本申請是申請日為2013年5月31日、發(fā)明名稱為“手術(shù)器械操縱器方面”的中國專利申請201380028807.x(pct/us2013/043602)的分案申請。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求(2012年6月1日)提交的美國專利申請no.61/654377的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容通過引用合并于此。

背景技術(shù)：

微創(chuàng)醫(yī)療技術(shù)的目的是在診斷或手術(shù)過程期間減少受損傷外部組織的量，從而減少患者的恢復(fù)時間、不適和有害的副作用。微創(chuàng)外科手術(shù)的一種效果例如是減少手術(shù)后的住院恢復(fù)時間。由于標準開放手術(shù)的平均住院時間通常比類似微創(chuàng)手術(shù)的平均逗留時間明顯更長，增加微創(chuàng)技術(shù)的使用可以每年節(jié)省數(shù)百萬美元的住院成本。雖然在美國每年進行的許多手術(shù)可能通過微創(chuàng)的方式進行，但由于微創(chuàng)手術(shù)器械和掌握微創(chuàng)手術(shù)涉及的額外手術(shù)培訓(xùn)，目前只有一部分手術(shù)使用這些先進技術(shù)。

微創(chuàng)機器人手術(shù)或遠程手術(shù)系統(tǒng)已被開發(fā)以增加外科醫(yī)生的靈巧并避免傳統(tǒng)微創(chuàng)技術(shù)的某些局限。在遠程手術(shù)中，外科醫(yī)生使用某種形式的遠程控制(例如，伺服機構(gòu)等)操縱手術(shù)器械運動，而不是通過手直接握住器械并移動器械。在遠程手術(shù)系統(tǒng)中，可以在手術(shù)工作站向外科醫(yī)生提供手術(shù)部位的圖像。當(dāng)外科醫(yī)生可以在顯示器上觀看手術(shù)部位的二維或三維圖像時，通過操縱主控制裝置，其進而控制伺服機構(gòu)操作從器械的運動，執(zhí)行患者的手術(shù)過程。

用于遠程手術(shù)的伺服機構(gòu)往往接收兩個主控制器的輸入(其中每個對應(yīng)外科醫(yī)生的每只手)并且可以包括兩個或更多個機器人臂，手術(shù)器械被安裝在所述兩個或更多個機器人臂中的每個上。主控制器與關(guān)聯(lián)機器人臂以及器械組件之間的操作通信通常通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)通常包括至少一個處理器，其將來自主控制器的輸入命令中繼到關(guān)聯(lián)的機器人臂和器械組件并在例如力反饋等的情況下，從器械和臂組件中返回到關(guān)聯(lián)主控制器。機器人手術(shù)系統(tǒng)的一個示例可以是通過加利福尼亞州桑尼維爾的intuitivesurgical公司商購獲得的da系統(tǒng)。

各種結(jié)構(gòu)布置被用于在機器人手術(shù)期間支撐手術(shù)部位的手術(shù)器械。從動連桿機構(gòu)(linkage)或“從動裝置”往往被稱為機器人手術(shù)操縱器，并且在微創(chuàng)機器人手術(shù)期間用作機器人手術(shù)操縱器的示例性連桿機構(gòu)布置在美國專利no.7594912(2004年9月30日提交)、6758843(2002年4月26日提交)、6246200(1999年8月3日提交)以及5800423(1995年7月20日提交)中描述，上述全部公開通過引用被合并于此。這些連桿機構(gòu)往往操縱器械夾持器，具有軸的器械被安裝在該器械夾持器上。這類操縱器結(jié)構(gòu)可以包括產(chǎn)生器械夾持器運動的平行四邊形連桿機構(gòu)部分，所述平行四邊形連桿機構(gòu)部分被限制成圍繞與沿器械軸的長度設(shè)置的遠程操縱中心交叉的俯仰軸線轉(zhuǎn)動。這類操縱器結(jié)構(gòu)還可以包括產(chǎn)生器械夾持器運動的偏轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)/接頭，所述偏轉(zhuǎn)接頭被限制成圍繞與俯仰軸線垂直的偏轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動并且該偏轉(zhuǎn)軸線也與遠程操縱中心交叉。通過使遠程操縱中心與內(nèi)部手術(shù)部位的切口點(例如，與在腹腔鏡手術(shù)期間在腹壁的套管針或插管)對準，通過使用操縱器連桿機構(gòu)來移動軸的近端，手術(shù)器械的端部執(zhí)行器/受動器可以被安全定位，而沒有對腹壁強加潛在危害的力。替代操縱器結(jié)構(gòu)例如在美國專利no.6702805(2000年11月9日提交)、6676669(2002年1月16日提交)，5855583(1996年11月22日提交)、5808665(1996年9月9日提交)、5445166(1994年4月6日提交)以及5184601(1991年8月5日提交)中被描述，上述全部公開通過引用被合并于此。

雖然新的遠程手術(shù)系統(tǒng)和裝置已被證明是高效且有利的，但仍需進一步的改進。一般來說，提供改進的用于執(zhí)行微創(chuàng)機器人手術(shù)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)將是可取的。更為具體地，提高這些系統(tǒng)的效率和易用性將是有益的。例如，改進通過機器人手術(shù)操縱器提供的運動范圍而不對腹壁強加潛在危害的力，這一點將是特別有利的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為提供對本發(fā)明的基本理解，下面給出本發(fā)明的一些實施例的簡要概述。本概述不是本發(fā)明的廣泛綜述。本概述并不旨在識別本發(fā)明的關(guān)鍵/重要元素或描繪本發(fā)明的范圍。其唯一目的是作為后面陳述的具體實施方式的前奏，以簡化方式陳述本發(fā)明的某些實施例。

公開了改進的遠程中心操縱器，在微創(chuàng)機器人手術(shù)期間，該遠程中心操縱器支撐手術(shù)器械并在器械的期望位置處提供遠離任何軸承或機械支撐件的操縱中心。該遠程中心操縱器限制器械在遠程操縱中心附近移動，優(yōu)選地，該遠程操縱中心與患者的進入切口例如患者的腹壁重合。改進的遠程中心操縱器包括將手術(shù)器械夾持器聯(lián)接到安裝基座的連桿機構(gòu)。該連桿機構(gòu)可操作使器械夾持器圍繞與遠程操縱中心交叉的偏轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動，并且使該器械夾持器圍繞也與該遠程操縱中心交叉的俯仰軸線轉(zhuǎn)動(俯仰)。俯仰軸線是橫向的，但不垂直于偏轉(zhuǎn)軸線，從而用作減少改進操縱器的操作空間包絡(luò)。以及在許多實施例中，該連桿機構(gòu)包括以單獨運動平面移動的連桿，從而提供不可能在相同運動平面中移動的連桿的運動自由。

因此，在一個方面，公開了在微創(chuàng)機器人手術(shù)期間用于限制手術(shù)器械的位置的遠程中心操縱器。該手術(shù)器械包括具有遠端工作端的細長軸，該遠端工作端經(jīng)配置用于通過遠程操縱中心插入到患者的體腔中。該遠程中心操縱器包括安裝基座、經(jīng)配置與手術(shù)器械聯(lián)接的器械夾持器以及將器械夾持器聯(lián)接到該安裝基座的連桿機構(gòu)。該連桿機構(gòu)的第一和第二連桿被聯(lián)接以限制第二連桿相對于第一連桿圍繞與遠程操縱中心交叉的偏轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動的運動。該連桿機構(gòu)包括三個可轉(zhuǎn)動聯(lián)接接頭，其經(jīng)配置產(chǎn)生連桿機構(gòu)的受限制平行四邊形運動，器械夾持器的運動藉此被限制成圍繞與遠程操縱中心交叉的俯仰軸線的轉(zhuǎn)動。該俯仰軸線與偏轉(zhuǎn)軸線成角度偏移不是90度的非零角度。

在許多實施例中，偏轉(zhuǎn)軸線與俯仰軸線從垂直偏移合適的角度，該角度適合于在器械夾持器圍繞偏轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動期間，最小化遠程中心操縱器的操作空間包絡(luò)。例如，在許多實施例中，該偏轉(zhuǎn)軸線與俯仰軸線從垂直偏移1.0到10.0度的角度。在許多實施例中，該偏轉(zhuǎn)軸線與俯仰軸線從垂直偏移1.5到5.0度的角度。以及在許多實施例中，該偏轉(zhuǎn)軸線與俯仰軸線從垂直偏移2.0到3.5度的角度。

在許多實施例中，遠程中心操縱器經(jīng)配置提供器械夾持器在偏轉(zhuǎn)軸線附近的大運動范圍。例如，在許多實施例中，第二連桿可以相對于第一連桿轉(zhuǎn)動至少540度。并且在許多實施例中，第二連桿可以相對于第一連桿轉(zhuǎn)動至少600度。

在許多實施例中，該遠程中心操縱器經(jīng)配置提供器械夾持器在俯仰軸線附近的大運動范圍。例如，在許多實施例中，器械夾持器可以圍繞俯仰軸線轉(zhuǎn)動至少140度。

