手术机器人、主操作台、调节机构及其调节部、球副结构的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械领域，特别是涉及一种手术机器人、主操作台、调节机构及其调节部、球副结构。


背景技术：

2.微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。
3.随着科技的进步，微创手术机器人技术逐渐成熟，并被广泛应用。手术机器人包括主操作台及从操作设备，从操作设备包括多个操作臂，这些操作臂包括具有图像末端器械的相机臂及具有操作末端器械的手术臂。主操作台包括显示器及手柄。医生在显示器显示的由相机臂提供的视野下操作手柄控制相机臂或手术臂运动。
4.现有技术中，操作臂的运动通常是基于显示器的坐标系呈现出来的，手柄对操作臂的运动的控制是基于另外的坐标系呈现出来的，然而该两个坐标系通常并不是统一的，这就使得医生通过手柄对操作臂的运动的控制及医生所看到的操作臂的运动在操作图像上所呈现的运动是不统一的，不利于实现直觉控制。


技术实现要素：

5.基于此，有必要提供一种易于实现直觉控制的手术机器人、主操作台、调节机构及其调节部、球副结构。
6.一方面，本实用新型提供了一种姿态调节机构，包括：第一调节部；第二调节部；及耦合部；所述第一调节部和所述第二调节部的姿态均可调，所述第一调节部和所述第二调节部通过与所述耦合部可分离的连接以可断开的耦接，在所述第一调节部和所述第二调节部断开耦接时，所述第一调节部和所述第二调节部可分别调节姿态，或者，在所述第一调节部和所述第二调节部耦接时，所述第一调节部和所述第二调节部可联动调节以通过基本一致的姿态变化确保两者始终基本保持平行。
7.可选地，所述第一调节部和所述第二调节部均至少在一个姿态自由度上可调，且至少具有一个相同可调的姿态自由度，所述第一调节部和所述第二调节部耦接时，所述第一调节部和所述第二调节部在相同可调的姿态自由度上联动调节以通过在相同可调的姿态自由度上基本一致的姿态变化确保两者始终基本保持平行。
8.可选地，所述耦合部连接于所述第一调节部和所述第二调节部时，所述耦合部与所述第一调节部和所述第二调节部之间为活动连接，以匹配所述第一调节部和所述第二调节部之间的联动调节。
9.可选地，所述第一调节部和所述第二调节部断开耦接时，所述耦合部与所述第一调节部和所述第二调节部中的至少一个分离，所述耦合部可分离的一端设置有第一连接部，所述第一调节部及/或所述第二调节部中可分离的一端设置有与所述第一连接部适配的第二连接部，所述第一连接部与所述第二连接部可拆卸地连接。
10.可选地，所述第一连接部和所述第二连接部中分别设置有磁吸部，所述姿态调节机构包括控制部，两个所述磁吸部中一个为通断电可产生或消除磁力的电磁铁、另一个为永磁铁或者磁吸材料制成的部件，所述控制部与所述电磁铁耦接，所述控制部控制所述电磁铁通电时，两个所述磁吸部磁性吸附连接，或者，所述控制部控制所述电磁铁断电时，两个所述磁吸部分离。
11.可选地，所述姿态调节机构还包括控制部和与所述控制部耦接的输送部，所述输送部在所述控制部的控制下可分离的将所述耦合部运送至所述第一调节部和所述第二调节部处并将所述耦合部可分离的安装至所述第一调节部和所述第二调节部。
12.可选地，所述控制部分别与所述第一调节部和所述第二调节部耦接，所述第一调节部和所述第二调节部可电调，所述第一调节部和所述第二调节部在所述控制部的控制下被调节成配准姿态以与所述耦合部可分离的连接。
13.可选地，所述第一调节部具有关联于所述配准姿态的第一目标姿态，所述第二调节部具有关联于所述配准姿态的第二目标姿态，所述控制部被配置成根据所述第一调节部的第一目标姿态和当前姿态的姿态偏差调节所述第一调节部从其当前姿态旋转至第一目标姿态，并根据所述第二调节部的第二目标姿态和当前姿态的姿态偏差调节所述第二调节部从其当前姿态旋转至第二目标姿态，以将所述第一调节部和所述第二调节部调节成所述配准姿态。
14.可选地，所述输送部以直线往复运动方式或旋转往复运动方式在至少两个位置之间做往复运动，一所述位置关联于所述配准状态下所述耦合部需要到达的与所述第一调节部和所述第二调节部进行安装的位置、另一所述位置关联于所述耦合部从所述第一调节部和所述第二调节部分离之后安置的位置。
15.可选地，所述输送部包括电机和凸轮机构，所述凸轮机构包括凸轮及与所述凸轮耦接的从动件，所述凸轮与所述电机通过传动组件连接，所述从动件用于输送所述耦合部。
16.可选地，所述凸轮是盘型凸轮，所述从动件抵接所述凸轮表面，通过所述凸轮周期性的转动而间歇性的在至少两个位置之间往复运动，或者，所述凸轮是移动凸轮，所述从动件抵接所述凸轮表面，所述从动件随着所述凸轮表面的曲线在至少两个位置之间往复运动。
17.可选地，所述第一调节部包括第一支撑部及设置于所述第一支撑部第一端的第一转动部，所述第二调节部包括第二支撑部及设置于所述第二支撑部第一端的第二转动部，所述第一转动部和所述第二转动部提供至少一个相同可调的姿态自由度。
18.可选地，所述第一支撑部第二端设置有第三转动部，所述第二支撑部第二端设置有第四转动部，所述第三转动部和所述第四转动部提供至少一个相同可调的姿态自由度，且与所述第一转动部和所述第二转动部提供的相同可调的姿态自由度中的至少一个相同，所述耦合部与所述第三转动部及/或所述第四转动部可分离的连接。
19.可选地，所述耦合部包括连接杆，所述连接杆第一端设置有第三转动部、第二端设置有第四转动部，所述第三转动部和所述第四转动部提供至少一个相同可调的姿态自由度，且与所述第一转动部和所述第二转动部提供的相同可调的姿态自由度中的至少一个相同，所述第三转动部和所述第四转动部与所述第一支撑部及/或所述第二支撑部可分离的连接。
