CN117320657A - 机器人手术系统、装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本文描述用于由单个操作者执行的微创外科手术的系统、装置及方法。执行磁性腹腔镜机器人手术的方法可包括：使用末端执行器连接器在无菌区内将末端执行器耦接到支撑臂；在患者的体腔内控制所述末端执行器；及使用所述末端执行器连接器在所述无菌区内将所述末端执行器与所述支撑臂解耦。耦接、控制及解耦全都可能能够由单个操作者执行。

Description

机器人手术系统、装置及使用方法

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2021年3月23日申请的第63/165,007号美国临时申请案的权益，所述美国临时申请案的内容特此以其全文引用方式并入。

技术领域

本文中的装置、系统及方法涉及使用可由单个操作者操作的机器人手术系统的微创手术。

背景技术

许多外科手术正在转向使用微创方法，以便最小化对患者产生的切口的数目及大小。与开放式外科手术相比，例如内窥镜、腹腔镜及胸腔镜手术的微创手术可与降低疼痛、较快术后恢复、缩短住院时间及减少并发症相关联。一般来说，微创机器人手术当前是由两个熟练的外科医生(例如，操作者)执行。主要外科医生执行外科手术任务(例如，解剖、修剪、切割、缝合等)，而辅助外科医生则协助这些功能。主要外科医生位于无菌区域外的控制台处，而辅助外科医生位于无菌区内以便通过例如改变耦接到机器人手术系统的器械(例如，末端执行器)来提供帮助。辅助外科医生可通过用每只手固持例如光学传感器(例如，摄像机)及牵开器的器械来协助主要外科医生。因此，可期望提供一种可能不像传统使用的机器人手术系统那么繁琐且资源密集的机器人手术系统。

发明内容

本文描述用于微创外科手术的系统、装置及方法。在一些变动中，本文中描述的程序可由单个操作者在没有来自另一操作者的额外协助的情况下执行。大体上，末端执行器连接器可包含：壳体，其经配置以收纳末端执行器；臂，其经配置以可释放地将所述壳体耦接到机器人。所述臂可包括磁性部分及经配置以手动地将所述壳体从所述臂释放的壳体释放机构。

在一些变动中，磁性部分可耦接到臂的近端部分。在一些变动中，磁性部分可经配置以通过无菌罩布将所述臂磁耦接到所述机器人。在一些变动中，无菌罩布可耦接于磁性部分与臂之间。在一些变动中，所述磁性部分的第一侧可经配置以机械且磁性地附接到所述支撑臂的凸缘。在一些变动中，所述磁性部分的所述第一侧可包括经配置以收纳一或多个引线的通道。在一些变动中，所述磁性部分可包括经配置以减小径向剪切力的机器人接合特征。在一些变动中，所述机器人接合特征可包括圆形突部。

在一些变动中，所述臂可界定圆形凹部。在一些变动中，所述磁性部分可包括旋转对准特征。在一些变动中，所述旋转对准特征可包括线性突部。在一些变动中，所述臂可界定线性凹部。在一些变动中，所述磁性部分可包括经配置以手动地将所述臂从所述机器人释放的磁性释放机构。在一些变动中，所述磁性释放机构可包括一或多个杠杆。在一些变动中，一或多个杠杆可耦接到所述磁性部分的圆周。在一些变动中，所述磁性释放机构可包括经配置以将所述磁性部分推离所述臂的一或多个凸轮。

在一些变动中，所述磁性部分可界定第一纵轴，且所述壳体界定第二纵轴。所述第一纵轴与所述第二纵轴可为非平行。在一些变动中，所述第一纵轴与所述第二纵轴之间的第一角可高达约40度。在一些变动中，所述第一角可在约15度与约35度之间，包含其间的所有范围及子值。在一些变动中，收纳于所述壳体中的所述末端执行器可界定平行于所述第二纵轴的第三纵轴。在一些变动中，所述第一纵轴与所述第三纵轴之间的第二角可高达约40度，包含其间的所有范围及子值。在一些变动中，所述第二角可在约15度与约35度之间，包含其间的所有范围及子值。在一些变动中，所述磁性部分可与所述壳体分离开高达约30cm的高度及高达约30cm的长度，包含其间的所有范围及子值。

在一些变动中，所述臂可包括臂手柄。在一些变动中，所述臂手柄可经配置以由操作者的第一只手固持。在一些变动中，所述磁性部分可界定第一纵轴，且所述臂手柄可界定第四纵轴。所述第一纵轴与所述第四纵轴可为非平行。在一些变动中，所述第一纵轴与所述第四纵轴之间的第三角可高达约75度。在一些变动中，所述第三角可在约15度与约60度之间。在一些变动中，所述臂可包括凸形状。在一些变动中，所述臂的远端部分可次于所述臂的近端部分。在一些变动中，所述臂可包括经配置以将所述机器人电耦接到所述末端执行器的一或多个引线。在一些变动中，所述臂可包括臂手柄，且所述引线平行于所述臂手柄延伸。

在一些变动中，所述壳体释放机构可耦接到所述臂的远端部分及所述壳体的近端部分。在一些变动中，所述壳体释放机构可包括耦接到所述臂的第一部分及耦接到所述壳体的第二部分。在一些变动中，所述壳体释放机构可包括经配置以将所述壳体释放机构的第一部分及第二部分彼此接合的壳体接合特征。在一些变动中，所述壳体接合特征可包括所述第一部分的第一壳体接合特征及所述第二部分的第二壳体接合特征。在一些变动中，所述第一壳体接合特征可包括圆角突部，且所述第二壳体接合特征可包括第一凹部。在一些变动中，所述壳体释放机构可包括经配置以抑制所述第一部分相对于所述第二部分旋转的旋转对准特征。在一些变动中，所述旋转对准特征可包括所述第一部分的第一旋转对准特征及所述第二部分的第二旋转对准特征。在一些变动中，所述第一旋转对准特征可包括成形突部，且所述第二旋转对准特征可包括第二凹部。在一些变动中，所述壳体释放机构可包括经配置以将所述壳体从所述臂释放的开关。在一些变动中，所述第一部分及所述第二部分中的一者可包括经配置以将所述第一部分从所述第二部分释放的开关。在一些变动中，所述开关可经配置以将所述第一壳体接合特征从所述第二壳体接合特征释放。在一些变动中，所述开关可包括经配置以接合所述第一壳体接合特征以机械地将所述第一部分耦接到所述第二部分的弹簧。在一些变动中，所述壳体接合特征可包括磁体、鸠尾接合部及活动铰链中的一或多者。在一些变动中，所述壳体释放机构可优于收纳于所述壳体中的所述末端执行器。在一些变动中，所述壳体释放机构可次于所述磁性部分且在所述磁性部分远端。

在一些变动中，所述壳体可经配置以可释放地耦接到所述末端执行器。在一些变动中，所述壳体的远端部分可经配置以收纳所述末端执行器。在一些变动中，所述壳体的近端部分可耦接到所述壳体释放机构的横向侧壁。在一些变动中，所述壳体可包括壳体手柄。在一些变动中，所述壳体手柄可经配置以由操作者的第一只手固持。在一些变动中，所述壳体手柄可优于收纳于所述壳体中的所述末端执行器。在一些变动中，所述末端执行器可收纳于所述壳体手柄的横向侧上。在一些变动中，所述壳体释放机构可经配置以由所述第一只手致动，同时用所述第一只手固持所述壳体手柄。在一些变动中，所述壳体手柄可界定手柄纵轴及手柄横轴。所述壳体可包括沿着所述手柄纵轴的第一刚度及沿着所述手柄横轴的第二刚度，所述第一刚度大于所述第二刚度。在一些变动中，所述壳体手柄可具有小于所述壳体的长度或高度的宽度。在一些变动中，所述壳体可界定经配置用于接近所述末端执行器的孔隙。

在一些变动中，所述机器人可包括经配置以可移动地悬挂所述末端执行器连接器及所述末端执行器中的一或多者的支撑臂。在一些变动中，所述支撑臂可包括通过经配置以提供单个自由度的一或多个接合部耦接的一或多个区段。在一些变动中，所述支撑臂可包括经配置以平移及/或旋转所述一或多个接合部的一或多个电动机。在一些变动中，所述支撑臂可包括六个或更多个自由度。在一些变动中，所述支撑臂可包括少于六个自由度。在一些变动中，所述支撑臂可包括铰接式机器人臂、SCARA机器人臂及线性机器人臂中的一或多者。在一些变动中，所述支撑臂可安装到包括医疗推车、患者平台、家具、墙壁、天花板及地面中的一或多者的底座。在一些变动中，所述支撑臂可包括耦接到所述支撑臂的远端部分的磁性耦接器。

在一些变动中，磁性耦接器可耦接到所述机器人的远端。所述磁性耦接器可能可释放地耦接到所述臂的所述磁性部分，在其间安置有无菌罩布。在一些变动中，所述末端执行器可包括可视化装置、抓钳、牵开器、磁性定位装置、传感器、腔内装置、递送装置、取回装置、吻合器、施夹器及电灼钩中的一或多者。在一些变动中，所述末端执行器可包括磁性部分。

在一些变动中，传感器可经配置以检测患者体表的位置的传感器。在一些变动中，所述传感器可包括力传感器、接近度传感器、光学传感器、运动传感器、加速度计、陀螺仪、激光测距仪、雷达及LIDAR中的一或多者。

在一些变动中，机器人手术系统可包括所述末端执行器连接器。在一些变动中，所述机器人的底座耦接到患者平台的横向侧。

本文还描述一种执行磁性腹腔镜机器人手术的方法，其包括：使用末端执行器连接器在无菌区内将末端执行器磁耦接到支撑臂；在患者的体腔内控制所述末端执行器；及使用所述末端执行器连接器在所述无菌区内将所述末端执行器与所述支撑臂解耦。所述耦接、控制及解耦全都能够由单个操作者执行。

在一些变动中，耦接及解耦所述末端执行器能够由所述单个操作者的双手执行。在一些变动中，控制所述末端执行器能够由所述单个操作者的单手执行。在一些变动中，耦接及解耦所述末端执行器维持所述无菌区。在一些变动中，所述无菌区可在所述耦接、控制及解耦步骤期间被维持。

本文还描述一种将末端执行器与机器人手术系统解耦的方法，其包括：提供耦接于所述末端执行器、无菌罩布与支撑臂之间的末端执行器连接器。所述末端执行器连接器可包括臂及包括手柄的壳体。所述方法可包含固持所述壳体的所述手柄及手动地将所述壳体从所述臂释放。

在一些变动中，固持所述手柄及手动地释放所述壳体可由单手同时执行。在一些变动中，所述方法可包含在将所述壳体从所述臂释放之后在远离患者的方向上撤回所述手柄。在一些变动中，所述臂可包括磁耦接到所述支撑臂的磁性部分。

本文还描述一种将末端执行器耦接到支撑臂的方法，其包括：提供包括壳体及经配置以可释放地耦接到所述壳体的臂的末端执行器连接器；将所述臂磁耦接到所述支撑臂，在其间安置有无菌罩布；将所述末端执行器耦接到所述壳体；及将所述壳体耦接到所述支撑臂。在一些变动中，将所述壳体耦接到所述臂可由单手执行。

本文还描述一种控制支撑臂的方法，其包括：基于操作者的单脚的运动接收支撑臂控制信号；及基于所述接收到的支撑臂控制信号以至少三个自由度控制支撑臂的运动。

在一些变动中，所述支撑臂控制信号可包括所述支撑臂的对应于所述单脚的平移运动的平移运动。在一些变动中，所述支撑臂控制信号可包括所述支撑臂的对应于所述单脚的横向运动或偏航运动的横向运动。在一些变动中，所述支撑臂控制信号可包括所述支撑臂的对应于所述单脚的屈曲运动的向下运动。在一些变动中，所述支撑臂控制信号可包括对应于所述单脚的脚跟移动的支撑臂切换命令。在一些变动中，所述方法可包括基于所述单脚的运动接收末端执行器控制信号。

在一些变动中，所述方法可包括基于所述末端执行器控制信号控制末端执行器的操作。在一些变动中，所述操作者可在所述单脚的所述运动期间是站立的。

本文还描述一种支撑臂控制器，其包括：底座，其包括第一端及第二端，所述底座经配置以收纳操作者的中足。一组前足开关可耦接到所述底座的所述第一端。一组后足开关可耦接到所述底座的所述第二端。所述一组前足开关及所述一组后足开关可经配置以产生支撑臂控制信号。

在一些变动中，所述支撑臂控制信号可经配置以控制所述支撑臂的运动，且操作者足部的运动可对应于所述支撑臂的所述运动。在一些变动中，所述一组前足开关可包括经配置以接收所述足部的向前运动并产生对应于所述支撑臂的向前运动的所述支撑臂控制信号的第一开关。

在一些变动中，所述一组前足开关可包括经配置以接收所述足部的伸展运动并产生对应于所述支撑臂的向下运动的所述支撑臂控制信号的第二开关。在一些变动中，所述一组前足开关可包括经配置以接收所述足部的向左运动并产生对应于所述支撑臂的向左运动的所述支撑臂控制信号的第三开关。在一些变动中，所述一组前足开关可包括经配置以接收所述足部的向右运动并产生对应于所述支撑臂的向右运动的所述支撑臂控制信号的第四开关。在一些变动中，所述一组前足开关可包括经配置以接收所述足部的屈曲运动并产生对应于所述支撑臂的向上运动的所述支撑臂控制信号的第五开关。在一些变动中，所述一组前足开关可包括经配置以接收所述足部的向后运动并产生对应于所述支撑臂的向后运动的所述支撑臂控制信号的第六开关。在一些变动中，所述一组前足开关可包括经配置以接收后足的向下运动并产生机器人手术系统的装置切换信号的第七开关。在一些变动中，所述一组前足开关及所述一组后足开关可包括机械开关、光学传感器、陀螺仪、运动传感器、压力传感器及磁性传感器中的一或多者。在一些变动中，所述底座可相对于所述一组前足开关中的一或多者及所述后足开关中的一或多者被抬高。

本文还描述一种配准末端执行器的方法，其包括：将所述末端执行器耦接到接近于患者的机器人手术系统的支撑臂。所述末端执行器可包括第一配准点，且所述患者可包括第二配准点。可将所述第一配准点对准到所述第二配准点。可配准对准到所述第二配准点的所述第一配准点的位置。所述第一配准点的所述位置可被配准于所述机器人手术系统的三维坐标系中。可基于所述经配准第一配准点控制所述支撑臂。

