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达芬奇手术机器人操作系统是一种高级机器人手术平台，其设计理念是通过使用微创方式，实施复杂的外科手术。简单地说，达芬奇手术机器人操作系统就是高级的腹腔镜系统。目前，世界上最先进的达芬奇手术机器人操作系统已经更新到了第四代（da Vinci Xi），较之每一个动作都需要医生操作一次的第三代，第四代更轻巧、便利和智能：双控制台设计，使两位术者可同时协调控制同一台手术；增强的裸眼三维高清视觉效果，可以将画面放大15倍以上，比医生裸眼看得清楚很多；主操作手调焦，放弃了原来脚控调焦模式，实现术者扭动主手夹持器即可进行调焦；模拟人手臂设计的器械臂，其旋转角度远超越了人手臂的旋转角度。da Vinci Xi手术机器人操作系统还改变了传统外科医生的操作方式，只要有光缆，操作台“可以放在任何一个地方”。在手术过程中，主刀医生不必直接接触患者，甚至不用穿手术衣，真正实现了“千里之外”的远程手术。
da Vinci Xi手术机器人操作系统包含1台医生控制台、1台患者手推车和1台图像车，并与内镜、内手腕（Endowrist）器械和附件配合使用（图2-1-1）。本节将对医生控制台、患者手推车、图像车、内镜、Endowrist器械和音频系统进行介绍。
图2-1-1 da Vinci Xi手术机器人操作系统主要组件
（a）医生控制台；（b）患者手推车；（c）图像车
外科医生坐在医生控制台旁，通过使用两个手动控制器（主控制器）和一套脚踏板来控制器械与内镜的所有动作。医生在三维观察窗上观察内镜图像，该观察窗提供患者解剖部位、仪器的视图及图标和其他用户界面功能。医生控制台主要由以下几部分组成（图2-1-2）。
图2-1-2 医生控制台
（1）三维观察窗：高清立体观察窗由两个独立的发光二极管（light emitting diode，LED）显示器组成。
（2）手动控制器（主控制器）：两个手动控制器位于手术部位的三维放大图像下面。医生可以手持手动控制器查看手术部位，随着医生双手的操作，器械末端会出现在三维观察窗的视野中。
（3）臂托：包含一块触摸板用户界面、用于调整医生控制台人体工学的控制器及电源（power）和紧急停止（emergency stop）按钮。
（4）脚踏开关面板：含有脚踏板，用于激活各种系统模式，如内镜控制器，以及激活各种器械功能，如单极电刀和双极电刀。
（5）制动器：医生控制台的基座侧面有两个制动器，用于阻止医生控制台的移动。
患者手推车位于手术台旁，包含4条器械臂，可根据患者解剖部位进行定位。内镜可附接到任何器械臂上，用以提供患者解剖部位的高清三维视图。患者手推车操作员在无菌区域工作，负责更换器械和内镜，协助医生控制台操作员完成手术。为了确保患者安全，患者手推车操作员对比医生控制台操作员来说可以优先控制患者手推车。患者手推车主要由以下几部分组成（图2-1-3）。
图2-1-3 患者手推车
（1）吊杆：是器械臂的可调整旋转支撑结构，可将器械臂移至更适于目标解剖部位和患者体位的位置。
（2）吊杆枢轴：沿着柱体对准和延伸吊杆。
（3）吊杆旋转：用于吊杆器械臂群的旋转。
（4）伸缩接头：调整器械臂间距的接头。
（5）器械臂高度接头：调整器械臂高度的接头。
（6）患者距离接头：调整器械臂以增加患者距离的接头。
（7）中心立柱：中心立柱向上或者向下移动吊杆，以调整系统的高度。
（8）基座：包含一个用于定位和运输的机动患者手推车驱动装置、患者手推车电子设备和接头面板。
（9）舵柄：包含手推车驱动装置启用开关的车把、一块触摸板、两根操纵杆、电源和紧急停止按钮、一个线缆托架和一个电池指示灯。车把和手推车驱动装置启用开关用于在手术室内操纵患者手推车（图2-1-4）。舵柄包含一块触摸板，可以提供系统消息和引导菜单选项；操纵杆包含吊杆位置控制器和吊杆高度控制器，用于器械臂、吊杆和中心立柱的手动定向操作。
图2-1-4 患者手推车舵柄
（10）器械臂：患者手推车共包含4条手术器械臂，用于固定并移动内镜和器械，其远端附接到器械／内镜套管。通过器械臂上的各种按钮，发起动作，对器械臂进行调节，使其固定在合理的位置，方便术中操作（图2-1-5）。
图2-1-5 患者手推车器械臂
器械臂上的按钮主要具备以下几种功能：
①器械离合：用于在手术部位中前进或收回内镜或器械端头。
②患者距离：用于调整器械臂的角度。
③通道离合：用于对器械臂进行重新定位，以解决和避免手术期间各器械臂之间的互相干扰；还可用于升降吊杆、将器械臂聚集或散开、减少端口部位的张力。
④吊杆旋转：用于旋转器械臂群。
图像车（图2-1-6）包含支持性电子设备，如供内镜和电子软件处理器使用的光源与视频图像处理设备。图像车还包括一块触摸屏和一个附件架，触摸屏可用于查看内镜图像和调整系统设置，附件架可放置外科辅助设备，如气腹机、电刀主机等。
（1）系统电子设备（核心设备）：包含用于进行视频图像高级处理、系统控制算法和芯片（ESU）控制（当医生使用器械功能脚踏板时）的电子设备。
（2）内镜控制器：包含一个可为手术部位提供照明的高强度光源和用于处理内镜所输出视频图像的电子设备。
（3）视频处理器：接受并处理源自内镜的视频输入，并通过系统电子设备发送至触摸屏和三维观察窗。
（4）VIO dV：用于激活器械的兼容式高频电刀，可以让机器人和腹腔镜器械配合使用。
图2-1-6 图像车
（5）触摸屏：提供患者侧的手术部位视图和一套用于调整内镜与视频配置的触摸控制按钮。
（6）附件架：用于放置附件设备的置物架。
（7）贮罐架：两个贮罐架用于放置储气罐。贮罐架可容纳各种尺寸的贮罐。贮罐架上有可调整的带子，并且在用螺丝刀松开各侧的一个螺钉后，下托架可滑入、滑出。贮罐架可支持两个贮罐，每个最多重22.68 kg。
内镜由端头（有0°和30°端头角度）、轴、基座、壳体、线缆、接头和含挂绳的接头盖组成（图2-1-7）。内镜从手术部位获得高清的三维视频，经处理显示于医生控制台三维观察窗和图像车触摸屏上。
图2-1-7 内镜
与无辅助人手相比，Endowrist器械使外科医生操作更加灵活，获得比自然动作更大的操作范围，从而在微创手术中实现更加精准的操作。Endowrist器械与da Vinci Xi手术机器人操作系统共用，有助于实现快速、精准的缝合、切割和包扎操作。Endowrist器械为多用途器械，包含12 mm、8 mm、5 mm等不同规格（图2-1-8）。
图2-1-8 Endowrist器械
音频系统在患者手推车与医生控制台均安装有麦克风和扬声器，用于手术室人员和医生控制台操作员之间的语音沟通。此外，音频系统还可发出错误警告音和语音通知消息。