CN109496135A - 内窥镜检查系统部件 - Google Patents

Abstract

内窥镜检查设备包括用于插入输送内窥镜的轴中的细长构件，手术工具和细长构件、手术工具或这两者上的可见特征。手术工具耦接到细长构件的远端并且在相对端具有执行器。可见特征的位置相对于执行器的滚动取向固定，使得在使用期间可见特征的位置指示执行器的滚动取向。其他实施例包括控制牵拉绳索和推动绳索的移动的内窥镜检查手术器械控制器、用于耦接电机轴以致动内窥镜检查手术器械的绳索的适配器、致动终端关节的内窥镜检查手术器械控制器和包括基座和基座可旋转地耦接到其上的平台的输送内窥镜对接站。

Description

内窥镜检查系统部件

技术领域

本文公开了内窥镜检查系统的各种部件。

背景技术

内窥镜检查系统允许用户检查身体的中空器官或腔体的内部。

这种内窥镜检查系统中有许多部件。确保这些部件在最佳参数内起作用以确保内窥镜检查系统正确地执行内窥镜检查程序存在许多挑战。

例如，内窥镜检查系统具有内窥镜，该内窥镜承载用于执行内窥镜检查程序的手术工具。这些工具由驱动机构致动，其中驱动机构必须被操作成使得手术工具的绳索不会松弛。在控制工具操作的输入装置之间也必须具有同步，因为输入装置的任何移动都应导致手术工具的相应致动。

内窥镜在插入身体的中空器官或腔体期间是手持的。内窥镜的滚动取向和手术工具的滚动取向必须对齐。并且在插入之后，用户必须在开始内窥镜检查程序之前确保手术工具的尖端处于正确的取向。

以下公开了一种旨在解决上述挑战的内窥镜检查系统。

发明内容

根据第一方面，提供了一种内窥镜检查设备，包括：细长构件，用于插入输送内窥镜的轴中；手术工具，耦接到细长构件的远端，所述手术工具在相对端具有执行器；和可见特征，设置在细长构件、手术工具或两者上，所述可见特征的位置相对于执行器的滚动取向固定，使得在使用期间所述可见特征的位置指示执行器的滚动取向。根据第二方面，提供了一种用于内窥镜检查手术器械的内窥镜检查手术器械控制器，内窥镜检查手术器械包括：驱动电机；跟随电机；关节布置；牵拉绳索，将驱动电机耦接到关节布置；以及推动绳索，将跟随电机耦接到关节布置，其中，通过驱动电机收回牵拉绳索和跟随电机释放推动绳索来致动关节布置，内窥镜检查手术器械控制器包括：至少一个处理器；和至少一个存储器，所述至少一个存储器包括计算机程序代码，所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使所述内窥镜检查手术器械控制器至少：确立在所述牵拉绳索处发生的位移范围，在该位移范围内，所述牵拉绳索由于被所述驱动电机收回而经受最大张力；确定接收的用于致动所述关节布置的命令是否使所述驱动电机收回所述牵拉绳索的落在所述位移范围内的长度；和当接收到所述命令时，指示所述跟随电机限制所述推动绳索的释放，由此在所述位移范围内所述跟随电机释放的推动绳索的长度小于所述驱动电机收回的牵拉绳索的长度，以使得所述牵拉绳索中经受的张力是由所述牵拉绳索的延伸引起的。

根据第三方面，提供了一种内窥镜检查系统，包括：内窥镜检查手术器械，包括：驱动电机；跟随电机；关节布置；牵拉绳索，将驱动电机耦接到关节布置；以及推动绳索，将跟随电机耦接到关节布置，其中，通过驱动电机收回牵拉绳索和跟随电机释放推动绳索来驱动关节布置；和内窥镜检查手术器械控制器，耦接到所述内窥镜检查手术器械，所述内窥镜检查手术器械控制器配置成：确立在所述牵拉绳索处发生的位移范围，在该位移范围内，所述牵拉绳索由于被所述驱动电机收回而经受最大张力；确定接收的用于致动所述关节布置的命令是否使所述驱动电机收回所述牵拉绳索的落在所述位移范围内的长度；和当接收到所述命令时，指示所述跟随电机限制所述推动绳索的释放，由此在所述位移范围内所述跟随电机释放的推动绳索的长度小于所述驱动电机收回的牵拉绳索的长度，以使得所述牵拉绳索中经受的张力是由所述牵拉绳索的延伸引起的。

根据第四方面，提供了一种内窥镜检查系统的内窥镜检查手术器械控制器，该内窥镜检查系统包括内窥镜检查手术器械，该内窥镜检查手术器械包括：驱动机构；以及由驱动机构致动的终端关节，该终端关节设置在内窥镜检查手术器械的远端；内窥镜检查系统还包括与驱动机构电连通的输入装置，其中，输入装置的移动引起终端关节的致动，内窥镜检查手术器械控制器包括：至少一个处理器；和至少一个存储器，所述至少一个存储器包括计算机程序代码，所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使所述内窥镜检查手术器械控制器至少：检测由所述输入装置的移动产生的信号，所述信号提供所述输入装置已经移动到的主工作空间中的笛卡尔位置，所述主工作空间提供所述输入装置能够在其中移动的边界；针对下述来处理所接收的笛卡尔位置：包括所述主工作空间的笛卡尔位置的数据库；提供能够在其中致动所述终端关节的边界的从工作空间的笛卡尔位置；以及映射表，所述映射表将所述主工作空间中的每个笛卡尔位置映射到所述从工作空间中的至少一个笛卡尔位置；确定所述从工作空间中对于所接收的笛卡尔位置的匹配笛卡尔位置；和命令所述驱动机构将所述终端关节致动到所述从工作空间中的匹配笛卡尔位置。

根据第五方面，提供了一种内窥镜检查系统的内窥镜检查手术器械控制器，该内窥镜检查系统包括内窥镜检查手术器械，该内窥镜检查手术器械包括驱动机构；以及由驱动机构致动的终端关节，该终端关节设置在内窥镜检查手术器械的远端；内窥镜检查系统还包括：与驱动机构电连通的输入装置，其中，输入装置的移动引起终端关节的致动，内窥镜检查手术器械控制器包括：至少一个处理器；和至少一个存储器，所述至少一个存储器包括计算机程序代码，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使内窥镜检查手术器械控制器至少：在从工作空间内创建移动跟踪器，所述从工作空间提供能够在其中致动所述终端关节的边界，所述移动跟踪器被配置为响应于所述输入装置被移动而通过在所述从工作空间内移位来跟踪所述输入装置；检测由所述输入装置的移动产生的信号；将所述移动跟踪器移位到所述从工作空间内的笛卡尔位置，其中移位的距离取决于所述输入装置移动之前和之后所述输入装置在主工作空间内的笛卡尔位置，所述主工作空间提供能够在其中移动所述输入装置的边界；和在移位之后命令所述驱动机构将所述终端关节致动到所述移动跟踪器在所述从工作空间中的笛卡尔位置。

根据第六方面，提供了一种用于耦接电机轴以致动内窥镜检查手术器械的绳索的适配器，该适配器包括：壳体；转筒，绳索缠绕在转筒上，转筒可旋转地附接到壳体；以及能量存储机构，布置成对转筒施加扭矩。

根据第七方面，提供了一种输送内窥镜对接站，包括：基座，具有用于安装输送内窥镜的内窥镜附接表面，所述基座还具有用于安装驱动机构以致动由输送内窥镜承载的机器人构件的驱动机构附接表面；以及平台，基座可旋转地附接到平台。

附图说明

从以下书面描述，仅通过示例并结合附图，本发明的示例实施例将对于本领域普通技术人员更好地理解和显而易见。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本发明的原理上，其中：

图1是提供内窥镜检查系统的透视图的示意图。

图2是图1的内窥镜检查系统的从系统的示意图。

图3A和3B各自示出了图1的内窥镜检查系统的内窥镜检查手术器械的一部分的示意图。

图4A示出了描绘操作图1的内窥镜检查系统的驱动电机和跟随电机的步骤的流程图。

图4B示出了图4A的流程图的修改。

图5A示出了当操作图1的内窥镜检查系统的驱动电机和跟随电机以将关节布置致动到命令的位置时施加到它们中的每一个的命令的位置轨迹。

图5B示出了当操作图1的内窥镜检查系统的驱动电机和跟随电机以将关节布置致动到命令的位置时施加到它们中的每一个的命令的位置轨迹。

图6示出了位于图1的内窥镜检查系统的主部分处的输入装置的透视图。

图7和8各自示出了图1的内窥镜检查系统的部件的示意图，当将输入装置处的移动转换成图1的内窥镜检查系统的机器人构件的特定关节的移动时，内窥镜检查手术器械控制器与该部件进行通信。

图9示出了图1的内窥镜检查系统的驱动机构中的一个或多个驱动电机的扭矩极限相对于穿透深度的曲线图。

图10示出了转筒，图1的内窥镜检查系统的内窥镜检查手术器械的绳索围绕该转筒缠绕。

图11A示出了使用转筒致动执行器的实施方式的示意图，其中不存在图10的转筒的能量存储机构。

图11B示出了使用转筒致动执行器的实施方式的示意图，其中存在图10的转筒的能量存储机构。

图12示出了图1的内窥镜检查系统的输送内窥镜对接站的侧视图。

图13示出了图1的内窥镜检查系统的输送内窥镜对接站的透视图。

图14示出了具有可见位置指示器特征的两个内窥镜检查设备的透视图。

具体实施方式

在以下描述中，参考附图描述了各种实施例，其中相同的附图标记在不同视图中通常指代相同的部分。

图1是提供内窥镜检查系统10的透视图的示意图。内窥镜检查系统10具有主或主侧部分100和从或从侧部分200，主或主侧部分100具有主侧元件，从或从侧部分200具有从侧元件。

图2是图1的内窥镜检查系统10的从系统200的示意图。从系统200具有患者侧推车、支架或机架202，其配置用于承载至少一些从系统元件。患者侧推车202具有对接站500，输送内窥镜320可以被拆卸(例如，安装/对接和解除安装/解除对接)到对接站500。患者侧推车202通常包括轮子204，以促进从系统200的轻松便携性和容易定位。

参考图1和2，主部分100和从部分200被配置成彼此进行信号通信，使得主部分100可以向从系统200发出命令，并且从系统200可以响应于主部分100输入精确地控制、调遣、操纵、定位和/或操作(a)由从部分200的输送内窥镜320承载或支撑的一组机器人构件410，该输送内窥镜320具有柔性细长轴；(b)由输送内窥镜320承载或支撑的成像内窥镜或成像探针构件；以及(c)用于手术程序的探针，手术程序例如切口、解剖和/或止血，通过电烙(使用电烙术)或激光作用(使用激光)中的一个或多个，其中连接到探针的电线由输送内窥镜320承载或支撑。

机器人构件410指的是包括比如可以抓取和提升组织的臂或夹持器的执行器的设备。这些执行器还包括用于解剖组织或用于止血的电烙术探针。臂或夹持器的致动由绳索引起，其中两个绳索在图3A和3B中示出，使用附图标记302和304表示。

图3A和3B各自示出了内窥镜检查手术器械300的一部分的示意图。内窥镜检查手术器械300包括驱动电机308、跟随电机310、关节布置306和绳索对302和304。驱动电机308和跟随电机310设置在内窥镜检查手术器械的近端，而关节布置306定位于内窥镜检查手术器械300的远端。驱动电机308和跟随电机310可从内窥镜检查手术器械300拆卸。

