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CN115279296A - 冗余机器人功率和通信架构 - Google Patents

冗余机器人功率和通信架构 Download PDF

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CN115279296A
CN115279296A CN202180020156.4A CN202180020156A CN115279296A CN 115279296 A CN115279296 A CN 115279296A CN 202180020156 A CN202180020156 A CN 202180020156A CN 115279296 A CN115279296 A CN 115279296A
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CN
China
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controller
power
communication controller
robotic
communication
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Application number
CN202180020156.4A
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R·雷
K·齐特洛
A·霍夫曼
曾逸琪
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Verb Surgical Inc
Original Assignee
Verb Surgical Inc
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Publication date
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Abstract

本发明提供了一种用于外科机器人系统的电子电路，该电子电路包括：中央功率节点；第一电压总线，该第一电压总线将第一功率源电耦接到该节点；第二电压总线，该第二电压总线将第二功率源电耦接到该节点；和若干机器人臂，每个臂经由输出断路器电耦接到该节点并且被布置成从该节点汲取功率。每条总线被布置成从相应功率源向节点提供功率，并且每条总线具有输入断路器，该输入断路器被布置成限制来自该节点并进入总线的第一输出电流流量。每个断路器被布置成限制来自该节点并进入相应臂的第二输出电流流量。断路器被布置成响应于在相应臂内发生故障而断开，而另一个断路器保持闭合。

Description

冗余机器人功率和通信架构
交叉引用
本申请要求于2020年3月11日提交的美国非临时申请号16/816,055的早期提交日期的权益，该美国非临时申请全文以引用方式并入。
技术领域
本公开的实施方案整体涉及外科机器人系统，并且更具体地涉及此类系统的功率和通信架构。还描述了其他实施方案。
背景技术
微创外科手术(MIS)诸如腹腔镜手术涉及旨在在外科规程期间减少组织损伤的技术。例如，腹腔镜规程通常涉及在患者体内(例如，在腹部)形成多个小切口，以及通过切口将一个或多个工具和至少一个相机引入患者体内。然后可通过使用所引入的外科工具执行外科规程，其中可视化辅助由相机提供。
一般来讲，MIS提供多重有益效果，诸如减少患者疤痕、减轻患者疼痛、缩短患者恢复期以及降低与患者恢复相关联的医疗费用。可利用外科机器人系统执行MIS，该外科机器人系统包括一个或多个机器人臂，该机器人臂用于基于来自远程操作者的命令操纵外科工具。机器人臂可例如在其远侧端部处支撑各种装置，诸如外科端部执行器、成像装置、用于提供进入患者体腔和器官的通路的插管等。因此，外科机器人臂可帮助执行外科手术。
此类机器人系统的控制可能需要用户(例如，外科医生或其他操作者)经由一个或多个用户接口装置进行控制输入，该一个或多个用户接口装置将用户的操纵或命令翻译为对机器人系统的控制。例如，当外科工具定位在患者的外科手术部位处时，具有一个或多个马达的工具驱动器可以响应于用户命令而致动外科工具的一个或多个自由度。
发明内容
在一些情况下，外科机器人系统的外科机器人臂对于承载的人来说是沉重且笨重的。例如，臂可包括若干部件，诸如致动器和马达，这些致动器和马达能够使臂具有若干自由度，并且可由沉重的坚固材料(诸如金属)制成。由于臂不能轻易移动，因此臂可安装在外科手术台上，该外科手术台本身安装在手术室的地板上以便支撑臂。与臂一起，外科手术台可包括为臂和外科手术台供电并控制臂和外科手术台的台侧电子设备。具体地，该系统可包括控制计算机(其可位于手术室内)，该控制计算机从操作者(的主机)接收命令，将该命令转化为机器人控制命令，并且将该机器人控制命令传输到台侧电子设备，该台侧电子设备然后将该控制命令按路线发送到臂以便使臂根据命令移动。
在外科手术期间，患者躺在外科手术台上，并且机器人臂可悬挂在患者上方，同时操作者(例如，外科医生)操纵被支撑或耦接在机器人臂的远侧端部处的外科工具。如果在外科手术期间系统内发生故障，则外科臂可能无法移动，并且可能将患者困在外科手术台上。例如，在台侧电子设备与主机之间出现通信失效的情况下可能发生故障。作为另一示例，使得能够与主机通信的台侧电子设备的部件(例如，通信控制器)可能意外失效。在通信中断的情况下，台侧电子设备将不接收机器人控制命令，并且因此臂内实现移动的致动器和马达可能无法操作。为了避免无法操作的机器人臂将患者困住，常规系统可包括机械紧急救助装置，该机械紧急救助装置在使用时允许将臂从手术台上移除，并且由此释放患者。然而，物理地从手术台上移除臂并非优选的，因为用户可能会不小心将臂掉落在患者身上，从而引起损伤。因此，需要一种故障安全冗余机器人功率和通信架构，该故障安全冗余机器人功率和通信架构向臂和手术台提供功率和通信以便避免在发生故障的情况下将患者困住，从而减轻对机械紧急救助装置的需要。
本公开提供了一种具有台侧电子设备的故障安全外科机器人系统，该故障安全外科机器人系统包括第一通信控制器、第二通信控制器和监测控制器，该监测控制器提供通信冗余以确保(通信)系统内的任何单个失效(或故障)都不会导致机器人臂和/或外科手术台在外科规程期间完全无法操作。为了实现这一点，通信控制器之一(例如，第一控制器)执行通信操作，而另一个通信控制器(例如，第二控制器)是冗余控制器并且因此在第一控制器内有故障的情况下才可用。例如，两个通信控制器均可从主机接收用于驱动机器人臂以执行移动的指令。具体地，指令由通信控制器从控制计算机接收，该控制计算机将该指令翻译为机器人控制命令。然而，第一控制器可具有主要责任，该主要责任包括(经由控制计算机)与机器人臂和主机通信。例如，第一控制器可将机器人控制命令作为关节控制信号按路线发送(例如，重新打包和传输)到机器人臂。该关节控制信号可使臂内的致动器或马达改变位置。
通信架构是冗余的，使得第二通信控制器可执行第一通信控制器的操作中的至少一些操作，并且响应于检测到故障可接管主要责任。例如，第二控制器还可将机器人控制命令重新打包成另一关节控制信号，但可不将该信号传输到臂，这是因为第一控制器具有主要责任。在外科规程期间，监测控制器可检测系统内的故障，或者更具体地第一控制器内的故障。为了检测故障，监测控制器可监测第一控制器的输出数据以确定该数据是否与机器人控制命令(例如，包含在其内的指令)不一致。响应于检测到故障，监测控制器发信号通知第二控制器将代替第一控制器承担主要责任。因此，第二控制器可代替第一控制器开始将数据(例如，关节控制信号)按路线发送到臂以便促进臂移动。因此，即使在系统内发生故障时，外科机器人系统也可使用第二冗余通信控制器继续操作。
在一个实施方案中，外科机器人系统可包括冗余功率架构，该冗余功率架构使得外科机器人系统的部件(例如，机器人臂和外科手术台)能够在功率故障(诸如短路)的情况下操作。具体地，该系统可实现冗余功率源，诸如交流(AC)干线功率源和电池，它们都被布置成在单独的功率总线上提供功率。系统可包括若干断路器，这些断路器沿着由一个或多个功率控制器控制的各个功率总线处于不同位置处。如果发生故障，则控制器可激活适当的断路器以便隔离故障，这确保系统的剩余部分继续获得功率。