20.可选地，所述第一转动部、所述第二转动部、所述第三转动部及所述第四转动部中的至少一个是一个姿态自由度可调的铰链结构；或者，所述第一转动部、所述第二转动部、所述第三转动部及所述第四转动部中的至少一个是三个姿态自由度均可调的球副结构；或者，所述第一转动部、所述第二转动部、所述第三转动部及所述第四转动部中的至少一个是多姿态自由度可调的机械臂，所述机械臂包括基座、第一连杆、第二连杆及第三连杆，所述第一连杆与所述基座通过第一关节转动连接以在第一姿态自由度上可调，所述第二连杆与所述第一连杆通过第二关节转动连接以在第二姿态自由度上可调，所述第三连杆与所述第二连杆通过第三关节转动连接以在第三姿态自由度上可调。
21.可选地，所述第一关节、所述第二关节及所述第三关节均为从动关节；或者，所述第一关节、所述第二关节及所述第三关节中的至少一个为主动关节。
22.可选地，所述第一调节部和所述第二调节通过所述耦合部耦接时，构成平行四边形四连杆结构。
23.另一方面，本实用新型还提供了一种主操作台，包括如上述任一项实施例所述的姿态调节机构，还包括：显示部，具有用于最终成像的成像部；及操作部，具有基准部和可相对所述基准部运动以产生控制末端器械运动的操作指令的输入部；在所述第一调节部和所述第二调节部在通过所述姿态调节机构中的耦合部耦接的情况下，所述成像部和所述基准部基本平行的分别耦接于所述第一调节部和所述第二调节部上，在所述第一调节部和所述第二调节部断开耦接时，所述成像部和所述基准部可借助所述第一调节部和所述第二调节部的独立调节而分别调节姿态，或者，在所述第一调节部和所述第二调节部耦接时，所述成像部和所述基准部可借助所述第一调节部和所述第二调节部的联动调节以通过基本一致的姿态变化确保两者始终基本保持平行。
24.可选地，所述显示部包括显示器，所述成像部是所述显示器的实体显示面；或者，所述显示部包括显示器和镜面组件，所述成像部是所述镜面组件形成的虚拟显示面。
25.可选地，所述镜面组件包括平面镜，所述显示器与所述平面镜之间形成有夹角，所述成像部是虚拟显示面，所述平面镜位于所述显示器和所述成像部之间，使得所述第一调节部和所述第二调节部耦接时，所述输入部可以重合于所述成像部进行直觉控制；或者，所述镜面组件包括凸透镜，所述凸透镜与所述显示器平行设置，所述成像部是虚拟显示面，所述显示器位于所述凸透镜和所述成像部之间，使得所述第一调节部和所述第二调节部耦接时，所述输入部可以重合于所述成像部进行直觉控制。
26.另一方面，本实用新型还提供了一种手术机器人，包括如上述任一项实施例所述的主操作台。
27.另一方面，本实用新型还提供了一种球副结构，包括：槽体；及球体，所述球体可活动的容置于所述槽体内；所述槽体和所述球体在通电状态下相互分离而解锁，在失电状态下相互吸附而锁紧；或者，所述槽体和所述球体在通电状态下相互吸附而锁紧，在失电状态下相互分离而解锁。
28.可选地，所述球副结构包括抱闸件，所述抱闸件具备通电状态下相互分离、失电状态下相互吸附的动摩擦片和静摩擦片，所述动摩擦片和所述静摩擦片之一设置于所述槽体、另一设置于所述球体，通电状态下，所述槽体和所述球体通过所述动摩擦片与所述静摩擦片之间的相互分离而解锁，失电状态下，所述槽体和所述球体通过所述动摩擦片与所述
静摩擦片之间的相互吸附而锁紧。
29.可选地，所述槽体和所述球体之一是通电可产生磁力的部件、另一是可被磁力吸附的部件，其中，通电可产生磁力的所述部件指所述部件本身通电可产生磁力，或者指所述部件设置有通电可产生磁力的膜层。
30.可选地，通电可产生磁力的所述部件是所述槽体，可被磁力吸附的所述部件是所述球体。
31.另一方面，本实用新型还提供了一种调节部，包括：支撑部，用于支撑附着物；及如上述任一项实施例所述的球副结构；所述球副结构中的槽体和球体之一作为固定设置的固定部、另一作为活动部，所述支撑部与所述活动部相对固定的连接，以借助所述活动部可相对所述固定部在任意姿态可调使所述支撑部在任意姿态可调，进而实现对所述附着物的姿态进行调节。
32.另一方面，本实用新型还提供了一种姿态调节机构，包括：两个如上述任一项实施例所述的调节部，分别为第一调节部和第二调节部；及控制部，与所述第一调节部和所述第二调节部中的球副机构耦接；在所述控制部对所述第一调节部及/或所述第二调节部中的球副机构的通断电控制下，所述第一调节部及/或所述第二调节部的姿态可调。
33.可选地，所述姿态调节机构还包括耦合部，所述第一调节部和所述第二调节部通过与所述耦合部可分离的连接以可断开的耦接，在所述第一调节部和所述第二调节部断开耦接时，所述第一调节部和所述第二调节部可分别调节姿态，或者，在所述第一调节部和所述第二调节部耦接时，所述第一调节部和所述第二调节部可联动调节以通过基本一致的姿态变化确保两者始终基本保持平行。
34.可选地，所述第一调节部和所述第二调节部耦接时，所述第一调节部和所述第二调节部在相同姿态自由度上联动调节以通过在相同姿态自由度上基本一致的姿态变化确保两者始终基本保持平行。
35.可选地，所述耦合部连接于所述第一调节部和所述第二调节部时，所述耦合部与所述第一调节部和所述第二调节部之间为活动连接，以匹配所述第一调节部和所述第二调节部之间的联动调节。
36.可选地，所述第一调节部和所述第二调节部断开耦接时，所述耦合部与所述第一调节部和所述第二调节部中的至少一个分离，所述耦合部可分离的一端设置有第一连接部，所述第一调节部及/或所述第二调节部中可分离的一端设置有与所述第一连接部适配的第二连接部，所述第一连接部与所述第二连接部可拆卸地连接。
37.可选地，所述第一连接部和所述第二连接部中分别设置有磁吸部，所述姿态调节机构包括控制部，两个所述磁吸部中一个为通断电可产生或消除磁力的电磁铁、另一个为永磁铁或者磁吸材料制成的部件，所述控制部与所述电磁铁耦接，所述控制部控制所述电磁铁通电时，两个所述磁吸部磁性吸附连接，或者，所述控制部控制所述电磁铁断电时，两个所述磁吸部分离。
38.本实用新型的手术机器人、主操作台、调节机构及其调节部、球副结构，具有如下有益效果：
