CN116847802A - 器械滚动控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种医疗器械，该医疗器械包括限定滚动轴线的细长轴和耦接到该细长轴的柄部。该柄部包括：机器人驱动输入部，该机器人驱动输入部可操作为使该细长轴相对于该柄部围绕该滚动轴线旋转；和闭锁机构，该闭锁机构能够在接合位置与脱离位置之间移动，在该接合位置中，该闭锁机构阻碍该细长轴相对于该柄部围绕该滚动轴线的旋转，在该脱离位置中，该闭锁机构允许该细长轴相对于该柄部围绕该滚动轴线的旋转。

Description

器械滚动控制

相关申请

本申请要求于2021年2月17日提交的名称为“INSTRUMENT ROLL CONTROL”的美国临时申请63/150,318号的优先权，该美国临时申请的公开内容据此全文以引用方式并入本文。

背景技术

某些机器人医疗规程可涉及使用轴型器械(诸如内窥镜)，该轴型器械可通过孔口(例如，自然孔口)插入患者体内并被推进到目标解剖部位。此类医疗器械可以是能够手动旋转的，使得器械的轴围绕其轴线滚动。

附图说明

出于说明性目的在附图中描绘了各种实施方案，并且绝不应被解释为限制本发明的范围。另外，可组合不同的所公开的实施方案的各种特征以形成作为本公开的部分的附加实施方案。在整个附图中，可重复使用附图标记以指示参考元件之间的对应关系。

图1示出了根据一个或多个实施方案的机器人医疗系统的实施方案，该机器人医疗系统包括耦接到机器人端部执行器的轴型器械。

图2示出了根据一个或多个实施方案的被布置用于诊断和/或治疗性支气管镜检查的机器人系统。

图3示出了根据一个或多个实施方案的基于台的机器人系统。

图4-1和图4-2示出了根据一个或多个实施方案的可在图1至图3的医疗系统中的任一个医疗系统中实现的医疗系统部件。

图5示出了根据一个或多个实施方案的设置在患者的泌尿系统的部分中的轴型器械。

图6示出了根据一个或多个实施方案的与机器人臂相关联的器械操纵器组件的分解图。

图7A和图7B示出了根据一个或多个实施方案的器械柄部的剖视透视图。

图8示出了根据一个或多个实施方案的器械柄部的剖视图。

图9示出了根据一个或多个实施方案的器械柄部的剖视图。

图10-1、图10-2和图10-3示出了根据一个或多个实施方案的滚动轴组件的透视图。

图10-4示出了根据一个或多个实施方案的图10-1、图10-2和图10-3中示出的滚动轴组件的分解图。

图11A、图11B和图11C示出了根据一个或多个实施方案的特定器械柄部部件的透视图，该器械柄部部件包括处于锁定位置的轴扣件。

图12A、图12B和图12C示出了根据一个或多个实施方案的特定器械柄部部件的透视图，该器械柄部部件包括处于解锁位置的轴扣件。

图13-1和图13-2示出了根据一个或多个实施方案的包括轴扣件的特定器械柄部部件的透视图。

图14-1和图14-2示出了根据一个或多个实施方案的分别处于解锁和锁定配置/状态的器械的滚动锁定特征。

图15-1、图15-2和图15-3提供了根据一个或多个实施方案的用于滚动器械轴的过程的流程图。

图16-1、图16-2和图16-3示出了根据一个或多个实施方案的分别对应于与图15-1、图15-2和图15-3的过程相关联的各种框、状态和/或操作的特定图像。

具体实施方式

本文提供的标题仅出于方便起见，并且不一定影响要求保护的发明的范围或含义。尽管下文公开了特定优选实施方案和示例，但是本发明主题超出具体公开的实施方案延伸到其他替代实施方案和/或用途以及其修改和等同物。因此，本文可能出现的权利要求的范围不受下文描述的特定实施方案中的任一特定实施方案限制。例如，在本文公开的任何方法或过程中，方法或过程的动作或操作可以任何合适的序列执行，并且不一定限于任何特定公开的序列。继而可通过可能有助于理解特定实施方案的方式将各种操作描述为多个分立的操作。然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作依赖于顺序。另外，本文描述的结构、系统和/或装置可体现为集成部件或单独部件。出于比较各种实施方案的目的，描述了这些实施方案的特定方面和优点。不一定通过任何特定实施方案实现所有此类方面或优点。因此，例如，可通过实现或优化本文教导的一个优点或一组优点而不一定实现本文也可能教导或提出的其他方面或优点的方式来执行各种实施方案。

尽管在本文中使用特定空间相对术语诸如“外部”、“内部”、“上部”、“下部”、“下方”、“上方”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“横向”和类似术语来描述一个装置/元件或解剖结构与另一装置/元件或解剖结构的空间关系，但是应当理解，在本文中是出于描述方便起见而使用这些术语，以诸如相对于附图的所示取向来描述元件/结构之间的位置关系。应当理解，空间相对术语旨在涵盖元件/结构在使用中或操作中的除了附图中所描绘的取向之外的不同取向。例如，描述为在另一元件/结构“上方”的元件/结构可表示相对于受试者患者或元件/结构的替代取向在此类其他元件/结构下方或旁边的位置，且反之亦然。应当理解，空间相对术语，包括上文列出的那些，可相对于参考附图的相应图示取向来理解。

为了方便具有在一个或多个方面类似的特征的装置、部件、系统、特征和/或模块，在本公开的附图组的不同附图中重复使用特定参考标号。然而，关于本文公开的实施方案中的任一个实施方案，在附图中重复使用共同的参考标号并不一定指示此类特征、装置、部件或模块是相同或类似的。相反，本领域普通技术人员可通过上下文被告知关于共同的参考标号的使用可暗示所引用的主题之间的相似性的程度。特定附图的描述的上下文中的特定参考标号的使用可被理解为涉及该特定附图中所识别的装置、部件、方面、特征、模块或系统，并且不一定涉及另一附图中由相同参考标号识别的任何装置、部件、方面、特征、模块或系统。此外，用共同的参考标号识别的单独附图的方面可被解释为共享特性或完全彼此独立。在一些上下文中，与由共同参考标号标识的单独附图相关联的特征就至少某些方面不相关和/或类似。

本公开提供用于实现和控制器械轴(诸如医用内窥镜)的滚动的系统、装置和方法。关于本公开中描述的医疗器械，术语“器械”根据其广泛且普通的含义使用，并且可指任何类型的工具、装置、组件、系统、子系统、设备、部件等。在本文的一些上下文中，术语“装置”可与术语“器械”基本上可互换地使用。此外，术语“轴”在本文中根据其广泛且普通的含义使用，并且可指任何类型的细长圆柱体、管、窥镜(例如，内窥镜)、棱镜(例如，矩形、卵形、椭圆形或长方形棱镜)、线材或类似物，而不管横截面形状如何。应当理解，本文对“轴”或“器械轴”的任何引用可被理解为可能指内窥镜。

医疗规程

尽管本文中在肾、泌尿和/或肾脏规程(诸如肾结石移除/治疗规程)的上下文中描述了本公开的特定方面，但是应当理解，提供此类上下文是出于方便和清楚起见，并且本文所公开的机器人和/或手动器械轴滚动概念适用于任何合适的医疗规程，诸如机器人支气管镜检查。然而，如所述，下文呈现了对肾/泌尿解剖结构和相关联的医疗问题和规程的描述，以辅助描述本文公开的发明概念。

在某些医疗规程(诸如输尿管镜检查规程)中，可利用通过进入护套进入治疗部位的细长医疗器械来从治疗部位去除碎屑(诸如肾结石和结石碎片或其他废弃物或污染物)。肾结石病(也称为尿石病)是一种医学病症，其涉及在尿路中形成固体物质块，称为“肾结石”(kidney stone、renal calculi、renal lithiasis或nephrolithiasis)或“尿结石”(urinary stone)。可在肾、输尿管和膀胱(称为“膀胱结石”)中形成和/或发现尿结石。此类尿结石可由于尿液中的矿物质浓度而形成，并且一旦此类结石达到足以阻止尿液流过输尿管或尿道的大小便可引起显著的腹痛。尿结石可由钙、镁、氨、尿酸、胱氨酸和/或其他化合物或它们的组合形成。

若干方法可用于治疗患有肾结石的患者，包括观察、医学治疗(诸如排石疗法)、非侵入性治疗(诸如体外冲击波碎石术(ESWL))、微创或外科治疗(诸如输尿管镜检查和经皮肾镜取石(“PCNL”))等。在一些方法(例如，输尿管镜检查和PCNL)中，医师可以接触到结石，将结石破碎成较小碎块或碎片，并使用装篮装置和/或抽吸取出肾中相对小的结石碎片/微粒。

在一些规程中，外科医生可通过尿道将内窥镜(例如，输尿管镜)插入尿路中以从膀胱和输尿管去除尿结石。通常，输尿管镜包括在其远侧端部处的相机，该相机被配置为使得尿路能够可视化的。输尿管镜还可包括或允许将碎石术装置放置在输尿管镜的工作通道中，该碎石术装置被配置为捕获或打碎尿结石。在输尿管镜检查规程期间，一位医师/技术人员可控制输尿管镜的位置，同时另一位医师/技术人员可控制碎石装置。

在一些规程(诸如用于移除相对大的结石/碎片的规程)中，医师可使用经皮肾镜取石术(“PCNL”)技术，该PCNL技术涉及将肾镜插入穿过皮肤(即，经皮)和中间组织以提供对治疗部位的进入以便打碎和/或移除结石。用于向目标解剖部位(和/或直接进入内窥镜)提供进入通道的经皮进入装置(例如，肾镜、护套、护套组件和/或导管)可包括用于向目标部位提供冲洗流体流和/或从目标部位抽吸流体(例如，通过被动流出和/或主动吸出)的一个或多个流体通道。

对于输尿管镜检查规程，医师可实施规程以将相对大的肾结石破碎成相对小的碎片以促进其提取。例如，某些器械可用于将结石破碎成更小的碎片，诸如通过激光作用或通过对肾结石施加其他切割力。根据一些规程，可使用装篮装置/系统来捕获相对较小的结石碎片并将它们从患者的治疗部位提取出。通常，当结石被捕获时，外科医生可能希望在打开篮状物以将结石存放/落入到样本收集结构或区域中之前通过输尿管进入护套快速地提取结石，之后，篮状物可被闭合并且通过进入护套被重新插入(例如，在内窥镜/输尿管镜的工作通道内)以便提取剩余的结石或结石碎片(如果有的话)。

机器人辅助式输尿管镜规程可结合各种医疗规程(诸如肾结石去除规程)来实施，其中机器人工具可使医师/泌尿科医师能够执行内窥镜目标进入以及经皮进入/治疗。有利地，本公开的方面涉及用于机器人地控制内窥镜/输尿管镜的轴向旋转和/或滚动以提高规程效率和功效的系统、装置和方法。

医疗系统

图1示出了根据本公开的各方面的用于执行各种医疗规程的示例性医疗系统100。医疗系统100可用于例如内窥镜(例如，输尿管镜)规程。如上文所提及和描述的，特定输尿管镜规程涉及肾结石的治疗/去除。在一些实施方式中，肾结石治疗可受益于某些机器人技术/装置的辅助。完全手动的规程相比，机器人医疗解决方案可提供相对于特定器械的相对较高的精度、较优异的控制和/或较优异的手眼协调。例如，根据一些规程对肾的机器人辅助式输尿管镜进入可有利地使得泌尿科医师能够单独地执行内窥镜控制和装篮控制两者。

尽管图1的系统100是在输尿管镜规程的背景下呈现的，但是应当理解，本文公开的原理可在任何类型的内窥镜规程中实现。此外，本文所述的示例中的若干示例涉及对象去除规程，该对象去除规程涉及从肾去除肾结石。然而，本公开不会仅限于肾结石去除。例如，以下描述也可适用于涉及从患者体内去除对象的其他外科手术或医疗操作或医疗规程，包括可经由经皮和/或内窥镜进入从治疗部位或患者腔(例如，食道、尿管、肠、眼睛等)去除的任何对象，例如，胆囊结石去除、肺(肺部/经胸廓)肿瘤活组织检查或白内障去除。

医疗系统100包括机器人系统10(例如，移动机器人推车)，该机器人系统被配置为接合和/或控制医疗器械19(例如，输尿管镜)以对患者7执行直接进入规程，该医疗器械包括近侧柄部31和在其近侧部分耦接到柄部31的轴40。术语“直接进入”在本文中根据其广泛且普通的含义使用，并且可指通过患者身体中的自然或人工开口的器械化的任何进入。例如，参考图1，窥镜/轴40可经由尿道65直接进入患者7的尿路中。

应当理解，直接进入器械19可以是任何类型的基于轴的医疗器械，包括内窥镜(诸如输尿管镜)、导管(诸如可操纵或不可操纵导管)、肾镜、腹腔镜或其他类型的医疗器械。关于与用于通过输尿管进入护套(例如，输尿管进入护套90)去除肾结石的输尿管镜规程的本公开的实施方案也适合于用于通过经皮进入(诸如通过经皮进入护套)去除对象的解决方案。例如，器械可通过例如经皮进入护套来经皮进入肾以捕获和移除肾结石。术语“经皮进入”在本文中根据其广泛且普通的含义使用，并且可指诸如通过刺穿和/或小切口使器械通过患者的皮肤以及到达与规程相关联的目标解剖位置(例如，肾70的盏网络)所必需的任何其他身体层进入。

医疗系统100包括控制系统50，该控制系统被配置为与机器人系统10介接，提供关于规程的信息以及/或者执行多种其他操作。例如，控制系统50可包括一个或多个显示器56，该一个或多个显示器被配置为呈现特定信息来辅助医师5和/或其他技术人员或个体。医疗系统100可包括被配置为保持患者7的台15。系统100还可包括电磁(EM)场发生器18，该电磁场发生器可由机器人系统10的机器人臂12中的一个或多个机器人臂保持，或者可以是独立装置。尽管各种机器人臂12被示为处于各种位置并且耦接到各种工具/装置，但是应当理解，此类配置是为了方便和说明的目的而示出的，并且此类机器人臂可随时间推移和/或在医疗规程期间的不同点处具有不同配置。此外，机器人臂12可耦接到与图1所示的装置/器械不同的装置/器械，并且在一些情况或时间段中，臂中的一个或多个臂可不被利用或耦接到医疗器械(例如，器械操纵器/耦接件)。轴40的滚动可被机器人地和/或手动地控制，诸如通过与机器人臂12a相关联的端部执行器的操作，其中此类操作可由控制系统50和/或机器人系统10控制。术语“端部执行器”在本文中根据其广义和普通含义使用，并且可指任何类型的机器人操纵器装置、部件和/或组件。在适配器(诸如无菌适配器)耦接到机器人端部执行器或其他机器人操纵器的情况下，术语“端部执行器”可指适配器(例如，无菌适配器)或与端部执行器相关联和/或耦接到端部执行器的任何其他机器人操纵器装置、部件或组件。在一些上下文中，机器人端部执行器和适配器的组合可称为器械操纵器组件，其中此类组件还可包括或可不包括物理地耦接到适配器和/或端部执行器的医疗器械(或器械柄部/基部)。术语“机器人操纵器”和“机器人操纵器组件”根据其广泛且普通的含义使用，并且可指机器人端部执行器和/或无菌适配器或(共同地或单独地)耦接到端部执行器的其他适配器部件。例如，“机器人操纵器”或“机器人操纵器组件”可指包括一个或多个驱动输出部的器械装置操纵器(IDM)，无论实现在机器人端部执行器、无菌适配器和/或其他部件中。

