用于將多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的方法和系統(tǒng)的制作方法【專利摘要】醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)包括伸出入口導(dǎo)管的遠(yuǎn)端的關(guān)節(jié)式器械。在樞轉(zhuǎn)所述入口導(dǎo)管以對其和所述器械進(jìn)行重新定向之前，所述器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)。提供觸覺提示和速度限制，以在所述器械的縮回過程中協(xié)助操作員。在縮回之后，所述入口導(dǎo)管隨后可以進(jìn)行樞轉(zhuǎn)，而不用擔(dān)心所述器械會(huì)傷害患者組織。所述器械退回所述入口導(dǎo)管的串聯(lián)移動(dòng)也可以通過耦合控制模式發(fā)生，同時(shí)所述入口導(dǎo)管被固持在固定位置和定向上?！緦＠f明】用于將多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的方法和系統(tǒng)[0001]相關(guān)申請案的交叉引用[0002]本申請案是2010年5月14日提交的標(biāo)題為“具有耦合控制模式的醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)(MedicalRoboticSystemwithCoupledControlModes)”的第12/780，071號美國申請案的部分繼續(xù)申請案，該美國申請案是2007年6月13日提交的標(biāo)題為“微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)(MinimallyInvasiveSurgicalSystem)”的第11/762，200號美國申請案的部分繼續(xù)申請案，這兩個(gè)美國申請案中的每一個(gè)由引用并入本文。[0003]本申請案也是2009年11月5日提交的標(biāo)題為“針對伸出入口導(dǎo)管的遠(yuǎn)端的可關(guān)節(jié)式器械提供包括運(yùn)動(dòng)范圍限制的輔助視圖的醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)(MedicalRoboticSystemProvidinganAuxiliaryViewIncludingRangeofMotionLimitationsforArticulatableInstrumentsExtendingOutofaDistalEndofanEntryGuide)”的第12/489，566號美國申請案的部分繼續(xù)申請案，該申請案由引用并入本文。[0004]本申請案也是2009年11月5日提交的標(biāo)題為“在移入以及移出入口導(dǎo)管期間的關(guān)節(jié)式器械的控制器協(xié)助的重新配置(ControllerAssistedReconfigurationofanArticulatedInstrumentDuringMovementIntoandOutofanEntryGuide)”的第12/613,328號美國申請案的部分繼續(xù)申請案，該美國申請案是2009年8月15日提交的標(biāo)題為“具有不同工作空間情況的跨區(qū)域關(guān)節(jié)式器械的平滑控制(SmoothControlofanArticulatedInstrumentAcrossAreaswithDifferentWorkSpaceConditions)，，的第12/541，913號美國申請案的部分繼續(xù)申請案，這兩個(gè)美國申請案中的每一個(gè)由引用方式并入本文。【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0005]本發(fā)明一般涉及醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)，尤其，涉及一種用于將多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的方法和系統(tǒng)，所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械伸出所述入口導(dǎo)管?！?br>背景技術(shù)：
】[0006]例如執(zhí)行微創(chuàng)外科手術(shù)時(shí)所使用的遙操作系統(tǒng)等醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)提供優(yōu)于傳統(tǒng)開腹手術(shù)技術(shù)的許多益處，包括減少疼痛、縮短住院時(shí)間、快速恢復(fù)正?；顒?dòng)、傷疤微小、減少恢復(fù)時(shí)間以及對組織傷害較小。因此，對此類醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的需求非常強(qiáng)烈且不斷增長。[0007]此種醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例是來自美國加利福尼亞州森尼威爾的直覺外科公司(IntuitiveSurgical,Inc.)的達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)(DAVINCISurgicalSyste),其為微創(chuàng)機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)。DAVINCI?手術(shù)系統(tǒng)具有多個(gè)機(jī)械臂，所述機(jī)械臂移動(dòng)附接醫(yī)療設(shè)備，例如，圖像捕獲設(shè)備和直覺外科公司專有的ENDOWRIST?關(guān)節(jié)式手術(shù)器械，以響應(yīng)通過由手術(shù)部位的圖像捕獲設(shè)備捕獲的外科醫(yī)生觀察圖像操作的輸入設(shè)備的移動(dòng)。醫(yī)療設(shè)備中的每一個(gè)通過其自身的微創(chuàng)切口插入到患者體內(nèi)并且經(jīng)定位以在手術(shù)部位執(zhí)行醫(yī)療程序。切口圍繞患者身體安置，以使得手術(shù)器械可用來協(xié)作地執(zhí)行醫(yī)療程序并且圖像捕獲設(shè)備可以觀察所述醫(yī)療程序。[0008]然而為了執(zhí)行某一醫(yī)療程序，使用進(jìn)入患者體內(nèi)的單個(gè)孔例如，微創(chuàng)切口或人體自然孔口來執(zhí)行醫(yī)療程序是有利的。例如，入口導(dǎo)管(也稱為“導(dǎo)管”)可以首先被插入、定位且固持在入口孔中的適當(dāng)位置。器械例如關(guān)節(jié)式器械即多個(gè)關(guān)節(jié)式手術(shù)工具可用于執(zhí)行醫(yī)療程序，然后其可以被插入到入口導(dǎo)管的近端，以便伸出其遠(yuǎn)端。因此，入口導(dǎo)管提供用于多個(gè)器械的單個(gè)入口孔，同時(shí)在進(jìn)入導(dǎo)管引導(dǎo)儀器進(jìn)入工作部位時(shí)，使器械保持捆綁在一起。[0009]U.S.2009/0326318A1描述了視覺提示，所述視覺提示有助于操作員重新定位入口導(dǎo)管的定向，以使得可以將延伸出其遠(yuǎn)端的關(guān)節(jié)式器械的運(yùn)動(dòng)范圍最優(yōu)化。U.S.2011/0040305A1描述了在關(guān)節(jié)式器械移入以及移出入口導(dǎo)管期間的關(guān)節(jié)式器械的控制器協(xié)助的重新配置。U.S.2011/0201883A1描述了一種用于單端口手術(shù)系統(tǒng)中的多個(gè)器械的入口導(dǎo)管。U.S.2008/0071288A1描述了微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)管、可伸出導(dǎo)管的關(guān)節(jié)式器械以及用于控制導(dǎo)管和器械的移動(dòng)的控制器。[0010]除了最優(yōu)化關(guān)節(jié)式器械的運(yùn)動(dòng)范圍之外，有必要改變?nèi)肟趯?dǎo)管的定向并且因此改變設(shè)置在其中的關(guān)節(jié)式器械的定向，以使得所述關(guān)節(jié)式器械中的一個(gè)或更多個(gè)可以到達(dá)或者進(jìn)入患者體內(nèi)將執(zhí)行醫(yī)療程序的位置。然而當(dāng)改變?nèi)肟趯?dǎo)管的定向時(shí)，應(yīng)該注意的是，確保伸出其遠(yuǎn)端的關(guān)節(jié)式器械不會(huì)撞擊和傷害周圍組織或者患者的其他內(nèi)部組織構(gòu)造。而且，可以提供觸動(dòng)覺以在入口導(dǎo)管重新定向過程期間協(xié)助外科醫(yī)生?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0011]因此，本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)方面的一個(gè)目標(biāo)是醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)以及在其中實(shí)施的便于改變?nèi)肟趯?dǎo)管的定向的方法，關(guān)節(jié)式器械是以避免傷害患者的方式穿過所述入口導(dǎo)管可延伸的。[0012]本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)方面的另一目標(biāo)是醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)以及在其中實(shí)施的便于改變?nèi)肟趯?dǎo)管的定向的方法，關(guān)節(jié)式器械是以快速且有效的方式穿過所述入口導(dǎo)管可延伸的，所述方式將由醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的操作員執(zhí)行的步驟減到最少。[0013]本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)方面的再另一目標(biāo)是醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)以及在其中實(shí)施的方法，所述方法便于操作員控制作為重新定向入口導(dǎo)管的過程的一部分或在其他應(yīng)用中將一個(gè)或更多個(gè)關(guān)節(jié)式器械縮回入口導(dǎo)管中，在所述其他應(yīng)用中此種受控制的縮回是有用的。[0014]本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)方面的又另一目標(biāo)是醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)以及在其中實(shí)施的用于將多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回入口導(dǎo)管串聯(lián)地縮回的方法，所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械伸出所述入口導(dǎo)管。[0015]通過本發(fā)明的各個(gè)方面可實(shí)現(xiàn)這些和額外的目標(biāo)，其中簡單來說，一個(gè)方面是用于將多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的方法，所述方法包括:僅響應(yīng)于將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械以大于從初始位置的縮回距離的距離退回入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的一個(gè)或更多個(gè)命令，使得所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械能夠采取縮回配置。