JP6974463B2 - ロボット手術で使用するためのユーザインターフェースデバイス - Google Patents

ロボット手術で使用するためのユーザインターフェースデバイス Download PDF

Info

Publication number
JP6974463B2
JP6974463B2 JP2019528634A JP2019528634A JP6974463B2 JP 6974463 B2 JP6974463 B2 JP 6974463B2 JP 2019528634 A JP2019528634 A JP 2019528634A JP 2019528634 A JP2019528634 A JP 2019528634A JP 6974463 B2 JP6974463 B2 JP 6974463B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
user interface
interface device
housing
sensor
user
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019528634A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019536556A (ja
Inventor
ジョーン サヴァル
アレグラ アンナ レンタ シュム
ホセ ルイス コルドバ
イーチー ゼン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Verb Surgical Inc
Original Assignee
Verb Surgical Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Verb Surgical Inc filed Critical Verb Surgical Inc
Publication of JP2019536556A publication Critical patent/JP2019536556A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6974463B2 publication Critical patent/JP6974463B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/74—Manipulators with manual electric input means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/25—User interfaces for surgical systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/00234—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/76—Manipulators having means for providing feel, e.g. force or tactile feedback
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/361—Image-producing devices, e.g. surgical cameras
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/02—Hand grip control means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0338—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of limited linear or angular displacement of an operating part of the device from a neutral position, e.g. isotonic or isometric joysticks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0346—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of the device orientation or free movement in a 3D space, e.g. 3D mice, 6-DOF [six degrees of freedom] pointers using gyroscopes, accelerometers or tilt-sensors
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03547—Touch pads, in which fingers can move on a surface
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0487—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser
    • G06F3/0488—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
    • A61B2017/00207—Electrical control of surgical instruments with hand gesture control or hand gesture recognition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2048—Tracking techniques using an accelerometer or inertia sensor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2051—Electromagnetic tracking systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2055—Optical tracking systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B2034/301—Surgical robots for introducing or steering flexible instruments inserted into the body, e.g. catheters or endoscopes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B2034/302—Surgical robots specifically adapted for manipulations within body cavities, e.g. within abdominal or thoracic cavities
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0261—Strain gauges
    • A61B2562/0266—Optical strain gauges

