本公开要求2016年1月29日提交的标题为“用于可变速外科手术器械的系统和方法(systemandmethodforvariablevelocitysurgicalinstrument)”的美国临时专利申请号62/288,784以及2016年10月14日提交的标题为“工字梁钉合器控件补充(i-beamstaplercontrolssupplement)”的美国临时专利申请号62/408,283的优先权，这两个专利的全部内容据此通过引用并入本文。
本公开总体上涉及具有铰接臂和端部执行器的装置的操作，并且更具体地涉及具有可变速控件的微创外科手术器械的操作。
背景技术：
越来越多的装置正在被自主和半自主电子装置所取代。尤其是在今天的医院中，在手术室、介入套间、重症监护病房、急诊室等中发现了大量的自主和半自主电子装置阵列。例如，传统的手动外科手术器械正在被计算机辅助医疗装置取代。
使用计算机辅助医疗装置的微创外科手术技术通常试图执行外科手术程序和/或其他程序，同时使对健康组织的损伤最小化。一些微创外科程序可通过使用具有外科手术器械的计算机辅助医疗装置远程执行。对于许多计算机辅助医疗装置，外科医生和/或其他医务人员通常可使用操作员控制台上的一个或多个控件操纵输入装置。当外科医生和/或其他医务人员在操作员控制台操作各种控件时，命令从操作员控制台传递到一个或多个端部执行器和/或外科手术器械安装到的患者侧装置。以这种方式，外科医生和/或其他医务人员能够使用端部执行器和/或外科手术器械对患者执行一个或多个程序。根据所期望的程序和/或使用中的外科手术器械，所期望的程序可部分地或全部地在外科医生和/或医务人员的控制下使用远程操作执行和/或在半自主控制下执行，其中外科手术器械可基于由外科医生和/或其他医务人员的一个或多个激活动作执行一系列操作。
无论是手动致动、远程操作，和/或半自主的微创外科手术器械，均可用于各种操作和/或程序，并可具有各种配置。许多此类器械包括安装在轴的远端的端部执行器，该轴可安装到铰接臂的远端。在许多操作场景中，轴可被配置成通过开口(例如，体壁切口、自然孔口等)插入(例如，通过腹腔镜、通过胸腔镜等)以到达远程外科手术位置。
不同的设计和/或配置的端部执行器可用于执行不同的任务、程序和功能，以便允许外科医生和/或其他医护人员执行各种外科手术程序中的任何一种。示例包括但不限于烧灼、消融、缝合、切割、钉合、熔合、密封等，和/或它们的组合。因此，端部执行器可包括各种部件和/或部件的组合以执行这些外科手术程序。
根据微创程序的目标，端部执行器的尺寸通常保持为小。保持端部执行器的尺寸为小的一种方法是通过在外科手术器械的近端使用一个或多个输入来完成端部执行器的致动，其中近端通常位于患者的外部。然后，可使用各种传动部件诸如齿轮、杠杆、滑轮、线缆、杆、皮带、带等沿着外科手术器械的轴传动来自一个或多个输入的动作并致动端部执行器。在具有适当的外科手术器械的计算机辅助的远程操作医疗装置的情况下，在器械的近端处的传动机构直接或间接地通过其他传动部件与设置在患者侧装置或患者侧推车的铰接臂上的一个或多个致动器诸如各种马达、螺线管、伺服机构、主动执行器、液压装置、气动装置等相连。一个或多个致动器接收响应于通过主控制器提供的用户命令而产生的控制信号，并向在传动机构的近端处涉及力和/或扭矩的器械提供输入；各种传动元件最终传动以致动在传动机构的远端处的端部执行器。
因为端部执行器的尺寸通常为小，所以他可具有可使在一些抓握、夹持和/或钉合操作期间易受挠曲和/或张开影响的有限的刚度。以受对施加到传动机构的所施加的扭矩和/或力的量的简单限制的目标速度操作器械通常可导致抓握、夹持和/或钉合操作的失败操作或由于组织在空间或时间上的变化而引起的粗糙速度分布，以及操作的不同步骤诸如在钉合操作中迫使钉合器穿过组织的不同阶段。
因此，需要用于外科手术器械的操作的改进方法和系统，诸如抓握、夹持和/或钉合器械。在一些示例中，可需要降低器械的挠曲和/或张开量，而没有不可接受地减慢器械的使用。
技术实现要素：
根据一些实施例，与计算机辅助医疗装置一起使用的外科手术器械包括位于器械的远端的端部执行器、致动器以及用于从致动器联接力或扭矩到端部执行器的一个或多个驱动机构。为了利用器械执行操作，计算机辅助医疗装置被配置成将致动器的速度设定点设定为初始速度，并监测由致动器施加的力或扭矩。当所施加的力或扭矩高于第一力或扭矩限制时，确定是否满足用于操作的继续条件。当满足继续条件时暂停操作，并且当不满足继续条件时，确定是否应该发生致动器的强迫发射。
根据一些实施例，用于操作与计算机辅助医疗装置一起使用的外科手术器械的方法包括一个或多个处理器将致动器的速度设定点设定为初始速度并测量由致动器施加的力或扭矩。当所施加的力或扭矩高于第一力或扭矩限制时，所述方法进一步包括由所述一个或多个处理器确定是否满足钉合操作的继续条件。当满足继续条件时，所述方法进一步包括由所述一个或多个处理器暂停致动器的进一步移动。当不满足继续条件时，方法进一步包括由所述一个或多个处理器确定是否应该发生致动器的强迫发射。
根据一些实施例，非暂态机器可读介质包括多个机器可读指令，所述机器可读指令在由与计算机辅助医疗装置相关联的一个或多个处理器执行时适于致使所述一个或多个处理器执行方法。方法包括将致动器的速度设定点设定为初始速度并测量由致动器施加的力或扭矩。当所施加的力或扭矩高于第一力或扭矩限制时，方法进一步包括确定是否满足钉合操作的继续条件。当满足继续条件时，方法进一步包括暂停致动器的进一步移动。当不满足继续条件时，方法进一步包括确定是否应该发生致动器的强迫发射。
附图说明
图1是根据一些实施例的计算机辅助系统的简化图。
图2是示出根据一些实施例的微创外科手术器械的简化图。
图3a至图3d是根据一些实施例的图2的端部执行器的简化图。
图4是根据一些实施例的用于操作端部执行器的状态机的简化图。
图5是根据一些实施例的端部执行器的速度-扭矩分布的简化图。
图6是根据一些实施例的用于执行钉合和切割操作的方法的简化图。
图7示出根据一些实施例的提供关于钉合操作的视觉反馈的示例性图形用户界面的一部分。
图8是根据一些实施例的用于执行钉合操作的方法的简化图。
图9是根据一些实施例的用于执行钉合操作的方法的简化图。
图10是示出根据一些实施例的执行钉合操作的方法的操作状态机的简化图。
在附图中，具有相同标号的元件具有相同或类似的功能。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了描述根据本公开的一些实施例的具体细节。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践一些实施例。本文公开的具体实施例意在说明而不是限制。本领域技术人员可认识到，虽然在此没有具体描述其他元件，但是其在本公开的范围和精神内。另外，为了避免不必要的重复，与一个实施例相关联地描述和示出的一个或多个特征可并入其他实施例中，除非另有具体描述或如果一个或多个特征将使实施例不起作用。
尽管以下描述主要集中于组合的抓握、钉合和切割外科手术器械的实施例，但本领域普通技术人员将理解，本公开的可变速方法和机构可应用于其他医疗器械，包括外科手术器械和非外科手术器械。而且，虽然以下描述经常论述具有用于保持和致动医疗器械的机器人铰接臂(也称为“操纵器”)的医疗装置，但普通技术人员将理解，本公开的方法和机构也可与从机器人臂或铰接臂分开的计算机辅助医疗器械一起使用，包括被设计成手持或附接到非铰接固定设备的医疗器械。
图1是根据一些实施例的计算机辅助系统100的简化图。如图1所示，计算机辅助系统100包括具有一个或多个可移动或铰接臂120的计算机辅助装置110。所述一个或多个铰接臂120中的每个可支持一个或多个器械130。在一些示例中，计算机辅助装置110可符合计算机辅助外科手术装置。所述一个或多个铰接臂120可均为医疗器械130诸如外科手术器械、成像装置等提供支持。医疗器械130的示例包括用于与组织相互作用的外科手术器械、成像或感测装置和/或类似物。在一些示例中，器械130可包括能够但不限于执行、抓握、缩回、烧灼、消融、缝合、切割、钉合、熔合、密封等和/或它们的组合的端部执行器。
计算机辅助装置110可进一步联接到操作员工作站(未示出)，操作员工作站可包括用于操作计算机辅助装置110、所述一个或多个铰接臂120和/或器械130的一个或多个主控件。在一些示例中，所述一个或多个主控件可包括主操纵器、杠杆、踏板、开关、按键、旋钮、触发器和/或类似物。在一些实施例中，计算机辅助装置110和操作员工作站可对应于由加利福尼亚州桑尼维尔市的直觉外科公司(intuitivesurgical,inc.)销售的da
计算机辅助装置110经由接口联接到控制单元140。接口可为有线和/或无线的，并可包括一个或多个线缆、光纤、连接器和/或总线，并且可进一步包括具有一个或多个网络交换和/或路由装置的一个或多个网络。控制单元140的操作由处理器150控制。并且尽管控制单元140被示为仅具有一个处理器150，但应当理解，处理器150可表示控制单元140中的一个或多个中央处理单元、多核处理器、微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)等。控制单元140可被实施为添加到计算装置的独立子系统和/或板或实施为虚拟机。在一些实施例中，控制单元140可被包括作为操作员工作站的一部分和/或与操作员工作站分开但与操作员工作站协同地操作。