在另一方面，公開了在微創(chuàng)機器人手術(shù)期間用于限制手術(shù)器械的位置的遠程中心操縱器。該手術(shù)器械包括具有遠端工作端的細長軸，該遠端工作端經(jīng)配置用于通過遠程操縱中心插入到患者的體腔中。該遠程中心操縱器包括安裝基座、平行四邊形連桿機構(gòu)基座、第一驅(qū)動模塊、第二驅(qū)動模塊、第一連桿、第二連桿和器械夾持器。該平行四邊形連桿機構(gòu)基座被聯(lián)接到安裝基座，用于圍繞與遠程操縱中心交叉的偏轉(zhuǎn)軸線相對于安裝基座轉(zhuǎn)動。第一驅(qū)動模塊將平行四邊形連桿機構(gòu)基座驅(qū)動地聯(lián)接到安裝基座，使平行四邊形基座圍繞偏轉(zhuǎn)軸線相對于安裝基座選擇性地轉(zhuǎn)動。第二驅(qū)動模塊被可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接到平行四邊形連桿機構(gòu)基座并且具有第二驅(qū)動模塊輸出端。第二驅(qū)動模塊經(jīng)配置使第二驅(qū)動模塊輸出端相對于平行四邊形連桿機構(gòu)基座選擇性地轉(zhuǎn)動。第一連桿具有第一連桿近端和第一連桿遠端。第一連桿近端被聯(lián)接到平行四邊形基座，用于響應(yīng)于第二驅(qū)動模塊輸出端的轉(zhuǎn)動相對于平行四邊形基座轉(zhuǎn)動。第二連桿具有第二連桿近端和第二連桿遠端。第二連桿近端被聯(lián)接到第一連桿遠端，用于響應(yīng)于第二驅(qū)動模塊輸出端的轉(zhuǎn)動相對于第一連桿轉(zhuǎn)動。器械夾持器被聯(lián)接到第二連桿近端，用于響應(yīng)于第二驅(qū)動模塊輸出端的轉(zhuǎn)動相對于第二連桿轉(zhuǎn)動。第二驅(qū)動模塊輸出端的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生器械夾持器的運動，該器械夾持器的運動被限制成圍繞與遠程操縱中心交叉的俯仰軸線的轉(zhuǎn)動。該俯仰軸線與該偏轉(zhuǎn)軸線成角度偏移不是90度的非零角度。公用驅(qū)動模塊可以被用于第一和第二驅(qū)動模塊中的每個驅(qū)動模塊。

在許多實施例中，平行四邊形連桿機構(gòu)基座包括偏轉(zhuǎn)/俯仰外殼。在許多實施例中，第一和第二驅(qū)動模塊中的每個驅(qū)動模塊至少部分地被布置在偏轉(zhuǎn)/俯仰外殼內(nèi)。

在許多實施例中，平行四邊形連桿機構(gòu)基座包括具有延伸件近端和延伸件遠端的延伸件。延伸件近端被固定附接到偏轉(zhuǎn)/俯仰外殼。第一連桿近端被聯(lián)接到延伸件遠端，用于響應(yīng)于第二驅(qū)動模塊輸出端的轉(zhuǎn)動相對于延伸件轉(zhuǎn)動。在許多實施例中，該延伸件包括驅(qū)動聯(lián)接件，其將第二連桿的轉(zhuǎn)動可驅(qū)動地聯(lián)接到第二驅(qū)動模塊輸出端的轉(zhuǎn)動。該驅(qū)動聯(lián)接件在延伸件近端與延伸件遠端之間延伸。在許多實施例中，該驅(qū)動聯(lián)接件包括可驅(qū)動地聯(lián)接滑輪的金屬帶。在許多實施例中，該驅(qū)動聯(lián)接件包括正弦/余弦連桿。以及在許多實施例中，該驅(qū)動聯(lián)接件包括帶有定向撓曲的正弦/余弦連桿。

該遠程中心操縱器可以由一個或更多個可更換單元制造。例如，該遠程中心操縱器可以包括第一到第五獨立現(xiàn)場可更換單元。第一現(xiàn)場可更換單元包括偏轉(zhuǎn)/俯仰外殼、第一驅(qū)動模塊、第二驅(qū)動模塊和第二驅(qū)動模塊輸出端。第二現(xiàn)場可更換單元包括延伸件。第三現(xiàn)場可更換單元包括第一連桿。第四現(xiàn)場可更換單元包括第二連桿。以及第五可更換單元包括器械夾持器。

在許多實施例中，遠程中心操縱器經(jīng)配置避免操縱器的部件之間的干擾。例如，延伸件可以偏向第一連桿的一側(cè)，使得第一連桿可移動與該延伸件對齊。以及第二連桿可以偏向第一連桿的一側(cè)，使得第二連桿可移動與第一連桿對齊。

在許多實施例中，該遠程中心操縱器經(jīng)配置提供器械夾持器在偏轉(zhuǎn)軸線附近的大運動范圍。例如，在許多實施例中，平行四邊形基座可以相對于安裝基座轉(zhuǎn)動至少540度。以及在許多實施例中，平行四邊形基座可以相對于安裝基座轉(zhuǎn)動至少600度。

在許多實施例中，該遠程中心操縱器經(jīng)配置提供器械夾持器在俯仰軸線附近的大運動范圍。例如，在許多實施例中，器械夾持器可以圍繞俯仰軸轉(zhuǎn)動至少140度。

在許多實施例中，偏轉(zhuǎn)軸線與俯仰軸線從垂直偏移合適的角度，該角度適合在器械夾持器圍繞偏轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動期間，最小化遠程中心操縱器的操作空間包絡(luò)。例如，在許多實施例中，該偏轉(zhuǎn)軸線與俯仰軸線從垂直偏移1.0到10.0度的角度。在許多實施例中，該偏轉(zhuǎn)軸線與俯仰軸線從垂直偏移1.5到5.0度的角度。以及在許多實施例中，該偏轉(zhuǎn)軸線與俯仰軸線從垂直偏移2.0到3.5度的角度。

為了更全面理解本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點，應(yīng)確保參照具體實施方式和附圖。本發(fā)明的其他方面、目標和優(yōu)點根據(jù)下面的附圖和具體實施方式將變得顯而易見。

附圖說明

圖1是根據(jù)許多實施例的用于進行手術(shù)的微創(chuàng)機器人手術(shù)系統(tǒng)的平面圖。

圖2是根據(jù)許多實施例的用于機器人手術(shù)系統(tǒng)的外科醫(yī)生的控制臺的透視圖。

圖3是根據(jù)許多實施例的機器人手術(shù)系統(tǒng)電子推車的透視圖。

圖4概略示出根據(jù)許多實施例的機器人手術(shù)系統(tǒng)。

圖5a是根據(jù)許多實施例的機器人手術(shù)系統(tǒng)的患者側(cè)推車(手術(shù)機器人)的主視圖/前視圖。

圖5b是根據(jù)許多實施例的機器人手術(shù)工具的主視圖。

圖6是根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器的透視示意圖，所述遠程中心操縱器包括可操作再定向器械夾持器而不移動遠程操縱中心的錐形擺動接頭。

圖7是根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器的透視示意圖，所述遠程中心操縱器包括可操作再定向操縱器的外側(cè)部分而不移動遠程操縱中心的錐形擺動連桿。

圖8是根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器的透視示意圖，所述遠程中心操縱器包括圖6的錐形擺動接頭和圖7的錐形擺動連桿。

圖9是根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器的透視示意圖，所述遠程中心操縱器包括可操作再定向操縱器的外側(cè)部分而不移動遠程操縱中心的俯仰連桿機構(gòu)。

圖10是根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器的透視示意圖，所述遠程中心操縱器包括圖6的錐形擺動接頭、圖7的錐形擺動連桿和圖9的俯仰連桿機構(gòu)。

圖11示出根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器，所述遠程中心操縱器包括可操作再定向操縱器的連桿機構(gòu)組件而不移動遠程操縱中心的錐形擺動連桿。

圖12示出根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器，所述遠程中心操縱器包括可操作再定向器械夾持器而不移動遠程操縱中心的錐形擺動接頭。

圖13a、圖13b和圖13c示出器械夾持器在不同取向的情況下圖8的遠程中心操縱器。

圖14a示出根據(jù)許多實施例的可以被用于可轉(zhuǎn)動聯(lián)接圖8中的遠程中心操縱器中的兩個平行四邊形接頭的正弦/余弦連桿。

圖14b示出根據(jù)許多實施例的用于減輕連桿中角力引起載荷的定向撓曲，所述連桿用于可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接到遠程中心操縱器中的兩個平行四邊形接頭。

圖15示出根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器，所述遠程中心操縱器包括彎曲特征，該彎曲特征具有相對于遠程操縱中心的固定曲率半徑，并且外側(cè)連桿機構(gòu)的基座連桿可以沿著該彎曲特征被重新定位。

圖16示出根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器，所述遠程中心操縱器包括閉環(huán)曲線特征，外側(cè)連桿機構(gòu)的基座連桿被連接到該閉環(huán)曲線特征，使得該基座連桿被限制成沿著該閉環(huán)曲線特征移動。

圖17是根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器的透視示意圖，在該遠程中心操縱器中的器械夾持器圍繞通過遠程中心的偏轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動并圍繞通過遠程中心的俯仰軸線轉(zhuǎn)動，所述偏轉(zhuǎn)軸線不與所述俯仰軸線垂直。

圖18是根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器的透視示意圖，其中在圖17中的遠程中心操縱器進一步包括圖9的俯仰連桿機構(gòu)。

圖19是根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器的透視示意圖，其中在圖18中的遠程中心操縱器進一步包括圖6的錐形擺動接頭。

圖20是根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器的側(cè)視圖。

圖21是圖20的遠程中心操縱器的俯視圖。

圖22圖示說明通過歪斜俯仰軸線實現(xiàn)圖20的遠程中心操縱器的操作空間包絡(luò)的減少。

圖23是根據(jù)許多實施例的圖20的遠程中心操縱器在器械夾持器相對于遠程操縱中心實現(xiàn)最大俯仰返回構(gòu)造中的側(cè)視圖。

具體實施方式

在以下描述中，將描述本發(fā)明的各個實施例。出于解釋的目的，具體構(gòu)造和細節(jié)被闡述以便提供對所述實施例的透徹理解。不過，本發(fā)明可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下被實踐，這對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。而且，眾所周知的特征可以被省略或簡化，以免模糊所描述的實施例。

微創(chuàng)機器人手術(shù)