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年１２月９日に出願された、米国特許出願第６２／４３２，５３８号に対する優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、概して、ロボット支援システムに関し、より具体的には、ロボット支援外科システムを制御するためのユーザインターフェースデバイスに関する。
腹腔鏡外科手術のような最小侵襲外科手術（ＭＩＳ）は、外科的処置中の組織損傷を低減することを目的とする技術を含む。例えば、腹腔鏡処置は、通常、（例えば、腹部において）患者における多数の小さな切開部を生じさせることを伴い、かつ当該切開部を介して、患者内へと１つ以上の器具及び少なくとも１つのカメラを導入することを伴う。外科的処置は、次に、カメラにより提供される視覚化補助を伴い、導入された器具を使用することにより実施される。一般的に、ＭＩＳは、患者の瘢痕化を減少させる、患者の痛みを軽減する、患者の回復期間を短縮する、及び患者の回復と関連付けられた薬物療法のコストを低減するなどの、複数の利点を提供する。
ＭＩＳは、非ロボットシステム又はロボットシステムで実行することができる。操作者からのコマンドに基づいてツールを操作するためのロボットアームを含み得る従来のロボットシステムは、ＭＩＳの多くの利益を提供することができ、一方で外科医に対する要求を低減する。そのようなロボットシステムの制御は、ユーザからの操作又はコマンドをロボットシステムの制御に変換する１つ以上のユーザインターフェースデバイスを介して、ユーザ（例えば、外科医又は他の操作者）からの制御入力を必要とする場合がある。しかしながら、ロボット外科システムのための従来のユーザインターフェースデバイスは、欠点を有する場合がある。例えば、従来のユーザインターフェースは、人間工学的に設計されていない場合があり、これは、ユーザの不快感又は疲労、及び手術にデバイス可能性のある悪影響をもたらす場合がある。したがって、特にロボット手術で使用するために、改善された新しいユーザインターフェースデバイスを有することが望ましい。
概して、１つの変形例では、ロボットシステムを制御するためのハンドヘルドユーザインターフェースデバイスは、部材と、部材の周囲に少なくとも部分的に配設され、ユーザの手に保持されるように構成されたハウジングと、ユーザの手とハウジングとの間の相互作用を検出するように構成された少なくとも１つの静電容量センサと、デバイスの少なくとも一部分の位置及び配向のうちの少なくとも１つを検出するように構成された追跡センサシステムと、を含むことができる。検出された相互作用、デバイスの部分の検出された位置、及びデバイスの部分の検出された配向のうちの少なくとも１つは、ロボットシステムの制御に相関可能とすることができる。
デバイスの部分の検出された位置又は検出された配向は、例えば、ロボットアーム又はエンドエフェクタの制御に相関可能とすることができる。静電容量センサは、例えば、ユーザの手と静電容量センサとの間の近接度の変化を測定することによって、ハウジングの手に基づく圧搾などの相互作用を検出することができる。別の例として、静電容量センサは、ハウジング上の第１の導電性表面とハウジング上の第２の導電性表面との間の近接度を測定することによって、ハウジングを圧搾するユーザの手を検出するように構成することができる。別の例として、同じ又は第２の静電容量センサは、ユーザインターフェースデバイス（例えば、ロボットシステムのグラフィカルユーザインターフェースの制御、又は他の制御に相関可能な）を用いて実行されたユーザ開始ジェスチャ（例えば、スワイプ）を検出するように構成された、複数の別個のセンサ領域を含むことができる。別の例として、静電容量センサは、ロボットシステムの制御において中断をトリガする、ハウジングとユーザの手との間の係合解除（例えば、ユーザインターフェースデバイスを落下させるか、又はデバイスホルダ内にユーザインターフェースデバイスを装着する）などの相互作用を検出することができる。
概して、別の変形例では、ロボットシステムを制御するためのハンドヘルドユーザインターフェースデバイスは、部材と、部材の周囲に少なくとも部分的に配設され、ユーザの手に保持されるように構成された可撓性ハウジングと、ハウジングの変形を検出するように構成された少なくとも１つの近接センサと、デバイスの少なくとも一部分の位置及び配向のうちの少なくとも１つを検出するように構成された追跡センサシステムと、を含むことができる。検出されたハウジングの変形、デバイスの部分の検出された位置、及びデバイスの部分の検出された配向のうちの少なくとも１つは、ロボットシステムの制御に相関可能とすることができる。
デバイスの部分の検出された位置又は検出された配向は、例えば、ロボットアーム又はエンドエフェクタの制御に相関可能とすることができる。近接センサは、例えば、ロボットシステムのエンドエフェクタ（例えば、ジョー）の開閉に相関可能なハウジングの変形を検出するように構成することができる。近接センサは、ハウジングの変形時に偏向するように構成された部材と屈曲部材との間の距離の変化を測定するように構成されることによって、ハウジングのそのような変形を検出するように構成することができる。いくつかの変形例では、近接センサは光学センサとすることができるが、他の種類の近接センサが使用される場合がある。
概して、別の変形例では、ロボットシステムを制御するためのハンドヘルドユーザインターフェースデバイスは、第１の端部及び第２の端部（例えば、近位端及び遠位端）を有する部材であって、第１及び第２の端部のうちの少なくとも１つは、着脱可能なアダプタに連結するように構成された係合機構を含む、部材と、部材の周囲に少なくとも部分的に配設され、ユーザの手に保持されるように構成されたハウジングと、デバイスの少なくとも一部分の位置及び配向のうちの少なくとも１つを検出するように構成された追跡センサシステムと、を備える。デバイスの部分の検出された位置及び検出された配向のうちの少なくとも１つは、ロボットシステムの制御に相関可能とすることができる。
デバイスの部分の検出された位置又は検出された配向は、例えば、ロボットアーム又はエンドエフェクタの制御に相関可能とすることができる。部材は、例えば、光学トラッカアダプタ、スタイラス、ディスクアダプタ、又はジョイスティック、ボタン、ピンチャなどの位置及び／又は配向に関する情報を提供するように、光学追跡マーカを有する光学トラッカアダプタなどの１つ以上の着脱可能なアダプタから取り外し可能に連結され得る。そのようなアダプタは、例えば、ロボットシステムなどの異なる種類のエンドエフェクタを操作するための特定又は他の好適な機能的カスタマイズを提供することができる。
概して、別の変形例では、ロボットシステムを制御するためのハンドヘルドユーザインターフェースデバイスは、部材と、部材の周囲に少なくとも部分的に配設され、ユーザの手に保持されるように構成されたハウジングと、部材上に配設され、デバイスの少なくとも一部分の位置及び配向のうちの少なくとも１つを検出するように構成された追跡センサシステムと、を含むことができる。デバイスの部分の検出された位置及び検出された配向のうちの少なくとも１つは、ロボットシステムの制御に相関可能とすることができる。デバイスの部分の検出された位置又は検出された配向は、例えば、ロボットアーム又はエンドエフェクタの制御に相関可能とすることができる。いくつかの変形例では、追跡システムの少なくとも一部分は、部材及びハウジングのうちの少なくとも１つから取り外し可能であり、部材及びハウジングの少なくとも１つの処分を可能にすることができる。そのような処分は、例えば、ユーザインターフェースデバイスの別個の使用のために、ユーザインターフェースデバイスの全ての構成要素の滅菌性を維持する必要性を低減することができる。いくつかの変形例では、ハウジングは、ユーザの手の異なる種類（例えば、形状、サイズなど）に好適な異なるサイズを有する１組のハウジングから選択することができる。
有線ハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの変形例の例示的な概略図である。 無線ハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの変形例の例示的な概略図である。 ハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの変形例の縦断面図である。 光学センサを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの変形例の縦断面図である。 光学センサを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの変形例の縦断面図である。 有線追跡センサシステムのための光学センサ及び歪みリリーフを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの変形例の縦断面図である。 静電容量センサを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの変形例の縦断面図である。 静電容量センサを有する部材の例示的な概略図である。 図３Ｂに示される部材の縦断面図である。 ハンドヘルドユーザインターフェースデバイスで使用するための静電容量センサの変形例である。 ハンドヘルドユーザインターフェースデバイスで使用するための静電容量センサの変形例である。 ハンドヘルドユーザインターフェースデバイスで使用するための部材上に配設された静電容量センサの例示的な図である。 ユーザの手に保持された、静電容量センサ及びジェスチャ追跡領域を有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの変形例の図である。 モジュール式交換式アダプタを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの１つの変形例の縦断面図である。 モジュール式交換式アダプタを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの別の変形例の側面図及び斜視図である。 モジュール式交換式アダプタを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの別の変形例の側面図及び斜視図である。 光学追跡アダプタを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの１つの変形例の斜視図である。 光学追跡アダプタを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの１つの変形例の斜視図である。 ユーザの手に保持された、図７Ａ及び７Ｂに示すハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの例示的な図である。 スタイラスアダプタを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの１つの変形例の側面図及び斜視図である。 スタイラスアダプタを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの１つの変形例の側面図及び斜視図である。 スタイラスアダプタを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの別の変形例の側面図及び斜視図である。 スタイラスアダプタを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの別の変形例の側面図及び斜視図である。 図８Ｂに示すハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの例示的な図である。 スタイラスアダプタを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの別の変形例の側面図及び斜視図である。 スタイラスアダプタを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの別の変形例の側面図及び斜視図である。 ディスクアダプタを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの１つの変形例の斜視図及び側面図である。 ディスクアダプタを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの１つの変形例の斜視図及び側面図である。 図９Ａ及び図９Ｂに示すハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの例示的な図である。 異なるサイズ及び形状の例示的なユーザインターフェースデバイスの例示的な概略図である。 異なるサイズ及び形状の例示的なユーザインターフェースデバイスの例示的な概略図である。 異なるサイズ及び形状の例示的なユーザインターフェースデバイスの例示的な概略図である。 角度付きアダプタを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの別の変形例の斜視図及び側面図である。 角度付きアダプタを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの別の変形例の斜視図及び側面図である。 別個の内側及び外側ハウジング層を有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの別の変形例の縦断面図である。 図１２に示すハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの組み立て方法のステップを示す。 図１２に示すハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの組み立て方法のステップを示す。 図１２に示すハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの組み立て方法のステップを示す。 図１２に示すハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの組み立て方法のステップを示す。 静電容量圧搾センサ及び静電容量ジェスチャ追跡センサを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの別の変形例の側面断面図及び縦断面図である。 静電容量圧搾センサ及び静電容量ジェスチャ追跡センサを有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの別の変形例の側面断面図及び縦断面図である。 図１４Ａ及び図１４Ｂに示すハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの詳細な断面図である。 図１４Ａ及び図１４Ｂに示すハンドヘルドユーザインターフェースデバイス内の層の例示的な概略図である。 ハウジング内に配設された電気接触板を有するハンドヘルドユーザインターフェースデバイスの縦断面図である。
本発明の様々な態様及び変形例の非限定例が本明細書に記載され、かつ添付図面において示される。以下の説明は、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図するものではなく、当業者が本発明を作製及び使用することを可能にすることを意図するものではない。
図１Ａ〜１Ｃにおいて一般に示されるように、ロボットシステムを制御するためのハンドヘルドユーザインターフェースデバイス１００は、部材１１０と、部材の周囲に少なくとも部分的に配設され、ユーザの手に保持されるように構成されたハウジング１２０と、デバイスの少なくとも一部分の位置及び／又は配向のうちの少なくとも１つを検出するように構成された追跡センサシステム１４０と、を含むことができる。デバイスの検出された位置及び／又は配向は、ロボットシステムの制御に相関可能とすることができる。例えば、ユーザインターフェースデバイス１００は、ロボットアーム、ロボットアームの遠位端に連結されたエンドエフェクタ若しくはツール（例えば、把捉具若しくはジョー）、グラフィカルユーザインターフェース、又はロボットシステムの他の好適な態様若しくは機構のうちの少なくとも一部分を制御することができる。更なる例示的相関は、以下に更に詳細に記載される。
ユーザインターフェースデバイスは、異なる制御モード間の切り替え（例えば、ロボットアームの制御とエンドエフェクタの制御との間、ロボットアーム又はエンドエフェクタの制御とグラフィカルユーザインターフェースとの間での切り替えなど）を可能にするためのクラッチ機構を含むことができる。以下で更に詳細に説明される様々なユーザ入力のうちの１つ以上は、係合されると、ユーザインターフェースデバイスの位置及び／若しくは配向（又は圧搾、ジェスチャ、若しくは他の好適な入力）の相関を、ロボットシステムの異なる制御に変更するクラッチとして機能することができる。例えば、デバイスのジェスチャタッチ領域への触れること、ハウジングを圧搾すること、ディスクアダプタを押す又は傾けることなどは、クラッチとして機能することができる。
