CN113164184B - 能够手动地和机器人地控制的医疗器械 - Google Patents

Abstract

某些方面涉及能够手动地和机器人地控制的医疗器械。一种能够手动地和机器人地控制的医疗器械可包括能够通过牵拉线进行关节运动的细长轴。该细长轴可连接到附接到器械驱动机构的器械柄部。该器械柄部可包括该牵拉线可安装在其上的滑轮组件。该滑轮组件的旋转可致动该牵拉线以引起该细长轴的关节运动。该医疗器械还包括手动驱动输入部和机器人驱动输入部，该手动驱动输入部连接到该滑轮组件，使得该手动驱动输入部的手动致动引起该第一滑轮组件的旋转，该机器人驱动输入部被构造成与该器械驱动机构的机器人驱动输出部接合，使得该第一机器人驱动输出部的旋转引起该滑轮组件的旋转。

Description

能够手动地和机器人地控制的医疗器械

技术领域

本文所公开的系统和方法涉及医疗器械，并且更具体地涉及能够既手动地又机器人地控制的医疗器械。

背景技术

医疗规程诸如内窥镜检查可涉及出于诊断和/或治疗目的而进入患者的解剖结构的内部并使其可视化。例如，胃肠病学、泌尿病学和支气管病学涉及允许医师检查患者管腔诸如输尿管、胃肠道和气道(支气管和细支气管)的医疗规程。在这些规程期间，将称为内窥镜的细的柔性管状工具或器械穿过孔口(诸如自然孔口)插入患者体内并且将其朝向识别用于后续诊断和/或治疗的组织部位推进。医疗器械可以是可控制的和可关节运动的以有利于导航通过解剖结构。

发明内容

本申请涉及可手动地或机器人地操作的能够手动地和机器人地控制的医疗器械。在一些实施方案中，在第一模式(手动模式)下，医师或其他操作者可物理地处置和手动地操纵医疗器械。在一些实施方案中，在第二模式(机器人模式)下，机器人使能的医疗系统可操纵医疗器械。当在机器人模式下操作时，医疗器械可附接到定位在机器人臂或其他器械定位装置的端部上的器械驱动机构。

在第一方面，描述一种医疗器械，所述医疗器械包括：细长轴，所述细长轴在远侧端部与近侧端部之间延伸；以及第一牵拉线，所述第一牵拉线在所述细长轴上或在所述细长轴内延伸，所述第一牵拉线能够致动以控制所述细长轴的关节运动。所述医疗器械还包括：器械柄部，所述器械柄部连接到所述细长轴的所述近侧端部，所述器械柄部被构造成附接到器械驱动机构。所述器械柄部包括：第一滑轮组件，所述第一滑轮组件定位在所述器械柄部内，其中所述第一牵拉线定位在所述第一滑轮组件上，使得所述第一滑轮组件的旋转致动所述第一牵拉线以引起所述细长轴的关节运动；第一手动驱动输入部，所述第一手动驱动输入部连接到所述第一滑轮组件，使得所述手动驱动输入部的手动致动引起所述第一滑轮的旋转；第一机器人驱动输入部。所述第一机器人驱动输入部被构造成与所述器械驱动机构的第一机器人驱动输出部接合，使得所述第一机器人驱动输出部的旋转引起所述第一滑轮组件的旋转。

在一些实施方案中，所述医疗器械可以任何组合包括以下特征中的一个或多个特征：(a)所述医疗器械被构造成在所述器械柄部未附接到所述器械驱动机构时通过所述第一手动驱动输入部的手动致动来手动地控制，并且所述医疗器械被构造成在所述器械柄部附接到所述器械驱动机构时通过所述第一机器人驱动输入部的机器人致动来机器人地控制；(b)其中所述第一手动驱动输入部与所述第一机器人驱动输入部分开；(c)其中所述第一手动驱动输入部在所述器械柄部附接到所述器械驱动机构时是能够手动地触及的；(d)其中所述第一手动驱动输入部被构造成对所述细长轴提供手动双向偏转控制，并且所述第一机器人驱动输入部被构造成对所述细长轴提供四向偏转控制；(e)其中所述第一牵拉线能够致动以控制所述细长轴沿第一关节运动方向的关节运动，所述第一牵拉线沿第一卷绕方向卷绕在所述第一滑轮组件上，并且所述医疗器械还包括第二牵拉线，所述第二牵拉线在所述细长轴上或在所述细长轴内延伸，所述第二牵拉线能够致动以控制所述细长轴沿与所述第一关节运动方向相反的第二关节运动方向的关节运动，其中所述第二牵拉线沿与所述第一卷绕方向相反的第二卷绕方向卷绕在所述第一滑轮组件上；(f)其中所述第一滑轮组件包括：第一滑轮轴，所述第一滑轮轴定位在所述基部内；第一滑轮，所述第一滑轮定位在所述第一滑轮轴上，所述第一牵拉线卷绕在所述第一滑轮上；以及第二滑轮，所述第二滑轮定位在所述第一滑轮轴上，所述第二牵拉线卷绕在所述第二滑轮上；(g)其中所述第一滑轮和所述第二滑轮中的至少一者相对于所述第一滑轮轴键接，使得所述第一滑轮和所述第二滑轮中的所述至少一者能够在相对于所述第一滑轮轴的多个不同旋转位置中的任一个旋转位置处安装在所述第一滑轮轴上；(h)第三牵拉线，所述第三牵拉线在所述细长轴上或在所述细长轴内延伸，所述第三牵拉线能够致动以控制所述细长轴沿第三关节运动方向的关节运动；第四牵拉线，所述第四牵拉线在所述细长轴上或在所述细长轴内延伸，所述第四牵拉线能够致动以控制所述细长轴沿与所述第三关节运动方向相反的第四关节运动方向的关节运动；以及第二机器人驱动输入部，所述第二机器人驱动输入部被构造成与所述器械驱动机构的第二机器人驱动输出部接合，使得所述第二机器人驱动输出部的旋转引起所述第二滑轮组件的旋转以控制所述细长轴沿所述第三方向关节运动和所述第四方向关节运动的关节运动；(i)其中所述第一手动驱动输入部直接联接到所述第一滑轮组件；(j)其中所述第一手动驱动输入部通过齿轮传动组件联接到所述第一滑轮组件；(k)手动滚动输入部，所述手动滚动输入部被构造成对所述细长轴提供手动滚动控制；(l)机器人滚动输入部，所述机器人滚动输入部被构造成对所述细长轴提供机器人滚动控制；(m)其中所述第一牵拉线在所述细长轴内的第一盘管内延伸；(n)其中所述第一牵拉线和所述第一盘管包括服务环以允许所述细长轴的滚动；(o)其中所述服务环允许细长轴沿两个旋转方向滚动至少90度、至少100度、至少110度、至少120度、至少130度、至少140度、至少150度、至少160度、至少170度、至少180度、至少190度、至少200度、至少210度、至少220度、至少230度、至少240度、至少250度、至少260度、至少270度、至少280度、至少290度、至少300度、至少310度、至少320度、至少330度、至少340度、至少350度或至少360度；(p)其中所述第一牵拉线在卷绕在所述第一滑轮组件上的区域中包括增大直径；(q)其中所述第一手动驱动输入部在所述器械柄部附接到所述器械驱动机构时脱离接合；(r)其中所述第一手动驱动输入部包括杆件、轮和滑块中的至少一者；(s)其中所述器械柄部被构造成在所述器械柄部附接到所述器械驱动机构时仅覆盖所述器械驱动机构上的所述驱动输出部中的一些驱动输出部；以及/或者(t)其中所述第一手动驱动输入部包括基于枢转的移动，并且所述第一机器人驱动输入部包括旋转移动。

在另一方面，描述一种医疗器械，所述医疗器械包括：细长轴，所述细长轴在远侧端部与近侧端部之间延伸；第一牵拉线，所述第一牵拉线在所述细长轴上或在所述细长轴内延伸，所述第一牵拉线能够致动以控制所述细长轴的关节运动；以及器械柄部，所述器械柄部连接到所述细长轴的所述近侧端部，所述器械柄部被构造成附接到器械驱动机构。所述器械柄部包括：第一滑轮组件，所述第一滑轮组件定位在所述器械柄部内，其中所述第一牵拉线定位在所述第一滑轮组件上；第一机器人驱动输入部，所述第一机器人驱动输入部被构造成与所述器械驱动机构的第一机器人驱动输出部接合，使得所述第一机器人驱动输出部的旋转引起所述第一滑轮组件的旋转；手动偏转滑轮，所述手动偏转滑轮设置在所述第一滑轮组件与所述细长轴的所述远侧端部之间，其中所述第一牵拉线卷绕在所述手动偏转滑轮上；以及第一手动驱动输入部，所述第一手动驱动输入部被构造成手动地致动，所述第一手动驱动输入部连接到所述手动偏转滑轮，使得所述手动驱动输入部的致动引起所述第一滑轮的旋转。

在另一方面，描述一种医疗器械，所述医疗器械包括：细长轴，所述细长轴在远侧端部与近侧端部之间延伸；第一牵拉线，所述第一牵拉线在所述细长轴上或在所述细长轴内延伸，所述第一牵拉线能够致动以控制所述细长轴的关节运动；以及器械柄部，所述器械柄部连接到所述细长轴的所述近侧端部，所述器械柄部被构造成附接到器械驱动机构。所述器械柄部可包括：第一滑轮组件，所述第一滑轮组件定位在所述器械柄部内，其中所述第一牵拉线定位在所述第一滑轮组件上，使得所述第一滑轮组件的旋转致动所述第一牵拉线以引起所述细长轴的关节运动；第一手动驱动输入部，所述第一手动驱动输入部被构造成手动地致动，所述第一手动驱动输入部连接到所述第一滑轮组件，使得所述手动驱动输入部的致动引起所述第一滑轮的旋转；第一机器人驱动输入部，所述第一机器人驱动输入部连接到所述第一滑轮组件，所述第一机器人驱动输入部被构造成与所述器械驱动机构的第一机器人驱动输出部接合，使得所述第一机器人驱动输出部的旋转引起所述第一滑轮组件的旋转；第二机器人驱动输入部，所述第二机器人驱动输入部联接到轴滚动滑轮；以及联接器齿轮，所述联接器齿轮位于所述细长轴上并与所述轴滚动滑轮接合，使得所述第二机器人驱动输入部的旋转引起所述细长轴的滚动。在一些实施方案中，所述细长轴被构造成能够相对于所述器械柄部手动地滚动。

在另一方面，一种用于控制医疗器械的方法包括：手动地致动所述医疗器械的器械柄部上的手动驱动输入部以致动所述医疗器械内的滑轮组件，以便控制所述医疗器械的细长轴的关节运动；将所述器械柄部附接到器械驱动机构；以及利用所述器械驱动机构机器人地致动所述器械柄部上的机器人驱动输入部以引起所述滑轮组件的关节运动，以便控制所述医疗器械的所述细长轴的关节运动。

在一些实施方案中，所述医疗器械可以任何组合包括以下特征中的一个或多个特征：(a)手动地致动所述手动驱动输入部包括手动地操纵所述手动驱动输入部以对所述医疗器械的所述细长轴提供双向偏转控制；并且机器人地致动所述机器人驱动输入部包括机器人地操纵所述机器人驱动输入部以对所述医疗器械的所述细长轴提供四向偏转控制；(b)其中机器人地致动所述机器人驱动输入部还包括机器人地操纵所述机器人驱动输入部以对所述医疗器械的所述细长轴提供滚动控制；(c)其中手动地致动所述机器人驱动输入部还包括相对于所述柄部手动地旋转所述细长轴以对所述细长轴提供滚动控制；(d)其中所述手动驱动输入部包括杆件、轮或滑块；以及/或者(e)其中所述机器人驱动输入部包括被构造成与所述器械驱动机构上的至少三个机器人驱动输出部接合的至少三个机器人驱动输入部。

在另一方面，一种机器人医疗系统包括：第一医疗器械，所述第一医疗器械包括第一器械基部和从所述器械基部延伸的细长轴。所述器械基部包括至少一个第一机器人驱动输入部。所述系统还包括：第二医疗器械，所述第二医疗器械包括第二器械基部和至少一个第二机器人驱动输入部。所述系统还包括：器械驱动机构，所述器械驱动机构与所述第一医疗器械的第一器械基部和所述第二医疗器械的所述第二器械基部接合。所述器械驱动机构包括：至少一个第一机器人驱动输出部，所述至少一个第一机器人驱动输出部与所述第一医疗器械的所述至少一个第一机器人驱动输入部接合并且被构造成驱动所述至少一个第一机器人驱动输入部；以及至少一个第二机器人驱动输出部，所述至少一个第二机器人驱动输出部与所述第二医疗器械的所述至少一个第二机器人驱动输入部接合并且被构造成驱动所述至少一个第二机器人驱动输入部。

在一些实施方案中，所述系统可以任何组合包括以下特征中的一个或多个特征：(a)其中所述器械驱动机构定位在机器人臂上；(b)其中所述机器人臂被构造成移动所述器械驱动机构以同时重新定位所述第一医疗器械和所述第二医疗器械；(c)所述第一器械基部包括被构造成在所述第一器械基部与所述器械驱动机构接合时暴露所述至少一个第二驱动输入部的切口，并且所述第二器械基部至少部分地接收在所述切口内；(d)其中所述至少一个第一机器人驱动输入部包括三个第一机器人驱动输入部，并且所述至少一个第二机器人驱动输入部包括两个第二机器人驱动输入部；(e)其中所述第一医疗器械和所述第二医疗器械在与所述器械驱动机构接合时并排布置；(f)其中所述至少一个第一机器人驱动输出部驱动所述至少一个第一机器人驱动输入部以使所述第一医疗器械的所述细长轴进行关节运动；(g)其中所述至少一个第二机器人驱动输出部驱动所述至少一个第二机器人驱动输入部以致动所述第二医疗器械的功能；(h)其中所述器械驱动机构被构造成同时致动所述第一医疗器械和所述第二医疗器械；以及/或者(i)其中所述第一医疗器械还包括被构造成允许手动地控制所述第一医疗器械的第一手动驱动输入部。

在另一方面，公开一种方法，所述方法包括：将第一医疗器械的第一器械基部附接到定位在第一机器人臂上的器械驱动机构，使得所述器械驱动机构的第一机器人驱动输出部接合所述第一器械基部的第一机器人驱动输入部；将第二医疗器械的第二器械基部附接到定位在所述第一机器人臂上的所述器械驱动机构，使得所述器械驱动机构的第二机器人驱动输出部接合所述第二器械基部的第二机器人驱动输入部；通过利用所述第一机器人驱动输出部驱动所述第一机器人驱动输入部来致动所述第一医疗器械；以及通过利用所述第二机器人驱动输出部驱动所述第二机器人驱动输入部来致动所述第二医疗器械。

在一些实施方案中，所述方法以任何组合包括以下特征中的一个或多个特征：(a)其中将所述第一器械基部附接到所述器械驱动机构包括将所述第一器械基部附接到所述器械驱动机构，使得所述第二机器人驱动输入部保持暴露；(b)手动地致动所述第一医疗器械的第一手动驱动输入部以手动地控制所述第一医疗器械；(c)其中所述第一医疗器械包括从所述器械基部延伸的细长轴，并且所述第一手动驱动输入部被构造成驱动所述细长轴的双向偏转；(d)其中手动地致动所述第一医疗器械的所述第一手动驱动输入部发生在将所述第一器械基部附接到所述器械驱动机构之前；(e)移动所述第一机器人臂以移动所述第一医疗器械和所述第二医疗器械；(f)其中所述第一医疗器械包括从所述器械基部延伸的细长轴，并且所述器械驱动机构被构造成驱动所述细长轴的四向偏转；以及/或者(g)其中所述第一器械基部和所述第二器械基部并排布置在所述器械驱动机构上。