39.通过耦合部与第一调节部和第二调节部可分离的连接以实现第一调节部和第二调节部之间可断开的耦接，在断开第一调节部和第二调节部的耦接时，可以独立地对搭载
于第一调节部的成像部和搭载于第二调节部的基准部的姿态进行调节以实现不同医生不同的操作需求，在第一调节部和第二调节部的耦接时，可以联动调节搭载于第一调节部的成像部和搭载于第二调节部的基准部的姿态并基本始终保持平行，有利于医生借助输入部执行手术操作时，实现输入部基于成像部进行直觉控制，其操作简捷且直观。
附图说明
40.图1为本实用新型手术机器人一实施例的结构示意图；
41.图2为图1所示手术机器人一实施例的局部示意图；
42.图3为手术机器人的控制方法一实施例的流程图；
43.图4为手术机器人中操作臂与动力部的结构示意图；
44.图5为本实用新型主操作台一实施例的结构示意图；
45.图6为本实用新型主操作台另一实施例的结构示意图；
46.图7为本实用新型主操作台一实施例的结构示意图；
47.图8为本实用新型主操作台另一实施例的结构示意图；
48.图9为图5所示主操作台中姿态调节机构处于耦接时的结构示意图；
49.图10为图9所示姿态调节机构处于非耦接时一实施例的结构示意图；
50.图11为图9所示姿态调节机构处于非耦接时另一实施例的结构示意图；
51.图12为对图9所示姿态调节机构中非耦接时对第一调节部和第二调节部分别调节时的结构示意图；
52.图13为对图9所示姿态调节机构中耦接时对第一调节部和第二调节部联动调节时的结构示意图；
53.图14～17分别为图5所示姿态调节机构处于非耦接时另一实施例的结构示意图；
54.图18～21分别为姿态调节机构中利用输送部将耦合部安装于第一调节部和第二调节部的过程示意图；
55.图22为姿态调节机构中输送部一实施例的结构示意图；
56.图23为姿态调节机构中输送部另一实施例的结构示意图；
57.图24为姿态调节机构中转动部一实施例的结构示意图；
58.图25为姿态调节机构中转动部另一实施例的结构示意图；
59.图26为采用图25所示转动部形成的姿态调节机构耦接时一实施例的结构示意图；
60.图27为采用图25所示转动部形成的姿态调节机构非耦接时一实施例的结构示意图。
具体实施方式
61.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本实用新型所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
62.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接
到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“耦接”另一个元件，它可以是直接耦接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本实用新型所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。本实用新型所使用的术语“远端”、“近端”作为方位词，该方位词为介入医疗器械领域惯用术语，其中“远端”表示手术过程中远离操作者的一端，“近端”表示手术过程中靠近操作者的一端。本实用新型所使用的术语“第一/第二”等表示一个部件以及一类具有共同特性的两个以上的部件。
63.除非另有定义，本实用新型所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实用新型中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本实用新型所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本实用新型中所使用的术语“各”包括一个或两个以上。
64.如图1至图2所示，其分别为本实用新型手术机器人一实施例的结构示意图，及其局部示意图。
65.手术机器人包括主操作台2及由主操作台2控制的从操作设备3。主操作台2具有操作部21及显示部22，医生通过操作操作部21向从操作设备3发送控制命令，以令从操作设备3根据医生操作操作部21的控制命令执行相应操作，并通过显示部22观察手术区域。其中，从操作设备3具有驱动臂，驱动臂具有机械臂30及可拆卸地装设于机械臂30远端的一个以上的操作臂31。机械臂30 包括依次连接的基座及连接组件，连接组件具有多个关节组件。操作臂31包括依次连接的连杆32、连接组件33及末端器械34，其中，连接组件33具有多个关节组件，通过调节操作臂31的关节组件调节末端器械34的姿态；末端器械 34具有图像末端器械34a及操作末端器械34b。图像末端器械34a用于采集视野内的图像，显示部22用于显示该图像。操作末端器械34b用于执行手术操作如剪切、缝合。本文令具有图像末端器械34a的操作臂为相机臂31a，并令具有操作末端器械34b的操作臂为手术臂31b。
66.图1展示的手术机器人为单孔手术机器人，各操作臂31通过装设于机械臂30远端的同一个穿刺器4插入至患者体内。在单孔手术机器人中，医生一般仅对操作臂31进行控制以完成基本手术操作。此时，单孔手术机器人的操作臂 31应当同时具有位置自由度(即定位自由度)和姿态自由度(即定向自由度)，以实现在一定范围内位姿的变化，例如操作臂31具有水平移动自由度x、竖直移动自由度y，自转自由度α、俯仰自由度β及偏航自由度γ，操作臂31还可以在机械臂30远端关节组件即动力机构301的驱动下实现前后移动自由度z(即进给自由度)，此外，一些实施例中，还可以为操作臂31设置冗余自由度以实现更多功能的可能性，例如，在上述可实现6自由度的前提下，额外再设置一个、两个甚至更多个自由度。例如，动力机构301具有导轨和滑动设置于导轨上的动力部，操作臂31可拆卸的装设于动力部上，一方面，动力部在导轨上的滑动提供操作臂31前后移动自由度z，另一方面，动力部为操作臂31的关节组件提供动力实现其余5个自由度(即[x,y,α,β,γ])。
