CN218739128U - 主操控台及其图像主机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种主操控台及其图像主机。该图像主机包括：观察组件，用于观察成像器械采集的图像；及姿态调整组件，包括：底座；第一枢转件，与所述底座枢转连接，被配置成可相对于所述底座在第一姿态自由度旋转；及第二枢转件，与所述第一枢转件枢转连接，被配置成可相对于所述第一枢转件在第二姿态自由度旋转；所述观察组件与所述第二枢转件相对固定连接。通过上述实施方式，能够为观察组件提供良好的机动性能。

Description

主操控台及其图像主机

技术领域

本申请涉及医疗器械领域，特别是涉及一种主操控台及图像主机。

背景技术

微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。

随着科技的进步，微创手术机器人系统技术逐渐成熟，并被广泛应用。手术机器人系统包括主操控台及从操作设备，从操作设备包括多个具有末端器械的医疗器械，这些医疗器械包括具有图像末端器械的成像器械及具有操作末端器械的手术器械。主操控台包括显示器及操作部。医生在显示器显示的由成像器械提供的视野下，操作操作部以操纵成像器械或手术器械运动。

现有技术中，主操控台中的显示器，该显示器通常被固定设置，当医生头部移动时，由于显示器不能被调节，医生就不能或不易观看到显示器中显示的图像。

发明内容

基于此，有必要提供一种机动性较好的主操控台及图像主机。

一方面，本申请提供一种图像主机，包括：观察组件，用于观察成像器械采集的图像；及姿态调整组件，包括：底座；第一枢转件，与所述底座枢转连接，被配置成可相对于所述底座在第一姿态自由度旋转；及第二枢转件，与所述第一枢转件枢转连接，被配置成可相对于所述第一枢转件在第二姿态自由度旋转；所述观察组件与所述第二枢转件相对固定连接。

其中，所述底座包括第一弯曲滑轨，所述第一枢转件的第一侧设置第二弯曲滑轨、第二侧设置第三弯曲滑轨，所述第二枢转件包括第四弯曲滑轨，所述第一弯曲滑轨和所述第二弯曲滑轨滑动配合在第一姿态自由度旋转，所述第三弯曲滑轨和所述第四弯曲滑轨滑动配合在第二姿态自由度旋转。

其中，所述底座包括第一弯曲滑轨，所述第一枢转件的第一侧设置第二弯曲滑轨，所述第一弯曲滑轨和所述第二弯曲滑轨滑动配合在第一姿态自由度旋转，所述姿态调整组件还包括转动关节，所述第二枢转件通过所述转动关节耦接所述第一枢转件的第二侧并在第二姿态自由度旋转。

其中，所述第一姿态自由度和所述第二姿态自由度中的一个包括偏航自由度、另一个包括俯仰自由度。

其中，所述偏航自由度与医生头部的左右旋转关联，所述第一枢转件和所述第二枢转件中提供所述偏航自由度的一个的运动范围被配置成介于-60°～+60°之间；和/或，所述俯仰自由度与医生头部的上下旋转关联，所述第一枢转件和所述第二枢转件中提供所述俯仰自由度的一个的运动范围被配置成介于-45°～+45°之间。

其中，所述第二枢转件包括基板和自基板两侧均向远离所述底座的方向延伸的侧壁，所述基板与所述侧壁形成半包围空间以允许医生头部在其内移动，所述观察组件包括观察窗，所述观察窗与所述基板相对固定的设置。

其中，所述图像主机包括第一组传感器和第二组传感器，所述第一组传感器设置于两相对设置的所述侧壁上，用于监测医生头部的左右转动，所述第二组传感器设置于所述基板上且位于所述观察窗上下两侧，用于监测医生头部的上下转动。