附图说明

下文将结合附图描述所公开的方面，该附图被提供以说明而非限制所公开的方面，其中类似的标号表示类似的元件。

图1示出了被布置用于诊断性和/或治疗性支气管镜检查的基于推车的机器人系统的实施方案。

图2描绘了图1的机器人系统的另外方面。

图3示出了被布置用于输尿管镜检查的图1的机器人系统的实施方案。

图4示出了被布置用于血管规程的图1的机器人系统的实施方案。

图5示出了被布置用于支气管镜检查规程的基于台的机器人系统的实施方案。

图6提供了图5的机器人系统的替代视图。

图7示出了被构造成收起机器人臂的示例性系统。

图8示出了被构造用于输尿管镜检查规程的基于台的机器人系统的实施方案。

图9示出了被构造用于腹腔镜检查规程的基于台的机器人系统的实施方案。

图10示出了具有俯仰或倾斜调整的图5至图9的基于台的机器人系统的实施方案。

图11提供了图5至图10的基于台的机器人系统的台和立柱之间的接口的详细图示。

图12示出了基于台的机器人系统的另选实施方案。

图13示出了图12的基于台的机器人系统的端视图。

图14示出了其上附接有机器人臂的基于台的机器人系统的端视图。

图15示出了示例性器械驱动器。

图16示出了具有成对器械驱动器的示例性医疗器械。

图17示出了器械驱动器和器械的另选设计，其中驱动单元的轴线平行于器械的细长轴的轴线。

图18示出了具有基于器械的插入架构的器械。

图19示出了示例性控制器。

图20描绘了根据示例性实施方案的示出定位系统的框图，该定位系统估计图1至图10的机器人系统的一个或多个元件的位置，诸如图16至图18的器械的位置。

图21A至图21F示出了能够手动地和机器人地控制的医疗器械的实施方案的各种视图。

图21A示出了医疗器械的透视图，该医疗器械包括器械柄部和细长轴。

图21B示出了图21A的医疗器械的器械柄部的第一侧视图。

图21C示出了图21A的医疗器械的器械柄部的第二侧视图。

图21D示出了图21A的医疗器械的器械柄部的内部部件中的一些内部部件的第一侧视图。

图21E示出了图21A的医疗器械的器械柄部的滑轮组件的实施方案。

图21F示出了根据一个实施方案的手动驱动输入部与图21E的滑轮系统的连接。

图22A至图22C示出了图21A的医疗器械的附接到器械驱动机构的实施方案的器械柄部的视图。

图22A是附接到器械驱动机构的器械柄部的透视图。

图22B是附接到器械驱动机构的器械柄部的顶视图。

图22C是附接到器械驱动机构的器械柄部的侧视图。

图23A至图23H示出了能够手动地和机器人地控制的医疗器械的另一个实施方案的各种视图。

图23A示出了医疗器械的透视图，该医疗器械包括器械柄部和细长轴。

图23B示出了图23A的医疗器械的器械柄部的第一侧视图。

图23C示出了图23A的医疗器械的器械柄部的部分第二侧视图。

图23D示出了图23A的医疗器械的器械柄部的内部部件中的一些内部部件的第一侧视图。

图23E示出了图23A的医疗器械的器械柄部的内部部件中的一些内部部件的透视图。

图23F示出了图23A的医疗器械的器械柄部的滑轮组件的实施方案。

图23G示出了用于图23A的医疗器械的手动驱动输入部的实施方案的第一侧视图。

图23H示出了根据一个实施方案的图23A的医疗器械的器械柄部的剖视图，其示出手动驱动输入部与滑轮组件的连接。

图24A至图24E示出了能够手动地和机器人地控制的医疗器械的另一个实施方案的各种视图。

图24A示出了医疗器械的透视图，该医疗器械包括器械柄部和细长轴。

图24B示出了图24A的医疗器械的器械柄部的透视图。

图24C示出了图24A的医疗器械的器械柄部的侧视图。

图24D示出了图24A的医疗器械的器械柄部的透视图，并且示出了根据一个实施方案的手动驱动输入部的实施方案。

图24E示出了图24A的医疗器械的器械柄部的内部部件中的一些内部部件的透视剖视图。

图25示出了根据实施方案的卷绕在滑轮上的牵拉线的剖视图。

图26是示出用于控制医疗器械的方法的示例的流程图，该医疗器械被构造用于手动控制和机器人控制两者。

图27示出了附接到器械驱动机构的第一医疗器械和第二医疗器械。

具体实施方式

1.概述。

本公开的各方面可整合到机器人使能的医疗系统中，该机器人使能的医疗系统能够执行多种医疗规程，包括微创规程(诸如腹腔镜检查)和非侵入规程(诸如内窥镜检查)两者。在内窥镜检查规程中，系统可以能够执行支气管镜检查、输尿管镜检查、胃镜检查等。

除了执行广泛的规程之外，系统可以提供附加的益处，诸如增强的成像和指导以帮助医师。另外，该系统可以为医师提供从人体工程学方位执行规程的能力，而不需要笨拙的臂运动和方位。另外，该系统可以为医师提供以改进的易用性执行规程的能力，使得系统的器械中的一个或多个器械可由单个用户控制。

出于说明的目的，下文将结合附图描述各种实施方案。应当理解，所公开的概念的许多其他具体实施是可能的，并且利用所公开的具体实施可实现各种优点。标题包括在本文中以供参考并且有助于定位各个节段。这些标题并非旨在限制相对于其所述的概念的范围。此类概念可在整个说明书中具有适用性。

A.机器人系统–推车。

机器人使能的医疗系统可以按多种方式构造，具体取决于特定规程。图1示出了被布置用于诊断性和/或治疗性支气管镜检查的基于推车的机器人使能的系统10的实施方案。在支气管镜检查期间，系统10可包括推车11，该推车具有一个或多个机器人臂12，以将医疗器械诸如可操纵内窥镜13(其可以是用于支气管镜检查的规程特定的支气管镜)递送至自然孔口进入点(即，在本示例中定位在台上的患者的口)，以递送诊断和/或治疗工具。如图所示，推车11可被定位在患者的上躯干附近，以便提供到进入点的通路。类似地，可以致动机器人臂12以相对于进入点定位支气管镜。当用胃镜(用于胃肠道(GI)规程的专用内窥镜)执行GI规程时，也可利用图1中的布置。图2更详细地描绘了推车的示例性实施方案。

继续参考图1，一旦推车11被正确定位，机器人臂12就可以机器人地、手动地或以其组合将可操纵内窥镜13插入患者体内。如图所示，可操纵内窥镜13可包括至少两个伸缩部件，诸如内引导件部分和外护套部分，每个部分联接到来自一组器械驱动器28的单独的器械驱动器，每个器械驱动器联接到单独的机器人臂的远侧端部。有利于将引导件部分与护套部分同轴对准的器械驱动器28的这种线性布置产生“虚拟轨道”29，该“虚拟轨道”可以通过将一个或多个机器人臂12操纵到不同角度和/或方位而在空间中被重新定位。本文所述的虚拟轨道在附图中使用虚线描绘，并且因此虚线未描绘系统的任何物理结构。器械驱动器28沿着虚拟轨道29的平移使内引导件部分相对于外护套部分伸缩，或者使内窥镜13从患者推进或回缩。虚拟轨道29的角度可以基于临床应用或医师偏好来调整、平移和枢转。例如，在支气管镜检查中，如图所示的虚拟轨道29的角度和方位代表了在向医师提供到内窥镜13的通路同时使由内窥镜13弯曲到患者的口中引起的摩擦最小化之间的折衷。

在插入之后，内窥镜13可以使用来自机器人系统的精确命令向下导向患者的气管和肺，直到到达目标目的地或手术部位。为了增强通过患者的肺网络的导航和/或到达期望的目标，内窥镜13可被操纵以从外部护套部分伸缩地延伸内引导件部分，以获得增强的关节运动和更大的弯曲半径。使用单独的器械驱动器28还允许引导件部分和护套部分彼此独立地被驱动。

例如，内窥镜13可被导向以将活检针递送到目标，诸如患者肺内的病变或结节。针可沿工作通道向下部署，该工作通道延伸内窥镜的长度以获得待由病理学家分析的组织样本。根据病理结果，可沿内窥镜的工作通道向下部署附加工具以用于附加活检。在识别出结节是恶性的之后，内窥镜13可以通过内窥镜递送工具以切除潜在的癌组织。在一些情况下，诊断和治疗处理可在单独的规程中递送。在这些情况下，内窥镜13也可用于递送基准以“标记”目标结节的位置。在其他情况下，诊断和治疗处理可在相同的规程期间递送。

系统10还可包括可移动塔30，该可移动塔可经由支撑缆线连接到推车11以向推车11提供控制、电子、流体、光学、传感器和/或电力的支持。将这样的功能放置在塔30中允许可以由操作医师和他/她的工作人员更容易地调整和/或重新定位的更小形状因子的推车11。另外，在推车/台和支撑塔30之间划分功能减少了手术室混乱并且有利于改善临床工作流程。虽然推车11可被定位成靠近患者，但是塔30可以在远程位置中被收起以在规程过程期间不挡道。

为了支持上述机器人系统，塔30可包括基于计算机的控制系统的部件，该基于计算机的控制系统将计算机程序指令存储在例如非暂态计算机可读存储介质诸如永磁存储驱动器、固态驱动器等内。无论执行是发生在塔30中还是发生在推车11中，这些指令的执行都可以控制整个系统或其子系统。例如，当由计算机系统的处理器执行时，指令可致使机器人系统的部件致动相关托架和臂安装件，致动机器人臂，并且控制医疗器械。例如，响应于接收到控制信号，机器人臂的关节中的马达可将臂定位成特定姿势。

塔架30还可包括泵、流量计、阀控制器和/或流体通路，以便向可通过内窥镜13部署的系统提供受控的冲洗和抽吸能力。这些部件也可使用塔30的计算机系统来控制。在一些实施方案中，冲洗和抽吸能力可通过单独的缆线直接递送到内窥镜13。

塔30可包括电压和浪涌保护器，该电压和浪涌保护器被设计成向推车11提供经滤波和保护的电力，从而避免在推车11中放置电力变压器和其他辅助电力部件，从而得到更小、更可移动的推车11。

塔30还可包括用于在整个机器人系统10中部署的传感器的支撑设备。例如，塔30可包括用于在整个机器人系统10中检测、接收和处理从光学传感器或相机接收的数据的光电设备。结合控制系统，此类光电设备可用于生成实时图像，以用于在整个系统中部署的任何数量的控制台中显示(包括在塔30中显示)。类似地，塔30还可包括用于接收和处理从部署的电磁(EM)传感器接收的信号的电子子系统。塔30还可用于容纳和定位EM场发生器，以便由医疗器械中或医疗器械上的EM传感器进行检测。

除了系统的其余部分中可用的其他控制台(例如，安装在推车顶部上的控制台)之外，塔30还可包括控制台31。控制台31可包括用于医师操作者的用户界面和显示屏，诸如触摸屏。系统10中的控制台通常设计成提供机器人控制以及规程的术前信息和实时信息两者，诸如内窥镜13的导航和定位信息。当控制台31不是医师可用的唯一控制台时，其可由第二操作者(诸如护士)使用以监测患者的健康状况或生命体征和系统10的操作，以及提供规程特定的数据，诸如导航和定位信息。在其他实施方案中，控制台30容纳在与塔30分开的主体中。

塔30可通过一个或多个缆线或连接件(未示出)联接到推车11和内窥镜13。在一些实施方案中，可通过单个缆线向推车11提供来自塔30的支撑功能，从而简化手术室并消除手术室的混乱。在其他实施方案中，特定功能可联接在单独的布线和连接中。例如，尽管可以通过单个电力缆线向推车11提供电力，但也可以通过单独的缆线提供对控制、光学器件、射流和/或导航的支持。

图2提供了来自图1所示的基于推车的机器人使能的系统的推车11的一个实施方案的详细图示。推车11通常包括细长支撑结构14(通常称为“柱”)、推车基部15以及在柱14的顶部处的控制台16。柱14可包括一个或多个托架，诸如用于支持一个或多个机器人臂12(图2中示出三个)的部署的托架17(另选地为“臂支撑件”)。托架17可包括可单独构造的臂安装件，该臂安装件沿着垂直轴线旋转以调整机器人臂12的基部，以相对于患者更好地定位。托架17还包括托架接口19，该托架接口允许托架17沿着柱14竖直地平移。

托架接口19通过狭槽诸如狭槽20连接到柱14，该狭槽定位在柱14的相对侧上以引导托架17的竖直平移。狭槽20包含竖直平移接口以将托架17相对于推车基部15定位并保持在各种竖直高度处。托架17的竖直平移允许推车11调整机器人臂12的到达范围以满足各种台高度、患者尺寸和医师偏好。类似地，托架17上的可单独构造的臂安装件允许机器人臂12的机器人臂基部21以多种构型成角度。

在一些实施方案中，狭槽20可补充有狭槽盖，该狭槽盖与狭槽表面齐平且平行，以防止灰尘和流体在托架17竖直平移时进入柱14的内部腔以及竖直平移接口。狭槽盖可通过定位在狭槽20的竖直顶部和底部附近的成对弹簧卷轴部署。盖在卷轴内盘绕，直到在托架17竖直地上下平移时被部署成从盖的盘绕状态延伸和回缩。当托架17朝向卷轴平移时，卷轴的弹簧加载提供了将盖回缩到卷轴中的力，同时在托架17平移远离卷轴时也保持紧密密封。可使用例如托架接口19中的支架将盖连接到托架17，以确保在托架17平移时盖的适当延伸和回缩。

柱14可在内部包括诸如齿轮和马达之类的机构，其被设计成使用竖直对准的导螺杆以响应于响应用户输入(例如，来自控制台16的输入)生成的控制信号来以机械化方式平移托架17。

机器人臂12通常可包括由一系列连杆23分开的机器人臂基部21和端部执行器22，该一系列连杆由一系列关节24连接，每个关节包括独立的致动器，每个致动器包括可独立控制的马达。每个可独立控制的关节表示机器人臂12可用的独立自由度。机器人臂12中的每个机器人臂可具有七个关节，并且因此提供七个自由度。多个关节导致多个自由度，从而允许“冗余”的自由度。具有冗余自由度允许机器人臂12使用不同的连接件方位和关节角度将其相应的端部执行器22定位在空间中的特定方位、取向和轨迹处。这允许系统从空间中的期望点定位和导向医疗器械，同时允许医师将臂关节移动到远离患者的临床有利方位，以产生更大的接近，同时避免臂碰撞。

推车基部15在地板上平衡柱14、托架17和机器人臂12的重量。因此，推车基部15容纳较重的部件，诸如电子器件、马达、电源以及使得推车11能够运动和/或固定的部件。例如，推车基部15包括允许推车11在规程之前容易地围绕房间移动的可滚动的轮形脚轮25。在到达适当方位之后，脚轮25可以使用轮锁固定，以在规程期间将推车11保持在适当方位。

定位在柱14的竖直端部处的控制台16允许用于接收用户输入的用户界面和显示屏(或两用装置，诸如例如触摸屏26)两者向医师用户提供术前和术中两者数据。触摸屏26上的潜在术前数据可以包括从术前计算机化断层摄影(CT)扫描导出的术前计划、导航和标测数据和/或来自术前患者面谈的记录。显示器上的术中数据可以包括从工具、传感器提供的光学信息和来自传感器的坐标信息以及重要的患者统计，诸如呼吸、心率和/或脉搏。控制台16可以被定位和倾斜成允许医师从柱14的与托架17相对的侧面接近控制台16。从该方位，医师可以在从推车11后面操作控制台16的同时观察控制台16、机器人臂12和患者。如图所示，控制台16还包括用以帮助操纵和稳定推车11的柄部27。