[0016]另一方面是用于對具有伸出入口導(dǎo)管的多個(gè)關(guān)節(jié)式器械的入口導(dǎo)管進(jìn)行重新定向的方法，所述方法包括:產(chǎn)生沿著入口導(dǎo)管的縱軸在縮回方向上以超過從初始位置的鎖止距離的距離平移地移動(dòng)入口導(dǎo)管的第一命令；響應(yīng)于第一命令，使得用于樞轉(zhuǎn)入口導(dǎo)管的接合處能夠被鎖定在適當(dāng)位置；產(chǎn)生沿著入口導(dǎo)管的縱軸在縮回方向上以大于從初始位置的縮回距離的距離平移地移動(dòng)入口導(dǎo)管的第二命令，其中所述縮回距離大于鎖止距離；響應(yīng)于第二命令，使得多個(gè)關(guān)節(jié)式器械能夠采取縮回配置并且退回入口導(dǎo)管串聯(lián)地縮回；在多個(gè)關(guān)節(jié)式器械已退回入口導(dǎo)管以某一距離縮回之后，使得用于樞轉(zhuǎn)入口導(dǎo)管的接合處能夠被解鎖，所述距離允許入口導(dǎo)管的樞轉(zhuǎn)，而不會(huì)使多個(gè)關(guān)節(jié)式器械中的任一個(gè)傷害任何患者組織；產(chǎn)生將入口導(dǎo)管樞轉(zhuǎn)到不同定向的第三命令；以及響應(yīng)于第三命令，使得用于樞轉(zhuǎn)入口導(dǎo)管的接合處能夠樞轉(zhuǎn)入口導(dǎo)管。[0017]另一方面是機(jī)器人系統(tǒng)，其包括:至少一個(gè)輸入設(shè)備；入口導(dǎo)管；多個(gè)關(guān)節(jié)式器械，所述關(guān)節(jié)式器械伸出所述入口導(dǎo)管的遠(yuǎn)端；多個(gè)器械操縱器，用于操縱所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械中的對應(yīng)者；以及處理器，所述處理器適用于:響應(yīng)于從至少一個(gè)輸入設(shè)備接收到的將多個(gè)關(guān)節(jié)式器械以大于從初始位置的縮回距離的距離退回入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的一個(gè)或更多個(gè)命令，命令多個(gè)器械操縱器操縱多個(gè)關(guān)節(jié)式器械，從而采取縮回配置。[0018]從對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的以下描述中，將明白本發(fā)明的各種方面的額外目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)，所述描述應(yīng)結(jié)合附圖進(jìn)行。【專利附圖】【附圖說明】[0019]圖1示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的示意圖。[0020]圖2和圖3分別示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中有用的床旁支撐系統(tǒng)的替代實(shí)施例。[0021]圖4示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的與醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中的入口導(dǎo)管的操縱相關(guān)聯(lián)的參考坐標(biāo)系和自由度。[0022]圖5示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的用于在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中的操縱入口導(dǎo)管的入口導(dǎo)管操縱器的部件的框圖。[0023]圖6示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中有用的外科醫(yī)生控制臺(tái)的正視圖。[0024]圖7示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中的具有關(guān)節(jié)式器械的入口導(dǎo)管的遠(yuǎn)端立體圖，其中關(guān)節(jié)式器械伸出所述入口導(dǎo)管。[0025]圖8示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中有用的入口導(dǎo)管的截面圖。[0026]圖9示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中有用的關(guān)節(jié)式器械的近段的立體圖。[0027]圖10示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中有用的與關(guān)節(jié)式器械配合并且致動(dòng)關(guān)節(jié)式器械的器械操縱器的致動(dòng)器組件的片段的立體圖。[0028]圖11示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的安裝在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中與機(jī)械臂組件耦合的平臺(tái)上的關(guān)節(jié)式器械組件的第一立體圖。[0029]圖12示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的安裝在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中與機(jī)械臂組件上耦合的平臺(tái)上的關(guān)節(jié)式器械組件的第二立體圖。[0030]圖13示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的用于控制醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的輸入設(shè)備并且選擇性地將可控制設(shè)備與所述輸入設(shè)備相關(guān)聯(lián)的部件的框圖。[0031]圖14示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中的樞轉(zhuǎn)入口導(dǎo)管的側(cè)視圖，其中關(guān)節(jié)式器械伸出所述入口導(dǎo)管的遠(yuǎn)端。[0032]圖15示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中的樞轉(zhuǎn)入口導(dǎo)管的側(cè)視圖，其中關(guān)節(jié)式器械縮回到入口導(dǎo)管中。[0033]圖16示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的用于重新定向入口導(dǎo)管的方法的流程圖，其中至少一個(gè)關(guān)節(jié)式器械設(shè)置在所述入口導(dǎo)管中。[0034]圖17示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的在具有關(guān)節(jié)式器械的耦合控制的入口導(dǎo)管模式下的醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的部件的框圖。[0035]圖18A至18C示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的在將關(guān)節(jié)式器械縮回到醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中的入口導(dǎo)管中的各個(gè)級中的入口導(dǎo)管的俯視圖。[0036]圖19示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的用于將多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的方法的流程圖。[0037]圖20示出在利用本發(fā)明的多個(gè)方面的用于退回入口導(dǎo)管移動(dòng)至少一個(gè)關(guān)節(jié)式器械的方法中可用的力與命令的位置變化的關(guān)系。[0038]圖21示出在利用本發(fā)明的多個(gè)方面的用于退回入口導(dǎo)管移動(dòng)至少一個(gè)關(guān)節(jié)式器械的方法中可用的速度與命令的位置變化的關(guān)系。[0039]圖22示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的在具有關(guān)節(jié)式器械的耦合控制的相機(jī)模式下的醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的部件的框圖。[0040]圖23示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的在具有關(guān)節(jié)式器械的耦合控制的器械跟隨模式下的醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的部件的框圖。[0041]圖24示出利用本發(fā)明的多個(gè)方面的用于將多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的替代方法的流程圖。[0042]圖25示出在利用本發(fā)明的多個(gè)方面的用于退回入口導(dǎo)管移動(dòng)至少一個(gè)關(guān)節(jié)式器械的替代方法中可用的力與命令的位置變化的關(guān)系。[0043]圖26示出在利用本發(fā)明的多個(gè)方面的用于退回入口導(dǎo)管縮回至少一個(gè)關(guān)節(jié)式器械的替代方法中可用的速度與命令的位置變化的關(guān)系?！揪唧w實(shí)施方式】[0044]圖1作為示例，其示出醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)2100的示意圖，其中器械經(jīng)由通過入口導(dǎo)管的單個(gè)入口孔插入患者體內(nèi)。系統(tǒng)的通用架構(gòu)類似于其他此類系統(tǒng)的架構(gòu)，例如，直覺外科公司的DAVINGI?手術(shù)系統(tǒng)和ZEUS?手術(shù)系統(tǒng)。三個(gè)主要部件是外科醫(yī)生控制臺(tái)2102、床旁支撐系統(tǒng)2104以及影像系統(tǒng)2106，所有部件通過所示的有線或無線連接2108互連。[0045]床旁支撐系統(tǒng)2104包括落地安裝型結(jié)構(gòu)2110，或可替代地由交替線示出的頂置式結(jié)構(gòu)2112。所述床旁支撐系統(tǒng)還包括設(shè)置臂組件2114、入口導(dǎo)管操縱器(EMG)2116、平臺(tái)2118、入口導(dǎo)管(EG)2000，以及一個(gè)或更多個(gè)器械組件2500。結(jié)構(gòu)2110可以是可移動(dòng)的或固定的(例如，固定到地板、天花板或操作臺(tái)等的其他設(shè)備)。在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置臂組件2114包括兩個(gè)示例性無源旋轉(zhuǎn)設(shè)置接合處2114a、2114b，這在釋放耦合鏈環(huán)的制動(dòng)器時(shí)允許耦合鏈環(huán)的手動(dòng)定位。臂組件2114與結(jié)構(gòu)2110之間的無源柱狀設(shè)置接合處(未示出)可以用于允許較大的豎直調(diào)節(jié)。[0046]入口導(dǎo)管2000耦合到平臺(tái)2118上，進(jìn)而耦合到入口導(dǎo)管操縱器2116上，以使得入口導(dǎo)管操縱器2116可以樞轉(zhuǎn)平臺(tái)2118，進(jìn)而使得入口導(dǎo)管2000能夠圍繞遠(yuǎn)程中心(RC)點(diǎn)樞轉(zhuǎn)。如圖4中所示的入口導(dǎo)管2000的透視圖，入口導(dǎo)管2000的形狀通常為圓柱形并且具有沿著其長度在中心延伸的縱軸X’。RC點(diǎn)用作具有所示出的X、Y和Z軸的固定參考坐標(biāo)系以及具有所示出的X’、Y’和Ζ’軸的入口導(dǎo)管參考坐標(biāo)系兩者的原點(diǎn)。當(dāng)系統(tǒng)2100處于“入口導(dǎo)管”模式下時(shí)，響應(yīng)于命令圍繞Z軸(該軸保持固定在空間中)在RC點(diǎn)處以偏航角Ψ的此種樞轉(zhuǎn)的一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的輸入設(shè)備的移動(dòng)，入口導(dǎo)管操縱器2116樞轉(zhuǎn)入口導(dǎo)管2000。