关节布置306可以是一批关节部段，它们彼此机械连接，使得一个关节部段的致动导致一个或多个其他关节部段的致动。关节布置306提供图2的机器人构件410的关节，由此每个关节为机器人构件410提供移动自由度。因此，关节布置306的致动导致机器人构件410的执行器(例如其臂、夹持器或电烙术探针)的移动，允许机器人构件410抓取和/或切割组织。

绳索对的每个绳索302和304由柔性细长护套312封闭。绳索对包括牵拉绳索304和推动绳索302。牵拉绳索304和推动绳索302中的每一个可以通过适于将驱动电机308和跟随电机310耦接到关节布置306的缆或任何其它线来实现。牵拉绳索304将驱动电机308耦接到关节布置306，而推动绳索302将跟随电机310耦接到关节布置306。

在远端，每个绳索302和304固定到关节布置306。例如，如果推动绳索302和牵拉绳索304由单件实现，则推动绳索302和牵拉绳索304的远端通过缠绕在关节布置306周围而固定。或者，如果推动绳索302和牵拉绳索304由分开的绳索实现，则它们的远端通过锚固到关节布置306而固定。

在近端，每个绳索302和304连接到跟随电机310和驱动电机308，使得关节布置306通过驱动电机308收回牵拉绳索304并且跟随电机释放推动绳索302而被致动。例如，这可以通过驱动电机308的轴旋转与其连接的转筒以绕转筒缠绕牵拉绳索304来实现。类似地，跟随电机310的轴旋转与其连接的转筒，以绕转筒解绕推动绳索302。

驱动电机308、跟随电机310、牵拉绳索304和推动绳索302由于它们在致动关节布置306的阶段期间的相应目的而被这样称呼。为了在关节布置306致动的每个阶段期间高效地控制远端关节布置306的移动，电机308,310中的一个张紧其相应的耦接绳索304,302，而另一个电机通过释放其相应耦接的绳索来解除张力。引起张力的电机称为驱动电机，而解除张力的电机称为跟随电机。由于绳索张力是由驱动电机牵拉绳索实现的，牵拉关节布置306的绳索被称为牵拉绳索。另一方面，由于绳索张力的解除是通过跟随电机推动绳索实现的，因此推动关节布置306的绳索被称为推动绳索。

因此可以理解，电机308和310将在驱动电机和跟随电机之间交替，而在关节布置306致动的不同阶段期间，绳索304和302将从作为牵拉绳索和推动绳索交替。例如，图3A描绘了关节布置306逆时针旋转的阶段，而图3B描绘了关节布置306顺时针旋转的阶段。图3A中的驱动电机308切换到图3B中的跟随电机310，而图3A中的跟随电机310切换到图3B中的驱动电机308。图3A中的牵拉绳索304切换到图3B中的推动绳索302，而图3A中的推动绳索302切换到图3B中的牵拉绳索304。

提供内窥镜检查手术器械控制器314，用于控制驱动电机308和跟随电机310的操作。内窥镜检查手术器械控制器314可以与图1的内窥镜检查系统10成一体或分开。内窥镜检查手术器械控制器314可以通过通用计算机或与图1的内窥镜检查系统10集成的专门设计的工作站实现，其中内窥镜检查手术器械300是图1的内窥镜检查系统10的部件。内窥镜检查手术器械控制器314具有至少一个处理器316和至少一个存储器318，其中存储器318存储在操作驱动电机308和跟随电机310时处理器316执行的计算机程序代码。内窥镜检查手术器械控制器314包括输入端口(未示出)以接收提供关节布置306将被致动到的位置的命令，以及接收器模块(未示出)以从输入端口获得接收的命令以供处理器316分析。内窥镜检查手术器械控制器314还包括发送器模块(未示出)，以引导(direct)指令从而操作驱动电机308、跟随电机310或两者，以使关节布置306到达命令的位置和输出端口(未示出)，以将这些指令传递给驱动电机308、跟随电机310或两者。接收器模块和发送器模块可以是硬件部件或由软件实现。

内窥镜检查手术器械控制器314控制驱动电机308和跟随电机310的操作，以保持牵拉绳索304、推动绳索302或两者的张力。当关节布置306被致动时，必须保持牵拉绳索304、推动绳索302或两者中的最佳张力。牵拉绳索304中的最佳张力可以与推动绳索302中的最佳张力不同。这涉及跟随电机310阻碍推动绳索302的释放，使得由驱动电机308收回牵拉绳索304产生的张力被保持。阻碍推动绳索302的释放还抑制远侧关节布置306通过驱动电机308的操作被致动到命令的位置，而推动绳索302的过度释放引入绳索松弛。因此，在控制驱动电机308和跟随电机310的操作时，内窥镜检查手术器械控制器314必须识别用于在寻求通过内窥镜检查手术器械控制器314将关节布置306致动到期望的位置或命令的位置时指示驱动电机308、跟随电机310或两者的一组最佳操作参数。

一种现有方法是使两个电机308和310同步，使得从内窥镜检查手术器械控制器314的角度看，它们就像只有一个电机一样操作。图4A示出了描绘该现有方法的步骤的流程图。

在步骤402中，由内窥镜检查手术器械控制器314计算电机(即，跟随电机310或驱动电机308)需要执行以将关节布置306致动到期望位置的控制参数。例如，该控制参数可以是驱动电机308的电机轴必须经历10转以使关节布置306旋转10°。该参数然后变为参考位置，例如，该参考位置用监测电机操作的编码器的编码器计数来表示，编码器计数基于寻求将关节布置306致动到期望的位置的关节空间或笛卡尔空间中的位置命令。

在步骤404中，内窥镜检查手术器械控制器314(参见图3A和3B)向驱动电机308和跟随电机310发送包含计算的参考位置的指令。然而，当驱动电机308和跟随电机310寻求执行接收的参考位置时，由于在牵拉绳索304和推动绳索302处经受不同的动力学，不会发生完全同步。即，牵拉动作需要比释放动作更多的电机扭矩，因此驱动电机308移动得比跟随电机310慢。此外，如果内窥镜检查手术器械300的远端受到约束，则由于耦接到关节布置306的执行器被关节布置306中达到机械极限的物体或关节阻挡，驱动电机308移动的甚至更慢，因为它需要拉伸牵拉绳索304以进一步牵拉。另一个缺点是，即使当驱动电机308达到扭矩极限并且在命令的参考位置之前停止时，跟随电机310继续到命令的参考移动并且保持释放推动绳索302。这些因素产生不必要的绳索松弛。

内窥镜检查手术器械控制器314通过采用图4B中所示的流程图所形成的方法解决了图4A中所示的方法的不足。参考图3A和3B以及图5A和5B解释图4B的流程图。

内窥镜检查手术器械控制器314的处理器316执行存储在存储器318中的计算机程序代码，该计算机程序代码使得内窥镜检查手术器械控制器314确立在牵拉绳索304处发生的位移范围，在该位移范围内牵拉绳索304由于被驱动电机308收回而经受最大张力。该位移范围落入当牵拉关节布置306以致动到命令的位置时牵拉绳索304行进的距离或者被驱动电机308收回的牵拉绳索304的长度。该位移范围也可以用编码器计数表示。

在一种实施方式中，该位移范围开始于当驱动电机308开始操作以牵拉关节布置306时并结束于当关节布置306到达其命令的位置时。该位移范围506在图5B中示出为对应于0(零)与由驱动电机308执行的命令的位置轨迹的峰值之间的范围。

在另一种实施方式中，该位移范围在达到跟随电机310的阈值的点附近开始，并且在关节布置306到达其命令的位置时结束。跟随电机310的该阈值是在绳索松弛发生之前跟随电机310释放的推动绳索302的所计算的量，绳索松弛可能导致推动绳索302在连接到跟随电机310的轴的转筒的凹槽之间跳跃。该位移范围504在图5A中示出为对应于C(其为由跟随电机310进一步释放推动绳索302会引起绳索松弛的阈值)与由驱动电机308执行的命令的位置轨迹的峰值之间的范围。

在图4B的流程图的步骤408中确立的位移范围，以及电机需要执行以将关节布置306致动到期望位置的控制参数由内窥镜检查手术器械控制器314计算。类似于图4A的流程图中的步骤402，该参数然后变为参考位置，例如，该参考位置用监测电机操作的编码器的编码器计数来表示，该编码器计数基于寻求将关节布置306致动到期望位置的关节空间或笛卡尔空间中的位置命令。

与图4A的流程图的步骤402相比，参考位置在图4B的流程图的步骤409中仅被发送到驱动电机308。在驱动电机308接收到参考位置的情况下，驱动电机308被告知牵拉绳索304要收回以将关节布置306致动到命令的位置长度。不是将参考位置发送到跟随电机310，而是在步骤412中将驱动电机308的当前位置的成比例程度(scaled extent)发送到跟随电机310。这有效地使跟随电机310跟踪驱动电机308，持续至少驱动电机308操作的间隔。如下提供步骤412的其他细节。

当内窥镜检查手术器械控制器314接收使得驱动电机308收回落在位移范围内的牵拉绳索304的长度的命令时，发生跟随电机310跟踪驱动电机308(参考图5A中的附图标记504和图5B中的附图标记506)。当接收到这样的命令时，内窥镜检查手术器械控制器314指示跟随电机310限制推动绳索302的释放。由跟随电机310释放的推动绳索302的长度小于位移范围内由驱动电机308收回的牵拉绳索304的长度，导致在由牵拉绳索304的延伸引起的牵拉绳索304中经受张力。

由跟随电机310释放的推动绳索302的长度小于由驱动电机308收回的牵拉绳索304的长度发生在关节布置306被致动到其命令的位置的操作窗中。也就是说，在操作驱动电机308和跟随电机310以将关节布置306致动到其命令的位置的整个持续时间内，驱动电机308经历比跟随电机310更高的编码器计数。这通过以下方式实现：例如通过驱动电机308的电机轴比跟随电机310的电机轴旋转更多而使驱动电机308比跟随电机310行进得更远，以防止不必要的绳索松弛。

然而，在该操作窗期间，存在牵拉绳索304的位移与推动绳索302的位移大致相同的时段，即，收回与释放大致相同。这发生在图5A所示的实施方式中。

图5A示出了根据使由跟随电机310释放的推动绳索302的长度小于由驱动电机308收回的牵拉绳索304的长度的第一实施方式，当操作驱动电机308和跟随电机310以将关节布置306致动到命令的位置时，施加到驱动电机308和跟随电机310中的每一个的命令的位置轨迹。这些轨迹绘制在命令的电机位置相对于时间的曲线图中。

应当理解，曲线508,510中的哪一个表示驱动电机308或跟随电机310取决于阶段514,516。在阶段514期间，曲线508表示驱动电机308的命令的位置轨迹，而曲线510表示跟随电机310的命令的位置轨迹。在下一阶段516期间，曲线510表示驱动电机308的命令的位置轨迹，而曲线508表示跟随电机310的命令的位置轨迹。

在驱动电机308和跟随电机310的操作的至少一部分期间，内窥镜检查手术器械控制器314指示跟随电机310使被释放的推动绳索302的长度根据与由驱动电机308收回的牵拉绳索304比较的比例因子。该部分512由附图标记512表示。在该部分512期间，驱动电机308和跟随电机310被同步到驱动电机308大致行进与跟随电机310相比量相同的程度，因此比例因子为1。