图3示出了被布置用于输尿管镜检查的机器人使能的系统10的实施方案。在输尿管镜规程中，推车11可被定位成将输尿管镜32(被设计成横穿患者的尿道和输尿管的规程特定的内窥镜)递送到患者的下腹部区域。在输尿管镜检查中，可以期望输尿管镜32直接与患者的尿道对准以减少该区域中的敏感解剖结构上的摩擦和力。如图所示，推车11可以在台的脚部处对准，以允许机器人臂12定位输尿管镜32，以用于直接线性进入患者的尿道。机器人臂12可从台的脚部沿着虚拟轨道33将输尿管镜32通过尿道直接插入患者的下腹部中。

在插入尿道中之后，使用与支气管镜检查中类似的控制技术，输尿管镜32可以被导航到膀胱、输尿管和/或肾中以用于诊断和/或治疗应用。例如，可以将输尿管镜32引导到输尿管和肾中以使用沿输尿管镜32的工作通道向下部署的激光或超声碎石装置来打碎积聚的肾结石。在碎石完成之后，可以使用沿输尿管镜32向下部署的篮移除所得的结石碎片。

图4示出了类似地被布置用于血管规程的机器人使能的系统10的实施方案。在血管规程中，系统10可被构造成使得推车11可将医疗器械34(诸如可操纵导管)递送至患者的腿部的股动脉中的进入点。股动脉呈现用于导航的较大直径以及到患者的心脏的相对较少的迂回且曲折的路径两者，这简化了导航。如在输尿管镜规程中，推车11可以被定位成朝向患者的腿和下腹部，以允许机器人臂12提供直接线性进入患者的大腿/髋部区域中的股动脉进入点的虚拟轨道35。在插入动脉中之后，可通过平移器械驱动器28来导向和插入医疗器械34。另选地，推车可以被定位在患者的上腹部周围，以到达另选的血管进入点，诸如肩部和腕部附近的颈动脉和臂动脉。

B.机器人系统–台。

机器人使能的医疗系统的实施方案还可结合患者的台。结合台通过移除推车减少了手术室内的资本设备的量，这允许更多地接近患者。图5示出了被布置用于支气管镜检查规程的这样的机器人使能的系统的实施方案。系统36包括用于将平台38(示出为“台”或“床”)支撑在地板上的支撑结构或柱37。与基于推车的系统非常相似，系统36的机器人臂39的端部执行器包括器械驱动器42，其被设计成通过或沿着由器械驱动器42的线性对准形成的虚拟轨道41来操纵细长医疗器械，诸如图5中的支气管镜40。在实践中，用于提供荧光镜成像的C形臂可以通过将发射器和检测器放置在台38周围而定位在患者的上腹部区域上方。

图6提供了用于讨论目的的没有患者和医疗器械的系统36的另选视图。如图所示，柱37可包括在系统36中示出为环形的一个或多个托架43，一个或多个机器人臂39可基于该托架。托架43可以沿着沿柱37的长度延伸的竖直柱接口44平移，以提供不同的有利点，机器人臂39可以从这些有利点被定位以到达患者。托架43可以使用定位在柱37内的机械马达围绕柱37旋转，以允许机器人臂39进入台38的多个侧面，诸如患者的两侧。在具有多个托架的实施方案中，托架可单独地定位在柱上，并且可独立于其他托架平移和/或旋转。虽然托架43不需要环绕柱37或甚至是圆形的，但如图所示的环形形状有利于托架43围绕柱37旋转，同时保持结构平衡。托架43的旋转和平移允许系统36将医疗器械诸如内窥镜和腹腔镜对准到患者身上的不同进入点中。在其他实施方案(未示出)中，系统36可包括具有可调式臂支撑件的病人检查台或病床，该可调式臂支撑件呈在病人检查台或病床旁边延伸的杆或导轨的形式。一个或多个机器人臂39(例如，经由具有肘关节的肩部)可附接到可调式臂支撑件，该可调式臂支撑件可被竖直调整。通过提供竖直调整，机器人臂39有利地能够紧凑地存放在病人检查台或病床下方，并且随后在规程期间升高。

机器人臂39可通过包括一系列关节的一组臂安装件45安装在托架43上，该关节可单独地旋转和/或伸缩地延伸以向机器人臂39提供附加的可构造性。另外，臂安装架45可定位在托架43上，使得当托架43适当地旋转时，臂安装架45可定位在台38的同一侧上(如图6所示)、台38的相对侧上(如图9所示)或台38的相邻侧上(未示出)。

柱37在结构上为台38提供支撑，并且为托架43的竖直平移提供路径。在内部，柱37可配备有用于引导托架的竖直平移的导螺杆，以及用以机械化基于导螺杆的托架43的平移的马达。柱37还可将功率和控制信号传送到托架43和安装在其上的机器人臂39。

台基部46具有与图2所示的推车11中的推车基部15类似的功能，容纳较重的部件以平衡台/床38、柱37、托架43和机器人臂39。台基部46还可结合刚性脚轮以在规程期间提供稳定性。从台基部46的底部部署的脚轮可以在基部46的两侧沿相反方向延伸，并且当系统36需要移动时回缩。

继续图6，系统36还可以包括塔(未示出)，该塔使系统36的功能在台与塔之间进行划分以减小台的形状因子和体积。如在先前所公开的实施方案中，塔可以向台提供各种支持功能，诸如处理、计算和控制能力、电力、流体和/或光学以及传感器处理。塔还可以是可移动的，以远离患者定位，从而改善医师的接近并且消除手术室的混乱。另外，将部件放置在塔中允许在台基部46中有更多的储存空间，以用于机器人臂39的潜在收起。塔还可以包括主控制器或控制台，其提供用于用户输入的用户界面(诸如键盘和/或挂件)以及用于术前和术中信息(诸如实时成像、导航和跟踪信息)的显示屏(或触摸屏)两者。在一些实施方案中，塔还可包含用于待用于注气的气罐的夹持器。

在一些实施方案中，台基部可以在不使用时收起和储存机器人臂。图7示出了在基于台的系统的实施方案中收起机器人臂的系统47。在系统47中，托架48可以竖直平移到基部49中以使机器人臂50、臂安装件51和托架48收起在基部49内。基部盖52可以平移和回缩打开以围绕柱53部署托架48、臂安装件51和机器人臂50，并且关闭以收起该托架、臂安装件和机器人臂，以便在不使用时保护它们。基部盖52可以用膜54沿着其开口的边缘密封，以防止在关闭时灰尘和流体进入。

图8示出了被构造用于输尿管镜检查规程的机器人使能的基于台的系统的实施方案。在输尿管镜检查中，台38可以包括用于将患者定位成与柱37和台基部46成偏角的旋转部分55。旋转部分55可以围绕枢转点(例如，位于患者的头部下方)旋转或枢转，以便将旋转部分55的底部部分定位成远离柱37。例如，旋转部分55的枢转允许C形臂(未示出)定位在患者的下腹部上方，而不与台38下方的柱(未示出)竞争空间。通过围绕柱37旋转托架35(未示出)，机器人臂39可以沿着虚拟轨道57将输尿管镜56直接插入患者的腹股沟区域中以到达尿道。在输尿管镜检查中，镫58也可以固定至台38的旋转部分55，以在规程期间支撑患者的腿的方位，并且允许完全通向患者的腹股沟区域。

在腹腔镜检查规程中，通过患者的腹壁中的小切口，可将微创器械插入患者的解剖结构中。在一些实施方案中，微创器械包括用于进入患者体内解剖结构的细长刚性构件，诸如轴。在患者腹腔充气之后，可以引导器械执行外科或医疗任务，诸如抓握、切割、消融、缝合等。在一些实施方案中，器械可以包括镜，诸如腹腔镜。图9示出了被构造用于腹腔镜检查规程的机器人使能的基于台的系统的实施方案。如图9所示，系统36的托架43可以被旋转并且竖直调整，以将成对的机器人臂39定位在台38的相对侧上，使得可以使用臂安装件45将器械59定位成穿过患者两侧上的最小切口以到达他/她的腹腔。

为了适应腹腔镜检查规程，机器人使能的台系统还可将平台倾斜到期望的角度。图10示出了具有俯仰或倾斜调整的机器人使能的医疗系统的实施方案。如图10所示，系统36可以适应台38的倾斜，以将台的一部分定位在比另一部分距底板更远的距离处。另外，臂安装件45可以旋转以匹配倾斜，使得机器人臂39与台38保持相同的平面关系。为了适应更陡的角度，柱37还可以包括伸缩部分60，该伸缩部分允许柱37的竖直延伸以防止台38接触地板或与台基部46碰撞。

图11提供了台38与柱37之间的接口的详细图示。俯仰旋转机构61可以被构造成以多个自由度改变台38相对于柱37的俯仰角。俯仰旋转机构61可以通过将正交轴线1、2定位在柱台接口处来实现，每条轴线由单独的马达3、4响应于电俯仰角命令而致动。沿着一个螺钉5的旋转将使得能够在一条轴线1中进行倾斜调整，而沿着另一个螺钉6的旋转将使得能够沿着另一个轴线2进行倾斜调节。在一些实施方案中，可使用球形关节来以多个自由度改变台38相对于柱37的俯仰角。

例如，当试图将台定位在头低脚高位(即，将患者的下腹部定位在比患者的上腹部距地板更高的方位)以用于下腹部手术时，俯仰调整特别有用。头低脚高位致使患者的内部器官通过重力滑向他/她的上腹部，从而清理出腹腔以使微创工具进入并且执行下腹部外科或医疗规程，诸如腹腔镜前列腺切除术。

图12和图13示出了基于台的外科机器人系统100的另选实施方案的等轴视图和端视图。外科机器人系统100包括可被构造成相对于台101支撑一个或多个机器人臂(参见例如图14)的一个或多个可调式臂支撑件105。在例示的实施方案中，示出了单个可调式臂支撑件105，但是附加的臂支撑件可设置在台101的相对侧上。可调式臂支撑件105可被构造，使得其可相对于台101移动，以调节和/或改变可调式臂支撑件105和/或安装到该可调式臂支撑件的任何机器人臂相对于台101的方位。例如，可调式臂支撑件105可相对于台101被调整一个或多个自由度。可调式臂支撑件105为系统100提供高灵活性，包括容易地将一个或多个可调式臂支撑件105和附接到其的任何机器人臂收起在台101下方的能力。可调式臂支撑件105可从收起方位升高到台101的上表面下方的方位。在其他实施方案中，可调式臂支撑件105可从收起方位升高到台101的上表面上方的方位。

可调式臂支撑件105可提供若干自由度，包括提升、侧向平移、倾斜等。在图12和图13的例示实施方案中，臂支撑件105被构造成具有四个自由度，这些自由度在图12中用箭头示出。第一自由度允许在z方向上调整可调式臂支撑件105(“Z提升”)。例如，可调式臂支撑件105可包括托架109，该托架被构造成沿着或相对于支撑台101的柱102向上或向下移动。第二自由度可允许可调式臂支撑件105倾斜。例如，可调式臂支撑件105可包括旋转接头，该旋转接头可允许可调式臂支撑件105在特伦德伦伯格卧位与床对准。第三自由度可允许可调式臂支撑件105“向上枢转”，这可用于调整台101的一侧与可调式臂支撑件105之间的距离。第四自由度可允许可调式臂支撑件105沿着台的纵向长度平移。

图12和图13中的外科机器人系统100可包括由安装到基部103的柱102支撑的台。基部103和柱102相对于支撑表面支撑台101。地板轴线131和支撑轴线133在图13中示出。

可调式臂支撑件105可安装到柱102。在其他实施方案中，臂支撑件105可安装到台101或基部103。可调式臂支撑件105可包括托架109、杆或导轨连接件111以及杆或导轨107。在一些实施方案中，安装到轨道107的一个或多个机器人臂可相对于彼此平移和移动。

托架109可通过第一接头113附接到柱102，该第一接头允许托架109相对于柱102移动(例如，诸如沿第一轴线或竖直轴线123上下移动)。第一接头113可向可调式臂支撑件105提供第一自由度(“Z提升”)。可调式臂支撑件105可包括第二接头115，该第二接头为可调式臂支撑件105提供第二自由度(倾斜)。可调式臂支撑件105可包括第三接头117，该第三接头可为可调式臂支撑件105提供第三自由度(“向上枢转”)。可提供附加接头119(在图13中示出)，该附加接头机械地约束第三接头117以在导轨连接件111围绕第三轴线127旋转时保持导轨107的取向。可调式臂支撑件105可包括第四接头121，该第四接头可沿着第四轴线129为可调式臂支撑件105提供第四自由度(平移)。

图14示出了根据一个实施方案的具有安装在台101的相对侧上的两个可调式臂支撑件105A、105B的外科机器人系统140A的端视图。第一机器人臂142A附接到第一可调式臂支撑件105B的杆或导轨107A。第一机器人臂142A包括附接到导轨107A的基部144A。第一机器人臂142A的远侧端部包括可附接到一个或多个机器人医疗器械或工具的器械驱动机构146A。类似地，第二机器人臂142B包括附接到导轨107B的基部144B。第二机器人臂142B的远侧端部包括器械驱动机构146B。器械驱动机构146B可被构造成附接到一个或多个机器人医疗器械或工具。

在一些实施方案中，机器人臂142A、142B中的一者或多者包括具有七个或更多个自由度的臂。在一些实施方案中，机器人臂142A、142B中的一者或多者可包括八个自由度，包括插入轴线(包括插入的1个自由度)、腕部(包括腕部俯仰、偏航和翻滚的3个自由度)、肘部(包括肘部俯仰的1个自由度)、肩部(包括肩部俯仰和偏航的2个自由度)以及基部144A、144B(包括平移的1个自由度)。在一些实施方案中，插入自由度可由机器人臂142A、142B提供，而在其他实施方案中，器械本身经由基于器械的插入架构提供插入。

C.器械驱动器和接口。

系统的机器人臂的端部执行器可包括：(i)器械驱动器(另选地称为“器械驱动机构”或“器械装置操纵器”)，其结合了用于致动医疗器械的机电装置；以及(ii)可移除或可拆卸的医疗器械，其可以没有诸如马达的任何机电部件。该二分法可能是由以下所驱动的：对医疗规程中使用的医疗器械进行灭菌的需要；以及由于昂贵的资本设备的复杂机械组件和敏感电子器件而不能对昂贵的资本设备进行充分灭菌。因此，医疗器械可以被设计成从器械驱动器(以及因此从系统)拆卸、移除和互换，以便由医师或医师的工作人员单独灭菌或处置。相比之下，器械驱动器不需要被改变或灭菌，并且可以被覆盖以便保护。

图15示出了示例性器械驱动器。定位在机器人臂的远侧端部处的器械驱动器62包括一个或多个驱动单元63，其以平行轴线布置以经由驱动轴64向医疗器械提供受控扭矩。每个驱动单元63包括用于与器械相互作用的单独的驱动轴64，用于将马达轴旋转转换成期望扭矩的齿轮头65，用于生成驱动扭矩的马达66，用以测量马达轴的速度并且向控制电路提供反馈的编码器67，以及用于接收控制信号并且致动驱动单元的控制电路68。每个驱动单元63被独立地控制和机动化，器械驱动器62可向医疗器械提供多个(例如，图15所示为四个)独立的驱动输出部。在操作中，控制电路68将接收控制信号，将马达信号传输至马达66，将由编码器67测量的所得马达速度与期望速度进行比较，并且调制马达信号以生成期望扭矩。