存储器160可用于存储由控制单元140和/或在控制单元140的操作期间使用的一个或多个数据结构执行的软件。存储器160可包括一种或多种类型的机器可读介质。机器可读介质的一些常见形式可包括软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、cd-rom、任何其他光学介质、穿孔卡片、纸带、任何其他具有孔图案的物理介质、ram、prom、eprom、flash-eprom、任何其他存储器芯片或盒和/或处理器或计算机适于从其读取的任何其他介质。
如图1所示，存储器160包括可用于支持计算机辅助装置110的自主、半自主和/或远程操作控制的控制应用170。控制应用170可包括一个或多个应用编程接口(api)，应用编程接口用于从计算机辅助装置110、铰接臂120和/或器械130接收位置、运动、力、扭矩和/或其他传感器信息，与关于其他装置的其他控制单元交换位置、运动、力、扭矩和/或防撞信息，并且/或者规划和/或辅助计算机辅助装置110、铰接臂120和/或器械130的运动的规划。在一些示例中，控制应用170进一步支持在外科手术程序期间器械130的自主、半自主和/或远程操作控制。并且尽管控制应用170被描绘为软件应用，但是控制应用170可任选地使用硬件、软件和/或硬件和软件的组合来实施。
在一些实施例中，可在手术室和/或介入套间中发现计算机辅助系统100。并且尽管计算机辅助系统100仅包括具有两个铰接臂120和对应器械130的一个计算机辅助装置110，但普通技术人员将理解，计算机辅助系统100可包括具有与计算机辅助装置110的设计类似和/或不同的铰接臂和/或器械的任何数量的计算机辅助装置。在一些示例中，计算机辅助装置中的每个可包括更少或更多的铰接臂和/或器械。
图2是示出根据一些实施例的微创外科手术器械200的简化图。在一些实施例中，外科手术器械200可与图1的器械130中的任一个一致。如图2中所描绘和本文所用的方向“近侧”和“远侧”有助于描述外科手术器械200的部件的相对取向和位置。远侧通常是指进一步从固持器械200的用户或机器、用于固持器械200的计算机辅助装置诸如计算机辅助装置110的基部和/或在外科手术器械200的预期操作使用中最靠近外科手术工作位点沿运动链进一步向前的方向上的元件。近侧通常是指沿着运动链朝着计算机辅助装置的基部、固持器械200的用户或机器和/或用于固持器械200的计算机辅助装置的铰接臂中的一个更靠近的方向上的元件。
如图2所示，外科手术器械200包括长轴210，长轴210将位于轴210的远端处的端部执行器220联接到外科手术器械200安装到轴210的近端处的铰接臂和/或计算机辅助装置处。根据外科手术器械200正在被使用的特定程序，轴210可插入穿过患者的开口(例如，体壁切口、自然孔口和/或类似特征)，以便将端部执行器220置于接近位于患者解剖结构内的远程外科手术位置。如图2进一步所示，端部执行器220通常与双夹爪抓握器式端部执行器一致，其在一些实施例中可进一步包括切割和/或钉合机构，如下文关于图3a至图3d进一步详细描述的。然而，普通技术人员将理解，具有不同端部执行器220(诸如具有除钉之外的紧固件的端部执行器)的不同外科手术器械200是可能的，并且可与本文别处所述的外科手术器械200的实施例一致。
外科手术器械，诸如具有端部执行器220的外科手术器械200通常在其操作期间使用多个自由度(dof)。根据外科手术器械200和其安装到的铰接臂和/或计算机辅助装置的配置，可用来定位、定向和/或操作端部执行器220的各种dof是可能的。在一些示例中，轴210可在向远侧方向上插入和/或在向近侧方向上缩回，以提供可用于控制端部执行器220被放置在患者的解剖结构内多深的插入dof。在一些示例中，轴210能够围绕其纵向轴线旋转以提供可用于旋转端部执行器220的滚动dof。在一些示例中，端部执行器220的位置和/或取向中的附加的灵活性可由一个或多个接头和/或连杆(诸如位于接近轴210和外科手术器械200处的铰接臂120的接头和连杆)提供。在一些示例中，任选的铰接腕230可用于将端部执行器220联接到轴210的远端。在一些示例中，铰接腕230可任选地包括一个或多个旋转接头，诸如可分别提供一个或多个“滚动”、“俯仰”和“偏航”dof的一个或多个滚动、俯仰或偏航接头，这些接头可用于控制端部执行器220相对于轴210的纵向轴线的取向。在一些示例中，一个或多个旋转接头可包括俯仰和偏航接头；滚动、俯仰和偏航接头，滚动、俯仰和滚动接头；和/或类似物。在一些示例中，端部执行器220进一步包括用于控制端部执行器220的夹爪的打开和关闭的抓握dof，和/或用于控制钉合和切割机构的延伸、缩回和/或操作的激活dof，如下文进一步详细描述的。
外科手术器械200进一步包括位于轴210的近端处的驱动系统240。驱动系统240包括用于将力和/或扭矩引到外科手术器械200的一个或多个部件，其可用于操纵由外科手术器械200支持的各种dof。在一些示例中，驱动系统240可任选地包括基于从控制单元(诸如图1的控制单元140)接收的信号进行操作的一个或多个马达、螺线管、伺服机构、主动致动器、液压装置、气动装置和/或类似件。在一些示例中，信号可包括一个或多个电流、电压、脉冲宽度调制波形等。在一些示例中，驱动系统240可任选地包括一个或多个轴、齿轮、滑轮、杆、带等，其可联接到对应的马达、螺线管、伺服机构、主动致动器、液压装置、气动装置等(它们为外科手术器械200安装到其的铰接臂诸如铰接臂120中的任一个的一部分)。在一些示例中，所述一个或多个驱动输入，诸如轴、齿轮、滑轮、杆、带等，被用于从马达、螺线管、伺服机构、主动致动器、液压装置、气动装置等接收力和/或扭矩，并且施加那些力和/或扭矩以调节外科手术器械200的各种dof。在该论述中，根据适用情况，“力”和“扭矩”有时单独地用于指示线性力、旋转扭矩和/或该两者。
在一些实施例中，由驱动系统240生成和/或由驱动系统240接收的力和/或扭矩使用一个或多个驱动机构250从驱动系统240并沿着轴210传递到位于驱动系统240远侧的外科手术器械200的各种接头和/或元件。在一些示例中，所述一个或多个驱动机构250可任选地包括一个或多个齿轮、杠杆、滑轮、线缆、杆、带等。在一些示例中，轴210是中空的，并且驱动机构250沿着轴210的内部从驱动系统240转到端部执行器220和/或铰接腕230中的对应dof。在一些示例中，驱动机构250中的每个可任选地为以类鲍登线缆的配置设置在中空护套或腔内的线缆。在一些示例中，线缆和/或腔的内部可任选地涂覆有低摩擦涂层，诸如聚四氟乙烯(ptfe)等。在一些示例中，当线缆中的每个的近端被拉动和/或推动进入驱动系统240内部时，诸如通过缠绕和/或解开围绕绞盘或轴的线缆，则线缆的远端对应地移动并施加合适的力和/或扭矩以调节端部执行器220、铰接腕230和/或外科手术器械200的dof中的一个或多个。
图3a至图3d是根据一些实施例的端部执行器220的简化图。如图3a至图3d所示，外科手术器械200或端部执行器220的远端包括用于夹爪闭合、组织钉合以及组织切割的机构。并且尽管端部执行器220被示出和描述为具有一个固定的夹爪和一个可移动的夹爪，但是普通技术人员将理解，可修改外科手术器械200的远端以使用两个可移动夹爪。应该进一步理解，虽然以下描述是在同时夹持、钉合和切割组织的夹持、钉合和切割器械的情境下，但是如此描述的方面可适用于具有或不具有切割特征的器械、支持熔合而非钉合的器械等等。
图3a示出在致动之前，端部执行器220的剖面侧视图，使得所示的端部执行器220的夹爪处于打开位置。如所示，端部执行器包括通常固定的第一夹爪310。夹爪310被设计成接收可替换的钉仓320，钉仓320容纳多个钉330和多个钉推进器335。钉仓320被设计成可替换的，使得端部执行器220通过在钉330中的一个或多个被使用之后移除第一钉仓320并且用具有可用于进一步执行外科手术程序的一组新钉330的第二钉仓320替换第一钉仓320来重复使用。图3b示出了钉仓320的顶视图。如图3b所描绘的，钉仓包括六行钉槽340，在致动端部执行器220时，钉330可通过钉槽340被施加到夹持的组织。成行钉槽340在切割槽350的每侧上包括三行，这将在下面进一步详细描述。将钉330放置在切割槽350的两侧上，以允许将钉330施加到所期望的切割线的两侧，以便闭合切割线两侧上的组织。成行钉槽340也相对于彼此偏移以沿着切割线的两侧提供更完整的组织闭合。并且尽管所示的钉仓320具有六行偏移钉槽340，每行具有六个尺寸均匀的钉槽340，但本领域普通技术人员将理解，具有更少或更多钉的更少或更多行的钉槽、变化尺寸的钉槽，以及变化图案的钉槽是可能的。
