外科机器人系统技术方案

一种外科机器人系统包括多个磁敏传感器，该多个磁敏传感器用于测量该外科机器人系统中的各种从动构件的扭矩、轴向力、角度、位置或速度。速度。速度。

【技术实现步骤摘要】
外科机器人系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年5月27日提交的美国临时专利申请第63/193,664号的权益和优先权，该美国临时专利申请的全部内容以引用方式并入本文。


[0003]本技术大体上涉及用于微创医疗手术的外科机器人系统。

技术介绍

[0004]一些外科机器人系统包括支撑外科机器人臂的控制台和安装到机器人臂的外科器械或至少一个端部执行器(例如，夹钳或抓持工具)。机器人臂向外科器械提供机械动力以用于其操作和移动。每个机器人臂可包括操作性地连接到外科器械的器械驱动单元。
[0005]器械驱动单元通常经由轨条联接到机器人臂。轨条允许器械驱动单元和所附接的外科器械沿轨条的轴线移动，从而提供用于调整外科器械的端部执行器的轴向位置的方式。

技术实现思路

[0006]在本公开的一个方面中，提供了一种用于微创外科手术的外科机器人臂，该外科机器人臂包括多个细长构件、细长轨条和磁敏传感器，该多个细长构件可移动地彼此联接，该细长轨条可枢转地联接到该多个细长构件中的一个细长构件，该磁敏传感器联接到该细长构件或该细长轨条。该轨条具有近端部分、远端部分和滑道，该滑道限定在该近端部分与该远端部分之间。该轨条被构造成将外科器械可滑动地接合到该轨条。该磁敏传感器被构造成感测该多个细长构件或该细长轨条中的一者的扭矩。
[0007]在各方面中，该磁敏传感器可以是磁致伸缩传感器、磁弹性传感器或磁阻传感器。
[0008]在各方面中，该细长构件包括各自具有第一端部和第二端部的第一细长构件、第二细长构件和第三细长构件。该第二细长构件的该第一端部可以可旋转地连接到该第一细长构件的该第二端部，并且该第三细长构件的该第一端部可以可旋转地连接到该第二细长构件的该第二端部。该轨条的该远端部分可以可旋转地联接到该第三细长构件的该第二端部。
[0009]在各方面中，该磁敏传感器可以联接到该第一细长构件的该第二端部并且可以被构造成感测该第二细长构件的该扭矩。
[0010]根据本公开的另一方面，提供了一种外科机器人系统，该外科机器人系统包括细长轨条和器械驱动单元。该轨条具有近端部分、远端部分和滑道，该滑道限定在该近端部分与该远端部分之间。该器械驱动单元被构造成与该轨条的该滑道可滑动地接合，并且包括马达、驱动轴和磁敏传感器，该驱动轴驱动地联接到该马达并且被构造成响应于该马达的启动而移动，该磁敏传感器设置成邻近该驱动轴。该磁敏传感器被构造成确定该驱动轴所经历的力。
[0011]在各方面中，该驱动轴可以被磁化，并且该磁敏传感器可以部分地或完全地围绕该驱动轴。
[0012]在各方面中，该驱动轴可以被构造成响应于该马达的该启动而旋转。由该磁敏传感器确定的该力可以是该驱动轴的扭矩。
[0013]在各方面中，该驱动轴可以被构造成响应于该马达的该启动而平移。由该磁敏传感器确定的该力可以是该驱动轴所经历的轴向力。
[0014]在各方面中，该外科机器人系统可以包括外科器械、细长轴和端部执行器，该外科器械包括被构造成可拆卸地连接到该器械驱动单元的外壳部分，该细长轴从该外壳部分朝远侧延伸，该端部执行器联接到该细长轴的远端部分。该器械驱动单元的该驱动轴可以被构造成驱动该端部执行器的该端部执行器的操作。
[0015]在各方面中，该外科机器人系统还可以包括介电片，该介电片设置在该驱动轴周围以及在该驱动轴的外表面与该磁弹性传感器之间。
[0016]在各方面中，该外科机器人系统还可以包括放大控制电路，该放大控制电路与该磁弹性传感器进行通信。
[0017]根据本公开的其他方面，提供了一种器械驱动单元，该器械驱动单元用于驱动外科器械的操作。该器械驱动单元包括马达、驱动轴和磁敏传感器，该驱动轴驱动地联接到该马达并且被构造成响应于该马达的启动而移动，该磁敏传感器设置成邻近该驱动轴。该磁敏传感器被构造成确定该驱动轴所经历的力。
[0018]下文将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方案的更多细节和方面。
附图说明
[0019]本文结合附图描述了本公开的实施方案，其中：
[0020]图1是根据本公开的外科机器人系统的示意图，该外科机器人系统包括外科机器人臂和器械驱动单元；
[0021]图2是图1的外科机器人臂的侧透视图，该外科机器人臂联接到外科器械、器械驱动单元和外科推车；
[0022]图3A是示出图1的机器人臂的多个接头中的一个接头的剖视图；
[0023]图3B是示出该接头的另一剖视图；
[0024]图4是示出图1的外科机器人系统的器械驱动单元的纵向剖视图；