[0067]
手术机器人还包括控制器。控制器可以集成于主操作台2，也可以集成于从操作设备3。当然，控制器也可以独立于主操作台2和从操作设备3，其例如可部署在本地，又例如控制器可以部署在云端。其中，控制器可以由一个以上的处理器构成。
[0068]
手术机器人还包括输入部。输入部可以集成于主操作台2。输入部也可以集成于从
操作设备3。当然，输入部也可以独立于主操作台2和从操作设备3。该输入部例如可以是鼠标、键盘、语音输入装置、触摸屏。一实施例中，采用触摸屏作为输入部，触摸屏例如可以设置于主操作台2的扶手上。
[0069]
操作臂31还包括感应关节组件的关节变量的传感器。这些传感器包括感应关节组件转动运动的角度传感器及感应关节组件线性运动的位移传感器，具体可根据关节组件的类型来配置适应的传感器。
[0070]
控制器与这些传感器耦接，并与操作部21及显示部22耦接。
[0071]
示例性的，如图3所示，操作臂31的驱动盒310抵接于动力机构301的动力部302的抵接面装设有存储单元311，相应在动力部302抵接于驱动盒310 的抵接面装设有与存储单元311配套的读取单元303，该读取单元303与控制器耦接，操作臂31装设于动力部302时，读取单元303与存储单元311通讯，读取单元303从存储单元311中读取相关信息。该存储单元311例如是存储器、电子标签。存储单元例如存储有操作臂的类型、操作臂可被配置成目标部位的部位、操作臂的运动学模型等。例如，相机臂31a的存储单元311中还额外的存储有相机参数。
[0072]
如图4所示，其为本实用新型手术机器人一实施例的结构示意图，更具体地，图4所展示的是多孔手术机器人一实施例的结构示意图。图4所示的多孔手术机器人与图1所示的单孔手术机器人之间的区别主要存在于两者的从操作设备之间的区别。图4所示的多孔手术机器人中从操作设备的驱动臂具有依次连接的机械臂110、调整臂120、操纵器130及操作臂150。调整臂120、操纵器130及操作臂150数量相同且均为两个以上，例如四个，机械臂110远端具有定向平台，调整臂120近端均连接于定向平台，操纵器130近端连接于调整臂120远端。操纵器130用于可拆卸地连接操作臂150，操纵器130具有多个关节组件。其中，每个操纵器130均具有一个动力机构，操作臂150安装于该动力机构上并由该动力机构进一步驱动。在多孔手术机器人中，不同操作臂150 通过不同的穿刺器插入患者体内，多孔手术机器人的操作臂150相较于单孔手术机器人的操作臂31而言，一般具有较少的自由度，通常，操作臂150仅具有姿态自由度(即定向自由度)，当然其姿态的变化一般也对位置产生影响，但因为影响较小某些场景下可以被忽略。操作臂150的位置的变化通常可以由操纵器130辅助实现，由于操纵器130与操作臂150联动实现位姿变化，可以将这两者认为是操纵器组件，与单孔手术机器人中操作臂31相当。
[0073]
根据配置，操作部21可以输入包括位置指令及姿态指令的位姿指令以控制驱动臂中第一部分远端位姿的变化。该第一部分远端通常指末端器械，此外，该第一部分远端还可以指与末端器械相连接的一个关节组件，末端器械位姿的变化通常与该关节组件位姿的变化是一致的。
[0074]
在图1所示的手术机器人中，驱动臂包括机械臂及操作臂，操作臂近端装设于机械臂远端，末端器械装设于操作臂远端。根据配置，第一部分可被配置成是操作臂；或者，第一部分可被配置成是机械臂和操作臂的整体。
[0075]
而相应在图4所示的手术机器人中，驱动臂包括机械臂、调整臂、操纵器及操作臂，调整臂近端装设于机械臂远端，操纵器近端装设于调整臂远端，操作臂近端装设于操纵器远端，末端器械装设于操作臂远端。根据配置，第一部分可被配置成是操作臂；或者，第一部分可被配置成是操纵器和操作臂的整体；或者，第一部分可被配置成是机械臂、调整臂、操
纵器和操作臂的整体。
[0076]
可理解的，无论是图1所示的单孔手术机器人还是图4所示的多孔手术机器人，机械臂通常用于大范围调节末端器械的位姿，操作臂用于精细调节末端器械的位姿，例如，手术前通过机械臂等摆位，手术中主要通过控制操作臂实施手术。当然，一些实施例中，也可以结合机械臂及操作臂等相应臂体结构一起协同运动实现特定功能。根据配置，末端器械中的一个以上可以被配置成受控末端器械以接受操作部的控制。
[0077]
一些实施例中，显示部22具有用于最终成像的成像部220，需要注意的是，该成像部220可以是实体存在的部件，如图5和图6所示。该成像部220 也可以是虚拟存在的部件，如图7和图8所示。该成像部220指最终提供给人观看的图像所在的实体或虚拟的部件。操作部21具有基准部210和可相对基准部210运动以产生操作指令的输入部212。主操作台2还包括姿态调节机构6，该姿态调节机构6用于耦接成像部220及基准部210，以便于利用该姿态调节机构6对成像部220及/或基准部210的姿态进行调节，以满足不同医生不同的使用需求。
[0078]
如图9至图11所示，该姿态调节机构6包括第一调节部61、第二调节部 62及耦合部63。第一调节部61和第二调节部62的姿态均可被调节，第一调节部61和第二调节部62通过与耦合部63可分离的连接实现可断开的耦接的关系。其中，耦合部63与第一调节部61和第二调节部62均连接时，第一调节部61 和第二调节部62为耦接的关系。耦合部63与第一调节部61和第二调节部62 中任意一个分离或两个均分离时，第一调节部61和第二调节部62为断开耦接的关系。其中，第一调节部61和第二调节部62断开耦接时，对第一调节部61 和第二调节部62中任意一个分离或两个的姿态进行无关联的调节，即两者可以被独立调节，如图12所示，第一调节部61的角度从图9所示的θ调节为θ1，第一调节部61的角度从图9所示的θ调节为θ2；第一调节部61和第二调节部 62耦接时，对第一调节部61和第二调节部62中任意一个的姿态的调节均关联于另一个的姿态的变化，也即第一调节部61和第二调节部62联动调节，利用第一调节部61和第二调节部62之间的联动调节以通过两者基本一致的姿态变化确保两者始终基本保持平行，如图13所示。