对于需要无菌环境的规程，机器人系统可以结合驱动接口，诸如连接至无菌覆盖件的无菌适配器，其位于器械驱动器与医疗器械之间。无菌适配器的主要目的是将角运动从器械驱动器的驱动轴传递到器械的驱动输入部，同时保持驱动轴与驱动输入部之间的物理分开并且因此保持无菌。因此，示例性无菌适配器可以包括旨在与器械驱动器的驱动轴和器械上的驱动输入部配合的一系列旋转输入部和旋转输出部。连接到无菌适配器的由薄的柔性材料(诸如透明或半透明塑料)组成的无菌覆盖件被设计成覆盖资本设备，诸如器械驱动器、机器人臂和推车(在基于推车的系统中)或台(在基于台的系统中)。覆盖件的使用将允许资本设备被定位在患者附近，同时仍然位于不需要灭菌的区域(即，非无菌区)。在无菌覆盖件的另一侧上，医疗器械可以在需要灭菌的区域(即，无菌区)与患者对接。

D.医疗器械。

图16示出了具有成对器械驱动器的示例性医疗器械。与被设计成供机器人系统使用的其他器械类似，医疗器械70包括细长轴71(或细长主体)和器械基部72。由于其用于由医师进行的手动交互的预期设计而也被称为“器械柄部”的器械基部72通常可以包括可旋转驱动输入部73(例如，插座、滑轮或卷轴)，该驱动输入部被设计成与延伸通过机器人臂76的远侧端部处的器械驱动器75上的驱动接口的驱动输出部74配合。当物理连接、闩锁和/或联接时，器械基部72的配合的驱动输入部73可以与器械驱动器75中的驱动输出部74共用旋转轴线，以允许扭矩从驱动输出部74传递到驱动输入部73。在一些实施方案中，驱动输出部74可以包括花键，其被设计成与驱动输入部73上的插座配合。

细长轴71被设计成通过解剖开口或内腔(例如，如在内窥镜检查中)或通过微创切口(例如，如在腹腔镜检查中)递送。细长轴71可以是柔性的(例如，具有类似于内窥镜的特性)或刚性的(例如，具有类似于腹腔镜的特性)，或者包含柔性部分和刚性部分两者的定制组合。当被设计用于腹腔镜检查时，刚性细长轴的远侧端部可以连接到端部执行器，该端部执行器从由具有至少一个自由度的连接叉形成的关节腕部和外科工具或医疗器械(例如，抓握器或剪刀)延伸，当驱动输入部响应于从器械驱动器75的驱动输出部74接收到的扭矩而旋转时，该外科工具可以基于来自腱的力来致动。当设计用于内窥镜检查时，柔性细长轴的远侧端部可包括可操纵或可控制的弯曲节段，该弯曲节段以基于从器械驱动器75的驱动输出74接收到的扭矩而进行关节运动和弯曲。

使用沿着细长轴71的腱沿着细长轴71传递来自器械驱动器75的扭矩。这些单独的腱(例如，拉线)可以单独地锚定至器械柄部72内的单独的驱动输入部73。从柄部72，沿着细长轴71的一个或多个牵拉腔向下引导腱并且将其锚定在细长轴71的远侧部分处，或者锚定在细长轴的远侧部分处的腕部中。在外科手术诸如腹腔镜检查规程、内窥镜检查规程或混合规程期间，这些腱可以联接到远侧安装的端部执行器，诸如腕部、抓握器或剪刀。在这样的布置下，施加在驱动输入部73上的扭矩将张力传递到腱，从而致使端部执行器以某种方式致动。在一些实施方案中，在外科手术期间，腱可以致使关节围绕轴线旋转，从而致使端部执行器沿一个方向或另一个方向移动。另选地，腱可以连接到细长轴71的远侧端部处的抓握器的一个或多个钳口，其中来自腱的张力致使抓握器闭合。

在内窥镜检查中，腱可以经由粘合剂、控制环或其他机械固定件联接到沿着细长轴71定位(例如，在远侧端部处)的弯曲或进行关节运动的节段。当固定地附接到弯曲节段的远侧端部时，施加在驱动输入部73上的扭矩将沿腱向下传递，从而致使较软的弯曲节段(有时称为可关节运动节段或区域)弯曲或进行关节运动。沿着不弯曲节段，可以有利的是，使单独的牵拉腔螺旋或盘旋，该牵拉腔沿着内窥镜轴的壁(或在内部)导向单独的腱，以平衡由牵拉线中的张力引起的径向力。为了特定目的，可以改变或设计螺旋的角度和/或其间的间隔，其中更紧的螺旋在负载力下表现出较小的轴压缩，而较低的螺旋量在负载力下引起更大的轴压缩，但限制弯曲。在另一种情况下，可以平行于细长轴71的纵向轴线来导向牵拉腔以允许在期望的弯曲或可关节运动节段中进行受控关节运动。

在内窥镜检查中，细长轴71容纳多个部件以辅助机器人规程。轴71可以在轴71的远侧端部处包括用于部署外科工具(或医疗器械)、对手术区域进行冲洗和/或抽吸的工作通道。轴71还可以容纳线和/或光纤以向远侧末端处的光学组件/从远侧末端处的光学组件传递信号，该光学组件可以包括光学相机。轴71也可以容纳光纤，以将来自位于近侧的光源(例如，发光二极管)的光载送到轴71的远侧端部。

在器械70的远侧端部处，远侧末端还可以包括用于递送用于诊断和/或治疗的工具、对手术部位进行冲洗和抽吸的工作通道的开口。远侧末端还可以包括用于相机(诸如纤维镜或数码相机)的端口，以捕获内部解剖空间的图像。相关地，远侧末端还可以包括用于光源的端口，该光源用于在使用相机时照亮解剖空间。

在图16的示例中，驱动轴轴线以及因此驱动输入部轴线与细长轴71的轴线正交。然而，该布置使细长轴71的翻滚能力复杂化。在保持驱动输入部73静止的同时沿着其轴线使细长轴71滚动会引起当腱从驱动输入部73延伸出去并且进入到细长轴71内的牵拉腔时，腱的不期望的缠结。所得到的这样的腱的缠结可能破坏旨在在内窥镜规程期间预测柔性细长轴71的移动的任何控制算法。

图17示出了器械驱动器和器械的另选设计，其中驱动单元的轴线平行于器械的细长轴的轴线。如图所示，圆形器械驱动器80包括四个驱动单元，其驱动输出81在机器人臂82的端部处平行对准。驱动单元和它们各自的驱动输出81容纳在由组件83内的驱动单元中的一个驱动单元驱动的器械驱动器80的旋转组件83中。响应于由旋转驱动单元提供的扭矩，旋转组件83沿着圆形轴承旋转，该圆形轴承将旋转组件83连接到器械驱动器80的非旋转部分84。可以通过电接触将电力和控制信号从器械驱动器80的非旋转部分84传送至旋转组件83，该电接触可以通过由电刷滑环连接(未示出)的旋转来维持。在其他实施方案中，旋转组件83可以响应于集成到不可旋转部分84中的单独的驱动单元，并且因此不平行于其他驱动单元。旋转机构83允许器械驱动器80允许驱动单元及其相应的驱动输出81作为单个单元围绕器械驱动器轴线85旋转。

与先前所公开的实施方案类似，器械86可以包括细长轴部分88和器械基部87(出于讨论的目的，示出为具有透明的外部表层)，该器械基部包括被构造成接收器械驱动器80中的驱动输出部81的多个驱动输入部89(诸如插座、滑轮和卷轴)。与先前公开的实施方案不同，器械轴88从器械基部87的中心延伸，该器械基部的轴线基本上平行于驱动输入部89的轴线，而不是如图16的设计中那样正交。

当联接到器械驱动器80的旋转组件83时，包括器械基部87和器械轴88的医疗器械86与旋转组件83组合地围绕器械驱动器轴线85旋转。由于器械轴88被定位在器械基部87的中心处，因此当附接时器械轴88与器械驱动器轴线85同轴。因此，旋转组件83的旋转致使器械轴88围绕其自身的纵向轴线旋转。此外，当器械基部87与器械轴88一起旋转时，连接到器械基部87中的驱动输入部89的任何腱在旋转期间都不缠结。因此，驱动输出部81、驱动输入部89和器械轴88的轴线的平行允许轴在不会使任何控制腱缠结的情况下旋转。

图18示出了根据一些实施方案的具有基于器械的插入架构的器械。器械150可联接到上文所述的器械驱动器中的任一个器械驱动器。器械150包括细长轴152、连接到轴152的端部执行器162和联接到轴152的柄部170。细长轴152包括管状构件，该管状构件具有近侧部分154和远侧部分156。细长轴152沿着其外表面包括一个或多个通道或沟槽158。沟槽158被构造成接收穿过该沟槽的一根或多根线材或缆线180。因此，一根或多根缆线180沿着细长轴152的外表面延伸。在其他实施方案中，缆线180也可穿过细长轴152。所述一根或多根缆线180的操纵(例如，经由器械驱动器)引起端部执行器162的致动。

器械柄部170(也可称为器械基部)通常可包括附接接口172，该附接接口具有一个或多个机械输入件174，例如插孔、滑轮或卷轴，所述一个或多个机械输入件被设计成与器械驱动器的附接表面上的一个或多个扭矩联接器往复地配合。

在一些实施方案中，器械150包括使得细长轴152能够相对于柄部170平移的一系列滑轮或缆线。换句话讲，器械150本身包括基于器械的插入架构，该架构适应器械的插入，从而使对机器人臂的依赖最小化以提供器械150的插入。在其他实施方案中，机器人臂可以很大程度上负责器械插入。

E.控制器。

本文所述的机器人系统中的任一个机器人系统可包括用于操纵附接到机器人臂的器械的输入装置或控制器。在一些实施方案中，控制器可与器械(例如，通信地、电子地、电气、无线地和/或机械地)联接，使得控制器的操纵例如经由主从控制引起器械的对应操纵。

图19是控制器182的实施方案的透视图。在本实施方案中，控制器182包括可具有阻抗和导纳控制两者的混合控制器。在其他实施方案中，控制器182可仅利用阻抗或被动控制。在其他实施方案中，控制器182可仅利用导纳控制。通过作为混合控制器，控制器182有利地在使用时可具有较低的感知惯性。

在例示的实施方案中，控制器182被构造成允许操纵两个医疗器械，并且包括两个柄部184。柄部184中的每个柄部连接到万向支架186。每个万向支架186连接到定位平台188。

如图19所示，每个定位平台188包括通过棱柱接头196联接到柱194的SCARA臂(选择顺应性装配机械臂)198。棱柱接头196被构造成沿着柱194(例如，沿着导轨197)平移，以允许柄部184中的每个柄部在z方向上平移，从而提供第一自由度。SCARA臂198被构造成允许柄部184在x-y平面中运动，从而提供两个附加自由度。

在一些实施方案中，一个或多个负荷传感器定位在控制器中。例如，在一些实施方案中，负荷传感器(未示出)定位在万向支架186中的每个万向支架的主体中。通过提供负荷传感器，控制器182的部分能够在导纳控制下操作，从而在使用时有利地减小控制器的感知惯性。在一些实施方案中，定位平台188被构造用于导纳控制，而万向支架186被构造用于阻抗控制。在其他实施方案中，万向支架186被构造用于导纳控制，而定位平台188被构造用于阻抗控制。因此，对于一些实施方案，定位平台188的平移自由度或方位自由度可依赖于导纳控制，而万向支架186的旋转自由度依赖于阻抗控制。

F.导航和控制。

传统的内窥镜检查可以涉及使用荧光透视(例如，如可以通过C形臂递送的)和其他形式的基于辐射的成像模态，以向操作医师提供腔内指导。相比之下，本公开所设想的机器人系统可以提供基于非辐射的导航和定位装置，以减少医师暴露于辐射并且减少手术室内的设备的量。如本文所用，术语“定位”可以指确定和/或监测对象在参考坐标系中的方位。诸如术前标测、计算机视觉、实时EM跟踪和机器人命令数据的技术可以单独地或组合地使用以实现无辐射操作环境。在仍使用基于辐射的成像模态的其他情况下，可以单独地或组合地使用术前标测、计算机视觉、实时EM跟踪和机器人命令数据，以改进仅通过基于辐射的成像模态获得的信息。

图20是示出根据示例性实施方案的估计机器人系统的一个或多个元件的位置(诸如器械的位置)的定位系统90的框图。定位系统90可以是被配置成执行一个或多个指令的一组一个或多个计算机装置。计算机装置可以由上文讨论的一个或多个部件中的处理器(或多个处理器)和计算机可读存储器来体现。通过示例而非限制，计算机装置可以位于图1所示的塔30、图1至图4所示的推车11、图5至图14所示的床等中。

如图20所示，定位系统90可以包括定位模块95，该定位模块处理输入数据91-94以生成用于医疗器械的远侧末端的位置数据96。位置数据96可以是表示器械的远侧端部相对于参考系的位置和/或取向的数据或逻辑。参考系可以是相对于患者解剖结构或已知对象(诸如EM场发生器)的参考系(参见下文对于EM场发生器的讨论)。

现在更详细地描述各种输入数据91-94。术前标测可以通过使用低剂量CT扫描的集合来完成。术前CT扫描被重建成三维图像，这些三维图像被可视化，例如作为患者的内部解剖结构的剖面图的“切片(slices)”。当总体上分析时，可以生成用于患者的解剖结构(诸如患者肺网络)的解剖腔、空间和结构的基于图像的模型。可以从CT图像确定和近似诸如中心线几何形状的技术，以形成患者解剖结构的三维体积，其被称为模型数据91(当仅使用术前CT扫描生成时也称为“术前模型数据”)。中心线几何形状的使用在美国专利申请号14/523760中有所讨论，其内容全文并入本文中。网络拓扑模型也可以从CT图像中导出，并且特别适合于支气管镜检查。

在一些实施方案中，器械可以配备有相机以提供视觉数据(或图像数据)92。定位模块95可处理视觉数据92以实现一个或多个基于视觉的(或基于图像的)位置跟踪模块或特征部。例如，术前模型数据91可以与视觉数据92结合使用，以实现对医疗器械(例如，内窥镜或推进通过内窥镜的工作通道的器械)的基于计算机视觉的跟踪。例如，使用术前模型数据91，机器人系统可以基于内窥镜的行进预期路径根据模型生成预期内窥镜图像的库，每个图像连接到模型内的位置。在外科手术进行时，机器人系统可以参考该库，以便将在相机(例如，在内窥镜的远侧端部处的相机)处捕获的实时图像与图像库中的那些图像进行比较，以辅助定位。

其他基于计算机视觉的跟踪技术使用特征跟踪来确定相机的运动，并且因此确定内窥镜的运动。定位模块95的一些特征可以识别术前模型数据91中的与解剖腔对应的圆形几何结构并且跟踪那些几何结构的变化以确定选择了哪个解剖腔，以及跟踪相机的相对旋转和/或平移运动。拓扑图的使用可以进一步增强基于视觉的算法或技术。

光流(另一种基于计算机视觉的技术)可以分析视觉数据92中的视频序列中的图像像素的位移和平移以推断相机运动。光流技术的示例可以包括运动检测、对象分割计算、亮度、运动补偿编码、立体视差测量等。通过多次迭代的多帧比较，可以确定相机(以及因此内窥镜)的运动和位置。