根据另一个实施方案，外科机器人系统可允许手术室内的用户(例如，医学专业人员)在发生(例如，通信)故障的情况下(诸如，当与主机的通信突然终止时)调节机器人臂的位置。具体地，系统可在任何给定时间以两种模式中的一种模式操作。第一模式是“远程操作”模式，在该模式下台侧电子设备(例如，第一控制器和第二控制器中的至少一者)与主机通信。例如，台侧电子设备可经由控制计算机通过接收由控制计算机从控制计算机从主机接收到的命令翻译的机器人控制命令来与主机建立通信(例如，经由通信链路)。机器人控制命令中的每个命令可用于指示机器人臂中的一个机器人臂执行移动。臂中的每个臂可具有用户致动开关，该用户致动开关在被用户致动时使得机器人臂能够由用户移动(例如，在仍安装在外科手术台上时重新定位)。然而，一旦建立了通信，用户致动开关就会被超控，从而防止该开关使机器人臂移动。该系统防止开关允许用户移动臂，因为主机或操作者正在控制臂。该系统能够确定与主机的通信已停止。例如，台侧电子设备可停止经由控制计算机从主机接收命令。响应于确定与主机(和/或控制计算机)的通信丢失或已终止，该系统进入第二模式或“本地控制”模式，该模式允许用户致动开关在由用户致动时使得机器人臂能够移动。因此，在通信丢失并且因此对患者执行的外科手术可能不再由外科机器人系统执行的情况下，手术室内的医学专业人员可移动机器人臂以便将患者移动到更常规的手术室环境。或者，不移动患者，而是可以移动机器人臂，以便允许实际出现在手术室内的外科医生接近患者以完成手术。
上述发明内容不包括本公开的所有实施方案的详尽列表。可设想的是，本公开包括所有系统和方法，该系统和方法可由上文概述的各种实施方案的所有合适组合以及下文具体实施方式中公开并且在权利要求中特别指出的那些来实施。此类组合可具有未在上述发明内容中具体叙述的特定优点。
附图说明
实施方案以举例方式而非限制性方式在附图的各图中示出，其中类似的附图标号指示类似的元件。应当指出，提到本公开的“一个”或“一种”实施方案不一定是同一个实施方案，并且它们是指至少一个。另外，为了简洁和减少附图的总数，可使用给定附图来示出多于一个实施方案的特征，并且对于给定实施方案可能并非需要附图中的所有元件。
图1示出了手术场所中的示例性外科机器人系统的绘画视图。
图2示出了根据一个实施方案的具有至少两个通信控制器的外科机器人系统的台侧电子设备的冗余通信架构。
图3示出了根据一个实施方案的台侧电子设备的主控制电路，其中两个通信控制器之一具有主要责任。
图4示出了根据一个实施方案，响应于检测到台侧电子设备中的故障，已将通信控制器的主要责任赋予给另一个通信控制器。
图5是根据一个实施方案的响应于检测到故障而将主要责任从一个通信控制器移交给另一个通信控制器的过程的一个实施方案的流程图。
图6示出了根据一个实施方案的外科机器人系统的台侧电子设备的冗余功率架构。
图7示出了根据一个实施方案的外科机器人系统的台侧电子设备的主控制电路的冗余功率架构。
图8示出了根据一个实施方案的具有至少两个功率控制器的台侧电子设备的功率分配电路。
图9示出了根据一个实施方案的带有具有用户致动开关的部件的外科机器人系统的示例的绘画视图。
图10示出了根据一个实施方案的当臂的相应用户致动开关由用户致动时用户移动机器人臂的几个阶段。
图11是根据一个实施方案的过程的一个实施方案的流程图，该过程允许用户致动开关在响应于确定台侧电子设备和主机之间的通信已停止而由用户致动时使得机器人臂能够移动。
具体实施方式
现在参考附图来解释本公开的若干实施方案。每当未明确限定给定实施方案中所述的零件的形状、相对位置和其他实施方案时，本公开的范围在此并不仅限于所示出的零件，所示出的零件只是出于说明目的。另外，虽然阐述了许多细节，但应当理解，可在没有这些细节的情况下实践一些实施方案。在其他情况下，未详细示出熟知的电路、结构和技术，以免模糊对本说明书的理解。此外，除非含义明确相反，否则本文中列出的所有范围都被视为包括每个范围的端点。
图1示出了手术场所中的示例性外科机器人系统1的绘画视图。机器人系统1包括用户控制台2、控制计算机(或塔)3以及处于外科机器人手术台(或外科手术台)5处的一个或多个外科机器人臂4。在一个实施方案，臂4可安装到如图1的示例中所示的患者所处的手术台或床，或者这些臂可安装到与手术台或床分开的推车。在一个实施方案中，臂4中的至少一些臂可不同地配置。例如，臂中的至少一些臂可安装在天花板、边墙上或另一合适的结构支撑件上。系统1可以结合用于对患者6执行手术的任何数量的装置、工具或附件。例如，系统1可包括用于执行外科手术的一个或多个外科工具7。外科工具7可以是附接到外科臂4的远侧端部的端部执行器，用于执行外科规程。
每个外科工具7可在外科手术期间手动操纵、通过机器人操纵或两者。例如，外科工具7可以是用于进入、查看或操纵患者6的内部解剖结构的工具。在一个实施方案中，外科工具7为可抓持患者的组织的抓持器。外科工具7可由床边操作者8手动控制；或者其可经由其所附接的外科机器人臂4的致动移动而由机器人控制。
一般来讲，远程操作者9(诸如外科医生或其他操作者)可使用用户控制台2以远程操纵臂4和/或所附接的外科工具7，例如远程操作。用户控制台2可位于与系统1的其余部分相同的手术室中，如图1所示。然而，在其他环境中，用户控制台2可位于相邻或附近的房间中，或者其可位于远程位置，例如，在不同的建筑物、城市或国家中。用户控制台2可包括座椅10、脚动控件13、一个或多个手持式用户输入装置(手持式UID)14以及至少一个用户显示器15，该至少一个用户显示器被配置为显示例如患者6体内的外科手术部位的视图。在示例性用户控制台2中，远程操作者9坐在座椅10中并查看用户显示器15，同时操纵脚动控件13和手持式UID 14，以便远程控制臂4和外科工具7(其安装在臂4的远侧端部上)。
在一些变型中，床边操作者8还可以“床上”模式操作系统1，其中床边操作者8(用户)现在位于患者6的一侧并且同时操纵机器人驱动的工具(附接到臂4的端部执行器)，例如，用一只手握持手持式UID 14和手动腹腔镜工具。例如，床边操作者的左手可操纵手持式UID以控制机器人部件，而床边操作者的右手可操纵手动腹腔镜工具。因此，在这些变型中，床边操作者8可对患者6执行机器人辅助微创外科手术和手动腹腔镜外科手术两者。
在示例性规程(外科手术)期间，为患者6做手术准备并以无菌方式为该患者覆盖消毒盖布以实现麻醉。在机器人系统1的臂处于收起配置或撤回配置时，可手动地执行对外科手术部位的初始触及(以便于触及外科手术部位)。一旦完成触及，就可执行机器人系统1包括其臂4的初始定位或准备。接着，外科手术继续，其中用户控制台2处的远程操作者9利用脚动控制件13和UID 14来操纵各种端部执行器以及可能的成像系统，以执行外科手术。也可由身着消毒手术衣的床边人员(例如，床边操作者8)在手术床或手术台处提供人工辅助，该床边人员可对机器人臂4中的一个或多个臂执行任务，诸如回缩组织、执行手动重新定位以及工具更换。也可存在非消毒人员以在用户控制台2处辅助远程操作者9。当规程或外科手术完成时，系统1和用户控制台2可被配置或设定成一定状态以便于完成术后规程，诸如清洁或消毒以及经由用户控制台2输入或打印保健记录。
在一个实施方案中，远程操作者9保持并且移动UID 14以提供输入命令，从而移动机器人系统1中的机器人臂致动器17(或驱动机构)。UID 14可例如经由控制台计算机系统16(或主机)通信地耦接到机器人系统1的其余部分。UID 14可生成对应于UID 14的移动的空间状态信号，例如UID的手持式外壳的位置和取向，并且空间状态信号可以是控制机器人臂致动器17的运动的输入信号。机器人系统1可使用源自空间状态信号的控制信号来控制致动器17的成比例运动。在一个实施方案中，控制台计算机系统16的控制台处理器接收空间状态信号并生成对应的控制信号。基于控制致动器17如何通电以移动臂4的区段或连接件的这些控制信号，附接到臂的对应外科工具的移动可模拟UID 14的移动。类似地，远程操作者9与UID 14之间的交互可生成例如夹持控制信号，该夹持控制信号使外科工具7的抓持器的钳口闭合并夹持患者6的组织。
外科机器人系统1可包括若干UID 14，其中为控制相应臂4的致动器和外科工具(端部执行器)的每个UID生成相应的控制信号。例如，远程操作者9可移动第一UID 14以控制位于左机器人臂中的致动器17的运动，其中致动器通过移动臂4中的连杆、齿轮等来响应。类似地，远程操作者9对第二UID 14的移动控制另一个致动器17的运动，这继而移动机器人系统1的其他连杆、齿轮等。机器人系统1可包括固定到患者的右侧的床或台的右臂4，以及位于患者的左侧的左臂4。致动器17或驱动机构可包括一个或多个致动器和/或一个或多个马达，控制该一个或多个致动器和/或该一个或多个马达，使得它们驱动臂4的关节旋转，以例如相对于患者改变附接到该臂的外科工具7的内窥镜或抓持器的取向。同一臂4中的若干致动器17的运动可由从特定UID 14生成的空间状态信号控制。UID 14还可控制相应外科工具抓持器的运动。例如，每个UID 14可生成相应的抓持信号以控制致动器(例如，线性致动器)的运动，该致动器在外科工具7的远侧端部处打开或闭合抓紧器的钳口以抓持患者6体内的组织。
在一些实施方案中，外科机器人手术台5和用户控制台2之间的通信可以是通过控制计算机3进行的，该控制计算机可将从用户控制台2(并且更具体地从控制台计算机系统16)接收的用户命令翻译为传输到外科手术台5上的臂4的机器人控制命令。控制计算机3还可将状态和反馈从外科手术台5传输回用户控制台2。外科手术台5、用户控制台2和控制计算机3之间的通信连接可以是经由有线链路(例如，光纤)和/或无线链路，使用各种数据通信协议中的任何合适的数据通信协议，诸如蓝牙协议进行的。任何有线连接可任选地内置于手术室的地板和/或墙壁或天花板中。机器人系统1可向一个或多个显示器提供视频输出，包括手术室内的显示器以及可经由互联网或其他网络访问的远程显示器。还可加密视频输出或馈送以确保隐私，并且视频输出的全部或部分可保存到服务器或电子保健记录系统。
