一種主-從柔性機(jī)器人內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的從系統(tǒng)包括一內(nèi)窺鏡本體和一自該本體延伸的柔性細(xì)長(zhǎng)軸，至少一腱驅(qū)動(dòng)機(jī)器人內(nèi)窺鏡儀器可插入該本體或長(zhǎng)桿；一塢站，供內(nèi)窺鏡主體可釋放地停駐；及一轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)在所述內(nèi)窺鏡本體停駐時(shí)可操作的選擇性的在縱向方將所述內(nèi)窺鏡儀器放入所述柔性長(zhǎng)桿。一促動(dòng)結(jié)構(gòu)可釋放地將電機(jī)盒制動(dòng)器連接至一適配器結(jié)構(gòu)以驅(qū)動(dòng)每個(gè)內(nèi)窺鏡儀器。對(duì)于至少一些空間運(yùn)動(dòng)的DOF，兩個(gè)制動(dòng)器及兩個(gè)相應(yīng)的腱能控制每個(gè)DOF的儀器運(yùn)動(dòng)。在可編程的控制下，腱伸張能自動(dòng)發(fā)生。一個(gè)沒有腱卷邊結(jié)構(gòu)的滾動(dòng)接頭能被應(yīng)用于機(jī)器內(nèi)窺鏡儀器，以減少腱磨損及滾動(dòng)接頭的空間體積。

背景技術(shù)：

多種主-從機(jī)器人柔性內(nèi)窺鏡系統(tǒng)已提出或正在開發(fā)中。例如，國(guó)際專利申請(qǐng)?zhí)朠CT/SG2013/000408和國(guó)際專利公開號(hào)WO 2010/138083描述的主-從機(jī)器人柔性內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，腱驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手臂和相應(yīng)的末端執(zhí)行器可插入內(nèi)窺鏡主體，該內(nèi)窺鏡主體具有自其延伸的柔性細(xì)長(zhǎng)軸，從而使得機(jī)器人手臂和末端執(zhí)行器可延伸出撓性細(xì)長(zhǎng)軸的末端以執(zhí)行內(nèi)窺鏡檢查過程。驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手臂和它們的末端執(zhí)行器的腱具有護(hù)套結(jié)構(gòu)，如螺旋線圈護(hù)套。

柔性機(jī)器人內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的組成部分，包括攜帶機(jī)器人手臂和相應(yīng)的末端執(zhí)行器，旨在用于插入人體要求尺寸最小化的柔性細(xì)長(zhǎng)軸。遺憾的是，一些現(xiàn)有的柔性機(jī)器人內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的體內(nèi)導(dǎo)入部分具有比所需的相對(duì)于它們旨在被部署于身體內(nèi)部環(huán)境更大的直徑或截面面積。

在內(nèi)窺鏡檢查過程中，由所述柔性細(xì)長(zhǎng)軸攜帶的機(jī)器人手臂和末端執(zhí)行器必須在任何時(shí)候都被精確地操縱以響應(yīng)于外科醫(yī)生產(chǎn)生的控制信號(hào)。柔性機(jī)器人內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的撓性，允許柔性細(xì)長(zhǎng)軸插入自然體孔，隨后所述柔性細(xì)長(zhǎng)軸沿著一條曲折或高度曲折路徑到外科醫(yī)生可以執(zhí)行內(nèi)窺鏡檢查過程的目標(biāo)部位。然而，這樣的靈活性本身會(huì)引起關(guān)于確保機(jī)器人手臂和它們的末端執(zhí)行器在所述柔性細(xì)長(zhǎng)軸沿著所述曲折路徑延伸仍能保持精確控制的困難。更具體地說，取決于沿腱經(jīng)過的路徑，腱由機(jī)器人手臂和末端效應(yīng)在空間操作其張力可以顯著變化，導(dǎo)致腱松弛或腱反彈而降低機(jī)器人手臂及它們的末端執(zhí)行器的一致性及高精度控制性。

因此需要一種能夠克服這些問題的柔性機(jī)器人內(nèi)窺鏡檢查系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的一方面，一種主-從內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括：一內(nèi)窺鏡包括一主體及自主體延伸出的柔性細(xì)長(zhǎng)軸，所述柔性細(xì)長(zhǎng)軸橫跨其近端及遠(yuǎn)端之間的長(zhǎng)度，所述柔性細(xì)長(zhǎng)軸沿其長(zhǎng)度方向有多個(gè)通道設(shè)置于其內(nèi)，包括第一通道，第二通道及第三通道；機(jī)械驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件，其可拆卸的插入所述第一通道，所述機(jī)械驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件包括連接有一機(jī)械驅(qū)動(dòng)末端執(zhí)行器的一機(jī)器人手臂及多個(gè)可用于在其受力時(shí)空間操控所述機(jī)器人手臂及其末端執(zhí)行器的腱；成像內(nèi)窺鏡，其可拆卸地插入所述第二槽；及手動(dòng)驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件，其可拆卸的插入所述第三槽，所述手動(dòng)驅(qū)動(dòng)制定組合連接有一手動(dòng)操作的內(nèi)窺鏡儀器。

所述第一組制動(dòng)器可連接至所述機(jī)械驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件，并用于施力至所述多個(gè)腱。

所述成像內(nèi)窺鏡能構(gòu)成一成像內(nèi)窺鏡組合的一部分，其包括適配器，通過所述適配器，所述成像內(nèi)窺鏡能連接至一用于給所述成像內(nèi)窺鏡提供沖擊位移的制動(dòng)器。所述成像內(nèi)窺鏡組合還包括承載在其中的多個(gè)腱，其通過適配器到第二組致動(dòng)器的方式，所述第二組致動(dòng)器用于向成像內(nèi)窺鏡提供起伏，搖擺和俯仰運(yùn)動(dòng)中的至少一種。

所述機(jī)械驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件還包括一可拆卸的連接至所述第一組制動(dòng)器的適配器，其被配置為用于根據(jù)預(yù)定數(shù)量的自由度(DOF)運(yùn)動(dòng)，且所述第一組致動(dòng)器包括對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)DOF的兩個(gè)致動(dòng)器。

根據(jù)本公開的一方面，一種主-從內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括：(a)具有主體的內(nèi)窺鏡，柔性細(xì)長(zhǎng)軸從所述主體延伸，所述柔性細(xì)長(zhǎng)軸跨越其近端和遠(yuǎn)端之間的長(zhǎng)度，所述柔性細(xì)長(zhǎng)軸具有沿其長(zhǎng)度設(shè)置在其中的一組通道，一組致動(dòng)組件可插入所述通道，所述多個(gè)通道包括第一通道和第二通道；(b)由所述一組通道承載的一組柔性機(jī)器人驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件，每個(gè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件包括：機(jī)器人手臂，具有與其耦合的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的末端執(zhí)行器；以及多個(gè)腱，其耦合到所述機(jī)器人手臂并且被配置為根據(jù)預(yù)定數(shù)量的自由度(DOF)控制所述機(jī)器人手臂及其末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)，其中兩個(gè)腱控制所述機(jī)器人手臂的每個(gè)自由度；(c)對(duì)應(yīng)于每個(gè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件的一組致動(dòng)器，每個(gè)致動(dòng)器可通過外科醫(yī)生可以與之相互作用的一組輸入裝置控制，每個(gè)致動(dòng)器用于響應(yīng)外科醫(yī)生對(duì)該組輸入設(shè)備的輸入而選擇性地將扭矩施加到其相應(yīng)的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件的腱；其中兩個(gè)致動(dòng)器控制所述機(jī)器人手臂的每個(gè)自由度；及(d)處理單元，用于執(zhí)行腱預(yù)張緊或再?gòu)埦o程序，以通過以下方式自動(dòng)地為每個(gè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件的多個(gè)腱建立張力水平：(i)根據(jù)與代表性彎曲度配置相關(guān)聯(lián)的預(yù)存的扭矩參數(shù)向所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件的每個(gè)致動(dòng)器施加扭矩，所述代表性彎曲度配置對(duì)應(yīng)于所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件沿其路由路徑的彎曲度；或(ii)對(duì)于所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件的每個(gè)腱：動(dòng)態(tài)地確定所述腱的松弛狀態(tài)和非松弛狀態(tài)之間的扭矩轉(zhuǎn)變點(diǎn)；以所述扭矩轉(zhuǎn)變點(diǎn)決定的扭矩水平對(duì)與所述腱對(duì)應(yīng)的致動(dòng)器(例如，所述腱固定或安裝到的一個(gè)制動(dòng)器)施加扭矩。

在執(zhí)行內(nèi)窺鏡手術(shù)之前，或?qū)⒚總€(gè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件插入到柔性細(xì)長(zhǎng)軸的通道內(nèi)之后，在手術(shù)室外部，根據(jù)與所述代表性彎曲度配置相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)的扭矩參數(shù)向所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件的每個(gè)腱施加扭矩。

為每個(gè)腱動(dòng)態(tài)地確定所述松弛狀態(tài)和所述松弛狀態(tài)之間的扭矩轉(zhuǎn)變點(diǎn)，是在執(zhí)行內(nèi)窺鏡手術(shù)之前或期間內(nèi)隨即發(fā)生的。為每個(gè)腱動(dòng)態(tài)地確定所述松弛狀態(tài)和所述不松弛狀態(tài)之間的扭矩轉(zhuǎn)變點(diǎn)包括：測(cè)量對(duì)應(yīng)于所述腱的腱張力分布；和計(jì)算所述腱張力分布的第一和/或第二階導(dǎo)數(shù)。

所述系統(tǒng)還包括與每個(gè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件相應(yīng)的儀器適配器，所述儀器適配器可移除地聯(lián)接到所述致動(dòng)器組，用于選擇性地將所述機(jī)械驅(qū)動(dòng)組合的多個(gè)腱聯(lián)接到所述致動(dòng)器組，其中所述儀器適配器用于在與所述致動(dòng)器組分離時(shí)維持施加到所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件的每個(gè)腱的張力。

根據(jù)本公開的一方面，一種主從內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括：(a)一組機(jī)器人驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件，每個(gè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件包括：機(jī)器人手臂，具有與其相連的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的末端執(zhí)行器；和多個(gè)腱，其被配置用于根據(jù)預(yù)定數(shù)量的自由度(DOF)控制所述機(jī)器人手臂和所述端部執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)；和對(duì)應(yīng)于每個(gè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件并且聯(lián)接到其腱的儀器適配器，所述儀器適配器可聯(lián)接到一組機(jī)械元件，用于選擇性地將所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)制動(dòng)組件的所述多個(gè)腱連接到一組致動(dòng)器，所述儀器適配器包括：可旋轉(zhuǎn)軸，其對(duì)應(yīng)于所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)致動(dòng)組件的每個(gè)腱，所述可旋轉(zhuǎn)軸具有縱向軸線，所述腱沿所述縱向軸線周向地纏繞；和對(duì)應(yīng)于每個(gè)可旋轉(zhuǎn)軸的第一張力維持元件和第二張力維持元件，其中所述第一張力維持元件相對(duì)于所述第二張力維持元件是可移位的，用于與所述第二棘輪元件選擇性地接合和脫離，并且其中所述第一張力維持元件構(gòu)造成用于當(dāng)所述儀器適配器與該組機(jī)械元件脫離時(shí)與所述第二張力維持元件配合接合，以防止所述軸的旋轉(zhuǎn)，從而保持所述腱中的張力水平。所述第一和第二張力維持元件各自包括棘輪元件和摩擦板中的一個(gè)。

所述儀器適配器還包括彈性偏置元件，當(dāng)所述儀器適配器與該組機(jī)械元件分離時(shí)，所述彈性偏置元件將所述第一張力維持元件和所述第二張力維持元件保持在接合狀態(tài)。當(dāng)所述儀器適配器聯(lián)接到該組機(jī)械元件時(shí)，所述彈性偏壓元件可相對(duì)于所述軸移動(dòng)，以使所述第一張力維持元件與所述第二張力維持元件脫離，使得所述軸可旋轉(zhuǎn)。