定位模块95可以使用实时EM跟踪来生成内窥镜在全局坐标系中的实时位置，该全局坐标系可以被配准到由术前模型表示的患者的解剖结构。在EM跟踪中，包括嵌入在医疗器械(例如，内窥镜工具)中的一个或多个位置和取向中的一个或多个传感器线圈的EM传感器(或跟踪器)测量由定位在已知位置处的一个或多个静态EM场发生器产生的EM场的变化。由EM传感器检测的位置信息被存储为EM数据93。EM场发生器(或发射器)可以靠近患者放置，以产生嵌入式传感器可以检测到的低强度磁场。磁场在EM传感器的传感器线圈中感应出小电流，可以对该小电流进行分析以确定EM传感器与EM场发生器之间的距离和角度。这些距离和取向可以在手术中“配准”到患者解剖结构(例如，手术前模型)，以确定将坐标系中的单个位置与患者的解剖结构的手术前模型中的方位对准的几何变换。一旦配准，医疗器械的一个或多个方位(例如，内窥镜的远侧末端)中的嵌入式EM跟踪器可以提供医疗器械通过患者的解剖结构的进展的实时指示。

机器人命令和运动学数据94也可以由定位模块95使用以提供用于机器人系统的方位数据96。可以在术前校准期间确定从关节运动命令得到的装置俯仰和偏航。在手术中，这些校准测量可以与已知的插入深度信息结合使用，以估计器械的方位。另选地，这些计算可以结合EM、视觉和/或拓扑建模进行分析，以估计医疗器械在网络内的方位。

如图20所示，定位模块95可以使用多个其他输入数据。例如，尽管在图20中未示出，但是利用形状感测纤维的器械可以提供定位模块95可以用来确定器械的位置和形状的形状数据。

定位模块95可以组合地使用输入数据91-94。在一些情况下，这样的组合可以使用概率方法，其中定位模块95向根据输入数据91-94中的每个输入数据确定的位置分配置信度权重。因此，在EM数据可能不可靠(如可能存在EM干扰的情况)的情况下，由EM数据93确定的位置的置信度可能降低，并且定位模块95可能更重地依赖于视觉数据92和/或机器人命令和运动学数据94。

如上所讨论的，本文讨论的机器人系统可以被设计成结合以上技术中的一种或多种技术的组合。位于塔、床和/或推车中的机器人系统的基于计算机的控制系统可以将计算机程序指令存储在例如非暂态计算机可读存储介质(诸如永久性磁存储驱动器、固态驱动器等)内，该计算机程序指令在执行时致使系统接收并且分析传感器数据和用户命令，生成整个系统的控制信号并且显示导航和定位数据，诸如器械在全局坐标系内的方位、解剖图等。

2.能够手动地和机器人地控制的医疗器械。

本公开的实施方案涉及用于能够手动地和机器人地控制的医疗器械的装置、系统和技术。在一些实施方案中，能够手动地和机器人地控制的医疗器械可与机器人使能的医疗系统(诸如上文参考图1至图20所述的那些)一起使用。如下文详细所述，能够手动地和机器人地控制的医疗器械可被构造用于进行手动控制和机器人控制两者。在本章节中，除非上下文另外指示，否则术语“医疗器械”旨在是指能够手动地和机器人地控制的医疗器械。此类医疗器械也可被认为是混合医疗器械，因为它们被构造用于进行手动控制和机器人控制两者。

在一些实施方案中，医疗器械可被构造用于内窥镜检查规程。例如，医疗器械可被构造用于尿镜检查、输尿管镜检查、胃镜检查、支气管镜检查或其他内窥镜检查规程。在一些实施方案中，医疗器械可被构造用于腹腔镜检查规程或其他类型的医疗规程(例如，开腹规程)。

A.能够手动地和机器人地控制的医疗器械的介绍。

在一些实施方案中，能够手动地和机器人地控制的医疗器械可由物理地处置和手动地操纵医疗器械的医师或其他操作者在第一模式(手动模式)下操作，并且还可由机器人使能的医疗系统在第二模式(机器人模式)下操作。当在手动模式下操作时，医师可手动地操纵一个或多个手动驱动输入部以控制医疗器械。当在机器人模式下操作时，医疗器械可附接到定位在机器人臂或其他器械定位装置的端部上的器械驱动机构。器械驱动机构可包括接合一个或多个机器人驱动输入部以机器人地控制医疗器械的一个或多个机器人驱动输出部。医师可使用控制器(例如，如图19所示)来控制机器人使能的系统。

医疗器械可包括细长轴和器械柄部(或器械基部)。细长轴可被构造用于在医疗规程期间插入患者的解剖结构中。在一些实施方案中，细长轴穿过自然孔口插入患者的解剖结构中。在一些实施方案中，细长轴穿过切口或其他外科开口插入患者的解剖结构中。细长轴可以是柔性的。细长轴可以是可关节运动的和可控制的。这可允许操作者(诸如医师)控制细长轴的关节运动，以便导航和操控医疗器械通过患者的解剖结构。控制细长轴的关节运动可包括使细长轴的可进行关节运动的部分偏转或弯曲。在一些实施方案中，可进行关节运动的部分可以是细长轴的远侧部分。

如上所述(例如参考图15至图18)，在一些实施方案中，医疗器械可包括在细长轴上或穿过细长轴延伸的一根或多根牵拉线。牵拉线可附接到器械柄部内的致动机构，诸如滑轮或滑轮组件。致动机构可继而连接到手动驱动输入部和机器人驱动输入部，使得手动驱动输入部和机器人驱动输入部的致动操作致动机构以牵拉这些牵拉线，以便引起细长轴的关节运动。在一些实施方案中，手动驱动输入部中的一个或多个手动驱动输入部和机器人驱动输入部中的一个或多个机器人驱动输入部各自连接到器械柄部内的同一致动机构(例如，滑轮或滑轮组件)，使得手动驱动输入部和机器人驱动输入部两者可用于致动同一致动机构。手动驱动输入部可与机器人驱动输入部分开。例如，手动驱动输入部可被构造和定位成以便可手操作，而机器人驱动输入部可被构造和定位成以便与机器人驱动输出部接合，以便可由机器人使能的医疗系统操作。在一些实施方案中，手动驱动输入部保持暴露或可触及，即使当器械柄部附接到器械驱动机构时也是如此。

在一些实施方案中，被构造用于机器人控制和手动控制两者的医疗器械可提供一个或多个优点。例如，在一些实施方案中，在规程期间，可首先将医疗器械手动地插入患者体内。也就是说，医师可首先使用手动驱动输入部将医疗器械物理地处置和手动地插入患者体内以控制细长轴的关节运动，以便引导医疗器械通过患者的解剖结构。在一些情况下，可向医师提供首先执行手动插入的能力的医疗器械可比机器人插入更快且更容易。例如，在某些泌尿检查规程(诸如泌尿内窥镜检查、膀胱镜检查、输尿管镜检查或肾脏检查)和胃肠内窥镜检查规程中可能是这种情况。在初始手动插入之后，器械柄部可附接到器械驱动机构(诸如定位在机器人臂或其他器械定位装置的端部上的器械驱动机构)或机器人使能的医疗系统。当附接到机器人使能的医疗系统时，医疗器械的细长轴的关节运动和控制然后可被机器人地控制。机器人控制可允许精确且准确地控制治疗部位处的医疗器械。因为医疗规程的某些方面可能最适于手动控制并且医疗规程的其他方面可能最适于机器人控制，所以根据医疗规程的特定情况或阶段，本文所述的混合医疗器械可有利地根据需要在手动控制模式或机器人控制模式下使用。此类医疗器械向医师提供极大的灵活性并且有利于医疗规程的执行。

另外，一些机器人使能的医疗系统可受限于绝对插入深度或行程。因此，可能有利的是，首先手动地插入医疗器械，使得可在诊断或治疗领域中最佳地利用机器人系统的有限插入深度或行程。本文所述的医疗器械可允许手动地长距离放置器械，这对于机器人地操作而言将是麻烦的。在一些实施方案中，器械的手动控制可用于向医疗器械提供初始粗略定位。例如，手动控制可用于将医疗器械定位在患者解剖结构内的治疗部位处或附近，并且器械的机器人控制可用于在规程期间提供精细位置控制。

在一些实施方案中，医师可在医疗器械附接到器械驱动机构之前通过操作手动驱动输入部来手动地控制医疗器械。在一些实施方案中，医师可在医疗器械附接到器械驱动机构时通过操作手动驱动输入部来手动地控制医疗器械。

如上所述，医疗器械可包括手动驱动输入部和机器人驱动输入部两者。在一些实施方案中，手动驱动输入部中的一个手动驱动输入部被构造成向医疗器械的细长轴提供双向偏转控制。双向偏转控制可允许细长轴在两个方向上偏转。在一些实施方案中，这两个方向可以是相反方向，诸如上和下或左和右。这也可称为单个平面(诸如上下平面或左右平面)中的双向偏转控制。本申请中的方向术语(例如，上、下、左、右等)广义地用于指示相对于医疗器械的取向的不同方向。因为医疗器械可在各种取向上不断地重新定位，所以方向术语不应被解释为限制性的。例如，被称为上、下、左和右的方向可根据器械的取向而变化。被构造用于双向偏转控制的手动驱动输入部可以是例如杆件、滑块、轮或其他类型的可手动地操作的驱动输入部。在一些实施方案中，沿第一方向操纵手动驱动输入部致使细长轴沿第一方向(例如，上)偏转，并且沿第二方向操纵手动驱动输入部致使细长轴沿第二方向(例如，下)偏转。

医疗器械还可包括被构造成允许对细长轴进行滚动控制的手动驱动输入部。这可被称为手动滚动输入部。例如，医疗器械可包括允许细长轴相对于器械柄部围绕细长轴的轴线旋转的手动驱动输入部。此手动驱动输入部可被构造成允许细长轴相对于器械柄部径向地重新取向。在一些实施方案中，手动滚动控制可允许细长轴沿两个旋转方向旋转至少90度、至少100度、至少110度、至少120度、至少130度、至少140度、至少150度、至少160度、至少170度、至少180度、至少190度、至少200度、至少210度、至少220度、至少230度、至少240度、至少250度、至少260度、至少270度、至少280度、至少290度、至少300度、至少310度、至少320度、至少330度、至少340度、至少350度、至少360度或更大。在一些实施方案中，可省略被构造用于滚动控制的手动驱动输入部，并且医师可使整个医疗器械物理地滚动(例如，使柄部和细长轴一起滚动)以手动地控制细长轴的滚动。

使用双向偏转控制和滚动控制来手动地控制医疗器械可能是直观的，并且为习惯于与仅被构造用于手动控制的医疗器械一起工作的许多医师所熟悉。

在一些实施方案中，医疗器械可包括被构造成允许进行附加双向偏转控制的附加驱动输入部。例如，第一手动驱动输入部可允许沿上方向和下方向进行双向偏转控制，并且第二手动驱动输入部可允许沿左方向和右方向进行双向偏转控制。这将允许使用两个手动驱动输入部来对细长轴进行四向偏转控制。

在一些实施方案中，机器人驱动输入部被构造成允许进行四向偏转控制。在一些实施方案中，四向偏转控制允许细长轴沿四个不同方向进行关节运动。在一些实施方案中，这些方向可以是四个正交方向，诸如上、下、左和右。在一些实施方案中，被构造用于四向偏转控制的机器人驱动输入部可包括两个机器人驱动输入部。这两个机器人驱动输入部可被构造成与器械驱动机构上的两个对应的机器人驱动输出部接合。每个机器人驱动输入部可沿两个相反方向(例如顺时针和逆时针)旋转。两个机器人驱动输入部中的第一个机器人驱动输入部沿一个方向(例如，顺时针方向)的旋转可允许沿四个方向中的一个方向(例如，上)进行关节运动。两个机器人驱动输入部中的第一个机器人驱动输入部沿相反方向(例如，逆时针方向)的旋转可允许沿四个方向中的另一个方向(例如，下)进行关节运动。两个机器人驱动输入部中的第二个机器人驱动输入部沿一个方向(例如，顺时针方向)的旋转可允许沿四个方向中的另一个方向(例如，右)进行关节运动。并且两个机器人驱动输入部中的第二个机器人驱动输入部沿相反方向(例如，逆时针方向)的旋转可允许沿四个方向中的另一个方向(例如，左)进行关节运动。因此，可使用两个机器人驱动输入部来实现四向偏转控制。在一些实施方案中，机器人驱动输入部被构造成提供其他数量的方向偏转控制，诸如双向偏转控制、三向偏转控制等。

医疗器械可包括被构造成对医疗器械的细长轴提供机器人滚动控制的附加机器人驱动输入部。例如，医疗器械可包括机器人驱动输入部，该机器人驱动输入部被构造成与器械驱动机构上的对应机器人驱动输出部接合，允许细长轴相对于器械柄部围绕细长轴的轴线旋转。此机器人驱动输入部可被构造成允许细长轴相对于器械柄部径向地重新取向。在一些实施方案中，此机器人器械驱动输入部沿第一方向(例如，顺时针)的旋转引起细长轴沿顺时针方向的旋转，并且此机器人器械驱动输入部沿第二方向(例如，逆时针)的旋转引起细长轴沿逆时针方向的旋转。在一些实施方案中，机器人滚动控制可允许细长轴沿两个旋转方向旋转至少90度、至少100度、至少110度、至少120度、至少130度、至少140度、至少150度、至少160度、至少170度、至少180度、至少190度、至少200度、至少210度、至少220度、至少230度、至少240度、至少250度、至少260度、至少270度、至少280度、至少290度、至少300度、至少310度、至少320度、至少330度、至少340度、至少350度、至少360度或更大。

在一些情况下，使用四向偏转控制和滚动控制来机器人地控制医疗器械可能是直观的，并且为习惯于与仅被构造用于机器人控制的机器人器械一起工作的许多医师所熟悉。例如，当操作控制器以控制医疗器械时，四向偏转控制可能是直观的。

如上所述，在一些实施方案中，医疗器械被构造用于手动控制和机器人控制，该手动控制允许进行手动双向偏转控制和滚动控制(滚动控制可利用被构造用于使细长轴相对于器械柄部滚动的手动驱动输入部或通过使整个医疗器械物理地滚动来手动地实现)，该机器人控制允许机器人进行四向偏转控制和滚动控制。其他类型的手动控制和机器人控制也是可能的。例如，医疗器械可被构造用于允许进行手动四向偏转控制和滚动控制的手动控制和允许进行机器人四向偏转控制和滚动控制的机器人控制。作为另一个示例，医疗器械可被构造用于允许进行手动双向偏转控制和滚动控制的手动控制和允许进行机器人双向偏转控制和滚动控制的机器人控制。

B.能够手动地和机器人地控制的医疗器械的示例性实施方案。

现将参考图21A至图25所示的实施方案来描述能够手动地和机器人地控制的医疗器械的上述和其他特征。这些实施方案以示例的方式提供，并且旨在说明本公开的原理而不限制本公开。在考虑本公开时，本领域的普通技术人员将理解，所例示的实施方案的各种修改是可能的。这些修改旨在处于本公开的范围内。

图21A至图21F示出了能够手动地和机器人地控制的医疗器械200的实施方案的各种视图。如将在下文更详细地描述，医疗器械200被构造用于手动双向偏转控制、手动滚动控制、机器人四向偏转控制和机器人滚动控制。

图21A示出了医疗器械200的透视图。如图所示，医疗器械200包括器械柄部201(或器械基部)和细长轴203。细长轴203被构造成在医疗规程期间插入患者体内。细长轴203可被构造成可关节运动和可控制，使得细长轴203可被导航和操控通过患者的解剖结构。例如，在一些实施方案中，细长轴203包括被构造成插入患者管腔诸如尿道、输尿管、胃肠道、食道、肺的气道(等)中并且引导通过这些患者管腔的细的柔性主体。如上所述，牵拉线可包括在细长轴203中或在该细长轴上以控制细长轴203的关节运动。细长轴203可在远侧端部205与近侧端部207之间延伸。远侧端部205可被构造成插入患者体内。近侧端部207可附接到器械柄部201。细长轴203可包括工作通道(未示出)，附加器械或工具可穿过该工作通道以用于递送到远侧端部205。医疗器械200可包括被构造成允许进入工作通道的工作通道入口209。