在示例性使用情况下，如果患者7具有位于肾70中的肾结石(或结石碎片)180，则医师可执行规程以通过尿路(63,60,65)移除结石180。在一些实施方案中，医师5可与控制系统50和/或机器人系统10交互以使得/控制机器人系统10将医疗器械轴40(例如，窥镜)从尿道65，穿过膀胱60，沿输尿管63向上推进和导航进入到肾盂71和/或结石180所在的肾70的盏网络中。医师5还可与控制系统50和/或机器人系统10交互以使得/控制装篮装置30通过器械轴40的工作通道推进，其中装篮装置30被配置为促进肾结石或结石碎片的捕获和移除。控制系统50可经由显示器56提供与医疗器械40和/或系统100的其他器械相关联的信息，诸如由该医疗器械捕获的实时内窥镜图像，以辅助医师5导航/控制此类器械化。

在本文参考与本发明概念的方面相关的特定医疗规程来描述肾解剖结构。大致在图1中的典型解剖位置示出的肾70一般包括在腹膜后腔中分别位于左侧和右侧的两个豆形器官。在成年人类中，肾的高度/长度一般是约11cm。肾从成对肾动脉69接收血液；血液经由成对肾静脉67离开肾。每个肾70流体地耦接到相应输尿管63，该相应输尿管一般包括将分泌出的尿液从肾70载运到膀胱60的管子。

肾70通常在腹腔中相对高地定位并且以轻微斜角位于腹膜后位置。一般由肝的位置引起的腹腔内的不对称性通常导致右肾(在图1中详细示出)略微低于且小于左肾，并且放置成比左肾略微更靠中间。每个肾的顶部是肾上腺(未示出)。肾70的上部部分被第11根肋骨和第12根肋骨(未示出)部分地保护。每个肾及其肾上腺一般被两层脂肪包围：存在于肾筋膜与肾小囊之间的肾周脂肪和在肾筋膜之上的肾旁脂肪。

肾70参与控制各种体液隔室、流体渗透压、酸碱平衡、各种电解质浓度和毒素去除的量。肾70通过分泌特定物质以及再吸收其他物质来提供过滤功能。分泌到尿液中的物质的示例是氢、铵、钾和尿酸。另外，肾还执行各种其他功能，诸如激素合成等。

肾70的凹边界上的凹入区域是肾门181，肾动脉69(在肾70的详细视图中未示出)在此进入肾70，并且肾静脉67(在详细视图中未示出)和输尿管63离开此处。肾70被坚韧的纤维组织包围，肾小囊74本身被肾周脂肪、肾筋膜和肾旁脂肪包围。这些组织的前(前方)表面是腹膜，而后(后方)表面是腹横筋膜。

肾70的功能物质或实质分为两个主要结构：外部肾皮质77和内部肾髓质187。这些结构呈多个一般锥形肾瓣的形状，每个锥形肾瓣包含包围被称为肾锥体72的髓质的一部分的肾皮质。在肾锥体72之间是被称为肾柱73的皮质突起。肾元(图1中未详细示出)(肾的尿液产生功能结构)跨越皮质77和髓质187。肾元的初始过滤部分是肾小体，其位于皮质中并且之后是从皮质深入髓质锥体的肾小管。肾皮质的部分，即髓质射线，是排入单个集尿管中的肾小管集合。

每个肾锥体的顶端/顶点或小乳头状突起79将尿液排空到相应的小盏75中；小盏75排空到大盏76中，并且大盏76排空到肾盂71中，其转变到输尿管63。小盏和大盏的歧管型集合在本文中可称为肾的“盏网络”。在肾门181处，输尿管63和肾静脉67离开肾并且肾动脉69进入。肾门脂肪和具有淋巴结的淋巴组织包围这些结构。肾门脂肪与被称为肾窦的充满脂肪的腔邻接。肾窦共同包含肾盂71和肾盏75、76并将这些结构与肾髓质组织分离。与盏相关联的漏斗状/管状解剖结构可称为漏斗(infundibulum/infundibula)。也就是说，漏斗一般导致盏的终止，在那里小乳头状突起暴露于盏内。

进一步参考医疗系统100，医疗器械轴40(例如，窥镜、直接进入器械等)可通过尿路推进到肾70中。具体地，输尿管进入护套190可在尿路内设置到肾70附近的区域。轴40可穿过输尿管进入护套190以进入肾70的内部解剖结构，如图所示。一旦在肾结石180的部位处(例如，在通过其可接近结石180的肾70的目标盏75内)，就可使用医疗器械19和/或其轴40将装篮装置30输送/引导到目标位置。一旦结石180已被捕获在装篮装置/组件30的远侧篮状物部分35中，就可使用所利用的输尿管进入路径从患者7提取肾结石180。

本文所公开的各种窥镜/轴型器械(诸如系统100的轴40)可被配置为在人类解剖结构内导航，诸如在人类解剖结构的自然孔口或内腔内导航。术语“窥镜”和“内窥镜”在本文中根据其广泛且普通的含义使用，并且可指具有图像生成、查看和/或捕获功能并且被配置为引入到身体的任何类型的器官、腔、内腔、腔室或空间中的任何类型的细长(例如，轴型)医疗器械。窥镜可包括(例如)输尿管镜(例如，用于进入尿路)、腹腔镜、肾镜(例如，用于进入肾)、支气管镜(例如，用于进入气道，诸如支气管)、结肠镜(例如，用于进入结肠)、关节镜(例如，用于进入关节)、膀胱镜(例如，用于进入膀胱)、结肠镜(例如，用于进入结肠和/或直肠)、管道镜等。在一些情况下，窥镜/内窥镜可包括至少部分地刚性和/或柔性管，并且尺寸可被设定成在外护套、导管、导引器或其他内腔类型装置内通过，或者可在没有此类装置的情况下使用。

图2示出了根据一个或多个实施方案的被布置用于诊断和/或治疗性支气管镜检查的基于推车的机器人系统101。在支气管镜检查期间，机器人系统10的臂12可被配置为将医疗器械轴52诸如可操纵内窥镜(其可以是用于支气管镜检查的规程特定的支气管镜)驱动通过自然孔口进入点(例如，在本示例中定位在台15上的患者7的口)，以递送诊断和/或治疗工具。如图所示，机器人系统10(例如，推车)可被定位为靠近患者的上躯干，以便提供对进入点的进入。类似地，可致动机器人臂12以相对于进入点定位支气管镜/轴52。当利用胃镜(用于肠胃(GI)规程的专用内窥镜)执行GI规程时，也可利用图2中的布置。

一旦机器人系统10被正确定位，机器人臂12就可机器人地、手动地或以它们的组合将可操纵内窥镜52插入患者体内。可操纵内窥镜52可包括至少两个伸缩部分，诸如内引导件部分和外护套部分，每个部分耦接到来自一组器械进送器和/或器械柄部111的单独的器械进送器，每个器械进送器/柄部耦接到相应的机器人臂12的远侧端部。进送器/柄部111的这种线性布置可产生“虚拟轨道”103，该“虚拟轨道”可通过将一个或多个机器人臂12操纵到不同角度和/或位置而在空间中被重新定位。器械进送器/柄部111中的一个或多个可被配置为实现轴的机器人滚动，并且可根据本文所公开的一个或多个实施方案来配置以用于此目的。

在插入之后，内窥镜52可使用来自机器人系统10的精确命令向下导向患者的气管和肺，直到到达目标手术部位。例如，可引导内窥镜52以将活检针递送到目标，诸如患者肺内的病变或结节。针可沿工作通道向下部署，该工作通道延伸内窥镜的长度以获得待由病理学家分析的组织样品。根据病理结果，可沿内窥镜的工作通道向下部署附加工具以用于附加活检。例如，当结节被识别为恶性时，内窥镜52可通过内窥镜递送工具以切除潜在的癌组织。在一些情况下，诊断和治疗处理可在单独的规程中递送。在这些情况下，内窥镜52也可用于递送基准以“标记”目标结节的位置。在其他情况下，诊断和治疗处理可在相同的规程期间递送。

在系统101中，患者导引器102经由端口(未示出；例如，外科手术用管)附接到患者7。导引器102的曲率可使得机器人系统10能够从不与患者进入端口直接轴向对准的位置操纵器械52，从而允许机器人系统10在室内的放置更加灵活。此外，导引器102的曲率可允许机器人系统10的机器人臂12与患者导引器102基本上水平对准，这可促进机器人臂12的手动移动(如果需要的话)。控制系统50和/或机器人推车10可包括控制电路，该控制电路被配置为实现如本文所述的窥镜滚动控制。

图3示出了根据本公开的一个或多个实施方案的基于台的机器人系统104。系统104将机器人部件105与台/平台147结合，从而与一些基于推车的机器人系统相比允许手术室内减少量的资本设备，这在一些情况下可允许更多地接近患者7。与基于推车的系统非常类似，与系统104的机器人臂212相关联的器械装置操纵器组件通常可包括器械和/或器械进送器，这些器械和/或器械进送器被设计成沿着虚拟轨道或路径操纵细长医疗器械/轴，诸如导管48等。

如图所示，机器人使能的台系统104可包括耦接到一个或多个托架141(例如，环形可移动结构)的柱144，一个或多个机器人臂212可从该柱伸出。托架141可沿着沿柱144的长度的至少一部分延伸的竖直柱接口平移，以提供不同的有利点，机器人臂212可从这些有利点定位以到达患者7。在一些实施方案中，托架141可使用定位在柱144内的机械马达围绕柱144旋转，以允许机器人臂212进入台104的多个侧面。托架141的旋转和/或平移可允许系统104将医疗器械诸如内窥镜和导管对准到患者上的不同进入点中。通过提供竖直调整，机器人臂212可有利地被配置为紧凑地存放在台系统104的平台147下方，并且随后在规程期间升高。

机器人臂212可通过可包括一系列关节的一个或多个臂支座145安装在托架141上，这些关节可单独地旋转和/或伸缩地延伸以向机器人臂212提供附加的可配置性。柱144在结构上为台平台147提供支撑，并且为托架141的竖直平移提供路径。柱144还可将功率和控制信号传送到托架141和安装在其上的机器人臂212。系统104可包括特定控制电路，该特定控制电路被配置为使用器械进送器211来控制器械轴240的驱动和/或滚动，该器械进送器可耦接到臂212中的一个臂的端部执行器，其中器械进送器211被控制成基于器械48的远侧端部的所确定的位置来自动地修改相对于细长器械(例如，内窥镜)48的轴向驱动速度。例如，当器械48的远侧端部定位在预先确定的自动暂停位置处时，器械进送器211可被控制/驱动以自动地暂停/停止轴向缩回以允许样本收集，如本文详细描述的。

参考图1至图3和图4-1(其示出了图1至图3中的任一者的控制系统的示例性实施方案)，相关的控制系统50可被配置为提供各种功能来辅助执行医疗规程。在一些实施方案中，控制系统50可联接到机器人系统10并且与该机器人系统协同操作以对患者7执行医疗规程。例如，控制系统50可经由无线或有线连接与机器人系统10通信(例如，以控制机器人系统10)。此外，在一些实施方案中，控制系统50可与机器人系统10通信以从其接收与窥镜40的远侧端部、进入护套90或装篮装置30的位置相关的位置数据。与窥镜40、进入护套90或装篮装置30的位置有关的此类位置数据可使用与相应部件、窥镜图像处理功能相关联的一个或多个电磁传感器和/或至少部分地基于机器人系统数据(例如，臂位置数据、各种系统部件的已知参数/尺寸等)来导出。此外，在一些实施方案中，控制系统50可与台15通信以将台15定位成特定取向或以其他方式控制台15。在一些实施方案中，控制系统50可与EM场发生器18通信以控制患者7周围和/或器械进送器11周围的区域中的EM场的生成。

图4-1还示出了图1至图3中的任一者的机器人系统的示例性实施方案。机器人系统10可被配置为至少部分地促进执行医疗规程。机器人系统10可按照多种方式布置，这取决于特定规程。机器人系统10可包括一个或多个机器人臂12，该一个或多个机器人臂被配置为接合和/或控制例如窥镜40和/或装篮装置/系统30以执行规程的一个或多个方面。如图所示，每个机器人臂12可包括耦接到关节24的多个臂段23，该多个臂段可提供多个移动度/自由度。在图1的示例中，机器人系统10被定位为靠近患者的腿，并且机器人臂12被致动以接合并定位窥镜40以便进入到进入开口(诸如患者7的尿道65)中。当机器人系统10被正确定位时，可通过机器人使用机器人臂12、由医师5手动地或它们的组合将窥镜40插入患者7体内。参考图1，窥镜驱动器/进送器器械耦接件11(即，器械装置操纵器(IDM))可附接到臂12b中的一个臂的远侧端部执行器22以促进窥镜40的机器人控制/推进。臂中的另一个臂12a可具有与其相关联的器械耦接件/操纵器19，该器械耦接件/操纵器被配置为促进装篮装置30的推进和操作。器械耦接器19还可提供用于窥镜40的柄部31，其中窥镜40在窥镜40的近侧端部处物理地耦接到柄部31。窥镜40可包括一个或多个工作通道，诸如碎石机、装篮装置、镊子等的附加工具可通过该一个或多个工作通道引入到治疗部位中。

机器人系统10可耦接到医疗系统100的任何部件，诸如控制系统50、台15、EM场发生器18、窥镜40、装篮系统30和/或各种类型的经皮进入器械(例如，针、导管、肾镜等)。在一些实施方案中，机器人系统10通信地耦接到控制系统50。例如，机器人系统10可被配置为从控制系统50接收控制信号以执行某些操作，诸如以便以特定方式定位一个或多个机器人臂12、操纵窥镜40、操纵装篮系统30等。作为响应，机器人系统10可使用机器人系统10的特定控制电路211、致动器217和/或其他部件来控制机器人系统10的部件以执行操作。例如，控制电路211可通过致动耦接到器械柄部31的端部执行器22的驱动输出部402来控制轴/窥镜40的滚动。在一些实施方案中，机器人系统10和/或控制系统50被配置为从窥镜40接收图像和/或图像数据，这些图像和/或图像数据表示患者7的内部解剖结构和/或进入护套或其他装置部件的各部分。

机器人系统10一般包括细长支撑结构14(也称为“柱”)、机器人系统基部25和在柱14的顶部处的控制台13。柱14可包括用于支撑一个或多个机器人臂12(在图1中示出三个)的部署的一个或多个臂支撑件17(也称为“托架”)。臂支撑件17可包括可单独配置的臂安装件，该臂安装件沿垂直轴线旋转以调整机器人臂12的基座以便相对于患者期望地定位。

臂支撑件17可被配置为沿柱14竖直地平移。在一些实施方案中，臂支撑件17通过狭槽20连接到柱14，该狭槽定位在柱14的相对侧上以引导臂支撑件17的竖直平移。狭槽20包含竖直平移接口以将臂支撑件17相对于机器人系统基座25定位并保持在各种竖直高度处。臂支撑件17的竖直平移允许机器人系统10调整机器人臂12的范围以满足多种台面高度、患者体形和医师偏好。类似地，臂支撑件17上的可单独配置的臂支座可允许机器人臂12的机器人臂基座21以多种构型成角度。

