具有用于控制容纳在远侧的多个马达的远程电流控制器的医疗机器人系统技术方案

一种医疗机器人系统包括操纵器，其具有形成马达致动接头可移动的壳体的链节。用于致动接头的马达和用于感测马达状态的传感器被容纳在由操纵器的相应链节或其他结构形成的一个或多个远侧壳体中。位置控制器被容纳在近侧壳体中并向容纳在中间壳体中的远程电流控制器提供用于马达的电流命令，并通过使用提供的电流命令和马达的感测状态生成马达的驱动信号。

【技术实现步骤摘要】
具有用于控制容纳在远侧的多个马达的远程电流控制器的医疗机器人系统本申请是于2014年8月8日提交的名称为“具有用于控制容纳在远侧的多个马达的远程电流控制器的医疗机器人系统”的中国专利申请201480043359.5(PCT/US2014/050347)的分案申请。
本专利技术大体涉及医疗机器人系统，并且具体地涉及具有用于控制多个容纳在远侧的马达的远程电流控制器的医疗机器人系统。
技术介绍
医疗机器人系统，诸如用于执行微创外科手术程序的系统，提供超过传统开放外科手术技术的许多益处，包括更少的痛苦、更短的住院日、更快地恢复正常活动、最小的伤疤、减少的恢复时间和对组织更小的损伤。因此，对这种医疗机器人系统的需求是强烈的且日益增长的。这种医疗机器人系统的一个示例是来自daSurgicalSystemfromIntuitiveSurgical,Inc.,ofSunnyvale,California(加利福尼亚桑尼维尔的直观外科手术公司的外科手术系统)，其是微创机器人外科手术系统。外科手术系统具有带有从操纵器的许多机器人手臂，当外科医生正在查看已经被图像捕获装置捕获的外科手术部位的显示屏幕上的图像时，从操纵器响应于由外科医生操作的关联主控制器的移动而移动附接医疗装置，诸如图像捕获装置和直观外科手术公司专有的铰链外科手术器械。在医疗机器人系统中提供了多个马达以致动从操纵器以及它们的附接医疗装置的相应自由度。作为一个示例，题为“CameraReferencedControlinaMinimallyInvasiveSurgicalApparatus(微创外科设备中的摄像机参考控制)”的U.S.6,424,885描述了主/从控制系统，其用于通过响应于关联主控制器的移动来移动其操纵器而控制附接医疗装置的位置和取向，该申请通过引用的方式并入本文。在实践中，多个马达可以分布在机器人手臂内的各个位置处，以便靠近它们分别致动的接头或其他机械元件。出于控制目的，感测马达状态的传感器通常靠近它们的相应马达而被定位。为简化实施方式，可以有利地紧邻马达的传感器定位马达的电流控制器。然而，在马达及其传感器设置在小壳体中的情况下，试图将电流控制器放置在与其马达相同的壳体中可以导致空间和/或加热问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个或多个方面的一个目标在于马达控制系统的布置，其满足性能和稳定性要求同时克服医疗机器人系统中的空间限制。本专利技术的一个或多个方面的另一个目标在于马达控制系统的布置，其满足性能和稳定性要求同时避免医疗机器人系统中的过热问题。这些以及附加目标由本专利技术的各个方面实现，其中简单地说，一个方面为分布式控制系统，其用于控制多个马达以致动机器人操纵装置的移动，分布式控制系统包含：多个传感器，其耦接到多个马达用于感测多个马达的状态，其中多个传感器和多个马达设置在一个或多个远侧壳体中；以及远程电流控制器，其适于从位置控制器接收指示多个马达的命令位置的电流命令、接收多个马达的感测状态的信息、通过使用接收的电流命令和接收的多个马达的感测状态的信息生成用于多个马达的各马达驱动信号以及将各马达驱动信号传输到多个马达；其中位置控制器设置在近侧壳体中，并且其中远程电流控制器设置在近侧壳体和一个或多个远侧壳体之间的中间壳体中。另一个方面为机器人系统，其包含：一个或多个远侧壳体，其容纳多个马达和多个传感器，其中多个传感器耦接到多个马达用于感测多个马达的状态；近侧壳体，其容纳位置控制器，其中位置控制器生成指示多个马达的命令位置的电流命令；以及中间壳体，其容纳远程电流控制器，其中中间壳体位于近侧壳体和一个或多个远侧壳体之间，并且其中远程电流控制器适于：接收电流命令、接收多个马达的感测状态的信息、使用接收的电流命令和接收的多个马达的感测状态的信息生成用于多个马达的各马达驱动信号以及经由各信号线将各马达驱动信号传输到多个马达。根据以下结合附图的描述，本专利技术的各个方面的附加目标、特征和优点将变得显而易见。附图说明图1图示说明医疗机器人系统的透视图。图2图示说明可用于医疗机器人系统中的替代患者侧推车。图3图示说明被包括以作为医疗机器人系统中的机器人手臂的部分的操纵器的透视图。图4图示说明可包括在医疗机器人系统中的可附接器械的透视图。图5图示说明在医疗机器人系统中包括的主/从控制系统的方框图。图6图示说明在医疗机器人系统中包括的接头控制系统的方框图。图7图示说明在医疗机器人系统中包括的网络马达控制系统的第一布置的方框图。