CN110325139A - 用于机器人手术器械的联接件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于手术机器人的负荷感测设备，其包括负荷感测装置和安装到负荷感测装置的钩，其中联接件可纵向滑动并且可与用于致动手术器械的肌腱接合，使得钩的纵向移动在肌腱上施加负荷并且负荷感测装置测量这样的负荷。

Description

用于机器人手术器械的联接件

技术领域

本发明涉及一种用于机器人手术器械的联接件。

背景技术

在机器人手术中，要具备的最重要的特征之一是快速可靠的器械交换，事实上它允许外科医生使用专门为外科手术的每个子任务设计的更多器械。因此，具有快速且可靠的系统来实现这一点对于减少手术工作流程中的“停滞时间”变得非常重要。

除此之外，另一个特征非常重要：力反馈。在过去几年中，手术机器人的采用一直在增加，但到目前为止，一直存在的已知问题是目前的手术机器人不带有力反馈。这主要是由于该领域的大部分工作集中于提供具有安装在尖端处的力传感器的器械。

本发明通过实现具有嵌入式力感测以测量机器人施加到肌腱的拉力的线性联接件来提出上述两个问题的解决方案。

正是在该背景下出现了本发明。

发明内容

本发明的一个方面提供了用于在外科手术期间快速更换手术工具以最小化手术期间的“停滞时间”的装置。特别地，一种在手术机器人和手术器械之间的附接接口包括：可滑动地安装到手术机器人的第一联接件和安装到机器人手术器械的第二联接件，其中所述第一联接件在第一位置和第二位置之间可移动，在所述第一位置所述第一联接件接合所述第二联接件并防止所述机器人手术器械相对于所述手术机器人的纵向移动，在所述第二位置所述第一联接件和所述第二联接件脱离，允许所述机器人手术器械相对于所述手术机器人的纵向移动。

本发明的另一方面将力感测集成到其致动中，以便通过避免将力传感器放置在手术器械尖端上以成本有效的方式实现力反馈，这是当前手术机器人中的感测集成的主要障碍。特别地，手术机器人包括用于致动可附接到其上的机器人手术器械的附接接口，其中附接接口包括用于测量由手术机器人施加到机器人手术器械的拉力的装置。

本发明的另一方面提供了一种安全系统，其测量多个肌腱中的每一个上的拉力。如果肌腱断裂，则拉力将立即减小到零，并且系统将立即限制手术机器人的进一步操作。特别地，用于手术机器人的负荷感测装置包括多个测力传感器和相同数量的钩，其中肌腱张力的测量从每个相应的测力传感器传输到控制器，并且控制器配置成在肌腱张力的测量指示相应的肌腱断裂时锁定手术器械的致动。

本发明的另一方面提供了一种手术工具，所述手术工具可以围绕其纵向轴线连续旋转，使得其旋转范围大于360°。特别地，手术机器人包括主体和安装接口，其中主体相对于安装接口可旋转。

本发明的另一方面提供了一种机器人手术器械，其包括定位在安装接头和手术工具之间的刚性中空轴，其中所述安装接头具有可滑动地安装到其上的多个联接件，其中每个联接件与穿过所述刚性中空轴并布置在所述联接件和所述手术工具之间的相应肌腱关联。

本发明的另一方面提供了用于机器人手术的装置，所述装置包括手术机器人和机器人手术器械，其中所述机器人手术器械包括具有至少两个移动自由度的手术工具，每个移动自由度由相应的肌腱控制，并且其中所述手术机器人包括至少两个电机，其中每个电机驱动相应的肌腱。

本发明的另一方面提供了一种测量施加到机器人手术器械的力的方法，所述方法包括：i)使用附接接口将具有多个肌腱的机器人手术器械附接到手术机器人；ii)将预负荷施加到每个肌腱；iii)使用所述肌腱致动所述机器人手术器械并保持所有非活动肌腱上的预负荷；以及iv)测量施加到每个活动肌腱的拉力。

本发明的另一方面提供了一种手术机器人，其包括在其中安装七个电机的中空圆柱形主体，其中每个电机由设置在主板上的相应电机控制板控制，其中每个电机控制板是模块化的。本发明的另一方面提供了用于机器人手术的装置，其包括手术机器人和机器人手术器械，其中所述机器人手术器械包括用于与所述手术机器人通信的近场通信芯片。