如图3a进一步所示，端部执行器220进一步包括第二夹爪360，第二夹爪360可围绕其近端附近的枢转点(未示出)移动。在钉合器械的情境下，第二夹爪360可另选地被称为砧座360。在图3a所示的实施例中，砧座360包括转换边缘370，转换边缘370被配置成使得在端部执行器220的初始致动时，砧座360与夹爪310之间的间隙迅速减小，直到组织被夹持在砧座360与夹爪310之间。端部执行器220的致动通过往复元件380从端部执行器220的近端移动到端部执行器220的远端来完成。往复元件380联接到驱动机构250中的一个或多个的远端。
往复元件380包括滑橇382和凸缘384，其中切割刀片386联接在滑橇382和凸缘384之间。往复元件380具有如图3d所示的端部执行器220的剖面端视图所示的大体工字梁式横截面形状。当致动端部执行器220用于钉合时，随着往复元件380被驱动机构250推动，滑橇382沿着夹爪310和钉仓320内推进。滑橇382包括楔形的前或远端，使得当前端遇到钉推进器335中的每个时，前端推动钉推进器335抵靠对应的钉330。该动作引起钉330中的每个穿过钉槽340中的相应的一个发射。尽管所示的滑橇382在其前缘处具有单个楔形件，但是滑橇382可任选地包括在钉仓320中用于钉330的行中的每个和钉推进器335的单独/分离的楔形件。另外，分离的楔形件中的每个可任选地在滑橇382移动的方向上相对于彼此交错。在一些实施例中，钉推进器335是任选的，并且滑橇382的前缘直接推压钉330。当滑橇382沿着夹爪310和钉仓320内被推进时，凸缘384沿着砧座360内被推进。当凸缘384的前远端遇到转换边缘370时，凸缘384引起砧座360与夹爪310之间的间隙的初始快速闭合。切割刀片386位于滑橇382和凸缘384的远端的稍近处，使得任何所夹持的组织的切割跟随钉330沿着切割线的两侧的发射。当致动往复元件380时，切割刀片386沿着切割槽350以及位于砧座360中的对应切割槽355行进。
图3c和图3d分别示出了端部执行器220完全致动之后的端部执行器220的剖视面侧视图和剖面端视图。如所示，往复元件380与滑橇382、凸缘384和切割刀片386一起位于端部执行器220的远端处。当滑橇382的前缘遇到钉推进器335中的每个时，该前缘推动钉推进器335，这继而推动钉330向上穿过相应的钉槽340，在该处钉330穿过任何夹持的组织被压入砧座360的面中，在该处钉330被弯曲成如图3c所示的最终形状。砧座360与夹爪310之间的间隙由砧座360内的凸缘384的存在来维持。以这种方式，往复元件380、滑橇382、凸缘384和切割刀片386是端部执行器220的响应于由致动器提供的所施加的力或扭矩而移动从而控制往复元件380的移动的所有部件。
端部执行器220的操作在其致动时受到若干实际考虑影响。首先，在需要以极小的力或扭矩施加到用于推进往复元件380的驱动机构250的情况下，往复元件380可以以高水平的速度向远侧移动。然而，当凸缘384开始遇到前缘370并且砧座360与夹爪310之间的间隙开始快速闭合时，夹持在砧座360与夹爪310之间的任何组织开始阻止往复元件380的进一步移动。为了补偿这种情况，驱动系统240向驱动机构250施加附加的力和/或扭矩，以维持往复元件380的速度。发生力和/或扭矩的监测以确保对所施加的力和/或扭矩维持合理的上限，以避免夹爪310和/或砧座360的不可接受的挠曲和/或张开；对端部执行器220、驱动系统240和/或驱动机构250的损伤；和/或对夹持组织的损伤。第二，当组织夹持在砧座360与夹爪310之间时，当由于夹持的压力因此流体被推出组织时，组织通常开始干燥。只要适当地控制往复元件380的速度，通常就可在顺应组织的合理限制内管理使往复元件380继续前进的力和/或扭矩的量。第三，通常需要附加的力和/或扭矩，使得滑撬382可推动钉推进器335中的每个抵靠钉330，使得钉330被推动穿过所夹持的组织和/或切割刀片386可切割所夹持的组织，同时维持所期望的往复元件380的速度。该附加的力和/或扭矩可随着被钉合的组织的特性改变、先前施加的钉合线交叉等而显著变化。
为了实现端部执行器220的平滑操作，通常期望贯穿与组织的初始接触、钉330的发射以及夹持和钉合的组织的切割以恒定的速度致动往复元件380。在一些实施例中，这在监测和/或限制所施加的力和/或扭矩的情况下发生，以便减小和/或避免夹爪310和/或砧座305的不可接受的挠曲和/或张开；对端部执行器220、驱动系统240和/或驱动机构250的损伤；和/或对所夹持的组织的损伤。一种方法是使用经受驱动系统240上的最大力和/或扭矩限制的恒定速度设定点来操作端部执行器220。可选择恒定速度设定点以提供操作速度与遇到力和/或扭矩限制的风险之间的平衡。在一些示例中，恒定速度设定点可任选地可调节，诸如由操作员基于正被夹持、钉合和夹持的组织类型可调节。在一些实施例中和/或在某些操作条件下，特定的速度设定点和/或速度设定点的范围可导致端部执行器220的操作不甚理想，或者由于恒定速度设定点太低，由于不断遇到力和/或扭矩限制而导致的粗糙操作(该不断遇到致使往复元件380以可能不稳定的模式减速和加速)，等等。
使用基于由驱动系统240和驱动机构250施加的力和/或扭矩而适配的往复元件380的速度分布，可以改进端部执行器220的性能并实现更平滑的操作。例如，当力和/或扭矩开始增大时，往复元件380的速度以受控的方式减小，并且当力和/或扭矩开始减小时，往复元件380的速度以受控的方式增大。以这种方式，与依靠单个力和/或扭矩限制以间接减慢往复元件380的速度相比，获得了端部执行器220的更平滑的操作。例如，当力和/或扭矩阈值低于最大力和/或扭矩限制时减速可导致随着往复运动元件380在最大力和/或扭矩限制下停顿，在更少的起动和停止的情况下操作。
根据一些实施例，可使用其他技术来调节速度。例如，当力和/或扭矩通过阈值量时，可设定往复元件380的速度为往复元件380的当前检测速度和/或稍微低于当前检测速度的速度设定点。
返回参考图3a，其还示出箭头390，箭头390指示在示例钉合过程的致动期间往复元件380的行进方向。一组虚线392、394、396、398指示在钉合操作期间滑撬382的远侧尖端到达的特定位置。当滑撬382的远侧尖端位于由虚线392和394指示的位置之间时，钉合器处于“抓握”状态(也称为“抓握阶段”)，其中第一夹爪310和第二夹爪360接近大致平行姿势，并可轻微地抓握患者组织。当滑撬382的远侧尖端到达由虚线394指示的位置时，钉合器从夹持状态转换到“夹持尚未发射”状态(也称为“夹持尚未发射阶段”)，其中保持第一夹爪310和第二夹爪360足够接近，以便在患者组织上施加实质的夹持力。该夹持尚未发射状态可提供患者组织的一些预钉合压缩，并帮助使组织变平以增强成功钉合操作的可能性。
当滑撬382的远侧尖端到达由虚线396指示的位置时，钉合器已从夹持尚未发射状态转换到“发射”状态(也称为“发射阶段”)，其中滑撬382推动各个钉推进器335抵靠对应的钉330并发射这些钉330通过钉槽340。当滑撬382的远侧尖端已到达其由虚线398指示的位置处的目标时，钉合过程结束。该发射状态也可被称为与夹持尚未发射状态分开的“夹持”状态。
根据一些实施例，可在发射状态、夹持尚未发射状态、抓握状态和/或这些状态中的任何两个或三个的组合期间监测所施加的力或扭矩。在一些示例中，可监测所施加的力或扭矩，并在发射状态中执行过程，诸如本公开中所论述的那些过程。在一些示例中，可在发射状态中和夹持尚未发射状态的全部或部分中监测施加的力或扭矩并执行过程，诸如本公开中论述的那些过程。在一些示例中，不同的力或扭矩限制阈值和/或使用其他参数可用于发射和夹持尚未发射状态。
根据一些实施例，可在钉合操作期间向外科医生和/或其他医务人员提供反馈。在一些示例中，计算机辅助系统(例如，计算机辅助系统100)中的控制单元可估计在夹持尚未发射状态中成功钉合过程的可能性，并通过任何适当的方式(包括通过视觉显示、听觉反馈等)向用户提供此估计。在一些示例中，可提供该反馈，同时钉合过程可容易地反转，使得没有钉被消耗并可在程序期间在别处使用。在一些实施例中，计算机辅助系统将禁止发射状态的起动，直到测定成功钉合的可能性充分高。
在一些实施例中，外科手术器械200和/或相关联的计算机辅助系统(例如，计算机辅助系统100)被配置有用户界面，该用户界面使这三个状态对操作员是独特的/差别明显的。例如，一些实施例通过旋钮、按钮、开关、踏板和其他输入装置的不同组合来提供用于改变状态的不同控件。在一些示例中，对于远程操作计算机辅助系统，该计算机辅助系统可被配置成执行以下：(1)命令进入抓握状态，诸如通过响应于感测到与主动钉合器器械相关联的主操纵器输入装置上的夹捏输入，命令滑撬382以抓握速度移动到对应于虚线392的位置，(2)命令进入夹持尚未发射状态，诸如通过响应于下压第一踏板，命令滑撬382以夹持尚未发射的速度移动到对应于虚线394的位置，(3)命令进入发射状态并继续进入发射状态，诸如通过命令滑撬382以发射速度移动到经过虚线396的位置，到达端部执行器220的远端处的虚线398。一些实施例还可被配置有超时，使得夹捏运动、第一踏板的下压和/或第二踏板的下压引起在相关联的预定时间段之后，用于相关联状态的命令已经过夹捏运动、第一踏板的下压和/或第二踏板的下压。在一些实施例中，外科手术器械200或相关联的计算机辅助系统(例如，计算机辅助系统100)被配置有用户界面，该用户界面从用户控制的角度组合抓握和夹持尚未发射状态或“夹持尚未发射”和发射状态。在一些实施例中，为操作员提供单个开关或踏板，以指示进入抓握状态和转换到夹持尚未发射状态。在一些实施例中，为操作员提供单个开关或踏板以指示进入夹持尚未发射状态和转换到发射状态。
