本公開(kāi)涉及手術(shù)機(jī)器人，且具體來(lái)說(shuō)，涉及供在磁共振成像(MRI)裝置內(nèi)部使用的手術(shù)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

眾所周知，醫(yī)學(xué)共振成像(MRI)裝置具有卓越的軟組織分辨率并產(chǎn)生最小輻射危害性。由于這些優(yōu)點(diǎn)，基于MRI引導(dǎo)下機(jī)器人的微創(chuàng)手術(shù)已變成重要的手術(shù)工具。

許多手術(shù)機(jī)器人當(dāng)前正在使用，但并非全部與MRI相容。舉例來(lái)說(shuō)，稱(chēng)為da Vinci^TM的直觀手術(shù)機(jī)器人與MRI不相容。相比之下，Innomotion機(jī)器人手臂、NeuroArm機(jī)器人和MRI-P機(jī)器人全部與MRI相容。但是，即使是那些與MR相容的機(jī)器人，仍不能夠在掃描期間加以操作。

尚未在MRI環(huán)境中廣泛使用機(jī)器人的主要原因是MRI不相容性、實(shí)時(shí)術(shù)中成像的限制性、空間約束及缺乏相容的模塊化手術(shù)工具。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

公開(kāi)了一種供與手術(shù)工具相關(guān)聯(lián)地使用的模塊化可重配置手術(shù)機(jī)器人。所述手術(shù)機(jī)器人包含：用于線(xiàn)性移動(dòng)的線(xiàn)性模塊；用于旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的轉(zhuǎn)塔模塊；用于旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的肘部滾動(dòng)模塊；以及用于旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的腕部?jī)A斜模塊。轉(zhuǎn)塔模塊具有轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)軸。用于旋轉(zhuǎn)的肘部滾動(dòng)模塊具有與轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)軸成一個(gè)角度的肘部滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸。腕部?jī)A斜模塊具有腕部?jī)A斜旋轉(zhuǎn)軸，所述腕部?jī)A斜旋轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)軸成一個(gè)角度且與肘部滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸成一個(gè)角度。線(xiàn)性模塊、轉(zhuǎn)塔模塊、肘部滾動(dòng)模塊和腕部?jī)A斜模塊可操作性地連接在一起以形成手術(shù)機(jī)器人，且所述模塊中的一者可操作性地連接到手術(shù)工具。

線(xiàn)性模塊的線(xiàn)性移動(dòng)可限定z軸。轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)軸可為與z軸平行的軸。肘部滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸可圍繞x軸，且x軸一般可與z軸正交。腕部?jī)A斜旋轉(zhuǎn)軸可圍繞y軸，且y軸一般可與z軸正交并與x軸橫切。

模塊化可重配置手術(shù)機(jī)器人可進(jìn)一步包含可連接至其的穿透模塊，且手術(shù)工具可附接到穿透模塊。

模塊化可重配置手術(shù)機(jī)器人可包含轉(zhuǎn)塔肘部連接模塊，所述轉(zhuǎn)塔肘部連接模塊可連接到轉(zhuǎn)塔模塊和肘部滾動(dòng)模塊。

模塊化可重配置手術(shù)機(jī)器人可包含滾動(dòng)連接單元，所述滾動(dòng)連接單元可連接到腕部?jī)A斜模塊和肘部滾動(dòng)模塊。

線(xiàn)性模塊可包含可操作性地連接到電機(jī)的絲杠螺母和齒輪機(jī)構(gòu)。線(xiàn)性模塊的齒輪機(jī)構(gòu)可包含蝸桿蝸輪，且電機(jī)可為超聲旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

線(xiàn)性模塊可包含硬停件以限制螺母的移動(dòng)。

轉(zhuǎn)塔模塊可包含可操作性地連接到電機(jī)的軸和齒輪機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)塔模塊的齒輪機(jī)構(gòu)可包含蝸桿蝸輪，且轉(zhuǎn)塔模塊的電機(jī)可為超聲旋轉(zhuǎn)電機(jī)。轉(zhuǎn)塔模塊可包含硬停件以限制軸的旋轉(zhuǎn)。

肘部滾動(dòng)模塊可包含可操作性地連接到電機(jī)的軸和齒輪機(jī)構(gòu)。肘部滾動(dòng)模塊的齒輪機(jī)構(gòu)可包含蝸桿蝸輪，且肘部滾動(dòng)模塊的電機(jī)可為超聲旋轉(zhuǎn)電機(jī)。肘部滾動(dòng)模塊可包含硬停件以限制軸的旋轉(zhuǎn)。

腕部?jī)A斜模塊可包含可操作性地連接到一對(duì)電機(jī)的一對(duì)軸和一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)。腕部?jī)A斜模塊的每個(gè)齒輪機(jī)構(gòu)可包含蝸桿蝸輪，且腕部?jī)A斜模塊的電機(jī)可為超聲旋轉(zhuǎn)電機(jī)。腕部?jī)A斜模塊可包含硬停件以限制軸的旋轉(zhuǎn)。

穿透模塊可包含可操作性地連接到電機(jī)的絲杠螺母和齒輪機(jī)構(gòu)。穿透模塊的齒輪機(jī)構(gòu)可包含一對(duì)正齒輪，且穿透模塊的電機(jī)可為超聲旋轉(zhuǎn)電機(jī)。手術(shù)工具可為可連接到穿透模塊的手術(shù)工具模塊，且所述手術(shù)工具模塊可包含可操作性地連接到電機(jī)的絲杠螺母和齒輪機(jī)構(gòu)。

手術(shù)工具模塊可被可操作性地連接到鉆頭包。手術(shù)工具模塊可進(jìn)一步包含可操作性地連接到鉆頭包的正時(shí)皮帶和滑輪。手術(shù)工具模塊可包含可操作性地連接到鉆頭包的氣動(dòng)單元。鉆頭包可包含套管針、鉆頭和導(dǎo)針。

穿透模塊可進(jìn)一步包含轉(zhuǎn)接器，且手術(shù)工具模塊可附接到轉(zhuǎn)接器。轉(zhuǎn)接器可包含：螺母部分；可移除式前轉(zhuǎn)接器部分，其可連接到螺母部分；以及可移除式前閉合部分，其可連接到可移除式前轉(zhuǎn)接器部分。手術(shù)工具包可包含可釋放性地連接到槽板的可移除式支撐件。可移除式前轉(zhuǎn)接器部分、可移除式前閉合部分、可移除式支撐件和鉆頭包全部可進(jìn)行消毒。手術(shù)工具模塊的電機(jī)可為超聲旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