現(xiàn)參照附圖，其中貫穿若干附圖，相同參考編號表示相同部件，圖1是微創(chuàng)機器人手術(shù)(mirs)系統(tǒng)10的平面視圖說明，所述mirs系統(tǒng)10通常用于對躺在操作臺14上的患者12進行微創(chuàng)診斷或手術(shù)。該系統(tǒng)可包括在手術(shù)過程期間供外科醫(yī)生18使用的外科醫(yī)生的控制臺16。一個或更多個助理20也可以參與該手術(shù)過程。mirs系統(tǒng)10可以進一步包括患者側(cè)推車22(手術(shù)機器人)和電子推車24?；颊邆?cè)推車22可以操縱至少一個可拆卸聯(lián)接的工具組合件26(在下文中，被簡稱為“工具”)，通過患者12體內(nèi)的微創(chuàng)切口，同時外科醫(yī)生18通過控制臺16觀察手術(shù)部位的圖像。手術(shù)部位的圖像可通過內(nèi)窺鏡28(例如立體內(nèi)窺鏡)獲得，所述手術(shù)部位圖像可以通過患者側(cè)推車22操縱以定位和定向內(nèi)窺鏡28。電子推車24可以被用于處理手術(shù)部位的圖像，用于隨后通過外科醫(yī)生的控制臺16向外科醫(yī)生18顯示。一次使用手術(shù)工具26的數(shù)量通常取決于診斷或手術(shù)過程以及手術(shù)室內(nèi)的空間限制以及其他因素。如果在手術(shù)過程期間有必要改變正在使用的一個或更多個工具26，助理20可以從患者側(cè)推車22移走工具26并用手術(shù)室中來自托盤30的另一個工具26將其替換。

圖2示出外科醫(yī)生的控制臺16的透視圖。外科醫(yī)生的控制臺16包括左眼顯示器32和右眼顯示器34，其用于向外科醫(yī)生18呈現(xiàn)能夠具有深度感知的手術(shù)部位的協(xié)同立體視圖?？刂婆_16進一步包括一個或更多個輸入控制裝置36，其進而促使患者側(cè)推車22(在圖1中示出)操縱一個或更多個工具。輸入控制裝置36可以提供與其關(guān)聯(lián)的工具26(在圖1中示出)相同的自由度，以向外科醫(yī)生提供輸入控制裝置36與工具26一體化的遠程呈現(xiàn)或感知，以便外科醫(yī)生具有直接控制工具26的強烈知覺。為此，位置、力和觸覺反饋傳感器(未示出)可以通過輸入控制裝置36將位置、力和觸覺感覺從工具26傳輸向外科醫(yī)生的手。每個單獨輸入控制裝置36作為控制相應(yīng)從手術(shù)工具以實現(xiàn)遠程操作的人為控制主控器。當(dāng)這種遠程操作與以三維感知的手術(shù)部位的顯示組合并且外科醫(yī)生的手在主控器上被定位在與手術(shù)部位處觀察的工具圖像對應(yīng)的位置處時，能夠?qū)崿F(xiàn)遠程呈現(xiàn)的感覺。

外科醫(yī)生的控制臺16通常被設(shè)置在與患者相同的房間中，以便外科醫(yī)生可以直接監(jiān)測手術(shù)過程，如果必要可以實際存在并直接與助理說話而不是通過電話或其他通信介質(zhì)。不過，外科醫(yī)生可以位于不同房間、完全不同的建筑物或遠離患者的其他位置，以允許遠程手術(shù)過程。

圖3示出電子推車24的透視圖。電子推車24可以與內(nèi)窺鏡28聯(lián)接并且可以包括處理捕捉圖像供隨后在外科醫(yī)生的控制臺或位于本地和/或遠程的其他合適的顯示器上向外科醫(yī)生顯示的處理器。例如，在使用立體內(nèi)窺鏡時，電子推車24可以處理捕捉圖像，向外科醫(yī)生呈現(xiàn)手術(shù)部位的協(xié)同立體圖像。這類協(xié)同可以包括相對圖像之間的對齊并且可以包括調(diào)整立體內(nèi)窺鏡的立體工作距離。作為另一個示例，圖像處理可以包括使用先前確定的攝像頭校準參數(shù)補償圖像捕捉裝置的成像誤差，例如光學(xué)像差。

圖4概略示出機器人手術(shù)系統(tǒng)50(例如圖1的mirs系統(tǒng)10)。如上所述，外科醫(yī)生的控制臺52(例如圖1中的外科醫(yī)生的控制臺16)可以在微創(chuàng)手術(shù)過程期間被外科醫(yī)生用于控制患者側(cè)推車(手術(shù)機器人)54(例如圖1中的患者側(cè)推車22)?；颊邆?cè)推車54可以使用諸如立體內(nèi)窺鏡的成像裝置捕捉手術(shù)部位的圖像并向電子推車56(例如圖1中的電子推車24)輸出捕捉的圖像。如上所述，電子推車56可以在任何隨后顯示之前以各種方式處理捕捉的圖像。例如，電子推車56可以在經(jīng)由外科醫(yī)生的控制臺52向外科醫(yī)生顯示組合圖像之前用虛擬控制界面覆蓋捕捉的圖像?；颊邆?cè)推車54可以輸出供外側(cè)電子裝置推車56處理的捕捉的圖像。例如，患者側(cè)推車54可以向處理器58輸出捕捉的圖像，處理器58可以被用于處理捕捉圖像。圖像還可以通過電子推車56和處理器58的組合進行處理，電子推車56和處理器58可以被聯(lián)接在一起共同、依次和/或組合處理捕捉的圖像。一個或更多個單獨的顯示器60也可以與處理器58和/或電子推車56聯(lián)接在一起，用于圖像(例如，手術(shù)部位的圖像或其他相關(guān)圖像)的本地和/或遠程顯示。

圖5a和5b分別示出患者側(cè)推車22和手術(shù)工具62。手術(shù)工具62是手術(shù)工具26的示例。所示出的患者側(cè)推車22提供三個手術(shù)工具26和成像裝置28的操縱，該成像裝置例如用于手術(shù)部位圖像捕捉的立體內(nèi)窺鏡。操縱通過具有若干機器人接頭的機器人機構(gòu)提供。成像裝置28和手術(shù)工具26可以通過患者內(nèi)部的切口安置和操縱，以便運動的遠程中心被保持在切口處，以將切口尺寸最小化。手術(shù)部位的圖像可以包括當(dāng)手術(shù)工具26被安置在成像裝置28的視場內(nèi)時，手術(shù)工具26的遠端的圖像。診斷或治療的端部執(zhí)行器63通常在手術(shù)器械的長軸的遠端處。

硬件受限的遠程中心操縱器

圖6示出根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器70的透視示意圖。遠程中心操縱器70由安裝基座72支撐。遠程中心操縱器70包括由安裝基座72支撐的基座連桿74、偏轉(zhuǎn)接頭76、延伸連桿78、基座平行四邊形接頭80、第一平行四邊形連桿82、第一平行四邊形接頭84、第二平行四邊形連桿86、第二平行四邊形接頭88、錐形擺動機構(gòu)90和器械夾持器92。器械夾持器92經(jīng)配置支撐并沿插入軸線96平移手術(shù)器械94(即，器械夾持器92包括移入和移出患者體壁處切口的或在沿插入軸線96的患者自然體孔處的手術(shù)器械94的至少一個棱柱接頭)。手術(shù)端部執(zhí)行器95在手術(shù)器械94的遠端處。端部執(zhí)行器可以用于任何手術(shù)功能，其包括治療、診斷或成像手術(shù)裝置。端部執(zhí)行器滾動可以以各種已知的方式完成滾動。例如，器械夾持器92或器械94自身可以包括允許器械軸圍繞插入軸線96滾動的器械軸滾動能力。作為替代示例，軸可以保持靜止?jié)L動，并且端部執(zhí)行器在器械軸的端部處滾動。

安裝基座72允許遠程中心操縱器70通過推車底座的設(shè)定臂/接頭、頂板底座、地板/柱腳底座或其他底座表面進行安裝和支撐，以便基座在地面參考系(如通過地面所符號表示的)中保持有效靜止。遠程中心操縱器70經(jīng)配置成使得在手術(shù)器械94被操縱時，遠程操縱中心(rc)相對于安裝基座72不移動。通過在相對于患者的固定位置和取向上支撐安裝基座72，遠程操縱中心(rc)相對于患者保持固定，從而為手術(shù)器械94提供切入點。在遠程操縱中心(rc)相對于患者被固定的情況下，可以實現(xiàn)手術(shù)器械94的操縱，而沒有在手術(shù)器械94的切入位置處對患者細胞組織強加潛在危害力的危險。在手術(shù)器械軸通過插管的實施例中，遠程操縱中心通常被定義在沿插管中心線的點，雖然在某些實施例中，插管可以是可選的。

偏轉(zhuǎn)接頭76將延伸連桿78的近端可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接到基座連桿74的遠端。偏轉(zhuǎn)接頭76可操作產(chǎn)生延伸連桿78圍繞延伸通過遠程操縱中心(rc)的偏轉(zhuǎn)軸線98的受控轉(zhuǎn)動(滾動)。因為器械夾持器92經(jīng)由遠程中心操縱器70的介入連桿機構(gòu)部件被聯(lián)接到延伸連桿78，延伸連桿78圍繞偏轉(zhuǎn)軸線98的轉(zhuǎn)動(滾動)產(chǎn)生器械夾持器92圍繞偏轉(zhuǎn)軸線98的相應(yīng)轉(zhuǎn)動，從而對于偏轉(zhuǎn)接頭76的所有角度取向保持遠程操縱中心(rc)相對于安裝基座72的位置和取向。術(shù)語“偏轉(zhuǎn)”是任意的，并且可以看出在該術(shù)語的情況下，遠程操縱中心(rc)靜止、圍繞偏轉(zhuǎn)軸線98的轉(zhuǎn)動將促使手術(shù)器械94的遠端以如偏轉(zhuǎn)所限定的方式移動。

遠程中心操縱器70的平行四邊形連桿機構(gòu)部分100經(jīng)配置產(chǎn)生受限于圍繞俯仰軸線102的轉(zhuǎn)動的器械夾持器92的運動，其中俯仰軸線102與遠程操縱中心(rc)交叉。通過將器械夾持器92的相應(yīng)運動限制成圍繞俯仰軸線102的轉(zhuǎn)動(俯仰)，插入軸線96繼續(xù)與遠程操縱中心(rc)交叉，并且器械夾持器92與遠程操縱中心(rc)之間的距離得以維持。術(shù)語“俯仰”是任意的，并且可以看出在該術(shù)語的情況下，遠程操縱中心(rc)靜止、圍繞俯仰軸線102的轉(zhuǎn)動將促使手術(shù)器械94的遠端以如俯仰所限定的方式移動。