[0079]
为便于理解，本文中，“基本平行”或“基本保持平行”指，第一调节部 61和第二调节部62在特定的一个或多个姿态自由度上，例如在俯仰自由度上两者之间的姿态偏差小于预设值，该预设值例如可以定义为[-5
°
,5
°
]。姿态偏差为0
°
时，可以认为第一调节部61和第二调节部62绝对平行，本文允许一定姿态偏差(非0
°
)即基本平行情况的存在。
[0080]
本文所指成像部220和基准部210平行可以指定义于成像部220上的成像面和定义于基准部210上的基准面在物理空间上平行；也可以指定义于成像部220上的第一坐标系a和定义于基准部210上的第二坐标系b平行，在第一坐标系a和第二坐标系b平行时，第一坐标系a的x轴、y轴、z轴分别与第二坐标系b的x轴、y轴、z轴平行。
[0081]
有多种方式可以对第一调节部61和第二调节部62进行调节。例如，第一调节部61和第二调节部62的姿态可以被手动调节；又例如，第一调节部61 和第二调节部62的姿态可以被电动调节；又例如，第一调节部61和第二调节部62之一的姿态可以被手动调节、另一的姿态可以被电动调节；又例如，第一调节部61和第二调节部62至少其一的姿态可以被电动调节时，它也可以被手动调节。
[0082]
为便于描述成像部220及基准部210的安装状态，本文在第一调节部61 和第二调
节部62为耦接的状态下，即第一调节部61和第二调节部62基本平行的状态下对成像部220及基准部210的安装状态进行描述。一实施例中，如图5 至图8所示，成像部220和基准部210基本平行的耦接于第一调节部61和第二调节部62上。例如，成像部220耦接于第一调节部61，基准部210与成像部 220基本平行的耦接于第二调节部62。在第一调节部61和第二调节部62为耦接的状态下，由于成像部220与基准部210的安装状态已经相对固定，因此，无论怎么调节第一调节部61及/或第二调节部62，成像部220与基准部210始终能保持基本平行，进而有利于实现输入部212基于成像部220所成操作图像进行直觉控制。其中，“直觉控制”在本文中指输入部212的运动方向与由该输入部212控制的操作末端器械在成像部220所成的操作图像中的运动方向是完全一致的，当然，输入部212的运动方向与由该输入部212控制的图像末端器械的运动导致的在成像部220所成的操作图像的运动方向(即视野变化方向) 是完全一致的。因而，可以使得医生在利用输入部212控制末端器械进行手术操作时，输入部212的运动方向与通过成像部220看到的末端器械在操作图像中的运动方向或操作图像本身的运动方向是一致的，进而具有手眼一致的感觉。
[0083]
一些实施例中，第一调节部61和第二调节部62均至少在一个姿态自由度上可调，且至少具有一个相同可调的姿态自由度。以第一调节部61可以在俯仰自由度、自转自由度及偏航自由度均可调节为例，第二调节部62在俯仰自由度、自转自由度及偏航自由度中的一个或多个可调均可。其中，第一调节部61 和第二调节部62耦接时，两者在各个相同可调的姿态自由度上联动调节以通过在各个相同可调的姿态自由度上基本一致的姿态变化确保两者始终基本保持平行。
[0084]
通常，耦合部63连接于第一调节部61和第二调节部62时，耦合部63 与第一调节部61和第二调节部62之间为活动连接，以匹配第一调节部61和第二调节部62之间的联动调节。
[0085]
一些实施例中，第一调节部61和第二调节部62断开耦接时，耦合部63 与第一调节部61和第二调节部62中的一个分离，如图10、图14、图15及图 16所示。也即耦合部63与第一调节部61和第二调节部62中的一个相对固定的连接、与另一个可拆卸的连接。“相对固定”仅是相对于“可拆卸”的概念而言的另一概念，不会限制耦合部63与第一调节部61和第二调节部62之间可构成活动连接的概念。
[0086]
其中，如图16所示，耦合部63可分离的一端设置有第一连接部601，第一调节部61和第二调节部62中可分离的一个在相应位置设置有与第一连接部 601适配的第二连接部602，第一连接部601与第二连接部602可拆卸地连接。
[0087]
一些实施例中，第一调节部61和第二调节部62断开耦接时，耦合部63 与第一调节部61和第二调节部62均分离，如图11、图17所示。
[0088]
其中，耦合部63可分离的两端均设置有第一连接部601，第一调节部61 和第二调节部62相应位置均设有与第一连接部601适配的第二连接部602，第一连接部601与第二连接部602可拆卸地连接，结合图16参阅。
[0089]
在上述耦合部63无论是与第一调节部61和第二调节部62中的一个分离还是两个均分离的实施例中，第一连接部601可以与第二连接部602卡扣连接或吸附连接。
[0090]
其中，吸附连接包括磁性吸附连接或者粘性吸附连接或者真空吸附连接。一实施例中，第一连接部601和第二连接部602中分别设置有磁吸部，通过两个磁吸部实现磁性吸
附连接。例如，两个磁吸部均为永磁铁，或者其中一个为永磁铁、另一个为磁吸材料制成的部件，这些磁吸材料包括但不限于铁质、铁镍合金等材料。
[0091]
将第一连接部601和第二连接部602进行分离或者连接时，可以手动进行，也可以自动进行。
[0092]