一般に、ロボット外科システムを制御するためのユーザインターフェースは、少なくとも１つのハンドヘルドユーザインターフェースデバイス１００を含むことができ、又は少なくとも２つのハンドヘルドユーザインターフェースデバイス１００（例えば、ユーザの左手によって保持される第１のユーザインターフェースデバイス、及びユーザの右手によって保持される第２のユーザインターフェースデバイス）、３つのハンドヘルドユーザインターフェースデバイス１００、又は任意の好適な数を含むことができる。各ユーザインターフェースデバイス１００は、ロボットシステムの異なる態様又は特徴を制御するように構成することができる。例えば、ユーザの左手に保持されたユーザインターフェースデバイスは、ユーザに提供されたカメラビューの左側に表されるエンドエフェクタを制御するように構成することができ、一方で、ユーザの右手に保持されたユーザインターフェースデバイスは、カメラビューの右側に表されるエンドエフェクタを制御するように構成することができる。ユーザインターフェースデバイス１００への制御入力は、例えば、診断、外科、腹腔鏡若しくは最小侵襲外科処置、又は他のロボット処置を提供する過程の間に、ユーザコマンドとして、ユーザによって提供することができる。
いくつかの変形例では、ハンドヘルドユーザインターフェースデバイス１００は、手に保持され、自由空間で操作されるように構成された、非接地のユーザインターフェースデバイスとすることができる。例えば、ユーザインターフェースデバイス１００は、ユーザが自分の腕、手、及び／又は指を動かす際に、ユーザの指の間に保持され、ユーザによって自由に移動（例えば、並進、回転、傾斜など）するように構成することができる。追加的に又は代替的に、ハンドヘルドユーザインターフェースデバイス１００は、ユーザインターフェースデバイス１００がユーザの一部分に（例えば、ユーザの指、手、及び／若しくは腕に）直接、又はグローブ、ハンドストラップ、スリーブなどの任意の好適な機構を介して連結され得るという点で、身体接地されたユーザインターフェースデバイスとすることができる。そのような身体接地されたユーザインターフェースデバイスは、ユーザが自由空間内でユーザインターフェースデバイスを操作することを依然として可能にし得る。したがって、ユーザインターフェースデバイス１００が（固定コンソールなどに恒久的に装着又は接地されるのとは対照的に）非接地又は身体接地される変形例では、ユーザインターフェースデバイス１００は、人間工学的であり得、例えば、ユーザが、接地されたシステムの固定された性質によって邪魔されない自然な身体運動を用いて、ユーザインターフェースデバイスを制御することを可能にすることなどにより、デクテラス制御を提供することができる。
ハンドヘルドユーザインターフェースデバイス１００は、図１Ａに示すように、有線接続（例えば、ユーザインターフェースデバイス１００を外部制御システムに連結するワイヤ１５０を有する）を含むことができる。ワイヤは、例えば、ユーザインターフェースデバイス１００に電力を供給し、（例えば、追跡センサアセンブリ及び／又は以下に説明する静電容量センサ、光学センサなどの他のセンサから）センサ信号を搬送することができる。一実施例では、図２Ａに示すように、有線接続（例えば、追跡センサシステム）は、ハウジングに固定することができ、又は他の方法でＯリング２４４、エポキシなどで支持され得、これは、有線接続がハンドヘルドユーザインターフェース２００の残りの部分から係合解除するのを防止するのに役立つ。別の例として、図２Ｃに示されるように、有線接続（例えば、追跡センサシステム）は、ユーザインターフェースデバイスが操作される際に、屈曲し、かつワイヤが経験する歪みを低減するのに役立つ歪みリリーフ２４３によって、追加的に又は代替的に支持され得る。別の例として、図２Ｂに示すように、有線接続は、歪みリリーフを省略することができる。代替的に、ユーザインターフェースデバイスは、図１Ｂ（並びに図７Ａ及び図７Ｂ）に示すように無線とすることができ、かつ無線周波数信号（例えば、ＷｉＦｉ（登録商標）若しくは４００〜５００ｍｍの範囲などの短距離など）、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの他の好適な無線通信プロトコルなどの無線通信を介して、コマンド及び他の信号を伝達することができる。他の無線接続は、以下に更に説明するように、ユーザインターフェースデバイス１００上の光学マーカを検出するように構成された光学読取センサ及び／若しくはカメラ、赤外線センサ、超音波センサ、又は他の好適なセンサなどのセンサを用いて容易にすることができる。
ハウジング
ハウジング１２０は、ユーザの手に保持されるように構成することができ、一般に、ユーザが相互作用し得る把持容積を提供することができる。例えば、ハウジング１２０の少なくとも一部分は、把捉され、挟持され、丸められ、圧搾され、振盪されるか、又は他の方法でユーザの手の指の間に保持若しくは操作されるように構成することができる。
図１Ｂに示すように、いくつかの変形例では、ハウジングは、一般に少なくとも第１の部分１２０ａ及び第２の部分１２０ｂを含むことができる。ハウジングは、第１の部分１２０ａが近位に向けられ（すなわち、第１の部分１２０ａはハウジングの近位部分である）、第２の部分１２０ｂが遠位に向けられる（すなわち、第２の部分１２０ｂはハウジングの遠位部分である）ようにユーザの手に保持されるように構成することができ、別の方法としては、異なる変形例及び／又は用途では、第１の部分１２０ａ及び第２の部分１２０ｂは、それぞれ遠位及び近位に、又は他の好適な方向に向けることができる。
図１Ａ〜図１Ｃに示されるように、ハウジング１２０は、一般に丸みを帯びることができ、第１の部分１２０ａ及び第２の部分１２０ｂは、輪郭付けされているか又はテーパ状である。例えば、ハウジング１２０は、一般に卵形又は卵様形状とすることができる（例えば、第１の部分１２０ａは、より長くすることができ、第２の部分１２０ｂよりもより緩やかな輪郭又はテーパを有することができる）。ハウジング１２０は、長手方向軸を中心に半径方向に対称なプロファイルを有することができる。ハウジングは、一般に長さ（長手方向軸に沿って測定される）及び幅（長手方向軸に対して横方向に測定される）を有することができ、長さは幅よりも長い。第１及び第２の部分１２０ａ及び１２０ｂは、異なる曲率半径を有することができる。
いくつかの変形例では、ハウジング１２０は、少なくとも１つの円周リップ又は部分的な円周リップ又は隆起リング１２５を画定することができる。リップ１２５は、ユーザインターフェースデバイス１００の表面上のユーザの把持部の位置に関する触覚基準点を提供し、改善された把持部などのための摩擦非平坦表面を提供することができる。例えば、リップ１２５は、ハウジングの第１の部分１２０ａと第２の部分１２０ｂとの間に配設することができるが、代替的に、リップ１２５は、ハウジングの任意の好適な部分上に配設することができる。いくつかの変形例では、ハウジング１２０は、追加的に又は代替的に、他のテクスチャ強化部（例えば、パターンを形成する複数のリップ又は隆起面、１つ以上の陥凹溝など）を含むことができる。
ハウジング１２０は、異なる手のサイズ及び／又は形状に対してカスタマイズ又は設計され得る。例えば、ハウジング１２０は、様々な手のサイズ及び／又は形状に好適な複数のハウジングサイズから選択され得る。別の例として、ハウジング１２０は、特定のユーザの手に対して（例えば、少なくとも部分的に金型に基づいて）カスタマイズされ得る。ハウジング１２０は、周囲長、長さ、及び／又は任意の好適な寸法若しくは他の特徴において変化することができる。例えば、図１０Ａに示すユーザインターフェースデバイス１０００ａの１つの例示的な変形例に対して、図１０Ｂに示すユーザインターフェースデバイス１０００ｂは、周囲長をより広くすることができ、図１０Ｃに示すユーザインターフェースデバイス１０００ｃは、より長くすることができる。更に、異なるハウジング部分（例えば、第１の部分１２０ａ及び第２の部分１２０ｂ）は、個別に又は一緒に変化することができる。例えば、ハウジング１２０の第１の変形例及び第２の変形例は、それらの両方が同じサイズ及び形状を有する第１の部分１２０ａを有するという点で同様とし得るが、第１の変形例がより狭い第２の部分１２０ｂを有し、第２の変形例がより広い第２の部分１２０ｂを有するという点で異なり得る。別の例として、ハウジング１２０の第３の変形例は、より長い第１の部分１２０ａ及びより広い第２の部分１２０ｂを含むハウジング１２０の第４の変形例に対して、より短い第１の部分１２０ａ及びより狭い第２の部分１２０ｂを含むことができる。更に、ハウジングの外面上のテクスチャ模様は、高さ及び／又は厚さなどで変化することができる。テクスチャ模様の形状、テクスチャ模様の他の特別な構成（例えば、識別コードなど）は、いくつかの例では、ハウジングのサイズ及び／又は形状を示す特定のＳＫＵ又は部品番号に対応することができる。
図１Ｃに示すように、ハウジング１２０は、内壁１２２及び外壁１２４を含むことができる。内壁１２２は、部材１１０を受容するように構成された内腔を画定することができる。内壁１２２と外壁１２４とは協働して、内壁と外壁との間に容積１２６を画定することができ、その結果、ハウジング１２０はブラダを含む。
ハウジング１２０は適合性かつ変形可能とすることができ、ハウジングの変形はロボットシステムの制御と相関可能である（例えば、ハウジングを圧搾することは、ジョーを有するエンドエフェクタの挟持制御と相関する場合がある）。例えば、ハウジング１２０の容積１２６は、流体で充填され得る。例えば、容積１２６又はブラダは、加圧ガス（例えば、空気）、流体（例えば、シリコーン油、生理食塩水、水など）、又は半流体物質で充填され得る。追加的に又は代替的に、ハウジング１２０は、シリコーン、ラテックス、若しくは他の好適なポリマーなどの可撓性材料又は合金から少なくとも部分的に作製することができる。ハウジング材料は、好適な医療グレード材料とすることができる。更に、ハウジング材料の少なくとも一部分は（例えば、オートクレーブ、ワイプダウンなどによって）滅菌可能とすることができ、及び／又は処分を容易にするためにデバイスの残りの部分から取り外し可能とすることができる。
いくつかの変形例では、図１Ｃに示されるように、内壁１２２及び外壁１２４は、同じ一体形成されたハウジング１２０の一部とすることができるが、他の変形例では、ハウジングは、内壁１２２の少なくとも一部及び外壁１２４の少なくとも一部を形成する複数の別個に形成された部分を含むことができる。例えば、図１２に示されるように、ハウジング１２２０の１つの変形例は、内壁を形成する内側ハウジング層１２２２と、外壁を形成する外側ハウジング層１２２４と、を含むことができる。ハウジングは、内側ハウジング層１２２２の内腔内に配設され、部材（図示せず）を受容するように構成されたライナ１２２１を更に含むことができる。ライナ１２２１は、ハウジング１２２０に構造支持体を提供するための剛性又は半剛性部材（例えば、ナイロン、ポリカーボネート、又は任意の好適な材料から作製される）を含むことができる。例えば、内側ハウジング層１２２２は、ライナ１２２１を受容し（例えば、摩擦嵌合を介して）、かつそれに連結する管状部分１２２２ｔと、管状部分１２２２ｔに連結されたフレア部分１２２２ｆと、を含むことができる。フレア部分１２２２ｆは、内側ハウジング層１２２２及びライナ１２２１が協働して内側ハウジング層１２２２とライナ１２２１との間の容積を画定するように、半径方向外側に広がるか、又はフレア状になることができる。体積は、図１Ｃを参照して、上述した体積１２６と同様の方法で機能することができる。例えば、内側及び外側ハウジング層は、可撓性で柔軟な材料（例えば、シリコーン）で作製されて、内側ハウジング層１２２２の変形を可能にすることができる（例えば、以下に記載される１つ以上の静電容量圧搾センサで測定される）。内側ハウジング層１２２２の変形及び結果として生じる容積の変形は、ロボットシステムの制御に相関可能とすることができる。１つの内側ハウジング層１２２２及び１つの外側ハウジング層１２２４のみが図１２に示されているが、他の変形例では、任意の好適な数の層（例えば、３つ、４つなど）がハウジング１２２０内に含まれてもよいことを理解されたい。更に、任意の層は、一緒に接合された１つ以上の部分を含むことができる（例えば、内側ハウジング層１２２２は、フレア部分１２２２ｆから別個に形成され、かつ後で連結される管状部分１２２２ｔを含むことができる）。
図１２に示されるハウジング１２２０及びライナ１２２１の部分的アセンブリの例示的な方法は、図１３Ａ〜１３Ｄのシーケンスによって示される。図１３Ａは、ライナ１２２１を示す。図１３Ｂに示されるように、内側ハウジング層１２２２は、ライナ１２２１を通過し、図１２に示される管状部分１２２２ｔの内腔内でライナ１２２１を受容することによって、ライナ１２２１に（例えば、摩擦嵌合を介して）連結することができる。例えば、内側ハウジング層１２２２は、ライナ１２２１上を長手方向に通過又は摺動することができる。別の例として、内側ハウジング層１２２２は、内側ハウジング層１２２２が横方向に開いてライナ１２２１の少なくとも一部を包囲することを可能にする、長手方向スリット又は他の開口部を含むことができる。図１３Ｃに示すように、外側ハウジング層１２２４は、内側ハウジング層１２２２及びライナ１２２１のサブアセンブリを包囲することができる。最後に、図１３Ｄに示すように、カラー１２２７は、外側ハウジング層１２２４を内側ハウジング層１２２２及びライナ１２２１のサブアセンブリに固定することができる（例えば、外側ハウジング層１２２４が滑り落ちるのを防止するのに役立つ）。カラー１２２７は、例えば、図１２の断面詳細に示されるように、ライナ１２２１にねじ係合し、カラー１２２７とライナ１２２１との間の外側ハウジング層１２２４の端部を圧縮することができる。代替的に、カラー１２２７は、スナップ嵌め又は他の好適な方法を介して、外側ハウジング層１２２４を内側ハウジング層１２２２及び／又はライナ１２２１に係合及び固定することができる。
部材
図１Ｃに示すように、ユーザインターフェースデバイス１００は、少なくとも１つの部材１１０を含むことができる。部材は、一般に、円形の断面形状を有することができる。部材１１０は、部材１１０上又は部材１１０内に配設された追跡センサシステムが、回転（例えば、ロール、ピッチ、若しくはヨー）によるデバイスの配向の変化と、並進又は変位によるデバイスの絶対位置の変化との間をより容易かつ正確に区別することができるように、ハウジング１２０内の中心長手方向軸に沿って（例えば、ハウジング１２０が半径方向に対称である変形例では、回転軸に沿って）配設することができる。代替的に、他の変形例では、部材１１０は、回転軸から部材１１０の任意のオフセットに対する好適な補償を伴って、ハウジング１２０の任意の好適な部分に含まれるか、又は配設することができる。部材１１０は、ハウジング１２０の長さに実質的に沿って、又はハウジング１２０の長さの任意の好適な部分に沿って延在することができる。
いくつかの変形例では、部材１１０は、様々な電子機器及び／又は他の構成要素を受容するように構成された内腔又は他の内部容積を含むことができる。例えば、内部容積は、以下に更に詳細に記載される１つ以上のセンサを有する少なくとも１つのプリント回路基板１６０（ＰＣＢ）を含むことができる。別の例として、図２Ａに示すように、電池２８２は、ＰＣＢ及びユーザインターフェースデバイス１１０内の他の電気的構成要素に電力を供給するために、内部容積内に配設することができる。電池２８２は、モータ２８０に隣接して示されているが、電池は、代替的に、ハウジング内の任意の好適な位置に配置することができる。更に、様々な電子機器及び／又は他の構成要素は、部材１１０の内部容積の外側に配設することができる。例えば、図２Ａ〜図２Ｃを参照して以下で更に説明するように、１つ以上の近接センサ（例えば、光学センサ）は、部材１１０の外側表面上に配設することができる。別の例として、図３Ａ〜図３Ｃを参照して以下で更に説明するように、１つ以上の静電容量センサは、部材１１０の外側表面上に配設することができる。
いくつかの変形例では、ユーザインターフェースデバイスは、少なくとも１つのモータを含むことができる。例えば、図１Ｃに示すように、モータ１８０は、部材１１０の内部容積内に少なくとも部分的に配設された部材１１０の第１の端部に配設することができる。同様に、図２Ａに示すように、モータ２８０は、部材２１０の第１の端部に配設することができる。しかしながら、モータは、部材１１０内又はその周囲の任意の好適な位置に配置されてもよい。モータ１８０は、回転モータ、直線運動モータ、又は他の好適な振動又は他の触覚フィードバックモータを含むことができる。モータ１８０は、触覚フィードバックの形態でユーザに触覚フィードバックを提供するように制御することができる。例えば、コントローラは、トリガ事象に応答してモータ１８０を作動させて、その事象の発生をユーザに伝達することができる。異なるパターン（例えば、デューティサイクル、不規則的なオンオフサイクルのパターン、速度など）は、ユーザに異なる事象を示すことができる。ユーザへの触覚フィードバックをトリガする事象の例としては、エンドエフェクタの作動（例えば、焼灼ツールの発射）、ユーザインターフェースデバイスの通信の損失（例えば、電力損失、追跡可能なワークスペースの外側のユーザインターフェースデバイスの移動などに起因する）、較正された又は既知の基準フレームに対するユーザインターフェースデバイスの位置ずれ、ロボットシステムの構成要素間（例えば、ロボットアーム間）の潜在的な衝突の検出などが挙げられる。
更に、オーディオ（ユーザインターフェースデバイス若しくはユーザコンソールの他の態様から発せられたトーン、警告など）などの他のフィードバックキュー、及び／又は視覚（例えば、ＬＥＤ若しくは他のディスプレイを介してユーザインターフェースデバイスから放射された光）などの他のフィードバックキューを追加的に又は代替的に使用して、特定の事象についての情報をユーザに伝達することができる。例えば、ユーザインターフェースデバイスは、１つ以上のＬＥＤ（例えば、ＲＧＢ、白色、他の好適な色など）を含むことができ、これらは、異なるタイミング又は空間パターンで、単独で又は組み合わせて照明して、異なる誤差コード又は他の情報を示すことができる。
