CN115634043A - 手术控制台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种手术控制台；包括监视器、支撑臂和操作台；所述监视器被构造为能提供图像显示；所述监视器安装于所述支撑臂上；所述支撑臂安装于所述操作台上；所述支撑臂具有一个伸缩关节和两个转动关节；所述伸缩关节使得所述支撑臂的长度可调，所述转动关节使得所述支撑臂的摆动角度可调，所述伸缩关节位于两个所述转动关节之间。本发明的监视器通过支撑臂可安装于操作台上，使得控制台的人机调整范围有效扩大，改善一系列由于监视器安装于座椅上所带来的局限性，例如对支撑臂自由度要求较高、对操作人员的其他视野遮挡以及阻挡操作人员坐立姿态转换等的局限性；另外本发明还简化支撑臂的结构。

Description

手术控制台

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种手术控制台。

背景技术

微创外科手术诸如腹腔镜外科手术涉及旨在减少在外科手术期间的组织损伤的技术。一般微创外科手术系统包括非机器人微创外科手术系统以及机器人微创外科手术系统，其中非机器人微创外科手术系统需要外科医生更多的直接手动执行手术，对外科医生提出了更高的要求；机器人微创外科手术系统是基于来自操作人员的命令来远程地操作机械臂以操纵手术工具，利于降低对外科医生的要求；机器人微创外科手术系统中通常设置监视器，在手术过程中，通过切口将一个或多个工具和至少一个内窥镜照相机引入患者体内，监视器用于显示内窥镜提供的三维图像信息，以供操作人员实时观察，以达到可视化辅助执行外科手术的目的；

现有的监视器一般是安装在支撑臂上，该支撑臂通常是具有多个铰接关节，支撑臂通常安装在座椅上距离头部较近的位置处，安装于座椅上的支撑臂的结构其可调节范围通常较小，人机调整功能非常有限，只允许操作人员在直立坐姿下调整扶手、主控制臂及立体监视器的位置，那么该结构的支撑臂不适用于安装于距离头部较远的位置；另外监视器安装于操纵座椅上时，会影响操作人员坐立姿态的转换过程并干扰操作人员脱离监视器视野外的观察视野，这就需要监视器可移动至头部外侧或者头部上侧，以避免操作人员在坐姿与站姿转换过程中监视器干涉操作人员，并改善对操作人员脱离监视器视野外的观察视野的遮挡情况，由此所需要的支撑臂的自由度就会较多，导致支撑臂的结构较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手术控制台，该手术控制台将监视器通过支撑臂设置于操作台上，该装置的支撑臂的结构较为简单，且调节范围较大，极大地扩大了控制台的人机调整范围，并且可大大改善操作人员在坐姿与站姿转换过程中监视器与操作人员干涉的情况，并改善监视器对操作人员观察视野的遮挡情况。

本发明的手术控制台，包括监视器、支撑臂和操作台；

所述监视器被构造为能提供图像显示；所述监视器安装于所述支撑臂上；

所述支撑臂安装于所述操作台上；

所述支撑臂具有一个伸缩关节和两个转动关节；所述伸缩关节使得所述支撑臂的长度可调，所述转动关节使得所述支撑臂的摆动角度可调，所述伸缩关节位于两个所述转动关节之间。

可选的，各所述转动关节对应的转动中轴线相互平行；其中一个所述转动关节与所述监视器连接，以使得所述监视器相对所述支撑臂的角度可调。

可选的，所述监视器包括壳体、显示器以及至少一个传感器，所述显示器设置于所述壳体上用于图像显示，所述传感器设置于所述壳体上，至少一个所述传感器被配置为：所述传感器可识别操作人员用来授权所述操作人员以操作机器人微创外科手术系统。

可选的，至少一个所述传感器被配置为：所述传感器可检测所述操作人员的头部姿态；所述支撑臂被配置为：所述支撑臂基于检测到的所述头部姿态而响应，使得所述伸缩关节和所述转动关节动作，以使得所述监视器跟随所述操作人员的头部运动。

可选的，所述传感器检测到所述操作人员的头部位于所述壳体内时授权所述操作人员以操作机器人微创外科手术系统。

可选的，所述传感器通过如下方式检测所述操作人员的头部姿态：所述传感器以设定频率检测所述头部对于所述壳体在某一检测方向上的压力，所述压力持续变小则认定所述头部在所述检测方向上远离所述壳体，所述压力持续变大则认定所述头部在所述检测方向上靠近所述壳体。

可选的，所述手术控制台还包括触发装置，所述触发装置被配置为：所述触发装置至少具有触发状态和非触发状态，所述触发装置处于所述触发状态时，所述伸缩关节和所述转动关节被锁定，所述触发装置处于所述非触发状态时，解除所述伸缩关节和所述转动关节的锁定。

