CN219846789U - 手术机器人系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及医疗器械领域，公开一种手术机器人系统，包括手术工具、显示装置和控制装置。手术工具包括臂体和末端执行器，显示装置包括与手术工具中的匹配手术工具对应的显示界面，显示界面包括图形单元，图形单元包括表示对应的匹配手术工具的臂体在第一自由度上的旋转运动的第一图形单元，控制装置与手术工具和显示装置通信连接，控制装置被配置为周期性地接收匹配手术工具的臂体在第一自由度的运动参数，以及基于该参数，控制更新第一图形单元的显示特征。通过在显示界面上显示至少一个图形单元，以提示与对应匹配手术工具相关联的特征信息，更新至少一个图形单元的显示特征，以在视觉上直观地向操作者提示手术工具的运动情况。

Description

手术机器人系统

技术领域

本公开涉及医疗器械领域，尤其涉及一种手术机器人系统。

背景技术

微创术式对病人创伤更小、术后产出更高，已经在外科手术中占据了重要的地位。现有的机器人辅助微创手术系统主要采用主从式遥操作模式。例如，操作者通过主控制台上的两个主操作器向患者侧的从操作设备发出运动命令，通过显示装置实时显示手术场景，以供操作者根据实际手术视野控制从操作设备进行手术治疗。主手是手术机器人系统的核心输入设备，直接影响手术操作者即医生的操作感受和动作效果。在操作过程中，操作者由于双目关注显示装置中的手术视野，对于运动过程中从操作设备，例如处于边界外、部分运行状态及指示状态无法察觉，从而影响手术的流畅性。

实用新型内容

本公开的目的在于提供一种手术机器人系统，包括：

至少一个手术工具，所述手术工具包括臂体和设置在所述臂体远端的末端执行器，所述臂体能够在第一自由度上旋转运动；

显示装置，包括至少一个显示界面，所述至少一个显示界面分别与所述至少一个手术工具中的匹配手术工具对应，所述显示界面包括至少一个图形单元，所述至少一个图形单元包括第一图形单元，所述第一图形单元表示对应的匹配手术工具的臂体在所述第一自由度上的旋转运动；以及

控制装置，与所述至少一个手术工具和所述显示装置通信连接，所述控制装置被配置为周期性地接收匹配手术工具的臂体在所述第一自由度的运动参数，以及基于所述第一自由度的运动参数，控制更新所述第一图形单元的显示特征。

在一些实施例中，所述第一自由度包括滚转自由度，所述臂体在所述第一自由度上的运动参数包括所述臂体在所述滚转自由度的旋转角度。

在一些实施例中，所述第一图形单元包括对应所述滚转自由度的圆周以及沿所述圆周滑动的滑块，所述控制装置被配置为基于所述臂体在所述滚转自由度的旋转角度，更新所述滑块在所述圆周上的位置。

在一些实施例中，所述控制装置被配置为响应于所述臂体在所述滚转自由度的旋转角度达到运动范围限制，控制所述第一图形单元在所述圆周上对应于运动范围限制的位置处显示限制标记。

在一些实施例中，所述滑块包括以下特征中的一种：圆点、菱形、矩形、三角形、星形；和/或

所述限制标记包括以下特征中的一种：圆点、菱形、矩形、三角形、星形。

在一些实施例中，所述至少一个手术工具包括第一匹配手术工具和第二匹配手术工具，所述至少一个显示界面包括第一显示界面和第二显示界面，所述第一显示界面和所述第二显示界面分别与所述第一匹配手术工具和所述第二匹配手术工具对应。

在一些实施例中，所述的手术机器人系统，还包括：

至少一个主操作器，与所述控制装置通信连接，所述主操作器被配置为与手术工具匹配以使手术工具成为匹配手术工具；

所述至少一个图形单元还包括第二图形单元，所述第二图形单元包括圆角的矩形框或者椭圆形框，所述第二图形单元表示匹配手术工具与主操作器的匹配状态；

所述控制装置被配置为响应于所述匹配手术工具与所述主操作器的匹配，控制更新所述第二图形单元的颜色。

在一些实施例中，所述主操作器包括夹持机构，所述至少一个图形单元还包括第三图形单元，所述第三图形单元包括执行器图形，所述执行器图形表示所述夹持机构的张合运动，所述控制装置被配置为周期性地接收所述夹持机构的张合幅度，以及基于所述夹持机构的张合幅度，控制更新所述第三图形单元的执行器图形的张合幅度。

在一些实施例中，所述匹配手术工具的臂体在所述第一自由度的运动参数包括所述主操作器的手柄机构的自旋角度，所述控制装置被配置为周期性地从所述主操作器接收所述手柄机构的自旋角度，以及基于所述手柄机构的自旋角度，控制更新所述第一图形单元的显示特征。

