用于针对性干预措施的紧凑型针形操纵器转让专利
申请号 : CN201380009220.4
文献号 : CN104114107B
文献日 : 2016-11-09
发明人 : D·W·贝利 , S·P·迪马奥 , T·赵 , L·N·维尔纳 , A·E·洛 , J·索尔热 , B·M·斯凯纳
申请人 : 直观外科手术操作公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种器械操纵器,其包括:
轨道;
被连结成沿所述轨道骑乘的平移托架,所述平移托架由线性马达沿所述轨道推进;
被连结到所述平移托架的肩偏航接头,所述肩偏航接头由肩偏航马达致动;
被连结到所述肩偏航接头的肩俯仰接头,所述肩俯仰接头包括臂件、被连结到所述臂件的腕件安装件、被连结在所述腕件安装件与所述肩偏航接头之间以形成3D平行四边形的撑杆以及被连结成致动所述肩俯仰接头、所述撑杆、所述臂件和所述腕件安装件的肩俯仰马达;
被连结到所述腕件安装件的偏航-俯仰-横滚腕件,所述偏航-俯仰-横滚腕件包括由一个或更多个腕件偏航马达致动的偏航接头和由差分驱动的俯仰-横滚马达致动的差分驱动的俯仰-横滚接头;以及被连结到所述偏航-俯仰-横滚腕件的器械安装件,所述器械安装件具有提供器械驱动器的一个或更多个器械马达。
2.根据权利要求1所述的操纵器,其进一步包括被连结到所述线性马达的控制器,所述控制器被连结到所述线性马达、所述肩偏航马达、所述肩俯仰马达、所述一个或更多个腕件偏航马达、所述差分驱动的俯仰-横滚马达以及所述一个或更多个器械马达,所述控制器提供信号来定位所述操纵器并协调被连接到所述器械安装件的针基器械的插入。
3.根据权利要求2所述的操纵器,其中所述偏航-俯仰-横滚腕件能够被旋转成使得所述器械安装件被定位成最小化对病人的干扰。
4.根据权利要求1所述的操纵器,其中所述器械安装件通过无菌适配器与器械连结。
5.根据权利要求2所述的操纵器,其中所述针基器械是活组织检查器械。
6.根据权利要求2所述的操纵器,其中所述针基器械是烧蚀器械。
7.根据权利要求2所述的操纵器,其中所述针基器械包括用于所述针基器械的针在图像中定位的基准。
8.根据权利要求2所述的操纵器,其中所述控制器基于提供给所述线性马达、所述肩偏航马达、所述肩俯仰马达、所述一个或更多个腕件偏航马达、所述差分驱动的俯仰-横滚马达和所述一个或更多个器械马达的信号,确定所述操纵器的位置。
9.根据权利要求8所述的操纵器,其中所述控制器基于被安装在所述操纵器上的一个或更多个传感器,进一步确定所述操纵器的位置。
10.根据权利要求1所述的操纵器,其中所述平移托架包括平移位置传感器,所述平移位置传感器确定所述平移托架在所述轨道上的位置。
11.根据权利要求10所述的操纵器,其中所述平移位置传感器是电阻传感器。
12.根据权利要求10所述的操纵器,其中所述平移位置传感器是光学传感器,并且光学编码器被安置在所述轨道上。
13.根据权利要求1所述的操纵器,其中所述平移托架包括接合所述轨道上的导轨的轴承。
14.根据权利要求1所述的操纵器,其中所述肩偏航接头包括被连结到所述平移托架的基座,所述肩偏航马达被连结到所述基座;
被连结到所述基座的支持壳体;
穿过所述支持壳体和所述基座的轴;以及
被连结到所述轴的端部的滑动齿轮,所述滑动齿轮接合所述肩偏航马达,以便所述肩偏航马达能够致动所述轴旋转。
15.根据权利要求14所述的操纵器,其中所述支持壳体包括用于所述撑杆的接收器。
16.根据权利要求14所述的操纵器,其中所述肩俯仰接头被连结到所述轴。
17.根据权利要求1所述的操纵器,其中所述肩俯仰接头包括被连结成接收所述肩偏航接头的交叉支持件;
被连接到所述交叉支持件的第一滑动齿轮;
其中所述臂件被连结成绕所述交叉支持件旋转,所述肩俯仰马达被固定到所述臂件并驱动第二滑动齿轮,所述第二滑动齿轮接合所述第一滑动齿轮,使得所述臂件在所述交叉支持件上的旋转由所述肩俯仰马达致动;并且其中,平衡件被连接到所述臂件以平衡被施加到所述腕件安装件的重量。