图4是根据一些实施例的用于操作端部执行器的状态机400的简化图。状态机400的状态410至490中的一个或多个可至少部分地以存储在非暂态有形机器可读介质上的可执行代码的形式实施。当由一个或多个处理器(例如，控制单元140中的处理器150)运行时，该可执行代码可致使一个或多个处理器实施状态410至490中的一个或多个。在一些实施例中，状态机400可由应用，诸如控制应用170实施。在一些实施例中，状态机400可用于基于由致动器施加的扭矩来约束和/或限制致动器的速度设定点，诸如往复元件380的致动器控制移动。在一些实施例中，当正在操作状态机400时，监测致动器的扭矩。在一些实施例中，状态410至490之间的状态转换可在发生指示的状态转换时发生，或者任选地可基于实施状态机400的控制循环的执行以周期性间隔发生。
状态机400开始于起动状态410。在操作员，诸如外科医生的经由一个或多个控件、输入等的激活的方向和/或命令时，端部执行器的操作转换成预夹持状态420。在预夹持状态420中，诸如致动器推进往复元件380的致动器的速度设定点设定为初始速度v0。在一些示例中，速度v0可任选地与致动器的最大允许速度一致。在一些实施例中，端部执行器的操作保持在预夹持状态420中，直到致动器已移动最小距离或到达初始位置(例如，对应于虚线394的位置)。在一些示例中，最小距离可对应于组织的初始夹持发生的位置，诸如稍微在凸缘384的远端遇到转换边缘370并且砧座360与夹爪310之间的间隙开始闭合之前和/或之后。在一些实施例中，组织的这种初始夹持与结合图3a所论述的“抓握”状态和/或恰好在抓握状态之前可应用的抓握前状态相关联。在一些实施例中，组织的这种初始夹持与结合图3a所论述的抓握和夹持尚未发射状态的部分或全部相关联。当致动器的扭矩在到达最小距离之前超过最大扭矩τmax时，状态机400转换到失败状态490。状态机400可在视觉上、听觉上或经由一些其他反馈方法向人类操作员指示失败状态490。当致动器的扭矩不超过最大扭矩时，状态机400转换到初始夹持状态430。
在初始夹持状态430中，致动器的速度设定点设定为初始夹持速度v1。致动器的控制然后以速度v1继续，直到到达目标位置，诸如当往复元件380已被推进至端部执行器220的远端或达到扭矩阈值τ1时。扭矩τ1低于最大扭矩τmax。在一些示例中，速度v1可任选地为与初始速度v0相同的速度。状态机400可在视觉上、听觉上和/或经由一些其他反馈方法向人类操作员指示成功状态480。当到达目标位置时，状态机400转换到成功状态480。当在到达目标位置之前致动器的扭矩超过扭矩τ1时，状态机400转换到第一慢夹持状态440。
在第一慢夹持状态440中，致动器的速度设定点设定为低于速度v1的速度v2。致动器的控制然后以速度v2继续。当在第一慢夹持状态440中时，进一步监测致动器的扭矩以查看其是增大还是减小。当致动器的扭矩减小到低于扭矩τ1的扭矩τ2时(诸如比τ1低5％至20％和/或比τ1低1n-m至3n-m范围)，状态机400转换回初始夹持状态430，其中致动器的速度设定点增大回速度v1。扭矩τ2低于扭矩τ1的量可设定为在致动器的速度控制中引入滞后，以避免致动器的速度设定点的过度抖动。当致动器的扭矩增加到扭矩τ3时，状态机400转换到第二慢夹持状态450。扭矩τ3低于最大扭矩τmax，但通常高于扭矩τ1，使得增加的扭矩继续引起致动器的较低速度设定点。当到达目标位置时，状态机400转换到成功状态480。
在第二慢夹持状态450中，致动器的速度设定点设定为低于速度v2的速度v3。致动器的控制然后以速度v3继续。当在第二慢夹持状态450中时，进一步监测致动器的扭矩以查看其是增大还是减小。当致动器的扭矩减小到低于扭矩τ3的扭矩τ4时，状态机400转换回增大致动器的速度的第一慢夹持状态440。扭矩τ4低于扭矩τ3的量可设定为在致动器的速度控制中引入滞后，以避免致动器的速度设定点的过度抖动。当致动器的扭矩增大到扭矩τ5时，状态机400转换到等待状态460。扭矩τ5可任选地与最大扭矩τmax相同或比其更低，但通常高于扭矩τ3，使得增大的扭矩继续引起致动器的较低速度设定点。当到达目标位置时，状态机400转换到成功状态480。
在等待状态460中，状态机400将操作暂停预定时间段(也称为“暂停时间段”)。为了将操作暂停在等待状态460中，状态机400可通过将致动器的速度设定点设定为零以停止致动器的移动。在一些示例中，将致动器的速度设定点设定为零允许其中所夹持的组织可进一步干燥的附加时间。在一些示例中，状态机400保持在等待状态预定时间段，以提供来自钉合器致动的暂时暂停。在一些示例中，可任选地使用硬件和/或软件定时器实施预定时间段。在预定时间段超时之后，状态机400自动转换到尝试状态470。
在尝试状态470中，试图进行移动致动器。每次试图尝试时，尝试计数器增加。在一些示例中，尝试可任选地包括将致动器的速度设定点设定回速度v3或另一速度值。当致动器的移动为可能的并且致动器的扭矩保持在低于扭矩τ5的扭矩τ6以下时，尝试计数器重置为零并且状态机400转换回第二慢夹持状态450，其中速度致动器的设定点增回到速度v3。扭矩τ6低于扭矩τ5的量可设定为在致动器的速度控制中引入滞后，以避免致动器的速度设定点的过度抖动。当致动器的扭矩保持高于扭矩τ6时，在尝试状态460期间，状态机400返回到等待状态460以等待附加的时间量。状态机400可被配置成使得仅在经过尝试时间段、已实现最小尝试距离和/或两者之后才可转换到等待状态460。当尝试计数器超过最大尝试数量时，状态机400转换到失败状态490。
在成功状态480中，检测到成功的钉合和切割，并且任选地反转致动器的控制，使得端部执行器的夹爪打开且所夹持的组织对应释放。在图3a至图3d的示例中，反转致动器包括在向近侧方向上拉动往复元件380，使得滑撬382从夹爪310和钉仓320中拉出，凸缘384从砧座360中拉出从而允许砧座360枢转打开，并且切割刀片386拉回到安全位置，诸如停放位置。在一些示例中，可任选地使用音频和/或视觉警报向操作员报告钉合和切割操作的成功。
在失败状态490中，检测到不能够完成钉合和切割操作，因为致动器不能够到达目标位置。在图3a至图3d的示例中，这发生在往复元件380不能够被推进到夹爪310和砧座360的远端时。当在失败状态490中时，向操作员报告音频和/或视觉警报，指示钉合和切割操作的失败。在一些示例中，致动器的反转可任选地尝试，或者由状态机自动地或者在操作员的明确命令下尝试。
如上所述并在此进一步强调，图4仅是不应该不当地限制权利要求范围的示例。本领域的普通技术人员将认识到许多变化、替换和修改。在一些实施例中，除扭矩之外，可另选地监测端部执行器和致动器的特性，并且引起上述状态转换。在一些示例中，可监测由致动器施加的力而不是扭矩。在一些实施例中，初始夹持状态430和预夹持状态420可任选地组合成单个状态。在一些实施例中，可移除第二慢夹持状态450，使得当致动器的扭矩高于扭矩τ3时，状态机400从第一慢夹持状态400转换到等待状态460。在一些实施例中，移除第一慢夹持状态440和第二慢夹持状态450，使得当致动器的扭矩高于扭矩τ1时，过程从初始夹持状态430转换到等待状态460。在一些实施例中，可任选地在第二慢夹持状态450和等待状态460之间添加附加的慢夹持状态，这取决于在用于端部执行器的速度-扭矩分布中期望多少步。
在一些实施例中，可任选地使用一种或多种技术来降低在扭矩阈值的施加中暂时瞬变的影响。在一些示例中，当施加的扭矩保持高于或低于对应的扭矩阈值预定的时间段时，状态机400的状态转换发生。在一些示例中，对于减小速度设定点的扭矩阈值和增大速度设定点的扭矩阈值，预定时间段可任选地不同。在一些示例中，当施加的扭矩的平均值高于或低于对应的扭矩阈值时，状态机400的状态转换发生。在一些示例中，使用指数平滑来计算平均值。在一些示例中，施加的扭矩被低通滤波。
图5是根据一些实施例的用于图3的端部执行器的速度-扭矩分布500的简化图。如图5所示，速度-扭矩分布500包括基于监测的扭矩而变化的多个速度设定。在一些示例中，速度-扭矩分布500与由状态机400实施的速度设定点一致。在速度-扭矩分布500中，致动器(诸如用于端部执行器220的致动器)的速度设定点被设定为速度v1直到由致动器施加的扭矩超过扭矩τ1。一旦超过扭矩τ1，速度设定点就减小到速度v2。然后以速度v2控制致动器的速度，直到由致动器施加的扭矩超过扭矩τ3。一旦超过扭矩τ3，速度设定点就减小到速度v3。然后以速度v3控制致动器的速度直到由致动器施加的扭矩超过扭矩τ5。一旦超过扭矩τ5，速度设定点就减小为零。使用滞后进一步实施速度-扭矩分布500，使得致动器的速度设定点不增回到速度v3、v2和v1，直到致动器的扭矩分别下降到低于扭矩τ6、τ4和τ2。其中扭矩τ6、τ4和τ2分别被设定为低于扭矩τ5、τ3和τ1。