在一些实施例中，所述的手术机器人系统，还包括：

至少一个驱动模组，与所述至少一个手术工具耦接，所述至少一个驱动模组与所述控制装置通信连接；

所述至少一个图形单元还包括第四图形单元，所述第四图形单元表示与所述手术工具耦接的所述驱动模组；

所述控制装置被配置为控制所述第四图形单元显示与所述手术工具耦接的驱动模组编号。

在一些实施例中，所述匹配手术工具的臂体在所述第一自由度的运动参数包括所述驱动模组驱动所述匹配手术工具的整体旋转角度，所述控制装置被配置为周期性地从所述驱动模组接收所述匹配手术工具的整体旋转角度，以及基于所述匹配手术工具的整体旋转角度，控制更新所述第一图形单元的显示特征。

在一些实施例中，所述至少一个图形单元还包括第五图形单元，所述第五图形单元还包括对应所述执行器在第二自由度上的的张合幅度的圆弧图形，所述第二自由度是所述执行器的张合自由度，所述控制装置被配置为基于在所述第二自由度上的张合幅度，控制更新所述第五图形单元的圆弧图形的圆弧弧长。

在一些实施例中，所述至少一个图形单元还包括第六图形单元，所述第六图形单元表示所述匹配手术工具支持第一高频模式，所述控制装置被配置为响应于所述匹配手术工具支持第一高频模式，控制所述第六图形单元显示提醒特征；和/或

所述至少一个图形单元还包括第七图形单元，所述第七图形单元表示所述匹配手术工具支持第二高频模式，所述控制装置被配置为响应于所述匹配手术工具支持第二高频模式，控制所述第七图形单元显示提醒特征。

在一些实施例中，所述第六图形单元的提醒特征和所述第七图形单元的提醒特征是高亮颜色且颜色不同；和/或

所述第六图形单元包括圆角的矩形块或者椭圆形块；和/或

所述第七图形单元包括圆角的矩形块或者椭圆形块。

本公开的一些实施例具有以下一项或多项有益效果：1.通过在显示界面上显示至少一个图形单元，以提示与对应匹配手术工具相关联的特征信息，通过更新在显示界面上展示的至少一个图形单元的显示特征，能够表示或反映手术工具在不同自由度的动态运动过程，进而在视觉上直观向操作者提示手术工具的运动情况；2.通过在显示界面上显示限制标记，能够提醒操作者手术工具臂体的对应自由度的运动到达限制条件；3.通过不同的显示界面对应不同的匹配手术工具，以便于操作者在通过显示窗口观察术中场景时，能够实时观察不同匹配手术工具的状态。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对本公开实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。下面描述中的附图仅仅示出本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本公开实施例的内容和这些附图获得其他的实施例。

图1示出根据本公开一些实施例的手术机器人系统的示意框图；

图2示出根据本公开一些实施例的手术工具的结构示意图；

图3示出根据本公开一些实施例的显示装置的显示窗口的示意图；

图4A示出根据本公开一些实施例的显示装置的显示界面在第一工作状态的示意图；

图4B示出根据本公开一些实施例的显示装置的显示界面在第二工作状态的示意图；

图5示出根据本公开一些实施例的控制装置的的示意框图；

图6示出根据本公开一些实施例的主操作器的结构示意图；

图7示出根据本公开一些实施例的手柄机构的结构示意图；

图8示出根据本公开一些实施例的手术机器人系统的主控站的结构示意图；

图9示出根据本公开另一些实施例的手术机器人系统的结构示意图；

图10示出根据本公开一些实施例的手术机器人系统的手术站的结构示意图；

图11示出根据本公开一些实施例的定位臂与驱动模组的结构示意图。

具体实施方式

为使本公开解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本公开实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开示例性实施例，而不是全部的实施例。

在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。在本公开中，定义靠近操作者(例如医生)的一端为近端、近部或后端、后部，靠近手术患者的一端为远端、远部或前端、前部。本领域技术人员可以理解，本公开的实施例可以用于医疗器械或手术机器人，也可以用于其他非医疗装置。在本公开中，术语“位姿”可以包括“位置”或“姿态”。术语“位置”指物体(例如，手术工具)或物体的一部分(例如，手术工具的臂体)在三维空间中的定位(例如，可使用笛卡尔X、Y和Z坐标方面的变化描述三个平移自由度，例如分别沿笛卡尔X轴、Y轴和Z轴的三个平移自由度)。在本公开中，术语“姿态”指物体或物体的一部分的旋转设置(例如三个旋转自由度，可使用滚转、俯仰和偏转来描述这三个旋转自由度)。

