[发明专利]多关节医疗器械的致动中的张力控制

权利要求书

1.一种医疗器械系统，其包括：

多个关节；

多个致动器；

多个传动系统，其具有分别耦连至所述致动器的近端，每个所述传动系统具有附连至所述多个关节中相关联的一个关节的远端，以允许所述医疗器械系统的联接的力传动；

传感器，其被耦连以测量所述医疗器械的构形；和

控制系统，其被耦连以接收构形测量结果，其中所述控制系统使用所述构形测量结果确定所述传动系统的张力并且操作所述致动器以在所述传动系统中产生张力。

2.根据权利要求1所述的系统，其中每个所述传动系统是柔性的，并且每个所述传动系统在所述致动器力的调节值下的伸缩量相当于大于关节联接中的允许误差。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统独立于所述致动器位置调节施加到所述传动系统的张力。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统独立于所述传动系统或所述关节的柔度调节施加到所述传动系统的张力。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统独立于从所述传动系统近端到其远端的所述传动系统的长度而调节施加到所述传动系统的张力。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统独立于从所述传动系统近端到其远端的所述传动系统的形状而调节施加到所述传动系统的张力。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统利用包含以下步骤的过程确定所述张力：

确定所述关节的期望构形和所述关节的当前构形之间的差；

根据所述差来确定致动所述关节以减少所述差的关节扭矩；和

确定产生所述关节扭矩的张力。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统在包含以下步骤的过程中使用所述构形测量结果：

确定所述关节中的一个选择关节的当前构形和所述选择关节的期望构形之间的第一差；和

利用所述第一差和第一增益因子的第一乘积确定致动所述选择关节的关节扭矩。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述控制系统使用所述构形测量结果的过程进一步包含：

确定所述选择关节处的当前速度和所述关节处的期望速度之间的第二差；和

确定所述第二差和第二增益因子的第二乘积，其中致动所述选择关节的所述关节扭矩进一步取决于所述第二乘积。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统利用包含以下步骤的过程确定所述张力：

确定所述器械的尖端的期望构形和所述尖端的当前构形之间的差；

根据所述差，确定当施加到所述尖端时减少所述差的尖端力和尖端扭矩；

确定在所述器械的尖端处产生所述尖端力和所述尖端扭矩的关节扭矩；和

确定产生所述关节扭矩的所述张力。

11.根据权利要求10所述的系统，其中确定所述尖端力包含：

确定所述尖端的第一位置坐标的当前值和所述尖端的所述第一位置坐标的期望值之间的第一差；

确定所述第一差和第一增益因子的第一乘积；以及

利用所述第一乘积确定所述尖端力的第一分量。

12.根据权利要求11所述的系统，其中确定尖端力进一步包含：

确定所述尖端的第二位置坐标的当前值和所述尖端的所述第二位置坐标的期望值之间的第二差；

确定所述第二差和第二增益因子的第二乘积，其中所述第二增益因子不同于所述第一增益因子；和

利用所述第二乘积确定所述尖端力的第二分量。

13.根据权利要求10所述的系统，其中确定所述尖端扭矩包含：

确定所述尖端的第一角坐标的当前值和所述尖端的所述第一角坐标的期望值之间的第一差；

确定所述第一差和第一增益因子的第一乘积；和

利用所述第一乘积确定所述尖端扭矩的第一分量。

14.根据权利要求13所述的系统，其中确定所述尖端扭矩进一步包含：

确定所述尖端的第二角坐标的当前值和所述尖端的所述第二角坐标的期望值之间的第二差；

确定所述第二差和第二增益因子的第二乘积，其中所述第二增益因子被设置为不同于所述第一增益因子。