可选的，所述支撑臂包括基座和伸缩臂，所述伸缩臂远端以围绕第一轴线可转动的与所述基座连接，所述伸缩臂近端以围绕第二轴线可转动的与所述监视器连接，所述基座设置于所述操作台上，所述伸缩臂自身可伸缩形成所述伸缩关节，所述伸缩臂与所述基座连接处形成第一转动关节，所述伸缩臂与所述监视器连接处形成第二转动关节。

可选的，所述转动关节的转动中轴线的方向设定为：所述操作人员操纵所述操作台时，所述转动中轴线的方向设定使得所述支撑臂转动时带动所述监视器沿所述操作人员的高度方向运动。

可选的，所述支撑臂安装于所述操作台的位置设定为：所述操作人员操纵所述操作台时，所述支撑臂位于所述操作人员前侧，且所述支撑臂朝向靠近所述操作人员的一侧延伸。

综上所述，在本发明提供的手术控制台，所述手术控制台，包括监视器、支撑臂和操作台；

所述监视器被构造为能提供图像显示；所述监视器安装于所述支撑臂上；

所述支撑臂安装于所述操作台上；

所述支撑臂具有一个伸缩关节和两个转动关节；所述伸缩关节使得所述支撑臂的长度可调，所述转动关节使得所述支撑臂的摆动角度可调，所述伸缩关节位于两个所述转动关节之间。

如此配置，将监视器通过支撑臂安装于手术控制台上，使得控制台的人机调整范围有效扩大，且使得监视器相对座椅独立设置，那么当操作人员坐在座椅上时，操作人员的头部移动以及坐立姿态转换等不会被监视器束缚，或者很大程度上弱化了监视器对操作人员的束缚，允许操作人员如图10至图11所示，从轻微前趴到后仰半躺的坐姿调整，而且支撑臂通过设置一个伸缩关节和两个转动关节，使得支撑臂的跟随性更好，利于监视器适应性的更随操作人员的头部运动，操作过程中更加灵活方便；而且对于操作人员脱离监视器视野观察手术室的情况来说更友好，此时操作人员直接转头即可，不需要再用手移开立体监视器，使用更加方便；因此该装置可改善一系列由于监视器安装于座椅上所带来的局限性，例如对支撑臂自由度要求较高、对操作人员的视野遮挡以及阻挡操作人员坐立姿态转换等的局限性；另外本发明在克服了现有的支撑臂的一系列的局限性的同时，还简化支撑臂的结构，利于降低支撑臂的成本，简化支撑臂的控制结构。

两个转动关节配合一个伸缩关节形成的支撑臂，其结构简单，而且也可以驱动监视器实现各个姿态的转换，以使得监视器可以适应操作人员的各种姿态，实现人机姿态的自动匹配。

该支撑臂朝向靠近所述操作人员的一侧延伸，并配合两个转动关节，该结构的支撑臂不仅结构简单，而且更适配操作人员的实际使用场景，例如操作人员操作时，通常坐在椅子上，操作人员在轻微前趴到后仰半躺的坐姿调整时，头部前后移动的相对距离较长，上下移动的相对距离较短。此时支撑臂主动通过伸缩关节大范围的伸长或者缩短以适配操作人员的头部的前后位置，两个转动关节同时配合转动微调适配操作人员的头部的上下位置，一方面支撑臂的关节调整运动较为简单，利于实现简单化控制，另一方面使得支撑臂可驱动监视器快速的响应跟随，以快速匹配操作人员的姿态，其跟随性有效提高，而且也对传感器的依赖较小。

该支撑臂通过两个转动关节驱动上下转动，而不能左右转动，也较为适配操作人员现场观察视野，例如操作人员左右转动头部时，保证支撑臂无法驱动监视器跟随操作者头部位置，那么在此场景下，使得操作者的头部跟容易脱离监视器，获得监视器外的视野，便于操作者随时脱离监视器的视野观察系统图像端或手术控制端。

该支撑臂通过两个转动关节配合伸缩关节，使得支撑性能也得到较大的提升，一方面由于支撑臂无法左右转动，则对于操作者的头部的左右向有一定的支撑，而且当伸缩关节锁定时，此时对操作者的头部的前后向具有良好的支撑性能，利于缓解使用者头部疲劳，更加适用使用者长时间的操作；该支撑臂具有较好的力线一致性，可在保证较好支撑性能的前提下，而不损伤各个关节。

