具有手指离合器的用户界面装置

技术领域

本发明公开了与机器人系统有关的实施方案。更具体地，公开了与外科机器人系统和对应用户界面装置有关的实施方案。

背景技术

内窥镜外科手术涉及检查患者身体并且使用内窥镜和其他外科工具在身体内执行外科手术。例如，腹腔镜外科手术可使用腹腔镜进入并且查看腹腔。可使用手动工具和/或具有机器人辅助工具的外科机器人系统执行内窥镜外科手术。

可由外科医生远程操作外科机器人系统以命令位于手术台处的机器人辅助工具。外科医生可使用位于手术室中的计算机控制台，或其可位于不同城市中，以命令机器人操纵安装在手术台上的外科工具。机器人控制的外科工具可以是安装在机器人臂上的内窥镜。因此，外科机器人系统可被远程外科医生用于执行内窥镜外科手术。

外科医生可向外科机器人系统提供输入命令，并且外科机器人系统的一个或多个处理器可响应于输入命令而控制系统部件。例如，外科医生可在其手中握持用户输入装置（诸如操纵杆或计算机鼠标），该外科医生操纵该用户输入装置以生成控制信号，以引起外科机器人系统部件（例如，机器人系统的致动器、机器人臂和/或外科工具）的运动。

发明内容

用于外科机器人系统的常规用户界面装置包括外科医生使用其手操纵的抓持部，以生成输入命令以移动致动器，机器人外科工具和/或端部执行器在外科机器人系统中耦接到该致动器。外科医生可在工作空间（诸如连接到抓持部的连杆系统的运动范围）内移动抓持部，以远程引起致动器的对应移动。当达到工作空间的极限时，例如当连杆系统完全延伸时，外科医生可按下离合器按钮以将输入与外科机器人系统断开。即，当离合器按钮被按下时，抓持部可在工作空间内重新定位而不引起致动器的移动。然而，为了致动离合器按钮，外科医生必须施加足够大的力以抵消离合器按钮的复位弹簧力。例如，外科医生必须向下按压离合器按钮。向下的压力可引起端部执行器的无意移动，因为抓持部也可同时被向下推。抓持部的无意移动可在端部执行器处产生不精确的外科操纵。因此，需要一种用于机器人外科手术的降低对应远程致动器无意移动的可能性用户界面装置。

提供了一种用于控制外科机器人系统的用户界面装置，不需要致动力并且降低对应致动器无意移动的可能性。在一个实施方案中，用户界面装置包括具有径向对称的抓持表面的装置外壳，以允许用户以任何取向舒适地将装置外壳握持在其手中。例如，抓持表面可包括表面轮廓围绕中心轴线旋转的旋转表面。在一种情况下，外壳的表面限定了椭球体，其中中心轴线可以是椭球体的纵向轴线或主轴线。跟踪传感器和/或抓持传感器可安装在装置外壳内。跟踪传感器可响应于装置外壳的移动而生成空间状态信号，并且抓持传感器可响应于被挤压而生成抓持信号。空间状态信号可跟踪装置外壳在六个自由度上的移动。然后空间状态信号和抓持信号可被系统用于控制远程机器人臂（以及安装在臂上的外科工具）的移动。例如，空间状态信号可被输入到外科机器人系统以用于控制机器人外科工具的运动。用户界面装置可包括其中具有电容传感器的手指离合器，该电容传感器用于生成离合器信号。离合器信号可响应于使用电容传感器检测到用户触摸手指离合器而生成。然后离合器信号被系统用于暂停外科工具的所有运动，而不管空间状态信号或抓持信号的变化。手指离合器可被配置为在被按压时生成离合器信号以暂停运动，而不管空间状态信号。

手指离合器可安装在装置外壳的端部上，以易于由用户伸出的手指触及。电容传感器可包括围绕中心轴线延伸的导电垫。导电垫是安装在外壳端部处的部分电极结构，该电极结构的电容响应于用户触摸而改变。这种电容变化可使用电子传感器电路（例如，包含在外壳内）来检测，该电子传感器电路基于检测到电容变化而生成离合器信号，例如，具有两种状态的双稳态信号，即，当检测到电容变化时为“离合器启用”，或当未检测到电容变化时为“离合器禁用”。

在一个实施方案中，手指离合器也关于中心轴线径向对称。手指离合器可成形以允许用户易于触摸电容感测区域（具有形成在手指离合器上的导电垫）。例如，手指离合器可具有截头圆锥形形状。手指离合器的电容传感器可包括被围绕截头圆锥形形状的电绝缘离合器盖覆盖的一个或多个导电垫。因此，当用户的手指触摸导电垫上的离合器盖时，导电垫的电容改变。

在一个实施方案中，用户界面装置包括电子处理器以生成离合器信号。用户界面装置处理器可被配置为例如通过处理可由电容感测放大器电路（可被认为是UID处理器的部分）产生的数字化版本的电容传感器信号以检测电容的变化。当电容变化高于预定的阈值电容时，或者当电容变化持续预定的时间段时，用户界面装置处理器可确定用户已经触摸离合器盖并且因此断定离合器信号。这也被称为确定是否发生了预定的触摸手势。然后离合器信号由系统用于暂停远程机器人臂（以及安装在臂上的外科工具）的所有运动。

以上发明内容不包括本发明的所有方面的详尽列表。可以设想，本发明包括可利用以上总结的各个方面的所有合适组合来实施的所有系统和方法，以及以下具体实施方式中所公开及随本申请一同提交的权利要求书中特别指出的那些系统和方法。此类组合具有未在以上发明内容中明确叙述的特定优点。

附图说明

本发明的实施方案在附图中是以示例的方式而不是以限制的方式来示出的，在附图中，类似的附图标记指示类似的元件。应当注意，本公开中对本发明的“一个”实施方案的提及并不一定指同一实施方案，并且它们表示至少一个实施方案。另外，为了简明及减少附图总数的目的，可使用给定附图来示出本发明的不止一个实施方案的特征，并且对于给定实施方案而言可能不需要附图中的所有元件。

图1是根据一个实施方案的手术场所中的示例外科机器人系统的图示视图。

图2是根据一个实施方案的具有手指离合器的用户界面装置的图示视图。

图3是根据一个实施方案的用户界面装置的透视图。

图4是根据一个实施方案的用户界面装置的侧视图。

图5是根据一个实施方案的用户界面装置的、沿图4的线5-5截取的剖视图。

图6是根据一个实施方案的用户界面装置的分解视图。

图7A至图7C是根据若干实施方案的用户界面装置的手指离合器的导电垫的透视图。

图8A至图8E是根据若干实施方案的具有各种手指离合器形状的用户界面装置的侧视图。

图9是根据一个实施方案的外科机器人系统的计算机部分的框图。

图10是根据一个实施方案的具有抓持连杆的用户界面装置的侧视图。

具体实施方式

实施方案描述了可由机器人系统用于控制移动机器人臂或工具的致动器的用户界面装置（UID）。机器人系统可以是外科机器人系统，机器人臂可以是外科机器人臂，并且工具可以是外科工具。然而，UID可由其他系统（诸如介入性心脏病学系统、视觉系统或飞机系统）用于控制其他输出部件。这些其他系统仅命名少数可能的应用程序。