平行四邊形連桿機構(gòu)部分100包括平行四邊形基座接頭80、第一平行四邊形連桿82、第一平行四邊形接頭84、第二平行四邊形連桿86、第二平行四邊形接頭88、錐形擺動機構(gòu)90和器械夾持器92?；叫兴倪呅谓宇^80將第一平行四邊形連桿82可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接到延伸連桿78的遠端?；叫兴倪呅谓宇^80可操作產(chǎn)生第一平行四邊形連桿82圍繞平行于俯仰軸線102的基座接頭軸線104的受控轉(zhuǎn)動。基座接頭軸線104的位置和取向相對于延伸連桿78是固定的。第一平行四邊形接頭84將第二平行四邊形連桿86的近端可轉(zhuǎn)動聯(lián)接到第一平行四邊形連桿82的遠端，用于第二平行四邊形連桿86圍繞平行于俯仰軸線102的第一接頭軸線106轉(zhuǎn)動。第一接頭軸線106的位置和取向相對于第一平行四邊形連桿82是固定的。第二平行四邊形接頭88將錐形擺動機構(gòu)90的近端可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接到第二平行四邊形連桿86的遠端，用于錐形擺動機構(gòu)90圍繞平行于俯仰軸線102的第二接頭軸線108轉(zhuǎn)動。第二接頭軸線108的位置和取向相對于第二平行四邊形連桿86是固定的。因為器械夾持器92被聯(lián)接到錐形擺動機構(gòu)90的遠端，器械夾持器92被限制成圍繞第二接頭軸線108轉(zhuǎn)動。

第一和第二平行四邊形接頭84、88被可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接到基座平行四邊形接頭80，以便基座平行四邊形接頭80的致動致動平行四邊形連桿機構(gòu)部分100，從而產(chǎn)生器械夾持器92被限制成圍繞俯仰軸線102轉(zhuǎn)動的相應(yīng)運動。任何合適的方案可以被用于可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接基座平行四邊形接頭80、第一平行四邊形接頭84和第二平行四邊形接頭88。例如，基座平行四邊形接頭80可以包括基座滑輪，其被可轉(zhuǎn)動地固定到延伸連桿78并被安裝以圍繞基座接頭軸線104相對于第一平行四邊形連桿82轉(zhuǎn)動。第一平行四邊形接頭84可以包括第一滑輪，其被可轉(zhuǎn)動地固定到第二平行四邊形連桿86并被安裝一圍繞第一接頭軸線106相對于第一平行四邊形連桿82轉(zhuǎn)動。通過將第一滑輪的轉(zhuǎn)動連接到第二滑輪的轉(zhuǎn)動，例如通過一個或更多個驅(qū)動帶或一個或更多個連桿，第二平行四邊形連桿86相對于第一平行四邊形連桿82的轉(zhuǎn)動可以通過第一平行四邊形連桿82相對于延伸連桿78的轉(zhuǎn)動而被驅(qū)動，使得第二平行四邊形連桿86與延伸連桿78之間的同一的相對取向在針對第一平行四邊形連桿82相對于延伸連桿78的所有角度取向被保持。以同樣的方式，第一平行四邊形接頭84可以包括第三滑輪，其被可轉(zhuǎn)動地固定到第一平行四邊形連桿82并被安裝一圍繞第一接頭軸線106相對于第二平行四邊形連桿86轉(zhuǎn)動。第二平行四邊形接頭88可以包括第四滑輪，其被可轉(zhuǎn)動地固定到錐形擺動機構(gòu)90的近端并被安裝以圍繞第二接頭軸線108相對于第二平行四邊形連桿86轉(zhuǎn)動。通過將第三滑輪的轉(zhuǎn)動連接到第四滑輪的轉(zhuǎn)動，例如通過一個或更多個驅(qū)動帶或一個或更多個連桿，錐形擺動機構(gòu)90相對于第二平行四邊形連桿86的轉(zhuǎn)動可以通過第二平行四邊形連桿86相對于第一平行四邊形連桿82的轉(zhuǎn)動而被驅(qū)動，使得插入軸線96與第一平行四邊形連桿82之間同一的相對取向在針對第二平行四邊形連桿86相對于第一平行四邊形連桿82的所有角度取向被保持。

錐形擺動機構(gòu)90包括近側(cè)錐形擺動連桿110和錐形擺動接頭112。錐形擺動接頭112將器械夾持器92可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接到近側(cè)錐形擺動連桿110，使得錐形擺動接頭112的致動圍繞與遠程操縱中心(rc)交叉的錐形擺動軸線114相對于近側(cè)錐形擺動連桿110重新定向器械夾持器92。錐形擺動接頭112的轉(zhuǎn)動促使手術(shù)器械94的軸沿中心在錐形擺動軸線114上并且在遠程操縱中心(rc)處具有頂點的圓錐的表面擺動。器械夾持器92圍繞錐形擺動軸線114的重新定向可以被用于任何合適目的，例如避免與毗鄰手術(shù)操縱器和/或患者的碰撞，或用于在體壁處提供增加的空間以允許手術(shù)人員訪問器械進入身體的無菌手術(shù)區(qū)域。器械夾持器92圍繞錐形擺動軸線114的重新定向還可以被用于延伸器械夾持器92相對于患者的可用運動范圍。錐形擺動軸線114提供一個冗余軸線，器械夾持器92可以圍繞所述一個冗余軸線在遠程操縱中心(rc)附近轉(zhuǎn)動。錐形擺動軸線114不與偏轉(zhuǎn)軸線98、俯仰軸線102或插入軸線96中的任一個對齊。不過，在手術(shù)中，錐形擺動軸線114與偏轉(zhuǎn)軸線98之間的角度可以隨遠程中心操縱器70被鉸接而改變。錐形擺動機構(gòu)90是可選的，并且可以如本文所述被包括在各個操縱器實施例中或不被包括在各個操縱器實施例中。出于本說明書的目的，錐形擺動機構(gòu)90可以被認為是與更接近地處于操縱器中的其他錐形擺動機構(gòu)區(qū)分的遠側(cè)錐形擺動機構(gòu)(例如，參見圖8，其示出另一個“近側(cè)”錐形擺動機構(gòu))。

圖7是根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器120的透視示意圖。遠程中心操縱器120包括一些與圖6的遠程中心操縱器70相同的部件。共享部件包括安裝基座72、基座連桿74、偏轉(zhuǎn)接頭76、延伸連桿78、基座平行四邊形接頭80、第一平行四邊形連桿82、第一平行四邊形接頭84、第二平行四邊形連桿86、第二平行四邊形接頭88和器械夾持器92。遠程中心操縱器120不包括錐形擺動機構(gòu)90。相反，第二平行四邊形接頭88將器械夾持器92可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接到第二平行四邊形連桿86，用于器械夾持器92圍繞第二接頭軸線108相對于第二平行四邊形連桿86轉(zhuǎn)動。

遠程中心操縱器120進一步包括錐形擺動機構(gòu)122。錐形擺動機構(gòu)122包括錐形擺動接頭124和通過錐形擺動接頭124被可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接到基座連桿74的錐形擺動連桿126。錐形擺動接頭124可操作圍繞與遠程操縱中心(rc)交叉的錐形擺動軸線128選擇性轉(zhuǎn)動錐形擺動連桿126。錐形擺動連桿126的遠端支撐偏轉(zhuǎn)接頭76。錐形擺動連桿126經(jīng)配置定位和定向偏轉(zhuǎn)接頭76，使得針對錐形擺動連桿126圍繞錐形擺動軸線128的所有取向，偏轉(zhuǎn)軸線98與遠程操縱中心(rc)交叉。錐形擺動機構(gòu)122可操作相對于安裝基座72重新定向遠程中心操縱器120的外側(cè)連桿機構(gòu)，同時保持遠程操縱中心(rc)相對于安裝基座72的位置。錐形擺動接頭124的轉(zhuǎn)動促使手術(shù)器械94的軸沿中心在錐形擺動軸線128上并且在遠程操縱中心(rc)處具有頂點的圓錐的表面擺動。錐形擺動機構(gòu)122可以以任何合適的方式使用，例如像用于在手術(shù)過程之前定位/定向遠程中心操縱器120的外側(cè)部分且/或在手術(shù)過程期間用于主動地定位/定向遠程中心操縱器120的外側(cè)部分的設(shè)定接頭。錐形擺動軸線128提供冗余自由度軸線，器械夾持器92可以圍繞所述冗余自由度軸線在遠程操縱中心(rc)附近轉(zhuǎn)動。錐形擺動軸線128不與偏轉(zhuǎn)軸線92、俯仰軸線102或插入軸線96中的任一個對齊。錐形擺動軸線128可以距偏轉(zhuǎn)軸線98偏移任何合適角度(例如，在一個實施例中是15度)。再次參照圖6，錐形擺動機構(gòu)122是可選的，并且可以如本文所述被包括在各個操縱器實施例中或不被包括在各個操縱器實施例中。出于本說明書的目的，錐形擺動機構(gòu)122可以被認為是與更遠離處在操縱器中的其他錐形擺動機構(gòu)區(qū)分的近側(cè)錐形擺動機構(gòu)(例如，參見圖8，其示出另一個“遠側(cè)”錐形擺動機構(gòu))。