在一些变动中，所述第二配准点可对应于所述患者的接近部位。在一些变动中，所述第二配准点可对应于耦接到所述患者的套管针的入口。在一些变动中，所述第一配准点可与所述末端执行器的纵轴相交。在一些变动中，可产生所述第一配准点的视觉指示符。在一些变动中，所述视觉指示符可包括引导于所述末端执行器处的照明。在一些变动中，将所述第一配准点对准到所述第二配准点可包括使所述第一配准点重叠到所述第二配准点。

在一些变动中，所述经配准第一配准点可包括枢转点。在一些变动中，控制所述支撑臂可包括使所述末端执行器在包括所述枢转点处的顶点的圆锥形运动范围内进行俯仰、偏航及横摇中的一或多者。在一些变动中，所述圆锥形运动范围可具有高达约50度的最大圆锥角θ。在一些变动中，所述圆锥形运动范围可由α²+β²≤θ²表示，其中α对应于所述末端执行器的俯仰角，β对应于所述末端执行器的偏航角，且θ对应于最大圆锥角。在一些变动中，控制所述支撑臂可包括维持所述末端执行器与所述枢转点的相交点。在一些变动中，所述第二配准点可对应于所述患者的腹壁的肌层。在一些变动中，当出现以下情况中的一或多者时可将所述第一配准点重配准到所述第二配准点：所述患者相对于患者平台移动、所述患者平台移动、支撑臂的底座被移动及所述枢转点被移动。在一些变动中，对准由操作者手动地执行。

本文还描述一种控制末端执行器的方法，其可包括：测量由患者施加于耦接到支撑臂的末端执行器的力；及响应于所述经测量力超过预定阈值而相对于所述患者移动所述末端执行器。

在一些变动中，所述方法可包括响应于所述经测量力超过所述预定阈值而输出通知。在一些变动中，所述方法可包括相对于所述患者移动所述末端执行器，包括将所述末端执行器从所述患者移开。在一些变动中，所述方法可包括相对于所述患者移动所述末端执行器，包括移动耦接到所述末端执行器的所述支撑臂。在一些变动中，所述方法可包括响应于所述经测量力超过所述预定阈值而控制患者平台。

在一些变动中，所述方法可包括控制所述患者平台，包括将所述患者平台从所述末端执行器移开。在一些变动中，所述方法可包括响应于所述经测量力超过所述预定阈值而抑制操作者对一或多个所述支撑臂及患者平台的控制。在一些变动中，所述末端执行器可包括经配置以控制安置于所述患者体内的腔内装置的磁性定位装置。

本文还描述一种控制末端执行器的方法，其包括：确定患者与耦接到支撑臂的末端执行器之间的距离；及基于所述经确定距离相对于所述患者移动所述末端执行器以维持所述患者与所述末端执行器之间的预定距离。

在一些变动中，所述距离可使用光学传感器、耦接到所述患者的患者基准点及耦接到所述末端执行器的末端执行器基准点中的一或多者来确定。在一些变动中，相对于所述患者移动所述末端执行器可包括维持所述末端执行器与所述患者之间的至少一预定距离。

本文还描述一种确认末端执行器解耦的方法，其包括：使用力传感器测量施加于支撑臂的第一力；及基于所述经测量力超过第一预定阈值确定末端执行器移除；将所述支撑臂从末端执行器配准点移开，同时测量施加于所述支撑臂的第二力；及基于所述经测量第二力确认末端执行器解耦。

在一些变动中，所述方法可包括输出将所述支撑臂从配准点移开的提示。在一些变动中，其中所述第二力可能基本上没有力。在一些变动中，所述方法可包括确认末端执行器耦接包括产生末端执行器解耦信号。在一些变动中，移动所述支撑臂可包括相对于所述配准点的横向移动及相对于所述配准点的旋转中的一或多者。在一些变动中，如果所述经测量第二力超过第二预定阈值，那么可抑制移动所述支撑臂。在一些变动中，所述方法可包括基于所述经测量第二力超过第二预定阈值确认末端执行器耦接。

附图说明

图1是机器人手术系统的说明性变动的框图。

图2A描绘机器人手术系统的说明性变动的左侧视图。图2B描绘机器人手术系统的说明性变动的右侧视图。图2C、2D及2E描绘机器人手术系统的说明性变动的透视图。

图3A描绘末端执行器连接器的说明性变动的左侧视图。图3B描绘末端执行器连接器的说明性变动的左侧视图。图3C及3D描绘末端执行器连接器的说明性变动的透视图。图3E描绘末端执行器连接器的说明性变动的平面图。

图4A及4B描绘机器人手术系统的说明性变动的分解透视图。

图5A及5C描绘呈第一配置的磁性部分的说明性变动的透视图。图5B描绘呈第二配置的磁性部分的说明性变动的透视图。

图6A及6B描绘末端执行器连接器的壳体释放机构的说明性变动的透视图。图6C描绘壳体释放机构的说明性变动的横截面图。图6D描绘壳体释放机构的说明性变动的侧视图。

图7A描绘机器人手术系统的输入装置的说明性变动的透视图。图7B描绘机器人手术系统的输入装置的说明性变动的侧视图。图7C描绘机器人手术系统的输入装置的说明性变动的俯视图。图7D描绘机器人手术系统的输入装置的说明性变动的透视图。

图8描绘执行机器人手术的说明性变动的流程图表示。

图9描绘执行机器人手术的另一说明性变动的流程图表示。

图10描绘解耦末端执行器的说明性变动的流程图表示。

图11描绘耦接末端执行器的说明性变动的流程图表示。

图12描绘执行机器人手术的说明性变动的流程图表示。

图13是执行机器人手术的方法的说明性变动的示意性横截面图。

图14A是末端执行器旋转的说明性变动的示意性侧视图。图14B是末端执行器旋转的说明性变动的示意性平面图。图14C是末端执行器运动的说明性变动的示意性前视图。图14D、14E及14F是末端执行器运动的说明性变动的示意性侧视图。

图14G及14H是末端执行器移动的说明性变动的示意性透视图。

图15描绘末端执行器监测的说明性变动的流程图表示。

图16是机器人手术系统的末端执行器监测的说明性变动的示意图。

图17描绘末端执行器解耦确认的说明性变动的流程图表示。

图18是末端执行器解耦确认过程的说明性变动的示意图。

图19A及19B是机器人手术系统的说明性变动的示意性平面图。

具体实施方式

本文描述用于被确认将由单个操作者在没有来自另一操作者的额外协助的情况下执行的微创外科手术的系统、装置及方法。举例来说，本文中描述的系统、装置及方法可通过以下操作改进微创机器人手术：实现机器人手术系统的单个操作者操作，无需第二操作者；使用磁性机器人手术系统减少无菌区管理；促进快速工具(例如，末端执行器)交换；改进机器人手术系统的操作者人类工程学；增强对机器人臂的单个操作者控制；促进快速且准确的末端执行器配准；提供对支撑臂的无手控制；及监测患者相对于机器人手术系统的安全性。

虽然常规机器人手术系统在微创外科手术期间需要由不太熟练的第二操作者(例如，手术室护士)协助第一操作者执行各种功能，但本文中公开的系统及方法可能无需熟练的第二操作者协助单个操作者。举例来说，本文中描述的系统、装置及方法可在不影响无菌区的情况下仅由单个操作者实现快速的末端执行器清洁及端口改变，借此减轻对无菌技术的需要。

在一些变动中，本文中描述的机器人手术方法实现单个操作者末端执行器交换及对腹腔镜手术的机器人臂控制。在一些变动中，执行磁性腹腔镜机器人手术的方法可包括使用磁性部分在无菌区内将末端执行器耦接到机器人臂、在患者的体腔内控制末端执行器及在无菌区内将末端执行器与机器人臂解耦。耦接、控制及解耦步骤由单个操作者执行。

大体上，本文中描述的系统及装置促进与机器人臂的快速末端执行器交换，这可改进机器人外科手术的速度及/或效率。在一些变动中，末端执行器连接器可包括经配置以收纳末端执行器的壳体。末端执行器还可包含经配置以可释放地将壳体耦接到机器人的臂。臂可包括磁性部分及经配置以手动地将壳体从臂释放的壳体释放机构。举例来说，末端执行器交换可在无菌区内且在无需改变无菌区的情况下执行。此外，末端执行器连接器可将无菌罩布耦接到机器人。

在一些变动中，末端执行器连接器可充当仅仅由操作者的单手固持的手柄。举例来说，末端执行器连接器可由操作者固持及移动(例如，手导引)以根据需要重定位末端执行器。此外，末端执行器可经由末端执行器连接器从机器人释放以促进快速工具改变及/或清洁。

在一些变动中，机器人手术系统的物理布局及/或配置可改进机器人臂、末端执行器、单个操作者及患者中的每一者之间的人类工程学(例如，几何学)以及安置于患者体内的末端执行器的人类工程学。在一些变动中，末端执行器连接器的几何学可经配置以在机器人下方为患者、末端执行器及操作者中的一或多者提供间隙(例如，工作空间)。此外，末端执行器连接器可具有促进对末端执行器的物理接近的配置。另外或替代地，机器人手术系统可将机器人臂定位为远离患者且改进耦接到机器人臂的末端执行器的可接近范围。

在一些变动中，直观输入装置(例如，脚踏控制器、脚踏板)可通过释放站在别处的操作者的双手及视觉注意力来实现对一或多个机器人臂及末端执行器的单个操作者控制。在一些变动中，执行机器人手术的方法可包括基于操作者的单脚的运动接收机器人臂控制信号。足部运动可对应于经由机器人臂的末端执行器运动。具有至少三个自由度的机器人臂的运动可基于接收到的机器人臂控制信号来控制。

在一些变动中，机器人手术系统可通过定位(例如，配准)并监测末端执行器相对于接近部位的位置以确保会损伤组织的输入运动(例如，末端执行器与腹壁中切口的碰撞)被抑制来确保患者安全性。机器人手术系统还可监测外部末端执行器相对于患者的位置、末端执行器附接状态及患者平台的位置中的一或多者。在一些变动中，末端执行器可响应于监测到的患者及可能会以其它方式弄伤患者的机器人手术系统中的一或多者的改变而进行移动。举例来说，末端执行器可与患者平台高度的改变同步地自动移动。

本文中描述的手术系统中的一些可用于执行外科手术，例如胆囊切除术、阑尾切除术、结肠切除术、疝修补术、袖状胃切除术或其它减肥手术、肾切除术、子宫切除术、卵巢切除术、肺叶切除术、输卵管切除术、输卵管结扎术、包含腹股沟及裂孔的疝修补术。

I.系统及装置

一般来说，本文中描述的机器人手术系统可由单个操作者使用直观控制方案、经改进人类工程学及患者安全监测来进行操作。图1中描绘示范性机器人手术系统100的框图。系统100可包括支撑臂112、无菌覆盖物114、末端执行器连接器116、末端执行器118、传感器120、输入装置122、处理器124、存储器126、通信装置128及输出装置130中的一或多者，其中的每一者在本文中详细描述。在一些变动中，支撑臂112可经配置以基于单个操作者的控制(例如，控制输入、手动操纵)相对于患者(例如，患者平台上的患者)可移动地悬挂、固持及/或操作末端执行器。在一些变动中，无菌覆盖物114可安置于支撑臂112与末端执行器116之间以形成无菌区。举例来说，无菌覆盖物114可磁耦接于支撑臂112的远端与末端执行器连接器116的近端之间。

在一些变动中，末端执行器连接器116可经配置以将支撑臂112耦接到末端执行器118且促进单个操作者操作(例如，组装、控制、拆卸)。举例来说，末端执行器116可通过简化且快速的末端执行器交换以及可减少手术时间且改进患者结局的改进的外科手术人类工程学促进单个操作者控制。如本文中更详细描述，末端执行器118可包括用于外科手术中的一或多个末端执行器。在一些变动中，传感器120可包括经配置以测量对应于患者及包含但不限于支撑臂122、无菌覆盖物114、末端执行器连接器116及末端执行器118中的一或多者的手术系统100中的一或多者的一或多个特性的一或多个传感器。

在一些变动中，输入装置122可经配置以基于操作者输入产生输入信号，如关于图7A到7E更详细描述。在一些变动中，处理器124及存储器126可经配置以控制手术系统100。在一些变动中，通信装置128可经配置以与系统100的一或多个组件以及与网络及其它计算机系统通信。在一些变动中，输出装置130可经配置以输出对应于手术系统100的数据。

在一些变动中，机器人手术系统可包括经由第一末端执行器连接器耦接到内窥镜的第一支撑臂及经由第二末端执行器连接器耦接到磁性定位装置的第二支撑臂。第一支撑臂及第二支撑臂中的每一者可由操作者使用例如输入装置700的输入装置进行控制，如本文中描述。以此方式，单个操作者可独立控制耦接到机器人手术系统的一组末端执行器，无需来自第二操作者的协助。

图2A及2B描绘机器人手术系统200的相应左侧视图及右侧视图。图2C到2E描绘机器人手术系统200的透视图。在一些变动中，系统200可包括末端执行器连接器210、末端执行器270及支撑臂280(例如，机器人、机器人臂)中的一或多者。举例来说，末端执行器连接器210可经配置以可释放地将末端执行器270耦接到支撑臂280的远端。在一些变动中，末端执行器连接器210可包括壳体220、臂230及可释放地耦接于其间的壳体释放机构250。

在一些变动中，壳体220可经配置以收纳末端执行器270。举例来说，壳体220可经配置以相对于支撑臂280将末端执行器270固持于预定位置及/或定向。在一些变动中，壳体220可包括经配置以由操作者(例如，使用单手)固持及/或操纵的壳体手柄222。举例来说，操作者可用单手握紧壳体手柄222以操纵末端执行器270的位置及/或定向。虽然支撑臂280通常可由处理器进行控制以根据需要定位末端执行器270，但通过操作者固持壳体手柄232进行手动操纵可促进精细调整到末端执行器270的位置及/或定向。