图1示出根据本公开一些实施例的手术机器人系统1000的示意框图。如图1所示，手术机器人系统1000可以包括至少一个手术工具100、显示装置200和控制装置300。

图2示出根据本公开一些实施例的手术工具100的结构示意图。如图2所示，手术工具100可以包括臂体110和设置在臂体110远端的末端执行器120，臂体110能够在第一自由度上旋转运动。例如，臂体110可以是柔性臂。在一些实施例中，臂体110可以包括一个或多个远端柔性段，可以具有多自由度的臂体，诸如可以实现6个自由度运动的臂体。柔性段可以由各种合适的结构实现，例如连续体、蛇骨结构、杆加多关节结构等等。在一些实施例中，末端执行器120可以包括但不限于双极分离钳执行器、双极弯头抓钳执行器、单极弯剪执行器、单极电钩执行器、双极抓钳执行器、持针钳执行器与组织抓钳执行器等。

在一些实施例中，显示装置(例如，图1中示出的显示装置200)可以包括液晶显示装置、场发射显示装置和有机发光二极管显示装置等。图3示出根据本公开一些实施例的显示装置200的显示窗口的示意图，图4A和图4B分别示出根据本公开一些实施例的显示装置200的显示界面在不同工作状态的示意图。在一些实施例中，如图3所示，显示装置200可以包括至少一个显示界面210，至少一个显示界面210分别与至少一个手术工具100中的匹配手术工具对应。如图4A和图4B所示，显示界面210包括至少一个图形单元，至少一个图形单元可以包括第一图形单元211，第一图形单元211表示对应的匹配手术工具的臂体在第一自由度上的旋转运动。例如，显示装置200可以包括立体显示器(例如，图8所示的立体显示器520)或二维显示器(例如，图8所示的主控外部显示器530)，显示装置200的显示窗口或显示屏幕或成虚拟图像的区域(例如，如图3所示的显示窗口201)可以包括一个或多个显示界面210。如图3所示，至少一个显示界面210可以包括显示界面210a和210b。在一些实施例中，显示装置200用于在显示窗口201显示手术工具的实际图像(例如，图3中示出的实际图像202)。在一些实施例中，手术工具的实际图像包括成像工具(例如内窥镜)拍摄的图像。

应当理解，至少一个手术工具100可以包括一个或多个手术工具。例如，匹配手术工具可以是多个手术工具100中与主操作设备(例如，图6所示的主操作器400)匹配的手术工具。在匹配状态下，主操作设备可以控制匹配手术工具的运动，以实现手术操作。显示界面210可以包括一个或多个图形单元，每个图形单元可以表示与对应的匹配手术工具相关联的特征信息，例如匹配手术工具的运动信息、连接状态信息、具备的功能信息等。例如，第一图形单元211可以表示对应的匹配手术工具的臂体在第一自由度上的旋转运动。

控制装置300与至少一个手术工具100和显示装置200通信连接，控制装置300被配置为周期性地接收匹配手术工具的臂体在第一自由度的运动参数，以及基于第一自由度的运动参数，控制更新第一图形单元(例如第一图形单元211)的显示特征。在一些实施例中，第一自由度可以包括滚转自由度，臂体110在第一自由度上的运动参数包括臂体110在滚转自由度的旋转角度。在本公开中，滚转是指绕手术工具的主轴的旋转。在一些实施例中，控制装置300可以包括至少一个集成电路单元。至少一个集成电路单元能够被配置成实现控制装置300预定的功能。例如，接收信息、执行计算、发送指令等。在一些实施例中，集成电路单元，例如可以是电路板或者集成在电路板上的用于实现预定功能的电路单元。图5示出根据本公开一些实施例的控制装置300的示意框图。在一些实施例中，如图5所示，控制装置300可以包括信号接收集成电路单元310和与信号接收集成电路单元310通信连接的显示控制集成电路单元320。例如，信号接收集成电路单元310可以被配置成周期性地接收匹配手术工具的臂体在第一自由度的运动参数。显示控制集成电路单元320被配置成基于第一自由度的运动参数，控制更新第一图形单元211的显示特征。

在一些实施例中，图形单元可以包括各种合适的图形，例如线型图形、多边形图形、圆形图形、矩形图形、异形图形等等。在一些实施例中，图形单元的显示特征可以包括图形的颜色、形状、尺寸中的任意一种。在一些实施例中，控制更新在显示界面(例如显示界面210)上展示的至少一个图形单元的显示特征，例如是基于显示特征和第一自由度的运动参数的对应关系，更新不同运动参数对应的显示特征。应当理解，根据不同的运动参数，控制装置300控制在显示界面210上展示与之对应的图形单元的颜色、形状或尺寸。例如，通过更新在显示界面210上展示的第一图形单元211的显示特征能够表示或反映匹配手术工具的臂体在第一自由度的动态运动过程。