與錐形擺動機構(gòu)122關(guān)聯(lián)的接頭可以被驅(qū)動或不被驅(qū)動，并且如果被驅(qū)動，則該接頭可以作為在外科醫(yī)生的主動控制下的遠程操作功能的一部分或被手術(shù)室中的另一個人被動控制。如果非外科醫(yī)生的人被動控制，錐形擺動機構(gòu)可以作為設(shè)定結(jié)構(gòu)的一部分以在手術(shù)過程之前和/或手術(shù)過程期間被針對手術(shù)正確地定位遠程中心操縱器。在一些實施例中，開關(guān)(按鈕，搖桿等)控制錐形擺動機構(gòu)122的運動，將操縱器的更遠側(cè)部分移動到期望的位置。并且，錐形擺動機構(gòu)122可轉(zhuǎn)動滿360度或更大，或其轉(zhuǎn)動可以被限制小于360度。例如，在一個實施例中，轉(zhuǎn)動被限制在大約180度、在直線上升(12點)位置到直線下降(6點)位置之間的范圍內(nèi)。如果兩個或更多個類似配置的遠程中心操縱器被定位彼此相鄰，那么每個錐形擺動機構(gòu)122可以被限制轉(zhuǎn)動相同弧度，以幫助消除碰撞/沖突。例如，每個錐形擺動機構(gòu)122可以被限制轉(zhuǎn)動到在從12點通過3點到6點的圓弧上的任何位置。在其他實施例中，錐形擺動機構(gòu)122被設(shè)置有重心平衡補償特征(例如，通過使用電流根據(jù)機械負載位置控制馬達轉(zhuǎn)矩，通過使用彈簧以平衡機械負載等)，這使得在機械載荷有效失重或低重量時手容易定位。在重心平衡補償實施例中，制動器通常將操縱器保持就位直到一個人將該操縱器移動到期望位置的時間被釋放，并接著在新位置處重新施加制動以保持該操縱器。

除了用于設(shè)定操作以外，錐形擺動機構(gòu)122還可以被連接到手術(shù)器械94的外科醫(yī)生的主動遠程操作控件。因此，錐形擺動機構(gòu)的運動可以作為外科醫(yī)生的控制輸入的結(jié)果或作為例如避免與附近物體例如第二操縱器、患者或其他手術(shù)室設(shè)備碰撞的結(jié)果自動發(fā)生。

本文公開的遠程中心操縱器的各個方面可以以任何合適方式被組合。例如，圖8是根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器130的透視示意圖，所述遠程中心操縱器包括圖6的遠程中心操縱器70和圖7的遠程中心操縱器120兩者的方面。具體地，遠程中心操縱器130包括錐形擺動機構(gòu)122、錐形擺動機構(gòu)90和平行四邊形連桿機構(gòu)部分100。因此，遠程中心操縱器130具有兩個冗余自由度軸線，具體地，包括錐形擺動軸線114和錐形擺動軸線128，器械夾持器92可以圍繞所述兩個冗余自由度軸線在遠程操縱中心(rc)附近轉(zhuǎn)動。錐形擺動軸線114與錐形擺動軸線128中的每個不與偏轉(zhuǎn)軸線98、俯仰軸線102或插入軸線96中的任一個對齊。

由于在圖6-圖8中示出的遠程中心操縱器實施例包括偏轉(zhuǎn)軸線以及一個或更多個錐形擺動機構(gòu)，其中每個錐形擺動機構(gòu)與錐形擺動軸線關(guān)聯(lián)，并且這些轉(zhuǎn)動的軸線均與遠程操縱中心對齊，由此產(chǎn)生的冗余自由度允許器械軸在空間(即，在與基座72關(guān)聯(lián)的地面參考系中)中保持靜止，如同遠程中心操縱器被放置在各個不同構(gòu)造中一樣。進一步地，通過如上所述的器械端部執(zhí)行器滾動，如果端部執(zhí)行器取向不與插入軸線96對齊，那么該端部執(zhí)行器取向也可以在空間中保持靜止，如同遠程中心操縱器被放置在各個不同構(gòu)造中一樣。這類遠程中心操縱器維護硬件受限機器人手術(shù)操縱器的患者安全利益，其中硬件構(gòu)造防止遠程操縱中心相對患者移動，并且這類操縱器添加允許在不同位置的各個器械的不同構(gòu)造的益處，避免與毗鄰操縱器、患者、其他設(shè)備和手術(shù)人員碰撞的有用特征，從而在操縱器與患者之間提供增加的空隙，并且提供增加的對器械進入患者的手術(shù)區(qū)的訪問。

但是應(yīng)當(dāng)很容易地認識到，如果平行四邊形連桿機構(gòu)部分100安置不與軸線98垂直的插入軸線96，那么隨著接頭76轉(zhuǎn)動，器械94也沿中心在遠程操縱中心處具有頂點的軸線96上的圓錐的表面，以如在錐形擺動機構(gòu)以如上所述轉(zhuǎn)動時類似于器械94運動的方式擺動。因此，這些特征提供所謂任意的冗余“偏轉(zhuǎn)類型”自由度，這是因為轉(zhuǎn)動的軸線與遠程操縱中心交叉。但是，根據(jù)本發(fā)明的方面的硬件受限遠程中心操縱器并不局限于偏轉(zhuǎn)類型冗余自由度。

圖9是根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器140的透視示意圖。遠程中心操縱器140包括一些與圖6的遠程中心操縱器70相同的部件。共享部件包括安裝基座72、基座連桿74、偏轉(zhuǎn)接頭76、延伸連桿78、基座平行四邊形接頭80、第一平行四邊形連桿82、第一平行四邊形接頭84、第二平行四邊形連桿、第二平行四邊形接頭88和器械夾持器92。如圖所示的遠程中心操縱器140不包括錐形擺動機構(gòu)90。相反，第二平行四邊形接頭88將器械夾持器92可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接到第二平行四邊形連桿86，用于器械夾持器92圍繞第二接頭軸線108相對于第二平行四邊形連桿86轉(zhuǎn)動。遠程中心操縱器140進一步包括重新定向機構(gòu)142，其可操作將遠程中心操縱器140的外側(cè)部分圍繞與遠程操縱中心(rc)交叉的軸線144重新定向。重新定向機構(gòu)142包括基座146和與基座146聯(lián)接并可沿相對于遠程操縱中心(rc)具有恒定半徑的彎曲路徑相對于基座146重新定向的可移動連桿148，從而將器械夾持器92的相應(yīng)運動限制成圍繞遠程操縱中心(rc)轉(zhuǎn)動。在所示出的實施例中，軸線144與俯仰軸線102重合。因此，如圖所示，平行四邊形連桿機構(gòu)部分和重新定向機構(gòu)142中的每個在遠程操縱中心(rc)處單獨在重合軸線102、144附近轉(zhuǎn)動器械94，以提供冗余自由度。并且，遠程中心操縱器140的硬件設(shè)計物理上限制器械94在遠程操縱中心(rc)處轉(zhuǎn)動。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其他機械結(jié)構(gòu)可以被用于提供為重新定向機構(gòu)122示意性示出和描述的功能。進一步地，具有與重新定向機構(gòu)142類似功能的一個或更多個附加重新定向機構(gòu)可以被插入到在基座72與器械夾持器92之間的鏈接中，以便遠程中心操縱器140具有附加的冗余自由度。

重新定向機構(gòu)142還可以經(jīng)配置成使得軸線144不與俯仰軸線102對齊(不重合)。例如，重新定向機構(gòu)142可以經(jīng)配置成使得軸線144與插入軸線96對齊，并可以經(jīng)配置成使得軸線144相對于俯仰軸線102和/或插入軸線96處于任何合適的角度。

與重新定向機構(gòu)142關(guān)聯(lián)的接頭可以被驅(qū)動或不被驅(qū)動，并且如果被驅(qū)動，其可以在外科醫(yī)生的主動控制下或被手術(shù)室人員被動控制。如果在被動控制下，重新定向機構(gòu)142可以在手術(shù)過程之前被用作設(shè)定接頭，以針對手術(shù)正確地定位遠程中心操縱器140，且/或在手術(shù)過程期間其可以被用于主動重新定向外側(cè)連桿機構(gòu)，同時保持相對于安裝基座72的遠程操縱中心(rc)的位置并從而相對于患者以及器械94進入患者的切口的位置。在一些被動控制實施例中，開關(guān)(例如，開/關(guān)按鈕，彈簧搖桿等)控制重新定向機構(gòu)142移動，以便人員操作控件將遠程中心操縱器移動到期望位置。在其他被動控制實施例中，重新定向機構(gòu)被配備有重心平衡補償特征(例如，根據(jù)機械負載位置控制馬達電流的補償)，以便感覺操縱器有效失重，并且該操縱器容易被手移動。例如，制動器可以將重新定向機構(gòu)142保持就位直到人員可以容易重定位重新定向機構(gòu)的點時被釋放，并接著再施加制動器將該操縱器保持就位。

圖10是根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器150的透視示意圖。遠程中心操縱器150包括圖8的遠程中心操縱器130和圖9的遠程中心操縱器140二者的方面。具體地，遠程中心操縱器150包括重新定向機構(gòu)142、錐形擺動機構(gòu)122(其任選地，可以不包括)、錐形擺動機構(gòu)90(其任選地，可以不包括)和平行四邊形連桿機構(gòu)部分100。因此，遠程中心操縱器150具有三個冗余自由度(如果所述錐形擺動機構(gòu)中的一個被去除，則會更少；如果附加的錐形擺動機構(gòu)或重新定向機構(gòu)被添加，則會更多)，并且這些自由度來自圍繞軸線144(通過重新定向機構(gòu)142驅(qū)動的)、錐形擺動軸線114(通過錐形擺動機構(gòu)90驅(qū)動的)和錐形擺動軸線128(通過錐形擺動機構(gòu)122驅(qū)動的)轉(zhuǎn)動的能力。在軸線144不與遠程中心操縱器150中的俯仰軸線102重合時，軸線144可以在替代實施例中與俯仰軸線102重合。

重新定向機構(gòu)142和錐形擺動機構(gòu)122中的每一個可以在手術(shù)過程之前被用作設(shè)定接頭且/或在手術(shù)過程期間被用于主動重新定向外側(cè)連桿機構(gòu)，同時物理上限制遠程操縱中心(rc)相對于安裝基座72的位置，并因此保持遠程操縱中心(rc)相對于患者的位置。作為設(shè)定結(jié)構(gòu)的一部分的重新定向機構(gòu)142的使用如上被描述，并且錐形擺動機構(gòu)122可以同樣被使用。

需要指出，遠程中心操縱器的各個實施例中的每個實施例某種程度上是窄的，以便這些操縱器中的兩個或更多個可以在手術(shù)機器人上彼此相鄰定位，并且毗鄰操縱器之間的空間可以被減少，以允許每個操縱器控制靠近另一個器械的器械，用于有效的手術(shù)器械安置。