[0025]图5是示出图4的器械驱动单元的部件的示意图；以及
[0026]图6是示出图1的机器人臂的接头的另一剖视图。
具体实施方式
[0027]参考附图详细描述了本文所公开的外科机器人系统的实施方案，其中若干视图的每个视图中相同的附图标记代表相同或对应的元件。如本文所用，术语“远侧”是指外科机器人系统或其部件的更靠近患者的部分，而术语“近侧”是指外科机器人系统或其部件的更远离患者的部分。
[0028]如下文将详细描述的，本专利技术提供了一种外科机器人系统，该外科机器人系统并有用于控制和/或监测该外科机器人系统的致动器、驱动器、接头和/或臂连杆的磁敏传感
器(例如，磁致伸缩传感器、磁弹性传感器和磁阻传感器)，以及联接到需要力和扭矩感测的外科机器人系统的任何外科器械或装置。
[0029]本申请可包括但不限于将传感器集成到单个机械化传动系统或机电组件中的一个或多个轴或致动器上。通过在一个机电驱动器(包括但不限于：齿轮、线性驱动器、螺丝刀、齿条和小齿轮驱动器、皮带轮驱动器或任何扭矩或变速机构)中的多个轴和/或致动器上感测一个机械化驱动器内多个点处的扭力或负载，扭矩或力测量可用于监测驱动器任何特定部分的效率，以确定该驱动器任何部分的效率是否因马达状况，过载、润滑变化、冷却或热效应、退化、疲劳、损坏、塑料/弹性部件变形而改变。通过了解驱动器的这些部分的任一部分中的这些效率变化，其可以用于控制以改变以下各者的任何组合：机电驱动器的任何阶段处的冷却方法，所述冷却方法可以包括但不限于风扇流量/速率、润滑和流体管理和流量、通过电压或电流的任何组合或者通过与任何机电离合器或制动机构的控制改变来限制速度和扭矩的任何组合的马达控制。
[0030]传感器还可以用于确定特定驱动器、子系统或系统是否需要控制限制以防止故障和/或驱动器损坏并进入功能性的“安全”或关闭模式。“安全”模式可以包括但不限于仅在任何形式的部分或完全系统关闭之前的降低速度和/或驱动扭矩和/或拆除或移除操作功能。这些阶段处的监测还可以用于预测和传达以下各者的任何组合：驱动器或部件寿命状态和/或更换、使用寿命或对驱动器任何部分的特定服务的预测需求、润滑变化、冷却不足、空气和/或滤油器改变。
[0031]磁致伸缩传感器利用磁致伸缩，该磁致伸缩是诸如铁、镍、钴及其合金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外科机器人系统，所述外科机器人系统包括：细长轨条，所述细长轨条具有近端部分、远端部分和滑道，所述滑道限定在所述近端部分与所述远端部分之间；和器械驱动单元，所述器械驱动单元被构造成能够与所述轨条的所述滑道滑动地接合，所述器械驱动单元包括：马达；驱动轴，所述驱动轴驱动地联接到所述马达并且被构造成响应于所述马达的启动而移动；和磁敏传感器，所述磁敏传感器设置成邻近所述驱动轴，其中所述磁敏传感器被构造成确定所述驱动轴所经历的力。2.根据权利要求1所述的外科机器人系统，其中所述磁敏传感器选自由磁致伸缩传感器、磁弹性传感器和磁阻传感器组成的群组。3.根据权利要求1所述的外科机器人系统，其中所述驱动轴被磁化，并且所述磁敏传感器至少部分地围绕所述驱动轴。4.根据权利要求3所述的外科机器人系统，其中所述磁敏传感器是磁弹性传感器。5.根据权利要求4所述的外科机器人系统，其中所述驱动轴被构造成响应于所述马达的所述启动而旋转，并且由所述磁敏传感器确定的所述力是所述驱动轴的扭矩。6.根据权利要求4所述的外科机器人系统，其中所述驱动轴被构造成响应于所述马达的所述启动而平移，并且由所述磁敏传感器确定的所述力是所述驱动轴所经历的轴向力。7.根据权利要求4所述的外科机器人系统，所述外科机器人系统还包括介电片，所述介电片设置在所述驱动轴周围以及在所述驱动轴的外表面与所述磁弹性传感器之间。8.根据权利要求4所述的外科机器人系统，所述外科机器人系统还包括放大控制电路，所述放大控制电路与所述磁弹性传感器进行通信。9.根据权利要求1所述的外科机器人系统，所述外科机器人系统还包括外科器械，所述外科器械包括：外壳部分，所述外壳部分被构造成能够拆卸地连接到所述器械驱动单元；细长轴，所述细长轴从所述外壳部分朝远侧延伸；和端部执行器，所述端部执行器联接到所述细长轴的远端部分，所述器械驱动单元的所述驱动轴被构造成驱动所述端部执行器的操作。10.一种用于微创外科手术的外科机器人臂，所述外科机器人臂包括：多个细长构件，所述多个细长构件能够移动地彼此联接；细长轨条，所述细长轨条能够枢转地联接到所述多个细长构件中的至少一个细长构件，所述轨条具有近端部分、远端部分和滑道，所述滑道限定在所述近端部分与所述远端部分之间并且被构造成能...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：柯惠LP公司，
类型：发明
国别省市：