为便于将耦合部63与第一调节部61和第二调节部62分离或连接，可以将两个磁吸部中的一个配置为电磁铁、另一个配置为永磁铁或磁吸材料制成的部件。本实用新型的姿态调节机构6还可以包括控制部，控制部与电磁铁耦接。控制部控制电磁铁通电时，电磁铁产生磁力以使两个磁吸部磁性吸附连接；控制部控制电磁铁断电时，电磁铁消除磁力以使两个磁吸部分离。通过触发通电指令对电磁铁通电即可使第一调节部61和第二调节部62耦接，以便于后续对于成像部220或基准部210姿态的联动调节；通过触发断电指令对电磁铁断电即可使第一调节部61和第二调节部62断开耦接，以便于后续对于成像部220 或基准部210姿态的独立调节。其中，第一调节部61和第二调节部62在耦接时，该控制部还可以根据第一调节部61和第二调节部62姿态的变化所导致的力矩的变化使电磁铁产生适应的、可变化(包括增大或减小)的磁力以避免第一连接部601与相应的第二连接部602脱离。当然，也可以使电磁铁产生足够大的、恒定的磁力以避免第一连接部601与相应的第二连接部602脱离。
[0093]
为便于将耦合部63与第一调节部61和第二调节部62分离或连接，结合图18至图21参阅，姿态调节机构6还可以包括输送部7，输入部212与控制部耦接。输送部7在控制部的控制下可分离的将耦合部63运送至第一调节部61 和第二调节部62处并将耦合部63可分离的安装至第一调节部61和第二调节部 62。在该实施例中，同样可以利用前述的各类型第一连接部601和第二连接部 602。进一步地，在该实施例中，第一调节部61和第二调节部62被调节成配准姿态以便于与输送部7输送过来的耦合部63对准进而可分离的连接。一实施例中，为便于实现自动调节第一调节部61和第二调节部62成配准状态的目的，后文所述的第一调节部61对应的第一转动部和第二调节部62对应的第二转动部可被配置成可电调(即主动)的转动部，并与控制部耦接，后文所述的第三转动部和第四转动部对应可被配置成不可电调(即从动)的转动部。当然，其它不需要考虑实现自动调节第一调节部61和第二调节部62成配准状态的目的的实施例中，对于后文所述的第一转动部～第四转动部是否可电调可以不作限制。配准姿态指第一调节部61和第二调节部62耦接时在某一特定姿态下的状态，示例性的，为向下俯仰30
°
时的状态，当然，也可以是其它任一个或多个姿态自由度上的某个特定姿态。其中，关联于配准姿态，第一调节部61具有第一目标姿态，第二调节部62具有第二目标姿态，该第一目标姿态和第二目标姿态通常可以是预设的。
[0094]
通常，该输送部7至少可以在两个位置之间做往复运动，这样的往复运动可以是直线往复运动或者旋转往复运动。该至少两个位置其中一个关联于配准状态下耦合部63需要到达与第一调节部61和第二调节部62进行安装的位置、另一关联于耦合部63从第一调节部61和第二调节部62分离之后安置的位置。
[0095]
例如，在直线往复运动中，输送部7可以采用多种方式实现。
[0096]
例如，输送部7可以利用直线电机实现，直线电机的动子用于输送耦合部63，该至少两个位置位于该动子的运动行程内。
[0097]
又例如，如图18所示，输送部7可以结合电机和丝杠副7实现，丝杠副 7包括丝杠71
和滑块72，丝杠71和电机通过传动组件连接，滑块72用于输送耦合部63，该至少两个位置位于该滑块72的运动行程内。
[0098]
又例如，如图22和图23所示，输送部7可以利用凸轮机构结合电机实现，凸轮机构包括凸轮及与凸轮耦接的从动件，凸轮与电机通过传动组件连接，从动件用于输送耦合部63，该至少两个位置位于该从动件的运动行程内，其中，如图22所示，该凸轮74可以是盘型凸轮，从动件72抵接凸轮72表面，通过凸轮74周期性的转动而间歇性的在至少两个位置之间往复运动；其中，如图23 所示，该凸轮74还可以是移动凸轮，从动件72抵接凸轮72表面，从动件72 随着凸轮72表面的曲线在至少两个位置之间往复运动。两种形式的凸轮机构中，从动件抵接凸轮表面的一端装设有滚轮73，以减小摩擦。从动件72在凸轮74 的顶抵作用下伸出，在弹簧的复位力作用下或者在从动件自身重力作用下收回。
[0099]
控制部与各实施例中输送部7的电机进行耦接，以通过对电机进行控制实现对耦合部63的输送。
[0100]
当然，输送部7也可以采用其它至少可以在两个位置之间做往复运动的结构实现，此处不再一一举例。
[0101]
一实施例中，第一调节部61和第二调节部62均可电调且分别与控制部耦接，该控制部还可以根据第一调节部61的第一目标姿态和当前姿态之间的姿态偏差调节第一调节部61从其当前姿态旋转至第一目标姿态，并根据第二调节部62的第二目标姿态和当前姿态之间的姿态偏差调节第二调节部62从其当前姿态旋转至第二目标姿态，以达到配准姿态，然后，控制部控制输送部7输送耦合部63并将耦合部63安装至第一调节部61和第二调节部62。同样的，在该实施例中，耦合部63具有第一连接部601，第一调节部61和第二调节部62具有第二连接部602，可以利用前文所述的卡扣连接及/或吸附连接实现三者之间可分离的装配。该第一调节部61的当前姿态和第二调节部62的当前姿态可以根据对应设置于其上的如陀螺仪、电机编码器等姿态传感器检测，这些姿态传感器通常也与控制部耦接。继续参阅图18至图21，在第一调节部61和第二调节部62非耦接时，先将第一调节部61和第二调节部62调整成配准姿态，其中，将第一调节部61从图18所示的θ1调节成图19所示的θ，并将第二调节部62 从图18所示的θ2调节成图19所示的θ；然后，控制滑块72向姿态调节机构 6伸出直至第一预定位置进而将耦合部63安装至第一调节部61和第二调节部 62；在安装完成之后，控制滑块72撤回至第二预定位置。其中，滑块72上设置有可与耦合部分离的抓取部720，该抓取部720举例同样可以是卡扣连接、吸附连接，也可以是可张合的夹爪。
[0102]
一些实施例中，继续参阅图9，第一调节部61包括第一支撑部611及设置于第一支撑部611第一端的第一转动部612，第二调节部62包括第二支撑部 621及设置于第二支撑部621第一端的第二转动部622，第一转动部612和第二转动部622提供至少一个相同可调的姿态自由度。第一支撑部611和第二支撑部621均用于支撑附着物，如在本实用新型中，用于直接或间接支撑显示部22、操作部21中的至少部分部件。