圖11示出根據(jù)許多實施例的硬件受限遠程中心操縱器160。操縱器160包括基座連桿162、錐形擺動連桿164、平行四邊形基座連桿166、平行四邊形第一連桿168、平行四邊形第二連桿170、經(jīng)配置支持可拆卸手術(shù)器械(未示出；器械軸經(jīng)過被示出聯(lián)接在器械夾持器172遠端處的插管173)的器械夾持器172和錐形擺動接頭174。在許多實施例中，基座連桿162相對于經(jīng)由遠程中心操縱器160在正被手術(shù)的患者被保持在固定位置。錐形擺動連桿164具有被安裝在基座連桿162的錐形擺動連桿遠端176，用于錐形擺動連桿164圍繞第一軸線178相對于基座連桿162轉(zhuǎn)動，第一軸線178與遠程運動中心(rc)交叉，遠程運動中心(rc)由沿器械軸經(jīng)過的插管的中心線限定。錐形擺動連桿164具有從第一軸線178偏移的錐形擺動連桿遠端180，以及將錐形擺動連桿近端176連接到錐形擺動連桿遠端180的錐形擺動連桿體區(qū)段182。

錐形擺動連桿164的操縱器160外側(cè)(遠側(cè))的連桿機構(gòu)經(jīng)配置提供器械夾持器172的選擇性移動，其被限制為器械夾持器172圍繞遠程中心(rc)的二維轉(zhuǎn)動(手術(shù)器械未示出)。至于器械夾持器172圍繞遠程中心(rc)轉(zhuǎn)動的第一方向，該第一方向在本文被稱為偏轉(zhuǎn)，平行四邊形基座連桿166具有被安裝在錐形擺動連桿遠端180的近端184，其用于圍繞也與遠程中心(rc)交叉的第二軸線186相對于錐形擺動連桿遠端轉(zhuǎn)動。通過相對于錐形擺動連桿遠端180選擇性轉(zhuǎn)動平行四邊形基座連桿166，平行四邊形基座連桿166的操縱器160外側(cè)的連桿機構(gòu)也圍繞第二軸線186選擇性地轉(zhuǎn)動，從而圍繞第二軸線186選擇性地轉(zhuǎn)動器械夾持器172。

至于器械夾持器172圍繞遠程中心(rc)轉(zhuǎn)動的第二方向，該第二方向在本文也被稱為俯仰，器械夾持器172和平行四邊形第一和第二連桿168、170被聯(lián)接，以便形成提供器械夾持器172的移動的平行四邊形連桿機構(gòu)，所述器械夾持器172被限制成圍繞遠程中心(rc)在軸線的附近轉(zhuǎn)動，所述軸線大致垂直于第二軸線186并且垂直于平行四邊形連桿機構(gòu)的運動平面。平行四邊形第一連桿168具有經(jīng)由第一平行四邊形接頭192與平行四邊形基座連桿166的遠端190可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接的近端188。平行四邊形第二連桿170具有經(jīng)由第二平行四邊形接頭198與平行四邊形第一連桿168的遠端196可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接的近端194。器械夾持器172經(jīng)由第三平行四邊形接頭202與平行四邊形第二連桿170的遠端200聯(lián)接。第二和第三平行四邊形接頭198、202被第一平行四邊形接頭192的轉(zhuǎn)動可轉(zhuǎn)動地驅(qū)動，以便第一平行四邊形連桿168、第二平行四邊形連桿170和器械夾持器172形成平行四邊形連桿機構(gòu)。在所示位置中，第一平行四邊形連桿168限定在第一與第二平行四邊形接頭192、198之間延伸的第一平行四邊形邊204，第二平行四邊形連桿170限定在第二與第三平行四邊形接頭198、202之間延伸的第二平行四邊形邊206；以及器械夾持器172限定在第三平行四邊形接頭202與遠程中心(rc)之間延伸的第三平行四邊形邊208。為了說明平行四邊形連桿機構(gòu)的運動，轉(zhuǎn)動的第一平行四邊形邊204r被示出表示第一平行四邊形連桿168相對于平行四邊形基座連桿166的相應(yīng)轉(zhuǎn)動位置，以及重新定位的第二和第三平行四邊形邊206r、208r被示出分別表示對應(yīng)于第一平行四邊形連桿168的轉(zhuǎn)動位置的第二平行四邊形連桿170和器械夾持器172的位置。如圖所示，第一平行四邊形連桿168相對于平行四邊形基座連桿166的轉(zhuǎn)動用于移動器械夾持器172，以便第三平行四邊形邊208的遠端保持與遠程操縱中心(rc)重合，從而使器械夾持器172圍繞大致垂直于第二軸線186的軸線俯仰。

當(dāng)操縱手術(shù)器械的軸沿第二軸線186(偏轉(zhuǎn)軸線)在一條直線上時，錐形擺動連桿164的操縱器160外側(cè)的連桿機構(gòu)具有固有的奇異性。即使當(dāng)手術(shù)器械軸不沿第二軸線186在一條直線上時，當(dāng)手術(shù)器械軸與第二軸線186之間的角度小(例如，15度或更小)時，運動學(xué)調(diào)節(jié)是很差的。將平行四邊形連桿機構(gòu)延伸到手術(shù)器械軸與第二軸線86對齊所需程度的另一個實踐限制是由此產(chǎn)生的操縱器160的長度對在手術(shù)室環(huán)境中的使用可能是不良的長度。

為了解決前述問題，平行四邊形連桿機構(gòu)的運動可以被限制，例如使得手術(shù)器械軸相對于第二軸線186的角度被限制至少等于合適的角度(例如，大約15度)。不過，在這類角度限制的情況下，對于第二軸線186的任何特定位置和取向，還存在手術(shù)器械尖端不能到達的錐形體積。因此，錐形擺動機構(gòu)122提供重新定位且重新定向第二軸線186的方式，以便將不可接近的錐形體積置于患者上的外科醫(yī)生不感興趣作業(yè)的地方。錐形擺動機構(gòu)122還可以作為器械夾持器172在第二軸線186附近的替代被用于在第一軸線178附近轉(zhuǎn)動器械夾持器172。

冗余軸線和硬件受限遠程中心操縱器上的關(guān)聯(lián)冗余自由度允許操縱器使用不止一個接頭角度的可能組合中的一個組合在獨特位置定位手術(shù)器械。因此，冗余軸線(提供冗余自由度的接頭的軸線)可以被用于避免與毗鄰操縱器、患者解剖結(jié)構(gòu)或設(shè)備(例如手術(shù)臺)的碰撞。當(dāng)冗余軸線被機械地限制經(jīng)過遠程操縱中心(rc)時，該冗余軸線可以在手術(shù)過程期間被重新定向，而沒有相對于患者移動遠程操縱中心(rc)的風(fēng)險。

錐形擺動接頭174將第二平行四邊形連桿170的遠端200聯(lián)接到器械夾持器172。錐形擺動接頭174可操作選擇性改變器械夾持器172圍繞與遠程中心(rc)交叉的第三軸線210相對于第二平行四邊形連桿170的取向。改變器械夾持器172相對于第二平行四邊形連桿170的取向的能力可以被用于避免器械夾持器172與毗鄰操縱器之間的干擾，避免器械夾持器172與患者之間的干擾，并且增加器械夾持器172的運動范圍。在所示出的實施例中，第三軸線210與第三平行四邊形邊208重合，從而確保第三平行四邊形邊208響應(yīng)于器械夾持器172圍繞第三軸線210的轉(zhuǎn)動而不改變長度。

圖12進一步示出錐形擺動接頭174。如圖所示，第三軸線210不與由器械夾持器172支撐的手術(shù)器械(未示出)的中心線228對齊，手術(shù)器械沿著沿著第三軸線被插入和撤回，并且手術(shù)器械軸在第三軸線附近滾動。第三軸線210與中心線228之間的角偏移允許錐形擺動接頭174的轉(zhuǎn)動相對于遠程中心(rc)重新定向手術(shù)器械，從而允許手術(shù)器械達到患者體內(nèi)的不同區(qū)域。并且如上所述，與平行四邊形機構(gòu)的俯仰運動功能組合，錐形擺動接頭174的轉(zhuǎn)動可以保持手術(shù)器械相對于運動的遠程中心(rc)的位置和取向，允許重新定位器械夾持器172以避免與毗鄰器械夾持器/手術(shù)器械干擾。

圖13a、圖13b和圖13c示出錐形擺動接頭174提供的運動范圍。在圖13a中，錐形擺動接頭174處于居中配置中，其中器械夾持器172與第二平行四邊形連桿170對齊。在圖13b中，錐形擺動接頭174被示出在一個方向充分轉(zhuǎn)動，從而在所示出的方向上定向器械夾持器172。以及在圖13c中，錐形擺動接頭174被示出在相反方向上充分轉(zhuǎn)動，從而在所示出的相反方向上定向器械夾持器172。如圖所示，由錐形擺動接頭174提供的器械夾持器172的不同可能取向用作提供由器械夾持器172支撐的手術(shù)器械(未示出)的對應(yīng)不同插入方向。同樣，錐形擺動接頭174提供的冗余自由度允許在每個獨特器械位置的操縱器具有一系列接頭位置。雖然未示出，可以看出在圖11中示出的近側(cè)錐形擺動接頭提供類似功能。以及此外，兩個錐形擺動接頭在一起動作可以將偏轉(zhuǎn)接頭和平行四邊形機構(gòu)偏移到一側(cè)或另一側(cè)，而器械保持靜止。如上所述，隨著操縱器移動，相對于器械主體滾動端部執(zhí)行器(例如，在軸上滾動端部執(zhí)行器，或利用附接的端部執(zhí)行器的滾動整個軸)允許端部執(zhí)行器在空間中保持靜止。因此，在遠程手術(shù)期間，操縱器充分利用冗余自由度的優(yōu)點的運動對外科醫(yī)生來說是透明的，外科醫(yī)生不會感覺到任何相應(yīng)手術(shù)端部執(zhí)行器的移動。