18.根据权利要求17所述的操纵器,其中所述腕件安装件包括腕件安装件交叉支持件,其被连结到所述臂件以允许所述腕件安装件交叉支持件在所述臂件中旋转;
被连接到所述腕件安装件交叉支持件的轴;以及
可旋转连结在所述轴上的一个或更多个接收器,所述一个或更多个接收器接收所述撑杆。
19.根据权利要求18所述的操纵器,其进一步包括被连结在所述臂件与所述腕件安装件交叉支持件之间的肩俯仰位置传感器。
20.根据权利要求18所述的操纵器,其进一步包括被连结在所述轴与所述一个或更多个接收器之间的肩偏航位置传感器。
21.根据权利要求1所述的操纵器,其中所述偏航-俯仰-横滚腕件包括被连接到所述肩俯仰接头的所述腕件安装件的第一区段,所述第一区段包括一个或更多个腕件偏航马达;
第二区段,其可旋转接合所述第一区段以便当被所述一个或更多个腕件偏航马达致动时所述第二区段相对于所述第一区段旋转,所述第二区段包括接合所述俯仰-横滚马达的差分齿轮设备,所述差分齿轮设备被安装到接合所述第一区段的安装齿轮,从而提供横滚和俯仰。
22.根据权利要求21所述的操纵器,其中所述差分齿轮设备包括核心,其接收被连接到所述安装齿轮的安装轴和被固定到所述第二区段的轴,使得所述核心绕被固定到所述第二区段的所述轴旋转;
带有第一齿轮的第一轮,所述第一齿轮被设置成绕被固定到所述第二区段的所述轴旋转,所述第一齿轮接合所述安装齿轮,所述第一轮由第一俯仰-横滚马达驱动;
带有第二齿轮的第二轮,所述第二齿轮被设置成绕被固定到所述第二区段的所述轴旋转,所述第二齿轮接合所述安装齿轮,所述第二轮由第二俯仰-横滚马达驱动。
23.根据权利要求22所述的操纵器,其中第一差分位置传感器被连结在所述第二区段与所述第一齿轮之间,并且第二差分位置传感器被连结在所述第二区段与所述第二齿轮之间。
24.根据权利要求1所述的操纵器,其中所述器械安装件包括安装轴和连结到所述偏航-俯仰-横滚腕件的安装齿轮;以及被连结在所述器械安装件的壳体与所述器械驱动器之间的位置传感器。
说明书 :
用于针对性干预措施的紧凑型针形操纵器
通过参考被合并于此。
技术领域
背景技术
疗,或其他治疗)已被证明是成功的。不过,在由典型MRI器械提供的有限空间中操控针已被
证明具有挑战性。
测从血样中的抗原浓度确定前列腺癌的可能性。在DRE中,医师可以确定是前列腺是增大还
是存在异常结节。在任一种情况下,穿刺活检常被建议来确定肿瘤是否存在并且确定任意
肿瘤是良性的还是恶性的。
试。通常,在该手术中,多个样本被去除,以用于测试。TRUS手术已被证明对于肿瘤定位不是非常准确。其他成像形式例如磁共振成像(MRI)和计算机断层扫描(CT)X射线成像能够具有
高空间分辨率并能更好识别单个肿瘤。
术的更好执行操纵器。
发明内容
连结到该平移托架的肩偏航接头,该肩偏航接头通过肩偏航马达致动;连结到该肩偏航接
头的肩俯仰接头,该肩俯仰接头包括臂件、连结到该臂件的腕件安装件、连结在该腕件安装
件与该肩偏航接头之间并形成3D平行四边形的撑杆以及被连结致动该肩俯仰接头、撑杆、
臂件和腕件安装件的肩俯仰马达;连结到该腕件安装件的偏航-俯仰-横滚腕件,该偏航-俯
仰-横滚腕件包括由一个或更多个腕件偏航马达致动的偏航接头和由差分驱动俯仰-横滚
马达致动的差分驱动俯仰-横滚接头;以及连结到该腕件的器械安装件,该器械安装件具有
提供器械驱动器的一个或更多个器械马达。
附图说明
具体实施方式
本文公开的具体实施例目的仅是示例性的,而不是限制性的。本领域中的技术人员应当意
识到,虽然未在这里具体描述,但是其他元件在本公开的范围和精神内。
相关术语旨在包含所述装置在使用或操作时除了在图中示出的位置和取向以外的不同位