[0103]
一实施例中，继续参阅图9，第一支撑部611第二端设置有第三转动部613，第二支撑部621第二端设置有第四转动部623，第三转动部613和第四转动部623提供至少一个相同可调的姿态自由度，且与第一转动部612和第二转动部622提供的相同可调的姿态自由度中的至少一个相同，耦合部63与第三转动部613及/或第四转动部623可分离的连接。
[0104]
可替换的，耦合部63包括连接杆，第三转动部613可以设置于该连接杆第一端，第
四转动部623可以设置于该连接杆第二端，第三转动部613和第四转动部623提供至少一个相同可调的姿态自由度，且与第一转动部612和第二转动部622提供的相同可调的姿态自由度中的至少一个相同，第三转动部613 和第四转动部623与第一支撑部611及/或第二支撑部621可分离的连接。
[0105]
一些实施例中，第一转动部612、第二转动部622、第三转动部613及第四转动部623中的一个或多个是一个姿态自由度可调的结构，例如铰链结构，铰链结构包括固定设置的第一部分和与第一部分活动连接的第二部分，第二部分与姿态调节机构6中的部件连接。
[0106]
一些实施例中，第一转动部612、第二转动部622、第三转动部613及第四转动部623中的一个或多个是三个姿态自由度均可调的结构，例如球副结构 40。结合15、图16及图24参阅，其中，球副结构40包括固定设置的固定部 41和相对于固定部41活动设置的活动部42，固定部41是球状的槽体或球体，活动部42相应为球体或球状的槽体。以第一调节部61为例说明球副结构40的安装情况，第一支撑部611与活动部42连接以相较于固定部41可转动，第二调节部62及耦合部63均可以采用类似的安装方式，此处不再详述。球副结构 40作为转动部通常适合于手动进行转动，尤其适合于在任意姿态自由度进行转动。
[0107]
进一步地，球副结构40还可以包括抱闸件，控制部与具有抱闸件的球副结构40耦接，更具体的，控制部与抱闸件耦接。抱闸件包括通电状态下相互分离、失电状态下相互吸附的静摩擦片和动摩擦片。静摩擦片和动摩擦片的其中之一设置在固定部41、另一设置在活动部42。例如，静摩擦片设置在固定部41，动摩擦片设置在活动部42。例如，可以将静摩擦片设置在固定部41接触活动部一侧的表面，动摩擦片设置在活动部42接触固定部一侧的表面。通过通电分离、失电吸附的抱闸件的设计，可以通电解锁活动部以对相应对象的姿态进行调节，并在调节完后断电锁定活动部。该结构设计即使对于磁导航式的操作部21而言，也是适用的，因为只有在调节该类型操作部21的基准部210的姿态时才会触发通电以产生磁力，而这个调节过程由于不会或不允许使用输入部212来控制末端器械，因此不影响正常使用。
[0108]
当第一转动部612、第二转动部622、第三转动部613及第四转动部623 中任意一个或多个采用具有抱闸件的球副结构40时，例如，仅第一转动部612 和第二转动部622采用具有抱闸件的球副结构40时，无论第一调节部61和第二调节部62是否耦接，如果期望对第一调节部61及/或第二调节部62进行调节，控制部通过对相应具有抱闸件的球副结构40进行通电即可，如果期望不能对第一调节部61及/或第二调节部62进行调节，控制部通过对相应具有抱闸件的球副结构40进行断电即可。尤其是在第一调节部61和第二调节部62耦接时，如果不期望第一调节部61和第二调节部62联动，控制部对任意一个或多个具有抱闸件的球副结构40进行断电即可。
[0109]
一实施例中，上述的抱闸件可以被替换。例如，球副结构40中的槽体和球体之一是通电可产生磁力的部件、另一是可被磁力吸附的部件。控制部与通电可产生磁力的部件相耦接。其中，通电可产生磁力的部件指部件本身通电可产生磁力，或者指部件设置有通电可产生磁力的膜层。可被磁力吸附的部件指部件本身可被磁力吸附，或者指部件设置有可被磁力吸附的膜层。示例性的，在固定部41是槽体、活动部42是球体时，槽体是通电可产生磁力的槽体，与之相应的，球体是可被槽体通电时产生的磁力所吸附的球体例如，该球体是铁质、铁镍合金等材料制成的球体。在需要调节相应对象的姿态时，控制部控制断开通电即可
锁定活动部，而在无需调节相应对象的姿态时，控制部控制恢复通电即可解锁活动部。
[0110]
由于球副结构中的槽体和球体可以在通电时解锁或锁紧，与之相应地，在断电时锁紧或解锁，易于对支撑于与槽体和球体之一连接的支撑部上的附着物的姿态进行调节，以满足不同医生对于该附着物不同姿态的个性化需求，其中，需要调节该附着物的姿态时，控制球副结构解锁即可调节该附着物的姿态，不需要调节该附着物的姿态时，控制球副结构锁紧即可保持该附着物的姿态，简单易用。
[0111]
一些实施例中，第一转动部612、第二转动部622、第三转动部613及第四转动部623中的一个或多个是多姿态自由度可调的结构，例如机械臂50。结合图25至图27参阅，机械臂50包括基座51、第一连杆52、第二连杆53及第三连杆54，第一连杆52与基座51通过第一关节转动连接以在第一姿态自由度上可调，第二连杆53与第一连杆52通过第二关节转动连接以在第二姿态自由度上可调，第三连杆54与第二连杆53通过第三关节转动连接以在第三姿态自由度上可调。例如，第一姿态为自转，第二姿态为偏航，第三姿态为俯仰。当然，也可以进行其它组合形式，此处不再一一赘述。例如，第一关节、第二关节及第三关节均为从动关节。又例如，第一关节、第二关节及第三关节均为从动关节中的一个或多个为主动关节。本文定义的主动关节为可以由电机驱动的关节。其中，第一支撑部611可以设置于一机械臂50的第三连杆54上或者直接由第三连杆54构成；第二支撑部621可以设置于另一机械臂50的第三连杆 54上或者直接由第三连杆54构成。
[0112]
通常，第一调节部61和第二调节部62通过耦合部63耦接时，构成平行四边形四连杆结构。第一调节部61和第二调节部62可以在一个平面或者多个平面基本保持平行。