机器人臂12一般可包括被一系列连杆23分隔的机器人臂基座21和端部执行器22，该一系列连杆由一系列链接臂段24连接，每个关节包括一个或多个独立的致动器217。每个致动器可包括可独立控制的马达。每个可独立控制的关节24可提供或表示机器人臂可用的独立自由度。在一些实施方案中，臂12中的每个臂具有七个关节，并且因此提供七个自由度，包括“冗余”自由度。冗余的自由度允许机器人臂12使用不同的连杆方位和关节角度将其相应的端部执行器22定位在空间中的特定方位、取向和轨迹处。这允许系统从空间中的期望点定位和导向医疗器械，同时允许医师使臂接头运动到远离患者的临床有利方位，以产生更大的接近，同时避免臂碰撞。

机器人系统基座25在地板上平衡柱14、臂支撑件17和臂12的重量。因此，机器人系统基座25可容纳某些相对较重的部件，诸如电子器件、马达、电源以及选择性地使该机器人系统能够移动和/或固定的部件。例如，机器人系统基座25包括可允许机器人系统在规程之前容易地围绕手术室移动的轮形脚轮28。在到达适当位置之后，可使用轮锁将脚轮28固定，以在规程期间将机器人系统10保持在适当位置。

定位在柱14的上端处的控制台13可提供用于接收用户输入的用户界面和向医师/用户提供术前和术中数据的显示屏16(或两用装置，诸如触摸屏)两者。控制台/显示器16或显示器56上的潜在术前数据可包括从术前计算机化断层摄影(CT)扫描导出的术前计划、导航和标测数据和/或来自术前患者面谈的记录。显示器上的术中数据可以包括从工具、传感器提供的光学信息和来自传感器的坐标信息以及重要的患者统计，诸如呼吸、心率和/或脉搏。控制台13可被定位和倾斜成允许医师从柱14的与臂支撑件17相对的侧面接近控制台。从这个位置，医师可在从机器人系统10后面操作控制台13的同时查看控制台13、机器人臂12和患者。如图所示，控制台13还可包括辅助操纵和稳定机器人系统10的柄部27。

机器人臂12中的每个机器人臂的端部执行器22可包括器械装置操纵器(IDM)29或可被配置为将IDM与其耦接，该器械装置操纵器在某些情况下可使用无菌适配器部件来附接。端部执行器22和相关联的IDM以及任何干预机构或耦接器(例如，无菌适配器)的组合可称为操纵器组件111。在一些实施方案中，IDM 29可被移除并且替换成不同类型的IDM，例如，第一类型11的IDM/器械可被配置为操纵内窥镜/轴，而第二类型19的IDM/器械可与轴相关联(例如，耦接到其近侧部分)并且被配置为使轴滚动和/或关节运动，和/或操纵装篮装置。另一种类型的IDM/器械可被配置为保持电磁场发生器18。IDM可提供电力和控制接口。例如，接口可包括用于将气动压力、电力、电信号和/或光学信号从机器人臂12传递到IDM的连接器。IDM 29可被配置为使用包括(例如)直接驱动、谐波驱动、齿轮驱动、皮带和滑轮、磁驱动等的技术操纵诸如窥镜40的医疗器械(例如，外科手术工具/器械)。在一些实施方案中，装置操纵器29可附接到机器人臂12中的相应机器人臂，其中机器人臂12被配置为将相应的耦接医疗器械插入到治疗部位中或从治疗部位向外缩回。

如以上参考的，系统100可包括被配置为执行本文描述的特定功能的特定控制电路，包括机器人系统10的控制电路211和控制系统50的控制电路251。也就是说，系统100、101、104的控制电路可以是机器人系统10、控制系统50或它们的某种组合的一部分。因此，本文对控制电路任何提及可指体现在机器人系统、控制系统或医疗系统(诸如在图1至图3中示出的医疗系统100、101、104)的任何其他部件中的电路。术语“控制电路”在本文中根据其广泛和普通含义而使用，并且可指以下各项的任何集合：处理器、处理电路、处理模块/单元、芯片、管芯(例如，包括一个或多个有源和/或无源装置和/或连接性电路的半导体管芯)、微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑装置、状态机(例如，硬件状态机)、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或基于电路和/或操作指令的硬编码来操纵信号的任何装置。本文提及的控制电路还可包括一个或多个电路衬底(例如，印刷电路板)、导电迹线和通孔和/或安装垫、连接器和/或部件。本文提及的控制电路还可包括一个或多个存储装置，该一个或多个存储装置可体现在单个存储器装置、多个存储器装置和/或装置的嵌入式电路中。此类数据存储装置可包括只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪存、缓存、数据存储寄存器和/或存储数字信息的任何装置。应当注意，在控制电路包括硬件和/或软件状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路的实施方案中，存储任何相关联的操作指令的数据存储装置/寄存器可嵌入在包括该状态机、该模拟电路、该数字电路和/或该逻辑电路的电路内或在该电路外部。

控制电路211、251可包括计算机可读介质，该计算机可读介质存储和/或被配置为存储硬编码和/或操作指令，这些硬编码和/或操作指令对应于在本图中的一个或多个图中示出的和/或在本文中描述的步骤和/或功能中的至少一些步骤和/或功能。在一些情况下，此类计算机可读介质可包括在制品中。控制电路211/251可完全在本地维护/设置，或者可至少部分地远程定位(例如，经由局域网和/或广域网间接地通信地耦接)。控制电路211、251中的任一者可被配置为执行本文所公开的各种过程的任何方面，包括图15-1和图15-2所示的过程，如下文所描述的。

关于机器人系统10，控制电路211的至少一部分可与机器人系统10的基座25、柱14和/或控制台13集成，并且/或者与通信地耦接到机器人系统10的另一系统集成。关于控制系统50，控制电路251的至少一部分可与控制系统50的控制台基座51和/或显示单元56集成。应当理解，本文对功能控制电路或相关联功能的任何描述可理解为体现在机器人系统10、控制系统50或它们的任何组合中，并且/或者至少部分地体现在一个或多个其他本地或远程系统/装置中，诸如与根据所公开的实施方案中的任一个实施方案的轴型器械(例如，内窥镜)的柄部/基座相关联的控制电路。

进一步参考图4-1，控制系统50可包括各种I/O部件258，这些I/O部件被配置为辅助医师5或其他人执行医疗规程。例如，输入/输出(I/O)部件258可被配置为允许用户输入在患者7体内控制/导航窥镜40和/或装篮系统。在一些实施方案中，例如，医师5可向控制系统50和/或机器人系统10提供输入，其中响应于此类输入，可将控制信号发送到机器人系统10以操纵窥镜40和/或导管装篮系统30。控制系统50可包括一个或多个显示装置56以提供关于规程的各种信息。例如，显示器56可提供关于窥镜40和/或装篮系统30的信息。例如，控制系统50可接收由窥镜40捕获的实时图像并经由显示器56显示这些实时图像。另外地或另选地，控制系统50可从与患者7相关联的医疗监测器和/或传感器接收信号(例如，模拟信号、数字信号、电信号、声学/声信号、气动信号、触觉信号、液压信号等)，并且显示器56可呈现关于患者7的健康或环境的信息。此类信息可包括经由医疗监测器显示的信息，包括例如与心率(例如，ECG、HRV等)、血压/血率、肌肉生物信号(例如，EMG)、体温、血氧饱和度(例如，SpO₂)、CO₂、脑波(例如，EEG)、环境和/或局部或核心体温等相关的信息。

系统100的各种部件可在网络上彼此通信地耦接，该网络可包括无线网络和/或有线网络。示例性网络包括一个或多个的个域网(PAN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网区域网(IAN)、蜂窝网、互联网、个域网(PAN)、体域网(BAN)等。例如，图4-1的系统的各种通信接口可被配置为诸如通过无线和/或有线网络连接与一个或多个装置/传感器/系统通信。在一些实施方案中，各种通信接口可实现诸如蓝牙、Wi-Fi、近场通信(NFC)等的无线技术。此外，在一些实施方案中，系统100的各种部件可经由一个或多个支撑电缆、管等连接以用于数据通信、流体交换、电力交换等。

控制系统50和/或机器人系统10可包括特定用户控件(例如，控件55)，这些特定用户控件可包括任何类型的用户输入(和/或输出)装置或装置接口，诸如一个或多个按钮、键、操纵杆、手持式控制器(例如，视频游戏类型控制器)、计算机鼠标、触控板、跟踪球、控制垫和/或捕获手势和手指姿势的传感器(例如，运动传感器或相机)、触摸屏和/或针对它们的接口/连接器。此类用户控件通信地和/或物理地耦接到相应控制电路。在一些实施方案中，用户可接合用户控件55以命令机器人轴旋转/滚动，如本文所述。

图4-2示出了根据一个或多个实施方案的可在图1至图3的医疗系统中的任一个医疗系统中实现的医疗系统部件，该医疗系统部件包括窥镜519和装篮30装置/组件519。在一些实施方案中，窥镜组件519包括耦接到内窥镜40的柄部或基座31。例如，内窥镜(即，“窥镜”或“轴”)可包括细长轴，该细长轴包括一个或多个灯49和一个或多个相机或其他成像装置48。窥镜40还可包括一个或多个工作通道44，该一个或多个工作通道可行进窥镜40的长度。在一些实施方案中，此类通道可用于提供细长装篮线/尖齿穿过窥镜40的通路。

装篮组件30可包括由一个或多个线尖齿36形成的篮状物35。例如，装篮系统30可包括在装篮护套37内设置在其长度上的四个线尖齿，其中尖齿从护套37的远侧端部突起以形成篮状物结构35。尖齿36进一步从护套37的近侧端部延伸。尖齿36可被配置为可在装篮护套37内滑动，经受一定量的摩擦阻力。尖齿36和护套37可耦接到篮状物仓部件32的相应致动器195。篮状物仓32可物理地和/或通信地耦接到窥镜组件519的柄部部分/部件31。柄部部件31可被配置为用于手动地或通过机器人控制来辅助装篮和/或窥镜控制。

可通过电源接口79为窥镜组件519供电和/或通过控制接口78控制该窥镜组件，该电源接口和该控制接口中的每一者或两者可与机器人系统10的机器人臂/部件介接。窥镜组件519还可包括一个或多个传感器72，诸如压力和/或其他力读取传感器，其可被配置为生成指示在致动器195中的一个或多个致动器和/或窥镜/篮状物系统519的其他耦接件处经受/由其经受的力的信号。

窥镜组件519包括用于使得轴40围绕其轴线滚动(例如，围绕其基座/近侧端部处的轴的轴线滚动)的特定机构。例如，轴40可具有与其近侧部分相关联的滚动齿轮部件45。此类滚动齿轮45可具有被配置为和与窥镜组件519的柄部31相关联的致动器部件啮合或接合的一个或多个齿或其他特征。可通过使用与柄部31相关联的一个或多个致动器部件(例如，齿轮、皮带、轴等)致动滚动齿轮45来滚动/旋转窥镜组件轴40。在一些实施方案中，窥镜/轴40包括应变消除部件43，该应变消除部件可包括橡胶锥体或其他形式/材料，该橡胶锥体或其他形式/材料被配置为减小由于轴的弯曲而在轴的近侧部分/端部上产生的应变和/或减小在轴的近侧部分处的弯曲角度。

轴40的滚动齿轮45可至少部分地设置在柄部31的壳体80内。此外，被配置为引起滚动齿轮45和轴40的滚动/旋转的附加部件可至少部分地设置在壳体80内。在一些实施方案中，柄部31具有与其相关联的可从外部接近/致动的滚动轴85，该滚动轴可包括驱动输入部，该驱动输入部被配置为当与机器人端部执行器和/或与其相关联的适配器的驱动输出部接合时围绕轴线旋转。在一些实施方案中，滚动轴85具有横向于、正交于和/或垂直于滚动齿轮45和/或轴40的轴线的轴线。因此，柄部31还可包括角度变换齿轮89，该角度变换齿轮可被配置为将滚动轴85的旋转转换/变换至与滚动齿轮45的轴线平行的轴线。角度变换齿轮89例如可以是与滚动轴85或滚动齿轮45啮合接合的锥齿轮。旋转/滚动转换器83可被配置为通过滚动轴85与滚动齿轮45之间的某种直接或间接物理耦接将滚动轴85的旋转转换成滚动齿轮45的旋转。例如，滚动转换器83可包括一个或多个皮带、缆线、杆等。在一些实施方案中，滚动轴85能够经由柄部31下侧上的孔接近。

窥镜组件还可包括滚动轴扣件或锁定装置/机构90，其可包括被配置为被致动以占据锁定配置或占据解锁位置的结构，在锁定配置中，其键部件95与滚动轴85的配合特征接合，在解锁位置中，键部件95不与滚动轴85的配合特征接合。滚动轴扣件90还可包括致动器部件91，该致动器部件可与滚动轴90的主体和/或键特征95呈一体形式。致动器91可能够通过壳体80中的孔或其他入口81接近，其中入口81允许从柄部31和/或壳体80的外部致动滚动轴扣件致动器91。下面更详细地描述窥镜组件519的各种部件。

窥镜滚动

图5示出了根据一个或多个实施方案的设置在患者的泌尿系统的部分中的输尿管镜40。如上文所提及，可实施输尿管镜规程以检查人体输尿管的异常和/或治疗该异常。例如，可实施输尿管镜规程以治疗和/或去除肾结石。此类规程可至少部分地手动实现，并且/或者至少部分地使用机器人技术来执行。例如，与完全手动的规程相比，将机器人装置和/或系统用于特定内窥镜规程可提供相对较好的精度、控制和/或协调。在一些实施方案中，窥镜40包括用于将装篮装置30(例如，篮状物部件35)部署到窥镜40的远侧端部处的操作区域的工作通道44。

窥镜/轴(例如，内窥镜/输尿管镜)40可包括管状且柔性医疗轴/器械，该管状且柔性医疗轴/器械被配置为插入到患者的解剖结构中以捕获该解剖结构的图像并且使用其一个或多个工作通道来执行特定任务。在一些实施方案中，窥镜40可容纳电线和/或光纤以传输去往/来自光学组件和窥镜40的远侧端部42的信号，该远侧端部可包括成像装置48，诸如光学相机。窥镜40还可包括光源49，诸如LED或光纤光源/透镜。

窥镜轴40可通过进入护套190推进到目标位置。进入护套190可通过输尿管63推进到肾盂71和/或输尿管肾盂接合部71附近的位置。进入护套190的远侧端部可停放在输尿管63和/或肾盂71中的一定位置处。进入护套190可被放置成尽可能远地进入肾解剖结构，如尿路路径所允许的那样，该尿路路径在其某些部分中可能有些曲折。通常，进入护套190的关节运动性可能无法达到可使窥镜40进行关节运动的程度，并且因此将进入护套190导航/驱动到肾中可能并不合乎实际。

窥镜40可能够诸如相对于窥镜40的至少远侧部分230进行关节运动，使得可在人体解剖结构内使窥镜40转向。在一些实施方案中，窥镜40被配置为以例如六个自由度进行关节运动，包括XYZ坐标移动，以及俯仰、偏航和滚动。窥镜40的某种位置传感器(例如，电磁传感器)(在实施的情况下)可同样地相对于该位置传感器生成/提供的位置信息具有类似的自由度。

