动力装置、手术机器人及接合方法与流程

本发明涉及医疗器械，尤其涉及一种动力装置、手术机器人及接合方法。

背景技术：

1、微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式，微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。

2、随着微创手术技术与人工智能技术的发展，手术机器人拥有进行复杂手术的能力、手术结果的高稳定性、操作精准、出血少且术后并发症少等优势，机器人辅助微创手术逐渐成为微创外科手术的发展趋势之一。

3、目前的微创手术机器人可以根据医生的操作控制对应的动力装置工作，驱动相应的手术器械动作，从而进行相应的手术操作。但是，考虑到手术器械的消毒需要，手术器械通常采用可拆卸的方式安装到动力装置所在的设备主体部分，利用手术器械来接收动力装置的转矩。在现有的手术机器人安装过程中，当安装完手术器械或无菌适配器后，仅能采用编码器等方式确定电机的转动角度，无法判断手术器械或无菌适配器是否已与动力装置处于耦接的状态，导致手术器械无法根据医生的操作精确地完成预定的动作，在手术器械未耦接状态下的自检过程引起的器械关节的非预期摆动还可能带来手术风险。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种动力装置、手术机器人及接合方法，可以精确地识别出动力装置与手术器械的驱动接合状态，以精确地执行医生的指令，避免器械关节的非预期摆动。

2、为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

3、一种手术机器人的动力装置，包括：

4、第一壳体；

5、转动件，可转动地设置在所述第一壳体上，包括轴向的耦接端部；

6、轴向偏置件，被配置为为所述转动件提供朝向手术器械的弹性偏置；

7、第一检测部件，被配置为检测所述转动件在其轴向上的位置；

8、控制器，被配置为：

9、在所述转动件的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械的一侧时，判定所述驱动输入接口未与所述转动件的所述耦接端部耦接，所述驱动输入接口被配置为为手术器械提供转矩。

10、作为其中一种实施方式，所述驱动输入接口包括设于手术器械上的第一输入盘，所述第一输入盘与所述转动件通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接；

11、所述控制器被配置为：

12、在手术器械装入所述动力装置后，根据所述第一检测部件的检测结果，判断所述第一输入盘是否与所述转动件耦接。

13、作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括转接组件，所述转接组件包括可拆卸地安装到所述第一壳体的第二壳体和可转动地设于所述第二壳体上的第二输入盘；

14、所述驱动输入接口包括所述第二输入盘，所述第二输入盘与所述转动件通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接，以在所述转动件与手术器械之间传递转矩；

15、所述控制器被配置为：

16、在所述第二壳体安装到所述动力装置后，根据所述第一检测部件的检测结果，判断所述第二输入盘是否与所述转动件耦接。

17、作为其中一种实施方式，所述第二输入盘与设于手术器械上的第一输入盘通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接，所述第二输入盘具有沿所述第二壳体的轴向的自由度；

18、所述控制器被配置为：

19、在所述第二输入盘与所述转动件耦接，且手术器械安装到所述动力装置后，根据所述第一检测部件的检测结果，判断所述第一输入盘是否与所述第二输入盘耦接。

20、作为其中一种实施方式，所述第一检测部件的检测端相对于所述转动件设于背向手术器械的一侧，且所述第一检测部件的检测端与所述转动件之间具有沿所述转动件轴向上的间隔。

21、作为其中一种实施方式，所述第一检测部件被配置为检测所述转动件的被检测部是否被感应到；所述控制器被配置为：当所述第一检测部件感应到所述转动件的被检测部时，判定所述驱动输入接口未与所述转动件耦接。

22、作为其中一种实施方式，所述第一检测部件被配置为检测其与所述被检测部之间的距离；所述控制器被配置为：当所述第一检测部件检测到其与所述转动件之间的距离小于预设距离时，判定所述驱动输入接口未与所述转动件耦接。

23、作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括设于所述第一壳体上的第一信号端子；

24、所述控制器被配置为：

25、根据所述第一信号端子与所述驱动输入接口的信号端子导通的信号，判定所述驱动输入接口装入所述动力装置。

26、作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括被配置为在所述转动件与手术器械之间传递转矩的转接组件，所述转接组件包括第二信号端子；

27、所述控制器被配置为：根据所述第二信号端子与所述第一信号端子导通的信号，判定所述转接组件安装到所述第一壳体；和/或，在所述转接组件安装到所述第一壳体后，根据手术器械的第三信号端子与所述第一信号端子导通的信号，判定手术器械安装到所述转接组件。