其中，所述第一组传感器和/或所述第二组传感器包括两个以上的传感器，所述传感器包括压力传感器、形变传感器及距离传感器中的至少一种。

其中，所述图像主机包括一个或多个探测器，所述探测器用于监测医生头部佩戴的可穿戴设备上设置的信标在空间中的位置。

其中，所述探测器包括用于产生磁场的磁场发生器，所述信标包括磁传感器；和/或，所述探测器包括可以接收和/或发射无线通讯信号的基站，所述信标包括可以发射和/或接收无线通讯信号的信标。

其中，所述图像主机还包括第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件与所述第一枢转件耦接，用于驱动所述第一枢转件相对于所述底座在所述第一姿态自由度旋转；所述第一驱动件与所述第一枢转件耦接，用于驱动所述第二枢转件相对于所述第一枢转件在所述第二姿态自由度旋转。

另一方面，本申请还提供了一种主操控台，适用于手术机器人，包括如上述任一项实施例所述的图像主机。

本申请的主操控台及图像主机，具有如下有益效果：

通过第一枢转件可相对于底座在第一姿态自由度转动、第二枢转件可相对于第一枢转件在第二姿态自由度转动，并将观察组件相对第二枢转件固定设置，使得观察组件可以在第一和/或第二姿态自由度转动，能够为观察组件提供良好的机动性能。

附图说明

图1是根据一实施例示出的一种从操作设备的结构示意图；

图2是根据一实施例示出的一种主操控台的结构示意图；

图3是根据一实施例示出的图像主机的结构示意图；

图4是根据图3所示实施例示出的图像主机的分解示意图；

图5是图3所示图像主机中第二枢转件的放大示意图；

图6是根据另一实施例示出的图像主机的结构示意图；

图7是根据一实施例示出的输入装置中部分结构的结构原理示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本申请所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“耦接”另一个元件，它可以是直接耦接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。本申请所使用的术语“远端”、“近端”作为方位词，该方位词为介入医疗器械领域惯用术语，其中“远端”表示手术过程中远离操作者的一端，“近端”表示手术过程中靠近操作者的一端。本申请所使用的术语“第一/第二”等可以表示一个部件以及一类具有共同特性的两个以上的部件。

除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本申请所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本申请中所使用的术语“各”、“多个”包括一个或两个以上。

结合图1和图2参阅，本申请提供一种手术机器人，手术机器人包括从操作设备100和主操控台103。

从操作设备100包括机械臂110、调整臂120、操纵器130及医疗器械150。机械臂110远端具有定向平台，调整臂120近端连接于定向平台，操纵器130近端连接于调整臂120远端，医疗器械150可拆卸地装设于操纵器130的远端。手术时，操纵器130操纵医疗器械150运动。医疗器械150包括成像器械和手术器械，成像器械用于提供手术时的视野，手术器械用于提供手术操作例如剪切、缝合、切割、灼烧、清洗。

主操控台103包括操作部1031，该操作部1031例如是具备多个关节的连杆式操作部，医生也可以通过操作操作部103向从操作设备100发送控制命令，以令从操作设备100根据控制命令执行相应操作。

请参阅图3，主操控台103包括图像主机500。图像主机500包括观察组件501，观察组件501被配置成用于提供给医生观看成像器械采集的手术时的视野。图像主机103还包括姿态调整组件502，姿态调整组件502耦接观察组件501，可被配置成用于调整观察组件501的位置和/或姿态，以匹配医生头部的移动，方便医生从其它位置和/或姿态也能舒适地通过观察组件501观看到成像器械采集的视野。一些实施例中，图像主机103还包括输入装置，输入装置被配置成用于监测医生头部的移动，可以将监测的医生头部的移动作为控制指令发送至从操作设备100以控制从操作设备100进行相应操作，和/或，可以将监测的医生头部的移动作为控制指令发送至姿态调整组件502以控制姿态调整组件502进行相应操作。