对于机器人实施方式，机器人系统的机器人臂可被配置为/能够被配置为操纵窥镜40。例如，器械装置操纵器(例如，窥镜柄部)可耦接到机器人臂的端部执行器并且可使用细长移动构件操纵窥镜40。该细长移动构件可包括一根或多根拉线(例如，拉线或推线)、缆线、纤维和/或柔性轴。例如，机器人端部执行器可被配置为致动耦接到窥镜40的多根拉线(未示出)以使窥镜40的末端42偏转。拉线可包括任何合适的或期望的材料，诸如金属和非金属材料，诸如不锈钢、Kevlar、钨、碳纤维等。在一些实施方案中，窥镜40被配置为响应于由细长移动构件施加的力而表现出非线性行为。该非线性行为可基于窥镜的刚度和压缩系数，以及不同的细长移动构件之间的松弛度或刚度的变化性。

相机/成像装置48可用于捕获内部解剖空间的图像，诸如肾70的内部肾盏。窥镜40还可被配置为容纳光纤，以将来自位于近侧的光源(诸如，发光二极管)的光载送到该窥镜的远侧端部42。在一些实施方案中，窥镜40被配置为由机器人系统控制，该机器人系统在一个或多个方面类似于在图1、图2和图3中分别示出的机器人系统100、101和104。

在一些实施方案中，轴(例如，窥镜)40包括传感器，该传感器被配置为生成传感器位置数据和/或将传感器位置数据发送到另一装置或产生电磁场中的可检测的扭曲或特征。传感器位置数据可指示医疗器械40(例如，其远侧端部42)的位置和/或取向，以及/或者可用于确定/推断该医疗器械的位置/取向。例如，传感器(有时称为“位置传感器”)可包括具有导电材料线圈或天线的其他形式/实施方案的电磁(EM)传感器。

本公开的实施方案涉及机器人地控制的轴滚动的实现和当器械从机器人系统解除对接时对轴滚动功能的锁定。此类机器人轴滚动可被约束在有限的旋转角，这可防止器械损坏。当医疗器械和/或其柄部从与其相关联的机器人端部执行器和/或适配器(例如，无菌适配器)部件解除闩锁、解除对接或以其他方式脱离时，医疗器械和/或柄部可被认为是“脱离机器人的”，而当医疗器械和/或其柄部被闩锁、对接或以其他方式耦接到与其相关联的机器人端部执行器和/或适配器(例如，无菌适配器)部件时，医疗器械和/或柄部可被认为是“机器人连接的”。

器械基座/柄部31可被配置为附接、安装或以其他方式连接或耦接到机器人端部执行器6。例如，机器人臂可包括器械驱动机构/组件，该器械驱动机构/组件包括端部执行器和/或无菌适配器，并且器械基座/柄部31可附接到器械驱动机构/组件。器械驱动机构可包括驱动输出部，该驱动输出部被配置为接合和致动器械基座/柄部31上的对应的驱动输入部，以操纵医疗器械19。例如，机器人端部执行器6的一个或多个驱动输出部可被配置为控制轴滚动，如本文详细描述的。端部执行器的驱动输出部可耦接到适配器(例如，无菌适配器)的一个或多个驱动耦接器，该一个或多个驱动耦接器被配置为将驱动扭矩从端部执行器的驱动输出部传递到适配器的驱动输出部。本文对机器人端部执行器和/或其驱动输出部或其他特征的引用可理解为是指耦接到端部执行器的适配器(例如，无菌适配器)和/或适配器的驱动输出部。例如，器械对接在端部执行器上的描述应当理解为是指当适配器耦接到端部执行器时将器械对接在适配器上。

在一些配置中，医疗器械19的细长轴40被布置成在器械柄部31与器械进送器11之间和/或在相关联的机器人臂之间形成服务回路43。服务回路43可包括器械基座/柄部31与进送器装置11之间的一定长度的轴40。当轴40的长度超过器械基座/柄部31与进送器装置11之间的距离D_a(参见图1)时，轴40可向下(和/或向侧部)悬挂，从而在器械基座/柄部31与进送器装置11之间形成服务回路43。服务回路43可在轴40中提供松弛，这可用于允许更快的插入和/或缩回轴40。例如，在插入期间，服务回路49中的松弛可被吸收(缩短或收缩服务回路49)。在缩回期间，可生成服务回路49(长度方面增加或膨胀)。

窥镜40可能够在第一/主平面P_p内沿一个或两个方向偏转。窥镜40还可能够在第二/副平面P_s中沿一个或两个方向偏转，该第二/副平面可与主平面P_p正交。另外，可能期望窥镜40的至少远侧节段230能够在多于一个平面中偏转以到达期望区域，诸如特定的指向前方或后方的盏。尽管主P_p和副P_s偏转平面以特定配置示出，但是应当理解，所示的副平面P_s可以是主平面P_p，反之亦然。

在一些实施方案中，窥镜40包括远侧关节运动节段230。一根或多根缆线、拉线或拉线片段可沿着轴40的外表面运行。另外，一根或多根缆线可沿着轴40的中心管腔运行。一根或多根缆线的操纵导致关节运动节段230的致动或偏转。可经由定位在器械基座/柄部31内或连接到器械基座/柄部的一个或多个器械驱动器来控制一根或多根缆线的操纵。

器械基座/柄部31通常可包括附接接口，该附接接口具有一个或多个机械输入部(例如，插座、滑轮、卷轴、母头输入部等)，该一个或多个机械输入部被设计成与器械驱动器的附接表面上的一个或多个扭矩耦接器往复地配合。器械柄部31可包括多个驱动输入部。多根控制缆线可耦接到多个驱动输入部并沿着柔性轴40延伸。多个驱动输入部可被配置为响应于来自医疗机器人系统的驱动输出部来控制多根拉线或控制缆线或向多根拉线或控制缆线施加张力。

为了使窥镜40导航通过解剖结构，窥镜40的关节运动节段230可能够在主平面P_p中偏转。关节运动节段230的远侧节段还可能够在副平面P_s内沿两个方向偏转。因此，关机运动节段230的远侧部分可能够在两个平面中且沿四个方向(例如，左/右和上/下)偏转。与在副平面P_s中(例如，在任一方向上为180°或更小)相比，窥镜40的弯曲半径在主平面P_p中可以更大(例如，在任一方向上为高达270°或更大)。因此，可能期望主平面P_p与肾平面P_k对准，以便最大化窥镜40的关节运动部分230在肾70的盏网络内的可达范围。在对接在端部执行器6上之前，医师可试图通过手动操纵柄部31来手动实现此类对准。在手动对准之后，医师可将柄部31对接在端部执行器6上，这可导致轴滚动/旋转例如约90°。本公开的实施方案允许通过机器人滚动控制来补偿此类不对准旋转/滚动，在一些实施方式中，机器人滚动控制可在对接柄部31之后自动执行。

根据本公开的方面的机器人滚动控制可涉及细长轴40相对于器械柄部31围绕细长轴40的纵向轴线(至少在其近侧端部处)的旋转。本文的描述或轴围绕其轴线的滚动/旋转应当理解为是指轴至少在轴的近侧端部或部分处围绕其轴线的旋转。轴40相对于柄部31的旋转可操作为在肾平面P_k内对准轴40，该肾平面可以是患者的下上平面。例如，尽管肾70可在形状、尺寸和配置方面变化，但其大致可一般化为具有上极、中极和下极的大致平面结构。从这些极中的每个极发展出指向前方或后方的一系列肾盏。可旋转/滚动窥镜40以使关节运动节段230与目标盏的方向对准。

图6示出了根据一个或多个实施方案的与机器人臂12相关联的器械装置操纵器组件150的分解图。器械装置操纵器组件150包括与机器人臂12的远侧端部相关联的端部执行器6。器械操纵器组件150还包括轴型器械19的柄部31。器械柄部31可结合用于滚动/旋转与其相关联的轴部件(诸如内窥镜或其他轴型器械)的机械(和/或电)装置。本文对朝上和朝下的表面、板、面、部件和/或其他特征或结构的描述可参考图6所示的器械装置操纵器组件150在被组装时的特定取向(而不是所示的倾斜分解取向)来理解。也就是说，尽管端部执行器6通常可能够被配置为面向一系列方向和取向和/或沿一系列方向和取向定向，但是为了方便起见，本文对此类部件(以及直接或间接地与之附接/闩锁的部件/装置)的描述可在图6所示的端部执行器6的大体竖直面向取向的上下文中进行。

在一些实施方案中，器械装置操纵器组件150还包括适配器部件8，该适配器部件可安装到端部执行器6上并且被配置为在端部执行器6与器械柄部31之间提供驱动器接口。在一些实施方案中，适配器8和/或器械柄部31可以是能够从机器人臂12移除或拆卸的，并且可以没有任何机电部件，诸如马达。该二分法可能是由以下所驱动的：对医疗规程中使用的医疗器械进行灭菌的需要；以及由于昂贵的资本设备的复杂机械组件和敏感电子器件而不能对昂贵的资本设备进行充分灭菌。因此，器械柄部31和/或适配器8可被设计成从端部执行器6(并且因此从系统)拆卸、移除和互换，以便单独灭菌或处置。相比之下，端部执行器6在一些情况下不需要被改变或灭菌，并且可被覆盖(例如使用盖布301)以便进行保护。

在一些实施方案中，适配器8可包括用于将气动压力、电力、电信号和/或光学信号从机器人臂12和/或端部执行器6传递到器械柄部31的连接器。机器人臂12可使所耦接的器械柄部31推进/插入到治疗部位中或从治疗部位缩回。在一些实施方案中，可移除器械柄部31并且替换成不同类型的器械。机器人臂12的端部执行器6可包括被配置为连接到适配器8、器械柄部和/或轴40的部件和/或与这些部件对准的各种部件/元件。例如，端部执行器6可包括用于控制/关节运动医疗器械的驱动输出部302(例如，驱动样条、齿轮或具有接合特征的可旋转盘)、用于从医疗器械读取数据的读取器304(例如，用于从医疗器械读取序列号的射频识别(RFID)读取器)、用于将器械柄部31和/或适配器8附接到端部执行器6的一个或多个紧固件306、用于与手动附接到患者的器械(例如，进入护套)对准和/或用于限定装置操纵器组件150的前表面的标记308。在一些实施方案中，适配器8的一部分(例如，板)315可被配置为当耦接到端部执行器6时独立于适配器8和/或端部执行器6的一个或多个其他部件旋转/自旋。适配器8可包括被配置为与柄部31的对应输入部602配合/耦接的一个或多个输出部309。

在一些配置中，无菌盖布301(诸如塑料片等)可设置在端部执行器6与适配器8之间，以在机器人臂12与器械柄部31之间提供无菌屏障。例如，盖布301可以允许机械扭矩从端部执行器6转移到适配器8的方式耦接到适配器8。适配器8一般可被配置为保持围绕其致动部件的密封，使得适配器8本身提供无菌屏障。使用耦接到适配器8和/或装置操纵器组件(即，“机器人操纵器”或“机器人操纵器组件”)150的更多个其他部件的盖布301可在机器人臂12与外科手术区域之间提供无菌屏障，从而允许在无菌的外科手术区域中使用与臂12相关联的机器人推车。端部执行器6可被配置为耦接到各种类型的无菌适配器，这些无菌适配器可被装载到机器人臂12的端部执行器6上和/或从机器人臂的驱动器去除。在臂12覆盖在塑料中的情况下，医师和/或其他技术人员可在规程期间与臂12和/或机器人推车的其他部件(例如，屏幕)交互。覆盖还可防止设备生物危害污染和/或最小化规程后的清理。

器械柄部31可包括在器械柄部31的壳体80的下表面336上的多个驱动输入部602、87。在例示的实施方案中，器械柄部31包括三个驱动输入部602、87，但是在其他实施方案中可包括其他数量的驱动输入部。驱动输入部可在沿着器械柄部31的下配合表面336间隔开的固定位置处，这有助于将驱动输入部602、87耦接到端部执行器6的对应的驱动输出部302，这些驱动输出部可在沿着被设计成用于模块化使用并且附接到各种其他器械的对应配合表面间隔开的固定位置处。柄部31可包括闩锁夹719或用于物理地耦接到适配器8和/或端部执行器6的对应结构的其他闩锁特征/装置。

器械柄部31内的机械组件可允许驱动输入部602用于驱动轴40的关节运动，而驱动输入部87可用于驱动轴40的滚动。驱动输入部602、87中的每一者可被配置为与端部执行器6上的对应的驱动输出部302接合。例如，每个驱动输入部可包括被配置为与被配置为样条的驱动输出部配合的接收器。驱动输入部和驱动输出部可被配置为接合以在其间传递运动。因此，驱动输出部可被旋转以引起驱动输入部的对应旋转，从而控制器械柄部31的各种功能。

本文对“器械装置操纵器组件”、“器械操纵器组件”、“操纵器”、“操纵器组件”以及它们的其他变型的引用可指图6中示出的组件150的部件的任何子集，包括机器人臂、机器人臂的端部执行器、被配置为耦接到机器人端部执行器的适配器、被配置为耦接到端部执行器和/或适配器的器械基座/柄部，和/或与器械基座/柄部相关联的其他致动器部件、装置和/或机构。此外，应当理解，本文对“致动器”的引用可指图6中示出的组件150的直接或间接地影响或导致与组件150的部件接合、耦接或以其他方式可由其致动的器械/部件的移动的任何部件。例如，根据本文所公开的实施方案，“致动器”可包括以下装置或部件的任何集合或子集：进送辊、轴致动轮/辊、进送辊通道、器械进送器驱动输入部、适配器驱动输出部、适配器驱动输入部、滑轮、皮带、齿轮、钉、销、端部执行器驱动输出部，和/或被配置为导致它们的致动的结构和/或控制电路。例如，致动器可以是被配置为使得其移动导致另一个部件、装置或结构中的对应移动的任何部件、装置或结构，无论所述另一个部件、装置或结构与致动器集成还是与致动器分离。

图7A、图7B示出了根据本公开的一个或多个实施方案的被配置为实现机器人轴滚动的器械柄部的剖视透视图。与轴滚动限于轴和/或柄部的手动滚动的某些解决方案不同，本公开的一些实施方案有利地允许机器人轴滚动控制，这可使用一个或多个机械齿轮和/或其他旋转转换装置/机构来实现。

柄部31具有与其相关联的一个或多个机构，该一个或多个机构允许器械的轴40被机器人地滚动/旋转。例如，此类机构可被配置为将机器人端部执行器输出驱动的旋转传输到柄部/基座31，并且经由皮带83或其他旋转转换器部件进一步传输到轴40的基座(例如，近侧端部)45。在一些实施方案中，锥齿轮或其他角度变换齿轮/部件89可附接到皮带83，并由此附接到滚动轴/齿轮85和/或轴齿轮45中的至少一个。锥齿轮89可将轴/皮带齿轮85的旋转转换90°或某一其他角度，以允许与轴齿轮45啮合接合以旋转轴齿轮45，从而滚动轴40。