附图说明

图1为本发明实施例的机器人微创外科手术系统工作场景示意图；

图2为本发明实施例的手术控制台的结构示意图；

图3为本发明实施例的手术控制台的结构示意图1；

图4为本发明实施例的手术控制台的结构示意图2；

图5为本发明实施例的手术控制台的结构示意图3；

图6为本发明实施例1的伸缩关节的结构示意图；

图7为本发明实施例2的伸缩关节的结构示意图；

图8为本发明实施例3的伸缩关节的结构示意图；

图9为本发明实施例4的伸缩关节的结构示意图；

图10为本发明实施例的手术控制台对应于操作人员轻微前趴姿态的结构示意图；

图11为本发明实施例的手术控制台对应于操作人员后仰半躺姿态的结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的手术控制台作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明中，“近端”和“远端”是从使用产品的操作人员的角度来看相对于彼此的元件或动作的相对方位、相对位置、方向，尽管“近端”和“远端”并非是限制性的，但是“近端”通常指该产品在正常操作过程中靠近操作人员的一端，而“远端”通常是指远离操作人员的一端。

如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征。此外，如在本发明中所使用的，“安装”、“相连”、“连接”，一元件“设置”于另一元件，应做广义理解，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，诸如上方、下方、上、下、向上、向下、左、右等的方向术语相对于示例性实施方案如它们在图中所示进行使用，向上或上方向朝向对应附图的顶部，向下或下方向朝向对应附图的底部。

本实施例提供了一种手术控制台，包括立体监视器，还包括操作台30，所述支撑臂20安装于所述操作台30上。

其中立体监视器包括监视器10和支撑臂20；所述监视器10被构造为能提供图像显示；所述监视器10安装于所述支撑臂20上；所述支撑臂20具有一个伸缩关节201和两个转动关节；所述伸缩关节201使得所述支撑臂的长度可调，所述转动关节使得所述支撑臂的摆动角度可调，所述伸缩关节201位于两个所述转动关节之间。

请参考图1所示，机器人微创外科手术系统通常包括系统执行端40、系统图像端50以及手术控制端60，其中系统执行端40包括机械臂以及手术器械和附件，系统执行端40位于手术床旁边，用于执行手术操作，其中机械臂基于命令操纵手术器械实时手术。其中系统图像端50用于显示内窥镜提供的图像信息，系统图像端50作为开放式的显示装置以供所有的医护人员实时观察，本实施例中系统图像端50独立于手术控制端60而单独设置，系统图像端50摆放在手术床的旁边，内窥镜画面进行处理并输出给手术控制端60的立体监视器及系统图像端50的2D显示器

手术控制端60位于无菌区外，操作人员在手术控制端60操作机器人对系统执行端40进行操控，使得术者在微创的环境里可以达到开放手术的灵活性；手术控制端60包括本发明的手术控制台以及座椅61，请参考图2所示，其中手术控制台还包括主控制臂611、立体监视器以及脚踏612。主控制臂611可以监测操作人员的手部运动信息，是整个系统主要的运动控制输入。操作人员通过操作主控制臂611末端的控制手柄来控制系统执行端40的器械以及内窥镜的操作。立体监视器可为操作人员提供手术区域的3D图像，让操作人员有更加真实的操作体验。同时可通过脚踏612开关切换操控的机械臂。操作人员也可通过脚踏开关612完成能量输出等相关操作输入。

操作人员70坐在座椅61上基于立体监视器观察的图像实时的操控机械臂；现有的机器人微创外科手术系统中，座椅61的头枕位置处较高，监视器通常是安装于座椅61的头枕位置处，操作人员基于监视器的图像观察时，则需要将监视器移动至操作人员的面前并适配于眼部位置，当操作人员需要脱离监视器视野观察，例如需要观察系统执行端40和系统图像端50时，由于监视器遮挡于操作人员的面前，且操作人员的头部位置被监视器以及座椅靠背前后束缚，则需要将监视器移开；另外当操作人员需要站立时，也需要将监视器移开避免受到阻挡，也就是说，在整个使用过程中，需要频繁的移动监视器，整个操作过程较为不便；而且由于支撑臂安装在座椅上，且调节范围通常较小，人机调整功能非常有限；支撑臂需要满足操作人员头部与监视器的位置适配要求，同时也要满足监视器移动至座椅侧部、上方或者后方以避让操作人员的要求，这就使得支撑臂的自由度需求较多，例如支撑臂通常需要六到七个自由度以满足监视器的位置调节需求，且现有的支撑臂通常采用多个转动关节形成，其承载能力较弱，不能很好的承载操作人员的头部重量，因此一般需要操作人员保持坐姿直立的姿态，操作过程中的灵活性较差，因此将监视器安装于座椅上具有较大的局限性；

基于上述技术问题，本发明对支撑臂的结构进行改进，一方面简化支撑臂的结构，另一方面扩大人机调节范围，使得支撑臂可安装于距离操作人员距离较远的操作台上，那么可改善一系列由于监视器安装于座椅上所带来的局限性，例如对支撑臂自由度要求较高、对操作人员的观察视野遮挡以及阻挡操作人员坐立姿态转换等的局限性；