模塊化可重配置手術(shù)機(jī)器人可包含拱式裝置單元，所述拱式裝置單元可操作性地附接到線(xiàn)性模塊、轉(zhuǎn)塔模塊、肘部滾動(dòng)模塊和腕部?jī)A斜模塊中的一者。拱式裝置單元可包含位于拱架的任一端處的一對(duì)線(xiàn)性致動(dòng)器。拱式裝置單元的每個(gè)線(xiàn)性致動(dòng)器可包含可操作性地連接到絲杠的超聲電機(jī)和可移動(dòng)性地連接到絲杠的一對(duì)滑動(dòng)托架，借以這對(duì)滑動(dòng)托架可連接到拱架且激活超聲電機(jī)使滑動(dòng)托架沿絲杠移動(dòng)。每個(gè)線(xiàn)性致動(dòng)器可連接到底板，且底板可被可連接到手術(shù)臺(tái)。

模塊化可重配置手術(shù)機(jī)器人可包含快速連接器模塊，所述快速連接器模塊可連接到線(xiàn)性模塊、轉(zhuǎn)塔模塊、肘部滾動(dòng)模塊和腕部?jī)A斜模塊中的一者。拱式裝置單元可包含橫桿(rail)，且手術(shù)機(jī)器人可被可移動(dòng)性地附接到橫桿。手術(shù)機(jī)器人可沿橫桿手動(dòng)地移動(dòng)。拱式裝置單元可包含用于沿橫桿驅(qū)動(dòng)手術(shù)機(jī)器人的拱式電機(jī)。

模塊化可重配置手術(shù)機(jī)器人的所有元件均可與MRI相容。

公開(kāi)了一種供與手術(shù)工具或手術(shù)工具模塊相關(guān)聯(lián)地使用的手術(shù)機(jī)器人組件。所述手術(shù)機(jī)器人組件包含：拱式單元，其具有拱架；以及手術(shù)機(jī)器人，其沿拱架在不同位置處可移動(dòng)性地附接到拱式單元。

拱式單元可進(jìn)一步包含位于拱架的任一端處的一對(duì)線(xiàn)性致動(dòng)器。每個(gè)線(xiàn)性致動(dòng)器可包含可操作性地連接到絲杠的超聲電機(jī)和可移動(dòng)性地連接到絲杠的一對(duì)滑動(dòng)托架，借以這對(duì)滑動(dòng)托架可連接到拱架且激活超聲電機(jī)使這對(duì)滑動(dòng)托架沿絲杠移動(dòng)。每個(gè)線(xiàn)性致動(dòng)器可連接到底板，且底板可被可連接到手術(shù)臺(tái)。拱式單元可包含橫桿，且手術(shù)機(jī)器人可移動(dòng)性地附接到橫桿。手術(shù)機(jī)器人沿橫桿手動(dòng)地移動(dòng)。拱式裝置可包含用于沿橫桿驅(qū)動(dòng)手術(shù)機(jī)器人的拱式電機(jī)。

公開(kāi)了一種供與工具包相關(guān)聯(lián)地使用的手術(shù)機(jī)器人。所述手術(shù)機(jī) 器人包含：至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)組件；以及穿透模塊，其可操作性地連接到所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)組件中的一者。穿透模塊可包含轉(zhuǎn)接器，所述轉(zhuǎn)接器具有：螺母部分；可移除式前轉(zhuǎn)接器部分，其可連接到螺母部分；以及可移除式前閉合部分，其可連接到可移除式前轉(zhuǎn)接器部分。工具包附接到轉(zhuǎn)接器。

手術(shù)工具包可包含可釋放性地連接到槽板的可移除式支撐件?？梢瞥角稗D(zhuǎn)接器部分、可移除式前閉合部分、可移除式支撐件和工具包可全部可進(jìn)行消毒。

將描述進(jìn)一步的特征，或進(jìn)一步的特征在以下詳細(xì)描述的過(guò)程中將變得顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)將參考附圖僅通過(guò)舉例說(shuō)明來(lái)描述實(shí)施例，在附圖中：

圖1是適合用于MRI中的手術(shù)機(jī)器人組件的透視圖；

圖2A是圖1的手術(shù)機(jī)器人組件的手術(shù)機(jī)器人的透視圖；

圖2B是圖2A的手術(shù)機(jī)器人的分裂透視圖；

圖3A是手術(shù)機(jī)器人的垂直平移模塊的透視圖且將蓋板示為被移除；

圖3B是圖3A的平移模塊的分裂透視圖；

圖4是圖2的手術(shù)機(jī)器人的轉(zhuǎn)塔模塊的透視圖且將轉(zhuǎn)塔外殼示為透明；

圖5是圖2的手術(shù)機(jī)器人的肘部滾動(dòng)模塊的透視圖且將肘部滾動(dòng)外殼示為透明；

圖6A是圖2的手術(shù)機(jī)器人的腕部?jī)A斜模塊的透視圖且將蓋板示為被移除；

圖6B是圖6A的腕部?jī)A斜模塊但從不同角度來(lái)看的透視圖；

圖7是圖2的手術(shù)機(jī)器人的穿透模塊的透視圖；

圖8是圖2的手術(shù)機(jī)器人的轉(zhuǎn)塔和肘部連接單元的側(cè)視圖；

圖9是圖7的轉(zhuǎn)塔和肘部連接單元的透視圖；

圖10是圖2的手術(shù)機(jī)器人的滾動(dòng)連接單元的橫截面圖；

圖11是圖10的滾動(dòng)連接單元的透視圖，其中外殼的一部分已脫開(kāi)；

圖12是圖6的腕部?jī)A斜模塊的透視圖，所述腕部?jī)A斜模塊連接到圖10和圖11的滾動(dòng)連接單元；

圖13是圖1的手術(shù)機(jī)器人組件的拱式裝置單元的透視圖；

圖14A是供與圖2的手術(shù)機(jī)器人一起使用的手術(shù)工具模塊的透視圖；

圖14B是圖14A的手術(shù)工具模塊的套管針鎖定和回撤單元的透視圖；

圖14C是圖14A的手術(shù)工具模塊的套管針鎖定和回撤單元的剖視圖；

圖15A是供與圖2的手術(shù)機(jī)器人一起使用的替代性手術(shù)工具模塊的透視圖；

圖15B是圖15A的替代性手術(shù)工具模塊的剖視圖；

圖15C是圖15A和圖15B的替代性手術(shù)工具模塊的仰視圖；

圖16是手術(shù)工具的部分分解透視圖，所述手術(shù)工具與圖13中所示的手術(shù)工具類(lèi)似但以分解圖示出鉆頭包；

圖17是圖16的手術(shù)工具的正視圖；

圖18是手術(shù)工具和穿透模塊的分解透視圖；

圖19是圖17的手術(shù)工具和穿透模塊的側(cè)視圖；

圖20是使用3件式鉆頭包的活檢過(guò)程的透視圖，其中a)是步驟1，b)是步驟2，且c)是步驟3；

圖21是MRI中所示的圖1的手術(shù)機(jī)器人組件的透視圖且將MRI的一部分示為已脫開(kāi)；

圖22是手術(shù)機(jī)器人組件的透視圖，所述手術(shù)機(jī)器人組件與圖21中所示的手術(shù)機(jī)器人組件類(lèi)似但還示出了患者的腿；