此外，響應(yīng)于命令圍繞Y’軸(該軸與入口導(dǎo)管2000的縱軸X’正交)以俯仰角Θ的此種樞轉(zhuǎn)的一個(gè)或更多個(gè)輸入設(shè)備的移動(dòng)，入口導(dǎo)管操縱器2116樞轉(zhuǎn)入口導(dǎo)管2000;響應(yīng)于命令圍繞其縱軸X’以橫滾角Φ的此種旋轉(zhuǎn)的一個(gè)或更多個(gè)輸入設(shè)備的移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)入口導(dǎo)管2000;以及任選地，響應(yīng)于命令沿著其縱軸X’在插入/縮回或輸入/輸出“I/O”方向上的此種移動(dòng)的一個(gè)或更多個(gè)輸入設(shè)備的移動(dòng)，線性地移動(dòng)入口導(dǎo)管2000。注意，與固定在空間中的Z軸不同，X’和Y’軸與入口導(dǎo)管2000—起移動(dòng)。[0047]入口導(dǎo)管操縱器2116包括示例性有源(即，可致動(dòng)的)偏航接合處2116a和有源俯仰接合處2116b。接合處2116c和2116d用作平行機(jī)制，以使得在使用設(shè)置臂組件2114執(zhí)行醫(yī)療程序之前，通過平臺(tái)2118固持的入口導(dǎo)管2000可以圍繞定位在入口端2120處的RC點(diǎn)例如，患者1222的肚臍以偏航和俯仰方式樞轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，有源柱狀接合處2124可以用于插入并且縮回入口導(dǎo)管2000。一個(gè)或更多個(gè)器械組件2500例如，用于手術(shù)器械和內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)的組件獨(dú)立地安裝到平臺(tái)2118上，以便其設(shè)置在入口導(dǎo)管2000內(nèi)并且穿過所述入口導(dǎo)管是可延伸的。[0048]因此，當(dāng)患者2122位于可移動(dòng)工作臺(tái)2126上的多個(gè)位置中時(shí)，設(shè)置臂組件2114用于將入口導(dǎo)管2000定位在患者2122的入口端2120中。在設(shè)置入口導(dǎo)管2000之后，器械組件2500安裝在平臺(tái)2118上，以使得它們的關(guān)節(jié)式器械延伸到入口導(dǎo)管2000中。隨后，入口導(dǎo)管操縱器2116可以用于圍繞RC點(diǎn)以俯仰和偏航方式樞轉(zhuǎn)入口導(dǎo)管2000以及設(shè)置在其中的關(guān)節(jié)式器械。然而，通過入口導(dǎo)管操縱器2116進(jìn)行的入口導(dǎo)管2000的旋轉(zhuǎn)和/或入口導(dǎo)管2000的插入/縮回未必會(huì)引起設(shè)置在其中的關(guān)節(jié)式器械的對應(yīng)移動(dòng)。[0049]如圖5所示，入口導(dǎo)管操縱器(EGM)2116具有:四個(gè)致動(dòng)器501-504，用于致動(dòng)入口導(dǎo)管2000的四個(gè)自由度移動(dòng)(即，偏航角Ψ、俯仰角Θ、橫滾角Φ以及輸入/輸出I/O);以及用于實(shí)施致動(dòng)器的四個(gè)對應(yīng)組件511-514。EGM偏航組件511包括偏航旋轉(zhuǎn)接合處2116a以及一個(gè)或更多個(gè)鏈環(huán)，所述鏈環(huán)通過入口導(dǎo)管操縱器2116的其他部分將組件耦合到平臺(tái)2118上，以使得當(dāng)EGM偏航致動(dòng)器501(例如，電動(dòng)機(jī))致動(dòng)(例如，旋轉(zhuǎn))偏航旋轉(zhuǎn)接合處時(shí)，入口導(dǎo)管2000圍繞固定的Z軸在RC點(diǎn)處以偏航角Ψ旋轉(zhuǎn)。EGM俯仰組件512包括俯仰旋轉(zhuǎn)接合處2116b以及一個(gè)或更多個(gè)鏈環(huán)，所述鏈環(huán)通過入口導(dǎo)管操縱器2116的其他部分將組件耦合到平臺(tái)2118上，以使得當(dāng)EGM俯仰致動(dòng)器502(例如，電動(dòng)機(jī))致動(dòng)(例如，旋轉(zhuǎn))俯仰旋轉(zhuǎn)接合處時(shí)，入口導(dǎo)管2000圍繞固定的Y’軸在RC點(diǎn)處以俯仰角Θ旋轉(zhuǎn)。EGM橫滾組件513包括齒輪組件，所述齒輪組件將入口導(dǎo)管2000耦合到EGM橫滾致動(dòng)器503上，以使得當(dāng)EGM橫滾致動(dòng)器503(例如，電動(dòng)機(jī))致動(dòng)(例如，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn))時(shí)，入口導(dǎo)管2000圍繞其縱軸X’旋轉(zhuǎn)以作為響應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，EGMI/O組件514包括柱狀接合處，所述柱狀接合處耦合到EGMI/O致動(dòng)器504上，以使得當(dāng)EGMI/O致動(dòng)器504(例如，電動(dòng)機(jī))致動(dòng)(例如，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn))時(shí)，旋轉(zhuǎn)動(dòng)作沿著其縱軸X’被傳遞到入口導(dǎo)管2000的線性位移上。在另一實(shí)施例中，響應(yīng)于EGI/O命令，設(shè)置在入口導(dǎo)管2000中的所有關(guān)節(jié)式器械在插入/縮回方向上移動(dòng)，而不是在插入/縮回方向上移動(dòng)入口導(dǎo)管2000。[0050]圖2和圖3作為示例，其示出床旁支撐系統(tǒng)2104的替代實(shí)施例。支撐件2150是固定的(例如，落地安裝型或頂置式)。鏈環(huán)2152在無源旋轉(zhuǎn)設(shè)置接合處2154耦合到支撐件2150上。如圖所示，接合處2154的旋轉(zhuǎn)軸與RC點(diǎn)2156對齊，RC點(diǎn)通常是入口導(dǎo)管(未示出)進(jìn)入患者體內(nèi)(例如，在用于腹部手術(shù)的肚臍處)的位置。鏈環(huán)2158在旋轉(zhuǎn)接合處2160耦合到鏈環(huán)2152上。鏈環(huán)2162在旋轉(zhuǎn)接合處2164耦合到鏈環(huán)2158上。鏈環(huán)2166在旋轉(zhuǎn)接合處2168耦合到鏈環(huán)2162上。入口導(dǎo)管通過鏈環(huán)2166的末端2166a安裝到側(cè)面。平臺(tái)2170通過柱狀接合處2172和旋轉(zhuǎn)接合處2174支撐且耦合到鏈環(huán)2166上。隨著柱狀接合處2172沿著鏈環(huán)2166滑動(dòng)，所述柱狀接合處插入且縮回入口導(dǎo)管。接合處2174包括固持“C”形環(huán)狀懸臂的軸承組件。由于“C”環(huán)穿過軸承滑動(dòng)，因此其圍繞在“C”內(nèi)部的中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，由此橫滾入口導(dǎo)管。“C”中的開口允許入口導(dǎo)管進(jìn)行安裝或交換，而不會(huì)移動(dòng)上覆的操縱器。平臺(tái)2170支持用于手術(shù)器械和成像系統(tǒng)的多個(gè)器械操縱器2176，如下所述。[0051]這些示例性機(jī)械臂組件(即，設(shè)置臂組件和入口導(dǎo)管操縱器)用于，例如，包括剛性入口導(dǎo)管的器械組件并且經(jīng)操作以關(guān)于遠(yuǎn)程中心(RC)點(diǎn)移動(dòng)。如果不需要圍繞遠(yuǎn)程中心的運(yùn)動(dòng)，那么機(jī)械臂組件中的某些設(shè)置以及有源接合處可以被省略。應(yīng)理解，設(shè)置以及操縱器臂可以包括鏈環(huán)、無源和有源接合處(可以提供多余的D0F)的各種組合，以實(shí)現(xiàn)手術(shù)所需的多種姿勢。[0052]再次參考圖1，例如，對于手術(shù)部位的所捕獲內(nèi)窺鏡成像數(shù)據(jù)和/或來自患者外部的其他成像系統(tǒng)的手術(shù)前或?qū)崟r(shí)圖像數(shù)據(jù)，影像系統(tǒng)2106執(zhí)行圖像處理功能。影像系統(tǒng)2106將處理后的圖像數(shù)據(jù)(例如，手術(shù)部位的圖像，以及相關(guān)控制和患者信息)輸出到外科醫(yī)生控制臺(tái)2102處的外科醫(yī)生。在一些方面，處理后的圖像數(shù)據(jù)被輸出到對其他操作室人員可見的可選外部監(jiān)視器，或者遠(yuǎn)離操作室的一個(gè)或更多個(gè)位置(例如，在另一位置的外科醫(yī)生可以監(jiān)視視頻；直播視頻可以用于培訓(xùn)；等等)。[0053]圖6作為示例，其示出外科醫(yī)生控制臺(tái)2102的正視圖，外科醫(yī)生或其他用戶操作所述外科醫(yī)生控制臺(tái)，用于控制控制系統(tǒng)2100的入口導(dǎo)管以及關(guān)節(jié)式器械的移動(dòng)。外科醫(yī)生控制臺(tái)2102具有左輸入設(shè)備41和右輸入設(shè)備42，用戶可以分別用其左手和右手握緊左輸入設(shè)備和右輸入設(shè)備，以優(yōu)選地以六自由度操縱相關(guān)聯(lián)的設(shè)備，例如，入口導(dǎo)管和關(guān)節(jié)式器械。具有腳趾和腳后跟控制件的腳踏板44提供于外科醫(yī)生控制臺(tái)2102上，以使得用戶可以控制與腳踏板相關(guān)聯(lián)的設(shè)備的移動(dòng)和/或致動(dòng)。處理器43提供于外科手術(shù)控制臺(tái)2102中，用于控制和其他目的。盡管被示為位于外科醫(yī)生控制臺(tái)2102的底座中的單個(gè)處理器，但是處理器43可以被實(shí)施為分布在外科醫(yī)生控制臺(tái)2102中以及醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)2100的其他部分中的多個(gè)協(xié)作的處理器。立體鏡45也提供于外科醫(yī)生控制臺(tái)2102中，以使得用戶可以從由關(guān)節(jié)式相機(jī)器械的立體相機(jī)捕獲的圖像中以立體視覺觀察工作部位。左目鏡46和右目鏡47提供于立體鏡45中，以使得用戶可以分別利用用戶的左眼和右眼觀察觀察器45內(nèi)部的左2D顯示屏和右2D顯示屏。[0054]外科醫(yī)生控制臺(tái)2102通常與患者2122位于同一房間內(nèi)，以使得外科醫(yī)生可以直接監(jiān)視程序，如果有需要親自上場并且能夠直接與手術(shù)室中的任何助手交談，而不需要通過電話或其他通信媒體。然而，應(yīng)理解，外科醫(yī)生也可以位于不同房間中、完全不同的建筑物中，或者允許遠(yuǎn)程手術(shù)程序的遠(yuǎn)離患者的其他位置中。[0055]如圖7所示，入口導(dǎo)管2000具有關(guān)節(jié)式器械，例如，關(guān)節(jié)式手術(shù)工具器械231、241以及伸出入口導(dǎo)管的遠(yuǎn)端的關(guān)節(jié)式立體相機(jī)器械211(或其他圖像捕獲設(shè)備器械)。相機(jī)器械211具有一對立體圖像捕獲設(shè)備311、312以及容納在其頂端的光纜313(在其近端耦合到光源上)。手術(shù)工具231、241具有末端執(zhí)行器331、341。盡管僅示出兩個(gè)工具231、241，但是入口導(dǎo)管2000可以按要求引導(dǎo)額外工具，用于在患者中的工作部位處執(zhí)行醫(yī)療程序。例如，如圖8所示，通道351可用于穿過入口導(dǎo)管2000延伸另一關(guān)節(jié)式手術(shù)工具并且穿過其遠(yuǎn)端伸出。通道431、441和321分別由關(guān)節(jié)式手術(shù)工具器械231、241以及關(guān)節(jié)式相機(jī)器械211使用。在工具跟隨模式下，手術(shù)工具231、241中的每一個(gè)與輸入設(shè)備41、42中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)。外科醫(yī)生通過操縱輸入設(shè)備41、42執(zhí)行醫(yī)療程序，以使得控制器43引起它們分別相關(guān)聯(lián)的手術(shù)工具231、241的對應(yīng)移動(dòng)，同時(shí)由于工作部位的圖像由關(guān)節(jié)式相機(jī)器械211捕獲，外科醫(yī)生在工作臺(tái)立體鏡45上以3D形式觀察工作部位。