如上所述并在此进一步强调，图5仅是不应该不当地限制权利要求范围的示例。本领域的普通技术人员将认识到许多变化、替换和修改。在一些实施例中，在速度分布中可使用除扭矩之外的端部执行器和致动器的特性。在一些示例中，可使用由致动器施加的力来代替扭矩。在一些实施例中，在速度-扭矩分布中可任选地使用少于和/或多于三个的步骤。在一些实施例中，通过将τ2设定为等于τ1，将τ4设定为等于τ3并且将τ6设定为等于τ5，可任选地实施速度-扭矩分布500而没有滞后。在一些实施例中，可任选地使用具有或不具有滞后的平滑速度-扭矩分布来代替图5的步骤分布。在一些示例中，速度-扭矩分布可任选地为线性的，包括一系列s形平滑步骤，和/或其他单调分布，其中速度设定点根据扭矩计算。在一些实施例中，用于确定速度设定点的扭矩可任选地为平均扭矩、低通滤波扭矩等。
图6是根据一些实施例的用于执行钉合和切割操作的方法600的简化图。方法600的过程605至650中的一个或多个可至少部分地以存储在非暂态有形机器可读介质上的可执行代码的形式实施。当由一个或多个处理器(例如，控制单元140中的处理器150)运行时，该可执行代码可致使一个或多个处理器执行过程605至650中的一个或多个。在一些实施例中，方法600可由应用，诸如控制应用170执行。在一些实施例中，方法600可用于基于由致动器施加的扭矩来限制用于致动往复元件，诸如往复元件380的致动器的速度。在一些实施例中，方法600的钉合和切割操作可根据状态机400和/或速度-扭矩分布500执行。在一些实施例中，过程615、620和630的测试可同时发生和/或以任何顺序发生。
在过程605，致动端部执行器(也称为“发射”)。端部执行器，诸如端部执行器220通过致使致动器，诸如驱动系统240中的致动器施加用于控制端部执行器的至少一个dof的扭矩来发射。在一些示例中，通过向致动器发送一个或多个信号，诸如电流、电压、脉冲宽度调制信号等来控制致动器。端部执行器发射的实际效果取决于端部执行器的设计、使用以及目的。在一些示例中，端部执行器的发射通过设定致动器的速度设定点，诸如在预夹持状态420期间将速度设定点设定为速度v0开始。使用图2和图3a至图3d的示例，致动器向驱动机构250施加力，这致使往复元件380朝向端部执行器220的远端移动。这继而致使砧座360与夹爪310之间的间隙减小，使得组织被夹持，钉330通过作用在钉推进器335上的滑撬382被迫使穿过所夹持的组织，并且切割刀片386切割所夹持的组织。继续端部执行器的发射，直到确定发射的成功或失败和/或发射被操作员中断。
在过程610，监测施加的扭矩。使用一个或多个传感器和/或控制算法，在发射端部执行器时监测由致动器施加的扭矩。例如，当致动器是马达时，可监测施加到马达的电流并用于确定由马达施加的扭矩。
在过程615，确定端部执行器是否处于目标位置。使用一个或多个传感器，监测端部执行器上的致动器的位置和/或可检测位置的位置。在一些示例中，传感器可测量致动器的驱动轴的旋转角度。在一些示例中，一个或多个传感器可包括轴编码器、霍尔效应传感器等。在图3a至图3d的示例中，目标位置对应于往复元件380到端部执行器220的远端的移动，使得所有钉330已发射穿过所夹持的组织并且切割刀片386已切割穿过所夹持的组织。当到达目标位置时，端部执行器的操作被认为是成功的并且速度设定点设定为零。在一些示例中，还经由音频和/或视觉警报通知系统的操作员。在一些示例中，成功与成功状态480一致。当尚未到达目标位置时，将监测的扭矩与以过程620开始的一个或多个扭矩阈值进行比较。
在过程620，确定施加的扭矩是否高于第一扭矩阈值。将在程序610期间监测到的施加的扭矩与第一扭矩阈值进行比较，以确定致动器是否向端部执行器施加比所期望更多的扭矩。在一些示例中，第一扭矩阈值任选地根据当前速度设定点变化。在图4和图5的示例中，第一扭矩阈值对应于扭矩τ1、τ3和/或τ5中的一个或多个。当施加的扭矩高于第一扭矩阈值时，使用过程625减小速度设定点。当施加的扭矩不高于第一阈值时，使用过程630将扭矩与第二扭矩阈值进行比较。
在过程625，减小速度设定点。当施加的扭矩高于第一阈值时，减小致动器的速度设定点以允许所夹持的组织进一步干燥的附加时间，减慢一个或多个钉的发射等。在一些示例中，速度设定点可根据速度-扭矩分布等减小固定量、百分比量。在图4和图5的示例中，速度设定点减小到v2、v3或零，这取决于在过程620期间使用的先前速度设定点和/或第一扭矩阈值。在一些示例中，速度设定点的减小与从初始夹持状态430到第一慢夹持状态440、从第一慢夹持状态440到第二慢夹持状态450，和/或从第二慢夹持状态450到等待状态460的状态转换一致。在减小速度设定点之后，使用过程640对其进行测试以确定其是否减小到零。
在过程630，确定施加的扭矩是否低于第二阈值。将在过程610期间监测到的施加的扭矩与第二扭矩阈值进行比较以确定致动器是否可加速。在一些示例中，第二扭矩阈值设定为低于第一扭矩阈值，以便在速度设定点中提供滞后。在一些示例中，第二扭矩阈值任选地根据当前速度设定点而变化。在图4和图5的示例中，第二扭矩阈值对应于扭矩τ2、τ4和/或τ6中的一个或多个。当施加的扭矩低于第二扭矩阈值时，使用过程635增大速度设定点。当施加的扭矩不低于第二阈值时，使用过程610再次监测扭矩。
在过程635，增大速度设定点。当施加的扭矩低于第二阈值时，增大致动器的速度设定点以允许端部执行器的更快操作。在一些示例中，速度设定点可根据速度-扭矩分布等增大固定量(例如，0.1mm/s至2mm/s)、百分比量(例如，5％至25％)等。在一些示例中，当速度处于最大设定点时，速度设定点在过程635期间不进一步增大。在图4和图5的示例中，根据在过程630期间使用的先前速度设定点和/或第二扭矩阈值，速度设定点增大到v1、v2或v3。在一些示例中，速度设定点的增大与从尝试状态470到第二慢夹持状态450、从第二慢夹持状态450到第一慢夹持状态440，和/或从第一慢夹持状态到初始夹持状态430的转换一致。在增大速度设定点之后，使用过程610再次监测扭矩。
在过程640，确定速度设定点是否为零。当速度设定点达到零时，使用过程645引入延迟。当速度设定点尚未处于零时，使用过程610再次监视扭矩。
在过程645，等待(也称为“暂停”)发生。当速度设定点达到零时，延迟端部执行器的发射预定时间段(例如，1秒至10秒)。在一些示例中，使用硬件和/或软件定时器跟踪预定时间段。在图4的示例中，过程645对应于等待状态460。在延迟超时之后，使用过程650测试端部执行器的操作。
在过程650，确定端部执行器的操作是否可继续。速度设定点设定为非零值，诸如在执行上次过程625之前的速度设定点值，并且监测由致动器施加的扭矩。在图4的示例中，过程650对应于尝试状态470。当由致动器施加的扭矩继续高于最大扭矩阈值，诸如执行上次过程620使用的第一扭矩阈值时，认为端部执行器的发射失败，并且速度设定点设定为零。在一些示例中，可任选地反转端部执行器的发射和/或任选地向操作员提供一个或多个音频和/或视觉警报。当以非零速度设定点发生移动而未检测到过大的施加扭矩时，保持速度设定点，并且扭矩的监测以过程610继续。
如上所述并在此进一步强调，图6仅是不应该不当地限制权利要求范围的示例。本领域的普通技术人员将认识到许多变化、替换和修改。在一些实施例中，可在过程610期间监测除扭矩之外的端部执行器和致动器的特性，并在过程620和630期间进行测试。在一些实施例中，等待或过程645和/或过程650的测试可在断定失败之前重复一次、两次或更多次。以这种方式，方法600可多次暂停致动器，并在已发生预定数量的致动器暂停之后指示失败。在一些示例中，可使用硬件或软件计数器跟踪重复的数量。
在一些实施例中，可任选地使用一个或多个技术来降低扭矩阈值的应用中暂时瞬变的影响。在一些示例中，分别将施加的扭矩与过程620中的第一扭矩阈值和过程630中的第二扭矩阈值进行比较，以确定施加的扭矩是否保持高于或低于第一扭矩阈值和第二扭矩阈值预定时间段。在一些示例中，对于第一扭矩阈值和第二扭矩阈值，预定时间段可任选地不同。在一些示例中，过程610中的施加扭矩的监测包括对施加的扭矩求平均。在一些示例中，求平均包括使用指数平滑。在一些示例中，过程610中的施加扭矩的监测包括对施加的扭矩低通滤波。这些变化也可施加到本公开描述的其他方法和状态。
图7示出根据一些实施例的提供关于钉合操作的视觉反馈的示例性图形用户界面(gui)700的一部分。gui700可示出在计算机辅助系统(例如，计算机辅助系统100)的电子显示器或与计算机辅助系统通信的显示器上。在一些实施例中，控制单元(例如，控制单元140)包括与控制单元的处理器通信地联接的显示控制器。显示控制器被配置成操作电子显示器，并且处理器被配置成向显示控制器提供指示施加的力或扭矩和/或发射进度或位置的图像。这致使显示控制器使用电子显示器提供指示施加的力或扭矩和/或第一进度或位置的视觉反馈。在一些实施例中，显示控制器在控制单元140外部并且与控制单元140通信地联接，使得其仍然可接收来自控制单元140的用于显示在电子显示器上的图像。
