[发明专利]用于机器人手术系统的被动轴系统

说明书

本发明涉及用于机器人手术系统的被动轴系统，并具体提供一种用于接收来自用户的输入的控制臂，所述控制臂包括：可绕第一轴线旋转的旋转构件、第一构件、第二构件、万向节以及被动轴系统，其用于使第一构件绕第一轴线的旋转与万向节绕第四轴线的旋转可旋转地关联，被动轴系统包括下盘、第一轴、上盘、线环和第二轴，下盘绕第一轴线可旋转地定位在第一构件的下端附近，上盘位于第二构件的第一端附近，第一轴设置在第一构件内以将下盘可旋转地连接到上盘并且线环可旋转地将上盘连接到第二轴，其中被动轴系统包括上万向节头，上万向节头定位成使得当第二构件绕第三轴线旋转时，上万向节头绕第三轴线枢转。

本申请是申请号为201780033345.9(国际申请号为PCT/US2017/034433)、申请日为2017年5月25日且发明名称为“用于机器人手术系统的被动轴系统”的中国专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年6月3日提交的第62/345,090号美国临时申请的权益和优先权，所述美国临时申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

背景技术

机器人手术系统已用于微创医疗手术。在医疗过程期间，机器人手术系统由与用户界面连接的外科医生控制。用户界面允许外科医生操纵作用于患者的末端执行器。用户界面包括输入控制器，其可由外科医生移动以控制机器人手术系统。

用户界面的输入控制器包括万向节，该万向节由外科医生接合以允许外科医生操纵末端执行器。万向节通常包括可相对于彼此移动的多个连杆。当输入控制由外科医生接合时，万向节的连杆可以张开，遇到奇异状态，或达到万向节的限位挡，这降低了万向节的自由度。

万向节的自由度的降低可能降低外科医生在外科手术期间根据需要操纵末端执行器的能力。

发明内容

本公开总体上涉及一种被动轴系统，用于在外科手术过程中接合或操纵万向节时保持万向节的自由度。被动轴系统引起位于万向节底部的关节与控制臂的旋转的相反相对运动，以防止万向节的连杆张开、遇到奇异状态或相对于彼此嵌套。

在本公开的一个方面，用于接收来自用户的输入的控制臂包括旋转构件、第一构件、第二构件，万向节和被动轴系统。旋转构件可绕第一轴线旋转。第一构件具有上端和下端。下端围绕与第一轴线垂直的第二轴线可旋转地连接到旋转构件。第二构件具有第一和第二端。第一端绕第三轴线可枢转地连接到第一构件的上端，第三轴线平行于第二轴线。万向节绕第四轴线可旋转地连接到第二构件的第二端，第四轴线垂直于第三轴线。被动轴系统被配置成可旋转地将第一构件绕第一轴线的旋转与万向节绕第四轴线的旋转相关联。被动轴系统包括下盘、第一轴、上盘、线环和第二轴。下盘绕第一轴线可旋转地定位在第一构件的下端附近。上盘位于第二构件的第一端附近。第一轴设置在第一构件内，并配置成将下盘可旋转地连接到上盘。线环可旋转地将上盘连接到第二轴。

在一些方面，下盘相对于旋转构件可旋转地固定。被动轴系统可包括下万向接头，该下万向接头定位成使得当第一构件绕第二轴线旋转时，下万向接头绕第二轴线枢转。下万向节头可以可旋转地连接到第一轴的下端和下盘。被动轴系统可包括上万向接头，该上万向接头定位成使得当第二构件绕第三轴线旋转时，上万向接头绕第三轴线枢转。

在一些方面，第二轴响应于旋转构件绕第一轴线的旋转而使万向节绕第四轴线旋转。第二轴可以响应于旋转构件在与第二方向相反的第一方向上的旋转而沿第二方向旋转万向节。第二轴在第二方向上的旋转成角度地缩放并且与旋转构件在第一方向上的旋转相反。

在特定方面，控制臂包括固定安装件，并且旋转构件绕第一轴线可旋转地连接到固定安装件。第一盘可相对于固定安装件可旋转地固定。

在某些方面，控制臂包括万向盘，该万向盘设置在第二构件的第二端内，该第二端可绕第四轴旋转。线环可以绕过上盘和万向盘。