置和取向。例如,如果在所述附图中的装置被翻转,则被描述为在其他元件或特征“在下面”或“在...之下”的元件将变成在所述其他元件或特征的“在上面”或“在...之上”。因此,示例性术语“在下面”可以包含在上面和在下面的两种位置和方向。所述装置可以以其他方式
取向(被旋转90度或在其他取向),并且在本文使用的空间相关的描述信息被相应解释。同
样,沿和围绕各个轴线的运动描述包括各种特定装置位置和取向。此外,单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式,除非上下文中明确指出不包括。并且,术语“包括”、“具有”、“包括”等指定陈述的特征、步骤、操作、元件和/或构件的存在,但不排除一个或更多个其他特征、步骤、操作、元件、构件和/或组的存在和补充。描述成连结的部件可以是直接电气或机械连结,或所述部件可以经由一个或更多个中间部件间接连结。
解决这个领域中的临床需求。在整个公开中,前列腺癌的治疗用作这类局灶性疗法的示例。
这不应当被解释为是本文公开的实施例的唯一用处。
描器,但是扫描器140也可以是任意其他类型的扫描器(例如,CT、超声波、X射线、PET等)。机器人110的运动由机器人控制器120控制。机器人控制器120与操作者控制台130通信,并将
来自操作者控制台130的指令转换为机器人110中的各种机动接头的协调运动。
描器140安置。手术区的图像被输入到操作者控制台130,操作者控制台130将机器人110的
位置登记到从扫描器140接收的图像中。以这种方式,在操作者控制台130处的操作者能够
通过在手术区内具体指定的目标处或附近安置针,而引导机器人110来作用于该目标。
220和病人安装件222,在手术期间,其能够被用于保持病人相对于机器人110相对固定。如
图2所示,机器人操纵器110被安装到工作台160,并能够沿工作台160的长度线性运动。机器
人110足够紧凑,以便驻留在工作台160上的病人的腿部之间,并能够在例如MRI器械孔的有
限空间内操作。进一步地,机器人110由基本不受成像器在感兴趣成像区中产生的任何磁场
的影响的且基本不影响该磁场的材料构成。
成像器310也与用户控制台130互动。控制台130接收来自控制器120和成像器310二者的输
入,以便将机器人110登记于由成像器310提供的图像。成像器310能够是如图1所示的MRI成
像器,不过也可以是其他成像模式,例如CT X射线成像器。机器人110与成像器310的登记允
许在控制台130的操作者引导控制器120,以便如同由通过图像通知的操作者所引导的一
样,将针基器械210的针430放置在病人的具体位置。接着,控制器120提供电输入,以控制机器人110中的各个接头的运动,以完成这些指令。
基器械210和无菌适配器414能够很容易从机器人110拆除。针基器械210能够通过安装件
410从机器人110得到输入。例如,针430能够旋转,针430能够伸长,并且对针430的插入能够通过在安装件410上的输入来操控。
的其他物质的输送,或者提供其他针基治疗。器械210能够是仅在一次手术中使用的单次使
用或一次性的器械。因此,无菌适配器414能够被提供在器械210与安装件410之间。提供给
安装件410的器械输入能够通过器械210与安装件410之间的无菌适配器被连结到器械210。
在治疗期间,机器人110能够被覆盖,以便器械210的区域保持无菌环境。针基器械210的示
例在共同提交的申请号为61/599,300的美国临时专利申请中被进一步讨论,该临时专利申
请全部内容通过引用被合并于此。
以有任何数量的马达。在某些示例中,存在两个马达来提供在器械210内的两个自由度
(DoF)。器械210能够向针430提供若干DoF。例如,器械210可以提供由来自安装件410的输入
驱动提供动力的横滚或平移运动。例如,在激光或RF烧蚀治疗中,一旦针430被适当安置以
用于治疗,则器械210可以缩回针430并向前推出光纤或RF天线。进一步地,器械210中的机