在该部分512期间，由内窥镜检查手术器械控制器314接收的指令将被内窥镜检查手术器械控制器314识别为使得驱动电机310收回落在位移范围504之外的牵拉绳索304的长度的命令。因此，在内窥镜检查手术器械控制器314接收使得驱动电机308收回落入位移范围504内的牵拉绳索304的长度的命令之前，驱动电机308和跟随电机310被操作成使得收回的牵拉绳索304的长度与释放的推动绳索302的长度大致相同。然而，在接收该命令之后，然后指示跟随电机310以防止在图5A的位移范围504上发生的推动绳索302的释放，参见指示跟随电机310停止的曲线508和510的圆圈部分518。

内窥镜检查手术器械控制器314向跟随电机310提供的用于限制推动绳索302在位移范围504上的释放的指令防止绳索松弛。在没有这种限制的情况下，推动绳索302的连续释放导致绳索松弛，这可导致推动绳索302的近端缠绕在连接到跟随电机310的轴的转筒的凹槽周围以在凹槽之间跳跃。因此，通过图5A的实施方式防止了凹槽之间的这种跳跃，这限制了跟随电机310的移动范围，其中该限制一直到防止跟随电机310释放推动绳索302的程度。

在跟随电机310具有耦接到转筒的轴的实施方式中，其中推动绳索302缠绕在转筒上，如果转筒在释放方向上的半转移动开始产生绳索松弛，则计算阈值C,-C(如图5A所示)，其对应于跟随电机310轴的半转的旋转。该阈值C,-C用于限制跟随电机310的行进长度，以防止牵拉绳索304在上述情况中跳跃。当由驱动电机308接收的命令的位置轨迹超过阈值C,-C时，跟随电机310的命令的位置轨迹将被截断为阈值C,-C。

图5B示出了根据使由跟随电机310释放的推动绳索302的长度小于由驱动电机308收回的牵拉绳索304的长度的第二实施方式，当操作驱动电机308和跟随电机310以将关节布置306致动到命令的位置时，施加到驱动电机308和跟随电机310中的每一个的命令的位置轨迹。这些轨迹绘制在命令的电机位置相对于时间的曲线图中。

类似于图5A，应当理解，图5B的曲线524,526中的哪一个表示驱动电机308或跟随电机310取决于阶段520,522。在阶段520期间，曲线524表示驱动电机308的命令的位置轨迹，而曲线526表示跟随电机310的命令的位置轨迹。在下一阶段522期间，曲线526表示驱动电机308的命令的位置轨迹，而曲线524表示跟随电机310的命令的位置轨迹。

类似于图5A，在驱动电机308和跟随电机310的操作的至少一部分期间，内窥镜检查手术器械控制器314指示跟随电机310使被释放的推动绳索302的长度根据与由驱动电机308收回的牵拉绳索304比较的比例因子。然而，在图5B中，该部分覆盖了驱动电机308和跟随电机310的整个操作持续时间。比例因子可以替代地应用于驱动电机308，使得收回的牵拉绳索304的长度是所释放的推动绳索302的长度的倍数，其大于1。

因此，在图5B的实施方式中，当驱动电机308开始收回牵拉绳索304时，位移范围506开始。即，当根据图5B操作内窥镜检查手术器械控制器314时，内窥镜检查手术器械控制器314接收当关节布置306的致动开始时，使得驱动电机308收回落在位移范围506内的牵拉绳索304的长度的命令。这与图5A的实施方式形成对比，在图5A的实施方式中，仅在驱动电机308已经将牵拉绳索304收回对应于图5A中所示的部分512的长度之后才接收该命令。

由跟随电机310释放的推动绳索302的长度与由驱动电机308收回的牵拉绳索304的长度相比成比例。然而，与图5A相比，成比例应用于驱动电机308和跟随电机310的操作的整个持续时间上。

对于长而柔性的手术器械，当关节布置306的远端处没有传感器时，估计耦接到关节布置306的远端的末端执行器的准确位置是具有挑战性的。此外，远端的高有效载荷比高精度更关键。这是因为即使末端执行器像用户希望的那样精确地移动，如果没有足够的有效载荷，用户也不能通过抓取和提升来执行操纵组织的任务。

为了解决这些挑战并实现最大有效载荷，图5B的实施方式使驱动电机308尽可能用力地牵拉牵拉绳索304，同时通过跟随电机310释放推动绳索302来解除张力，而不会产生松弛。图5B的实施方式通过向两个电机应用不同的比例因子来这样做，即，用于驱动电机308的较大比例因子以实现高有效载荷和用于跟随电机310的较小比例因子以避免绳索松弛。可以通过考虑电机扭矩极限来选择更大的比例因子。选择比例因子的一种方法是当命令驱动电机308的最大参考位置时，驱动电机308刚好达到扭矩极限。可以将较小的比例因子选择成使得当命令跟随电机310的最大参考位置时，跟随电机310刚好达到C(或-C，取决于移动方向)的位置阈值。

在图5A和5B的两种实施方式中，内窥镜检查手术器械控制器314还被配置为检测驱动电机308的停止。这发生在各个阶段中发生的曲线508,510,524和526的峰值处，曲线中每一个表示驱动电机308。每个峰值在位移范围504,506内确立一个点，在该点牵拉绳索304经受最大张力。

图6示出了位于内窥镜检查系统10(参见图1)的主部分100处的输入装置602的透视图。输入装置602允许通过控制一个或多个关节或机器人构件410的关节布置的致动来对机器人构件410(参见图2)进行移动控制。参考图3A和3B，当这些输入装置602移动时，它们向内窥镜检查手术器械控制器314提供命令信号，该内窥镜检查手术器械控制器314操作驱动电机308和跟随电机310以致动关节布置306。

输入装置602和机器人构件的关节形成主从遥操作系统。当移动学上相同或等效的装置用于主从遥操作系统时，可以容易地实现从主操纵器的一个关节映射到从操纵器的对应关节的简单控制器。然而，当使用移动学上不相似的装置(例如输入装置602和机器人构件410的关节)时，主操纵器(即输入装置602)的工作空间和从操纵器(即机器人构件410的关节)的工作空间的尺寸和形状不同。

对于移动学上简单的装置，即具有低自由度(DOF)的操纵器，很容易在两个工作空间之间进行映射。对于较高DOF的操纵器，映射并不简单。当使用逆移动学时复杂度增加，逆移动学中需要逆向计算三维(3D)空间中的主操纵器的期望位置和取向以重建具有或不具有遥操作成比例的从操纵器的相同位置和取向。

内窥镜检查手术器械控制器314通过如下面参考图7和8所述确保命令的姿态处于从操纵器的工作空间中来解决这种逆移动学问题。

图7和图8中的每一个是图1的内窥镜检查系统10的部件的示意图，当将输入装置602处的移动转换成每个机器人构件410的特定关节的移动时，内窥镜检查手术器械控制器314与该部件进行通信。这些部件是内窥镜检查手术器械700，其具有驱动机构708和由驱动机构708致动的终端关节706；和输入装置602。

驱动机构708可移除地耦接到内窥镜检查手术器械700的近端，而终端关节706设置在内窥镜检查手术器械700的远端。驱动机构708包括通过绳索耦接到终端关节706的一个或多个电机或致动器和致动终端关节706所属的关节布置中每个其他关节的一个或多个电机或致动器。因此，该驱动机构708可包括图3A和3B的电机308,310和绳索302,304。在另一种实施方式中，驱动机构708可以仅使用一个电机来致动每个终端关节706。终端关节706是机器人构件410的耦接执行器的关节，执行器是手术工具，例如臂、夹持器或电烙术探针。

输入装置602与驱动机构708电连通，由此输入装置602的移动引起终端关节的致动。如上所述，输入装置602位于内窥镜检查系统10的主部分100处。

在图7的实施方式中，主工作空间被透射到从工作空间上。这是通过以下方式实现的。

内窥镜检查手术器械控制器314的存储器318和处理器316被配置成使得内窥镜检查手术器械控制器314检测由输入装置602的移动产生的信号730。信号730提供输入装置已经移动到的主工作空间750中的笛卡尔位置。该主工作空间750提供输入装置602可以在其中移动的边界，即主工作空间存储输入装置602的所有可能位置。

由内窥镜检查手术器械控制器314从信号730中提取的所接收的笛卡尔位置针对下述进行处理：包括主工作空间750的笛卡尔位置的数据库(未示出)；提供可以在其中致动终端关节706的边界的从工作空间752的笛卡尔位置；以及映射表(未示出)，其将主工作空间750中的每个笛卡尔位置映射(参见附图标记756)到从工作空间752中的至少一个笛卡尔位置。

针对数据库的处理是使内窥镜检查手术器械控制器314将命令发送到驱动机构708以对应于检测到的输入装置602的移动来致动终端关节706。由映射表提供终端关节706的对应移动的程度，因为主工作空间750中的每个笛卡尔位置到从工作空间752中的至少一个笛卡尔位置的映射用于为输入装置602的每个位置提供终端关节706的位置。因此确立了从主工作空间750到从工作空间752的唯一映射。

因此，在针对数据库处理输入装置602的所接收的笛卡尔位置之后，确定从工作空间752中对于所接收的笛卡尔位置的匹配笛卡尔位置。然后，内窥镜检查手术器械控制器314命令驱动机构708将终端关节706致动到从工作空间752中的匹配笛卡尔位置。

由于主工作空间750具有比从工作空间752更大的体积，因此从主工作空间750到从工作空间752的映射是满射的；主工作空间750中的每个点是从工作空间752中的至少一个点的值。即，主工作空间750中的多个笛卡尔位置被映射到从工作空间752中的笛卡尔位置。

在从工作空间752中的主工作空间750中的多个笛卡尔位置被映射到的笛卡尔位置为主工作空间750中的多个笛卡尔位置中的每一个在从工作空间752中提供了最接近的匹配笛卡尔位置。这允许对于输入装置602所位于的主工作空间750中的任何点找到从工作空间752上的最近点，从而将输入装置602所位于的主工作空间750中的点投射到从工作空间752上的这个最近点。这样的透射遵循方程：

以使得q＝f(p)并且min|q-p|

其中p和q在主和从工作空间中的位置750,752，并且P和Q分别是主工作空间750和从工作空间752，并且f是在p和q之间的最小距离的条件下将点从集合P映射到集合Q的函数。

因此，在将主工作空间750中的点映射到从工作空间752中的点时，考虑主工作空间750中的位置p与从工作空间752中的位置q之间的距离。在一个实施方式中，它是从工作空间752中的笛卡尔位置，该笛卡尔位置最接近主工作空间750中的笛卡尔位置，主工作空间750中的该笛卡尔位置映射到从工作空间752中的该笛卡尔位置。也就是说，当从工作空间750拟合到主工作空间750中时，主工作空间750中的笛卡尔位置与从工作空间752中的最接近的笛卡尔位置匹配。

在图8的实施方式中，输入装置602的操作与始终在从工作空间内移动的代理(proxy)相关联。这是通过以下方式实现的。

内窥镜检查手术器械控制器314的存储器318和处理器316被配置成使得内窥镜检查手术器械控制器314在提供在其中可以致动终端关节706的边界的从工作空间762内创建移动跟踪器770。移动跟踪器770被配置为响应于输入装置602被移动而通过在从工作空间762内移位来跟踪输入装置602。类似于图7，从工作空间762存储终端关节706的所有可能位置。

然后，内窥镜检查手术器械控制器314检测由输入装置602的移动产生的信号。当检测到输入装置602的移动时，移动跟踪器770被移位到从工作空间762内的笛卡尔位置，其中移位的距离取决于输入装置602移动之前和之后输入装置602在主工作空间760内的笛卡尔位置。类似于图7，主工作空间760提供输入装置602可在其中移动的边界，即，主工作空间760存储输入装置602的所有可能位置。

