[发明专利]弯曲套管和机器人操纵器

权利要求书

1.一种手术系统，其包括：

主控操纵器；

机器人从动操纵器；

耦连到所述机器人从动操纵器的弯曲套管；

被动柔性器械轴，其延伸越过所述弯曲套管的远端；和

控制系统；

其中直线的器械插入和抽出轴线被限定为在所述弯曲套管的远端处从所述弯曲套管的纵向中心轴线延伸；并且

其中响应于所述主控操纵器的移动，所述控制系统命令所述机器人操纵器使所述弯曲套管的所述远端围绕远程运动中心移动，就好像所述器械轴是沿着所述器械插入和抽出轴线直线地定位。

2.如权利要求1所述的手术系统，进一步包括：

内窥镜，其中对于所述内窥镜捕获的图像限定参考系；

显示器，其中对于所述显示器输出的图像限定参考系；和

耦连到所述器械轴的远端的手术末端执行器；

其中所述内窥镜的参考系和所述显示器的参考系彼此对应；

其中所述显示器输出所述末端执行器的图像；并且

其中所述控制系统接收主控命令，该主控命令与所述主控操纵器的一部分相对于所述显示器的参考系以特定方向的移动相对应，并且响应于接收到所述主控命令，所述控制系统向从动操纵器输出从动命令，使所述末端执行器相对于所述内窥镜的参考系以基本相同的特定方向移动。

3.如权利要求1所述的手术系统：

其中所述控制系统阻止所述器械轴的远端部分延伸越过所述弯曲套管的所述远端超出一个预设的极限距离；并且

其中所述预设的极限是由所述器械轴的所述远端部分的硬度决定的。

4.如权利要求1所述的手术系统：

其中所述控制系统阻止所述主控操纵器的移动使所述套管或所述器械移动，直到所述手术器械的远端尖端延伸超过所述套管的所述远端。

5.如权利要求4所述的手术系统：

其中所述控制系统是通过启动伺服电机而提供所述主控操纵器的操作员所体验的触觉力，从而阻止所述主控操纵器的移动造成所述套管或器械的移动。

6.如权利要求1所述的手术系统，进一步包括：

耦连到所述柔性轴的所述远端的手术末端执行器，其中所述柔性轴与所述末端执行器之间没有腕部机构；

其中所述主控操纵器被配置为接收来自所述主控操纵器的操作员的输入而移动手术器械腕部机构；并且

其中所述控制系统启动与所述主控操纵器相关联的伺服电机以提供所述操作员所体验的触觉力，从而有效阻止所述操作员做出移动所述手术器械腕部机构的输入。

7.如权利要求1所述的手术系统，进一步包括：

第二弯曲套管，其包括远端；

其中所述弯曲套管包括弯曲区段以及位于所述弯曲套管的所述弯曲区段与所述远端之间的直区段；

其中所述第二弯曲套管包括弯曲区段以及位于所述第二弯曲套管的所述弯曲区段与所述远端之间的直区段；

其中所述弯曲套管的所述弯曲区段的弯曲半径与所述第二弯曲套管的所述弯曲区段的弯曲半径基本相同；

其中所述弯曲套管的所述直区段的长度与所述第二弯曲套管的所述直区段的长度不相同；并且

其中所述控制系统以相同的动力学控制参数来控制所述弯曲套管和所述第二弯曲套管的移动。

8.如权利要求7所述的手术系统：

其中所述动力学控制参数包括Denavit-Hartenberg参数。

9.一种在机器人手术系统中的控制方法，其包括以下动作：

限定一个直线的器械插入和抽出轴线，所述器械插入和抽出轴线在耦连至机器人从动操纵器的弯曲套管的远端处从所述弯曲套管的纵向中心轴线延伸；

接收来自主控操纵器的主控命令而移动手术器械的远端；并且

响应于接收到所述主控命令，向所述从动操纵器输出从动命令以使所述弯曲套管围绕远程运动中心移动，就好像延伸穿过所述弯曲套管并且越过所述弯曲套管的远端的所述手术器械轴沿着所述器械插入和抽出轴线直线地定位。

10.如权利要求9所述的方法：

其中所述远程运动中心位于所述弯曲套管上。