附图说明

现在将参考以下附图描述本发明。

图1示出了安装在用于全身定位的六DoF串联机械手上的带腕手术机器人。

图2示出了附接有器械的手术机器人的概览。

图3示出了图2的器械的旋转机构的详细视图。

图4示出了图2和3的器械的线性致动器的详细视图。

图5示出了图2至4的器械的滑动螺母的详细视图。

图6示出了图2至5的器械的器械释放机构的详细视图。

图7示出了作为完整单元(顶部)和分解(底部)的示例性带腕手术抓紧器。

图8示出了图7的带腕手术抓紧器的尖端的详细视图。

图9示出了示例性实验装置。

图10示出了相对于腕部连杆和夹爪的旋转轴线的肌腱悬臂的表示。

图11示出了从第一实验获得的实验结果。

图12a和12b示出了器械关节的一个实施例的控制方案。

图13示出了从第二实验获得的实验结果。

图14示出了根据本发明的方面的器械的位置控制可重复性。

具体实施方式

图1示出了安装在用于全身定位的的六自由度(DoF)串联机械手12上的带腕手术机器人10。手术机器人10配置成安装带腕器械，并且能够快速制造和组装。手术机器人10还被设计成允许通过使用模块化设计快速集成新器械。另外，手术机器人10将力感测集成到其致动中，如下所述，以便通过避免将力传感器放置在手术器械尖端上以成本有效的方式实现力反馈。这种放置一直是现有技术手术机器人中的感测集成的主要障碍。

图2示出了附接有末端执行器(在该实施例中，带腕抓紧器)16的手术机器人10的概览。图2中所示的手术机器人10是用于图1中所示的六DoF串联机械手12的模块化附件。串联机械手12为手术机器人10提供全身定位和远程运动中心(RCM)，其具有两个竖直旋转轴和一个平移轴。

手术机器人10通过末端执行器16提供有三个额外的DoF：两个DoF腕部旋转和一个DoF轴向旋转。手术机器人10包括具有快速联接件的器械安装接口以提供附接手术工具(例如末端执行器16)的自由度，如图2中所示。末端执行器16是一次性的并且具有3mm的直径，其适用于手术部位是狭窄空间的应用。

手术机器人10包括三对对抗肌腱(图中未示出)以驱动末端执行器14。该装置使用六个致动器来驱动六个肌腱，而不是如在大多数肌腱驱动系统中使用三个电机来驱动三对肌腱，这提供了冗余的致动，即如果致动器失灵，肌腱对的另一肌腱上的致动器仍可用于驱动通常由失灵的致动器驱动的肌腱。该布置与在每个肌腱或联接件上使用测力传感器(62-见图5)来监测所有肌腱的张力组合，允许比现有技术的手术机器人所达到的更精确的器械控制，同时提供嵌入式力感测。

当手术器械插接到手术机器人10上时，手术机器人10通过拉回每个肌腱直到在每个肌腱上实现设定的预张力(例如2N)来执行初始化步骤。当已执行该步骤时，可以识别初始位置并且手术机器人10可以在保持预张力的同时致动肌腱，这补偿了可能的后冲。

在其它实施例中，单个电机可用于驱动一对肌腱。然而，在该配置中会失去冗余致动。

集成力感测的优点还允许将手术机器人10应用于器械-组织相互作用非常精密的区域，例如在脑部或胎儿手术中。

手术机器人10包括圆柱形主体18，其承载机器人的所有主要部件，包括上述电机20和驱动电子装置22，以及致动机构和快速联接件。在所示的实施例中，用于手术机器人10的七个电机20是DC无刷Maxon EC 13Φ13mm 12W电机，但是在实践中可以使用任何合适的电机。每个电机连接到减速比为67:1的行星减速机。如图所示，电机驱动电子装置22放置在电机20的后部，直接安装在机器人10的主体上，如图所示。驱动电子装置22包含电源电路和通信电路两者。手术机器人10可以通过连接柱23附接到串联机械手12。

在所示的实施例中，提供给手术机器人10的功率是24VDC，并且所使用的通信协议是以4MBaud运行的定制RS-485协议。驱动电子装置22包括主板。主板分配用于插入电机控制器板的八个插槽和用于调压器板的一个插槽。主板还承载用于多芯屏蔽电缆的连接器，其用于通过手术机器人10的后部上的接口27在手术机器人10与主计算机和电源之间传递电力和通信信号两者。