在图2A到2E中，壳体220说明性地经配置以收纳内窥镜，但可使用任何末端执行器。在一些变动中，壳体220可经配置以促进操作者对末端执行器270的接近。如图2B中展示，壳体210可界定经配置以接近末端执行器270的孔隙224(例如，切口)。耦接到末端执行器270的壳体220可经配置以促进自由接近末端执行器270。举例来说，操作者可通过孔隙224插入单手以便操纵内窥镜270的焦点272。另外或替代地，如图2C中展示，壳体210可经配置以促进对例如输入装置274(例如，摄像机控制按钮、开关)的末端执行器控制件的接近。因此，壳体220及末端执行器连接器210的作用对操作者来说可能不显眼。此外，壳体220可通过提供手柄222来改进末端执行器270操纵的人类工程学。

大体上，末端执行器连接器210的形状及尺寸可控制末端执行器270相对于支撑臂280的定位及/或定向。举例来说，如图2A中展示，末端执行器270的纵轴276可相对于支撑臂280的纵轴282成非垂直角以便为用于外科手术中的末端执行器270提供有利的进入角。举例来说，支撑臂280的纵轴282与末端执行器的纵轴276之间的角可在约90度与约130度之间、在约105度与约125度之间，包含其间的所有范围及子值。

此外，直接在支撑臂280下方的空间(例如，沿着纵轴282)可包括可保留用于患者解剖(例如，患者腹部)的空的空间，没有末端执行器连接器210及末端执行器270。由末端执行器连接器220形成的此空间保留(例如，间隙)可改进外科手术的人类工程学及安全性。举例来说，如图2A中展示，末端执行器270可定位于支撑臂280下方且远离支撑臂280。关于图2A，患者可安置于支撑臂280下及/或在支撑臂280的左侧，而末端执行器270可安置于支撑臂280上及/或在支撑臂280的右侧。

在一些变动中，臂230的近端部分可被可释放地耦接(例如，磁耦接)到支撑臂280的远端。在一些变动中，臂230可经配置以可释放地耦接到壳体220。举例来说，臂230的远端部分可耦接到壳体220的近端部分。在一些变动中，臂230可包括磁性部分240。举例来说，磁性部分240可耦接到臂230的近端部分。

在一些变动中，臂230可包括臂手柄232。举例来说，臂手柄232可经配置以由操作者(例如，使用单手)以类似于壳体手柄222的方式固持及/或操纵。因此，臂230可改进末端执行器270操纵的人类工程学。

在一些变动中，臂230可包括凸形状及凹形状中的一或多者。在一些变动中，臂230可包括经配置以将支撑臂280电耦接到末端执行器270的一或多个引线(未展示)。举例来说，电连接可经由延伸穿过磁性部分260及臂230中的一或多者(或与所述一或多者平行延伸)的引线形成于支撑臂280与末端执行器270之间。

在一些变动中，磁性部分240可经配置以将臂230磁耦接到支撑臂280的磁性耦接器260，其间安置有无菌罩布290(为了清晰起见，仅在图2A中示意性地示出)。即，无菌罩布290可耦接于磁性部分240与臂230之间。在一些变动中，磁性耦接器260可耦接到支撑臂280的远端。因此，无菌罩布可安置于支撑臂280的磁性耦接器260的远端与磁性部分240的近端之间。臂230的磁性部分240可以可释放地耦接到支撑臂280的磁性部分260，如本文中更详细描述。

在一些变动中，单个操作者可在无菌区内从支撑臂280且在不影响所述无菌区的情况下单手附接及拆离末端执行器270。举例来说，壳体释放机构250可经配置以从臂230手动附接及释放壳体220。在将壳体220从臂230释放之后，臂230可保持磁耦接到支撑臂280以维持无菌区，且末端执行器270可保持耦接到壳体220且单独被操纵。此可促进快速末端执行器清洁及端口改变。

在无菌区内进行维持无菌性的快速末端执行器交换可减小操作者的负担及外科手术时间。在一些变动中，壳体释放机构250可包括第一部分252、第二部分254及开关256(例如，触发、释放)。在一些变动中，壳体释放机构250可包括机械致动器。举例来说，为了释放经由末端执行器连接器210耦接到支撑臂280的末端执行器270，操作者可用第一只手握紧壳体手柄222以固持壳体222及末端执行器270，同时使用第一只手的手指或拇指致动开关256以将第一部分252从第二部分254释放。操作者可接着使用第一只手在远离支撑臂280(及患者)的方向上移动(例如，拉动)壳体220及末端执行器270以完成将末端执行器270从支撑臂280释放。在末端执行器改变期间患者的安全可通过在从且远离患者的方向(例如，平行于末端执行器270的纵轴)上撤回末端执行器270来保证。此外，单个操作者使用单手可比有第二操作者进行协助更高效。举例来说，经提供以按下开关或固持手柄的第二操作者将是冗余的，且将代替地挤到第一操作者(例如，减小第一操作者的移动自由度)。

A.支撑臂

本文中描述的手术系统可包括一或多个支撑臂。通常，一或多个末端执行器可以可释放地耦接到支撑臂，其中支撑臂可经配置以可移动地悬挂末端执行器及/或末端执行器连接器以便移动末端执行器并将其固持于所期望位置。在末端执行器被支撑臂悬挂或固持于所期望位置的情况下，操作者及/或控制器可移动在患者外部的末端执行器的至少一部分。支撑臂可例如是铰接式机器人臂、SCARA机器人臂及/或线性机器人臂。支撑臂可包括通过经配置以提供单个自由度的接合部(例如，肩部、肘部、腕部)耦接在一起的一或多个区段。接合部是提供单个平移或旋转自由度的机构。举例来说，支撑臂可具有六个或更多个自由度。笛卡尔自由度集合可由三个平移(定位)变量(例如，喘振、升沉、摇摆)且由三个旋转(定向)变量(例如，横摇、俯仰、偏航)表示。在一些变动中，支撑臂可具有少于六个自由度。

支撑臂可经配置以遍及患者身体的所有区域在高达三个维度上移动，且还可将末端执行器维持成垂直于患者表面的定向。支撑臂可包括经配置以平移及/或旋转接合部且将支撑臂移动到所期望位置及定向的一或多个电动机。在一些变动中，支撑臂的位置可被临时锁定以固定末端执行器的位置。支撑臂可安装到任何合适的物体，例如医疗推车、家具(例如，床围栏)、墙壁、天花板，或可为自立式的(例如，在地面上)。另外或替代地，支撑臂可经配置以由例如单个操作者手动地移动，无需第二个人的协助。一旦由单个操作者手动地移动，支撑臂就可被锁定到手动安装位置。支撑臂可经配置以承载包括支撑臂、末端执行器及耦接到末端执行器的任何组织(例如，由抓钳固持的胆囊)的有效负载。在一些变动中，支撑臂的远端可包括磁性耦接器，例如图2A到2E中描绘的磁性耦接器260。磁性耦接器可耦接到末端执行器连接器(例如，末端执行器连接器的磁性部分)。在一些变动中，磁性耦接器可耦接到机器人的远端，磁性耦接器可释放地耦接到臂的磁性部分，在其间安置有无菌罩布。磁性耦接器可耦接到支撑臂的远端部分。

在一些变动中，患者平台、患者、操作者及支撑臂的相对位置可经配置以有助于外科手术的人类工程学。在一些变动中，操作者可在外科手术期间定位于患者平台的第一侧上。在其中支撑臂安装于底座上的变动中，底座可定位于地面上且沿着邻近患者平台的第一侧的患者平台的第二侧以便最大化支撑臂的范围。患者平台的第一侧可垂直于患者平台的第二侧。举例来说，支撑臂可从其底座延伸于安置于患者平台上的患者上方及遍及所述患者(例如，跨所述患者)。底座可经定位离患者平台的第二侧的中点(而非第一侧与第二侧的相交点)更近以便最大化支撑臂的灵活性以到达患者的接近部位。在一些变动中，机器人的底座(例如，支撑臂)可耦接到患者平台的横向侧。

图19A及19B是包括支撑臂1910及安置于患者平台1920的第一侧上的对应底座1912的机器人手术系统1900的相应示意性平面图。患者1950可安置于患者平台1920上，且操作者1960可定位于患者平台1920的第二侧上，其中第一侧可邻近于第二侧。从患者平台1920的第一侧，支撑臂1910可经配置以延伸于患者1950上方且跨患者1950。因此，机器人手术系统可将机器人臂及底座定位为远离操作者且改进末端执行器的可接近范围。

B.无菌覆盖物

本文中描述的手术系统可包括经配置以在手术系统的部分周围产生无菌屏障的一或多个无菌覆盖物(例如，无菌罩布)。在一些变动中，手术系统可包括用以形成无菌区的一或多个无菌覆盖物。举例来说，无菌覆盖物可被放置于支撑臂与患者之间，从而在包含患者、末端执行器、末端执行器连接器及操作者的无菌侧与包含支撑臂的非无菌侧之间形成屏障。另外或替代地，系统的一或多个组件可为可灭菌的。无菌覆盖物可例如包括经配置以覆盖系统组件的至少一部分的无菌罩布。

举例来说，无菌覆盖物(例如，无菌袋)可经配置以相对于支撑臂产生无菌屏障。在一些变动中，无菌袋可为透明的且通过例如操作者抓住支撑臂的手柄或通过无菌袋附接到末端执行器的手柄来允许操作者将末端执行器的位置可视化并手动操纵所述位置。无菌覆盖物可紧密地贴合在一或多个系统组件周围，或可松弛地覆盖以便允许组件在无菌区内进行调整(例如，末端执行器经由末端执行器连接器从支撑臂附接及释放)。

C.末端执行器连接器

通常，本文中描述的末端执行器连接器可经配置以可释放地将末端执行器连接到支撑臂。本文中描述的末端执行器连接器可经配置以促进快速单个操作者操作及/或耦接到支撑臂的末端执行器的交换，借此实现单个操作者操作，无需第二操作者，以便改进操作者人类工程学，且减少无菌区管理及手术时间。

图3A及3B描绘末端执行器连接器300的相应左侧视图及右侧视图。图3C及3D描绘末端执行器连接器300的透视图且图3E描绘末端执行器连接器300的平面图。在一些变动中，末端执行器连接器300可包括磁性部分310、臂320、壳体释放机构330及包括壳体手柄342的壳体340。在一些变动中，磁性部分310可耦接到臂320的近端部分。臂320可相对于磁性部分310具有预定角，且包括耦接到壳体释放机构330的远端部分。壳体释放机构330可包括第一部分332、第二部分334及开关336(例如，触发、释放)，且可以与关于末端执行器连接器210描述的类似的方式操作。第一部分332可耦接到臂320的远端部分，且第二部分334可耦接到壳体手柄342的近端部分。在一些变动中，开关336可经配置以将第一部分332从第二部分334释放，使得臂320可释放地耦接到壳体手柄342。举例来说，仅用第一只手固持壳体手柄342的操作者可同时用第一只手致动壳体释放机构(例如，开关336)以将壳体手柄342(及耦接到其的任何末端执行器)从臂320(及耦接到其的任何支撑臂)释放。在一些变动中，壳体手柄342可优于收纳于壳体340中的末端执行器。末端执行器可收纳于壳体手柄342的横向侧上。在一些变动中，开关336可安置于第一部分332及第二部分334中的任一者上。在一些变动中，开关336可安置于壳体释放机构330的侧壁上，而非在顶壁上。

由壳体340界定的孔隙344可经配置以允许操作者围绕壳体手柄342形成基本上闭合的拳头以牢固地握紧壳体手柄342及耦接到其的任何末端执行器。在一些变动中，壳体手柄342可在与臂320大体上相同的方向上远离磁性部分延伸。在一些变动中，壳体340可经配置以收纳并固持末端执行器(为了清楚起见，未展示)。在一些变动中，壳体的近端部分可耦接到壳体释放机构的横向侧壁。举例来说，如图3D中展示，壳体手柄342的近端部分可附接到壳体释放机构330的第二部分334的右侧以有助于右手操作者的人类工程学。替代地，壳体手柄342的近端部分可附接到壳体释放机构330的第二部分334的左侧以有助于左手操作者的人类工程学。

D.磁性部分

通常，本文中描述的末端执行器连接器的磁性部分可经配置以将末端执行器及无菌罩布中的一或多者磁耦接到支撑臂。磁性部分可促进在末端执行器与支撑臂之间进行容易的可预测的且牢固的附接及释放过程。举例来说，图4A及4B描绘支撑臂410与末端执行器连接器420之间的磁性部分400的分解透视图。在一些变动中，磁性部分400可包括一或多个磁体402。在一些变动中，磁性部分400可包括机器人接合特征404及旋转对准特征406中的一或多者。

在一些变动中，磁性部分400的第一侧(即，面向支撑臂410的侧)可经配置以耦接(例如，附接、机械地互锁)到支撑臂410。举例来说，磁性部分400的第一侧可经配置以机械及/或磁性地附接到支撑臂410的凸缘412(例如，磁性耦接器)。在一些变动中，磁性部分400的第二侧(即，面向末端执行器连接器420)可经配置以磁耦接到支撑臂410的近端部分。在一些变动中，无菌罩布(为了清楚起见，未展示)可安置且经由磁性部分400与末端执行器连接器420之间的磁性耦接固定于磁性部分400与末端执行器连接器420之间。

磁性部分400的磁体402可经配置以产生轴向吸引力以将磁性部分400磁耦接(例如，钳制、附接)到凸缘412及末端执行器连接器420中的每一者。

在一些变动中，机器人接合特征404及旋转对准特征406可确保磁性部分400与末端执行器连接器420之间的磁性耦接。在一些变动中，机器人接合特征404可经配置以减小施加于磁性部分400的径向剪切力(例如，由末端执行器连接器420施加)。举例来说，机器人接合特征404可包括安置于磁性部分400的第二侧上的圆形突部。圆形突部可经配置以与末端执行器连接器420的臂的圆形凹部配合。在一些变动中，旋转对准特征406可经配置以减小施加于磁性部分400的旋转力(例如，经由末端执行器连接器420)。举例来说，旋转对准特征406可包括延伸安置于磁性部分400的第二侧上的线性突部。线性突部可经配置以与末端执行器连接器420的臂的线性凹部配合。在一些变动中，磁性部分400的第一侧可包括经配置以收纳经配置以将支撑臂410电耦接到末端执行器(未展示)的一或多个引线(未展示)的通道408。举例来说，电连接可经由安置于通道408中的引线形成于支撑臂410与末端执行器之间。