[0056]優(yōu)選地，輸入設(shè)備41、42將配備有至少與它們的相關(guān)聯(lián)的工具231、241相同的自由度，以向外科醫(yī)生提供輸入設(shè)備41、42與工具231、241—體化的遠(yuǎn)程呈現(xiàn)或感性認(rèn)識，以使得外科醫(yī)生具有直接控制工具231、241的強(qiáng)烈意識。為此，立體鏡45也位于所示的外科醫(yī)生的手附近，以使得立體鏡將顯示投影圖像，所述投影圖像經(jīng)定向以使得外科醫(yī)生感覺其實(shí)際上直接俯視工作部位并且工具231、241的圖像呈現(xiàn)為實(shí)質(zhì)上位于外科醫(yī)生的手所處的位置。[0057]此外，立體鏡45上的實(shí)時(shí)圖像優(yōu)選地被投射到立體圖像中，以使得外科醫(yī)生可以通過他們的對應(yīng)輸入設(shè)備41、42操縱工具231、241的末端執(zhí)行器331、341，就像實(shí)質(zhì)上真正在場觀察工作部位一樣。通過真正在場，這意味著圖像的呈現(xiàn)是模仿操作員視點(diǎn)的真實(shí)立體圖像，所述操作員物理地操縱末端執(zhí)行器331、341。因此，處理器43將末端執(zhí)行器331、341的坐標(biāo)變換到感覺到的位置，以使得在立體鏡45上示出的立體圖像是在外科醫(yī)生直接位于末端執(zhí)行器331、341后方的情況下，外科醫(yī)生能夠看到的圖像。[0058]處理器43在系統(tǒng)2100中執(zhí)行各種功能。處理器執(zhí)行的一個(gè)重要功能是經(jīng)由通信構(gòu)件2108通過控制信號將轉(zhuǎn)化并且傳遞輸入設(shè)備41、42的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，以在它們相關(guān)聯(lián)的操縱器中致動(dòng)致動(dòng)器，以使得外科醫(yī)生可以有效地操縱設(shè)備，例如，工具器械231、241、相機(jī)器械211以及入口導(dǎo)管2000。另一功能是將執(zhí)行各種方法并且實(shí)施各種控制器以及本文中描述的耦合邏輯。[0059]盡管描述為處理器，但是應(yīng)了解，處理器43可以由硬件、軟件和固件的任何組合實(shí)施。而且，本文中所述的功能可以由一個(gè)單元執(zhí)行或者在不同部件之間進(jìn)行劃分，其中每一個(gè)進(jìn)而可以由硬件、軟件和固件的任何組合實(shí)施。此外，盡管被示為控制臺(tái)2102的一部分或與控制臺(tái)2102物理相鄰，但是處理器43還可以包括分布在整個(gè)系統(tǒng)中的多個(gè)子單元。[0060]對于例如本文中所述的醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的各個(gè)方面的構(gòu)造和操作的額外細(xì)節(jié)參見，例如，U.S.6,493,608“微創(chuàng)手術(shù)設(shè)備的控制系統(tǒng)的各個(gè)方面(AspectsofaControlSystemofaMinimallyInvasiveSurgicalApparatus)，，;U.S.6，671，581“微創(chuàng)手術(shù)設(shè)備中的引用相機(jī)的控制(CameraReferencedControlinaMinimallyInvasiveSurgicalApparatus)”；以及U.S.2008/0071288A1“微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)管(MinimallyInvasiveSurgeryGuideTube)”，這些申請案中的每一個(gè)由引用并入本文中。[0061]現(xiàn)在參考圖9至圖12描述利用插入到入口導(dǎo)管2000中的器械組件2500的工作端將器械組件2500安裝到平臺(tái)2118上。如圖9所示，關(guān)節(jié)式器械2402包括耦合到器械主體管2406的近端上的傳輸機(jī)制2404。為清晰起見，主體管2406的遠(yuǎn)端2408處的部件被省略并且可以包括如圖7所示的可致動(dòng)接合處以及工作端。在所示的示例性實(shí)施例中，傳輸機(jī)制2404包括六個(gè)接口盤2410。盤2410中的每一個(gè)可以與關(guān)節(jié)式器械2402的自由度(DOF)相關(guān)聯(lián)。例如，一個(gè)盤可以與器械主體橫滾DOF相關(guān)聯(lián)，并且第二盤可以與末端執(zhí)行器夾持DOF相關(guān)聯(lián)。如圖所示，出于緊湊的目的，一個(gè)實(shí)例中，盤被布置在六角形柵格中，在這種情況下，六個(gè)盤呈三角形形狀?？梢允褂闷渌窬W(wǎng)型或更多個(gè)任意布置。傳輸機(jī)制2404內(nèi)部的機(jī)械部件(例如，齒輪、杠桿、平衡環(huán)、纜線等)將盤2410上的橫滾力矩傳輸?shù)剑?，主體管2406(用于橫滾)以及耦合到遠(yuǎn)端機(jī)制上的部件?？刂七h(yuǎn)端DOF的纜線和/或纜線和海波管組合穿過主體管2406延伸。在一個(gè)實(shí)例中，主體管直徑約7mm，并且在另一實(shí)例中，主體管直徑約5_。當(dāng)與相關(guān)聯(lián)的致動(dòng)器盤配合時(shí)，偏心地間隔開的凸起栓2412提供適當(dāng)?shù)谋P2410定向。一個(gè)或更多個(gè)電子接口連接器2414在器械2402與其相關(guān)聯(lián)的致動(dòng)器機(jī)制之間提供電子接口。電子接口還可以包括用于，例如，電灸末端執(zhí)行器的電源?？商娲兀朔N電源連接可以位于器械2402上的其他位置(例如，位于傳輸機(jī)制2404的外殼上)。可以包括用于，例如，光纖激光器、光纖遠(yuǎn)端彎曲或力傳感器、沖洗、吸入等的其他連接器。如圖所示，傳輸機(jī)制2404的外殼大體上為楔形或餅形，以允許所述外殼緊密定位到類似外殼，如下文所說明。[0062]圖10是與手術(shù)器械2402中的部件配合且致動(dòng)所述部件的致動(dòng)器組件2420(本文中也稱為器械“操縱器”)的一部分的立體圖。致動(dòng)器盤2422經(jīng)布置以與接口盤2410配合。盤2422中的孔2424經(jīng)對齊以僅在單個(gè)360度的方向上接收栓2412。每個(gè)盤2422通過相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)伺服電動(dòng)機(jī)致動(dòng)器2426轉(zhuǎn)動(dòng)，所述伺服電動(dòng)機(jī)致動(dòng)器接收來自其相應(yīng)控制器的伺服控制輸入，如下文所描述。經(jīng)定形以對應(yīng)于器械2402的傳輸機(jī)制外殼的大致楔形的安裝托架2428支撐盤2422、伺服電動(dòng)機(jī)致動(dòng)器2426以及與器械2402的接口連接器2414配合的電子接口2430。在一個(gè)實(shí)例中，器械2402通過彈簧夾(未示出)相對于致動(dòng)器組件2420固持，從而便于移除。如圖10所示，致動(dòng)器組件外殼2428的一部分2432被截短以允許器械主體管2406穿過。可替代地，孔可以被安置在致動(dòng)器組件中，以允許主體管穿過。[0063]圖11是示出安裝微創(chuàng)手術(shù)器械以及在設(shè)置/操縱器臂的末端處的它們的相關(guān)聯(lián)的致動(dòng)器組件的各個(gè)方面的圖解立體圖。如圖11所示，手術(shù)器械2502a安裝在致動(dòng)器組件2504上，以使得傳輸機(jī)制與上文所描述的致動(dòng)器組件配合。器械2502a的主體管2506延伸穿過致動(dòng)器組件2504并且進(jìn)入剛性入口導(dǎo)管2508中的端口中。如所描述，主體管2506盡管實(shí)質(zhì)上是剛性的，但是在傳輸機(jī)制外殼與入口導(dǎo)管之間略微地彎曲。這種彎曲使得入口導(dǎo)管中的器械主體管鉆孔能夠以更接近另外允許的它們的傳輸機(jī)制的尺寸的方式間隔開。由于剛性器械主體管中的彎角小于柔性(例如，松軟的)器械主體的彎角，因此纜線可以比柔性主體中的纜線硬。由于在器械中受到控制的遠(yuǎn)端DOF的數(shù)目，因此高纜線硬度是重要的。此外，剛性器械主體比柔性主體更易于插入到入口導(dǎo)管中。在一個(gè)實(shí)施例中，彎曲是有彈性的，以使得當(dāng)器械從入口導(dǎo)管中取出時(shí)，主體管采取其直線形狀(主體管可以由永久的彎曲形成，這將防止器械主體橫滾)。致動(dòng)器組件2504安裝到入口導(dǎo)管2508內(nèi)的控制主體管2506的插入的線性致動(dòng)器2510(例如，受伺服控制的導(dǎo)螺桿以及螺母或滾珠螺桿以及螺母組件)上。第二器械2502b用如圖所示的類似機(jī)制安裝。此外，成像系統(tǒng)(未示出)可以類似地進(jìn)行安裝。[0064]圖11進(jìn)一步示出入口導(dǎo)管2508可拆卸地安裝到支撐平臺(tái)2512上。這種安裝可以，例如，與用于將套管固持在DAVINCf手術(shù)系統(tǒng)操縱器臂上的安裝類似?？刹鹦兑约翱商鎿Q入口導(dǎo)管允許設(shè)計(jì)用于與不同程序一起使用的不同入口導(dǎo)管將與同一遠(yuǎn)距離操縱系統(tǒng)一起使用(例如，具有不同截面形狀或多種數(shù)目和形狀的工作以及輔助通道的入口導(dǎo)管)。致動(dòng)器平臺(tái)2512又使用一個(gè)或更多個(gè)額外的致動(dòng)器機(jī)制(例如，對于俯仰、偏航、橫滾、插入)安裝到機(jī)器人操縱器臂2514(例如，4D0F)上。如上文參考圖1中的入口導(dǎo)管操縱器2116所描述，操縱器臂2514又可以安裝到無源設(shè)置臂上。[0065]圖12示出圖11所示的從不同角度并且關(guān)于患者的各個(gè)方面的圖解立體圖。在圖12中，臂2514和平臺(tái)2512經(jīng)定位，以使得入口導(dǎo)管2508在肚臍處進(jìn)入患者腹部。這種進(jìn)入說明各種自然通道和切口進(jìn)入，包括經(jīng)皮和經(jīng)腔(例如，經(jīng)胃、經(jīng)結(jié)腸、經(jīng)直腸、經(jīng)陰道、經(jīng)直腸子宮(直腸子宮陷凹)等)切口。圖12還說明對于每一個(gè)器械/成像系統(tǒng)，通過示出已插入的成像系統(tǒng)2518和已取出的器械2502a、2502b，線性致動(dòng)器如何單獨(dú)地操作?？梢钥吹?，在一些實(shí)例中，操縱器臂2514移動(dòng)，在入口端處的遠(yuǎn)程中心(RC)2520附近將入口導(dǎo)管2508旋轉(zhuǎn)或樞轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)。然而，如果中間組織限制遠(yuǎn)程中心附近的移動(dòng)，那么臂可以將入口導(dǎo)管2508維持在適當(dāng)位置。[0066]圖13作為示例，其示出用于控制床旁支撐系統(tǒng)2104上的關(guān)節(jié)式器械并且選擇性地使所述關(guān)節(jié)式器械與外科醫(yī)生控制臺(tái)2102的操作員操縱的輸入設(shè)備41、42相關(guān)聯(lián)的部件的框圖。各種手術(shù)工具，例如，夾持器、切割機(jī)以及針可以用于在患者體內(nèi)的工作部位處執(zhí)行醫(yī)療程序。在此實(shí)例中，三個(gè)關(guān)節(jié)式手術(shù)工具器械(工具1、工具2、工具3)2231、2241、2251用于機(jī)械性地執(zhí)行程序以及關(guān)節(jié)式成像系統(tǒng)器械(IS)2261用于觀察該程序。在其它實(shí)例中，可以使用更多或更少的器械。成像系統(tǒng)2261可以是立體相機(jī)器械，例如，相機(jī)器械211，或者另一類型的成像系統(tǒng)，例如，單視場相機(jī)器械或超聲波探頭器械。工具2231、2241、2251以及成像系統(tǒng)2261可以設(shè)置在入口導(dǎo)管(EG)2000中，以便可延伸出入口導(dǎo)管2000的遠(yuǎn)端?？趯?dǎo)管2000可以通過使用機(jī)器人臂組件的設(shè)置部分穿過入口孔例如，微創(chuàng)切口或自然通道插入到患者體內(nèi)，并且其由入口導(dǎo)管操縱器(EGM)2116朝向?qū)?zhí)行醫(yī)療程序的工作部位進(jìn)行調(diào)遣。[0067]設(shè)備2231、2241、2251、2261、2000中的每一個(gè)都由其自身的操縱器進(jìn)行操縱。