在各种实施方案中，参照附图进行描述。然而，可在不使用一个或多个这些具体细节或与其他已知的方法和构型相结合的情况下实施某些实施方案。在以下的描述中，为了提供实施方案的透彻理解而阐述了许多具体细节，诸如具体构型、尺寸和工艺。在其他情况下，为了避免不必要地使本说明书变得不清楚，没有对熟知的工艺和制造技术进行特别详细的描述。在整篇说明书中对“一个实施方案”、“实施方案”等的提及意指所述特定特征、结构、配置或特性包括在至少一个实施方案中。因此，整篇说明书的各个不同地方出现的短语“一个实施方案”或“实施方案”等不一定都指同一实施方案。此外，特定特征、结构、构型或特性可以以任何合适的方式结合在一个或多个实施方案中。

整篇说明书中相关术语的使用可表示相对位置或方向。例如，“远侧”可指示远离参考点（例如，远离用户）的第一方向。类似地，“近侧”可指示沿与第一方向相反的第二方向（例如朝向用户）的位置。提供此类术语是为了确立相对参考框架，但是此类术语并非旨在将UID的使用或取向局限于下文各种实施方案中所述的具体构型。

在一个方面，可由外科机器人系统用于控制致动器的UID包括易于由用户触及和致动的手指离合器。当用户握持UID时，手指离合器可安装在装置外壳的端部处以在用户手指触及的范围内。手指离合器可包括形成部分电容传感器的导电垫。当用户在导电垫上触摸手指离合器时，电容传感器可感测电容的变化。触摸在此与按压对比，因为触摸可包括基本上为零的力施加。即，触摸手指离合器需要的压力比致动按钮更小。因此，手指离合器可用零力致动以避免机器人端部执行器的无意移动。

参见图1，这是手术场所中的示例外科机器人系统100的图示视图。机器人系统100包括用户控制台120、控制塔130以及外科机器人平台111（例如，台、床等）处的一个或多个外科机器人臂112。系统100可结合用于对患者102执行外科手术的任何数量的装置、工具或附件。例如，系统100可包括用于执行外科手术的一个或多个外科工具104。外科工具104可附接到外科机器人臂112的远侧端部，以执行外科手术。

每个外科工具104可在外科手术期间手动地操纵、通过机器人操纵或两者兼有。例如，外科工具104可为用于进入、查看或操纵患者102的内部解剖结构的工具。在一个实施方案中，外科工具104包括端部执行器，例如可抓握患者102的组织的抓握器。外科工具104可由床边操作者106手动操作；或其可经由其附接到的外科机器人臂112的致动移动而自动移动。机器人臂112被示出为台上安装的系统，但是在其他构型中，外科机器人臂112可安装在手推车、天花板或侧壁中或另一合适的结构支撑件中。

一般地，远程操作者107（诸如外科医生或其他操作者）可使用用户控制台120以远程操纵外科机器人臂112和/或外科工具104（例如，通过遥操作）。用户控制台120可位于与系统100的其余部分相同的手术室中，如图1所示。然而在其他环境中，用户控制台120可位于相邻或附近的房间中，或其可在远程位置（例如，在不同的建筑物、城市或国家中）。用户控制台120可包括座椅122、用脚操作的控件124、一个或多个手持式用户界面装置、UIDS126和至少一个用户显示器128，该至少一个用户显示器被配置为显示例如患者102体内的外科手术部位的视图。在示例用户控制台120中，远程操作者107坐在座椅122上并且查看用户显示器128，同时操纵脚操作的控件124和手持式UID 126，以便远程命令外科机器人臂112和外科工具104（安装在外科机器人臂112的远侧端部上）的移动。脚操作的控件124可以是在被致动时生成运动命令信号的脚踏，诸如七个踏板。用户控制台120可包括一个或多个附加输入装置（图9），诸如键盘或操纵杆，以接收手动输入，从而命令用户控制台120或外科机器人系统100的其他部件的操作。

在一些变型中，床边操作者106还可在“床上方”模式下操作系统100，其中床边操作者106（用户）此时在患者102的一侧，并且同时（例如，用握持在一只手中的手持式UID126）操纵机器人驱动的工具104（附接到机器人臂112）和手动腹腔镜工具。例如，床边操作者的左手可操纵手持式UID 126以命令机器人部件，而床边操作者的右手可操纵手动式腹腔镜工具。因此，在这些变型中，床边操作者106可同时对患者102执行机器人辅助微创外科手术和手动腹腔镜外科手术。

在示例规程（外科手术）期间，以无菌的方式为患者102进行术前预备并且覆上盖布以实现麻醉。在外科机器人系统100的外科机器人臂112处于收起构型或收回构型时，向外科手术部位的初始进入可手动执行（以便于进入外科手术部位）。一旦完成进入，机器人系统（包括其机器人臂112）的初始定位或准备即可执行。接下来，外科手术继续，其中用户控制台120处的远程操作者107利用脚操作的控件124和UID 126以操纵各种外科工具，并且可能操纵成像系统以执行外科手术。手动辅助还可由穿无菌工作服的床边人员（例如，床边操作者106）在手术床或手术台处提供，该床边人员可对一个或多个机器人臂112执行诸如缩回组织、执行手动重新定位以及工具更换等任务。还可以存在非无菌人员以在用户控制台120处协助远程操作者107。当规程或外科手术完成时，系统100和/或用户控制台120可被配置或设定为处于某状态以便于术后规程，诸如经由用户控制台120来进行的清洁或灭菌以及保健记录输入或打印输出。

在一个实施方案中，远程操作者107握持并且移动UID 126以提供输入命令，从而移动外科机器人系统100中的一个或多个致动器114。可存在对应于系统的不同机器人驱动的部分的若干组致动器。例如，一个或多个致动器114的第一组可移动外科机器人臂112的接头，并且一个或多个致动器114的第二组可移动外科工具104的部件，诸如外科工具104的端部执行器。UID 126可例如经由计算机系统110通信地耦接到外科机器人系统100的其余部分。UID 126可生成对应于UID 126的移动的空间状态信号，例如，UID的手持式外壳的位置和取向。空间状态信号可包括至少一个姿态信号和至少一个位置信号，并且可限定UID126在六个自由度上的姿态和位置。空间状态信号可以是由外科机器人系统100的一个或多个处理器用于控制致动器114的移动的输入信号。外科机器人系统100的一个或多个处理器可使用空间状态信号或源于空间状态信号的控制信号，以控制致动器114的成比例运动。在一个实施方案中，计算机系统110的控制台处理器接收空间状态信号并且生成对应控制信号。控制信号可由耦接到外科机器人臂112和/或外科工具104的致动器114的外科系统处理器进一步处理。基于这些控制信号（控制致动器114如何通电以移动外科机器人臂112的区段或连杆），附接到外科机器人臂的对应外科工具104的移动可模拟UID 126的移动。类似地，远程操作者107与UID 126之间的交互可生成例如抓持控制信号，该抓持控制信号引起端部执行器的抓持运动或抓握运动，例如，外科工具104的抓握器的抓持移动或钳口的抓持移动，以闭合和抓持患者102的组织。