一些实施例中，姿态调整组件502包括底座503、第一枢转件504及第二枢转件505。第一枢转件504与底座503枢转连接，被配置成可相对于底座503在第一姿态自由度旋转。第二枢转件505与第一枢转件504枢转连接，被配置成可相对于第一枢转件504在第二姿态自由度旋转。观察组件501与第二枢转件505相对固定连接。进而，可以在第一姿态自由度和第二姿态自由度中的至少一个，对观察组件501进行姿态上的调节。

一些实施例中，参阅图4，底座503包括第一弯曲滑轨5031，第一枢转件504包括第二弯曲滑轨5041和第三弯曲滑轨5042，第二枢转件505包括第四弯曲滑轨5051，第一弯曲滑轨5031和第二弯曲滑轨5041配合以可在第一姿态自由度旋转，第三弯曲滑轨5042和第四弯曲滑轨5051配合以可在第二姿态自由度旋转。其中，第二弯曲滑轨5041和第三弯曲滑轨5042通常设置于第一枢转件504相对的两面，其一面用于与底座503滑动配合、另一面用于第二枢转件505滑动配合。

参阅图5，观察组件501包括显示单元，显示单元包括2D或3D的显示单元，显示单元相对固定地设置于第二枢转件505。观察组件501还可以包括观察窗5011，也称为双眼视窗，观察窗5011与显示单元相对固定地设置，用于观察显示单元显示的图像。一些实施例中，观察窗5011上方可以设置用于供用户额头贴靠的靠垫5012，以在用户眼睛贴近观察窗5011观看显示单元显示的图像时时起到缓冲作用以提高用户额头贴靠的舒适度。

一些实施例中，请参阅图6，图6提供了另外一种图像主机500’。该图像主机500’中的姿态调整组件502’的底座503’包括第一弯曲滑轨5031’，第一枢转件504’包括第二弯曲滑轨，第一弯曲滑轨5031’和第二弯曲滑轨配合以可在第一姿态自由度旋转，姿态调整组件502’还包括转动关节506’，第二枢转件505’与第一枢转件504’之间通过转动关节506’连接以可在第二姿态自由度旋转。

一些实施例中，图像主机还包括第一驱动机构和第二驱动机构。第一驱动机构被配置成用于驱动第一枢转件504(504’)相对于底座503(503’)在第一姿态自由度旋转，第二驱动机构被配置成用于驱动第二枢转件505(505’)相对于第一枢转件504(504’)在第二姿态自由度旋转。

上述如图4或6所示的弯曲滑轨示例性的包括圆弧形的弯曲滑轨。对于通过弯曲滑轨实现旋转的结构，例如在图4中，对于底座503和第一枢转件504而言，第一驱动机构可以采用例如平面四连杆机构、曲柄滑块机构等，驱动第一枢转件504相对于底座503在弯曲滑轨5031上旋转。对于通过转动关节506’实现旋转的结构，例如在图6中，对于第二枢转件505’和第一枢转件504’而言，第二驱动机构的实现方式更为简单，例如，第二驱动机构可以采用例如齿轮啮合机构、带轮机构等，以通过驱动转动关节506’旋转的形式带动第二枢转件505’相对于第一枢转件504’旋转。

一些实施例中，继续参阅图2，主操控台103包括操作空间510，图像主机500(500’)收容于操作空间510内。底座503(503’)相对固定的设置于操作空间510内，观察组件501(501’)借助于姿态调整组件502(502’)中第一枢转件504(504’)和第二枢转件505(505’)的运动性能，可以自由的在操作空间510内移动。

其他实施例中，底座503(503’)可以设置于任意固定的或活动的物体或结构上，例如，底座503(503’)可以设置于墙壁、天花板，在底座503(503’)设置于固定的物体或结构上时，图像主机500(500’)整体具有较好的刚性而不易在运动时发生振动，能够维持供用户观看的图像的稳定性；又例如，底座503(503’)可以设置于具有一个或多个自由度的机械臂的远端，可以借助于机械臂具有的自由度拓展图像主机的运动性能。

