具体实施方式

I.系统概述

图1为根据一个实施方案的外科机器人系统100的等轴视图。用户(例如，医师或助手)使用外科机器人系统100对患者执行机器人辅助的外科手术。外科机器人系统100包括物理地联接在一起的台101、柱102和基部103。尽管图1中未示出，但是台101、柱102和/或基部103可容纳、连接到或使用支持外科机器人系统100的功能的电子器件、射流装置、气动装置、抽吸装置或其他电气和机械部件。

台101为正在接受使用外科机器人系统100的外科手术的患者提供支撑。一般来讲，台101平行于地面，但台101可改变其取向和构型以有利于多种外科手术。在章节II.台中参考图2A至图2I进一步描述台101。

柱102的一个端部联接到台101并且另一端部联接到基部103。一般来讲，柱102为圆柱形状以适应联接到柱102的柱环，在章节V.柱环中参考图5A至图5E进一步描述这些柱环，然而，柱102可具有其他形状，诸如椭圆形或矩形。在章节III.柱中参考图3A至图3B进一步描述柱102。

基部103平行于地面并且为柱102和台101提供支撑。基部103可包括轮、踏板或定位或运输外科机器人系统100的其他装置。在章节VIII.基部中参考图8A至图8E进一步描述基部103。

包括上述部件的外科机器人系统100的另选视图和实施方案至少在2015年5月15日提交的美国临时申请62/162,486和2015年5月15日提交的美国临时申请62/162,467中进一步示出和描述。

II.台

图2A为根据一个实施方案的外科机器人系统100的台201A的等轴视图。台201A为图1中的台101的实施方案。台201A包括一组一个或多个段。一般来讲，用户通过构造该组段来改变台201A的构型。外科机器人系统100还可例如通过使用马达来自动构造这些段，以重新定位该组段中的某个段。一组示例性段在图2A中示出，并且包括旋转段210、中心段212、可折叠段214、可拆卸段216和台基部218。旋转段210、中心段212和可折叠段214联接到台基部218。图2A示出了与台基部218分开的可拆卸段216，但是该可拆卸段216也可联接到台基部218。在各种具体实施中，可使用附加的或更少的段。

构造台201A的一组段的优点是构造的台201A可使得更容易接近台201A上的患者。例如，外科机器人系统100对患者执行需要接近该患者腹股沟区域的外科手术。当患者面朝上躺在一般的手术床上时，相比于患者的腹股沟区域，更好接近患者的头部、手臂和腿部。由于腹股沟区域在患者身体的中心位置，因此腿部通常阻挡接近腹股沟区域。可从台201A拆卸可拆卸段216。没有可拆卸段216的台201A使得更容易接近躺在台201A上的患者的腹股沟区域，其中患者的头部朝向台201A的具有旋转段210的一侧。具体地讲，移除可拆卸段216打开更多空间，例如以将外科器械插入腹股沟区域中。如果需要额外的空间来接近腹股沟区域，则可将可折叠段214远离患者向下折叠(在图2H中进一步描述)。中心段212包括切口部分220，该切口部分还使得更容易接近腹股沟区域。

旋转段210相对于台201A侧向枢转。旋转段210包括弓形边缘222，并且中心段212还包括弓形边缘224。由于这些弧形边缘，当旋转段210远离或朝向台201A枢转时，旋转段210与中心段212之间存在最小间隙。具有旋转段210远离台201A枢转的台201A的构型使得更容易接近腹股沟区域，因为台201A的其他段没有阻挡腹股沟区域。在章节VII.下半身外科手术中相对于图7C至图7D进一步描述该构型的示例。另外，旋转段210还包括切口部分226，该切口部分进一步使得更容易接近腹股沟区域。

图2B为根据一个实施方案的台201A的顶视图。具体地讲，图2B示出了台基部218的局部剖面图和旋转段210的一部分。旋转段210内的部件被暴露以用于说明的目的。台基部218包括双曲轨230，即两个弯曲的线性导轨(也被称为第一轴承子组件)。旋转段210还包括双曲轨232(也被称为第二轴承子组件)。联接到第二轴承组件的第一轴承组件可被称为轴承机构。台基部218的双曲轨230与旋转段210的双曲轨232接合。两条双曲轨均与虚圆234同心。旋转段210围绕穿过虚圆234的中心处的点236的轴线枢转，该轴线垂直于台基部218的平面。台基部218的双曲轨230包括第一滑架238和第二滑架240。类似地，旋转段210的双曲轨232包括第一滑架242和第二滑架244。这些滑架提供结构支撑并消除力矩负载，这使得双曲轨能够支撑高达至少500磅的高悬臂负载。例如，使患者远离台201A枢转在支撑患者重量的双曲轨上产生高悬臂负载。台基部218和旋转段210可包括附加的负载分担部件，诸如辊、凸轮从动件和轴承。在一些实施方案中，旋转段210和台基部218各自包括单曲轨而不是双曲轨。此外，每个曲轨可包括附加的或更少的滑架。

图2C为根据一个实施方案的台201A的旋转段210的顶视图。质心250示出了旋转段210的质心和躺在旋转段210上的患者(未示出)。旋转段210围绕轴线236以角度α枢转。与图2D所示的质心246相比，质心250更靠近台基部218(对应于图2D中的台基部218B)，即使图2C和图2D两者中的旋转段各自以相同的角度α枢转。保持质心250靠近台218有助于旋转段210支撑由于患者而带来的更大的悬臂负载，而不会使外科机器人系统翻倒。在一些实施方案中，可将旋转段210相对于台基部218旋转高达30度或45度的角度，同时将旋转段210的质心保持在台201A上方。

图2D为根据一个实施方案的台201B的旋转段210A的顶视图。具体地讲，台201B包括台基部218A和旋转段210A。台201B不包括双曲轨，而是包括旋转机构278，在下文中参考图2E至2G进一步描述该旋转机构。质心246示出了旋转段210A的质心和躺在旋转段210A上的患者(未示出)。旋转段210A围绕轴线248以角度α枢转。因此，质心246定位在台基部218A之外。

图2E为根据一个实施方案的台201B的旋转机构278(其也可被称为轴承机构)的部件的等轴分解图。旋转机构278包括联接到第二轴承子组件的第一轴承子组件。具体地讲，旋转机构278包括谐波驱动马达280、固定板281、垫片282、内轴承座圈283、轴承284、外轴承座圈夹板285、内轴承座圈支撑件286、固定环287、马达外壳安装架288、编码器条289、驱动板290、编码器传感器291和旋转插入件292。马达外壳安装架288相对于台基部218A固定。谐波驱动马达280使旋转段210A围绕轴线248旋转。第一轴承子组件包括联接到台基部218A的上述部件。第二轴承子组件包括联接到旋转段210A的上述部件。

图2F为根据一个实施方案的图2E所示的旋转机构278的剖视图。谐波驱动马达280联接到马达外壳安装架288上。马达外壳安装架288联接到固定环287和固定板281。使用垫片282将固定板281联接到台基部218A，使得谐波驱动马达280也相对于台基部218A固定。

谐波驱动马达280包括联接到驱动面296的驱动轴294，使得驱动轴294和驱动面296一起旋转。驱动面296联接到驱动板290。驱动板290联接到内轴承座圈支撑件286。内轴承座圈支撑件286联接到旋转插入件292和内轴承座圈夹板283。内轴承座圈支撑件286通过轴承284(例如，交叉滚柱轴承)可移动地联接到台基部218A。旋转插入件292联接到旋转段210A，使得驱动轴294和驱动面296的旋转使旋转段210A沿相同方向旋转。尽管在图2F中未示出，但旋转机构278可包括在固定板281与内轴承座圈夹板283之间的附加部件，以提供附加的稳定性，例如以物理硬止动件的形式。此外，尽管图2F中未示出，但编码器传感器291通过编码器条289联接到马达外壳安装架288。编码器传感器291记录关于旋转段210A的旋转的信息，例如，旋转段210A的位置，其精度在0.01度分辨率下达0.1度。图2F示出了用于联接旋转机构的部件的若干螺钉(或螺栓)，但应当指出的是，这些部件可使用其他方法(例如，焊接、压力配合、胶粘等)来联接。

旋转机构278允许谐波驱动马达280在精确控制下使旋转段210A旋转，同时支撑例如来自躺在旋转段210A上的患者的高达500磅的负载。具体地讲，谐波驱动马达280可使旋转段210A围绕轴线248旋转，旋转速度高达10度/秒，并且沿任一方向旋转高达45度。此外，旋转段210A旋转，使得患者的质心的最大速度为100毫米/秒，并且达到最大速度的时间为0.5秒。在一些实施方案中，旋转机构的轴承中的一个轴承是交叉滚柱轴承(例如，具有轴承摩擦系数为大约0.0025的滚珠轴承)，其有助于进一步提供稳定性以允许旋转段210A的精确旋转，同时保持来自患者重量的悬臂负载。谐波驱动马达280可产生高达33牛顿米的扭矩，以使带有患者重量的旋转段210A旋转。在一些实施方案中，谐波驱动马达280包括保持扭矩为至少40牛顿米的内部制动器。

图2G为根据一个实施方案的图2E所示的旋转机构的底视图。谐波驱动马达280被暴露，使得例如来自外科机器人系统的柱的电线可联接到谐波驱动马达280，以向该谐波驱动马达280提供控制信号。

图2H为根据一个实施方案的台201C的可折叠段214C的等轴视图。台201C为图2A中的台201A的实施方案。台201C还包括联接到台基部218C的中心段212C。可折叠段214C使用轴承围绕平行于台基部218C的轴线252旋转。旋转可折叠段214C，使得该可折叠段214C与台基部218C和中心段212C正交。在其他实施方案中，可折叠段214C可相对于台基部218C和中心段212C旋转到其他角度。可折叠段214C包括切口部分254，例如使得更容易接近躺在台201C上的患者。在其他实施方案中，可折叠段214C不包括切口部分。

图2I为根据一个实施方案的台201D的可折叠段214D的另一个等轴视图。台201D为图2A中的台201A的实施方案。旋转可折叠段214D，使得该可折叠段214D和台基部218D相对于彼此成角度β定位。台201D包括用于可折叠段214D和中心段212D的机构，以保持旋转位置，同时将患者重量支撑在台201D上。例如，该机构是在可折叠段214D和中心段212D的接头处的摩擦制动器，该摩擦制动器将两个段保持在角度β。另选地，可折叠段214D使用轴围绕中心段212D旋转，并且该机构是锁定该轴并因此将两个段保持在固定位置的离合器。尽管在图2I中未示出，但台201D可包括马达或其他致动器，以自动将可折叠段214D相对于中心段212D旋转和锁定到特定角度。旋转可折叠段214D是有利的，例如，因为台201D的对应构型使得更容易接近躺在台201D上的患者的腹部周围的区域。

图2J为根据一个实施方案的台201E的活板门256的等轴视图。台201E为图2A中的台201A的实施方案。具体地讲，台201E包括活板门256和定位在活板门256下方的排污部件258。活板门256和排污部件258收集在外科手术期间由躺在台上的患者分泌或排放的废料，诸如流体(例如，尿液)、碎屑(例如，粪便)。容器(未示出)可定位在排污部件258下方以收集和存储废料。活板门256和排污部件258是有利的，因为它们防止废料弄脏设备或使设备处于有菌状态，该设备诸如外科机器人系统100的其他部件或与外科机器人系统100一起处于手术室中的其他外科工具。

图2K为根据一个实施方案的台201A的枢轴的等轴视图。具体地讲，台201A包括第一枢轴260和第二枢轴262。台201A围绕第一轴线264旋转。用户(例如，医师)可手动地或在外科机器人系统100的辅助下围绕第一轴线264或第二轴线266旋转台201A。外科机器人系统100还可例如通过使用控制信号来操作联接到第一枢轴260或第二枢轴262的马达，从而自动旋转台201A。马达280联接到第一枢轴260。台201A的旋转可在外科手术期间使得更容易接近躺在台201A上的患者的某些区域。具体地讲，台201A被构造成通过围绕第一轴线264旋转来将躺在台201A上的患者取向在特伦德伦伯卧位。在图2L至图2M中进一步描述台201A的旋转。

图2L为根据一个实施方案的围绕俯仰轴线264旋转的台201A的侧视图。具体地讲，台201A相对于平行于地面的平面268旋转到角度γ。

图2M为根据一个实施方案的围绕摇摆轴线266旋转的台201A的等轴视图。具体地讲，台201A相对于平行于地面的平面268旋转到角度δ。台201A被示出为透明的以暴露台201A下方的部件。该台包括一组导轨270。台201A可沿着平行于该组导轨270的轴线266侧向平移。外科机器人系统100使用例如马达或其他致动装置(未示出)侧向平移台201A。外科机器人系统100的用户也可手动平移台201A，或者在外科机器人系统100的辅助下平移。

包括上述部件的台201A的另选视图和实施方案至少在2015年9月30日提交的美国临时申请62/235,394中进一步示出和描述。

III.柱

图3A为根据一个实施方案的外科机器人系统100的柱102的侧剖面图。柱102包括用于执行外科机器人系统100的功能的电气的、机械的以及其他类型的部件。柱102包括俯仰旋转机构310、柱伸缩式套叠机构320、环伸缩式套叠机构330A和330B以及环旋转机构340A和340B。在图3B中进一步描述环旋转机构340A和340B。

外科机器人系统100使用俯仰旋转机构310使台101围绕俯仰轴线264(也在先前的图2K至图2L中示出)旋转。俯仰旋转机构310包括俯仰旋转马达312、直角齿轮箱314、俯仰旋转导螺杆316和俯仰旋转托架318。俯仰旋转马达312联接到直角齿轮箱314。俯仰旋转马达312与俯仰旋转导螺杆316正交。俯仰旋转导螺杆316可移动地联接到俯仰旋转托架318。直角齿轮箱314联接到俯仰旋转导螺杆316。俯仰旋转马达312的输出旋转使俯仰旋转导螺杆沿着轴线311平移运动。因此，俯仰旋转导螺杆318的平移运动使台101围绕俯仰轴线264旋转。

外科机器人系统100使用柱伸缩式套叠机构320竖直地平移台。柱伸缩式套叠机构320包括柱伸缩式套叠马达322、柱伸缩式套叠导螺杆324和柱伸缩式套叠导轨326。柱伸缩式套叠马达322联接到柱伸缩式套叠导螺杆324。柱伸缩式套叠马达322和柱伸缩式套叠导螺杆324相对于基部103固定。柱伸缩式套叠导螺杆324与柱伸缩式套叠导轨326接合。柱伸缩式套叠马达322的输出旋转使柱伸缩式套叠导轨326沿着沿柱伸缩式套叠导螺杆324的竖直轴线321平移。当柱伸缩式套叠导轨326沿着竖直轴线321沿正方向平移时，柱102和台101的高度增加。

柱102还包括下柱段350、中柱段352和上柱段354。下柱段350联接到基部103并且相对于基部103固定。中柱段352可移动地联接到下柱段350。上柱段354可移动地联接到中柱段352。在其他实施方案中，柱102可包括附加的或更少的柱段。

上柱段354和/或中柱段352也沿着竖直轴线321平移以延伸柱102的高度。类似地，当柱伸缩式套叠导轨326沿着竖直轴线321沿负方向平移时，柱102和台101的高度减小。此外，上柱段354和/或中柱段352也沿着竖直轴线321平移以套缩下柱段350。能够调节高度的台101是有利的，因为台101便于多种外科手术。具体地讲，一种外科手术需要将躺在台101上的患者定位在某一高度，该高度比另一种外科手术中躺在台101上的患者的高度低。在一些实施方案中，代替马达或除马达之外，柱伸缩式套叠机构320还使用其他致动装置，诸如液压或气动装置。

外科机器人系统100使用环伸缩式套叠机构330A和330B竖直地平移柱环305A和305B。环伸缩式套叠机构330A包括环伸缩式套叠马达332、环伸缩式套叠导螺杆334和环伸缩式套叠导轨336。在章节V.柱环中参考图5A至图5E进一步描述柱环。柱环305A和305B可移动地联接到柱102并沿着竖直轴线331平移。一般来讲，柱102包括用于柱102的每个柱环的环伸缩式套叠机构。具体地讲，柱102包括环伸缩式套叠机构330A和第二环伸缩式套叠机构330B。环伸缩式套叠马达332联接到环伸缩式套叠导螺杆334。环伸缩式套叠马达332和环伸缩式套叠导螺杆334相对于基部103固定。环伸缩式套叠导螺杆334与环伸缩式套叠导轨336接合。环伸缩式套叠导轨336联接到柱环305A。环伸缩式套叠马达332的输出旋转使环伸缩式套叠导轨336沿着竖直轴线331以及沿着环伸缩式套叠导螺杆334平移。当环伸缩式套叠导轨336沿着竖直轴线331沿正方向或负方向平移时，对应的柱环的高度分别增加或减小。

图3B为根据一个实施方案的柱102的等轴剖面图。柱102包括第一手风琴式面板360A和第二手风琴式面板360B。当外科机器人系统100沿着竖直轴线331分别沿正方向或负方向平移柱环305A和305B时，手风琴式面板360A和360B延伸或折叠。手风琴式面板360A和360B是有利的，因为它们保护柱102内的电气的、机械的以及其他类型的部件(例如，俯仰旋转机构310、柱伸缩式套叠机构320、环伸缩式套叠机构330A和330B以及环旋转机构340A和340B)不因流体废物和其他有害物质而弄脏或处于有菌状态。图3B示出了环旋转机构340A的等轴视图，同时环旋转机构340B被柱102遮挡。

外科机器人系统100分别使用环旋转机构340A和340B使柱环305A和305B旋转。环伸缩式套叠导轨336通过环旋转托架344联接到环旋转马达342。环旋转马达342联接到一组齿轮346。该组齿轮346包括主动齿轮346G。主动齿轮346G与柱环305A的柱环导轨348接合。环旋转马达342的输出旋转使该组齿轮346和主动齿轮346G旋转。因此，主动齿轮346G的旋转使柱环305A围绕与柱102同心的竖直轴线341旋转。柱102包括对应于柱环305B的另一个环旋转机构340B。一般来讲，环旋转机构340A和340B以及柱环305A和305B将基本上相同，然而在其他具体实施中，它们可使用不同的机构来构造。

