回探针臂315的撤回缆线、将探针臂315从柔性状态转变为刚性状态(例如锁定)，以及将探针臂315从刚性状态转变为柔性状态(例如变弯)。在该实施方式中，一个线轴380典型地用来控制内链节，例如用于探针臂315推进的供给缆线、用于探针臂315撤回的撤回缆线、将探针臂315从柔性状态转变为刚性状态(例如锁定)，已经将探针臂315从刚性状态转变为柔性状态(例如变弯)。在一些实施方式中，由线轴380施加的力可以超过1、10、30和/或50磅，从而锁定探针臂315附接的内链节或外链节。在使用四根缆线以控制和锁定探针臂315的构造中，由线轴施加的合力可以超过95磅，例如当(例如用单个缆线)施加50磅的力以锁定内链节并且(例如用三条缆线)每条缆线使用15磅的力以锁定外链节。在各实施方式中，施加的力的量与内核12和外套管14的链节的尺寸(包括直径和长度)有关，并且和链节转向的流畅性有关。可能需要更大的力以将一组更大和/或更长的链节锁定且稳固，所述一组更大和/或更长的链节包括当相对于彼此延伸或撤回的链节。

后跟铁片375固定地附接至稳固板370并且可锁定地与基底单元(例如参照图7A描述且在图7A中示出的基底单元200)相结合。卡齿350也附接至壳体360，该壳体360设置为可锁定地与基底单元(例如参照图7A描述且在图7A中示出的基底单元200)相结合。在一个实施方式中，卡齿350能够铰接并且是弹簧加载的，从而一旦与卡齿叉(例如图7A的叉245)接合向下旋转。在一个实施方式中，弹簧加载的卡齿350提供多达约20磅的拉力。后跟铁片375和卡齿350与基底单元(例如图7A的基底单元200)互锁，并由此稳固且协助抵抗供给系统和基底单元在将功率例如经由线轴380传输至探针臂315的过程中不期望的运动，包括侧向运动。在一个实施方式中，供给系统300被设置为从基底单元可拆除，从而被清除或用其它供给系统替换(例如当机器人探针臂暴露于生物材料或有毒材料时)。

下文将参照图4C进一步描述，滑架驱动区段310附接至加固插管器314，经由该插管器探针臂315延伸，并且滑架驱动区段310用来例如当插管器314包括类似于大多数患者的体腔形状的外表面时引导探针臂的初始路径穿过或朝向目标区域。探针臂315可以设置为在探针臂315撤出插管器314之后使用的微动控制之前迅速穿过插管器314推进。

参照图2A、2B和图3A，示出了供给系统300的力传输驱动子组件320的示意立体图。供给系统300包括滑架驱动区段310，其被设置成沿着两根导螺杆322独立地驱动两个滑架325。在一个实施方式中，一个滑架325驱动外组链节，一个滑架325驱动内组链节，例如参照图11A-11C所述的内组链节。导螺杆322由包括齿轮340和345的90度齿轮组件驱动。在一个实施方式中，齿轮340和345包括螺旋螺纹以增加在它们之间的整体接触并且是在基底单元(例如图7A的基底单元200)和铰接探针臂315之间的力进一步稳固。在一个实施方式中，齿轮340接合旋转驱动器，例如图7A中示出的下文将进一步描述的旋转驱动器250。导螺杆322被固定在安装至壳体360的轴承安装块342和344内。在一个实施方式中，轴承安装块342包括用来使在齿轮345和导螺杆322之间的力传输进一步稳固的止推轴承347。在一个实施方式中，滑架325包括槽以在导轨327上可滑动移动，这有助于确保滑架325的线性运动并且提供组件320、供给系统300和探针臂315的附加稳固性从而抵抗在力传输过程中不期望的运动，例如供给系统300不期望的扭转或按压。导轨327还能够防止在滑架之间不期望的相对运动，特别是当向它们施加不相等的力时。在一个实施方式中，导轨327滑动地容纳并且固定在轴承块344和342内从而保持基本平行的设置以保持供给系统300的稳固性。在一个实施方式中，导轨327被设置为具有正方形、矩形、圆形、有槽的或其它各种截面形状，该截面形状设置为滑动地接合滑架325的容纳部。在一个实施方式中，导轨327具有矩形截面，该界面被设置为防止沿供给系统300的一个或多个轴线(例如，供给系统300的主轴线)的不期望的扭转。双螺杆和轨道设置特别有助于抵抗供给系统的扭转和弯曲。在一个实施方式中，子组件320是固定在壳体360中单独的子组件以使壳体在力传输的过程中的偏转最小，例如当壳体360包括塑料的注塑模制壳体时。在一个实施方式中，滑架325包括加固的套管以与导螺杆和/或轨道相接合。在一个实施方式中，套管涂覆有聚四氟乙烯或类似的光滑材料。图3B是根据发明构思的实施方式的供给系统300的力传输驱动子组件320的示意设计。图3C是图3B的力传输驱动组件的90度齿轮传输子组件的侧视立体图。