圖23是替代性拱式裝置的透視圖，所述替代性拱式裝置與圖13中所示的拱式裝置類(lèi)似但包含拱式導(dǎo)桿模塊；

圖24A是手術(shù)機(jī)器人組件的替代性實(shí)施例的透視圖，所述手術(shù)機(jī)器人組件與圖1中所示的手術(shù)機(jī)器人組件類(lèi)似但包含圖23的拱式裝置 和用于沿拱式裝置移動(dòng)手術(shù)機(jī)器人的機(jī)器人旋轉(zhuǎn)模塊；

圖24B是圖24A的手術(shù)機(jī)器人組件的替代性實(shí)施例但從另一方向來(lái)看的透視圖；

圖25是圖1的手術(shù)機(jī)器人組件的透視圖，但將手術(shù)機(jī)器人示為沿拱式裝置附接于替代性位置處；

圖26是圖25的手術(shù)機(jī)器人組件的正視圖；

圖27A是圖2A的手術(shù)機(jī)器人的透視圖，但將模塊示為以不同方式配置；

圖27B是圖27A的手術(shù)機(jī)器人的分裂透視圖；

圖28A是圖2A的手術(shù)機(jī)器人的透視圖，但將模塊示為以不同于圖2A和圖27A的方式配置；圖28B是圖28A的手術(shù)機(jī)器人的分裂透視圖；

圖29A是圖5的肘部滾動(dòng)模塊的透視圖，所述肘部滾動(dòng)模塊連接到圖8和圖9的轉(zhuǎn)塔和肘部連接單元；

圖29B是圖29A的肘部滾動(dòng)模塊和肘部轉(zhuǎn)塔連接單元的側(cè)視圖；以及

圖30是手術(shù)機(jī)器人的替代性實(shí)施例的分裂圖。

具體實(shí)施方式

參考圖1，適合用于MRI(磁共振成像)裝置中的手術(shù)機(jī)器人組件一般示于10處。手術(shù)機(jī)器人組件10包含手術(shù)機(jī)器人12、手術(shù)工具模塊14和拱式裝置單元16。手術(shù)機(jī)器人12沿拱式單元16在不同位置處可釋放性地附接到拱式裝置單元16。手術(shù)工具模塊14可釋放性地附接到手術(shù)機(jī)器人12。拱式單元16包含位于其兩端的一對(duì)橫桿20。橫桿20被附加或可附加到MRI掃描儀上滾臺(tái)(未示出)。手術(shù)機(jī)器人組件10呈模塊化、可重配置，且能夠適合MRI環(huán)境?？芍嘏渲眯钥梢蕴峁樘囟ㄟ^(guò)程找到最好的可能配置的一種手段。

手術(shù)機(jī)器人組件10與MRI相容，且其中所使用的每個(gè)部件均類(lèi)似地與MRI相容。手術(shù)機(jī)器人組件10包含小型手術(shù)機(jī)器人12，且被設(shè)計(jì)成適應(yīng)MRI孔的特定空間限制。手術(shù)機(jī)器人12安裝在拱式裝置 單元16上。手術(shù)機(jī)器人12包含可以移除、更換和重配置的自包含模塊。手術(shù)工具模塊14包含卡鉗式模塊化手術(shù)工具，其示例為用于兒科骨活檢的工具。

在可能的情況下，手術(shù)機(jī)器人10的部件由塑料制成。優(yōu)選地，塑料提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、輕便且與MR相容。通過(guò)舉例說(shuō)明，塑料是PEEK(聚醚醚酮)材料或或SOMOS 11122xc或NEXT樹(shù)脂，其中使用快速成型。

參考圖2A和圖2B，手術(shù)機(jī)器人12包含：線(xiàn)性移動(dòng)組件，其為線(xiàn)性模塊22；第一旋轉(zhuǎn)移動(dòng)組件，其為轉(zhuǎn)塔模塊24；第二旋轉(zhuǎn)移動(dòng)組件，其為肘部滾動(dòng)模塊26；第三旋轉(zhuǎn)移動(dòng)組件，其為腕部?jī)A斜模塊28；以及另一線(xiàn)性移動(dòng)組件，其為穿透模塊30。轉(zhuǎn)塔模塊24和肘部滾動(dòng)模塊26通過(guò)轉(zhuǎn)塔和肘部連接單元150而連接。肘部滾動(dòng)模塊26和腕部?jī)A斜模塊28通過(guò)滾動(dòng)連接單元170而連接。替代地，肘部滾動(dòng)模塊可包含連接器，且類(lèi)似地腕部?jī)A斜模塊可包含連接器，且由此手術(shù)機(jī)器人將包含線(xiàn)性模塊、轉(zhuǎn)塔模塊、肘部滾動(dòng)模塊和腕部模塊，如下文參考圖30予以更詳細(xì)描述。

參考圖3A和圖3B，線(xiàn)性模塊22是單自由度接頭。在圖1、圖2和圖3中所示的配置中，其提供垂直平移或在y軸上的平移。但是，將了解，當(dāng)手術(shù)機(jī)器人圍繞拱式裝置單元16移動(dòng)時(shí)，線(xiàn)性模塊22的定向?qū)⒏淖兦移鋵⒁话闾峁┭毓暗陌霃降囊苿?dòng)。線(xiàn)性模塊包含具有編碼器23的超聲電機(jī)21、齒輪機(jī)構(gòu)25、絲杠27、螺母29和支撐板36。另外，線(xiàn)性模塊22還包含外殼31、外殼蓋32、電機(jī)板38和一對(duì)線(xiàn)性導(dǎo)軸34。另外，在需要時(shí)使用軸承。優(yōu)選地，超聲電機(jī)21是組合式超聲旋轉(zhuǎn)電機(jī)和編碼器。替代地，可使用超聲電機(jī)和獨(dú)立編碼器。通過(guò)舉例說(shuō)明，可使用USR30E3N電機(jī)。優(yōu)選地，齒輪26是蝸輪。超聲電機(jī)21可操作性地連接到蝸輪26。蝸輪26接合螺母29，且螺母29沿絲杠27移動(dòng)。蝸輪26用來(lái)增大電機(jī)的扭矩。另外，由于它們的自鎖特征及它們的齒輪比，所以蝸輪是優(yōu)選的。絲杠27附接到支撐板36。因此，當(dāng)激活超聲電機(jī)21時(shí)，其導(dǎo)致支撐板在如由螺母29沿絲杠27的位置所確定的線(xiàn)性方向上移動(dòng)。在本文的實(shí)施例中，線(xiàn)性移動(dòng) 行程為0-30mm。絲杠27及一對(duì)導(dǎo)軸34附接到支撐板36，且可相對(duì)于外殼31移動(dòng)。優(yōu)選地，使用ACME或梯形絲杠，且由于ACME或梯形絲杠27不可反向驅(qū)動(dòng)，所以其為反自鎖型。外殼蓋32和電機(jī)板38各自附接到外殼31且一同圍住蝸輪26和螺母29。外殼蓋32具有軸孔40和一對(duì)導(dǎo)孔42，使得絲杠27和線(xiàn)性導(dǎo)件34可以自由地移動(dòng)穿過(guò)其中。外殼31包含快速連接附接部分44。