いくつかの変形例では、別個の部材１１０は、ユーザインターフェースデバイスから省略することができる。これらの変形例において、本明細書で部材１１０に含まれるものとして本明細書に記載される追跡センサシステム、モータ、センサ電子機器は、代替的に、ハウジングのライナ部材（例えば、図１２に示されるようなライナ１２２１）部分内に収容され得る。
追跡センサシステム
図２Ａに示すように、ユーザインターフェースデバイスは、自由空間内のユーザインターフェースデバイスの位置及び／又は配向を検出するように構成された追跡センサシステム２４０を含むことができる。例えば、追跡センサシステム２４０は、ユーザインターフェースデバイスの物理的変位（例えば、ＸＹＺ空間又は他の好適な座標系内）、ロール、ピッチ、及びヨーを含む、最大６自由度を測定することが可能である磁気追跡プローブ２４２を含むことができる。好適な磁気追跡プローブ又は他のセンサは、当業者に既知である。追跡プローブ２４２は、図２Ａに示すように、部材２１０の内部容積内、又はユーザインターフェースデバイスの部材若しくはハウジング上の任意の好適な位置内など、部材２１０内に配設することができる。
追跡センサシステム２４０は、ユーザインターフェースデバイスの位置及び／又は配向を追跡するための他の種類のセンサを追加的に又は代替的に含むことができる。例えば、追跡センサシステム２４０は、１つ以上のジャイロスコープ、１つ以上の加速度計、及び／又は１つ以上の磁力計を含むことができる。そのようなセンサの一部又は全ては、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）の一部とすることができる。これら及び他の好適なセンサは、図２Ａに示すように、部材２１０内のＰＣＢ２６０上に、又はユーザインターフェースデバイスの部材若しくはハウジング上の任意の好適な位置に配設することができる。磁気追跡プローブ２４２及びＩＭＵなどの複数のセンサからの読み取り値を使用して、ユーザインターフェースデバイスの位置及び／又は配向の追跡を改善することができる。例えば、追跡プローブ２４２及びＩＭＵからのセンサ読み取り値は、冗長性目的で使用することができ、どちらかが失敗するか、又はそうでなければ信頼できない（例えば、後述のように、信号の干渉により）場合に、互いを裏付ける、及び／又はバックアップ追跡機能を提供する。別の例として、追跡プローブ２４２及び／又はＩＭＵからのセンサ読み取り値を組み合わせて（例えば、平均化）、センサからの信号読み取り値の全体的な品質を改善することができる。
図２Ａに示すように、いくつかの変形例では、ユーザインターフェースデバイスは、追跡センサシステム２４０（例えば、磁気追跡プローブ２４２）の少なくとも一部分との干渉を引き起こし、ユーザインターフェースデバイスの位置及び／又は配向の不正確な判定をもたらし得るモータ２８０などの電気的構成要素を含む場合がある。そのような変形例では、ユーザインターフェースデバイスは、様々な方法で干渉を考慮することができる。例えば、モータ２８０及び／又は任意の他の構成要素の作動によって引き起こされる干渉によって潜在的に悪影響を受ける信号を無視するために、追跡プローブ２４２からのセンサ読み取り値は、モータ２８０が作動された後の所定の時間窓に対して無視することができる。この時間窓の間、干渉（例えば、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計などから）影響を受けない１つ以上の他のセンサからの測定値は、ユーザインターフェースデバイスの位置及び／又は配向を追跡するために、代わりに使用され得る。別の例として、信号干渉を補償するために、モータ２８０又は他の構成要素の作動によって引き起こされる干渉の所定のモデルに基づいて、センサ読み取りに好適なオフセット及び／又は因子が適用され得る。
他のセンサ
いくつかの変形例では、ユーザインターフェースデバイスは、様々な種類のユーザ制御入力及び／又は他の状態を検出するための１つ以上のセンサを含むことができる。例えば、１つ以上のセンサは、ロボットアーム、エンドエフェクタ、グラフィカルユーザインターフェースのナビゲーションなどのロボットシステムの制御に相関可能であり得る、ユーザインターフェースデバイスの把持又は圧搾、ジェスチャ（例えば、スワイプ）、ユーザからの切断（例えば、ユーザインターフェースデバイスの落下）などを検出するように構成することができる。
圧搾センサ
屈曲アームを有する近接センサ
１つの変形例では、図２Ａ〜図２Ｃに示されるように、ユーザインターフェースデバイス２００は、ハウジングの変形を検出するように構成された近接センサ２７０の形態の少なくとも１つの把持又は圧搾センサを含むことができ、ハウジングの検出された変形は、ロボットシステムの制御と相関可能とすることができる。図２Ａに示すように、近接センサ２７０は、部材２１０内に配設され、ハウジング２２０の変形に応じて屈曲するように構成された可撓性部材又はアーム２７２と共に使用することができる。アーム２７２は、第１の端部２７２ａ（例えば、近位端）及び第２の端部２７２ｂ（例えば、遠位端）を有することができる。第１の端部２７２ａは、機械的干渉、エポキシ、又は他の好適な取り付け方法などで、部材２１０に固定することができる。第２の端部２７２ｂ及び第２の端部２７２ｂ上に配設されたブロック２７４は、アーム２７２の撓みを伴う第１の端部２７２ａに対して自由に移動することができる。
ユーザがハウジング２２０を把持又は圧搾すると、圧力が増加してハウジングの内壁２２２が変形する。ハウジングの内壁２２２が変形すると、内壁２２２はブロック２７４を変位させ、アーム２７２を偏向させる。ブロック２７４と反対側のＰＣＢ２６０上に配設することができる近接センサ２７０は、ブロック２７２に対する近接度（又は距離の変化）を測定することによって、ハウジングの変形を検出するように構成することができる。アーム２７２の屈曲度に関連するハウジングのこの変形は、エンドエフェクタ（例えば、開閉ジョー）又はロボットシステムの他の好適な制御（例えば、グラフィカルユーザインターフェース上の要素の選択）の動作に相関可能とすることができる。
ハウジングの変形と近接センサ測定との間の関係は、１つ以上の様々な方法でアーム２７２の偏向を調整することによって較正され得る。例えば、アーム２７２の偏向は、材料の種類（例えば、鋼、アルミニウム）、長さ、厚さ、断面形状、及び／又はアーム２７２の他の特徴を選択することによって調整することができる。別の例として、調整されたばねは、アームの屈曲に抵抗するためにアームに（例えば、近位端２７２ａで）連結され得る。更に別の例として、図２Ｂ及び図２Ｃに示されるように、いくつかの変形例では、ハウジングの内壁２２２は、より薄い部分２２３がハウジングを圧搾するユーザに応じてより容易に変形する（及びより撓みを引き起こす）ように、ブロック２７４と位置合わせされたより薄い部分２２３を含むことができる。同様に、内壁２２２の部分２２３は、ユーザがハウジングを圧搾することに応じて、より厚い部分があまり容易に変形しない（及び撓みがより少ない）ように、より厚く作製され得る。更に別の例として、ユーザがハウジングを圧搾したことに応じて、ブラダ又は内部容積２２６内の圧力の量を増加又は減少させてハウジングの変形量を変化させることができる。
１つのアーム２７２及び近接センサ２７２の構成のみが図２Ａ〜図２Ｃに示されているが、複数のアーム２７２及び近接センサ２７２がユーザインターフェースデバイス内に含まれてもよいことを理解されたい。例えば、２つ、３つ、又は任意の好適な数のアーム及びセンサ構成が、部材２１０の周囲に分散され得る。アーム及びセンサ構成は、部材２１０の周囲で、及び／又は部材２１０に沿って任意の好適なパターンで、長手方向に均等に又は不均等に分散され得る。複数のアーム及びセンサ構成を含めることは、例えば、把持又は圧搾の位置を検出する際により多くの解像度を提供することができる（例えば、ハウジングの近位端の圧搾とハウジングの遠位端の圧搾との間を区別するため）。
追加的に又は代替的に、近接センサ２７０は、ユーザがハウジングを圧搾することに応答してハウジング（又は内壁２２２に連結された他の要素）の内壁２２２への近接度（又は距離の変化）を検出することによって、ハウジング２１０の変形を直接測定するために使用することができる。
近接センサ２７０は、ハウジングのアーム２７２、ブロック２７１及び／又は内壁２２２への近接度又は距離の変化を検出するための任意の好適な種類の近接センサを含むことができる。例えば、近接センサ２７０は、戻り電磁放射線（例えば、赤外線）を放射及び／又は検出する光学センサを含むことができる。他の実施例では、近接センサ２７０は、静電容量センサ、超音波センサ、磁気センサ、誘導センサ、又は他の好適な種類の近接センサを含むことができる。
静電容量センサ
いくつかの変形例では、ユーザインターフェースデバイスは、１つ以上の静電容量センサを含む少なくとも１つの圧搾センサを含むことができる。例えば、図３Ａ〜図３Ｃに示されるような１つの変形例では、ユーザインターフェースデバイス３００は、ハウジングとハウジングを保持するユーザの手との間の相互作用を検出するように構成された静電容量センサ３７０を含む、少なくとも１つの圧搾センサを含むことができる。例えば、静電容量センサ３７０は、部材３１０の外部表面上に配設され、かつハウジング及び部材３１０を保持する（導電性表面としての）ユーザの手の間の近接度（又は距離の変化）を測定することによって、手に基づくハウジングの圧搾を検出するように構成されたセンサパッド３７２を含むことができる。代替的に、センサパッド３７２は、ハウジング３１０の内壁上又はユーザインターフェースデバイス内の他の好適な固定基準点上に配設することができる。
図３Ｂに示すように、センサパッド３７２は、部材３１０の外部表面の周囲に巻き付くことができ、部材３１０内のスロットを通過して、部材３１０内に配設されたＰＣＢ３６０に連結する端子端部を有することができる。図４Ａ及び図４Ｂは、図３Ａ〜図３Ｃに示されるセンサパッド３７２と同様の静電容量センサパッド５２０の例を示す。静電容量センサパッド５２０は、例えば、１つ以上の別個の導電性領域５２２を有するフレックス回路を含むことができる。導電性領域５２２は、静電容量センサパッド５２０が図４Ｃに示されるように部材５１０の周囲に巻き付けられるとき、導電性領域５２２が部材５１０の周囲のリングとして円周方向に配置されるように、静電容量センサパッド５７０の幅に沿って配置することができる。
図４Ａ及び図４Ｂに示される静電容量センサパッド５２０の例では、静電容量センサパッド５２０は、６つの別個の領域５２２を含むことができる。しかしながら、静電容量センサパッド５２０は、６つ未満の領域（例えば、２つ、３つ、４つ、若しくは５つ）、又は６つを超える領域（例えば、７、８、９、１０など）を含んでもよいことを理解されたい。更に、静電容量センサパッド５２０とユーザの手との間の近接度に基づいてハウジングの圧搾を検出する目的で、静電容量センサパッド５２０が、部材５１０の周囲に完全に又は部分的に周囲方向に延在する（例えば、ユーザがハウジングを把捉する可能性がある下にある好適な位置のセットまで延在する）１つの領域５２２のみを含むことで十分であり得る。
領域５２２は、任意の好適な形状及び構成を有することができる。例えば、図４Ａに示すように、領域５２２の形状は、一般に、指先のインプリント輪郭又はパターンに近似することができる。別の例として、図４Ｂに示すように、領域５２２の形状は山形パターンを有することができる。しかしながら、領域５２２の一部又は全部は、矩形、円形、平行四辺形、湾曲、又は他の好適な形状であってもよい。更に、領域５２２は、図４Ａ及び図４Ｂでは一直線の配列として示されているが、他の実施例では、領域５２２は、任意の好適なサイズの任意の他の好適な直線配列、又は任意の他の好適なパターン若しくは構成で配置することができる。
いくつかの変形例では、静電容量センサ３７０を有するユーザインターフェースデバイス３００は、特定のユーザに対する静電容量検出を較正するための較正ルーチンを組み込むことができる。異なるユーザは、異なるサイズの手を有し得、その結果、ハウジングに接触する皮膚表面積の異なるベースラインレベルをもたらす。その結果、異なるユーザは、静電容量センサパッド３７０から同じ信号レベルを生成するために、異なる量の力及び／又は変形／変位を適用する必要がある場合がある。較正なしでは、異なるユーザは、同じ効果又は制御入力を生成するために、異なる量の力を適用する必要がある場合がある。較正ルーチンの一例としては、ユーザが所定の基準量の力でハウジングを圧搾するときに生成される信号レベルを記録することと、その力と結果として生じる信号レベルとの間の関係を使用して、その特定のユーザに対する（例えば、エンドエフェクタを作動させるための）入力を制御する信号レベルを制御することと、を含むことができる。しかしながら、個々のユーザ間の差異を補償する他の好適な較正ルーチンが、追加的に又は代替的に使用されてもよい。
一部の変形例では、静電容量センサ３７０間の静電容量の変化は、複数の所定の閾値と比較することができる。例えば、静電容量の変化が第１のより低い閾値を超える場合、これは、ユーザがハウジングを軽く圧搾したことを示すことができ、この光圧搾動作はロボット外科システムのための第１のユーザコマンドに相関することができる。別の例として、静電容量の変化が第２のより高い閾値を超える場合、これは、ユーザがハウジングをより重く圧搾したことを示すことができ、このより重い圧搾動作は、ロボット外科システムのための第２のユーザコマンドに相関することができる。
測定された静電容量の変化及び／又は測定された静電容量の変化の持続時間は、追加的に及び／又は代替的に、特定のユーザコマンドのシーケンスと相関させることができる。例えば、２つ（以上）の連続して検出される圧搾は、特定のユーザコマンドに対する「ダブルクリック」動作と同様に解釈され得る。別の例として、周期的に連続して検出される圧搾（例えば、長い、短い、長い）は、別のユーザコマンドとして解釈することができる。
別の例示的な変形例では、図１４Ａ〜図１４Ｃに示されるように、ユーザインターフェースデバイス１４００は、ユーザの手がハウジングと相互作用する結果として、ハウジング１４２０の２つの層状部分間の相互作用を検出するように構成された静電容量センサ１４３０を含む、少なくとも１つの圧搾センサを含むことができる。図１２に示されるハウジング１２２０と同様に、ハウジング１４２０は、内側ハウジング層１４２２及び外側ハウジング層１４２４を含むことができる。内側ハウジング層１４２２は、ライナ１４２１（又は代替的に、図１Ｃを参照して上述した部材１１０と同様の部材）の上に配設され、ライナ１４２１（又は他の部材）と協働して、ライナ１４２１の外側表面と内側ハウジング層１４２２の内側表面との間に変形可能な容積を形成することができる。静電容量センサ１４３０は、静電容量センサ１４３０が、第１の導電性表面と第２の導電性表面との間の近接度を測定することによって、ハウジングの圧搾を検出するように構成され得るように、第１の導電性表面（又は電極）及び第２の導電性表面（又は電極）を含むことができる。例えば、図１４Ｃに示すように、静電容量センサ１４３０は、ライナ１４２１の表面上に配設された第１の導電性表面１４３２（例えば、電極）と、第１及び第２の導電性表面１４３２及び１４３４が互いに対向するように、内側ハウジング層１４２２上に配設された第２の導電性表面１４３４（例えば、電極）と、を含むことができる。第１の導電性表面１４３２は接地電極とすることができ、第２の導電性表面１４３４は、静電容量信号を提供するための活性「グリッパ」電極とすることができ、又はその逆とすることができる。ライナ１４２１と内側ハウジング層１４２２との間の距離は、第１の導電性表面１４３２と第２の導電性表面１４３４との間の静電容量に基づいて測定することができる。一般に、ハウジング１４２０が（例えば、ユーザインターフェースデバイス１４００を保持するユーザの手によって）圧搾されるとき、内側ハウジング層１４２２は、ライナ１４２１に向かって圧縮され得、それによって第１及び第２の導電性表面１４３２及び１４３４は互いに向かって移動する。第１の導電性表面１４３２と第２の導電性表面１４３４との間の測定された距離は、ハウジング１４２０上のユーザによって付与される圧搾の量に比例することができる。したがって、ハウジング１４２０を圧搾するユーザ動作は、第１の導電性表面１４３２と第２の導電性表面１４３４との間で測定された静電容量の変化をもたらすることができる。静電容量の変化が所定の閾値を超えると、この静電容量の変化は、ユーザがハウジングを圧搾したことを示すことができ、この動作はロボット外科システムの特定のユーザコマンドに相関することができる。
静電容量センサ３７０について上述したものと同様に、一部の変形例では、第１の導電性表面１４３２と第２の導電性表面１４３４との間の静電容量の変化は、複数の所定の閾値と比較され得る。測定された静電容量の変化及び／又は測定された静電容量の変化の持続時間は、追加的に及び／又は代替的に、特定のユーザコマンドのシーケンスと相関させることができる。
