具有用于控制容納在遠(yuǎn)側(cè)的多個(gè)馬達(dá)的遠(yuǎn)程電流控制器的醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體設(shè)及醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)，并且具體地設(shè)及具有用于控制多個(gè)容納在遠(yuǎn)側(cè) 的馬達(dá)的遠(yuǎn)程電流控制器的醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)，諸如用于執(zhí)行微創(chuàng)外科手術(shù)程序的系統(tǒng)，提供超過(guò)傳統(tǒng)開(kāi)放外 科手術(shù)技術(shù)的許多益處，包括更少的痛苦、更短的住院日、更快地恢復(fù)正?；顒?dòng)、最小的傷 瘤、減少的恢復(fù)時(shí)間和對(duì)組織更小的損傷。因此，對(duì)運(yùn)種醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的需求是強(qiáng)烈的且 日益增長(zhǎng)的。 陽(yáng)00；3] 運(yùn)種醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的一個(gè)示例是來(lái)自daVinci<?>Surgical System from In1:uitive Surgical, Inc.，of Sunnyvale, California(加利福尼亞桑尼維爾的直觀外科 手術(shù)公司的達(dá)芬奇?外科手術(shù)系統(tǒng)），其是微創(chuàng)機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)。達(dá)芬奇@外科手術(shù) 系統(tǒng)具有帶有從操縱器的許多機(jī)器人手臂，當(dāng)外科醫(yī)生正在查看已經(jīng)被圖像捕獲裝置捕獲 的外科手術(shù)部位的顯示屏幕上的圖像時(shí)，從操縱器響應(yīng)于由外科醫(yī)生操作的關(guān)聯(lián)主控制器 的移動(dòng)而移動(dòng)附接醫(yī)療裝置，諸如圖像捕獲裝置和直觀外科手術(shù)公司專有的化doWrist?; 較鏈外科手術(shù)器械。
[0004] 在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中提供了多個(gè)馬達(dá)W致動(dòng)從操縱器W及它們的附接醫(yī)療裝 置的相應(yīng)自由度。作為一個(gè)示例，題為"Camera Referenced Control in a Minimally Invasive Surgical Apparatus(微創(chuàng)外科設(shè)備中的攝像機(jī)參考控制）"的U. S. 6, 424, 885 描述了主/從控制系統(tǒng)，其用于通過(guò)響應(yīng)于關(guān)聯(lián)主控制器的移動(dòng)來(lái)移動(dòng)其操縱器而控制附 接醫(yī)療裝置的位置和取向，該申請(qǐng)通過(guò)引用的方式并入本文。
[0005] 在實(shí)踐中，多個(gè)馬達(dá)可W分布在機(jī)器人手臂內(nèi)的各個(gè)位置處，W便靠近它們分別 致動(dòng)的接頭或其他機(jī)械元件。出于控制目的，感測(cè)馬達(dá)狀態(tài)的傳感器通?？拷鼈兊南鄳?yīng) 馬達(dá)而被定位。為簡(jiǎn)化實(shí)施方式，可W有利地緊鄰馬達(dá)的傳感器定位馬達(dá)的電流控制器。然 而，在馬達(dá)及其傳感器設(shè)置在小殼體中的情況下，試圖將電流控制器放置在與其馬達(dá)相同 的殼體中可W導(dǎo)致空間和/或加熱問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的一個(gè)目標(biāo)在于馬達(dá)控制系統(tǒng)的布置，其滿足性 能和穩(wěn)定性要求同時(shí)克服醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中的空間限制。
[0007] 本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的另一個(gè)目標(biāo)在于馬達(dá)控制系統(tǒng)的布置，其滿足性能和 穩(wěn)定性要求同時(shí)避免醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中的過(guò)熱問(wèn)題。
[0008] 運(yùn)些W及附加目標(biāo)由本發(fā)明的各個(gè)方面實(shí)現(xiàn)，其中簡(jiǎn)單地說(shuō)，一個(gè)方面為分布式 控制系統(tǒng)，其用于控制多個(gè)馬達(dá)W致動(dòng)機(jī)器人操縱裝置的移動(dòng)，分布式控制系統(tǒng)包含：多個(gè) 傳感器，其禪接到多個(gè)馬達(dá)用于感測(cè)多個(gè)馬達(dá)的狀態(tài)，其中多個(gè)傳感器和多個(gè)馬達(dá)設(shè)置在 一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)側(cè)殼體中；W及遠(yuǎn)程電流控制器，其適于從位置控制器接收指示多個(gè)馬達(dá)的 命令位置的電流命令、接收多個(gè)馬達(dá)的感測(cè)狀態(tài)的信息、通過(guò)使用接收的電流命令和接收 的多個(gè)馬達(dá)的感測(cè)狀態(tài)的信息生成用于多個(gè)馬達(dá)的各馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)W及將各馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信 號(hào)傳輸?shù)蕉鄠€(gè)馬達(dá)；其中位置控制器設(shè)置在近側(cè)殼體中，并且其中遠(yuǎn)程電流控制器設(shè)置在 近側(cè)殼體和一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)側(cè)殼體之間的中間殼體中。
[0009] 另一個(gè)方面為機(jī)器人系統(tǒng)，其包含：一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)側(cè)殼體，其容納多個(gè)馬達(dá)和多個(gè) 傳感器，其中多個(gè)傳感器禪接到多個(gè)馬達(dá)用于感測(cè)多個(gè)馬達(dá)的狀態(tài)；近側(cè)殼體，其容納位置 控制器，其中位置控制器生成指示多個(gè)馬達(dá)的命令位置的電流命令；W及中間殼體，其容納 遠(yuǎn)程電流控制器，其中中間殼體位于近側(cè)殼體和一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)側(cè)殼體之間，并且其中遠(yuǎn)程 電流控制器適于：接收電流命令、接收多個(gè)馬達(dá)的感測(cè)狀態(tài)的信息、使用接收的電流命令和 接收的多個(gè)馬達(dá)的感測(cè)狀態(tài)的信息生成用于多個(gè)馬達(dá)的各馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)W及經(jīng)由各信號(hào) 線將各馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸?shù)蕉鄠€(gè)馬達(dá)。