构可以允许物质的插入、种子的沉积或用于具体治疗的其他输送。
械序列号、器械操作特性和器械使用历史的信息。器械210也可以包括能够被用于确定针
430在图像内的位置的沿器械210安装的基准。
DoF通过以不同方式运行的被装纳在区段412中的一对腕俯仰-横滚马达实施,如同下面将
进一步讨论的。区段412通过安装在区段413中的一个或更多个腕偏航马达围绕偏航轴线
417旋转,如同下面将进一步讨论的。
444。臂件420和撑杆418建立用于支持腕件411的3D平行四边形结构。臂件420能够通过肩俯
仰驱动机构422上升和下降。如下面所进一步讨论的,肩俯仰接头能够由交叉支持件(参见
图7B中的交叉支持件702)形成,该交叉支持件穿过臂件420并连接到滑动齿轮426,臂件420
围绕该滑动齿轮426旋转。臂件420和撑杆418被布置成,使得在臂件420上升和下降时,腕件
411的区段413保持大致水平取向。进一步地,在臂件420在水平平面内旋转时,区段413大致
保持沿插入轴线(沿轨道440的轴线)取向。进一步地,针430居于中心,使得沿针430的轴线
穿过腕件411的区段412的中心部分。用于操作腕件411的致动扭矩会大大减少,这是因为用
于插入针430的可以是高的针插入力居于腕件411的中心。进一步地,由臂件420和撑杆418
形成的3D平行四边形也有助于降低在腕件411上的致动扭矩。用臂件420与撑杆418形成的
3D平行四边形也有助于降低上升和下降臂件420所需要的致动扭矩(也称为肩俯仰接头的
致动)。
械210在支持件432处的偏移。滑动齿轮426被固定在交叉支持件上(参见图7B的交叉支持件
702),其中臂件420围绕该交叉支持件旋转,以便滑动齿轮428通过马达424的旋转促使臂件
420上升和下降。
结到支持件432,其中,皮带436连结到基座438中安装在轴432下面的滑轮(未在图4A中示
出)。轴432和臂件420一起形成具有绕轴432的偏航轴线和允许腕件411的区段413的高度控
制的水平取向的俯仰轴线的肩形件。
动。
的紧凑型操纵器。如图2所示,机器人110被设计在病人的腿部之间并在成像器械例如MRI成
像器内运行。因此,机器人110的所有部件是非铁磁性的。进一步地,机器人110允许对病人
基本无干扰地运行。
器110还提供臂件420围绕轴432的水平旋转(在与图2中示出的工作台160平行的平面中的
旋转),这也被称为肩偏航。区段413的竖直运动能够通过驱动机构422实施,这也称为肩俯
仰。在这个运动期间,区段413通过由臂件420和撑杆418形成的3D平行四边形保持大致水平
取向。腕件411提供围绕枢轴417的偏航旋转轴线。进一步地,腕件横滚和俯仰能够通过腕件
411的区段412提供给安装件410。进一步地,通过安装件410的驱动,针器械210能够根据针
器械210向针430提供进一步DoF,例如提供线性插入运动和旋转运动。
440大致对齐。图4C示出类似于图4B所示的机器人110的另一个平面图,但是安装件410随腕
件411的区段412旋转。
130的引导下由控制器120执行,控制台130由操作者控制。
或其他成像器的孔取向。进一步地,轴432能够给针430提供围绕支持件432的水平旋转。在
保持针430与腕件411的区段412对齐的同时,旋转安装件410能够提供避免干扰病人的附加
间隙。
架502的轴承504。因此,托架502能够随着沿导轨516骑乘的轴承504而沿轨道440平移。
508被机械连接到轨道40,以便马达506的压电式元件接合垫508并沿轨道440移动平移托架
502。进一步地,轨道440能够被固定到如图2所示的工作台160,使得沿轨道440的线性运动
(插入运动)沿工作台160的长轴线指向。
道440。传感器头部512和编码器514可以是光学定位传感器、电阻定位传感器或其组合。如
