13'、115'和117'的操縱 器的操縱器200。操縱器200適于保持可拆卸的可附接醫(yī)療裝置250 (未示出）。在該示例 中，醫(yī)療裝置250可W是圖像捕獲裝置，諸如立體式內(nèi)窺鏡或超聲換能器。替代地，醫(yī)療裝 置250可W是醫(yī)療器具，諸如外科手術(shù)器械或工具。圖4示出示例性醫(yī)療裝置250。操縱器 200進(jìn)一步適于相對(duì)于在樞軸點(diǎn)255處相交的正交X、Υ和Ζ軸線W俯仰、偏航、旋轉(zhuǎn)和進(jìn)/ 出（I/O)自由度移動(dòng)醫(yī)療裝置250。當(dāng)醫(yī)療裝置250包括可控制地定向醫(yī)療裝置250的遠(yuǎn) 側(cè)末端的腕部機(jī)構(gòu)和/或在醫(yī)療裝置250的遠(yuǎn)側(cè)末端處的可致動(dòng)末端效應(yīng)器時(shí)，操縱器200 進(jìn)一步適于致動(dòng)腕部機(jī)構(gòu)和/或醫(yī)療裝置250的末端效應(yīng)器的自由度。 陽(yáng)0%] 操縱器200包含多個(gè)連接的鏈節(jié)和接頭。鏈節(jié)231在接頭211處禪接到調(diào)定手臂 的近側(cè)末端230。鏈節(jié)231還附接到鏈節(jié)201，使得鏈節(jié)231的縱向軸線232與Ζ軸線一致。 鏈節(jié)201、202、203和204在接頭212、213和214處禪接在一起，如圖所示。
[0027] 偏航馬達(dá)221被容納在鏈節(jié)231中，使得當(dāng)致動(dòng)馬達(dá)221時(shí)，鏈節(jié)231在接頭211 處圍繞其縱向軸線232轉(zhuǎn)動(dòng)。作為鏈節(jié)231圍繞其縱向軸轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果，醫(yī)療裝置250可插 入通過(guò)的套管263在樞軸點(diǎn)255處圍繞Ζ軸線W偏航角252轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0028] 俯仰馬達(dá)222被容納在鏈節(jié)201中，使得當(dāng)致動(dòng)馬達(dá)222時(shí)，通過(guò)使用傳統(tǒng)內(nèi)部機(jī) 械組件，諸如采用電纜和/或平坦金屬帶的那些組件，可W導(dǎo)致鏈節(jié)202相對(duì)于鏈節(jié)201在 接頭212處轉(zhuǎn)動(dòng)、鏈節(jié)202相對(duì)于鏈節(jié)203在接頭213處轉(zhuǎn)動(dòng)和鏈節(jié)204相對(duì)于鏈節(jié)203在 接頭214處轉(zhuǎn)動(dòng)。鏈節(jié)201、202、203和204被約束為一致地移動(dòng)，使得當(dāng)致動(dòng)馬達(dá)222時(shí)， 導(dǎo)致套管263在樞軸點(diǎn)255處圍繞Υ軸線W俯仰角251轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0029] 進(jìn)/出（I/O)馬達(dá)223被容納在鏈節(jié)204中，使得當(dāng)致動(dòng)馬達(dá)223時(shí)，導(dǎo)致滑架262 沿導(dǎo)軌261移動(dòng)。在鏈節(jié)204中或鏈節(jié)204上提供導(dǎo)軌W便平行于鏈節(jié)204的縱向軸線延 伸。套管263附接到鏈節(jié)204的遠(yuǎn)側(cè)末端204。當(dāng)將醫(yī)療裝置250插入套管263并附接到 滑架262時(shí)，馬達(dá)223的致動(dòng)導(dǎo)致滑架262沿進(jìn)/出方向移動(dòng)（如箭頭254所指示），W及 當(dāng)將軸801插入在套管263中且由套管263引導(dǎo)時(shí)，導(dǎo)致附接的醫(yī)療裝置250的軸801沿 X軸線移動(dòng)。多個(gè)馬達(dá)224被容納在滑架262中W致動(dòng)醫(yī)療裝置250的相應(yīng)自由度。