图2示出了根据一个实施方案的具有至少两个通信控制器的外科机器人系统的台侧电子设备的冗余通信架构。具体地，该图示出了具有冗余通信架构的台侧电子设备(或电子电路)20，以便确保外科机器人系统1针对系统内可能发生的一个或多个故障是故障安全的。具体地，电子设备包括主控制电路21，该主控制电路被布置成通过连接与主机16通信以便交换数据(例如，接收机器人控制命令等)以及与机器人系统(例如，臂4a-4n)的部件通信，并且该主控制电路在系统内有故障的情况下维持主机与臂之间的通信。主控制电路包括两个单独的通信控制器，即通信控制器1(第一通信控制器或第一控制器)23和通信控制器2(第二通信控制器或第二控制器)24，这两者彼此独立地操作。电子设备是冗余的，因为控制器之一具有促进主机16与系统内的部件(诸如机器人臂4a-4n中的一个或多个机器人臂)之间的通信的“主要责任”，而另一个控制器是冗余的(例如，未通信地耦合到机器人臂4a-4n以便指示臂执行一个或多个操作)。当发生故障(诸如具有主要责任的控制器失效)时，赋予冗余控制器促进通信的主要责任，从而确保主机与臂之间的通信不被中断。作为另一示例，系统可针对可能发生在系统1内的部件中的一个或多个部件内的多个或双重故障是故障安全的。本文描述了关于台侧电子设备的冗余的更多细节。
在一个实施方案中，主控制电路21实现机器人臂4a-4n中的一个或多个机器人臂与主机16之间的通信(经由控制计算机3)。具体地，主控制电路被配置为经由控制计算机3与主机16建立通信(经由连接)，以便交换数据。在一个实施方案中，该连接可以是有线通信线路(例如，经由光纤电缆或同轴电缆)或使用任何无线协议(诸如蓝牙协议)的无线链路。在一个实施方案中，主控制电路包括一个或多个电子部件，诸如电路板，该电路板包括如本文所述的集成在其上的部件，这些部件实现通信。例如，控制电路包括监测控制器22、第一控制器23、第二控制器24、路由逻辑25和隔离器26a-26n，机器人臂4a-4n中的每个机器人臂一个隔离器。在一个实施方案中，控制电路的元件中的至少一些元件(诸如三个控制器)构成主控制电路21的冗余通信系统。
在一个实施方案中，监测控制器22、第一控制器23、第二控制器24和/或路由逻辑25可各自为(或包括)单独的电子装置，这些单独的电子装置包括被配置为执行一个或多个计算操作的一个或多个处理器。例如，第一控制器23和第二控制器24可各自为单独的系统模块(Systems on Modules，SOM)。在另一个实施方案中，第一控制器和第二控制器可以是相同的电子装置(例如，各自为包括类似部件的相同SOM)，其被配置为执行相同操作中的至少一些操作。本文描述了关于第一控制器和第二控制器的更多信息。
通信控制器23和24被配置为将输入数据(例如，机器人控制命令)从控制计算机3按路线发送到特定臂4a-4n，并且将从臂获得的数据(例如，响应信号)作为输出数据(例如，反馈信号)按路线发送回主机。例如，具有主要责任的控制器可处理从主机接收到的机器人控制命令并将其按路线发送到一个或多个机器人臂，每个机器人控制命令包括用于驱动至少一个臂执行移动的一个或多个指令。特别地，控制器可将机器人控制命令打包(或重新打包)为关节命令信号，该关节命令信号被传输到适当的臂。在一个实施方案中，关节命令信号使得特定机器人臂(例如，其致动器或马达)根据所打包的机器人控制命令的指令执行移动。相同的控制器可经由路由逻辑25将关节命令信号传输到特定机器人臂。如本文所述，该系统可以是冗余的，使得两个控制器可彼此执行类似的操作。例如，两个控制器可处理机器人控制命令以产生关节命令信号。然而，仅具有主要责任的控制器能够传输关节命令信号。本文描述了关于通信控制器和主要责任的更多信息。
监测控制器22经由控制计算机3与主机16通信地耦接(例如，经由通信连接)，以便如本文所述交换数据。监测控制器还耦接到两个通信控制器23和24。监测控制器被配置为监测与主机16交换的数据，以及由两个通信控制器产生的数据，以确定具有主要责任的控制器是否应该维持该责任或者该责任是否应该被移交给另一控制器。例如，在检测到故障(例如，与主机的通信内的故障)时，监测控制器可发信号通知冗余控制器将代替当前承担主要责任的控制器而承担该责任。本文描述了关于监测控制器的操作的更多信息。
路由逻辑25耦接在隔离器26a-26n中的每个隔离器与两个通信控制器23和24之间，并且被布置成将通信控制器和监测控制器与机器人臂4a-4n通信地耦接。在一个实施方案中，路由逻辑被配置为将从机器人臂中的一个或多个机器人臂接收到的信号按路线发送到控制器中的至少一个控制器。在另一个实施方案中，该逻辑被配置为将仅从通信控制器之一(例如，如本文所述具有主要责任的通信控制器)接收的信号按路线发送到一个或多个机器人臂。在一个实施方案中，路由逻辑25可包括IC，诸如晶体管或开关，其选择哪个通信控制器可经由对应的隔离器26a-26n与臂4a-4n通信。路由逻辑还可包括一个或多个驱动器，该一个或多个驱动器被布置成将信号传输回通信控制器和/或监测控制器。在一个实施方案中，该逻辑可包括用于机器人臂中的每个机器人臂的单独IC，诸如在隔离器26a与通信控制器(和监测控制器)之间耦接有路由逻辑25a。在一个实施方案中，路由逻辑25被配置为基于从监测控制器获得的控制信号来切换两个通信控制器之间的通信。本文描述了关于路由逻辑的更多信息。
隔离器26a-26n可以是任何类型的数字隔离器，其被配置为将主控制电路的部件(例如，路由逻辑25)与机器人臂的部件(例如，机器人臂内的电路板和/或马达)电隔离。因此，隔离器防止任何电噪声在主控制电路21与机器人臂之间传输。在一个实施方案中，隔离器可以是低压差分信号(LVDS)隔离器。在另一个实施方案中，隔离器中的至少一些隔离器可以是使用光透射来隔离两个部件的光隔离器。
图3示出了根据一个实施方案的台侧电子设备的主控制电路，其中两个通信控制器之一具有主要责任。具体地，该图示出了第一通信控制器23具有用于促进主机16与至少一个机器人臂(例如，机器人臂1 4a)之间的通信的主要责任。例如，监测控制器22经由控制计算机3从主机16获得输入数据。在一个实施方案中，输入数据可以是由控制计算机3从用户命令(或控制信号)翻译的机器人控制命令。监测控制器将输入数据转发到两个通信控制器23和24。在一个实施方案中，监测控制器可仅将数据转发(或按路线发送)到与机器人臂的操作或移动有关的通信控制器，诸如当数据包括机器人控制命令时。
通信控制器23和24均被配置为接收包括用于驱动至少一个机器人臂执行移动的指令的机器人控制命令，并且被配置为将机器人控制命令处理为关节命令信号。例如，控制器可通过基于控制器与机器人臂通信的通信协议来打包数据而处理机器人控制命令。例如，机器人控制命令可以是使用传送协议诸如传输控制协议和互联网协议(TCP/IP)产生的数据。在一个实施方案中，台侧电子设备内的一个或多个部件之间的通信可使用不同的通信协议。因此，两个控制器产生单独的关节命令信号(例如，通信控制器23产生关节命令信号1，并且通信控制器24产生关节信号2)并且将这些信号传输到机器人臂1的路由逻辑25a。在一个实施方案中，仅具有主要责任的控制器产生关节命令信号，如本文所述，该关节命令信号是打包的机器人控制命令。
路由逻辑25a包括开关30(S1)和若干驱动器32和33。S1被配置为从两个通信控制器23和24接收关节命令信号，但是仅被配置为允许将信号中的一个信号按路线发送到机器人臂1 4a。具体地，S1被配置为经由隔离器26a将关节命令信号1按路线发送到机器人臂1 4a。因此，通信控制器23具有主要责任，因为开关使通信控制器能够与机器人臂4a通信。如本文所述，S1可通信地耦接到监测控制器，并且可被配置为响应于从监测控制器接收到控制信号而按路线发送来自第二通信控制器的信号。换句话讲，S1的位置指示哪个通信控制器具有主要责任。本文描述了关于控制S1的更多信息。
随着将关节命令信号1按路线发送到隔离器26a，路由逻辑25a被配置为将关节命令信号1按路线发送到驱动器32，该驱动器将关节命令信号按路线发送回第一通信控制器23、第二通信控制器24和监测控制器22中的至少一者。在一个实施方案中，驱动器32可以是驱动电路，这些驱动电路包括电气部件(例如，一个或多个晶体管)，该电气部件被配置为接收正在通过S1的关节命令信号(在该示例中为关节命令信号1)并且将该信号传输到相应控制器。在另一个实施方案中，驱动器32可包括用于每个控制器的单独驱动电路，关节命令信号被转发到这些控制器。因此，驱动器32可包括至少三个驱动电路。
在一个实施方案中，一旦基于来自用户或操作者的指令的关节命令信号经由隔离器26a被传输到机器人臂1 4a，机器人臂1就可执行操作。例如，该指令可包括臂4a的一英寸竖直移动。关节命令信号可控制机器人臂1的马达节点，以使马达激活并竖直地将臂抬升一英寸。