可另选地提供UID 126的运动以命令外科机器人系统100的其他操作。例如，由手指离合器检测的手势，如下所述，可生成离合器信号以暂停对应于外科机器人臂112和外科工具104的致动器114的运动。例如，当用户用手指触摸UID 126的手指离合器时，手指离合器可生成离合器信号，并且离合器信号可以是输入信号以暂停致动器114的所有运动，以及对应地，暂停外科机器人臂112和外科工具104的所有运动。当暂停外科机器人臂112和外科工具104的所有运动时，外科机器人臂112和外科工具104不存在任何方向的移动和取向的变化。当信号的断定暂停致动器114的运动时，离合器信号可称为“离合器启用信号”。类似地，当未检测到用户107触摸并且未暂停致动器114的运动时，输入信号可以是“离合器禁用信号”。离合器信号（例如，离合器启用信号）在被断定时，可暂停机器人臂和外科工具的运动，而不管空间状态信号。因此，离合器信号有效地覆盖源于空间状态信号的致动命令。在一个实施方案中，一个或多个电容感测垫可位于UID 126上，并且用户可触摸电容感测垫以命令内窥镜的摄像头视图、用户控制台120的显示器上的光标等，同时执行诊断、外科手术、腹腔镜外科手术或微创外科手术或者另一机器人手术。

外科机器人系统100可包括若干UID 126，其中相应控制信号为每个UID生成，这些控制信号由外科机器人系统100的一个或多个处理器用于控制相应外科机器人臂112和/或外科工具104的致动器114。例如，远程操作者107可移动第一UID 126以命令外科机器人左臂中致动器114的运动，其中该致动器通过移动该外科机器人臂112中的连杆、齿轮等来响应。类似地，远程操作者107对第二UID 126的移动命令其他致动器114的运动，继而移动机器人系统100的其他连杆、齿轮等。机器人系统100可包括固定到患者右侧的床或台上的外科机器人右臂112，和在患者左侧的外科机器人左臂112。每个外科机器人臂112可具有若干接头，并且这些接头的移动可由一个或多个对应致动器114致动。例如，每个致动器114可包括由外科机器人系统100的一个或多个处理器控制的一个或多个电机，以使得它们驱动外科机器人臂112或外科工具104的接头旋转。接头的移动引起臂或工具的连杆或区段的移动，这可例如相对于患者改变附接到该外科机器人臂112的外科工具104的内窥镜或抓握器的取向。从特定UID 126生成的空间状态信号可由外科机器人系统100的一个或多个处理器用于控制同一外科机器人臂112中若干致动器114的运动。由UID 126生成的输入信号也可用于控制相应外科工具抓握器的运动。例如，每个UID 126可生成相应抓持信号，一个或多个处理器可使用该抓持信号以控制致动器（例如，线性致动器）的运动，该致动器打开或关闭外科工具的远侧端部处的抓握器的钳口以抓持患者102体内的组织。

在一些方面，平台111与用户控制台120之间的通信可通过控制塔130，该控制塔可将从用户控制台120（并且更具体地从计算机系统110）接收的输入信号转换成输出信号，该输出信号被发送到机器人平台111上的外科机器人臂112和外科工具104。控制塔130还可将来自平台111的状态和反馈传输回用户控制台120。机器人平台111、用户控制台120和控制塔130之间的通信连接可使用多种数据通信协议中的任何合适数据通信协议经由有线和/或无线链路来进行。任何有线连接可任选地内置到手术室的地板和/或墙壁或天花板中。机器人系统100可提供视频输出到一个或多个显示器，包括手术室内的显示器以及经由互联网或其他网络能够访问的远程显示器。视频输出或馈送还可以被加密以确保隐私，并且全部或部分视频输出可以被保存到服务器或电子保健记录系统。

应当理解，图1中的手术室场景是示例性的，并且可能无法准确地表示某些医疗实践。

参见图2，根据一个实施方案示出了具有手指离合器的UID的图示视图。UID 126可包括待由用户107握持的装置外壳202。例如，用户107可将装置外壳202握持在若干手指之间并且在工作空间内移动UID 126。工作空间可为用户107触及的范围。如下所述，UID 126可包括跟踪传感器，以在用户107移动UID 126时检测装置外壳202的位置和/或取向，并且所检测的位置和/或取向可与外科机器人系统的另一部件相关。例如，跟踪传感器可检测装置外壳202在工作空间内的平移、旋转或倾斜。跟踪传感器可包括加速度计和/或陀螺仪或其他惯性传感器。UID 126在工作空间内的移动可引起外科机器人臂、外科工具或外科工具的端部执行器（例如，外科机器人系统的抓握器或钳口）的对应移动。

UID 126可包括离合机构，以将UID 126的移动与外科机器人臂112和/或外科工具104的移动脱离。例如，UID 126可包括安装在装置外壳202上的手指离合器206以咬合外科机器人系统。手指离合器206可这样称，是因为其可由用户107的手指触摸来致动。即，当用户107用手指触摸手指离合器206时，触摸可被检测为离合器输入。响应于离合器输入，一个或多个处理器可不使用由跟踪传感器检测的UID 126的移动以控制外科机器人系统的移动。当离合器输入被移除时（当触摸结束时），UID 126的移动可再次引起外科机器人系统的对应移动。即，当手指离合器206松开（例如通过从手指离合器206移除手指）时，UID 126移动可再次被检测到并且被外科机器人系统100用作运动控制输入。

在已达到工作空间的极限时，UID 126的离合机构可允许用户107将UID 126重新定位在工作空间内。例如，通过在保持UID 126的同时使臂在一定方向上从起始位置完全延伸，用户107可到达工作空间的极限，例如工作空间的边缘。为了将UID 126重新定位在工作空间内并且允许工作空间边缘的方向上的附加移动，用户107可用食指触摸手指离合器206以将外科机器人系统与UID 126的移动断开。然后用户107可将UID 126移回到工作空间内的起始位置，并且通过从手指离合器206抬高食指来松开外科机器人系统100。然后第一方向上的附加移动可通过移动UID 126来执行，以命令外科机器人臂112的移动。

参见图3，根据一个实施方案示出了UID的透视图。由远程操作者107处理以命令外科工具104和/或外科机器人臂112的移动的UID 126可以是径向对称的装置，以实现或暂停外科机器人系统100的命令部分的遥操作。更具体地，UID 126的装置外壳202可包括要握持在用户107的若干手指之间的抓持表面302。装置外壳202可具有一个或多个圆形或球状的表面轮廓。例如，装置外壳202可大致为卵形或蛋形，或其可为椭球体。在一个实施方案中，在装置外壳202的圆周脊310前面的部分装置外壳202可比在脊310后面的部分装置外壳202更短，并且具有更不平缓的轮廓或锥度。因此，装置外壳202的远侧部分和近侧部分从UID126的纵向轴线与横向平面相交的点测量的曲率半径不同，脊310位于该横向平面上。