所述致動(dòng)器組包括對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)自由度的兩個(gè)致動(dòng)器，并且對(duì)于每個(gè)自由度，所述儀器適配器包括第一腱沿其周向纏繞的第一可旋轉(zhuǎn)軸及第二腱沿其周向纏繞的第二可旋轉(zhuǎn)軸，以控制機(jī)器人驅(qū)動(dòng)致動(dòng)組件的機(jī)器人手臂和端部執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)本公開的一方面，一種主從內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括：(a)內(nèi)窺鏡，具有主體及自主體延伸的柔性細(xì)長(zhǎng)軸，所述柔性細(xì)長(zhǎng)軸跨越其近端和遠(yuǎn)端之間的長(zhǎng)度，所述柔性細(xì)長(zhǎng)軸沿其長(zhǎng)度方向有一組通道設(shè)置于其內(nèi)，一組致動(dòng)組件可沿該組通道的長(zhǎng)度插入其內(nèi)，所述多個(gè)通道包括第一通道和第二通道；(b)一組機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)組件，每個(gè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)組件包括：機(jī)器人手臂，具有與其相連的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的末端執(zhí)行器；多個(gè)腱，其耦合到所述機(jī)器人手臂并且被配置為根據(jù)預(yù)定數(shù)量的自由度(DOF)控制所述機(jī)器人手臂和所述末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)；及圍繞所述多個(gè)腱的外套筒；(c)第一儀器適配器，其對(duì)應(yīng)于每個(gè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)組件并且聯(lián)接到其腱，所述第一儀器適配器可聯(lián)接到一組機(jī)械元件，用于選擇性地將所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)組件的多個(gè)腱與一組機(jī)器人手臂/末端執(zhí)行器操縱致動(dòng)器；和(d)平移機(jī)構(gòu)，其構(gòu)造成用于沿著所述柔性細(xì)長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度的預(yù)定分?jǐn)?shù)獨(dú)立地平移每個(gè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)組件，以實(shí)現(xiàn)所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)組件的沖擊位移，所述平移機(jī)構(gòu)包括以下之一：(i)由該組機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)組件的每個(gè)外部套筒承載的軸環(huán)；和一平移單元，包括：接收器，其被構(gòu)造成用于接收機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)組件的外部套管；和線性致動(dòng)器，其對(duì)應(yīng)于每個(gè)接收器并且構(gòu)造成用于沿著所述柔性細(xì)長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的預(yù)定分?jǐn)?shù)選擇性地平移所述接收器；(ii)第二儀器適配器，其與每個(gè)第一儀器適配器可配合地接合，用于將對(duì)應(yīng)于第一儀器適配器的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)致動(dòng)組件的腱與該組機(jī)器人手臂/端部執(zhí)行器操縱致動(dòng)器聯(lián)接；和平移單元，其構(gòu)造成用于承載每個(gè)第一儀器適配器以及與其可匹配地接合的第二儀器適配器，并且使配合接合的每個(gè)第一儀器適配器和每個(gè)第二儀器適配器移位，以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)組件沿著柔性細(xì)長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度的預(yù)定分?jǐn)?shù)的沖擊位移；和(iii)平移單元，其被配置用于移動(dòng)各組機(jī)器人手臂/端部執(zhí)行器操縱致動(dòng)器和聯(lián)接到其上的每個(gè)第一器械適配器，以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)致動(dòng)組件沿著柔性細(xì)長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的預(yù)定分?jǐn)?shù)的沖擊位移。

每個(gè)第二儀器適配器通過具有多個(gè)腱的系繩聯(lián)接到該組機(jī)器人手臂/末端執(zhí)行器操縱致動(dòng)器。

所述系統(tǒng)還包括塢站，所述內(nèi)窺鏡的主體的一部分可拆卸地接合到所述塢站，其中所述平移機(jī)構(gòu)由所述塢站承載。

所述的系統(tǒng)，還包括攜帶所述平移機(jī)構(gòu)的一組托架，其中該組托架中的每個(gè)托架對(duì)應(yīng)于單獨(dú)的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)致動(dòng)組件，并且所述托架組中的每個(gè)托架聯(lián)接到滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)致動(dòng)器，其被配置用于圍繞滾動(dòng)軸線單獨(dú)地旋轉(zhuǎn)托架及其對(duì)應(yīng)的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)致動(dòng)組件，以向機(jī)器人驅(qū)動(dòng)致動(dòng)組件的機(jī)器人手臂和端部執(zhí)行器提供滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。所述內(nèi)窺鏡的主體的一部分可拆卸地接合到所述塢站，其中所述塢站承載所述平移機(jī)構(gòu)和所述托架組。

根據(jù)本公開的一方面，一種腱控制的機(jī)器人手臂，包括：滾動(dòng)接頭，其包括具有穿過其的中心軸線的鼓結(jié)構(gòu)，所述滾動(dòng)接頭被配置為響應(yīng)于由其承載的腱的致動(dòng)而繞所述中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)所述機(jī)器人手臂的部分,滾動(dòng)接頭不包括其上用于將腱錨固到軋滾動(dòng)接頭的腱卷曲端接件。

所述鼓結(jié)構(gòu)包括外表面，且所述滾動(dòng)接頭包括：由外表面承載的并具有通道的順時(shí)針致動(dòng)滑輪，順時(shí)針致動(dòng)腱延伸通過該通道以使?jié)L動(dòng)接頭沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；和逆時(shí)針致動(dòng)滑輪，其由外表面承載并且具有通道，逆時(shí)針致動(dòng)腱延伸通過該通道以用于沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)接頭。

所述鼓結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)Ω形或U形段，其分別提供相應(yīng)的Ω形或U形通道，過道或槽，通過所述通道或槽，用于控制滾動(dòng)接頭的轉(zhuǎn)動(dòng)是可路由的。

一組孔眼形成于所述鼓結(jié)構(gòu)中，所述腱可穿過該組孔眼，使得所述腱設(shè)置在所述鼓結(jié)構(gòu)的外表面和所述鼓結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面中的每一個(gè)上。所述鼓結(jié)構(gòu)沿著腱路由路徑從所述鼓的外側(cè)承載腱，進(jìn)入并穿過所述鼓的厚度到所述鼓的內(nèi)側(cè)，并且回穿過所述鼓的厚度到滾筒的外側(cè)。粘合劑能將所述腱的外表面固定到所述滾筒的部分上。

附圖說明

圖1A和1B是根據(jù)本公開的實(shí)施例的主-從柔性機(jī)器人內(nèi)窺鏡檢查系統(tǒng)的示意圖。

圖2是根據(jù)本公開的實(shí)施例的主系統(tǒng)的示意圖。

圖3是根據(jù)本公開的實(shí)施例的從系統(tǒng)的示意圖。

圖4A-4D分別是根據(jù)本公開的實(shí)施例的代表性運(yùn)輸內(nèi)窺鏡，第一和第二致動(dòng)組件以及成像內(nèi)窺鏡組件的示意圖。

圖5是根據(jù)本公開的實(shí)施例的一對(duì)機(jī)器人手臂和由其承載的對(duì)應(yīng)的末端執(zhí)行器以及定位在超出運(yùn)輸內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端的環(huán)境中的成像內(nèi)窺鏡的示意圖。

圖6A是根據(jù)本公開的實(shí)施例的運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸的代表性橫截面圖。

圖6B是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸的代表性橫截面圖。

圖7A-7C是根據(jù)本公開的實(shí)施例示出了插入到運(yùn)輸內(nèi)窺鏡中的成像內(nèi)窺鏡組件，連接到成像子系統(tǒng)的成像連接器組件，連接到電機(jī)箱的成像輸出適配器的成像輸入適配器，以及連接到閥控制單元的內(nèi)窺鏡支撐功能連接器組件的示意圖。

圖8A-8B是示出了運(yùn)輸內(nèi)窺鏡對(duì)接到塢站的示意圖，其中致動(dòng)組件的外部套筒/線圈的部分和成像內(nèi)窺鏡組件的外套筒插入到運(yùn)輸內(nèi)窺鏡中，并且這種外部套筒牢固地聯(lián)接到所述塢站的平移單元。

圖8C是示出由塢站承載的代表性平移單元的示意圖，其中在代表性的方式中對(duì)應(yīng)于致動(dòng)組件和成像內(nèi)窺鏡組件的套環(huán)元件由平移單元保持。

圖9是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的每個(gè)致動(dòng)組件的儀器輸入適配器到對(duì)應(yīng)于電機(jī)箱的相應(yīng)儀器輸出適配器的連接示意圖。

圖10是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的安裝到電機(jī)箱的儀器輸出適配器的儀器輸入適配器的代表性內(nèi)部部分的透視剖視圖。

圖11是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的當(dāng)耦合在一起或配合地接合時(shí)儀器適配器和儀器輸出適配器的代表性內(nèi)部部分的相應(yīng)橫截面圖。

圖12A-12D是根據(jù)本公開的實(shí)施例示出了儀器輸入適配器的致動(dòng)接合結(jié)構(gòu)的代表性內(nèi)部部分以及其中元件的位置的橫截面圖，其對(duì)應(yīng)于儀器輸入適配器與儀器輸入適配器與儀器的接合及儀器輸入適配器與儀器輸入適配器與儀器脫離的特定階段的示意圖。

圖13A示出了本公開的替代實(shí)施例的塢站和對(duì)應(yīng)的平移單元。

圖13B示出了根據(jù)本公開的又一實(shí)施例的塢站和對(duì)應(yīng)的平移單元。

圖13C提供了穿過塢站的部分的橫截面前視圖，塢站被配置成用于承載可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到致動(dòng)器的一組托架或鼓結(jié)構(gòu)，通過該致動(dòng)器，側(cè)傾運(yùn)動(dòng)可單獨(dú)地提供給一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)組件和/或成像內(nèi)窺鏡。

圖14A示出了每個(gè)DOF配置的代表性單個(gè)致動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)，以及可以與其相關(guān)聯(lián)的潛在的反彈效應(yīng)。

圖14B示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的每DOF配置的代表性雙致動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)，以及這種配置導(dǎo)致減小或最小化反彈效應(yīng)。

圖15是根據(jù)本公開的實(shí)施例的離線/在線固定張緊技術(shù)，程序或過程的圖示。

圖16A是根據(jù)本公開的實(shí)施例的主動(dòng)預(yù)張緊技術(shù)，流程或過程的圖示，圖16B是致動(dòng)器/電機(jī)位置和與其對(duì)應(yīng)的扭矩的代表圖。

圖16C-16F是分別指示在執(zhí)行圖16A的主動(dòng)預(yù)張緊技術(shù)期間的時(shí)間特定致動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)對(duì)的第一致動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)的測(cè)量的電動(dòng)機(jī)位置，測(cè)量的電動(dòng)機(jī)速度，測(cè)量的電動(dòng)機(jī)扭矩和測(cè)量的電動(dòng)機(jī)扭矩的一階導(dǎo)數(shù)的曲線圖。

圖16G-16J是分別指示在執(zhí)行圖16A的主動(dòng)預(yù)張緊技術(shù)期間的時(shí)間所述致動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)對(duì)的第二致動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)的測(cè)量的電動(dòng)機(jī)位置，測(cè)量的電動(dòng)機(jī)速度，測(cè)量的電動(dòng)機(jī)扭矩和測(cè)量的電動(dòng)機(jī)扭矩的一階導(dǎo)數(shù)的曲線圖。

圖17和18是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的無卷曲的基于滑輪的滾動(dòng)接頭或滾動(dòng)接頭元件的部分的示意圖。

具體實(shí)施方式

在本公開中，一個(gè)圖中給定元件的描述或?qū)μ囟ㄔ?hào)的考慮或使用或相應(yīng)描述材料的引用可以包括另一個(gè)圖中標(biāo)識(shí)的相同，等同或類似的元件或元件符號(hào)。除非另有說明，在圖中或相關(guān)文字內(nèi)容中的“/”的使用被理解為意為“和/或”。本文中的特定數(shù)值或值范圍的敘述被理解為包括或者是對(duì)近似數(shù)值或數(shù)值范圍的列舉，例如在+/-20％，+/-15％，+/-10％或+/-5％。

如本文所使用的，術(shù)語“集合”對(duì)應(yīng)于或被定義為在數(shù)學(xué)上展示至少為1的基數(shù)的元素的非空有限組織(即，如本文所定義的集合可以對(duì)應(yīng)于單元，或單元件集合或多元件集合)，根據(jù)已知的數(shù)學(xué)定義(例如，以對(duì)應(yīng)于數(shù)學(xué)推理：數(shù)字，集合和函數(shù)中所描述的方式，“11章：有限集的屬性”(例如，如140頁所示)，彼得J.?？怂?，劍橋大學(xué)出版社(1998))。一般來說，集合的元素可以包括或者是系統(tǒng)，裝置，設(shè)備，結(jié)構(gòu)，對(duì)象，過程，物理參數(shù)或取決于所考慮的集合的類型的值。

本公開的實(shí)施例涉及主-從柔性機(jī)器人內(nèi)窺鏡檢查系統(tǒng)，其包括主側(cè)系統(tǒng)和可由主側(cè)系統(tǒng)控制或控制的從側(cè)系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)施例細(xì)節(jié)，根據(jù)本公開的主-從柔性機(jī)器人內(nèi)窺鏡檢查系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)部分可以對(duì)應(yīng)于或類似于或包括一種或多種類型的元件，結(jié)構(gòu)和/或裝置，其描述于(a)國(guó)際專利申請(qǐng)?zhí)朠CT/SG2013/000408；和/或(b)國(guó)際專利公開號(hào)PCT/SG2013/000408。