在一些实施例中，如图4A和图4B所示，第一图形单元211可以包括对应滚转自由度的圆周2111以及沿圆周2111滑动的滑块2112，控制装置300被配置为基于臂体110在滚转自由度的旋转角度，更新滑块2112在圆周2111上的位置。应当理解，第一图形单元211的显示特征可以包括滑块2112在圆周2111上的位置。滑块2112可以表示匹配手术工具的臂体，滑块2112沿圆周2111滑动表示匹配手术工具的臂体在滚转自由度的旋转，滑块2112在圆周2111上的位置对应臂体在滚转自由度的旋转角度的变化而变化。

在一些实施例中，控制装置300被配置为响应于臂体110在滚转自由度的旋转角度达到运动范围限制，控制第一图形单元211在圆周2111上对应于运动范围限制的位置处显示限制标记2113。在一些实施例中，运动范围限制是在物理空间里臂体的运动范围的边界，例如臂体110在滚转自由度的最大旋转角度。在一些实施例中，通过显示限制标记2113能够提醒操作者臂体110的对应自由度的运动到达限制条件。应当理解，第一图形单元211的显示特征可以包括限制标记2113的显示。在一些实施例中，限制标记2113是与滑块2112相区别的特征。例如，限制标记2113可以是与滑块2112不同的颜色、形状和线型等。

在一些实施例中，滑块2112可以包括以下特征中的一种：圆点、菱形、矩形、三角形、星形。在一些实施例中，限制标记2113可以包括以下特征中的一种：圆点、菱形、矩形、三角形、星形。如图4A和图4B所示，滑块2112和限制标记2113可以为大小相同且颜色不同的圆点，例如，滑块2112为白色圆点，限制标记2113为红色圆点。以上仅作为示例，并不以此为限，例如，滑块2112可以为圆点，限制标记2113可以为三角形或其他形状。

在一些实施例中，至少一个手术工具100可以包括第一匹配手术工具和第二匹配手术工具，至少一个显示界面210包括第一显示界面210a和第二显示界面210b，如图3所示，第一显示界面210a和第二显示界面210b分别与第一匹配手术工具和第二匹配手术工具对应。如图3所示，第一显示界面210a和第二显示界面210b可以分别位于显示装置200的显示窗口(例如显示窗口201)的两侧，以便于操作者在通过显示窗口观察术中场景时，能够实时观察第一匹配手术工具和第二匹配手术工具的状态。

在一些实施例中，如图1所示，手术机器人系统1000还包括至少一个主操作器400。至少一个主操作器400与控制装置300通信连接，主操作器400被配置为与手术工具100匹配以使得手术工具100成为匹配手术工具。在一些实施例中，主操作器400通常包括分别对应操作者左手操作的左主操作器(例如，用于控制第一匹配手术工具)和右手操作的右主操作器(例如，用于控制第二匹配手术工具)。在实际场景中，主操作器400用于采集操作者的操作输入，操作者通过遥操作主操作器400进而控制手术工具或成像工具在操作区域中的运动，以实现医疗操作。

如图4A和图4B所示，至少一个图形单元还可以包括第二图形单元212，第二图形单元212包括圆角的矩形框或者椭圆形框，第二图形单元212表示匹配手术工具与主操作器(例如主操作器400)的匹配状态。控制装置300被配置为响应于匹配手术工具与主操作器400的匹配，控制更新第二图形单元212的颜色。例如，控制装置300可以被配置为在匹配手术工具与主操作器400处于未匹配的情况下，控制第二图形单元212，例如圆角的矩形框的颜色显示为白色，在响应于匹配手术工具与主操作器400匹配的情况下，控制更新第二图形单元212的颜色，例如将圆角的矩形框的颜色显示为绿色。应当理解，以上颜色仅作为示例，并不以此为限。

图6示出根据本公开一些实施例的主操作器400的结构示意图，图7示出根据本公开一些实施例的手柄机构420结构示意图。在一些实施例中，如图6所示，主操作器400可以包括多自由度机械臂410(例如，多自由度机械臂410可以包括机械臂411-416)和连接多自由度机械臂410的多个关节(例如关节4111-4117)。在一些实施例中，多自由度机械臂410具有六个自由度。多自由度机械臂410上的每一个关节处设置主操作器传感器，通过每个关节的主操作器传感器生成关节信息(如关节角度数据)。在一些实施例中，主操作器400可以包括设置在多自由度机械臂410末端的手柄机构420。在操作时，通过多个关节驱动多个机械臂(例如机械臂411-416)运动，以调整多自由度机械臂410的构型，使多自由度机械臂410的末端(例如手柄机构420)运动到适当的位姿，驱动手柄机构420运动到合适的位姿(例如目标位姿)，以便控制从操作设备(例如手术工具100)到达相应位姿。