具體而言，成像系統(tǒng)(IS)2261由成像系統(tǒng)操縱器(PSM4)2262進(jìn)行操縱、第一手術(shù)工具(工具1)2231由第一工具操縱器(PSMl)2232進(jìn)行操縱、第二手術(shù)工具(工具2)2241由第二工具操縱器(PSM2)2242進(jìn)行操縱、第三手術(shù)工具(工具3)2251由第三工具操縱器(PSM3)2252進(jìn)行操縱，并且入口導(dǎo)管(EG)2000由入口導(dǎo)管操縱器(EGM)2116進(jìn)行操縱。[0068]器械操縱器2232、2242、2252、2262中的每一個(gè)是機(jī)械組件，所述機(jī)械組件含有致動(dòng)器并且提供機(jī)械無菌接口，以將運(yùn)動(dòng)傳輸?shù)狡湎鄳?yīng)的關(guān)節(jié)式器械上。關(guān)節(jié)式器械2231、2241、2251、2261中的每一個(gè)是機(jī)械組件，所述機(jī)械組件接收來自其操縱器的運(yùn)動(dòng)并且借助于纜線傳輸，將運(yùn)動(dòng)傳播到其遠(yuǎn)端官關(guān)節(jié)(例如，接合處)。此類接合處可以是柱狀的(例如，線性運(yùn)動(dòng))或旋轉(zhuǎn)的(例如，所述接合處圍繞機(jī)械軸樞轉(zhuǎn))。此外，器械可以具有內(nèi)部機(jī)械約束(例如，纜線、齒輪裝置、凸輪、皮帶等)，所述機(jī)械約束迫使多個(gè)接合處以預(yù)定方式一起移動(dòng)。每一組在機(jī)械上受到約束的接合處實(shí)施特定軸線的運(yùn)動(dòng)，并且約束可以經(jīng)設(shè)計(jì)以使旋轉(zhuǎn)接合處成對(例如，嚙合接合處)。還應(yīng)注意，以此方式，器械可以比可用致動(dòng)器具有更多接合處。[0069]在直接控制模式下，輸入設(shè)備41、42中的每一個(gè)可以通過多路復(fù)用器(MUX)2290選擇性地與設(shè)備2261、2231、2241、2251、2000中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)，以使得相關(guān)聯(lián)的設(shè)備可以通過其控制器和操縱器由輸入設(shè)備控制。例如，外科醫(yī)生可以通過外科醫(yī)生控制臺(tái)2102上的圖形用戶界面(GUI)2291對于左輸入設(shè)備41和右輸入設(shè)備42指定相關(guān)性以分別與第一手術(shù)工具2231和第二手術(shù)工具2241相關(guān)聯(lián)，所述第一手術(shù)工具和所述第二手術(shù)工具通過它們相應(yīng)的控制器2233、2243和操縱器2232、2242以遙控機(jī)器人的方式受到控制，以使得外科醫(yī)生可以對患者執(zhí)行醫(yī)療程序，同時(shí)手術(shù)工具2251、成像系統(tǒng)2261以及入口導(dǎo)管2000各自通過它們相應(yīng)的控制器軟鎖在適當(dāng)位置。如果外科醫(yī)生想要通過使用輸入設(shè)備41、42中的一個(gè)控制手術(shù)工具2251的移動(dòng)，那么外科醫(yī)生可以簡單地通過將輸入設(shè)備與其當(dāng)前相關(guān)聯(lián)的設(shè)備解除關(guān)聯(lián)并且使所述輸入設(shè)備替代地與工具2251相關(guān)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)。同樣地，如果外科醫(yī)生想要使用輸入設(shè)備41、42中的一個(gè)或兩個(gè)控制成像系統(tǒng)2261或入口導(dǎo)管2000的移動(dòng)，那么外科醫(yī)生可以簡單地通過將輸入設(shè)備與其當(dāng)前相關(guān)聯(lián)的設(shè)備解除關(guān)聯(lián)并且使所述輸入設(shè)備替代地與成像系統(tǒng)2261或入口導(dǎo)管2000相關(guān)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)。[0070]作為使用⑶12291以向MUX2290提供選擇輸入SEL的替代實(shí)施例，輸入設(shè)備41、42與設(shè)備2251、2241、2231、2261、2000的選擇性相關(guān)性可以通過外科醫(yī)生使用由語音識別系統(tǒng)理解的語音命令，或者通過外科醫(yī)生按下輸入設(shè)備41、42中的一個(gè)上的按鈕，或者通過外科醫(yī)生按下外科醫(yī)生控制臺(tái)2102上的腳踏板，或者通過外科醫(yī)生使用任何其他熟知的模式切換技術(shù)來執(zhí)行。盡管此種模式切換在本文中被描述為由外科醫(yī)生執(zhí)行，但是所述模式切換可以替代地由助理在外科醫(yī)生的指導(dǎo)下執(zhí)行。[0071]控制器2233、2243、2253、2263、2273中的每一個(gè)包括主/從控制系統(tǒng)，所述主/從控制系統(tǒng)包括用于其相應(yīng)關(guān)節(jié)式器械的每一個(gè)接合處或在入口導(dǎo)管2000的情況下，用于其操縱器2116的每一個(gè)接合處的接合處控制器。為了簡化本文中以及權(quán)利要求中的描述，術(shù)語“接合處”應(yīng)理解為兩個(gè)連環(huán)之間的連接(平移或旋轉(zhuǎn))，并且可以包括齒輪(或柱狀接合處)以及可耦合到線性驅(qū)動(dòng)機(jī)制的任何其他可控制部件，所述線性驅(qū)動(dòng)機(jī)制可以用于控制機(jī)器人臂組件。此種控制系統(tǒng)的實(shí)例在先前由于引用并入的標(biāo)題為“微創(chuàng)手術(shù)設(shè)備中的引用相機(jī)的控制(CameraReferencedControlinaMinimallyInvasiveSurgicalApparatus)”的第6，424,885號美國專利中描述。[0072]直接控制模式是控制模式，其中用戶對特定從屬操縱器進(jìn)行直接控制。所有其他從屬操縱器(即，未連接到輸入設(shè)備上的操縱器)可以進(jìn)行軟鎖(即，所有它們的接合處通過它們相應(yīng)的控制器固持在適當(dāng)位置)。作為示例，在例如本文中所述的單端口系統(tǒng)中，三個(gè)直接控制模式被限定為:直接“工具跟隨”模式，其中兩個(gè)可手動(dòng)操作的輸入設(shè)備與兩個(gè)工具從屬操縱器以及它們的相應(yīng)工具相關(guān)聯(lián)；直接“成像系統(tǒng)”模式，其中可手動(dòng)操作的輸入設(shè)備中的一個(gè)或兩個(gè)與成像系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)；以及直接“入口導(dǎo)管”模式，其中一個(gè)或兩個(gè)可手動(dòng)操作的輸入設(shè)備與入口導(dǎo)管相關(guān)聯(lián)。[0073]在耦合控制模式中，響應(yīng)于直接受控制的從屬操縱器的命令的運(yùn)動(dòng)，外科醫(yī)生直接控制相關(guān)聯(lián)的從屬操縱器(例如，操縱器2232、2242、2252、2262、2116中的一者)的移動(dòng)，同時(shí)間接控制非相關(guān)聯(lián)的從屬操縱器中的一個(gè)或更多個(gè)的移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)第二目標(biāo)。通過經(jīng)由耦合控制模式自動(dòng)地執(zhí)行第二任務(wù)，通過減少外科醫(yī)生對切換到另一直接模式以手動(dòng)地實(shí)現(xiàn)所需第二目標(biāo)的需要來增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性。因此，耦合控制模式使得外科醫(yī)生能夠更好地集中于執(zhí)行醫(yī)療程序并且更少地注重管理系統(tǒng)。[0074]由外科醫(yī)生使用以指定輸入設(shè)備41、42和設(shè)備2231、2241、2251、2261、2000的相關(guān)性的⑶12291還可以由外科醫(yī)生使用，以指定耦合控制模式的各個(gè)參數(shù)。例如，外科醫(yī)生可以使用GUI2291，以選擇哪一個(gè)設(shè)備操縱器參與各個(gè)耦合控制模式并且限定和/或優(yōu)先考慮與耦合控制模式相關(guān)聯(lián)的第二目標(biāo)。[0075]在“入口導(dǎo)管”模式下，當(dāng)外科醫(yī)生用立體鏡45觀察最初通過相機(jī)211捕獲的處理后的圖像時(shí)，兩個(gè)輸入設(shè)備41、42可以用于移動(dòng)入口導(dǎo)管2000。引用圖像的控制在入口導(dǎo)管控制器2273中實(shí)施，以使得控制器2273控制入口導(dǎo)管2000的移動(dòng)，同時(shí)外科醫(yī)生留下他/她正移動(dòng)由相機(jī)211捕獲的圖像的印象。尤其，外科醫(yī)生給人以下感覺:其正用自己的左手和右手正緊握顯示在觀察器45上的圖像，并且圍繞工作部位將圖像移動(dòng)到所期望的視點(diǎn)。應(yīng)注意，在這種控制下，響應(yīng)于輸入設(shè)備41、42的移動(dòng)，觀察器45上的圖像顯示為在相反方向上移動(dòng)。例如，當(dāng)輸入設(shè)備41、42移動(dòng)到左側(cè)時(shí)，圖像移動(dòng)到右側(cè)(并且反之亦然)。而且，當(dāng)輸入設(shè)備41、42向下移動(dòng)時(shí)，圖像向上移動(dòng)(并且反之亦然)。入口導(dǎo)管的樞轉(zhuǎn)通過使用“虛擬手把”來實(shí)現(xiàn)，其中左輸入設(shè)備41和右輸入設(shè)備42的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)限定穿過樞轉(zhuǎn)點(diǎn)的手把軸。然后入口導(dǎo)管偏航命令可以通過外科醫(yī)生向前移動(dòng)一個(gè)輸入設(shè)備，同時(shí)向后移動(dòng)另一輸入設(shè)備而產(chǎn)生。另一方面，入口導(dǎo)管俯仰命令可以通過外科醫(yī)生圍繞手把軸在相同方向上(向上以上仰或向下以俯沖)樞轉(zhuǎn)兩個(gè)輸入設(shè)備而產(chǎn)生。入口導(dǎo)管橫滾命令可以通過外科醫(yī)生向上移動(dòng)一個(gè)輸入設(shè)備，同時(shí)向下移動(dòng)另一輸入設(shè)備而產(chǎn)生。插入命令可以通過外科醫(yī)生向后移動(dòng)兩個(gè)輸入設(shè)備而產(chǎn)生并且縮回命令可以通過外科醫(yī)生向前移動(dòng)兩個(gè)輸入設(shè)備而產(chǎn)生。[0076]當(dāng)外科醫(yī)生在“入口導(dǎo)管”模式下操作以同時(shí)重新定向入口導(dǎo)管2000連同那時(shí)所述入口導(dǎo)管內(nèi)的所有關(guān)節(jié)式器械時(shí)，當(dāng)入口導(dǎo)管圍繞其遠(yuǎn)程中心(RC)樞轉(zhuǎn)時(shí)，外科醫(yī)生可能不經(jīng)意地用關(guān)節(jié)式器械撞擊和傷害患者的組織，所述關(guān)節(jié)式器械伸出入口導(dǎo)管的遠(yuǎn)端。例如，參考圖14，關(guān)節(jié)式器械1400在初始定向處以實(shí)線形式示為伸出入口導(dǎo)管2000的遠(yuǎn)端并且在圍繞RC點(diǎn)樞轉(zhuǎn)之后，以虛線形式示為撞擊患者組織1410。盡管在此實(shí)例中，關(guān)節(jié)式器械的遠(yuǎn)端被示為撞擊患者組織，但是實(shí)際上應(yīng)了解，由于器械的關(guān)節(jié)式性質(zhì)，關(guān)節(jié)式器械的其他部分，例如，關(guān)節(jié)式器械211、231、241的更鄰近(即，更靠近入口導(dǎo)管)的鏈環(huán)還可能潛在地撞擊患者組織。此外，由于鄰近的鏈環(huán)可以處于相機(jī)器械211的視野之外，因此在用立體鏡45觀察工作部位時(shí)，外科醫(yī)生是難以預(yù)見此種撞擊。因此，為了避免不經(jīng)意地撞擊和傷害患者組織，在對入口導(dǎo)管2000的定向做出較大調(diào)節(jié)時(shí)，建議在重新定向入口導(dǎo)管之前，將所有關(guān)節(jié)式器械縮回到入口導(dǎo)管中，例如圖15中所示。