[0010] 根據(jù)W下結(jié)合附圖的描述，本發(fā)明的各個(gè)方面的附加目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯 而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1圖示說(shuō)明醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的透視圖。
[0012] 圖2圖示說(shuō)明可用于醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中的替代患者側(cè)推車(chē)。
[0013]圖3圖示說(shuō)明被包括W作為醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中的機(jī)器人手臂的部分的操縱器的 透視圖。
[0014] 圖4圖示說(shuō)明可包括在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中的可附接器械的透視圖。
[0015] 圖5圖示說(shuō)明在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中包括的主/從控制系統(tǒng)的方框圖。
[0016] 圖6圖示說(shuō)明在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中包括的接頭控制系統(tǒng)的方框圖。
[0017] 圖7圖示說(shuō)明在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中包括的網(wǎng)絡(luò)馬達(dá)控制系統(tǒng)的第一布置的方框 圖。
[0018] 圖8圖示說(shuō)明在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中包括的網(wǎng)絡(luò)馬達(dá)控制系統(tǒng)的第二布置的方框 圖。
[0019] 圖9圖示說(shuō)明在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中包括的網(wǎng)絡(luò)馬達(dá)控制系統(tǒng)的混合布置的一部 分的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 作為一個(gè)示例，圖1圖示說(shuō)明醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)1000的透視圖，其包括通過(guò)電纜 18U182彼此通信的外科醫(yī)生控制臺(tái)100、患者側(cè)推車(chē)110和視覺(jué)推車(chē)170。外科醫(yī)生控制 臺(tái)100包括立體觀片燈101、可手動(dòng)操縱的主控制器102、103和至少一個(gè)腳踏板104?；颊?側(cè)推車(chē)110包括基座120和機(jī)器人手臂111、113、115和117,機(jī)器人手臂適于保持、移動(dòng)和 操縱可拆卸的可附接醫(yī)療裝置。
[0021] 在圖1的示例中，機(jī)器人手臂11U113和117保持外科手術(shù)器械112、114和118， 并且機(jī)器人手臂115保持立體式內(nèi)窺鏡116。替代地，當(dāng)正在執(zhí)行醫(yī)療程序時(shí)，機(jī)器人手臂 111、113、115和117中的每一個(gè)可W保持不同類型的醫(yī)療裝置或者根本不保持醫(yī)療裝置。 作為一個(gè)示例，諸如超聲換能器的第二圖像捕獲裝置可W代替正在由機(jī)器人手臂111保持 的外科手術(shù)器械112。作為另一個(gè)示例，在外科手術(shù)程序的全部或一部分期間，在沒(méi)有醫(yī)療 裝置附接到機(jī)器人手臂111時(shí)，機(jī)器人手臂111可W被閑置不使用。
[0022] 立體式內(nèi)窺鏡116捕獲立體圖像，其作為視頻流被連續(xù)地傳輸?shù)揭曈X(jué)推車(chē)170。 視覺(jué)推車(chē)170在接收時(shí)處理每對(duì)立體圖像，并將處理的立體圖像對(duì)傳輸?shù)酵饪漆t(yī)生控制臺(tái) 100用于基本上實(shí)時(shí)地在立體觀片燈101上顯示。因此，外科醫(yī)生可W查看已經(jīng)被立體式內(nèi) 窺鏡116捕獲的工作部位的立體圖像，同時(shí)通過(guò)操縱主控制器102、103和/或腳踏板104中 關(guān)聯(lián)的一些來(lái)遙控機(jī)器人操縱外科手術(shù)器械112、114和118和/或立體式內(nèi)窺鏡116。在 醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)1000中提供了主/從控制系統(tǒng)W促進(jìn)運(yùn)種遙控機(jī)器人操縱。
[0023] 機(jī)器人手臂111、113、115和117可W相對(duì)于基座120在垂直方向上單獨(dú)地向上或 向下移動(dòng)（例如，朝向天花板或朝向地板）。機(jī)器人手臂111、113、115和117中的每一個(gè)優(yōu) 選地包括操縱器和調(diào)定手臂（set-uparm)。操縱器適于保持醫(yī)療裝置并圍繞樞軸點(diǎn)操縱醫(yī) 療裝置。調(diào)定手臂適于在空間中水平地平移操縱器，使得操縱器保持的醫(yī)療裝置和醫(yī)療裝 置的樞軸點(diǎn)也在空間中水平地平移。
[0024] 作為一個(gè)示例，圖2圖示說(shuō)明替代和優(yōu)選患者側(cè)推車(chē)110'，其具有彼此類似地被 構(gòu)造的機(jī)器人手臂11Γ、113'、115'和117'，使得每個(gè)手臂可W保持并操縱所示的外科手 術(shù)器械中的任一個(gè)。手臂11Γ、113'、115'和117'中的每一個(gè)通常還輕于且在尺寸上小于 其患者側(cè)推車(chē)110的對(duì)應(yīng)手臂。此外，不同于它們的患者側(cè)推車(chē)110的對(duì)應(yīng)手臂，機(jī)器人手 臂11Γ、113'、115'和117'可W相對(duì)于它們的基座120'在垂直方向上一致向上或向下移 動(dòng)。
[00巧]作為一個(gè)示例，圖3圖示說(shuō)明表示為機(jī)器人手臂11Γ、1