在图21B和图21C中更详细地示出了器械柄部201。图21B示出了器械柄部201的第一侧视图(例如，前视图)，并且图21C示出了器械柄部201的第二侧视图(例如，后侧视图)。器械柄部201被构造成允许对医疗器械200进行手动控制和机器人控制两者。例如，器械柄部201被构造成被物理地保持和手动地操纵以提供手动控制，并且附接到器械驱动机构(参见下文描述的图22A至图22C)以提供机器人控制。在一些实施方案中，无菌适配器可定位在器械柄部201与器械驱动机构之间以在医疗规程期间保持无菌区。

如图21A至图21C所示，器械柄部201包括外壳211。外壳211包括前面213(图21B)和后面215(图21C)。如图所示，外壳211还可成形为包括凹入部分或切口217。切口217可被构造成向器械柄部201提供人体工程学形状。例如，切口217可允许器械柄部201在手动控制期间被更容易地或更舒适地保持。另选地或另外，切口217可提供(或不会阻挡)到如将在下文参考图22A至图22C所述的器械驱动机构上的未使用的一个或多个机器人驱动输出部的通路。如图27所示，这可允许多于一个医疗器械(例如，两个医疗器械)连接到单个器械驱动机构，使得器械驱动机构可用于驱动多于一个医疗器械。然后，由于切口217而保持暴露的机器人驱动输出部可用于在规程期间控制附加器械或工具。

图21A至图21C示出了器械柄部201可包括手动驱动输入部219。在例示的实施方案中，手动驱动输入部219被构造为杆件，但是其他机械结构(诸如滑块或轮)也是可能的。如将在下文更详细地描述，手动驱动输入部219被构造成对医疗器械200提供手动双向偏转控制。在例示的实施方案中，手动驱动输入部219被构造成沿由箭头221(图21B)所示的方向来回操纵或旋转。沿第一方向移动手动驱动输入部219可引起细长轴203沿第一关节运动方向的关节运动，并且沿第二方向(与第一方向相反)移动手动驱动输入部219可引起细长轴203沿第二关节运动方向的关节运动。第一关节运动方向和第二关节运动方向可基本上相反(例如，上和下)，但是并非在所有实施方案中都需要如此。

在例示的实施方案中，器械柄部201还包括手动滚动输入部223。如图21A所示，细长轴203的远侧端部207可附接到手动滚动输入部223。在一些实施方案中，细长轴203延伸通过手动滚动输入部223并且进入外壳211中。手动滚动输入部223被构造成允许细长轴203相对于器械柄部201旋转。如图所示，手动滚动输入部223可以是可相对于外壳211旋转的绞扭器或可旋转柄部或夹持件。例如，手动滚动输入部223可沿由箭头225所示的方向旋转。在一些实施方案中，手动滚动输入部223沿顺时针方向和逆时针方向两者旋转。细长轴203可相对于手动滚动输入部223旋转地固定，使得手动滚动输入部223的旋转引起细长轴203的旋转。细长轴203的旋转可以是沿相同方向的并且可等于手动滚动输入部223的对应运动，但是并非在所有实施方案中都需要如此。

参考图21C，其示出了器械柄部201的后视图，医疗器械200包括多个机器人驱动输入部227。在例示的实施方案中，医疗器械200包括三个机器人驱动输入部227，但是在其他实施方案中可使用其他数量的机器人驱动输入部227。机器人驱动输入部227被构造成在器械柄部201附接到器械驱动机构时接合器械驱动机构上的对应机器人驱动输出部。示例性机器人驱动输出部和器械驱动机构在图15至图17(如上所述)中和图22A和图22B(如下所述)中示出。器械驱动机构的机器人驱动输出部接合机器人驱动输入部227并且将扭矩传递到该机器人驱动输入部或使该机器人驱动输入部旋转。在一些实施方案中，机器人驱动输入部227中的每个机器人驱动输入部可沿顺时针方向和逆时针方向两者旋转。在例示的实施方案中，机器人驱动输入部227被构造为沟槽状或带键凹入部，并且被构造成接合被构造为凸出键齿的机器人驱动输出部。机器人驱动输出部可由马达驱动以沿顺时针方向和逆时针方向旋转。当机器人驱动输出部与机器人驱动输入部227接合时，机器人驱动输入部将旋转运动传递至机器人驱动输入部227。在一些实施方案中，机器人驱动输出部驱动机器人驱动输入部227。在一些实施方案中，这种布置可颠倒，或者可使用其他类型和构型的机器人驱动输入部和机器人驱动输出部。

如上所述，医疗器械200的所例示实施方案被构造用于机器人四向偏转控制和机器人滚动控制。在此实施方案中，机器人驱动输入部227中的两个机器人驱动输入部可被构造用于偏转控制，并且机器人驱动输入部227中的另一个机器人驱动输入部被构造用于滚动控制。机器人驱动输入部227中的被构造用于偏转控制的两个机器人驱动输入部中的每个机器人驱动输入部可允许双向偏转控制，使得可一起实现四向偏转控制。

在例示的实施方案中，第一机器人驱动输入部227a和第二机器人驱动输入部227b各自被构造成提供双向偏转控制，使得医疗器械200能够进行四向偏转控制。例如，第一机器人驱动输入部227a沿第一旋转方向(例如，顺时针)的旋转可提供细长轴203沿第一关节运动方向的关节运动，并且该机器人驱动输入部227a沿第二旋转方向(例如，逆时针)的旋转可提供细长轴203沿第二关节运动方向的关节运动。在一些实施方案中，第一关节运动方向和第二关节运动方向可基本上相反(例如，上和下)，但是并非在所有实施方案中都需要如此。第二机器人驱动输入部227b沿第一旋转方向(例如，顺时针)的旋转可提供细长轴203沿第三关节运动方向的关节运动，并且该机器人驱动输入部227b沿第二旋转方向(例如，逆时针)的旋转可提供细长轴203沿第四关节运动方向的关节运动。在一些实施方案中，第三关节运动方向和第四关节运动方向可基本上相反(例如，左和右)，但是并非在所有实施方案中都需要如此。另外，在一些实施方案中，第一关节运动、第二关节运动、第三关节运动和第四关节运动可以是基本上正交方向。

如将在下文更详细地所述，在一些实施方案中，第一机器人驱动输入部227a的致动被构造成引起细长轴203的与手动驱动输入部的致动相同的关节运动。例如，第一机器人驱动输入部227a和手动驱动输入部219两者可被构造成引起细长轴203沿上方向和下方向的关节运动。这可能是因为，如将参考图21D至图21F所述，第一机器人驱动输入部227a和手动驱动输入部219两者可连接到器械柄部201的外壳211内的同一关节运动机构(例如，第一滑轮组229)。在一些实施方案中，由手动驱动输入部219提供的双向偏转控制与由第一机器人驱动输入部227a提供的双向偏转控制相同。

如图21A至图21C所示，医疗器械200的器械柄部201还可包括用于提供到医疗器械200的电连接和/或视觉连接的连接器231。在例示的实施方案中，连接器231被示出为用于通向塔处的连接器的脐带式缆线的应变消除件。图21C示出了后面215可包括用于取向器械柄部201并且将器械柄部紧固到器械驱动机构的一个或多个闩锁机构233。

图21D至图21F示出了器械柄部201的内部部件中的一些内部部件。图21D示出了器械柄部201的第一侧视图，其中外壳211被示出为透明的以便观察内部部件。如图所示，两个滑轮组件(即，第一滑轮组件229和第二滑轮组件235)定位在外壳211内。在此实施方案中，第一滑轮组件229和第二滑轮组件235中的每一者与细长轴的四个关节运动方向中的两个关节运动方向相关联。在一些实施方案中，每个关节运动平面(例如，上下或左右)可链接到一个滑轮组件。例如，细长轴203的上关节运动和下关节运动可与第一滑轮组件229相关联，并且细长轴203的左关节运动和右关节运动可与第二滑轮组件235相关联。

在例示的实施方案中，第一滑轮组件229可旋转地联接到第一机器人驱动输入部227a，并且第二滑轮组件235可旋转地联接到第二机器人驱动输入部227b。因此，第一机器人驱动输入部227a的旋转可引起第一滑轮组件229的对应旋转，并且第二机器人驱动输入部227b的旋转可引起第二滑轮组件229的对应旋转。如上所述，第一滑轮组件229的旋转可引起细长轴203沿上方向和下方向的关节运动，并且第二滑轮组件235的旋转可引起细长轴203沿左方向和右方向的关节运动。因此，对于一些实施方案，可利用第一机器人驱动输入部227a和第二机器人驱动输入部227b以及第一滑轮组件229和第二滑轮组件235来实现机器人四向偏转控制。另选地，四个单独的滑轮可与四个对应的机器人驱动输入部一起使用。

如图21F所示，手动偏转输入部219也可旋转地联接到第一滑轮组件229，使得手动偏转输入部219可用于旋转第一滑轮组件229。如上所述，第一滑轮组件229的旋转可引起细长轴203沿上方向和下方向的关节运动。因此，在例示的实施方案中，手动驱动输入部219和第一机器人驱动输入部227a两者各自旋转地联接到第一滑轮组件229，使得两者均可引起细长轴203例如沿上方向和下方向的关节运动。在例示的实施方案中，手动驱动输入部219被构造为刚性地附接到第一滑轮组件229的杆件。例如，如图21F所示，手动驱动输入部219的端部237附接到第一滑轮组件229的轴239。因此，手动驱动输入部219的任何运动可直接地传递至第一滑轮组件229。因此，医疗器械200被构造用于手动双向偏转控制(利用手动驱动输入部219)和四向偏转控制(利用第一机器人驱动输入部227a和第二机器人驱动输入部227b)。

在例示的实施方案中，第二滑轮组件235仅可与第二机器人驱动输入部227b进行关节运动。在一些实施方案中，第二手动驱动输入部(未示出)可旋转地联接到第二滑轮组件235，以进一步允许沿例如左方向和右方向手动地控制细长轴。

示例性第一滑轮组件229在图21E中以分解图示出。在一些实施方案中，第二滑轮组件235可以是类似的。如图所示，第一滑轮组件229包括第一滑轮241和第二滑轮243。第一滑轮241可固定地附接或以其他方式安装在第一滑轮组件229的轴239上，使得第一滑轮241和轴239一起旋转。第二滑轮243可被构造成可移除地附接到轴239。当附接时，第二滑轮243和轴239(以及第一滑轮241)全部可一起旋转。在例示的实施方案中，轴239包括被构造成与第二滑轮243上的带键部分247接合的带键部分245。带键部分245被构造成接合带键部分247以将第二滑轮243旋转地联接到轴239。在一些实施方案中，带键部分245被构造成在多个不同旋转位置(诸如第二滑轮243的旋转位置)中接合带键部分247，并且相对于第一滑轮241的旋转位置进行调整和设定。在一些实施方案中，键接合允许相对于第一滑轮例如以5度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度的旋转增量旋转调整第二滑轮243。

如图21E所示，轴239的一个端部可连接到第一机器人驱动输入部227a。因此，第一机器人驱动输入部227a的旋转可被构造成引起第一滑轮组件229的旋转，包括第一滑轮241和第二滑轮243两者的旋转。如图21F所示，轴239的相反端部也可连接到手动驱动输入部219。因此，手动驱动输入部219的旋转也可被构造成引起第一滑轮组件229的旋转，包括第一滑轮241和第二滑轮243两者的旋转。

如上所述，医疗器械200可包括用于使细长轴203进行关节运动的牵拉线。在一些实施方案中，一根牵拉线可与细长轴203的关节运动的每个方向相关联。在一些实施方案中，医疗器械200包括四根牵拉线，使得四向偏转控制是可能的。在此类情况下，例如第一牵拉线可与沿上方向的偏转相关联，第二牵拉线可与沿下方向的偏转相关联，第三牵拉线可与沿右方向的偏转相关联，并且第四牵拉线可与沿左方向的偏转相关联。牵拉线可在第一滑轮组件229和第二滑轮组件235与细长轴203的远侧端部205之间延伸。在远侧端部205处，牵拉线可连接到细长轴203的远侧端部205。

在第一滑轮组件229和第二滑轮组件235处，牵拉线中的每根牵拉线可卷绕、缠绕或以其他方式安装在两个滑轮组件的滑轮中的一个滑轮上或连接到该一个滑轮。例如，考虑如图21E所示的第一滑轮组件229，第一牵拉线(例如，与向上偏转相关联)可卷绕在第一滑轮241上，并且第二牵拉线(例如，与向下偏转相关联)可卷绕在第二滑轮243上。第一牵拉线可沿第一方向(例如，顺时针)卷绕在第一滑轮241上，并且第二牵拉线可沿相反的第二方向(例如，逆时针)卷绕在第二滑轮243上。这允许第一滑轮组件229的旋转牵拉第一牵拉线(例如，以引起向上偏转)或第二牵拉线(例如，以引起向下偏转)，这取决于第一滑轮组件229旋转的方向。第三牵拉线和第四牵拉线可类似地卷绕在第二滑轮组件235的滑轮上以用于例如左偏转控制和右偏转控制。牵拉线的这种布置的示例在图21D中示出，图21D示出了沿相反方向卷绕在第一滑轮组件229上的第一牵拉线249和第二牵拉线251以及沿相反方向卷绕在第二滑轮组件235上的第三牵拉线253和第二牵拉线255。

在一些实施方案中，牵拉线被导引至允许精细调整牵拉线张力的可调式止挡件257。通过使用带键部分245、247的键接合特征部相对于第一滑轮241选择性地旋转地定位第二滑轮243来粗略调整牵拉线张力。在一些实施方案中，另外或另选地，可使用弹簧来向每根牵拉线施加张力。在一些实施方案中，盘管(未示出)从可调式止挡件257向下延伸通过细长轴203并且到达远侧端部205。牵拉线和盘管可包括服务环(例如，额外长度)以允许细长轴203的滚动。在一些实施方案中，服务环允许细长轴沿两个旋转方向滚动至少90度、至少100度、至少110度、至少120度、至少130度、至少140度、至少150度、至少160度、至少170度、至少180度、至少190度、至少200度、至少210度、至少220度、至少230度、至少240度、至少250度、至少260度、至少270度、至少280度、至少290度、至少300度、至少310度、至少320度、至少330度、至少340度、至少350度或至少360度。在一些实施方案中，牵拉线可延伸通过编织到或以其他方式形成到细长轴203中的管腔。

如在图21D中最佳所见，在例示的实施方案中，机器人轴滚动可通过第一锥齿轮259和第二锥齿轮261来实现。第一锥齿轮259可附接到第三机器人驱动输入部227c(图21C)，使得第三机器人驱动输入部227的旋转可引起第一锥齿轮259的旋转。第二锥齿轮261可附接到细长轴203的近侧端部207，使得第二锥齿轮261的旋转可引起细长轴203相对于器械柄部201的旋转。第一锥齿轮259和第二锥齿轮261可接合以将第三机器人驱动输入部227c的旋转移动传递至细长轴203。用于将第三机器人驱动输入部227c的旋转运动传递至细长轴203的其他方法和机构也是可能的。在一些实施方案中，当细长轴203滚动时，内部部件(诸如盘管、牵拉线、电线和光纤)被允许在它们固定在近侧端部207和远侧端部205两者上时绞扭。内部部件的绞扭可在细长轴203的大部分长度上实现，从而使施加到近侧终端和远侧终端的合力/扭矩最小化。