转动关节是指支撑臂某个关节可相对转动以使得位于关节两侧的支撑臂的臂体的相对角度可调，进而使得所述支撑臂可摆动；转动形式可以为沿某一个轴线转动，或者可以为万向转动的形式；伸缩关节201是指支撑臂的某个位置处可以伸长或者缩短，以变化支撑臂的整个长度，那么通过伸缩关节201的设定，利于扩大控制台的人机调整范围，而且通过转动关节的设置利于调整支撑臂的方向进而调节监视器的方位，以使得监视器适配于操作人员的面部；

此处对转动关节和伸缩关节201的相对位置关系以及数量不做限定，例如本实施例中的优选方案为设置两个转动关节一个伸缩关节201，在可替代的其他实施例中，可适应性的依据支撑臂的使用需求调整转动关节和伸缩关节201的数量以及相对位置；

请参考图6所示，为本发明中伸缩关节201的实施例1，该伸缩关节201通过丝杆801和螺母802构成的丝杆螺母副形成的伸缩结构，其中伸缩关节201包括第一伸缩臂2011和第二伸缩臂2012，第一伸缩臂2011和第二伸缩臂2012均为中空结构，其中第一伸缩臂2011可伸缩的内套于第二伸缩臂2012内。第一伸缩臂2011和第二伸缩臂2012相互套嵌的位置呈矩形截面以限制二者相对运动的自由度，使得第一伸缩臂2011和第二伸缩臂2012只可以相对伸缩滑动而不会相对转动。当然，第一伸缩臂2011和第二伸缩臂2012相互套嵌的位置处的截面可以采用非圆形的其他异性截面。其中丝杆801转动配合安装于第二伸缩臂2012内部，螺母802固定连接于第一伸缩臂2011上，第二伸缩臂2012内部还安装有丝杆驱动件803，丝杆驱动件803通常采用电机，丝杆801通过丝杆驱动件803驱动转动，丝杆801被驱动转动时带动螺母802直线运动，进而驱动第一伸缩臂2011相对第二伸缩臂2012滑动，实现伸缩关节201的伸长和缩短。

为进一步保证伸缩关节201的滑动精度，第一伸缩臂2011上设置有滑块804，相应的在第二伸缩臂2012内置有滑轨805，其中滑轨805可以一体集成于第二伸缩臂2012上，滑轨805也可以作为一个独立部件固定连接于第二伸缩臂2012上，本实施例中在第二伸缩臂2012的内壁上沿伸缩方向开设凹槽以形成滑轨805，其中滑块804与滑轨805沿伸缩关节201的伸缩方向单自由度滑动配合以引导第一伸缩臂2011相对第二伸缩臂2012滑动，进而提高伸缩关节201的滑动精度。

请参考图7所示，为本发明中伸缩关节201的实施例2，图7所示的伸缩关节201与图6的伸缩关节201不同之处在于，图7中伸缩关节201由推杆806驱动，推杆可以为液压推杆、电动推杆或者气动推杆，第一伸缩臂2011上相应的固定连接有推块807，推杆806的驱动端与推块807连接，第二伸缩臂2012内置有推杆驱动件808，可以依据不同的推杆结构选择相应的推杆驱动件808，例如推杆驱动件808可以为直线电机、液压缸或者气缸。

请参考图8所示，为本发明中伸缩关节201的实施例3，伸缩关节201仍然保持由第一伸缩臂2011和第二伸缩臂2012构成的套嵌结构，不同之处在于该伸缩关节201采用齿轮配合齿条的伸缩驱动结构，其中第一伸缩臂2011内套于第二伸缩臂2012内，第一伸缩臂2011上具有开窗809，第二伸缩臂2012内壁上设置有齿条810，其中齿条810正对开窗809，第一伸缩臂2011内置有齿轮模块811，齿轮模块811包括齿轮以及驱动齿轮转动的齿轮驱动件，齿轮正对开窗809设置并与齿条810啮合，且齿轮转动时可驱动齿条810沿着伸缩关节201的伸缩方向移动，进而使得第一伸缩臂2011和第二伸缩臂2012做相对伸缩运动。在另一种可替代的实施中，伸缩关节201可以设置为三段式结构，分别为中间段以及两个侧边段，侧边段可滑动的套在中间段上，齿轮转动配合安装于中间段上，两个齿条分别固定安装于两个侧边段上，齿轮通过电机驱动转动并驱动两个齿条相对运动，进而使得两个侧边段相对中间段滑动，实现支撑臂位于该关节处的伸长和缩短。

请参考图9所示，为本发明中伸缩关节201的实施例4，该伸缩关节201采用剪刀叉的伸缩驱动结构，图9与图6的不同之处在于驱动结构的不同，图9中，第二伸缩臂2012内部安装有剪刀叉伸缩件812和用于驱动剪刀叉伸缩件812伸缩的剪刀伸缩驱动件813，剪刀伸缩驱动件813可以为直线电机或者液压缸，第一伸缩臂2011上安装有挡板814，剪刀叉伸缩件812的一端与挡板814连接，另一端固定于第二伸缩臂2012上，当剪刀叉伸缩件812被驱动可沿伸缩关节201的伸缩方向伸缩，进而使得第一伸缩臂2011和第二伸缩臂2012做相对伸缩运动。