在一些实施例中，如图7所示，主操作器400还可以包括夹持机构430。手柄机构420可以固定设置在多自由度机械臂410末端，夹持机构430可以铰接设置在手柄机构420的近端。应当理解，手柄机构420的远端是指远离操作者握持的一端，如图7所示的左侧，手柄机构420的近端侧可以指靠近操作者握持的一端，如图7所示的右侧。在遥操作时，操作者可以操作夹持机构430进行张合运动，以通过夹持机构430控制手术工具100的末端执行器120的张合。在遥操作时，操作者可以自旋手柄机构420，以控制手术工具100的臂体110滚转。匹配手术工具100的臂体110在第一自由度(例如，滚转自由度)的运动参数包括主操作器400的手柄机构420的自旋角度。控制装置300可以被配置为周期性地接收手柄机构420的自旋角度，并且基于手柄机构420的自旋角度，控制更新第一图形单元211的显示特征(例如，滑块2112在圆周2111上的位置或者限制标记2113的显示)。

在一些实施例中，如图4A和4B所示，至少一个图形单元还包括第三图形单元213，第三图形单元213包括执行器图形，执行器图形表示夹持机构430的张合运动，控制装置被配置为周期性地接收夹持机构430的张合幅度，以及基于夹持机构430的张合幅度，控制更新第三图形单元213的执行器图形的张合幅度。应当理解，图4A示出执行器图形处于闭合状态的工作状态示意图，图4B示出执行器图形处于张开状态的工作状态示意图。例如，夹持机构430张开到第一幅度，控制装置300控制执行器图形对应张开到第一幅度。

在实际操作时，操作者握持手柄机构420，掌心与手柄机构420的近端抵持，手指(例如大拇指和中指)可以位于夹持机构430上(例如伸入夹持机构430上的指套中)，带动夹持机构430运动以实现夹持动作，以控制末端执行器120进行夹持动作。操作者通过旋转手柄机构430，以控制手术工具100的臂体110在滚转自由度上的整体旋转。

在一些实施例中，手术机器人系统1000还可以包括主控站500。图8示出根据本公开一些实施例的手术机器人系统的主控站500的结构示意图。如图8所示，主控站500包括主控站主体510和本公开任意实施例中的主操作器(例如主操作器400)。主操作器400的多自由机械臂410的远端设置在主控站主体510上。例如，主控站主体510可以包括主控台车主体。通过主控站主体510实现对主操作器400的多自由机械臂410的支撑。

在一些实施例中，如图8所示，显示装置(例如图8所示显示器520-540)可以设置在主控站主体510上，用于显示操作区域的图像。手术机器人系统1000的图像采集设备(例如内窥镜)可以用于采集操作区域的图像，并将采集到的图像经视频处理模块处理后，显示在手术机器人主控站500的显示器上。

操作者通过显示器中的图像实时获得手术工具100的末端执行器120的位姿。操作者通过遥操作主操作器400所感受到的位姿变化与操作者在显示器中感知到的手术工具100的末端执行器120的姿态变化之间符合预设的位姿关系。这样，通过远程遥操作主操作器400，基于预设的位姿关系将主操作器400的位姿变换转换为手术工具的末端执行器的位姿变化，进而实现对手术工具的末端执行器的位姿控制。这样，当操作者握住主操作器400的手柄机构420运动以操作手术工具时，基于直观性操作的原则，操作者感受到的手术工具100的末端执行器120的姿态变化量与操作者感受到的主操作器400的姿态变化量保持一致，位置变化量成比例，有助于改善操作者的遥操作感受以及遥操作精度。

在一些实施例中，如图8所示，手术机器人系统1000的显示装置可以包含立体显示器520、主控外部显示器530、主控触摸显示器540。立体显示器520显示术部图像及系统状态提示，主控外部显示器530显示术部图像及系统状态提示，触摸显示器540显示手术机器人主控站500的软件用户界面。应当理解，本公开的显示界面可以指显示在立体显示器520或主控外部显示器530的显示屏幕上的界面。在一些实施例中，立体显示器520或主控外部显示器530显示的图像可以基于图像采集设备获取的图像确定。在一些实施例中，主控站500还可以包括脚踏板(例如脚踏板550-570)，脚踏板用于采集医疗工作人员双脚的输入。例如，脚踏板可以包括电切踏板550、电凝踏板560、离合踏板570等结构。在一些实施例中，主控站500还包括控制器。控制器可以分别与主操作器400、主控台车显示器和脚踏板通信连接，用于与主操作器400、主控台车显示器和脚踏板进行信号交互，并基于收集到的控制信息生成相应的控制指令。