いくつかの変形例では、第１の導電性表面１４３２は、導電性パッド、導電性テープ、導電性布地、又は銅、銀、セラミック、若しくは他の好適な導電性材料を含む他の好適な表面を含むことができる。第１の導電性表面１４３２は、ライナ１４２１（又は上述の部材１１０と同様のものなどの他の部材）の周囲の少なくとも一部の周囲に巻き付けることができる。第１の導電性表面１４３２は、いくつかの変形例では、第２の導電性表面１４３４に面する単一の導電性領域を含むことができる。単一の導電性領域は、例えば、ユーザが親指と２本の指との間でハウジング１４２０を圧搾するときに通常屈曲するハウジング１４２０の一部分に対向する部材１４１０の領域上に配置することができる。例えば、単一の導電性領域と第２の導電性表面１４３４との間の静電容量の変化は、圧搾ユーザコマンドに相関させることができる。他の変形例では、第１の導電性表面１４３２は、部材１４１０の周囲に、及び／又は部材１４１０に沿って軸方向に配置された複数の別個の導電性領域を含むことができる。複数の導電性領域は、例えば、異なるジェスチャに相関し得る静電容量値の空間解像度を提供することができる。例えば、（例えば、部材１４１０の遠位端に向かって）第１の導電性表面１４３２の第１の導電性領域と、（例えば、ユーザが第１の導電性領域の上に重なるハウジングの部分を圧搾する結果としての）第２の導電性表面１４３４との間で測定された静電容量の変化は、第１のユーザコマンドに相関させることができる。同様に、（例えば、部材１４１０の近位端に向かって）第１の導電性表面１４３２の第２の導電性領域と、（例えば、ユーザが第２の導電性領域の上に重なるハウジングの部分を圧搾する結果としての）第２の導電性表面１４３４との間で測定された静電容量の変化は、第２のユーザコマンドに相関させることができる。更に、いくつかの変形例では、静電容量の変化の位置は、上述の静電容量の変化のタイミング及び／又は持続時間と組み合わせて分析することができ、その結果、ハウジングの異なる種類の圧搾を、異なるユーザコマンドに相関させることができる。
第１の導電性表面１４３２と同様に、第２の導電性表面１４３４は、導電性パッド、導電性テープ、導電性布地、又は銅、銀、セラミック、若しくは他の好適な導電性材料を含む他の好適な表面を含むことができる。いくつかの変形例では、第２の導電性表面１４３４は、可撓性かつ柔軟であり得、その結果、第２の導電性表面１４３４が図１４Ｃに示されるように内側ハウジング層１４２２に連結されると、第２の導電性表面１４３４は、ハウジングが圧搾されたときに内側ハウジング層１４２２と共に移動することができる。例えば、第２の導電性表面は、内側ハウジング層１４２２に連結された（例えば、接着裏材を介して）導電性銀コーティングされた布地を含むことができる。第２の導電性表面１４３４は、第１の導電性表面１４３２に面する内側ハウジング層１４２２の内側表面の少なくとも一部に沿って配設することができる。第１の導電性表面１４３２と同様に、第２の導電性表面１４３４は、第２の導電性表面１４３４に面する単一の導電性領域（例えば、内側ハウジング層１４２２の周囲に配設された内側リング）を含むことができる。単一の導電性領域は、例えば、ユーザが親指と２本の指との間でハウジング１４２０を圧搾するときに通常屈曲するハウジング１４２０の領域に配置することができる。例えば、単一の導電性領域と第１の導電性表面１４３４との間の静電容量の変化は、圧搾ユーザコマンドに相関させることができる。他の変形例では、第２の導電性表面１４３４は、内側ハウジング層１４２２の周囲及び／又は長手方向に周囲方向に配置された複数の別個の導電性領域を含むことができる。複数の導電性領域は、例えば、第１の導電性表面１４３２内の複数の導電領域について上述したものと同様に、異なるジェスチャに相関し得る静電容量値における空間解像度を提供する導電性領域とすることができる。
ジェスチャ検出センサ
いくつかの変形例では、ユーザインターフェースデバイスは、ハウジングとハウジングを保持するユーザの手との間の相互作用を検出するように構成された静電容量センサの形態の１つ以上のジェスチャ検出センサを含むことができる。例えば、静電容量センサを使用して、スワイプ、タッピング、タッピング及び保持、ダブルクリックなどのジェスチャを検出することができる。ジェスチャは、例えば、グラフィカルユーザインターフェースをナビゲート（例えば、異なる画面をナビゲートし、アイテムの選択又は確認を示すなど）するために使用することができる。追加的に又は代替的に、ジェスチャは、ロボットシステムの異なる態様の制御を切り替える（例えば、ロボットアームの制御とエンドエフェクタの制御との間の区別、又はエンドエフェクタの制御とグラフィカルユーザインターフェースとの間の区別など）などの指クラッチとして使用することができる。
例えば、図３Ａ〜図３Ｃに示されるように、ハウジングの圧搾を検出することに関して上述した静電容量センサ３７０は、ジェスチャを検出するために追加的に又は代替的に使用することができる。したがって、図４Ａ及び図４Ｂを参照して上述したように、異なる区域にわたるジェスチャの検出を可能にするために、１つ以上の別個の導電性領域５２２を有する静電容量センサ５２０は、空間解像度を有する静電容量検出を提供するように構成することができる。例えば、図５に示す例示的な実例の把持部に示されるように、ハウジングは、導電領域５２２の下にある少なくとも１つのジェスチャタッチ領域４２２（破線境界線によって示される）を含むことができる。この実施例では、ユーザの人差し指は、ジェスチャタッチ領域４２２の表面に接触してジェスチャすることができ、ジェスチャタッチ領域４２２の下の部材上の導電性領域５２２は、ユーザの人差し指による接触を検出することができる。アルゴリズムは、異なるジェスチャとして、導電性領域５２２からの信号を（例えば、接触の数、接点の位置、接触のタイミングなどに基づいて）解釈することができる。タップアンドホールドジェスチャは、いくつかの変形例では、指クラッチ機構として解釈することができる。追加的に又は代替的に、静電容量センサ５２０の他の部分は、別個の導電性領域を含み、他のジェスチャ検出領域を提供することができる。
いくつかの変形例では、図１４Ｃ及び図１４Ｄに示されるように、ユーザインターフェースデバイスは、（例えば、上述の静電容量センサ１４３０と同様に）圧搾を検出し、ジェスチャを検出するための、別個の静電容量センサを含むことができる。例えば、ハウジングの圧搾を検出するための上記の第１及び第２の導電性表面１４３２及び１４３４（例えば、接地電極及びグリッパ電極）に加えて、ユーザインターフェースデバイスは、ハウジング１４２０の表面上でユーザによって行われたジェスチャを検出するように構成された、ジェスチャ追跡センサ１４５０内の第３の導電性表面１４５２（例えば、「タッチ」電極）を更に含むことができる。
図１４Ｄは、静電容量圧搾センサ１４３０及び静電容量ジェスチャ追跡センサ１４５０の両方を含む、例示的なハウジングの一部分の詳細な概略図である。圧搾センサ１４３０は、ライナ１４２１に連結された第１の導電性表面１４３２（例えば、接地電極）と、上記のように内側ハウジング層１４２２の内側表面に連結された第２の導電性表面１４３４（例えば、グリッパ電極）と、を含むことができる。ユーザの手が、垂直矢印によって表されるようにハウジングを圧搾すると、ユーザの指Ｆは、内側ハウジング層１４２２（及びハウジングの他の部分）をライナ１４２１に向かって圧縮することができ、それによって、上述のように、第１の導電性表面１４３２と第２の導電性表面１４３４との間の距離を変化させることができる。加えて、静電容量ジェスチャ追跡センサ１４５０は、内側ハウジング層１４２２と外側ハウジング層１４２４との間に配設された第３の導電性表面１４５２を含むことができる。第３の導電性表面１４５２（例えば、タッチ電極）は、ハウジングのユーザの手による接触の数、位置、タイミング、などに基づいて静電容量を検出するための、上述の静電容量センサ３７０と同様の１つ以上の別個の導電性領域を含むことができる。ユーザの手が水平矢印によって表されるようにジェスチャを実行するとき、ユーザの指Ｆは、外側ハウジング層１４２４の表面を横切って移動し、第３の導電性表面１４５２上の別個の導電性領域のうちの１つ以上によって測定される静電容量の変化を引き起こすことができる。したがって、そのような変化は、上述のように、１つ以上の様々なユーザコマンドに解釈及び相関させることができる。
ハウジングは、内側ハウジング層１４２２の外側表面上に配設された少なくとも１つのシールド層１４４２を更に含むことができる。シールド層は、圧搾センサ１４３０の導電性表面１４３２及び１４３４からの電磁干渉に対して、ジェスチャ追跡センサ１４５０の導電性表面１４５２を保護することができる。シールド層１４４２は、第２の導電性表面１４３４と第３の導電性表面１４５２との間に配設することができる（例えば、内側ハウジング層１４２２に連結される）。追加的に又は代替的に、ハウジングは、圧搾センサ１４３０の導電性表面１４３２及び１４３４からの導電性又は電気信号に対して、ジェスチャ追跡センサ１４５０の導電性表面１４５２を保護するための少なくとも１つの絶縁層１４４４を更に含むことができる。絶縁層１４４４は、第２の導電性表面１４３４と第３の導電性表面１４５２との間に配設することができる（例えば、シールド層１４４２に連結される）。絶縁層１４４４は、例えば、フォーム、プラスチック、又は低導電性を有する任意の好適な材料を含むことができる。いくつかの変形例では、ハウジングは、１つの複合層内で組み合わされた絶縁材料及びシールド材料を含むことができる。更に、シールド及び絶縁層は、第２の導電性表面１４３４と第３の導電性表面１４５２との間の特定の順序で示されているが、それらの層状構成は、図１４Ｄに示されるものとは逆となってもよいことを理解されたい。
代替的に、ユーザインターフェースデバイスは、静電容量圧搾センサ１４３０を省略することができる（例えば、本明細書に記載されるものなどの別の好適な圧搾センサを含むか、又は圧搾センサを省略する）が、ジェスチャを検出するためのタッチ電極としての導電性表面１４５２を依然として含むことができる。
温度センサ
いくつかの変形例では、ユーザインターフェースデバイスは、１つ以上の温度センサを含むことができる。１つの変形例では、１つ以上の温度センサは、ユーザの温度を検出するように構成することができる。例えば、図５に示すように、温度センサ４２６は、ハウジング４２０の外部表面上に配置することができ、ユーザの指の接触に基づいてユーザの温度を測定するように構成することができる。ユーザの温度は、ユーザの応力レベルの指標として使用することができる。ユーザの温度が閾値レベルを超えて上昇した場合、ユーザインターフェースデバイスは、警告システムを介して（例えば、コントローラを介して）ユーザに危険を示すことができ、ユーザにロボットシステムの動作を中断するように促すことができる。追加的に又は代替的に、異なる温度を有する異なるユーザが静電容量センサパッド３７２から同じ信号レベルを生成するために異なる量の力を印加する必要があり得るため、ユーザの温度は、静電容量センサ３７０について上述したものと同様の較正ルーチンのためのデータを提供するために使用することができる。
別の変形例では、１つ以上の温度センサは、ユーザインターフェースデバイス内の温度及び／又は周囲温度を検出するように構成することができる。例えば、温度センサは、部材内のＰＣＢ（例えば、図２Ａ及び図２Ｂに示されるＰＣＢ２６０、図３Ａ〜図３Ｃに示されるＰＣＢ３６０）上に配設することができる。ユーザインターフェースデバイス内の温度及び／又は周囲温度は、処置の最初の較正ルーチンの一部として、及び／又は処置全体にわたって動的に、静電容量センサ及び他のセンサ測定におけるドリフトを補正又は補償するために使用することができる。
落下センサ
いくつかの変形例では、ユーザインターフェースデバイスは、ユーザインターフェースデバイスとロボットシステムの制御との間の通信の中断をトリガするために、ユーザの手がユーザインターフェースデバイスから切り離されたときを判定するように構成された１つ以上の落下検出センサを含むことができ、それによって、ロボットシステムへの不注意又は意図しないコマンドを回避する。
１つの変形例では、落下検出センサは、図３Ａ〜図３Ｃを参照して上述した静電容量センサ３７０及び／又は図１４Ａ〜１４Ｄを参照して説明された静電容量センサ１４３０及び静電容量センサ１４５０のいずれかと同様の静電容量センサを含むことができる。そのような（例えば、ハウジング及び／又はハウジング上のジェスチャの圧搾を検出するための）静電容量センサは、ユーザがもはやユーザインターフェースデバイスを保持していないときを検出するために、追加的に又は代替的に使用することができる。例えば、静電容量領域５２２は、所定の閾値を下回る静電容量の急激な低下によりユーザの指がもはやハウジングに近接していないときを検出するために使用することができる。
別の変形例では、落下検出センサは、個々のセンサであっても、ＩＭＵの一部として組み込まれ得る、少なくとも１つの加速度計及び／又は少なくとも１つのジャイロスコープを含むことができる。加速度計及び／又はジャイロスコープは、ユーザがもはやユーザインターフェースデバイスを保持しておらず、その後、ユーザインターフェースデバイスが下方に落とされるときの重力による突然の下方への落下を検出するように構成することができる。
別の変形例では、ユーザインターフェースデバイスの追跡センサシステム（例えば、図１Ｃに示す追跡センサシステム１４０、図２Ａに示す追跡センサシステム２４０、図３Ａに示す追跡センサシステム３４０など）を、落下検出センサとして使用することができる。例えば、加速度計及び／又はジャイロスコープのように、追跡センサシステム１４０は、ユーザがもはやユーザインターフェースデバイスを保持していないときの重力による突然の下方への落下を検出することができる。同様に、他の変形例では、任意の他の好適な追跡センサ（例えば、アダプタに取り付けられたものなどの光学マーカを含む光学追跡）を使用して、ユーザがユーザインターフェースデバイスを落下させることから生じる下方への落下を検出することができる。
上述の落下検出センサのうちの任意の１つ以上は、単独で、又は任意の好適な方法で組み合わせて使用することができる。例えば、複数の落下検出センサ（例えば、静電容量センサ、ＩＭＵ、及び追跡センサシステムの組み合わせ）を使用して、ユーザがユーザインターフェースデバイスを落下させたかどうかを確認するのに役立つ冗長性を提供することができる。
アダプタ
一般に、いくつかの変形例では、図６Ａに示すように、ロボットシステムを制御するためのハンドヘルドユーザインターフェースデバイス６００は、第１の端部６１２（例えば、近位端）と、第２の端部６１４（例えば、遠位端）と、を有する、部材６１０を含むことができ、第１の端部及び／又は第２の端部は、着脱可能なアダプタに連結するように構成された係合機構を含む。上記の変形例と同様に、ユーザインターフェースデバイス６００は、部材６１０の周囲に少なくとも部分的に配設され、ユーザの手に保持されるように構成されたハウジング６２０と、デバイスの少なくとも一部分の位置及び／又は配向を検出するための追跡プローブ６４２及び／又は他のセンサを含む追跡センサシステムと、を含むことができる。着脱可能なアダプタは、他の種類の着脱可能なアダプタと交換可能とすることができ、それによって、様々な組み合わせにおける異なるフォームファクタ、異なる機能的特徴、及び／又は異なる追跡技術などのユーザインターフェースデバイスの複数の構成を可能にするモジュール設計を容易にする。着脱可能なアダプタの例は、図６Ａ〜図６Ｃ、図７Ａ〜図７Ｃ、図８Ａ〜図８ＤＤ、図９Ａ〜図９Ｃ、及び図１１Ａ〜図１１Ｂに関連して以下に記載される。
図６Ａに示すように、部材６１０上の係合機構は、着脱可能なアダプタ上のねじ付きインターフェースに連結するように構成されたねじ山を含むことができる。より具体的には、部材６１０の第１の端部６１２は、第１の係合機構（例えば、近位係合機構）を含むことができ、部材６１０の第２の端部６１４は、第２の係合機構（例えば、遠位係合機構）を含むことができる。第１の係合機構は、第１のアダプタ６３０ａ（例えば、近位アダプタ）のねじ山６３４ａと係合するように構成されたねじ山６１６ａを含むことができ、それによってアダプタ６３０ａを部材６１０に取り外し可能に連結する。同様に、第２の係合機構は、第２のアダプタ６３０ｂ（例えば、遠位アダプタ）のねじ山６３４ｂと係合するように構成されたねじ山６１６ｂを含むことができる。更に、第１のアダプタ６３０ａ及び第２のアダプタ６３０ｂを部材６１０に連結することは、第１のアダプタ６３０ａ及び第２のアダプタ６３０ｂをハウジング６２０に隣接させ、ユーザによる安全かつ快適な取り扱いのために滑らかな表面を維持することができる。代替的に、他の変形例では、アダプタ６３０は、ねじ山又は他の好適なインターフェースを介してハウジング６２０に直接連結することができる。同様に、図２Ａに示される部材２１０は、第１のアダプタ２３０ａを部材２１０に連結するための第１の係合機構２１６ａ、及び第２のアダプタ２３０ｂを部材２１０に連結するための第２の係合機構２１６ｂを含むことができる。同様に、図３Ｂ及び図３Ｃに示される部材３１０は、第１のアダプタ３３０ａを部材３１０に連結するための第１の係合機構、及び第２のアダプタ３３０ｂを部材３１０に連結するための第２の係合機構を含むことができる。図に示される係合機構はねじ山を含むが、部材６１０上の係合機構の他の例としては、スナップ式若しくはスナップ嵌め機構（例えば、隆起部、リップ部、タブ部など）、ヒンジ、破断可能な接着剤（例えば、接着力が低い場合）、エラストマーインターフェース（例えば、Ｏリング、ラップアラウンド弾性バンド）、又は部材及び／若しくはハウジングをアダプタに着脱可能に連結するのに好適な任意の他の連結機構が挙げられる。
例えば、図６Ａに示すように、ユーザインターフェースデバイス６００の１つの変形例は、部材６１０の一方の端部を被覆し、部材６１０上のねじ山６１６ａと取り外し可能に係合するねじ山６３４ａを有するキャップアダプタ６３０ａを含むか、又は連結するように構成することができる。キャップアダプタ６３０ａは、ユーザインターフェースデバイス６００の全体的な卵形又は他の丸みを帯びた本体形状を促進するように成形され得る。キャップアダプタ６３０ａは、１つ以上のワイヤがユーザインターフェースデバイスの中又は外を通過することを可能にする少なくとも１つの孔６３２又は他の通路を有することができるが、他の変形例（例えば、無線ユーザインターフェースデバイス内）では、孔６３２は省略される場合がある。更に、図６Ａは、アダプタ、追跡プローブ６４２用のプローブハウジング６３０ｂの別の変形例を示す。プローブハウジング６３０ｂは、部材６１０上のねじ山６１６ｂと取り外し可能に係合するねじ山６３４ｂを含むことができる。プローブハウジング６３０ｂは、追跡プローブ６４２を保護し、追跡プローブ６４２を部材６１０に挿入及び固定するための車両を提供するように構成することができる。