示出在患者组织710的一部分上执行钉合操作的中间中的医疗钉合器器械720，诸如用于施加60mm钉的钉合器。gui700包括随着钉合操作进行而更新的发射状态区域730。发射状态区域730使用发射分布740指示钉发射机构(例如，往复元件380和/或滑撬382)的相对位置，发射分布740报告当钉合机构从最右侧或近侧位置(“0”)移动到最左侧或远侧位置(“60”)时，施加到钉合机构的力和/或扭矩。发射分布740进一步包括指示力或扭矩阈值的阈值线750，阈值线750指示何时可能发生不适当的钉合形成的施加的力或扭矩阈值。在一些示例中，可使用示出钉合畸形的可能性的颜色和/或加亮来渲染发射分布740。在一些示例中，低于阈值线750的发射分布740的区域可渲染成绿色从而指示钉合畸形的可能性为低或非常低，恰好高于阈值线750的发射分布的区域可使用从最接近阈值线750的黄色到远高于阈值线750的红色的颜色梯度渲染，如此渲染发射分布740。
发射状态区域730进一步指示器械的类型(“钉合器60”)、可用于发射钉合器器械的控制(与“r发射”相关联的控制)和钉合操作状态(“发射...”)。在一些示例中，发射状态区域730可进一步包括文本反馈760，文本反馈760以文本形式指示成功钉合的估计可能性(例如，“可能的不适当的钉合形成”)。这种类型的反馈可由钉合器器械的操作者使用，以更好地控制钉合器操作，诸如，在决定是否进行通过各种钉合器状态，诸如结合图3a所论述的抓握、夹持尚未发射和发射状态。
图8是根据一些实施例的用于执行钉合操作的方法800的简化图。方法800的过程810至870中的一个或多个可至少部分地以存储在非暂态有形机器可读介质上的可执行代码的形式实施。当由一个或多个处理器(例如，控制单元140中的处理器150)运行时，该可执行代码可致使一个或多个处理器执行过程810至870中的一个或多个。在一些实施例中，方法800可由应用，诸如控制应用170执行。在一些实施例中，方法800可用于基于致动器的主动监测来控制用于致动往复元件，诸如钉合器的往复元件380的致动器。在一些实施例中，可同时执行方法800的过程中的一个或多个。在一些示例中，过程830的发射可在执行过程840至860时连续发生。
在过程810，抓握组织。在一些示例中，致动器前进以便使用端部执行器，诸如端部执行器220的夹爪向组织施加抓握力。在一些示例中，通过向致动器发送一个或多个信号，诸如电流、电压、脉冲宽度调制信号等控制致动器。在一些示例中，过程810可类似于用于结合图3a描述的抓握状态的过程，其中滑撬382在虚线392与394之间。
在过程820，夹持组织。类似于过程810，致动器进一步前进，以便使用端部执行器的夹爪向组织施加夹持力。在一些示例中，通过向致动器发送一个或多个信号，诸如、电流、电压、脉冲宽度调制信号控制致动器。在一些示例中，过程820可类似于用于结合图3a描述的夹持尚未发射状态的过程，其中滑撬382已到达虚线394。在一些示例中，从过程810到820的转换可进一步根据接收来自操作者的输入，诸如通过夹持控制的激活，其可使用按钮、开关、杠杆、踏板等实施。
在过程830，发射钉合器。类似于过程810和/或820，致动器进一步前进以便开始组织的钉合。在一些示例中，过程830可类似于用于结合图3a描述的发射状态的过程，其中滑撬382已前进到虚线396以及更远。在一些示例中，从过程820到830的转换可进一步根据接收来自操作者的输入，诸如通过发射控制的激活，其可使用按钮、开关、杠杆、踏板等实施。在一些示例中，发射控制可与夹持控制相同或不同。
在一些示例中，控制单元使用非零速度设定点以控制在过程830的钉发射期间致动器的移动。在一些示例中，控制单元进一步使用为钉合操作和/或钉合端部执行器设定的力或扭矩限制。在一些示例中，力或扭矩限制可对应于与阈值线750相关联的阈值，该阈值线750指示施加的力或扭矩上的上限，低于该上限，最可能发生适当的钉合形成。在一些示例中，速度设定点和/或力或扭矩限制可对应于速度分布500中描述的阈值中的任一个。在一些示例中，过程830可类似于过程605。
在过程840，确定致动器或钉合机构，诸如往复元件380和/或滑撬382是否处于目标位置。使用一个或多个传感器监测致动器的位置和/或钉合机构上的可检测位置的位置。在一些示例中，传感器可测量致动器的驱动轴的旋转角度。在一些示例中，一个或多个传感器可包括轴编码器、霍尔效应传感器等。在图3a至图3d的示例中，目标位置对应于往复元件380到端部执行器220的远端的移动，使得滑撬382到达虚线398且钉330中的全部发射穿过所夹持的组织并且切割刀片386切割穿过所夹持的组织。当到达目标位置时，认为钉合成功，并且速度设定点设定为零。在一些示例中，还经由音频和/或视觉警报通知系统的操作员。在一些示例中，成功与成功状态480一致。当尚未到达目标位置时，进一步监测钉合器的操作以确定是否可使用过程850继续进行钉合。
在过程850，确定是否可继续钉合。在一些示例中，控制单元确定由致动器施加的所施加力或扭矩是否满足继续条件。在一些示例中，继续条件可对应于等于或低于由过程830的发射所使用的力或扭矩限制的施加的力或扭矩。当满足继续条件时，则方法800返回到过程830，其中继续钉合器的发射。当不满足继续条件时，则方法800前进到过程860以确定是否已发生钉合失败。
在过程860，确定是否已发生钉合失败。在一些示例中，控制单元确定钉合操作是否满足一个或多个钉合失败条件。在一些示例中，当由致动器施加钉合器的最大力或扭矩时，钉合失败条件中的一个可对应于不能进一步使致动器前进。在一些示例中，不能进一步前进可对应于在预定的时间段小于预定阈值量的进一步的致动器前进。
在一些示例中，钉合失败条件中的一个可对应于在方法800的钉合期间钉合器暂停的总量测量。在一些示例中，总量测量可对应于在钉合操作期间超过最大暂停数量，诸如5或6的暂停数量的计数，最大暂停数量可基于钉合器的类型、正被钉合的组织类型、正在执行的程序类型等。在一些示例中，计数可通过每次在钉合操作中暂停发生而递增计数器来维持。在一些示例中，总量测量可对应于在钉合操作期间超过最大持续时间，诸如40秒的所有暂停的总持续时间，最大持续时间可基于钉合器的类型、正被钉合的组织类型、正被执行的程序类型等进行设定。在一些示例中，可通过在钉合中每个暂停的开始起动定时器并且在钉合操作中每个暂停的结束停止定时器来保持总持续时间。在一些示例中，总量测量可对应于超过最大暂停数量的暂停数量的计数和超过最大持续时间的所有暂停的总持续时间两者的组合。
当未满足钉合失败条件时，通过使用过程870调节钉合操作继续钉合。当满足一个或多个钉合失败条件时，认为钉合器的发射失败并且速度设定点被设定为零。在一些示例中，可任选地反转钉合器的发射和/或任选地向操作员提供一个或多个音频和/或视觉警报。
在过程870，对钉合操作进行调节。在一些示例中，控制单元调节钉合操作的一个或多个方面。在一些示例中，控制单元通过调节致动器的速度设定点(例如，通过降低速度设定点与速度分布500和/或过程625一致)调节钉合操作。一旦速度设定点降低，就使用过程830以降低的速度设定点发生钉合器的发射。在一些示例中，控制单元通过将速度设定点设定为零并致使钉合操作暂停预定时间段来调节钉合操作。在暂停之后，速度可返回到或设定为低于进入过程870之前用于发射的速度设定点。在一些示例中，每次过程870暂停钉合操作，可递增暂停计数器和/或可起动总持续时间定时器。在过程870调节钉合操作之后，钉合器的发射通过返回到过程830继续。
如上所论述的，并在此进一步强调，图8仅是不应该不当地限制权利要求范围的示例。本领域的普通技术人员将认识到许多变化、替换和修改。在一些实施例中，方法800可包括附加过程以响应于施加的力或扭矩低于第二阈值，增大致动器的速度设定点，其中第二阈值低于用于过程850的继续条件的阈值。在一些示例中，这些附加过程可与过程630和/或635一致。
图9是根据一些实施例的用于执行钉合操作的方法900的简化图。方法900的过程810至850和910至950中的一个或多个可至少部分地以存储在非暂态有形机器可读介质上的可执行代码的形式实施。当由一个或多个处理器(例如，控制单元140中的处理器150)运行时，该可执行代码可致使一个或多个处理器执行过程810至850和910至950中的一个或多个。在一些实施例中，方法900可由应用，诸如控制应用170执行。在一些实施例中，方法900可用于基于致动器的主动监测控制用于致动钉合器的往复元件，诸如往复元件380和/或滑撬382的致动器。在一些实施例中，方法900的过程中的一个或多个可同时执行。在一些示例中，830的发射可连续发生，同时执行过程840、850、910至930和/或950。
方法900的过程810至850与方法800的过程810至850基本上相同，除在过程850期间当不满足继续条件之外时，则方法900进行到过程910，以确定是否达到暂停限制。
在过程910，确定是否达到暂停限制。在一些示例中，暂停限制可对应于在方法900的钉合期间钉合器暂停的总量测量。在一些示例中，总量测量可对应于在钉合操作期间超过最大暂停数量，诸如5或6的暂停数量的计数(例如，如下面进一步论述的执行多次过程920)，总量测量可基于钉合器的类型、正被钉合的组织类型、正在执行的程序类型等设定。在一些示例中，可使用暂停计数器维持计数。