手术机器人10的主体18围绕其纵向轴线设置有一DoF旋转机构。如图3中所示，外环24提供手术机器人10和串联机械手12之间的接口。它被设计成允许主体18自由旋转360°。它通过使用十八个轴承来实现这一点，所述轴承允许主体18的平稳旋转。7×7×3mm轴承中的六个围绕主体18的环圆周分布(一个这样的轴承在图3中用26指示)，而剩余的12个在环的前侧和后侧之间分开(一个这样的轴承在图3中用28指示)，包含在接口和后板30中。围绕手术机器人10的纵向轴线的旋转由周边轴承26促进，而轴向平移由位于主体18的外环24的前部和后部处的轴承28约束。

运动通过小齿轮-环形齿轮联接件32、34从无刷电机传递到主体18。在所示的实施例中，小齿轮32具有14mm的参考直径和0.5的模数。环形齿轮34与接口一体形成，例如通过机加工、铸造或3D打印。这最小化所需的装配工作量。在所示的实施例中，环形齿轮34具有56mm的参考直径和0.5的模数，因此齿轮减速比为1/4。根据需要，可以在实践中使用其它齿轮减速比。作为示例性尺寸，在所示实施例中，主体18具有88mm的最大直径和240mm的总长度。

如上所述，末端执行器16的致动依赖于使用六个电机20，其驱动六个6mm导螺杆63，具有1mm前导和59mm长度。导螺杆63通过使用挠性联接件连接到电机20以补偿可能的轴不对准。每个导螺杆63承载精密的抗后冲螺母ActiveCAM(RTM)，其允许以非常小的阻力矩进行精确的移动。另外，使用聚四氟乙烯(PTFE)膜涂覆螺杆63并减小螺杆63和螺母68之间的摩擦。在所示的实施例中，螺母68长为22.8mm，螺杆63长为59mm，这使得螺母线性运动范围(ROM)为36.2mm。有利的是，ROM配置成为大于所需的，因为这保持了与定制器械的更高程度的兼容性。使用六个3mm直径的不锈钢杆66以保持螺母68的取向，防止它们随螺杆63旋转。杆66固定在主体18的外环24和前板40之间。

两个部件之间的摩擦非常有限，原因是杆66由不锈钢制成并且螺母由坚硬且自润滑的乙缩醛制成。每个导螺杆螺母68还承载测力传感器支架65。这被插入承载器64的圆柱形开口中，其也允许传感器的引线电缆60从腔的侧面离开。然后引线电缆60穿过机器人主体18的中空前轴61，到达手术机器人10的主体18的后部25，并连接到驱动电子装置22。与本发明一起使用的合适测力传感器62的示例是Futek LLB130-FSH02950，其具有Φ9.5mm和3.3mm厚的圆柱形状。可测量的最大负荷是222N，其对于附接到手术机器人10的手术器械中使用的肌腱来说足够大。

按压元件也插入到测力传感器支架65中并与测力传感器62接触。按压元件将拉力从滑动螺母传输到滑动钩36，所述滑动钩将力传输到附接到手术机器人10的手术器械。尽管示出了滑动钩，但是应当理解，可以使用任何其它合适的联接装置。该布置提供测力传感器62和附接器械的肌腱之间的直接连接。由于肌腱实际上在器械近端处对准，这简化了力测量。

按压元件设置有铰链，滑动钩36可以附接到所述铰链处。使用内径(ID)为2.3mm，外径(OD)为3mm且速率为77N/mm的(附接在滑动钩36和柱39之间的)弹簧38以保持滑动钩36与附接到手术机器人10的手术器械的滑动联接件接合。

当滑动螺母68前进到其最前面的位置时，滑动钩36的一部分与手术机器人前板40的后表面上的凸轮特征接合。这使滑动钩36旋转到能够自动释放器械的脱离位置，如图6中所示。滑动钩36向凸轮特征提供接触元件42以向滑动钩36施加负荷，其最终导致将滑动钩36从器械的滑动联接件46提升的扭矩，自动释放手术器械。

根据应用，滑动联接件46可以通过推动或拉动方式与滑动钩36接合。在滑动钩36推动滑动联接件46的情况下，其被推向机器人带腕器械16。在滑动钩36拉动滑动联接件46的情况下，其被推离机器人带腕器械16。