图9示出根据本公开另一些实施例的手术机器人系统1000的结构示意图，图10示出根据本公开一些实施例的手术机器人系统1000的手术站600的结构示意图。如图9所示，手术机器人系统1000还可以包括手术站600。主控站500与手术站600通信连接。例如，主控站500可以包括手术台车，手术站600可以包括手术台车。手术站600可以包括至少一个定位臂610和至少一个手术工具100，手术工具100可拆卸地设置在定位臂610的末端。

在一些实施例中，如图10所示，手术台车600包括控制装置(控制装置可以配置在计算机设备上，设置在手术台车600内部)、定位臂610、手术台车底盘620、手术台车机箱630、系统状态显示器650、主立柱660、主横梁670、驱动模组690等部件。手术台车底盘620用于实现手术台车600的移动和定位功能。手术台车机箱630用于在内部集成手术台车电气件。系统状态显示器650用于显示手术台车系统的用户界面和接收用户输入。主立柱660可升降，其顶端与主横梁670固定。主横梁670的端部有横梁云台，横梁云台下端连接有多个定位臂610。定位臂610搭载驱动模组690，驱动模组690用于装载手术工具100或成像工具700(成像工具700例如是3D电子内窥镜)。

在一些实施例中，如图10所示，至少一个定位臂610可以包括多个定位臂。各定位臂610可以包括多节臂体(例如臂体611-614)以及连接多节臂体的多个关节。在一些实施例中，手术台车600集成有多个手术工具100和成像工具700。手术工具100可拆卸地设置在其中一个定位臂610的末端，一个或多个手术工具100或成像工具700可以设置在其余一个或多个定位臂610的末端。多个手术工具100的臂体110及末端执行器120和成像工具700的臂体710及成像模组720经鞘管组件800进入工作空间。在一些实施例中，手术机器人系统1000可以包括一个定位臂610。定位臂610可以包括多节臂体以及连接多节臂体的多个关节，定位臂610的末端包括多个工具安装位，手术工具100可拆卸地设置在其中一个工具安装位上，一个或多个手术工具100或成像工具700可以设置在其余一个或多个工具安装位上。

在一些实施例中，如图10所示，手术机器人系统1000还可以包括至少一个驱动模组690。至少一个驱动模组690与至少一个手术工具100或成像工具700耦接，至少一个驱动模组690与控制装置通信连接。匹配手术工具100的臂体110在第一自由度(例如，滚转自由度)的运动参数可以包括驱动模组690驱动匹配手术工具100的整体旋转角度。控制装置300可以被配置为周期性地接收匹配手术工具100的整体旋转角度，以及基于匹配手术工具100的整体旋转角度，控制更新第一图形单元211的显示特征(例如，滑块2112在圆周2111上的位置或者限制标记2113的显示)。

如图4A和4B所示，至少一个图形单元还包括第四图形单元214。第四图形单元214表示与手术工具耦接的驱动模组690，控制装置300被配置为控制第四图形单元214显示与手术工具耦接的驱动模组690编号。图10示出根据本公开一些实施例的驱动模组690与定位臂610的示意图。在一些实施例中，至少一个驱动模组690可以固定设置在定位臂610的末端，至少一个手术工具100可拆卸地设置在至少一个驱动模组690上。如图10所示，至少一个驱动模组690可以包括四个驱动模组。例如，四个驱动模组分别编号1-4号，分别与三个手术工具100和一个成像工具700耦接。2号驱动模组与手术工具100耦接，例如，第四图形单元214可以为例如白色圆形，设置在第二图形单元214上，控制装置300被配置为在圆形中显示编号2，以指示与手术工具100耦接的驱动模组为2号驱动模组。应当理解，以上仅作为示例，第四图形单元214还可以为其他形状或其他颜色，也可以设置在显示界面210的其他位置。