伸缩关节201具体采用何种伸缩结构可依据使用工况确定，此处不在赘述；

上述配置的立体监视器安装于操作台上，使得控制台的人机调整范围有效扩大，进而使得监视器可通过支撑臂如图1所示安装于手术控制台上，则可使得监视器相对座椅61独立设置，那么当操作人员70坐在座椅61上时，操作人员的头部移动以及坐立姿态转换等不会被监视器束缚，或者很大程度上弱化了监视器对操作人员的束缚；允许操作人员如图10至图11所示，从轻微前趴到后仰半躺的坐姿调整，对于操作人员脱离监视器视野观察手术室的情况来说更友好，此时操作人员直接转头即可，不需要再用手移开立体监视器，使用更加方便；因此该装置可改善一系列由于监视器安装于座椅上所带来的局限性，例如对支撑臂自由度要求较高、对操作人员的视野遮挡以及阻挡操作人员坐立姿态转换等的局限性；另外本发明在克服了现有的支撑臂的一系列的局限性的同时，还简化支撑臂的结构，利于降低支撑臂的成本，简化支撑臂的控制结构；

所述支撑臂20具有一个所述伸缩关节201。

本发明使用一个伸缩关节201即可有效的扩大人机调整范围，配合伸缩关节201使用还可以减少转动关节的数量，利于简化支撑臂的结构，而且通过伸缩关节201的设置，也使得支撑臂的结构刚度更优，当操作人员的头部贴合在立体监视器上时能获得较好承载；

所述支撑臂20具有两个所述转动关节。

请参考图3所示，两个转动关节分别为第一转动关节202和第二转动关节203；一个伸缩关节201配合两个转动关节即可满足立体监视器的位置调整需求，支撑臂通过设置一个伸缩关节201和两个转动关节，使得支撑臂的跟随性更好，利于监视器适应性的更随操作人员头部运动，操作过程中更加灵活方便，相比于现有的支撑臂结构，本发明的支撑臂结构不仅跟随性和灵活性得到优化，而且结构也实现了简化。

请参考图6至图9所示，各实施例中的第一转动关节202和第二转动关节203的结构均相同。以图6为例进行说明，第一转动关节202和第二转动关节203位于伸缩关节201的两端，其中伸缩关节201的两端具有转动关节安装部815，其中转动关节安装部815呈中空的圆柱结构，转动关节安装部815的轴线垂直于伸缩关节201的伸缩方向，转动关节安装部815内部可直接设置电机形成相应的转动关节，也可以通过电机配合减速器的方式形成转动关节。另外转动关节安装部815上开设有转动窗816，该转动窗816作为预留口用于转动关节与壳体11或者基座21的连接(其中客体11和基座21在下述内容中详述)，例如壳体11的连接部分经过转动窗816伸入转动关节安装部815内与第一转动关节202连接，转动窗816的开设大小限定了壳体11的摆动角度，进而限定了第一转动关节202的可转动角度，故转动窗816开设大小可依据实际的转动需求进行调整。在另一个可替代的实施例中，可将电机外置安装于转动关节安装部815外形成转动关节，此时不需要开设转动窗816，故转动关节的转动角度不会受到转动窗816的限制。

所述伸缩关节201位于两个所述转动关节之间。

请参考图3至图9所示，伸缩关节201位于中部，负责调整个支撑臂的长度，以实现大范围的人机调整，两个转动关节位于伸缩关节201的两侧，分别用于在各自的转动方向上调整监视器的方位，该结构的布局适应于人体工程学，较为合理。

进一步的，各所述转动关节对应的转动中轴线相互平行。

本发明的转动关节为常规的铰接结构，两个转动关节对应的转动中轴线平行，那么实际上支撑臂的摆动方向固定，支撑臂安装于操作台上时，可通过调整支撑臂转动中轴线相对操作台的位置关系，进而调整支撑臂相对操作台的摆动方向，请参考图2所示，当支撑臂安装于操作台上时，支撑臂可相对操作台上下摆动，进而适配于操作人员头部的高低位置以及面部朝向。

进一步的，其中一个所述转动关节与所述监视器10连接，以使得所述监视器10相对所述支撑臂20的角度可调。

请参考图3至图9所示，支撑臂的近端为第二转动关节203，该转动关节与监视器连接，使得监视器本身可相对支撑臂转动，利于调节监视器的角度使得监视器与操作人员的面部很好的贴合。

进一步的，所述监视器10包括壳体11、显示器12以及至少一个传感器13，所述显示器12设置于所述壳体11上用于图像显示，所述传感器13设置于所述壳体11上，至少一个所述传感器13被配置为：所述传感器13可识别所述操作人员用来授权所述操作人员以操作机器人微创外科手术系统。