快速連接部分44包含螺孔46和對(duì)準(zhǔn)銷(xiāo)孔48?？焖龠B接部分44可通過(guò)將對(duì)準(zhǔn)銷(xiāo)(未示出)插入快速連接部分44上的對(duì)準(zhǔn)銷(xiāo)孔48和拱式支撐件16中且接著使用穿過(guò)螺孔46的螺釘(未示出)將它們連接來(lái)連接到拱式裝置單元16。所述快速連接附接部分允許使用者容易沿拱式裝置16在各個(gè)位置處連接手術(shù)機(jī)器人12，如圖1、圖24及圖25中所示。

圖4中示出轉(zhuǎn)塔模塊24。轉(zhuǎn)塔模塊24包含超聲電機(jī)50、編碼器51、齒輪機(jī)構(gòu)、軸54和支撐板58。轉(zhuǎn)塔模塊24還包含外殼60和電機(jī)板62。在需要的情況下包含軸承。優(yōu)選地，齒輪機(jī)構(gòu)包含蝸桿52和蝸輪56。優(yōu)選地，超聲電機(jī)是超聲旋轉(zhuǎn)電機(jī)且為組合式超聲電機(jī)和光學(xué)編碼器。通過(guò)舉例說(shuō)明，可使用USR60-3EN或UST30-3EN超聲旋轉(zhuǎn)電機(jī)。通過(guò)舉例說(shuō)明，蝸輪56的靜態(tài)扭矩額定值是20Nm。用于電機(jī)50和編碼器的電纜(未示出)位于轉(zhuǎn)塔模塊24外部。在本文的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)塔模塊的總重量為約0.25kg。蝸桿52和蝸輪56提供自鎖功能。自鎖功能減少輸出端驅(qū)動(dòng)輸入端的可能性。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)塔接頭的運(yùn)動(dòng)范圍為-65度到+65度。

圖5中所示的肘部滾動(dòng)模塊26具有與上述轉(zhuǎn)塔模塊24的結(jié)構(gòu)稍微類(lèi)似的結(jié)構(gòu)。肘部滾動(dòng)模塊26包含超聲電機(jī)70、編碼器71、齒輪機(jī)構(gòu)、軸74和支撐板78。肘部滾動(dòng)模塊26還包含外殼80和電機(jī)板82。在需要的情況下包含軸承84。優(yōu)選地，齒輪機(jī)構(gòu)包含蝸桿72和可操作性地連接到軸74及超聲電機(jī)70的蝸輪76。優(yōu)選地，超聲電機(jī)是USR超聲旋轉(zhuǎn)電機(jī)，且為組合式超聲電機(jī)和光學(xué)編碼器。通過(guò)舉例說(shuō)明，蝸輪72的靜態(tài)扭矩額定值為約4Nm。優(yōu)選地，肘部滾動(dòng)接頭的運(yùn)動(dòng)范圍為約-70度到+70度。

圖6A和圖6B中所示的腕部?jī)A斜模塊28建置有對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，且包含一對(duì)超聲電機(jī)90、一對(duì)編碼器91、一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)、一對(duì)軸94和支撐板98。腕部?jī)A斜模塊28還包含外殼100、兩個(gè)外殼蓋102和兩個(gè)電機(jī)板104。在需要的情況下包含軸承106。優(yōu)選地，超聲電機(jī)是USR超聲旋轉(zhuǎn)電機(jī)，且為組合式超聲電機(jī)和光學(xué)編碼器。優(yōu)選地，齒輪機(jī)構(gòu)包含蝸桿72和蝸輪96。硬停件105和硬停件107限制被固定到軸94并隨軸94旋轉(zhuǎn)的支撐板98的旋轉(zhuǎn)角度。硬停件108接合滾動(dòng)連接單元170上的硬停件173，如圖12中所示。超聲電機(jī)90并行起到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用以獲得所需的旋轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)扭矩。通過(guò)舉例說(shuō)明，蝸輪的靜態(tài)扭矩額定值為約15x 2Nm。優(yōu)選地，腕部?jī)A斜接頭的運(yùn)動(dòng)范圍為-20度到+20度。

圖7中所示的穿透模塊30包含超聲電機(jī)120、編碼器121、力傳感器122、絲杠124、螺母126和齒輪128。另外，穿透模塊30包含一對(duì)導(dǎo)軸130、轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊132和前支撐零件134。轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊132支撐絲杠124和線(xiàn)性機(jī)構(gòu)的其它零件。轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊132包含連接到腕部?jī)A斜模塊28的支撐板98的連接肋狀物133。同樣，穿透模塊30包含外殼136和電機(jī)板138。在需要的情況下包含軸承140。優(yōu)選地，超聲電機(jī)是組合式超聲旋轉(zhuǎn)電機(jī)和編碼器。螺母126適合于可連接到手術(shù)工具。在圖7中所示的實(shí)施例中，螺母126包含適合于接收手術(shù)工具的轉(zhuǎn)接器部分142。轉(zhuǎn)接器部分142包含多個(gè)螺紋孔143。電機(jī)120可操作性地連接到一對(duì)齒輪128，這對(duì)齒輪128可操作性地連接到絲杠124。因此，當(dāng)激活電機(jī)120時(shí)，齒輪128導(dǎo)致絲杠124旋轉(zhuǎn)，因此導(dǎo)致螺母126沿絲杠124線(xiàn)性地移動(dòng)。螺母126的移動(dòng)產(chǎn)生了推力。通過(guò)舉例說(shuō)明，力傳感器122是FlexiForce A201力傳感器。力傳感器122用來(lái)測(cè)量穿透和鉆削力。FlexiForce A201傳感器是整合到穿透模塊中的超薄柔性印刷電路。力傳感器122允許觸覺(jué)控制手術(shù)機(jī)器人12。優(yōu)選地，穿透接頭的運(yùn)動(dòng)范圍是0-90mm。