图3C为根据一个实施方案的环旋转机构340A的顶视图。为清楚起见，图3C仅示出了环旋转机构340A的主动齿轮346G、柱环305A和柱环导轨348。在示例性使用情形中，外科机器人系统100顺时针旋转主动齿轮346G以使柱环导轨348(并因此使柱环305A)围绕竖直轴线341顺时针旋转。

包括上述部件的柱103的另选视图和实施方案至少在2015年5月15日提交的美国临时申请62/162,486和2015年5月15日提交的美国临时申请62/162,467中进一步示出和描述。

IV.柱安装式机器人臂

图4A为根据一个实施方案的具有柱安装式机器人臂470A的外科机器人系统400A的等轴视图。外科机器人系统400A包括一组机器人臂、一组柱环、台401A、柱402A和基部403A。外科机器人系统400A为图1所示的外科机器人系统100的实施方案。一般来讲，该组机器人臂包括一个或多个机器人臂，诸如机器人臂470A，其中这些机器人臂联接到一个或多个柱环，诸如柱环405A。在下文的章节V.柱环中相对于图5A至图5E更详细描述柱环。在下文的章节VI.机器人臂中相对于图6A至图6C更详细描述机器人臂。柱环405A可移动地联接到柱402A。因此，附接到柱405A的机器人臂470A可被称为柱安装式机器人臂470A。如上所述，外科机器人系统400A使用机器人臂470A对躺在台401A上的患者执行外科手术。

图4B为根据一个实施方案的具有柱安装式机器人臂的外科机器人系统400B的等轴视图。外科机器人系统400B为图4A所示的外科机器人系统400A的实施方案。外科机器人系统400B包括多个机器人臂，即第一机器人臂470B、第二机器人臂470C、第三机器人臂470D和第四机器人臂470E，以及多个柱环，即第一柱环405B和第二柱环405C。在其他实施方案中，外科机器人系统400B可包括附加的或更少的机器人臂和/或柱环。此外，机器人臂可以各种构型联接到柱环。例如，三个机器人臂可联接到一个柱环。另外，外科机器人系统400B可包括各自联接到两个机器人臂的三个柱环。

包括上述部件的具有柱安装式机器人臂的外科机器人系统400B的另选视图和实施方案至少在2015年5月15日提交的美国临时申请62/162,486和2015年5月15日提交的美国临时申请62/162,467中进一步示出和描述。

V.柱环

图5A为根据一个实施方案的外科机器人系统(例如，外科机器人系统100、400A或400B)的柱环505的等轴视图。

柱环505包括柱环导轨510、臂安装枢轴512、臂安装基部514和一组臂安装架。该组臂安装架包括一个或多个臂安装架。具体地讲，图5A中的一组臂安装架包括第一臂安装架506A和第二臂安装架506B。一般来讲，该组臂安装架中的每个臂安装架和臂安装基部514均为圆柱形状。

第一臂安装架506A和第二臂安装架506B可移动地联接到臂安装基部514。第一臂安装架506A和第二臂安装架506B可围绕与臂安装基部514同心的轴线511一起或独立地旋转。例如，外科机器人系统400B使用臂安装基部514内或臂安装架内的马达或其他致动装置(未示出)来使第一臂安装架506A和第二臂安装架506B旋转。在一些实施方案中，第一臂安装架506A和第二臂安装架506B以预先确定的增量(例如，15度的增量)旋转。

臂安装基部514联接到臂安装枢轴512。臂安装枢轴512使用臂安装枢轴512内的马达或其他致动装置(未示出)来使臂安装基部514围绕与轴线511正交的轴线521旋转。臂安装枢轴512联接到柱环导轨510并且相对于该柱环导轨固定。旋转臂安装架514是有利的，因为联接到臂安装基部514的机器人臂(和臂安装架)可响应于台401B的旋转而重新取向。因此，联接到臂安装基部514的臂安装架的机器人臂更容易接近躺在台401B上的患者。

图5B为根据一个实施方案的图4B的台401B下方的一组柱环的底视图。该组柱环包括第一柱环405B和第二柱环405C。应当指出的是，图5B示出对准的第一柱环405B和第二柱环405C，使得臂安装架在台401B的相同侧上，而图4B示出第一柱环405B和第二柱环405C被定位，使得臂安装架在台401B的相对侧上。外科机器人系统400B可旋转柱环405B和405C以将臂安装架定位在其他构型中。例如，两个臂安装架定位在台401B的一侧上，两个臂安装架定位在台401B的相对侧上。通过使柱环围绕柱彼此独立地旋转，外科机器人系统400B可将臂安装架(以及因此安装到这些臂安装架的机器人臂)构造在更多可能的位置中。由于这种可构造性，外科机器人系统400B适应各种外科手术，因为机器人臂可接近躺在台401B上的患者的身体的任何区域(例如，上半身、身体核心或下半身)。在一些实施方案中，柱环的每个臂安装架包括凹口516，该凹口有利于将机器人臂附接到臂安装架。

图5C为根据一个实施方案的安装到图4B的柱402B的一组柱环的等轴视图。类似于图5B，图5C示出了在外科机器人系统400B的同一侧上对准的所有臂安装架。

图5D为根据一个实施方案的柱环的臂安装架506C的等轴剖面图。臂安装架506C包括臂安装架伸缩式套叠机构520和一组臂安装架段。臂安装架伸缩式套叠机构520包括臂安装架伸缩式套叠马达522、臂安装架伸缩式套叠导螺杆524和臂安装架伸缩式套叠导轨526。一般来讲，该组臂安装架段包括一个或多个臂安装架段。具体地讲，图5D中的一组臂安装架段包括下臂安装架段530、中臂安装架段532和上臂安装架段534。机器人臂段571(例如，图4B中的机器人臂470B的机器人臂段)联接到上臂安装架段534。中臂安装架段532和上臂安装架段534可移动地联接到下臂安装架段530。下臂安装架段530联接到臂安装基部(例如，图5A中的臂安装基部514)。

外科机器人系统400B使用臂安装架伸缩式套叠机构520沿着轴线531平移臂安装架506C。在图5D中，轴线531处于水平取向，但应当指出的是，在其他实施方案中，轴线531处于竖直或任何其他取向。臂安装架伸缩式套叠马达522联接到臂安装架伸缩式套叠导轨526。臂安装架伸缩式套叠导轨526与臂安装架伸缩式套叠导螺杆524接合。臂安装架伸缩式套叠导螺杆524相对于下臂安装架段530固定。臂安装架伸缩式套叠马达522的输出旋转使臂安装架伸缩式套叠导轨526沿着竖直轴线531平移。臂安装架506C的平移是有利的，因为如果臂安装架506C延伸，则安装到臂安装架506C的机器人臂在外科手术期间可更容易接近躺在台401B上的患者。

图5E为根据一个实施方案的处于伸缩式套叠构型的臂安装架506C的等轴剖面图。在该伸缩式套叠构型中，上臂安装架段534和中臂安装架段532沿正轴线531方向延伸以有利于臂安装架506C的延伸。

包括上述部件的柱环505的另选视图和实施方案至少在2015年5月15日提交的美国临时申请62/162,486和2015年5月15日提交的美国临时申请62/162,467中进一步示出和描述。

VI.机器人臂

图6A为根据一个实施方案的外科机器人系统(例如，外科机器人系统100、400A或400B)的机器人臂670的等轴视图。一般来讲，机器人臂670包括一组机器人臂段，诸如机器人臂段671、672、673、674、675、676和677。每个臂段在臂段接头处可移动地联接到至少一个其他臂段。具体地讲，第一臂段671可移动地联接到第二臂段672，第二臂段672可移动地联接到第三臂段673等等。第一臂段671可移动地联接到臂安装架(例如，图5A中的臂安装架506A)。第七臂段677(或包括不同于七个的多个臂段的一组臂段中的最后一个臂段)联接到外科器械。第七臂段677还可包括用于保持外科器械的机构，诸如夹具或机器人手指。机器人臂670使用机器人臂段内部的电气和机械部件，诸如马达、齿轮和传感器，以使这些臂段在臂段接头处旋转。

机器人臂670从例如容纳在图4B中的柱402B中的机器人臂控制系统接收控制信号。在一些实施方案中，机器人臂670从位于柱402B外部或与外科机器人系统400B分开的机器人臂控制系统接收控制信号。一般来讲，机器人臂670可包括向机器人臂控制系统提供传感器数据的传感器。具体地讲，压力传感器提供力反馈信号，并且编码器或电位差计提供对臂段的旋转的测量。机器人臂控制系统使用传感器数据来生成提供给机器人臂670的控制信号。由于每个臂段可相对于另一个相邻段旋转，因此每个臂段向机器人臂670的机械系统提供附加的自由度。通过旋转这些机器人臂段，外科机器人系统400B定位联接到机器人臂670的外科器械，使得该外科器械能够接近正在接受外科手术的患者。在章节VII.针对执行外科手术的系统取向中参考图7A至图7F进一步描述外科机器人系统400B的机器人臂的构型。

图6B为根据一个实施方案的机器人臂670的臂段接头610的等轴视图。第一臂段671A和第二臂段672A为图6A中的臂段中的任一臂段的实施方案。臂段671A和672A为圆柱形状并且在平面612处连接。第一臂段671A围绕垂直于平面612的轴线611相对于第二臂段672A旋转。此外，轴线611垂直于第二臂段672A的平面614并且垂直于第一臂段671A的平面616。即，轴线611相对于臂段671A和672A是纵向的。

图6C为根据一个实施方案的机器人臂670的另一个臂段接头620的等轴视图。臂段671B和672B在平面622处连接。与图6B所示的圆柱形状臂段不同，臂段671B和672B各自分别包括弯曲部分628和630。第一臂段671B围绕垂直于平面622的轴线621相对于第二臂段672B旋转。轴线621不垂直于臂段672B的平面624并且不垂直于臂段671B的平面626。在一些实施方案中，旋转轴线垂直于臂段接头的一个臂段的平面，但不垂直于该臂段接头的另一个臂段的平面。

包括上述部件的机器人臂670的另选视图和实施方案至少在2015年5月15日提交的美国临时申请62/162,486和2015年5月15日提交的美国临时申请62/162,467中进一步示出和描述。

VII.针对执行外科手术的系统取向

图4B中的外科机器人系统400B使用一组机器人臂中的柱安装式机器人臂执行各种外科手术。外科机器人系统400B构造柱安装式机器人臂以在外科手术之前、期间和/或之后接近躺在台401B上的患者的身体部位。这些柱安装式机器人臂接近患者腹股沟附近的部位以进行外科手术，诸如输尿管镜检查术、经皮肾镜取石术(PCNL)、结肠镜检查和荧光镜透视检查。这些柱安装式机器人臂接近患者的核心(例如，腹部)区域附近的部位以进行外科手术，诸如前列腺切除术、结肠切除术、胆囊切除术和腹股沟疝。这些柱安装式机器人臂接近患者头部附近的部位以进行外科手术，诸如支气管镜检、内镜逆行胰胆管造影(ERCP)。

外科机器人系统400B自动重新构造柱安装式机器人臂、柱环、柱和台以执行不同的外科手术。外科机器人系统400B的每个子系统和部件的特征使得同一组机器人臂能够接近大的工作区域和多个工作区域(基于构型)，以对患者执行各种外科手术。具体地讲，如上所述，除了其他可能的构型之外，机器人臂还可被构造成处于第一构型以接近患者的腹股沟区域、处于第二构型以接近患者的腹部区域以及处于第三构型以接近患者的头部区域。由机器人臂的臂段、柱环、柱和台提供的自由度有助于广范围的构型。外科机器人系统400B包括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)内的计算机系统。当由该计算机系统的处理器执行时，这些指令使外科机器人系统400B的部件自动重新构造，而无需用户(例如，医师)的干预或干预最少。例如，基于这些指令，该计算机系统将电子控制信号发送到机器人臂的马达。响应于接收到该控制信号，这些马达使机器人臂的臂段旋转到某个位置。医师或另一个用户可通过创建指令并将这些指令提供给计算机系统来设计外科机器人系统的构型。例如，将这些指令上传到计算机系统的数据库。外科机器人系统400B的自动可构造性是有利的，因为该自动可构造性节省了资源。具体地讲，外科机器人系统400B减少了用户为外科手术设置外科机器人系统400B所花费的时间量。此外，通过将外科机器人系统400B用于各种外科手术，用户减少了他们需要购买、维护、存储和学习进行操作的外科设备的数量。

包括上述部件的具有柱安装式机器人臂的外科机器人系统400B的使用情形的另选视图和实施方案至少在2015年5月15日提交的美国临时申请62/162,486和2015年5月15日提交的美国临时申请62/162,467中进一步示出和描述。

VII.A.下半身外科手术

图7A为根据一个实施方案的具有柱安装式臂的外科机器人系统700A的等轴视图，这些柱安装式臂被构造成接近患者708的下半身区域。外科机器人系统700A为图4B中的外科机器人系统400B的实施方案(但包括比图4B中的该外科机器人系统更多的部件)。具体地讲，外科机器人系统700A包括一组机器人臂(总共包括五个机器人臂)和一组三个柱环。第一机器人臂770A和第二机器人臂770B联接到第一柱环705A。第三机器人臂770C和第四机器人臂770D联接到第二柱环705B。第五机器人臂770E联接到第三柱环705C。图7A示出了躺在台701上正在接受外科手术(例如，输尿管镜检查术)的患者708的线框图，该外科手术需要接近患者708的下半身区域。患者708的腿部未被示出，以便不遮挡外科机器人系统700A的多个部分。

外科机器人系统700A构造一组机器人臂以在患者708的下半身区域上执行外科手术。具体地讲，外科机器人系统700A构造该组机器人臂以操纵外科器械710。图7A示出了沿着虚拟导轨790将外科器械710插入患者708的腹股沟区域中的一组机器人臂。一般来讲，虚拟导轨790为该组机器人臂沿着其平移外科器械(通常为伸缩式套叠器械)的同轴轨线。第二机器人臂770B、第三机器人臂770C和第五机器人臂770E联接到(例如，保持)外科器械710。第一机器人臂770A和第四机器人臂770D被收起在外科机器人系统的侧面，因为它们不一定是图7A所示的外科手术(或该外科手术的至少一部分)所需的。机器人臂被构造，使得它们从远离患者708的距离操纵外科器械710。这是有利的，例如因为通常更靠近患者身体的可用空间有限，或者在患者708周围存在无菌边界。此外，在外科设备周围还可存在无菌盖布。在外科手术期间，仅允许无菌物体通过无菌边界。因此，外科机器人系统700A仍然可使用定位在无菌边界之外并且覆盖有消毒盖布的机器人臂来执行外科手术。

在一个实施方案中，外科机器人系统700A构造一组机器人臂以对患者708执行内窥镜检查外科手术。该组机器人臂保持内窥镜，例如外科器械710。该组机器人臂经由患者708的腹股沟区域中的开口将内窥镜插入该患者体内。该内窥镜为柔性且细长的管状器械，具有光学部件诸如相机和光缆。这些光学部件收集表示患者体内的部位的图像的数据。外科机器人系统700A的用户使用该数据来辅助执行内窥镜检查。

图7B为根据一个实施方案的具有柱安装式臂的外科机器人系统700A的顶视图，这些柱安装式臂被构造成接近患者708的下半身区域。

图7C为根据一个实施方案的成像装置740和具有柱安装式臂的外科机器人系统700B的等轴视图，这些柱安装式臂被构造成接近患者708的下半身区域。外科机器人系统700B为图4B所示的外科机器人系统400B的实施方案。外科机器人系统700B包括一对马镫部720，该对马镫部支撑患者708的腿部，从而暴露患者708的腹股沟区域。一般来讲，成像装置740捕获患者708体内的身体部分或其他对象的图像。成像装置740可为通常用于荧光镜透视类外科手术的C形臂(也被称为移动C形臂)或另一种类型的成像装置。C形臂包括生成器、检测器和成像系统(未示出)。该生成器联接到C形臂的底侧端部并且面朝上朝向患者708。该检测器联接到C形臂的顶侧端部并且面朝下朝向患者708。该生成器向患者708发射X射线波。这些X射线波穿透患者708并被检测器接收。基于所接收的X射线波，成像系统740生成患者708体内的身体部分或其他对象的图像。台401B的旋转段210侧向旋转，使得患者708的腹股沟区域在C形臂成像装置740的生成器与检测器之间对准。C形臂是体积较大的装置，具有需要安置在患者身体下方的覆盖区。具体地讲，C形臂的生成器需要位于患者的手术区域(例如，腹部区域)下方。在安装到柱的典型外科手术床中，柱妨碍C形臂生成器的定位，例如因为该柱也在手术区域下方。相比之下，由于旋转段210的可构造性，外科机器人系统700B可构造台401B，使得C形臂、机器人臂和用户(例如，医师)具有足够的空间来在患者身体的工作区域上执行外科手术。在一个示例性使用情形中，台401B沿着台401B的纵向轴线侧向平移，使得机器人臂可接近台401B上的患者的腹股沟或下腹部区域。在另一个示例性使用情形中，通过使旋转段210旋转远离柱402B，C形臂740的生成器可定位在患者708的腹股沟区域下方。旋转段210(其中患者躺在旋转段210上)可相对于台401B的纵向轴线旋转至少45度，而不会使外科机器人翻倒。具体地讲，外科机器人系统不会翻倒，因为该外科机器人系统的质心(例如，组合的至少台、床和基部的质心)定位在基部的覆盖区上方。在章节VIII.基部中参考图8G至图8J进一步描述的外伸支腿脚轮可提供进一步的稳定性，以防止外科机器人系统在旋转段旋转远离台时翻倒。

外科机器人系统700B使用一组柱安装式机器人臂来操纵外科器械710。这些机器人臂中的每个机器人臂联接到(例如，保持)外科器械710。外科机器人系统700B使用这些机器人臂来将外科器械710沿着虚拟导轨790插入患者的腹股沟区域中。