移动跟踪器770移位的距离取决于输入装置602相对于移动跟踪器770的笛卡尔位置的笛卡尔位置。

例如，如果主操纵器(即输入装置602)在从工作空间762内移动，则情景850将发生，其中移动跟踪器770的位置和取向与主操纵器的位置和取向匹配，如输入装置602的笛卡尔位置与移动跟踪器770的笛卡尔位置一致所示。也就是说，当输入装置602在从工作空间762内移动时，移动跟踪器770将沿循主位置而不被任何障碍物阻挡，因此移动大致与输入装置602相同的距离。

情景880在输入装置602从从工作空间762走出时发生。由于移动跟踪器770跟踪输入装置602，移动跟踪器770被输入装置602拖动，但保持在从工作空间762内。在该情景中，移动跟踪器770与输入装置602相比移位较少。

因此，移动跟踪器770总是被限制在从工作空间762内，其中对于输入装置602在主工作空间760中的任何移动，将始终存在对终端关节70至少一定程度的致动。

内窥镜检查手术器械控制器314命令驱动机构708在移位后将终端关节706致动到从工作空间中的移动跟踪器的笛卡尔位置。

与专注于减少时间延迟的影响并测试低DOF系统的现有技术相比，从工作空间762和主工作空间760是更高DOF的系统。

在高DOF系统中，耦接到终端关节706(或图3A和3B的情形中的关节布置306)的远端的末端执行器的取向是要解决的另一个逆移动学参数。内窥镜检查手术器械控制器314通过被配置为下述来解决该参数：使输入装置602的取向与关节布置306或终端关节706的取向同步，使得输入装置602的取向的改变导致关节布置306或终端关节706的取向的对应变化。该方法是固定输入装置602与关节布置306或终端关节之间的取向的直接映射。

可以在执行参考图7描述的透射技术之前或者在执行参考图8描述的代理技术之前完成同步。

在图7的情况下，终端关节706的取向首先固定到输入装置602的取向。然后，基于输入装置602的命令的取向计算从工作空间752。除非从工作空间752不能针对输入装置602的特定取向计算，针对输入装置602的每个取向位置计算从工作空间752。

在图8的情况下，基于输入装置602的命令的取向计算从工作空间752。当输入装置602在从工作空间752内移动时，移动跟踪器770的位置和取向与输入装置602的位置和取向匹配。一旦输入装置602从从工作空间752走出，移动跟踪器770被输入装置602拖动，但保持在从工作空间752内。

内窥镜检查手术器械控制器314还被配置为在创建移动跟踪器770时询问其中存储从工作空间762和主工作空间760的数据库。内窥镜检查手术器械控制器314还在配置移动跟踪器770以跟踪输入装置602时将输入装置602链接到移动跟踪器770，该链接使移动跟踪器770被输入装置602的移动拖动。当输入装置602在从工作空间762外部的主工作空间760的区域内移动时，移动跟踪器770移动到从工作空间762的周边或沿着工作空间762的周边移动。

对于图7和8两者，主工作空间750,760的笛卡尔位置和从工作空间752,762的笛卡尔位置提供三维空间中的位置。主工作空间750,760具有比从工作空间752,762的体积更大的体积。

在没有任何物理约束的情况下，用户将不会意识到从工作空间752,762的边界，并且可能在主工作空间750,760的远离从工作空间752,762的区域中操作输入装置602。当用户改变输入装置602的移动方向并且尝试从从工作空间752,762外部返回到从工作空间752,762内部时，这导致类似间隙(backlash)的效果，但是输入装置602的移动不会导致机器人构件410的任何移动。

虚拟夹具(fixture)可用于通过施加阻力来创建物理约束，该阻力可与主工作空间750,760中的输入装置602的笛卡尔位置与从工作空间752,762中的终端关节706的笛卡尔位置之间的距离成比例。这样的力可以基于简单的弹簧模型或阻尼器-弹簧模型。该虚拟夹具可以通过反馈力模块实现，该反馈力模块是内窥镜检查系统10(参见图1)的部件。反馈力模块提供终端关节706处于接近或超出从工作空间752,762的边界的笛卡尔位置的指示。反馈力模块耦接到输入装置602。反馈力模块用于通过被配置为产生阻力来创建物理约束，该阻力将输入装置602保持在主工作空间750,760的对应于从工作空间752,762的边界的内部的区域内。内窥镜检查手术器械控制器314进一步配置成将信号发送到反馈力模块以在输入装置602进一步移动到主工作空间750,760的对应于从工作空间752,762的边界的区域之外时增加阻力。

通过输入装置602传输的阻力对于用户来说是显而易见的。当阻力增加时，用户可能具有非常特定的采取动作的意图。例如，当用户在通过显示来自输送内窥镜320(参见图2)的视频图像的监视器604(参见图6)观察机器人构件401的移动的同时操作输入装置602时，监视器604中终端关节706的移动由于终端关节706的有限有效载荷而可能小于预期。为了增加终端关节706的移动，用户倾向于更多地移动输入装置602，而不管增加的阻力。

终端关节706的有效载荷直接与驱动机构708中的电机产生的扭矩量相关联。因此，感测的阻力或穿透深度可用于调节电机扭矩极限，其中，穿透深度是终端关节706的笛卡尔位置和主工作空间750,760的对应于从工作空间752,762的边界的区域的边界之间的距离的度量。

图9示出了驱动电机308或驱动机构708中的电机相对于穿透深度的扭矩极限的曲线图。驱动电机308或驱动机构708中的电机的扭矩极限反映了关节布置306或终端关节706的有效载荷。在正常状况下输出默认扭矩，其中关节布置306或终端关节706很好地到达从工作空间752,762内的任何地方或显示足够的有效载荷以执行必要的任务。参考图3A、3B和7，可以考虑电机308,310或驱动机构708可以产生的最大扭矩、绳索302,304的断裂强度等来设置最大可允许扭矩极限。

在运行中调节扭矩极限提供了几个优点。首先，通过使用小于在关节布置306或终端关节706处引起最大有效载荷的扭矩极限的扭矩极限，手术器械300的部件(例如绳索302,304)较少受到磨损和撕扯。这是因为只要关节布置306或终端关节706按照用户期望的方式移动，就不需要在手术器械300的远端处存在最大有效载荷。其次，对于在远端的关节布置306或终端关节706处的较多有效载荷，驱动电机308或驱动机构708需要尽可能地用力地牵拉。这使牵拉绳索304伸长，并且当驱动电机308或终端关节706改变移动方向时产生更多类似间隙的效果。因此，在正常操作下，当关节布置306或驱动机构708的远侧移动和有效载荷足以执行任务时，较少的类似间隙的效果和对手术器械300部件的磨损和撕扯是优选的。然而，如果电机308,310或驱动机构708的扭矩极限永久固定，则远侧有效载荷将是低的。因此，减少类似间隙的影响和增加远侧有效载荷是相互冲突的。被配置成响应于由反馈力模块产生的阻力的所计算的增加幅度来调节由驱动电机308或驱动机构708施加的扭矩极限以分别致动关节布置306或终端关节706的内窥镜检查手术器械控制器314，在管理当远侧有效载荷增加到最大可允许扭矩极限时所经受的类似间隙的效果的程度时允许取得平衡。当将虚拟弹簧用于反馈力模块时，可以如下计算阻力。首先，计算输入装置602的笛卡尔位置与从工作空间752,762的边界之间的距离的穿透深度x。然后通过F＝-k*x计算阻力F，其中k是虚拟弹簧的弹簧系数。

虽然图9示出了使用线性模型，但是应当理解，可以实现多项式模型。一旦它开始推入虚拟夹具，基于距离，它会不断增加扭矩极限，直到达到最大可允许扭矩极限。

图10示出了转筒1000，图1的内窥镜检查系统10的内窥镜检查手术器械的绳索1002围绕转筒1000缠绕。例如，在转筒1000由驱动电机308和跟随电机310中的一个致动时，图3A和3B中所示的牵拉绳索304或推动绳索302中的任一个可绕转筒1000缠绕。因此转筒1000可以是参考图3A和3B描述的内窥镜检查手术器械300的部件，或者它可以与另一内窥镜检查系统的内窥镜检查手术器械一起使用。

转筒1000可旋转地耦接到壳体，为简单起见未示出壳体。转筒1000通过位于转筒1000的每个端部的轴承1006可旋转地耦接到壳体。该壳体是适配器的一部分，为简单起见，该适配器也未示出。适配器可从电机箱拆卸，对于图3A和3B的内窥镜检查手术器械300，该电机箱包含驱动电机308和跟随电机310。因此，该适配器用于耦接电机轴以致动内窥镜检查手术器械(或缩短形式“器械”)的绳索。

对于机器人内窥镜检查系统，有利的是，在适配器所属的内窥镜检查手术器械可重复使用的情况下，适配器可操作地可以从内窥镜检查系统的其余部分拆卸以进行清洁和再处理；或者在单次使用内窥镜检查手术器械的情况下弃置。对于服务寿命小于内窥镜检查系统的其余部分的器械设计，将驱动致动器保持在内窥镜检查系统的其余部分内也是有利的，以便保持器械部分的成本低。

如参考图3A和3B所述，一对抵消绳索将力和移动从致动器传递到内窥镜检查手术器械的远侧尖端。在适配器与系统中的致动器分离之后，必须在绳索中保持一定程度的张力。对于每个自由度(DOF)具有多于一个致动器的器械设计，当器械与致动器分离时，绳索中的张力会丢失。一旦绳索中的张力丢失，绳索就会在器械内部缠绕，导致绳索损伤。

在WO2015142290中，通过实现锁定元件来解决这种绳索损伤，所述锁定元件在器械从致动器分离时自动接合以固定绳索的位置，从而保持分离时存在的任何张力。所述锁定元件包括摩擦或棘轮特征。然后，在将器械重新附接到致动器上时，所述锁定元件自动地机械地收回。

这样的锁定元件有两个主要缺点：

第一个缺点是，通过在分离时固定绳索位置，在分离时器械的远侧尖端被锁定在其当前位置。器械必须通过管腔才能到达医疗部位。如果器械的远侧尖端在分离时不是直的，或者如果远侧尖端的可致动元件(例如抓握钳口)突出超过管腔的直径，则将难以或甚至不可能从管腔移除器械。

第二个缺点是，在将器械安装到致动器上之前，用户可能在操作器械时无意地释放锁定元件，导致绳索张力的丢失和随后的绳索损伤。

参考图10，为了最小化或消除在每个DOF具有多于一个致动器的可拆卸器械设计中发生的绳索损伤，用于耦接电机轴以致动内窥镜检查手术器械的绳索1002的适配器包括布置成对转筒1000施加扭矩的能量存储机构1004。通过允许器械远侧尖端的被致动元件(例如末端执行器)保持松弛以便于器械通过其管腔插入和抽出，可以寻求消除现有技术的缺点。

能量存储机构1004可以包括当转筒1000由于将适配器从其致动器分离而引起的绳索1002中的张力释放而旋转时存储能量的任何装置。然后，能量存储机构1004通过在与使能量存储机构1004存储能量的方向相反的方向上施加力来试图耗散能量。

因此，当绳索1002中的张力释放导致转筒1000旋转以解绕绳索1002时，能量存储机构1004施加阻止绳索1002解绕的扭矩。即，能量存储机构1004被定位或布置成沿着将绳索1002缠绕在转筒1000上的方向施加扭矩。

图11A示出了不存在能量存储机构1004的实施方式的示意图。当适配器壳体转筒1100与其致动器分离时，张力的释放导致绳索1002变得松弛，因为在这些转筒1100中没有装置来阻止张力的释放。