图5A、5B及5C描绘呈相应第一配置及第二配置的磁性部分500的透视图。磁性部分500可耦接于支撑臂510与末端执行器520之间。磁性部分500可包括类似于磁性部分400的元件且为了简洁起见不再重复。在一些变动中，磁性部分500可包括经配置以手动地将臂520从支撑臂510释放的磁性释放机构502。举例来说，磁性释放机构502可经配置以手动地致动(例如，由操作者)以物理地将磁性部分500与末端执行器连接器520分离，使得释放机构本身不一定是磁性的。在一些变动中，磁性释放机构502可包括一或多个杠杆。

在图5A及5C中展示的磁性释放机构502的第一配置中，末端执行器连接器520可磁耦接到磁性部分500。在图5B中展示的磁性释放机构502的第二配置中，磁性释放机构502将末端执行器连接器520推离磁性部分500到足以释放磁性部分500与末端执行器连接器520之间的磁性耦接的程度。举例来说，杠杆502可包括一或多个凸轮，其经配置以将末端执行器连接器520的磁性部分500推离支撑臂510以促进将末端执行器连接器520从末端执行器连接器520的臂拆离。杠杆中的一或多者可耦接到磁性部分500的圆周。

E.臂

通常，本文中描述的末端执行器连接器的臂可经配置以将磁性部分连接到壳体释放机构。如图2A到3E中展示，臂可以某一角远离磁性部分(及支撑臂)延伸以在支撑臂、患者(例如，患者腹部)与操作者之间提供间隙。在一些变动中，臂的角及长度可在支撑臂与操作者之间添加间隙(例如，产生更多工作空间)，且增大末端执行器的运动范围。在一些变动中，臂可包括经配置以由单个操作者(例如，用单手)固持的手柄。

F.壳体释放机构

通常，本文中描述的壳体释放机构使末端执行器连接器的臂能够可释放地耦接到末端执行器连接器的壳体。壳体释放机构可经配置以促进末端执行器经由可分离(例如，可释放)末端执行器连接器到支撑臂的单个操作者附接及释放。一旦末端执行器从支撑臂释放，固持于对应壳体内的另一末端执行器就可使用壳体释放机构经由臂耦接到支撑臂。因此，末端执行器可由单个操作者手动快速且直观地从支撑臂进行交换。

图6A及6B描绘末端执行器连接器的壳体释放机构600的透视图。在一些变动中，壳体释放机构600可耦接到臂(为了清楚起见，图6A及6B中未展示)的远端部分及壳体660的近端部分。在一些变动中，壳体释放机构600可包括第一部分610及第二部分620。在一些变动中，第一部分610可耦接到臂，且第二部分620可耦接到壳体660。

在一些变动中，壳体释放机构600可包括经配置以将壳体释放机构600的第一部分610及第二部分620彼此接合的壳体接合特征。在一些变动中，壳体释放机构600可包括经配置以抑制第一部分610相对于第二部分620的旋转的旋转对准特征。举例来说，第一部分610可包括第一壳体接合特征630及第一旋转对准特征640。第二部分620可包括第二壳体接合特征632及第二旋转对准特征642。第二壳体接合特征632可经配置以收纳第一壳体接合特征630且与第一壳体接合特征630配合，且第二旋转对准特征642可经配置以收纳第二壳体接合特征640且与第二壳体接合特征640配合。壳体接合特征可将第一部分610接合到第二部分620，而旋转接合特征可抑制第一部分610相对于第二部分620的旋转。

在一些变动中，第一壳体接合特征630可为自导引的(例如，自动定心的)，因为操作者具有找到错误的裕度且使第一壳体接合特征630前进到对应第二壳体接合特征632中。举例来说，在图6B中，第一壳体接合特征630可包括圆角突部(例如，定位销、销)，且第一旋转对准特征640可包括成形突部(例如，定位销、销)。在图6A中，第二壳体接合特征632可包括第一凹部，且第二旋转对准特征642可包括第二凹部。尽管图6A及6B中未展示，但第一部分610可耦接(例如，附接)到末端执行器连接器的臂的远端部分。

在一些变动中，第一部分610及第二部分620中的一者可包括经配置以将壳体660从臂释放的开关650(例如，触发、释放)。在一些变动中，手指或拇指可用于致动第一壳体释放机构630的开关650以将第一部分610从第二部分620释放。举例来说，接合开关650可将第一壳体接合特征630从第二壳体接合特征632释放，且因此，将末端执行器连接器的壳体从末端执行器连接器的臂释放。

图6C描绘壳体释放机构600的横截面图且图6D描绘壳体释放机构600的侧视图。在一些变动中，第二部分620可包括经配置以接合第一壳体接合特征630以机械地将第一部分610耦接到第二部分620的弹簧660。当开关650被压下时，弹簧660可经压缩使得第一壳体接合特征630可容易地从第二部分620撤回。

在一些变动中，壳体释放机构的壳体接合特征可包括磁体、鸠尾接合部、闩锁及活动铰链中的一或多者。举例来说，活动铰链可包括搭扣、卡扣及紧固件中的一或多者。在一些变动中，壳体释放机构600的至少一部分可优于收纳于壳体660中的末端执行器。在一些变动中，壳体释放机构600可次于磁性部分且在磁性部分远端。

G.壳体

通常，本文中描述的末端执行器连接器的壳体可经配置以收纳及固持末端执行器以进行定位及/或手动操纵。举例来说，壳体可包括经配置以由单个操作者(例如，用单手)固持的手柄。壳体可经配置以可释放地耦接到末端执行器。在一些变动中，壳体可促进由单个操作者对末端执行器进行手动操纵。举例来说，壳体340可界定经配置以接近末端执行器(为了清楚起见，未展示)的孔隙344。

在一些变动中，壳体的远端部分可经配置以收纳末端执行器。举例来说，，末端执行器可被放置于从末端执行器连接器的近端纵向偏移的壳体340的远端处，这可在支撑臂与操作者之间添加间隙(例如，产生更多工作空间)，且增大末端执行器相对于患者的接近部位(例如，套管针)的运动范围。与此对比，直接附接到支撑臂的末端执行器将有随着末端执行器移动进出身体支撑臂会与患者发生碰撞(且损伤患者)的增大风险。

如图3A中展示，磁性部分310界定第一纵轴312，且壳体340界定第二纵轴344，使得第一纵轴312及第二纵轴344非平行。作为一个实例，第一纵轴312可平行于地面(例如，基本上平行于患者平台)，且壳体340可相对于患者平台以有利角成角度以使末端执行器能接近患者的接近部位(例如，端口)及体腔。

在一些变动中，第一纵轴312与第二纵轴344之间的角可高达约40度，包含其间的所有范围及子值。在一些变动中，第一纵轴312与第二纵轴344之间的角可在约15度与约35度之间。在一些变动中，磁性部分240可与壳体220分离开高达约30cm的高度及高达约30cm的长度。磁性部分240与壳体220之间的分离高度及距离可在支撑臂与操作者之间添加间隙(例如，产生更多工作空间)，且增大末端执行器相对于患者的接近部位(例如，套管针)的运动范围。

如图3E中展示，壳体手柄342可界定手柄纵轴346及手柄横轴348。壳体340可包括沿着手柄纵轴346的第一刚度及沿着手柄横轴348的第二刚度。第一刚度可大于第二刚度，使得壳体340可为竖直地硬的且横向地顺应的。在一些变动中，壳体340的横向顺应性(例如，运动阻尼、屈曲)可阻尼由末端执行器意外施加于患者的接近部位的横向力，借此减少患者受伤。在一些变动中，壳体340可包括经配置以阻尼预定力(例如，振动、横向力)的一或多个顺应部分。举例来说，横向顺应性可减少震动且可在末端执行器是内窥镜时实现改进的可视化。在一些变动中，壳体手柄342的厚度及孔隙344的大小中的一或多者可对应于壳体340的横向顺应性。在一些变动中，壳体手柄342可具有小于壳体340的长度或高度的宽度。

H.末端执行器

通常，本文中描述的末端执行器没有特别限制且可包括可视化装置、抓钳、牵开器、磁性定位装置、传感器、腔内装置、递送装置、吻合器、施夹器、电灼钩及可以微创方式前进通过接近部位的其它手术器械中的一或多者。在一些变动中，末端执行器可包括磁性部分。

在一些变动中，末端执行器(例如，可视化装置、腔内装置)可经配置以通过接近部位(例如套管针或其它合适端口)或通过自然孔道被引入到体腔或内腔中。通过接近部位前进到体腔或内腔中的末端执行器可前进，使得末端执行器不会阻挡使用接近部位的其它末端执行器的引入及/或取回。因此，多个末端执行器可被安置且致动于患者体腔或内腔内。

末端执行器可经配置以被吸引到定位在身体外部的一或多个磁体以移动、重定位及/或固持腔内装置(其又可提供对由腔内装置固持或以其它方式与腔内装置接触的组织的牵引)。因此，本文中描述的腔内装置的至少一部分可由可被吸引到磁场的一或多种金属或磁性材料形成或以其它方式包含所述一或多种金属或磁性材料。材料可包含一或多种磁性或铁磁材料，例如(举例来说)不锈钢、铁、钴、镍、钕铁硼、钐钴、铝镍钴、陶瓷铁氧体、其合金及/或其组合。腔内装置的磁性部分可因此被吸引到由外部磁性定位装置产生的磁场。此外，在一些变动中，腔内装置的磁性部分可允许耦接到递送装置，如本文中更详细描述。

末端执行器可用于任何合适的体腔或内腔内，例如但不限于腹腔、胸腔、胃或肠。前进到体腔或内腔中的末端执行器可执行数种功能且在本文中详细描述。

在一些变动中，末端执行器可包括经配置以使所期望视野在微创手术期间可视化的可视化装置(例如，内窥镜)。在一些变动中，末端执行器可包括用于夹持、缩回或以其它方式提供对组织的远程操纵及/或牵引的抓钳。特定来说，磁可控抓钳可前进到患者且可释放地接合组织。适于用于本文的手术系统中的抓钳在以下项中进行描述：2013年9月5日申请且名为“具有磁可控定位的抓钳(Grasper with Magnetically-ControlledPositioning)”的第14/019,370号美国专利申请案；2016年6月28日申请且名为“腹腔镜抓钳及其系统(Laparoscopic Graspers and Systems Therefor)”的第15/195,898号美国专利申请案；2011年8月17日申请且名为“用于微创手术的远程牵引及导引系统(RemoteTraction and Guidance Systems for Mini-Invasive Surgery)”的第13/132,185号美国专利申请案；及2016年4月13日申请且名为“具有磁可控定位的抓钳(Grasper withMagnetically-Controlled Positioning)”的第PCT/US2016/027390号国际专利申请案，其中的每一者特此以其全文引用方式并入。

在一些变动中，末端执行器可包括所描述的用于牵引或以其它方式支撑及/或移动患者的内部器官的牵开器。特定来说，磁可控牵开器可前进到患者且牵引组织以使其从患者体内部的手术部位位移及/或以其它方式接合组织以增大对所述组织的手术接近。此外，牵开器可经配置以被维持于适当位置中，无需手柄或抓钳。举例来说，在一些变动中，牵开器可经配置以形成用以牵引组织的悬带。终端可包括磁性材料或其上安置有磁性块，使得其经配置以被吸引到磁场。当牵开器的一部分在一部分组织下方成环时，组织的至少一部分可由牵开器暂悬挂且朝向患者壁移动。在一些变动中，牵开器可经配置以在基本上线性配置与曲线配置之间转变。

适于用于本文的手术系统中的其它牵开器在2016年4月13日申请且名为“牵开器系统、装置及使用方法(Retractor Systems,Devices,and Methods for Use)”的第PCT/US2016/027385号国际专利申请案中描述，所述国际专利申请案特此以其全文引用方式并入。其它合适牵开器可包含例如盘绕牵开器、托架牵开器、杠杆牵开器、平台牵开器及J形钩中的一或多者。

I.递送装置

本文中描述的递送装置通常经配置以可释放地载送一或多个腔内装置。递送装置可用于将一或多个腔内装置递送到体腔或内腔中。因为递送装置可能可释放地耦接到腔内装置，因此递送装置可在腔内装置递送之后从体腔移除，这可保持接近部位(例如，套管针或自然孔道)自由用于其它腔内装置或其它工具的递送。在一些例子中，递送装置可经配置以重耦接到腔内装置以从体腔或内腔重定位或移除腔内装置。在其它例子中，系统可包括经配置以从体腔或内腔重定位或移除腔内装置的单独取回装置。在一些变动中，递送装置或取回装置可进一步经配置以致动腔内装置。

当腔内装置是抓钳时，本文描述的递送装置可经配置以可释放地载送抓钳，且可进一步经配置以致动抓钳以选择性地将抓钳连接到组织或将抓钳从组织释放。递送装置可通常进一步经配置以将抓钳从递送装置释放(例如，在抓钳已经连接到组织之后)。在一些例子中，递送装置可经配置以重耦接到抓钳以从体腔或内腔重定位或移除抓钳。在其它例子中，系统可包括经配置以从体腔或内腔重定位或移除抓钳的单独取回装置。在一些例子中，递送装置或取回装置可与抓钳一起用于将组织从身体移除。举例来说，抓钳可连接到例如胆囊的组织，组织可从身体切下(例如，使用一或多种手术工具)，且抓钳可使用递送装置或另一取回装置进行取回以将抓钳及组织从身体移除。

适于用于本文的手术系统中的递送装置在2013年9月5日申请且名为“具有磁可控定位的抓钳(Grasper with Magnetically-Controlled Positioning)”的第14/019,370号美国专利申请案中描述，所述美国专利申请案先前以其全文引用方式并入。

应了解，虽然本文中主要参考结合抓钳一起使用来描述递送装置，但本文中描述的递送装置还可用于可逆地耦接到另一腔内装置以递送、定位及重定位及/或移除另一腔内装置。举例来说，在一些例子中，递送装置可用于递送、定位及重定位及/或移除可视化装置，例如摄像机及/或光源。

J.磁性定位装置

本文中描述的手术系统可包括包含外部磁体、支撑臂及/或传感器的一或多个外部磁性定位装置。外部磁体可产生经配置以吸引一或多个腔内装置的磁场。通过控制外部磁体的位置及/或强度且借此控制磁场的位置及/或强度，外部磁体可控制安置于患者的体腔或内腔内的腔内装置的位置。此可释放患者接近部位(例如，端口)处的空间以允许额外腔内装置前进到患者且减小(如果不消除)对例如熟练的外科医生的第二操作者的需要。