图11示出根据本公开一些实施例的定位臂610与驱动模组690的结构示意图。在一些实施例中，驱动模组690可以包括电机组单元(图11未示出)，驱动传动装置由电机组单元驱动。例如，直线运动机构由电机组单元驱动。如图11所示，在一些实施例中，驱动模组690还包括电机组外壳691、连接筒692及适配筒693。在一些实施例中，电机组单元设置在电机组外壳691内，电机组外壳691的远端与连接筒692的近端固定连接，连接筒692的远端与适配筒693可拆卸连接，手术工具100的驱动传动装置130的近端与适配筒693的远端可拆卸连接。在一些实施例中，电机组单元中电机的输出轴通过适配筒693的联轴器与驱动传动装置130连接，进而驱动传动装置130将电机的旋转运动输入转换为直线运动输出。在一些实施例中，驱动模组690还包括线性模组694。在一些实施例中，定位臂610可以包括臂体611-614，线性模组694设置在定位臂610的臂体614的末端。例如，线性模组694带有滑轨的支架体6942设置在定位臂690的臂体614的末端。在一些实施例中，电机组外壳691或连接筒692与线性模组694连接，从而实现手术工具100的进给或后退运动。在一些实施例中，连接筒692与线性模组694的滑块6941连接。在一些实施例中，在支架体6942上转动设置有丝杠，在支架体6942的一端设置有丝杠驱动电机，丝杠驱动电机的输出轴与丝杠通过联轴器紧固连接。滑块6941与丝杠通过螺纹配合且滑动设置在滑轨上。

在一些实施例中，如图4A和4B所示，至少一个图形单元还可以包括第五图形单元215，第五图形单元215还包括对应末端执行器(例如执行器120)在第二自由度上的张合幅度的圆弧图形，控制装置300被配置为基于在第二自由度方向的张合幅度，控制更新第五图形单元215的圆弧图形的圆弧弧长。应当理解，第二自由度是执行器的张合自由度。图4A示出执行器处于闭合状态的工作状态示意图，图4B示出执行器处于张开状态的工作状态示意图。例如，在执行器处于闭合状态时，第五图形单元215的圆弧图形可以为一个点(参考图4A所示)，执行器在第二自由度上张开，第五图形单元215的圆弧图形的圆弧对应张开的角度增大而变长(参考图4B所示)。

在一些实施例中，如图4A和4B所示，至少一个图形单元还可以包括第六图形单元216，第六图形单元216表示匹配手术工具支持第一高频模式，控制装置被配置为响应于匹配手术工具支持第一高频模式，控制第六图形单元216显示提醒特征。应当理解，第一高频模式可以为电切模式。在一些实施例中，至少一个图形单元还可以包括第七图形单元217，第七图形单元217表示匹配手术工具支持第二高频模式，控制装置被配置为响应于匹配手术工具支持第二高频模式，控制第七图形单元217显示提醒特征。应当理解，第二高频模式可以为电凝模式。例如，匹配手术工具为单极弯剪执行器或单极电钩执行器，支持电切功能，显示界面的第六图形单元216显示提醒特征。应当理解，提醒特征可以为高亮颜色显示第六图形单元216或者出现其他提醒图形或数字，以便于操作者快速知道当前操作的匹配手术工具的信息。例如，匹配手术工具为双极分离钳执行器、双极弯头抓钳执行器或双极抓钳执行器，支持电凝功能，显示界面的第七图形单元217显示提醒特征。应当理解，提醒特征可以为高亮颜色显示第七图形单元217或者出现其他提醒图形或数字，以便于操作者快速知道当前操作的匹配手术工具的信息。

在一些实施例中，第六图形单元216的提醒特征和第七图形单元217的提醒特征是高亮颜色且颜色不同。在一些实施例中，第六图形单元216包括圆角的矩形块或者椭圆形块，第七图形单元217包括圆角的矩形块或者椭圆形块。例如，第六图形单元216的提醒特征可以是黄色高亮的椭圆形块，第七图形单元217的提醒特征可以是蓝色高亮的椭圆形块。以上仅作为示例，并不以此为限，第六图形单元216和第七图形单元217的图形还可以为其他形状，第六图形单元216和第七图形单元217的提醒特征也可以为其他高亮颜色或者其他提醒方式。

注意，上述仅为本公开的示例性实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本公开不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本公开的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本公开进行了较为详细的说明，但是本公开不仅仅限于以上实施例，在不脱离本公开构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本公开的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (14)

1.一种手术机器人系统，其特征在于，包括：

至少一个手术工具，所述手术工具包括臂体和设置在所述臂体远端的末端执行器，所述臂体能够在第一自由度上旋转运动；

显示装置，包括至少一个显示界面，所述至少一个显示界面分别与所述至少一个手术工具中的匹配手术工具对应，所述显示界面包括至少一个图形单元，所述至少一个图形单元包括第一图形单元，所述第一图形单元表示对应的匹配手术工具的臂体在所述第一自由度上的旋转运动；以及

控制装置，与所述至少一个手术工具和所述显示装置通信连接，所述控制装置被配置为周期性地接收匹配手术工具的臂体在所述第一自由度的运动参数，以及基于所述第一自由度的运动参数，控制更新所述第一图形单元的显示特征。