因此，图21A至图21F中示出的医疗器械200可被构造用于手动双向偏转控制、手动滚动控制、机器人四向偏转控制和机器人滚动控制。

图22A至图22C示出了医疗器械200的附接到器械驱动机构300的实施方案的器械柄部201的视图。图22A是透视图，图22B是顶视图，并且图22C是侧视图。医疗器械200的细长轴203未在这些图中示出。器械驱动机构300可包括器械柄部201可附接到的远侧面302。在一些实施方案中，单独的适配器(诸如无菌适配器303)可定位在器械柄部201与器械驱动机构300之间。无菌适配器可在器械柄部201与器械驱动机构300之间提供无菌边界。远侧面302可包括定位在其上的机器人驱动输出部304。机器人驱动输出部304中的一个或多个机器人驱动输出部可接合器械柄部201的机器人驱动输入部227(图21C)。如图22A至图22C所示，器械柄部201的切口217可使机器人驱动输出部304中的一个或多个机器人驱动输出部暴露。因此，暴露的机器人驱动输出部304可保持可触及以连接到其他医疗器械或工具。器械驱动机构300可包括用于驱动机器人驱动输出部304的一个或多个马达，如例如图15所示。在例示的实施方案中，机器人驱动输出部304被构造为凸出键齿。器械驱动机构300的近侧端部306可被构造成附接到机器人臂或其他器械定位装置，如例如图16和图17所示。

图27示出了两个医疗器械(例如，医疗器械200和另一个工具或医疗器械700)可被构造成与单个器械驱动机构300接合并由其驱动。在例示的实施方案中，器械驱动机构300包括四个机器人驱动输出部304，但是其他数量的驱动输出部也是可能的。机器人驱动输出部304可被构造成接合两个医疗器械200、700上的对应机器人驱动输入部。例如，驱动输出部304中的一些驱动输出部可接合医疗器械200上的驱动输入部，并且驱动输出部304中的一些驱动输出部可接合医疗器械700上的驱动输入部。这可允许器械驱动机构300驱动医疗器械200、700两者。如图所示，医疗器械200、700可并排定位在器械驱动机构300上，或者第二医疗器械700可定位在第一医疗器械200的如上所述的切口217内。医疗器械200、700可以是本文所述的医疗器械或工具中的任一种医疗器械或工具。

如图27所示，机器人医疗系统可包括第一医疗器械200、第二医疗器械700和器械驱动机构300。第一医疗器械200可包括第一器械柄部或基部201和从器械基部201延伸的细长轴203。器械基部201可包括至少一个第一机器人驱动输入部(例如，一个、两个、三个、四个或更多个机器人驱动输入部)。第二医疗器械700(或其他工具)还可包括第二器械基部701和至少一个第二机器人驱动输入部(例如，一个、两个、三个、四个或更多个机器人驱动输入部)。器械驱动机构300可与第一医疗器械200的第一器械基部201和第二医疗器械700的第二器械基部701接合。至少一个第一机器人驱动输出部304可与第一医疗器械200的至少一个第一机器人驱动输入部接合并且被构造成驱动该至少一个第一机器人驱动输入部，并且至少一个第二机器人驱动输出部304可与第二医疗器械700的至少一个第二机器人驱动输入部接合并且被构造成驱动该至少一个第二机器人驱动输入部。这样，器械驱动机构300可驱动两个医疗器械300。例如，器械驱动机构300可例如引起医疗器械200、700的关节运动(如果器械是可关节运动的话)，或者执行或致动医疗器械的任何其他可机器人地控制的特征部或功能。

器械驱动机构300可定位在机器人臂上。机器人臂可被构造成移动器械驱动机构300以同时重新定位第一医疗器械200和第二医疗300器械。

在使用图27所示的系统期间，第一医疗器械200的第一器械基部201可附接到器械驱动机构300，使得器械驱动机构300的机器人驱动输出部304接合第一器械基部201的第一机器人驱动输入部。第一器械基部201可被构造成使得机器人驱动输出部304中的一个或多个机器人驱动输出部保持暴露。第二医疗器械700的第二器械基部701可附接到器械驱动机构300，使得器械驱动机构300的暴露的机器人驱动输出部304接合第二器械基部701的机器人驱动输入部。然后，系统(或系统的操作者)可利用器械驱动机构300致动第一医疗器械200和/或第二医疗器械700。

在一些实施方案中，如图22A至图22C所示，当器械柄部201附接到器械驱动机构300时，手动驱动输入部219和手动滚动输入部223保持暴露并且可触及。

在一些实施方案中，器械200可被构造成使得器械柄部201与器械驱动机构300的连接引起手动驱动输入部219的脱离接合。例如，在一些实施方案中，在将器械柄部201连接到器械驱动机构300之前，手动驱动输入部219可操作地连接到滑轮组件229，使得手动驱动输入部219可致动以引起器械200的关节运动，如上所述。在一些实施方案中，在器械柄部201连接到器械驱动机构300之后，手动驱动输入部219与滑轮组件229脱离接合，使得当器械柄部201连接到器械驱动机构300时，手动驱动输入部219不可用于使器械200进行关节运动。

在一些实施方案中，器械柄部201与器械驱动机构300的连接引起手动驱动机构的脱离接合。脱离接合可以是自动的。例如，将器械驱动机构300的机器人输出部304插入器械柄部201的机器人输入部227中可通过例如使手动驱动输入部219的端部237与滑轮组件229的轴239脱离接合(参见图21F)来引起脱离接合。在另一个实施方案中，离合器机构可定位在手动驱动输入部219与滑轮组件229和/或机器人驱动输入部227之间。将器械柄部201连接到器械驱动机构300可脱离接合离合器机构。在一些实施方案中，可包括可用户致动来使手动驱动输入部219脱离接合的用户输入。在一些实施方案中，当器械200从器械驱动机构300移除时，手动驱动输入部219可重新接合。

图23A至图23H示出了能够手动地和机器人地控制的医疗器械400的另一个实施方案的各种视图。如将在下文更详细地描述，医疗器械400被构造用于手动双向偏转控制、手动滚动控制、机器人四向偏转控制和机器人滚动控制。

图23A示出了医疗器械400的透视图。在一些方面，类似于医疗器械200，医疗器械400包括器械柄部401和细长轴403。细长轴403可在远侧端部405与近侧端部407之间延伸。远侧端部405可被构造成插入患者体内。近侧端部407可附接到器械柄部401。细长轴403可包括工作通道(例如，通过第二锥齿轮461，参见图23D)和被构造成允许进入工作通道的入口409。

在图23B和图23C中更详细地示出了器械柄部401。图23B示出了器械柄部401的第一侧视图(例如，前视图)，并且图23C示出了器械柄部401的第二部分侧视图(例如，部分后侧视图)。在一些方面，类似于医疗器械200，器械柄部401被构造成允许对医疗器械400进行手动控制和机器人控制两者。如图23A至图23C所示，器械柄部401包括外壳411。外壳411包括前面413(图23B)和后面415(图23C)。

器械柄部401可包括手动驱动输入部419。在例示的实施方案中，手动驱动输入部419被构造为滑块。手动驱动输入部419可被构造成对医疗器械400提供手动双向偏转控制，如下所述。在例示的实施方案中，手动驱动输入部419被构造成沿着外壳411沿由箭头421(图23B)所示的方向来回操纵或滑动。

在例示的实施方案中，器械柄部401还包括手动滚动输入部423。如图23A所示，细长轴403的远侧端部405可附接到手动滚动输入部423。手动滚动输入部423被构造成允许细长轴403相对于器械柄部401旋转。如图所示，手动滚动输入部423可以是可相对于外壳411旋转的绞扭器或可旋转柄部或夹持件。例如，手动滚动输入部423可沿由箭头425所示的方向旋转。

参考图23C，其示出了器械柄部401的后视图，医疗器械400包括类似于上文所述的机器人驱动输入部227的多个机器人驱动输入部427。在例示的实施方案中，医疗器械400包括三个机器人驱动输入部427，但是在其他实施方案中可使用其他数量的机器人驱动输入部427。机器人驱动输入部427被构造成在器械柄部401附接到器械驱动机构时接合器械驱动机构上的对应机器人驱动输出部。示例性机器人驱动输出部和器械驱动机构在图15至图17和图22A和图22B(如下所述)中示出。机器人驱动输入部427可接合如上所述的机器人驱动输出部以在机器人驱动输出部与机器人驱动输入部427之间传递旋转运动。在例示的实施方案中，第一机器人驱动输入部427a和第二机器人驱动输入部427b各自被构造成提供双向偏转控制，使得医疗器械400能够进行四向偏转控制，如先前所述。在一些方面，类似于医疗器械200，在一些实施方案中，第一机器人驱动输入部427a的致动被构造成引起细长轴403的与手动驱动输入部419的致动相同的关节运动。

如图23A至图23C所示，医疗器械400的器械柄部401还可包括用于提供到医疗器械400的电连接和/或视觉连接的连接器431。器械柄部401还可包括用于取向器械柄部并且将器械柄部紧固到器械驱动机构的一个或多个闩锁机构。

图23D至图23H示出了器械柄部401的内部部件中的一些内部部件。图23D和图23E分别示出了器械柄部401的第一侧视图和透视图，其中外壳411的前面被移除以便观察内部部件。如图所示，两个滑轮组件(即，第一滑轮组件429和第二滑轮组件435)定位在外壳411内。如上所述，第一滑轮组件429和第二滑轮组件435中的每一者可与细长轴403的四个关节运动方向中的两个关节运动方向相关联。例如，细长轴403的上关节运动和下关节运动可与第一滑轮组件429相关联，并且细长轴403的左关节运动和右关节运动可与第二滑轮组件435相关联。

示例性第一滑轮组件429在图23F中以分解图示出。在一些实施方案中，第二滑轮组件435可以是类似的。如图所示，第一滑轮组件429包括第一滑轮441和第二滑轮443。第二滑轮443可被构造成可移除地附接到第一滑轮441。当附接时，第二滑轮443和第一滑轮441可以一起旋转。在例示的实施方案中，第一滑轮441包括被构造成与第二滑轮443上的带键部分447接合的带键部分445。带键部分445被构造成接合带键部分447，以便以类似于先前所述的方式将第二滑轮443旋转地联接到第一滑轮441。第一滑轮组件429还可包括用于接收轴439的带键开口463，该轴可将第一滑轮组件429联接到手动驱动输入部419。

如图23F和图23H所示，第一滑轮组件429的一个端部可连接到第一机器人驱动输入部427a。因此，第一机器人驱动输入部427a的旋转可被构造成引起第一滑轮组件429的旋转，包括第一滑轮441和第二滑轮443两者的旋转。如在图23G和图23H中最佳所见，第一滑轮组件429的相反端部也可连接到手动驱动输入部419。因此，手动驱动输入部419的致动也可被构造成引起第一滑轮组件429的旋转，包括第一滑轮441和第二滑轮443两者的旋转。

如图23G和图23H所示，手动偏转输入部419可联接到第一滑轮组件429，使得手动偏转输入部419可用于引起第一滑轮组件429的旋转。因此，在例示的实施方案中，手动驱动输入部419和第一机器人驱动输入部427a两者各自联接到第一滑轮组件429，使得两者均可引起细长轴403例如沿上方向和下方向的关节运动。

在例示的实施方案中，手动驱动输入部419被构造为通过齿轮和连杆的布置附接到第一滑轮组件429的滑块，如例如图23G和图23H所示。如图所示，此布置可包括手动驱动输入部419、中间链接件465、关节运动驱动齿轮467、关节运动从动齿轮469、轴439和第一滑轮组件429。手动驱动输入部419处的扭矩输入(通过例如使手动驱动输入部419来回滑动)可通过中间链接件465、关节运动驱动齿轮467、关节运动从动齿轮469和轴439传递至第一滑轮组件429。关节运动行程和灵敏度可通过关节运动驱动齿轮467和关节运动从动齿轮469的适当尺寸来进行调整。在一些实施方案中，可包括轴轴承和密封件以隔离任何电子器件。

在例示的实施方案中，第二滑轮组件435仅可与第二机器人驱动输入部427b进行关节运动。在一些实施方案中，第二手动驱动输入部(未示出)可旋转地联接到第二滑轮组件435，以进一步允许沿例如左方向和右方向手动地控制细长轴。

医疗器械400可包括用于使细长轴403进行关节运动的牵拉线。类似于医疗器械200，牵拉线可在第一滑轮组件429和第二滑轮组件435与细长轴403的远侧端部405之间延伸。牵拉线可连接到细长轴203的远侧端部405。在第一滑轮组件429和第二滑轮组件435处，牵拉线中的每根牵拉线可沿如上所述相反方向卷绕、缠绕或以其他方式安装在两个滑轮组件的滑轮中的一个滑轮上或连接到该一个滑轮。牵拉线的这种布置的示例在图23D和图23E中示出，图23D和图23E示出了沿相反方向卷绕在第一滑轮组件429上的第一牵拉线449和第二牵拉线451以及沿相反方向卷绕在第二滑轮组件435上的第三牵拉线453和第二牵拉线455。

如前所述，在一些实施方案中，牵拉线被导引至允许精细调整牵拉线张力的可调式止挡件457。通过使用带键部分445、447的键接合特征部相对于第一滑轮441选择性地旋转地定位第二滑轮443来粗略调整牵拉线张力。在一些实施方案中，另外或另选地，可使用弹簧来向每根牵拉线施加张力。在一些实施方案中，盘管(未示出)从可调式止挡件457向下延伸通过细长轴403并且到达远侧端部405。牵拉线和盘管可包括服务环(例如，额外长度)以允许细长轴403的滚动，如上所述。

如在图23D中最佳所见，在例示的实施方案中，机器人轴滚动可通过第一锥齿轮459和第二锥齿轮461以类似于上文所述的方式来实现。因此，图23A至图23H中示出的医疗器械400可被构造用于手动双向偏转控制、手动滚动控制、机器人四向偏转控制和机器人滚动控制。

图24A至图24E示出了能够手动地和机器人地控制的医疗器械500的另一个实施方案的各种视图。如将在下文更详细地描述，医疗器械500被构造用于手动双向偏转控制和机器人四向偏转控制。在一些实施方案中，可通过手动地或机器人地滚动整个医疗器械500来实现滚动控制。

图24A示出了医疗器械500的透视图。在一些方面，类似于医疗器械200和300，医疗器械500包括器械柄部501和细长轴503。细长轴503可在远侧端部505与近侧端部507之间延伸。远侧端部505可被构造成插入患者体内。近侧端部507可附接到器械柄部501。细长轴503可包括工作通道和被构造成允许进入工作通道的入口509。

器械柄部501在图24B中更详细地示出，图24B示出了器械柄部501的详细透视图。如图24A和图24B所示，器械柄部501包括外壳511。器械柄部501可包括手动驱动输入部519。在例示的实施方案中，手动驱动输入部519被构造为杆件。手动驱动输入部519可被构造成对医疗器械500提供手动双向偏转控制。医疗器械500可包括类似于上文所述的机器人驱动输入部527的多个机器人驱动输入部527。示例性机器人驱动输出部和器械驱动机构在图15至图17和图22A和图22B(如下所述)中示出。机器人驱动输入部527可接合如上所述的机器人驱动输出部以在机器人驱动输出部与机器人驱动输入部527之间传递旋转运动。在例示的实施方案中，医疗器械500包括四个机器人驱动输入部527，但是在其他实施方案中可使用其他数量的机器人驱动输入部527。机器人驱动输入部527被构造成在器械柄部501附接到器械驱动机构时接合器械驱动机构上的对应机器人驱动输出部。在例示的实施方案中，机器人驱动输入部527中的每个机器人驱动输入部被构造成沿单个方向提供偏转控制，使得医疗器械500能够进行四向偏转控制。

医疗器械500的器械柄部501还可包括用于提供到医疗器械500的电连接和/或视觉连接的连接器531。器械柄部501还可包括用于取向器械柄部501并且将该器械柄部紧固到器械驱动机构的一个或多个闩锁机构533。