作為 一個(gè)示例，多個(gè)馬達(dá)224中的第一馬達(dá)被提供W致動(dòng)傳動(dòng)裝置，當(dāng)傳動(dòng)裝置被致動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致 醫(yī)療裝置250圍繞其縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)（如在圖4中由箭頭253指示）。如圖3和圖4所示，X 軸線與醫(yī)療裝置250的縱向軸線一致、Z軸線與鏈節(jié)231的縱向軸線232 -致且Y軸線正 交于X軸線和Z軸線。作為另一個(gè)示例，當(dāng)醫(yī)療裝置250具有帶有兩個(gè)自由度（諸如在俯 仰方向和偏航方向上定向醫(yī)療裝置250的遠(yuǎn)側(cè)末端）的腕部接頭806時(shí)，多個(gè)馬達(dá)224中 的第二馬達(dá)和第Ξ馬達(dá)被提供W分別致動(dòng)兩個(gè)自由度。作為又一個(gè)示例中，當(dāng)醫(yī)療裝置250 具有帶有一個(gè)自由度（諸如一對(duì)錯(cuò)夾的打開(kāi)和關(guān)閉）的可致動(dòng)末端效應(yīng)器802時(shí)，多個(gè)馬 達(dá)224中的第四馬達(dá)被提供W致動(dòng)自由度。
[0030] 圖4示出醫(yī)療裝置250的示例，其中醫(yī)療裝置250是外科手術(shù)器械，其具有用于附 接到滑架262的接口 808、可插入套管263的軸801、腕部機(jī)構(gòu)806和末端效應(yīng)器802。如 從接口 808的下面可見(jiàn)，在接口 808上提供機(jī)械接口 810W便當(dāng)醫(yī)療裝置250附接到滑架 262時(shí)，機(jī)械地將操縱器200的多個(gè)馬達(dá)224禪接到醫(yī)療裝置250中的機(jī)械元件，機(jī)械元件 轉(zhuǎn)化馬達(dá)224的運(yùn)動(dòng)256W致動(dòng)醫(yī)療裝置250的相應(yīng)自由度。
[0031] 作為一個(gè)示例，圖5圖示說(shuō)明主/從控制系統(tǒng)300的方框圖，其中操作者操縱主控 制器301 (諸如主控制器102、103中的一個(gè)）W通過(guò)從操縱器200將醫(yī)療裝置250的移動(dòng) 命令到期望狀態(tài)。可W在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)1000中提供類似的主/從控制系統(tǒng)，用于響應(yīng)于 當(dāng)時(shí)與那些醫(yī)療裝置關(guān)聯(lián)的主控制器的操作者操縱來(lái)控制由其他從操縱器保持的其他醫(yī) 療裝置。主控制器301將其接頭狀態(tài)信息提供給主正向運(yùn)動(dòng)學(xué)單元302。主正向運(yùn)動(dòng)學(xué)方 框302將主控制器301的接頭的感測(cè)狀態(tài)映射為醫(yī)療裝置250的期望狀態(tài)。從逆向運(yùn)動(dòng)學(xué) 方框303然后將醫(yī)療裝置250的期望狀態(tài)映射到從操縱器200和/或醫(yī)療裝置250的接頭 位置，運(yùn)將使得醫(yī)療裝置250處于期望狀態(tài)。接頭位置控制器304然后將從操縱器200和 醫(yī)療裝置250的期望接頭位置4轉(zhuǎn)化為電流命令4，用于驅(qū)動(dòng)從操縱器200中的馬達(dá)W將 它們的相應(yīng)接頭致動(dòng)到它們的期望接頭位置。沿途提供反饋W促進(jìn)醫(yī)療裝置250的平穩(wěn)控 制。