圖8和圖9中示出了轉(zhuǎn)塔和肘部連接單元150。這個(gè)單元連接轉(zhuǎn)塔模塊24和肘部滾動(dòng)模塊26，且為回轉(zhuǎn)支承。圖29A和圖29B示出了連接到轉(zhuǎn)塔和肘部連接單元150的肘部滾動(dòng)模塊26。單元150包含 支撐板152，所述支撐板152在其一側(cè)上具有第一回轉(zhuǎn)環(huán)154且在其另一側(cè)上具有第二回轉(zhuǎn)環(huán)156。第一硬停件158附接在第一回轉(zhuǎn)環(huán)154上，且第二硬停件160附接到支撐板152。支撐板152具備多個(gè)孔徑162，且轉(zhuǎn)塔模塊24附接到其。第一回轉(zhuǎn)環(huán)154具備多個(gè)孔徑164，且肘部滾動(dòng)模塊26附接到其?；剞D(zhuǎn)支承使用自潤(rùn)滑、低摩擦滑動(dòng)元件以代替球軸承。優(yōu)選地，這些由低成本、高性能塑料(稱(chēng)為Iglide J^TM材料)制成，其被設(shè)計(jì)成具潤(rùn)滑作用且免維護(hù)。支撐板152由PEEK(聚醚醚酮)材料制成。轉(zhuǎn)塔和肘部連接單元150被設(shè)計(jì)成低剖面、低重量、免潤(rùn)滑且容易安裝。替代地，替代性肘部滾動(dòng)模塊500可組合圖5的肘部滾動(dòng)模塊的特征與圖8和圖9的轉(zhuǎn)塔和肘部連接單元的特征，如圖30中所示。

肘部滾動(dòng)模塊26和腕部?jī)A斜模塊28通過(guò)圖10和圖11中所示的滾動(dòng)連接單元170而連接。滾動(dòng)連接單元170由支撐零件或外殼172、軸171、軸承174和軸環(huán)176組成。外殼172包含硬停件173。軸環(huán)176包含多個(gè)孔徑178，且肘部模塊26連接到其。軸171具有多個(gè)孔徑175，且腕部?jī)A斜模塊28連接到其，如圖12中所示。替代地，替代性腕部?jī)A斜模塊400可組合圖6的腕部?jī)A斜模塊的特征與圖10和圖11的滾動(dòng)連接單元的特征，如圖30中所示。

圖13中示出了拱式單元16。拱式單元16包含拱架190，所述拱架190可沿連接于其每一端處的一對(duì)線(xiàn)性致動(dòng)器192移動(dòng)。每個(gè)線(xiàn)性致動(dòng)器192包含超聲電機(jī)194、編碼器195、電機(jī)板196、軸環(huán)198和絲杠200。優(yōu)選地，超聲電機(jī)194和編碼器195為組合式超聲旋轉(zhuǎn)電機(jī)和編碼器。一對(duì)滑動(dòng)托架202可移動(dòng)性地附接到絲杠200，且一體式地形成于拱架190中。在需要的情況下包含軸承。每個(gè)線(xiàn)性致動(dòng)器192連接到底板204，所述底板204可連接到MRI臺(tái)206(已示出)。在本文所示的實(shí)施例中，底板204具有從其中心向下延伸的中脊208。所述脊適合于接合MRI臺(tái)中的槽。大頭螺釘(未示出)可用于將底板204鎖定在適當(dāng)位置。拱190具備電纜連接器板209。(應(yīng)注意，圖式中未示出電纜以便簡(jiǎn)化圖式。)線(xiàn)性致動(dòng)器192控制拱架190沿絲杠200或底板204的線(xiàn)性軸的位置。由于底板204附接到MRI臺(tái)且臺(tái)206 可插入MRI中，所以拱架190沿絲杠200的運(yùn)動(dòng)將是沿著MRI掃描儀的縱向軸。優(yōu)選地，線(xiàn)性移動(dòng)的行程是0-100mm，但是，這可以取決于MRI的長(zhǎng)度而變化。拱式單元具有并行起作用的兩個(gè)線(xiàn)性致動(dòng)器，且它們使拱式單元16沿掃描儀的縱向軸滑動(dòng)。

在圖1到圖13中所示的實(shí)施例中，手術(shù)機(jī)器人12使用快速連接附接件和對(duì)準(zhǔn)銷(xiāo)而被定位成沿著拱式單元16。快速連接附接件和對(duì)準(zhǔn)銷(xiāo)46位于線(xiàn)性模塊22的快速連接部分44上，其為將手術(shù)機(jī)器人12連接到拱架190作準(zhǔn)備。在拱架190上的定位以及手術(shù)機(jī)器人12的基于模塊的可重配置性提供為特定手術(shù)任務(wù)找到最佳位置和姿勢(shì)的手段。

優(yōu)選地，致動(dòng)器或電機(jī)是有保持力的超聲電機(jī)。優(yōu)選地，齒輪是自鎖蝸桿機(jī)構(gòu)或不可反向驅(qū)動(dòng)的絲杠，以便在沒(méi)有制動(dòng)的情況下將手術(shù)機(jī)器人組件10和手術(shù)工具的接頭鎖定到適當(dāng)位置。

硬停件108接合滾動(dòng)連接單元170上的硬停件173，且用來(lái)在旋轉(zhuǎn)接頭達(dá)到硬界限時(shí)通過(guò)吸收沖擊力使腕部?jī)A斜模塊28的軸94停止旋轉(zhuǎn)。另外，在轉(zhuǎn)塔和肘部連接器單元150上提供了硬停件158和160。由于使用了所述硬停件，所以無(wú)需使用電子傳感器及其電纜來(lái)限定電機(jī)的硬界限。線(xiàn)性移動(dòng)模塊22使用外殼蓋32和板支撐件36來(lái)形成下文所述的歸位過(guò)程。使用機(jī)械止件而非電子傳感器的優(yōu)點(diǎn)是電子傳感器可使MR成像失真并受MR掃描的影響。在使用中，當(dāng)電機(jī)移動(dòng)時(shí)，控制器將編碼器讀數(shù)記錄為電機(jī)位置的反饋。如果在預(yù)定的一段時(shí)間期間編碼器讀數(shù)不改變，那么推斷電機(jī)已碰到硬停件。于是，控制器將向電機(jī)發(fā)送“停止”命令以停止運(yùn)動(dòng)。其后，將僅接受關(guān)于在相反方向上移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)命令。