除了电机20、导螺杆、螺母和轴承之外的所有手术机器人的部件都是通过快速制造技术生产的。塑料部件由用UV光固化并具有与丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)类似的机械性能的光聚合物制成。金属部件采用不锈钢316的选择性激光熔化(SLM)生产。

滑动钩36可以通过各种致动装置致动。所示实施例示出了导螺杆配置。应当理解，也可以使用其它致动装置，例如齿条和小齿轮或液压缸和活塞。所示实施例示出了独立于电机20的负荷传感器，但是应当理解，负载传感器可以是传感器的一体部分以测量电流作为负载的直接相关。

机器人带腕器械16有利地在设计和组装上是简单的。增材制造的缺点之一，特别是在处理金属SLM时，是通常部件需要一定程度的后处理，例如，去除支撑结构。为了减小这对充分利用快速原型制作优点的影响，手术机器人10的设计目的是减少部件的总数并简化组装过程。一般而言，增材制造的单位成本高于工业过程中大规模生产所获得的单位成本。然而，它是一种小批量制造的成本有效的方式，并且可以实现传统制造工艺无法实现的功能和复杂性。

如图7中所示，本文描述的手术器械50仅由十四个部件构成，不包括驱动肌腱。由于简单程度，每个手术器械50仅需要每个器械大约二十分钟的组装时间。因此，通过使用尽可能少的部件来简化组装也有助于通过减少完成组装任务所需的劳动来降低单位成本。另外，具有有限的单位成本允许使手术器械50成为一次性的，进一步降低了设计和制造的复杂性，因为不需要实施用于再次消毒的解决方案。

手术器械50包括器械近侧基部52和基部盖54，其使用熔融沉积成型(FDM)打印机以ABS作为使用材料通过快速原型制作而制造。手术器械还包括器械轴56，其是具有3mm的外径和2.5mm的内径的不锈钢管。末端执行器16、肌腱分离器58和滑动联接件46的部件通过不锈钢316的SLM制造。在插入手术器械50并使滑动钩36向后移动之后，器械的滑动联接件46由机器人的滑动钩36致动，所述滑动钩接合在器械联接件46上。

不锈钢肌腱插入滑动联接件36中并卷曲以防止肌腱脱离。在所示的实施例中，所选择的肌腱具有0.35mm的直径和7x7的股线。这些肌腱的断裂负荷约为80N，其对于为该手术器械设计的应用是足够的。

六个肌腱从滑动联接件46朝向三DoF末端执行器延伸，以将其作为三对对抗肌腱致动。肌腱穿过在器械基部52的圆顶形远侧部分和其盖54的内部部分上获得的凹槽。凹槽用作引导件，保持肌腱路径恒定并提供肌腱的相对低摩擦的塑料-金属接口。六个肌腱均在它们各自的位置进入肌腱分离器58并且一起朝向器械的末端执行器16引导，穿过刚性中空轴56。肌腱分离器58未设置滑轮，这再次简化了结构。尽管该设计导致肌腱与分离器58的金属结构摩擦，但器械设计成一次性的。这意味着器械所经历的摩擦损坏量在器械使用的时间内可以忽略不计，并且因此器械的性能不会受到不利影响。

图8公开了末端执行器16的详细视图，所述末端执行器在所示实施例中包括带腕抓紧器。带腕抓紧器包括轴70和腕部72，所述腕部承载一对相对的夹爪74、76。腕部的运动范围在两个垂直平面中为±60°，并且抓紧器的夹爪可以打开使得在夹爪74、76之间具有90°的角，使得带腕抓紧器可以用作抓紧器和解剖器两者。致动抓紧器夹爪的一对肌腱穿过腕部72中的中心孔以便减少联接效应。该设计的优点之一是通过保持相同的器械-机器人联接接口，可以重新设计手术器械50的尖端及其功能，并且可以容易地将其整合到手术机器人10。

实验数据

已经进行了许多实验以验证手术机器人10的能力，并且测量手术器械50和环境之间的相互作用力。来自Cypress Semiconductor的CY8CKIT-050开发板用于从安装在手术机器人10上的六个测力传感器62获取数据。在板上，PSoC5LP(可编程片上系统)实现了信号调节、放大和数字化。数据经由USB通信发送到主机。这些实验的装置包括具有其带腕手术器械50和测力传感器62的手术机器人10。另外的外力计仅用于校准和验证(Sauter FK250)。最后一个接地并相对于器械的刚性轴56固定，以避免由于可能的刚性轴56变形而导致器械50的尖端处的力读数偏差。实验装置在图9中示出。