[0077]當(dāng)存在伸出入口導(dǎo)管2000的多個(gè)關(guān)節(jié)式器械時(shí)，例如圖7所示，外科醫(yī)生執(zhí)行以下操作是繁瑣且費(fèi)時(shí)的:在“入口導(dǎo)管”與“工具跟隨”模式之間改變模式、將關(guān)節(jié)式器械一次一個(gè)地放置成縮回配置(即，其中器械可以被縮回到入口導(dǎo)管中的配置)，同時(shí)必要時(shí)改變輸入設(shè)備與器械之間的相關(guān)性以及在重新配置之后將關(guān)節(jié)式器械中每一個(gè)縮回到入口導(dǎo)管2000中。因此，在“入口導(dǎo)管”模式期間提供耦合控制結(jié)構(gòu)是非常有用的，在所述耦合控制結(jié)構(gòu)中，入口導(dǎo)管控制器2273耦合到器械控制器2233、2243、2253、2263上，以使得控制器2233、2243、2253、2263自動(dòng)地重新配置并且在從入口導(dǎo)管控制器2273中接收到執(zhí)行操作的指示時(shí)，縮回它們相應(yīng)的關(guān)節(jié)式器械。在這種情況下，可以在外科醫(yī)生的控制下或通過系統(tǒng)自動(dòng)地按順序(或者當(dāng)安全時(shí)同時(shí)地)執(zhí)行關(guān)節(jié)式器械的重新配置和縮回，同時(shí)避免器械之間的碰撞以及與它們的外界的碰撞。[0078]現(xiàn)在描述耦合控制結(jié)構(gòu)的實(shí)例，其中圖16示出包括用于對具有設(shè)置在入口導(dǎo)管內(nèi)的多個(gè)可延伸關(guān)節(jié)式器械的入口導(dǎo)管進(jìn)行重新定向的方法的流程圖，并且圖17示出耦合控制結(jié)構(gòu)，所述耦合控制結(jié)構(gòu)包括用于實(shí)施圖16中的方法的各個(gè)方面的一個(gè)或更多個(gè)耦合邏輯塊。[0079]參考圖16，在塊1601中，例如，如參考圖13所描述，方法接收已進(jìn)入“入口導(dǎo)管”模式的指示。在塊1602中，響應(yīng)于操作員命令執(zhí)行該操作，所述方法同時(shí)將伸出入口導(dǎo)管的遠(yuǎn)端的所有關(guān)節(jié)式器械完全地縮回到入口導(dǎo)管中或至少到達(dá)所述關(guān)節(jié)式器械無法傷害患者組織的點(diǎn)而縮回到入口導(dǎo)管中，同時(shí)入口導(dǎo)管圍繞遠(yuǎn)程中心(RC)樞轉(zhuǎn)點(diǎn)進(jìn)行樞轉(zhuǎn)。圖18A至18C用于說明在塊1602中執(zhí)行的縮回的普遍方面。[0080]在圖18A中，其示出入口導(dǎo)管2000的俯視圖，其中如圖7立體圖中所示的伸出入口導(dǎo)管2000的遠(yuǎn)端的關(guān)節(jié)式器械231、241、211。在圖18B中，以關(guān)節(jié)式器械的縮回配置示出關(guān)節(jié)式器械231、241、211，其中它們的鏈環(huán)排成行，以便可縮回到入口導(dǎo)管2000中的對應(yīng)腔或空間中。在圖18C中，關(guān)節(jié)式工具器械231、241被示為完全縮回到入口導(dǎo)管2000中，同時(shí)關(guān)節(jié)式相機(jī)器械211被示為僅部分縮回的(或者交替縮回的，以便剛好位于入口導(dǎo)管內(nèi)部)，以使得當(dāng)入口導(dǎo)管2000圍繞RC樞轉(zhuǎn)點(diǎn)進(jìn)行樞轉(zhuǎn)時(shí)，其仍可以捕獲遠(yuǎn)端外的視圖，同時(shí)不會(huì)具有傷害患者組織的風(fēng)險(xiǎn)。替代地，關(guān)節(jié)式器械231、241、211可能未完全縮回到入口導(dǎo)管2000中，但是僅足以當(dāng)入口導(dǎo)管2000隨后圍繞遠(yuǎn)程中心(RC)樞轉(zhuǎn)以重新定向入口導(dǎo)管2000時(shí)，所述關(guān)節(jié)式器械都不會(huì)傷害(或放置在某一位置以引起非故意的傷害)任何患者組織。應(yīng)注意，在這種情況下，只要接觸不會(huì)導(dǎo)致傷害患者組織，就可以允許關(guān)節(jié)式器械231、241、211接觸患者組織。[0081]盡管圖18A至圖18C所示的順序表明在縮回開始前進(jìn)行重新配置，在實(shí)踐本發(fā)明時(shí)，多個(gè)關(guān)節(jié)式器械的縮回和重新配置的順序可以同時(shí)執(zhí)行或取決于某些條件以及所采用的方法以不同次序執(zhí)行。[0082]作為縮回和重新配置順序的第一方法，如果多個(gè)關(guān)節(jié)式器械的最鄰近接合處(例如，在圖18A中的關(guān)節(jié)式相機(jī)器械211的接合處323)與入口導(dǎo)管200的遠(yuǎn)端的距離最小，那么允許縮回可以與利用矯直速度的重新配置同時(shí)發(fā)生，所述矯直速度與縮回速度成比例(受最大速度限制)。在重新配置和縮回期間，重新配置和/或縮回器械之間的碰撞應(yīng)通過系統(tǒng)預(yù)測到并且被避免，以及應(yīng)避免傷害患者組織。關(guān)節(jié)式器械可以進(jìn)行縮回和/或重新配置的速度優(yōu)選地是在縮回和/或重新配置期間，外科醫(yī)生推擠控制輸入設(shè)備上正提供的任何觸覺反饋的力度的函數(shù)。如果多個(gè)關(guān)節(jié)式器械的最鄰近接合處(當(dāng)時(shí)不處于入口導(dǎo)管2000中)在入口導(dǎo)管的關(guān)節(jié)式器械已完全被重新配置到其縮回配置之前，到達(dá)入口導(dǎo)管2000的遠(yuǎn)端，那么多個(gè)關(guān)節(jié)式器械的進(jìn)一步縮回由系統(tǒng)阻止，直到完成最鄰近接合處的關(guān)節(jié)式器械到其縮回配置的重新配置為止。這種要求將避免對關(guān)節(jié)式器械和/或入口導(dǎo)管2000造成損壞。在這種情況下，用于重新配置的速度仍然是外科醫(yī)生推擠控制輸入設(shè)備上正提供的任何觸覺力的力度的函數(shù)，但可能具有不同增益。離入口導(dǎo)管2000的遠(yuǎn)端的最小距離，在遠(yuǎn)端的最小距離處，可能同時(shí)發(fā)生縮回和重新配置，這一點(diǎn)可以通過考慮若干因素來確定。一個(gè)因素是關(guān)節(jié)式器械被命令的串聯(lián)移動(dòng)的速度(例如，命令的縮回移動(dòng)越快，則最小距離越大；并且重新配置移動(dòng)越快，則最小距離越小)。另一因素是關(guān)節(jié)式器械的初始配置。例如，多個(gè)關(guān)節(jié)式器械的初始配置越接近它們的縮回配置，則最小距離越短，且反之亦然。此外，由于在重新配置期間，關(guān)節(jié)式器械的遠(yuǎn)端不需要向前伸出它們的初始位置，因?yàn)檫@樣可能會(huì)不經(jīng)意地傷害患者組織，因此需要在縮回方向上補(bǔ)償此種延伸。因此，此種延伸補(bǔ)償量仍然是確定最小距離的另一因素。[0083]作為縮回和重新配置順序的另一且更簡單方法，可以在重新配置之前進(jìn)行縮回。例如，多個(gè)關(guān)節(jié)式器械可以串聯(lián)地縮回，直到關(guān)節(jié)式器械中的一個(gè)的最鄰近接合處(已不處于入口導(dǎo)管中)到達(dá)入口導(dǎo)管2000的遠(yuǎn)端為止，因此系統(tǒng)阻止進(jìn)一步縮回并且使關(guān)節(jié)式器械的重新配置開始到其縮回配置。在完成關(guān)節(jié)式器械的重新配置之后，隨后多個(gè)關(guān)節(jié)式器械可以再次串聯(lián)地縮回，直到關(guān)節(jié)式器械中的一個(gè)的最鄰近接合處(已不處于入口導(dǎo)管中)到達(dá)入口導(dǎo)管2000的遠(yuǎn)端為止，因此系統(tǒng)再次阻止進(jìn)一步縮回并且如果必要，使關(guān)節(jié)式器械的重新配置開始到其縮回配置。上述所述順序隨后將繼續(xù)，直到所有多個(gè)關(guān)節(jié)式器械已因此重新配置且縮回到入口導(dǎo)管2000中。[0084]返回參考圖16，在塊1603中，響應(yīng)于操作員命令執(zhí)行操作，所述方法圍繞RC樞轉(zhuǎn)點(diǎn)將入口導(dǎo)管2000樞轉(zhuǎn)到新的定向。在完成入口導(dǎo)管2000的重新定向之后，在塊1604中，響應(yīng)于操作員命令執(zhí)行操作，關(guān)節(jié)式器械231、241、211隨后可以重新插入，并且在塊1605中，操作員可以退出“入口導(dǎo)管”模式并且進(jìn)入“工具跟隨”模式，以使得操作員(例如，外科醫(yī)生)可以利用重新定位的入口導(dǎo)管2000和關(guān)節(jié)式器械231、241、211對患者執(zhí)行或繼續(xù)執(zhí)行醫(yī)療程序。[0085]圖19作為示例，其示出用于將多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的流程圖，該方法可以通過圖17中的耦合控制結(jié)構(gòu)實(shí)施并且用于執(zhí)行在圖16的塊1602中關(guān)節(jié)式器械縮回。[0086]在塊1901中，所述方法接收在與入口導(dǎo)管的插入軸X’平行的方向上對入口導(dǎo)管2000的位置(qM)上命令的變化的信息。在這種情況下，命令的位置變化與用作初始位置的RC點(diǎn)相關(guān)，從所述初始位置確定位置變化。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)系統(tǒng)處于“入口導(dǎo)管”模式下時(shí)，命令的位置變化(qm)可以通過外科醫(yī)生命令入口導(dǎo)管2000沿著其插入軸X’移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)。然而在這種情況下，代替沿著其插入軸X’移動(dòng)入口導(dǎo)管2000，伸出入口導(dǎo)管2000的遠(yuǎn)端的所有關(guān)節(jié)式器械根據(jù)命令的位置變化(qm)縮回。[0087]在塊1902中，所述方法確定命令的位置變化(qra)是否大于限制距離(IOum)。如果確定是“否”，那么方法環(huán)回到塊1901以接收另一命令的位置變化(qra)的信息。另一方面，如果在塊1902中的確定是“是”，那么在塊1903中，所述方法引起施加到控制機(jī)制上的觸覺力，操作員使用所述觸覺力來產(chǎn)生命令的位置變化(qm)，其方式為使得隨著通過操作員操縱控制機(jī)制產(chǎn)生的沿著插入軸X’的位置變化命令逐漸超過限制距離(IOum)，力逐漸增強(qiáng)，例如，如在圖20的力與命令的位置變化(qra)函數(shù)中所述。在這種情況下，控制機(jī)制可以包括外科醫(yī)生控制臺(tái)2102的輸入設(shè)備41、42中的一個(gè)或兩個(gè)。[0088]在塊1904中，所述方法確定命令的位置變化(qM)是否大于鎖止距離(IOujcx)，其中鎖止距離大于限制距離。如果確定是“否”，那么方法環(huán)回到塊1901以接收另一命令的位置變化(q?)的信息。另一方面，如果塊1904中的確定是“是”，那么在塊1905中，所述方法使得入口導(dǎo)管操縱器(EGM)2116的樞轉(zhuǎn)接合處通過使用它們相應(yīng)的接合處控制器而被軟鎖在適當(dāng)位置。[0089]在塊1906中，所述方法確定命令的位置變化(qM)是否大于縮回距離(IOj，其中縮回距離大于鎖止距離。如果確定是“否”，那么方法環(huán)回到塊1901以接收另一命令的位置變化(q?)的信息。另一方面，如果在塊1906中的確定是“是”，那么在塊1907中，所述方法使得關(guān)節(jié)式器械的臂(例如，接合處和鏈環(huán)的組合)能夠伸直，以便處于適當(dāng)?shù)目s回配置中，而同時(shí)在塊1908中，由于命令的位置變化(qM)逐漸超過縮回距離，因此根據(jù)所述方法關(guān)節(jié)式器械的縮回易遭受逐漸增加的速度限制，例如，如在圖21中的速度與命令的位置變化(q?)函數(shù)中所述。[0090]在塊1909中，所述方法確定命令的位置變化(qM)是否大于最大距離(IOmax)，其中最大距離大于縮回距離。如果確定是“否”，那么方法環(huán)回到塊1901以接收另一命令的位置變化(qIQ)的信息。另一方面，如果在塊1909中的確定是“是”，那么在塊1910中，由于命令的位置變化逐漸超過最大距離，因此關(guān)節(jié)式器械的縮回易遭受最大速度限制(Vmax)，例如，如在圖21中的速度與命令的位置變化(qM)函數(shù)中所述。[0091]在塊1911中，所述方法確定先前伸出入口導(dǎo)管2000的遠(yuǎn)端的所有關(guān)節(jié)式器械現(xiàn)在是否處于入口導(dǎo)管2000中的它們的縮回位置中。