在一个实施方案中，机器人臂1 4a可被配置为将响应信号传输回主机以便提供对移动的确认。在一个实施方案中，响应信号可包括其他数据或信息，诸如机器人臂的当前位置(相对于外科手术台)或机器人臂的总体状态。在另一个实施方案中，响应信号可基于由机器人臂接收的最后一个指令的完成(或不能完成)。在一些实施方案中，响应信号可以是周期性地传输的信号(例如，每一秒)。响应信号由机器人臂经由隔离器26a传输到臂的路由逻辑25a。具体地，响应信号由驱动器33接收，该驱动器然后将响应信号按路线发送到第一通信控制器23、第二通信控制器24和监测控制器22中的至少一者。在一个实施方案中，驱动器33可类似于驱动器32。例如，驱动器33可包括用于每个控制器的单独的驱动电路，驱动器33将数据或信号按路线发送到这些控制器。特别地，驱动器33可包括三个驱动电路，第一通信控制器23、第二通信控制器24和监测控制器22中的每一者一个驱动电路。
两个通信控制器均从机器人臂4a(经由路由逻辑25a)接收响应信号。例如，响应信号可包括对响应于接收到关节命令信号1而由臂执行的移动的指示。一旦接收到，控制器就被配置为基于响应信号中的指示来产生反馈信号并将其传输到主机16。如图所示，第一通信控制器23产生反馈信号1，并且第二通信控制器24产生反馈信号2。如本文所述，系统1内的部件可根据通信协议进行通信，并且因此响应信号可处于通信协议中。然而，当产生反馈信号时，通信控制器可根据接收输入数据的协议(例如，传送协议)处理数据，以便将数据传送回主机。因此，两个控制器均通过根据传送协议打包响应信号来处理响应信号以产生反馈信号1和2，这两个反馈信号由监测控制器22接收。因此，反馈信号是根据传送协议的响应信号的打包版本。
监测控制器22包括开关(S2)31和表决逻辑35。S2被配置为从两个通信控制器23和24接收数据(例如，反馈信号)，并且被配置为将来自具有主要责任的通信控制器的反馈信号(例如，反馈信号1)作为输出数据按路线发送到主机16。在这种情况下，由于第一通信控制器23具有主要责任，因此S2被定位成仅允许来自第一通信控制器23的反馈信号通过。
监测控制器22被配置为确定是否检测到通信架构内的故障以便确定该主要责任是否应该被移交给另一通信控制器。具体地，表决逻辑35被配置为接收以下中的至少一者：1)来自控制塔3的输入数据，2)来自S2的输出数据(例如，反馈信号1)，3)来自驱动器33的响应信号，以及4)通过S1按路线发送到机器人臂4a的关节命令信号，在这种情况下为关节命令信号1。表决逻辑被配置为确定具有主要责任的通信控制器(第一通信控制器23)是否应该维持该责任或者该责任是否应该被赋予给另一通信控制器。
为了确定这一点，监测控制器的(表决逻辑)基于由控制器23产生的信号确定是否在第一通信控制器23内检测到故障。例如，表决逻辑确定第一通信控制器23是否正确产生反馈信号。例如，表决逻辑35基于由驱动器33按路线发送到三个控制器中的每个控制器的响应信号而产生预期反馈信号。表决逻辑35可执行与通信控制器执行的相同操作(例如，处理响应信号以根据传送协议来打包响应信号以产生预期反馈信号)。表决逻辑将由表决逻辑产生的预期反馈信号与从S2接收的由第一通信控制器产生的反馈信号1进行比较。如果这些信号相同，则这可能意味着第一通信控制器正在正确产生反馈信号，并且因此在控制器内未检测到故障。在一个实施方案中，当反馈信号相似达到阈值差异(例如，10％)时，未检测到故障。然而，如果信号不同(例如，超过阈值差异)，则表决逻辑可确定在第一通信控制器内检测到故障。
作为另一示例，监测控制器22的(表决逻辑35)可基于传输到机器人臂(例如，臂4a)的由控制器产生的信号来确定在第一通信控制器23内检测到故障。例如，表决逻辑可使用输入数据(例如，机器人控制命令)来基于机器人控制命令内的指令(诸如臂移动)产生预期关节命令。具体地，表决逻辑35可基于通信协议将机器人控制命令打包以产生预期关节命令。表决逻辑将预期关节命令信号与由驱动器32按路线发送的由第一通信控制器23产生的关节命令信号1进行比较。如果这些信号相同(或在阈值差异内)，则表决逻辑可能不会检测到故障。然而，如果这些信号不同，则表决逻辑可检测到第一通信控制器的故障。
在一个实施方案中，其他机器人臂4b-4n中的至少一些臂的路由逻辑25可包括本文所述的用于机器人臂4a的路由逻辑25a的部件中的至少一些部件。因此，本文所述的操作也可针对任何路由逻辑和相应机器人臂执行。
当未检测到故障时，监测控制器维持使第一通信控制器维持主要责任的配置。然而，如果检测到故障，则监测控制器被配置为发信号通知第二通信控制器24将代替第一通信控制器承担主要责任。图4示出了根据一个实施方案，响应于检测到台侧电子设备中的故障，已将通信控制器的主要责任赋予(或移交)给另一个通信控制器。具体地，监测控制器22(的表决逻辑35)发信号通知第二通信控制器24将代替第一通信控制器23承担主要责任。例如，为了发信号通知该变化，监测控制器将路由逻辑配置为防止第一通信控制器将未来关节命令信号传输到机器人臂并且允许第二通信控制器将由未来机器人控制命令处理得到的未来关节命令信号传输到机器人臂。监测信号还可通过以下方式来发信号通知该变化：防止第一通信控制器将未来反馈信号传输到主机并且允许第二通信控制器处理未来响应信号并将其作为未来反馈信号传输到主机。具体地，表决逻辑35将控制信号传输到两个开关S1和S2以使两个开关改变位置。发送到S1的控制信号使得该开关允许由第二通信控制器24产生的关节命令信号2通过；并且发送到S2的控制信号使得该开关允许由第二通信控制器24产生的反馈信号2通过。在一个实施方案中，即使已经检测到故障，第一通信控制器23也可保持操作(例如，产生关节命令信号和反馈信号)。在另一个实施方案中，监测控制器可发信号通知第一通信控制器关闭。
在一个实施方案中，S1和S2可以是具有一个或多个输入端子和一个或多个输出端子的任何类型的电子开关。例如，开关可包括可经由电信号控制的切换部件(例如，晶体管)。
在一些实施方案中，主控制电路21(例如，其监测控制器22)可响应于检测到故障而输出警报。例如，监测控制器可将警报信号作为输出数据传输到主机16以警示操作者9检测到的故障。在一个实施方案中，警报信号可以是通过一个或多个扬声器输出的音频信号。在另一个实施方案中，警报信号是显示在显示屏15上的视觉消息。在一个实施方案中，警报可由台侧电子设备20(例如，由电子设备20的扬声器)输出以便警示手术室内的用户。
在一个实施方案中，主控制电路21可以类似的方式通信地耦接到外科手术台5。具体地，外科手术台可包括一个或多个驱动机构(例如，致动器和/或马达)以便操纵或调节手术台的位置。例如，手术台可包括耦接到手术台的台面的致动器，以便允许台面向上倾斜。因此，外科手术台的一个或多个部件可与通信控制器23和24中的至少一者通信地耦接。例如，两个通信控制器可经由如本文所述由监测控制器22控制的路由逻辑(例如，用于手术台的每个部件的特定逻辑)通信地耦接到外科手术台。具有主要责任的通信控制器可以与机器人臂4a-4n类似的方式与外科手术台交换数据(例如，关节命令信号和响应信号)。
图5是根据一个实施方案的响应于检测到故障而将主要责任从一个通信控制器移交给另一个通信控制器的过程50的一个实施方案的流程图。在一个实施方案中，过程50可由台侧电子设备20的主控制电路21执行。具体地，该过程的至少一部分可由主控制电路的部件(例如，第一通信控制器23、第二通信控制器24、监测控制器22和路由逻辑25)中的任一部件执行。过程50开始于在第一通信控制器23处并从主机16接收机器人控制命令，该机器人控制命令包括用于驱动机器人臂(例如，臂4a)执行移动的指令，其中第一通信控制器具有主要责任，该主要责任包括与机器人臂和主机通信(在框51处)。过程50通过第一通信控制器处理机器人控制命令并将其作为关节命令信号传输到机器人臂(在框52处)。过程50确定是否已由监测控制器检测到故障(在决策框53处)。如果否，则过程50返回到框51。然而，如果已检测到故障(例如，通过将预期关节命令信号与由第一通信控制器产生的关节命令信号进行比较)，则过程50发信号通知第二通信控制器将承担第一通信控制器的主要责任(在框54处)。
一些实施方案执行过程50的变型。例如，过程的特定操作可不按所示出和描述的确切顺序执行。可不在一系列连续的操作中执行特定操作，并且可在不同的实施方案中执行不同的特定操作。
图6示出了根据一个实施方案的外科机器人系统的台侧电子设备的冗余功率架构。具体地，该图示出了具有冗余功率架构的台侧电子设备20，以便确保外科机器人系统1针对系统内可能发生的一个或多个故障(诸如短路)是故障安全的。电子设备包括输入功率控制器60、功率分配电路61和主控制电路21。电子设备还包括若干总线、功率线和控制线。具体地，台侧电子设备20包括第一组电压总线Vbus 1和Vbus 2(它们将输入功率控制器电耦接到功率分配电路)，并且包括第二组电压总线Vbus 1’和Vbus 2’(它们将功率分配电路电耦接到主控制电路)。此外，若干功率线和控制线将机器人臂4a-4n耦接到功率分配电路和主控制电路。例如，每个机器人臂可包括至少一条功率线和至少一条控制线，该至少一条功率线将臂电耦接到功率分配电路61(例如，提供来自功率分配电路61的输入功率)，该至少一条控制线将臂通信地耦接到主控制电路(的路由逻辑25)(例如，以便交换数据，诸如关节命令信号和响应信号)。具体地，臂的电子设备(例如，处理器、致动器、马达等)分别经由功率线和控制线电耦接和通信地耦接。此外，外科手术台5经由至少一条功率线电耦接到输入功率控制器60(例如，以提供输入功率)，并且手术台经由至少一条控制线通信地耦接到主控制电路(例如，以便交换数据，诸如关节命令信号和响应信号)。