校准和静态力感测

进行第一实验以表征测力传感器62读数和在器械50的尖端处施加的力之间的关系。对于两个对抗肌腱单独地测试每个关节。使用直径为0.46mm且断裂负荷为约550N的特定肌腱将研究的关节连杆以可能的最直线配置连接到外力传感器。一旦手术机器人10被定位，肌腱就以2N被预加负荷以保持器械尖端的刚度。在该阶段，被测试的关节被致动以将连杆拉离外力传感器并因此向其施加扭矩。在达到可能损坏器械50的过高的肌腱张力值之前，停止试验。

致动腕部所需要的四个肌腱在距离腕关节旋转轴线约0.5mm的距离处经过。这是非常短的杠杆作用，其在读取由测力传感器62测量的肌腱张力时起到张力放大器的作用。对于较小的杠杆作用，致动关节所需的力较高；因此，当器械尖端的横向负荷具有比肌腱的悬臂更大的悬臂时，肌腱上的力读数将增加。关节1(腕关节，第一方向)的负荷悬臂测量为10.3mm，而关节2(腕关节，第二方向)的负荷悬臂为8mm。关于抓紧器测试，负荷施加在离抓紧器夹爪的枢转轴线约8mm的距离处，而致动肌腱具有相对于夹爪枢转轴线约0.8mm的悬臂(参见图10)。

图11示出了拉动肌腱所需的力和器械尖端施加到外力传感器的力之间的关系。从图中可以看出，感测系统的响应对于所有三个关节都是非常线性的。此外，由于对抗肌腱对的反应非常相似，因此对抗对的结果取平均值。来自测力传感器62的模拟信号被放大并用截止频率为10Hz的低通滤波器滤波。因此，测得的最终残留噪声约为±0.5N，因此结果可忽略不计。测量负荷相对于理想直线的变化是由于系统的一些元件的结构变形以及摩擦。增加的肌腱张力导致滑动器和其导轨之间的更高摩擦力。从与关节1和关节2相关的图形可以看出，关节2的肌腱上的测力传感器能够比在关节1的情况下测量尖端处的更多横向力。这是因为关节1上的横向力相对于关节2具有更大的悬臂。这将导致第一关节的肌腱的张力更高。

具有力感测的物体抓紧

在校准和验证力测量之后，设计实验以在致动器械50并抓紧物体的同时测试力感测。这用于验证手术机器人10的功能。还开发了自动程序来以2N自动预张拉所有肌腱并且然后保持该位置。

设计了一种简单的控制方案以用两个电机独立控制对抗肌腱对。为了容易地测量施加到末端执行器16并传播到其驱动肌腱的力，控制器必须在两个肌腱之间脱离联接。因此，使用传统的PID环以位置和速度作为设定点控制一个电机，而第二个电机的控制包括相同的PID环和附加的外部环，目的是保持肌腱上的预张力(参见图12)。

Xs1和Vs1分别是电机1(M1)的位置和速度设定点。这些变量用作输入以由用户控制机器人器械50的位置。第一肌腱上的张力由测力传感器62测量并转换成在器械尖端处施加的负荷。这可以通过从第一个肌腱中减去第二个肌腱的张力并且因此通过用第一实验找到的正确量进行缩放容易地完成。第二个控制环使用预张力值作为输入；结果，电机试图将第二肌腱上的张力保持在2N的预设值。因此，来自两个分支的张力读数导致脱离联接，并且可以在空间中控制器械的同时测量尖端处的横向负荷。

图13示出了来自第二实验的结果。在该实验中，抓紧器移动夹爪用于拉动连接到外力传感器的特定肌腱，而第二电机被补偿张力，试图使其保持恒定到预负荷值(即2N)。该实验的初始条件与自动张紧程序后的初始条件相同，因此两个肌腱上的张力等于2N。抓紧器的夹爪连接到作为待抓紧的物体的特定电缆，其与外部负荷传感器相连。这再次确认了尖端处的力和肌腱张力之间的转换是非常线性的。