在一个实施方案中，手指离合器206安装在外壳端部304上。例如，外壳端部304可以是装置外壳202的远侧端部。外壳端部304可以是在第一纵向方向上在外壳202的末端处的位置或表面。例如，位置可以是离外壳的相对端部（例如，近侧端部306）最远的外壳202边缘。

手指离合器206可从外壳端部304朝远侧延伸。将手指离合器206定位在UID 126的前部可允许用户107易于用食指向前伸出和触摸手指离合器206，同时将抓持表面302握持在拇指与另一个手指之间。因此，UID 126的尺寸和形状可设定成舒适地握持在用户107的手中。在一个实施方案中，装置外壳202的近侧端部306与UID 126的远侧尖端308之间的纵向距离可小于3英寸，例如，在1英寸-2英寸的范围内。类似地，装置外壳202在横向于近侧端部306与远侧尖端308之间的纵向距离的方向上的最大直径（例如，脊310的直径）可小于3英寸，例如，在1英寸-2英寸的范围内。在一个实施方案中，UID 126的纵向距离可大于装置外壳202的最大直径。

通过UID 126输入的命令信号可通过有线连接或无线连接传送到计算机系统110。在一个实施方案中，电线312从UID 126的远侧尖端308延伸以将UID 126连接到计算机系统110。电线312可向UID 126供电，并且可将传感器信号（例如，跟踪传感器信号或离合器信号）携载到计算机系统110。因此，UID 126可为用于向计算机系统110输入命令的外围装置。UID 126可与其他外围输入装置组合使用。例如，脚踏开关可连接到计算机系统110以向外科机器人系统100提供离合器输入。每个UID 126可被单独咬合以暂停相应外科机器人臂或外科工具的遥操作，相应外科机器人臂或工具可通过按压脚踏开关被同时咬合。因此，致动器114的移动可由UID 126以及计算机系统110的其他外围输入装置命令。

参见图4，根据一个实施方案示出了UID的侧视图。UID 126的抓持表面302可包括围绕中心轴线404的旋转表面402。中心轴线404可通过UID 126从近侧端部306纵向延伸到远侧尖端308。因此，抓持表面302可以是UID 126在外壳端部304与近侧端部306之间的外表面。

中心轴线404可以是对称轴线。即，旋转表面402可包括围绕中心轴线404旋转的抓持表面轮廓406，以使得旋转表面围绕中心轴线404径向对称。抓持表面302被示出为接近脊310的虚线区域，然而，抓持表面302可在外壳端部304与近侧端部306之间延伸整个距离。即，抓持表面轮廓406被示出为在部分装置外壳202上延伸的曲线区段，然而，抓持表面轮廓406可在抓持表面302上从近侧端部306延伸到外壳端部304。当抓持表面轮廓406围绕中心轴线404旋转时，旋转表面402形成具有径向对称的特征。例如，脊310可以是在外壳端部304与近侧端部306之间的纵向位置处围绕装置外壳202周向延伸的凸环。

装置外壳202的径向对称性可允许用户107围绕中心轴线404舒适地旋转UID 126。例如，用户107可在手指之间滚动装置外壳202以生成输入命令信号，处理该输入命令信号以控制安装在外科机器人臂上的外科工具的扭转运动。此外，UID 126的径向对称性使得用户107能够在围绕中心轴线404的任何位置处抓握装置外壳202。因此，用户107可舒适地进入和操纵UID 126。

手指离合器206也可关于中心轴线404径向对称。在一个实施方案中，手指离合器206包括离合器盖410，该离合器盖的第二旋转表面412围绕中心轴线404。例如，第二旋转表面412可以是截头圆锥形表面，该截头圆锥形表面从外壳端部304处的较大直径渐缩到更靠近远侧尖端308的较小直径。截头圆锥形表面可具有圆锥形状，其中圆锥形状的尖端被移除。直径可在离合器盖410的长度上连续改变。用户107可进入渐缩表面，而不管装置外壳202如何被抓持。即，第二旋转表面412的轮廓在围绕中心轴线404的所有径向位置处可相同，以使得用户107对离合器盖410具有一致的感觉，而不管用户107触摸离合器盖410的位置。

离合器盖410的截头圆锥形表面以举例而非限制的方式提供。离合器盖410可结合不同的形状。例如，离合器盖410可如图8A至图8E的任何实施方案所示形成。

手指离合器206可包括从离合器盖410延伸到远侧尖端308的应变消除件414。应变消除件414可以是具有圆锥形形状和中心孔的弹性体部件，电线312可通过该中心孔进入UID 126。更具体地，应变消除件414可支撑电线312从UID 126的远侧尖端308朝远侧延伸。因此，应变消除件414可减轻置于在电线312上的侧向负载。在一个实施方案中可不需要应变消除件414。例如，当UID 126不包括电线312时，例如当UID 126与计算机系统110无线通信时，可省略应变消除件414。在这种情况下，手指离合器206可具有圆锥形外部形状，而不是截头圆锥形外部形状。

参见图5，根据一个实施方案示出了UID的、沿图4的线5-5截取的剖视图。手指离合器206的离合器盖410可安装在导电垫502上。导电垫502可围绕中心轴线404延伸。例如，虽然中心轴线404可纵向延伸，但是导电垫502的外表面可沿与纵向轴线404正交的横向平面的路径行进。该路径可完全围绕中心轴线404延伸，例如，横向平面上的轮廓可为圆形。另选地，该路径可部分地围绕中心轴线404延伸，例如，轮廓可为c形。在一个实施方案中，轮廓在至少270度的角度范围内扫描，其中角度围绕中心轴线404测量出。上述轮廓可为导电垫502的单一横向切片，并且在一个实施方案中，轮廓的形状在导电垫502的长度内可相同。即，导电垫502沿导电垫502的长度截取的每个横向切片可为相同形状，例如圆形。

导电垫502可以是适形于离合器盖410的内表面的导电材料带。导电垫502可包括具有截头圆锥形形状的导电膜的环。导电垫502可围绕中心轴线404连续或不连续。例如，纵向狭缝可通过导电垫502形成，以使得导电垫502仅部分地围绕中心轴线404延伸。因此，导电垫502可具有c形横截面。另选地，导电垫502可完全围绕中心轴线404延伸。因此，导电垫502可具有环形横截面。尽管未示出，但在一个实施方案中，导线可在一端部处将导电垫502接合到在另一端部处的感测放大器电路的输入（被视为装置外壳202内的部分UID处理器），其中感测放大器电路可产生根据导线上信号而改变的感测信号，该感测信号由于导电垫502的电容基于用户的手指与导电垫502的接近或基于用户的手指在导电垫502上的触摸改变而改变。外壳202中的装置处理器（UID处理器606-参见图6）可处理数字化版本的感测信号，以确定电容在导电垫502处是否已经发生变化。