圖1A和1B是根據(jù)本公開的實(shí)施例的主-從柔性機(jī)器人內(nèi)窺鏡檢查系統(tǒng)10的示意圖。在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)10包括具有與其相關(guān)聯(lián)的主側(cè)元件的主系統(tǒng)或主側(cè)系統(tǒng)100，以及具有與其相關(guān)聯(lián)的從側(cè)元件的從系統(tǒng)或從側(cè)系統(tǒng)200。進(jìn)一步參考圖5，在各種實(shí)施例中，所述主系統(tǒng)100和從系統(tǒng)200被配置為彼此進(jìn)行信號(hào)通信，使得主系統(tǒng)100可以向從系統(tǒng)200發(fā)出命令，從系統(tǒng)200可以精確地控制，操縱，定位和/或操作(a)由從系統(tǒng)200的內(nèi)窺鏡300(也稱為運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300)承載或支撐的一組機(jī)器人手臂400a，b及其相應(yīng)的末端執(zhí)行器410a，b，并且可能(b)響應(yīng)于主系統(tǒng)輸入由運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300承載或支撐的成像內(nèi)窺鏡或成像探針構(gòu)件460。

在各種實(shí)施例中，所述成像內(nèi)窺鏡或成像探針構(gòu)件460通常被配置為響應(yīng)從所述主系統(tǒng)100及/或所述運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300承載的一組控制接收到的控制信號(hào)，而至少發(fā)生沖擊位移和可能的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)(例如，圍繞成像內(nèi)窺鏡或成像探針構(gòu)件460的中心或縱向軸線)。在一些實(shí)施例中，所述成像內(nèi)窺鏡/成像探針構(gòu)件460被配置為如通過內(nèi)部承載的腱進(jìn)行起伏，擺動(dòng)和/或俯仰運(yùn)動(dòng)，在這種情況下，所述成像內(nèi)窺鏡/成像探針構(gòu)件460可以被稱為機(jī)器人控制的成像內(nèi)窺鏡/成像探針構(gòu)件460。用于空間地操縱機(jī)器人控制的成像內(nèi)窺鏡460/成像探針構(gòu)件460的控制信號(hào)可以由主系統(tǒng)100產(chǎn)生和/或一組從系統(tǒng)控制，例如所述運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300承載的控制按鈕，開關(guān)，操縱桿等。

所述主系統(tǒng)100和從系統(tǒng)200還可以被配置為使得從系統(tǒng)200可以在所述機(jī)器人手臂410a，b和/或與之相連的末端執(zhí)行器420a-b被定位，操縱或操作時(shí)動(dòng)態(tài)地向主系統(tǒng)100提供觸覺/觸覺反饋信號(hào)(例如，力反饋信號(hào))。這種觸覺/觸覺反饋信號(hào)與在機(jī)器人手臂410a，b和末端執(zhí)行器420a，b所處的環(huán)境內(nèi)施加在機(jī)器人手臂410a，410b和/或末端執(zhí)行器420a-b上的力相關(guān)或?qū)?yīng)。

根據(jù)本公開的各種實(shí)施例涉及手術(shù)情況或環(huán)境，例如，當(dāng)患者或受試者在手術(shù)臺(tái)或平臺(tái)20上時(shí)對(duì)患者或受試者執(zhí)行的自然孔徑內(nèi)窺鏡手術(shù)(NOTES)程序。在這樣的實(shí)施例中，所述從系統(tǒng)200的至少部分被配置為駐留在手術(shù)房(OT)或手術(shù)室(OR)內(nèi)。根據(jù)實(shí)施例細(xì)節(jié)，所述主系統(tǒng)100可以駐留在OT/OR之內(nèi)或之外(例如，接近或遠(yuǎn)離OT/OR)。主系統(tǒng)100和從系統(tǒng)200之間可以直接(例如，通過一組本地通信線路和/或本地?zé)o線通信)或間接通過一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)(例如，局域網(wǎng)(LAN)，廣域網(wǎng)(WAN)和/或因特網(wǎng))進(jìn)行通信。

圖2是根據(jù)本公開的實(shí)施例的主系統(tǒng)100的示意圖。在一個(gè)實(shí)施例中，所述主系統(tǒng)100包括攜帶左觸覺輸入設(shè)備110a和右觸覺輸入設(shè)備110b的框架或控制臺(tái)結(jié)構(gòu)102；一組附加/輔助手動(dòng)操作的輸入設(shè)備/按鈕115；一組腳踏控制器或踏板120a-d；顯示裝置130；和處理模塊150。所述框架/控制臺(tái)結(jié)構(gòu)102可以包括一組輪子104，使得主系統(tǒng)100在預(yù)期的使用環(huán)境(例如，OT/OR，或在房間外部或遠(yuǎn)離房間)中容易地便攜/定位；和一組臂支撐件112。在代表性內(nèi)窺鏡檢查過程期間，外科醫(yī)生自身相對(duì)于主系統(tǒng)100定位或座置，使得他們的左手和右手可以保持或與左觸覺輸入設(shè)備110a和右觸覺輸入設(shè)備110b交互，且他們的腳可以與踏板120a-d相互作用。所述處理模塊150處理從觸覺輸入設(shè)備110a，b，附加/輔助手操作輸入設(shè)備115和踏板120a-d接收的信號(hào)，并且向從系統(tǒng)200發(fā)出相應(yīng)的命令，以便操縱/定位/控制機(jī)器人手臂410a，b和與其對(duì)應(yīng)的末端執(zhí)行器420a，b，并且可能操縱/定位/控制成像內(nèi)窺鏡460。所述處理模塊150還可以從從系統(tǒng)200接收觸覺/觸覺反饋信號(hào)，并且將這樣的觸覺/觸覺反饋信號(hào)傳送到觸覺輸入設(shè)備110a，b。所述處理模塊150包括計(jì)算/處理和通信資源(例如，一個(gè)或多個(gè)處理單元，包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)只讀存儲(chǔ)器(ROM)的存儲(chǔ)器/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源以及可能的一種或多種類型的磁盤驅(qū)動(dòng)器，和串行通信單元和/或網(wǎng)絡(luò)通信單元)，以相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解的方式。

圖3是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的從系統(tǒng)200的示意圖。在一個(gè)實(shí)施例中，從系統(tǒng)200包括具有柔性細(xì)長(zhǎng)軸312的內(nèi)窺鏡或運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300；塢站500，運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300能選擇性地/可選擇性地聯(lián)接(例如，安裝/對(duì)接和拆卸/解除對(duì)接)至塢站500；成像子系統(tǒng)210；內(nèi)窺鏡檢查支持功能子系統(tǒng)250和相關(guān)聯(lián)的閥控制單元270；致動(dòng)單元或電機(jī)箱600；和主控制單元800。在若干實(shí)施例中，所述從系統(tǒng)200另外包括被配置用于承載至少一些從系統(tǒng)元件的患者側(cè)車，支架或支架202。所述患者側(cè)車202通常包括輪子204，以便于從系統(tǒng)200的便攜性和定位(例如，在OT/OR內(nèi)的期望位置)。

簡(jiǎn)言之，所述成像子系統(tǒng)210便于向成像內(nèi)窺鏡460提供或傳遞照明，以及處理和呈現(xiàn)由成像內(nèi)窺鏡460捕獲的光信號(hào)。所述成像子系統(tǒng)210包括被配置為以相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解的方式呈現(xiàn)(例如，基于實(shí)時(shí)地)成像內(nèi)窺鏡460捕獲的圖像的可調(diào)節(jié)顯示設(shè)備220。與閥控制單元270相關(guān)聯(lián)的內(nèi)窺鏡檢查支持功能子系統(tǒng)250便于對(duì)運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300選擇性地控制提供吹氣或正壓，抽吸或負(fù)/真空壓力和沖洗，這也是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易理解的。所述致動(dòng)單元/電機(jī)箱600提供多個(gè)致動(dòng)器或馬達(dá)，其被配置用于在包括一組馬達(dá)控制器的主控制單元800的控制下驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手臂410a,b和末端執(zhí)行器420a,b。

主控制單元800另外還管理主系統(tǒng)100和從系統(tǒng)200之間的通信，并且處理從主系統(tǒng)100接收的輸入信號(hào)，以便以直接地精確地對(duì)應(yīng)到主系統(tǒng)的觸覺輸入設(shè)備110a，b的外科醫(yī)生操縱的方式操作機(jī)器人手臂410a，b和末端執(zhí)行器420a，b。在多個(gè)實(shí)施例中，所述主控制單元800還產(chǎn)生上述觸覺/觸覺反饋信號(hào)，并且將這些觸覺/觸覺反饋信號(hào)實(shí)時(shí)地傳送到主系統(tǒng)100。在一些實(shí)施例中，所述觸覺/觸覺反饋信號(hào)可以通過設(shè)置在運(yùn)輸內(nèi)窺鏡的軸312和/或主體310(例如，駐留在電機(jī)箱600中的傳感器)附近的傳感器產(chǎn)生，而不使用或排除承載在運(yùn)輸內(nèi)窺鏡的軸312和/或主體310之內(nèi)或末端的傳感器(例如，承載在機(jī)器人手臂410或端部執(zhí)行器420上，附近或大體上鄰近的傳感器)。所述主控制單元800包括信號(hào)/數(shù)據(jù)處理，存儲(chǔ)器/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和信號(hào)通信資源(例如，一個(gè)或多個(gè)微處理器，RAM，ROM，可能是固態(tài)或其他類型的磁盤驅(qū)動(dòng)器，以及串行通信單元和/或網(wǎng)絡(luò)接口單元)，以相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解的方式。

進(jìn)一步參考圖4A-4D所示，所述運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300包括主體或殼體310及自其延伸的柔性細(xì)長(zhǎng)軸312。所述運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300還包括內(nèi)窺鏡支撐功能連接器組件370，通過該組件，運(yùn)輸內(nèi)窺鏡主體310可以以相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解的方式聯(lián)接到內(nèi)窺鏡支撐功能子系統(tǒng)250。

所述主體310限定運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300的近端部分，邊界，表面或端部，并且提供多個(gè)孔，開口或端口，通過其可以接近在運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸312內(nèi)并沿著運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸312延伸的通道或通道。在一些實(shí)施例中，所述主體310還提供用于為運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300的控制接口，內(nèi)窺鏡可通過該控制接口對(duì)運(yùn)輸內(nèi)窺鏡的軸312施加導(dǎo)航控制。例如，所述主體310可包括多個(gè)控制元件，如一個(gè)或多個(gè)按鈕，旋鈕，開關(guān)，桿，操縱桿和/或其它控制元件，以便以相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解的方式對(duì)運(yùn)輸內(nèi)窺鏡操作的內(nèi)窺鏡控制。

所述軸312終止于運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300的遠(yuǎn)端314，并且軸312內(nèi)的通道/過道終止于設(shè)置在軸遠(yuǎn)端314處，接近軸遠(yuǎn)端或軸遠(yuǎn)端附近的開口或孔。在各種實(shí)施例中，由運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300提供的通道/過道包括一組儀器通道，附加通道，以使充氣或正壓，抽吸或真空壓力和沖洗傳送到軸312的遠(yuǎn)端所處的環(huán)境。

該組儀器通道包括至少一個(gè)通道，其構(gòu)造成用于承載柔性致動(dòng)組件400的能夠插入運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300和從運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300中抽出的部分。每個(gè)致動(dòng)組件400包括機(jī)器人手臂410和與其對(duì)應(yīng)的末端執(zhí)行器420；柔性控制元件，肌腱元件或肌腱，其可使機(jī)器人手臂410和末端執(zhí)行器420根據(jù)預(yù)定數(shù)量的DOF被定位或操縱；以及接口或適配器，通過該接口或適配器，致動(dòng)組件的柔性腱可機(jī)械地聯(lián)接到電動(dòng)機(jī)箱600內(nèi)的特定致動(dòng)器并與其分離。在各種實(shí)施例中，每個(gè)腱位于相應(yīng)的柔性護(hù)套(例如，螺旋線圈)內(nèi)。給定的腱和其相應(yīng)的護(hù)套可以被定義為腱/鞘元件。在多個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)組件400可以是一次性的。