在這種情況下，縮回位置未必表示器械完全縮回到入口導(dǎo)管2000中。如圖18C所示，例如，關(guān)節(jié)式相機(jī)器械211仍可以具有暴露在入口導(dǎo)管2000外部的圖像捕獲端，以使得當(dāng)通過圍繞RC點(diǎn)樞轉(zhuǎn)入口導(dǎo)管2000而對所述入口導(dǎo)管進(jìn)行重新定向時(shí)，所述關(guān)節(jié)式相機(jī)器械可以獲得周圍區(qū)域的更好視圖。這樣使得外科醫(yī)生能夠觀察入口導(dǎo)管2000進(jìn)行重新定向所朝向的患者組織的部分。只要其他關(guān)節(jié)式器械的延伸部分在入口導(dǎo)管2000樞轉(zhuǎn)期間不會(huì)撞擊并且傷害患者組織，其他關(guān)節(jié)式器械僅可以部分地被縮回。[0092]如果塊1911中的確定是“否”，那么方法環(huán)回到塊1901以接收另一命令的位置變化(q?)的信息。另一方面，如果塊1911中的確定是“是”，那么在塊1912中，所述方法使得入口導(dǎo)管操縱器(EGM)2116的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)不再通過它們相應(yīng)的接合處控制器被軟鎖在適當(dāng)位置。此時(shí)，入口導(dǎo)管2000可以連同設(shè)置在所述入口導(dǎo)管內(nèi)的所有關(guān)節(jié)式器械一起重新定向并且器械隨后可以伸出入口導(dǎo)管2000，以便經(jīng)定位以執(zhí)行或繼續(xù)執(zhí)行對患者的醫(yī)療程序。[0093]參考圖17，參考圖16和圖19所述的方法可以在以下項(xiàng)中的一個(gè)或更多個(gè)中實(shí)施:EG耦合邏輯1700、PSMl耦合邏輯1701、PSM2耦合邏輯1702以及PSM4耦合邏輯1704，例如，其中關(guān)節(jié)式器械2231、2241、2261設(shè)置在入口導(dǎo)管2000內(nèi)。如果更多或更少的關(guān)節(jié)式器械穿過入口導(dǎo)管2000是可延伸的，那么圖17的耦合結(jié)構(gòu)可以相應(yīng)地進(jìn)行修改。盡管被示為單獨(dú)部件，但是耦合邏輯1700、1701、1702、1704可以通過例如將所有邏輯并入EG耦合邏輯1700中而被構(gòu)造成單個(gè)邏輯塊，或者所述耦合邏輯可以通過例如消除EG耦合邏輯1700并且分布在PSMl耦合邏輯1701、PSM2耦合邏輯1702以及PMS4耦合邏輯1704之間的處理而以分布處理方式進(jìn)行構(gòu)造。此外，盡管被示為與它們相應(yīng)的控制器分離，但是耦合邏輯塊中的每一個(gè)可以被一體化到它們相應(yīng)的控制器中，例如，EG耦合邏輯1700被一體化為入口導(dǎo)管控制器(CNTLG)2273的一部分。此外，處理器43可以使用存儲(chǔ)在系統(tǒng)2100的存儲(chǔ)器單元中的計(jì)算機(jī)程序代碼來實(shí)施圖17中所示的所有控制和耦合邏輯。為了簡化圖，塊2274表示入口導(dǎo)管操縱器2116和入口導(dǎo)管2000的組合。塊2264表示成像系統(tǒng)器械操縱器2262和成像系統(tǒng)器械2261的組合。塊2234表示工具器械操縱器2232和工具器械2231的組合。塊2244表示器械操縱器2242和工具器械2241的組合。[0094]盡管上文關(guān)于重新定向入口導(dǎo)管2000描述了關(guān)節(jié)式器械211、231、241退回入口導(dǎo)管2000的串聯(lián)移動(dòng)，但是在其他應(yīng)用中，多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回入口導(dǎo)管的串聯(lián)移動(dòng)也是有用的，例如，在完成醫(yī)療程序之后。在這些情況下，不是切換到“入口導(dǎo)管”模式，而是系統(tǒng)可以停留在“成像系統(tǒng)”模式中并且利用例如圖22中所說明的耦合控制邏輯將關(guān)節(jié)式器械211、231、241退回入口導(dǎo)管2000串聯(lián)地移動(dòng)。同樣地，系統(tǒng)可以停留在“工具跟隨”模式中并且利用例如圖23中所說明的耦合控制邏輯將關(guān)節(jié)式器械211、231、241退回入口導(dǎo)管2000串聯(lián)地移動(dòng)。在任一種情況下，關(guān)節(jié)式器械退回入口導(dǎo)管2000的串聯(lián)移動(dòng)以類似于先前參考圖19至21所述的方式執(zhí)行，除了入口導(dǎo)管2000的樞轉(zhuǎn)接合處不需要被鎖住。這是因?yàn)樵凇俺上裣到y(tǒng)”模式和“工具跟隨”模式這兩種模式下，入口導(dǎo)管2000已被鎖定在適當(dāng)位置(例如，如在圖22、23中通過從入口導(dǎo)管和入口導(dǎo)管操縱器組合塊2274到入口導(dǎo)管控制器2273的“軟鎖”反饋所說明)。因此，圖24至圖26示出了用于將多個(gè)關(guān)節(jié)式器械(例如，211、231、241)退回入口導(dǎo)管2000串聯(lián)地移動(dòng)的方法，所述方法可以在“成像系統(tǒng)”和“工具跟隨”模式期間執(zhí)行，其中圖24以與關(guān)于圖19所述實(shí)質(zhì)上相同的方式執(zhí)行，除了與將入口導(dǎo)管鎖在適當(dāng)位置有關(guān)的塊1904、1905、1912被刪除，并且圖25、26分別與圖20、21基本上相同，除了與將入口導(dǎo)管鎖在適當(dāng)位置有關(guān)的點(diǎn)IOukk已被刪除。[0095]盡管關(guān)于優(yōu)選實(shí)施例已描述了本發(fā)明的各個(gè)方面，但應(yīng)理解，本發(fā)明有權(quán)充分保護(hù)所附權(quán)利要求的全部范圍?！緳?quán)利要求】1.一種退回入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)式器械的方法，所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械伸出所述入口導(dǎo)管，所述方法包括:僅響應(yīng)于將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械以大于從初始位置的縮回距離的距離退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的一個(gè)或更多個(gè)命令，使得所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械采取縮回配置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括:根據(jù)從控制機(jī)制接收將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械以大于從所述初始位置的所述縮回距離的距離退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的命令，使得正施加到所述控制機(jī)制上的觸覺力發(fā)生突變。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括:隨著來自控制機(jī)制的將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的命令逐漸超過從所述初始位置的限制距離，使得觸覺力以某一方式將施加到所述控制機(jī)制上，以致所述力逐漸增強(qiáng)，其中所述限制距離小于所述縮回距離。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括:根據(jù)接收沿著所述入口導(dǎo)管的縱軸在縮回方向上以超過從所述初始位置的鎖止距離的距離平移地移動(dòng)所述入口導(dǎo)管的命令，使得用于樞轉(zhuǎn)所述入口導(dǎo)管的接合處被鎖定在適當(dāng)位置，其中所述鎖止距離小于所述縮回距離；以及根據(jù)沿著所述入口導(dǎo)管的縱軸在所述縮回方向上平移地移動(dòng)所述入口導(dǎo)管的一個(gè)或更多個(gè)命令，產(chǎn)生將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的所述一個(gè)或更多個(gè)命令。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其進(jìn)一步包括:在所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械已縮回到所述入口導(dǎo)管中以用于此種樞轉(zhuǎn)之后，使得用于樞轉(zhuǎn)所述入口導(dǎo)管的所述接合處解鎖。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括:如果所述多個(gè)器械中的每一個(gè)處于允許其被縮回到所述入口導(dǎo)管中的配置中或所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械中的每一個(gè)距所述入口導(dǎo)管的遠(yuǎn)端為最小距離，那么響應(yīng)于將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的所述一個(gè)或更多個(gè)命令，使得所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械中的一個(gè)是具有圖像捕獲端的關(guān)節(jié)式相機(jī)器械，所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械中的其他器械是具有工作端的關(guān)節(jié)式工具器械，并且所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械的所述使得退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)包括:響應(yīng)于將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的所述一個(gè)或更多個(gè)命令，使得所述關(guān)節(jié)式相機(jī)器械退回所述入口導(dǎo)管移動(dòng)，直到所述圖像捕獲端進(jìn)入所述入口導(dǎo)管為止。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械的所述使得退回所述入口導(dǎo)管移動(dòng)包括:響應(yīng)于將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的所述一個(gè)或更多個(gè)命令，使得其他關(guān)節(jié)式器械中的每一個(gè)退回所述入口導(dǎo)管移動(dòng)，甚至在所述關(guān)節(jié)式器械的工作端進(jìn)入所述入口導(dǎo)管之后。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中隨著將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的所述一個(gè)或更多個(gè)命令逐漸超過從所述初始位置的所述縮回距離，所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械的所述使得退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)易遭受逐漸增加的速度限制。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的所述一個(gè)或更多個(gè)命令超過從所述初始位置的最大距離之后，所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械的所述使得退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)易遭受最大的速度限制，其中所述最大距離大于所述縮回距離。11.