细长轴40的近侧端部从器械柄部/基座31延伸。在一些实施方案中，细长轴40包括柔性轴和/或关节运动轴。如上所述，拉线(未示出)可包括在柄部31和细长轴40中或上以控制细长轴40的关节运动。柄部31被配置为允许对轴40进行手动控制和机器人控制两者。例如，器械柄部31可被配置为被物理地保持和手动地操纵以提供手动控制，并且耦接到器械驱动机构以提供机器人控制。在一些实施方案中，无菌适配器可定位在柄部31与器械驱动机构(例如，机器人端部执行器或其他机器人操纵器)之间以在医疗规程期间保持无菌区。

如图所示，器械柄部31包括壳体80，该壳体可包含本文所述的滚动控制部件/机构中的一个或多个。器械柄部31的壳体80可被成形为为用户/从业者的手中的器械柄部提供人体工程学配合和/或提供人体工程学配合以允许另一个器械耦接到其上。例如，壳体80的形状可允许器械柄部31在手动控制期间更容易或更舒适地被保持，诸如用于手动地滚动根据本公开的方面的轴40。此外，壳体80的形状可提供对与适配器和/或端部执行器相关联的一个或多个机器人驱动输出部的接近(例如，不阻挡该一个或多个机器人驱动输出部)，柄部31物理地耦接/闩锁到该适配器和/或端部执行器以供另一个器械/装置(例如，装篮或激光发射仓)使用。器械柄部31可包括用于连接到电力单元以便为医疗器械系统的一个或多个器械(例如，内部控制电路)供电的电力进入端口714。电力进入端口714可被配置为提供到轴40的电连接和/或视觉连接。

在一些实施方案中，器械柄部31包括能够由轴应变消除结构43控制的手动滚动输入部。在一些实施方案中，细长轴40延伸穿过轴出口应变消除结构43并进入柄部31的壳体80。轴出口应变消除结构43可被配置为允许细长轴相对于器械柄部31旋转。如图所示，轴出口应变消除结构43可以是可相对于壳体80旋转的能够绞扭或能够旋转的柄部或夹持件。例如，轴应变消除结构43可以顺时针和/或逆时针运动旋转。轴40可相对于轴出口应变消除结构43旋转地固定，使得轴应变消除结构43的旋转引起轴40的旋转。轴40的旋转可以是沿相同方向的并且可等于/相称于应变消除结构43的对应运动，但是并非在所有实施方案中都需要如此。可以允许轴40沿两个旋转方向旋转(例如，滚动)至少90度、至少100度、至少110度、至少120度、至少130度、至少140度、至少150度、至少160度、至少170度、至少180度、至少190度、至少200度、至少210度、至少220度、至少230度、至少240度、至少250度、至少260度、至少270度、至少280度、至少290度、至少300度、至少310度、至少320度、至少330度、至少340度、至少350度或至少360度。此类滚动可由以下关于图10-1、图10-2、图10-3和图10-4详细描述的滚动轴旋转限制特征/机构限制。

应变消除特征43可包括呈锥形锥体形状的橡胶或其他至少部分弹性/柔性材料，如图所示。此类锥体可具有周向顶点47，该周向顶点可提供指示轴40的滚动位置的视觉指示和/或手动/触觉接合特征。例如，当轴旋转时，顶点47可围绕轴的轴线旋转。诸如可至少部分地由顶点特征提供的锥体的形式可提供用于由用户手动操纵以手动地旋转轴40的操纵表面。通常，锥体43的顶点47与例如柄部31的侧面部分747或其他部分的对准可与轴40在初始(例如，零/锁定)位置中旋转地对准相关联。在一些实施方案中，顶点47可与相机和/或轴40的工作通道对准。在一些实施方案中，除了顶点之外和/或作为其替代方案，轴40的滚动位置的视觉指示可由一个或多个其他视觉标记指示。例如，轴40、应变消除结构和/或侧面747或柄部31的其他部分上的带、凹口或其他视觉标记可指示轴40的滚动取向。

参考图6、图7A和图7B，柄部31可包括多个机器人驱动输入部87、602(在图7A、图7B中未示出；参见图6)，该多个机器人驱动输入部可能够经由一个或多个输入端口762接近。端部执行器和/或适配器(参见图6)的机器人驱动输出部可接合机器人内窥镜驱动输入部87、602并且将扭矩传递到该机器人内窥镜驱动输入部(例如，使其旋转)。例如，驱动输入部87可与滚动轴85相关联。驱动输入部中的任一个可能够沿顺时针方向和逆时针方向两者旋转。驱动输入部87、602可被配置为带槽的或带键的凹陷部，并且可被配置为接合被配置为突出/突起样条的机器人驱动输出部302(参见图6)。机器人驱动输出部302可由马达驱动以沿顺时针方向和逆时针方向旋转。当机器人驱动输出部与相应的机器人内窥镜驱动输入部接合时，机器人驱动输出部可通常将旋转运动传递到机器人内窥镜驱动输入部。驱动输入部602和输入端口762中的每一个可与一个或多个滑轮、齿轮和/或被配置为引起轴40的关节运动的其他机构相关联。

在手动地将柄部31对接在端部执行器6和/或适配器8上的过程中，轴40的取向可被旋转约90°。当手动地滚动轴40时，医师可握住柄部31并旋转整个柄部以引起轴40的期望的旋转/滚动，以使轴40的关节运动平面P_p与肾平面P_k(例如，大致平分盏网络的平面)对准。当器械柄部31对接到机器人端部执行器6时，本公开的实施方案可包括使轴40的关节运动平面P_p与肾平面P_k对准的机构，其中此类对准可至少部分地通过柄部31的旋转来补偿和/或成为必要的，以实现对接到端部执行器6的目的。

机器人轴滚动可通过第一锥齿轮89和第二锥齿轮45来实现。也就是说，在一些实施方案中，轴齿轮45可以是锥齿轮。第一锥齿轮89可耦接到机器人驱动输入部87和/或滚动轴85，使得驱动输入部87和/或滚动轴85的旋转引起第一锥齿轮89的旋转。第一锥齿轮可用作角度变换齿轮，以用于将齿轮89、滚动轴85和/或滚动驱动输入部87的扭矩/旋转轴线变换成与轴40和/或轴齿轮45的基座平行和/或同轴的轴线。轴齿轮45(例如，锥齿轮)可附接到轴40的近侧端部，使得轴齿轮45的旋转可引起细长轴40相对于器械柄部31的旋转。

第一锥齿轮89和第二锥齿轮45可接合/啮合以将滚动轴85的旋转移动传递到轴40。例如，如图所示，驱动带83或其他旋转转换器装置/机构可用于将第一锥齿轮89从一定距离操作地耦接到滚动轴85。滚动轴85和其的或与其相关联的驱动输入部特征87可在角度变换锥齿轮89的近侧，并且在一些实施方案中，可设置在轴关节运动输入部602/762之间。用于将滚动轴85的旋转运动传递到轴40的其他方法和机构也是可能的。在一些实施方案中，当轴40滚动时，内部部件(例如，一个或多个盘管、拉线、电线和/或光纤)可由于固定到轴40的近侧端部和远侧端部两者而倾向于绞扭。内部部件的绞扭可在细长轴40的大部分长度上发生，从而使施加到其近侧终端和远侧终端的合力/扭矩最小化。

进一步参考图7A和图7B以及图5，根据本公开的方面的轴滚动的实施方式可期望作为用于使轴40的偏转平面与肾70的平面P_k对准的装置或机构。例如，可能期望与轴40相关联的主偏转平面P_p与肾70的盏网络的平面P_k对准。此外，可实现轴滚动以将轴40的工作通道44对准在促进利用设置在工作通道44内的工作器械的位置中。也就是说，如图5的详细图像所示，工作通道44通常可不在轴40的轴向中心处，而是可至少部分地径向偏移到一侧。因此，如果工作通道44未对准，则将设置在其中的器械用于预期目的的能力可受到约束。通常，肾70的平面P_k可对应于肾的平分平面，如图5所示。然而，应当理解，基于特定的患者解剖结构，一个或多个盏可稍微偏离平面。然而，此类盏可能够从肾的主平面P_k的位置接近。轴40的主偏转平面P_p与肾平面P_k的对准可有利地提供轴40在肾内的最大/高度可达范围。

如上所述，在一些实施方案中，轴40可被配置为使得可实现其在一个或多个平面中的关节运动。例如，在一些实施方案中，轴40可被配置为在主偏转平面P_p中以大于180°的量(诸如约270°或更大)进行关节运动，而窥镜可在副偏转平面P_s中以等于或小于轴40可在主关节运动平面P_p中进行关节运动的度数的度数进行关节运动。例如，在一些实施方案中，轴40可被配置为在一个或多个平面中仅进行高达90°或更小的关节运动。根据本公开的方面的轴滚动控制可有利地允许轴40的主关节运动平面P_p与盏网络内的盏的区域的自动对准，以允许导航至目标肾结石或待提取的其他样本。主平面P_p和副平面P_s中的此类所描述的关节运动可有利地处于给定关节运动平面内的两种/两个方向上。通常，轴40在给定偏转平面中的偏转/关节运动的度数可基于轴40的关节运动部分230的各个结构连杆所提供的自由度的量来限制。在一些实施方案中，轴40在柄部31处、内和/或附近的近侧部分被配置为仅在2个方向上弯曲，而轴40的远侧部分可被配置为在4个方向上弯曲，反之亦然。

在一些实施方式中，在一定量的手动旋转/操纵之后，柄部31可放置在机器人操纵器6上(参见图6)。在手动保持位置与端部机器人操纵器(例如，执行器6和/或适配器8)上的对接位置之间的此类转变中，器械柄部31和/或轴40的取向可被旋转约90°，使得轴40滚动与柄部31的旋转相称的量。因此，在一些情况下，在对接柄部31之后，机器人滚动调节可能是期望的。例如，系统控制电路可被配置为驱动柄部31的相关致动器/机构以使轴40滚动，以补偿由于对接柄部31而导致的90°(或其他)轴滚动变化。此类自动滚动校正可至少部分地基于患者的位置。尽管描述了自动轴滚动校正，但是应当理解，此类轴滚动校正可由操作者使用特定用户输入控制(例如，图1中的控制装置55)来实现，如本文所述。

图8示出了根据本公开的一个或多个实施方案的器械柄部831的剖视图。与图7A和图7B的实施方案相比，图8的实施方案提供了另选的旋转转换机构，以用于转换具有轴基座/齿轮845的柄部831的滚动轴885的旋转。例如，图8的实施方案示出了旋转力从滚动轴885以及柄部831所耦接的机器人端部执行器/适配器的相关联输出驱动到轴齿轮845的基于轴的传输，其中轴885的旋转经由锥齿轮881或其他角度变换齿轮将旋转传输到横轴杆883。

图8的旋转转换机构包括直接驱动杆883，该直接驱动杆可经由滚动轴85与耦接到杆883的锥齿轮881之间的啮合接合而机械耦接到滚动轴885。杆883可耦接到远侧轴致动齿轮889。通常，与皮带或其他解决方案相比，使用杆来驱动轴滚动可有利地提供相对较少的损耗。也就是说，相对于某些其他解决方案，诸如某些皮带型解决方案，通常可将驱动齿轮885、881的更高百分比的旋转传递到工作齿轮845。

在一些实施方案中，远侧驱动齿轮889和轴齿轮845可以是正齿轮。在一些实施方案中，近侧驱动齿轮881是锥齿轮，该锥齿轮被配置为允许近侧驱动齿轮881与锥型滚动轴885啮合，其中滚动轴885相对于近侧驱动齿轮881是正交/横向的。在一些情况下，由于正齿轮的齿相对于锥齿轮的相对固定的啮合，可能期望实现用于滚动轴885、近侧驱动齿轮881、远侧驱动齿轮889和/或轴齿轮845中的一个或多个的正齿轮。也就是说，与正齿轮相比，锥齿轮的定位和接合可能需要相对更高的精度，这是由于其结合和/或分离的趋势。因此，与锥齿轮和/或其他解决方案相比，使用用于装置的一个或多个齿轮的正齿轮可提供关于齿轮的位置和/或角度的更高自由度。

远侧驱动齿轮889可有利地定位在允许远侧缆线(例如，电缆线/电线)由此穿过并通过端口814的位置中。与图7A和图7B中示出的皮带型滚动控制系统相比，基于缆线或杆的机构可具有更小的游隙/间隙，但是可能相对更难以安装和/或组装。此外，对于基于皮带的系统，此类系统可能或多或少倾向于随时间推移而失去张力。

图9示出了根据本公开的一个或多个实施方案的具有基于杆的旋转转换机构的器械柄部931的剖视图，该器械柄部在某些方面可类似于图8中示出的实施方案。在图9的实施方案中，远侧驱动齿轮989被配置为经由与齿轮989、945两者接合的皮带901或其他旋转转换器将杆983的旋转传输到轴齿轮945。

图10-1、图10-2和图10-3示出了根据本公开的一个或多个实施方案的滚动轴组件105的透视图。图10-4示出了图10-1、图10-2和图10-3中示出的滚动轴组件105的分解图。滚动轴组件105包括滚动轴85，其可表示本文所公开的任何滚动轴的实施方案。滚动轴组件105包括滚动轴85，以及旋转限制滑块部件/部分26，以及具有根据本公开的方面的某些旋转限制特征的轴保持结构84。

通常，医疗器械的轴在任一方向/两个方向(即，顺时针和逆时针)上的完全360°或更大的旋转可能是期望的。然而，关于机器人地控制的轴滚动，可能不期望允许无限滚动，因为超过360°的此类滚动可由于过度滚动产生的绞扭而对与轴相关联的线和其他部件造成损坏。因此，可能期望限制轴85的旋转，以便避免可从轴和/或轴齿轮的近侧端部出发的某些拉线、相机线和/或其他线、缆线或其他部件的绞扭和伤害和/或对它们的损坏。也就是说，可能期望限制轴85的旋转以防止轴85和/或轴齿轮45在任一方向上旋转超过约360°(例如，总旋转小于720°)。

可使用轴85的开口环形通道118和/或轴保持结构84的开口环形通道111来实现轴85的旋转限制，其中在一些实施方案中，此类通道可朝向彼此敞开。尽管环形通道被示为与轴85和保持结构84两者相关联，但是应当理解，可使用在轴85和保持结构84中的任一者而不是两者中的环形通道来实现轴旋转限制。例如，轴85通常可以是旋转部件，而轴保持结构84通常可以是静止/固定部件，其中轴85在一个或两个方向上的旋转可通过暴露在通道118内的轴85的止动件接触表面/面116、117与暴露在保持结构84的环形通道111内的轴保持结构84的止动件接触表面/面114、115之间的直接或间接接触来停止。轴85与轴保持结构84之间的此类接触可经由滑块结构/部件26间接进行，该滑块结构/部件可将轴85的环形通道118内的接触传递到传感器保持结构84的环形通道111的接触表面114、115。例如，滑块26可包括下接合特征125，该下接合特征被配置为至少部分地装配在轴85的环形通道118内并且在其中可滑动地移动。滑块26还可包括上接合特征127，该上接合特征被配置为至少部分地装配在轴保持结构84的环形通道111内并且在其中可滑动地移动。

轴85的旋转可通过滑块26在其任一环形端部上分别与轴和轴保持结构的止动件表面接触来限制。例如，此类止动件表面可分别暴露在轴85和轴保持结构84的开口环形通道111、118内。也就是说，当轴85沿给定方向旋转时，滑块26的下部125可被配置为安置在轴85的开口环形通道118内，并可在通道内滑动，直到其接触通道118的止动件表面并暴露在该通道内。在滑块与轴85的开口环形通道118内的止动件表面接触的情况下，可允许轴继续旋转，直到滑块26的上部127实现抵靠轴保持结构84的通道111的止动件表面的硬止动并暴露在该通道内。