果传感器510是基于电阻的,则平移托架502沿轨道440的位置由编码器514的阻抗确定,编
码器514作为电位器工作,在头部512处阻抗随着平移托架502沿轨道440的行进而增加。如
果,传感器510是基于光学的,那么,头部512可以是被对齐成测量编码器514的光辐射的光
学传感器。传感器510能够基于光学输入来确定平移托架502沿轨道440的位置。
一部分。接着,基座438能够被连接到平移托架502,平移托架502在图5A和图5B中示出。此
外,马达434被安装在基座438上。如图6A进一步所示,轴432穿过支持壳体444。滑动齿轮602被安装到轴432,并用皮带610被连结到马达432。皮带610将滑动齿轮602连结于马达434的
滑动齿轮436(参见图4A)。
时,接头442能够随臂件420运动。
轴622的长轴线旋转,并且撑杆418能够在枢轴624处在撑杆418和轴622的平面中旋转。进一
步地,接头416包括在枢轴628处被连结到撑杆418的轴626。枢轴624和枢轴628能够是将轴
622和626连结到撑杆418并允许轴622和626相对于撑杆418旋转的任何装置。在某些实施例
中,枢轴624和628能够是分别通过撑杆418和轴622和626的销,或能够是球形接头。如图7C
和图4A所示,接头442和接头416能够是大致相同的。
616,并且以如下方式接收接头442的轴622,即轴622沿轴622的长度被固定在接收器612中,
但允许在接收器612中绕轴622的长度旋转。
线的旋转。滑轮602能够用锁定机构604锁定到轴432。
和706上绕交叉支持件702的轴线710旋转。滑动齿轮428和连接到滑动齿轮428的马达424均
被机械连结到臂件420。结果,随着滑动齿轮428旋转,臂件420绕轴线710旋转,从而抬升和
降低腕件411,其中,腕件411在腕件安装件712被连结到臂件420的端部。
被连结到臂件420。如图7A所示,腕件安装件712在接头716连结到接头448,以便当臂件420
被肩偏航接头600水平旋转或使用肩俯仰接头700竖直旋转时允许腕件安装件712旋转。结
果,腕件安装件712具有保持垂直于插入方向并且也保持竖直的面。
的端部处被接收到销接收器722中的销720。销720在被安置在销接收器722中的轴承724和
726上旋转,从而允许销720绕其长轴线旋转,其中销接收器722是撑杆418的一部分。销720
连接到轴626。如图7C所示,轴626被插入到接收器714中。轴承728和730被安置成允许轴714
绕其长轴线旋转。
中所述轴承742和740被连接到臂件420。轴732连接到横梁支持件734。腕件安装件被连接到
轴732,使得其能够在轴承736和738上绕轴732的长轴线旋转。腕件安装件712能够用止动器
750保持在轴732上。
航取向的位置信息。位置传感器746能够包括光学编码器、基于电位器(阻抗)的传感器或两
者。
752相对于第二部件754旋转。在位置传感器746包括基于电位器的传感器的情况下,则第一
部件752或第二部件754中的一个包括清扫器(sweeper),并且第一部件752或第二部件754
的相反部件包括接合清扫器的电阻元件。总阻抗的最终指示表示第一部件752相对于第二
部件754的角度取向。同样,在位置传感器746包括光学传感器的情况下,那么,第一部件752或第二部件754中的一个包括光学编码器,并且第一部件752或第二部件754的相反部件包
括读取该光学编码器的光头。再者,第一部件752相对于第二部件754的角度取向可以通过
最终信息进行确定。
600被致动时进行),则第一部件758相对于第二部件756旋转。同样,在位置传感器748包括
基于电位器的传感器的情况下,则第一部件758或第二部件756中的一个包括清扫器,并且
第一部件758或第二部件756的相反部件包括接合该清扫器的电位器,以便从测量的阻抗来