在圖4A-4B所示的實(shí)施例中，給定的致動(dòng)組件400a，b包括機(jī)器人手臂410a，b及其對(duì)應(yīng)的末端執(zhí)行器420a,b；在內(nèi)部承載多個(gè)腱/鞘元件的柔性細(xì)長(zhǎng)外套筒和/或線圈402a,b，使得張力或機(jī)械力可選擇性地施加到特定腱元件，以精確地操縱和控制機(jī)器人手臂410a,b和/或末端執(zhí)行器420a,b；以及儀器輸入適配器710a，b，通過該儀器輸入適配器710a,b，外部套筒402a，b可以機(jī)械地聯(lián)接到電機(jī)箱600內(nèi)的相應(yīng)致動(dòng)器，如下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的那樣。

所述機(jī)器人手臂410a,b，末端執(zhí)行器420a,b和外套筒/線圈402a,b的部分可以插入到運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸312的儀器通道中，使得機(jī)器人手臂410a,b和末端執(zhí)行器420a,b到達(dá)或大約到達(dá)并且可以延伸超過軸312的遠(yuǎn)端314預(yù)定距離。如下詳述的，所述致動(dòng)組件的外套筒/線圈402a，b，且因此機(jī)器人手臂410a，b和端部執(zhí)行器420a，b可以通過平移模塊、單元、臺(tái)或機(jī)構(gòu)的方式選擇性地縱向平移或波動(dòng)(例如，相對(duì)于運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸312的遠(yuǎn)端314向遠(yuǎn)側(cè)或近側(cè)偏移)，使得相對(duì)于軸312的遠(yuǎn)端314的機(jī)器人手臂410a,b及末端執(zhí)行器420a，b的近-遠(yuǎn)部分可以在超過軸312的遠(yuǎn)端314的環(huán)境內(nèi)調(diào)節(jié)，直到遠(yuǎn)離軸312的遠(yuǎn)端314的預(yù)定最大距離，以用于執(zhí)行內(nèi)窺鏡檢查程序。

在特定實(shí)施例中，所述致動(dòng)組件400a，b包括套環(huán)元件，夾套或帶430a，b，其圍繞外套筒/線圈402a，b的至少一部分，遠(yuǎn)離端部執(zhí)行器420a，b的遠(yuǎn)側(cè)尖端預(yù)定距離。如下面詳細(xì)描述的，套環(huán)元件430a，b被設(shè)計(jì)成與平移機(jī)構(gòu)的接收器匹配地接合，使得套環(huán)元件430a，b相對(duì)于軸312的遠(yuǎn)端跨過給定距離的縱向/浪涌平移導(dǎo)致機(jī)器人手臂410a，b和末端執(zhí)行器420a，b相應(yīng)的縱向/浪涌平移。

在一些實(shí)施例中，設(shè)置在運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸312內(nèi)的渠道/通道還包括成像內(nèi)窺鏡通道，其被配置用于承載柔性成像內(nèi)窺鏡組件450的部分，其可以插入到運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300中和從運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300退出，其中所述柔性成像內(nèi)窺鏡組件450對(duì)應(yīng)于或包括成像內(nèi)窺鏡/成像探針構(gòu)件460的至少一部分。以類似于或大體上類似于上述致動(dòng)組件400a，b的方式，在一個(gè)實(shí)施例中，成像內(nèi)窺鏡組件450包括柔性外套筒，線圈或軸452，其圍繞或形成柔性成像內(nèi)窺鏡的外表面460；可能的成像輸入適配器750，通過該成像輸入適配器750，與成像內(nèi)窺鏡460對(duì)應(yīng)或在成像內(nèi)窺鏡460內(nèi)的一組腱可機(jī)械地耦合到電機(jī)箱600內(nèi)的相應(yīng)致動(dòng)器，使得成像內(nèi)窺鏡460的遠(yuǎn)端部分可根據(jù)在運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸312的遠(yuǎn)端314處，附近和/或外部的環(huán)境內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)DOF(例如，升沉和/或搖擺運(yùn)動(dòng))可選擇性地被操縱或定位；以及成像連接器組件470，所述成像內(nèi)窺鏡460的電子和/或光學(xué)元件(例如，光纖)可以通過該成像連接器組件470分別電子地和/或光學(xué)地耦合到成像子系統(tǒng)210的圖像處理單元。例如，在一些實(shí)施例中，所述成像內(nèi)窺鏡460可以包括或耦合到腱，使得成像內(nèi)窺鏡460的遠(yuǎn)端或面可以選擇性地/可選擇地捕獲機(jī)器人手臂410a，410b和末端執(zhí)行器420a，420b的順行和逆行圖像，b。在一些實(shí)施例中，成像內(nèi)窺鏡組件450可以是一次性的。

以與致動(dòng)組件400a，b相同，實(shí)質(zhì)相同或類似的方式，成像內(nèi)窺鏡組件450的外部套筒452以及成像內(nèi)窺鏡460的遠(yuǎn)端相對(duì)于運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸312的遠(yuǎn)端314通過平移機(jī)構(gòu)選擇性地平移/波動(dòng)，使得成像內(nèi)窺鏡460的縱向或近端-遠(yuǎn)端位置可在軸312的遠(yuǎn)端處，附近和/或超出軸312的遠(yuǎn)端跨越與內(nèi)窺鏡檢查程序相關(guān)聯(lián)的預(yù)定近側(cè)-遠(yuǎn)側(cè)距離范圍。在多個(gè)實(shí)施例中，所述成像內(nèi)窺鏡組件400包括套環(huán)元件430c，套環(huán)元件430c在離成像內(nèi)窺鏡450的遠(yuǎn)端預(yù)定距離處圍繞成像內(nèi)窺鏡組件的外套筒452的至少部分。套環(huán)元件430c用于與平移機(jī)構(gòu)的接收器配合接合，使得套環(huán)元件430c相對(duì)于運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸312的遠(yuǎn)端的給定距離的縱向/波動(dòng)位移導(dǎo)致成像內(nèi)窺鏡460的遠(yuǎn)端相應(yīng)的縱向平移/波動(dòng)位移。

如上所述，所述致動(dòng)組件400a，b和成像內(nèi)窺鏡組件450被構(gòu)造成分別插入及抽離所述運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300的儀器通道和成像內(nèi)窺鏡通道。當(dāng)在內(nèi)窺鏡檢查程序期間致動(dòng)組件400a，b和成像內(nèi)窺鏡組件450在其在運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸312的遠(yuǎn)端314外部的環(huán)境中的操作之前已經(jīng)完全插入到運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300中時(shí)，每個(gè)套環(huán)元件430a-c保持在運(yùn)輸內(nèi)窺鏡的軸312的外部并且至少稍微遠(yuǎn)離運(yùn)輸內(nèi)窺鏡的軸312，并且在各種實(shí)施例中保持在運(yùn)輸內(nèi)窺鏡的主體310之外并且至少稍微遠(yuǎn)離運(yùn)輸內(nèi)窺鏡的主體310，使得給定的套環(huán)元件430a-c的縱向平移或波動(dòng)橫跨預(yù)定的近端-遠(yuǎn)端距離范圍可以通過平移單元自由地發(fā)生，而沒有來自運(yùn)輸內(nèi)窺鏡的軸312和/或主體310的干擾。

因此，每個(gè)致動(dòng)組件400a，b的外部套筒/線圈402a，b必須遠(yuǎn)離其軸環(huán)元件430a，b的遠(yuǎn)側(cè)邊緣地向遠(yuǎn)側(cè)延伸足夠的長(zhǎng)度，使得末端執(zhí)行器420a，b當(dāng)軸環(huán)元件430a，b位于相對(duì)于平移單元的最近側(cè)位置時(shí)到達(dá)或大致到達(dá)運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸312的端部314。類似地，成像內(nèi)窺鏡組件的外套筒452必須遠(yuǎn)離其軸環(huán)元件430c向遠(yuǎn)側(cè)延伸足夠的長(zhǎng)度，使得成像內(nèi)窺鏡460在套環(huán)元件430c相對(duì)于平移單元處于最近側(cè)位置時(shí)其位置位于、接近、或鄰近所述運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸312的端部。

在多個(gè)實(shí)施例中，所述運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300被配置為承載兩個(gè)致動(dòng)組件400a，b，加上單個(gè)成像內(nèi)窺鏡組件450.每個(gè)致動(dòng)組件400a，b通常對(duì)應(yīng)于給定類型的內(nèi)窺鏡工具。例如，在代表性實(shí)施方式中，第一致動(dòng)組件400a可以攜帶具有抓緊器或類似類型的末端執(zhí)行器420a的第一機(jī)器人手臂410a；且第二致動(dòng)組件400b可以攜帶具有燒灼鏟刀或類似類型的燒灼端部執(zhí)行器420b的第二機(jī)器人手臂410b。

在某些實(shí)施例中，所述運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300可被構(gòu)造成承載另一數(shù)量的致動(dòng)組件400。此外，運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300的橫截面尺寸，其中的通道/過道，一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)組件400和/成像內(nèi)窺鏡組件450可以根據(jù)給定類型的外科/內(nèi)窺鏡過程和/或所考慮的運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸尺寸/尺寸約束來確定，選擇或指定。

圖6A是根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例的運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸312的代表性截面圖，其中的通道/過道包括具有大的或最大的橫截面積/直徑的主儀器通道330,以容納高/最大DOF機(jī)器人手臂/末端執(zhí)行器410,420；具有比主儀器通道330更小或明顯更小的橫截面面積/直徑的次要儀器通道360，其可構(gòu)造成用于容納手動(dòng)操作的常規(guī)內(nèi)窺鏡器械/工具，例如傳統(tǒng)的抓緊器(例如，在這樣的實(shí)施例，機(jī)器人致動(dòng)組件400以及常規(guī)/手動(dòng)致動(dòng)組件可以插入到運(yùn)輸內(nèi)窺鏡主體310中的相應(yīng)端口中)；以及用于容納成像內(nèi)窺鏡460的成像內(nèi)窺鏡通道335。

圖6B是根據(jù)本公開的又一個(gè)實(shí)施例的運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸312的代表性橫截面圖，其中的通道/過道包括具有與圖6A中實(shí)施例的運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸相比較小(橫)截面的第一和第二儀器通道332a,b，用于容納減少/限制的DOF機(jī)器人手臂/末端執(zhí)行器410a,b，420a,b的截面面積或直徑；及構(gòu)造成用于容納成像內(nèi)窺鏡460的成像內(nèi)窺鏡通道335。

如圖6A和6B所示的運(yùn)輸內(nèi)窺鏡桿實(shí)施例可以以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易理解的方式產(chǎn)生比本文其它地方描述的運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸312更小的總橫截面積，以便于給定類型的內(nèi)窺鏡檢查程序和/或改進(jìn)插管。

代表性的程序設(shè)置和接口耦合到電機(jī)箱

圖7A-9示出了代表性的設(shè)置程序的一部分，通過該部分，成像內(nèi)窺鏡組件450和一對(duì)致動(dòng)組件400a，b可以插入到運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300中，并且聯(lián)接或結(jié)合包括電機(jī)箱600的從屬系統(tǒng)200的其它部分。

如圖7A所示，成像內(nèi)窺鏡組件的外套筒452遠(yuǎn)離與其對(duì)應(yīng)的套環(huán)元件430c的部分可以插入到形成在運(yùn)輸內(nèi)窺鏡主體310中的預(yù)期或適當(dāng)尺寸的開口或端口中，使得成像內(nèi)窺鏡460可以被送進(jìn)沿著運(yùn)輸內(nèi)窺鏡的軸312向遠(yuǎn)側(cè)前進(jìn)到相對(duì)于其遠(yuǎn)端314的初始預(yù)期的，默認(rèn)的或停放的位置。如前所述，聯(lián)接到成像內(nèi)窺鏡組件的外套筒452的套環(huán)元件430c保持在運(yùn)輸內(nèi)窺鏡的軸312的外部。更具體地，在所示的實(shí)施例中，套環(huán)元件430c保持在運(yùn)輸內(nèi)窺鏡主體310的外部，使得套環(huán)元件430c位于接收成像內(nèi)窺鏡組件450的外套筒452的端口附近的給定距離處。所述成像連接器組件470可以耦合到成像子系統(tǒng)210，例如，如圖7A所示的方式，如相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解的那樣，使得成像內(nèi)窺鏡460可以輸出照明并捕獲圖像。

進(jìn)一步如圖7B所示，所述成像內(nèi)窺鏡組件的成像輸入適配器750可以耦合到電機(jī)箱600的相應(yīng)成像輸出適配器650。通過這種適配器到適配器的連接，成像內(nèi)窺鏡組件的外套筒452內(nèi)部的一組腱機(jī)械地聯(lián)接或鏈接到電機(jī)箱600內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器或電動(dòng)機(jī)。這樣的腱構(gòu)造成用于根據(jù)一個(gè)或多個(gè)自由度定位或操縱成像內(nèi)窺鏡460。因此，作為通過在與成像內(nèi)窺鏡位置控制相關(guān)聯(lián)的電機(jī)箱600內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器向所述成像內(nèi)窺鏡組件的腱選擇性地施加張力的結(jié)果，可以相對(duì)于所述運(yùn)輸內(nèi)窺鏡的軸312的遠(yuǎn)端314以特定方式選擇性地定位或操縱所述成像內(nèi)窺鏡460與成像內(nèi)窺鏡位置控制相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)箱600。

