[发明专利]机器人外科手术系统扭矩传感感测

说明书

一种验证仪器驱动单元的反作用扭矩传感器的扭矩测量的方法包括控制器，其接收验证信号，产生可接受的扭矩范围，接收扭矩信号，将扭矩信号与可接受的扭矩范围进行比较，以及如果由马达施加的扭矩处于可接受的扭矩范围外，则停止马达。验证信号指示由马达汲取的电流，并且扭矩信号指示由马达施加的扭矩。

本申请是申请号为201680034888.8(国际申请号为PCT/US2016/037478)、申请日为2016年6月15日、发明名称为“机器人外科手术系统扭矩传感感测”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年6月16日提交的美国临时专利申请号62/180,124的权益和优先权，其全部公开内容以引用方式并入本文中。

背景技术

机器人外科手术系统已经用于微创医疗手术中。在这样的医疗手术期间，机器人外科手术系统由与用户界面交互的外科医生控制。用户界面允许外科医生操纵作用于患者的端部执行器。用户界面具有可由外科医生移动以控制机器人外科手术系统的输入控制器或手柄。

机器人外科手术系统的端部执行器定位于连接到机器人臂的外科手术仪器的端部。每个端部执行器都可以由仪器驱动单元(IDU)操纵。IDU可以具有驱动马达，该驱动马达与端部执行器相关联并且被构造成使端部执行器围绕相应的轴线运动或者致动端部执行器的特定功能(例如，端部执行器的钳夹的接近、枢转等)。

机器人外科手术系统中的安全系统监测驱动马达电流。如果所测得的马达电流超过预设的安全阈值，则将推测到故障并且马达将被关闭。这些系统检测不同类型的故障的能力有限，因为它们没有考虑马达输出的实际力。

需要能够识别与纯高电流消耗相关的故障以外的不同类型故障的稳健的仪器驱动单元故障检测。

发明内容

在本发明的一个方面，验证仪器驱动单元的扭矩传感器的扭矩测量可以包括接收指示由仪器驱动单元的马达汲取的电流的验证信号。可以基于验证信号识别可接受的扭矩范围。扭矩测量可以与可接受的扭矩范围进行比较。如果扭矩测量处于可接受的扭矩范围外，则可停止马达。

在一些方面，该方法可以包括利用与马达电隔离的反作用扭矩传感器来测量由马达施加的扭矩。反作用扭矩传感器可以将扭矩信号传输到控制器。该方法还可以包括当由马达施加的扭矩处于可接受的扭矩范围外时产生故障信号。产生故障信号可以包括以临床医生可听、可视或触控反馈的形式向临床医生提供反馈。

在一些方面，传感器可以将验证信号传输到控制器。传感器可以测量由马达汲取的电流以产生验证信号。

在本发明的另一方面，一种用于仪器驱动单元的马达的控制电路包括传感器、反作用扭矩传感器和控制器。传感器被配置成检测由马达汲取的电流，并且反作用扭矩传感器被配置成检测由马达施加的扭矩。控制器与传感器和反作用扭矩传感器通信并且被配置成控制马达。控制器被配置成将由马达汲取的检测到的电流与由马达施加的检测到的扭矩进行比较，以验证检测到的扭矩处于由马达汲取的检测到的电流的可接受的扭矩值范围内。

在一些方面，控制电路包括与马达电连通的马达能量源。马达能量源可以与反作用扭矩传感器电隔离。传感器可以被配置成检测由马达从马达能量源汲取的电流。

在一些方面，反作用扭矩传感器被配置成检测由马达施加的扭矩引起的机械特性。机械特性可以是应变。