如本文所示，台侧电子设备20的部件可彼此耦接。在一个实施方案中，各部件经由线耦接在一起，这些线可以是将部件直接连接在一起的导线。在另一个实施方案中，这些线可以是信号迹线。在一些实施方案中，部件中的至少一些部件可无线连接(例如，经由蓝牙协议)。
台侧电子设备20被配置为从以下两个输入功率源中的至少一个输入功率源汲取功率：交流(AC)干线功率源(AC功率源)和电池70。在一个实施方案中，电池可以是任何类型的电池，诸如锂离子电池或磷酸铁锂电池。在另一个实施方案中，电池可被容纳在外科手术台5中，或者电池可被储存在外科手术台5的外部(例如，作为不间断功率源(UPS)电池组的一部分)。
输入功率控制器60被配置为管理来自AC功率源和电池70中的至少一者的输入功率，并且被配置为经由两条单独的总线Vbus 1和Vbus 2向台侧电子设备20的其余部分提供冗余输入功率。具体地，输入功率控制器60经由Vbus 1和Vbus 2中的(至少)一者向功率分配电路61提供输入功率。在一个实施方案中，台侧电子设备可包括AC/DC转换器，该AC/DC转换器被配置为从AC功率源接收AC功率并将AC功率转换成直流(DC)，该直流(DC)然后由输入功率控制器接收。在一个实施方案中，输入功率控制器可经由Vbus 1提供AC功率源功率，并且在需要时(例如，当AC功率源因断电而关闭时)经由Vbus 2提供来自电池70的冗余电池功率。因此，总线可以是其相应输入功率源的专用总线。例如，如本文所述，总线中的每条总线可经由断路器“Prot In”耦接到功率分配电路61(的中央功率节点62)。因此，当Vbus 1提供功率时，Prot In 65可闭合并且Prot In 66可断开，使得Vbus 1仅供应功率。在另一个实施方案中，总线不是专用于源，使得来自任一源的输入功率可经由任一总线提供。在一些实施方案中，输入功率控制器同时经由Vbus 1和Vbus 2提供输入功率。例如，经由Vbus 1提供的输入功率可从AC功率源汲取，而经由Vbus 2提供的输入功率可从电池70汲取。
在一个实施方案中，输入功率控制器60被配置为响应于检测到故障来切换从哪个输入功率源汲取输入功率。具体地，输入功率控制器60可被配置为检测控制器内和/或总线Vbus 1和Vbus 2内的故障。例如，输入功率控制器60可经由Vbus 2提供从电池70汲取的输入功率，而从AC功率源汲取的功率对电池充电，如本文所述。输入功率控制器可测量流过Vbus 2的电流，并且可确定该电流是否超过指示短路的阈值。当输入功率控制器检测到短路时，控制器可停止经由Vbus 2提供输入功率(例如，通过使Prot In 66断开)并且开始经由Vbus 1提供输入功率(例如，来自AC功率源)(例如，通过使Prot In 65闭合)。在一个实施方案中，输入功率控制器60可包括一个或多个断路器，该一个或多个断路器可基于是否检测到故障而断开或闭合。作为另一示例，当输入功率由两个输入功率源同时在其相应总线上提供时，输入功率控制器可响应于检测到故障而停止提供来自其中一个源的输入功率，同时输入功率仍由另一个源提供。因此，即使在检测到故障的情况下，台侧电子设备也可继续提供功率。
如本文所述，输入功率控制器60经由功率线电耦接到外科手术台(例如，外科手术台的电气部件，诸如致动器、马达、电路部件等)。在一个实施方案中，输入功率控制器可经由功率线向外科手术台5提供与提供给电子设备20的其余部分的输入功率相同的输入功率。例如，当输入功率控制器经由Vbus 2向功率分配电路61提供来自电池70的电池功率时，控制器60可经由功率线向外科手术台5提供电池功率。
功率分配电路61包括冗余功率架构，该冗余功率架构管理从Vbus 1和Vbus 2中的至少一者接收的输入功率并将其分配到机器人臂4n和主控制电路21。在一个实施方案中，功率分配电路可包括实现输入功率分配的一个或多个电子部件或装置(例如，电路板)。例如，电路包括若干断路器65-69、中央功率节点62、第一功率控制器63和第二功率控制器64。
中央功率节点62：1)经由Vbus 1和Vbus 2电耦接到输入功率控制器60，2)经由Vbus 1’和Vbus 2’电耦接到主控制电路21，并且3)经由至少一条功率线电耦接到机器人臂4a-4n中的每个机器人臂。在一个实施方案中，中央功率节点是被配置为在总线和/或功率线之间分配功率的电子部件。例如，该节点可包括至少一个电导体，诸如铜，以便将功率从输入功率控制器分配到主控制电路和/或机器人臂。
如图所示，Vbus 1将AC功率源电耦接到节点62，并且Vbus 2将电池70电耦接到节点。节点包括若干断路器，输入断路器(Prot In)和输出断路器(Prot Out)，该输入断路器沿着接收输入功率的路径保护节点62，该输出断路器沿着节点提供输入功率的路径保护部件。具体地，Prot In 65耦接在Vbus 1与节点62之间，Prot In 66耦接在Vbus 2与节点62之间，Prot Out 67耦接在Vbus 1’与节点62之间，并且Prot Out 68耦接在Vbus 2’与节点62之间。另外，功率分配电路包括Prot Out 69，其经由相应功率线将每个机器人臂耦接到节点62。在一个实施方案中，这些断路器中的每个断路器可包括单向断路器和至少一个二极管。输入断路器可起到将节点与总线隔离的作用，以防它们中的一者短路或汲取过多的回流电流，但确实允许不受限制的电流从总线流出并进入节点。因此，输入断路器中的每个输入断路器保护节点免受过量电流(例如，高于第一阈值)经由相应总线流出节点的影响。因此，输入断路器限制从节点流入总线的输出电流流量(第一输出电流流量)。输出断路器被布置成限制(第二)输出电流(例如，从断路器流出并进入每个臂和/或主控制电路的电流)，但是允许不受限制的电流流回节点(例如，在再生电流事件期间)。
在一个实施方案中，断路器中的每个断路器可自动切换(例如，Prot Out 67可能会跳闸，从而响应于沿着Vbus 1’检测到高于阈值的高电流而产生开路)，或者可被控制为在某些条件下切换。具体地，第一功率控制器63和第二功率控制器64两者均通信地耦接到断路器中的每个断路器，并且被配置为独立地控制断路器中的每个断路器。断路器可能需要在某些条件下断开。例如，当系统被停用时，控制器可使断路器中的每个(或至少一些)断路器断开以便将系统停用。作为另一示例并且如先前所述，控制器可控制断路器以便仅允许Vbus 1和Vbus 2中的一者提供功率。在另一个实施方案中，功率控制器可获得传感器数据，该传感器数据用于确定哪些断路器断开。因此，断开/闭合特定电路的决定可仅由功率控制器63和/或64作出。在一个实施方案中，功率控制器中的每个功率控制器可从通信控制器23和/或24中的至少一者获得命令以断开/闭合特定断路器。本文描述了关于如何控制断路器的更多信息。
图7示出了根据一个实施方案的外科机器人系统的台侧电子设备的主控制电路的冗余功率架构。具体地，该图示出了主控制电路21如何经由第二组总线Vbus 1’和Vbus 2’由功率分配电路61供电。如图所示，第一通信控制器23通过Vbus 1’供电，第二通信控制器24通过Vbus 2’供电，并且监测控制器22和用于每个相应机器人臂25a-25n的路由逻辑是基于Vbus 1’和Vbus 2’的组合来供电。耦接在每条总线与监测控制器22之间，并且每个机器人臂的路由逻辑是允许电流仅从总线流到部件的二极管71。在一个实施方案中，不是(或除了)二极管，主控制电路21还可包括限流装置，使得输出短路不会使总线的两个输入端口短路。因此，当输出断路器之一(例如，Prot Out 67)跳闸(例如，由于故障)时，Vbus 1’将停止提供功率，然而，主控制电路21将继续经由Vbus 2’供应功率，只要Prot Out 68保持闭合。具体地，当沿着特定总线发生单个故障时，仅从特定总线汲取功率的通信控制器可受到影响(例如，被停用)，而另一个部件继续从其他总线汲取功率。因此，即使在发生故障的情况下，主控制电路21也将继续操作。
在一个实施方案中，通信控制器将响应于在功率架构内发生故障而切换主要责任。例如，第一通信控制器经由Vbus 1’接收功率，并且第二通信控制器从Vbus 2’接收功率。当发生故障时，功率分配电路跳闸Prot Out 67。在一个实施方案中，监测控制器22可检测故障，确定第一通信控制器未从Vbus 1’接收功率。作为响应，监测控制器22可发信号通知第二通信控制器24将承担如本文所述的主要责任。
在一个实施方案中，主控制电路21可包括附加电子部件，以调控由功率分配电路61供应的功率。例如，控制器22-24和路由逻辑25a-25n中的每一者可包括调控分配给相应部件的功率的功率源。