除了上述結(jié)構(gòu)之外，所述運(yùn)輸內(nèi)窺鏡的支撐功能連接器組件370可以例如以圖7C中所示的方式聯(lián)接到內(nèi)窺鏡檢查支撐功能子系統(tǒng)270，以便于以相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解的方式提供吹氣或正壓，抽吸或負(fù)/真空壓力和灌溉。

如圖8A所示，所述運(yùn)輸內(nèi)窺鏡主體310可以對(duì)接或安裝到塢站500，并且成像內(nèi)窺鏡組件的套環(huán)元件430c可以插入到或與之配合地接合至由與塢站500相關(guān)聯(lián)的平移單元510提供的接收器或夾子530c。一旦成像內(nèi)窺鏡組件的套環(huán)元件430c被其相應(yīng)的夾子530c固定，所述成像內(nèi)窺鏡組件的套筒452可以由平移單元510跨越預(yù)定的近端-遠(yuǎn)端距離范圍選擇性地/可選擇地縱向平移或涌動(dòng)，如下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的，例如，響應(yīng)于外科醫(yī)生在主系統(tǒng)100處操縱的觸覺輸入設(shè)備110a，b或其他控制(例如，腳踏板)和/或?qū)\(yùn)輸內(nèi)窺鏡主體310上的控制元件的內(nèi)窺鏡操作(例如，其中外科醫(yī)生輸入可以覆蓋指向縱向平移/沖擊成像內(nèi)窺鏡460的內(nèi)窺鏡輸入)。

進(jìn)一步參考圖8B，以與上述類似的方式，每個(gè)致動(dòng)組件400a，b遠(yuǎn)離相應(yīng)的致動(dòng)組件套環(huán)元件430a，b的部分可以插入到運(yùn)輸內(nèi)窺鏡300的主體310內(nèi)的預(yù)期/適當(dāng)尺寸的端口中。因此，每個(gè)機(jī)器人手臂410a，b和末端執(zhí)行器420a，b可以沿著運(yùn)輸內(nèi)窺鏡的軸312朝向并朝向相對(duì)于軸的遠(yuǎn)端314的初始預(yù)期、默認(rèn)或停放位置被送入并向遠(yuǎn)端前進(jìn)。由每個(gè)致動(dòng)組件的外套筒/線圈402a，b承載的套環(huán)元件430a，b保持在運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸312的外部，并且在幾個(gè)實(shí)施例中，在運(yùn)輸內(nèi)窺鏡主體310的外部，使得每個(gè)套環(huán)元件430a，b以預(yù)定距離靠近致動(dòng)組件400a，b的接收外套筒/線圈402a，b的端口。

以與用于成像內(nèi)窺鏡組件450的方式類似的方式，每個(gè)致動(dòng)組件的套環(huán)元件430a，b可以插入到由平移單元510提供的對(duì)應(yīng)的接收器或夾子530a，b中或與其配合地接合。一旦每個(gè)這樣的套環(huán)元件430a，b被其相應(yīng)的夾子530a，b固定，平移單元510可以跨預(yù)定的近端-遠(yuǎn)端距離選擇性地/可選擇地縱向平移或擺動(dòng)致動(dòng)組件400a，b中的一個(gè)或兩個(gè)(例如，以獨(dú)立的方式)，例如，響應(yīng)于外科醫(yī)生在主站100處對(duì)一個(gè)或兩個(gè)觸覺輸入設(shè)備110a，b的操縱。

圖8C是示出與塢站500相關(guān)聯(lián)或由塢站500攜帶的代表性的平移單元510的示意圖，以及對(duì)應(yīng)于致動(dòng)組件400a，b和成像內(nèi)窺鏡組件450的套環(huán)元件430a-c被相應(yīng)的平移單元夾子530a-c固定的代表性方式。所述平移單元510可以包括對(duì)應(yīng)于每個(gè)致動(dòng)組件400a，b以及成像內(nèi)窺鏡組件450的獨(dú)立可調(diào)/可位移平移臺(tái)。在代表性實(shí)施方式中，給定的平移臺(tái)可以包括或可以是滾珠絲杠或線性致動(dòng)器，其被配置成用于以相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解的方式跨預(yù)定的最大距離范圍向?qū)?yīng)的夾具530提供縱向/沖擊位移。

圖9是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的每個(gè)致動(dòng)組件的儀器輸入適配器710a，b與電機(jī)箱600的對(duì)應(yīng)的儀器輸出適配器610a，b耦合的示意圖。通過這種適配器-適配器聯(lián)接，每個(gè)致動(dòng)組件的外套筒/線圈402a，b內(nèi)部的腱可機(jī)械地聯(lián)接或鏈接到電機(jī)箱600內(nèi)的特定致動(dòng)器或馬達(dá)。對(duì)于任何給定的致動(dòng)組件400，這種腱，其被配置為根據(jù)預(yù)定的DOF來定位或操縱機(jī)器人手臂410a，b和相應(yīng)的末端執(zhí)行器420a，b。因此，由于通過與機(jī)器人手臂/端部執(zhí)行器位置控制相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)箱600內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)對(duì)致動(dòng)組件內(nèi)的腱選擇性地施加張力，每個(gè)致動(dòng)組件的機(jī)器人手臂410a，b和端部執(zhí)行器402a，b可以相對(duì)于運(yùn)輸內(nèi)窺鏡軸312的遠(yuǎn)端314選擇性地被定位或操縱400a，b。此外，這種適配器到適配器聯(lián)接使得能夠在內(nèi)窺鏡檢查程序開始之前在每個(gè)致動(dòng)組件400a，b內(nèi)的肌腱中建立，再建立或驗(yàn)證預(yù)期的，期望的或預(yù)定的張力水平(例如，肌腱預(yù)張力水平)，并且在一些實(shí)施例中，在內(nèi)窺鏡手術(shù)期間實(shí)時(shí)建立或調(diào)整肌腱張力水平。此外，在各種實(shí)施例中，當(dāng)器械輸入適配器710a，b不接合時(shí)，這種適配器到適配器的聯(lián)接使得在如下詳述的儀器輸入適配器710a,b不連接或脫離所述儀器輸入適配器610a,b時(shí)能夠維持致動(dòng)器組件腱中的給定或預(yù)定的張力水平(例如，預(yù)定的最小張力水平)。

代表性的輸入適配器和輸出適配器結(jié)構(gòu)及聯(lián)接

圖10是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例安裝到電動(dòng)機(jī)箱600的儀器輸出適配器610的致動(dòng)組件儀器輸入適配器710的代表性內(nèi)部部分的透視剖視圖。圖11是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例耦合在一起或匹配地接合的儀器適配器710和儀器輸出適配器610的代表性內(nèi)部部分的相應(yīng)橫截面圖。圖12A-12D是示出了由儀器輸入適配器710提供的致動(dòng)接合結(jié)構(gòu)720的代表性內(nèi)部部分以及其中的元件的位置的橫截面圖，其對(duì)應(yīng)于本公開實(shí)施例儀器輸入適配器710結(jié)合至儀器輸出適配器610及儀器輸入適配器710脫離所述儀器輸出適配器610的多種階段。

參考圖10，在一個(gè)實(shí)施例中，儀器輸入適配器710包括多個(gè)致動(dòng)接合結(jié)構(gòu)720，例如用于每個(gè)電機(jī)箱致動(dòng)器/馬達(dá)620的單獨(dú)致動(dòng)接合結(jié)構(gòu)720，其被配置用于控制與儀器輸入適配器關(guān)聯(lián)的特定制動(dòng)組件400的機(jī)器人手臂/末端執(zhí)行器410,420。

在某些實(shí)施例中，電機(jī)箱600包括用于控制機(jī)器人手臂/端部執(zhí)行器410,420的每個(gè)自由度的單個(gè)致動(dòng)器/電機(jī)，在這種情況下，儀器輸入適配器710包括對(duì)應(yīng)于每個(gè)這種自由度的單個(gè)致動(dòng)接合結(jié)構(gòu)720。在這樣的實(shí)施例中，任何給定的自由度對(duì)應(yīng)于單個(gè)腱(其位于其特定的鞘內(nèi))。

在不同的實(shí)施例中，電機(jī)箱600包括用于控制由致動(dòng)組件的機(jī)器人手臂/末端執(zhí)行器410,420提供的每個(gè)自由度的雙重或成對(duì)的致動(dòng)器/電機(jī)620。在這樣的實(shí)施例中，任何給定的自由度與一對(duì)腱(例如，位于第一護(hù)套內(nèi)的第一腱，以及位于第二護(hù)套內(nèi)的第二腱)對(duì)應(yīng)。在這種情況下，電機(jī)箱600內(nèi)的兩個(gè)致動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)相對(duì)于彼此同步地致動(dòng)，使得給定的一對(duì)腱(例如，第一腱和第二腱)控制機(jī)器人手臂/端部執(zhí)行器410,420的給定自由度。

因此，儀器輸入適配器710相應(yīng)地包括對(duì)應(yīng)于每個(gè)機(jī)器人手臂/端部執(zhí)行器的DOF的一對(duì)致動(dòng)接合結(jié)構(gòu)720。在其中機(jī)器人手臂/端部執(zhí)行器410,420相對(duì)于六個(gè)自由度可定位/可操縱的代表性實(shí)施方式中，電機(jī)箱600包括用于控制該機(jī)器人手臂/端部執(zhí)行器410,420的十二個(gè)致動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)600a-1，以及儀器輸入適配器710包括十二個(gè)致動(dòng)接合結(jié)構(gòu)720a-1。所述儀器輸入適配器710安裝到電機(jī)箱600，使得特定的一對(duì)致動(dòng)接合結(jié)構(gòu)720(例如，沿儀器輸入適配器710的長(zhǎng)度相對(duì)于彼此并排布置的致動(dòng)接合結(jié)構(gòu)720)對(duì)應(yīng)于且機(jī)械連接到電機(jī)箱600內(nèi)的對(duì)應(yīng)的一對(duì)致動(dòng)器/電機(jī)620a-1，用于提供關(guān)于特定機(jī)器人手臂/端部執(zhí)行器的自由度的機(jī)器人手臂/端部執(zhí)行器可操縱性/可定位性。

如圖11及圖12A-12D所示，在一個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)接合結(jié)構(gòu)720包括(a)具有多個(gè)臂構(gòu)件723的框架構(gòu)件722，其支撐限定框架構(gòu)件722的上邊界的框架構(gòu)件平臺(tái)724，其中框架構(gòu)件平臺(tái)724垂直或橫向于這種臂構(gòu)件723；(b)細(xì)長(zhǎng)輸入軸726，其向上延伸通過框架構(gòu)件的平臺(tái)724的中心或中心區(qū)域，并且向下朝向電機(jī)箱輸出適配器610的輸出盤626延伸，使得其可以由此接合，并且其可沿著縱向軸線(例如，在平行于其長(zhǎng)度的垂直方向上)移動(dòng)；(c)鼓結(jié)構(gòu)730，其安裝到輸入軸726并周向設(shè)置于輸入軸726的周圍，其包括(i)具有上表面，外表面和底表面的錐形鼓732，以及(ii)第一棘齒元件734在離開滾筒732的底表面預(yù)定距離處垂直或橫向于輸入軸726承載；(d)在框架構(gòu)件的平臺(tái)724的下側(cè)和滾筒732的上表面之間圍繞輸入軸726周向設(shè)置的彈性偏壓元件或彈簧728；以及(e)第二棘輪元件744，其垂直或橫向于輸入軸726并且圍繞輸入軸726周向設(shè)置，并且在離開框架構(gòu)件的平臺(tái)724的下側(cè)的預(yù)定距離處設(shè)置在第一棘輪元件734的下方。在各種實(shí)施例中，第二棘輪元件744相對(duì)于輸入軸726在位置上固定，不可運(yùn)動(dòng)或不可移位。