歸位模式用來(lái)在每次啟動(dòng)手術(shù)機(jī)器人組件10時(shí)重設(shè)編碼器計(jì)數(shù)器。更具體來(lái)說(shuō)，歸位功能用于確定在通電之后每個(gè)接頭的位置。在不歸位的情況下，控制器將不知道在通電之后每個(gè)接頭的當(dāng)前位置。歸位過(guò)程包含以下步驟：a)首先以已知速度在已知方向上移動(dòng)每個(gè)接頭；以及b)一旦接頭達(dá)到歸位偏移量(已知位置)，控制器便將接著從傳感器接收信號(hào)。歸位偏移量是已知位置，且其為接頭的歸位(零點(diǎn)) 位置的參考。歸位偏移量和歸位速度是針對(duì)每個(gè)接頭來(lái)定義的。歸位偏移量允許將實(shí)際零點(diǎn)設(shè)定成在距硬停件一段給定的距離處。出于安全性，當(dāng)接近硬停件時(shí)，強(qiáng)制執(zhí)行更低的速度。

優(yōu)選地，線(xiàn)性模塊22、轉(zhuǎn)塔模塊24、肘部滾動(dòng)模塊26、腕部模塊28和穿透模塊將蝸輪用作它們的齒輪。蝸輪為高傳動(dòng)比、不可反向驅(qū)動(dòng)的蝸桿機(jī)構(gòu)。通過(guò)舉例說(shuō)明，用于轉(zhuǎn)塔模塊24的蝸輪是傳動(dòng)比為20的齒輪；用于肘部滾動(dòng)模塊26的蝸輪是傳動(dòng)比為18的齒輪；用于腕部?jī)A斜模塊28的蝸輪是傳動(dòng)比為24的齒輪；且用于線(xiàn)性模塊22的蝸輪是傳動(dòng)比為12.5的齒輪。所述蝸輪向相對(duì)較低功率的致動(dòng)器提供優(yōu)良的承載能力。通過(guò)舉例說(shuō)明，轉(zhuǎn)塔模塊24、肘部滾動(dòng)模塊26、腕部?jī)A斜模塊和線(xiàn)性模塊22各自具有1.0W致動(dòng)器。蝸輪提供實(shí)質(zhì)上減小速度并增大扭矩的一種簡(jiǎn)潔手段。替代地，如果使用正齒輪，那么手術(shù)機(jī)器人將更大。此外，蝸輪為自鎖型，且不可反向驅(qū)動(dòng)。當(dāng)蝸桿的導(dǎo)前角小于嚙合齒輪的摩擦角時(shí)，蝸桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生反自鎖。因此，蝸桿可以驅(qū)動(dòng)蝸輪，但蝸輪不能驅(qū)動(dòng)蝸桿。蝸輪有助于提供更簡(jiǎn)單且體積更小的模塊。

圖14中在210處示出了手術(shù)工具模塊的實(shí)施例。手術(shù)工具模塊210包含超聲電機(jī)212、編碼器213、電機(jī)板214、齒輪機(jī)構(gòu)226、正時(shí)皮帶和一對(duì)滑輪216以及絲杠227。優(yōu)選地，超聲電機(jī)是超聲旋轉(zhuǎn)電機(jī)，并且包含編碼器且更具體來(lái)說(shuō)光學(xué)編碼器。手術(shù)工具模塊210供與鉆頭包220一起使用。優(yōu)選地，鉆頭包220包含消過(guò)毒的鋸齒空心鉆。手術(shù)工具模塊210包含用于支撐鉆頭包220的可移除式鉆頭支撐件222。可移除式鉆頭支撐件222可釋放性地連接到槽板258。手術(shù)工具模塊210還包含支撐架224和導(dǎo)向支撐件228。導(dǎo)向支撐件228(最好在圖14B和圖14C中所見(jiàn))包含具有螺母223的絲杠227。所述絲杠可以通過(guò)使用接合絲杠227上的槽的銷(xiāo)229而沿導(dǎo)向支撐件228上下線(xiàn)性移動(dòng)。在需要的情況下包含軸承。超聲電機(jī)212可操作性地連接到正時(shí)皮帶和滑輪216，所述滑輪216轉(zhuǎn)而可操作性地連接到鉆頭包220以使鉆頭旋轉(zhuǎn)。超聲電機(jī)212還可操作性地連接到齒輪箱226中的齒輪，所述齒輪經(jīng)由滑輪216可操作性地連接到絲杠227。 用于電機(jī)212和編碼器213的電纜位于模塊(未示出)外部。應(yīng)注意，在這個(gè)實(shí)施例中，回撤機(jī)構(gòu)和針頭旋轉(zhuǎn)是通過(guò)一個(gè)超聲電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。

圖15中示出手術(shù)工具模塊230的替代性實(shí)施例。這個(gè)實(shí)施例與圖14中所示的實(shí)施例類(lèi)似，但代替正時(shí)皮帶和滑輪的做法是，其使用氣動(dòng)致動(dòng)器。手術(shù)工具模塊230包含超聲電機(jī)232、編碼器233、電機(jī)板234、正時(shí)皮帶和一對(duì)滑輪235、236以及氣動(dòng)單元238。優(yōu)選地，超聲電機(jī)包含編碼器且更具體來(lái)說(shuō)光學(xué)編碼器。手術(shù)工具模塊230還供與鉆頭包220一起使用。手術(shù)工具模塊230包含用于支撐鉆頭包220的組合式鉆頭支撐件和板231。在需要的情況下包含軸承。超聲電機(jī)232可操作性地連接到正時(shí)皮帶和滑輪235、236，所述滑輪235、236轉(zhuǎn)而可操作性地連接到氣動(dòng)單元238和鉆頭包220以使鉆頭旋轉(zhuǎn)。由此，超聲電機(jī)232還可操作性地連接到氣動(dòng)單元238。氣動(dòng)單元238用于驅(qū)動(dòng)套管針鎖定和回撤機(jī)構(gòu)。

氣動(dòng)致動(dòng)器238與MR相容。氣動(dòng)致動(dòng)器238具有可連接到鉆頭包220的活塞237?；?35具有槽，所述槽合并有鉆頭包220的鋸齒空心鉆252的端部以使鉆頭旋轉(zhuǎn)?？梢酝ㄟ^(guò)小型空氣致動(dòng)器239來(lái)鎖定鉆頭包220的導(dǎo)針254。氣動(dòng)致動(dòng)器238可以鎖定活塞237的位置或移動(dòng)位置，且因此鉆頭包的位置類(lèi)似地是可鎖定的或可移動(dòng)的。這是通過(guò)使用壓縮空氣和真空以氣動(dòng)方式來(lái)致動(dòng)。因此，通過(guò)使用氣動(dòng)致動(dòng)器238，可以達(dá)成鉆頭包220的移動(dòng)(如下文參考圖20所描述)。如由本領(lǐng)域的技術(shù)人員很好地理解，為了提供此類(lèi)控制，氣動(dòng)單元238可包含單作用或雙作用氣缸?？梢允褂脡嚎s空氣和/或真空來(lái)致動(dòng)氣動(dòng)缸。所述氣動(dòng)缸可通過(guò)簡(jiǎn)單的接通-切斷型控制件來(lái)操作。由于操作流體為空氣，所以從氣動(dòng)缸產(chǎn)生的泄漏將不污染周?chē)h(huán)境。