2.根据权利要求1所述的手术机器人系统，其特征在于，所述第一自由度包括滚转自由度，所述臂体在所述第一自由度上的运动参数包括所述臂体在所述滚转自由度的旋转角度。

3.根据权利要求2所述的手术机器人系统，其特征在于，

所述第一图形单元包括对应所述滚转自由度的圆周以及沿所述圆周滑动的滑块，所述控制装置被配置为基于所述臂体在所述滚转自由度的旋转角度，更新所述滑块在所述圆周上的位置。

4.根据权利要求3所述的手术机器人系统，其特征在于，所述控制装置被配置为响应于所述臂体在所述滚转自由度的旋转角度达到运动范围限制，控制所述第一图形单元在所述圆周上对应于运动范围限制的位置处显示限制标记。

5.根据权利要求4所述的手术机器人系统，其特征在于，

所述滑块包括以下特征中的一种：圆点、菱形、矩形、三角形、星形；和/或

所述限制标记包括以下特征中的一种：圆点、菱形、矩形、三角形、星形。

6.根据权利要求1所述的手术机器人系统，其特征在于，

所述至少一个手术工具包括第一匹配手术工具和第二匹配手术工具，所述至少一个显示界面包括第一显示界面和第二显示界面，所述第一显示界面和所述第二显示界面分别与所述第一匹配手术工具和所述第二匹配手术工具对应。

7.根据权利要求1所述的手术机器人系统，其特征在于，还包括：

至少一个主操作器，与所述控制装置通信连接，所述主操作器被配置为与手术工具匹配以使手术工具成为匹配手术工具；

所述至少一个图形单元还包括第二图形单元，所述第二图形单元包括圆角的矩形框或者椭圆形框，所述第二图形单元表示匹配手术工具与主操作器的匹配状态；

所述控制装置被配置为响应于所述匹配手术工具与所述主操作器的匹配，控制更新所述第二图形单元的颜色。

8.根据权利要求7所述的手术机器人系统，其特征在于，所述主操作器包括夹持机构，所述至少一个图形单元还包括第三图形单元，所述第三图形单元包括执行器图形，所述执行器图形表示所述夹持机构的张合运动，所述控制装置被配置为周期性地接收所述夹持机构的张合幅度，以及基于所述夹持机构的张合幅度，控制更新所述第三图形单元的执行器图形的张合幅度。

9.根据权利要求7所述的手术机器人系统，其特征在于，所述匹配手术工具的臂体在所述第一自由度的运动参数包括所述主操作器的手柄机构的自旋角度，所述控制装置被配置为周期性地从所述主操作器接收所述手柄机构的自旋角度，以及基于所述手柄机构的自旋角度，控制更新所述第一图形单元的显示特征。

10.根据权利要求1所述的手术机器人系统，其特征在于，还包括：

至少一个驱动模组，与所述至少一个手术工具耦接，所述至少一个驱动模组与所述控制装置通信连接；

所述至少一个图形单元还包括第四图形单元，所述第四图形单元表示与所述手术工具耦接的所述驱动模组；

所述控制装置被配置为控制所述第四图形单元显示与所述手术工具耦接的驱动模组编号。

11.根据权利要求10所述的手术机器人系统，其特征在于，所述匹配手术工具的臂体在所述第一自由度的运动参数包括所述驱动模组驱动所述匹配手术工具的整体旋转角度，所述控制装置被配置为周期性地从所述驱动模组接收所述匹配手术工具的整体旋转角度，以及基于所述匹配手术工具的整体旋转角度，控制更新所述第一图形单元的显示特征。

12.根据权利要求1所述的手术机器人系统，其特征在于，所述至少一个图形单元还包括第五图形单元，所述第五图形单元还包括对应所述执行器在第二自由度上的张合幅度的圆弧图形，所述第二自由度是所述执行器的张合自由度，所述控制装置被配置为基于在所述第二自由度上的张合幅度，控制更新所述第五图形单元的圆弧图形的圆弧弧长。

13.根据权利要求1所述的手术机器人系统，其特征在于，

所述至少一个图形单元还包括第六图形单元，所述第六图形单元表示所述匹配手术工具支持第一高频模式，所述控制装置被配置为响应于所述匹配手术工具支持第一高频模式，控制所述第六图形单元显示提醒特征；和/或

所述至少一个图形单元还包括第七图形单元，所述第七图形单元表示所述匹配手术工具支持第二高频模式，所述控制装置被配置为响应于所述匹配手术工具支持第二高频模式，控制所述第七图形单元显示提醒特征。

14.根据权利要求13所述的手术机器人系统，其特征在于，

所述第六图形单元的提醒特征和所述第七图形单元的提醒特征是高亮颜色且颜色不同；和/或

所述第六图形单元包括圆角的矩形块或者椭圆形块；和/或

所述第七图形单元包括圆角的矩形块或者椭圆形块。