图7D为根据一个实施方案的成像装置740和具有柱安装式臂的外科机器人系统700B的顶视图，这些柱安装式臂被构造成接近患者708的下半身区域。

VII.B.核心身体外科手术

图7E为根据一个实施方案的具有柱安装式臂的外科机器人系统700B(或400B)的等轴视图，这些柱安装式臂被构造成接近患者708的核心身体区域。外科机器人系统700B已经从图7C至图7D所示的构型(其中机器人臂接近患者708的下半身区域)重新构造。在台包括旋转段210的实施方案中，台的旋转段210与该台的其余部分同轴旋转。躺在台401B上的患者708正在接受外科手术(例如，前列腺切除术或腹腔镜检查术)，该外科手术需要接近患者708的核心身体区域。每个机器人臂操纵外科器械以执行该外科手术。外科机器人系统700B将柱环405B和405C朝向台401B升高，使得机器人臂更容易接近患者708。此外，外科机器人系统700B旋转柱环，使得这些机器人臂中的两个机器人臂从台401B的一侧延伸，并且另外两个机器人臂从401B的相对侧延伸。因此，这些机器人臂在外科手术期间不太可能妨碍彼此(例如，一个机器人臂阻挡另一个机器人臂的运动)。

VII.C.上半身外科手术

图7F为根据一个实施方案的具有柱安装式臂的外科机器人系统700B(或400B)的等轴视图，这些柱安装式臂被构造成接近患者708的上半身区域。外科机器人系统700B已经从图7E所示的构型(其中机器人臂接近患者708的核心身体区域)重新构造。在台包括旋转段210的实施方案中，台的旋转段210与该台的其余部分同轴旋转。躺在台401B上的患者708正在接受外科手术(例如，支气管镜检)，该外科手术需要接近患者708的上半身区域，特别是患者708的头部。机器人臂470C和机器人臂470D沿着虚拟导轨790将外科器械710D(例如，支气管镜)插入患者708的口中。机器人臂470B联接到(例如，保持)插管器750。插管器750为将支气管镜引导到患者708的口中的外科器械。具体地讲，支气管镜沿着虚拟导轨790的轨线开始为平行于患者708。插管器750恰好在支气管镜进入口中之前改变虚拟导轨790的角度。机器人臂470E(图7F中未示出)不用于外科手术，因此被收起来。

VIII.基部

图8A为根据一个实施方案的外科机器人系统800A的基部403A的等轴视图。外科机器人系统800A为图4B中的外科机器人系统400B的实施方案。当不使用机器人臂时，外科机器人系统800A将柱安装式机器人臂和/或柱环(未示出)存储在基部403B内。基部403B包括覆盖存储的机器人臂的第一面板820A和第二面板820B。第一面板820A和第二面板820B是有利的，因为它们防止废料使存储的机器人臂处于有菌状态或以其他方式污染存储的机器人臂。

图8B为根据一个实施方案的基部403B的开口面板的等轴视图。第一面板820A和第二面板820B枢转远离柱802A，使得柱安装式机器人臂进入基部403B的内部。第一面板820A包括切口830A，并且第二面板820B包括近侧切口830B。切口830A和830B适形于柱402B的形状，使得面板820A和820B在闭合时围绕柱402B形成密封。外科机器人系统800A可使用马达或其他致动装置来自动打开和闭合第一面板820A和第二面板820B。外科机器人系统800A的用户也可手动打开和闭合第一面板820A和第二面板820B。

图8C为根据一个实施方案的收起在外科机器人系统800B的基部403B内的机器人臂的等轴视图。外科机器人系统800B为图4B中的外科机器人系统400B的实施方案。当不使用机器人臂时，外科机器人系统800B将柱安装式机器人臂470B和470D以及柱环405B和405C存储在基部403B内。基部403B包括覆盖存储的机器人臂和柱环的第一面板820A和第二面板820B。第一面板820A包括切口830C。第二面板820B也包括切口(由于被其他部件遮挡而未示出)。这些切口适形于柱402B的形状，使得面板820A和820B在闭合时围绕柱402B形成密封。

第一面板820A和第二面板820B侧向平移，以为机器人臂和柱环提供进入基部403B的通路。图8C示出了平移以形成开口的第一面板820A和第二面板820B。该开口可足够大以为机器人臂提供通路，但不会太大以便即使在面板打开时也仍然为机器人臂提供保护。机器人臂470D和柱环405C收起在基部403B内。机器人臂470B和柱环405B在基部403B之外，但它们也可收起在基部403B内。外科机器人系统800B可使用马达或其他致动装置来自动打开和闭合第一面板820A和第二面板820B。外科机器人系统800B的用户也可手动打开和闭合第一面板820A和第二面板820B。

图8D为根据一个实施方案的收起在外科机器人系统700A的台701下方的机器人臂的等轴视图。具体地讲，每个机器人臂的臂段旋转，使得该机器人臂处于用于收起的紧凑构型。外科机器人系统700A升高第一柱环705A和第二柱环705B，并且朝向柱702的中心降低第三柱环705C。这样，机器人臂在收起构型中具有足够的空间，而不会妨碍彼此。在一个实施方案中，柱702包括机器人臂上方的覆盖件(例如，类似于面板820A和820B)，以保护机器人臂免受污染或损坏。

图8E为根据一个实施方案的收起在外科机器人系统400B的基部403B上方的机器人臂的等轴视图。机器人臂470B、470C、470D和470E处于收起构型。具体地讲，每个机器人臂的臂段旋转，使得该机器人臂处于用于收起的紧凑构型。外科机器人系统400B沿着柱402B降低第一柱环405B和第二柱环405C，使得收起的机器人臂搁置在基部403B上并且远离台401B。覆盖件(未示出，诸如盖布或面板)可用于覆盖收起的机器人臂，以防止其处于有菌状态或受到其他污染。

图8F为根据一个实施方案的收起在外科机器人系统800C的基部403B上方的机器人臂的另一个等轴视图。机器人臂为导轨安装式而非柱安装式。在章节IX.导轨安装式机器人臂中参考图9A至图9B以及在章节X.导轨中参考图10A至图10D进一步描述导轨安装式机器人臂。外科机器人系统800C是在章节IX.导轨安装式机器人臂中参考图9B进一步描述的外科机器人系统900B的实施方案。机器人臂870C、870D、870E、870F、870G和870H处于收起构型。

图8G为根据一个实施方案的外科机器人系统的基部803上的外伸支腿脚轮的等轴视图。图8G所示的基部803包括四个外伸支腿脚轮840A、840B、840C和840D，每个外伸支腿脚轮基本上彼此相同并且定位在基部803的不同拐角处，但应当指出的是，在其他实施方案中，基部可包括定位在基部上的其他位置中的任何数量的外伸支腿脚轮。外伸支腿脚轮840A、840B、840C和840D各自处于移动构型，即脚轮物理地接触地面。因此，当不使用外科机器人系统时，该外科机器人系统的用户可使用脚轮将该其转移到例如存储区域。

图8H为根据一个实施方案的外科机器人系统的基部803上的外伸支腿脚轮840A、840B、840C和840D的另一个等轴视图。外伸支腿脚轮840A、840B、840C和840D各自处于固定构型，即外伸支腿脚轮旋转，使得脚轮不物理地接触地面。因此，外科机器人系统可在外科手术期间被稳定和固定。

图8I为根据一个实施方案的处于移动构型的外伸支腿脚轮840A的侧视图。外伸支腿脚轮840A包括可移动地联接到外伸支腿安装架844的脚轮842。外伸支腿安装架844与底座846连接。第一连杆机构848通过第一铰链850可移动地联接到外伸支腿安装架844。第二连杆机构852通过第二铰链854可移动地联接到外伸支腿安装架844。在移动构型中，脚轮842可旋转以沿着地面移动外伸支腿脚轮840。

图8J为根据一个实施方案的处于固定构型的外伸支腿脚轮840A的侧视图。在固定构型中，脚轮842可自由旋转，但是脚轮842不移动外伸支腿脚轮840A，因为脚轮842不与地面物理接触。外科机器人系统(或用户)旋转外伸支腿脚轮840A例如90度，以将外伸支腿脚轮840A从移动构型改变为固定构型。因此，底座846现在物理地接触地面，并且有助于防止外科机器人系统移动。底座846可具有比脚轮842更大的覆盖面，以在地面上提供附加的稳定性。连杆机构848和852被定位成使得它们不妨碍外伸支腿脚轮840A的旋转路径。与具有针对脚轮和稳定的单独机构相比，将脚轮842和底座846组合在外伸支腿脚轮840A中是有利的，例如因为外伸支腿脚轮840A允许外科机器人系统使用紧凑机构在移动构型与固定构型之间改变。此外，在包括旋转段的外科机器人系统的使用情形中，该旋转段使躺在该旋转段上的患者旋转远离对应的台(例如，如图7C至图7D所示)，而外伸支腿的底座(在固定构型中)有助于防止该外科机器人系统由于患者的质心延伸超过台基部而翻倒。

包括上述部件的基部403B的另选视图和实施方案至少在2015年8月11日提交的美国临时申请62/203,530中进一步示出和描述。

IX.导轨安装式机器人臂

图9A为根据一个实施方案的具有一个导轨安装式机器人臂的外科机器人系统900A的等轴视图。外科机器人系统900A包括一组机器人臂(包括至少臂470A)和一组基部导轨(包括至少基部导轨980A)。机器人臂470A联接到基部导轨980A。在下文的章节X.导轨中相对于图10A至图10D进一步描述基部导轨。基部导轨980A可移动地联接到基部103。因此，机器人臂470A可被称为导轨安装式机器人臂470A。

图9B为根据一个实施方案的具有多个导轨安装式机器人臂的外科机器人系统900B的等轴视图。外科机器人系统900B包括各自联接到第一基部导轨980B或第二基部导轨980C的机器人臂470B、470C、470D和470E。第一基部导轨980B和第二基部导轨980C可移动地联接到基部103。

在其他实施方案中，外科机器人系统900B可包括附加的或更少的机器人臂和/或基部导轨。此外，机器人臂可以各种构型联接到基部导轨。例如，三个机器人臂可联接到一个基部导轨。另外，外科机器人系统900B可包括各自联接到一个机器人臂的三个基部导轨。

外科机器人系统900B可通过相对于基部103平移基部导轨来平移安装到基部导轨的机器人臂。这些基部导轨可平移超过基部103的起始覆盖面，这允许机器人臂在更大的空间中操作。此外，外科机器人系统900B可通过相对于基部导轨平移机器人臂来使安装到基部导轨的机器人臂彼此独立地平移。这是有利的，例如因为外科机器人系统900B可将机器人臂定位在不同的构型中以执行各种外科手术。

包括上述部件的具有导轨安装式机器人臂的外科机器人系统900B的另选视图和实施方案至少在2015年7月17日提交的美国临时申请62/193,604和2015年8月5日提交的美国临时申请62/201,518中进一步示出和描述。

X.导轨

图10A为根据一个实施方案的外科机器人系统1000的基部导轨的等轴视图。基部导轨包括各自可移动地联接到该基部导轨的一组一个或多个臂安装架。此外，每个臂安装架为先前在章节V.柱环中参考图5A描述的臂安装架506A或506B的实施方案。具体地讲，基部导轨980B包括臂安装架1006A、1006B和1006C。

图10B为根据一个实施方案的基部导轨980B上的臂安装架的等轴视图。臂安装架1006A、1006B和1006C各自包括带和小齿轮组件。具体地讲，臂安装架1006A的带和小齿轮组件包括托架1012、马达1014、带1016和小齿轮1018。臂安装架1006B和1006C的带和小齿轮组件也类似地构造。

外科机器人系统1000使用带和小齿轮组件沿着基部导轨平移臂安装架，并且因此平移安装到该臂安装架的机器人臂。具体地讲，臂安装架1006A通过托架1012可移动地联接到基部导轨980B的通道1020。托架1012联接到马达1014、带1016和小齿轮1018。马达1014通过带1016联接到小齿轮1018。因此，马达1014的输出旋转使小齿轮1018旋转。小齿轮1018与基部导轨980B的导轨导螺杆1010接合。小齿轮1018的旋转使臂安装架1006A沿着基部导轨980B平行于导轨导螺杆1010平移。

图10C为根据一个实施方案的基部导轨980B上的臂安装架1006A的等轴剖面图。臂安装架1006A包括带和小齿轮组件。具体地讲，该带和小齿轮组件包括马达1014、带1016、小齿轮1018和轴承1022。外科机器人系统1000使用带和小齿轮组件沿着基部导轨980B平移臂安装架1006A，并且因此平移安装到臂安装架1006A的机器人臂。马达1014通过带1016联接到小齿轮1018。因此，马达1014的输出旋转使小齿轮1018旋转。小齿轮1018联接到轴承1022。在一些实施方案中，轴承1022与基部导轨980B形成齿条和小齿轮组件。具体地讲，轴承1022是齿轮(即，小齿轮)并且与基部导轨980B的齿条1024接合。小齿轮1018的旋转使轴承1022沿着基部导轨980B平行于齿条1024平移。因此，臂安装架1006A也沿着基部导轨980B平移。

图10D为根据一个实施方案的基部导轨980B的剖视图。剖视图1000A示出了基部导轨980B的一个实施方案的基本轮廓。剖视图1000B示出了基部导轨980B的一个实施方案的增强轮廓。增强轮廓的下段1030B的尺寸大于基本轮廓的下段1030A的尺寸。因此，增强轮廓是有利的，例如因为相比于基础轮廓，增强轮廓使得基部导轨980B能够承受更大的负载。基本轮廓和增强轮廓两者均具有T形狭槽附接件1040，该T形狭槽附接件与外科机器人系统的基部上的对应T形狭槽接合。

包括上述部件的基部导轨980A、980B和980C的另选视图和实施方案至少在2015年7月17日提交的美国临时申请62/193,604和2015年8月5日提交的美国临时申请62/201,518中进一步示出和描述。

XI.另选构型

XI.A.混合构型

图11为根据一个实施方案的具有柱安装式机器人臂和导轨安装式机器人臂的外科机器人系统1100的等轴视图。由于包括柱安装式机器人臂和导轨安装式机器人臂两者的混合构型，相比于仅具有柱安装式机器人臂或仅具有导轨安装式机器人臂的外科机器人系统，外科机器人系统1100可将机器人臂构造在更多(或不同类型)的位置。此外，外科机器人系统1100利用使用柱环的机器人臂的旋转运动以及使用基部导轨的机器人臂的平移运动。

XI.B.基于推车的机器人臂柱

图12为根据一个实施方案的外科机器人系统1200的等轴视图，其中位于柱402B和基部403B上的柱安装机器人臂(例如，作为独立的站立推车)与外科机器人系统1200的台101、柱102和基部103分开。外科机器人系统1200构造机器人臂以接近躺在台101上的患者708的下半身区域。在一个实施方案中，将机器人臂安装在包括与柱102(该柱联接到患者所在的台101)分开的柱402B的推车上是有利的。例如因为具有与台一起安装到同一柱的机器人臂的外科机器人系统至少在台延伸经过柱102的角度上受到限制，与之相比，外科机器人系统1200可将机器人臂构造在更多(或不同类型)的位置。此外，推车可包括外伸支腿脚轮(例如，先前在章节VIII.基部中参考图8G至图8J所描述的)，该外伸支腿脚轮使得用户更容易运输机器人臂或保持推车静止。单独安装机器人臂还可减少联接到患者所在的台的柱的部件数量和复杂性。

外科机器人系统1100、外科机器人系统1200和包括上述部件的其他外科机器人系统的另选视图和实施方案至少在下述申请中进一步示出和描述：2015年5月15日提交的美国临时申请62/162,486、2015年5月15日提交的美国临时申请62/162,467、2015年7月17日提交的美国临时申请62/193,604、2015年8月5日提交的美国临时申请62/201,518、2015年8月11日提交的美国临时申请62/203,530和2015年9月30日提交的美国临时申请62/235,394。

XII.可调式臂支撑件

机器人外科系统可包括如本章节所述的用于支撑一个或多个机器人臂的可调式臂支撑件。可调式臂支撑件可被构造成附接到例如台、台的柱支撑件或台的基部，以从台下方的位置展开可调式臂支撑件和机器人臂。在一些实施方案中，可调式臂支撑件可附接到床(或台)或邻近床定位的推车。在一些示例中，可调式臂支撑件包括其上安装有一个或多个机器人臂的杆、轨道或导轨。在一些实施方案中，可调式臂支撑件包括允许调节杆、轨道或导轨的位置的至少四个自由度。这些自由度中的一个(或多个)自由度可允许相对于台竖直地调节可调式臂支撑件。将参考图13A至图21的示例详细描述可调式臂支撑件的这些特征和其他特征。

图13A和图13B分别为根据一个实施方案的包括可调式臂支撑件1305的外科机器人系统1300的等轴视图和端视图。可调式臂支撑件1305可被构造成相对于台1301支撑一个或多个机器人臂(参见例如图14A至图15B)。如下文将更详细地描述的，可调式臂支撑件1305可被构造成使得其可相对于台1301移动，以调节和/或改变可调式臂支撑件1305和/或安装到可调式臂支撑件1305的任何机器人臂相对于台1301的位置。例如，可调式臂支撑件1305可包括一个或多个自由度以允许相对于台1301调节可调式臂支撑件1305。尽管图13A和13B示出的系统1300仅包括单个可调式臂支撑件1305，但在一些实施方案中，系统可包括多个可调式臂支撑件(参见例如图14A的系统1400，其包括两个可调式臂支撑件1305A、1305B)。

包括如本章节所述的可调式臂支撑件1305的外科机器人系统可被设计来解决已知外科机器人系统的一个或多个问题。例如，一些外科机器人系统的一个问题是它们可能体积较大，占据大量空间。这通常是因为需要大型且精细的支撑结构来定位机器人臂以执行机器人外科手术。一些外科机器人系统包括机器人臂支撑结构，这些机器人臂支撑结构在机器人外科手术期间将多个机器人臂支撑在支撑患者的台上方。例如，常见的外科机器人系统包括将一个或多个机器人臂悬置在台上方的支撑结构。这些支撑结构相当庞大，因为例如它们必须在台上方和台上延伸。