別の例として、図６Ｂ及び図６Ｃに示されるように、ユーザインターフェースデバイス６００’の別の変形例は、部材（図示せず）の一方の端部を被覆し、図６Ａに示される変形例と同様のねじ山６１６ａと取り外し可能に係合するねじ山を有するキャップアダプタ６３０ａを含むか、又は連結するように構成することができる。更に、図６Ｂ及び図６Ｃは、アダプタ別の変形例である、ディスクアダプタ６３０ｂ’を示し、これは、部材上の対応するねじ山と取り外し可能に係合するねじ山６３４ｂを含むことができる。ディスクアダプタ６３０ｂ’は、例えば、図９Ａ及び図９Ｂに関連して以下に記載されるものと同様とすることができる。
図７Ａ〜図７Ｂに示されるように、ユーザインターフェースデバイス７００の１つの変形例は、光学追跡アダプタ７３０を含むことができ、又はこれに連結するように構成することができ、これは、部材に取り外し可能に連結して、その位置及び／又は配向が、光学追跡アダプタ７３０を監視するカメラで追跡可能であるユーザインターフェースデバイス７００を形成することができる。光学追跡アダプタ７３０は、光学追跡アダプタ７３０の少なくとも１つの面上に配設された１つ以上の光学追跡マーカ７３２を含むことができる。一実施例では、光学追跡マーカ７３２は、受動的であり、光学追跡アダプタ７３０を監視する戦略的に配置されたカメラでユーザインターフェースデバイスの位置及び／又は配向が検出され得るように、再帰性反射性材料を含む。カメラは、赤外線（ＩＲ）光（又は他の好適な発光）を用いてユーザインターフェースデバイス７００のワークスペースを照明することができ、光学追跡マーカ７３２は、カメラにＩＲ光を反射し戻すことができる。別の例として、光学追跡マーカ７３２は、戦略的に配置されたカメラに向けてＩＲ光（又は他の好適な発光）を放射する能動的なものとする（例えば、発光ダイオードを含む）ことができる。光学追跡システム７３２からの光のこの反射又は発光に基づいて、光学追跡システムは、ユーザインターフェースデバイス７００の三次元位置及び／又は配向を判定することができる。例えば、図７Ｃに示すように、ユーザは、光学追跡アダプタ７３０が外向きに面するように、ユーザインターフェースデバイス７００のハウジング７２０を保持し得、かつ周囲のカメラの視線内にあり得る。光学追跡マーカは、光学追跡マーカが反射又は放射し得る光の角度の範囲を増加させるために球形とすることができるが、他の種類の光学トラッカ（例えば、平坦なマーカ）は、追加的に又は代替的に使用することができる。
図７Ｂに示すように、光学追跡アダプタ７３０の１つの変形例は、一般に、ハウジング７２０から外向きにフレア状になる切頭三角錐の形状である。しかしながら、光学追跡アダプタ７３０は、四角錐形、球形、角柱形、又は光学追跡マーカ７３２のための表面を提供してカメラに向けて光を反射若しくは放射するための任意の他の好適な形状であってもよい。
図８Ａ、図８ＡＡ、図８Ｂ、図８ＢＢ、図８Ｄ、及び図８ＤＤに示されるように、ユーザインターフェースデバイス８００の１つの変形例は、近位スタイラスアダプタ８３０ａ及び／又は遠位スタイラスアダプタ８３０ｂを含むか、又は連結するように構成することができる。近位スタイラスアダプタ８３０ａは、図８Ｃに示すように、ユーザインターフェースデバイス８００がユーザの手の上に静置されることを可能にする静置面を提供するように細長くすることができる。近位スタイラスアダプタ８３０ａは、快適な周囲長にテーパダウンすることができ、及び／又は円形の断面形状、三角形の断面形状、若しくは他の多角形の断面形状を含むことができる。異なる長さ、周囲長、ハウジング８２０からスタイラスアダプタ８３０ａの端部に向かう曲率若しくはテーパの半径、断面形状、及び／又は他の寸法は、異なるユーザの手のサイズ若しくは形状、ユーザの好み、及び／又は用途に対してカスタマイズされ得るか、又は別様に利用可能であり得る。例えば、図８Ｂ及び図８ＢＢに示される近位スタイラスアダプタ８３０ａは、一般に、図８Ａ及び図８ＡＡに示される近位スタイラスアダプタ８３０ａよりも幅が狭く、より長い。別の例として、図８Ｄ及び図８ＤＤに示される近位スタイラスアダプタ８３０ａは、一般に、図８Ｂ及び図８ＢＢに示される近位スタイラスアダプタ８３０ａよりも長い。更に、いくつかの変形例では、図８Ａ及び図８ＡＡに示されるように、ユーザインターフェースデバイス８００は、１つ以上のボタン８３４（ハウジングの一方又は両方の端部に円周方向リングとして示されるが、代替的に、近位スタイラスアダプタ及び／又は遠位スタイラスアダプタの細長い表面上に配設することができる）を含むことができる。更に、そのようなリングボタン又は他の好適なボタンは、任意の他の好適な種類の近位及び／又は遠位アダプタに含まれ得る。
近位スタイラスアダプタ８３０ａと部材（図示せず）又はハウジング８２０との間のインターフェースは、上述の係合機構と同様とすることができる。一実施例では、近位スタイラスアダプタ８３０ａは、近位スタイラスアダプタ８３０ａがハウジング８２０の長手方向軸に対してある角度（例えば、ハウジング８２０の長手方向軸に対して直交、９０度超、又は９０度未満）に配向し得るように、継手８３２でヒンジ（又はボール継手など）を介して部材又はハウジング８２０に接続することができる。この角度付きスタイラス構成は、特定の用途におけるユーザインターフェースデバイスのより人間工学的制御を提供するのに有用であり得る。一例として、図１１Ａ及び図１１Ｂに示されるように、ユーザインターフェースデバイス１１００の１つの変形例は、角度が付けられ（例えば、ほぼ直角に）、ユーザの手の掌に保持されるように構成された近位スタイラスアダプタ１１３０ａ、及び／又は遠位スタイラスアダプタ１１３０ｂ（例えば、遠位スタイラスアダプタ８３０ｂと同様とし得る）を含むか、又は連結するように構成することができる。ユーザの指にアクセス可能である近位スタイラスアダプタ１１３０ａの表面などのユーザインターフェースデバイス１１００の少なくとも一部分は、ロボットシステムの態様を制御するためのユーザ入力を更に受信するように構成された１つ以上のボタン１１３４を含むことができる。そのようなボタンは、例えば、際立った形状（例えば、円、三角形、正方形、星形など）及び／若しくはテクスチャ（例えば、バンプ付き若しくはバンプなしなど、窪んでいる若しくは窪んでいない）を有して、ユーザが、タッチに基づいて異なるボタン間を区別することを可能にするのに役立ち得、並びに／又は異なる視覚的インジケータ（例えば、色）を有して、ユーザが、それらの外観に基づいて異なるボタン間を区別することを可能にするのに役立ち得る。ボタンの一部又は全ては、追加的に又は代替的に、タッチセンサ又は他の好適なセンサを含むことができ、これにより、例えば、オーディオフィードバック（例えば、音又はビープなど）を可能にして、特定のボタンが接触されるか又は他の方法で係合されたときに、ユーザが異なるボタン間を区別することを可能にすることができる。
遠位スタイラスアダプタ８３０ｂは、細長く、かつ細かい点までテーパ状とすることができる。遠位スタイラスアダプタ８３０ｂは、例えば、ユーザインターフェースデバイス上のペン様把持部がユーザに追加の精度又は快適性を提供することができる精密作業用途（例えば、焼灼）のためにユーザインターフェースデバイス８００を修正するために使用することができる。遠位スタイラスアダプタ８３０ｂは、一般に円形の断面形状、三角形の断面形状、又は他の多角形の断面形状を含むことができる。遠位スタイラスアダプタ８３０ｂは、近位スタイラスアダプタ８３０ａよりも短くすることができるが、近位スタイラスアダプタ８３０ａのように、遠位スタイラスアダプタ８３０ｂは、異なるユーザの手のサイズ若しくは形状、ユーザの好み、及び／又は用途に関して、長さ、周囲長、曲率若しくはテーパの半径、断面形状、及び／又は他の寸法で変化することができる。
近位スタイラスアダプタ８３０ａ及び／又は遠位スタイラスアダプタ８３０ｂは、剛性材料又は半剛性材料（例えば、硬質プラスチック）を含むことができる。一部の変形例では、近位スタイラスアダプタ８３０ａ及び／又は遠位スタイラスアダプタ８３０ｂは、可撓性又は適合性材料（例えば、シリコーン）を含むことができる。
図９Ａ及び図９Ｂに示すように、ユーザインターフェースデバイス９００の１つの変形例は、ディスクアダプタ９３０を含むか、又は連結するように構成することができる。図９Ｃに示すように、ディスクアダプタ９３０は、ジョイスティックと同様に、傾斜するように構成することができる。ディスクアダプタ９３０は、追加的に又は代替的に、ボタンと同様に、側面（すなわち、面内）に横方向に変位され、及び／又は軸方向に変位されるように構成することができる。更に他の変形例では、ディスクアダプタ９３０は、ステアリング車輪と同様に、軸方向に回転するように構成することができる。ディスクアダプタは、例えば、方向関連制御入力（例えば、カメラビューパニング）を示すことができ、制御モード間を切り替えるための指クラッチとして使用することができ、及び／又は、エンドエフェクタの作動（例えば、ツールの発射）若しくはグラフィカルユーザインターフェースアイテムの選択などを示すボタンとして使用することができる。
ディスクアダプタ９３０の形状及び／又はサイズは、ユーザの手、ユーザの好み、及び／又は用途の異なる種類（例えば、サイズ、形状など）に対して変化することができる。例えば、図９Ｂに示すように、ディスクアダプタ９３０は、ステム９３２を部材及び／又はハウジング９２０に取り付けられた固体の平坦な円板を含むことができる。しかしながら、ディスクアダプタ９３０は、代替的に、非円形ディスク（例えば、楕円形若しくは多角形）、リング、より球状の円板、又は他の好適な形状の取り付け部を含んでもよいことを理解されたい。更に、ステム９３２の長さ及び／又はディスクの直径若しくは厚さは、異なるユーザに対して変化することができる。
ユーザインターフェースデバイスの別の変形例は、ピンチアダプタを含むか、又は連結するように構成することができる。例えば、ピンチアダプタは、ユーザの第１の指（例えば、親指）とインターフェースするように構成された第１の枢動可能部材（例えば、親指）と、第１及び第２の指が把捉して第１及び第２の枢動可能部材を一緒に挟持させ得るように、ユーザの第２の指（例えば、人差し指）とインターフェースするように構成された第２の枢動可能部材と、を含むことができる。ピンチアダプタは、例えば、ジョー又は他のエンドエフェクタの作動の機構に基づく制御を提供するために使用することができる。第１の部材及び／又は第２の部材は、テクスチャ機構（例えば、リボン、パターン化された隆起点）及び／又は摩擦材料（例えば、シリコーン又は他のゴム）を含み、ユーザの指と第１の部材及び／又は第２の部材との間の係合の滑りを低減することができる。更に、部材は、ユーザの指を受容するように輪郭付けられ得る。ストラップ、リング、フック、及び／又は他の好適な取り付け部を使用して、ユーザの指をピンチ部材にしっかりと連結することができる。更に、部材及び／又は取り付け部の長さ、幅、輪郭、形状、及びサイズ、並びに／又は他の寸法は、異なるユーザに関して異なることができる。
滅菌性及び処分性
外科又は他の医療用途などのいくつかの用途では、ユーザインターフェースデバイスの滅菌性を維持することが重要であり得る。いくつかの変形例では、ハンドヘルドユーザインターフェースデバイスは、部材と、部材の周囲に少なくとも部分的に配設されたハウジングと、上述の追跡センサシステムと、を含むことができ、追跡センサシステムの少なくとも一部分が、部材及びハウジングのうちの少なくとも１つの処分を可能にするために、部材から取り外し可能である。いくつかの変形例では、部材（及びその関連するセンサ及び他の電子機器）並びに／又はハウジングは、再滅菌の代わりに各使用後に処分するためにより経済的に実用的又は便利である安価な材料で作製され得る。別の変形例では、部材及び追跡センサシステムは、ハウジングの少なくとも一部分の処分を可能にするためにハウジングから取り外し可能とすることができる。
図１４Ｅに示すように、部材及び追跡センサシステムがハウジングから取り外し可能であるいくつかの変形例では、部材／追跡センサシステムとハウジングとの間の確実かつ容易に可逆的な接続を容易にすることが望ましい場合がある。例えば、図を参照して上述したように、ハウジング上の電子機器への、及び電子機器からの（例えば、図１４Ａ〜１４Ｄを参照して上述したように、静電容量圧搾及び／又はジェスチャ追跡センサへの、及び静電容量圧搾及び／又はジェスチャ追跡センサからの）電子信号の通信は、「ブルズアイ」又は環状導電性接触板１４１２を介して達成することができる。接触板１４１２は、例えば、内側ハウジング層１４２２内に配設されたライナ１４２１の端部のスロットに配置することができる。導電性接触板１４１２は、部材から電気接点をハウジングから電気接点に接続するための導電性領域の同心リングを含むことができる。例えば、図１４Ｄに示すように、部材１４５０は、接触板１４１２上の同心導電リングに対応する様々な半径方向距離で互いに離間した１つ以上の導電性（例えば、金）ピン１４５２ａ〜１４５２ｃを含むことができる。したがって、ライナ１４２１内の部材１４５０の位置合わせ及び位置決めは、ピン１４５２ａ〜１４５２ｃと、接触板１４１２上のそれぞれの導電性領域との間の所望の電気接点を自動的に達成する。例えば、ピン１４５２ａは、一般に部材１４５０の中心に配置することができ、ピン１４５２ｂは、部材１４５０の中心から離れた中程度の半径方向距離に配置することができ、ピン１４５２ｃは、部材１４５０の中心から離れて遠い半径方向距離に配置することができる。
いくつかの変形例では、ピン１４５２ａ〜１４５２ｃは、共通の電気接地に連結された少なくとも１つの「接地」ピンと、１つ以上のセンサに連結するための１つ以上の「信号」ピンと、を含むことができる。例えば、上述の静電容量センサ１４３０では、ライナ１４２１上に配設された第１の導電性表面１４３２は、接触板１４１２を介して接地ピンに電気的に連結された接地面とすることができる。加えて、内側ハウジング層１４２２上に配設された第２の導電性表面１４３４は、静電容量測定を提供するために、接触板１４１２を介して信号ピンに電気的に連結される活性面とすることができる。ハウジング１４２０内に少なくとも部分的に配設された任意の他のセンサは、追加的に又は代替的に接触板１４１２を介して部材１４５０に通信可能に連結されてもよいことを理解されたい。
部材１４５０がライナ１４２１に挿入されるとき、ピン１４５２ａ、１４５２ｂ、及び１４５２ｃは、それらの遠位端が中央領域１４１２ａ、中央リング１４１２ｂ、及び外側リング１４１２ｃにそれぞれ接触するように、好適な長さとすることができる。この接触により、接触板１４１２を介した静電容量センサ１４３０及び／又は他のハウジングセンサの電気通信を容易にする。確実な電気的接続は、単に部材をハウジングに固定することによって達成することができる。例えば、この変形例では、ピンと接触板との間の接続を固定するために専用の別個のコネクタアダプタ又はラッチを必要としない。同様に簡潔に、接触板１４１２からピン１４５２ａ〜１４５２ｃの切断は、単に部材をハウジングから取り外すことによって達成される。したがって、この電気的接続構成は、より容易でより簡単な滅菌又はハウジングの処分のために、部材（及び／又は追跡センサシステム）及びハウジングのより容易な部分アセンブリ及び分解を可能にすることができる。しかしながら、任意の好適な接続スキームは、ワイヤ、リボンケーブル、導電性トレースなどの、ハウジング及び部材上の電子機器の通信を容易にし得る。
更に、光学トラッカアダプタ、スタイラスアダプタ、又はディスクアダプタなどの任意のアダプタは、使い捨てとすることができる。部材、ハウジング、及びアダプタのうちの１つ以上は、単一使用とすることができ、これは、単一の使用後に処分するために追跡センサシステムから分離することができることを意味する。代替的に、部材、ハウジング、及びアダプタのうちの１つ以上は、限定された使用とすることができ、これは、限定された回数の使用後（例えば、５〜１０回の使用の後）に処分するために追跡センサシステムから分離することができることを意味する。代替的に、追跡センサシステムを含むユーザインターフェースデバイス全体は、使い捨てとすることができる。
追加的に又は代替的に、いくつかの変形例では、ユーザインターフェースデバイスは、滅菌性を維持するためにユーザインターフェースデバイスの使用ごとに置き換えられ得るバッグ又は他のカバーなどの滅菌ドレープで被覆され得る。
前述の説明は、説明目的であり、特定の専門用語を使用して、本発明の徹底した理解を提供するものである。しかしながら、特定の詳細が、本発明の実施のために必ずしも必要ではないことが、当業者に明らかであろう。したがって、本発明の特定の実施形態の前述の説明は、例示及び説明の目的で提示されている。これらは、網羅的であること、又は開示される正確な形態に本発明を限定することを意図するものではない。明らかに、上記の教示を考慮することで、多くの修正及び変形が可能である。本発明の原理及びその実際の適用を最も良く説明するために、実施形態が選択され、記載され、そのため、当業者ならば、本発明と、様々な変更を伴う様々な実施形態を、想定される特定の用途に適したものとして最も良く利用することができる。以下の特許請求の範囲及びその均等物が、本発明の範囲を規定することを意図している。