[0032] 作為一個(gè)示例，圖6圖示說(shuō)明接頭控制系統(tǒng)400的方框圖，所述接頭控制系統(tǒng)用于 控制致動(dòng)從操縱器200或醫(yī)療裝置250的接頭410的馬達(dá)401?？蒞在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)1000 中提供類似的接頭控制系統(tǒng)，用于控制致動(dòng)從操縱器200或醫(yī)療裝置250的其他接頭的其 他馬達(dá)。在當(dāng)前示例中，馬達(dá)401優(yōu)選地為由電流控制器402控制的Ξ相無(wú)刷直流值C)馬 達(dá)。電流控制器402從接頭位置控制器304接收電流命令I(lǐng)。，并生成其向Ξ相無(wú)刷DC馬達(dá) 401的相應(yīng)馬達(dá)繞組提供的脈沖寬度調(diào)制電壓信號(hào)V。、Vb和V。。傳感器處理單元403包括 一個(gè)或多個(gè)傳感器，諸如霍爾效應(yīng)傳感器和/或旋轉(zhuǎn)編碼器，其感測(cè)馬達(dá)401的轉(zhuǎn)子角R并 將感測(cè)的轉(zhuǎn)子角R的信息反饋回電流控制器402。還可W將感測(cè)的轉(zhuǎn)子角R直接反饋回接 頭位置控制器304,或者如圖所示通過(guò)電流控制器402間接地反饋回接頭位置控制器304。 電流控制器402W通過(guò)使用用于相位調(diào)整的感測(cè)的轉(zhuǎn)子角R反饋W及通過(guò)使用內(nèi)部感測(cè)的 輸出電壓V。、Vb和V。和/或電流i。、ib和i。（即，流入馬達(dá)繞組的電流）的傳統(tǒng)方式響應(yīng)于 電流命令I(lǐng)。生成脈沖寬度調(diào)制電壓信號(hào)V。、Vb和V。，用于電流控制反饋。
[0033]作為一個(gè)示例，圖7圖示說(shuō)明可W包括在醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)1000中W控制其機(jī)器人 手臂中的一個(gè)的移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)馬達(dá)控制系統(tǒng)的第一布置500的方框圖。在該布置中，電流控 制器（例如，402-U402-2)優(yōu)選地在操縱器200中的它們的相應(yīng)馬達(dá)（例如，401-U401-2) 的本地或至少鄰近操縱器200中的它們的相應(yīng)馬達(dá)（例如，401-U401-2)。電流控制器（例 如，402-U402-2)中的每一個(gè)具有相應(yīng)的發(fā)送器/接收器（例如，404-U404-2)。在該示例 中，發(fā)送器/接收器（例如，404-U404-2)在菊花鏈中網(wǎng)絡(luò)連接到接頭位置控制器304。因 此，電流控制器402-1的發(fā)送器/接收器404-1經(jīng)由通信鏈路501與接頭位置控制器304 通信，電流控制器402-2的發(fā)送器/接收器404-2經(jīng)由通信鏈路502與電流控制器402-1 的發(fā)送器/接收器404-1通信，并且下一個(gè)電流控制器的下一個(gè)發(fā)送器/接收器經(jīng)由鏈路 503與電流控制器402-2的發(fā)送器/接收器404-2通信等。其他通信方案也被認(rèn)為是可用 的，諸如星形模式W及星形鏈路和菊花鏈鏈路的混合組合。
[0034] 因此，在運(yùn)種菊花鏈布置中，菊花鏈中的每一個(gè)發(fā)送器/接收器（例如，404-1、 404-2)從相鄰上游/下游發(fā)送器/接收器接收信息包，并檢查信息包中的目標(biāo)字段W確定 包是否預(yù)期用于其電流控制器。如果目標(biāo)字段指示其電流控制器是目標(biāo)，則發(fā)送器/接收 器然后將接收的信息包傳送到其電流控制器，或者如果目標(biāo)字段指示其電流控制器不是目 標(biāo)，則發(fā)送器/接收器將接收的信息包傳送到相鄰下游/上游發(fā)送器/接收器（即，如果從 相鄰上游發(fā)送器/接收器接收包，則目標(biāo)在更下游，或者如果從相鄰下游發(fā)送器/接收器接 收包，則目標(biāo)在更上游）。
[0035] 雖然僅示出兩個(gè)馬達(dá)401-U401-2,但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，操縱器200中的所有馬達(dá)的 所有電流控制器可運(yùn)種方式聯(lián)網(wǎng)。如在本文中將理解的，術(shù)語(yǔ)"