图8示出了根据一个实施方案的具有至少两个功率控制器的台侧电子设备的功率分配电路。如本文所述，断路器(例如，65-69)可由两个功率控制器63和64独立地控制。具体地，为了防止控制器之一内的故障导致一个或多个断路器意外断开，从而导致相应总线和/或功率线断电，两个控制器必须同意断开断路器。因此，断路器可仅响应于两个功率控制器传输指示断开断路器的指令的控制信号而断开。如该图中所示，功率控制器中的每个功率控制器的输出进入逻辑电路80，该逻辑电路包括用于对应的机器人臂4a-4n的每个断路器69a-69n的“或”逻辑元件。作为示例，如果功率控制器63有故障并且将控制信号传输到逻辑电路以停用(或断开)Prot Out 69a(例如，低控制信号)以便使机器人臂4a断电，则ProtOut 69a将保持闭合，只要第二功率控制器64不传输相同的控制信号。具体地，只要功率控制器64产生高控制信号，Prot Out就将保持闭合。因此，断路器中的剩余部分(例如，输出断路器)将响应于功率控制器中的至少一个功率控制器传输包括用于使断路器中的剩余部分闭合的指令的控制信号(高信号)而保持闭合。在一个实施方案中，只要功率控制器63和64两者不传输控制信号(例如，两者均产生低控制信号)，断路器就将保持闭合。在一个实施方案中，尽管未示出，但是功率控制器63和64中的每一者可经由逻辑电路耦接到输入断路器。
在一个实施方案中，第一功率控制器和第二功率控制器中的每一者可接收命令信号，该命令信号指示这些控制器将特定断路器断开/闭合。在一个实施方案中，功率控制器可从主控制电路21(例如，其具有主要责任和/或监测控制器22的通信控制器)接收命令信号和/或从输入功率控制器60接收命令信号。例如，输入功率控制器60可传输命令信号以使机器人臂之一断电。只要功率控制器63和64两者均接收相同的命令信号，臂的输出断路器就将断开。因此，除了保护部件免受功率控制器之一内的故障外，逻辑电路80还提供对故障命令信号的保护，这可能导致功率控制器之一提供错误(或不正确)的控制信号。
如本文所述，外科机器人系统1可允许手术室内的用户(例如，医学专业人员，诸如护士或医生)在与主机16的通信已失效或已终止的情况下调节机器人臂4a-4n中的至少一个机器人臂的位置。例如，当建立了通信连接(或链路)(例如，有线或无线连接)时，系统可在远程操作模式下操作，在该远程操作模式中，系统的部件(例如，机器人臂4a-4n和外科手术台5)可仅由操作者经由主机16和控制计算机3控制。例如，系统可仅使操作者能够控制机器人臂，以便防止臂接收来自不同来源的对比命令。然而，如果与主机的通信终止或丢失，则外科机器人系统1可能变得不活动(例如，暂停机器人臂的位置，以便防止臂塌陷在患者身上)。为了防止将患者困在外科手术台与机器人臂之间，本公开允许系统进入第二模式或本地模式，该第二模式或本地模式允许用户响应于由用户致动用户致动开关而移动机器人臂。因此，本公开允许用户在与主机的通信已丢失时使患者解困。
图9示出了根据一个实施方案的带有具有用户致动开关的部件的外科机器人系统的示例的绘画视图。具体地，该图示出了外科机器人系统1，该外科机器人系统包括外科机器人手术台5、控制塔3和主机(例如，控制台计算机)16。在一个实施方案中，系统1可包括如图1中所述的附加部件。
如图所示，外科机器人手术台包括台面93、适配器94和支撑件95。台面具有上表面，患者6在外科规程期间安置在该上表面上，如图所示。台面设置在与机器人臂4a和4b(可枢转地)耦接的适配器上。该适配器设置在支撑件上，该支撑件可以是例如在地板上方具有合适高度的底座。在一个实施方案中，手术台还可包括更多或更少的部件。例如，手术台可包括基部(未示出)，支撑件设置在该基部上。作为另一示例，手术台可不包括适配器，因此机器人臂可耦接到台面和/或支撑件。在一个实施方案中，外科机器人手术台可包括更多或更少的机器人臂，诸如至少四个机器人臂(例如，4a-4d)。例如，机器人臂中的两个机器人臂可处于手术台的第一侧上，而另外两个机器人臂可处于手术台的与第一侧相对的第二侧上。作为另一示例，所有机器人臂可位于手术台的一侧上，以便允许用户在手术台的另一侧接近患者。
机器人臂中的每个机器人臂可包括一个或多个连接件(或构件)和一个或多个关节，该一个或多个关节用于相对于彼此和/或相对于外科机器人手术台5致动连接件。关节可包括各种类型，诸如俯仰关节或滚动关节，其可基本上约束相邻连接件围绕某些轴线相对于其他轴线的移动。在一个实施方案中，臂可包括至少一个伸缩构件，该至少一个伸缩构件被配置为相对于构件的任一端处的关节膨胀和收缩，以便改变其长度。关节和伸缩构件中的每一者可包括至少一个驱动机构，诸如致动器或马达，该至少一个驱动机构被配置为根据关节命令信号调节关节(或伸缩构件)的位置，该关节命令信号是从台侧电子设备(例如，其具有主要责任的通信控制器)接收，如本文所述。每个臂还包括外科工具7，该外科工具被配置为可移除地耦接到机器人臂的远侧端部。因此，机器人臂的关节可被致动以定位和定向臂的工具，以使外科机器人系统1的操作者能够执行机器人外科手术。
两个臂还包括用户致动开关90，该用户致动开关被配置为在被致动时使得相应机器人臂能够由用户移动。在一个实施方案中，臂中的至少一些臂可包括一个或多个开关。当开关被用户致动或按下时，控制信号被传输到台侧电子设备20(例如，具有主要责任的通信控制器，诸如第一通信控制器23)，其指示手动移动机器人臂的用户请求。作为响应，通信控制器可使得机器人臂的关节中的至少一个关节能够被用户移动(手动)。例如，通信控制器可基于由尝试移动机器人臂的用户接收的用户命令来产生并传输关节命令信号。在一个实施方案中，用户命令可以是基于由用户在机器人臂上施加的拉力/推力。例如，机器人臂可包括一个或多个力传感器(例如，压缩力传感器、张力传感器等)，该一个或多个力传感器被配置为感测由外部对象(例如，用户的手)施加的推力和/或拉力。这些传感器将包括传感器数据的电子信号(其指示力的大小和施加力的方向)传输到通信控制器，该通信控制器然后基于该数据确定应该移动机器人臂的哪些关节。然后，通信控制器将关节命令信号传输到关节，以便基于所施加的力移动机器人臂(的关节)。例如，关节命令信号使机器人臂的关节内的驱动机构协助机器人臂在由信号指示的方向上移动。在一个实施方案中，协助移动可基于施加到机器人臂的力的大小。例如，驱动机构可使机器人臂响应于由用户施加的力较低(或低于阈值)而缓慢移动。一旦不再施加力(例如，用户已停止推动或拉动机器人臂)，通信控制器就将停止传输关节命令信号。在另一个实施方案中，开关可包括一个或多个控件(例如，操纵杆)，该一个或多个控件使用户能够引导臂向哪个方向移动。在一些实施方案中，开关可不是物理地耦接到机器人臂，而是可与单独的电子装置(例如，平板计算机)通信地耦接(例如，有线或无线)，该单独的电子装置被配置为接收指示如何移动机器人臂的用户输入。
该图还示出了外科机器人手术台5包括手术台用户致动开关91，该手术台用户致动开关在由用户致动时使得外科手术台能够被用户调节。类似于机器人臂，手术台5可包括被配置为移动手术台的至少一部分的致动器或马达。例如，台面可被布置成在包括致动器的关节处耦接到适配器，并且可被布置成围绕关节枢转(例如，台面能够可枢转地耦接到关节处的适配器)。一旦开关91被按下，用户就可推压台面93的一侧，以使台面围绕垂直延伸穿过手术台的轴线旋转。作为另一示例，在开关91被按压时，用户可相对于适配器倾斜台面。
在一个实施方案中，机器人臂和/或机器人手术台的移动可仅在用户致动相应开关时发生。例如，用户可仅在开关90正被按下时移动机器人臂4a。一旦开关不再被按下，机器人臂就可不再对施加到臂的力作出响应。在另一个实施方案中，系统的台侧电子设备可允许在开关被致动之后移动一段时间(例如，三十秒)。
图10示出了根据一个实施方案的当由用户致动臂的相应用户致动开关时用户移动机器人臂的几个阶段。具体地，该图示出了两个阶段1005和1010，其中用户100相对于手术台5将机器人臂4a从一个位置移动到另一个位置。阶段1005示出了用户100正用其手抓持机器人臂4a并用其拇指向下按压(或致动)用户致动开关90。作为响应，开关将控制信号传输到台侧电子设备，该台侧电子设备使用该信号来确定机器人臂的用户致动开关已被致动。一旦被致动，台侧电子设备就可激活或开始从一个或多个传感器接收传感器数据，如本文所述。因此，台侧电子设备可从一个或多个传感器接收信号，该信号指示用户100强制机器人臂移动的方向。在这种情况下，传感器数据可指示用户正在将机器人臂4a拉动远离机器人臂4b，并且将臂远离台面旋转。因此，台侧电子设备可产生一个或多个关节命令信号，该一个或多个关节命令信号使机器人臂的一个或多个关节的驱动机构协助机器人臂在由信号指示的方向上移动。阶段1010示出了由用户移动的结果。例如，臂4a已围绕垂直轴线远离机器人臂4b旋转，并且现在位于台面的一侧。