另一方面，图11B示出了存在能量存储机构1004的实施方式的示意图。当适配器壳体转筒1000A，1000B与其致动器分离时，绳索1002通过由每个转筒1000A，1000B上的能量存储机构1004提供的扭矩保持足够张紧。因此绳索1002保持拉紧。应当理解，为了有效地预张紧绳索1002，能量存储机构1004被布置或定位在每个转筒1000A中，使得对转筒1000A施加的扭矩沿与对转筒1000B施加的扭矩相反的方向。因此，能量存储机构1004的添加减轻了绳索1002在内窥镜检查手术器械内的缠结。

回到图10，存在能量存储机构1004固定到转筒1000和适配器的壳体的几种方式。例如，能量存储机构1004的一端1004D耦接到转筒1000，并且能量存储机构1004的相对端1004H耦接到壳体。

类似地，能量存储机构1004有几个可能的位置。例如，能量存储机构1004设置在转筒1000的一部分周围。或者，能量存储机构1004设置在转筒1000的任一端。

在一种实施方式(未示出)中，能量存储机构1004是液压装置，其中由于适配器的分离而产生的绳索1002的解绕会对液压装置中的液压流体加压。然后，液压装置试图通过在与加压液压流体的方向相反的方向上施加力来释放该压力。

在另一种实施方式中，能量存储机构1004是弹性地柔韧的构件，其中由于适配器的分离而产生的绳索1002的解绕使弹性地柔韧的构件变形。然后，弹性地柔韧的构件通过在与引起变形的方向相反的方向上施加力来寻求恢复其原始形状。

在图10所示的实施方式中，能量存储机构1004是弹性地柔韧的构件的一种实现方式，即扭转弹簧。此外，图10中使用的扭转弹簧具有线圈配置。然而，诸如扁平螺旋、线圈或轴向扭曲的其他配置也是可能的。

转筒1000上的扭转弹簧设计成使得当内窥镜检查手术器械从其位于电机箱中的致动器拔出时，其提供最小的绳索张力以保持绳索1002有序缠绕在转筒1000周围。这是为了防止绳索1002从转筒1000跳下，当将器械从每个DOF双电机的系统中的电机箱拔出时，这可能导致缠结。

根据实验数据，由扭转弹簧施加在绳索1002上的最佳扭矩被确定为约0.5N至3N。如果由扭转弹簧施加的扭矩导致过高的预张紧力，则它将干扰通过例如图3A和3B的驱动电机308或跟随电机310对转筒1000的旋转。

此外，扭转弹簧被设计成在内窥镜检查手术器械移动范围内具有尽可能恒定的预张紧，其可以是转筒1000的0.25至2.0转，这取决于绳索1002行程和转筒1000的直径。为了实现低扭转常数，扭转弹簧被制造成具有几个线圈，导致高长细比(fineness ratio)。已经发现，至少14的长细比(参见附图标记1010)在转筒1000的移动范围内产生低扭转常数。

为了进一步促进绳索1000在转筒1000周围的有序缠绕，转筒1000具有至少一个凹槽1012，绳索1002接合凹槽1012。凹槽1012设置在转筒1000的一部分上。可选地，凹槽1012沿着转筒1000的直径延伸。在存在多个凹槽1012的情况下，例如图10中所示的情况，螺纹1014形成在转筒1000上。螺纹1014提供多个凹槽1012，绳索1002接合该多个凹槽1012。

在典型的内窥镜检查手术中，在插入阶段期间手持输送内窥镜(图2中所示的输送内窥镜320)，并且在内窥镜检查手术期间沿其细长轴线滚动输送内窥镜(或缩短形式“内窥镜”)以将其远端设置的摄像机的视图及其相邻的末端执行器定向成相对于医疗部位的优选取向。例如，在内窥镜粘膜下剥离手术中，通常的做法是在开始手术之前使内窥镜320绕其细长轴线旋转，直到待切除的组织位置沿着摄像机图像中的6点钟位置。在这样的手持阶段期间，将内窥镜操纵到期望的滚动取向是直截了当的。

然而，在到达期望的医疗部位之后和在将内窥镜定位在优选的滚动取向之后，当将内窥镜的近端和机器人构件附接到对接站时，需要时间来对齐手持式内窥镜和其支撑的机器人构件(参考在图2中示出的机器人构件410)。如果机器人构件不具有使其自身与内窥镜的滚动取向对齐的滚动取向自由度，则必须滚动内窥镜以匹配机器人构件的固定滚动取向。内窥镜的这种旋转导致内窥镜的优选的远侧滚动取向丧失。换句话说，在将内窥镜和机器人构件附接到对接站之后，内窥镜和机器人构件必须进一步在滚动取向上对齐。

为了解决上述问题，当前的机器人内窥镜检查系统利用夹具或助手将内窥镜构件的柔性细长轴沿着细长构件的中途保持在优选取向中，靠近其进入身体的位置。随后，用户可以扭转柔性细长轴的近端，以使内窥镜的近侧滚动取向与机器人构件的固定滚动取向对齐。

然而，这种技术有两个主要缺点。首先，内窥镜的柔性细长轴设计成绕其轴线在扭转上是刚性的，使得滚动移动和滚动扭矩可以从其近端准确地传递到其远端。因此，将滚动扭曲引入细长轴中会对细长构件增加相当大的应力，这可能损坏容纳在内部的部件，例如执行器、绳索等。其次，这种技术也引入临床风险。该技术在扭曲的细长轴中留下相当多的储存能量。如果不通过夹具或助手适当地固定细长轴的滚动取向，则它可能在滚动取向上剧烈滑动，导致内窥镜远端的突然且不受控制的滚动搅打。这种动作对患者可能是危险的，这取决于搅打时手术和活动的类型。

参考图2，对接站500防止在对接期间丢失优选的远侧尖端取向，并且没有现有系统中的上述扭转技术的缺点。内窥镜对接站500允许在对接期间机器人构件410的滚动取向与内窥镜320的滚动取向匹配。

图12示出了输送内窥镜对接站500的侧视图，而图13示出了根据示例实施例的图12的输送内窥镜对接站500的透视图。

输送内窥镜对接站500包括具有可旋转基座1204的平台1210，即，基座1204可旋转地耦接到平台1210。

基座1204具有用于安装输送内窥镜320的内窥镜附接表面1208。输送内窥镜320用于承载至少一个机器人构件410，包括轴1200和适配器1201。基座1204还具有驱动机构附接表面1207，用于安装驱动机构1260以致动由输送内窥镜320承载的机器人构件410。如果内窥镜附接表面1208是平面表面，则基座1204绕垂直于基座1204的内窥镜附接表面1208的平面的轴线1212可旋转地耦接。

基座1204包括支架1262，驱动机构1260的致动器组件耦接到支架1262。在图12中，致动器组件由致动器壳体1202实现，其包括多个致动器1203，致动器1203配置成致动至少一个机器人构件410。在图12和13中，致动器壳体1202和耦接到致动器壳体1202的适配器附接表面1206的适配器1201形成驱动机构1260的一部分。适配器1201用于将致动器1203中的至少一个耦接到机器人构件410。驱动机构1260的一部分(例如致动器壳体1202)可以与基座1204成一体，并且驱动机构1260的其余部分(例如适配器1201)可移除地附接到驱动机构1260的该一体化部分。

在将输送内窥镜320附接到内窥镜附接表面1208之后，可以将机器人构件410引入内窥镜320中以到达工作部位。在将机器人构件轴1200插入内窥镜320中之后，机器人构件适配器1201附接到适配器附接表面1206。在附接之后，机器人构件410和内窥镜320将作为一体化单元与基座1204一起旋转。换句话说，在手术期间基座1204的后续旋转将不会导致机器人构件410和内窥镜320之间的任何相对移动。机器人构件410和内窥镜320可以作为一个单元一起旋转到相对于医疗部位的期望的旋转对齐。

输送内窥镜对接站500还可包括旋转机构1252，其布置成促进基座1204相对于平台1210的旋转。旋转机构1252通过允许基座1204相对于平台1210平稳地旋转而促进旋转。旋转机构可以使用摩擦力减小元件实现1252，例如滚珠轴承装置、滚子轴承装置和润滑垫圈装置中的任何一个或多个。在图12所示的实施例中，旋转机构1252由滚珠轴承机构实现，以促进基座1204的旋转。

旋转机构1252设置在基座1204和平台1210之间。在图12所示的实施例中，旋转机构1252由两组滚珠轴承装置实现。其中一个滚珠轴承装置设置在基座1204和平台1210的一部分之间，该一部分邻近基座1204耦接到基座1204的驱动机构附接表面1206的位置。另一个滚珠轴承装置设置在基座1204和平台1210的一部分之间，该一部分邻近基座1204耦接到基座1204的内窥镜附接表面1208的位置。然而，应当理解，旋转机构1252可以仅通过单个滚珠轴承、滚子轴承或润滑垫圈装置沿着基座1204耦接到平台1210的一部分实现。因此，旋转机构1252可以设置在基座1204和与基座1204的驱动机构附接表面相邻的平台1210之间，基座1204和与基座1204的内窥镜附接表面相邻的平台1210之间，或这两种情况。

输送内窥镜对接站500可包括锁定机构1218，锁定机构1218布置成锁定基座1204相对于平台1210的旋转。锁定机构1218可包括电激活装置，例如制动衬块、夹具和闩锁以及拱顶装置，其配置成通过摩擦接合锁定基座1204，从而阻止基座1204的旋转。

锁定机构1218可以配置成在锁定机构1218电不活动时锁定基座1204。在一个实施方式中，锁定机构1218被设计成使得其默认阻止基座1204的旋转。当未操作锁定机构1218以释放基座1204以进行旋转时，发生该默认状态。通过适当地操作控制锁定机构1218的接口来实现基座1204的释放，由此锁定机构1218变为电活动的。该接口还可以被配置为如果锁定机构1218保持休眠一段时间则锁定基座1204。这通过防止基座1204的滚动取向在内窥镜检查手术期间无意地被移位而从临床风险角度确保安全性，因为基座1204的旋转仅在内窥镜检查手术时间的一小部分上发生。

在完成滚动取向对齐之后，用户可以激活锁定机构1218以锁定基座1204。在将内窥镜320的滚动取向与机器人构件410对齐(参见图2)之后，锁定机构1218可以被配置为自动锁定基座1204，使得如果从内窥镜检查系统10(见图1)移除电力，则不会发生基座1204的进一步旋转。

输送内窥镜对接站500包括将锁定机构1218耦接到基座1204的连接器1216。连接器可以是正时带装置、齿轮装置或臂连杆中的任何一种。在图12所示的实施例中，连接器1216由正时带装置实现，该正时带装置包括带和带轮装置。带轮装置包括至少两个正时带轮，带安装在所述正时带轮上。另外，连接器1216包括具有轴1220的齿轮1214，轴1220耦接到锁定机构1218，该带将锁定机构1218耦接到基座1204。

在内窥镜检查手术期间，旋转机器人构件以使其处于期望的位置。由于输送内窥镜320与连接到基座1204的驱动机构附接表面1206的适配器1201一起连接到基座1204的内窥镜附接表面1208，所以旋转机构用于调节输送内窥镜320的滚动，使其与机器人构件的滚动取向对齐。