手指离合器206可包括固定到外壳端部304的垫安装座504。例如，装置外壳202可安装在沿中心轴线404纵向延伸的UID主体506上。UID主体506可具有朝向外壳端部304的远侧延伸的远侧端部。在一个实施方案中，垫安装座504附接到UID主体506的远侧端部，并且因此，垫安装座504相对于外壳端部304固定。

在一个实施方案中，垫安装座504围绕中心轴线404径向对称。例如，垫安装座504可包括围绕中心轴线404延伸的外表面，例如垫表面（图6）。该垫表面可以是具有圆锥形状或截头圆锥形形状的旋转表面。该垫表面的形状可与离合器盖410的外部触摸表面508相同。因此，外部触摸表面508与垫表面之间的径向距离在垫安装座504的长度上可相同。另选地，径向距离可随长度变化。例如，外触摸表面508可为截头圆锥形并且垫表面可为圆柱形，并且因此，表面之间的距离在垫安装座504的远侧端部处可小于在垫安装座504的近侧端部处的距离。

导电垫502可安装在垫安装座504上。例如，导电垫502可接合到垫安装座504。更具体地，导电垫502可位于垫安装座504的外表面与离合器盖410的内表面之间。相比之下，离合器盖410可包括向外面朝周围环境的外部触摸表面508。当用户107的手指触摸离合器盖410的外部触摸表面508时，手指与导电垫502隔开了离合器盖410的壁厚度。离合器盖410可由介电材料（例如，塑料）形成，并且因此，当用户107的导电手指触摸外部触摸表面508时，跨离合器盖410的壁的电容将改变。壁的厚度可受到限制以确保电容的变化可检测。例如，内表面与外部触摸表面508之间的离合器盖410的壁厚度可小于1mm。因此，离合器盖410和导电垫502在外壳端部304处的中心轴线404上提供电容传感器。电容传感器围绕中心轴线404延伸。

UID 126可包括其他传感器。例如，UID 126可包括安装在装置外壳202内的跟踪传感器510。更具体地，跟踪传感器510可安装在UID主体506内。UID主体506可包括圆柱形孔，在该圆柱形孔内跟踪传感器510的尺寸被设定成适于滑动或按压配合。

跟踪传感器510可被配置为响应于装置外壳202的移动而生成一个或多个空间状态信号。空间状态信号可对应于UID 126在自由空间中的位置和/或取向。可处理空间状态信号以控制外科机器人臂112的运动。例如，当用户107在工作空间内向右移动UID 126时，安装在外科机器人臂上的外科工具可由系统的一个或多个处理器控制向右移动。类似地，围绕中心轴线404旋转UID 126可引起外科工具或端部执行器围绕对应纵向轴线在空间中类似地旋转。

跟踪传感器510可包括能够将物理移动转换为对应电信号的加速度计、陀螺仪、磁力计或一个或多个其他换能器。例如，跟踪传感器510可包括能够测量六个自由度的磁跟踪探头，该磁跟踪探头包括UID 126在一个或多个方向上（例如，在XYZ空间或另一个合适的坐标系中）的物理位移或平移、滚动、俯仰和偏航（例如，围绕一个或多个轴线旋转或相对于一个或多个轴线倾斜）。在一个实施方案中，若干跟踪传感器510用于提供UID 126的位置和/或取向检测的冗余。跟踪传感器510可输出电信号，并且可组合（例如平均）电信号为空间状态信号。空间状态信号可由系统100的处理器用于引起外科机器人臂112和/或外科工具104的运动。

此外或另选地，跟踪传感器510可包括用于跟踪UID 126的位置和/或取向的其他类型的传感器。例如，跟踪传感器510可包括一个或多个陀螺仪、加速度计和/或磁力计，其中一些可为惯性测量单元（IMU）的部分。这些传感器和其他合适的传感器可设置在UID 126的装置外壳202中或其上的印刷电路板上。

应当注意，尽管UID 126已被描述为具有围绕中心轴线404的旋转表面和/或径向对称的特征部，但是这并不意味着UID 126的部件通过转向工艺形成。例如，UID 126的具有向外表面的部件可使用注塑工艺制造。模塑工艺可利用具有径向对称轮廓的模具以形成如上所述的表面。

参见图6，根据一个实施方案示出了UID的分解视图。UID 126的部件可沿中心轴线404在UID 126的近侧端部306处的顶盖602与UID 126的远侧尖端308处的应变消除件414之间展开。更具体地，UID 126的近侧端部306可在顶盖602上，并且UID 126的远侧尖端308可在应变消除件414上。在分解视图中，UID主体506、装置外壳202、跟踪传感器510、导电垫502、垫安装座504和离合器盖410沿中心轴线404类似地分布。在一个实施方案中，导电垫502缠绕垫安装座504的一部分。更具体地，垫安装座504包括通过在导电垫502的圆周端之间形成的纵向狭槽可见的垫表面604。导电垫502可安装在垫表面604与离合器盖410的内表面之间的垫安装座504上。

装置外壳202可至少部分地由柔性材料（诸如硅树脂、乳胶或另一合适的聚合物或合金）形成。外壳材料可以是医用级材料，并且可以是可消毒的，例如，通过高压灭菌、溶剂擦拭等。装置外壳202可从UID 126的其余部分移除以用于处置。

UID主体506可具有圆柱形状。UID主体506可沿中心轴线404设置在装置外壳202内。因此，跟踪传感器510可设置在装置外壳202内，例如安装在UID主体506内，并且可位于中心轴线404上。跟踪传感器510可检测装置外壳202相对于中心轴线404的平移、旋转或倾斜。

UID 126可包括内部体积以接收各种电子器件和/或其他部件。例如，UID 126可包括安装在装置外壳202内的UID处理器606。UID处理器606可涵盖用于模数信号处理的电路（包括用于与电容传感器交互的感测放大器电路和模数转换电路）和逻辑电路（包括可编程逻辑或可编程数字处理器）。UID处理器606可安装在具有各种传感器端子的印刷电路板610上以将UID处理器606连接到装置传感器，例如，手指离合器206或跟踪传感器510。电池612可安装在印刷电路板610上以对UID 126的电子部件供电。UID处理器606可被接收在UID主体506的壁内，以使得处理器和印刷电路板610上的电连接免受物理冲击。

电线312（未示出）可沿中心轴线404延伸通过UID 126的每个部件的中心孔以连接到UID处理器606。例如，电线312可沿中心轴线404延伸通过应变消除件414、垫安装座504、跟踪传感器510和UID主体506以附接到UID处理器606或印刷电路板610上的端子。UID处理器606还可电连接到导电垫502。例如，导线可在一端部处接合到UID处理器606，并且在另一端部处接合到导电垫502。因此，可不同于电线312的电连接器的导线可在UID处理器606或印刷电路板610与导电垫502之间延伸。导线的第一端部可附接到UID处理器606或印刷电路板610上的端子，并且导线的第二端部可附接到导电垫502。导线可将电容信号传导到UID处理器606，该UID处理器可相当于接地端子。该接地端子可在UID处理器606或印刷电路板610上。因此，UID处理器606可被配置为基于通过导线从导电垫502接收的电容信号来检测和/或测量导电垫502的电容的幅值和/或变化。