一些外科机器人系统的另一个问题是它们可能过于复杂。由于例如如上所述的一些外科机器人系统所需的庞大的支撑结构，这些系统不易移动，这可能是不利的。在外科手术之前和之后，可能期望快速且顺利地从外科手术区域清除机器人臂，以方便地将患者放到台上或从台上移开。已经证明这对于一些外科机器人系统是困难的，因为这些系统的支撑结构庞大且复杂。一些外科机器人系统不容易存储或移动。

此外，一些外科机器人系统的灵活性或多变性有限。即，一些外科机器人系统被设计用于特定的外科手术，并且因此不能很好地用于其他类型的外科手术。例如，被构造用于腹腔镜式外科手术的外科机器人系统可能不能很好地用于内窥镜式外科手术，反之亦然。在一些情况下，这是因为在不同类型的外科手术期间，在手术期间使用的机器人臂需要相对于患者和/或台定位在不同的位置，并且常规外科机器人系统的支撑结构不能适应机器人臂的不同位置。此外，如上所述，一些外科机器人系统包括将一个或多个机器人臂置在患者和台上方的支撑结构。可能难以在机器人臂安装在该位置的情况下执行某些医疗手术。

最后，一些外科机器人系统包括固定安装到对应的支撑结构的机器人臂和/或固定安装或定位的支撑结构本身。这些系统仅可依靠机器人臂的关节运动来调节机器人臂和/或安装到其上的外科工具的位置。因为臂和/或支撑件位置固定，这会极大地限制这些系统的总体灵活性。一些系统的机器人臂和/或支撑件的固定可进一步限制这些系统在外科手术期间避免臂与/或其他物体(例如，患者、台、其他设备等)之间的碰撞的能力。

图13A和图13B的包括可调式臂支撑件1305的系统1300以及本章节中描述的其他系统可被构造成解决(例如，减少或消除)与上述一些外科机器人系统相关联的问题中的一个或多个问题。例如，本文所述的系统可比一些系统体积小。本文所述的系统可占据比一些系统更少的物理空间。本文所述的系统可能没有一些系统那么复杂。例如，本文所述的系统可容易地移动和/或可被构造成快速且容易地存储臂支撑件和机器人臂，以方便接近患者和/或台。本文所述的系统可为高度灵活的并且被构造用于各种各样的外科手术中。例如，在一些实施方案中，这些系统被构造用于腹腔镜式手术和内窥镜式手术两者。本文所述的系统可被构造成减少各个机器人臂与手术室中的其他对象之间的碰撞。

在一些实施方案中，这些优点中的一个或多个优点可通过包括如本文所述的一个或多个可调式臂支撑件1305来实现。如上所述，可调式臂支撑件1305可被构造，使得其能够相对于台1301移动，以调节和/或改变可调式臂支撑件1305和/或安装到可调式臂支撑件1305的任何机器人臂相对于台1301的位置。例如，可调式臂支撑件1305可能够被收起(例如，在台1301下方)并随后被升高以供使用。在一些实施方案中，可调式臂支撑件1305可被收起在支撑台1301的基部中或附近。在一些实施方案中，可调式臂支撑件1305可被收起在沿着基部的中心纵向轴线形成的一个或多个凹槽中。在其他实施方案中，可调式臂支撑件1305可被收起在从基部的中心纵向轴线偏离的一个或多个凹槽中。在升高时，可调式臂支撑件1305可定位在患者附近，但在台1301下方(例如，在台1301的上表面下方)。在其他实施方案中，臂支撑件1305可升高到台1301上方(例如，台的上表面上方)。例如当可调式臂支撑件定位在侧躺的患者后面时，这种构型可为有用的。

在一些实施方案中，可调式臂支撑件1305通过提供若干自由度(例如，提升、侧向平移、倾斜等)的支撑结构附接到床。在图13A和图13B的例示的实施方案中，臂支撑件1305被构造成具有四个自由度，这些自由度在图13A中用箭头示出。第一自由度允许沿z方向(“Z提升”)调节可调式臂支撑件。例如，如下文将描述的，可调式臂支撑件1305可包括滑架1309，该滑架被构造成沿着或相对于支撑台1301的柱1302向上或向下移动。第二自由度可允许可调式臂支撑件1305倾斜。例如，可调式臂支撑件1305可包括旋转接头，该旋转接头可例如允许臂支撑件1305在特伦德伦伯卧位与床对准。第三自由度可允许可调式臂支撑件向上枢转，如图所示。如下文将描述的，该自由度可用于调节台1301的侧面与可调式臂支撑件1305之间的距离。第四自由度可允许可调式臂支撑件1305沿着台的纵向长度平移。通过提供各种机器人臂可以附接到的高度可定位的支撑件，包括这些自由度中的一个或多个自由度的臂支撑件1305可解决与上述一些系统相关联的问题中的一个或多个问题。可调式臂支撑件1305可允许调节机器人臂相对于例如台1301的位置。在一些实施方案中，可连续地控制这些自由度，其中相继执行一个移动又一个动作。在其他实施方案中，可并行控制不同的自由度。例如，在一些实施方案中，一个或多个线性致动器可提供Z提升和倾斜两者。

现在将参考图13A和图13B更详细地描述可调式臂支撑件1305的这些自由度以及其他特征，图13A和图13B分别为根据一个实施方案的包括可调式臂支撑件1305的外科机器人系统1300的等轴视图和端视图。在例示的实施方案中，系统1300包括台1301。在一些实施方案中，台1301可类似于上述的台。在例示的实施方案中，台1301由安装到基部1303的柱1302支撑。基部1303可被构造成搁置在支撑表面诸如地板上。因此，基部1303和柱1302相对于支撑表面支撑台1301。图13B示出了支撑表面平面1331。在一些实施方案中，台1301可由一个或多个支撑件支撑，其中这些支撑件中的一个支撑件包括柱1302。例如，台1301可由包括多个平行致动器的斯图尔特机构支撑。

系统1300还可包括可调式臂支撑件1305。在例示的实施方案中，可调式臂支撑件1305安装到柱1302。在其他实施方案中，可调式臂支撑件1305可安装到台1301或基部1303。如上所述，可调式臂支撑件1305被构造，使得可相对于台1301调节可调式臂支撑件1305的位置。在一些实施方案中，还可相对于柱1302和/或基部1303调节可调式臂支撑件1305的位置。

可调式臂支撑件1305可包括滑架1309、杆或导轨连接件1311以及杆或导轨1307。杆或导轨1307可包括近侧部分和远侧部分。一个或多个机器人臂可安装到导轨1307，如例如图14A至图15B所示。例如，在一些实施方案中，一个、两个、三个或更多个机器人臂可安装到导轨1307。此外，在一些实施方案中，安装到导轨的机器人臂可被构造成沿着导轨1307移动(例如，平移)，使得可相对于彼此调节导轨1307上的机器人臂的位置，从而降低机器人臂之间碰撞的风险。这将在下文更详细地描述。在例示的实施方案中，导轨1307连接到杆或导轨连接件1311。杆或导轨连接件1311连接到滑架1309。该滑架连接到柱1302。其他布置是可能的。

柱1302可沿着第一轴线1323延伸。在一些实施方案中，第一轴线1323平行于z轴，如图所示。在一些实施方案中，第一轴线1323为竖直轴线。例如，第一轴线1323可垂直于系统1300搁置在其上的支撑表面或地板。

滑架1309可通过第一接头1313附接到柱1302。第一接头1313可被构造成允许滑架1309(以及因此可调式臂支撑件1305)相对于柱1302移动。在一些实施方案中，第一接头1313被构造成允许滑架1309沿着柱1302移动(例如，沿着柱1302上下移动)。在一些实施方案中，第一接头1313被构造成允许滑架1309沿着第一轴线1323移动(例如，沿着第一轴线1323来回移动)。第一接头1313可包括线性接头或棱柱接头。第一接头1313可包括动力接头，诸如电动接头或液压接头。第一接头1313可被构造成为可调式臂支撑件1305提供第一自由度(“Z提升”)。

可调式臂支撑件1305可包括第二接头1315，如图所示。第二接头1315可被构造成为可调式臂支撑件1305提供第二自由度(倾斜)。第二接头1315可被构造成允许可调式臂支撑件1305围绕不同于第一轴线1323的第二轴线1325旋转。在一些实施方案中，第二轴线1325垂直于第一轴线1323。在一些实施方案中，第二轴线1325不需要相对于第一轴线1323垂直。例如，在一些实施方案中，第二轴线1325与第一轴线1323成锐角。在一些实施方案中，第二轴线1325沿y方向延伸。在一些实施方案中，第二轴线1325可位于平行于系统1300搁置在其上的支撑表面或地板的平面中。第二接头1315可包括旋转接头。第二接头1315可包括动力接头，诸如电动接头或液压接头。

在例示的实施方案中，第二接头1315形成于滑架1309与柱1302之间，使得滑架1309可相对于柱1302围绕第二轴线1325旋转。在其他实施方案中，第二接头1315可定位在其他位置。例如，第二接头1315可定位在滑架1309与导轨连接件1311之间，或导轨连接件1311与导轨1307之间。

如上所述，第二接头1315可被构造成允许可调式臂支撑件1305围绕第二轴线1325旋转以允许可调式臂支撑件1305的第二自由度(倾斜)。如下文将参考图16更详细地描述的，使可调式臂支撑件1305围绕第二轴线1325旋转可允许调节可调式臂支撑件1305的倾斜角。即，导轨1307的倾斜角度可通过使可调式臂支撑件1305围绕第二轴线1325旋转来调节(参见图16)。

可调式臂支撑件1305可包括第三接头1317，如图所示。第三接头1317可被构造成为可调式臂支撑件1305提供第三自由度(向上枢转)。第三接头1317可被构造为旋转接头以允许导轨连接件1311围绕不同于第一轴线1323和第二轴线1325的第三轴线1327旋转。在一些实施方案中，第三轴线1327可垂直于第二轴线1325。在其他实施方案中，第三轴线1327不需要平行于第二轴线1325。例如，第三轴线1327可相对于第二轴线1325成锐角。在一些实施方案中，第三轴线1327沿x方向延伸。在一些实施方案中，第三轴线1327可位于平行于系统1300搁置在其上的支撑表面或地板的平面中。第三轴线1327可与第二轴线1325位于相同的平面或不同的平面中。当可调式臂支撑件1305如图13A和图13B所示定位时，第三轴线1327可垂直于第一轴线1323；然而，当可调式臂支撑件1305围绕第二接头1315旋转时，第一轴线1323与第三轴线1327之间的角度可改变。在一些实施方案中，第三轴线1327可平行于导轨1307。

当被构造为旋转接头时，第三接头1317可允许导轨连接件1311围绕第三轴线1327旋转。当导轨连接件1311围绕第三轴线1327旋转时，可调节台1301的边缘与导轨1307之间的距离(例如，沿着y方向测量)。例如，当导轨连接件1311从图13B所示的位置向下旋转时，台1301的边缘与导轨1307之间的距离将增加。因此，第三接头1317可被构造成提供自由度，该自由度允许沿着y方向调节导轨1307的定位。此外，当被构造为旋转接头时，第三接头1317还可允许沿着z方向另外调节导轨1307的位置。例如，当导轨连接件1311从图13B所示的位置向下旋转时，导轨1307的高度(沿着z方向)将减小。在一些实施方案中，第三接头1317可允许导轨1307以“肱二头肌弯曲”型方式从收起位置向上枢转到升高位置。

如图13B中最佳示出，在例示的实施方案中，第三接头1317定位在导轨连接件1311的第一端部上，该第三接头将导轨连接件1311连接到滑架。在导轨连接件1311的第二端部处可包括附加接头1319，该附加接头将导轨连接件1311连接到导轨1307。在一些实施方案中，第三接头1317和附加接头1319的位置可颠倒。在一些实施方案中，附加接头1319被机械地约束到第三接头1317，使得第三接头1317和附加接头1319一起旋转。例如，第三接头1317和附加接头1319可经由四连杆机构机械约束。用于机械约束的其他方法也是可能的。第三接头1317与附加接头1319之间的机械约束可被构造成当导轨连接件1311围绕第三轴线1327旋转时保持导轨1307的取向。例如，第三接头1317与附加接头1319之间的机械约束可被构造，使得当导轨连接件1311旋转时，导轨1307的上表面(一个或多个机器人臂可安装到其上)继续面向相同的方向。在图13A和图13B的例示的示例中，导轨1307的顶面(沿z方向)朝上。第三接头1317与附加接头1319之间的机械约束可被构造，使得当导轨连接件1311旋转时，导轨1307的顶面(沿z方向)保持朝上。在一些实施方案中，机械约束可替换为软件定义的约束。例如，第三接头1317和附加接头1319中的每一者可为动力接头，并且软件可用于将每个接头的旋转约束在一起。

在一些实施方案中，第三接头1317可包括线性接头或棱柱接头(代替上文所述和图中所示的旋转接头)，该线性接头或棱柱接头被构造成允许导轨1307朝向和远离柱1302(例如，沿着y方向)线性位移。

第三接头1317可包括动力接头。在一些实施方案中，第三接头1317可包括电动接头或液压接头。

可调式臂支撑件1305可包括第四接头1321，如图所示。第四接头1321可被构造成为可调式臂支撑件1305提供第四自由度(平移)。例如，第四接头1321可被构造成允许导轨1307相对于例如台1301、柱1302、滑架1309和/或导轨连接件1311来回平移。导轨1307可沿着第四轴线1329延伸。第四接头1321可被构造成允许导轨1307沿着第四轴线1329平移。在一些实施方案中，第四轴线1329可平行于第三轴线1327。在其他实施方案中，第四轴线1329可不平行于第三轴线1327(例如，与该第三轴线成锐角)。在一些实施方案中，第四轴线1329可垂直于第二轴线1325。在其他实施方案中，第四轴线1329可与第二轴线1325成非垂直的角度(例如，锐角)。当可调式臂支撑件1305如图13A和图13B所示定位时，第四轴线1329可垂直于第一轴线1323；然而，当可调式臂支撑件1305围绕第二接头1315旋转时，第一轴线1323与第四轴线1329之间的角度可改变。

第四接头1321可包括线性接头或棱柱接头。第四接头1321可包括动力接头，诸如电动接头或液压接头。在例示的实施方案中，第四接头1321定位在杆或导轨连接件1311与导轨1307之间。

如下文将参考图15A和图15B更详细地描述的，导轨1307的平移可被构造成为系统1300提供增大的纵向范围(例如，沿着x方向)。这可提高系统1300的灵活性，从而允许系统1300用于更多种外科手术中。

在一些实施方案中，可调式臂支撑件1305被构造成允许导轨1307相对于台1301的可变定位。在一些实施方案中，导轨1307的位置保持在与台1301的上表面平行的台支撑表面平面1333下方。这可能是有利的，因为这可提高在医疗手术期间将无菌区域保持在台支撑表面平面1333上方的能力。在操作环境中，医护人员可能期望在台的表面上方保持无菌区域。因此，对于定位在台的表面上方的设备，可存在更高的要求或更严格的程序。例如，定位在台的表面上方的设备可能需要覆盖有盖布。因此，可能期望的是，并且一些医学人员可能更喜欢臂支撑件保持在台的表面下方。在一些情况下，当臂支撑件保持在台的表面下方时，其可不需要覆盖有盖布。然而，在其他实施方案中，可调式臂支撑件1305可调节导轨1307的位置，使得其定位在台支撑表面平面1333上方。

在一些实施方案中，可调式臂支撑件1305在台支撑件表面平面1333下方的位置处附接到基部1303、柱1302或台1301。如下文将参考图18A和图18B描述的，这可有利地允许可调式臂支撑件1305(以及任何附接的机器人臂)移动到收起构型，在该收起构型中，可调式臂支撑件1305(以及任何附接的机器人臂)收起在台1301下方(参见图18B)。当与先前已知的外科机器人系统相比时，这可有利地使系统1300体积较小和/或较不复杂。

可以若干方式控制和/或命令臂支撑件1305的移动(例如，第一接头1313、第二接头1315、第三接头1317或第四接头1321中的一者或多者的移动)。例如，系统1300可包括床(患者侧)或外科医生控制台上的控制器(例如，吊塔)。又如，按钮(或其他致动机构)可包括在可调式臂支撑件1305的部件中的一个或多个部件上(或所连接的机器人臂中的一个或多个机器人臂上)。又如，可由系统软件自动提供可调式臂支撑件1305的移动，例如，用于在机器人的零空间内进行调节(同时保持外科医生命令的工具尖端位置)。另外，当工具未插入患者体内时，可在设置、展开、盖布或其他工作流程步骤期间由系统软件自动提供可调式臂支撑件1305的移动。其他示例也是可能的。

图13A和图13B示出了包括一个可调式臂支撑件1305的实施方案。如前所述，一些系统可包括多于一个可调式臂支撑件1305，每个可调式臂支撑件支撑一个或多个机器人臂。在此类系统中，每个可调式臂支撑件可如上所述进行构造。此外，在此类系统中，每个可调式臂支撑件可被独立地控制。

图14A为根据一个实施方案的具有安装在台1301的相对侧上的两个可调式臂支撑件1305A、1305B的外科机器人系统1400A的端视图。可调式臂支撑件1305A、1305B中的每一者可如上所述进行构造。在例示的实施方案中，第一可调式臂支撑件1305A定位在台1301的第一侧(例如，如图所示的右侧)，并且第二可调式臂支撑件1305B定位在台1301的第二侧(例如，如图所示的左侧)。第二侧可与第一侧相对。

此外，第一机器人臂1402A被示出为附接到第一可调式臂支撑件1305A的杆或导轨1307A，并且第二机器人臂1402B被示出为附接到第二可调式臂支撑件1305B的杆或导轨1307B。如图所示，第一机器人臂1402A包括附接到导轨1307A的基部1404A。第一机器人臂1402A的远侧端部包括器械驱动机构1406A。器械驱动机构1406A可被构造成附接到一个或多个机器人医疗器械或工具。类似地，第二机器人臂1402B包括附接到导轨1307B的基部1404B。第二机器人臂1402B的远侧端部包括器械驱动机构1406B。器械驱动机构1406B可被构造成附接到一个或多个机器人医疗器械或工具。下文在章节XIII中更详细地描述被构造用于与可调式臂支撑件1305一起使用的示例性机器人臂(参见图21)。