圖14a示出可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接一些實施例的操縱器160的第二平行四邊形接頭198和第三平行四邊形接頭200的第一正弦/余弦連桿228和第二正弦/余弦連桿230。第一和第二正弦/余弦連桿228、230之所以如此命名，是為了反映連桿228、230被聯(lián)接到平行四邊形接頭198、200的方式。如在第二平行四邊形接頭198處所示，第一和第二正弦/余弦連桿228、230與第二平行四邊形接頭198之間的連接偏移90度，第一和第二正弦/余弦連桿228、230與第三平行四邊形接頭200之間的連接同樣配置。雖然90度的連接偏移是優(yōu)選的，也可以使用其他偏移角度。所述連接偏移確保連桿228、230中的至少一個連桿總是從經(jīng)過第一和第二平行四邊形接頭198、200兩者的中心線232偏移，以便總是具有在第二和第三平行四邊形接頭198、200之間傳遞扭矩所需的偏移。通過以相同角度取向和徑向距離連接第一和第二正弦/余弦連桿228、230中的每一個連桿的每端，第二與第三平行四邊形接頭198、200之間的傳遞或轉(zhuǎn)動運動可以以可靠和平滑方式實現(xiàn)。

在許多實施例中，第一和第二正弦/余弦連桿228、230的長度是可調(diào)節(jié)的，使聯(lián)接點與第二和第三平行四邊形接頭198、200的長度更好匹配。因為連桿機構(gòu)是運動學(xué)受限的，機械部件的幾何偏差(例如長度、角度或作業(yè)半徑)會在一些或全部部件中產(chǎn)生高力和/或角力的形成。第一正弦/余弦連桿228包括第一連桿近側(cè)部分234和第一連桿遠側(cè)部分236，其在第一連桿接頭238處被固定在一起。同樣，第二正弦/余弦連桿230包括第二連桿近側(cè)部分240和第二連桿遠側(cè)部分242，其在第二連桿接頭244處被固定在一起。第一連桿和第二連桿接頭238、244經(jīng)配置成使得第一和第二正弦/余弦連桿228、230中的每一個的長度可以被改變以匹配它們被安裝在其上的第二平行四邊形連桿170的指定長度。例如，第一連桿近側(cè)部分234和第一連桿遠側(cè)部分236可以首先被分別連接到第二平行四邊形接頭198和連接到第三平行四邊形接頭200，并接著經(jīng)由第一連桿接頭238彼此聯(lián)接，以匹配它們被安裝在其中的第二平行四邊形連桿170的指定長度。

圖14b示出可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接操縱器160的第一平行四邊形接頭192和第二平行四邊形接頭198的第三正弦/余弦連桿246和第四正弦/余弦連桿248。第三和第四正弦/余弦連桿246、248類似于第一和第二正弦/余弦連桿228、230被配置并連接到平行四邊形接頭192、198，因此其相同描述將不在這里重復(fù)。圖14b示出定向撓曲250、252，其經(jīng)配置降低第三和第四正弦/余弦連桿246、248的作業(yè)角力水平(并且可以被用于降低第一和第二正弦/余弦連桿228、230的作業(yè)角力水平)。定向撓曲250、252中的每一個被配置為具有剛性取向和依從取向的懸臂梁，在所述剛性取向中的定向撓曲與所附接的正弦/余弦連桿對齊(如在第四正弦/余弦連桿248到第二平行四邊形接頭198的連接處所示)，在所述依從取向中的定向撓曲被定向成垂直于所附接的正弦/余弦連桿(如在第三正弦/余弦連桿246到第一平行四邊形接頭192的連接所示)。定向撓曲250、252經(jīng)配置成使得當(dāng)所附接的正弦/余弦連桿提供扭矩傳遞的最大機械優(yōu)勢時，所提供的負載路徑的剛性達到最大值，當(dāng)所附接的正弦/余弦連桿提供扭矩傳遞的最小機械優(yōu)勢時，所提供的負載路徑的剛性達到最小值。

如同在圖14a和圖14b中示出的正弦/余弦連桿的使用是可選的，并且如上所述，其他眾所周知的方式(例如，齒輪，皮帶等)存在以聯(lián)接平行四邊形連桿，以便所述平行四邊機構(gòu)正確起作用。

圖15示出用于經(jīng)過遠程操縱中心(rc)的冗余軸線和關(guān)聯(lián)的冗余機械自由度的實施方式的另一種方案。圖15示出根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器260，其包括安裝基座262，安裝基座262包括相對于遠程操縱中心(rc)具有恒定曲率半徑的彎曲特征264，并且操縱器260的外側(cè)(近側(cè))連桿機構(gòu)的基座連桿266可以沿著該彎曲特征被重新定位。外側(cè)連桿機構(gòu)被安裝到基座連桿266，基座連桿266包括用于圍繞與遠程操縱中心(rc)交叉的第一軸線268轉(zhuǎn)動的“偏轉(zhuǎn)”接頭特征。基座連桿266與彎曲特征264連接，使得基座連桿266被限制成沿彎曲特征264選擇性地重新定位，從而保持遠程操縱中心(rc)相對于安裝基座262的位置，安裝基座262相對于患者被保持在固定位置。彎曲特征264經(jīng)配置成使得基座連桿266的運動被限制成圍繞與遠程操縱中心(rc)交叉的第二軸線270轉(zhuǎn)動。通過改變基座連桿266沿彎曲特征264的位置，操縱器260的外側(cè)連桿機構(gòu)相對于患者的取向可以被改變，從而提供由遠程中心操縱器260操縱的手術(shù)器械的增加運動范圍。平行四邊形機構(gòu)272提供在軸線274附近的轉(zhuǎn)動?？梢钥闯?，隨著整個平行四邊形機構(gòu)在軸線268附近轉(zhuǎn)動，軸線270和274可以被重合。從與圖9所示的實施例的配置相似的圖15中示出的實施例可以進一步看出，平行四邊形機構(gòu)140和272是類似的，并且偏轉(zhuǎn)接頭76和266是類似的。

圖16示出用于冗余軸的實施方式的另一種方案，該冗余軸線經(jīng)過遠程操縱中心(rc)從而提供關(guān)聯(lián)的冗余自由度。圖16示出根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器280，其包括安裝基座282，安裝基座282包括閉環(huán)彎曲特征284，操縱器280的外側(cè)(遠側(cè))連桿機構(gòu)的基座連桿286可以在該閉環(huán)彎曲特征284內(nèi)側(cè)被重新定位。如圖所示，中心安裝元件285在閉環(huán)彎曲特征284內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動。基座連桿286被安裝在中心安裝元件285上，中心安裝元件285某種程度上向內(nèi)朝向遠程操縱中心定向。外側(cè)連桿機構(gòu)被安裝到基座連桿286，用于圍繞與遠程操縱中心(rc)交叉的第一軸線288轉(zhuǎn)動。閉環(huán)彎曲特征284經(jīng)配置成使得對于在彎曲特征284附近的基座連桿286的所有位置，遠程操縱中心(rc)的位置相對于安裝基座282保持固定，安裝基座282相對于患者保持固定。閉環(huán)彎曲特征284是圓形的，并且圍繞與遠程操縱中心(rc)交叉的第二軸線290是軸向?qū)ΨQ的。通過改變在閉環(huán)彎曲特征284附近的基座連桿286的位置，操縱器280的外側(cè)連桿機構(gòu)相對于患者的取向可以被改變，從而提供增加的運動范圍、避免臂與臂或臂與環(huán)境的碰撞和/或避免遠程中心操縱器280運動學(xué)奇異性?！安糠謭A”特征或安裝基座僅橫于圓的一部分的整圓特征也可以被使用?？梢钥闯觯瑥澢卣?84及其關(guān)聯(lián)的中心安裝特征285起錐形擺動接頭的作用。因此，圖16所示的實施例與圖7中示出的實施例相似，錐形擺動接頭122和284是類似的，并且偏轉(zhuǎn)接頭76和286是類似的。

圖17是根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器300的透視示意圖。遠程中心操縱器300包括一些與圖6的遠程中心操縱器70相同的部件。共享部件包括安裝基座72、基座連桿74、偏轉(zhuǎn)接頭76、基座平行四邊形接頭80、第一平行四邊形連桿82、第一平行四邊形接頭84、第二平行四邊形連桿86、第二平行四邊形接頭88和器械夾持器92。遠程中心操縱器300還可以包括錐形擺動組件90(未示出)。遠程中心操縱器300包括偏移延伸連桿302，其使平行四邊形連桿機構(gòu)部分100從偏轉(zhuǎn)軸線98偏移，從而定向不與偏轉(zhuǎn)軸線98垂直的俯仰軸線102。平行四邊形連桿機構(gòu)部分100從偏轉(zhuǎn)軸線98的偏移可以由遠程中心操縱器300通過偏轉(zhuǎn)接頭76在偏轉(zhuǎn)軸線98附近轉(zhuǎn)動時減少其擺動量，從而增加到患者的間隙且/或增加到毗鄰遠程中心操縱器(多個操縱器)的間隙。作為非限制性示例，在一些實施例中偏移角是2.7度。雖然通過偏移所提供的附加間隙是很小的，但是在手術(shù)期間該間隙是顯著的，這是由于若干個這類操縱器通常被接近定位以控制插入到患者中的器械。甚至更顯著的，增加的距患者的間隙可以允許增加器械端部執(zhí)行器在患者內(nèi)的運動范圍，這允許外科醫(yī)生在必要時進一步達到用于治療目的的更遠組織。

圖18是根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器310的透視示意圖。遠程中心操縱器310包括圖17的遠程中心操縱器300和圖9的遠程中心操縱器140二者的方面。具體地，遠程中心操縱器310包括重新定向機構(gòu)142、偏移延伸連桿302和平行四邊形連桿機構(gòu)部分100。因此，遠程中心操縱器310具有一個冗余軸線和關(guān)聯(lián)的自由度，具體地，具有軸線144(其可以在該實施例中被示出未與俯仰軸線102對齊)，器械夾持器92可以圍繞所述冗余軸線在遠程操縱中心(rc)附近轉(zhuǎn)動。重新定向機構(gòu)142可以在手術(shù)過程之前被用作設(shè)定接頭且/或在手術(shù)過程期間被用于主動重新定向外側(cè)(遠側(cè))連桿機構(gòu)，同時保持遠程操縱中心(rc)相對于安裝基座72的位置，并因此保持遠程操縱中心(rc)相對于患者的位置。