图11是根据一个实施方案的过程的一个实施方案的流程图，该过程允许用户致动开关在响应于确定台侧电子设备和主机之间的通信已停止或已终止而由用户致动时使得机器人臂能够移动。具体地，该过程描述了外科机器人系统1可在其中操作的两种模式。该图将参考图2和图9进行描述。例如，本文所述的操作中的至少一些操作可由外科机器人系统1(例如，其台侧电子设备20的主控制电路21)执行。具体地，如本文所述，操作可由具有主要责任的通信控制器执行。在另一个实施方案中，操作中的至少一些操作可由集成在系统内的另一处理器(或控制器)执行。例如，机器人臂4a可包括处理器，该处理器被配置为确定机器人臂的相应用户致动开关是否被致动并且允许臂的驱动机构移动(例如，基于用户施加的力)。
过程110开始于通过接收机器人控制命令来经由连接建立与主机的通信，每个机器人控制命令用于指示机器人臂中的一个机器人臂执行移动，其中在机器人臂中的每个机器人臂上存在相应用户致动开关，该相应用户致动开关在由用户致动时使得机器人臂能够由用户移动(在框111处)。例如，通信可经由任何类型的连接(例如，有线连接或无线连接)上的任何通信协议进行。在一个实施方案中，可在外科规程开始时建立通信。因此，当建立通信时，外科机器人系统可处于远程操作模式，在该远程操作模式中外科机器人系统(即机器人臂4a-4n中的每个机器人臂和手术台5)处于操作者经由主机16的完全控制之下。因此，过程110超控(例如，一旦建立了通信)相应的用户致动开关，从而防止开关使得机器人臂能够移动(在框112处)。具体地，当处于远程操作模式时，系统1可不对机器人臂的用户致动开关90被致动作出响应。例如，主控制电路(的具有主要责任的通信控制器)可在电路21通过连接与主机通信时超控开关。除了超控每个臂的用户致动开关90之外，系统还可超控手术台用户致动开关91，从而防止手术台用户致动开关一旦与主机建立通信时就使得能够调节外科手术台。
在一个实施方案中，主控制电路21可在处于远程操作模式时以几种方法中的至少一种方法来超控开关。在一个实施方案中，主控制电路可通过不向开关提供功率来超控开关，从而不允许开关在由用户致动时产生控制信号。在另一个实施方案中，具有主要责任的控制器可在致动时从开关接收控制信号，但在处于远程操作模式时可忽略该信号。在一个实施方案中，当处于远程操作模式时，通信控制器可通过以下方式不作出响应：通过响应于感测到用户(例如，用户100)正在施加推力和/或拉力而不将关节命令信号传输到机器人臂和/或手术台的驱动机构。
过程110确定主机是否仍在与主控制电路通信(在决策框113处)。具体地，系统确定主机与主控制电路之间的通信连接(或链路)是否终止或丢失。例如，该确定可以基于在一段时间(例如，五分钟)之后是否已停止从主机接收输入数据(例如，机器人命令信号)。作为另一示例，该确定可以基于来自主机的指示通信已终止(例如，诸如蓝牙链路等通信链路已终止)的显式命令。在另一个实施方案中，可使用任何方法来确定与主机的通信是否已由外科机器人系统1丢失或终止。如果否，则过程110返回到框112以继续超控用户致动开关。
然而，响应于确定与主机的通信已停止，过程110允许相应的用户致动开关在由用户致动时使得机器人臂能够移动(在框114处)。具体地，一旦确定通信已停止，外科机器人系统就从远程操作模式切换到本地模式，以便允许用户手动移动机器人臂和/或手术台。因此，如本文所述，当机器人臂的用户致动开关90被致动时，通信控制器(具有主要责任)可响应于接收到指示机器人臂将移动的方向和/或速度的传感器数据而将关节命令信号传输到驱动机构。
一些实施方案执行过程50的变型。例如，过程的特定操作可不按所示出和描述的确切顺序执行。可不在一系列连续的操作中执行特定操作，并且可在不同的实施方案中执行不同的特定操作。例如，在确定通信已终止时，外科机器人系统可警示手术室内的用户(和操作者)。例如，如本文所述，外科机器人系统的台侧电子设备可包括扬声器。响应于确定与主机的通信已终止，系统可驱动扬声器发出警报消息，警示用户主机与台侧电子设备(的主控制电路)之间的通信已终止。
在一个实施方案中，本文所述的操作中的至少一些操作可以是任选的(被示出为虚线框)，并且由此可从该过程中省略。例如，过程110可在外科机器人系统1已处于远程操作模式内时(例如，当主机在与主控制电路21通信时)执行。因此，已建立与主机的通信。
在一个实施方案中，即使通信已终止，台侧电子设备(例如，其主控制电路21)在某些条件下也可能无法使机器人臂响应于用户致动开关和/或手术台用户致动开关被致动而移动。例如，一旦用户致动开关90被致动，系统1就可确定外科工具7是否耦接到机器人臂。在一个实施方案中，主控制电路不允许相应的用户致动开关使机器人臂能够移动，除非已经确定外科工具未耦接到机器人臂。例如，耦接到机器人臂4a的外科工具7可包括锋利的物体，诸如手术刀或套管。如果在工具保持耦接到臂时移动，则工具可能无意中与仍处于手术台5的台面上的患者接触。因此，为了避免伤害患者，系统可等待允许开关实现移动，直到工具被移除。在一个实施方案中，只要外科工具在确定与主机的通信已终止之后耦接到机器人臂，系统就可超控机器人臂的相应用户致动开关，从而使机器人臂不能响应于由用户致动而移动。在另一个实施方案中，一旦通信丢失，无论外科工具是否耦接到机器人臂，系统都不会超控开关。
在一个实施方案中，系统1(例如，其主控制电路21)可等待一段时间(在从远程操作模式切换到本地模式之后)以允许用户致动开关在通信已终止之后实现相应臂的移动。具体地，响应于确定主机已停止通过连接与主控制电路通信(例如，与主机的通信链路已经无意中终止)，系统使机器人臂中的每个机器人臂(和外科手术台)能够保持当前位置以便避免任何突然移动(例如，臂塌陷在患者身上)。另外，在确定通信已停止之后，系统可继续超控相应的用户致动开关，从而使机器人臂在一段时间(例如，三十秒)内不能移动。例如，在通信是间歇性的(例如，周期性地终止并重新建立)或仅持续较短时间(例如，五秒)的情况下，系统将等待一段时间以允许重新建立连接。
如本文所述，外科机器人系统1可包括若干控制器，诸如监测控制器22、第一通信控制器23、第二通信控制器24、输入功率控制器60、第一功率控制器63和第二功率控制器64。在一个实施方案中，本文所述的控制器中的每个控制器可以是相对于彼此的单独的专用处理器。例如，每个控制器可以是专用集成电路(ASIC)、通用微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、具有一个或多个处理器的片上系统(SoC)、模块系统(SOM)、数字信号控制器或一组硬件逻辑结构(例如，过滤器、算术逻辑单元和专用状态机)。在一个实施方案中，控制器可包括其他电子部件。例如，监测控制器22可包括其他电子部件，诸如集成电路(IC，诸如晶体管(或开关))和存储器。
在一个实施方案中，本公开的若干方面可以描述为以下陈述。例如，包括外科手术台(例如，5)和一个或多个机器人臂(例如，4a-4n)的外科机器人系统1的电子电路(例如，如本文所述的台侧电子设备20)可包括一个或多个部件，如本文所述。在一个实施方案中，电子电路包括主控制电路(例如，21)，该主控制电路被布置成通过连接通过接收机器人控制命令来与主机(例如，16)通信，该机器人控制命令由控制计算机(例如，3)从控制计算机从主机接收到的命令翻译而来。每个机器人控制命令用于指示机器人臂中的一个机器人臂执行移动。每个臂具有相应的用户致动开关(例如，90)，该相应的用户致动开关在由用户致动时使得机器人臂能够由用户移动。该主控制电路被配置为：1)超控开关，从而防止该开关在主机通过连接与主控制电路通信(或正在通信)时使得机器人臂能够移动，以及2)响应于确定主机已停止通过连接与主控制电路通信，允许相应的用户致动开关在由用户致动时使得机器人臂能够移动。
在一个实施方案中，外科手术台包括手术台用户致动开关(例如，91)，该手术台用户致动开关在由用户致动时使得外科手术台能够被用户调节。然而，主控制电路在该电路与主机通信时超控手术台用户致动开关，从而防止该开关使得能够调节手术台。
在另一个实施方案中，机器人臂具有耦接到其上的外科工具(例如，7)，并且主控制电路不允许相应的用户致动开关使机器人臂能够移动，除非外科工具不再耦接到机器人臂。
在一些实施方案中，只要外科工具在确定主机不再与主控制电路通信之后耦接到机器人臂，主控制电路就超控机器人臂的相应用户致动开关，从而使臂不能响应于由用户致动而移动。
在一个实施方案中，主控制电路允许相应的用户致动开关通过以下方式使机器人臂能够移动：1)确定机器人臂的用户致动开关已被致动，2)接收指示强制机器人臂移动的方向的信号，以及3)使机器人臂的驱动机构协助机器人臂在由该信号指示的方向上移动。在另一个实施方案中，主控制电路包括通信控制器，该通信控制器被配置为将从主机接收到的机器人控制命令按路线发送到机器人臂，并且该通信控制器使机器人臂的驱动机构通过基于接收到的信号产生机器人控制命令并将其传输到驱动机构来协助移动。
在一个实施方案中，主控制电路被配置为，响应于确定主机已停止通过连接与主控制电路通信：1)使机器人臂中的每个机器人臂能够保持当前位置，以及2)继续超控相应的用户致动开关，从而使机器人臂不能在通信已停止之后的一段时间内移动。
在本公开的另一实施方案中，外科机器人系统和方法包含本文所述的部件中的至少一些部件并且执行如本文所述的过程中的至少一些过程。
