[发明专利]具有混合式被动/主动控制的外科机器人

权利要求书

1.外科机器人，包括基座和工具保持器，所述基座和所述工具保持器通过多个串联设置的连接构件连接，每对连续的连接构件由关节连接，关节共有七个，所述关节中的至少一个是弧形滑动关节，所述关节中的至少五个是电机驱动的转动关节，所述电机驱动的转动关节中的每一个均能够通过用于在自动操作和手动超控之间进行选择的装置由所述自动系统和手动超控独立操作。

2.如权利要求1所述的外科机器人，其中所述关节中的一个是平移关节，所述平移关节将所述基座连接至第一连接构件，以使所述第一连接构件能相对于所述基座竖直运动。

3.如权利要求2所述的外科机器人，其中第二连接构件是弧形的，弧形滑动关节将所述第一连接构件连接至所述第二连接构件。

4.如权利要求3所述的外科机器人，在位于所述第二连接构件和所述工具保持器之间的所有连接构件与所述第二连接构件之间还包括仅由手动操作控制的旋转关节，所述旋转关节具有至少180度的运动范围。

5.如权利要求3所述的外科机器人，其中所述电机驱动的转动关节位于所述第二连接构件与位于所述第二连接构件和所述工具保持器之间的所有剩余连接构件之间。

6.如权利要求3所述的外科机器人，其中所述转动关节被定义为连续的第一、第二、第三、第四和第五转动关节，其中所述第一转动关节最接近于所述第二连接构件，所述第一和第二转动关节具有彼此交叉的旋转轴线。

7.如权利要求3所述的外科机器人，其中所述转动关节被定义为连续的第一、第二、第三、第四和第五转动关节，其中所述第一转动关节最接近于所述第二连接构件，所述第二和第三转动关节具有彼此平行的旋转轴线。

8.如权利要求3所述的外科机器人，其中所述转动关节被定义为连续的第一、第二、第三、第四和第五转动关节，其中所述第一转动关节最接近于所述第二连接构件，所述第三和第四转动关节具有彼此交叉的旋转轴线。

9.如权利要求3所述的外科机器人，其中所述转动关节被定义为连续的第一、第二、第三、第四和第五转动关节，其中所述第一转动关节最接近于所述第二连接构件，所述第四和第五转动关节具有彼此交叉的旋转轴线。

10.如权利要求1所述的外科机器人，其中所述电机驱动的转动关节中的每一个均包括DC伺服电机，所述DC伺服电机具有输出轴、通过联接器连接至所述输出轴的转动关节轴、被设置为能监测所述DC伺服电机的运动的光编码器、联接至所述转动关节轴的谐波减速器以及被设置为能接合所述转动关节轴的电磁制动器。

11.如权利要求4所述的外科机器人，还包括安装至所述旋转关节的跟踪设备。

12.如权利要求4所述的外科机器人，还包括安装至所述旋转关节的第一跟踪设备和安装至所述工具保持器的第二跟踪设备。

13.如权利要求1所述的外科机器人，其中所述电机驱动的关节由DC电机控制器驱动，所述外科机器人还包括电磁制动器，所述电磁制动器被设置为当所述DC电机控制器检测到过载时能锁定所述连接构件。

14.操纵外科工具的方法，所述方法包括：

（a）将所述工具安装至外科机器人上的工具保持器，所述外科机器人包括通过多个串联设置的连接构件连接至基座的所述工具保持器，每对连续的连接构件由关节连接，关节共有七个，所述关节中的至少一个是弧形滑动关节，所述关节中的至少五个是电机驱动的转动关节，所述电机驱动的转动关节中的每一个均能够通过用于在自动操作和手动超控之间进行选择的装置由所述自动系统和手动超控独立操作；

（b）手动调节全部所述关节中，从而将所述工具置于所选位置；以及

（c）一旦所述工具被如此放置，通过所述转动关节的机动化操作进一步调节所述工具。

15.如权利要求14所述的方法，其中在外科导航系统的视觉引导下进行步骤（b）。

16.如权利要求14所述的方法，其中在外科导航系统的位置反馈下进行步骤（c）。