Claims (14)

  1. ロボットシステムを制御するためのハンドヘルドユーザインターフェースデバイスであって、
    内腔と、
    内壁と外壁を有する可撓性ハウジングであって、前記内腔の周囲に少なくとも部分的に配設され、ユーザの手に保持されるように構成されている、可撓性ハウジングと、
    前記内壁の変形を検出することにより、ユーザによる前記可撓性ハウジングの圧搾を検出するように構成された、少なくとも１つの近接センサと、
    前記内腔内に配置され、前記可撓性ハウジングの変形時に偏向するように構成された屈曲部材と、
    前記デバイスの位置及び向きのうちの少なくとも１つを検出するように構成された、追跡センサシステムと、を備え、
    前記近接センサが、前記可撓性ハウジングの変形に基づいて、前記内腔と前記屈曲部材との間の距離の変化を測定することにより圧搾を検出するように構成され、
    前記可撓性ハウジングの検出された圧搾、前記デバイスの検出された位置、及び前記デバイスの検出された向きのうちの少なくとも１つは、前記ロボットシステムの制御のために入力される、ハンドヘルドユーザインターフェースデバイス。
  2. 前記近接センサが、光学センサを備える、請求項１に記載のハンドヘルドユーザインターフェースデバイス。
  3. 前記近接センサが、前記内腔上に配設されている、請求項１に記載のハンドヘルドユーザインターフェースデバイス。
  4. 前記近接センサが、前記可撓性ハウジングの前記内壁の変形に基づいて、前記内腔と前記屈曲部材との間の距離の前記変化を測定することにより、圧搾を検出するように構成されている、請求項１に記載のハンドヘルドユーザインターフェースデバイス。
  5. 前記圧搾が、エンドエフェクタの制御のために入力される、請求項１に記載のハンドヘルドユーザインターフェースデバイス。
  6. 前記デバイスの前記検出された位置又は検出された向きが、ロボットアーム又はエンドエフェクタの制御のために入力される、請求項１に記載のハンドヘルドユーザインターフェースデバイス。
  7. 前記可撓性ハウジングが、流体充填された内部容積を備える、請求項１に記載のハンドヘルドユーザインターフェースデバイス。
  8. 前記追跡センサシステムが、前記内腔内に配設された電磁プローブを備える、請求項１に記載のハンドヘルドユーザインターフェースデバイス。
  9. 前記可撓性ハウジングを圧搾する前記ユーザの前記手を検出するように構成された静電容量センサを更に備える、請求項１に記載のハンドヘルドユーザインターフェースデバイス。
  10. 前記静電容量センサが、前記可撓性ハウジング上の前記ユーザの前記手によって実行されたジェスチャを検出するように構成された複数の別個のセンサ領域を備える、請求項９に記載のハンドヘルドユーザインターフェースデバイス。
  11. 前記静電容量センサが、前記可撓性ハウジングからの前記ユーザの前記手の係合解除を検出するように構成されている、請求項９に記載のハンドヘルドユーザインターフェースデバイス。
  12. 前記内腔が、近位端及び遠位端を有し、前記近位端及び前記遠位端のうちの少なくとも１つが、着脱可能なアダプタに連結するように構成された係合機構を備える、請求項１に記載のハンドヘルドユーザインターフェースデバイス。
  13. 前記追跡センサシステムの少なくとも一部分が、前記内腔及び前記可撓性ハウジングのうちの少なくとも１つから取り外し可能である、請求項１に記載のハンドヘルドユーザインターフェースデバイス。
  14. 前記内腔及び追跡センサシステムは、前記可撓性ハウジング内に取り外し可能に連結されている、請求項１に記載のハンドヘルドユーザインターフェースデバイス。
JP2019528634A 2016-12-09 2017-12-08 ロボット手術で使用するためのユーザインターフェースデバイス Active JP6974463B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662432538P 2016-12-09 2016-12-09
US62/432,538 2016-12-09
PCT/US2017/065372 WO2018107062A1 (en) 2016-12-09 2017-12-08 User interface devices for use in robotic surgery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019536556A JP2019536556A (ja) 2019-12-19
JP6974463B2 true JP6974463B2 (ja) 2021-12-01