从图13可以看出，抓紧任务长为1分钟，并且在第一个肌腱上测量的力显示出与第一实验相当的结果。在约40秒时，夹爪的拉力开始减小以防止肌腱受损。第一个肌腱上的张力与下线基本相同，但缩放大至肌腱张力值。上线代表第二个肌腱上的张力；这明显地围绕2N波动，2N是预设的张力以及电机2的控制环的设定点。由于残留噪音，控制器在肌腱张力上使用0.5N的稳定阈值以防止第二电机连续改变方向。这有助于稳定控制，尽管第二个肌腱上仍存在一些张力振荡。如在40秒时可观察到的，当抓紧器的拉力开始减小时，第二肌腱的张力也会略微下降。这是由于控制器的设计。当改变方向时，电机1不拉动而是释放肌腱；因此第二肌腱上的测力传感器测量到张力的下降并相对于先前的情况在相反的方向上致动电机2。

最后，执行评估位置控制的可重复性的实验。器械的尖端在空间中移动，同时在整个ROM上以循环方式致动最近侧的关节。选择的腕关节离器械尖端更远，原因是更大的距离会带来更高的不确定性。为了跟踪器械的尖端，在器械的固定夹爪上安装了电磁标记物，并用系统trakSTAR(由NDI制造)跟踪。结果是根据关节在空间中的位置，定位偏差在1.5至3mm之间变化(参见图14)。除此之外，器械在大约850个运动周期完成后断裂。重复性和耐久性测试两者都显示出在临床实践中部署快速制造的一次性器械的有希望的结果。

本发明的优点

与现有技术的手术机器人相比，本发明具有许多优点，包括：

1.机器人联接件具有嵌入式力传感器以测量施加到每个单独肌腱的张力。

2.联接件的数量可以变化。该示例示出了带有6个联接件以控制三个DoF的机器人，其中肌腱由对抗对驱动。另一方面，联接件的数量可以更小或更大。除此之外，该器械可以设计成用六个联接件控制六个DoF，因此联接件将单独致动一个DoF并且不会配对。

3.由于力控制，手术机器人在与物体相互作用时能够用已知的力或有限的力抓紧。

4.手术机器人具有本质安全的机构，原因是机器人不断测量每个肌腱上的拉力。如果肌腱断裂，机器人可以立即做出反应并停止手术。

5.在该示例中机器人联接件以圆形布置放置，但是它们同样可以以任何合适的配置放置，例如，线性地放置。

6.器械近侧基部夹在手术机器人的主体上，因此它可以被快速并安全地插入。使用释放机构或类似物以释放手术器械。

7.当插入手术器械时，机器人通过向后拉动滑动钩并因此以预定预张力值张紧肌腱而校准器械。这与现有技术的机器人不同，在现有技术的机器人中，在工具组装期间肌腱的预张力是固定的。在本发明中，张力可以变化并且可以用于特定目的。

8.机器人设置有凹槽或凸轮状元件，其用于在联接件达到最大限度时释放滑动钩与联接件的脱离。

9.器械和机器人主体还具有嵌入式电触点，用于在机器人和器械之间传输信号。当器械插接到机器人上时，触点接合。如果手术器械具有分布式传感器，例如力传感器、温度、压力、光学传感器等，则这是有用的特征。触点也可以放置在联接件和器械主体上。

10.对于通信，器械承载NFC(近场通信)芯片并且还设置有无线电力传输。

11.近侧工具基部和肌腱分离器具有一个中心孔以允许管、电线、光纤或可与外科手术整合的任何附加元件通过。例如，抽吸/灌注管、成像探头等。机器人主体在机器人的远端处也具有相同的孔。

12.器械的旋转可以360°无位置限制。

13.与现有技术的机器人相比，本发明的手术机器人具有小得多的占地面积。

Claims (47)

1.一种用于手术机器人的负荷感测设备，其包括负荷感测装置和安装到所述负荷感测装置的联接件，其中所述联接件可纵向滑动并且可与用于致动手术器械的肌腱接合，使得所述联接件的纵向移动在所述肌腱上施加负荷并且所述负荷感测装置测量这样的负荷。

2.根据权利要求1所述的用于手术机器人的负荷感测设备，其中所述负荷感测设备配置成在将手术器械附接到所述手术机器人时向所述肌腱施加校准张力。

3.根据权利要求2所述的用于手术机器人的负荷感测设备，其中所述负荷感测设备配置成监测所述肌腱的张力并且在肌腱张力的测量指示肌腱断裂时限制所述手术器械的致动。

4.根据权利要求2或3中任一项所述的用于手术机器人的负荷感测设备，其包括多个负荷感测装置和相同数量的联接件，其中肌腱张力的测量从每个相应的负荷感测装置传输到控制器，并且所述控制器配置成在肌腱张力的测量指示相应肌腱断裂时限制所述手术器械的致动。