[0113]
上述在第一调节部61和第二调节部62通过耦合部63耦接时，可以不中断输入部212与末端器械之间的耦接而连续操作，也即可以一边调节成像部220 及/或基准部210的姿态，一边通过输入部212对末端器械进行控制。
[0114]
上述在第一调节部61和第二调节部62通过耦合部63断开耦接时，即独立调节成像部220及/或基准部210的姿态时，可以先中断输入部212与末端器械之间的耦接，在调节完成像部220及/或基准部210的姿态后，并在建立完成成像部220和基准部210之间的坐标转换关系后，再重新耦接输入部212与末端器械，以确保手术操作的安全性。
[0115]
一些实施例中，如图5和图6所示，显示部22仅包括显示器221。在该实施例中，成像部220是显示器221的实体显示面，也即该成像部220是实体存在的。该显示器221直接设置于第一调节部61，也即成像部220直接设置于第一调节部61。
[0116]
一些实施例中，结合图7和图8参阅，显示部22不仅包括显示器221，还包括镜面组件222。在该实施例中，成像部220并非显示器221的显示面，而是由镜面组件222所形成的显示面，通常可以认为该显示面不是实体存在、而是虚拟的，因为由镜面组件222所成的图像通常并不在相应的镜面上，例如，这无论是对于透镜，还是平面镜而言，由他们所成的有效可视的图像通常均不在镜体本身。通过对实体的显示器221及镜面组件222的具体设置，可以使成像部220与基准部210基本平行的耦接在第一调节部61。通过优化，可以使成像部220位于基准部210一侧且相对于基准部210而言更远离第一调节部61。
[0117]
例如，如图7所示，镜面组件222包括平面镜，显示器221与平面镜之间形成有夹角，成像部220是显示器221虚拟显示面，平面镜位于显示器221 和成像部220之间，可以使成像部220位于基准部210一侧且相对于基准部210 而言更远离第一调节部61，使得第一调节部
61和第二调节部62耦接时，输入部212可以重合于成像部220而不会受到基准部210及/或第二调节部62的物理阻碍进而进行直觉控制,使得医生感觉到他的手似乎就在成像部220或者说也即在成像部220上所形成的图像上操作一样真实。
[0118]
又例如，如图8所示，镜面组件222包括凸透镜，凸透镜与显示器221 平行设置，成像部220是显示器221虚拟显示面，显示器221可以位于凸透镜与成像部220之间，成像部220也可以位于凸透镜和显示器221之间。一实施例中，在使显示器221位于凸透镜与成像部220之间的情况下，进一步通过设置可以使成像部220位于基准部210一侧且相对于基准部210而言更远离第一调节部61，例如，可以将凸透镜与显示器221之间的物距设置成小于该凸透镜的1倍焦距，以使得成像面位于显示器221的同侧、且相对于显示器221而言更加远离凸透镜及相对于显示器221所显示的图像而言具有放大的图像，使得第一调节部61和第二调节部62耦接时，输入部212可以重合于成像部220而不会受到基准部210及/或第二调节部62的物理阻碍进而进行直觉控制,使得医生感觉到他的手似乎就在成像部220或者说也即在成像部220上所形成的图像上操作一样真实。
[0119]
一些实施例中，主操作台2还包括支架23，姿态调节机构6装配于该支架23上。进一步地，支架上设置有容置腔24，姿态调节机构6收容于容置腔 24内，且姿态调节机构6上耦接的操作部21的基准部210及至少显示部22的实体部分收容于容置腔24内，可以理解的，根据需要，如果显示部22的最终成像的成像部220是通过镜面组件222而形成的虚拟成像部220时，经过光路设计可以使该成像部220位于容置腔24以外，以助于实现输入部212重合于成像部220进行直觉控制。
[0120]
一实施例中，继续参阅图6，主操作台2还包括观察部240，观察部240 常可以设置于容置腔24上，观察部240提供窗口以观察成像部220所成图像，观察部240的姿态独立可调，观察部240可被手动调节或者被自动调节，观察部240设置有感应其姿态的姿态传感器如陀螺仪。控制部与该姿态传感器耦接，该控制部被配置成执行：
[0121]
步骤一，获取观察部的视线轴与成像部220之间的姿态夹角。
[0122]
该姿态夹角可以基于观察部240所设置的姿态传感器检测的姿态获得。
[0123]
步骤二，计算姿态夹角与预设姿态夹角之间的偏差。
[0124]
其中，该预设姿态夹角为85
°
～95
°
，例如90
°
。
[0125]
步骤三，判断偏差是否达到偏差阈值。
[0126]
步骤四，在偏差达到偏差阈值时，基于偏差调节观察部及/或姿态调节机构6的姿态以使观察部的视线轴与成像部220之间的姿态夹角基本与预设姿态夹角相同。
[0127]
以第一调节部61和第二调节部62为耦接时为例说明，控制部可以基于该偏差控制姿态调节机构6中任意一个可电调的转动部工作，以减小或消除该偏差以提升观察效果，此外，由于成像部220和基准部210借助于该姿态调节机构6始终保持基本平行，因而能够实现较为逼真、且可以连续不中断的直觉控制。
[0128]
上述的“可电调的转动部”指转动部可以通过电控而转动以实现姿态调节，这样的转动部例如可以采用工业机器人中机械臂的主动关节的结构和原理实现，例如也可以采用常见的电机驱动齿轮转动等结构实现，只要能够实现电控转动即可，此处不再一一举例。
[0129]
上述的“姿态”可以是实体部件或虚拟部件中某个指定的点或某个指定的面的姿态，这个指定的点或面可以自由定义。通常，姿态是对应于关联坐标轴的角度。
[0130]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0131]
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。