图14A示出了可调式臂支撑件1305A、1305B可被独立地控制和定位。如图所示，第一可调式臂支撑件1305A沿着第一轴线1323定位在第一高度，并且第二可调式臂支撑件1305B沿着第一轴线1323定位在第二高度。在一些实施方案中，第二高度可与第一高度不同且与第一高度无关。在其他实施方案中，第二高度可基本上等于第一高度。

在图14A的实施方案中，第一可调式臂支撑件1305A的滑架1309A沿着第一轴线1323定位在第一高度，并且第二可调式臂支撑件1305B的滑架1309B沿着第一轴线1323定位在不同于第一高度的第二高度。因此，在第一可调式臂支撑件1305A的滑架1309A与第二可调式臂支撑件1305B的滑架1309B之间可存在高度差H1。在其他实施方案中，第一可调式臂支撑件1305A的滑架1309A与第二可调式臂支撑件1305B的滑架1309B可被定位在相同的高度。

此外，图14A示出了第一可调式臂支撑件1305A的杆或导轨连接件1311A和第二可调式臂支撑件1305B的杆或导轨连接件1311B的位置，这些杆或导轨连接件也可被独立地调节以具有不同的取向。例如，如图所示，第一可调式臂支撑件1305A的导轨连接件1311A向下旋转，并且第二可调式臂支撑件1305B的导轨连接件1311B向上旋转。第一可调式臂支撑件1305A的导轨1307A与第二可调式臂支撑件1305B的导轨1307B之间可存在高度差H2，如图所示。此外，在该位置，第一可调式臂支撑件1305A的导轨连接件1311A和第二可调式臂支撑件1305B的导轨连接件1311B中的每一者定位在距第一轴线1323不同的距离处。例如，第一可调式臂支撑件1305A的导轨连接件1311A定位在距第一轴线1323第一距离D1处，并且第二可调式臂支撑件1305B的导轨连接件1311B定位在距第一轴线1323第二距离D2处。该距离D1可不同于距离D2。在一些实施方案中，第一可调式臂支撑件1305A的导轨连接件1311A和第二可调式臂支撑件1305B的导轨连接件1311B可旋转到相同的程度，并且/或者距离D1可等于距离D2。

图14A示出了可调式臂支撑件1305A、1305B可各自独立地定位或调节，以提供支撑与其附接的机器人臂的不同位置。图14A仅示出了许多示例中的一个示例。可调式臂支撑件1305可具有连续移动(例如，竖直或纵向)，并且可根据外科医生或临床医生的期望在任何点处停止。这在例如臂支撑件之间形成高度差方面可能是有利的，这对于某些类型的外科手术而言可能是有利的，诸如当一组机器人臂需要达到低位并且另一组机器人臂需要到达患者上方时。例如，如图14A所示，具有附接的机器人臂1402B的第二可调式臂支撑件1305B高于具有附接的机器人臂1402A的第一可调式臂支撑件1305A。当患者侧身(例如，侧卧)时，诸如在肾切除术中，该位置可为尤其有用的，但本领域的技术人员将会理解，高度差异也可有益于其他手术。图14B和图14C提供了附加示例。

图14B为根据一个实施方案的外科机器人系统1400B的等轴视图，该外科机器人系统具有两个可调式臂支撑件1305A、1305B和被构造用于腹腔镜式手术的多个机器人臂1402A、1402B、1402C、1402D。在例示的实施方案中，第一可调式臂支撑件1305A支撑第一机器人臂1402A，并且第二可调式臂支撑件1305B支撑第二机器人臂1402B、第三机器人臂1402C和第四机器人臂1402D。

第一机器人臂1402A可被构造成沿着第一可调式臂支撑件1305A的导轨1307A来回平移。即，第一机器人臂1402A可被构造成沿着第四轴线1329A平移。这可允许相对于导轨1307A调节第一机器人臂1402A。类似地，第二机器人臂1402B、第三机器人臂1402C和第四机器人臂1402D可各自被构造成沿着第二可调式臂支撑件1305B的导轨1307B来回平移。即，第二机器人臂1402B、第三机器人臂1402C和第四机器人臂1402D可被构造成沿着第二可调式臂支撑件1305B的第四轴线1329B平移。这可允许相对于导轨1307B调节第二机器人臂1402B、第三机器人臂1402C和第四机器人臂1402D。此外，第二机器人臂1402B、第三机器人臂1402C和第四机器人臂1402D中的每一者可沿着导轨1307B独立地移动，使得可调节第二机器人臂1402B、第三机器人臂1402C和第四机器人臂1402D中的每一者之间的间距。除了别的以外，图14B示出了在一些实施方案中，可独立地控制和调节每个机器人臂1402沿着对应臂支撑件1305的对应导轨1307的位置。

此外，图14B示出了第一臂支撑件1305A和第二臂支撑件1305B之间的高度差的另一个示例。在例示的实施方案中，患者10在腹腔镜式手术期间被定位在他或她的一侧上。第一可调式臂支撑件1305A定位在高位置(但在台1301的表面下方)，使得第一机器人臂1402A可到达患者10上方。如图所示，第二可调式臂支撑件1305B定位在下部位置，使得第二机器人臂1402B、第三机器人臂1402C和第四机器人臂1402D可接近患者的前侧。

在一些实施方案中，机器人臂1402A、1402B、1402C、1402D中的一者或多者可操作腹腔镜式外科器械或工具，并且1402A、1402B、1402C、1402D中的另一者中的一者或多者可操作腹腔镜式插入患者体内的相机。在一些实施方案中，一个或多个腹腔镜式外科器械和相机的尺寸和构造可被设置成延伸穿过患者体内的一个或多个腹腔镜式端口。

图14C为根据一个实施方案的外科机器人系统1400C的等轴视图，该外科机器人系统具有两个可调式臂支撑件1305A、1305B和被构造用于腹腔镜式手术的多个机器人臂1402A、1402B、1402C、1402D、1402E。在例示的实施方案中，第一可调式臂支撑件1305A支撑第一机器人臂1402A和第二机器人臂1402B，并且第二可调式臂支撑件1305B支撑第三机器人臂1402C、第四机器人臂1402D和第五机器人臂1402E。

在例示的实施方案中，支撑患者10的台1301相对于地板成角度定位。即，台表面平面1333相对于支撑表面平面1331成角度，而不是如例如图14B所示的平行的。定位在台1301下侧的第一可调式臂支撑件1305A可定位在低位置，使得第一机器人臂1402A和第二机器人臂1402B可接近患者10。如图所示，第二可调式臂支撑件1305B定位在较高位置(其可低于台支撑表面1333)，使得第三机器人臂1402C、第四机器人臂1402D和第五机器人臂1402E可到达患者10上方并接近该患者。

图15A为根据一个实施方案的具有两个可调式臂支撑件1305A、1305B的外科机器人系统的等轴视图，这些可调式臂支撑件被构造成平移以调节可调式臂支撑件1305A、1305B的位置。如前所述，可调式臂支撑件1305可包括第四接头1321，该第四接头被构造成允许导轨1307沿着第四轴线1329相对于基部1301、柱1302、台1301、滑架1309和/或导轨连接件1311平移。图15A示出了在包括两个可调式臂支撑件1305A、1305B的实施方案中，每个可调式臂支撑件1305A、1305B的导轨1307A、1307B可独立于另一个导轨沿着其对应的轴线1329A、1329B平移。例如，在图15A中，导轨1307A可独立于导轨1307B沿着轴线1329A来回平移，该导轨1307B也可沿着轴线1329B来回平移。

在其他实施方案中，导轨1307未被构造成沿着轴线1329平移。例如，在一些实施方案中，可使用较长的导轨1307来代替平移导轨。在一些实施方案中，导轨1307的平移允许使用较短的导轨1307，同时仍保持系统的整体多变性和灵活性。在一些实施方案中，较短的导轨1307(具有或不具有平移)可改善系统收起在台1301下方的能力(参见图18B)。

图15B为根据一个实施方案的外科机器人系统1500B的等轴视图，该外科机器人系统具有被构造用于内窥镜式手术的可调式臂支撑件1305和机器人臂1402。图15B示出了在一些实施方案中，包括可调式臂支撑件1305的系统可被构造成提供长纵向运动范围，该长纵向运动范围例如在内窥镜式手术诸如输尿管镜检查术中是有用的，其中内窥镜通过腹股沟区域插入患者体内。例如，如图15B所示，导轨1307可一直朝台1301的底座平移。从那里，臂1402还可纵向延伸以将器械定位在患者10的腿部之间以用于接近腹股沟区域。尽管图15B中仅示出了一个机器人臂1402，但是在其他实施方案中，安装在同一可调式臂支撑件1305上或附加的臂支撑件1305上的多个机器人臂可被构造用于内窥镜式手术。图15B仅提供了内窥镜式手术一个示例。包括可调式臂支撑件1305的系统可用于例如其他类型的内窥镜式手术，诸如支气管镜检。

图16为根据一个实施方案的具有可调式臂支撑件1305的外科机器人系统1600的等轴视图，该可调式臂支撑件被构造成具有能够倾斜的导轨1307。如前所述，臂支撑件可包括被构造成允许臂支撑件1305倾斜的第二接头1315。在图16的例示的实施方案中，第二接头1315定位在滑架1309与导轨连接件1311之间，但如前所述，第二接头1315的其他位置也是可能的。第二接头1315可为旋转接头，该旋转接头被构造成围绕第二轴线1325旋转臂支撑件1305或提供对该臂支撑件的调节。如图16所示，通过围绕第二轴线1325旋转臂支撑件1305或提供对该臂支撑件的调节，可调节轴线1329的倾斜角1335。倾斜角1335可在例如(导轨1307的)轴线1329与x轴、支撑表面平面1331或台表面平面1333之间测量。

在一些实施方案中，第二接头1315允许导轨相对于台1301倾斜。在一些实施方案中，台1301也可枢转或倾斜(例如，到特伦德伦伯卧位)，并且第二接头1315可允许可调式臂支撑件1305跟随台1301的枢转或倾斜。这可允许外科臂1402在台1301枢转或倾斜时相对于患者10和/或台1301保持在适当位置。这可为有利的，因为外科医生或临床医生可能期望在手术中枢转或倾斜台1301。在一些实施方案中，第二接头1315枢转或倾斜以允许导轨1307在台倾斜时保持与台1301平行。在一些实施方案中，导轨1307不需要保持与台1301平行。

图17A和图17B示出了包括可调式臂支撑件1305的系统可为医学成像装置提供改善的通路。如上所述，可调节可调式臂支撑件1305的位置，以便允许接近或适应医学成像装置，诸如C形臂。除了为医学成像装置提供改善的通路之外，可调式臂支撑件还为临床医生提供改善的通路。

图17A为根据一个实施方案的具有可调式臂支撑件1305A、1305B的外科机器人系统1700A的等轴视图，这些可调式臂支撑件被定位以允许接近医学成像装置1702的C形臂1704。如图所示，第二可调式臂支撑件1305B定位在地板附近，以便定位在医学成像装置的C形臂1704下方。第一可调式臂支撑件1305A定位在台1301附近，使得机器人臂可接近患者。

图17B为根据另一个实施方案的具有可调式臂支撑件1305A、1305B的外科机器人系统1700B的等轴视图，这些可调式臂支撑件被定位以允许接近医学成像装置1702的C形臂1704。在例示的实施方案中，第一可调式臂支撑件1305A定位在台1301附近，使得C形臂1704部分地围绕第一可调式臂支撑件1305A。

可调式臂支撑件1305的可调节性可有利地允许系统也与其他类型的医学成像装置一起工作。

图18A和图18B示出了包括可调式臂支撑件1305的系统可被构造成允许可调式臂支撑件1305和对应的机器人臂1402方便地收起在台1301下方。这可有利地提供与一些外科机器人系统相比体积较小且不那么复杂的系统。可调式臂支撑件1305可在收起构型(图18B)和展开构型(图18A)之间转变。

图18A为根据一个实施方案的具有定位在展开构型中的可调式臂支撑件1305的外科机器人系统1800A的等轴视图。如图所示，可调式臂支撑件1305已被调节，使得导轨1307定位在台1301的一侧附近，并且机器人臂1402已被展开以便接近患者10。图18A还示出了基部1303可包括凹槽1337。凹槽1337可被构造成在收起构型中接纳臂支撑件1305，如例如图18B所示。

图18B为根据一个实施方案的具有定位在收起构型中的可调式臂支撑件1305A、1305B的外科机器人系统1800B的等轴视图。如图所示，每个臂支撑件的杆或导轨1307A、1307B被接纳到基部1303中的凹槽1337中。在一些实施方案中，机器人臂1402A、1402B、1402C可折叠在臂支撑件1305A、1305B上，如图所示。例如臂支撑件1305A、1305B存储在台1301下方的凹槽1337中的收起构型(如图18B所示)可有利地使系统体积较小且不那么复杂。在其他实施方案中，臂支撑件和机器人臂均可存储在基部1303中的凹槽中。虽然本文所述的实施方案示出了相对于台处于低位置的臂支撑件，但在其他实施方案中，可从升高或悬置位置在台上方提供可调式臂支撑件。处于悬置位置的这些可调式臂支撑件可具有与定位得更低的那些类似的属性，包括独立的可调性、相对于彼此的高度差、倾斜和纵向平移。

在一些实施方案中，包括可调式臂支撑件1305的系统可被构造成活动的。例如，在一些实施方案中，基部1303可包括轮以易于重新定位系统(参见例如图14A)。例如，系统可具有单独的运输车，该运输车将其提离地面并将其移动。在一些实施方案中，系统未永久地附连在手术室中。

图19为示出根据一个实施方案的用于操作具有可调式臂支撑件的外科机器人系统的方法1900的流程图。例如，方法1900可用于操作上文参考图13A至图18B所述的系统中的任一个系统。在一些实施方案中，方法1900可被存储为存储在存储器中的计算机可读指令。处理器可访问该存储器并执行这些计算机可读指令以执行方法1900。

方法1900在涉及接收命令的框1902处开始。在一些实施方案中，从医师、护士、医师助理、外科医生人员等接收命令。该命令可涉及第一机器人臂、联接到该第一机器人臂的端部执行器的医疗器械和/或联接到该第一机器人臂的基部的臂支撑件中的至少一者的定位。在一些实施方案中，该命令可为用于收起或展开系统的命令。

在一些实施方案中，第一命令致动至少一个接头以沿着柱的竖直轴线调节该臂支撑件的位置，第二命令致动用于向上枢转该臂支撑件的第二接头，第三命令致动用于倾斜该臂支撑件的第三接头，并且第四命令使该臂支撑件的纵向平移。

在框1904处，方法1900涉及基于所接收的命令来致动可调式臂支撑件的至少一个接头，以调节该臂支撑件的杆或导轨的位置。例如，方法1900可致动第一接头、第二接头、第三接头和/或第四接头中的一者或多者。这可导致该臂支撑件在其一个或多个自由度上移动。

方法1900还可包括将臂支撑件、第一机器人臂和第二机器人臂从台下方的收起位置升高；将该臂支撑件、该第一机器人臂和该第二机器人臂邻近该台定位；经由第一命令、第二命令、第三命令或第四命令中的至少一者调节该臂支撑件相对于该台的位置，以及沿着支撑接头的导轨调节该第一机器人臂相对于该第二机器人臂的位置，以准备外科手术。在一些实施方案中，臂支撑件定位在台的上表面下方。

在一些实施方案中，方法1900由用于基于运动学模型执行一个或多个命令的控制器执行，其中一个或多个命令控制下列一者或多者的定位：第一机器人臂；联接到第一机器人臂的端部执行器的医疗器械；以及联接到第一机器人臂的基部并且联接到支撑患者支撑台的柱的臂支撑件，其中臂支撑件包括至少一个接头和被构造成支撑第一机器人臂的导轨。

图20为根据一个实施方案的具有可调式臂支撑件1305A、1305B的外科机器人系统2000的框图。如图所示，系统2000包括与存储器2004通信的处理器2002。处理器2002和存储器2004可被构造成执行例如上述方法1900。

该系统还包括台1301。在例示的实施方案中，两个可调式臂支撑件1305A、1305B联接到台1301。可调式臂支撑件1305A、1305B可联接到台1301、支撑该台的柱1302或支撑该柱的基部1303。可调式臂支撑件1305A、1305B中的每一者与处理器2002通信，使得处理器可调节可调式臂支撑件1305A、1305B的位置。

在例示的实施方案中，一组机器人臂附接到可调式臂支撑件1305A、1305B中的每一者。例如，机器人臂1402A、1402B联接到可调式臂支撑件1305A，并且机器人臂1402C、1402D联接到可调式臂支撑件1305B。在其他实施方案中，其他数量的机器人臂(例如，一个、三个、四个等)可联接到每个臂支撑件1305A、1305B。在下文的章节XIII中描述示例性机器人臂。在一些实施方案中，当臂支撑件支撑多个机器人臂时，可增加臂支撑件的刚度。当与多个臂一起使用时，这种刚度的增加增强了稳定性，因为这可以减少外科手术过程期间机器人臂的晃动。

在一些实施方案中，处理器2002被构造成响应于接收到命令而执行存储在存储器2004中的指令，以沿着第一轴线调节杆或导轨的位置。该命令可包括调节联接到机器人臂的机器人医疗工具的位置的命令，该机器人臂联接到臂支撑件。在一些实施方案中，处理器2002被进一步构造成响应于医师所选择的手术而执行指令，以使系统至少调节导轨或臂支撑件1305A、1305B的位置。在一些实施方案中，处理器2002被进一步构造成执行指令以使系统2000至少调节导轨的位置，以避免机器人臂与以下中的至少一者之间的碰撞：台、患者、另外的机器人臂和医学成像装置。系统2000还可被构造成避免与该系统的环境中的其他物品(诸如，吊塔、马镫部、夹在床栏杆上的对象、护士等)碰撞。除了避免碰撞之外，处理器2002还可被构造成调节臂支撑件1305A、1305B的位置以优化方位或改善机器人臂1402A、1402B、1402C、1402D的可操纵性。