28、作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括第二检测部件，所述转动件上设有靶点部；

29、所述控制器被配置为：

30、在所述靶点部随所述转动件转动至被所述第二检测部件检测到时，判定所述转动件转动至零位。

31、作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括可拆卸地安装到所述第一壳体的转接组件，所述转接组件被配置为在所述转动件与手术器械之间传递转矩；

32、所述控制器被配置为：

33、在所述转接组件安装到所述第一壳体后，且所述第一检测部件检测到所述转接组件与所述转动件驱动接合时，控制所述转动件转动直至所述靶点部被所述第二检测部件检测到。

34、作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括转接组件，所述转接组件包括第二输入盘，手术器械包括第一输入盘，所述第一输入盘可通过所述第二输入盘与所述转动件耦接；

35、所述控制器被配置为：

36、在所述第二输入盘安装到所述转动件后，且未与所述转动件耦接时，控制所述转动件按预置的第一方式转动，并在所述转动件转动至与所述第二输入盘耦接时，中断所述转动件的预置转动；和/或，

37、在所述转动件与所述第二输入盘耦接，所述第一输入盘安装到所述第二输入盘后，且未与所述转动件耦接时，控制所述转动件按预置的第二方式转动，并在所述转动件转动至与所述第一输入盘耦接时，中断所述转动件的预置转动。

38、作为其中一种实施方式，所述转动件包括第一转动件和第二转动件，每个所述转动件分别对应一个第二输入盘和一个第一输入盘；

39、所述控制器被配置为：

40、在所述第一转动件与一个第二输入盘耦接，且对应的第一输入盘安装到对应的第二输入盘后未与所述第一转动件耦接时，控制所述第一转动件按预置的第三方式转动，并在所述第一转动件转动至与对应的第一输入盘耦接时，中断所述第一转动件的预置转动，并控制所述第一转动件转动至所述靶点部被所述第二检测部件检测到；

41、在所述第二转动件与另一个第二输入盘耦接，且对应的第一输入盘安装到对应的第二输入盘后未与所述第二转动件耦接时，控制所述第二转动件按预置的第四方式转动，并在所述第二转动件转动至与对应的第一输入盘耦接时，中断所述第二转动件的预置转动，并控制所述第二转动件转动至所述靶点部位于预设角度区间内。

42、作为其中一种实施方式，所述转动件包括第一转动件和第二转动件，每个所述转动件分别对应一个第二输入盘和第一输入盘；

43、所述控制器被配置为：

44、在所述第一转动件与一个第二输入盘耦接，且对应的第一输入盘安装到对应的第二输入盘后未与所述第一转动件耦接时，控制所述第一转动件按预置的第三方式转动，并在所述第一转动件转动至与对应的第一输入盘耦接时，中断所述第一转动件的预置转动，并停止转动所述第一转动件；

45、在所述第二转动件与另一个第二输入盘耦接，且对应的第一输入盘安装到对应的第二输入盘后未与所述第二转动件耦接时，控制所述第二转动件按预置的第四方式转动，并在所述第二转动件转动至与对应的第一输入盘耦接时，中断所述第二转动件的预置转动，并控制所述第二转动件的靶点部转动至预设角度区间内。

46、作为其中一种实施方式，所述第一方式、所述第二方式均包括朝正向和反向转动进行扫描，所述第一方式中单向扫描的角度不超过第一角度阈值，所述第二方式中单向扫描的角度不超过第二角度阈值，所述第一角度阈值大于所述第二角度阈值。

47、作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括指示装置，所述第一壳体上设有第一信号端子，所述转接组件包括第二信号端子，手术器械包括第三信号端子，所述指示装置设于所述转接组件上，且与所述第二信号端子电连接；

48、所述第二信号端子能在所述转接组件安装到所述第一壳体后与所述第一信号端子导通，并能在手术器械安装到所述转接组件后与所述第三信号端子导通；

49、所述控制器被配置为：

50、在所述转接组件安装到所述第一壳体后，和/或，手术器械安装到所述转接组件后，根据所述第一检测部件的检测结果，切换所述指示装置的指示状态。

51、本发明的另一目的在于提供一种手术机器人，包括手术器械和上述的任意一种动力装置，所述手术器械被配置为在所述动力装置的驱动下执行相应的动作。

52、本发明的又一目的在于提供一种检测手术机器人的动力装置的接合状态的方法，所述动力装置包括：

53、转动件，包括轴向的耦接端部；

54、轴向偏置件，被配置为为所述转动件提供朝向手术器械的弹性偏置；

55、第一检测部件，所述第一检测部件被配置为检测所述转动件在其轴向上的位置；

56、所述方法包括：

57、根据所述第一检测部件的检测结果，判断驱动输入接口是否与所述转动件耦接，所述驱动输入接口被配置为在与所述转动件耦接时为手术器械提供转矩，使所述轴向偏置件的形变量变大；