请参考图3至图5所示，壳体11具有开口端，该开口端被构造成能够与所述操作人员的面部贴合；其中显示器为由左侧目镜组件和右侧目镜组件构成的双目镜的形式布置，每个目镜组件包括LCD和/或LED面板显示器、透镜、反射镜等光学器件以及电子器件，显示器用于提供三维显示图像，目镜组件为现有结构，此处不在赘述；当然，显示器还可以采用其他的显示结构；显示器设置于所述壳体内并正对开口端，以使操作人员的视线无阻碍地进入目镜组件；

壳体的内设置有第一传感器131，该传感器用于识别操作人员，识别方式可采用现有的已知的识别方式，例如第一传感器131可被构造成能够检测用户的虹膜代码的照相机中，其中控制器将检测到的虹膜代码与存储在与授权的户相关联的数据库中的虹膜代码进行比较，并且如果检测到的虹膜代码对应于与授权的用户相关联的该代码，那么允许机器人外科系统的操作；可除此之外或作为另外一种可选择的实施例中，通过适合于检测唯一生物测量参数的其他传感器来识别用户，诸如用于检测热特征图的IR传感器、用于执行语音识别的电子器件、用于面部识别的电子器件等。

进一步的，所述手术控制台还包括触发装置14，所述触发装置14被配置为：所述触发装置14至少具有触发状态和非触发状态，所述触发装置14处于所述触发状态时，所述伸缩关节201和所述转动关节被锁定，所述触发装置14处于所述非触发状态时，解除所述伸缩关节201和所述转动关节之间的锁定。

触发装置14的具体结构形式此处不做限定，其可以为机械触发结构、电控触发结构或者其他已知的触发装置，请参考图3所示，触发装置14为按钮形式设置于壳体11的侧部，本实施例中优选采用电触发结构配合抱闸使用，其中转动关节和伸缩关节201均通过电机控制运动，在操作人员准备调节立体监视器位置的时候，按下立体监视器侧面的电触发按钮进入非触发状态，各关节上的电机上电使能，输出力矩，使立体监视器保持不动，然后电机的输出轴处对应的抱闸松开；此时操作人员可以以15N的推力轻易挪动监视器的位置，进行人机调整；在监视器到达操作人员的舒适位置后，按下立体监视器侧面的电触发按钮进入触发状态，电机的输出轴处对应的抱闸锁紧，然后电机停止输出动力，完成支撑臂锁定，此时允许操作人员以不大于30kG的力承载在立体监视器上或者支撑臂上；通过触发装置的设定，使得支撑臂在锁定和解锁状态下转换，保证良好的承载能力以及灵活的调节功能。

进一步的，至少一个所述传感器13被配置为：所述传感器13可检测所述操作人员的头部姿态；所述支撑臂20被配置为：所述支撑臂20基于检测到的所述头部姿态而响应，使得所述伸缩关节201和所述转动关节动作，以使得所述监视器10跟随所述操作人员的头部运动。

请参考图5所示，在壳体内还设置有第二传感器132，第二传感器132用于检测头部的姿态信息；例如第二传感器可采用跟随用户的目光的眼睛跟踪传感器和/或包括在壳体中的压力传感器或其他传感器等，并且通过控制器接收相应传感器的信息，解释该用户的头部姿态并对经解释的头部姿态作出响应，以控制所述伸缩关节201和所述转动关节动作，进而使得监视器跟随操作人员头部运动；例如当用户头部向下运动时，则第二传感器132检测到相应姿态信息，并解释用户头部姿态向下运动，控制所述伸缩关节201和所述转动关节适应性的动作，使得监视器跟随操作人员头部向下运动。

进一步的，所述传感器13检测到所述操作人员的头部位于所述壳体11内时授权所述操作人员以操作机器人微创外科手术系统。

请参考图4和图5所示，在壳体的内对应于面部的左右两侧各设置有一个第一传感器131，该传感器可集成面部识别功能和压力传感功能，当识别到面部信息，且面部靠近壳体内且第一传感器131感受到压力、接触等信号时，认定为操作人员的头部进入所述壳体11内，则识别成功，授权所述操作人员以操作机器人微创外科手术系统；在一个可替代的实施例中，第一传感器131可只集成压力传感动能，当采集到压力时，则认定为识别成功将授权信号发送至控制器，授权所述操作人员以操作机器人微创外科手术系统；或者在另一个可替代的实施例中，第一传感器131为设置于壳体内左右侧的信号发射器和信号接收器，当信号被阻挡时，则认定为操作人员的头部进入所述壳体11内，则识别成功，授权所述操作人员以操作机器人微创外科手术系统。