图8图示说明在医疗机器人系统中包括的网络马达控制系统的第二布置的方框图。图9图示说明在医疗机器人系统中包括的网络马达控制系统的混合布置的一部分的方框图。具体实施方式作为一个示例，图1图示说明医疗机器人系统1000的透视图，其包括通过电缆181、182彼此通信的外科医生控制台100、患者侧推车110和视觉推车170。外科医生控制台100包括立体观片灯101、可手动操纵的主控制器102、103和至少一个脚踏板104。患者侧推车110包括基座120和机器人手臂111、113、115和117，机器人手臂适于保持、移动和操纵可拆卸的可附接医疗装置。在图1的示例中，机器人手臂111、113和117保持外科手术器械112、114和118，并且机器人手臂115保持立体式内窥镜116。替代地，当正在执行医疗程序时，机器人手臂111、113、115和117中的每一个可以保持不同类型的医疗装置或者根本不保持医疗装置。作为一个示例，诸如超声换能器的第二图像捕获装置可以代替正在由机器人手臂111保持的外科手术器械112。作为另一个示例，在外科手术程序的全部或一部分期间，在没有医疗装置附接到机器人手臂111时，机器人手臂111可以被闲置不使用。立体式内窥镜116捕获立体图像，其作为视频流被连续地传输到视觉推车170。视觉推车170在接收时处理每对立体图像，并将处理的立体图像对传输到外科医生控制台100用于基本上实时地在立体观片灯101上显示。因此，外科医生可以查看已经被立体式内窥镜116捕获的工作部位的立体图像，同时通过操纵主控制器102、103和/或脚踏板104中关联的一些来遥控机器人操纵外科手术器械112、114和118和/或立体式内窥镜116。在医疗机器人系统1000中提供了主/从控制系统以促进这种遥控机器人操纵。机器人手臂111、113、115和117可以相对于基座120在垂直方向上单独地向上或向下移动(例如，朝向天花板或朝向地板)。机器人手臂111、113、115和117中的每一个优选地包括操纵器和调定手臂(set-uparm)。操纵器适于保持医疗装置并围绕枢轴点操纵医疗装置。调定手臂适于在空间中水平地平移操纵器，使得操纵器保持的医疗装置和医疗装置的枢轴点也在空间中水平地平移。作为一个示例，图2图示说明替代和优选患者侧推车110’，其具有彼此类似地被构造的机器人手臂111’、113’、115’和117’，使得每个手臂可以保持并操纵所示的外科手术器械中的任一个。手臂111’、113’、115’和117’中的每一个通常还轻于且在尺寸上小于其患者侧推车110的对应手臂。此外，不同于它们的患者侧推车110的对应手臂，机器人手臂111’、113’、115’和117’可以相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制多个马达以致动机器人操纵装置的移动的分布式控制系统，所述分布式控制系统包含：多个传感器，其耦接到所述多个马达用于感测所述多个马达的状态，其中所述多个传感器和所述多个马达设置在一个或多个远侧壳体中；以及远程电流控制器，其适于从位置控制器接收指示所述多个马达的命令位置的电流命令、接收所述多个马达的感测状态的信息、通过使用接收的电流命令和接收的所述多个马达的所述感测状态的信息生成用于所述多个马达的各马达驱动信号以及将所述各马达驱动信号传输到所述多个马达；其中所述位置控制器设置在近侧壳体中，并且其中所述远程电流控制器设置在位于所述近侧壳体和所述一个或多个远侧壳体之间的中间壳体中。

【技术特征摘要】
2013.08.09 US 61/864,0611.一种用于控制多个马达以致动机器人操纵装置的移动的分布式控制系统，所述分布式控制系统包含：多个传感器，其耦接到所述多个马达用于感测所述多个马达的状态，其中所述多个传感器和所述多个马达设置在一个或多个远侧壳体中；以及远程电流控制器，其适于从位置控制器接收指示所述多个马达的命令位置的电流命令、接收所述多个马达的感测状态的信息、通过使用接收的电流命令和接收的所述多个马达的所述感测状态的信息生成用于所述多个马达的各马达驱动信号以及将所述各马达驱动信号传输到所述多个马达；其中所述位置控制器设置在近侧壳体中，并且其中所述远程电流控制器设置在位于所述近侧壳体和所述一个或多个远侧壳体之间的中间壳体中。2.根据权利要求1所述的分布式控制系统，其中所述多个马达的所述感测状态的所述信息包括所述多个马达的转子角的信息。3.根据权利要求1所述的分布式控制系统，其中所述机器人操纵装置是器械，并且其中所述多个马达以相应自由度移动所述器械。4.根据权利要求3所述的分布式控制系统，其中所述器械具有轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·J·来伯恩威尔，A·S·布兰得利，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：美国,US