58、其中，在所述转动件的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械的一侧时，判定所述驱动输入接口未与所述转动件耦接。

59、作为其中一种实施方式，所述驱动输入接口包括设于手术器械上的第一输入盘，所述第一输入盘与所述转动件通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接；

60、所述方法包括：

61、在手术器械装入所述动力装置后，根据所述第一检测部件的检测结果，判断所述第一输入盘是否与所述转动件耦接。

62、作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括转接组件，所述转接组件包括具有轴向和周向的自由度的第二输入盘，所述第二输入盘与所述转动件通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接，设于手术器械上的第一输入盘与所述第二输入盘通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接；

63、所述方法包括：

64、在所述转接组件安装到所述动力装置后，根据所述第一检测部件的检测结果，判断所述第二输入盘是否与所述转动件耦接；

65、在所述第二输入盘与所述转动件耦接，且手术器械安装到所述转接组件后，根据所述第一检测部件的检测结果，判断所述第一输入盘是否与所述第二输入盘耦接。

66、作为其中一种实施方式，所述第一检测部件被配置为检测所述转动件的被检测部是否被感应到；

67、所述方法包括：当所述第一检测部件感应到所述转动件的被检测部时，判定所述驱动输入接口未与所述转动件耦接。

68、作为其中一种实施方式，所述第一检测部件被配置为检测其与所述被检测部之间的距离；

69、所述方法包括：当所述第一检测部件检测到其与所述转动件之间的距离小于预设距离时，判定所述驱动输入接口未与所述转动件耦接。

70、作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括第一信号端子；

71、所述方法包括：根据所述第一信号端子与所述驱动输入接口的信号端子导通的信号，判定所述驱动输入接口装入所述动力装置。

72、作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括被配置为在所述转动件与手术器械之间传递转矩的转接组件，所述转接组件包括第二信号端子；

73、所述方法包括：根据所述第二信号端子与所述第一信号端子导通的信号，判定所述转接组件安装到所述动力装置；和/或，在所述转接组件安装到所述动力装置后，根据手术器械的第三信号端子与所述第一信号端子导通的信号，判定手术器械安装到所述转接组件。

74、作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括指示装置和第一信号端子，所述转接组件包括第二信号端子，手术器械包括第三信号端子，所述指示装置设于所述转接组件上，且与所述第二信号端子电连接；

75、所述第二信号端子能在所述转接组件安装到所述动力装置后与所述第一信号端子导通，并能在手术器械安装到所述转接组件后与所述第三信号端子导通；

76、所述方法包括：

77、在所述转接组件安装到所述动力装置后，和/或，手术器械安装到所述转接组件后，根据所述第一检测部件的检测结果，切换所述指示装置的指示状态。

78、本发明的又一目的在于提供一种手术机器人的动力装置的接合方法，包括：

79、当驱动输入接口安装到动力装置的转动件的耦接端部后，检测所述转动件在其轴向上的位置；其中，所述驱动输入接口被配置为为手术器械提供转矩，所述转动件在轴向偏置件的作用下与所述驱动输入接口弹性抵接，所述轴向偏置件被配置为为所述转动件提供朝向手术器械的弹性偏置，并在为手术器械提供转矩的驱动输入接口与所述转动件耦接时形变量变大；

80、在所述转动件的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械的一侧时，按预置的方式正向和/或反向转动所述转动件，以使所述转动件沿其轴向移动至所述预设位置。

81、作为其中一种实施方式，所述驱动输入接口包括设于手术器械上的第一输入盘，所述第一输入盘与所述转动件通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接。

82、作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括转接组件，所述转接组件包括具有轴向和周向的自由度的第二输入盘，所述第二输入盘与所述转动件通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接，设于手术器械上的第一输入盘与所述第二输入盘通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接；

83、所述接合方法包括：

84、将所述转接组件安装到所述动力装置；

85、检测所述转动件在其轴向上的位置；

86、在所述转动件的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械的一侧时，按预置的第一方式正向和/或反向转动所述转动件，以使所述转动件沿其轴向移动至所述预设位置；