滑块26可通过在传感器保持结构84的环形通道111内的滑动移动有利地延伸轴85的旋转范围。例如，当使轴85沿给定方向旋转时，此类旋转可通过由滑块26和轴通道118的接触表面彼此接触引起的硬止动来停止，其中在接触轴通道118的止动件表面之后并且在轴沿相同方向进一步旋转之后，滑块的相对端上的接触表面也可与轴保持结构84的开口通道111的硬止动表面接触。作为示例性使用情况，图10-1示出了处于其最远允许顺时针旋转处的滚动轴85。图10-2示出了逆时针旋转(与图10-1的配置相比)至与滑块26的相对端的接触位置的滚动轴85；在与滑块26的下部125相关联的区域中的滑块26的侧面112和/或内侧129表面与轴85的通道118内的止动件表面117接触。在图10-2中，轴85可继续逆时针旋转，直到滑块26的上部127的侧表面113被保持结构84的环形通道111的内侧止动件接触表面115停止，这种配置在图10-3中示出。

通过将轴85的有效接触延伸到轴保持结构84的环形通道111中，并且允许轴85旋转等效于通道111的弧长L_c1减去滑块26的弧长L_s的附加量，滑块26可有利地将轴的允许旋转延伸超过轴通道118的限制。因此，轴85的允许旋转的总量可约等于轴通道118的弧长L_c1和保持结构通道111的弧长L_c2之和减去滑块的弧长L_s的两倍(或与之成比例)，单位为度数；滑块的弧长L_s可能需要相对于其在轴通道118和保持结构通道111两者中占据的空间来考虑。在一些实施方案中，虽然轴通道118可允许小于360°的旋转量，但是滑块26与保持结构84的轴通道111的附加接合可延伸轴的旋转范围，甚至超过360°。

轴85的滑块通道118的环形/弧形长度L_c1可至少部分地受到配合特征/通道88的存在的约束，该配合特征/通道可为轴85提供键槽/锁定方面/区域，如下面详细描述的。也就是说，在一些实施方案中，配合特征/通道88的尺寸占据了从轴85的通道118的可用环形长度中去除的空间。

滚动轴85的旋转范围可至少部分地由滑块26的弧长L_s确定。也就是说，滑块26的弧长L_s相对于由滑块的相应部分占据的轴85的通道118和保持结构84的通道111内的环形长度的量越长，所允许的旋转范围越小。

通常，滑块26的径向厚度T_s和弧长L_s可被确定以相对于滑块26结合在一个或多个通道内和/或承受抵靠相应止动件表面的硬止动力的倾向而为滑块26提供期望的结构稳定性。例如，如果滑块26相对于环形长度L_s太窄和/或相对于径向厚度T_s太窄，则其上的硬止动力可导致破裂和/或急转向。然而，此类尺寸可限制轴85的旋转和/或需要更大的尺寸/空间。因此，滑块的设计涉及结构稳定性与尺寸之间的折衷。例如，出于促进滑块26在轴85的环形通道118和保持结构84的环形通道111内的滑动以及在其中提供方便装配的目的，可能期望将滑块设计成相对稳健的。此外，滑块26的相对较长的环形长度L_s可促进在相应通道中滑动并降低滑块26在通道内翻倒和结合或以其他方式变得歪斜的风险。

图10-1至图10-4中示出的轴85、滑块26和保持结构84组件105提供了用于增加旋转受限轴的旋转范围的解决方案，这在某些应用中可能是合适的。可实现附加的解决方案以增加与本公开的实施方案相关的滚动轴的旋转范围，诸如通过改变与一个或多个与相关柄部/器械相关联的滚动控制齿轮相关联的齿轮直径。例如，减小与器械轴的近侧端部相关联的轴齿轮的齿轮直径可增加轴的允许旋转。另外地，增加远侧驱动齿轮的直径可增加轴相对于滚动轴的旋转的旋转，从而增加可操作滚动范围。图10-1至图10-4中示出的特定组件可适用于在由空间约束限制的环境中提供期望的轴滚动范围，诸如在柄部内，如本公开的各个图中所示。

在一些实施方式中，本公开的实施方案允许手动地和机器人地使用轴型器械。如在此类实施方式中可能期望的，本公开的某些实施方案涉及器械柄部，该器械柄部被配置为当柄部被手动地操纵时自动地将轴旋转锁定或固定在适当位置。例如，此类器械柄部可被配置为使得当柄部对接到机器人端部执行器时，轴的旋转/滚动被自动解锁并且允许经由端部执行器(和/或附接的适配器)和与器械的柄部相关联的一个或多个部件被机器人地控制。应当理解，本文对端部执行器和/或其部件或特征的任何引用可指与耦接到端部执行器的适配器相关联的类似部件或特征，而不是端部执行器本身。

图11A、图11B和图11C示出了根据本公开的一个或多个实施方案的特定器械柄部部件的透视图，该器械柄部部件包括处于锁定位置的轴扣件90，在该锁定位置中，滚动轴85的旋转被轴扣件90限制/约束。图12A、图12B和图12C示出了图11A至图11C中示出的器械柄部部件的透视图，其中轴扣件处于解锁位置，在该解锁位置中，适配器或端部执行器装置的致动器接合凸台9已接合扣件90并引起该扣件的竖直平移，从而使扣件90的键特征95提升/移动离开滚动轴85的配合特征88，从而允许滚动轴85响应于驱动输入而自由旋转。下面的任何描述可参照图11A至图11C和/或图12A至图12C来理解。

如上所述，在一些情况下，医师或其他操作者/技术人员可通过将器械的柄部握在他们的手中并旋转他们的臂和/或手以将柄部和耦接到其上的轴作为一个单元一起旋转来执行器械轴滚动。也就是说，参照本公开的任何附图/实施方案，当手动地滚动器械19的轴40时，可能需要或期望轴40相对于其柄部31的滚动被约束/锁定以允许柄部31的旋转被传递到轴40。通常，手持式手动滚动/旋转的实现可允许约180°的旋转，其中此类旋转受臂和/或手/腕的物理约束限制，物理约束可在用户之间有某种程度的变化。

图11A至图11C和图12A至图12C的器械柄部31包括可被配置为平移并且与滚动轴85键合的滚动轴锁定结构/扣件90。术语“扣件”在本文中根据其广泛且普通的含义使用，并且可指任何类型的锁定、停止、阻挡、阻碍或干涉结构，其可相对于旋转轴部件、特征或装置来理解。当器械被手动地使用使得柄部31被用户手动地保持/操纵时，弹簧或其他偏压特征93可以使扣件90的键部件95与滚动轴85的配合特征88(例如，键槽)接合的方式朝向滚动轴85偏压扣件结构90。例如，当用户手动地旋转轴40(在图11A至图11C中未示出)以将滚动轴85的会合特征与轴扣件90的键特征95对准时，扣件90朝向滚动轴85的平面的偏压可导致键特征95与键槽配合特征88接合，从而将滚动轴85的旋转锁定在适当位置。在此类锁定状态下，轴40可不被允许自由旋转和/或通过机器人驱动被致动。

在图11A至图11B和图12A至图12B中，滚动轴85被旋转到初始/零位置，在初始/零位置中，配合特征88与键特征95旋转地对准，使得键特征95可移入和移出配合特征88。如果滚动轴85不处于初始旋转位置，则不可能实现如本文所述的轴滚动锁定，该初始旋转位置可与相对于轴40围绕其滚动轴线和/或滚动轴85围绕其旋转轴线的预定义角位置相关联。因此，在将柄部31从机器人系统闩锁或解除闩锁之前，可能需要或期望将轴40和/或轴85旋转到初始位置以实现轴滚动锁定。例如，如果轴40和/或轴85在柄部31的解除闩锁/解除对接之前被旋转到初始位置，则此类解除闩锁/解除对接可自动地使得扣件90锁定轴85。在一些实施方式中，系统控制电路被配置为在柄部31的解除对接之前自动地将轴40和/或轴85滚动到初始位置。在一些实施方式中，解除闩锁/解除对接可被约束/锁定，除非并且直到轴40和/或轴85处于初始位置。可电子地和/或机械地确定轴滚动是否处于初始位置。

返回参考图6，机器人端部执行器6和/或与其相关联的适配器部件8可包括扣件致动凸台9或被配置为当柄部31对接在端部执行器/适配器8上时下压扣件90的致动器特征91的其他特征，其中此类致动器接合可用于通过将扣件90的键特征95平移出轴85的配合特征(例如，键槽)88来脱离扣件90的闭锁机构。也就是说，通过将柄部31向下推到适配器8上以将柄部31闩锁到适配器8，扣件致动突起部/凸台9可自动地压靠致动器接触表面98以使轴扣件90从其锁定位置竖直(相对于所示取向)脱落/平移，从而将键95从轴85的配合特征88移除。因此，本公开的实施方案提供了允许用户通过将器械柄部对接在端部执行器和/或适配器8(或其他类型的机器人操纵器)上来解锁与柄部相关联的轴滚动控制机构的解决方案。在此类解锁状态下，柄部可自由操作以使得器械的轴响应于特定的控制信号和/或驱动输入而滚动。

键特征95提供了用于轴85的锁定特征。在一些实施方案中，键特征95在其中轴85的旋转被约束的锁定位置中键合到轴85的配合特征88中。键95在配合特征88中的装配可有利地足够紧密以在约束轴的滚动/旋转时防止键特征95的反冲/弹出，但是在致动扣件进入和/或脱离与配合特征88的配合接合时不会太过紧密以至于导致结合摩擦。例如，扣件致动器部件91可相对于键特征95定位在扣件90的单独端部501处，使得扣件致动器91的致动(例如，其竖直平移)可导致扣件90由于力不均匀地施加到扣件90而结合的趋势。因此，键特征95周围的一定量的间隙可能是期望的。然而，当键95处于锁定位置时，在配合特征88内的键特征95之间的任何量的间隙都可转换成轴85的可允许旋转。因此，在一些实施方案中，键95可相对紧密地装配在配合特征88内。

在一些实施方案中，相对于轴85的轴线A_a，轴扣件90可被配置为平行于轴线A_a竖直平移，使得键95升高到配合特征88外。轴保持结构84(为了清楚起见，在图11A至图11C和图12A至图12B中未示出)可对扣件90可竖直平移多远提供限制。还参考图10-1至图10-4，轴盖/保持特征84可用于使滚动轴85和与其相关联的驱动输入部对准。在一些实施方案中，销181设置在轴85的轴向杯119中和轴保持结构84的对应的相对面向的杯120内。另选地，对准销181可以是与盖94一体形成的形式。销181可有利地允许轴85围绕其旋转。

轴85可被偏压在图11A至图11C中示出的锁定位置中，其中轴扣件90被定位成使得键95与轴85的配合特征88接合。在一些实施方案中，此类偏压可使用一个或多个弹簧122或其他偏压特征来实现。例如，弹簧122可在轴扣件90上向下推动(相对于所示取向)以将键特征95向下偏压到配合特征/通道88中。在一些实施方案中，弹簧122压靠柄部壳体的一个或多个部件的下侧/表面，诸如轴保持结构84或其他结构的下侧。在一些实施方案中，轴扣件90包括弹簧保持特征93，诸如杯或凹陷部特征，如图11A和图11B所示。例如，弹簧保持特征93可具有敞开的圆柱形形式，具有座94，弹簧122可对该座施加偏压力。尽管示出了杯型弹簧保持特征，但是应当理解，可实现任何类型的弹簧保持形式或结构，诸如用于将弹簧122固定到扣件90的附接装置或机构(例如，一个或多个钩、夹持件、粘合剂等)。

可利用一个或多个对准销121来促进扣件90的大致平行于轴50的轴线A_a的平移。也就是说，销121可被配置为控制/引导扣件90的行进方向和/或取向，从而在平移时将扣件90保持在平面内(例如，相对于扣件90的平坦顶表面)。例如，在偏压部件(例如，弹簧)122相对靠近扣件90的一端501设置的实施方案中，由此提供的偏压力可倾向于使得扣件90在平移时倾倒和/或结合。销121可防止/减少此类倾倒/结合。在一些实施方案中，扣件90包括一个或多个孔或其他特征92，该孔或其他特征被配置为具有设置在其中的销121以提供用于扣件90围绕销121的轨道/引导件。销121可以某种方式固定到壳体80，并且可与柄部的其他结构成一体，或者可以是通过与壳体和/或轴保持结构84的一个或多个保持特征嵌套而固定在适当位置的单独部件。

还返回参考图6，适配器部件8包括扣件致动器接合特征/凸台9，该扣件致动器接合特征/凸台被配置为当柄部31被闩锁到适配器8和/或端部执行器6时与致动器91接合。例如，当柄部31被闩锁/对接到适配器8和/或端部执行器6时，凸台9可被配置为压靠致动器91的接合表面98，从而使得扣件致动器91和所耦接/集成的扣件90在大致平行于凸台9、致动器91和/或扣件致动器进入通道176的轴线的方向上平移。通过此类手段，凸台9可被配置为通过使得扣件90平移使得键95移出轴85的配合特征88来解锁轴85。此类解锁可从柄部31的壳体30的外部执行。在一些实施方案中，轴致动器91与弹簧保持杯93轴向对准，如图11C所示。

在一些实施方案中，扣件致动器91(例如，插塞、销、按钮、钉、柱塞或其他致动器装置或形式)伸入和/或穿过柄部壳体80的致动器进入通道176。在一些实施方案中，致动器91包括环形间隙或空间96，该环形间隙或空间可容纳被配置为防止流体通过致动器通道176进入柄部壳体80中的O形环或其他类型的密封部件。在一些实施方案中，环形间隙/通道96不具有设置在其中的密封特征，而是提供空气隙，在该空气隙中，围绕致动器周边经过的任何流体通常可收集在间隙空间96中。

扣件90可具有对应于扣件包括对准销通道92的区域的高度的高度尺寸H₁，其中高度尺寸H₁提供围绕对准销121的表面区域以促进其对准以及保持对准通道92基本上平行于对准销。例如，防止扣件90在平移时被允许摇摆/倾倒可能是有利的，其中此类摇摆/倾倒的倾向可至少部分地取决于高度尺寸H₁和/或对准通道92内的销周围的间隙。因此，为了减少摇摆/倾倒，对准通道92可有利地以很小的间隙相对紧密地装配在对准销121周围，同时允许一些量的间隙以避免当轴向平移时对销周围的扣件90的摩擦约束。此外，鉴于壳体80内的相关空间约束，可使对准通道92的区域中的扣件高度H₁尽可能大。例如，柄部31的滑轮、线材和/或其他部件可至少部分地在壳体80内设置在扣件90上方，其中扣件90在解锁或锁定配置期间不占据此类空间。扣件90的下侧的形貌可有利地填充壳体80内的可用空间以提供一个或多个支承表面，在该一个或多个支承表面中，当扣件90处于锁定位置时，扣件90接触壳体80的底部表面上的该壳体的基座的结构部件，以允许扣件90搁置在锁定位置中。扣件90可具有包括致动器91的总高度H₂，该总高度大于扣件90的主体的高度H₁。