在输送内窥镜320和适配器对接之后，在锁定机构1218的默认状态接合以锁定基座1204之前，可能存在输送内窥镜对接站500的无意旋转移动。当用户需要在手术程序之后将输送内窥镜320和适配器1201解锁到解锁状态时，也可能发生输送内窥镜对接站500的无意旋转移动。为了限制这种无意旋转，旋转机构可以包括阻尼机构1222，以将基座1204的旋转衰减到可接受的速度。阻尼机构1222可包括流体旋转阻尼器，其在一种实施方式中耦接到连接器1216，连接器1216将锁定机构1218耦接到基座1204，如图12所示。流体旋转阻尼器可包括流体，其中连接器1216的旋转由流体粘度控制和/或衰减。以这种方式，如果基座2014旋转被用户无意地解锁，则可以适当地控制输送内窥镜对接站500的旋转。

在其他实施例中，阻尼机构1222还可以包括可以控制输送内窥镜对接站500的旋转的其他类型的旋转阻尼器。其他旋转阻尼器的示例可以包括旋转摩擦盘布置、旋转摩擦齿条装置、气动旋转阻尼器和/或粘弹性旋转阻尼器中的任一个。此外，可以理解的是，基座1204的旋转惯性可足以衰减输送内窥镜对接站500的旋转，使得可以不需要阻尼机构。

另外，输送内窥镜对接站500可以包括手柄1222，手柄1222可以在内窥镜对接期间附接到致动器壳体1202，如图12所示。使手柄1222在输送内窥镜对接站500上并且非常接近用户可以允许在其解锁状态下更好地手动控制输送内窥镜对接站500。

穿过适配器1201的近端的中心的轴线可以与基座1204的旋转轴线1212对齐。这种垂直对齐通过输送内窥镜对接站500的离轴质心防止绕轴线1212的滚动力矩。即，如果输送内窥镜对接站500的质心不位于轴线1212上，则如果轴线1212不是垂直的，产生绕轴线1212的质心的旋转力矩。这种旋转力矩将导致基座1204的无意旋转。此外，垂直对齐的轴线1212将不会导致基座1204无意地绕垂直轴线1212旋转。

替代地，输送内窥镜对接站500的质心也可以基本上靠近轴线1212，使得任何剩余的滚动力矩不会导致输送内窥镜对接站500在解锁状态下的不可接受的搅打移动。

用于在体内实现医疗目的的机器人医疗工具被承载在输送内窥镜320内。机器人医疗工具具有细长构件，有时称为轴(比较图12的轴1200，具有近端和远端)。机器人构件(参见图2的机器人构件410)设置在细长构件的远端处，并且是通过切口、通过天然孔口或通过辅助引导管腔插入体内到达医疗部位的工具的一部分。轴1200可以是刚性的或柔性的。

由于通过切口、通过天然孔口或通过辅助引导管腔插入，机器人医疗工具通常至少具有滚动自由度和平移自由度。滚动自由度被定义为工具绕细长构件的纵向轴线的旋转。平移自由度被定义为工具沿细长构件的纵向轴线的移动。

为了使切口尺寸最小化或者为了利用小的天然孔口，用于控制机器人医疗工具的机器人致动器(比较图12的致动器1203)通常位于患者的外部。在使用外部致动器的情况下，通过调节近端的滚动位置和平移位置来控制细长构件的远端的滚动位置和平移位置。细长构件在滚动自由度方面不可能在扭转上完全刚性，从而由于细长构件绕其纵向轴线的扭曲而导致远端的滚动位置的误差。类似地，细长构件在平移自由度方面不可能完全刚性，从而由于细长构件沿其纵向轴线的压缩或拉伸而引起远端的平移位置的误差。

这些远端位置误差在以下条件下特别显著：当细长构件长或柔性时；在相对于切口、相对于天然孔口或相对于辅助管腔移动时当细长构件经受摩擦时，其中细长构件通过辅助管腔到达医疗部位；以及当较大的力由工具与其相互作用的组织施加在工具上以实现医疗目的时。

当一个自由度要在固定的预定位置保持一段时间时，远端位置误差对于用户来说是特别不希望的。这种情况的一个这样的示例涉及控制远端滚动取向位置，使得机器人工具移动方向对应于工具操作员指令的移动方向。例如，如果工具操作员命令机器人工具远侧末端在向上方向上的弯曲铰接，如果远端滚动取向有误差的话，远端的弯曲铰接方向可能向上并略微向左或向上并且稍微向右。这些误差使用户分心和沮丧。

远侧位置误差很重要的另一种情况涉及通过辅助引导管腔引入到医疗部位的器械。在这样的布置中，期望允许工具操作员在使用之前设置参考平移位置。如果工具在参考平移位置处没有完全从引导管腔中露出，则引导管腔可能干扰工具的操作，或者工具的操作可能损坏引导管腔。在具有一体的辅助引导管腔的胃肠内窥镜的情况下，引导管腔的远端位于一体的摄像机的视野之外。在这些情况下，工具操作员难以在设置参考平移位置时手动补偿远侧尖端平移误差。

目前有两种主要方法可以最小化远侧尖端位置误差。使远端位置误差最小化的第一种已知策略包括使细长构件尽可能地刚性，以使细长构件在滚动方向上的扭曲最小化，并使细长构件在平移方向上的压缩和拉伸最小化。然而，这种策略有几个缺点。当细长构件必须保持柔性以便沿着非直线路径到医疗部位时，可能无法使细长构件较为刚性。这通常是机器人工具到达敏感解剖结构周围的情况，或者是跟随身体的天然管腔的那些，如静脉系统，泌尿道，气道道或胃肠道。此外，较刚性的细长构件通常需要较大的外径，这可能使得进入医疗部位入口更具创伤性或困难。另外，较刚性的细长构件可能需要使用特殊材料或经济上不可行的特殊制造方法。

第二种已知策略包括使用包含至少一个传感器的控制系统来测量远端位置并且随着细长构件的近端的移动自动补偿远端位置误差(如WO2017048194中所公开)。这种方法有几个缺点。首先，传感器必须以高准确度检测器械远端的位置，以避免导致工具不受控制的移动的对位置的过度补偿或欠补偿。根据工具的功能和情况，器械的不受控制的移动对患者来说可能是非常危险的。其次，传感器必须可靠地检测器械远端的位置以便有用。即使在一小部分时间内错误地感测位置的传感器也将使用户感到沮丧。有许多问题使得可靠的位置感测变得困难。对于光学感测方法，被跟踪的位置目标可能被医疗环境中的材料(包括体液或固体)遮挡。磁和电磁位置感测方法必须排除由于电磁噪声环境引起的误差。特别是高压电烙术工具使得通过这些方法进行可靠的感测变得困难。最后，向工具添加传感器或传感器目标会增加内窥镜检查系统的成本。

通过使内窥镜检查设备具有设置在细长构件上的高度可见的位置指示器特征解决了上述缺点。这些可见位置指示器特征位于与内窥镜检查设备的远端充分相邻的位置。这些可见位置指示器特征在视觉上引导用户在滚动和平移自由度中的至少一个方面将工具对齐到的预定位置。

图14示出了根据示例实施例的具有这些可见位置指示器特征的两个内窥镜检查设备1400的透视图。每个内窥镜检查设备1400包括用于插入输送内窥镜(参见图12和13中所示的输送内窥镜320)的轴中的细长构件(未示出)和耦接到细长构件的远端的手术工具1402,1402a。手术工具1402,1402a在手术工具1402,1402a的相对端(即与手术工具1402,1402a耦接到细长构件的端部相对的端部)具有执行器1404,1404a。

可见特征1406,1406a设置在细长构件、手术工具1402,1402a或两者上。可见特征1406,1406a的位置相对于执行器1404,1404a的滚动取向固定，使得在使用期间可见特征1406,1406a的位置指示执行器1404,1404a的滚动取向。

可见特征1406,1406a是在视觉上可与可见特征1406,1406a所在的结构的其余部分区分开的任何物件。为了在视觉上可区分可见特征1406,1406a，在一种实施方式中，其仅占据细长构件的外表面的一部分区域或仅占据手术工具1402,1402a的外表面的一部分区域。为此，可见特征1406,1406a可以在沿着细长构件或手术工具1402或两者的长度的一部分上延伸。可见特征1406还可以在沿着细长构件或手术工具1402或两者的横截面周边的一部分上延伸。细长构件的外表面和手术工具1402,1402a的外表面的其余部分保持不变，并且与可见特征1406,1406a的独特性相比是没有特色的。

设置在细长构件或手术工具1402,1402a的外表面上的可见特征1406,1406a可以形成在细长构件的外表面或手术工具1402的外表面1402a的材料上，例如，通过激光打标、压花或表面纹理处理。或者，可见特征1406,1406a可以通过以下方式实现：施加添加剂，例如不可抹除着色剂；或者一个或多个层，每个层具有视觉上区别的特征，其固定到细长构件的外表面或手术工具1402,1402a的外表面上。

在制造期间，可见特征1406,1406a和执行器1404,1404a布置成处于预定的对齐，使得可见特征1406,1406a的位置相对于执行器1404,1404a的滚动取向固定。例如，执行器1404是具有两个臂的夹持器，每个臂间隔开180°。可见特征1406是纵向线，其沿着手术工具1402的外表面以与两个臂中的任一个90°地定位。如果在操作期间看到该纵向线，则它将提供执行器1404的取向的指示。执行器1404,1404a与可见特征1406,1406a一起旋转。

如果可见特征1406,1406a是执行器1404,1404a的滚动取向的指示器，则可见特征1406,1406a可以设置成邻近执行器1404,1404a；邻近细长构件耦接到手术工具1402,1402a的位置；或这两种情况。这是因为虽然执行器1404,1404a是可平移的，但是用于监视执行器1404,1404a的摄像机的位置是固定的。如果执行器1404,1404a远离摄像机平移，则可能不再从摄像机馈送的图像中清楚地看到执行器1404,1404a。在这种情况下，细长构件随后将处于摄像机视图中，由此邻近细长构件耦接到手术工具1402,1402a的位置设置的可见特征1406,1406a的位置随后将提供执行器1404,1404a的取向的指示。类似地，将可见特征1406,1406a相邻于执行器1404,1404a放置在执行器1404,1404a的尖端所面对的位置很重要的情形中提供了执行器1404,1404a的取向的指示。当执行器1404,1404a是电烙术探针时，即使电烙术探针处于摄像机视图中，也可能无法从摄像机清楚地看到其尖端。因此，邻近执行器1404,1404a设置的可见特征1406,1406a的位置将提供执行器1404,1404a的取向的指示。

上述摄像机给用户查看位置提供了与手术工具1402,1402a的远端充分相邻地设置的限定的用户视野，使得用户能够观察细长构件和/或手术工具1402,1402a的可见特征1406,1406a。在一个实施例中，摄像机可以附接到辅助引导管腔并且具有与引导管腔的远端偏移的固定位置和取向。用户视野可以是显示装置，例如位于用户附近的计算机屏幕。

当手术工具1402,1402a和执行器1404,1404a从细长构件的近端穿过到远端时，手术工具1402,1402a和执行器1404,1404a可以相对于细长构件滚离十度。换句话说，由于手术工具1402,1402a和执行器1404,1404a的柔性，难以确保手术工具和执行器在手动插入期间不被滚动或扭曲。当手术工具1402,1402a和执行器1404,1404a从细长构件的远端伸出时，设置在细长构件、手术工具1402,1402a或两者上的可见特征1406,1406a的位置提供手术工具1402,1402a和执行器1404,1404a相对于细长构件的滚动程度。

可见特征1406,1406a还可以用于向用户指示执行器1404,1404a在医疗部位处于正确的取向，以便有效地执行内窥镜检查程序。例如，执行器1404可以包括三个夹持臂，并且可见特征1406可以是与三个夹持臂中的一个相邻的红色标记。在执行内窥镜检查程序之前，用户要求该特定夹持臂在用户视野中以90度对齐。在夹持器臂延伸穿过细长构件之后，用户能够看到夹持器臂，但是在用户的视野中看不到可见特征1406(即红色标记)(即夹持器臂旋转超过理想位置)。然后，用户旋转执行器1404，使得红色标记在用户的视野中以90度对齐。另外，可见特征1406还可以用于指示夹持器臂根据用户在执行器仪表板处的输入在正确方向上旋转。