在一些示例中，总量测量可对应于在钉合操作期间超过最大持续时间，诸如40秒的所有暂停的总持续时间(例如，如下面进一步论述的在过程920中花费的时间量)，最大持续时间可基于钉合器类型、正被钉合的组织类型、正在执行的程序类型等设定。在一些示例中，可使用暂停定时器保持总持续时间。
在一些示例中，总量测量可对应于超过最大暂停数量的暂停数量的计数和超过最大持续时间的所有暂停的总持续时间两者的组合。当尚未达到暂停限制时，使用过程920暂停钉合。当达到暂停限制时，使用过程940进行确定关于是否应该发生钉合器的强迫发射。
在过程920，暂停钉合。在一些示例中，控制单元保存用于钉合器的当前速度设定点，并通过减小速度设定点和/或将速度设定点设定为零，并且致使用于致动往复元件诸如钉合器的往复元件380和/或滑撬382的致动器停止移动，来暂停钉合。在一些示例中，即使暂停致动器，致动器也可继续对所夹持的组织施加力，这可引起附加的组织干燥和/或压缩。这种附加的组织干燥和/或压缩可允许发生进一步的钉合，而钉合器的施加的力或扭矩不超过在过程850期间描述的力或扭矩限制。
在一些示例中，过程920的暂停可继续预定的持续时间。在一些示例中，可使用持续时间定时器实施预定持续时间，该持续时间定时器在进入过程920时起动，并致使过程920在持续时间定时器达到预定持续时间时退出。在一些示例中，当致动器的施加力或扭矩降低到低于过程850期间使用的力或扭矩限制的力或扭矩阈值以下时，过程920的暂停可另选地提前结束。在一些示例中，过程920的力或扭矩阈值可设定为低于过程850的力或扭矩限制的百分比(例如40％至80％)和/或预定偏移量(例如，100n至350n)。在一些示例中，施加的力或扭矩的减小可指示充分的组织干燥和/或压缩以继续钉合操作。
进一步监测过程920的暂停以支持过程910的暂停限制确定。在一些示例中，每次执行过程920，递增暂停计数器。在一些示例中，每次过程920开始暂停，起动暂停定时器继续跟踪所有暂停的总持续时间，并且暂停定时器在暂停结束时停止，或者由持续时间定时器到期和/或由于施加的力或扭矩下降到低于力或扭矩阈值而引起的暂停的提前终止来停止。在暂停结束之后，使用过程930开始后暂停(post-pause，暂停后)延缓期。
在过程930，开始后暂停延缓期。在后暂停延缓期间，通过将钉合器的速度设定点重置为过程920期间保存的速度设定点或另一速度设定点，恢复钉合器的发射。控制单元防止过程910使用过程920触发附加暂停，直到后暂停期期满之后。在一些示例中，使用例如定时器和/或直到钉合已成功地进行了预定距离(例如，0.5mm至3mm)，在预定时间段(例如0.5秒至1.5秒)强制实施后暂停延缓期。在一些示例中，后暂停延缓期可与尝试状态470一致和/或类似于尝试状态470。在后暂停延缓期结束之后，使用过程830的钉合器的发射继续使用过程830至850和910至930的循环。
当过程910检测到超过暂停限制时，过程940确定钉合器的强迫发射是否应该发生。在一些示例中，强迫发射对应于以这样的模式操作钉合器，其中允许施加的力或扭矩超过施加的力或扭矩的上限(例如，对应于阈值线750的力或扭矩)，在该上限之上不适当的钉合形成是可能的和/或可能发生。在一些示例中，在过程940期间，使用音频和/或视觉警报，诸如通过利用文本反馈760通知钉合器的操作员停止钉合器(例如，因为已达到暂停限制)。一旦操作员被通知停止，过程940就等待操作员使用强迫发射控制开始强迫发射。在一些示例中，可使用按钮、开关、杠杆、踏板等实施强迫发射控制。在一些示例中，强迫发射控制可与夹持控制不同。在一些示例中，在过程940时可暂停钉合器的发射，诸如通过保存当前速度设定点并将速度设定点设定为零。在一些示例中，当使用过程940开始钉合器的强迫发射时，过程840之后的成功通知确定可修改到达目标位置以指示不适当的钉合形成是可能的和/或有可能的。当未开始强迫发射时，终止钉合操作，并且使用音频和/或视觉警报(例如，利用文本反馈760)通知操作员已发生部分钉合并且一个或多个钉可能未被发射穿过组织。在一些示例中，钉合器的发射可在确定部分发射时任选地反转。当开始强迫发射时，使用过程950调节钉合操作。
在过程950，调节钉合操作以允许钉合器的强迫发射。在一些示例中，控制单元通过将用于钉合器的力或扭矩限制增加到不超过用于钉合器的最大力或扭矩限制的水平来调节钉合操作。在一些示例中，力或扭矩限制增加到用于钉合器的最大力或扭矩限制。在一些示例中，力或扭矩限制增加到先前力或扭矩限制与最大力或扭矩限制之间的值。在一些示例中，力或扭矩限制可增加最大力或扭矩的百分比(例如，10％至100％)和/或固定量(例如，150n至600n)。一旦增加力或扭矩限制，就重置速度设定点(例如，重置到过程940期间保存的速度设定点)。在一些示例中，可另选地和/或附加地调节钉合操作的一个或多个其他参数。在一些示例中，一个或多个其他参数可包括速度设定点、暂停限制(例如，暂停的最大数量或最大持续时间)等。在调节钉合操作之后，通过返回到过程830继续钉合器的发射。
如上所述并且在此进一步强调的，图9仅是不应该不当地限制权利要求范围的示例。本领域的普通技术人员将认识到许多变化、替换和修改。在一些实施例中，过程910和/或920可实施多个最大数量的暂停和/或多个最大持续时间。在一些示例中，多个最大数量的暂停和/或多个最大持续时间可包括“局部”和“全局”最大数量的暂停两者和/或“局部”和“全局”最大持续时间。在一些示例中，局部暂停数量和/或局部最大持续时间可施加到钉合器致动的相对较短的跨度，诸如对于60毫米钉合器的几毫米，使得当实现比较短跨度更长的钉合进度时，无论是否暂停，都会重置局部暂停数量和/或局部最大持续时间。在一些示例中，全局暂停数量和/或全局最大持续时间可施加到钉合器致动的更长跨度和/或整个跨度。在一些示例中，多个最大数量暂停和/或多个最大持续时间可包括用于各种长度的三、四或更多跨度的最大数量暂停和/或最大持续时间。在一些示例中，在过程910期间超过最大数量暂停中的任一个和/或最大持续时间中的任一个可致使方法900移动到过程940以确定钉合器的强迫发射是否应该发生。
在一些实施例中，使用过程940可限制确定强迫发射是否应该发生的次数。在一些示例中，可跳过过程940，并且当达到暂停限制并且用于钉合器的力或扭矩限制已设定为用于钉合器的最大力或扭矩限制时，可指示部分发射的通知。在一些示例中，过程940可执行高达预定次数的数量，诸如一次、两次、三次或更多次，以便限制强迫发射循环的数量和/或降低对钉合器的损伤和/或对被钉合的组织的不期望的伤害的可能性。
图10是示出根据一些实施例的执行钉合操作的方法的操作状态机1000的简化图。状态机1000的状态1001至1018中的一个或多个可至少部分地以存储在非暂态有形机器可读介质上的可执行代码的形式实施。当由一个或多个处理器(例如，控制单元140中的处理器150)运行时，该可执行代码可致使一个或多个处理器实施状态1001至1018中的一个或多个。在一些实施例中，状态机1000可由应用，诸如控制应用170实施。在一些实施例中，状态机1000可用于基于操作员输入和钉合操作的监测来控制致动器，诸如控制往复元件380和/或滑撬382的移动的致动器。
状态机1000以起动或抓握状态1001开始，其可对应于关于图3a所描述的抓握状态。在起动或抓握状态1001中，待经受钉合操作的组织已由钉合器的夹爪抓握，诸如端部执行器220的夹爪。当经由一个或多个控件、输入等的激活接收到来自操作员诸如外科医生的夹持命令时，钉合器的操作转换到夹持状态1011。
当在夹持状态1011中时，钉合器的致动器进一步前进以便夹持抓握的组织。在一些示例中，夹持状态1011的夹持与通过过程820对组织的夹持一致。当钉合器试图夹持组织时，操作员可通过使用一个或多个控件、输入等提供松开命令以停止夹持，在一些示例中，该控件、输入等可与提供用于进入夹持状态1011的夹持命令的一个或多个控件、输入等相同。当接收到松开时，状态机1000转换到松开状态1014，如下面进一步描述。在夹持状态1011中时，通过钉合器的夹持被监测以确定夹持操作是否已停止，诸如通过检测在预定时间段内缺乏致动器的充足的向前移动，和/或致动器的施加的力或扭矩超过力或扭矩限制。当检测到停止时，状态机1000转换到暂停状态1013，如下面进一步描述。当致动器的施加的力或扭矩保持低于力或扭矩限制并且到达夹持位置(例如，对应于图3a的虚线394的位置)时，状态机1000转换到夹持状态1002。
夹持状态1002对应于由钉合器的夹爪成功夹持的组织并且可以对应于关于图3a所描述的夹持尚未发射状态。当在夹持状态1002中接收到松开命令时(例如，通过切换和/或停用与在夹持状态1011中时用于松开命令的控件、输入等相同的一个或多个控件、输入等)，状态机1000转换到松开状态1014。当在夹持状态1002中接收到发射命令时，状态机1000转换到发射状态1012。可使用一个或多个控件、输入等从操作员接收发射命令，在一些示例中，该控件、输入等不同于用于夹持和/或松开命令的一个或多个控件、输入等。