一些实施例中，第一枢转件504(504’)的第一姿态自由度包括偏航自由度和俯仰自由度中的一个，第二枢转件505(505’)的第二姿态自由度包括偏航自由度和俯仰自由度中的另外一个。例如，第一姿态自由度包括偏航自由度，第二姿态自由度包括俯仰自由度。观察组件501(501’)借助于第一枢转件504(504’)和/或第二枢转件505(505’)的移动，可以在偏航自由度和/或俯仰自由度移动。

一些实施例中，图像主机500(500’)中输入装置监测到的医生头部的移动，可以同时被配置成用于控制观察组件501(501’)和成像器械在相同的姿态自由度上移动，实现医生头部、观察组件501(501’)、成像器械相匹配的移动，以保证医生头部移动时，用户眼部始终能看到期望的图像，且用户眼部与图像中心始终保持相对恒定的状态。并且，基于医生头部在目标姿态自由度的移动控制成像器械在相同目标姿态自由度进行移动，可以提供相适宜的手术视野，在操作上具有直觉性，能够获得较好的用户体验。例如，医生头部在偏航自由度的移动即左右转动对应于观察组件501(501’)及成像器械在偏航自由度的移动，医生头部在俯仰自由度的移动即上下转动对应于观察组件501(501’)及成像器械在俯仰自由度的移动。

一些实施例中，各枢转件的旋转轴线与关联的医生头部旋转的旋转轴线基本相同，例如，继续参阅图3，第一枢转件504(504’)在偏航自由度旋转时，其旋转轴线J20与医生头部(即颈部)左右旋转的旋转轴线基本相同，第二枢转件505(505’)在俯仰自由度旋转时，其旋转轴线与医生头部(即颈部)上下旋转的旋转轴线J30基本相同。这样的设计能够确保观察组件的运动轨迹和医生头部的自然运动轨迹基本相同，且能保证医生使用时的舒适性。

一些实施例中，医生头部在左右旋转方向上的运动范围通常在±75°左右，因而可以将提供对应于该左右旋转运动的姿态自由度的枢转件的运动范围配置成介于-75°～+75°之间，即，相应于该姿态自由度的中心位置而言，可以向左和向右分别旋转75°。较佳的，医生头部左右转动时，较舒适的运动范围通常在±60°左右，因而可以将提供对应于该左右旋转运动的姿态自由度的枢转件的运动范围配置成介于-60°～+60°之间，例如-45°～+45°。例如，该枢转件为图4或图6所示的第一枢转件504(504’)。

一些实施例中，医生头部在上下旋转方向上的运动范围通常在±45°左右，因而可以将提供对应于该上下旋转运动的姿态自由度的枢转件的运动范围配置成介于-45°～+45°之间，即，相应于该姿态自由度的中心位置而言，可以向上和向下分别旋转45°。较佳的，医生头部上下转动时，较舒适的运动范围通常在±30°左右，因而可以将提供对应于该左右旋转运动的姿态自由度的枢转件的运动范围配置成介于-30°～+30°之间，例如-25°～+25°。例如，该枢转件为图4或图6所示的第二枢转件505(505’)。

一些实施例中，图像主机500(500’)中的输入装置包括一个或多个用于监测医生头部的移动的传感器。该一个或多个传感器包括第一组传感器，该第一组传感器用于监测医生头部在第一姿态自由度的移动。该一个或多个传感器包括第二组传感器，该第二组传感器用于监测医生头部在第二姿态自由度的移动。同一组传感器包括相同类型的传感器，不同组传感器之间包括相同或不同类型的传感器。该一个或多个传感器包括第三组传感器，该第三组传感器用于监测医生头部在前后方向的移动。

这些传感器可选自力传感器、形变传感器和/或距离传感器等。例如，力传感器可进一步选自压力传感器、扭力传感器等。例如，距离传感器可以进一步选自光学传感器如红外传感器等。通过感应医生头部施加的力和/或移动的距离可以监测到医生头部的移动。