外部磁体可经配置以产生磁场，使得当外部磁体定位在患者附近时，磁场可产生于患者体内。此磁场可将力施加于腔内装置且操纵腔内装置。在一些变动中，外部磁体可包括一或多个永久磁体、一或多个电磁体及/或一或多个电永磁体。永久磁体可由合适的磁性及铁磁材料形成，材料是例如但不限于稀土磁体(例如，钐钴磁体、钕磁体)、钴、钆、铁、镍、铝镍钴合金、铁氧体、其合金、其组合及类似物。外部磁体可包括任何数目的个别磁体，在一些例子中，其可形成为阵列。外部磁体可具有任何合适的尺寸及形状，例如具有圆形、椭圆形或半圆形横截面的圆柱形形状、具有矩形或三角形横截面的长条磁体、球形磁体或类似物。在一些变动中，外部磁体可包括永久磁体，而在其它变动中，外部磁体可包括电磁体或电永磁体。当外部磁体包括电磁体或电永磁体时，可操纵电流以改变外部磁体的强度及/或将其开启/关断。举例来说，由外部磁体产生的磁场的增大可使腔内装置与患者体腔壁接触，而磁场的减小可远离体腔壁重定位腔内装置。另外，可能需要较强磁场以使腔内装置通过厚的体腔壁(例如，厚腹壁)与外部磁体磁耦接，而较弱磁场可期望通过薄的体腔壁(例如，薄腹壁)减小腔内装置与外部磁体之间的吸引力。

当外部磁性定位装置磁耦接到腔内装置时，外部磁体经由支撑臂的移动进行的移动又可移动安置于患者的体腔或内腔内的腔内装置。举例来说，外部磁体相对于患者的冠状移动可导致腔内装置进行对应的冠状移动。作为另一实例，使用支撑臂将外部磁体移动成离腔内装置更近可增大外部磁体与腔内装置之间的吸引以便使腔内装置与患者腔壁接触，而将外部磁体移动成更远离腔内装置可减小磁性吸引且将腔内装置重定位成远离体腔壁。因此，通过使用支撑臂控制外部磁体的强度及外部磁体的位置且借此控制磁场的强度及位置，磁性定位装置可控制安置于患者的体腔或内腔内的腔内装置的位置。在一些变动中，外部磁体的强度及/或位置可用于使用本文中详细描述的传感器控制抵靠体腔壁或内腔壁磁耦接的腔内装置的力。

K.传感器

本文中描述的手术系统可任选地包括用以确定一或多个支撑臂、外部磁性定位装置(例如，外部磁体)、患者体表(例如，腹部、内部腔壁、胸部)、手术系统组件(例如，末端执行器、腔内装置、套管针、控制台)及操作者的一部分的位置的一或多个传感器。举例来说，末端执行器连接器可包括一或多个传感器，其经配置以检测患者体表的位置及计算末端执行器连接器相对于患者的接近度，使得控制器可确保支撑臂及/或末端执行器连接器不会与患者接触。举例来说，支撑臂的每一区段可包括用以计算支撑臂之间的距离的感应式接近度传感器。作为另一实例，安装于支撑臂及/或外部臂上的红外、雷达或超声测距仪可经配置以计算与患者相距的距离。作为又一实例，末端执行器连接器可包括在支撑臂内部及/或外部的经配置以使其它支撑臂、操作者、输入/输出装置、患者平台、患者及类似物可视化的光学传感器。控制器可经配置以在末端执行器连接器与患者体表之间维持预定距离，例如约1mm、约5mm或约10mm的距离。因此，控制器可限制支撑臂的运动范围。

作为另一实例，末端执行器的位置可使用末端执行器连接器的力传感器进行控制，例如用于使末端执行器与内部体腔壁接触。如果力传感器检测到力超过预定阈值，那么可减小末端执行器与体腔壁的接触力。传感器可包括力传感器(例如，霍尔传感器、负荷传感器、弹簧)、接近度传感器、光学传感器、运动传感器、加速度计、陀螺仪、激光测距仪、雷达及LIDAR中的一或多者。

L.输入装置

通常，机器人手术系统100的输入装置可充当操作者与手术系统100之间的通信接口。输入装置122可经配置以接收输入数据且将数据输出到支撑臂112、传感器120、末端执行器118及输出装置130中的一或多者。举例来说，对输入装置122(例如，脚踏控制器、操纵杆、键盘、触摸屏)的操作者控制可由输入装置122的处理器124及存储器126处理以将控制信号输出到一或多个末端执行器118、支撑臂120。作为另一实例，由包括可视化装置(例如，内窥镜)的末端执行器118产生的图像可由输入装置122接收、由处理器124及存储器126处理且由输出装置130(例如，监测器显示器)显示。来自一或多个传感器120的传感器数据可由输入装置122接收且由一或多个输出装置130可视地、可听地及/或通过触觉反馈输出。

在一些变动中，单个操作者可使用一或多个输入装置122控制手术系统100的一或多个组件。输入装置的一些变动可包括经配置以产生控制信号的至少一个开关。输入装置可耦接到支撑臂及/或安置于邻近于患者及/或操作者的患者平台或医疗推车上。然而，输入装置可安装到任何合适的物体，例如家具(例如，床围栏)、墙壁、天花板，或可为自立式的。控制信号可包含例如移动信号、装置开关信号、激活信号、磁场强度信号及其它信号。在一些变动中，输入装置可包括经配置以将控制信号传输到控制器的有线及/或无线接收器的有线及/或无线发射器。移动信号(例如，用于对移动、定位及定向的控制)可控制在至少四个运动自由度中移动，且可包含偏航及/或俯仰旋转。举例来说，包括触摸表面的输入装置可经配置以使用包含电容、电阻、红外、光学成像、分散信号、声学脉冲辨识及表面声波技术的多个触敏技术中的任何者检测触摸表面上的接触及移动。图7A到7D中描绘的示范性输入控制方案在本文中更详细论述。

在一些变动中，脚踏控制器可经配置以操作本文中描述的机器人手术系统的一或多个支撑臂及末端执行器。图7A及7D描绘机器人手术系统的输入装置700的透视图。图7B描绘输入装置700的侧视图，且图7C描绘输入装置700的俯视图。输入装置700可包括底座710(例如，中足搁置板)、一组前足开关720、722、724、726及一组后足开关730、732。在一些变动中，开关组可包括第一开关720、第二开关722、第三开关724、第四开关726、第五开关728、第六开关730及第七开关732。在一些变动中，操作者可站立在输入装置700上，使得在静息位置处，前足及中足两者都不会激活开关720、722、724、726、728、730、732中的任何者。另外或替代地，操作者可从坐着的位置操作输入装置700。在一些变动中，开关组720、722、724、726、728、730、732可为压敏的。

在一些变动中，操作者足部的运动可对应于支撑臂的运动。在一些变动中，足部向前运动(例如，平移)可激活第一开关720且对应于支撑臂及耦接到其的任何末端执行器的向前运动(例如，平移)。在一些变动中，足部向后运动(例如，平移)可激活第六开关730且可对应于支撑臂的向后运动。

在一些变动中，前足向下运动(例如，伸展)可激活第二开关722且可对应于支撑臂的向下运动。在一些变动中，前足向上运动(例如，屈曲)可激活第五开关728且可对应于支撑臂的向上运动。

在一些变动中，前足向左运动(例如，偏航)可激活第三开关724且可对应于支撑臂的向左运动。在一些变动中，前足向右运动(例如，偏航)可激活第四开关726且可对应于支撑臂的向右运动。

在一些变动中，后足向下运动(例如，脚跟向下运动)可激活第七开关732且可对应于装置切换信号。举例来说，激活第七开关732可在第一支撑臂、第二支撑臂、末端执行器与类似物之间切换输入装置700的控制。向下后足运动与其它足部运动(向前、向后、向上、向下、向左、向右)相异，且可因此减少例如装置开关的意外输入。因此，操作者的单脚可经配置以控制机器人手术系统，同时使操作者的视觉注意力及手可用于其它任务。

在一些变动中，输入装置700可包括对应于支撑臂的额外移动(例如，组合移动，例如向前及向下、向后及向左)的额外开关。

另外或替代地，开关组720、722、724、726、728、730、732可根据操作者偏好经编程具有不同功能。在一些变动中，开关组720、722、724、726、728、730、732可包括机械开关、光学传感器、加速度计(例如，3轴)、陀螺仪(例如，3轴)、运动传感器、压力传感器、磁性传感器、其组合及类似物中的一或多者。在一些变动中，操作者足部可能可释放地耦接(例如，捆绑)到输入装置700。

在包括至少一个开关的输入装置的变动中，开关可包括例如按钮(例如，硬键、软键)、触摸表面、键盘、模拟摇杆(例如，操纵杆)、方向垫、鼠标、跟踪球、缓动盘(jog dial)、步进开关、摇杆开关、指针装置(例如，光笔)、运动传感器、图像传感器及麦克风中的至少一者。运动传感器可从光学传感器接收操作者移动数据且将操作者手势分类为控制信号。麦克风可接收音频且将操作者语音辨识为控制信号。在包括多个输入装置的系统的变动中，不同输入装置可产生不同类型的信号。举例来说，一些输入装置(例如，按钮、模拟摇杆、方向垫及键盘)可经配置以产生移动信号，而其它输入装置(例如，步进开关、摇杆开关)可经配置以使手术系统的组件(例如，支撑臂、传感器、腔内装置)在第一配置与第二配置(例如，开启与关断、伸出与缩回、断开与闭合)之间转变。

在一些变动中，单个输入装置可经配置以控制多个系统组件(例如，腔内装置、支撑臂)。举例来说，输入/输出装置的触摸表面可经配置以通过一组装置选择器按钮及装置控制按钮控制多个外部磁性定位装置及/或腔内装置。

在其它变动中，多个输入装置可经配置以控制手术系统的单个组件(例如，腔内装置)以增强操作者灵活性。举例来说，操作者可选择使用操纵杆、方向垫、软键、语音命令及类似物的组合来控制支撑臂。

在又其它变动中，手术系统的每一输入装置可与手术系统的对应组件相关联。一些非限制性实例包含：操纵杆可经配置以控制支撑臂的移动；触摸屏可经配置以平移、倾斜及/或缩放可视化装置；缓动盘可经配置以控制抓钳的钳口位置；且步进开关可经配置以将递送装置从腔内装置释放。

在包括一或多个按钮的输入装置的变动中，不同持续时间的按钮按压可执行不同功能。举例来说，光源的流明输出电平可经配置为随着较长的按钮按压而增加。相反地，较短持续时间的按钮按压可对应于不同功能，例如取消激活光源。

在一些变动中，手术系统可包括提供于单独壳体中的多个输入装置，其中例如第一输入装置可为手持式及/或便携式的，而第二输入装置可为固定的。在一些变动中，第一输入装置可包括包含触摸屏显示器的平板计算机，且第二输入装置可包括步进开关或脚踏板。步进开关可在一些变动中是安全开关，在控制信号传输到手术系统之前，其必须与和触摸屏接触同时被接合。在第一输入装置及第二输入装置同时接合之后，控制信号的输出可确认第一输入装置的操作者输入是有意的。

M.处理器

如图1中描绘，手术系统100可包括与一或多个支撑臂112及/或末端执行器118通信的处理器124及机器可读存储器126(例如，控制器)。处理器124可通过有线或无线通信通道连接到支撑臂112及/或末端执行器118。处理器124可定位于与患者相同或不同的房间中。在一些变动中，处理器124可耦接到患者平台或安置于邻近于患者及/或操作者的医疗推车上。处理器124可经配置以控制系统100的一或多个组件，例如可使体腔或内腔可视化、夹持组织、牵引组织、固持及/或驱动针刺及类似物的末端执行器118。在一些变动中，处理器124可经配置以通过支撑臂112的对应移动及控制协调末端执行器118在体腔或内腔内的移动及定向。

处理器124可与众多通用或专用计算系统或配置一致地实施。可适于结合本文中公开的系统及装置使用的各种示范性计算系统、环境及/或配置可包含但不限于个人计算装置、网络家电、服务器或服务器计算装置(例如路由/连接性组件、便携式(例如，手持式)或膝上型装置、多处理器系统、基于微处理器的系统及分布式计算网络)内或体现于所述个别计算装置、网络家电、服务器或服务器计算装置上的软件或其它组件。

便携式计算装置的实例包含智能手机、个人数字助理(PDA)、移动电话、平板PC、平板手机(比智能手机大但比平板计算机小的个人计算装置)、采用智能手表、便携式音乐装置及类似物形式的穿戴式计算机，及通过传感器对接操作者环境且可使用头戴式显示器以实现可视化、视线跟踪及用户输入的便携式或穿戴式增强现实装置。

处理器124可并入从存储器126及操作者输入接收的数据以控制一或多个支撑臂112及末端执行器118。存储器114可进一步存储致使处理器124执行与系统100相关联的模块、过程及/或功能的指令。处理器124可为经配置以运行及/或执行一组指令或代码的任何合适处理装置且可包括一或多个数据处理器、图像处理器、图形处理单元、物理处理单元、数字信号处理器及/或中央处理单元。处理器124可为例如经配置以执行应用进程及/或与系统相关联的其它模块、过程及/或功能及/或与其相关联的网络的通用处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)。底层装置技术可以各种组件类型(例如如同互补金属氧化物半导体(CMOS)的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)技术、如同射极耦合逻辑(ECL)的双极技术、聚合物技术(例如，硅共轭聚合物及金属共轭聚合物金属结构))、混合模拟及数字、其组合及类似物提供。

N.存储器

本文中描述的存储器126的一些变动涉及具有非暂时性计算机可读媒体(还可称为非暂时性处理器可读媒体)的计算机存储产品，非暂时性计算机可读媒体上具有用于执行各种计算机实施操作的指令或计算机代码。计算机可读媒体(或处理器可读媒体)在其本身不包含暂时传播信号(例如，在例如空气或缆线的传输媒体上载送信息的传播电磁波)的意义上是非暂时性的。媒体及计算机代码(还可称为代码或算法)可为出于一或若干特定目的而设计及构造的媒体及计算机代码。非暂时性计算机可读媒体的实例包含但不限于：磁性存储媒体，例如硬盘、软件及磁带；光学存储媒体，例如光盘/数字视频盘(CD/DVD)、光盘只读存储器(CD-ROM)及全息装置；磁光存储媒体，例如光盘；固态存储装置，例如固态驱动(SSD)及固态混合驱动(SSHD)；载波信号处理模块；及硬件装置，其专门经配置以存储及执行程序代码，例如专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置(PLD)、只读存储器(ROM)及随机存取存储器(RAM)装置。本文中描述的其它变动涉及计算机程序产品，其可包含例如本文中公开的指令及/或计算机代码。

