[发明专利]外科机器人工具多电机致动器和控制器

权利要求书

1.一种用于外科机器人工具的多电机致动器和控制器，包括：

输出联接件，所述输出联接件被构造成联接到外科工具；

第一输入联接件和第二输入联接件，所述第一输入联接件和所述第二输入联接件各自联接以驱动所述输出联接件通过传输装置；

第一电机，所述第一电机具有联接的驱动器联接件以根据第一电机输入命令驱动所述第一输入联接件；

第二电机，所述第二电机具有联接的驱动器联接件以根据第二电机输入命令驱动所述第二输入联接件；和

控制器，所述控制器基于i)位置输入命令和ii)位置反馈之间的差值来确定位置误差，其中所述位置反馈来自所述第一输入联接件，并且其中所述控制器将

a)基于所述位置误差并根据位置控制定律产生所述第一电机输入命令，以及

b)基于所述位置误差并根据阻抗控制定律使用第二速度变量产生所述第二电机输入命令，所述第二速度变量i)从所述位置输入命令获得或者ii)作为来自所述第一输入联接件、所述第二输入联接件或所述输出联接件中的一者的反馈而获得。

2. 根据权利要求1所述的多电机致动器和控制器，其中所述控制器包括：

用于所述位置控制定律的第一补偿器，所述位置控制定律使用第一速度变量，所述第一速度变量i)从所述位置输入命令获得或者ii)作为来自所述第一输入联接件、所述第二输入联接件或所述输出联接件的反馈而获得；以及

用于所述阻抗控制定律的第二补偿器。

3.根据权利要求2所述的多电机致动器和控制系统，其中所述第一速度变量作为来自所述第一输入联接件的反馈而获得，并且所述第二速度变量作为来自所述第二输入联接件的反馈而获得。

4.根据权利要求2所述的多电机致动器和控制器，其中用于所述位置控制定律的所述第一补偿器包括比例积分微分PID补偿器，并且实现所述阻抗控制定律的所述第二补偿器包括比例微分PD补偿器。

5. 根据权利要求4所述的多电机致动器和控制系统，其中所述第一速度变量作为来自所述第一输入联接件的反馈而获得，并且所述第二速度变量作为来自所述第二输入联接件的反馈而获得。

6.根据权利要求5所述的多电机致动器组件和控制器，其中所述控制器包括摩擦模型，所述摩擦模型被构造成产生增大所述第二电机输入的扭矩提升输入，并且

其中所述扭矩提升作为从以下中的一者获得的速度变量的函数而产生：所述位置输入、来自所述第一输出联接件的反馈、来自所述第二输出联接件的反馈或来自所述输出联接件的反馈。

7.根据权利要求1所述的多电机致动器和控制器，其中所述第一电机和所述第二电机中的每一者的尺寸小于正常尺寸，因为其相应的扭矩额定值不足以单独驱动所述输出联接件通过所述传输装置。

8.根据权利要求7所述的多电机致动器和控制器，其中所述传输装置包括第一部件和第二部件，所述第一部件容纳在工具驱动器外壳中，所述第二部件容纳在与所述工具驱动器外壳分开的器械外壳中并且能够从其拆卸，

其中所述第一输出联接件包括位于所述工具驱动器外壳中的第一工具驱动器联接件，所述第一工具驱动器联接件与所述器械外壳中的第一配合驱动器联接件接合，并且所述第二输出联接件包括位于所述工具驱动器外壳中的第二工具驱动器联接件，所述第二工具驱动器联接件与所述器械外壳中的第二配合驱动器联接件接合。

9. 根据权利要求1所述的多电机致动器组件和控制器，还包括：

内窥镜相机，所述内窥镜相机联接到所述输出联接件，以便与所述输出联接件作为一个件旋转；和

内窥镜相机缆线，所述内窥镜相机缆线具有联接到所述内窥镜相机的一个端部并且延伸穿过所述输出联接件中的中空部分，其中所述缆线扭转并且抵抗所述输出联接件的旋转。