UID 126可包括其他电路。以举例的方式，UID 126可包括装置外壳202中的掉落检测传感器。出于安全原因，可使用联锁来防止UID 126掉落时的意外器械移动。例如，掉落检测传感器可响应于在掉落时进入自由落体状态而生成掉落信号。在一个实施方案中，掉落检测传感器为跟踪传感器（图5），监测UID 126的移动。当跟踪传感器检测到对应于掉落状态的移动时，传感器生成离合器信号以暂停外科机器人系统100的所有运动。

在一个实施方案中，UID 126包括装置外壳202中的抓持传感器608。在一个实施方案中，抓持传感器608在被挤压时产生抓持信号。更具体地，抓持传感器608被配置为响应于装置外壳202上的挤压而生成抓持信号。因此，抓持传感器608可检测用户107何时挤压装置外壳202。除了由跟踪传感器510检测到的六个自由度之外，检测到的挤压还可以是由UID126感测的第七自由度。更具体地，外科工具104的端部执行器（诸如抓握器）可具有响应于来自跟踪传感器的取向信号而改变的空间姿势和位置，以及响应于来自抓持传感器608的抓持信号而改变的抓持构型。抓持信号可引起外科机器人系统100的致动器的运动以改变抓持构型。例如，外科工具104的端部执行器可包括模拟操作者107的手指移动的手指。当操作者107挤压装置外壳202时，抓持传感器608可生成抓持信号以引起抓握器闭合。当操作者107释放装置外壳（或挤压较少）时，抓持信号可改变以引起抓握器打开。因此，外科机器人系统100可包括致动器114，该致动器基于抓持信号来移动外科工具104的端部执行器，例如抓握器。

抓持传感器608可测量操作者107的手指的打开和/或闭合。抓持传感器608可以是抓持柔性电路。抓持柔性电路可以是缠绕UID主体506的外表面的印刷电路。抓持柔性电路可检测用户107何时挤压装置外壳202。装置外壳202可由柔顺材料诸如硅树脂形成，以在用户107的挤压下具有弹性。用户107可挤压装置外壳202作为输入命令以引起外科机器人臂112或外科工具104的移动。当用户107挤压装置外壳202时，装置外壳202可使抓持柔性电路608变形，并且物理变形可转换成电信号，例如电容信号。可发送电信号到UID处理器606，该UID处理器可具有机载模数电子器件以处理电信号，从而检测挤压并且输出对应于用户输入的控制信号，例如抓持信号。系统100的一个或多个处理器可接收和处理抓持信号以控制外科工具104的移动。因此，用户107的挤压可引起外科机器人臂的端部执行器（例如，抓握器）夹紧。

抓持传感器608可检测表示挤压的电容变化，或者可包括接近传感器以通过其他方式检测与装置外壳202的内壁的接近（或距离的变化）。抓持传感器608可包括用于检测接近变化的任何合适类型的接近传感器。例如，抓持传感器608可包括发射和/或检测返回的电磁辐射（例如，红外辐射）的光学传感器。在另一个示例中，抓持传感器608可包括电容传感器、超声传感器、磁传感器、电感式传感器或其他合适种类的接近传感器。

在一个变型中，UID 126可包括电容传感器形式的至少一个挤压传感器，该挤压传感器被配置为检测装置外壳202与用户握持外壳的手之间的触摸。例如，电容传感器垫可设置在UID主体506的外表面上，并且被配置为通过测量用户握持外壳202的手与UID主体506之间的接近（或距离的变化）来检测外壳的基于手的挤压。另选地，电容传感器可设置在外壳202的内壁上，或UID 126中另一合适的固定参考点。

图6所示的部件可由其他类似部件替换。例如，在一个实施方案中，手指离合器206的电容传感器可具有下文参考图7A至图7C所述的任意结构。类似地，图6的其他部件可用其他图中所示的另一实施方案替换。

参见图7A，根据一个实施方案示出了UID 126的导电垫的透视图。手指离合器206的电容传感器可包括若干电容垫。例如，手指离合器206可包括导电垫502和安装在垫安装座504上的第二导电垫702。每个导电垫502可以是缠绕垫安装座504的一部分的导电带。导电带可以是铜带。第一导电垫502可以是缠绕垫表面604的一部分（例如，一半）的导电带，并且第二导电垫702可以是缠绕另一部分（例如，垫表面604的第二半）的导电带。因此，每个导电垫的形状可以是截头圆锥形形状的区段。区段可以是沿中心轴线404相交的两个纵向平面之间的圆周部分。导电垫502、702可由导电带区段的相邻圆周边缘之间延伸的纵向间隙703彼此隔开。

参见图7B，根据一个实施方案示出了UID 126的导电垫502的透视图。导电垫502可以是导电膜704。例如，导电膜704可以是铝片材。导电膜704可缠绕垫表面604。膜可完全缠绕垫表面604，以使得膜的一个圆周端部与膜的另一个圆周端部重叠。另选地，圆周端可被纵向间隙703隔开，如图7B所示。

参见图7C，根据一个实施方案示出了UID 126的导电垫502的透视图。导电垫502可以是安装在垫安装座504上的柔性电路706。柔性电路706可包括非导电聚合物基板708，并且若干印刷垫710（导电）可设置在聚合物基板708上。印刷垫710可以是通过图案化聚合物基板708的外表面上的导电材料（例如，铜）形成的区域。因此，若干印刷垫710可沿柔性电路706的外表面提供不同的导电区域。每个印刷垫710可由UID处理器606单独感测。例如，相应导线或电迹线可在每个垫与UID处理器606的感测放大器电路（未示出）的相应端子之间延伸。将导电垫502划分成如图7C所示的若干电隔离区域可允许UID 126检测输入手势诸如轻扫，例如轻扫手势。更具体地，当用户107在手指离合器206的外触摸表面508上轻扫时，电容的变化可在第一印刷垫710a处并且然后在与第一印刷垫710a相邻的第二印刷垫710b处顺序地感测到。例如，UID处理器606可被配置为检测第一导电垫710a和第二导电垫710b的相应电容的变化序列。电容的顺序变化可被检测为垫阵列上的轻扫手势。轻扫手势可以是引起外科机器人臂执行预定操作的命令。

手指离合器206可被定位成使得电容传感器不干扰UID 126的正常使用。例如，电容传感器可安装在UID 126的远侧端部上超过用户107通常握持UID 126的抓持表面302。另选地，手指离合器206可安装在装置外壳202的近侧端部上，例如，在顶盖602上的近侧端部306处。在任何情况下，手指离合器206可在用户107伸出的手指触及的范围内。手指离合器206的外表面可成形为降低用户107的手指与手指离合器206的外触摸表面508之间意外接触的可能性。下文描述了若干手指离合器206的形状和构型。