Family

ID=62488389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019528634A Active JP6974463B2 (ja) 2016-12-09 2017-12-08 ロボット手術で使用するためのユーザインターフェースデバイス

Country Status (9)

Country Link
US (3) US10736701B2 (ja)
EP (1) EP3518802A4 (ja)
JP (1) JP6974463B2 (ja)
KR (1) KR102295241B1 (ja)
CN (1) CN108472083B (ja)
AU (3) AU2017371074B2 (ja)
BR (1) BR112019010047B1 (ja)
CA (1) CA3042739C (ja)
WO (1) WO2018107062A1 (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11007027B2 (en) * 2018-03-07 2021-05-18 Verb Surgical Inc. Surgical robotic user input apparatus having optical fiber-based intrinsic sensors
IT201800005468A1 (it) 2018-05-17 2019-11-17 Sistema robotico per chirurgia, particolarmente microchirurgia
US11534246B2 (en) 2018-06-15 2022-12-27 Verb Surgical Inc. User input device for use in robotic surgery
EP3787853A1 (en) * 2018-06-15 2021-03-10 Verb Surgical Inc. User interface device having finger clutch
JP2021529014A (ja) * 2018-06-15 2021-10-28 バーブ サージカル インコーポレイテッドＶｅｒｂ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｃ． グリップリンクを有するユーザインターフェース装置
GB2613980B (en) * 2018-10-03 2023-09-06 Cmr Surgical Ltd Monitoring performance during manipulation of a robotic system
GB2577717B (en) * 2018-10-03 2023-06-21 Cmr Surgical Ltd Monitoring performance during manipulation of user input control device of robotic system
GB2608752B (en) * 2018-10-03 2023-06-14 Cmr Surgical Ltd Methods and systems for providing assistance to a user of a surgical robot system
US11478318B2 (en) 2018-12-28 2022-10-25 Verb Surgical Inc. Methods for actively engaging and disengaging teleoperation of a surgical robotic system
US11504200B2 (en) * 2019-01-24 2022-11-22 Verb Surgical Inc. Wearable user interface device
US11478312B2 (en) * 2019-05-10 2022-10-25 Verb Surgical Inc. Unmatching/matching UID to robot grasper for engaging teleoperation
US11204640B2 (en) 2019-05-17 2021-12-21 Verb Surgical Inc. Methods for determining if teleoperation should be disengaged based on the user's gaze
US11337767B2 (en) 2019-05-17 2022-05-24 Verb Surgical Inc. Interlock mechanisms to disengage and engage a teleoperation mode
US11504193B2 (en) 2019-05-21 2022-11-22 Verb Surgical Inc. Proximity sensors for surgical robotic arm manipulation
US11278361B2 (en) 2019-05-21 2022-03-22 Verb Surgical Inc. Sensors for touch-free control of surgical robotic systems
SG10202005706YA (en) * 2019-06-20 2021-01-28 Ss Innovations China Co Ltd Surgeon input device for minimally invasive surgery
WO2021010626A1 (ko) 2019-07-18 2021-01-21 주식회사 엘지화학 리튬-황 이차전지
US11696807B2 (en) * 2020-03-17 2023-07-11 Verb Surgical Inc. Drop detection of ungrounded master controller for a surgical robot
KR20240050528A (ko) * 2022-10-11 2024-04-19 재단법인 아산사회복지재단 원격 중재시술용 마스터 장치

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2826021B2 (ja) 1992-09-17 1998-11-18 日本ネサマック 株式会社 ペングリップ式入力装置
JP3686686B2 (ja) * 1993-05-11 2005-08-24 松下電器産業株式会社 力覚呈示デバイス、データ入力装置、及びデータ入力デバイス装置
JPH11194882A (ja) * 1998-01-06 1999-07-21 Poseidon Technical Systems:Kk キーボードおよび入力装置
US6184868B1 (en) * 1998-09-17 2001-02-06 Immersion Corp. Haptic feedback control devices
WO2003088204A1 (en) 2002-04-12 2003-10-23 Obermeyer Henry K Multi-axis joystick and transducer means therefore
US7643862B2 (en) * 2005-09-15 2010-01-05 Biomet Manufacturing Corporation Virtual mouse for use in surgical navigation
JP2009267643A (ja) * 2008-04-23 2009-11-12 Smk Corp リモートコントロール送信機
JP4626671B2 (ja) * 2008-04-24 2011-02-09 ソニー株式会社 入力装置及び制御システム
EP3320875A1 (en) * 2009-11-13 2018-05-16 Intuitive Surgical Operations Inc. Apparatus for hand gesture control in a minimally invasive surgical system
JP5652026B2 (ja) 2010-07-15 2015-01-14 ソニー株式会社 入力装置
JP2012099047A (ja) * 2010-11-05 2012-05-24 Tokai Rubber Ind Ltd 入力装置
US8823639B2 (en) 2011-05-27 2014-09-02 Disney Enterprises, Inc. Elastomeric input device
US10013082B2 (en) * 2012-06-05 2018-07-03 Stuart Schecter, LLC Operating system with haptic interface for minimally invasive, hand-held surgical instrument
WO2014005225A1 (en) * 2012-07-03 2014-01-09 7D Surgical Inc. Attachments for tracking handheld implements
JP6568084B2 (ja) * 2014-01-24 2019-08-28 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 光学式形状検知を用いてデバイスを撮像するロボット制御
JP6737996B2 (ja) * 2015-01-19 2020-08-12 カーブ・ラブズ・リミテッド コンピュータ用のハンドヘルドコントローラ、コンピュータ用のコントロールシステムおよびコンピューターシステム
JP6532241B2 (ja) 2015-02-13 2019-06-19 信越ポリマー株式会社 静電容量型入力装置
EP3265895B1 (en) * 2015-03-01 2020-04-08 Tactical Haptics Embedded grasp sensing devices, systems, and methods
AU2015392228B2 (en) * 2015-04-23 2020-04-16 Sri International Hyperdexterous surgical system user interface devices

Also Published As

Publication number Publication date
CN108472083A (zh) 2018-08-31
KR20190086694A (ko) 2019-07-23
EP3518802A4 (en) 2020-06-24
BR112019010047B1 (pt) 2023-05-09
US20180161108A1 (en) 2018-06-14
CA3042739A1 (en) 2018-06-14
JP2019536556A (ja) 2019-12-19
US10736701B2 (en) 2020-08-11
EP3518802A1 (en) 2019-08-07
KR102295241B1 (ko) 2021-08-30
AU2020250296A1 (en) 2020-11-05
BR112019010047A2 (pt) 2019-09-03
WO2018107062A1 (en) 2018-06-14
AU2019275547A1 (en) 2020-01-02
US20200289212A1 (en) 2020-09-17
AU2019275547B2 (en) 2020-09-10
CA3042739C (en) 2021-03-30
US11690685B2 (en) 2023-07-04
US11096746B2 (en) 2021-08-24
US20220015839A1 (en) 2022-01-20
AU2017371074A1 (en) 2019-05-16
AU2020250296B2 (en) 2021-08-12
CN108472083B (zh) 2021-08-17
AU2017371074B2 (en) 2019-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6974463B2 (ja) ロボット手術で使用するためのユーザインターフェースデバイス
CN107708595B (zh) 超灵巧型手术系统用户接口装置
US20230301738A1 (en) Master control device and methods therefor
US11960665B2 (en) Systems and methods of steerable elongate device
US20220022988A1 (en) User interface device having finger clutch
KR101342917B1 (ko) 수술 기구에 관한 힘과 토크를 감지하는 방법
KR20150084801A (ko) 충돌 회피용 스마트 드레이프
US10828119B2 (en) RFID medical device control interface
JP2023052783A (ja) 指掴持部を有するユーザインターフェースデバイス
JP2021529014A (ja) グリップリンクを有するユーザインターフェース装置
KR101228190B1 (ko) 지능형 최소 침습 수술 도구
JP2022541276A (ja) ロボット制御された外科用器具用のコンパクトな作動構成および拡張可能な器具レシーバ

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190528

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190528

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200421

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200526

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200826

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200915

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201209

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20210415

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20210415

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20210420

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210622

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210922

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211026

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211104

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6974463

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150