如先前所解释的，本公开的实施方案可以是其上存储有指令的非暂态机器可读介质(诸如微电子存储器)，该指令对一个或多个数据处理部件(在此通常称为“处理器”)进行编程以执行网络操作、信号处理操作、关节命令操作等。在其他实施方案中，这些操作中的一些操作可由包含硬连线逻辑的特定硬件部件执行。这些操作可另选地由经编程的数据处理部件和固定的硬连线电路部件的任何组合执行。
虽然已经在附图中描述并示出了某些实施方案，但应当理解，此类实施方案仅仅是对本公开的说明而非限制，并且本公开不限于所示和所述的特定构造和布置，因为本领域的普通技术人员可以想到各种其他修改。因此，本说明书应被视为例示性的而非限制性的。
在一些实施方案中，本公开可包括以下语言，例如，“[元件A]和[元件B]中的至少一者”。该语言可指元件中的一个或多个元件。例如，“A和B中的至少一者”可指“A”、“B”或“A和B”。具体地，“A和B中的至少一者”可指“A中的至少一个以及B中的至少一个”或者“A或B中的至少一者”。在一些实施方案中，本公开可包括以下语言，例如，“[元件A]、[元件B]和/或[元件C]”。该语言可指这些元件中的任一个元件或其任何组合。例如，“A、B和/或C”可指“A”、“B”、“C”、“A和B”、“A和C”、“B和C”或“A、B和C”。

Claims (20)

1.一种用于外科机器人系统的电子电路，包括：
中央功率节点；
第一电压总线和第二电压总线，所述第一电压总线将第一功率源电耦接到所述中央功率节点，所述第二电压总线将第二功率源电耦接到所述中央功率节点，每条总线被布置成从相应功率源向所述中央功率节点提供功率，其中每条总线具有输入断路器，所述输入断路器被布置成限制来自所述节点并进入所述总线的第一输出电流流量；和
多个机器人臂，每个臂经由输出断路器电耦接到所述中央功率节点并且被布置成从所述中央功率节点汲取所述功率，
其中每个输出断路器被布置成限制来自所述中央功率节点并进入相应机器人臂的第二输出电流流量，
其中输出断路器被布置成响应于在所述相应机器人臂内发生故障而断开，而所述输出断路器中的剩余部分保持闭合。
2.根据权利要求1所述的电子电路，还包括第一功率控制器和第二功率控制器，所述第一功率控制器和所述第二功率控制器两者均通信地耦接到所述输出断路器中的每个输出断路器，其中所述输出断路器仅响应于两个功率控制器传输包括用于使所述断路器断开的指令的控制信号而断开。
3.根据权利要求2所述的电子电路，其中所述输出断路器中的剩余部分响应于所述功率控制器中的至少一个功率控制器传输包括用于使所述输出断路器中的剩余部分闭合的指令的控制信号而保持闭合。
4.根据权利要求1所述的电子电路，还包括：
第一通信控制器和第二通信控制器，所述第一通信控制器具有主要责任，所述主要责任包括从主机接收机器人控制命令并且将所述命令按路线发送到所述多个机器人臂，所述第二通信控制器是冗余控制器，
其中所述第一通信控制器经由第三电压总线电耦接到所述中央功率节点以从所述节点汲取所述功率，并且所述第二通信控制器经由第四电压总线电耦接到所述中央功率节点以从所述节点汲取功率。
5.根据权利要求4所述的电子电路，其中所述第三电压总线和所述第四电压总线中的每一者经由输出断路器耦接到所述节点，其中，响应于沿着所述第三电压总线发生故障，所述第三电压总线的所述输出断路器被布置成断开，从而将所述第二通信控制器配置为代替所述第一通信控制器承担所述主要责任。
6.根据权利要求1所述的电子电路，其中所述第一功率源是AC干线功率源，并且所述第二功率源是电池。
7.根据权利要求6所述的电子电路，其中所述外科手术台系统的外科手术台被布置成仅从所述电池汲取功率，与所述第二电压总线分开。
8.一种用于外科机器人系统的电子电路，包括：
第一通信控制器，所述第一通信控制器具有主要责任，所述主要责任包括与所述外科机器人系统的机器人臂和主机通信，在具有所述主要责任时，所述第一通信控制器被配置为处理从所述主机接收到的包括用于驱动所述机器人臂执行移动的指令的机器人控制命令并且将所述机器人控制命令作为关节命令信号传输到所述机器人臂；
第二通信控制器，所述第二通信控制器是冗余控制器；和
监测控制器，所述监测控制器被配置为响应于检测到故障而发信号通知所述第二通信控制器将代替所述第一通信控制器承担所述主要责任。
9. 根据权利要求8所述的电子电路，还包括路由逻辑，所述路由逻辑被布置成将所述第一通信控制器、所述第二通信控制器和所述监测控制器与所述机器人臂通信地耦接，其中，在具有所述主要责任时，所述第一通信控制器被配置为：
从所述机器人臂并经由所述路由逻辑接收响应信号，所述响应信号包括由所述机器人臂执行的移动的指示；以及
处理所述响应信号并将其作为反馈信号传输到所述主机。
10. 根据权利要求9所述的电子电路，其中所述监测控制器被配置为通过以下方式检测故障：
基于来自所述响应信号的所述指示产生预期反馈信号；以及
将所述预期反馈信号与所述反馈信号进行比较。
11.根据权利要求9所述的电子电路，其中所述监测控制器发信号通知所述第二通信控制器将承担所述主要责任，其方式是通过将所述路由逻辑配置为防止所述第一通信控制器将未来关节命令信号传输到所述机器人臂并且允许所述第二通信控制器将由未来机器人控制命令处理得到的未来关节命令信号传输到所述机器人臂。
12.根据权利要求11所述的电子电路，其中所述监测控制器被布置成将所述第一通信控制器和所述第二通信控制器通信地耦接到所述主机，其中所述监测控制器发信号通知所述第二通信控制器将代替所述第一通信控制器承担所述主要责任，其方式是通过防止所述第一通信控制器将未来反馈信号传输到所述主机并且允许所述第二通信控制器处理未来响应信号并将其作为未来反馈信号传输到所述主机。
13.根据权利要求8所述的电子电路，其中所述监测控制器被配置为通过以下方式检测故障：
基于来自所述机器人控制命令的所述指令产生预期关节命令信号；
将所述预期关节命令信号与所述关节命令信号进行比较。
14. 根据权利要求8所述的电子电路，其中所述关节命令信号是第一关节命令信号，
其中所述第二通信控制器接收所述机器人控制命令并将其处理为第二关节命令信号，并且
其中当所述第一通信控制器具有所述主要责任时，所述监测控制器防止所述第二通信控制器将所述第二关节命令信号传输到所述机器人臂。
15. 根据权利要求8所述的电子电路，还包括：
第一电压总线，所述第一电压总线电连接到所述第一通信控制器并且被布置成向所述第一通信控制器提供功率；和
第二电压总线，所述第二电压总线电连接到所述第二通信控制器并且被布置成向所述第二通信控制器提供所述功率，
其中所述监测控制器通过确定所述第一通信控制器未通过所述第一电压总线接收功率来检测所述故障。
16.一种外科机器人系统，包括：
外科手术台，所述外科手术台被布置成容纳患者，包括主控制电路和功率分配电路；
多个机器人臂，所述多个机器人臂各自安装在所述外科手术台上；和
控制计算机，所述控制计算机将主机与所述主控制电路通信地耦接，所述控制计算机将从所述主机接收到的命令翻译为用于传输到所述主控制电路的机器人控制命令，所述机器人控制命令用于指示所述机器人臂执行移动，
其中所述主控制电路包括冗余通信架构，所述冗余通信架构在所述系统内有故障的情况下维持所述多个机器人臂与所述主机之间的通信，
其中所述功率分配电路包括冗余功率架构，所述冗余功率架构管理从第一功率源或第二功率源接收的输入功率并将其分配到所述多个机器人臂和所述主控制电路。
17.根据权利要求16所述的机器人外科系统，其中所述主控制电路包括：
第一通信控制器，所述第一通信控制器具有主要责任，所述主要责任包括与所述多个机器人臂中的机器人臂和所述主机通信，
第二通信控制器，所述第二通信控制器是冗余控制器，和
监测控制器，所述监测控制器被配置为响应于检测到所述故障而发信号通知所述第二通信控制器将代替所述第一通信控制器承担所述主要责任。
18. 根据权利要求17所述的机器人外科系统，其中所述主控制电路还包括路由逻辑，所述路由逻辑被配置为：
将从所述机器人臂接收到的信号按路线发送到所述控制器中的每个控制器，以及
将仅从具有所述主要责任的所述控制器接收到的信号按路线发送到所述机器人臂。
19.根据权利要求16所述的机器人外科系统，其中所述功率分配电路包括：
中央功率节点，
第一电压总线和第二电压总线，所述第一电压总线将所述第一功率源电耦接到所述中央功率节点，所述第二电压总线将所述第二功率源电耦接到所述中央功率节点，每条总线被布置成从相应功率源向所述中央功率节点提供功率，其中每条总线具有输入断路器，所述输入断路器被布置成限制来自所述节点并进入所述总线的第一输出电流流量，和
用于每个机器人臂的输出断路器，所述输出断路器将所述机器人臂电耦接到所述中央功率节点，所述输出断路器被布置成限制从所述中央功率节点进入相应机器人臂的第二输出电流流量。
20.根据权利要求19所述的机器人外科系统，其中所述功率分配电路还包括第一功率控制器和第二功率控制器，所述第一功率控制器和所述第二功率控制器两者均通信地耦接到所述输出断路器中的每个输出断路器，其中输出断路器仅响应于两个所述功率控制器传输包括用于使所述断路器断开的指令的控制信号而断开。
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