[發明專利]機器人外科手術系統扭矩傳感感測

在審

• 申請號: 202011209128.0
• 申請日: 2016-06-15
• 公開（公告）號: CN112294439A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 布羅克·科普;菲力·伊爾卡;馬克·麥克勞德
• 申請（專利權）人: 柯惠LP公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B34/00;A61B90/00;G01L25/00
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 董領遜

一種驗證儀器驅動單元的反作用扭矩傳感器的扭矩測量的方法包括控制器，其接收驗證信號，產生可接受的扭矩范圍，接收扭矩信號，將扭矩信號與可接受的扭矩范圍進行比較，以及如果由馬達施加的扭矩處于可接受的扭矩范圍外，則停止馬達。驗證信號指示由馬達汲取的電流，并且扭矩信號指示由馬達施加的扭矩。

本申請是申請號為201680034888.8(國際申請號為PCT/US2016/037478)、申請日為2016年6月15日、發明名稱為“機器人外科手術系統扭矩傳感感測”的中國發明專利申請的分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請要求2015年6月16日提交的美國臨時專利申請號62/180,124的權益和優先權，其全部公開內容以引用方式并入本文中。

背景技術

機器人外科手術系統已經用于微創醫療手術中。在這樣的醫療手術期間，機器人外科手術系統由與用戶界面交互的外科醫生控制。用戶界面允許外科醫生操縱作用于患者的端部執行器。用戶界面具有可由外科醫生移動以控制機器人外科手術系統的輸入控制器或手柄。

機器人外科手術系統的端部執行器定位于連接到機器人臂的外科手術儀器的端部。每個端部執行器都可以由儀器驅動單元(IDU)操縱。IDU可以具有驅動馬達，該驅動馬達與端部執行器相關聯并且被構造成使端部執行器圍繞相應的軸線運動或者致動端部執行器的特定功能(例如，端部執行器的鉗夾的接近、樞轉等)。

機器人外科手術系統中的安全系統監測驅動馬達電流。如果所測得的馬達電流超過預設的安全閾值，則將推測到故障并且馬達將被關閉。這些系統檢測不同類型的故障的能力有限，因為它們沒有考慮馬達輸出的實際力。

需要能夠識別與純高電流消耗相關的故障以外的不同類型故障的穩健的儀器驅動單元故障檢測。

發明內容

在本發明的一個方面，驗證儀器驅動單元的扭矩傳感器的扭矩測量可以包括接收指示由儀器驅動單元的馬達汲取的電流的驗證信號。可以基于驗證信號識別可接受的扭矩范圍。扭矩測量可以與可接受的扭矩范圍進行比較。如果扭矩測量處于可接受的扭矩范圍外，則可停止馬達。

在一些方面，該方法可以包括利用與馬達電隔離的反作用扭矩傳感器來測量由馬達施加的扭矩。反作用扭矩傳感器可以將扭矩信號傳輸到控制器。該方法還可以包括當由馬達施加的扭矩處于可接受的扭矩范圍外時產生故障信號。產生故障信號可以包括以臨床醫生可聽、可視或觸控反饋的形式向臨床醫生提供反饋。

在一些方面，傳感器可以將驗證信號傳輸到控制器。傳感器可以測量由馬達汲取的電流以產生驗證信號。

在本發明的另一方面，一種用于儀器驅動單元的馬達的控制電路包括傳感器、反作用扭矩傳感器和控制器。傳感器被配置成檢測由馬達汲取的電流，并且反作用扭矩傳感器被配置成檢測由馬達施加的扭矩。控制器與傳感器和反作用扭矩傳感器通信并且被配置成控制馬達。控制器被配置成將由馬達汲取的檢測到的電流與由馬達施加的檢測到的扭矩進行比較，以驗證檢測到的扭矩處于由馬達汲取的檢測到的電流的可接受的扭矩值范圍內。

在一些方面，控制電路包括與馬達電連通的馬達能量源。馬達能量源可以與反作用扭矩傳感器電隔離。傳感器可以被配置成檢測由馬達從馬達能量源汲取的電流。

在一些方面，反作用扭矩傳感器被配置成檢測由馬達施加的扭矩引起的機械特性。機械特性可以是應變。