[发明专利]用于机器人外科手术系统接口的触觉反馈控制装置

说明书

一种用于机器人外科手术系统的常平架，其包括支撑连杆、输入连杆以及振动组合件。所述输入连杆从所述支撑连杆延伸，且所述振动组合件安装到所述支撑连杆。所述振动组合件包括中心支架、端盖以及音圈。所述端盖可相对于所述中心支架移动。所述音圈具有固定到所述中心支架的内部构件和固定到所述端盖的外部构件。所述音圈配置为响应于施加到所述内部构件或所述外部构件中的一个的电压而使所述常平架振动。

相关申请的交叉参考

本申请要求2015年10月30日提交的美国临时专利申请系列第62/248,516号的权益和优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

机器人外科手术系统已经在微创医疗程序中进行了应用。在此类医疗程序期间，机器人外科手术系统由与用户接口进行交互的外科医生控制。该用户接口允许外科医生操纵作用于患者的末端执行器。用户接口包括柄部或常平架，其可以由外科医生移动以控制机器人系统。

需要改进的反馈系统，以用于在外科手术期间向与用户接口进行交互的外科医生提供触觉反馈。

发明内容

在本公开的一方面，用于外科手术机器人系统的常平架包括支撑连杆、从支撑连杆延伸的输入连杆以及安装到支撑连杆的振动组合件。振动组合件包括中心支架、端盖和音圈。端盖可以相对于中心支架移动。音圈具有固定到中心支架的内部构件和固定到端盖的外部构件。音圈配置为响应于施加到内部构件或外部构件中的一个的电压而使常平架振动。

在各个方面，中心支架包括包括中心部分和从中心部分径向延伸的凸缘。振动组合件可以包括围绕中心支架的中心部分定位的内板，而中心部分的凸缘定位在端盖与内板之间。内板和端盖可以由非磁性金属或塑料制成。内板可以相对于端盖进行固定。

在一些方面，振动组合件包括定位在端盖与中心部分的凸缘之间的第一阻尼环。第一阻尼环可以围绕音圈的外部构件定位并且可以粘结到端盖和凸缘上。振动组合件可以包括定位在中心部分的凸缘与内板之间的第二阻尼环。第二阻尼环可以围绕音圈的内部构件定位并且可以粘结到凸缘和内板上。第一阻尼环和第二阻尼环可以由弹性材料制成。

在某些方面，音圈的内部构件包括导电线圈并且音圈的外部构件是磁体。外部构件可以在第一电压施加到导电线圈时沿第一方向相对于内部构件移动，而在第二电压施加到导电线圈时沿与第一方向相反的第二方向移动。第一电压可以是正电压而第二电压可以是负电压。

在本公开的另一方面，机器人外科手术系统包括机器人系统、处理单元以及具有常平架的用户接口。机器人系统包括联动装置，所述联动装置在端部设置有工具。处理单元与机器人系统通信以操纵该工具。用户接口与处理单元通信并且配置为向处理单元提供控制信号以用于操纵工具。常平架包括支撑连杆、从支撑连杆延伸的输入连杆以及安装到支撑连杆的振动组合件。振动组合件包括中心支架、可以相对于中心支架移动的端盖以及音圈。音圈包括固定到中心支架的内部构件和固定到端盖的外部构件。处理单元配置为提供指示机器人外科手术系统的状况的反馈信号。音圈配置为响应于该反馈信号而使常平架振动。

在各个方面，音圈组合件包括振动控制装置，振动控制装置配置为响应于反馈信号而向内部构件或外部构件中的一个施加电压。机器人外科手术系统可以包括强度开关，强度开关配置为响应于反馈信号而调节常平架的振动的强度。反馈信号可以指示机器人外科手术系统的一个或多个状况，包括但不限于：工具到达凸缘的端部，常平架被抓紧，需要抓紧常平架，常平架被切换到相机控制状态，工具的状态变化，在用户接口的显示器上存在消息，工具被改变，工具与另一工具发生碰撞，工具正在接近目标，工具正接触结构体，工具的振动，或者工具的抓取力的测量值。