所述鼓結(jié)構(gòu)包括凸緣部分733，其限定鼓732的底表面和第一棘齒元件734的上表面之間的空間間隙。腱的近端可以聯(lián)接，連接或固定到鼓結(jié)構(gòu)730的一部分(例如，承載在第一棘齒元件734的上表面上的壓接固定件/抵接部)，并且所述腱可以緊密地纏繞在鼓結(jié)構(gòu)的凸緣部分733的圓周周圍，使得凸緣部分733在其周圍承載多個(gè)或多個(gè)腱束繞組。在朝向其相對(duì)/遠(yuǎn)端的方向上，圍繞凸緣部分722733纏繞的腱可以遠(yuǎn)離鼓結(jié)構(gòu)730朝向，進(jìn)入并沿著致動(dòng)器組件的外套筒/線圈402的長(zhǎng)度延伸，直到到達(dá)致動(dòng)器組件的機(jī)器人手臂410上的給定位置(例如，相對(duì)于機(jī)器人手臂接頭或關(guān)節(jié)元件的特定位置)。

所述鼓結(jié)構(gòu)730的旋轉(zhuǎn)或輸入軸726的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致腱圍繞鼓結(jié)構(gòu)的凸緣部分733的進(jìn)一步纏繞，或腱從凸緣部分733的部分展開，這取決于鼓結(jié)構(gòu)730的旋轉(zhuǎn)方向。腱圍繞凸緣部分733的纏繞導(dǎo)致腱張力的增加，并且可以減少駐留在致動(dòng)器組件的外套筒/線圈402內(nèi)的腱的長(zhǎng)度；并且從凸緣部分733展開腱導(dǎo)致肌腱張力減小，并且可以以相關(guān)的普通技術(shù)人員容易理解的方式增加駐留在致動(dòng)組件的外套筒/線圈402內(nèi)的腱的長(zhǎng)度。因此，選擇性的腱的卷繞/退繞有助于或能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人手臂/端部執(zhí)行器410,420相對(duì)于特定DOF的精確操縱/定位。

更具體地，在為每個(gè)DOF提供雙電機(jī)控制的實(shí)施例中，通過對(duì)應(yīng)鼓結(jié)構(gòu)730的同步旋轉(zhuǎn)，對(duì)應(yīng)于特定DOF的成對(duì)腱的同步卷繞/退繞導(dǎo)致機(jī)器人手臂/端部的操縱/定位根據(jù)該DOF的效應(yīng)器410,420。這種同步鼓結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)可以通過一對(duì)致動(dòng)器/馬達(dá)620和對(duì)應(yīng)的輸出盤626選擇性地/可選擇地發(fā)生，致動(dòng)接合結(jié)構(gòu)輸入軸726可以旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到該對(duì)輸出盤626，如下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的。

當(dāng)儀器輸入適配器710未與電動(dòng)機(jī)箱600的儀器輸出適配器610接合或已從電機(jī)箱600的儀器輸出適配器610脫離時(shí)，致動(dòng)接合結(jié)構(gòu)的彈簧728將致動(dòng)接合結(jié)構(gòu)的鼓結(jié)構(gòu)730向下偏置或推動(dòng)到第一或默認(rèn)位置，如此第一棘輪元件734與第二棘輪元件744牢固地配合地接合。圖6示出了當(dāng)彈簧728向下壓鼓結(jié)構(gòu)730時(shí)，第一棘輪元件734與第二棘輪元件744的這種接合。由于第一和第二棘齒元件734,744的這種接合，防止鼓結(jié)構(gòu)730旋轉(zhuǎn)，因此對(duì)應(yīng)于鼓結(jié)構(gòu)730的腱中的張力被維持或保留(例如，腱中的張力不能改變或明顯改變)。

如上所述，所述致動(dòng)接合結(jié)構(gòu)的輸入軸726可平行于或沿著其縱向軸線移動(dòng)。當(dāng)儀器輸入適配器710裝到或安裝到電機(jī)箱600的儀器輸出適配器610上時(shí)(例如，通過一個(gè)或多個(gè)卡扣配合聯(lián)接)，位于第二棘齒元件744下由所述輸入軸726承載的一下板728的底表面接觸由與特定致動(dòng)器/馬達(dá)620相關(guān)聯(lián)的輸出盤628的上表面承載的一組突出部。因此，如圖12B所示，所述彈簧728被壓縮，并且輸入軸726和由此承載的鼓結(jié)構(gòu)730向上移位，使得鼓732的上表面和框架構(gòu)件的平臺(tái)724的下側(cè)之間的距離減小。所述鼓結(jié)構(gòu)730的這種向上移位導(dǎo)致第一棘輪元件734脫離第二棘輪元件744。這可以對(duì)應(yīng)于儀器輸入適配器710安裝或裝在電機(jī)箱600的儀器輸出適配器上的情況，但是輸入軸726還沒有與致動(dòng)器/馬達(dá)620的輸出盤626旋轉(zhuǎn)地可轉(zhuǎn)動(dòng)/旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接。

在將儀器輸入適配器710安裝到電動(dòng)機(jī)箱600的儀器輸出適配器610上時(shí)，或者一旦儀器輸入適配器710被完全/牢固地安裝到儀器輸出適配器610上(例如，可以通過一組傳感器)，對(duì)應(yīng)于輸入軸726和鼓結(jié)構(gòu)730已向上豎直移位并且第一和第二棘輪元件已經(jīng)彼此脫離的情況，電機(jī)箱600內(nèi)的致動(dòng)器/馬達(dá)620開始初始化過程(例如，在控制單元800的指導(dǎo)下)。在初始化過程期間，每個(gè)致動(dòng)器/馬達(dá)620旋轉(zhuǎn)其對(duì)應(yīng)的輸出盤628，直到由輸出盤628承載的一組凸起與輸入軸的下板728的底表面內(nèi)的對(duì)應(yīng)凹口接合或配合地接合。

一旦由輸出盤628承載的凸起與形成在輸入軸的下板728中的對(duì)應(yīng)凹口卡合或配合地接合，輸入軸726以圖12C所示的方式旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到預(yù)期的致動(dòng)器/馬達(dá)620。當(dāng)這種輸出盤凸起和下板凹槽旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接時(shí)，致動(dòng)器/馬達(dá)620可以選擇性地精確地控制腱圍繞鼓結(jié)構(gòu)730的套環(huán)部分733的纏繞和解繞，和/或精確地控制腱張力，從而響應(yīng)于在所述主站100處接收的外科醫(yī)生輸入以預(yù)期方式操縱/定位所述機(jī)器人手臂/端部執(zhí)行器410,420。

當(dāng)儀器輸入適配器710被脫離，拆卸或從儀器輸出適配器610分離時(shí)，彈簧728的回彈力將鼓結(jié)構(gòu)730的上表面向下推動(dòng)，使得第一棘齒元件734與第二棘齒元件744以圖12D所示的方式配合的結(jié)合。因而防止輸入軸726和盤結(jié)構(gòu)730的旋轉(zhuǎn)，并且因此以基本上相同于或類似于上述關(guān)于圖12A所述的方式保持腱張力。

在替代性的實(shí)施例中，所述第一和第二棘齒元件734,744可以由第一和第二摩擦片734,744或其他類型的可牢固嚙合/可釋放結(jié)構(gòu)(例如，具有對(duì)應(yīng)的陽性和陰性接合元件的盤)代替或?qū)嵤?，其?gòu)造成用于在接合時(shí)可靠地保持或保持張力腱(例如，相對(duì)于輸入軸的縱向軸線可靠地防止腱卷繞/展開直到脫離)。被配置用于在接合時(shí)可靠地維持或保持腱張力的這樣的第一和第二元件734,744，因此其可以被稱為腱張力維持元件或抗旋轉(zhuǎn)元件。

代表性的各種塢站/平移單元配置

由塢站500攜帶或并入塢站500的平移單元510使得每個(gè)致動(dòng)組件400a，b和成像內(nèi)窺鏡組件450(例如，基于個(gè)體)能縱向/沖擊位移。在上述實(shí)施例中，所述平移單元510包括接收器或夾子530a-c，其被配置為與致動(dòng)組件400a，b或成像內(nèi)窺鏡組件450的外套筒402a-c所承載的相應(yīng)套環(huán)430a-c配合接合。此外，上述儀器輸入適配器710和成像輸入適配器750，以及電機(jī)箱600的儀器輸出適配器610和成像輸出適配器650位于遠(yuǎn)離塢站500的位置。

圖13A示出了根據(jù)本公開的塢站500的替代實(shí)施例，其中塢站500及其平移單元510被配置用于承載一組儀器輸出適配器610和一成像輸出適配器650，儀器輸入適配器710和成像輸入適配器750可以被裝在或安裝在其上。在這樣的實(shí)施例中，所述平移單元510的致動(dòng)級(jí)可以獨(dú)立地向近端-遠(yuǎn)側(cè)地移動(dòng)每個(gè)儀器輸出適配器610，并且因此連接到其上的每個(gè)儀器輸入適配器710；以及成像輸出適配器650，從而耦合到其上的成像輸入適配器750，使得機(jī)器人手臂/末端執(zhí)行器410a，b，420a，b和成像內(nèi)窺鏡460可以相應(yīng)地縱向移位/擺動(dòng)。在一些實(shí)施例中，每個(gè)儀器輸出適配器610和成像輸出適配器650可以通過一組系繩502耦合到電機(jī)箱600，例如，其聯(lián)接或鏈接到由電機(jī)箱600承載的一組附加或次級(jí)輸出適配器結(jié)構(gòu)。如相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)本文的描述將理解的，每個(gè)系繩502包括或承載一組構(gòu)造成用于傳遞機(jī)械力的腱。

圖13B示出了根據(jù)本公開的塢站500的又一實(shí)施例，其中塢站500被配置為用于攜帶電機(jī)箱600，并且平移單元510被配置為用于近側(cè)-遠(yuǎn)側(cè)地移動(dòng)各組致動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)620(例如，移動(dòng)對(duì)應(yīng)于特定或選擇的單獨(dú)致動(dòng)組件400的致動(dòng)器/馬達(dá)620)以及與之耦合的每個(gè)儀器輸出適配器610和儀器輸入適配器710，加上成像輸出適配器650和成像輸入適配器750(如果存在)，以獨(dú)立地縱向移動(dòng)/擺動(dòng)每個(gè)機(jī)器人手臂/末端執(zhí)行器410a，b，420a，b和成像內(nèi)窺鏡460。

因此，在如圖13B所示的實(shí)施例中，所述平移單元510攜帶每個(gè)儀器輸入適配器710和成像輸入適配器750可聯(lián)接/耦合到的致動(dòng)器/馬達(dá)620，其中這些致動(dòng)器/馬達(dá)620被配置成用于實(shí)現(xiàn)每個(gè)機(jī)器人手臂410a，b及其對(duì)應(yīng)的末端執(zhí)行器420a，b，并且在支持它的那些實(shí)施例中，在內(nèi)窺鏡手術(shù)期間對(duì)成像內(nèi)窺鏡460的選擇性非擺動(dòng)空間定位/操縱。所述平移單元510構(gòu)造成用于選擇性地移動(dòng)致動(dòng)器/馬達(dá)620(以及相應(yīng)地，所述儀器適配器710或與其接合的成像輸入適配器750)的特定組或子集，從而在最大浪涌位移距離內(nèi)或橫跨最大浪涌位移距離(例如，高達(dá)約10-15cm)移位/擺動(dòng)給定的機(jī)器人手臂/端部執(zhí)行器410a，b，420a，b。對(duì)應(yīng)于每個(gè)機(jī)器人手臂/末端執(zhí)行器410a，b，420a，b的致動(dòng)器/馬達(dá)620可以被攜帶和選擇性地平移以通過相關(guān)聯(lián)的線性平移臺(tái)，機(jī)構(gòu)或裝置來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂/平移單元510，例如滾珠絲杠或線性致動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂/末端執(zhí)行器的沖擊移動(dòng)。類似地，對(duì)應(yīng)于成像內(nèi)窺鏡460的致動(dòng)器/馬達(dá)620可以被攜帶和選擇性地平移以通過平移單元510的另一線性平移臺(tái)，機(jī)構(gòu)或裝置(例如滾珠絲杠或線性致動(dòng)器)實(shí)現(xiàn)成像內(nèi)窺鏡的沖擊位移。

如圖13A-13B所示的實(shí)施例，可以通過縮短每個(gè)腱的遠(yuǎn)端和電機(jī)箱600內(nèi)的致動(dòng)器/電機(jī)620之間的距離來減少腱反沖的量，并且因此可以更精確地保持腱張力的預(yù)期的/可預(yù)測(cè)的水平或范圍。例如圖13B所示的實(shí)施例，可以導(dǎo)致系統(tǒng)100具有高度一致/可預(yù)測(cè)的腱張力水平/范圍和顯著減小或最小化/最小化腱齒隙。