XIII.与可调式臂支撑件相关联的机器人臂

上述可调式臂支撑件可被构造成安装到台、柱或基部，并且为可调节的(可在各种自由度上移动)，以支撑定位在这些可调式臂支撑件上的机器人臂。由于根据一些实施方案，可调式臂支撑件可被构造成安装在台的表面下方，因此可能有利的是将某些类型的机器人臂与可调式臂支撑件一起使用。具体地讲，可能期望有更多移动且更加灵活的机器人臂，因为机器人臂可能必须从较低位置“逐渐上升”并避免(例如，与台)碰撞。本章节概述了被构造用于与可调式臂支撑件一起使用的机器人臂的某些特征。

例如，在一些实施方案中，被构造用于与可调式臂支撑件一起使用的机器人臂不同于平行四边形远程中心机器人臂。在一个示例中，被构造用于与可调式臂支撑件一起使用的机器人臂可包括具有至少两个自由度的肩部、具有至少一个自由度的肘部以及具有至少两个自由度的腕部。与这种臂相关联的运动学允许臂基部相对于工作空间任意定位，从而允许对于安装在床旁边的平行四边形远程中心机器人而言具有挑战性的设置。

此外，在一些实施方案中，被构造用于与可调式臂支撑件一起使用的机器人臂可包括被构造具有至少三个自由度的半球形或球形腕部。这种腕部可允许机器人臂转动其腕关节，使得定位在该机器人臂的远侧端部处的器械驱动机构可在臂腕部下方。这可实现其中目标工作空间远高于端口的手术。

一些外科机器人臂包括没有冗余自由度的机械约束的远程中心(例如，平行四边形机器人臂)。即，对于任何远程中心位置，与基部的距离均受到机械约束。与上述安装在可调式臂支撑件上的机器人臂的情况一样，来自床下方的机器人臂可受其安装结构的限制，并且不能达到最佳构型以使平行四边形机器人臂发挥优异表现。为了解决该问题，被构造用于与上述可调式臂支撑件一起使用的机器人臂可包括一个或多个冗余自由度。这些冗余自由度可允许臂在不移动工具尖端的情况下在其零空间内平稳行进，从而避免先前已知的外科机器人臂无法避免的术中碰撞。

图21为根据一个实施方案的机器人臂2100的等轴视图，该机器人臂可被构造成提供上述特征或优点中的一个或多个特征或优点。机器人臂2100可被构造用于与上述可调式臂支撑件1305一起使用。机器人臂2100可包括串联布置的多个部件。这些部件可通过一个或多个接头(例如，机动接头或液压接头)连接，这些接头被构造成允许机器人臂2100的移动或关节运动。如图所示，对于一些实施方案，接头可被分组为肩部2117、肘部2119和腕部2121。

在例示的示例中，肩部2117包括三个接头，肘部2119包括一个接头，并且腕部2121包括两个接头。换句话讲，在一些实施方案中，肩部2117、肘部2119或腕部2121中的一者或多者可为机器人臂2100提供多于一个自由度。在例示的实施方案中，肩部2117被构造成提供三个自由度，肘部2119被构造成提供一个自由度，并且腕部2121被构造成提供两个自由度。在其他实施方案中，肩部2117、肘部2119或腕部2121可被构造成具有其他数量的接头并/或提供其他数量的自由度。

肩部2117可通常位于机器人臂2100的近侧部分2101处。腕部2121可通常位于机器人臂2100的远侧部分2103处。肘部2119可通常位于近侧部分2101和远侧部分2103之间。在一些实施方案中，肘部2119位于近侧连杆2109和远侧连杆2111之间。在一些实施方案中，机器人臂2100可包括除图21所示的那些之外的其他接头或接头区域。例如，机器人臂211可包括在肘部2119与腕部2121之间和/或在肘部2110与肩部2117之间的第二肘部(包括一个或多个接头)。

肩部2117、肘部2119和腕部2121(和/或机器人臂的或与机器人臂相关联的其他接头或部件)可提供各种自由度。对于例示的实施方案，自由度用箭头示出。这些箭头旨在指示由每个自由度提供的运动。例示的实施方案包括以下自由度。并非所有自由度都需要包括在所有实施方案中，并且在一些实施方案中，可包括附加自由度。提供各种自由度的接头例如可以是动力接头，诸如电动接头或液压动力接头。

如图所示，机器人臂2100包括允许肩部平移的自由度。机器人臂2100还可包括允许肩部横摆的自由度。机器人臂2100还可包括允许肩部俯仰的自由度。机器人臂2100还可包括允许肘部俯仰的自由度。机器人臂2100还可包括允许腕部横摆的自由度。机器人臂2100还可包括允许腕部俯仰的自由度。机器人臂2100还可包括允许器械驱动器转动的自由度。该自由度可被构造成允许附接到该器械驱动器的器械(或该器械驱动器本身)围绕其轴线转动。

插入自由度也可与机器人臂2100相关联。插入自由度可被构造成允许沿着器械的轴线或器械驱动器2115的轴线插入(或回缩)附接到该器械驱动器机构2115的器械(或工具)。

XIV.用于可调式臂支撑件的机动臂

如上所述，机器人系统可包括在机器人医疗或外科手术期间使用的用于支撑和定位机器人臂的可调式臂支撑件。例如，图13A示出了包括杆或导轨1307的示例性可调式臂支撑件1305，一个或多个机器人臂可安装在该杆或导轨上。在该示例中，杆或导轨1307如上所述地通过杆或导轨连接件1311和滑架1309联接到台1301的柱1302。在允许可调式臂支撑件1305的杆或导轨1307相对于台1301定位在大量位置的若干自由度上，可调式臂支撑件1305是可调的。如上所述，可调式臂支撑件1305还可被构造成转变成收起位置，其中可调式臂支撑件1305和安装到其上的机器人臂收起在台1301的表面下方(例如，如图18B所示)。

本章节提供了与将可调式臂支撑件的杆或导轨连接到台的柱的连接件的特征和结构相关的进一步细节。例如，如下所述，连接件可包括将可调式臂支撑件的导轨或杆连接到台的柱的机动臂。在一些实施方案中，机动臂可包括例如如上所述的滑架和导轨或杆连接件。在一些实施方案中，机动臂可另选地或另外地包括本章节中参考图22至图36所述的附加特征中的一个或多个特征。

如下文将更全面地描述，机动臂可包括一个或多个连杆，这些连杆被构造成升高、降低、倾斜和/或以其他方式定位支撑机器人臂的臂支撑件(例如，可调式臂支撑件的杆或导轨)。在一些情况下，机动臂可被视为基部或设置臂或接头，因为它们可被设计和构造成在医疗手术期间在机器人臂的致动之前定位臂支撑件。例如，在一些情况下，机动臂被构造成将臂支撑件(以及安装到其上的机器人臂)从收起位置(例如，图18B)移动到设置位置(例如，图18A)。在一些情况下，在设置位置，机动臂和臂支撑件可保持固定，而安装在臂支撑件上的机器人臂移动以执行医疗手术。在一些情况下，机动臂和/或臂支撑件也在医疗手术期间移动。因此，在一些实施方案中，机动臂被构造成升高、降低臂支撑件并使臂支撑件成角度，并且可将所附接的机器人臂从较低收起位置移动到升高位置以准备进行外科手术。在一些实施方案中，机动臂可使得临床医生或医师能够更好地触及患者的头部或脚部，从而能够进行诸如泌尿学和胃肠(GI)手术的手术。

如本章节和上文所述，支撑臂支撑件的机动臂的各种实施方案是可能的，并且下文提供了一些示例。例如，图22至图26提供了第一示例，其中机动臂包括单连杆。图27至图35B涉及第二示例，其中机动臂包括双连杆设计。下面详细描述的这两个示例以举例说明而非限制的方式提供。在考虑本公开时，本领域的普通技术人员将会知道，相对于例示示例描述的各种特征可以各种方式进行修改和组合。例如，第一例示示例的特征可与第二例示示例的特征组合，并且反之亦然。

XIV.(a)单连杆机动臂

图22示出了医疗机器人系统2200的端视图，该医疗机器人系统包括定位机器人臂支撑件或导轨2207的两个机动臂2205。在该示例中，每个机动臂2205包括在肩部2209与臂支撑件2207之间延伸的单连杆2211。如本申请通篇所用，术语“连杆”可指与一个或多个自由度和/或关节运动动态地相关联的任何连杆及其相关联的结构。在一些实施方案中，单“连杆”可包括联接在一起的两个或更多个结构件。例如，如图24所示(下文更详细地描述)，连杆2211包括第一侧向侧件2223和第二侧向侧件2225，它们在结构上联接在一起以形成单连杆2211。臂支撑件2207可包括杆或导轨，一个或多个机器人臂可如上所述地安装在该杆或导轨上。如下文将讨论，连杆2211可被构造成以扫掠或“肱二头肌弯曲”型运动围绕肩部2209旋转。连杆2211的这种肱二头肌弯曲类型运动结合机动臂2205的附加自由度可有利地提供可为臂支撑件2207提供大量可能位置的显着运动范围。例如，在一些实施方案中，机动臂包括显着运动范围以充分实现机器人医疗手术或外科手术诸如机器人腹腔镜式外科手术需要的许多或所有位置。

在例示的实施方案中，两个机动臂2205定位在支撑基部2203上方的台2201的柱2202的相对侧上。即，一个机动臂2205定位在柱2202的第一侧向侧上，并且另一个机动臂2205定位在柱2202的与第一侧向侧相对的第二侧向侧上。在该构型中，一个机动臂2205可被构造成将所连接的臂支撑件2207定位在台2201的第一侧向侧上，并且另一个机动臂2205可被构造成将所连接的臂支撑件2207定位在台2201的第二侧向侧上。如图22的示例所示，每个机动臂2205可为能够独立控制和定位的，使得臂支撑件2207可定位在台2201的每一侧上的不同位置处。虽然两个机动臂2205可为能够独立控制和定位的，但它们可包括类似的特征。因此，下面的讨论将集中于机动臂2205中的一个机动臂，应当理解，另一个机动臂2205可以是类似的。在一些实施方案中，机器人系统2200包括仅一个机动臂2205。在一些实施方案中，机器人系统2200包括多于一个机动臂2205。例如，机器人系统2200可包括两个机动臂2205(如图所示)、三个机动臂2205、四个机动臂2205等。

例如，如图22所示，单连杆机动臂2205可包括一个或多个创新特征，这些创新特征允许其执行有效的床安装式机器人腹腔镜式或内窥镜式外科手术(或其他机器人医疗手术)，同时还收起至位于基部2203内或近侧的紧凑形式以例如允许触及以便进行手动外科手术。为了能够用于各种各样的医疗手术，臂支撑件2207必须能够相对于台2201定位在多个位置或构型中。如前所述，机动臂2205提供显着运动范围以充分实现这些位置。

如上所述，机动臂2205的连杆2211在肩部2209与臂支撑件2207之间延伸。连杆2211可在近侧端部2213与远侧端部2215之间延伸。连杆2211的近侧端部2213可联接到肩部2209。在一些实施方案中，连杆2211的近侧端部2213通过旋转接头联接到肩部2209。将连杆2211的近侧端部2213联接到肩部2209的旋转接头可提供如图所示的旋转自由度2217，该旋转自由度允许连杆2211相对于肩部2209旋转。肩部2209与连杆2211之间的旋转接头可被构造成允许围绕延伸穿过肩部2209和连杆2211的近侧端部2213并且平行于围绕台2201的纵向轴线的轴线旋转，以便提供旋转自由度2217。

在一些实施方案中，旋转自由度2217被构造成允许至少120度、至少140度、至少150度、至少160度、至少170度、至少180度或更大度数的旋转。旋转自由度2217可从完全降低位置测量，在完全降低位置，臂支撑件2207定位在基部2203的近侧。在一些实施方案中，连杆2211包裹柱2202(如下所述)，从而允许额外的旋转。在一些实施方案中，旋转范围可尽可能大，同时仍然避免与台2201或其他结构碰撞。

这种旋转可允许连杆2211相对于肩部2209旋转，以在如上所述的扫掠或肱二头肌弯曲类型的运动中展开臂支撑件2207。在一些实施方案中，连杆2211与肩部2209之间的接头的旋转允许臂支撑件2207侧向靠近或远离台2201或柱2202放置，但仅以特定的旋转角度放置。因此，在一些实施方案中，机动臂2205可包括附加自由度2219，该附加自由度允许也以各种旋转角度调节臂支撑件2207的高度。这可有效地允许用户或系统相对于台2201对臂支撑件2207的位置进行竖直和侧向位置控制，这有利地允许臂支撑件2207的柔性定位以适应不同外科或医疗手术，以及避免患者定位附件并适应各种患者宽度。

如图22所示，自由度2219可包括沿着平行于柱2202的轴线的轴线的平移自由度2219。该平移自由度2219可由肩部2209与柱2202的连接或接合提供。例如，肩部2209可通过沿着柱2202竖直平移的接头联接到柱2202。肩部2209与柱2202之间的接头可包括线性接头、滑动接头或棱柱接头，以便允许机动臂2205的平移自由度2219。在一些实施方案中，该接头可被称为“z提升”机构，因为其沿着z轴平移。在一些实施方案中，平移自由度2219被构造成沿着柱2202的长度平移。在一些实施方案中，平移自由度2219被构造成允许沿着柱2202的长度的30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或更多的平移。在一些实施方案中，平移自由度2219被构造成允许沿着柱2202的长度平移至少20cm、至少30cm、至少40cm、至少50cm或更多。

采用组合时，肩部2209、连杆2211、旋转自由度2217(由肩部2209与连杆2211之间的旋转接头提供)和平移自由度2219(由肩部2209与柱2202之间的接头提供)可为机动臂2205提供大运动范围，该大运动范围允许(定位在连杆2211的远侧端部2215处的)臂支撑件2207相对于台2201定位在多个水平距离和竖直距离处。具体地讲，连杆2211围绕肩部2209(以旋转自由度2219)的旋转可允许臂支撑件2207相对于台2201定位在不同的水平距离和竖直距离处，并且肩部2209沿着柱2202(以平移自由度2219)的平移可允许臂支撑件2207相对于台2201定位在不同的竖直距离处。在一些实施方案中，连杆2211围绕肩部2209(以旋转自由度2219)的旋转可允许臂支撑件2207围绕肩部2209处的枢转点具有圆形扫掠。

如图22所示，连杆2211的远侧端部2215可联接到臂支撑件2207。在一些实施方案中，连杆2211的远侧端部2215可通过提供旋转自由度2221的旋转接头联接到臂支撑件2207。旋转自由度2221可被构造成使得机动臂2205能够倾斜或旋转支撑机器人臂的臂支撑件2207。在一些实施方案中，在连杆2211的远侧端部2215处提供了附加机构，从而允许臂支撑件2207相对于连杆2211平移(示例示于图31至图32中，如下所述)。

在一些实施方案中，旋转自由度2221可被约束到旋转自由度2217，以便在连杆2211围绕肩部2209旋转期间保持臂支撑件2207的取向。例如，在一些实施方案中，可能有利的是保持臂支撑件2207，使得臂支撑件2207的上表面保持水平(例如，平行于台2201或地板的表面)，而不论连杆2211的旋转位置如何。用于将旋转自由度2221约束到旋转自由度2217的示例性机构示于图23A和图23B中。

图23A和图23B示出了机动臂2205的一个实施方案，该机动臂包括用于将臂支撑件2207的旋转约束为连杆2211的旋转，以便在连杆2211的旋转期间保持臂支撑件2207的取向的机构。在例示的实施方案中，机动臂支撑件2205包括四杆连杆机构2300，该四杆连杆机构被构造成将臂支撑件2207的旋转约束为连杆2211的旋转，以便将臂支撑件2207保持在其中臂支撑件2207的上表面保持与地板或台齐平或平行的位置，而不论连杆2211如何相对于肩部2209旋转。例如，在图23A中，连杆2211旋转到向下位置，并且四杆连杆机构2300将臂支撑件2207保持在水平位置。在图23B中，连杆2211旋转到不同的位置，即延伸位置，而四杆连杆机构2300仍然将臂支撑件2207保持在水平位置。

这可能是有利的，因为这可保持附接到臂支撑件2207的机器人臂的取向，而不论机动臂2205的位置如何。此外，因为臂支撑件2207的旋转被约束到连杆2211，所以系统仅需要控制单个旋转自由度。例如，系统仅需要控制旋转自由度2217，而不是控制旋转自由度2217、2221两者。

图23A和图23B示出了机动臂2205的一些内部特征以举例说明四杆连杆机构2300。图23A示出了处于示例性收起位置的机动臂2205，而图23B示出了处于示例性升高位置的机动臂2205。如图23A和图23B所示，机动臂2205可包括定位在连杆2211的近侧端部2213内的致动器。在一些实施方案中，致动器包括马达和谐波驱动齿轮箱。其他类型的致动器也是可能的。机动臂2205还包括可包括第一连杆2301和第二连杆2302(它们一起形成主连杆机构)和次连杆机构2303的四杆连杆机构2300。马达可被构造成驱动可包括四杆连杆机构2300的主要结构的第一连杆2301。例如，马达可使第一连杆2301相对于肩部2209旋转。四杆连杆机构2300的第二连杆2302可连接到次连杆机构系统2302，该次连杆机构系统保持臂支撑件2307的取向。在图23A和图23B中，四杆连杆机构2300的四个杆以虚线示出。

用于约束臂支撑件2207的取向的其他机构也是可能的。例如，在一些实施方案中，可使用六杆连杆机构来代替四杆连杆机构2300。在一些实施方案中，软件可控制与臂支撑件2207的取向相关联的马达以约束臂支撑件2207的取向。