适配器8(和/或端部执行器6)的致动器接合凸台9可在高度上受到限制，以避免在除柄部31之外的其他器械被闩锁到其上时接触器械部件。例如，适配器8可被配置为具有附接到其上的各种类型的器械，包括导管型器械和/或类似物。在一些实施方案中，销具有约2.2mm或更少的高度。在一些实施方案中，销的高度超过2.2mm。

扣件90可具有长度尺寸L和宽度尺寸W，如图所示，其中长度尺寸L大于宽度尺寸W。例如，宽度尺寸W可大致平行于键95的突起部尺寸，而长度尺寸L可横向于/正交于宽度尺寸W。扣件90的端部501、502可被认为是扣件90的纵向的一半或三分之一；在一些实施方案中，键95可以是扣件90的与致动器91和/或弹簧122和弹簧保持杯93相对的纵向侧面/端部502的一部分或者以其他方式与其相关联。至少一个对准销121和/或相关联的对准销通道92可与扣件90在相对端部501、502之间的中间纵向部分相关联。

尽管上面示出和描述了单个致动器钉/结构91、通道176和致动器凸台9，但是应当理解，扣件90、壳体80和/或适配器8可实现为具有任何数量的致动器、致动器进入通道和/或致动器销部件。例如，通过包括两个扣件致动器，扣件90在平移期间的稳定性可得到改善。例如，此类多个致动器和相关联的部件/特征可与扣件90的单独侧面/端部501、502相关联，和/或在端部/侧面501、502之间。通常，从平移对准的观点来看，致动器91在端部区域501中的位置可能不是理想的。然而，由于与柄部壳体80相关联的某些物理/位置约束，图11A至图11C和图12A至图12C中示出的配置可能是必要的或期望的，其中由致动器91的位置/定位所呈现的任何对准缺陷可使用对准销通道92、弹簧保持杯93、高度/厚度尺寸H₁、H₂以及键轴接合特征中的一个或多个来补偿。

图13-1和图13-2示出了根据一个或多个实施方案的包括轴扣件146的特定器械柄部部件的透视图。与图11A至图11C和图12A至图12C中示出的实施方案相比，使用旋转扣件而不是竖直平移扣件可提供某些益处。例如，相对于竖直平移扣件结构，某些污染物可变得被截留在与其相关联的致动器通道内，这可能相对难以消毒/清洁。例如，相对于图11A至图11C和图12A至图12C的插塞型致动器实施方案，致动器接触表面98与致动器插塞91的基座之间的区域可能难以清洁和/或接近。相对于图13A至图13C的旋转致动器，其致动器140可不倾向于使污染物绕过致动器140，这是由于致动器仅在适当位置旋转而不是沿着轴线物理地平移和/或物理地平移到柄部的壳体中。

在一些实施方案中，扣件146的致动器140是凸轮致动器。在此类系统中，柄部131所附接到的适配器和/或端部执行器147可包括致动器接合突起部/凸台143，该致动器接合突起部/凸台可具有任何合适的或期望的形状或被配置为致动致动器140的凸轮承窝141。例如，致动器接合突起部/凸台143可具有矩形/长方形横截面形状，如图所示。通过将致动器接合突起部/凸台143推入凸轮承窝141中，凸轮承窝141的成角度/弯曲凸轮表面/凹槽142可使得轴扣件146围绕致动器140的轴线A_c旋转，从而使得扣件146的弯曲突起部149从轴145的配合特征148中旋转出来。扣件146可被偏压在锁定位置中，在该锁定位置中，弯曲突起部149的端部144突出到与轴145的侧面相关联的配合特征148中，从而锁定轴的旋转。

扣件146可经由扭转弹簧或一些其他偏压装置/机构朝向滚动轴145偏压，其中扣件146被配置为在对接在端部执行器和/或与其相关联的适配器上时自动旋转远离滚动轴145。

相对于凸轮致动器140，成角度/弯曲凸轮表面/凹槽142的角度越大，则由致动器接合凸台143在突起到致动器140的凸轮承窝141中的每单位距离内传递到扣件146的旋转越多，这可增加当柄部131对接在适配器/端部执行器147上时可实现成功的解除闩锁/解锁的概率。通常，致动器接合凸台143可能需要克服偏压力(例如，弹簧力)以便实现凸轮扣件146的旋转。

旋转轴扣件146被配置为旋转以与轴145的带键特征148接合，而不是竖直平移以与轴的配合特征接合以及从轴的配合特征接合脱离。可使用形成在扣件146中和/或以某种方式与其相关联的凸轮特征来实现旋转。图13-1和图13-2的旋转扣件实施方案可适用于防止流体进入。

图14-1和图14-2示出了根据一个或多个实施方案的用于具有器械柄部175和轴40部件的器械的滚动锁定特征163。在一些实施方案中，滚动锁定特征163可包括叉形轴旋转止动件，该叉形轴旋转止动件可大致径向地设置在器械柄部175所附接到的适配器和/或端部执行器部件的外部。止动件163可被配置为通过直接接触轴440和/或与其相关联的基座151或应变消除结构153来锁定轴440。轴滚动止动件163可从器械的柄部175的远侧部分向远侧延伸出去。

止动件163可包括条带166或具有高摩擦系数材料的区域，该条带或区域被配置为当带166与轴440的部件/部分接触时增加滚动阻力。本文对轴440的引用可指细长管状轴部分440本身和/或指轴基座151和应变消除结构153中的任一者或两者。在一些实施方案中，止动件特征163包括键特征(未示出)，该键特征被配置为键合到与轴440、其应变消除结构153和/或基座151相关联的对应接合特征中。

轴440的基座151可以使得轴440和基座一起旋转的方式耦接到轴440和/或与该轴成一体。在一些实施方案中，基座151包括轴440的刚性圆柱形基座结构151，该刚性圆柱形基座结构在一些实施方案中可处于应变消除特征153(如果存在的话)的近侧，并且可提供用于止动件特征163的接合表面。例如，止动件163的叉形部分162可被配置为接合/接触基座部分151的外表面以向轴440提供滚动止动阻力/牵引。

止动件163可包括基座部分160，该基座部分可如图14-1和图14-2所示为大致直的和/或细长的，或者可具有被配置为允许止动件163的竖直滑动或其他移动(例如，旋转)以使其接触表面166与轴440的一部分(例如，轴基座151)接触的任何其他合适的或期望的形状。在一些实施方案中，基座部分160包括狭槽161或被配置为促进止动件163的平移/滑动的其他特征。例如，销152或其他形式/部件可至少部分地插入/设置在狭槽161内以保持止动件163，同时允许止动件163进行对应于止动件的移动的平移，使得销152在狭槽161内在锁定位置与解锁位置之间滑动。例如，对于解锁位置(图14-1)，销152可以在狭槽161的顶部处或附近，而对于锁定位置(图14-2)，销152可以在狭槽161的底部处或附近。图14-1示出了处于解锁位置的止动件163，在该解锁位置中，止动件安置在壳体170内，使得接触区域/条带166不与轴440或与其相关联的部件(例如，轴基座151)接触。

图14-2示出了处于锁定位置的止动件163，在该锁定位置中，止动件163已被竖直平移/致动以在接触区域166处对轴440的部件(诸如轴基座151、应变消除部件153和/或轴主体440)施加力。止动件163在锁定位置与解锁位置之间的致动可使用任何合适的或期望的致动器装置或机构来实现。在一些实施方案中，止动件163被偏压在锁定位置或解锁位置中，诸如通过使用一个或多个弹簧或其他偏压装置。在一些实施方案中，止动件163被配置为以某种方式被机器人地致动。尽管止动件163的叉形部分162被示为具有半圆形形状/形式，但是应当理解，此类部件/部分可具有任何合适的或期望的形状和/或接触表面/区域。

轴滚动过程

图15-1、图15-2和图15-3提供了根据一个或多个实施方案的用于滚动器械轴154的过程1500的流程图。图16-1、图16-2和图16-3示出了根据一个或多个实施方案的分别对应于与图15-1、图15-2和图15-3的过程1500相关联的各种框、状态和/或操作的特定图像。过程1500可至少部分地由特定机器人系统控制电路执行，如本文所述。

过程1500可结合医疗规程(诸如肾结石移除规程)或可使用轴型医疗器械159(诸如内窥镜、输尿管镜等)实现的其他规程来实现。也就是说，过程1500可至少部分地在将轴型医疗器械159(例如，内窥镜)的轴154的远侧端部放置在患者的特定目标解剖结构(诸如患者的肾的盏网络)内之后实现。过程1500的一个或多个操作可在医疗器械的轴的远侧端部进入目标解剖结构之前实现。

在框1502处，过程1500涉及相对于医疗器械159的柄部151手动地旋转该医疗器械的轴154以使轴154进入初始位置，其中柄部151的轴滚动锁定机构可被配置为当轴被手动地旋转至初始位置时接合/锁定，如图像1602所示。例如，柄部151可具有与其相关联的指示轴154相对于柄部151的对准的一个或多个标记或特征。例如，应变消除结构153(诸如本文详细描述的锥体型形式)可具有指示轴154的取向的一个或多个特征，诸如周向顶点或其他特征。例如，标记/指示符可与轴154的工作通道或其他特征对准。在一些实施方式中，与过程1500的框1502相关联的操作涉及手动地保持或抓握与轴154的近侧端部部分相关联的应变消除特征153并且将此类结构/特征153旋转到所指示的初始位置中，这可由此导致滚动锁定扣件或其他特征接合柄部151的滚动轴，从而锁定医疗器械159的轴154与柄部151之间的相对滚动。

在框1504处，过程1500涉及通过手动地旋转柄部151来手动地滚动/旋转医疗器械159的轴154，其中轴154处于由轴滚动锁定偏压(例如，轴锁定件/扣件上将轴锁定件/扣件偏压在锁定配置中的弹簧负载)实现的相对锁定滚动配置中，如本文所述。例如，轴154可与柄部151相关联，该柄部可耦接到轴154的近侧部分。由于自动滚动锁定，医疗器械159可被配置为使得柄部151的旋转转换成轴154的旋转。也就是说，轴154可不相对于柄部151自由旋转，而是可具有相对于柄部151的锁定旋转。例如，柄部151可具有与其相关联的滚动锁定扣件特征，如本文详细描述的，其中此类特征可被偏压在锁定位置中以当器械159被手动地操纵/操作时防止轴154与柄部151之间的相对旋转。结合框1504来手动地滚动医疗器械159的柄部151可被执行以使轴154的偏转平面和/或其远侧端部部分与其中设置该轴的特定解剖结构的平面对准。例如，医疗器械的柄部159的手动处理和旋转可被执行以在肾手术的情况下使轴154与患者的肾对准。

在框1506处，过程1500涉及将医疗器械159的柄部151对接在机器人端部执行器/系统158上。例如，柄部151可对接在适配器(诸如本文详细描述的无菌适配器)上，该适配器转而可物理地耦接到机器人系统(例如，推车系统)的机器人臂的端部执行器。对接柄部151可涉及将柄部纵向旋转约90°，以使柄部31与机器人器械操纵器组件158(例如，适配器和/或端部执行器)的接合表面对准。

在框1508处，过程1500涉及解锁医疗器械159的柄部151的(例如，在其内的)滚动轴。例如，当柄部151被闩锁在端部执行器/适配器158上时，此类解锁可基本上自动地发生。例如，端部执行器/适配器158的一个或多个特征可被配置为当柄部151放置和/或压靠在端部执行器/适配器158上时致动柄部151的轴扣件部件。

在框1510处，过程1500涉及相对于医疗器械159的柄部151机器人地滚动轴154。例如，可实现机器人系统158的一个或多个驱动输出部以通过与器械柄部151的驱动输入部的接合来引起轴滚动。在框1512处，过程1500可涉及使轴154在其相对于柄部的滚动取向的情况下返回到初始位置。此类动作可机器人地或手动地执行，并且可在柄部/器械151从机器人系统158解除对接之前或之后发生。

在框1514处，过程1500涉及将柄部151从端部执行器/适配器158解除闩锁/解除对接，从而锁定轴154相对于柄部151的旋转。在轴154尚未进入初始位置的情况下，可能需要相对于柄部151手动地旋转轴154以使轴154进入初始滚动位置，从而使得能够通过柄部151的轴扣件的偏压来锁定轴154滚动。

本文结合特定医疗规程描述了用于促进医疗器械的轴的机器人滚动以及限制和/或约束此类滚动的系统、装置和方法。特别地，根据本公开的一个或多个方面的系统、装置和方法可促进机器人轴滚动的锁定，这可结合器械从机器人端部执行器或其他系统部件的解除对接来自动地实现。根据本文所公开的各种实施方案的机器人轴滚动、轴滚动锁定和轴滚动约束/限制可有利地降低与器械滚动相关联的某些风险和/或低效。

在一些实施方式中，本公开涉及一种医疗器械，所述医疗器械包括限定滚动轴线的细长轴和耦接到所述细长轴的柄部。所述柄部包括：机器人驱动输入部，所述机器人驱动输入部可操作为使所述细长轴相对于所述柄部围绕所述滚动轴线旋转；和闭锁机构，所述闭锁机构能够在接合位置与脱离位置之间移动，在所述接合位置中，所述闭锁机构阻碍所述细长轴相对于所述柄部围绕所述滚动轴线的旋转，在所述脱离位置中，所述闭锁机构允许所述细长轴相对于所述柄部围绕所述滚动轴线的旋转。

所述闭锁机构可被配置为在所述柄部是脱离机器人的配置中移动到所述接合位置。在一些实施方案中，所述闭锁机构被配置为在所述柄部是脱离机器人的并且所述细长轴处于围绕所述滚动轴线的预定义角位置处的配置中移动到所述接合位置。

所述医疗器械还可包括：具有第一轴线的轴；与所述细长轴的近侧端部相关联的轴齿轮，所述轴齿轮具有相对于所述第一轴线横向的第二轴线；和具有与所述第一轴线平行的第三轴线的锥齿轮，所述锥齿轮与所述轴齿轮处于啮合配置。所述锥齿轮可通过被配置为将所述轴的旋转移动传递到所述锥齿轮的皮带耦接到所述轴。

所述医疗器械还可包括：具有第一轴线的轴；与所述细长轴的近侧端部相关联的轴齿轮，所述轴齿轮具有相对于所述第一轴线横向的第二轴线；与所述轴处于啮合配置的设置在所述柄部中的锥齿轮，所述锥齿轮被配置为围绕与所述第二轴线平行的第三轴线旋转；和杆，所述杆耦接到所述锥齿轮并且与所述锥齿轮同轴。所述杆可被配置为引起所述轴齿轮的旋转。

所述医疗器械还可包括能够由所述机器人驱动输入部致动的轴，和至少部分地设置在所述轴之上的轴保持结构，所述轴保持结构被配置为限制所述轴的旋转。在一些实施方案中，所述轴保持结构包括第一开口环形通道和一个或多个第一止动件表面，所述一个或多个第一止动件表面暴露在所述第一开口环形通道内并且被配置为限制所述轴的旋转。例如，所述轴可包括至少部分地向所述第一开口环形通道敞开的第二开口环形通道，和暴露在所述第二开口环形通道内并且被配置为限制所述轴的旋转的一个或多个第二止动件表面。所述医疗器械还可包括滑块结构，所述滑块结构包括第一部分和第二部分，所述第一部分被配置为至少部分地设置在所述第一开口环形通道内并且接触所述一个或多个第一止动件表面，所述第二部分被配置为至少部分地设置在所述第二开口环形通道内并且接触所述一个或多个第二止动件表面。