进一步的，所述传感器13通过如下方式检测所述操作人员的头部姿态：所述传感器13以设定频率检测所述头部对于所述壳体11在某一检测方向上的压力，所述压力持续变小则认定所述头部在所述检测方向上远离所述壳体11，所述压力持续变大则认定所述头部在所述检测方向上靠近所述壳体11。

此处对设定频率不做限定，设定频率以实际检测过程中的需求适应性的设定；

压力持续变小是指以设定频率检测所述压力时，以时间顺序为基准的之后检测的压力与相邻的之前检测的压力相比变小的情况；

压力持续变大是指以设定频率检测所述压力时，以时间顺序为基准的之后检测的压力与相邻的之前检测的压力相比变大的情况；

请参考图5所示，第二传感器132可设置于壳体上正对操作人员的额部的位置，用于检测操作人员额部对应方向上的压力，进而判断操作人员的额部是否前后相对壳体运动；也可以在壳体上正对操作人员的头顶位置处设置第二传感器132，以判断操作人员头部是否相对壳体上下运动；依据检测方向的不同，可适应性的调整第二传感器132的设置位置；压力传感器将所述检测到的信息传送给控制器，并通过控制器控制支撑臂各关节相应运动，进而使得壳体跟随操作人员头部姿态运动。

进一步的，所述支撑臂20包括基座21和伸缩臂22，所述伸缩臂22远端以围绕第一轴线可转动的与所述基座21连接，所述伸缩臂22近端以围绕第二轴线可转动的与所述监视器10连接，所述伸缩臂22自身可伸缩形成所述伸缩关节201，所述伸缩臂22与所述基座21连接处形成第一转动关节202，所述伸缩臂22与所述监视器10连接处形成第二转动关节203。

请参考图3所示，各个关节均采用电机控制转动，该支撑臂通过两段式结构与监视器连接，其结构简单，且人机可调范围较大。

进一步的，所述转动关节的转动中轴线的方向设定为：所述操作人员操纵所述操作台30时，所述转动中轴线的方向设定使得所述支撑臂20转动时带动所述监视器10沿所述操作人员的高度方向运动。

请参考图1和图2所示，基座21的远端固定连接于操作台上，此时支撑臂与座椅相互独立，使得立体监视器可以调节并适应操作人员的从轻微前趴到后仰半躺的坐姿，满足大范围的人机工程调整需求；由于人体姿态的调整，此时脚踏612可以适应进行大范围前后调整，并可进行约20°的角度调整，以适应半躺时脚腕的角度。操作人员操纵所述操作台30时，实际上转动关节的转动中轴线与操作人员对应的左右方向大致一致，以使得监视器10沿所述操作人员的身高的方向运动，那么在支撑臂20摆动的过程中适应于操作人员从轻微前趴到后仰半躺的坐姿调整。

进一步的，所述支撑臂20安装于所述操作台30的位置设定为：所述操作人员操纵所述操作台30时，所述支撑臂20位于所述操作人员前侧，且所述支撑臂20朝向靠近所述操作人员的一侧延伸。

此处的前侧是指位于所述操作人员面前的一侧；

请参考图1和图2所示，操作人员操纵所述操作台30时，实际上支撑臂20位于操作人员的正前方，且迎着操作人员向靠近操作人员的方向延伸，以适配于操作人员的观察姿态。该结构的手术控制台使得监视器相对座椅61独立设置，那么当操作人员70坐在座椅61上时，操作人员的头部移动以及坐立姿态转换等不会被监视器束缚，或者很大程度上弱化了监视器对操作人员的束缚，允许操作人员如图10至图11所示，从轻微前趴到后仰半躺的坐姿调整，对于操作人员脱离监视器视野观察手术室的情况来说更友好，此时操作人员直接转头即可，不需要再用手移开立体监视器，使用更加方便；因此该装置可改善一系列由于监视器安装于座椅上所带来的局限性，例如对支撑臂自由度要求较高、对操作人员的其他视野遮挡以及阻挡操作人员坐立姿态转换等的局限性；另外本发明在克服了现有的支撑臂的一系列的局限性的同时，还简化支撑臂的结构，利于降低支撑臂的成本，简化支撑臂的控制结构。

请继续参考图1所示，第一转动关节202和第二转动关节203的转动中轴线均沿操作台30的宽度方向延伸，当操作人员面部位于立体监视器内时，基于第一转动关节202和第二转动关节203的转动使得支撑臂20可沿着上下方向转动，而不能左右转动，而且支撑臂20也可沿着操作人员前后方向适应性的伸缩。

两个转动关节配合一个伸缩关节形成的支撑臂20，其结构简单，而且也可以驱动监视器10实现各个姿态的转换，以使得监视器10可以适应操作人员的各种姿态，实现人机姿态的自动匹配。

