[发明专利]具有用于控制容纳在远侧的多个马达的远程电流控制器的医疗机器人系统

说明书

一种医疗机器人系统包括操纵器，其具有形成马达致动接头可移动的壳体的链节。用于致动接头的马达和用于感测马达状态的传感器被容纳在由操纵器的相应链节或其他结构形成的一个或多个远侧壳体中。位置控制器被容纳在近侧壳体中并向容纳在中间壳体中的远程电流控制器提供用于马达的电流命令，并通过使用提供的电流命令和马达的感测状态生成马达的驱动信号。

技术领域

本发明大体涉及医疗机器人系统，并且具体地涉及具有用于控制多个容纳在远侧的马达的远程电流控制器的医疗机器人系统。

背景技术

医疗机器人系统，诸如用于执行微创外科手术程序的系统，提供超过传统开放外科手术技术的许多益处，包括更少的痛苦、更短的住院日、更快地恢复正常活动、最小的伤疤、减少的恢复时间和对组织更小的损伤。因此，对这种医疗机器人系统的需求是强烈的且日益增长的。

这种医疗机器人系统的一个示例是来自daSurgical System fromIntuitive Surgical，Inc.，of Sunnyvale，California(加利福尼亚桑尼维尔的直观外科手术公司的外科手术系统)，其是微创机器人外科手术系统。外科手术系统具有带有从操纵器的许多机器人手臂，当外科医生正在查看已经被图像捕获装置捕获的外科手术部位的显示屏幕上的图像时，从操纵器响应于由外科医生操作的关联主控制器的移动而移动附接医疗装置，诸如图像捕获装置和直观外科手术公司专有的Endo铰链外科手术器械。

在医疗机器人系统中提供了多个马达以致动从操纵器以及它们的附接医疗装置的相应自由度。作为一个示例，题为“Camera Referenced Control in a MinimallyInvasive Surgical Apparatus(微创外科设备中的摄像机参考控制)”的U.S.6,424,885描述了主/从控制系统，其用于通过响应于关联主控制器的移动来移动其操纵器而控制附接医疗装置的位置和取向，该申请通过引用的方式并入本文。

在实践中，多个马达可以分布在机器人手臂内的各个位置处，以便靠近它们分别致动的接头或其他机械元件。出于控制目的，感测马达状态的传感器通常靠近它们的相应马达而被定位。为简化实施方式，可以有利地紧邻马达的传感器定位马达的电流控制器。然而，在马达及其传感器设置在小壳体中的情况下，试图将电流控制器放置在与其马达相同的壳体中可以导致空间和/或加热问题。

发明内容

因此，本发明的一个或多个方面的一个目标在于马达控制系统的布置，其满足性能和稳定性要求同时克服医疗机器人系统中的空间限制。

本发明的一个或多个方面的另一个目标在于马达控制系统的布置，其满足性能和稳定性要求同时避免医疗机器人系统中的过热问题。

这些以及附加目标由本发明的各个方面实现，其中简单地说，一个方面为分布式控制系统，其用于控制多个马达以致动机器人操纵装置的移动，分布式控制系统包含：多个传感器，其耦接到多个马达用于感测多个马达的状态，其中多个传感器和多个马达设置在一个或多个远侧壳体中；以及远程电流控制器，其适于从位置控制器接收指示多个马达的命令位置的电流命令、接收多个马达的感测状态的信息、通过使用接收的电流命令和接收的多个马达的感测状态的信息生成用于多个马达的各马达驱动信号以及将各马达驱动信号传输到多个马达；其中位置控制器设置在近侧壳体中，并且其中远程电流控制器设置在近侧壳体和一个或多个远侧壳体之间的中间壳体中。

另一个方面为机器人系统，其包含：一个或多个远侧壳体，其容纳多个马达和多个传感器，其中多个传感器耦接到多个马达用于感测多个马达的状态；近侧壳体，其容纳位置控制器，其中位置控制器生成指示多个马达的命令位置的电流命令；以及中间壳体，其容纳远程电流控制器，其中中间壳体位于近侧壳体和一个或多个远侧壳体之间，并且其中远程电流控制器适于：接收电流命令、接收多个马达的感测状态的信息、使用接收的电流命令和接收的多个马达的感测状态的信息生成用于多个马达的各马达驱动信号以及经由各信号线将各马达驱动信号传输到多个马达。