图3D是图3B的力传输驱动组件的另一示意立体图，且为了例示清楚，移除了一个导螺杆322和其它部件。在一个实施方式中，安装块344包括球面轴承343以帮助确保在导螺杆322和轴承安装块344之间适当的对齐。图3E是用于根据发明构思的实施方式的图3A-3B的力传输驱动组件的导螺杆的轴承安装块344的示意立体图。

图3F是用于图3A-3B的力传输驱动组件320的导螺杆322的轴承安装块342的示意立体图。如上所述，在一个实施方式中，轴承安装块342包括用于使在齿轮345和导螺杆322之间传输的力进一步稳固的止推轴承347。

图4A是根据发明构思的供给系统300的示意内部立体图。系统300可以包括类似于上述的那些部件。在一个实施方式中，浮动安装块390支承电连接器392并且有助于将连接器392与例如图7A的基底单元200的基底单元的底盘电绝缘。定位销395有助于确保电连接器392对齐并且还可以提供额外的运动阻力稳固性。在一个实施方式中，定位销395是锥形的从而改善插入、对齐和运动阻力。能够使用电连接和/或光纤连接以例如将功率提供至至各部件和/或从各部件来回传输信号，所述各部件连接至探针臂315，包括但不限于与探针臂315的远端115一体形成的一个或多个元件，例如一个或多个元件选自由摄像机、例如LED的光、例如设置为传输射频能量的电极的电极和它们的组合组成的组。握持和卡齿释放手柄312允许操作者可释放地将供给系统与基底单元接合/连接。在一个实施方式中，手柄312被设置为使卡齿350旋转，从而将基底单元的一个或多个销接合，例如图7A的基底单元200的销245。

探针臂315典型地包括一个或多个工作通道，例如内部工作通道117a和外部舷窗工作通道117b。舷窗工作通道117b连接至导管317，该导管被设置为容纳例如参照图1C描述的一个或多个细长工具的远端部。

图4B是根据发明构思的实施方式的图4A的包括壳体覆盖物330的供给系统300的示意外部立体图。壳体覆盖物330包括各种开口、凹陷和凹槽用于使供给系统300附接至基底单元(例如基底单元200)的连接、固定和/或稳固。例如容纳孔336、332和334被设置为分别接合例如图7A中示出的基底单元200的销205、270和222并且提供额外的稳固性且抵抗在供给系统300和基底单元200之间的运动。另选地或另外地，孔336、332和/或334可以被设置为允许销205、270和/或222分别穿过并且与供给系统300的一个或多个其它部件接合，例如供给系统300的一个或多个稳固金属板。

图4C是根据发明构思的实施方式的插管器组件的示意立体图。插管器组件314经由安装螺杆318安装至安装块344，并且包括稳固挡边319以防止插管器组件314和任何探针臂的的弯曲和扭曲且将引导的工具穿过其附接。工具引导件317在衬圈316的球形接头316b可旋转地连接至插管器314的远端，在实施方式中，衬圈316被加固以进一步稳固插管器组件。

图5A是用于根据发明构思的实施方式的供给系统300的力传输驱动组件的稳固板370的另一示意俯视图。图5B是图5A的稳固板370的立体图。图5C是一体形成在根据发明构思的实施方式的供给组件内的图5A的稳固板的部分立体图。图5D是设置有图5A的稳固板370的线轴和缆线供给系统的示意图。在一个实施方式中，安装的后跟铁片375包括对齐的挡边377，其改善在将供给组件300附接至例如图7A的基底单元200的基底单元的附接位置处的对齐和运动阻力。在一个实施方式中，稳固板370包括用作对齐引导的配合面372，当将稳固板370与供给系统组件300进行装配时(如图5C所示)其与壳体360的0轴突起373配合从而能够精确安装且将固定部件之间的间隙公差降到最小，由此将部件之间不期望的运动降到最小。螺杆376相对于稳固板370与后跟铁片375对齐、附接且稳固。凹陷374与基底的铰接卡齿舌，例如图7A的基底单元的卡齿舌230，接合。

图6是一体形成在根据发明构思的实施方式的供给组件300’内的细长稳固板370’的示意俯视图。在一个实施方式中，单个稳固安装板370’与后跟铁片375、线轴380、力传输驱动子组件320和探针臂315一起安装从而将扭转、按压和其它不期望的位移降到最小。探针臂315包括外链节14和内链节12，例如参照图11A-11C描述的那些。单个安装板370’能够额外抵抗供给系统300’的弯曲或扭转并且能简化供给组件300’的结构。稳固板370’经由安装螺杆371被固定至壳体360。供给组件300’包括其它部件，例如参照供给组件300描述的具有相同附图标记的那些部件。