在一些实施方式中，本公开涉及一种包括机器人操纵器的机器人医疗系统，所述机器人操纵器包括凸台和多个驱动输出部。所述机器人医疗系统还包括医疗器械，所述医疗器械包括能够安装到所述适配器的柄部和能够插入患者体内的细长轴，所述柄部包括闭锁机构和多个驱动输入部，所述闭锁机构被配置为选择性地允许或阻碍所述细长轴相对于所述柄部的旋转。所述凸台被配置为在将所述柄部安装到所述适配器上时脱离所述闭锁机构。

在一些实施方案中，所述机器人操纵器组件包括机器人端部执行器和适配器，所述机器人端部执行器包括多个驱动输出部，所述适配器能够安装在所述机器人端部执行器上并且包括多个驱动耦接器和所述凸台。所述凸台可被配置为竖直平移所述闭锁机构的至少一部分。在一些实施方案中，所述凸台被配置为旋转所述闭锁机构的至少一部分。

在一些实施方式中，本公开涉及一种医疗器械，所述医疗器械包括：细长轴；柄部，所述柄部耦接到所述细长轴的近侧部分；轴，所述轴与所述柄部相关联，所述轴被配置为使得所述轴的旋转引起所述细长轴围绕所述细长轴的轴线旋转；和轴扣件，所述轴扣件至少部分地设置在所述柄部内并且被配置为被致动以阻碍所述轴的旋转。

在一些实施方案中，所述轴扣件包括被配置为与所述轴的配合特征接合的键。例如，当所述键至少部分地设置在所述轴的所述配合特征内时，所述轴的旋转可被约束。所述轴扣件的所述键可被配置为相对于所述轴的轴线沿轴向方向进入所述轴的所述配合特征。在一些实施方案中，所述轴扣件被配置为在与所述轴的轴线平行的方向上被致动。例如，所述轴扣件可包括一个或多个对准销通道，所述一个或多个对准销通道具有与所述轴的所述轴线平行的轴线并且被配置为具有至少部分地设置在其中的相应对准销，所述相应对准销在与所述轴的所述轴线平行的所述方向上引导所述轴扣件的致动。所述轴扣件的所述键可被配置为通过所述轴的侧面部分进入所述轴的所述配合特征。例如，所述轴扣件可被配置为围绕与所述轴的轴线平行的轴线旋转。在一些实施方案中，所述键包括弯曲突起部。

所述轴扣件可包括扣件致动器。例如，所述扣件致动器可与所述轴扣件呈一体形式。在一些实施方案中，所述扣件致动器与所述轴扣件的第一纵向端部相关联，并且所述扣件致动器与所述轴扣件的第二纵向端部相关联。在一些实施方案中，所述扣件制动器能够从所述柄部的外部接近。例如，所述扣件致动器可包括插塞，所述插塞被配置为至少部分地设置在所述柄部的孔结构中。另选地，所述扣件致动器可包括凸轮结构，所述凸轮结构被配置为围绕所述凸轮结构的轴线旋转。

在一些实施方式中，本公开涉及所述轴扣件被偏压在锁定配置中，在所述锁定配置中，所述轴的旋转被阻碍。所述医疗器械还可包括弹簧，所述弹簧至少部分地设置在所述轴扣件的杯结构内，并且被配置为在所述轴扣件上施加力，从而将所述轴扣件偏压在所述锁定配置中。在一些实施方案中，所述医疗器械还包括设置在所述柄部内的轴保持件结构，其中所述轴保持件结构将所述轴轴向地固定在适当位置，并且所述弹簧被配置为当至少部分地设置在所述杯结构内时推压所述轴保持件结构的下侧。

出于概括本公开的目的，已经描述了特定方面、优点和新颖特征。将理解，根据任何特定实施方案，可实现不一定所有此类优点。因此，可通过实现或优化本文教导的一个优点或一组优点而不一定实现本文可教导或提出的其他优点的方式执行所公开的实施方案。

附加实施方案

依据实施方案，可按照不同的顺序执行、可添加、合并或完全忽视本文描述的过程或算法中的任一者的特定动作、事件或功能。因此，在特定实施方案中，不是所有描述的动作或事件对于过程的实践都是必要的。

除非另外特别说明或在所使用的上下文内以其他方式理解，否则本文所用的条件语言，诸如“可”、“能够”、“可能”、“可以”、“例如”等，是指其普通意义，并且一般旨在传达特定实施方案包括而其他实施方案不包括特定特征、元件和/或步骤。因此，此类条件语言一般不旨在暗示一个或多个实施方案无论如何都需要特征、元件和/或步骤，或者一个或多个实施方案一定包括用于在有或没有作者输入或提示的情况下决定这些特征、元件和/或步骤是否包括在任何特定实施方案中或者是否将在任何特定实施方案中执行的逻辑。术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的，并且在它们的普通意义上使用，并且以开放式方式包含性地使用，并且不排除附加的元件、特征、动作、操作等。而且，术语“或”在其包含性意义上(而不是在其排他性意义上)使用，使得当用于例如连接一系列元件时，术语“或”是指该系列的元件中的一个、一些或全部。除非另有特别说明，否则诸如措辞“X、Y和Z中的至少一者”的结合语言在一般使用的背景下被理解为传达项目、术语、元件等可以是X、Y或Z。因此，此类结合语言一般不旨在暗示特定实施方案需要X中的至少一者、Y中的至少一者和Z中的至少一者各自都要存在。

应当理解，在以上对实施方案的描述中，为了简化本公开并辅助理解各种发明方面中的一个或多个发明方面，有时将各种特征在单个实施方案、图或其描述中分组在一起。然而，本公开的此方法不应理解为反映了以下意图：任何权利要求要求比那项权利要求中所明确叙述的特征更多的特征。此外，本文的特定实施方案中说明和/或描述的任何部件、特征或步骤可应用于任何其他实施方案或与任何其他实施方案一起使用。此外，对于每个实施方案，没有部件、特征、步骤或部件、特征或步骤的组是必需的或不可缺少的。因此，期望本文公开和下文要求保护的本发明的范围不受上文描述的特定实施方案限制，而是应仅通过公正地阅读随附权利要求书来确定。

应当理解，为了便于参考，可提供特定序数术语(例如，“第一”或“第二”)，并且不一定暗示物理特性或排序。因此，如本文所用，用于修改诸如结构、部件、操作等元件的序数术语(例如，“第一”、“第二”、“第三”等)不一定指示该元件相对于任何其他元件的优先级或顺序，而是可大体上将该元件与具有类似或相同名称(但是用于使用序数术语)的另一元件区分开来。另外，如本文所用，不定冠词(“一个(a)”和“一个(an)”)可指示“一个或多个”而不是“一个”。此外，“基于”某一条件或事件而执行的操作还可基于未明确叙述的一个或多个其他条件或事件来执行。

除非另有定义，否则本文所用的所有术语(包括技术和科技术语)具有与示例性实施方案所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解，术语，诸如在常用字典中定义的术语，应当被解释为具有与它们在相关领域的背景下的含义一致的含义，并且不以理想化或过于正式的意义进行解释，除非本文明确如此定义。

为了便于描述，在本文中可使用空间相对术语“外部”、“内部”、“上部”、“下部”、“下方”、“上方”、“竖直”、“水平”和类似术语来描述在附图中绘示的一个元件或部件与另一元件或部件之间的关系。应当理解，空间相对术语旨在涵盖装置在使用中或操作中的除附图中描绘的取向之外的不同取向。例如，在附图中示出的装置被翻转的情况下，位于另一装置“下方”或“之下”的装置可放置在另一装置“上方”。因此，说明性术语“下方”可包括下部位置和上部位置两者。装置还可在另一方向上取向，并且因此空间相对术语可根据取向进行不同解释。

除非另有明确说明，否则比较和/或定量术语，诸如“更少”、“更多”、“更大”等，旨在涵盖等式概念。例如，“更少”可不仅是指在最严格的数学意义上的“较少”，而且可指“小于或等于”。

Claims (30)

1.一种医疗器械，包括：

细长轴，所述细长轴限定滚动轴线；和

柄部，所述柄部耦接到所述细长轴，所述柄部包括：

机器人驱动输入部，所述机器人驱动输入部能够操作为使所述细长轴相对于所述柄部围绕所述滚动轴线旋转；和

闭锁机构，所述闭锁机构能够在接合位置与脱离位置之间移动，在所述接合位置中，所述闭锁机构阻碍所述细长轴相对于所述柄部围绕所述滚动轴线的旋转，在所述脱离位置中，所述闭锁机构允许所述细长轴相对于所述柄部围绕所述滚动轴线的旋转。

2.根据权利要求1所述的医疗器械，其中所述闭锁机构被配置为在所述柄部是脱离机器人的配置中移动到所述接合位置。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的医疗器械，其中所述闭锁机构被配置为在所述柄部是脱离机器人并且所述细长轴处于围绕所述滚动轴线的预定义角位置处的配置中移动到所述接合位置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的医疗器械，还包括：

具有第一轴线的轴；

与所述细长轴的近侧端部相关联的轴齿轮，所述轴齿轮具有相对于所述第一轴线横向的第二轴线；和

具有与所述第一轴线平行的第三轴线的锥齿轮，所述锥齿轮与所述轴齿轮处于啮合配置；

其中所述锥齿轮通过被配置为将所述轴的旋转移动传递到所述锥齿轮的皮带耦接到所述轴。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的医疗器械，还包括：

具有第一轴线的轴；

与所述细长轴的近侧端部相关联的轴齿轮，所述轴齿轮具有相对于所述第一轴线横向的第二轴线；

与所述轴处于啮合配置的设置在所述柄部中的锥齿轮，所述锥齿轮被配置为围绕与所述第二轴线平行的第三轴线旋转；和

杆，所述杆耦接到所述锥齿轮并且与所述锥齿轮同轴；

其中所述杆被配置为引起所述轴齿轮的旋转。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的医疗器械，还包括：

能够由所述机器人驱动输入部致动的轴；和

至少部分地设置在所述轴之上的轴保持结构，所述轴保持结构被配置为限制所述轴的旋转。

7.根据权利要求6所述的医疗器械，其中所述轴保持结构包括：

第一开口环形通道；和

一个或多个第一止动件表面，所述一个或多个第一止动件表面暴露在所述第一开口环形通道内并且被配置为限制所述轴的旋转。

8.根据权利要求7所述的医疗器械，其中所述轴包括：

第二开口环形通道，所述第二开口环形通道至少部分地向所述第一开口环形通道敞开；和

一个或多个第二止动件表面，所述一个或多个第二止动件表面暴露在所述第二开口环形通道内并且被配置为限制所述轴的旋转。

9.根据权利要求8所述的医疗器械，还包括滑块结构，所述滑块结构包括：

第一部分，所述第一部分被配置为至少部分地设置在所述第一开口环形通道内并且接触所述一个或多个第一止动件表面；和

第二部分，所述第二部分被配置为至少部分地设置在所述第二开口环形通道内并且接触所述一个或多个第二止动件表面。

10.一种机器人医疗系统，包括：

机器人操纵器，所述机器人操纵器包括凸台和多个驱动输出部；和

医疗器械，所述医疗器械包括能够安装到所述机器人操纵器的柄部和能够插入患者体内的细长轴，所述柄部包括闭锁机构和多个驱动输入部，所述闭锁机构被配置为选择性地允许或阻碍所述细长轴相对于所述柄部的旋转；

其中所述凸台被配置为在将所述柄部安装到适配器上时脱离所述闭锁机构。

11.根据权利要求10所述的机器人医疗系统，其中所述机器人操纵器组件包括：

机器人端部执行器，所述机器人端部执行器包括多个驱动输出部；和

适配器，所述适配器能够安装在所述机器人端部执行器上并且包括多个驱动耦接器和所述凸台。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的机器人系统，其中所述凸台被配置为竖直平移所述闭锁机构的至少一部分。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的机器人系统，其中所述凸台被配置为旋转所述闭锁机构的至少一部分。

14.一种医疗器械，包括：

细长轴；

柄部，所述柄部耦接到所述细长轴的近侧部分；

轴，所述轴与所述柄部相关联，所述轴被配置为使得所述轴的旋转引起所述细长轴围绕所述细长轴的轴线旋转；和

轴扣件，所述轴扣件至少部分地设置在所述柄部内并且被配置为被致动以阻碍所述轴的旋转。

15.根据权利要求14所述的医疗器械，其中：

所述轴扣件包括被配置为与所述轴的配合特征接合的键；并且

当所述键至少部分地设置在所述轴的所述配合特征内时，所述轴的旋转被约束。

16.根据权利要求15所述的医疗器械，其中所述轴扣件的所述键被配置为相对于所述轴的轴线沿轴向方向进入所述轴的所述配合特征。

17.根据权利要求15所述的医疗器械，其中所述轴扣件被配置为在与所述轴的轴线平行的方向上被致动。

18.根据权利要求17所述的医疗器械，其中所述轴扣件包括一个或多个对准销通道，所述一个或多个对准销通道具有与所述轴的所述轴线平行的轴线并且被配置为具有至少部分地设置在其中的相应对准销，所述相应对准销在与所述轴的所述轴线平行的所述方向上引导所述轴扣件的致动。

19.根据权利要求17所述的医疗器械，其中所述轴扣件的所述键被配置为通过所述轴的侧面部分进入所述轴的所述配合特征。

20.根据权利要求19所述的医疗器械，其中所述轴扣件被配置为围绕与所述轴的轴线平行的轴线旋转。

21.根据权利要求20所述的医疗器械，其中所述键包括弯曲突起部。

22.根据权利要求14至21中任一项所述的医疗器械，其中所述轴扣件包括扣件致动器。

23.根据权利要求22所述的医疗器械，其中所述扣件致动器与所述轴扣件呈一体形式。

24.根据权利要求22所述的医疗器械，其中：

所述扣件致动器与所述轴扣件的第一纵向端部相关联；并且

所述扣件致动器与所述轴扣件的第二纵向端部相关联。

25.根据权利要求22所述的医疗器械，其中所述扣件致动器能够从所述柄部的外部接近。

26.根据权利要求25所述的医疗器械，其中所述扣件致动器包括插塞，所述插塞被配置为至少部分地设置在所述柄部的孔结构中。

27.根据权利要求25所述的医疗器械，其中所述扣件致动器包括凸轮结构，所述凸轮结构被配置为围绕所述凸轮结构的轴线旋转。

28.根据权利要求14至27中任一项所述的医疗器械，其中所述轴扣件被偏压在锁定配置中，在所述锁定配置中，所述轴的旋转被阻碍。

29.根据权利要求28所述的医疗器械，还包括弹簧，所述弹簧至少部分地设置在所述轴扣件的杯结构内，并且被配置为在所述轴扣件上施加力，从而将所述轴扣件偏压在所述锁定配置中。

30.根据权利要求29所述的医疗器械，还包括设置在所述柄部内的轴保持件结构，其中：

所述轴保持件结构将所述轴轴向地固定在适当位置；并且

所述弹簧被配置为当至少部分地设置在所述杯结构内时推压所述轴保持件结构的下侧。