该支撑臂20朝向靠近所述操作人员的一侧延伸，并配合两个转动关节，该结构的支撑臂20不仅结构简单，而且更适配操作人员的实际使用场景，例如操作人员操作时，通常坐在椅子上，操作人员在轻微前趴到后仰半躺的坐姿调整时，头部前后移动的相对距离较长，上下移动的相对距离较短。此时支撑臂20主动通过伸缩关节大范围的伸长或者缩短以适配操作人员的头部的前后位置，两个转动关节同时配合转动微调适配操作人员的头部的上下位置，一方面支撑臂20的关节调整运动较为简单，利于实现简单化控制，另一方面使得支撑臂20可驱动监视器10快速的响应跟随，以快速匹配操作人员的姿态，其跟随性有效提高，而且也对传感器的依赖较小。

该支撑臂20通过两个转动关节驱动上下转动，而不能左右转动，也较为适配操作人员现场观察视野，例如操作人员左右转动头部时，保证支撑臂20无法驱动监视器10跟随操作者头部位置，那么在此场景下，使得操作者的头部跟容易脱离监视器10，获得监视器外的视野，便于操作者随时脱离监视器10的视野观察系统图像端50或手术控制端60。

该支撑臂20通过两个转动关节配合伸缩关节，使得支撑性能也得到较大的提升，一方面由于支撑臂20无法左右转动，则对于操作者的头部的左右向有一定的支撑，而且当伸缩关节锁定时，此时对操作者的头部的前后向具有良好的支撑性能，利于缓解使用者头部疲劳，更加适用使用者长时间的操作；该支撑臂20具有较好的力线一致性，可在保证较好支撑性能的前提下，而不损伤各个关节。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种手术控制台，其特征在于：包括监视器、支撑臂和操作台；

所述监视器被构造为能提供图像显示；所述监视器安装于所述支撑臂上；

所述支撑臂安装于所述操作台上；

所述支撑臂具有一个伸缩关节和两个转动关节；所述伸缩关节使得所述支撑臂的长度可调，所述转动关节使得所述支撑臂的摆动角度可调，所述伸缩关节位于两个所述转动关节之间。

2.如权利要求1所述的手术控制台，其特征在于：各所述转动关节对应的转动中轴线相互平行；

其中一个所述转动关节与所述监视器连接，以使得所述监视器相对所述支撑臂的角度可调。

3.如权利要求1所述的手术控制台，其特征在于：所述监视器包括壳体、显示器以及至少一个传感器，所述显示器设置于所述壳体上用于图像显示，所述传感器设置于所述壳体上，至少一个所述传感器被配置为：所述传感器可识别操作人员用来授权所述操作人员以操作机器人微创外科手术系统。

4.如权利要求3所述的手术控制台，其特征在于：至少一个所述传感器被配置为：所述传感器可检测所述操作人员的头部姿态；所述支撑臂被配置为：所述支撑臂基于检测到的所述头部姿态而响应，使得所述伸缩关节和所述转动关节动作，以使得所述监视器跟随所述操作人员的头部运动。

5.如权利要求3所述的手术控制台，其特征在于：所述传感器检测到所述操作人员的头部位于所述壳体内时授权所述操作人员以操作机器人微创外科手术系统。

6.如权利要求4所述的手术控制台，其特征在于：所述传感器通过如下方式检测所述操作人员的头部姿态：所述传感器以设定频率检测所述头部对于所述壳体在某一检测方向上的压力，所述压力持续变小则认定所述头部在所述检测方向上远离所述壳体，所述压力持续变大则认定所述头部在所述检测方向上靠近所述壳体。

7.如权利要求1所述的手术控制台，其特征在于：所述手术控制台还包括触发装置，所述触发装置被配置为：所述触发装置至少具有触发状态和非触发状态，所述触发装置处于所述触发状态时，所述伸缩关节和所述转动关节被锁定，所述触发装置处于所述非触发状态时，解除所述伸缩关节和所述转动关节的锁定。

8.如权利要求1所述手术控制台，其特征在于：所述支撑臂包括基座和伸缩臂，所述伸缩臂远端以围绕第一轴线可转动的与所述基座连接，所述伸缩臂近端以围绕第二轴线可转动的与所述监视器连接，所述基座设置于所述操作台上，所述伸缩臂自身可伸缩形成所述伸缩关节，所述伸缩臂与所述基座连接处形成第一转动关节，所述伸缩臂与所述监视器连接处形成第二转动关节。

9.如权利要求1所述的手术控制台，其特征在于：所述转动关节的转动中轴线的方向设定为：所述操作人员操纵所述操作台时，所述转动中轴线的方向设定使得所述支撑臂转动时带动所述监视器沿所述操作人员的高度方向运动。

10.如权利要求1所述的手术控制台，其特征在于：所述支撑臂安装于所述操作台的位置设定为：所述操作人员操纵所述操作台时，所述支撑臂位于所述操作人员前侧，且所述支撑臂朝向靠近所述操作人员的一侧延伸。

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