在发射状态1012中，力或扭矩被施加到致动器并试图进行所夹持组织的钉合。在发射状态1012中时，控制单元试图使致动器前进以便发射一个或多个钉穿过所夹持组织(例如，通过使滑撬382前进经过虚线396朝向虚线398)。在一些示例中，发射状态1012可与方法一致地实施，该方法由与方法600、800和/或900结合的过程605和/或830使用。在发射状态1012中时，监测钉合器的发射以确定发射操作是否已停止，诸如通过检测致动器在预定时间段内缺乏致动器的充足的向前移动，和/或致动器的施加的力或扭矩超过力或扭矩限制。当检测到停止时，状态机1000转换到暂停状态1015，如下面进一步描述。当在发射状态1012中接收到停止发射命令时，状态机1000转换到部分发射状态1005。在一些示例中，停止发射命令可从与在夹持状态1002中时用于提供发射命令的控件、输入等相同的一个或多个控件、输入等接收(例如，通过切换和/或停用用于提供发射命令的一个或多个控件、输入等)。当致动器的施加的力或扭矩保持低于力或扭矩限制并且到达目标位置(例如，对应于图3a的虚线398的位置)时，状态机1000转换到成功状态1003。
在成功状态1003中，向操作员指示具有适当的钉合形成的钉合操作的成功，诸如通过向操作员发送通知，如关于过程615和/或840所描述的。在一些示例中，通知可包括使用文本反馈760。
在松开状态1014中，力或扭矩被施加到致动器，以便反转钉合器的夹爪的操作并减小部分夹持的组织上的力。当致动器已充分反转使得松开组织时(例如，到对应于虚线392的位置)，状态机1000返回到起动或抓握状态1001。在松开状态1014中时，可用夹持命令替换松开命令(例如，通过切换和/或停用用于提供松开命令的一个或多个控件、输入等)，其中状态机1000返回到夹持状态1011。
在暂停状态1013中，在部分地夹持组织的情况下暂停组织的夹持。在一些示例中，暂停可通过使用与关于用于在发射期间实施类似暂停的过程870和/或920所论述的那些方法类似的方法，将用于钉合器的速度设定点设定为小或零速度的设定值来实施。在暂停状态1013中时，当致动器再次移动并能够继续夹持(例如，当部分夹持的组织开始干燥或压缩时)时，状态机1000返回到夹持状态1011。另选地，状态机1000可在预定时间过去之后自动返回到夹持状态1011。当在暂停状态1013中时接收到松开命令时，状态机1000转换到松开状态1014。在一些示例中，松开命令可从与在夹持状态1011中时用于提供松开命令的控件、输入等相同的一个或多个控件、输入等接收。在暂停状态1013中时，当达到暂停限制时，状态机1000转换到部分夹持状态1004。在一些示例中，暂停限制可与施加到夹持而不是发射的过程850和/或910的暂停限制一致。
在部分夹持状态1004中，停止钉合器的夹爪的进一步移动和夹持(例如，通过将速度设定点设定为零)，并且使用部分夹持条件的音频和/或视觉警报来通知操作员。在一些示例中，通知可包括使用文本反馈760。当在部分夹持状态1004中时接收到松开命令时，状态机1000转换到松开状态1014。在一些示例中，松开命令可从与在夹持状态1011中时用于提供松开命令的控件、输入等相同的一个或多个控件、输入等接收。
在暂停状态1015中，在钉合器仅部分地发射时暂停钉合器的发射。在一些示例中，可通过使用过程870和/或920的方法将钉合器的速度设定点设定为小或零速度设定点值来实施暂停。在暂停状态1015中时，当致动器再次移动并能够继续发射时(例如，当所夹持的组织开始进一步干燥或压缩时)，状态机1000返回到发射状态1012。另选地，状态机1000可在预定时间过去之后自动返回到发射状态1012。在暂停状态1015时，当达到暂停限制时，状态机1000转换到停止发射状态1016。在一些示例中，暂停限制可与过程850和/或910的暂停限制一致。
在停止发射状态1016中，停止钉合器的发射(例如，通过将速度设定点设定为零)，并使用部分发射条件的音频和/或视觉警报通知操作员。在一些示例中，可使用过程940实施停止发射状态1016。在一些示例中，通知可包括使用文本反馈760。在一些示例中，通知可进一步包括询问操作员是否期望强迫发射的提示。当在停止发射状态1016中时接收到停止发射命令时，状态机1000转换到部分发射状态1005。在一些示例中，停止发射命令可从与在发射状态1012中时用于提供停止发射命令的控件、输入等相同的一个或多个控件、输入等接收。当在停止发射状态1016期间接收到强迫发射命令时，状态机转换到强迫发射状态1017。在一些示例中，这种到强迫发射状态1017的转换可对应于从过程940转换到过程950的方法900。
在部分发射状态1005中，停止钉合器的操作(例如，通过将速度设定点设定为零)，并使用声音和/或视觉警报通知操作员不是所有钉已发射通过组织。在一些示例中，通知可包括使用文本反馈760。
在强迫发射状态1017中，调节钉合操作的一个或多个参数，使得在可能的不适当的钉合形成的风险下，允许钉合操作继续进行。在一些示例中，可使用过程950来改变一个或多个参数。一旦改变一个或多个参数，就继续发射钉合器，诸如通过使用方法900继续过程830。当到达目标位置(例如，对应于虚线398的位置)并且没有致动器的施加的力或扭矩必须超过用于钉合器的最大力或扭矩限制时，状态机1000转换到可能的不良钉合状态1006。在强迫发射状态1017中时，监测钉合器的发射以确定发射操作是否已停止，诸如通过检测在预定时间段内缺乏致动器的充足的向前移动，和/或致动器的施加的力或扭矩超过改变成开始强迫发射的力或扭矩限制。当检测到停止时，状态机1000转换到暂停状态1018，如下面进一步描述。当在强迫发射状态1017中时接收到停止发射命令时，状态机1000转变到部分发射状态1005。在一些示例中，停止发射命令可从与在发射状态1012中时用于提供停止发射命令的控件、输入等相同的一个或多个控件、输入等接收。
在可能的不良钉合状态1006中，认为完成钉合操作，并且使用声音和/或视觉警报通知操作员已完成停止操作，但是可存在一个或多个不适当地形成的钉合。在一些示例中，通知可包括使用文本反馈760。
在暂停状态1018中，在钉合器仅被部分发射时暂停钉合器的发射。在一些示例中，可通过使用过程870和/或920的方法将用于钉合器的速度设定点设定为小或零速度设定点值来实施暂停。在暂停状态1018中时，当致动器再次移动并能够继续发射时(例如，当所夹持的组织开始进一步干燥或压缩时)，状态机1000返回到强迫发射状态1017。另选地，状态机1000可在预定时间过去之后自动返回到强迫发射状态1017。在暂停状态1018中时，当达到暂停限制时，状态机1000转换到部分发射状态1005。在一些示例中，暂停限制可与过程850和/或910的暂停限制一致。
如上所述并在此进一步强调，图10仅是不应该不当地限制权利要求范围的示例。本领域的普通技术人员将认识到许多变化、替换和修改。在一些实施例中，状态机1000可包括附加转换。在一些示例中，当接收到松开命令时，成功状态1003、部分发射状态1005，和/或可能的不良钉合1006中的每个可包括到松开状态1014的转换。
控制单元的一些示例，诸如控制单元140可包括包含可执行代码的非暂态有形机器可读介质，所述可执行代码在由一个或多个处理器(例如，处理器150)运行时可致使一个或多个处理器实施状态机400的状态、实施速度-扭矩分布500，和/或执行方法600的过程。可包括状态机400的实施、速度-扭矩分布500的实施和/或方法600的过程的机器可读介质的一些常见形式是例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、cd-rom、任何其他光学介质、穿孔卡片、纸带、任何其他具有孔图案的物理介质、ram、prom、eprom、flash-eprom、任何其他存储器芯片或仓，和/或处理器或计算机适于读取的任何其他介质。
控制单元的一些示例，诸如控制单元140可包括包含可执行代码的非暂态有形机器可读介质，所述可执行代码在由一个或多个处理器(例如，处理器150)运行时可致使一个或多个处理器实施状态机400和/或1000的状态、实施速度-扭矩分布500，和/或执行方法600、800，和/或900的过程。可包括状态机400和/或1000的实施、速度-扭矩分布500的实施，和/或方法600、800和/或900的过程的机器可读介质的一些常见形式是例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、cd-rom、任何其他光学介质、穿孔卡片、纸带、任何其他具有孔图案的物理介质、ram、prom、eprom、flash-eprom、任何其他存储器芯片或盒，和/或处理器或计算机适于读取的任何其他介质。
虽然已示出和描述了例示性实施例，但是在前述公开中考虑了宽范围的修改、改变和替换，并且在一些情况下，可采用实施例的一些特征而不对应使用其他特征。本领域的普通技术人员将认识到许多变化、替换和修改。因此，本发明的范围应该仅由所附权利要求限定，并且广泛地且以与本文所公开的实施例的范围一致的方式解释所附权利要求是适当的。