5.一种机器人手术器械，其包括定位在安装接头和手术工具之间的刚性中空轴，其中所述安装接头具有可滑动地安装到其上的多个联接件，其中每个联接件与穿过所述刚性中空轴并且布置在所述联接件和所述手术工具之间相应肌腱关联。

6.根据权利要求5所述的机器人手术器械，其中所述安装接头包括圆顶形端部和肌腱分离器，用于使所述肌腱紧密接合但保持分离。

7.根据权利要求5或6所述的机器人手术器械，其中所述多个联接件围绕所述安装接头以圆形配置间隔。

8.根据权利要求7所述的机器人手术器械，其中所述安装接头为圆柱形并且由包括肌腱引导件的第一部分和至少部分地封闭所述肌腱引导件的第二部分形成。

9.一种手术机器人，其包括用于致动可附接到其上的机器人手术器械的附接接口，其中所述附接接口包括用于测量由所述手术机器人施加到所述机器人手术器械的拉力的装置。

10.根据权利要求9所述的手术器械，其中所述附接接口包括可纵向滑动并且配置成选择性地接合所述手术器械的至少一个联接件，其中所述至少一个联接件附接到用于测量拉力的所述装置并且被偏压以接合所述机器人手术器械。

11.根据权利要求10所述的手术机器人，其中用于测量拉力的所述装置包括负荷感测装置。

12.根据权利要求10所述的手术机器人，其中所述附接接口包括多个联接件，其中每个联接件附接到相应的负荷感测装置。

13.一种在手术机器人和手术器械之间的附接接口，其包括：可滑动地安装到手术机器人的第一联接件和安装到机器人手术器械的第二联接件，其中所述第一联接件在第一位置和第二位置之间可移动，在所述第一位置所述第一联接件接合所述第二联接件并且防止所述机器人手术器械相对于所述手术机器人的纵向移动，在所述第二位置所述第一联接件和所述第二联接件脱离，允许所述机器人手术器械相对于所述手术机器人的纵向移动。

14.根据权利要求13所述的附接接口，其中钩包括凸轮特征，所述凸轮特征可操作以在所述第一联接件处于所述第二位置时将所述第一联接件从第一角取向移动到第二角取向。

15.根据权利要求14所述的附接接口，其中所述第一联接件安装到所述手术机器人并且以所述第一角取向被偏压。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的附接接口，其中所述第二联接件可滑动地安装到所述手术器械，使得当所述第一联接件处于所述第一位置并且相对于所述手术机器人纵向移动时，所述第二联接件在所述第一联接件的行进方向上被纵向推动。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的附接接口，其包括以圆形配置间隔开的多个第一联接件和相同数量的第二联接件，其中每个第一联接件可与相应的第二联接件协作。

18.根据权利要求17所述的附接接口，其中所述手术器械包括安装接头，并且每个第二联接件可滑动地安装在所述安装接头中的相应凹槽内。

19.根据权利要求18所述的附接接口，其中所述手术机器人包括可与所述手术器械的所述安装接头协作的安装板，其中所述安装板为所述安装接头提供支座。

20.根据权利要求13至19中任一项所述的附接接口，其中所述第一联接件可操作以朝向所述机器人手术器械纵向地推动所述第二联接件。

21.根据权利要求13至19中任一项所述的附接接口，其中所述第一联接件可操作以远离所述机器人手术器械纵向地拉动所述第二联接件。

22.根据权利要求13至19中任一项所述的附接接口，其中所述第一联接件是钩。

23.一种手术机器人，其包括主体和安装接口，其中所述主体相对于所述安装接口可旋转。

24.根据权利要求23所述的手术机器人，其还包括行星齿轮和小齿轮，其中所述行星齿轮是所述主体的一部分，并且所述小齿轮是所述安装接口的一部分，并且其中驱动所述小齿轮导致所述主体相对于所述安装接口的旋转。