參考圖16和圖17，優(yōu)選地，鉆頭包220包含套管針250、鋸齒空心鉆252和導(dǎo)針254。參考圖18和圖19，示出了具有穿透模塊30的手術(shù)工具210。穿透模塊被示于圖7中且其包含轉(zhuǎn)接器142以作為螺母126的一部分。轉(zhuǎn)接器142包含螺母部分262、可移除式前轉(zhuǎn)接器部分264和可移除式前閉合部分266?？梢瞥角稗D(zhuǎn)接器部分264可連接到螺母部分262且可移除式前閉合部分266可連接到螺母部分 262的端部。前轉(zhuǎn)接器部分264用于導(dǎo)引手術(shù)工具210的鉆頭包220，且前閉合部分266用于鎖定手術(shù)工具210。在圖18和圖19中所示的實(shí)施例中，還包含用于在取樣時(shí)導(dǎo)引鉆頭包220的前導(dǎo)引零件268。在使用中，鉆頭包220(套管針250、鋸齒空心鉆252和導(dǎo)針254)、可移除式前轉(zhuǎn)接器部分264、可移除式鉆頭支撐件222、可移除式前閉合部分和可移除式前導(dǎo)引零件268在使用之前已消過(guò)毒。接著，將每個(gè)物品安裝或重新安裝在其相應(yīng)的模塊中。優(yōu)選地，套管針回撤行程的運(yùn)動(dòng)范圍為0-25mm。

參考圖17，以下為用于將鉆頭包插入圖14的手術(shù)工具模塊中的過(guò)程：

1.將具有端絲的套管針250插入(P1)手術(shù)工具模塊210中并將其旋轉(zhuǎn)(R1)幾圈；

2.將鋸齒空心鉆252插入導(dǎo)針254中，并將它們推入(P2)手術(shù)工具模塊210中；以及

3.將鉆頭支撐件222推入(P3)槽板258中。

一旦在對(duì)某個(gè)元件進(jìn)行消毒之后裝配或重新裝配手術(shù)工具210，便接著將其插入穿透模塊30中，如圖19中所示且如下文所描述：

1.將前轉(zhuǎn)接器部分264推入(P1)轉(zhuǎn)接器螺母部分262中；

2.將前導(dǎo)引零件268滑到鉆頭包220的導(dǎo)針254(P2和P3)；

3.將具有前導(dǎo)引零件268的手術(shù)工具210推入(P4)穿透模塊30(轉(zhuǎn)接器142和前支撐零件134)中；以及

4.將閉合件266推入(P5)轉(zhuǎn)接器142中。

上述手術(shù)工具210對(duì)自動(dòng)取樣特別有用。用于自動(dòng)取樣的醫(yī)療方案與當(dāng)前手動(dòng)過(guò)程類(lèi)似。參考圖20，鉆頭包220可被稱(chēng)作骨活檢工具歧管。如上所述，鉆頭包220包含套管針250、鋸齒空心鉆252和固定(外部)護(hù)套或?qū)п?54。固定(外部)護(hù)套或?qū)п?54將在使用中心針頭進(jìn)行穿刺時(shí)允許鋸齒空心鉆持續(xù)自旋。醫(yī)療方案如下：

1.穿透(不旋轉(zhuǎn))套管針250、鋸齒空心鉆252和導(dǎo)針254到皮質(zhì)骨(線(xiàn)性運(yùn)動(dòng))。將尖的套管針250插入鋸齒空心鉆252中，且將它們插入導(dǎo)針254中，且接著插入切口中直到套管針尖端接觸骨頭為止。 可左右移動(dòng)套管針的尖端，以從骨表面釋放粘附結(jié)構(gòu)。接著推動(dòng)鉆頭包，直到導(dǎo)針254穩(wěn)固地?cái)R在骨表面上為止(圖20(a))。

2.將導(dǎo)針254固持在適當(dāng)位置，接著將套管針250回撤約20mm或更多(線(xiàn)性運(yùn)動(dòng))(圖20(b))。

3.將導(dǎo)針254固持在適當(dāng)位置，使鋸齒空心鉆252前進(jìn)(通過(guò)旋轉(zhuǎn))到供取樣的目標(biāo)(線(xiàn)性和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))(圖20(c))。

4.一旦已感覺(jué)到鋸齒空心鉆完全穿過(guò)骨頭，便停止推動(dòng)，且使鋸齒空心鉆旋轉(zhuǎn)兩個(gè)整轉(zhuǎn)。這個(gè)步驟將確保標(biāo)本的內(nèi)側(cè)面沒(méi)有其骨膜附著物。

5.接著，往外拉回鉆頭包(未示出)，使得鉆頭包被拉出骨頭和皮膚。

參考圖21和圖22，手術(shù)機(jī)器人組件10被示為在MRI 270中的原位置。手術(shù)機(jī)器人組件10被示為附接到MRI臺(tái)206。通過(guò)舉例說(shuō)明，在圖22中示出了可如何將手術(shù)機(jī)器人組件定位在人272的腿部周?chē)?/p>

圖24A和圖24B中示出了手術(shù)機(jī)器人組件300的替代性實(shí)施例。手術(shù)機(jī)器人組件300與手術(shù)機(jī)器人組件10類(lèi)似，但其包含圖23中所示的替代性拱式裝置單元302。拱式裝置單元302包含拱架304，其中橫桿306固定地安裝在拱架304的內(nèi)側(cè)上。拱式裝置單元302的剩余部分與上文關(guān)于拱式單元16所描述的部分類(lèi)似。手術(shù)機(jī)器人308與上文所描述的手術(shù)機(jī)器人類(lèi)似，除了其附接裝置310適合于接合橫桿306之外。手術(shù)機(jī)器人308可以經(jīng)由安裝機(jī)構(gòu)310可移動(dòng)性地附接到拱式裝置單元302的橫桿306，所述安裝機(jī)構(gòu)310是快速/簡(jiǎn)單連接附接件的一部分。