一些实施例中，图像主机中的输入装置包括一个或多个探测器。该一个或多个探测器被配置成用于探测一个或多个信标在空间中的位置，进而可以基于探测到的信标的位置获取医生头部的移动。信标可选地包括有源或无源的信标，信标可选地包括线圈、金属片、或磁铁等。探测器可选的包括可放射出磁场、电场、红外线等的探测器。一些实施例中，如图7所示，信标61可以被配置于可穿戴设备中，该可穿戴设备例如包括帽子63、口罩64，该可穿戴设备还可以包括例如眼镜、耳环、发卡、贴纸等便于医生头部佩戴的配件。该一个或多个探测器通过探测穿戴于医生头部的可穿戴设备63和/或65中的一个或多个信标61在不同时刻的位置变化，例如探测一个、两个、三个、四个信标61的位置变化，以监测医生头部的移动。配置有多个信标61的可穿戴设备允许对用户的几乎整个头部进行姿态监测，而不是只局限于头部局部如面部局部或是前额局部，因此探测的灵敏度和准确性更高，对于用户放松头部等其他无意识动作引起的误触也会相应更少。

其中，信标61包括三个以上时，不同信标61之间可以至少构成两条直线，即不必要设置在同一直线上。一些实施例中，信标61包括四个以上时，不同信标61之间可以至少构成两个平面，即不必要设置在同一平面上。这样有利于实现对医生头部的姿态进行定位。

一些实施例中，探测器包括磁场发生器，磁场发生器用于在一定空间内产生磁场。与之相应的，信标包括磁传感器。通过感测磁传感器在磁场中磁场强度的变化从而检测出磁传感器在磁场中不同时刻的位置变化，进而可以确定医生头部的移动。一些实施例中，信标如磁传感器包括多个时，可以为佩戴于同一用户的信标配置身份标识，进而基于获取的具有相同身份标识的信标在探测器如磁场发生器中感测的位置变化，能够准确确定出特定的医生头部的移动。

一些实施例中，探测器包括基站，基站可以收和/或发无线通讯的信号，例如信号收发器；信标包括发和/或收无线通讯的信号的信标，例如包括信号收发器。该信号收发器可以包括支持蓝牙、2G、3G、4G、5G、红外、WiFi、zigbee等中一个或多个的信号收发器。基站越多，定位越准确。其中，通过获取信标与不同基站之间不同时刻的距离，可以确定该信标在空间中的位置变化，进而可以确定医生头部的移动。

一些实施例中，继续参阅图5，第二枢转件505包括基板5051和自基板5051两侧均向远离底座503的方向延伸的侧壁5052，观察组件501设置于基板5051上，即显示单元和观察窗5011均与基板5051相对固定的设置。在观看图像时，医生头部可以收容于该两侧壁5052和基板5051形成的半包围空间内，并可允许医生头部灵活的进行上、下、左、右方向的转动，以及前、后方向的移动。监测医生头部移动的传感器和/或探测器可以设置于姿态调整组件502和/或观察组件501上。

示例性的，继续参阅图5，监测医生头部在上下方向转动的一组传感器507可以设置于观察组件501上，例如设置在基板5051上且位于观察窗5011的上下两侧；监测医生头部在左右方向转动的一组传感器可以设置于第二枢转件505上，例如设置在第二枢转件505的两相对设置的侧壁5052上；监测医生头部在进深方向的移动的一组传感器可以设置于观察组件501上，例如集成设置在靠垫5012内部。一实施例中，这些传感器例如选择力传感器时，可以通过检测一组传感器中两侧传感器感应的压力差确定医生头部的移动方向，此处不再详细描述。各组传感器通常可以包括两个以上的传感器。

示例性的，输入装置采用探测器监测医生头部的移动时，探测器也可以设置在如上述多组传感器如507、508所设置的相同或不同的位置。例如，探测器可以设置在传感器所设置的多个位置中的一个或多个；又例如，探测器可以设置在其他位置，只要设置在图像主机中即可，例如可以设置在底座、第一枢转件、第二枢转件和观察组件中的任一个或多个上。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种图像主机，其特征在于，包括：