参见图8A，示出了具有替代手指离合器形状的UID 126的侧视图。在一个实施方案中，UID 126包括轮廓为径向对称的装置外壳202，如上所述。UID 126的手指离合器206的轮廓也可为径向对称。在一个实施方案中，手指离合器206包括电容感测区域802和非感测区域804。电容感测区域802可以是具有下部导电垫502的部分手指离合器。在图8A至图8E中，电容感测区域802由交叉阴影填充标记示出，而非感测区域804不具有填充标记。

手指离合器206的第二旋转表面412的纵向轮廓可沿曲线路径从外壳端部304延伸到远侧尖端308。围绕中心轴线404的第二旋转表面412的半径可在远侧方向上连续减小，以使得手指离合器206的直径在外壳端部304处最大而在远侧尖端308处最小。在第二旋转表面412上延伸的曲线路径可在外壳端部304附近向外凸出，并且在远侧尖端308附近向内凹陷。在一个实施方案中，电容感测区域802覆盖手指离合器206的与外壳端部304相邻的一部分。例如，电容感测区域802可在离合器盖410的外表面的外凸部分上延伸。外凸部分可在外壳端部304与远侧尖端308之间延伸不超过手指离合器206的一半长度。相比之下，手指离合器206的非感测区域804可在手指离合器206的内凹部分上延伸。图8A所示的手指离合器206的形状可允许用户107在移动外科机器人臂112时将伸出的手指置于远侧尖端308处，然后缩回该伸出的手指以触摸电容感测区域802，从而暂停外科机器人臂112的运动。

参见图8B，在一个实施方案中示出了具有替代手指离合器形状的UID 126的侧视图，电容感测区域802覆盖手指离合器206的整个外表面。在一个实施方案中，手指离合器206在外壳端部304与远侧尖端308之间具有截头圆锥形轮廓。截头圆锥形的第二旋转表面412的半径可从外壳端部304到远侧尖端308线性减小。图8B所示的手指离合器206的形状可以允许用户107触摸手指离合器206上的任何位置以暂停外科机器人臂112的运动。

参见图8C，示出了具有替代手指离合器形状的UID 126的侧视图。在一个实施方案中，手指离合器206包括外壳端部304附近的圆柱形毂806和在远侧尖端308处的盘部分808。圆柱形毂806的恒定半径可在外壳端部304与盘部分808之间的长度上围绕中心轴线404。类似地，盘部分808的恒定半径可在圆柱形毂806与远侧尖端308之间的长度上围绕中心轴线404。如图所示，过渡特征部可在沿手指离合器206的过渡位置处结合，诸如圆柱形毂806与盘部分808之间的圆角，或沿盘部分808的外边缘的倒角或弯曲边缘。在一个实施方案中，远侧部分的盘直径810围绕中心轴线404，该盘直径大于装置外壳202的最大直径，例如脊310的直径。电容感测区域802可沿盘部分808的外边缘延伸，而不在盘部分808的近侧壁或圆柱形毂806上。因此，用户107可将伸出的手指抵靠圆柱形毂806或盘部分808的近侧壁放置，而不触发手指离合器206。图8C所示的手指离合器206的形状可允许用户107以大于装置外壳202的最大直径的距离朝向盘部分808的边缘触及以触发手指离合器206。此类手指伸展可能需要用户107的更大意志，并且因此，可降低误触发手指离合器206的可能性。

参见图8D，示出了具有替代手指离合器形状的UID 126的侧视图。在一个实施方案中，手指离合器206的第二旋转表面412可在外壳端部304与远侧尖端308之间具有外凸形状。外凸形状的半径可围绕中心轴线404，该半径在外壳端部304与远侧尖端308之间减小。手指离合器206的电容感测区域802可在手指离合器206的远侧部分上延伸。

参见图8E，示出了具有替代手指离合器形状的UID 126的侧视图。在一个实施方案中，手指离合器206包括外壳端部304附近的圆柱形毂806和在远侧尖端308处的盘部分808。圆柱形毂806的恒定半径可在外壳端部304与盘部分808之间的长度上围绕中心轴线404。类似地，盘部分808的恒定半径可在圆柱形毂806与远侧尖端308之间的长度上围绕中心轴线404。与图8C相比，图8E的盘部分808可不包括过渡特征部。例如，盘部分808的外边缘可具有直的圆柱形壁，而不是弯曲的壁。在一个实施方案中，远侧部分的盘直径810围绕中心轴线404，该盘直径小于装置外壳202的最大直径。电容感测区域802可沿盘部分808的外边缘延伸，而不在盘部分808的近侧壁上或在圆柱形毂806上。因此，用户107可将伸出的手指抵靠圆柱形毂806或盘部分808的近侧壁放置，而不触发手指离合器206。图8E所示的手指离合器206的形状可允许用户107朝向盘部分808的边缘触及以触发手指离合器206。此类手指伸展可能需要用户107的更大意志，并且因此，可降低误触发手指离合器206的可能性。

手指离合器206包括电容传感器，该电容传感器有利地不需要施加力以致动。如上所述，致动需要致动力或压力的开关可引起外科机器人臂112的无意移动。相比之下，当用户107将手指轻放在离合器盖410上时，手指离合器206的电容传感器可被致动。此类致动可为有利，然而，应当避免误触发电容传感器。如上所述，手指离合器206可成形和被配置为降低误触发离合机构的可能性。例如，导电垫502可被定位成在使用UID 126期间在不太可能被用户107意外触摸的位置处形成电容感测区域802。误触发的可能性也可通过要求指示用户意志的用户手势来降低。

UID处理器606可被配置为响应于导电垫502的电容变化而确定预定的触摸手势已由用户107执行。更具体地，用户107对离合器盖410的预定的触摸手势可由UID处理器606确定。在一个实施方案中，UID处理器606被配置为当电容的变化持续预定的时间段时确定已发生预定的触摸。例如，UID处理器606可检测用户107在手指离合器206上的长轻击。长轻击可以是用户107的手势，该手势包括将伸出的手指在电容感测区域802上放置预定的时间段，例如，至少0.5秒。当由UID处理器606检测到的电容变化大于预定的阈值达到预定的时间段时，UID处理器606可确定用户107已触摸离合器盖410。因此，UID处理器606可生成离合器信号，发送到计算机系统110。该离合器信号可以是用于暂停外科机器人臂112的运动的离合器启用信号，如上所述。

应当理解，手指离合器206可包括一种或多种传感器类型以检测用户107的触摸。更具体地，尽管手指离合器206已被主要描述为包括电容传感器，但是手指离合器206可结合不同类型的传感器以确定用户107已触摸外触摸表面508。在一个实施方案中，手指离合器206包括接近传感器以检测用户107的手指的存在。因此，手指离合器206可包括发射电磁场或电磁辐射束的发射器和检测来自发射的返回信号的接收器。以举例的方式，手指离合器206可包括光发射器和光接收器以检测用户107的触摸。因此，上述实施方案涵盖具有不同类型的传感器的手指离合器206，该传感器基于对象的存在或接近来检测触摸，而不需要检测由对象施加在手指离合器206上的阈值力。