在一个实施例中，可见特征1406,1406a可以设置在细长构件或手术工具1402上或两者上，使得可见特征1406,1406a位于距执行器1404,1404a预定长度处，使得可见特征1406,1406a提供执行器1404,1404a的平移度量。由于执行器1404,1404a和细长构件的制造公差，可能需要执行器1404,1404a的平移取向。

此外，可见特征1406,1406a还可以用于向用户指示执行器1404,1404a在医疗部位处于正确的平移长度，以便有效地执行内窥镜检查程序。例如，执行器可以包括电烙术探针，并且在进行内窥镜检查程序之前需要从细长构件延伸两米远。在这种情况下，可见特征可以是位于手术工具的两米标记处的红色标记。在电烙术探针延伸通过细长构件后，用户能够看到细长构件和电烙术探针，但可见特征(即红色标记)不在用户的视野中(即电烙术探针不在理想的位置)。然后，用户调节电烙术探针，使得红色标记在用户的视野中可见。另外，可见特征还可以用于指示电烙术探针根据用户在执行器仪表板处的输入在正确方向上平移。

指示执行器1404,1404a的滚动取向的可见特征1406,1406a和指示执行器1404,1404a的平移度量的可见特征可以是在视觉上可彼此区分的单独可见特征。指示执行器1404,1404a的平移和滚动的可见特征1406,1406a可以由不可抹除着色剂、激光打标、压花或表面纹理处理中的任何一个或多个形成。由不可抹除着色剂形成的可见特征1406,1406a可以具有与细长构件和/或手术工具1402,1402a不同的颜色。此外，可见特征1406,1406a可以是形状、符号或文本中的任何一个或多个，并且可以是设置在细长构件和/或手术工具上的图案的一部分。该图案还可以与细长构件的外表面和手术工具1402,1402a的外表面的其余部分可视地区分开。这样的图案包括一组或多组这样的可见特征1406,1406a，其中一组用作执行器1404,1404a的滚动取向的指示器，而另一组用作执行器1404,1014a的平移的度量的指示器。

还可以使可见特征1406,1406a最大化特征对周围环境外观的可见性，例如颜色，亮度，纹理，镜面反射率或反射率。优选地，可见特征1406,1406a可以耐受化学侵蚀或机械磨损，并且在执行包含从可见特征脱落材料的风险的医疗手术的情况下由植入物级生物相容性材料组成。

例如，指示执行器1404,1404a的滚动取向的可见特征1406,1406a可以是激光打标并以蓝色压花的字母“A”，而指示执行器1404,1404a的平移度量的可见特征可以是是使用不可抹除着色剂以红色突出的符号“Ω”。在可见特征是图案的实施例中，图案可以是沿着细长构件并且延伸到手术工具1402,1402a和执行器1404,1404a中的一系列连续突起。此外，指示执行器1404,1404a的平移和滚动的可见特征1406,1406a可以被执行器1404,1404a部分地阻挡，但是仍然可以提供执行器1404,1404a的滚动或平移取向的指示。例如，可见特征可以是激光打标在执行器1404,1404a上的字母“A”。即使字母“A”的下部被覆盖，字母的上部仍可指示执行器1404,1404a的取向的方向。

指示执行器1404,1404a的平移和滚动的可见特征1406,1406a可包括在用户的视野中可见的次要特征，以指示执行器1404,1404a的正确平移和旋转。次要特征可以是主要可见特征的一部分，或者可以是单独的特征。辅助特征的存在可能是有利的，因为用户不仅仅依赖于特征的一个关键部分或仅仅依赖于单个可见特征来指示正确对齐。

在一个示例中，指示执行器处于正确的滚动取向的主要可见特征是字母“A”。如果执行器已经在期望位置对齐但是字母“A”被周围组织或其他手术器械完全遮挡，则邻近于字母“A”的次要特征(例如，压花的星形符号)可以用于指示执行器正确地对齐。

在一个实施例中，内窥镜检查系统可以包括如上所述的内窥镜检查设备1400，并且还可以包括耦接成操作内窥镜检查设备1400的驱动机构。内窥镜检查系统还可以包括内窥镜检查手术器械控制器以控制驱动机构，并且内窥镜检查手术器械控制器可以被配置为发送信号，该信号提示将要执行的执行器1404,1404a的滚动取向对齐；接收对齐完成的响应；并且授予对内窥镜检查设备1400的执行器1404,1404a操作访问的权限。

只有在确定手术工具1402,1402a的对齐是令人满意的之后才允许访问执行器1404,1404a。这用作安全机制，使得执行器在处于不令人满意的位置时不能被激活和使用，此时被激活和使用可能会伤害患者。

本领域技术人员将理解，在不脱离广泛描述的本发明的精神或范围的情况下，可以对实施例中所示的本发明进行许多变化和/或修改。因此，实施例在所有方面都应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (72)

1.一种内窥镜检查设备，包括：

细长构件，用于插入输送内窥镜的轴中，

手术工具，耦接到所述细长构件的远端，所述手术工具在相对端具有执行器；和

可见特征，设置在所述细长构件、所述手术工具或两者上，所述可见特征的位置相对于所述执行器的滚动取向固定，使得在使用期间所述可见特征的位置指示所述执行器的滚动取向。

2.根据权利要求1所述的内窥镜检查设备，还包括设置在所述细长构件、所述手术工具或两者上的可见特征，其中，所述可见特征位于距所述执行器的预定长度处，使得在使用期间所述可见特征提供所述执行器的平移度量。

3.根据权利要求2所述的内窥镜检查设备，其中，指示所述执行器的滚动取向的所述可见特征和提供所述执行器的平移度量的所述可见特征是单独的可见特征。

4.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜检查设备，其中，设置在所述细长构件上并指示所述执行器的滚动取向的可见特征位于所述细长构件耦接到所述手术工具的位置附近，并且其中，设置在所述手术工具上并指示所述执行器的滚动取向的可见特征位于所述执行器附近。

5.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜检查设备，其中，所述可见特征在沿着所述细长构件、所述手术工具或两者的长度的一部分上延伸。

6.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜检查设备，其中，所述可见特征在沿着所述细长构件、所述手术工具或两者的横截面周边的一部分上延伸。

7.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜检查设备，其中，所述可见特征由以下中的任何一个或多个形成：不可抹除着色剂；激光打标、压花或表面纹理处理。

8.根据权利要求7所述的内窥镜检查设备，其中，所述不可抹除着色剂具有与所述细长构件、所述手术工具或两者不同的颜色。

9.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜检查设备，其中，所述可见特征包括形状、符号或文本中的任何一个或多个。

10.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜检查设备，其中，所述可见特征是设置在所述细长构件、所述手术工具或两者上的图案的一部分。

11.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜检查手术器械，其中，所述执行器包括臂、夹持器或电烙术探针中的任何一个。

12.一种内窥镜检查系统，包括：

根据权利要求1至11中任一项所述的内窥镜检查设备；

驱动机构，被耦接成操作所述内窥镜检查设备；和

内窥镜检查手术器械控制器，控制驱动机构，所述内窥镜检查手术器械控制器被配置为：

发送信号，所述信号提示对齐要执行的执行器的滚动取向；

接收对齐完成的响应；和

授予对内窥镜检查设备的执行器操作访问的权限。

13.一种用于内窥镜检查手术器械的内窥镜检查手术器械控制器，所述内窥镜检查手术器械包括：

驱动电机；

跟随电机；

关节布置；

牵拉绳索，将所述驱动电机耦接到所述关节布置；和

推动绳索，将所述跟随电机耦接到所述关节布置，其中，通过所述驱动电机收回所述牵拉绳索和所述跟随电机释放所述推动绳索来致动所述关节布置，

所述内窥镜检查手术器械控制器包括：

至少一个处理器；和

至少一个存储器，所述至少一个存储器包括计算机程序代码，所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使所述内窥镜检查手术器械控制器至少：

确立在所述牵拉绳索处发生的位移范围，在该位移范围内，所述牵拉绳索由于被所述驱动电机收回而经受最大张力；

确定接收的用于致动所述关节布置的命令是否使所述驱动电机收回所述牵拉绳索的落在所述位移范围内的长度；和

当接收所述命令时，指示所述跟随电机限制所述推动绳索的释放，由此在所述位移范围内所述跟随电机释放的推动绳索的长度小于所述驱动电机收回的牵拉绳索的长度，以使得所述牵拉绳索中经受的张力是由所述牵拉绳索的延伸引起的。

14.根据权利要求13所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，所述内窥镜检查手术器械控制器还被配置为：

在所述驱动电机和所述跟随电机的操作的至少一部分期间，指示所述驱动电机使被收回的牵拉绳索的长度或者指示所述跟随电机使被释放的推动绳索的长度根据相互的比例因子。

15.根据权利要求13或14所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，所述比例在整个位移范围内发生。

16.根据权利要求14所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，对于所述驱动电机和所述跟随电机的操作的至少一部分，所述比例因子为1。

17.根据权利要求13、14和16中任一项所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，所述内窥镜检查手术器械控制器还被配置为：

在检测到所述命令后，指示所述跟随电机以阻止所述推动绳索的释放。

18.根据权利要求13、14、16和17中任一项所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，所述内窥镜检查手术器械控制器还被配置为：

操作所述驱动电机和所述跟随电机，使得在检测到所述命令之前，收回的牵拉绳索的长度与释放的推动绳索的长度大致相同。

19.根据权利要求13至18中任一项所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，所述内窥镜检查手术器械的牵拉绳索和推动绳索是单件。

20.根据权利要求13至19中任一项所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，所述内窥镜检查手术器械控制器还被配置为：

检测所述驱动电机的停止，以确立所述位移范围内所述牵拉绳索经受最大张力的点。

21.一种内窥镜检查系统，包括：

内窥镜检查手术器械，包括：

驱动电机；

跟随电机；

关节布置；

牵拉绳索，将所述驱动电机耦接到所述关节布置；和

推动绳索，将所述跟随电机耦接到所述关节布置，其中，通过所述驱动电机收回所述牵拉绳索和所述跟随电机释放所述推动绳索来致动所述关节布置；和

内窥镜检查手术器械控制器，耦接到所述内窥镜检查手术器械，所述内窥镜检查手术器械控制器配置成：

确立在所述牵拉绳索处发生的位移范围，在该位移范围内，所述牵拉绳索由于被所述驱动电机收回而经受最大张力；

确定接收的用于致动所述关节布置的命令是否使所述驱动电机收回所述牵拉绳索的落在所述位移范围内的长度；和

当接收到所述命令时，指示所述跟随电机限制所述推动绳索的释放，由此在所述位移范围内所述跟随电机释放的推动绳索的长度小于所述驱动电机收回的牵拉绳索的长度，以使得所述牵拉绳索中经受的张力是由所述牵拉绳索的延伸引起的。