观察组件，用于观察成像器械采集的图像；

及姿态调整组件，包括：

底座；

第一枢转件，与所述底座枢转连接，被配置成可相对于所述底座在第一姿态自由度旋转；

及第二枢转件，与所述第一枢转件枢转连接，被配置成可相对于所述第一枢转件在第二姿态自由度旋转；

所述观察组件与所述第二枢转件相对固定连接。

2.根据权利要求1所述的图像主机，其特征在于，所述底座包括第一弯曲滑轨，所述第一枢转件的第一侧设置第二弯曲滑轨、第二侧设置第三弯曲滑轨，所述第二枢转件包括第四弯曲滑轨，所述第一弯曲滑轨和所述第二弯曲滑轨滑动配合在第一姿态自由度旋转，所述第三弯曲滑轨和所述第四弯曲滑轨滑动配合在第二姿态自由度旋转。

3.根据权利要求1所述的图像主机，其特征在于，所述底座包括第一弯曲滑轨，所述第一枢转件的第一侧设置第二弯曲滑轨，所述第一弯曲滑轨和所述第二弯曲滑轨滑动配合在第一姿态自由度旋转，所述姿态调整组件还包括转动关节，所述第二枢转件通过所述转动关节耦接所述第一枢转件的第二侧并在第二姿态自由度旋转。

4.根据权利要求1所述的图像主机，其特征在于，所述第一姿态自由度和所述第二姿态自由度中的一个包括偏航自由度、另一个包括俯仰自由度。

5.根据权利要求4所述的图像主机，其特征在于，所述偏航自由度与医生头部的左右旋转关联，所述第一枢转件和所述第二枢转件中提供所述偏航自由度的一个的运动范围被配置成介于-60°～+60°之间；和/或，

所述俯仰自由度与医生头部的上下旋转关联，所述第一枢转件和所述第二枢转件中提供所述俯仰自由度的一个的运动范围被配置成介于-45°～+45°之间。

6.根据权利要求1所述的图像主机，其特征在于，所述第二枢转件包括基板和自基板两侧均向远离所述底座的方向延伸的侧壁，所述基板与所述侧壁形成半包围空间以允许医生头部在其内移动，所述观察组件包括观察窗，所述观察窗与所述基板相对固定的设置。

7.根据权利要求6所述的图像主机，其特征在于，所述图像主机包括第一组传感器和第二组传感器，所述第一组传感器设置于两相对设置的所述侧壁上，用于监测医生头部的左右转动，所述第二组传感器设置于所述基板上且位于所述观察窗上下两侧，用于监测医生头部的上下转动。

8.根据权利要求7所述的图像主机，其特征在于，所述第一组传感器和/或所述第二组传感器包括两个以上的传感器，所述传感器包括压力传感器、形变传感器及距离传感器中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的图像主机，其特征在于，所述图像主机设置有一个或多个探测器，所述探测器用于监测医生头部佩戴的可穿戴设备上设置的信标在空间中的位置。

10.根据权利要求9所述的图像主机，其特征在于，所述探测器包括用于产生磁场的磁场发生器，所述信标包括磁传感器；和/或，所述探测器包括可以接收和/或发射无线通讯信号的基站，所述信标包括可以发射和/或接收无线通讯信号的信标。

11.根据权利要求1所述的图像主机，其特征在于，所述图像主机还包括第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件与所述第一枢转件耦接，用于驱动所述第一枢转件相对于所述底座在所述第一姿态自由度旋转；所述第一驱动件与所述第一枢转件耦接，用于驱动所述第二枢转件相对于所述第一枢转件在所述第二姿态自由度旋转。

12.一种主操控台，适用于手术机器人，其特征在于，包括如权利要求1～11任一项所述的图像主机。

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