参见图9，根据一个实施方案示出了外科机器人系统的计算机部分的框图。外科机器人系统100可包括UID 126、具有计算机系统110的用户控制台120以及机器人部件104、112。计算机系统110和UID 126具有适用于特定功能的电路，因此图示电路是以示例而不是限制的方式提供的。

用户控制台120可控制部分外科机器人系统100，例如外科机器人臂112和/或外科工具104。UID 126可通信地耦接到计算机系统110和/或外科机器人系统100以提供由系统100的一个或多个处理器处理的输入命令，从而控制外科机器人臂112和/或安装在臂上的外科工具104的移动。例如，UID 126可将电命令信号902传送到计算机系统110，例如，由UID处理器606响应于来自跟踪传感器510的信号而生成的空间状态信号，或由UID处理器606响应于手指离合器206的导电垫502的电容的检测到的变化而生成的离合器信号。电信号可为输入命令以引起外科机器人系统100的运动或暂停外科机器人系统100的运动。

输入电信号可由UID处理器606经由有线连接或无线连接发送到计算机系统110的控制台处理器906。例如，UID 126可经由电线将控制信号902发送到控制台处理器906。另选地，UID 126可经由无线通信链路将控制信号902发送到控制台处理器906。可由计算机系统110和UID 126的相应RF电路建立无线通信链路。无线通信可经由射频信号，例如Wi-Fi或短程信号和/或合适的无线通信协议（诸如蓝牙）。

计算机系统110的控制台处理器906可执行指令以实现上述不同的功能和性能。由用户控制台120的控制台处理器906执行的指令可从本地存储器（未示出）检索，该本地存储器可包括非暂态机器可读介质。这些指令可以是具有装置驱动的操作系统程序的形式，以控制外科机器人系统100的部件，例如，操作地耦接到外科机器人臂112或外科工具104的致动器114。

在一个实施方案中，控制台处理器906控制用户控制台120的部件。例如，一个或多个座椅致动器909可从控制台处理器906接收命令以控制座椅122的移动。座椅致动器909可移动座椅122一个或多个自由度，诸如向前/向后、靠背倾斜、靠枕位置等。控制台处理器906还可发送视频数据以呈现在显示器128上。因此，控制台处理器906可控制用户控制台120的操作。对座椅致动器909或控制台处理器906的输入命令可由用户经由脚踏124或另一界面装置911（诸如键盘或操纵杆）输入。

控制台处理器906可经由链路910将控制信号903输出到外科机器人系统100的其他部件。可发送控制信号903以控制外科机器人系统100的移动。在一个实施方案中，计算机系统110经由有线链路或无线链路通信地耦接到外科机器人系统100的下游部件，例如控制塔130。链路可将控制信号903发送到一个或多个外科系统处理器912。例如，至少一个处理器912可位于控制塔130中，并且可通信地耦接到系统部件，诸如外科机器人平台111或一个或多个显示器920。外科机器人系统100的致动器114可从外科系统处理器912接收控制信号，以引起对应于UID 126的移动的臂112和/或工具104的移动。当用户107触摸手指离合器206或掉落UID 126时，控制信号还可通过咬合和/或断开外科机器人系统100的联锁来暂停机器人部件的运动。

下文提供了使用具有手指离合器206的UID 126以引起外科机器人系统100的运动的方法。应当理解，该方法总结了先前所述的操作，而不包括所述的每个操作。因此，下文所述的方法以例示而非限制的方式提供。

在操作处，UID处理器606从跟踪传感器510接收空间状态信号和/或从抓持传感器608接收抓持信号。信号可由UID处理器606发送到用户控制台120和/或控制塔130的一个或多个处理器。一个或多个处理器可处理输入信号以生成输出控制信号。输出控制信号可引起致动器114的移动，这可移动臂112和/或工具104。移动可基于空间状态信号904和/或抓持信号。例如，致动器114可响应于空间状态信号904的生成而移动外科机器人臂112。相似地，致动器114可响应于抓持信号而移动外科工具104。例如，当抓持信号表示操作者107挤压装置外壳202时，外科工具104的抓握器可闭合。外科工具104可耦接到臂112，并且因此，致动器114的移动可移动外科机器人臂112和外科工具104两者。

在操作处，UID处理器606可检测导电垫502的电容。在操作处，UID处理器606可响应于导电垫的电容变化而确定用户的触摸。UID处理器606可响应于确定触摸而生成离合器信号902，例如离合器启用信号。

外科机器人系统100的一个或多个处理器可例如经由计算机系统110，从UID 126接收和处理离合器信号902。外科机器人系统100可响应于离合器信号902而暂停一个或多个致动器114的移动。移动可停止，而不管空间状态信号904和/或抓持信号。例如，用户107可将UID 126移动到新位置，而不引起外科机器人臂112或外科工具104的对应移动。类似地，当手指离合器206被触摸时，由用户施加的挤压可改变，但是在外科工具104的抓握器的打开或闭合位置中可不存在对应变化。因此，手指离合器206（可以是触摸传感器）可在由UID 126检测到的全部七个自由度上暂停外科机器人臂112和外科工具104的遥操作。

UID处理器606可基于检测到的电容来确定其他用户手势。例如，UID处理器606可检测第一导电垫502和第二导电垫702的相应电容的变化序列。例如，第一导电垫502的电容可在第一时间改变，并且第二导电垫702的电容可在第一时间之后的第二时间改变。响应于检测到相应电容的变化序列，UID处理器606可确定用户107已做出轻扫手势。输入信号（例如，离合器信号902）可由UID处理器606响应于由用户107确定轻扫手势而生成，并且输入信号可由外科机器人系统100的处理器用于控制外科机器人系统100的运动或另一种操作。

参见图10，根据一个实施方案示出了具有抓持连杆的用户界面装置的侧视图。手指离合器206可结合到具有抓持连杆的UID 126中，该抓持连杆可由手指握持和操纵以提供外科机器人系统的外科工具的高度灵巧、精确的移动。例如，UID 126的替代实施方案在2018年6月15日提交的标题为“具有抓持连杆的用户界面装置（USER INTERFACE DEVICEHAVING GRIP LINKAGES）”的美国专利申请号16/010,054中描述。UID 126的此类实施方案可包括用于命令外科机器人系统100的操作的若干抓持曲柄1002，如该申请中所述。在一个实施方案中，手指离合器206可结合到UID 126的替代实施方案中，以提供上述功能，例如暂停系统操作。因此，应当理解，手指离合器206可结合到UID 126的任何设计中，并且上述UID126的各种实施方案被认为是示例性意义而不是限制性意义。

在前面的说明中，已经参照本发明的具体的示例性实施方案描述了本发明。显而易见的是，在不脱离如以下权利要求所述的本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可对其做出各种修改。因此，说明书和附图应当被认为是示例性意义而不是限制性意义。