确定第一部件758相对于第二部件756的角度取向。同样,在位置传感器748包括光学传感器
的情况下,则第一部件758或第二部件756中的一个包括光学编码器,并且第一部件758或第
二部件756的相反部件包括光头,该光头读取该光学编码器,以确定第一部件758相对于第
二部件756的角度取向。
806和828。如图8A所示,能够围绕分别抵靠表面808和810的销806和828设置轴承802和804。
因此,区段412能够绕偏航枢轴417旋转。
示,光学位置传感器828和电阻位置传感器826均提供关于区段212相对于区段213的偏航旋
转取向的信息,如图8A所示的。
820相对于光头818的角度取向可以被确定。
在清扫器臂824处所测量的阻抗确定。
轮设备838执行。齿轮设备838啮合作为安装件410一部分的齿轮850。齿轮850被机械连结到
轴848。如图8C所示,齿轮设备838由马达834部分驱动,如同在下面所进一步讨论的。轴848
的俯仰和横滚运动通过齿轮设备838的差分驱动来实现。
俯仰运动提供了弹簧加载的平衡。
848穿过核心860中的轴866。进一步地,轮876和878被设置成绕轴866旋转。轮876在轴承860
和874上旋转,而轮878在轴承870和872上旋转。齿轮852被机械连接到轮876,而齿轮874被
机械连接到轮878。齿轮852和874接合齿轮850,齿轮850被连接到轴848。
轴866的长度倾斜,这是腕件俯仰运动。
如果轮876和878分别由马达834和836以相同的旋转感知/方向旋转,则轴848绕轴866旋转,
并且俯仰旋转受影响。如果轮876和878以相反旋转方向旋转,则轴848绕其轴线旋转,并且
横滚旋转受影响。
同旋转方向被驱动时,则核心860被旋转,且必然地,轴848被旋转。当齿轮854和852以相反
旋转方向被驱动时,则齿轮850被旋转,并且轴848绕其长轴线旋转。
和横滚位置。
传感器。在图8F中示出的位置传感器862包括光学传感器和电阻传感器二者。
分890的面向轮876的侧面。如图8H所示,来自电位器轨道894和来自光头898的信号被输入
到电子连接器899,电子连接器899提供有关位置的两个测量的信号。因此,如图8E所示,来
自光头898和电阻清扫器892的信号被供应给其他电子器件。
的电连接。光头898从如图8H所示的被设置在轮876上的编码器896读取数据。编码器896和
清扫器892是相反于固定部分890。清扫器894和编码器896能够被设置在轮876上,以反映轮
876相对于固定部分890的运动旋转范围。在某些实施例中,轮876的运动相对于固定部分
890不旋转完整的360度。则位置传感器862提供基于电阻的位置信息和基于光学的位置信
息两者。
连接器910。如上所述,驱动器906和908被用于致动针基器械210的特征。电气连接器910允
许与储存在针基器械210内的过程或数据通信。在许多情况下,无菌适配器414被连结到安
装件410,并且针基器械210被连结到无菌适配器414。安装件410能够包括按钮920和接收无
菌适配器414的锁钩904。
912抵靠陶瓷盘916接合时,轴920被旋转。轴920在轴承928和924上旋转。同样,马达914接合被连结到轴922的陶瓷盘918。当马达914被接合时,轴918在轴承926和930上旋转。
吸收运动。
950接合轴920,以便其随轴920转动。通过从被固定到盘950的编码器952接收光学信息,光
头948提供位置信息。进一步地,电阻清扫臂件946也被安装在盘950上。电阻清扫臂件946电
接合被固定于安装件410的电位器电阻元件944。因此,位置信息可以从清扫臂件946和电位
器电阻元件944接收的电阻信号以及从由光头948和编码器952确定的光学数据确定。
的驱动器906,并且驱动器1008接合安装件410的驱动器908。无菌适配器414的电气连接器