在一些實(shí)施例中，除了承載一組沖擊位移/近端-遠(yuǎn)端平移機(jī)構(gòu)500之外，塢站500還構(gòu)造成用于承載一組機(jī)構(gòu)或裝置，一些或每個(gè)致動(dòng)組件400a，b和/或成像內(nèi)窺鏡460可以選擇性地圍繞它們的縱向軸線或中心軸線單獨(dú)地旋轉(zhuǎn)，從而分別允許致動(dòng)組件400a，400b和/或成像內(nèi)窺鏡460選擇性的單獨(dú)滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。在這樣的實(shí)施例中，所述致動(dòng)組件400a，b和/或成像內(nèi)窺鏡組件450不需要包括內(nèi)部側(cè)傾運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)本身(例如，一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部側(cè)傾關(guān)節(jié))。而是，通過分別在致動(dòng)組件400a，b和/或成像內(nèi)窺鏡460外部的機(jī)構(gòu)或裝置，可以向致動(dòng)組件400a，400b和/或成像內(nèi)窺鏡460提供/提供側(cè)傾運(yùn)動(dòng)。

作為代表性示例，圖13C提供了穿過塢站500的部分的橫截面前視圖，塢站500被配置用于承載一組托架或鼓結(jié)構(gòu)520a-c，其可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到對(duì)應(yīng)的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)致動(dòng)器/馬達(dá)525a，b和/或精確盤，輥或與其相關(guān)聯(lián)的齒輪，該側(cè)傾運(yùn)動(dòng)可單獨(dú)地提供給每個(gè)致動(dòng)組件400a，b和成像內(nèi)窺鏡460。在所示的實(shí)施例中，第一支架520a承載第一平移機(jī)構(gòu)510a(例如，線性致動(dòng)器)，其被配置用于選擇性地提供沖擊位移/近端-遠(yuǎn)端平移到例如圖4B所示的第一致動(dòng)組件400a，所述第一儀器適配器710a包括與其對(duì)應(yīng)的第一儀器適配器710a。更具體地，第一平移機(jī)構(gòu)510a承載第一儀器輸入適配器610a(及其致動(dòng)器620)，第一儀器輸入適配器710a(及其致動(dòng)接合結(jié)構(gòu)720)以類似于先前所描述的方式可接合/接合到第一器械輸出適配器610a。

所述第一支架520a可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接或接合第一側(cè)傾運(yùn)動(dòng)致動(dòng)器525a和可能的一組相關(guān)聯(lián)的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)盤，滾輪和/或齒輪，通過該側(cè)傾運(yùn)動(dòng)盤，滾輪和/或齒輪，第一支架520a可以在預(yù)定角度范圍內(nèi)精確地旋轉(zhuǎn)，例如，+/-180度，以響應(yīng)第一側(cè)傾運(yùn)動(dòng)致動(dòng)器525a的致動(dòng)。第一支架520a的旋轉(zhuǎn)軸線平行于沿第一致動(dòng)組件400a可提供沖擊位移的軸線以及第一致動(dòng)組件400a的外部套筒402與第一器械接頭710a接合的軸線。

類似地，第二支架520b承載第二平移機(jī)構(gòu)520b，其被配置用于選擇性地將沖擊位移/近端-遠(yuǎn)端平移提供給如圖4C所示的第二致動(dòng)組件400b，第二制動(dòng)組件400b包括與其對(duì)應(yīng)的第二儀器適配器710b。更具體地，所述第二平移機(jī)構(gòu)510b承載第二儀器輸出適配器610b(及其致動(dòng)器620)，第二儀器輸入適配器710b(及其致動(dòng)接合結(jié)構(gòu)720)可以以上述相同或相似的方式與其可結(jié)合/結(jié)合。所述第二托架520b可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接或接合第二側(cè)傾運(yùn)動(dòng)致動(dòng)器525b以及可能的一組相關(guān)聯(lián)的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)盤，滾輪和/或齒輪，通過這些滾輪運(yùn)動(dòng)盤，滾輪和/或齒輪，第二托架520b可以與上述相同或類似的方式在預(yù)定的角度范圍(如，+/-180度)精確的旋轉(zhuǎn)。所述第二支架520b的旋轉(zhuǎn)軸線平行于沿其可提供沖擊位移至第二致動(dòng)組件400b的軸線，以及沿其第二致動(dòng)組件400b的外套筒402與第二儀器適配器710b接合的軸線。

最后，第三支架520c承載第三平移機(jī)構(gòu)510c，其被配置用于向成像內(nèi)窺鏡460提供沖擊位移/近端-遠(yuǎn)端平移，例如排除或省略腱或其他類型的內(nèi)部控制元件的成像內(nèi)窺鏡460以控制或提供升沉、搖擺和/或俯仰運(yùn)動(dòng)。成像內(nèi)窺鏡460的近端可以耦合到成像平移適配器472，成像平移適配器472可拆卸地與第三平移機(jī)構(gòu)510c接合或接合，并且通過該成像內(nèi)窺鏡460電子和/或光學(xué)元件可耦合/被耦合到成像子系統(tǒng)210。第三支架520c可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接或接合第三側(cè)傾運(yùn)動(dòng)致動(dòng)器525c和可能的一組相關(guān)聯(lián)的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)盤，滾子和/或齒輪，通過這些滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)盤，滾子和/或齒輪，第三支架520c可以在預(yù)定角度范圍+/-180度)，以與上述相同或類似的方式，精確的旋轉(zhuǎn)。所述第二支架520b的旋轉(zhuǎn)軸線平行于沿其可提供沖擊位移至第二致動(dòng)組件400b的軸線，以及沿其第二致動(dòng)組件400b的外套筒402與第二儀器適配器710b接合的軸線。

根據(jù)實(shí)施例細(xì)節(jié)，第一，第二和第三側(cè)傾運(yùn)動(dòng)致動(dòng)器525a-c可以響應(yīng)于由主系統(tǒng)100產(chǎn)生的控制信號(hào)和/或由運(yùn)輸內(nèi)窺鏡主體310攜帶的一組控制而單獨(dú)地致動(dòng)。

腱預(yù)拉伸/再拉緊的代表性方面

圖14A示出了每個(gè)DOF配置的代表性單個(gè)致動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)，以及可以與其相關(guān)聯(lián)的潛在的類似反彈的效應(yīng)。圖14B示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的每DOF配置的代表性雙致動(dòng)器/電機(jī)。如圖14B所示，當(dāng)使用兩個(gè)致動(dòng)器/馬達(dá)來控制每個(gè)機(jī)器人手臂/末端執(zhí)行器DOF時(shí)，可以減少(例如，顯著減少)不期望/不希望的腱松弛和類似反彈的效應(yīng)。

每個(gè)腱存在于相應(yīng)的護(hù)套內(nèi)。適當(dāng)且精確的腱預(yù)拉伸確保在內(nèi)窺鏡手術(shù)期間能夠以更精確和可重復(fù)的方式控制腱。在各種實(shí)施例中，護(hù)套展現(xiàn)出線圈結(jié)構(gòu)(例如，螺旋線圈結(jié)構(gòu))，因此護(hù)套具有彈簧或類似彈簧的性質(zhì)。在不知道腱及其周圍護(hù)套沿其延伸的路徑的曲折度的情況下，不能可靠地預(yù)測(cè)腱和其相應(yīng)護(hù)套之間的相互作用(例如，由于鞘摩擦)。因此，任何給定的腱在即將開始內(nèi)窺鏡手術(shù)之前受到的張力取決于腱和其相應(yīng)護(hù)套為了執(zhí)行手術(shù)而沿其路線的彎曲度。

與早期的主-從柔性機(jī)器人內(nèi)窺鏡檢查系統(tǒng)不同，根據(jù)本公開的實(shí)施例的系統(tǒng)不需要從致動(dòng)組件制造向前的時(shí)間建立和保持精確的腱張力。相反，在各種實(shí)施例中，初始最小可接受腱預(yù)張力水平或范圍可以作為制造致動(dòng)器組件400的一部分來建立(例如，取決于腱長(zhǎng)度，大約為1.0-30.0N)，并且精確的腱預(yù)張緊或再?gòu)埦o可以通過在執(zhí)行內(nèi)窺鏡程序之前調(diào)整致動(dòng)器/電機(jī)位置的方式產(chǎn)生。

根據(jù)實(shí)施例細(xì)節(jié)，通過包括應(yīng)用固定或預(yù)定的電動(dòng)機(jī)參數(shù)(例如，扭矩參數(shù))的固定預(yù)張緊技術(shù)或者包括動(dòng)態(tài)地確定電動(dòng)機(jī)扭矩參數(shù)的主動(dòng)/動(dòng)態(tài)預(yù)張緊技術(shù)，可以發(fā)生腱預(yù)張緊，使得在開始內(nèi)窺鏡手術(shù)之前或者可能在內(nèi)窺鏡手術(shù)期間，可以向腱施加正確或大致正確的張力量。

圖15是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的代表性離線/在線固定預(yù)張緊技術(shù)，過程或過程的部分的圖示。該過程可以“離線”進(jìn)行，例如在臨床程序之前和OT/OR之外；或“在線”，例如在致動(dòng)組件400被插入到柔性細(xì)長(zhǎng)軸312中之后的OT/OR中，并且機(jī)器人手臂410a，b和末端執(zhí)行器420a，b在緊接在內(nèi)窺鏡檢查程序之前被設(shè)置在其遠(yuǎn)端。

在若干實(shí)施例中，對(duì)于由致動(dòng)器A和致動(dòng)器B限定的一對(duì)給定的致動(dòng)器對(duì)620，其通過一對(duì)腱(例如，腱A對(duì)應(yīng)的制動(dòng)器A，腱B對(duì)應(yīng)的制動(dòng)器B)來控制所選機(jī)器人手臂410a/410b及其末端執(zhí)行器420a/420b的特定自由度，該固定的預(yù)張緊技術(shù)涉及以下動(dòng)作、操作或步驟的順序:

1.將末端執(zhí)行器420a/420b的遠(yuǎn)端移離遠(yuǎn)離制動(dòng)器B的機(jī)械極限。

2.關(guān)閉致動(dòng)器B并開始監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)的致動(dòng)器B(例如，致動(dòng)器B的編碼器)的位置傳感器。

3.向制動(dòng)器A施加扭矩，逐漸增大施加到制動(dòng)器A的扭矩，直到制動(dòng)器B的位置傳感器指示制動(dòng)器B的位置正在變化。

4.記錄制動(dòng)器A的施加扭矩，如有必要，減去制動(dòng)器B的靜摩擦。

5.釋放兩個(gè)腱上的張力(即肌腱A和B)。

6.重復(fù)步驟1-5一次或多次(例如，2-10次或更多次)，并獲取致動(dòng)器A的平均記錄的施加扭矩的一半以確定或限定致動(dòng)器A的預(yù)張緊扭矩參數(shù)。

7.相應(yīng)地對(duì)制動(dòng)器B重復(fù)步驟1-6，同時(shí)制動(dòng)器A關(guān)閉。

8.在確定致動(dòng)器A和致動(dòng)器B的預(yù)張緊扭矩參數(shù)之后，釋放兩個(gè)腱(例如，腱A和B)上的張力，并且使用計(jì)算出的致動(dòng)器A的預(yù)張緊扭矩參數(shù)將扭矩施加到致動(dòng)器A，并且使用計(jì)算的用于致動(dòng)器B的預(yù)張緊扭矩參數(shù)將扭矩施加到致動(dòng)器B。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述離線固定預(yù)張緊技術(shù)包括在各種代表性彎曲度配置下運(yùn)行初步實(shí)驗(yàn)；測(cè)量對(duì)應(yīng)于這種代表性腱/鞘彎曲度配置的致動(dòng)器/電機(jī)扭矩值；對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)彎曲度配置計(jì)算出測(cè)量的扭矩值的平均值；及存儲(chǔ)(例如，在存儲(chǔ)器中或在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置上)對(duì)應(yīng)于特定彎曲度配置的一組或多組平均扭矩值。根據(jù)所考慮的內(nèi)窺鏡檢查程序的性質(zhì)以及與其相關(guān)的預(yù)期的腱/鞘曲折度，可以得到(例如，從存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì))適當(dāng)?shù)囊唤M平均扭矩值，并且通過制動(dòng)器/馬達(dá)620的方式將其應(yīng)用于致動(dòng)組件400內(nèi)的腱，致動(dòng)組件400在內(nèi)窺鏡程序開始之前被聯(lián)接到致動(dòng)器/馬達(dá)620。這種技術(shù)也可以在線或在運(yùn)行中，例如在即將進(jìn)行內(nèi)窺鏡手術(shù)之前應(yīng)用。在線情況下，路徑的曲折已經(jīng)設(shè)置，因此預(yù)張緊針對(duì)該特定路徑被優(yōu)化。