如图23A和图23B所示，在一些实施方案中，包括马达和齿轮箱的致动器定位在连杆2211的近侧端部中，以便控制机动臂2205的旋转(即，连杆2211的扫掠或肱二头肌弯曲运动)。在一些实施方案中，可结合附加特征以增加机动臂2205的刚度，从而能够实现准确的机器人臂使用。例如，在一些实施方案中，可在近侧端部2213和/或远侧端部2213处将高扭转刚度制动器添加到连杆2211，如图24所示。

图23C和图23D示出了包括双四杆连杆机构2300A、2300B的连杆2211的另外实施方案。图23C示出了处于收起位置的机动臂2205，而图23C示出了处于升高位置的机动臂2205。双四杆连杆机构2300A、2300B可被构造成在连杆2211相对于肩部2209的旋转期间保持臂支撑件2207的取向。在图23C和图23D中，第一四杆连杆机构2300A以虚线示出，并且第二四杆连杆机构2300B以点划线示出。如图所示，第一四杆连杆机构2300A和第二四杆连杆机构2300B可经由板2370连接，使得第二四杆连杆机构2300B的运动被约束为第一四杆连杆机构2300A的运动。在一些实施方案中，可使用两个四杆连杆机构2300A、2300B以减少与连杆2211的碰撞。

图24示出了机动臂2205的一个实施方案的等轴视图，该机动臂包括近侧扭转刚度机构2402(示出为心轴)和远侧扭转刚度机构2404(示出为心轴)。近侧扭转刚度机构2402和远侧扭转刚度机构2405可被构造成增加机动臂2205的刚度。如图24所示，在一些实施方案中，连杆2211可包括第一侧向侧2223和相对的第二侧向侧2225。在一些实施方案中，包括马达、制动器、传感器和/或齿轮箱中的一者或多者的致动器2405可在第一侧向侧2223处定位在连杆2211的近侧端部2213中。在一些实施方案中，致动器2405可包括电磁制动器形式的制动器。在第二侧向侧2225上，连杆2211的近侧端部2213可包括近侧扭转刚度机构2402。因此，包括马达的致动器2405可定位在连杆2211的一个侧向侧上，并且近侧扭转刚度机构2402可定位在另一个侧向侧上。近侧扭转刚度机构2402可为高扭转刚度制动器。在一些实施方案中，近侧扭转刚度机构2402可为液压心轴制动系统的一部分。近侧扭转刚度机构2402可被构造成在致动时增加机动臂2205的刚度。例如，在一些实施方案中，使用包括马达的致动器2405将连杆2211旋转到旋转位置。扭转刚度机构制动器2402可在连杆2211旋转之前脱离接合。一旦就位，可接合近侧扭转刚度机构2402以增加机动臂2205的刚度。在一些实施方案中，近侧扭转刚度机构2402或制动系统可被视为液压膨胀心轴制动系统的一部分，如下文进一步所述(参见例如图30A、30B、33A、33B和33C)。远侧扭转刚度机构2404可类似地用于增加机动臂2205在连杆2211与臂支撑件2207之间的接头处的扭转刚度。也可使用其他类型的制动器。例如，在一些实施方案中，近侧扭转刚度机构2402和远侧扭转刚度机构2404中的一者或两者可为：心轴(如下所述)；弹簧接合的电磁齿制动器；或弹簧接合的液压释放齿制动器。在一些实施方案中，另选地或除此之外，致动器2405中的较高刚度齿轮箱(诸如代替谐波齿轮箱的摆线齿轮箱)也可用于增加扭转刚度。

图24还示出了第二或远侧制动器2404可包括在连杆2211的远侧端部2215中。在例示的实施方案中，远侧制动器2404可包括在连杆2211的第二侧向侧2225上。即，在一些实施方案中，近侧制动器2402和远侧制动器2404两者都位于连杆2211的同一侧向侧上。并非在所有实施方案中都需要如此。例如，远侧制动器2404可包括在第一侧向侧2223上。远侧制动器2404可以类似于近侧制动器2402的方式操作。例如，远侧制动器2404可被构造成增加机动臂2205的刚度。在一些实施方案中，类似于近侧制动器2402，远侧制动器2404可为液压膨胀心轴制动器系统的一部分，如下文进一步所述。可使用其他类型的制动器来代替液压膨胀心轴制动系统，包括弹簧接合的电磁齿制动系统或弹簧接合的液压释放齿制动系统。

本文参考图22至图24所述的机动臂2205还可被构造成提供用于紧凑地收起附接到患者平台的机器人臂的独特优点。例如，机动臂2205可将臂支撑件2207(和所附接的机器人臂)降低到台2201下方和基部2203或地板近侧的位置以收起机器人臂。这可允许例如触及患者以便进行手动外科手术，以及允许触及将在患者平台附近提供的另外系统(例如荧光镜C形臂)。为了便于收起，在一些实施方案中，机动臂2205被构造成使得连杆2211包裹柱2202，从而使机动臂2205尽可能靠近柱2250以便保持在台2201的占位面积内。从临床角度来看这可能是有利的，因为当机器人系统未在使用时可能不限制患者侧的触及。这些特征例如在图25A、图25B和图26中示出。

图25A和图25B分别示出了根据本公开的包括两个机动臂2205的系统2500的等轴视图和端视图。在这些实施方案中，机动臂2205以示例性收起构型示出。如图所示，机动臂2205被定位成使得臂支撑件2207存放在台2201下方，例如存放在基部2203中或其近侧的位置。如图25A和图25B的例示实施方案中所示，在该位置，连杆2211包裹柱2202。例如，在该实施方案中，连杆2211包括如上所述的第一侧向侧2223和第二侧向侧2225。对于连杆2211的至少一部分，第一侧向侧2223可与第二侧向侧2225间隔开。当处于收起构型时，柱2202可在第一侧向侧2223与第二侧向侧2225之间延伸，使得连杆2211包裹柱2202。该构型可有利地减少在不使用时存放机动臂2205所需的空间大小。

图26示出了处于收起构型的包括两个机动臂2205和六个机器人臂2602的系统2600。如图所示，每个臂支撑件2207可支撑三个机器人臂2602。当处于收起构型时，与每个臂支撑件2207相关联的机器人臂2602可折叠在台2201下方，如本实施方案所示。图26示出了包括两个机动臂2205和六个机器人臂2602的系统2600在处于收起构型时可具有紧凑尺寸。在一些实施方案中，可使用其他数量的机器人臂2602。例如，系统2600可包括两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或更多个机器人臂2602。

在一些实施方案中，如图22至图26所示的机动臂2205的优点可包括从紧凑收起位置转变成完全展开的手术位置仅需要一个旋转自由度。这可有利于紧凑的包装。例如，在一些实施方案中，在收起位置和展开位置之间转变包括使用旋转自由度2217围绕肩部2209旋转连杆2211。在一些实施方案中，还可致动附加的平移自由度2219以在收起位置和展开位置之间进行转变。此外，在一些实施方案中，臂支撑件2207的取向被约束(例如，经由图23A和图23B的四杆连杆机构2300)，从而不需要在连杆2211的远侧端部2215处具有单独的致动器来保持臂支撑件2207的取向。

XIV.(b)双连杆机动臂

图27示出了包括两个机动臂2705的医疗机器人系统2700的透视图。在该示例中，每个机动臂2705具有包括第一连杆2711和第二连杆2712的双连杆构型。如图所示，第一连杆2711连接到肩部2709。肩部2709可连接到柱2702，如前所述。柱2702在台2701与基部2703之间延伸。第一连杆2711还连接到第二连杆2712。第二连杆2712连接到臂支撑件2707。臂支撑件2707可包括杆或导轨，一个或多个机器人臂可如上所述地安装在该杆或导轨上(例如，杆或导轨1307)。与图22至图26的机动臂2205的单连杆设计形成对比，图27的机动臂2705的双连杆设计包括在肩部2709与臂支撑件2707之间延伸的第一连杆2211和第二连杆2212。如将在下文更详细地描述，第二连杆2212可被构造成相对于第一连杆2211旋转以为机动臂2705提供附加旋转自由度。该附加自由度可允许增大临床工作空间并到达台2701上方，从而为定位臂支撑件2707和所附接的机器人臂提供更大灵活性。此外，在一些实施方案中，在第一连杆2711与第二连杆2712之间具有附加旋转自由度的情况下，机动臂2705不太可能接触台2701的侧。

在例示的实施方案中，两个机动臂2705定位在支撑基部2703上方的台2701的柱2702的相对侧上。在一些实施方案中，每个机动臂2705可为能够独立控制和定位的，使得臂支撑件2707可定位在台2701的每一侧上的不同位置处。虽然两个机动臂2705可为能够独立控制和定位的，但它们可包括类似的特征。因此，本讨论将集中于机动臂2705中的一个机动臂，应当理解，另一个机动臂2705可以是类似的。在一些实施方案中，机器人系统2700包括仅一个机动臂2705。在一些实施方案中，机器人系统2700包括多于一个机动臂2705。例如，机器人系统2700可包括两个机动臂2705(如图所示)、三个机动臂2705、四个机动臂2705等。此外，在图27的例示实施方案中，每个机动臂2705和臂支撑件2707支撑三个机器人臂。在其他实施方案中，可使用其他数量的机器人臂。

图27还示出，类似于上面讨论的系统，机器人医疗系统2700的机动臂2705可被构造成存放在台2701下方的紧凑空间中。例如，机动臂2705可被构造成将臂支撑件2707移动到基部2703中或其近侧的位置，如图所示。如将在下文更全面地讨论，机动臂2705可被构造成从该收起构型(例如，如图27所示)移动到能够在机器人外科或医疗手术期间使用机器人臂的一系列展开位置。

图28A和图28B示出了单独的机动臂2705的实施方案。图28A示出了处于示例性展开位置的机动臂2705，并且图28B示出了处于示例性收起位置的机动臂2705。如图28A和图28B所示，机动臂2705包括肩部2709、第一连杆2711和第二连杆2712。尽管未在图28A和图28B中示出，但第二连杆2712被进一步构造成连接到臂支撑件2707，如图27所示并且如将在下文参考图31和图32更详细地描述。肩部2709可类似于先前参考图22至图26所述的肩部2209。例如，肩部2709可通过接头联接到柱2702，该接头允许肩部2709例如以如上所述的z提升运动沿着柱2702平移。

第一连杆2711在近侧端部2713与远侧端部2715之间延伸。如28A和图28B所示，近侧端部2713可通过旋转接头连接到肩部2709。第一连杆2711的近侧端部2713与肩部2709之间的旋转接头可被构造成允许第一连杆2711相对于肩部2709以第一旋转自由度2717旋转。在一些实施方案中，第一旋转自由度2717允许第一连杆2711旋转180度，尽管并非在所有实施方案中都需要如此。例如，在一些实施方案中，第一旋转自由度2717允许第一连杆2711旋转大于或小于180度。在一些实施方案中，第一旋转自由度2717允许第一连杆2711相对于肩部2709以肱二头肌弯曲或扫掠运动移动。

如图28A和图28B所示，第一连杆2711可包括第一侧向侧2723和第二侧向侧2725。如图所示，第一侧向侧2723可与第二侧向侧2725分离以在它们之间形成空间。此外，肩部2709可定位在第一连杆2711的第一侧向侧2723与第二侧向侧2725之间。即，第一侧向侧2723可连接到肩部2709的第一侧向侧，并且第二侧向侧2725可连接到肩部2709的第二侧向侧。该构型可有利地允许第一连杆2711相对于肩部2709旋转较大运动范围(例如180度)，而不使第一连杆2711与肩部2709接触。

第二连杆2712还在近侧端部2714与远侧端部2716之间延伸。如图28A和图28B所示，第二连杆2712的近侧端部2714可通过旋转接头连接到第一连杆2711的远侧端部2715。第二连杆2712的近侧端部2714与第一连杆2711的远侧端部2715之间的旋转接头可被构造成允许第二连杆2712以第二旋转自由度2718相对于第一连杆2711旋转。在一些实施方案中，第二旋转自由度2718允许第二连杆2712相对于第一连杆2711旋转150度，尽管并非在所有实施方案中都需要如此。例如，在一些实施方案中，第二旋转自由度2718允许第二连杆2712相对于第一连杆2711旋转大于或小于150度。在一些实施方案中，第二旋转自由度2718允许第二连杆2712相对于第一连杆2711以肱二头肌弯曲或扫掠运动移动。

类似于第一连杆2711，第二连杆2712也可包括第一侧向侧2724和第二侧向侧2726。如图所示，第一侧向侧2724可与第二侧向侧2726分离以在它们之间形成空间。此外，第一连杆2711可定位在第二连杆2712的第一侧向侧2724与第二侧向侧2726之间。即，第二连杆2712的第一侧向侧2724可连接到第一连杆2711的第一侧向侧2723，并且第二连杆2712的第二侧向侧2726可连接到第一连杆2711的第二侧向侧2725。该构型可有利地允许第二连杆2712相对于第一连杆2711旋转较大运动范围(例如150度)，而不使第二连杆2712与第一连杆2711接触。该构型还可允许机动臂2705以收起构型折叠成小的紧凑尺寸，例如，如图27和图28B所示。

第二连杆2712的远侧端部2716可被构造成连接到臂支撑件2707(图28A和图28B中未示出)，该臂支撑件被构造为用于支撑一个或多个机器人臂的导轨或杆。第二连杆2712的远侧端部2716的特征将在下文中参考图31和图32更详细地描述。

因为机动臂2705包括各自被构造成以它们自身的旋转自由度2717、2718旋转的两个连杆2711、2712，所以机动臂2705能够将所附接的臂支撑件移动到甚至更宽的位置范围以有利于机器人医疗手术。在一些实施方案中，例如，包括第二连杆2712和附加旋转自由度2718使得机动臂2705能够到达台2701周围并靠近患者。

图29示意性地示出了根据一个实施方案的其中机动臂2705可将附接其上的臂支撑件2707定位的不同位置。在图29中，阴影区域表示其中可使用机动臂2705定位臂支撑件2707的区域。如图所示，第一连杆2711和第二连杆2712允许臂支撑件2707到达台2701周围，以将臂支撑件定位在台2701上方并位于患者的近侧。此外，如图29的阴影区域所示，显而易见的是，机动臂2705可将臂支撑件2707定位在大量不同位置。因此，机动臂2705可适用于为臂支撑件2707提供大量设置位置。

在一些实施方案中，可用机动臂2705实现的臂支撑件2707的大量可能位置(由图29中的阴影区域表示)可归因于肩部2709沿着柱2702平移的能力、第一连杆2711相对于肩部2709旋转的能力以及第二连杆2712相对于第一连杆2711旋转的能力。

第一连杆2711相对于肩部2709的旋转可由定位在第一连杆2711内的致动器驱动。致动器可包括马达、制动器、传感器和/或齿轮箱中的一者或多者。在一些实施方案中，马达可定位在肩部2709内。第二连杆2712相对于第一连杆2711的旋转可由定位在第二连杆2712内的马达驱动。在一些实施方案中，马达可定位在第一连杆2711内。一旦机动臂2705旋转到期望位置，就可接合制动器以停止旋转，将机动臂2705保持在适当位置，并且增加机动臂2705的扭转刚度。在一些实施方案中，机动臂还可包括定位在肩部2709、第一连杆2711和/或第二连杆2712内的心轴，也可接合该心轴以进一步增加机动臂2705的扭转刚度。现在将参考图30A至图36更详细地描述机动臂2705与马达、制动器和心轴相关的这些特征。

图30A是机动臂2705的一个实施方案的等轴视图。在图30A中，肩部2709、第一连杆2711和第二连杆2712的覆盖件的部分被示出为透明的，使得可看到机动臂2705的内部部件。图30B是机动臂2705的剖视图并且进一步示出了其内部部件。具体地讲，根据一个实施方案在图30A和图30B中示出了第一马达3031、第二马达3033、第一心轴3041、第二心轴3043和第三心轴3045的位置。

可包括马达的第一致动器3031可被构造成提供第一旋转自由度2717(参见图28A)。例如，包括马达的第一致动器3031可被构造成驱动第一连杆2711相对于肩部2709旋转。如图30A和图30B所示，包括马达的第一致动器3031可定位在第一连杆2711的近侧端部2713中。并非在所有实施方案中都需要如此。例如，包括马达的第一致动器3031可定位在肩部2709中。包括马达的第一致动器3031可被视为接头致动机构，因为其可被构造成致动肩部2709与第一连杆2711之间的接头。在一些实施方案中，包括马达的第一致动器3031还包括谐波驱动器或谐波齿轮箱。在一些实施方案中，可将包括电动马达的其他类型致动器或整个其他机构(例如液压机构)用作接头致动机构。第一致动器3031还可包括制动器3055。在一些实施方案中，制动器3055被置于致动器3031中或与致动器3031相邻定位。可接合制动器以限制或防止第一连杆2711相对于肩部2709旋转。

可包括马达的第二致动器3033可被构造成提供第二旋转自由度2718(参见图28B)。例如，包括马达的第二致动器3033可被构造成驱动第二连杆2712相对于第一连杆2711旋转。如图30A和图30B所示，第二致动器3033可定位在第二连杆2712的近侧端部2714中。并非在所有实施方案中都需要如此。例如，第二致动器3033可定位在第一连杆2711的远侧端部2715中。类似于第一致动器3031，第二致动器3033可被视为接头致动机构，因为其能够被构造成致动第一连杆2711与第二连杆2712之间的接头。在一些实施方案中，第二致动器3033包括谐波驱动器或谐波齿轮箱。在一些实施方案中，可将其他类型的电动马达或整个其他机构(例如液压机构)用作接头致动机构。第二致动器3033还可包括制动器3066。在一些实施方案中，制动器3066内置于致动器3033中或与致动器3033相邻定位。可接合制动器3066以限制或防止第二连杆2712相对于第一连杆2711旋转。