22.根据权利要求21所述的内窥镜检查系统，其中，所述内窥镜检查手术器械控制器还被配置为：

在所述驱动电机和所述跟随电机的操作的至少一部分期间，指示所述驱动电机使被收回的牵拉绳索的长度或者指示所述跟随电机使被释放的推动绳索的长度根据相互的比例因子。

23.根据权利要求21或22所述的内窥镜检查系统，其中，所述比例在整个位移范围内发生。

24.根据权利要求22所述的内窥镜检查系统，其中，对于所述驱动电机和所述跟随电机的操作的至少一部分，所述比例因子为1。

25.根据权利要求21、22和24中任一项所述的内窥镜检查系统，其中，所述内窥镜检查手术器械控制器还被配置为：

在检测到所述命令后，指示所述跟随电机以阻止所述推动绳索的释放。

26.根据权利要求21、22、24和25中任一项所述的内窥镜检查系统，其中，所述内窥镜检查系统还被配置为：

操作所述驱动电机和所述跟随电机，使得在检测到所述命令之前，收回的牵拉绳索的长度与释放的推动绳索的长度大致相同。

27.根据权利要求21至26中任一项所述的内窥镜检查系统，其中，所述内窥镜检查手术器械的牵拉绳索和推动绳索是单件。

28.根据权利要求21至27中任一项所述的内窥镜检查系统，其中，所述内窥镜检查手术器械控制器还被配置为：

检测所述驱动电机的停止，以确立所述位移范围内所述牵拉绳索经受最大张力的点。

29.一种内窥镜检查系统的内窥镜检查手术器械控制器，所述内窥镜检查系统包括内窥镜检查手术器械，所述内窥镜检查手术器械包括：

驱动机构；和

由所述驱动机构致动的终端关节，所述终端关节设置在所述内窥镜检查手术器械的远端；

内窥镜检查系统还包括：

与所述驱动机构电连通的输入装置，其中，所述输入装置的移动引起所述终端关节的致动，

所述内窥镜检查手术器械控制器包括：

至少一个处理器；和

至少一个存储器，所述至少一个存储器包括计算机程序代码，所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使所述内窥镜检查手术器械控制器至少：

检测由所述输入装置的移动产生的信号，所述信号提供所述输入装置已经移动到的主工作空间中的笛卡尔位置，所述主工作空间提供所述输入装置能够在其中移动的边界；

针对下述数据库、笛卡尔位置以及映射表处理所接收的笛卡尔位置：所述数据库包括所述主工作空间的笛卡尔位置；所述笛卡尔位置提供能够在其中致动所述终端关节的边界的从工作空间；并且所述映射表将所述主工作空间中的每个笛卡尔位置映射到所述从工作空间中的至少一个笛卡尔位置；

确定所述从工作空间中对于所接收的笛卡尔位置的匹配笛卡尔位置；和

命令所述驱动机构将所述终端关节致动到所述从工作空间中的匹配笛卡尔位置。

30.根据权利要求29所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，所述主工作空间中的多个笛卡尔位置被映射到所述从工作空间中的笛卡尔位置。

31.根据权利要求30所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，所述主工作空间中的所述多个笛卡尔位置被映射到的所述从工作空间中的笛卡尔位置为所述主工作区中的所述多个笛卡尔位置中的每一个提供所述从工作空间中的最接近的匹配笛卡尔位置。

32.一种内窥镜检查系统的内窥镜检查手术器械控制器，所述内窥镜检查系统包括内窥镜检查手术器械，所述内窥镜检查手术器械包括：

驱动机构；和

由所述驱动机构致动的终端关节，所述终端关节设置在所述内窥镜检查手术器械的远端；

所述内窥镜检查系统还包括：

与所述驱动机构电连通的输入装置，其中，所述输入装置的移动引起所述终端关节的致动，

所述内窥镜检查手术器械控制器包括：

至少一个处理器；和

至少一个存储器，所述至少一个存储器包括计算机程序代码，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使内窥镜检查手术器械控制器至少：

在从工作空间内创建移动跟踪器，所述从工作空间提供能够在其中致动所述终端关节的边界，所述移动跟踪器被配置为响应于所述输入装置被移动而通过在所述从工作空间内移位来跟踪所述输入装置；

检测由所述输入装置的移动产生的信号；

将所述移动跟踪器移位到所述从工作空间内的笛卡尔位置，其中移位的距离取决于所述输入装置移动之前和之后所述输入装置在主工作空间内的笛卡尔位置，所述主工作空间提供能够在其中移动所述输入装置的边界；和

在移位之后命令所述驱动机构将所述终端关节致动到所述移动跟踪器在所述从工作空间中的笛卡尔位置。

33.根据权利要求32所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，所述内窥镜检查手术器械控制器还被配置为在创建所述移动跟踪器时询问存储所述从工作空间和所述主工作空间的数据库。

34.根据权利要求32或33所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，所述内窥镜检查手术器械控制器还被配置为：

在配置所述移动跟踪器跟踪所述输入装置时，将所述输入装置链接到所述移动跟踪器。

35.根据权利要求34所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，当所述输入装置在所述主工作空间的位于所述从工作空间外部的区域内移动时，所述移动跟踪器在所述从工作空间的周边附近或沿着所述从工作空间的周边移动。

36.根据权利要求29至35中任一项所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，

所述内窥镜检查系统还包括：

反馈力模块，耦接到所述输入装置，所述反馈力模块被配置为产生阻力，该阻力将所述输入装置保持在对应于所述从工作空间的边界的内部的所述主工作空间的区域内，

其中，所述内窥镜检查手术器械控制器还被配置为：

将信号发送到所述反馈力模块以在所述输入装置进一步移动到对应于所述从工作空间的边界的所述主工作空间的区域之外时增加阻力。

37.根据权利要求36所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，所述内窥镜检查手术器械控制器还被配置为：

计算所述反馈力模块产生的阻力增加的幅度；和

将命令发送到所述驱动电机或所述驱动机构，以响应于计算出的阻力增加的幅度来调节被施加以致动所述关节布置或所述终端关节的扭矩极限。

38.根据权利要求29至37中任一项所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，所述笛卡尔位置提供三维空间中的位置。

39.根据权利要求29至38中任一项所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，所述主工作空间具有比所述从工作空间大的体积。

40.根据权利要求29至39中任一项所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，所述内窥镜检查手术器械还包括耦接到所述终端关节的执行器，其中，所述执行器是臂、夹持器或电烙术探针中的任何一个。

41.根据权利要求29至40中任一项所述的内窥镜检查手术器械控制器，其中，所述内窥镜检查手术器械控制器还被配置为：

使所述输入装置的取向与所述关节布置或所述终端关节的取向同步，使得所述输入装置的取向的改变导致所述关节布置或所述终端关节的取向的相应改变。

42.一种用于耦接电机轴以致动内窥镜检查手术器械的绳索的适配器，所述适配器包括：

壳体；

转筒，所述绳索缠绕在所述转筒上，所述转筒可旋转地耦接到壳体；和

能量存储机构，设置成对转筒施加扭矩。

43.根据权利要求42所述的适配器，其中，所述能量存储机构定位成沿着所述绳索缠绕在所述转筒上的方向施加扭矩。

44.根据权利要求42或43所述的适配器，其中，所述能量存储机构的一端耦接到所述转筒，并且所述能量存储机构的相对端耦接到所述壳体。

45.根据前述权利要求中任一项所述的适配器，其中，所述能量存储机构设置在所述转筒的一部分周围。

46.根据权利要求42至44中任一项所述的适配器，其中，所述能量存储机构设置在所述转筒的任一端。

47.根据权利要求42至46中任一项所述的适配器，其中，所述能量存储机构被设计成使得所施加的扭矩在所述绳索中引起约0.5至3N的张力。

48.根据权利要求42至47中任一项所述的适配器，其中，所述能量存储机构包括弹性地柔韧的构件或液压装置。

49.根据权利要求48所述的适配器，其中，所述弹性地柔韧的构件是扭转弹簧。

50.根据权利要求49所述的适配器，其中，所述扭转弹簧具有以下配置中的任一种：扁平螺旋、线圈或轴向扭曲。

51.根据权利要求50所述的适配器，其中，线圈配置的扭转弹簧具有至少14的长细比。

52.根据权利要求42至51中任一项所述的适配器，还包括至少一个凹槽，所述绳索与所述凹槽接合，所述至少一个凹槽设置在所述转筒的一部分上。

53.根据权利要求52所述的适配器，其中，所述凹槽沿着所述转筒的直径延伸。

54.根据权利要求52或53所述的适配器，还包括形成在所述转筒上的螺纹，所述螺纹提供多个所述凹槽，所述绳索与所述凹槽接合。

55.一种输送内窥镜对接站，包括：

基座，所述基座具有用于安装输送内窥镜的内窥镜附接表面，所述基座还具有用于安装驱动机构以致动由所述输送内窥镜承载的机器人构件的驱动机构附接表面；和

平台，所述基座可旋转地附接到所述平台。

56.根据权利要求55所述的输送内窥镜对接站，还包括旋转机构，所述旋转机构布置成促进所述基座相对于所述平台的旋转。

57.根据权利要求56所述的输送内窥镜对接站，其中，所述旋转机构设置在所述基座和所述平台之间。

58.根据权利要求57所述的输送内窥镜对接站，其中，所述旋转机构设置在所述基座和所述平台的与所述基座的驱动机构附接表面相邻的部分之间，在所述基座和所述平台的与所述基座的内窥镜附接表面相邻的部分之间，或上述两种情况。

59.根据权利要求56至58中任一项所述的输送内窥镜对接站，其中，所述旋转机构是滚珠轴承装置、滚子轴承装置和润滑垫圈装置中的任何一个或多个。

60.根据权利要求55至59中任一项所述的输送内窥镜对接站，还包括锁定机构，所述锁定机构布置成锁定所述基座相对于所述平台的旋转。

61.根据权利要求60所述的输送内窥镜对接站，还包括将所述锁定机构耦接到所述基座的连接器。

62.根据权利要求61所述的输送内窥镜对接站，其中，所述连接器包括以下中的任何一个：正时带装置、齿轮装置或臂连杆。

63.根据权利要求59所述的输送内窥镜对接站，其中，所述锁定机构包括电激活装置，所述电激活装置配置成通过摩擦接合锁定所述基座。

64.根据权利要求63所述的输送内窥镜对接站，其中，所述锁定机构被配置为默认锁定所述基座。

65.根据权利要求60至64中任一项所述的输送内窥镜对接站，其中，所述锁定机构包括制动衬块、夹具和闩锁及拱顶装置中的任何一个或多个。

66.根据权利要求61至65中任一项所述的输送内窥镜对接站，还包括阻尼机构，以衰减所述基座的旋转。

67.根据权利要求66所述的输送内窥镜对接站，其中，所述阻尼机构包括旋转阻尼器，所述旋转阻尼器具有以下配置中的任何一种：旋转摩擦盘、旋转摩擦齿条、气动旋转阻尼器或粘弹性件。

68.根据权利要求67所述的输送内窥镜对接站，其中，所述旋转阻尼器耦接到连接器，所述连接器将所述锁定机构耦接到所述基座。

69.根据权利要求55至68中任一项所述的输送内窥镜对接站，其中，穿过可移除地附接到所述基座的所述适配器的端部中心的轴线与所述基座的旋转轴线对齐。

70.根据权利要求55至69中任一项所述的输送内窥镜对接站，其中，所述基座还包括支架，所述驱动机构的致动器组件耦接到所述支架，所述致动器组件包括至少一个致动器以致动所述机器人构件。

71.根据权利要求70所述的输送内窥镜对接站，其中，所述致动器组件包括适配器附接表面，适配器耦接到所述适配器附接表面，所述适配器用于将所述致动器耦接到所述机器人构件。

72.根据权利要求55至71中任一项所述的输送内窥镜对接站，其中，所述驱动机构的至少一部分与所述基座成一体，并且所述驱动机构的其余部分可移除地附接到所述驱动机构的该一体化部分。