[发明专利]用于力或扭矩极限补偿的系统和方法

说明书

本申请公开一种力或扭矩极限补偿的系统和方法，其包括与计算机辅助医疗设备一起使用的外科手术器械。外科手术器械包括位于器械的远端处的末端执行器、用于操作器械的自由度的驱动单元、耦合到驱动单元的轴、以及在轴中用于将来自驱动单元的力或扭矩耦合到末端执行器和铰接腕的一个或多个驱动机构。为了控制自由度，器械被配置为确定自由度的当前位置，基于当前位置确定力或扭矩极限补偿，基于力或扭矩极限补偿改变一个或多个力或扭矩极限，以及调节经受一个或多个力或扭矩极限的自由度。

本申请是于2016年5月13日提交的名称为“用于力或扭矩极限补偿的系统和方法”的中国专利申请201680028074.3的分案申请。

相关申请

本专利申请要求于2015年5月15日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FOR FORCEOR TORQUE LIMIT COMPENSATION”的美国临时专利申请62/162,239的优先权和权益，其全部内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本公开总体涉及具有关节式臂和末端执行器的设备的操作，并且更具体地涉及末端执行器中的力或扭矩极限补偿。

背景技术

越来越多的设备正被自主和半自主电子设备替代。这在如今具有存在于手术室、介入病房、重症监护病房、急诊室等中的大批自主和半自主电子设备的医院尤其如此。例如，玻璃和水银温度计被电子温度计替代，静脉滴注管线现在包括电子监测器和流量调节器，并且传统的手持式外科手术器械正被计算机辅助医疗设备替代。

使用计算机辅助医疗设备的微创外科手术技术通常试图在最小化对健康组织的损伤的同时执行外科手术规程和/或其他规程。可以通过使用具有外科手术器械的计算机辅助医疗设备来远程执行一些微创规程。对于许多计算机辅助医疗设备，外科医生和/或其他医务人员通常可以使用操作者控制台上的一个或多个控制装置来操纵输入设备。当外科医生和/或其他医务人员在操作者控制台处操作各种控制装置时，将命令从操作者控制台传送到安装有一个或多个末端执行器和/或外科手术器械的患者侧设备。以这种方式，外科医生和/或其他医务人员能够使用末端执行器和/或外科手术器械对患者执行一个或多个规程。根据期望的规程和/或正在使用的外科手术器械，期望的规程可以部分或完全地在使用远程操作的外科医生和/或医务人员的控制下执行和/或在半自主控制下执行，在半自主控制中，外科手术器械可基于外科医生和/或其他医务人员的一个或多个激活动作来执行一系列操作。

无论是以手动方式致动、以远程操作方式致动和/或以半自主方式致动，微创外科手术器械都可以用于各种操作和/或规程，并且可以具有各种配置。许多此类器械包括安装在轴的远端处的末端执行器，该轴可以安装到铰接臂的远端。在许多操作情况下，轴可以被配置为(例如，以腹腔镜方式、以胸腔镜方式和/或类似方式)插入穿过开口(例如，体壁切口、自然孔口和/或类似开口)，以到达远程外科手术部位。在一些器械中，铰接腕机构可以安装到器械的轴的远端，以支撑末端执行器，其中铰接腕提供改变末端执行器相对于轴的纵向轴线的取向的能力。

可以使用不同设计和/或配置的末端执行器来执行不同的任务、规程和功能，以便允许外科医生和/或其他医务人员执行各种外科手术规程中的任何一种。示例包括但不限于烧灼、消融、缝合、切割、吻合(stapling)、融合、封闭等和/或它们的组合。因此，末端执行器能够包括各种部件和/或部件的组合以执行这些外科手术规程。