1004与安装件410的电气连接器910连接。无菌适配器414还包括接收针基装置210的托板
1010。
414中。
头处的扭矩,并且也保持腕件411的区段413水平取向并且沿轨道440大致对齐。如图4A所
示,为了易于运动,臂件420平衡于重量446。如上所述,腕件411是偏航-俯仰-横滚腕件。
器械孔内在病人腿部之间的空间中操作。结果,在机器人110的某些实施例中,构件的尺寸
和可允许的DOF运动能够被安排在这个限制空间内。
偏航接头600导致的在腕件411处的水平/横向运动能够是大约±115mm。由肩俯仰接头700
致动的腕件411的竖直运动能够是大约±125mm。竖直rom中心能够是大约177.5。倾斜或高
度参数能够是+30°和-15°。由腕件411施加的摇移(pan)或方位角运动能够是±15°。由机器
人110施加的插入距离能够是150mm。由腕件411施加的横滚能够是±135°。在器械210的某
些实施例中,护套收缩和激光推进运动能够是25mm,并且横滚是连续的。在针插入速度是
50mm/s的情况下,针插入力能够是大约40N。
所描述的。基座438中的马达可以是例如线性压电式马达。在某些实施例中,线性马达506
(图5A)可以是双路Nanomotion HR8马达。腕件偏航马达816(图8B)中的每个马达可以是例
如双路HR2马达。腕件俯仰-横滚马达834和836可以是单路Nanomotion HR2马达。在安装件
410中的马达912和914(图9B)可以由被安装在安装件410的壳体内的各压电元件形成。
制台130起始。运动学处理器1102确定机器人110的运动并向马达驱动器1104提供适当的信
号。马达驱动器1104向机器人110上的每个马达提供驱动信号。运动学处理器1102还向器械
驱动器和接口1106提供信号,这驱动马达912和914从而向器械210提供输入。在某些实施例
中,器械210向接口1106提供输入信息。例如,这个输入信息可以包括器械类型、器械历史和器械工作参数。由接口1106提供的信息被提供给运动学处理器1102并提供给控制台130,以
便机器人110和器械210的适当运动可以被协调。
机器人110的每个接头的取向。因此,接头位置感测可以主要基于如上所述的在位置确定
1110中的增量编码器。在某些情况下,传感器,例如电阻电位器或光学位置传感器,可以向
位置传感器1108提供信号。位置传感器1108监测机器人110上的传感器并向位置确定1110
提供实时的绝对位置信息,这能够被用于确定机器人110的开始位置并用于增量确定的位
置的错误检查。如上所述,在机器人操纵器110中的马达是压电式马达。这些马达相对于它
们的开始位置的相对位置可以基于控制器120发送给它们的控制信号在控制器120中被确
定。在某些实施例中,电阻或光学定位传感器可以被安置在机器人110上,以提供开始位置
和错误检查。
110的位置。在某些实施例中,图像处理器1112可以基于被安装在器械210上的在来自扫描
器140的图像中可被具体探测的基准,确定器械210的定位。
轴承。用于机器人110的其他运动的球形轴承可以是陶瓷轴承或可以是非磁性混合轴承。用
于位置传感器的编码器可以利用例如Avago Technologies(安华高科技公司)的光学芯片。
用于位置传感器的大多数电位器可以从Spectrum Controls公司获得。
器械。通过安装件410和马达413使用多个驱动输入来控制在器械210内的各DoF,例如旋转,
为器械210提供全笛卡尔定位和取向。一旦机器人110被初始定位,则针插入由机器人110的
接头的协调运动驱动。在初始定位时,例如,端部执行器安装件410能够被定位成最小化对
病人的干扰。
合和锁定在申请号为61/599,300的美国临时专利申请中被讨论。
和用法。在某些实施例中,器械210可以包括用于在成像器内定位的嵌入基准。