在一些实施方案中，进一步可包括心轴3041、3043、3045(例如液压膨胀心轴)形式的一个或多个加强件或制动器以增加机动臂2705的扭转刚度。例如，第一致动器3031和第二致动器3033(以及对应的制动器)可提供低刚度或刚性。在一些情况下，这可导致机动臂2705的不稳定性。在例示的实施方案中，机动臂2705包括心轴3041、3043、3045以改善每个接头中的扭转刚度。在图33A、33B和33C中分别单独示出了心轴3041、3043、3045。一般来讲，每个心轴3041、3043、3045可被构造用于利用心轴致动机构膨胀(例如径向膨胀)。在膨胀时，心轴3041、3043、3045紧密地配合在周围结构内，从而增加扭转刚度并降低接头的不稳定性。如将在下文更详细地描述，心轴致动机构可被构造成通过驱动滚珠螺杆推动液压活塞直到其撞击硬止动件而起作用。当活塞被压缩时，心轴内的压力增加，从而导致心轴膨胀并且以峰值刚度接合接头。

如图30A和图30B所示，第一心轴3041可定位在第一连杆2711的近侧端部2713内。并非在所有实施方案中都需要如此。例如，在一些实施方案中，第一心轴3041可定位在肩部2709内。第一心轴3041可被构造成增加肩部2709与第一连杆2711之间的接头的刚性或扭转刚度。因此，第一心轴3041可被视为第一扭转刚度机构。在例示的实施方案中，第一心轴3041为液压心轴，但也可使用其他类型的心轴或其他扭转刚度机构。第一心轴3041在图33A中单独示出。机动臂2705包括被构造成致动第一心轴3041的第一心轴致动机构3051。在例示的实施方案中，第一心轴致动机构3051定位在第一侧向侧3023与第二侧向侧3025之间的第一连杆2711内。第一心轴致动机构3051参考图34A和图34B在下文进行了更详细的描述。

第二心轴3043可定位在第二连杆2712的近侧端部2714内。并非在所有实施方案中都需要如此。例如，在一些实施方案中，第二心轴3043可定位在第一连杆2711的远侧端部内。第二心轴3043可被构造成增加第一连杆2711与第二连杆2712之间的接头的刚性或扭转刚度。因此，第二心轴3043可被视为第二扭转刚度机构。在例示的实施方案中，第二心轴3043为液压心轴，但也可使用其他类型的心轴或其他扭转刚度机构。第二心轴3043在图33B中单独示出。机动臂2705可包括被构造成致动第二心轴3043的第二心轴致动机构3053。在例示的实施方案中，第二心轴致动机构3051定位在近侧端部2714与远侧端部2716之间的第二连杆2712内。第二心轴致动机构3053参考图35A和图35B在下文进行了更详细的描述。

如图30A和图30B所示，第三心轴3045可设置在第二连杆2712的远侧端部2716处。第三心轴3045可被构造成增加第二连杆2712与臂支撑件2707之间的接头的刚性或扭转刚度。第三心轴3045可被视为第三扭转刚度机构。在例示的实施方案中，第三心轴3045为液压心轴，但也可使用其他类型的心轴或其他扭转刚度机构。第三心轴3045在图33C中单独示出。在例示的实施方案中，第二心轴致动机构3053被构造成致动第三心轴3045(除了致动第二心轴3043之外)。这可能是有利的，因为可使用单心轴致动机构3053致动第二心轴3043和第三心轴3045两者。这将参考图35A和图35B在下文进行更详细的描述。在一些实施方案中，第三心轴3045由其自身的专用心轴致动机构致动。

机动臂2705可包括大致在图30A和30B中指示的第一侧向侧3023和第二侧向侧3025。在一些实施方案中，包括马达的第一致动器3031和包括马达的第二致动器3033可各自定位在第一侧向侧3023上。例如，第一致动器3031可定位在第一连杆2711的第一侧向侧3023中，并且第二致动器3033可定位在第二连杆2712的第一侧向侧3032中。在一些实施方案中，第一心轴3041、第二心轴3043和第三心轴3045可定位在机动臂的第二侧向侧3025上。例如，第一心轴3041可定位在第一连杆2711的第二侧向侧3025中，并且第二心轴3043和第三心轴3045可定位在第二连杆2712的第二侧向侧3025中。

因此，在例示的实施方案中，第一连杆2711包括第一致动器3031，该第一致动器包括位于第一侧向侧3023上的马达和位于第二侧向侧3025上的第一心轴3041。这可提供用于包装第一马达3031和第一心轴3041的空间高效构型。此外，在例示的实施方案中，第二连杆2712包括第二致动器3033，该第二致动器包括位于第一侧向侧3023上的马达和位于第二侧向侧3025上的第二心轴3043及第三心轴3045。这可提供用于包装第二马达3033、第二心轴3043和第三心轴3045的空间高效构型。

其他构型对于放置包括马达的第一致动器3031、包括马达的第二致动器3033、第一心轴3041、第二心轴3043和第三心轴3045是可能的。例如，这些特征中的一个或多个特征可从第一侧向侧3023移动到第二侧向侧3025，或者反之亦然。在一些实施方案中，第一侧向侧3023可包括马达和心轴两者，并且第二侧向侧3025可包括马达和心轴两者。

图31为机动臂2705的一个实施方案的等轴视图，并且示出了臂支撑连杆机构3102的一个实施方案。臂支撑连杆机构3102可包括被构造成接合和支撑臂支撑件2707(参见图32)的组件。臂支撑连杆机构3102可被构造成允许臂支撑件2707相对于第一连杆2712旋转。臂支撑连杆机构3102还可被构造成允许臂支撑件2707相对于第二连杆2712平移，如将参考图32所描述。

如图31所示，臂支撑连杆机构3102可定位在第二连杆2712的远侧端部2716之间。臂支撑连杆机构3102可包括致动器3135，该致动器可包括马达，可被构造成驱动臂支撑连杆机构3102相对于第二连杆2712旋转。在其他实施方案中，致动器3135可设置在第二连杆2712的远侧端部2716中。例如，致动器3135可在连杆2712的与第三心轴3045相对的侧向侧上定位在远侧端部2716中。在一些实施方案中，致动器3135还可包括谐波驱动器或齿轮箱，但也可使用其他接头致动机构。包括马达的致动器3135可被构造成驱动臂支撑连杆机构3102相对于第二连杆2712旋转，并且第三心轴3045可被构造成接合臂支撑连杆机构3102以在接合时为该接头提供增加的刚性或扭转刚度。

图32是示出附接到臂支撑件2707的一个实施方案的臂支撑连杆机构3102的透视图。除了用于使臂支撑连杆机构3102(和所附接的臂支撑件2707)相对于第二连杆2712旋转的马达3145之外，臂支撑连杆机构3102还可包括被构造成使臂支撑件2707相对于臂支撑连杆机构3102平移的第二马达3247。例如，在一些实施方案中，第二马达3247被构造成允许臂支撑件2707相对于臂支撑连杆机构3102沿着臂支撑件2707的轴线来回平移。

在例示的实施方案中，臂支撑件2707包括沿着臂支撑件2707延伸并穿过臂支撑连杆机构3102的滚珠螺杆3251。滚珠螺杆3251可延伸穿过臂支撑连杆机构3102中的螺母外壳。螺母外壳可通过第二马达3247旋转，以使臂支撑件2707相对于臂支撑连杆机构3102平移。用于使臂支撑件2707相对于臂支撑连杆机构3102平移的其他机构也是可能的。

图33A、图33B和图33C分别提供了第一心轴3041、第二心轴3043和第三心轴3045的视图。每个心轴3041、3043、3045可包括主体3301和薄壁3302。主体3301和薄壁3302可被布置成在它们之间形成腔体3303，如图33B的第二心轴3043的剖视图所示。腔体3303可填充有流体，诸如液压流体。每个心轴3041、3043、3045还包括活塞3304。活塞可被压缩以增加腔体3303内的流体的压力。随着腔体3303内的压力增加，薄壁3302向外偏转，从而导致心轴3041、3043、3045膨胀。随着心轴3041、3043、3045膨胀，其与放置在其中的接头的对应结构接合，从而增加接头的刚性和扭转刚度。虽然示出的心轴3041、3043、3045为液压心轴，但也可使用其他类型的心轴或其他扭转刚度机构。

此外，如图33A、图33B和图33C所示，每个心轴3041、3043、3045的形状可被独特地构造成配合在机动臂2705的特定部分内。例如，第一心轴3041可大于其他两个心轴3041、3043，因为可在肩部2709与第一连杆2711之间的接头处使用较大的心轴，原因是该心轴应能够稳定机动臂在其远侧的所有部分的重量。此外，心轴越大，扭转刚性越大，因此希望在可用的包装内尽可能地将心轴的尺寸增加。类似地，出于类似原因，第三心轴3045可小于其他心轴3041、3043。另外，每个心轴3041、3043、3045的形状可被构造成以便定位活塞3304，使得其可由如图34A和图34B(对于第一心轴3041)以及图35A和图35B(对于第二心轴3043和第三心轴3045)所示的对应心轴致动机构致动。

图34A和图34B分别提供了处于未致动位置和致动位置的第一心轴致动机构3051的视图。如图34A和34B所示，第一心轴致动机构3051可包括马达3402(不清楚可见)、滚珠螺杆3403、滚珠螺杆螺母3417和致动器3404。马达3402可被构造成旋转滚珠螺杆螺母3417，以使滚珠螺杆3403相对于滚珠螺杆螺母3417平移。在一些实施方案中，马达3402可直接附接到滚珠螺杆螺母3417。在一些实施方案中，马达3402可通过一个或多个传动连杆机构(诸如齿轮系)间接附接到滚珠螺杆螺母3417。在例示的实施方案中，致动器3404包括马达3402、滚珠螺杆螺母3417和滚珠螺杆3403。在一些实施方案中，致动器3404还可包括齿轮系(间接地将马达3402附接到滚珠螺杆螺母3417)和/或制动器。制动器可被构造成进行制动以防止系统反向驱动和脱离心轴。如上所述，马达3402被构造成旋转以驱动滚珠螺杆3403从而驱动致动器3404进出。如图34A所示，在未致动位置，滚珠螺杆3403被驱动，使得致动器3404从活塞3304被拉回，从而允许第一心轴3041中的压力减小。如图所示，处于该构型时，致动器3404可以不向活塞3304施加压力。可提供硬止动件3405以限制滚珠螺杆3403沿远离活塞3304的方向的行程。

如图35B所示，当沿相反方向(朝向活塞3304)驱动滚珠螺杆3403时，致动器3404接触活塞3304并向活塞施加力。该力压下活塞3304，从而增加第一心轴3041中的压力并接合第一心轴3041以增加接头的扭转刚度。活塞3304的头部与心轴3041之间的接触可提供硬止动件3406，从而限制滚珠螺杆3403沿朝向活塞3304的方向的行程。

如图34A所示，滚珠螺杆3403可被构造成用于约15.5mm的行程，尽管并非在所有实施方案中都需要如此。滚珠螺杆3404可提供足够的行程以便压下活塞3304以接合第一心轴3041。如图34B所示，第一心轴致动机构3051可被构造成向活塞3304提供700N的力以接合第一心轴3041。并非在所有实施方案中都需要如此，并且可使用其他力。另外，也可使用用于致动心轴3041的其他机构。

图35A和图35B分别提供了处于未致动位置和致动位置的第二心轴致动机构3053的视图。如上所述，在例示的实施方案中，第二心轴致动机构3053被构造成使用单个机构致动第二心轴3043和第三心轴3045两者。使用单个机构致动第二心轴3043和第三心轴3045两者可最大化第二连杆2712内的空间并简化对机动臂2705的控制。

如图35A和图35B所示，第二心轴致动机构3053可包括马达3502(不清晰可见)、滚珠螺杆3503、滚珠螺杆螺母3517、第一致动器3504、外壳3505、滑动导轨3506和第二致动器3507。如上所述，马达3502可被构造成旋转滚珠螺杆螺母3517，以使滚珠螺杆3503相对于滚珠螺杆螺母3517平移。在一些实施方案中，马达3502可直接附接到滚珠螺杆螺母3517。在一些实施方案中，马达3502可通过一个或多个传动连杆机构(诸如齿轮系)间接附接到滚珠螺杆螺母3517。在该实施方案中，马达3502驱动滚珠螺杆3503以使第一致动器3504以类似于上述第一心轴致动机构3051的方式作用于第二心轴3043的活塞3304。然而，第二心轴致动机构3053进一步使用壳体3505、滑动导轨3506和第二致动器3507来同时致动第三心轴3045的活塞3304。外壳3505安装在滑动导轨3506上，使得其可沿着滑动导轨来回滑动。第二致动器3507附接到外壳3505，以便能够在运动的至少一部分期间接触活塞3304。当马达3502驱动滚珠螺杆3503以使第一致动器3504作用于第二心轴3043的活塞3304时，反作用力使外壳3505沿着滑动导轨3506滑动，从而使第二致动器3507作用于第三心轴3045的活塞3304。这样，第二心轴致动机构3053可同时致动第二心轴3043和第三心轴3045两者。

如图35A所示，滚珠螺杆3503可被构造成用于约15.5mm的行程，尽管并非在所有实施方案中都需要如此。外壳3505可被构造成约10mm的行程，尽管并非在所有实施方案中都需要如此。如图35B所示，第二心轴致动机构3053可被构造成向活塞3304提供700N的力以接合第二心轴3043和第三心轴3045。并非在所有实施方案中都需要如此，并且可使用其他力。另外，也可使用用于致动第二心轴3043和第三心轴3045的其他机构。在一些实施方案中，第二心轴3043和第三心轴3045由专用心轴致动机构独立地致动。在一些实施方案中，第二心轴致动机构3053还可包括制动器3515。制动器3515可被构造成防止系统反向驱动和脱离心轴。

图36为描绘用于定位机器人医疗系统的机动臂的方法3600的流程图。方法3600可在框3602处开始，在该框处通过致动马达来旋转机动臂的连杆以驱动旋转接头旋转。在一些实施方案中，马达包括谐波驱动器或谐波齿轮箱。连杆可以是例如如图22至图26所示的单连杆机动臂2205的连杆，或如图27至图35B所示的双连杆机动臂2705的连杆。在一些实施方案中，机动臂从收起位置移动到展开位置。

在框3604处，向接头施加制动器以停止连杆的旋转。制动器可以是马达的一部分或定位在马达的附近。最后，在框3606处，致动心轴以增加旋转接头的扭转刚度。在一些实施方案中，心轴包括液压心轴。

在一些实施方案中，方法3600还包括沿竖直方向平移机动臂。在一些实施方案中，平移机动臂包括沿着支撑机器人医疗系统的台的柱平移机动臂的肩部。连杆的近侧端部可联接到肩部。

在一些实施方案中，方法3600还包括相对于机动臂平移臂支撑件。例如，在一些实施方案中，臂支撑件可沿着纵向轴线延伸，并且臂支撑件可被构造成沿着臂支撑件的纵向轴线相对于机动臂来回平移。上文参考图31和图32描述了此类平移的示例。

在一些实施方案中，方法3600还包括使用定位在联接到机动臂的远侧端部的可调式臂支撑件上的至少一个机器人臂来执行机器人医疗手术。在一些实施方案中，医疗手术是机器人腹腔镜式或机器人内窥镜式手术。

XV.软件

在一些实施方案中，可经由软件控制包括可调式臂支撑件和对应机器人臂的系统的一个或多个方面。例如，该系统可被设计，使得所有致动均由该系统机器人式控制，并且该系统知道所有端部执行器相对于台面的位置。这可提供现有机器人外科系统不具备的独特优点。此外，这可以允许有利的工作流程，包括：当臂和臂定位平台同步移动时，在手术中调节台面(例如，倾斜、特伦德伦伯卧位、高度、弯曲等)；移动机器人臂可移动远离操作区域以用于盖布或安放患者；在临床医生向系统告知手术的类型之后，机器人臂可移动到通常放置端口的位置附近的大概位置(外科医生可修改和设置针对他们想要如何进行外科手术的端口选择“预设”)；以及执行与端部执行器上的相机和插管上的视觉目标的“最后一英里”对接(端部执行器周围的其他非光学传感器可提供类似的功能)。

此外，机器人臂接头的一些实例可能需要向臂施加大的力以反向驱动马达和变速器。这可通过臂关节处的力矩传感器或端部执行器处的力传感器或操纵杆来减小，以允许机器人知道临床医生试图在何处推动它并相应地移动(导纳控制)以降低在输出处感觉到的反向驱动力。在一些实施方案中，这种反向驱动调节可在软件中实现。

XVI.附加考虑因素

在阅读本公开时，本领域的技术人员将通过本文所公开的原理来理解另外的另选结构和功能设计。因此，虽然已经例示并描述了特定实施方案和应用，但是应当理解，所公开的实施方案不限于本文所公开的精确构造和部件。对于本领域的技术人员将显而易见的是，可在不脱离所附权利要求中限定的实质和范围的情况下对本文所公开的方法和设备的布置、操作和细节进行各种修改、改变和变型。

如本文所用，对“一个实施方案”或“实施方案”的任何引用是指结合实施方案描述的特定组件、特征、结构或特性包括在至少一个实施方案中。在说明书中各处出现的短语“在一个实施方案中”并不一定全部是指相同的实施方案。

一些实施方案可使用表达“联接”和“连接”连同它们的衍生词来描述。例如，一些实施方案可使用术语“联接”来描述，以指示两个或更多个组件直接物理接触或电接触。然而，术语“联接”还可意味着两个或更多个组件彼此不是直接接触，而是彼此配合或相互作用。除非另有明确说明，否则实施方案不限于此上下文。

如本文所用，术语“包括”(comprises、comprising、includes、including)、“具有”(has、having)或其任何其他变型均旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括一系列组件的过程、方法、制品或设备不一定仅限于那些组件，而是可包括此类过程、方法、制品或设备未明确列出或固有的其他组件。此外，除非明确地指明相反，否则“或”是指包括性的或而不是指排他性的或。例如，条件A或B由以下任一项满足：A为真(或存在)而B为假(或不存在)，A为假(或不存在)而B为真(或存在)，以及A和B均为真(或存在)。

此外，采用对“一个”或“一种”的使用来描述本文的实施方案的组件和部件。这样做仅出于方便的目的并且给出本发明的一般含义。该描述应理解为包括一个或至少一个，并且除非明显地另有所指，单数也包括复数。