圖16A是根據(jù)本公開的實(shí)施例的主動(dòng)預(yù)張緊/再?gòu)埦o技術(shù)，過程或過程的部分的圖示，且圖16B是致動(dòng)器/電機(jī)位置和與其對(duì)應(yīng)的扭矩的代表圖。主動(dòng)預(yù)張緊技術(shù)包括確定不松弛的轉(zhuǎn)變點(diǎn)，例如通過計(jì)算測(cè)量的張力分布或曲線的第一和/或二階導(dǎo)數(shù)。對(duì)于給定的肌腱，可以實(shí)時(shí)自動(dòng)識(shí)別不松弛的過渡點(diǎn)，并且可以對(duì)腱施加適當(dāng)?shù)念A(yù)拉伸或者拉緊。所述主動(dòng)預(yù)張緊/再?gòu)埦o技術(shù)可以在致動(dòng)組件400插入到柔性細(xì)長(zhǎng)軸312中之后在OT/OR中執(zhí)行，機(jī)器人手臂410a，b和末端執(zhí)行器420a，b設(shè)置在其遠(yuǎn)端，在內(nèi)窺鏡檢查程序之前；或在內(nèi)窺鏡檢查過程中。施加正確的張力量對(duì)于確保有效的近端到遠(yuǎn)端力傳遞是重要的。如果施加的張力太小，則存在腱松弛，這可產(chǎn)生反沖效應(yīng)。如果施加的張力太大，則增加了腱和護(hù)套之間的摩擦，這也可以產(chǎn)生反沖效應(yīng)。

在一些實(shí)施例中，對(duì)于由致動(dòng)器A和致動(dòng)器B限定的一對(duì)給定致動(dòng)器對(duì)620，其通過一對(duì)腱(例如，腱A對(duì)應(yīng)制動(dòng)器A，腱B對(duì)應(yīng)制動(dòng)器B)來控制所選機(jī)器人手臂410a/410b及其末端執(zhí)行器420a/420b的特定DOF，所述主動(dòng)預(yù)張緊技術(shù)包括以下的動(dòng)作序列，操作或步驟：

1.將末端執(zhí)行器420a/420b的遠(yuǎn)側(cè)末端移離其機(jī)械限制。

2.釋放兩個(gè)腱(即腱A和B)上的張力并在其中產(chǎn)生松弛。

3.同時(shí)向致動(dòng)器A和致動(dòng)器B施加扭矩，以同樣的速度拉動(dòng)兩個(gè)腱(即腱A和B)，同時(shí)監(jiān)測(cè)致動(dòng)器A的位置和扭矩以及致動(dòng)器B的位置和扭矩。

4.基于傳感器數(shù)據(jù)，例如通過計(jì)算所監(jiān)測(cè)的位置和/或致動(dòng)器A和致動(dòng)器B的扭矩的第一和/或二階導(dǎo)數(shù)，識(shí)別致動(dòng)器A和致動(dòng)器B中的每一個(gè)的不松弛轉(zhuǎn)變點(diǎn)。

5.同時(shí)(i)通過以對(duì)應(yīng)于或由為致動(dòng)器A確定的不松弛轉(zhuǎn)變點(diǎn)限定的扭矩水平向致動(dòng)器A施加扭矩來建立腱A的預(yù)張力，以及(ii)通過以對(duì)應(yīng)于或由為致動(dòng)器B確定的不松弛轉(zhuǎn)變點(diǎn)限定的扭矩水平向致動(dòng)器B施加扭矩來建立腱B的預(yù)張力。

所述主動(dòng)預(yù)張緊過程可以重復(fù)多次(例如，2-10次或更多次)，以便以容易被相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員理解的方式獲得用于致動(dòng)器A的平均無松弛過渡點(diǎn)和致動(dòng)器B的平均無松弛過渡點(diǎn)。

圖16C-16F是分別指示在執(zhí)行圖16A的主動(dòng)預(yù)張緊技術(shù)期間的時(shí)間特定致動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)對(duì)的第一致動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)(例如，電動(dòng)機(jī)A)的測(cè)量的電動(dòng)機(jī)位置，測(cè)量的電動(dòng)機(jī)速度，測(cè)量的電動(dòng)機(jī)扭矩和測(cè)量的電動(dòng)機(jī)扭矩的一階導(dǎo)數(shù)的曲線圖或曲線。圖16G-16J是分別指示在執(zhí)行圖16A的主動(dòng)預(yù)張緊技術(shù)期間的時(shí)間所述致動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)對(duì)的第二致動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)(例如，電動(dòng)機(jī)B)的測(cè)量的電動(dòng)機(jī)位置，測(cè)量的電動(dòng)機(jī)速度，測(cè)量的電動(dòng)機(jī)扭矩和測(cè)量的電動(dòng)機(jī)扭矩的一階導(dǎo)數(shù)的曲線圖或曲線。在兩組圖中，根據(jù)需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行歸一化和/或?yàn)V波以有效地處理數(shù)據(jù)。

對(duì)于電動(dòng)機(jī)A，不松弛轉(zhuǎn)變點(diǎn)出現(xiàn)在T＝2.0，對(duì)應(yīng)于減小的電動(dòng)機(jī)A速度和產(chǎn)生相應(yīng)的位置誤差。這從測(cè)量的電動(dòng)機(jī)扭矩和測(cè)量的電動(dòng)機(jī)扭矩的一階導(dǎo)數(shù)的曲線圖顯而易見。對(duì)于電機(jī)B，不松弛轉(zhuǎn)變點(diǎn)發(fā)生在T＝1.7。對(duì)于電動(dòng)機(jī)A和電動(dòng)機(jī)B，可以從測(cè)量值序列或其曲線圖中識(shí)別類似或相似的特征。在圖16C-16F中，T＝3.9處；及在圖16G-16J中，T＝3.5處發(fā)生大的轉(zhuǎn)變。這種大的轉(zhuǎn)變是由于飽和電動(dòng)機(jī)扭矩，且與每個(gè)致動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)的不松弛轉(zhuǎn)變點(diǎn)無關(guān)。每個(gè)不松弛轉(zhuǎn)變點(diǎn)可以在程序指令控制下自動(dòng)識(shí)別，例如通過處理單元執(zhí)行與信號(hào)處理相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)算法(例如，對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器或其他計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的程序指令集)，統(tǒng)計(jì)分析和/或機(jī)器學(xué)習(xí)等。可以多次執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)這樣的算法以更準(zhǔn)確地識(shí)別不松弛轉(zhuǎn)變點(diǎn)。

代表性的基于滑輪的滾動(dòng)接頭元件和無卷曲腱錨定

在一些實(shí)施例中，機(jī)器人手臂410可以包括滾動(dòng)接頭或滾動(dòng)接頭原件，機(jī)器人手臂的一個(gè)或多個(gè)部分可以圍繞滾動(dòng)接頭/滾動(dòng)接頭原件的中心或縱向軸線旋轉(zhuǎn)或滾動(dòng)。在滾動(dòng)接頭/滾動(dòng)接頭原件中，期望能夠減少或最小化由于與滾動(dòng)接頭/接頭原件的腱致動(dòng)相關(guān)聯(lián)的摩擦/磨損引起的腱磨損。在各種實(shí)施例中，例如對(duì)應(yīng)于外科手術(shù)的那些，進(jìn)一步期望最小化由滾動(dòng)接頭/滾動(dòng)接頭原件占據(jù)的空間量。

機(jī)器人手術(shù)器械的某些軸具有尺寸限制，這些尺寸限制不利于或阻止使用常規(guī)/傳統(tǒng)的腱卷曲端接件來將腱錨定到致動(dòng)元件。在根據(jù)本公開的一些實(shí)施例中，滾動(dòng)接頭/滾動(dòng)接頭原件排除了用于將腱錨定到滾動(dòng)接頭/滾動(dòng)接頭原件的常規(guī)/傳統(tǒng)腱卷曲端接件。相反，根據(jù)本公開的實(shí)施例的諸如滾動(dòng)接頭/滾動(dòng)接頭原件的腱致動(dòng)元件可以包括無卷曲的腱錨固結(jié)構(gòu)，其通過摩擦力提供腱錨固，沿著(a)繞組或彎曲路徑或通道，腱束通過其行進(jìn)，和/或(b)通過致動(dòng)元件本身的厚度(例如，從致動(dòng)元件的第一或外側(cè)，進(jìn)入并通過致動(dòng)元件的厚度到致動(dòng)元件的第二或內(nèi)側(cè)，并且通過致動(dòng)元件的厚度返回到致動(dòng)元件的第一/外側(cè))。

圖17和18是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的無卷曲的基于滑輪的滾動(dòng)接頭或滾動(dòng)接頭元件900的部分的示意圖，其可以減少或最小化由摩擦/磨損引起的腱磨損，及最小化滾動(dòng)接頭/滾動(dòng)接頭元件900的操作所需的空間體積。在一個(gè)實(shí)施例中，所述滾動(dòng)接頭元件900包括具有穿過其中心或縱向軸線的筒或筒結(jié)構(gòu)，鼓或鼓結(jié)構(gòu)910；用于承載鼓910的一組套環(huán)920a，b；以及多個(gè)滑輪930a，b，諸如設(shè)置在鼓輪910的外表面上方的順時(shí)針致動(dòng)滑輪930a和逆時(shí)針致動(dòng)滑輪430b，順時(shí)針致動(dòng)腱405a和逆時(shí)針致動(dòng)腱405b可圍繞所述多個(gè)滑輪930a，滾動(dòng)接頭原件900可以相應(yīng)地圍繞其中心/縱向軸線在順時(shí)針或逆時(shí)針方向上旋轉(zhuǎn)。所述滑輪930可以通過一組臂構(gòu)件(未示出)支撐離開鼓910的外表面，所述一組臂構(gòu)件以相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解的方式接收對(duì)應(yīng)于每個(gè)滑輪930的中心軸932a，b，并且其在第一套環(huán)920a和第二套環(huán)920b之間延伸。所述滾筒910的外表面是光滑的，非研磨的，拋光的和/或潤(rùn)滑的表面；并且每個(gè)套環(huán)920a，b的內(nèi)表面是低摩擦表面。

圖18示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的無卷曲的腱錨元件1000。在一個(gè)實(shí)施例中，所述無卷曲的腱錨元件1000可由諸如滾動(dòng)接頭鼓910的給定致動(dòng)元件承載或形成，并且包括至少一個(gè)Ω形或U形段，其提供相應(yīng)的Ω形和/或U形通道，過道或槽，給定的腱405可以通過該通道，過道或槽。根據(jù)本公開的實(shí)施例的無卷曲的腱錨元件1000，例如圖17所示的Ω形無卷曲腱錨元件1000，包括多彎曲/多彎曲，纏繞和/或曲折的腱路徑，其響應(yīng)增加或改變的腱張力提供足夠的摩擦點(diǎn)，用于防止腱滑動(dòng)。也就是說，根據(jù)本公開的實(shí)施例的無卷曲的腱錨元件呈現(xiàn)出比施加的腱致動(dòng)力充分或更高的總靜態(tài)摩擦水平，以避免腱致動(dòng)期間的腱滑動(dòng)，并且在沒有或不存在常規(guī)的腱卷曲元件的情況下，腱405被有效地錨固就位。在某些實(shí)施例中，無卷曲的腱錨元件1000可另外包括一個(gè)或多個(gè)區(qū)域，部分或長(zhǎng)度，其中粘合劑將肌腱405的外表面固定到腱錨元件的內(nèi)表面中或沿著該區(qū)域。

除此之外或作為前述的替代方案，無卷曲的腱錨元件可以包括通過致動(dòng)元件的多個(gè)開口或“孔眼”，給定腱405可以穿過該開口或“孔眼"，從而該腱405設(shè)置于或沿著/跨過被致動(dòng)元件的外表面/側(cè)面和被致動(dòng)元件的內(nèi)表面。

本公開的特定實(shí)施例的方面解決與退出主從柔性機(jī)器人內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和裝置相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)方面，問題，限制和/或缺點(diǎn)。雖然在本公開中已經(jīng)描述了與某些實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的特征，方面和/或優(yōu)點(diǎn)，但是其它實(shí)施例也可以展示這些特征，方面和/或優(yōu)點(diǎn)，并且并非所有實(shí)施例都需要展現(xiàn)這樣的特征，方面和/優(yōu)點(diǎn)以落入本公開的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，上述公開的系統(tǒng)，組件，過程或其替代方案中的幾個(gè)可以期望地組合到其他不同的系統(tǒng)，組件，過程和/或應(yīng)用中。另外，在本公開的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公開的各種實(shí)施例進(jìn)行各種修改，變更和/或改進(jìn)。