在图24C至图24E的视图中，外壳511被示出为透明的或被移除以可视化器械柄部501的内部部件中的一些内部部件。在例示的实施方案中，四向机器人关节运动经由四个滑轮541(图24D和图24E)实现。在一些实施方案中，每个滑轮541与四个正交偏转方向(例如，上、下、左和右)中的每个正交偏转方向中的一个正交偏转方向相关联。另外，每个滑轮541联接到四个机器人驱动输入部527中的一个机器人驱动输入部，使得驱动输入部527可引起滑轮541的旋转，以便引起细长轴503的关节运动。例如，如图24D和图24E所示，每个滑轮541联接到从动齿轮577，该从动齿轮与连接到机器人驱动输入部527的驱动齿轮579接合。驱动齿轮579和从动齿轮577可以是如图所示的等径伞齿轮或锥齿轮，但其他布置也是可能的。在一些实施方案中，经由接合在驱动齿轮579上的扭转弹簧581提供最小恒定牵拉线张力。扭矩经由驱动齿轮579和从动齿轮577传递至滑轮547，从而导致牵拉线张力被施加。

牵拉线549在图24D中被示出卷绕在滑轮541上。牵拉线从滑轮541延伸通过盘管573到达细长轴的远侧端部。可包括可调式止挡件557以进一步调整牵拉线张力。

如在图24D中最佳所见，牵拉线549中的两根牵拉线可接合位于滑轮541与细长轴503的远侧端部507之间的手动关节运动滑轮571。在一些实施方案中，两根牵拉线549对应于一个偏转平面(例如，上/下或左/右)。在一些实施方案中，两根牵拉线完全卷绕在手动关节运动滑轮571周围。与手动关节运动滑轮517接合的两根牵拉线可包括与手动关节运动滑轮571上的特征部接合的中间终端(例如，压接件)。手动驱动输入部519联接到手动关节运动滑轮571以引起手动偏转滑轮571的旋转，以便提供双向偏转控制。这可在柄部未连接到机器人时允许经由手动驱动输入部519进行手动关节运动。

在一些实施方案中，医疗器械500可既手动地又机器人地提供滚动控制。在一些实施方案中，手动滚动控制通过旋转整个医疗器械500(器械柄部501和细长轴503)来实现。在一些实施方案中，机器人滚动控制通过将医疗器械附接到器械驱动机构来实现，该器械驱动机构被构造成旋转整个医疗器械500(器械柄部501和细长轴503)。在一些实施方案中，可向医疗器械500施加附加滚动控制(例如，类似于上文参考医疗器械200和400所述的那些的手动滚动控制和机器人滚动控制)。

图25示出了卷绕在滑轮600上的牵拉线602的剖视图。在一些实施方案中，在牵拉线602的与滑轮600接合的部分中，可增大牵拉线602的直径以减小牵拉线602将与滑轮脱离接合的可能性。如图所示，可将收缩卷绕层或其他涂层施加到这些区域中的牵拉线602以增大直径。直径可被充分地增大，使得其大于牵拉线与外壳608之间的间隙606的空间。这样，牵拉线602可保持在滑轮600上。这可在包括非常细的牵拉线的如上所述的医疗器械中尤其有利。

在一些实施方案中，可提供被构造成附接到器械柄部以允许手动控制医疗器械的单独的手动接口。在一些实施方案中，手动接口被构造成与原本不可手动地控制的医疗器械一起工作。例如，手动接口可被构造成附接到并且致动机器人驱动输入部(其通常用于机器人控制)以允许手动控制。手动接口可包括可通过手操作的一个或多个手动驱动输入部。例如，手动接口可将适用于手操作的手动驱动输入部(例如，杆件、滑块、轮等)联接到可不易地手可操作的机器人驱动输入部(例如，键齿型旋转联接器)。当手动接口联接到器械柄部时，医师可操作手动接口上的一个或多个手动驱动输入部以手动地控制医疗器械。当手动接口从器械柄部移除时，器械柄部可附接到可机器人地控制医疗器械的器械驱动机构。医师可在期望手动控制时将手动接口附接到机器人驱动输入部，并且在期望机器人控制时移除手动接口并且将机器人驱动输入部附接到机器人使能的医疗系统的器械驱动机构。

C.用于控制能够手动地和机器人地控制的医疗器械的示例性方法。

图26是示出用于控制能够手动地和机器人地控制的医疗器械(诸如上文所述的医疗器械200、400和500)的示例性方法600的流程图。方法600还可与被构造用于手动控制和机器人控制的其他医疗器械一起使用。

方法600在框602处开始，在框602处，手动地致动医疗器械的器械柄部的手动驱动输入部以致动医疗器械内的滑轮组件，以便控制医疗器械的细长轴的关节运动。

手动地致动手动驱动输入部可包括手动地操纵手动驱动输入部以对医疗器械的细长轴提供双向偏转控制。手动地致动手动驱动输入部还可包括相对于柄部手动地旋转细长轴以对细长轴提供滚动控制。

在一些实施方案中，手动驱动输入部包括杆件、轮或滑块。

在框604处，方法600包括将器械柄部附接到器械驱动机构。将器械柄部附接到器械驱动机构可包括使机器人驱动输入部与器械驱动机构的机器人驱动输出部接合。

在一些实施方案中，当接合时，用户仍可触及手动驱动输入部使得在接合医疗器械时仍可使用手动驱动输入部。在一些实施方案中，手动驱动输入部可以是不可触及的或者可脱离接合，使得其在医疗器械与器械驱动机构接合时不可使用。

在框606处，方法600包括利用器械驱动机构机器人地致动器械柄部上的机器人驱动输入部以引起滑轮组件的关节运动，以便控制医疗器械的细长轴的关节运动。

机器人地致动机器人驱动输入部可包括机器人地操纵机器人驱动输入部以对医疗器械的细长轴提供四向偏转控制。机器人地致动机器人驱动输入部还可包括机器人地操纵机器人驱动输入部以对医疗器械的细长轴提供滚动控制。

在一些实施方案中，机器人驱动输入部包括被构造成与器械驱动机构上的至少三个机器人驱动输出部接合的至少三个机器人驱动输入部。

3.实施系统和术语。

本文所公开的实施方式提供了与能够手动地和机器人地控制的医疗器械相关的系统、方法和设备。如上所述，医疗器械可通过手动驱动输入部和机器人驱动输入部控制，从而允许既手动地又机器人地使用装置。

应当指出的是，如本文所用，术语“联接(couple)”、“联接(coupling)”、“联接(coupled)”或词语联接的其他变型形式可以指示间接连接或直接连接。例如，如果第一部件“联接”到第二部件，则第一部件可经由另一个部件间接连接到第二部件或直接连接到第二部件。

引用本文所述的特定计算机实施的过程和功能的短语可作为一个或多个指令存储在处理器可读或计算机可读的介质上。术语“计算机可读介质”是指可由计算机或处理器访问的任何可用介质。通过示例而非限制，这样的介质可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器、致密盘只读存储器(CD-ROM)或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁存储装置，或可以用于存储呈指令或数据结构的形式的期望的程序代码并且可以由计算机访问的任何其他介质。应当指出的是，计算机可读介质可为有形的和非暂态的。如本文所用，术语“代码”可以指可由计算装置或处理器执行的软件、指令、代码或数据。

本文所公开的方法包括用于实现所述方法的一个或多个步骤或动作。在不脱离权利要求的范围的情况下，方法步骤和/或动作可彼此互换。换句话讲，除非正在描述的方法的正确操作需要步骤或动作的特定顺序，否则可以在不脱离权利要求的范围的情况下修改特定步骤和/或动作的顺序和/或使用。

如本文所用，术语“多个”表示两个或更多个。例如，多个部件指示两个或更多个部件。术语“确定”涵盖多种动作，并且因此，“确定”可包括计算、运算、处理、导出、调查、查找(例如，在表格、数据库或另一种数据结构中查找)、查明等。另外，“确定”可包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等。另外，“确定”可包括解析、选择、挑选、建立等。

除非另有明确指明，否则短语“基于”并不意味着“仅基于”。换句话讲，短语“基于”描述“仅基于”和“至少基于”两者。

提供对所公开的具体实施的前述具体实施方式以使得本领域的任何技术人员能够制作或使用本发明。对这些具体实施的各种修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，并且在不脱离本发明的范围的情况下，本文所定义的一般原理可应用于其他具体实施。例如，应当理解，本领域的普通技术人员将能够采用多个对应的替代和等同的结构细节，诸如紧固、安装、联接或接合工具部件的等同方式、用于产生特定致动运动的等同机构、以及用于递送电能的等同机构。因此，本发明并非旨在限于本文所示的具体实施，而是被赋予符合本文所公开的原理和新颖特征的最广范围。

Claims (47)

1.一种医疗器械，包括：

细长轴，所述细长轴在远侧端部与近侧端部之间延伸；

第一牵拉线，所述第一牵拉线在所述细长轴上或在所述细长轴内延伸，所述第一牵拉线能够致动以控制所述细长轴的关节运动；和

器械柄部，所述器械柄部连接到所述细长轴的近侧端部，所述器械柄部构造成附接到器械驱动机构，所述器械柄部包括：

第一滑轮组件，所述第一滑轮组件定位在所述器械柄部内，其中所述第一牵拉线定位在所述第一滑轮组件上，使得所述第一滑轮组件的旋转使所述第一滑轮组件围绕第一滑轮轴的轴线旋转且致动所述第一牵拉线以引起所述细长轴的关节运动；

第一手动驱动输入部，所述第一手动驱动输入部围绕所述第一滑轮轴的轴线旋转且直接地连接到所述第一滑轮组件，使得所述第一手动驱动输入部围绕所述第一滑轮轴的轴线的手动旋转引起所述第一滑轮组件的旋转以引起所述细长轴的关节运动；和

第一机器人驱动输入部，所述第一机器人驱动输入部构造成与所述器械驱动机构的第一机器人驱动输出部接合，使得所述第一机器人驱动输出部的旋转引起所述第一滑轮组件的旋转以在不通过所述第一手动驱动输入部进行动作的情况下引起所述细长轴的关节运动。

2.根据权利要求1所述的医疗器械，其中：

所述医疗器械构造成在所述器械柄部未附接到所述器械驱动机构时通过所述第一手动驱动输入部的手动致动来手动地控制，且

所述医疗器械构造成在所述器械柄部附接到所述器械驱动机构时通过所述第一机器人驱动输入部的机器人致动来机器人地控制。

3.根据权利要求1所述的医疗器械，其中所述第一手动驱动输入部与所述第一机器人驱动输入部分开。

4.根据权利要求1所述的医疗器械，其中所述第一手动驱动输入部在所述器械柄部附接到所述器械驱动机构时是能够手动地触及的。

5.根据权利要求1所述的医疗器械，其中：

所述第一手动驱动输入部构造成对所述细长轴提供手动双向偏转控制；且

所述医疗器械构造成用于在所述器械柄部附接到所述器械驱动机构时进行四向机器人控制。

6.根据权利要求1所述的医疗器械，其中所述第一牵拉线能够致动以控制所述细长轴沿第一关节运动方向的关节运动，所述第一牵拉线沿第一卷绕方向卷绕在所述第一滑轮组件上，且所述医疗器械还包括：

第二牵拉线，所述第二牵拉线在所述细长轴上或在所述细长轴内延伸，所述第二牵拉线能够致动以控制所述细长轴沿与所述第一关节运动方向相反的第二关节运动方向的关节运动，

其中所述第二牵拉线沿与所述第一卷绕方向相反的第二卷绕方向卷绕在所述第一滑轮组件上。

7.根据权利要求6所述的医疗器械，其中所述第一滑轮组件包括：

定位在基部内的第一滑轮轴；

第一滑轮，所述第一滑轮定位在所述第一滑轮轴上，所述第一牵拉线卷绕在所述第一滑轮上；和

第二滑轮，所述第二滑轮定位在所述第一滑轮轴上，所述第二牵拉线卷绕在所述第二滑轮上。

8.根据权利要求7所述的医疗器械，其中所述第一滑轮和所述第二滑轮中的至少一者相对于所述第一滑轮轴键接，使得所述第一滑轮和所述第二滑轮中的所述至少一者能够在相对于所述第一滑轮轴的多个不同旋转位置中的任一个旋转位置处安装在所述第一滑轮轴上。

9.根据权利要求7所述的医疗器械，还包括：

第三牵拉线，所述第三牵拉线在所述细长轴上或在所述细长轴内延伸，所述第三牵拉线能够致动以控制所述细长轴沿第三关节运动方向的关节运动；

第四牵拉线，所述第四牵拉线在所述细长轴上或在所述细长轴内延伸，所述第四牵拉线能够致动以控制所述细长轴沿与所述第三关节运动方向相反的第四关节运动方向的关节运动；和

第二机器人驱动输入部，所述第二机器人驱动输入部构造成与所述器械驱动机构的第二机器人驱动输出部接合，使得所述第二机器人驱动输出部的旋转引起第二滑轮组件的旋转以控制所述细长轴沿第三方向和第四方向的关节运动。

10.根据权利要求1所述的医疗器械，其中所述第一手动驱动输入部通过齿轮传动组件联接到所述第一滑轮组件。

11.根据权利要求1所述的医疗器械，还包括手动滚动输入部，所述手动滚动输入部构造成对所述细长轴提供手动滚动控制。

12.根据权利要求1所述的医疗器械，还包括机器人滚动输入部，所述机器人滚动输入部构造成对所述细长轴提供机器人滚动控制。

13.根据权利要求1所述的医疗器械，其中所述第一牵拉线在所述细长轴内的第一盘管内延伸。

14.根据权利要求13所述的医疗器械，其中所述第一牵拉线和所述第一盘管包括服务环以允许所述细长轴的滚动。

15.根据权利要求14所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少90度。

16.根据权利要求15所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少100度。

17.根据权利要求16所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少110度。

18.根据权利要求17所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少120度。

19.根据权利要求18所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少130度。

20.根据权利要求19所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少140度。

21.根据权利要求20所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少150度。

22.根据权利要求21所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少160度。

23.根据权利要求22所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少170度。

24.根据权利要求23所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少180度。

25.根据权利要求24所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少190度。

26.根据权利要求25所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少200度。

27.根据权利要求26所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少210度。

28.根据权利要求27所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少220度。

29.根据权利要求28所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少230度。

30.根据权利要求29所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少240度。

31.根据权利要求30所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少250度。

32.根据权利要求31所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少260度。

33.根据权利要求32所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少270度。

34.根据权利要求33所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少280度。

35.根据权利要求34所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少290度。

36.根据权利要求35所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少300度。

37.根据权利要求36所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少310度。

38.根据权利要求37所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少320度。

39.根据权利要求38所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少330度。

40.根据权利要求39所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少340度。

41.根据权利要求40所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少350度。

42.根据权利要求41所述的医疗器械，其中所述服务环允许所述细长轴沿两个旋转方向滚动至少360度。

43.根据权利要求1所述的医疗器械，其中所述第一牵拉线在卷绕在所述第一滑轮组件上的区域中包括增大直径。

44.根据权利要求1所述的医疗器械，其中所述第一手动驱动输入部在所述器械柄部附接到所述器械驱动机构时脱离接合。

45.根据权利要求1所述的医疗器械，其中所述第一手动驱动输入部包括杆件、轮和滑块中的至少一者。

46.根据权利要求1所述的医疗器械，其中所述器械柄部构造成在所述器械柄部附接到所述器械驱动机构时仅覆盖所述器械驱动机构上的所述驱动输出部中的一些驱动输出部。

47.根据权利要求1所述的医疗器械，其中所述第一手动驱动输入部包括基于枢转的移动，且所述第一机器人驱动输入部包括旋转移动。