一種對具有伸出入口導(dǎo)管的多個(gè)關(guān)節(jié)式器械的所述入口導(dǎo)管進(jìn)行重新定向的方法，所述方法包括:產(chǎn)生沿著所述入口導(dǎo)管的縱軸在縮回方向上以超過從初始位置的鎖止距離的距離平移地移動(dòng)所述入口導(dǎo)管的第一命令；響應(yīng)于所述第一命令，使得用于樞轉(zhuǎn)所述入口導(dǎo)管的接合處被鎖定在適當(dāng)位置；產(chǎn)生沿著所述入口導(dǎo)管的縱軸在所述縮回方向上以大于從所述初始位置的縮回距離的距離平移地移動(dòng)所述入口導(dǎo)管的第二命令，其中所述縮回距離大于所述鎖止距離；響應(yīng)于所述第二命令，使得所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械采取縮回配置并且朝向所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地縮回；在所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械已退回所述入口導(dǎo)管以某一距離縮回之后，使得用于樞轉(zhuǎn)所述入口導(dǎo)管的所述接合處被解鎖，所述距離允許所述入口導(dǎo)管的樞轉(zhuǎn)，而不會(huì)使所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械中的任一個(gè)傷害任何患者骨骼；產(chǎn)生將所述入口導(dǎo)管樞轉(zhuǎn)到不同定向的第三命令；并且響應(yīng)于所述第三命令，使得用于樞轉(zhuǎn)所述入口導(dǎo)管的所述接合處以樞轉(zhuǎn)所述入口導(dǎo)管。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包括:根據(jù)從控制機(jī)制接收沿著所述入口導(dǎo)管的縱軸在所述縮回方向上以等于或大于從所述初始位置的所述縮回距離的距離平移地移動(dòng)所述入口導(dǎo)管的命令，使得正施加到所述控制機(jī)制上的觸覺力發(fā)生突變。13.—種機(jī)器人系統(tǒng),其包括:至少一個(gè)輸入設(shè)備；入口導(dǎo)管；多個(gè)關(guān)節(jié)式器械，所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械伸出所述入口導(dǎo)管的遠(yuǎn)端；多個(gè)器械操縱器，用于操縱所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械中的對應(yīng)的一些；以及處理器，所述處理器適用于:響應(yīng)于從所述至少一個(gè)輸入設(shè)備接收到的將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械以大于從初始位置的縮回距離的距離退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的一個(gè)或更多個(gè)命令，命令所述多個(gè)器械操縱器操縱所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械，從而采取縮回配置。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述處理器適用于根據(jù)所述至少一個(gè)輸入設(shè)備命令所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械以大于從所述初始位置的所述縮回距離的距離退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)，使得正施加到所述至少一個(gè)輸入設(shè)備上的觸覺力發(fā)生突變。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述處理器適用于隨著來自所述至少一個(gè)輸入設(shè)備的將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的所述一個(gè)或更多個(gè)命令逐漸超過從所述初始位置的限制距離，使得觸覺力以某一方式將施加到所述至少一個(gè)輸入設(shè)備上，以致所述力逐漸增強(qiáng)，其中所述限制距離小于鎖止距離。16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括:入口導(dǎo)管操縱器，所述入口導(dǎo)管操縱器具有用于樞轉(zhuǎn)所述入口導(dǎo)管的多個(gè)接合處；其中所述處理器適用于:根據(jù)從所述至少一個(gè)輸入設(shè)備接收沿著所述入口導(dǎo)管的縱軸在縮回方向上以超過從初始位置的鎖止距離的距離平移地移動(dòng)所述入口導(dǎo)管的命令，使得所述入口導(dǎo)管操縱器的所述多個(gè)接合處被鎖定在適當(dāng)位置，其中所述鎖止距離小于所述縮回距離；并且根據(jù)從所述至少一個(gè)輸入設(shè)備接收到的沿著所述入口導(dǎo)管的縱軸在所述縮回方向上平移地移動(dòng)所述入口導(dǎo)管的命令，產(chǎn)生將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的命令。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述處理器適用于在所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械已縮回到所述入口導(dǎo)管中之后，使得所述入口導(dǎo)管操縱器的所述多個(gè)接合處被解鎖。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括:觀察器，用于顯示源自關(guān)節(jié)式相機(jī)器械的處理后的圖像；其中所述處理器適用于:響應(yīng)于以某種方式來自所述至少一個(gè)輸入設(shè)備的命令，命令所述多個(gè)器械操縱器操縱所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械，以便退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)，從而給所述至少一個(gè)輸入設(shè)備的操作員提供以下印象:所述操作員正在推開顯示的處理后的圖像，同時(shí)所述操作員正在觀察所述觀察器并且以使得命令所述入口導(dǎo)管沿著其縱軸在所述縮回方向上平移地移動(dòng)的方式操縱所述至少一個(gè)輸入設(shè)備。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)輸入設(shè)備包括:左輸入設(shè)備和右輸入設(shè)備，所述左輸入設(shè)備和所述右輸入設(shè)備分別由所述操作員的左手和右手操作；所述左輸入設(shè)備和所述右輸入設(shè)備的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)限定穿過所述樞轉(zhuǎn)點(diǎn)的手把軸，并且所述處理器適用于:響應(yīng)于在所述入口導(dǎo)管操縱器的所述多個(gè)接合處被鎖定在適當(dāng)位置之前，第一輸入設(shè)備和第二輸入設(shè)備在相對的向前和向后方向上的移動(dòng)，命令所述入口導(dǎo)管操縱器使所述入口導(dǎo)管圍繞第一軸旋轉(zhuǎn)；響應(yīng)于在所述入口導(dǎo)管操縱器的所述多個(gè)接合處被鎖定在適當(dāng)位置之前，所述第一輸入設(shè)備和所述第二輸入設(shè)備在相對的向上和向下方向上的移動(dòng)，命令所述入口導(dǎo)管操縱器使所述入口導(dǎo)管圍繞第二軸旋轉(zhuǎn)；響應(yīng)于在所述入口導(dǎo)管操縱器的所述多個(gè)接合處被鎖定在適當(dāng)位置之前，使所述第一輸入設(shè)備和所述第二輸入設(shè)備在相同的角方向上圍繞所述手把軸樞轉(zhuǎn)，命令所述入口導(dǎo)管操縱器使所述入口導(dǎo)管圍繞第三軸旋轉(zhuǎn)；以及響應(yīng)于一致地向前以及向后移動(dòng)所述左輸入設(shè)備和所述右輸入設(shè)備，而不管所述入口導(dǎo)管操縱器的所述多個(gè)接合處是否鎖定在適當(dāng)位置，命令所述至少一個(gè)器械操縱器在與所述入口導(dǎo)管的縱軸平行的共同方向上移動(dòng)所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械。20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述處理器適用于:如果所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械中的每一者個(gè)處于允許內(nèi)縮回到所述入口導(dǎo)管中的配置中或所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械中的每一個(gè)距所述入口導(dǎo)管的遠(yuǎn)端為最小距離，那么響應(yīng)于將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的所述一個(gè)或更多個(gè)命令，使得所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回所述入口導(dǎo)管移動(dòng)。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述處理器適用于:隨著來自所述至少一個(gè)輸入設(shè)備的將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的命令超過從所述初始位置的所述縮回距離，命令所述至少一個(gè)器械操縱器操縱所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械，以便退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)，所述移動(dòng)易遭受逐漸增加的速度限制。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述處理器適用于:在來自所述至少一個(gè)輸入設(shè)備的將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的命令超過從所述初始位置的最大距離之后，命令所述多個(gè)器械操縱器操縱所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械，以便退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)，所述移動(dòng)易遭受最大速度限制，其中所述最大距離大于所述縮回距離。23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械中的一個(gè)是具有圖像捕獲端的關(guān)節(jié)式相機(jī)器械，所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械中的其他器械是具有工作端的關(guān)節(jié)式工具器械，并且所述處理器適用于:響應(yīng)于將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的所述一個(gè)或更多個(gè)命令，命令所述多個(gè)器械操縱器操縱所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械，以便通過操縱所述關(guān)節(jié)式相機(jī)器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)，從而使得其退回所述入口導(dǎo)管移動(dòng)，直到所述圖像捕獲端進(jìn)入所述入口導(dǎo)管為止。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述處理器適用于:甚至在所述關(guān)節(jié)式器械的工作端進(jìn)入所述入口導(dǎo)管之后，響應(yīng)于將所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)的所述一個(gè)或更多個(gè)命令，命令所述至少一個(gè)器械操縱器操縱所述多個(gè)關(guān)節(jié)式器械，以便通過操縱所述其他關(guān)節(jié)式器械中的每一個(gè)退回所述入口導(dǎo)管串聯(lián)地移動(dòng)，從而使得其退回所述入口導(dǎo)管移動(dòng)?！疚臋n編號】B25J19/06GK103930064SQ201280055140【公開日】2014年7月16日申請日期:2012年11月9日優(yōu)先權(quán)日:2011年11月11日【發(fā)明者】N·迪奧拉伊蒂申請人:直觀外科手術(shù)操作公司