本文公開的遠程中心操縱器方面的任何合適的組合均可以被采用。例如，遠程中心操縱器可以包括重新定向機構(gòu)142、錐形擺動機構(gòu)122、偏移延伸連桿302和錐形擺動機構(gòu)90的任何合適的組合。圖19示出包括重新定向機構(gòu)142、偏移延伸連桿302、平行連桿機構(gòu)部分100和錐形擺動機構(gòu)90的遠程中心操縱器312。

圖20示出根據(jù)許多實施例的遠程中心操縱器320。操縱器320包括經(jīng)配置可在現(xiàn)場更換的五個單元。所述五個現(xiàn)場可更換單元(fru)包括偏轉(zhuǎn)/俯仰驅(qū)動組件332、具有延伸件近端326和延伸件遠端328的延伸件324、具有第一連桿近端332和第一連桿遠端334的第一平行四邊形連桿330、具有第二連桿近端338和第二連桿遠端340的第二平行四邊形連桿336以及器械夾持器342。

偏轉(zhuǎn)/俯仰驅(qū)動組件322包括安裝基座344和與安裝基座344聯(lián)接的偏轉(zhuǎn)/俯仰外殼346，以在與遠程操縱中心(rc)交叉的偏轉(zhuǎn)軸線348附近轉(zhuǎn)動，其中遠程操縱中心(rc)具有相對于安裝基座344的固定位置。安裝基座344允許遠程中心操縱器320通過推車底座的設(shè)定臂/接頭、頂板底座、底板/柱腳底座或其他安裝表面安裝和支持。通過在相對于患者的固定位置和取向支撐安裝基座344，遠程操縱中心(rc)相對于患者被保持固定，從而為通過正被操縱的器械夾持器342保持的手術(shù)器械提供入口點，而不在手術(shù)器械的入口位置處對患者組織施加潛在危害的力。偏轉(zhuǎn)/俯仰驅(qū)動組件322可操作相對于安裝基座344選擇性地轉(zhuǎn)動偏轉(zhuǎn)/俯仰外殼346，從而轉(zhuǎn)動遠程中心操縱器320的外側(cè)部分，使得器械夾持器342在偏轉(zhuǎn)軸線348附近轉(zhuǎn)動(偏轉(zhuǎn))而沒有相對于安裝基座344移動遠程操縱中心(rc)。

延伸件324向遠程中心操縱器320的平行四邊形連桿機構(gòu)部分的基座接頭350提供支撐。延伸件近端326被固定安裝到偏轉(zhuǎn)/俯仰外殼346。第一連桿近端332經(jīng)由基座接頭350與延伸件遠端328聯(lián)接，使得第一平行四邊形連桿330相對于延伸件324在第一偏移俯仰軸線352附近轉(zhuǎn)動。第一平行四邊形連桿330被偏移到延伸件324的一側(cè)，使得第一平行四邊形連桿330在與延伸件324偏移的運動平面中移動，并因此可以轉(zhuǎn)動對準和經(jīng)過延伸件324而沒有干擾延伸件324。

遠程中心操縱器320的平行四邊形連桿機構(gòu)部分包括第一平行四邊形連桿330、第二平行四邊形連桿336和器械夾持器342。第二連桿近端338經(jīng)由第一中間接頭354與第一連桿遠端334聯(lián)接，使得第二平行四邊形連桿336在與第一偏移俯仰軸線352平行的第二偏移俯仰軸線356附近相對于第一平行四邊形連桿330轉(zhuǎn)動并相對于第一連桿遠端334被固定。第二平行四邊形連桿336被偏移到第一平行四邊形連桿330的一側(cè)，使得第二平行四邊形連桿336在與第一平行四邊形連桿330偏移的運動平面中移動，并因此可以轉(zhuǎn)動對準和經(jīng)過第一平行四邊形連桿330而沒有干擾第一平行四邊形連桿330。器械夾持器342經(jīng)由第二中間接頭358與第二連桿遠端340聯(lián)接，使得器械夾持器342在與第一偏移俯仰軸線352平行的第三偏移俯仰軸線360附近相對于第二平行四邊形連桿336轉(zhuǎn)動并相對于第二連桿遠端340被固定。第一和第二中間接頭354、358中的每一個的轉(zhuǎn)動被連接到基座接頭350的轉(zhuǎn)動，使得第一平行四邊形連桿330、第二平行四邊形連桿336和器械夾持器342被限制隨同平行四邊形連桿機構(gòu)移動，從而圍繞與遠程操縱中心(rc)交叉的俯仰軸線362轉(zhuǎn)動(俯仰)。

器械夾持器342包括手術(shù)器械被安裝在上面的滑座(carriage)組件364。器械夾持器342包括可操作沿插入軸線366平移滑座組件364的插入驅(qū)動機構(gòu)，從而控制手術(shù)器械通過遠程操縱中心(rc)的插入。手術(shù)器械通常經(jīng)過插管368，插管368通常被安裝在器械夾持器342的遠端處，以及用于沿與軸線366重合的中心線限定手術(shù)器械的遠程操縱中心(rc)。

圖21示出遠程中心操縱器320的俯視圖。如圖所示，偏轉(zhuǎn)軸線348與俯仰軸線366成角度偏移而不是90度的角度。在所示出的實施例中，偏轉(zhuǎn)軸線348與俯仰軸線366成角度偏移87.3度。通過偏轉(zhuǎn)軸線348與俯仰軸線366偏移不是90度的角度，遠程中心操縱器320圍繞偏轉(zhuǎn)軸線348轉(zhuǎn)動的作業(yè)空間包絡(luò)(擺動量)相對于使用偏轉(zhuǎn)軸線348與俯仰軸線366之間90度的角度偏移是減少的。遠程中心操縱器320圍繞偏轉(zhuǎn)軸線348轉(zhuǎn)動的擺動量的這種減少在圖22中示出。對于所示出的實施例，87.3度的角度偏移產(chǎn)生相對更小的在基座接頭350處具有7.95英寸直徑的擺動量368。相比之下，當(dāng)使用與俯仰軸線366具有90度角度偏移的偏轉(zhuǎn)軸線370時，其產(chǎn)生相對更大的在基座接頭350處具有8.98英寸直徑的擺動量372。因此，使用87.3度的角度偏移產(chǎn)生大約0.5英寸的額外患者間隙，如上所述，這對于手術(shù)性能可以有顯著影響。

圖23是遠程中心操縱器320的側(cè)視圖，其中，器械夾持器342被俯仰回到最大量。在所示出的構(gòu)造中，第一平行四邊形連桿330已被擺動到與延伸連桿324對齊的位置，并且第二平行四邊形連桿336已被擺動到剛與第一平行四邊形連桿330對齊的位置，從而將插入軸線366定向為與偏轉(zhuǎn)軸線348從垂直374到75度的角度偏移。雖然遠程中心操縱器320能夠經(jīng)配置例如通過增加延伸連桿324的長度使得器械夾持器342不接觸到偏轉(zhuǎn)/俯仰外殼346以實現(xiàn)甚至更大的最大俯仰回角，但是在給定遠程中心操縱器320的運動學(xué)條件下，即當(dāng)插入軸線366與偏轉(zhuǎn)軸線348之間的角度減少到低于15度，器械夾持器342相對于遠程操縱中心(rc)的偏轉(zhuǎn)逐漸變差時，所獲得的額外俯仰回角可能是不切實際的值。

其他變體在本發(fā)明的精神范圍內(nèi)。因此，雖然本發(fā)明可以假設(shè)各種更改和替代結(jié)構(gòu)，但是其特定實施例已在附圖中示出并在上面詳細描述。不過應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于所公開的具體形式或多種形式，恰恰相反，本發(fā)明覆蓋落入本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有更改、替代和等效結(jié)構(gòu)，如隨附權(quán)利要求所限定的。

在描述本發(fā)明的上下文(尤其是在隨附權(quán)利要求書的上下文中)中，術(shù)語“一”和“一個”和“該”以及類似提及的使用應(yīng)當(dāng)被解釋為覆蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)形式，除非本文另有指出的或在上下文中明確否認的。術(shù)語“包括”、“具有”、“包含”和“含有”應(yīng)被解釋為開放性的術(shù)語(即，含義是“包括但不限于”)，除非另有指出的。術(shù)語“被連接”應(yīng)當(dāng)被解釋為部分或全部被包含在內(nèi)、被附接或被接合在一起，即使有某些東西介入中間。本文引用的值范圍僅旨在起單獨提及落入范圍內(nèi)的每個單獨值的速記方法的作用，除非本文另有指出的，并且每個單獨值被合并在本說明書中，如同其在本文中被單獨引用一樣。本文所述的所有方法可以以任何合適的次序執(zhí)行，除非本文另有指出的或上下文中明確否認的。本文提供的任何和所有示例或示例性語言(例如，“例如”)旨在更好說明本發(fā)明的實施例，并不是對本發(fā)明的范圍提出限制，除非以其他方式提出要求。本說明書中沒有語言應(yīng)當(dāng)被解釋為指示實踐本發(fā)明所必需的任何未要求保護的元素。

本文描述了本發(fā)明優(yōu)選實施例，包括用于執(zhí)行本發(fā)明的發(fā)明人已知的最佳模式。在閱讀前面的描述后，那些優(yōu)選實施例的變體對于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。發(fā)明人希望技術(shù)人員在適當(dāng)時采用這類變體，并且發(fā)明人希望以與本文具體描述不同的其他方式實踐本發(fā)明。因此，本發(fā)明包括適用法規(guī)允許的在權(quán)利要求中引用主題的所有更改和等同物。而且，上述元素在所有可能變體中的任何組合均包含在本發(fā)明范圍內(nèi)，除非本文另有指出的或在上下文中明確否認的。

本文引用的所有參考文獻(包括出版物、專利申請和專利)以相同程度被合并于此，正如單獨和具體指出的每個參考文獻被合并于此供參考一樣。