本文中描述的系统、装置及/或方法可由软件(执行于硬件上)、硬件或其组合执行。软件模块(执行于硬件上)可以各种软件语言(例如，计算机代码)表达，包含C、C++、Python、Ruby、Visual/>及/或其它面向对象的程序或其它编程语言及开发工具。计算机代码的实例包含但不限于微代码或微指令、例如由编译器产生的机器指令、用于产生网络服务的代码及含有由计算机使用解译器执行的高级指令的文件。计算机代码的额外实例包含但不限于控制信号、加密代码及压缩代码。

O.通信装置

在一些变动中，本文中描述的手术系统100可通过通信装置128与网络及计算机系统通信。在一些变动中，手术系统100可经由一或多个有线及/或无线网络与其它装置通信。无线网络可指不是通过任何种类的缆线连接的任何类型的数字网络。无线网络中的无线通信的实例包含但不限于蜂窝、无线电、卫星及微波通信。然而，无线网络可连接到有线网络以便对接因特网、其它载波语音及数据网络、商业网络及个人网络。有线网络通常经由双绞线对、同轴缆线及/或光纤缆线载送。存在许多不同类型的有线网络，包含广域网(WAN)、城域网(MAN)、局域网(LAN)、因特网区域网络(IAN)、校园区域网络(CAN)、如同因特网的全域网络(GAN)及虚拟私人网络(VPN)。下文中，网络是指通常通过因特网互连的无线、有线、公共及私人数据网络的任何组合以提供统一联网及信息存取系统。

蜂窝通信可涵盖例如GSM、PCS、CDMA或GPRS、W-CDMA、EDGE或CDMA2000、LTE、WiMAX及5G联网标准的技术。一些无线网络部署组合来自多个蜂窝网络的网络或使用蜂窝、Wi-Fi及卫星通信的混合。在一些变动中，网络接口116可包括射频接收器、发射器及/或光学(例如，红外)接收器及发射器。通信装置128可通过线及/或无线地与支撑臂112、末端执行器118、传感器120、输入装置122、输出装置130、网络、数据库、服务器、其组合及类似物中的一或多者通信。

P.输出装置

手术系统100的输出装置130可经配置以输出对应于手术系统的数据，且可包括显示装置、音频装置及触觉装置中的一或多者。输出装置可耦接到患者平台及/或安置于邻近于患者及/或操作者的医疗推车上。在其它变动中，输出装置可安装到任何合适的物体，例如家具(例如，床围栏)、墙壁、天花板，且可为自立式的。

显示装置可允许操作者查看一或多个末端执行器、支撑臂、体腔及组织的图像。举例来说，包括定位于患者的体腔或内腔中的可视化装置(例如，摄像机、光学传感器)的末端执行器可经配置以对体腔或内腔及/或腔内装置的内部视图进行成像。外部可视化装置可经配置以对患者及一或多个外部磁性定位装置的外部视图进行成像。因此，显示装置可输出患者及系统组件的内部及外部图像中的一或两者。在一些变动中，输出装置可包括显示装置，包含发光二极管(LED)、液晶显示器(LCD)、电致发光显示器(ELD)、等离子体显示面板(PDP)、薄膜晶体管(TFT)、有机发光二极管(OLED)、电子纸/电子墨水显示器、激光显示器及/或全息显示器中的至少一者。

音频装置可能可听地输出患者数据、传感器数据、系统数据、警报及/或警告。举例来说，音频装置可在所监测患者数据(例如，血压)下降到超出预定范围时或在检测到支撑臂中出现故障时输出可听警告。作为另一实例，音频可在操作者输入由手术系统超控时被输出以防止潜在地伤害到患者及/或手术系统(例如，支撑臂彼此碰撞、腔内装置碰到患者腔壁的力过大)。在一些变动中，音频装置可包括扬声器、压电音频装置、磁致伸缩扬声器及/或数字扬声器中的至少一者。在一些变动中，操作者可使用音频装置及通信通道与其他用户通信。举例来说，操作者可与远程操作者及/或观察者形成音频通信通道(例如，VoIP呼叫)。

触觉装置可并入到输入及输出装置中的一或多者中以将额外感官输出(例如，力反馈)提供给操作者。举例来说，触觉装置可产生触觉响应(例如，振动)以确认输入装置(例如，触摸表面)的操作者输入。触觉反馈可在一些变动中模拟由腔内装置在体腔或内腔内遇到的阻力(例如，磁场及组织阻力)。另外或替代地，触觉反馈可通知操作者输入由手术系统超控以防止潜在地伤害到患者及/或系统(例如，支撑臂彼此碰撞)。操作者利用输入及输出装置与用户接口交互在本文中更详细论述。

II.方法

本文还描述用于使用本文中描述的手术系统治疗患者的方法。单个操作者可操作包括多个腔内装置的手术系统，无需另一操作者协助操作所述手术系统。大体上，本文描述的方法包括执行磁性腹腔镜机器人手术，包含使用单个操作者在无菌区内耦接及解耦末端执行器到机器人臂。机器人手术方法可因此实现单个操作者末端执行器交换及对腹腔镜手术的机器人臂控制。此外，机器人手术系统可通过定位及监测末端执行器相对于套管针的位置及定向、监测外部末端执行器相对于患者的位置中的一或多者及监测末端执行器附接状态来确保患者的安全性。因为手术系统的多个组件可为经由单个操作者电或手动可控的，因此即使当所述外科手术涉及多种工具时，本文描述的方法也可允许单个操作者执行外科手术。此可具有众多好处，例如降低手术成本。

A.单个操作者机器人手术

单个操作者机器人手术可包含不会影响无菌区的单个操作者末端执行器交换。举例来说，图8是大体上描述使用本文中描述的系统及装置中的任何者例如执行磁性腹腔镜机器人手术的执行机器人手术的方法800的流程图。方法800可包含使用末端执行器连接器在无菌区内将末端执行器磁耦接到支撑臂(例如，机器人臂)802。可由支撑臂及/或操作者在患者的体腔内控制末端执行器804。举例来说，例如可视化装置(例如，内窥镜)的末端执行器可由支撑臂通过套管针前进到体腔中以对所执行的外科手术提供可视化。支撑臂可能可移动地将耦接到其的末端执行器悬挂于体腔内。

另外或替代地，末端执行器可在患者外部进行控制。举例来说，磁性定位装置可磁耦接到支撑臂且在患者的外部表面上方移动以定位位于体腔内的腔内装置(例如，抓钳)。在一些变动中，末端执行器的一部分可在患者的体腔内进行控制，且末端执行器的另一部分可在患者外部进行控制。在一些变动中，可使用末端执行器执行手术806。在一些变动中，可使用末端执行器连接器在无菌区内将末端执行器与支撑臂解耦808且同时维持无菌区。举例来说，第一末端执行器(例如，递送装置)可从体腔撤回，且末端执行器连接器可经致动以物理地将末端执行器与支撑臂解耦。可使用末端执行器连接器将另一末端执行器耦接到支撑臂810。举例来说，第二末端执行器(例如，牵开器)可由单个操作者物理地耦接到支撑臂以执行手术的另一步骤。

方法800的步骤中的一或多者(例如，耦接802、控制804、执行806、解耦808、耦接810)可由单个操作者执行，无需另一个人协助。在一些变动中，步骤中的一或多者可使用单个操作者的单手执行。举例来说，控制末端执行器804能够由单个操作者单手执行。耦接及解耦末端执行器802、808、810能够由单个操作者双手执行。可在维持无菌区时执行耦接、控制及解耦末端执行器。

在一些变动中，单个操作者机器人手术可包含使用操作者的单脚将控制输入提供到机器人手术系统，借此释放操作者的视觉注意力及双手用于手术的其它方面。图9是使用本文中描述的系统及装置中的任何者例如执行磁性腹腔镜机器人手术的控制机器人手术的说明性方法900。方法900可包含基于操作者的单脚的运动接收支撑臂控制信号902。在一些变动中，可基于操作者的单脚的运动接收支撑臂控制信号。在一些变动中，操作者可在单脚运动期间站立。在一些变动中，可基于单脚的运动接收支撑臂控制信号904。

可基于接收到的机器人臂控制信号以至少三个自由度控制支撑臂的运动906。在一些变动中，支撑臂控制信号可包括支撑臂的对应于单脚的平移运动的平移运动。在一些变动中，支撑臂控制信号可包括支撑臂的对应于单脚的横向运动或偏航运动的横向运动。在一些变动中，支撑臂控制信号可包括支撑臂的对应于单脚的屈曲运动的向下运动。在一些变动中，支撑臂控制信号可包括对应于单脚的脚跟移动的支撑臂切换命令。

在一些变动中，方法900可任选地包含基于操作者的单脚的运动接收末端执行器控制信号906。在一些变动中，可基于末端执行器控制信号控制末端执行器的操作908。

B.解耦末端执行器

将末端执行器与支撑臂解耦的方法可使用本文中描述的装置执行。举例来说，图10是将末端执行器与机器人手术系统解耦的说明性方法1000。方法1000可包含提供耦接于末端执行器、无菌罩布与机器人(例如，支撑臂)之间的末端执行器连接器1002。在一些变动中，末端执行器连接器可包括本文中详细描述的末端执行器中的任何者。举例来说，末端执行器连接器可包括可释放地耦接到壳体的臂。壳体可包括手柄。在一些变动中，臂可包括经配置以磁耦接到支撑臂的磁性部分。

在一些变动中，可由操作者固持末端执行器连接器的壳体的手柄1004。举例来说，手柄可由操作者单手固持。尽管末端执行器可使用机器人固持且自动移动，但手柄可改进当操作者期望进行手动控制时使用末端执行器的人类工程学。举例来说，操作者可通过操纵末端执行器的壳体的手柄来快速且容易地执行末端执行器的位置及/或定向的精细手动调整。

在一些变动中，可手动地将壳体从臂释放1006。在一些变动中，手动地将壳体从臂释放可包含在远离患者的方向上撤回所释放末端执行器(例如，以便在末端执行器从体腔撤回时不会伤害到患者)。另外或替代地，固持手柄及手动地释放壳体可由单手同时执行。因此，将末端执行器与机器人(例如，机器人臂、支撑臂)解耦可由单个操作者快速且安全地执行，因为末端执行器在远离患者的方向上将壳体从臂释放之后被撤回，不会伤害到组织。

C.耦接末端执行器

将末端执行器耦接到支撑臂的方法可使用本文中描述的装置执行。举例来说，图11是将末端执行器耦接到支撑臂(例如，机器人、机器人臂)的说明性方法1100。方法1100可包含提供包括壳体及臂的末端执行器连接器1102。臂可经配置以可释放地耦接到壳体。在一些变动中，可将末端执行器连接器的臂磁耦接到支撑臂，其间安置有无菌罩布1104。以此方式，无菌区可在将末端执行器耦接到支撑臂之前创立。在一些变动中，可将末端执行器耦接到末端执行器连接器的壳体1106。举例来说，在手术期间将由支撑臂固持的每一末端执行器可耦接到相应壳体，借此促进高效末端执行器交换。

在一些变动中，可将末端执行器连接器(具有耦接到其的末端执行器)的壳体耦接到末端执行器连接器的臂1108。举例来说，可使用本文中描述的壳体释放机构使壳体的近端与臂的远端机械对准。在一些变动中，将壳体耦接到臂可由操作者的单手执行。举例来说，操作者单手可固持具有耦接到其的末端执行器的壳体的手柄。操作者可经由壳体释放机构机械地将壳体耦接到臂以由此经由末端执行器连接器将末端执行器耦接到支撑臂。

D.末端执行器配准及控制

将末端执行器配准于三维空间内的方法可促进对末端执行器的机器人控制且确保患者的安全。图12是配准末端执行器的说明性方法1200。方法1200可包含将末端执行器耦接到接近于患者的机器人手术系统的支撑臂(例如，机器人、机器人臂)1202，例如本文中描述。举例来说，图13描绘其中套管针1320突出穿过患者的体壁1310的手术1300。末端执行器1340(例如，内窥镜)可耦接到机器人臂1330。末端执行器可包括第一配准点，且患者可包括第二配准点。在一些变动中，第一配准点可与末端执行器的纵轴相交。举例来说，末端执行器可包括沿着末端执行器1340的纵轴提供的第一配准点1350(例如，视觉工具中心)。在一些变动中，第二配准点可对应于患者的接近部位。举例来说，第二配准点可对应于耦接到患者的套管针1320的入口。

可将末端执行器的第一配准点对准到第二配准点1204(例如，接近部位、切口部位、端口、套管针)。将第一配准点对准到第二配准点可包括使第一配准点重叠到第二配准点。举例来说，末端执行器1340的远端部分可通过套管针1320在中途前进到患者。在一些变动中，第一配准点1350可对应于其中套管针1320与患者的切口相交的位置。在一些变动中，第二配准点可对应于患者的腹壁的肌肉层。操作者可手动操纵(例如，导引)末端执行器1340及机器人臂1330以将末端执行器1340的第一配准点1350对准到例如套管针1320的入口。另外或替代地，支撑臂可经控制以对准第一及第二配准点。

在一些变动中，照明源1360(例如，激光器)可用于以无菌非接触方式虚拟地标记且强调末端执行器1340上的第一配准点1350。此实现末端执行器配准，即使末端执行器1340没有永久配准点。在一些变动中，可产生末端执行器的第一配准点的视觉指示符。在一些变动中，视觉指示符可包括引导于末端执行器处的照明。

可配准对准到第二配准点的第一配准点的位置1206。举例来说，第一配准点的位置可被配准于机器人手术系统的三维坐标系中。工具中心、套管针位置、支撑臂位置及/或定向、末端执行器位置及/或定向中的一或多者可存储于存储器中且充当机器人臂控制的三维参考点。机器人手术系统的进一步移动及/或控制可使用末端执行器配准点作为参考点。因此，单个操作者可高效地配准末端执行器1340。在一些变动中，用于手术中的每一末端执行器可针对患者的每一接近部位(例如，端口)而进行配准。