87、将手术器械安装到所述转接组件；

88、检测所述转动件在其轴向上的位置；

89、在所述转动件的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械的一侧时，按预置的第二方式正向和/或反向转动所述转动件，以使所述转动件沿其轴向移动至所述预设位置。

90、作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括第二检测部件，所述转动件上设有靶点部；

91、所述接合方法包括：

92、在将驱动输入接口安装到动力装置的转动件的耦接端部前，转动所述转动件直至所述靶点部被所述第二检测部件检测到。

93、作为其中一种实施方式，所述接合方法还包括：

94、在按预置的第一方式转动所述转动件后，当所述转动件沿其轴向移动至所述预设位置时，中断所述转动件的预置转动；和/或，

95、在按预置的第二方式转动所述转动件后，当所述转动件沿其轴向移动至所述预设位置时，中断所述转动件的预置转动。

96、作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括第二检测部件，所述转动件上设有靶点部；

97、所述转动件包括第一转动件和第二转动件，每个所述转动件分别对应一个第二输入盘和第一输入盘；

98、所述接合方法包括：

99、在所述第一转动件与一个第二输入盘耦接，且对应的第一输入盘安装到对应的第二输入盘后未与所述第一转动件耦接时，控制所述第一转动件按预置的第三方式转动，并在所述第一转动件转动至与对应的第一输入盘耦接时，中断所述第一转动件的预置转动，并控制所述第一转动件转动至所述靶点部被所述第二检测部件检测到；

100、在所述第二转动件与另一个第二输入盘耦接，且对应的第一输入盘安装到对应的第二输入盘后未与所述第二转动件耦接时，控制所述第二转动件按预置的第四方式转动，并在所述第二转动件转动至与对应的第一输入盘耦接时，中断所述第二转动件的预置转动，并控制所述第二转动件转动至所述靶点部位于预设角度区间内。

101、作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括第二检测部件，所述转动件上设有靶点部；

102、所述转动件包括第一转动件和第二转动件，每个所述转动件分别对应一个第二输入盘和第一输入盘；

103、所述接合方法包括：

104、在所述第一转动件与一个第二输入盘耦接，且对应的第一输入盘安装到对应的第二输入盘后未与所述第一转动件耦接时，控制所述第一转动件按预置的第三方式转动，并在所述第一转动件转动至与对应的第一输入盘耦接时，中断所述第一转动件的预置转动，并停止转动所述第一转动件；

105、在所述第二转动件与另一个第二输入盘耦接，且对应的第一输入盘安装到对应的第二输入盘后未与所述第二转动件耦接时，控制所述第二转动件按预置的第四方式转动，并在所述第二转动件转动至与对应的第一输入盘耦接时，中断所述第二转动件的预置转动，并控制所述第二转动件转动至所述靶点部位于预设角度区间内。

106、本发明的又一目的在于提供一种手术机器人的控制方法，手术机器人包括操作部和从操作设备，所述从操作设备包括：

107、多个转动件，每个转动件包括轴向的耦接端部；

108、多个轴向偏置件，每个轴向偏置件被配置为为所述转动件提供朝向手术器械的弹性偏置，并在为手术器械提供转矩的驱动输入接口与所述耦接端部耦接时形变量变大；

109、多个第一检测部件，每个所述第一检测部件被配置为检测一个所述转动件在其轴向上的位置；

110、所述控制方法包括：

111、根据所述第一检测部件的检测结果，判断驱动输入接口是否与所述转动件耦接；

112、当手术器械的所有驱动输入接口均与动力装置对应的转动件耦接后，将操作部的姿态与从操作设备的姿态对齐。

113、作为其中一种实施方式，所述转动件包括第一转动件和第二转动件，每个所述转动件分别对应一个第二输入盘和第一输入盘；

114、当手术器械的所有驱动输入接口均与动力装置对应的转动件耦接后，将操作部的姿态与从操作设备的姿态对齐前，所述控制方法还包括：

115、检测所述第二转动件的靶点部是否转动至预设角度区间内；

116、当所述第二转动件的靶点部转动至预设角度区间内时，将操作部的姿态与从操作设备的姿态对齐，否则，不执行姿态对齐步骤。

117、本发明提供的动力装置采用第一检测部件检测被配置为输出扭矩的转动件在轴向上的位置，从而可以在手术器械安装后根据第一检测部件的检测结果准确地判断出动力装置的驱动耦合状态，从而根据医生的指令精确地执行预期的动作，避免器械关节的非预期摆动带来手术风险。