一旦手術(shù)機(jī)器人308附接到橫桿306，其軌跡便受到橫桿的約束。機(jī)器人可以手動(dòng)地或者通過(guò)拱式超聲電機(jī)單元312的驅(qū)動(dòng)來(lái)沿橫桿移動(dòng)到任何位置。優(yōu)選地，超聲電機(jī)單元312包含具有編碼器的USR^TM超聲電機(jī)和齒輪機(jī)構(gòu)。超聲電機(jī)單元312是附接裝置310的一部分，且可操作性地附接到手術(shù)機(jī)器人308。附接裝置310接合橫桿306且因此手術(shù)機(jī)器人308可以沿拱式裝置單元302移動(dòng)。

當(dāng)機(jī)器人到達(dá)橫桿上的限定位置時(shí)，所述機(jī)器人可以通過(guò)鎖定機(jī) 構(gòu)被鎖定到其上。可以通過(guò)傳感器來(lái)測(cè)量機(jī)器人在橫桿上的位置。所述測(cè)量被饋送給機(jī)器人系統(tǒng)以用于登記和運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，手術(shù)機(jī)器人12是模塊化可重配置機(jī)器人，且可以被重配置成適合不同類(lèi)型的手術(shù)，如圖27和圖28中所示。在圖27A和圖27B中所示的實(shí)施例中，線(xiàn)性模塊22連接到轉(zhuǎn)塔模塊24，所述轉(zhuǎn)塔模塊24連接到肘部滾動(dòng)模塊26、腕部?jī)A斜模塊28、穿透模塊30和手術(shù)工具模塊14。轉(zhuǎn)塔模塊24和肘部滾動(dòng)模塊26通過(guò)轉(zhuǎn)塔和肘部連接單元150而連接。肘部滾動(dòng)模塊26和腕部?jī)A斜模塊28通過(guò)滾動(dòng)連接單元170而連接。轉(zhuǎn)塔模塊24和肘部滾動(dòng)模塊26的定向不同于圖1到圖26中所示的定向，使得可以將手術(shù)機(jī)器人用于不同應(yīng)用。

類(lèi)似地，在圖28A和圖28B中所示的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)塔模塊24連接到肘部滾動(dòng)模塊26、腕部?jī)A斜模塊28、穿透模塊30和手術(shù)工具模塊14。另外，可提供快速連接器180?？焖龠B接器模塊180附接到轉(zhuǎn)塔模塊24。轉(zhuǎn)塔模塊24和肘部滾動(dòng)模塊26通過(guò)轉(zhuǎn)塔和肘部連接單元150而連接。肘部滾動(dòng)模塊26和腕部?jī)A斜模塊28通過(guò)滾動(dòng)連接單元170而連接。腕部?jī)A斜模塊28的定向不同于圖1到圖26和圖27中所示的定向，使得可以將手術(shù)機(jī)器人用于不同應(yīng)用。另外，在這個(gè)配置中，手術(shù)工具模塊14的定向是不同的，且一般為水平。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，可修改本文所描述的手術(shù)機(jī)器人的模塊。舉例來(lái)說(shuō)，可修改主要模塊(例如，線(xiàn)性模塊、轉(zhuǎn)塔模塊、腕部?jī)A斜模塊)以包含連接特征，使得可以接著將模塊直接連接到另一模塊。圖30中示出了此情況的示例，其中肘部滾動(dòng)模塊500和腕部?jī)A斜模塊400各自包含連接特征。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，手術(shù)機(jī)器人可具有與其操作相關(guān)的多個(gè)坐標(biāo)系。舉例來(lái)說(shuō)，手術(shù)機(jī)器人組件10具有慣性參考系或固定參考系坐標(biāo)系11，如圖1中所示。這個(gè)坐標(biāo)系在拱式單元16的一對(duì)橫桿20的行進(jìn)方向上具有z軸。另外，可存在手術(shù)機(jī)器人12坐標(biāo)系13(如圖2中所示)，其中線(xiàn)性模塊限定z軸：轉(zhuǎn)塔模塊在與z軸平行的軸上具有旋轉(zhuǎn)移動(dòng)；肘部滾動(dòng)模塊圍繞z軸具有旋轉(zhuǎn)移動(dòng)且x軸一般與z 軸正交；并且腕部?jī)A斜模塊圍繞y軸具有旋轉(zhuǎn)移動(dòng)且y軸一般與z軸正交且與x軸橫切。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，慣性參考系坐標(biāo)系11是固定的，而手術(shù)機(jī)器人坐標(biāo)系則隨著機(jī)器人行進(jìn)而行進(jìn)。

一般來(lái)說(shuō)，本文所描述的系是針對(duì)供用于MRI中的醫(yī)療機(jī)器人。將關(guān)于下文所論述的細(xì)節(jié)來(lái)描述本公開(kāi)的各種實(shí)施例和方面。以下描述和圖式說(shuō)明了本公開(kāi)且將不解釋為限制本公開(kāi)。描述了眾多特定細(xì)節(jié)以提供對(duì)本公開(kāi)的各種實(shí)施例的透徹理解。但是，在某些例子中，未描述眾所周知或慣常的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本公開(kāi)的實(shí)施例的簡(jiǎn)明論述。

如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“包括(comprises/comprising)”將解釋為具包含性且為開(kāi)放式而非排他式。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)用于說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)時(shí)，術(shù)語(yǔ)“包括(comprises/comprising)”及其變化意指包含指定的特征、步驟或部件。這些術(shù)語(yǔ)將不解釋為排除其它特征、步驟或部件的存在。

如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“例示性”意指“充當(dāng)示例、例子或說(shuō)明”，且不應(yīng)解釋為比本文所公開(kāi)的其它配置受偏愛(ài)或有利。

如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“約”和“近似”意指涵蓋可存在于所述值范圍的上限和下限中的變化，例如性質(zhì)、參數(shù)和尺寸方面的變化。在一個(gè)非限制性示例中，術(shù)語(yǔ)“約”和“近似”意指±10％或更少。

如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“實(shí)質(zhì)上”是指動(dòng)作、特性、性質(zhì)、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、物品或結(jié)果的完整或近乎完整范圍或程度。舉例來(lái)說(shuō)，“實(shí)質(zhì)上”被圍住的物體將意指所述物體被完全圍住或近乎完全圍住。與絕對(duì)完全性的確切可允許偏差程度在一些情況下可取決于特定的上下文。但是，一般來(lái)說(shuō)，與完滿(mǎn)的接近度將為如此以至于具有與在獲得絕對(duì)和總完滿(mǎn)的情況下相同的總體結(jié)果?！皩?shí)質(zhì)上”的用途同樣適用于當(dāng)以貶義來(lái)使用時(shí)，以指代完全或近乎完全缺乏動(dòng)作、特性、性質(zhì)、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、物品或結(jié)果。