可基于经配准第一配准点控制支撑臂(及耦接到其的末端执行器)1208。在一些变动中，经配准第一配准点可对应于枢转点。机器人手术系统可经配置以围绕枢转点枢转末端执行器，无需将外部力或位移施加于患者，以便最小化对接近部位(例如，患者切口)的组织伤害，借此减少治疗时间及疼痛。

在一些变动中，控制支撑臂可包括使末端执行器在包括枢转点处的顶点的圆锥形运动范围内进行俯仰、偏航、横摇及平移中的一或多者。枢转点(例如，套管针点)可对应于其中套管针与患者的切口中的一者(例如，脐切口)相交的点。

举例来说，操作者可将控制输入输入到输入装置以控制支撑臂及末端执行器。另外或替代地，操作者可使用例如末端执行器连接器的壳体手柄手动操纵末端执行器。在一些变动中，控制支撑臂可包括维持末端执行器与枢转点的相交点。在一些变动中，操作者可输入命令以围绕配准点(例如，枢转点)旋转(例如，枢转)末端执行器以控制末端执行器的定向及平移。举例来说，图14A及14B是末端执行器1410围绕形成圆锥的经配准枢转点1420(例如，套管针点)的末端执行器运动范围的示意性侧视图及平面图。末端执行器1410可相对于枢转点旋转高达角θ1430以使末端执行器1410俯仰(例如，图14A)及偏航(例如，图14B)。

在一些变动中，操作者可使用输入装置(例如，输入装置700)输入向上、向下、向左及向右移动命令中的一或多者以在对应方向上围绕枢转点1420移动末端执行器，同时通过枢转点1420维持末端执行器1410的相交。举例来说，向上及向下输入移动可对应于以角α进行的相应向上俯仰及向下俯仰移动，如图14D中展示。类似地，向左及向右输入移动可对应于末端执行器以角β进行的相应向左偏航及向右偏航。俯仰角α与偏航角β移动的组合可通过由最大圆锥角θ界定且由以下方程式表示的锥面约束：α²+β²≤θ²。在一些变动中，圆锥形运动范围可具有高达约50度的最大圆锥角θ。此可促进在患者的体腔(例如，腹部)内移动。

如图14C中展示，末端执行器1410的近端部分可具有由在枢转点1420处具有顶点的圆锥形成的半径r 1440。在一些变动中，末端执行器1440在向前及向后方向上平移可改变半径r 1440。举例来说，在图14F中，末端执行器1410的向前运动对应于小于半径r 1440的半径r'1442。虽然套管针点1420被固定于空间中，但沿着末端执行器1410的与套管针点1420相交的点会改变。即，末端执行器1410平移会改变末端执行器1410的相对枢转点。

在一些变动中，当枢转点改变时，可能需要重配准。举例来说，如果末端执行器通过不同接近部位(例如，不同套管针)前进到患者或如果系统的坐标系已经改变(例如，由于底座的移动)，那么应重配准枢转点。在一些变动中，当出现以下情况中的一或多者时，可将第一配准点重配准到第二配准点：患者相对于患者平台移动、患者平台移动、支撑臂的底座被移动、枢转点被移动或当切口点以其它方式遭到显著位移时。

在一些变动中，经配准第一配准点可充当末端执行器的默认参考位置。举例来说，随着支撑臂及/或操作者移动末端执行器1410，如图14G中展示，机器人手术系统可基于经配准第一配准点1420连续监测末端执行器的位置及/或定向。操作者可任选地手动导引末端执行器。在一些变动中，操作者可手动将末端执行器导引出患者1450(例如，用于末端执行器清洁)，且可重进进入患者1450，同时维持经配准第一配准点。如图14H中展示，由于手动导引的移动而未对准1422于患者1450的接近部位内的末端执行器1410可通过机器人手术系统的支撑臂自动对准回到经配准第一配准点1420。

E.末端执行器监测

监测末端执行器的方法可通过限制由末端执行器施加于患者(例如磁性定位装置)的压力来确保患者的安全。例如磁性定位装置的一些末端执行器可在外科手术期间耦接到支撑臂且安置于患者外部。如果患者或磁性定位装置不经意间朝向彼此移动，使得创伤性力被施加于患者，那么患者可能会受伤。举例来说，图16示出安置于患者平台1620上的患者1610。末端执行器1640(例如，磁性定位装置)可耦接到支撑臂(例如，机器人臂)1630且被固持于患者1610附近。在一些变动中，末端执行器1640可定位于远离患者1610的预定距离处。另外或替代地，末端执行器1640可与患者1610接触(例如，经防止损伤地放置成与患者1610的皮肤接触)。然而，如果例如患者平台1620朝向末端执行器1640向上倾斜，同时末端执行器1640保持处于固定位置中或如果末端执行器1640朝向患者移动，同时患者平台1620保持处于固定位置中，那么患者1610可能会变成受伤。

图15是控制(例如，监测)末端执行器的说明性方法1500。方法1500可包含测量由耦接到支撑臂的末端执行器施加于患者的力1502。测量力可与预定阈值(例如，安全阈值)进行比较。举例来说，支撑臂1630及/或末端执行器1640可包括经配置以测量对末端执行器1640施加的力的一或多个力传感器。任选地，可响应于经测量力超过预定阈值而输出通知(例如，向操作者)1504。举例来说，音频警报、视觉输出及触觉反馈中的一或多者可被输出以警告操作者的潜在及/或即将发生的伤害。在一些变动中，可响应于经测量力超过预定阈值而抑制操作者对支撑臂及患者平台中的一或多者的控制1506。举例来说，操作者可提供控制信号以使末端执行器1640以将超过预定力阈值的方式朝向患者1610移动。然而，此运动可由系统抑制以减少对患者的伤害。

可响应于经测量力超过预定阈值而相对于患者移动(例如，平移、旋转)末端执行器1508。举例来说，末端执行器1640可自动远离患者移动(例如，向上移动)达预定量以便使末端执行器1640与患者分离(例如，脱离)。举例来说，末端执行器1640可响应于使末端执行器1640以依超过预定力阈值的方式向下移动的操作者输入而通过支撑臂1630向上移动第一距离(例如，约2cm)。此外，如果经测量力继续超过预定阈值，那么末端执行器1640可向上移动第二距离(例如，10cm)。如果例如患者平台1620意外向上倾斜，同时末端执行器1640保持处于固定位置中，那么此可发生。相对于第一距离较大的第二距离可减少对患者的伤害。

在一些变动中，相对于患者移动末端执行器可包括移动耦接到末端执行器1640的支撑臂1630。在一些变动中，患者平台1620可响应于经测量力超过预定阈值来进行控制。举例来说，可将患者平台从末端执行器1640移开(例如，向下)以将患者1610与末端执行器1640分离。在一些变动中，末端执行器1640可包括经配置以控制安置于患者1610内的腔内装置(未展示)的磁性定位装置。

另外或替代地，控制末端执行器的方法可包含使用包括光学传感器、耦接到患者的患者基准点及耦接到末端执行器的末端执行器基准点中的一或多者的跟踪系统确定患者与耦接到支撑臂的末端执行器之间的距离。跟踪系统可经配置以基于患者基准点及末端执行器基准点的患者经监测位置而监测患者与末端执行器的相对位置。末端执行器可基于经确定距离相对于患者移动以维持患者与末端执行器之间的预定距离。在一些变动中，相对于患者1610移动末端执行器1640可包括维持末端执行器1640与患者1610之间的至少一预定距离。

F.末端执行器解耦确认

确认末端执行器解耦的方法可通过检查操作者错误来确保患者的安全。图17描绘末端执行器解耦机构的流程图表示，且图18是对应示意图。图18是患者体壁1810、套管针1820、支撑臂1830(例如，机器人臂)及末端执行器1840的横截面示意图。在一些变动中，可测量施加于支撑臂的第一力1702。可基于经测量力超过第一预定阈值确定末端执行器移除1704。举例来说，通过(例如，支撑臂、末端执行器连接器或末端执行器的)力传感器测量的短暂且强烈的力可对应于由操作者施加以将末端执行器与支撑臂1830解耦的第一力。任选地，可提示操作者将支撑臂从预定配准点移开1706以便确认末端执行器已与支撑臂1830解耦。将支撑臂从末端执行器配准点移开1708，同时并发地测量施加于支撑臂的第二力1710。如果没有测量到阻力1712——否(例如，通过力传感器)，那么可确认末端执行器解耦1714。在一些变动中，可产生末端执行器解耦信号。如果第二经测量力超过第二预定阈值1712——是，那么可抑制支撑臂移动1716以便防止对组织的损伤。可确认末端执行器耦接到支撑臂1718。在一些变动中，可产生末端执行器耦接信号。

举例来说，将支撑臂1830旋转预定角θ而不会遇到来自套管针1820及体壁1810的阻力有效地确认末端执行器1840已与支撑臂1830解耦。类似地，将支撑臂1830从配准轴1850朝向平行轴1852移开预定距离1870有效地确认末端执行器1840已与支撑臂1830解耦。否则，末端执行器1840将遇到套管针1820及体壁1810中的一或多者的阻力，其将通过力传感器进行测量。在一些变动中，配准轴1850可对应于套管针1820的与配准点1880相交的纵轴。

尽管前述变动为了清楚及理解的目的而通过图示及实例进行了一些详细描述，但将明白，可实践某些改变及修改，且希望其落于所附权利要求书的范围内。另外，应理解，本文中描述的系统及装置的组件及特性可以任何组合进行使用。对关于特定图的某些元件或特性的描述既不希望具限制性也不应将其解译为暗示元件无法结合所描述其它元件中的任何者使用。针对本文中描述的所有变动，可能不循序地执行方法的步骤。一些步骤是任选的，使得可能不执行方法的每个步骤。

Claims (136)

1.一种末端执行器连接器，其包括：

壳体，其经配置以收纳末端执行器；及

臂，其经配置以可释放地将所述壳体耦接到机器人，所述臂包括：

磁性部分；及

壳体释放机构，其经配置以手动地将所述壳体从所述臂释放。

2.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述磁性部分耦接到所述臂的近端部分。

3.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述磁性部分经配置以通过无菌罩布磁性地将所述臂耦接到所述机器人。

4.根据权利要求3所述的末端执行器连接器，其中所述无菌罩布耦接于所述磁性部分与所述臂之间。

5.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述磁性部分的第一侧经配置以机械且磁性地附接到所述支撑臂的凸缘。

6.根据权利要求5所述的末端执行器连接器，其中所述磁性部分的所述第一侧包括经配置以收纳一或多个引线的通道。

7.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述磁性部分包括经配置以减小径向剪切力的机器人接合特征。

8.根据权利要求7所述的末端执行器连接器，其中所述机器人接合特征包括圆形突部。

9.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述臂界定圆形凹部。

10.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述磁性部分包括旋转对准特征。

11.根据权利要求10所述的末端执行器连接器，其中所述旋转对准特征包括线性突部。

12.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述臂界定线性凹部。

13.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述磁性部分包括经配置以手动地将所述臂从所述机器人释放的磁性释放机构。

14.根据权利要求13所述的末端执行器连接器，其中所述磁性释放机构包括一或多个杠杆。

15.根据权利要求14所述的末端执行器连接器，其中所述一或多个杠杆耦接到所述磁性部分的圆周。

16.根据权利要求13所述的末端执行器连接器，其中所述磁性释放机构包括经配置以将所述磁性部分推离所述臂的一或多个凸轮。

17.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述磁性部分界定第一纵轴，且所述壳体界定第二纵轴，其中所述第一纵轴与所述第二纵轴非平行。

18.根据权利要求17所述的末端执行器连接器，其中所述第一纵轴与所述第二纵轴之间的第一角高达约40度。

19.根据权利要求18所述的末端执行器连接器，其中所述第一角在约15度与约35度之间。

20.根据权利要求17所述的末端执行器连接器，其中收纳于所述壳体中的所述末端执行器界定平行于所述第二纵轴的第三纵轴。

21.根据权利要求20所述的末端执行器连接器，其中所述第一纵轴与所述第三纵轴之间的第二角高达约40度。

22.根据权利要求21所述的末端执行器连接器，其中所述第二角在约15度与约35度之间。

23.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述磁性部分与所述壳体分离开高达约30cm的高度及高达约30cm的长度。

24.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述臂包括臂手柄。

25.根据权利要求24所述的末端执行器连接器，其中所述臂手柄经配置以由操作者的第一只手固持。

26.根据权利要求24所述的末端执行器连接器，其中所述磁性部分界定第一纵轴，且所述臂手柄界定第四纵轴，其中所述第一纵轴与所述第四纵轴非平行。

27.根据权利要求26所述的末端执行器连接器，其中所述第一纵轴与所述第四纵轴之间的第三角高达约75度。

28.根据权利要求27所述的末端执行器连接器，其中所述第三角在约15度与约60度之间。

29.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述臂包括凸形状。

30.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述臂的远端部分次于所述臂的近端部分。

31.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述臂包括经配置以将所述机器人电耦接到所述末端执行器的一或多个引线。

32.根据权利要求31所述的末端执行器连接器，其中所述臂包括臂手柄，且所述引线平行于所述臂手柄延伸。

33.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述壳体释放机构耦接到所述臂的远端部分及所述壳体的近端部分。

34.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述壳体释放机构包括耦接到所述臂的第一部分及耦接到所述壳体的第二部分。

35.根据权利要求34所述的末端执行器连接器，其中所述壳体释放机构包括经配置以将所述壳体释放机构的第一部分及第二部分彼此接合的壳体接合特征。

36.根据权利要求35所述的末端执行器连接器，其中所述壳体接合特征包括所述第一部分的第一壳体接合特征及所述第二部分的第二壳体接合特征。

37.根据权利要求36所述的末端执行器连接器，其中所述第一壳体接合特征包括圆角突部，且所述第二壳体接合特征包括第一凹部。

38.根据权利要求34所述的末端执行器连接器，其中所述壳体释放机构包括经配置以抑制所述第一部分相对于所述第二部分旋转的旋转对准特征。

39.根据权利要求38所述的末端执行器连接器，其中所述旋转对准特征包括所述第一部分的第一旋转对准特征及所述第二部分的第二旋转对准特征。

40.根据权利要求39所述的末端执行器连接器，其中所述第一旋转对准特征包括成形突部，且所述第二旋转对准特征包括第二凹部。

41.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述壳体释放机构包括经配置以将所述壳体从所述臂释放的开关。