25.根据权利要求24所述的手术机器人，其中所述小齿轮由定位在所述手术机器人的主体内的电机驱动。

26.根据权利要求23至25中任一项所述的手术机器人，其中所述主体相对于附接部分可旋转至少三百六十度。

27.根据权利要求22至25中任一项所述的手术机器人，其中所述手术机器人的所述主体和所述附接部分的几何形状为圆柱形或扁平形。

28.一种用于机器人手术的装置，其包括手术机器人和机器人手术器械，其中所述机器人手术器械包括具有至少两个移动自由度的手术工具，每个移动自由度由相应的一对对抗肌腱控制，并且其中所述手术机器人包括至少两个电机，其中每个电机驱动相应的肌腱。

29.根据权利要求28所述的用于机器人手术的装置，其中所述机器人手术器械包括至少三个移动自由度和六个肌腱，并且所述手术机器人包括六个电机，其中每个电机驱动相应的肌腱。

30.根据权利要求29所述的用于机器人手术的装置，其还包括第七电机，用于使所述机器人手术器械相对于所述手术机器人旋转平移。

31.根据权利要求29或权利要求30所述的用于机器人手术的装置，其中每个肌腱通过所述手术机器人和所述机器人手术器械之间的附接接口联接到相应的电机，其中所述附接接口包括在所述手术机器人上的六个第一联接件，其可纵向滑动以选择性地接合所述机器人手术器械上的相应的第二联接件。

32.根据权利要求31所述的用于机器人手术的装置，其中每个第一联接件附接到测力传感器，所述测力传感器配置成测量施加到附接的第一联接件的拉力。

33.一种用于机器人手术的装置，其包括手术机器人和机器人手术器械，其中所述机器人手术器械包括具有至少两个移动自由度的手术工具，每个移动自由度由相应的一对对抗肌腱控制。并且其中所述手术机器人包括至少四个电机，其中每个电机驱动对抗肌腱。

34.根据权利要求33所述的用于机器人手术的装置，其中所述机器人手术器械包括六个移动自由度和十二个肌腱，并且所述手术机器人包括六个电机，其中每个电机驱动相应的肌腱。

35.根据权利要求34所述的用于机器人手术的装置，其还包括第七电机，用于使所述机器人手术器械相对于所述手术机器人旋转平移。

36.根据权利要求34或权利要求35所述的用于机器人手术的装置，其中每个肌腱通过所述手术机器人和所述机器人手术器械之间的附接接口联接到相应的电机，其中所述附接接口包括在所述手术机器人上的六个第一联接件，其可纵向滑动以选择性地接合所述机器人手术器械上的相应的第二联接件。

37.根据权利要求33所述的用于机器人手术的装置，其中每个第一联接件附接到负荷感测装置，所述负荷感测装置配置成测量施加到附接的第一联接件的拉力。

38.一种测量施加到机器人手术器械的力的方法，所述方法包括：

i)使用附接接口将具有多个肌腱的机器人手术器械附接到手术机器人；

ii)将预负荷施加到每个肌腱；

iii)使用所述肌腱致动所述机器人手术器械并保持所有非活动肌腱上的预负荷；以及

iv)测量并且控制施加到每个活动肌腱的拉力。

39.一种测量施加到机器人手术器械的力的方法，其还包括以下步骤：

v)在测量到高于预定阈值的拉力或测量到零拉力时防止所述机器人手术器械的进一步致动。

40.一种手术机器人，其包括在其中安装七个电机的主体，其中每个电机由设置在主板上的相应电机控制板控制，其中每个电机控制板是模块化的。

41.根据权利要求40所述的手术机器人，其中所述七个电机中的一个配置成使所述手术机器人能够围绕其纵向轴线旋转。

42.根据权利要求41所述的手术机器人，其中所述手术机器人包括行星齿轮和小齿轮，其中所述七个电机中的一个驱动所述小齿轮以使所述手术机器人能够围绕其纵向轴线旋转。

43.根据权利要求42所述的手术机器人，其中所述七个电机中的至少一个驱动导螺杆，所述导螺杆具有联接件和附接到其上的测力传感器。

44.根据权利要求43所述的手术机器人，其中所述七个电机中的六个驱动相应的导螺杆，每个导螺杆具有钩和附接到其上的测力传感器。

45.根据权利要求44所述的手术机器人，其中驱动导螺杆的每个电机通过挠性联接件附接到相应的导螺杆。

46.一种用于机器人手术的装置，其包括手术机器人和机器人手术器械，其中所述机器人手术器械包括用于与所述手术机器人通信的近场通信芯片。

47.根据权利要求46所述的用于机器人手术的装置，其中电力从所述手术机器人无线地传输到所述机器人手术器械。