图7A是根据发明构思的实施方式的(图1所示的)铰接机器人探针175的基底单元200的示意立体图。图7B是图7A的基底单元200的部分示意立体图。图8是根据发明构思的实施方式的铰接机器人探针的基底单元200的示意截面图。基底单元200可以被设置为使机器人探针臂315相对于患者操作床的稳固性最大并且用来允许供给组件300可拆除和可替换。基底单元200包括手柄，例如设置为允许操作者握持、接合和/或定位基地单元200的手柄210。夹持舌230和槽232可以接合供给组件的后跟铁片375(本文之前已经参照图7A、7B和图8描述了供给组件300的部件)。在一个实施方式中，夹持舌230使用弹簧来弹簧加载的，例如图8的弹簧238，以在接合过程中在后跟铁片的顶部上施加夹持力。槽232还包括压力加载的定位球塞234，其增加将后跟铁片375安装到槽232中的紧密型，进一步增强和稳固在鸡蛋单元200和供给组件300之间的连接。基底单元200包括马达驱动轮220，其接合并驱动线轴380。两个马达驱动轮250接合并驱动齿轮340，这反过来驱动齿轮345以旋转螺杆320并推进和撤回供给系统300的力传输驱动子组件320的滑架325。弹丸销270接合供给组件300的容纳孔332。如上所述，包括定位销205、222和235的该突起和其它突起与容纳孔、凹陷、槽和/或供给组件300的表面相配合以改善对齐和运动阻力，包括在基底单元200和供给组件300之间的摇动和/或供给组件300的任何扭动和/或按压。在一个实施方式中，例如上述的多个突起一体形成在壳体360中，这进一步稳固了在基底单元200和供给系统300之间的相互作用。供给组件300的定位销395和基底单元200的容纳孔292之间的配合进一步对齐了在基底单元的公电连接器392和母电连接器290之间的连接，并且类似地也有助于基底单元200和供给组件300之间的对齐并且加强基底单元200和供给组件300之间的运动阻力。在一个实施方式中，其它稳固板，例如图8的板274和272，一体形成在基底单元200内，并且例如通过图8的垂直定向的支柱275安装和连接在一起。

在一个实施方式中，支柱275穿过各稳固板和/或位于各稳固板之间，所述稳固板增强它们相对于彼此和整个基底单元的稳固性。在一个实施方式中，下部稳固板274连接有基地单元安装板280，下文将参照9-11进一步描述。支柱275固定在安装板280的安装固定装置283内以帮助相对于基底单元200确保并稳固安装板。在一个实施方式中，支柱275由实心金属构造。

在一个实施方式中，法拉第笼277安装至安装板280，并且协助阻挡不期望的电信号以避免干扰机器人系统的操作。法拉第笼277还给基底单元200提供了额外的刚性以防止由机器人产生的力，例如通过附接至线轴380且附接至探针臂315的内核12的链节或外套筒14的链节的缆线施加在一个或多个线轴380上的力，所引起的不期望的运动。

图9是根据发明构思的实施方式的铰接机器人探针的基底单元200的仰视立体图，图10是基底单元200的安装板280的示意立体图。基底单元安装板280包括含锁定螺孔284的支架连接界面282，该螺孔可以用来将基底单元200牢固地附接至支架，例如图1A的支架120。在一个实施方式中，支架连接界面能够包括垫片(例如由塑料制成)、键孔开槽的塑料绝缘板、和绝缘的支架从而将支架连接界面与基底单元的其它部分电绝缘。在一个实施方式中，安装板280包括散热元件283。

如上所述，本发明构思的系统和方法防止、缓和、或限制不期望的运动，包括高度铰接机器人系统及其支承并提供穿过机器人系统的力传输的部件的弯曲、扭转和/或按压。

尽管上文参照其示意性实施方式特别示出并描述了本发明构思，但是本领域技术人员将理解，在不偏离由随附权利要求描述和限定的本发明构思的情况下，可以进行各种形式和细节上的修改。

Claims

1.一种用于驱动铰接探针的装置，所述装置包括:

至少一个细长探针，其被构造并且设置为沿至少一个预定运动角度铰接并且从弹性状态转变为刚性状态；

力传输机构，其被构造和设置为将力施加至至少一个细长探针，所述力选自由以下力组成的组：

引起所述至少一个细长探针沿所述至少一个预定运动角度铰接的力；和

引起所述至少一个细长探针从所述弹性状态转变为所述刚性状态的力；和

基底结构，其附接至所述力传输装置的至少一部分和所述至少一个细长探针；所述基底结构包括一个或多个稳固元件，该稳固元件被构造和设置成抵抗由所述力传输机构产生的力引起的所述至少一个细长探针的不期望的运动。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述稳固元件的至少一个被构造和设置成抵抗所述基底结构的扭转。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述稳固元件的至少一个被构造和设置成抵抗所述基底结构的弯曲。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述稳固元件的至少一个被构造和设置成抵抗所述基底结构的按压。

5.根据权利要求3所述的装置，其中所述稳固元件的至少一个被构造和设置成抵抗所述基底结构的伸展。

6.根据权利要求3所述的装置，其中所述稳固元件的至少一个被构造和设置成抵抗所述基底结构的延长。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述基底结构包括壳体，并且其中所述稳固元件的至少一个包括连接至所述壳体的挡边。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述基底结构包括含第一部分和更厚的第二部分的壳体，并且其中至少一个所述稳固元件包括所述更厚的第二部分。

9.根据权利要求1所述的装置，其中一个或多个所述稳固元件包括力分布板。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述基底结构包括塑料壳体并且其中所述力分布板包括附接至所述塑料壳体的金属板。