42.根据权利要求34所述的末端执行器连接器，其中所述第一部分及所述第二部分中的一者包括经配置以将所述第一部分从所述第二部分释放的开关。

43.根据权利要求42所述的末端执行器连接器，其中所述开关经配置以将所述第一壳体接合特征从所述第二壳体接合特征释放。

44.根据权利要求42所述的末端执行器连接器，其中所述开关包括经配置以接合所述第一壳体接合特征以机械地将所述第一部分耦接到所述第二部分的弹簧。

45.根据权利要求35所述的末端执行器连接器，其中所述壳体接合特征包括磁体、鸠尾接合部及活动铰链中的一或多者。

46.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述壳体释放机构优于收纳于所述壳体中的所述末端执行器。

47.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述壳体释放机构次于所述磁性部分且在所述磁性部分远端。

48.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述壳体经配置以可释放地耦接到所述末端执行器。

49.根据权利要求48所述的末端执行器连接器，其中所述壳体的远端部分经配置以收纳所述末端执行器。

50.根据权利要求48所述的末端执行器连接器，其中所述壳体的近端部分耦接到所述壳体释放机构的横向侧壁。

51.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述壳体包括壳体手柄。

52.根据权利要求51所述的末端执行器连接器，其中所述壳体手柄经配置以由操作者的第一只手固持。

53.根据权利要求52所述的末端执行器连接器，其中所述壳体手柄优于收纳于所述壳体中的所述末端执行器。

54.根据权利要求51所述的末端执行器连接器，其中所述末端执行器收纳于所述壳体手柄的横向侧上。

55.根据权利要求53所述的末端执行器连接器，其中所述壳体释放机构经配置以由所述第一只手致动，同时用所述第一只手固持所述壳体手柄。

56.根据权利要求55所述的末端执行器连接器，其中所述壳体手柄界定手柄纵轴及手柄横轴，且所述壳体包括沿着所述手柄纵轴的第一刚度及沿着所述手柄横轴的第二刚度，所述第一刚度大于所述第二刚度。

57.根据权利要求51所述的末端执行器连接器，其中所述壳体手柄具有小于所述壳体的长度或高度的宽度。

58.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述壳体界定经配置用于接近所述末端执行器的孔隙。

59.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述机器人包括经配置以可移动地悬挂所述末端执行器连接器及所述末端执行器中的一或多者的支撑臂。

60.根据权利要求59所述的末端执行器连接器，其中所述支撑臂包括通过经配置以提供单个自由度的一或多个接合部耦接的一或多个区段。

61.根据权利要求59所述的末端执行器连接器，其中所述支撑臂包括经配置以平移及/或旋转所述一或多个接合部的一或多个电动机。

62.根据权利要求59所述的末端执行器连接器，其中所述支撑臂包括六个或更多个自由度。

63.根据权利要求59所述的末端执行器连接器，其中所述支撑臂包括少于六个自由度。

64.根据权利要求59所述的末端执行器连接器，其中所述支撑臂包括铰接式机器人臂、SCARA机器人臂及线性机器人臂中的一或多者。

65.根据权利要求59所述的末端执行器连接器，其中所述支撑臂安装到包括医疗推车、患者平台、家具、墙壁、天花板及地面中的一或多者的底座。

66.根据权利要求59所述的末端执行器连接器，其中所述支撑臂包括耦接到所述支撑臂的远端部分的磁性耦接器。

67.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其进一步包括耦接到所述机器人的远端的磁性耦接器，所述磁性耦接器可释放地耦接到所述臂的所述磁性部分，在其间安置有无菌罩布。

68.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述末端执行器包括可视化装置、抓钳、牵开器、磁性定位装置、传感器、腔内装置、递送装置、取回装置、吻合器、施夹器及电灼钩中的一或多者。

69.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其中所述末端执行器包括磁性部分。

70.根据权利要求1所述的末端执行器连接器，其进一步包括经配置以检测患者体表的位置的传感器。

71.根据权利要求70所述的末端执行器连接器，其中所述传感器包括力传感器、接近度传感器、光学传感器、运动传感器、加速度计、陀螺仪、激光测距仪、雷达及LIDAR中的一或多者。

72.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中所述机器人的底座耦接到患者平台的横向侧。

73.一种执行磁性腹腔镜机器人手术的方法，其包括：

使用末端执行器连接器在无菌区内将末端执行器磁耦接到支撑臂；

在患者的体腔内控制所述末端执行器；及

使用所述末端执行器连接器在所述无菌区内将所述末端执行器与所述支撑臂解耦，其中所述耦接、控制及解耦全都能够由单个操作者执行。

74.根据权利要求73所述的方法，其中耦接及解耦所述末端执行器能够由所述单个操作者的双手执行。

75.根据权利要求73所述的方法，其中控制所述末端执行器能够由所述单个操作者的单手执行。

76.根据权利要求73所述的方法，其中耦接及解耦所述末端执行器维持所述无菌区。

77.根据权利要求73所述的方法，其中所述无菌区在所述耦接、控制及解耦步骤期间被维持。

78.一种将末端执行器与机器人手术系统解耦的方法，其包括：

提供耦接于所述末端执行器、无菌罩布与支撑臂之间的末端执行器连接器，所述末端执行器连接器包括臂及包括手柄的壳体；

固持所述壳体的所述手柄；及

手动地将所述壳体从所述臂释放。

79.根据权利要求78所述的方法，其中固持所述手柄及手动地释放所述壳体是由单手同时执行。

80.根据权利要求78所述的方法，其进一步包括在将所述壳体从所述臂释放之后在远离患者的方向上撤回所述手柄。

81.根据权利要求78所述的方法，其中所述臂包括磁耦接到所述支撑臂的磁性部分。

82.一种将末端执行器耦接到支撑臂的方法，其包括：

提供包括壳体及经配置以可释放地耦接到所述壳体的臂的末端执行器连接器；

将所述臂磁耦接到所述支撑臂，在其间安置有无菌罩布；

将所述末端执行器耦接到所述壳体；及

将所述壳体耦接到所述支撑臂。

83.根据权利要求82所述的方法，其中将所述壳体耦接到所述臂是由单手执行。

84.一种控制支撑臂的方法，其包括：

基于操作者的单脚的运动接收支撑臂控制信号；及

基于所述接收到的支撑臂控制信号以至少三个自由度控制支撑臂的运动。

85.根据权利要求84所述的方法，其中所述支撑臂控制信号包括所述支撑臂的对应于所述单脚的平移运动的平移运动。

86.根据权利要求84所述的方法，其中所述支撑臂控制信号包括所述支撑臂的对应于所述单脚的横向运动或偏航运动的横向运动。

87.根据权利要求84所述的方法，其中所述支撑臂控制信号包括所述支撑臂的对应于所述单脚的屈曲运动的向下运动。

88.根据权利要求84所述的方法，其中所述支撑臂控制信号包括对应于所述单脚的脚跟移动的支撑臂切换命令。

89.根据权利要求84所述的方法，其进一步包括基于所述单脚的运动接收末端执行器控制信号。

90.根据权利要求89所述的方法，其进一步包括基于所述末端执行器控制信号控制末端执行器的操作。

91.根据权利要求84所述的方法，其中所述操作者在所述单脚的所述运动期间是站立的。

92.一种支撑臂控制器，其包括：

底座，其包括第一端及第二，所述底座经配置以收纳操作者的中足；

一组前足开关，其耦接到所述底座的所述第一端；及

一组后足开关，其耦接到所述底座的所述第二端，其中所述一组前足开关及所述一组后足开关经配置以产生支撑臂控制信号。

93.根据权利要求92所述的控制器，其中所述支撑臂控制信号经配置以控制所述支撑臂的运动，且操作者足部的运动对应于所述支撑臂的所述运动。

94.根据权利要求93所述的控制器，其中所述一组前足开关包括经配置以接收所述足部的向前运动并产生对应于所述支撑臂的向前运动的所述支撑臂控制信号的第一开关。

95.根据权利要求93所述的控制器，其中所述一组前足开关包括经配置以接收所述足部的伸展运动并产生对应于所述支撑臂的向下运动的所述支撑臂控制信号的第二开关。

96.根据权利要求93所述的控制器，其中所述一组前足开关包括经配置以接收所述足部的向左运动并产生对应于所述支撑臂的向左运动的所述支撑臂控制信号的第三开关。

97.根据权利要求93所述的控制器，其中所述一组前足开关包括经配置以接收所述足部的向右运动并产生对应于所述支撑臂的向右运动的所述支撑臂控制信号的第四开关。

98.根据权利要求93所述的控制器，其中所述一组前足开关包括经配置以接收所述足部的屈曲运动并产生对应于所述支撑臂的向上运动的所述支撑臂控制信号的第五开关。

99.根据权利要求93所述的控制器，其中所述一组前足开关包括经配置以接收所述足部的向后运动并产生对应于所述支撑臂的向后运动的所述支撑臂控制信号的第六开关。

100.根据权利要求93所述的控制器，其中所述一组前足开关包括经配置以接收后足的向下运动并产生机器人手术系统的装置切换信号的第七开关。

101.根据权利要求92所述的控制器，其中所述一组前足开关及所述一组后足开关包括机械开关、光学传感器、陀螺仪、运动传感器、压力传感器及磁性传感器中的一或多者。

102.根据权利要求92所述的控制器，其中所述底座相对于所述一组前足开关中的一或多者及所述后足开关中的一或多者被抬高。

103.一种配准末端执行器的方法，其包括：

将所述末端执行器耦接到接近于患者的机器人手术系统的支撑臂，其中所述末端执行器包括第一配准点，且所述患者包括第二配准点；

将所述第一配准点对准到所述第二配准点；

配准对准到所述第二配准点的所述第一配准点的位置，其中所述第一配准点的所述位置被配准于所述机器人手术系统的三维坐标系中；及

基于所述经配准第一配准点控制所述支撑臂。

104.根据权利要求103所述的方法，其中所述第二配准点对应于所述患者的接近部位。

105.根据权利要求103所述的方法，其中所述第二配准点对应于耦接到所述患者的套管针的入口。

106.根据权利要求103所述的方法，其中所述第一配准点与所述末端执行器的纵轴相交。

107.根据权利要求103所述的方法，其进一步包括产生所述末端执行器的所述第一配准点的视觉指示符。

108.根据权利要求107所述的方法，其中所述视觉指示符包括引导于所述末端执行器处的照明。

109.根据权利要求103所述的方法，其中将所述第一配准点对准到所述第二配准点包括使所述第一配准点重叠到所述第二配准点。

110.根据权利要求103所述的方法，其中所述经配准第一配准点包括枢转点。

111.根据权利要求110所述的方法，其中控制所述支撑臂包括使所述末端执行器在包括所述枢转点处的顶点的圆锥形运动范围内进行俯仰、偏航及横摇中的一或多者。

112.根据权利要求111所述的方法，其中所述圆锥形运动范围具有高达约50度的最大圆锥角θ。

113.根据权利要求111所述的方法，其中所述圆锥形运动范围由α²+β²≤θ²表示，其中α对应于所述末端执行器的俯仰角，β对应于所述末端执行器的偏航角，且θ对应于最大圆锥角。

114.根据权利要求110所述的方法，其中控制所述支撑臂包括维持所述末端执行器与所述枢转点的相交点。

115.根据权利要求103所述的方法，其中所述第二配准点对应于所述患者的腹壁的肌层。

116.根据权利要求110所述的方法，其进一步包括当出现以下情况中的一或多者时将所述第一配准点重配准到所述第二配准点：所述患者相对于患者平台移动、所述患者平台移动、支撑臂的底座被移动及所述枢转点被移动。

117.根据权利要求103所述的方法，其中对准由操作者手动地执行。

118.根据权利要求103所述的方法，其中控制所述支撑臂包括抑制其中所述末端执行器会损伤所述患者的所述支撑臂的移动。

119.一种控制末端执行器的方法，其包括：

测量由患者施加于耦接到支撑臂的末端执行器的力；及

响应于所述经测量力超过预定阈值而相对于所述患者移动所述末端执行器。

120.根据权利要求119所述的方法，其进一步包括响应于所述经测量力超过所述预定阈值而输出通知。

121.根据权利要求119所述的方法，其中相对于所述患者移动所述末端执行器包括将所述末端执行器从所述患者移开。

122.根据权利要求119所述的方法，其中相对于所述患者移动所述末端执行器包括移动耦接到所述末端执行器的所述支撑臂。

123.根据权利要求119所述的方法，其进一步包括响应于所述经测量力超过所述预定阈值而控制患者平台。

124.根据权利要求123所述的方法，其中控制所述患者平台包括将所述患者平台从所述末端执行器移开。

125.根据权利要求119所述的方法，其进一步包括响应于所述经测量力超过所述预定阈值而抑制操作者对一或多个所述支撑臂及患者平台的控制。

126.根据权利要求119所述的方法，其中所述末端执行器包括经配置以控制安置于所述患者体内的腔内装置的磁性定位装置。

127.一种控制末端执行器的方法，其包括：

确定患者与耦接到支撑臂的末端执行器之间的距离；及

基于所述经确定距离相对于所述患者移动所述末端执行器以维持所述患者与所述末端执行器之间的预定距离。

128.根据权利要求127所述的方法，其中所述距离是使用光学传感器、耦接到所述患者的患者基准点及耦接到所述末端执行器的末端执行器基准点中的一或多者来确定。

129.根据权利要求127所述的方法，其中相对于所述患者移动所述末端执行器包括维持所述末端执行器与所述患者之间的至少一预定距离。

130.一种确认末端执行器解耦的方法，其包括：

使用力传感器测量施加于支撑臂的第一力；及

基于所述经测量力超过第一预定阈值确定末端执行器移除；

将所述支撑臂从末端执行器配准点移开，同时测量施加于所述支撑臂的第二力；及

基于所述经测量第二力确认末端执行器解耦。

131.根据权利要求130所述的方法，其进一步包括输出将所述支撑臂从配准点移开的提示。

132.根据权利要求130所述的方法，其中所述第二力基本上没有力。

133.根据权利要求130所述的方法，其中确认末端执行器耦接包括产生末端执行器解耦信号。

134.根据权利要求130所述的方法，其中移动所述支撑臂包括相对于所述配准点的横向移动及相对于所述配准点的旋转中的一或多者。

135.根据权利要求130所述的方法，其中如果所述经测量第二力超过第二预定阈值，那么抑制移动所述支撑臂。

136.根据权利要求130所述的方法，其进一步包括基于所述经测量第二力超过第二预定阈值确认末端执行器耦接。