CN114509195A - 动力外科手术设备中马达扭矩的非接触式力测量 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及动力外科手术设备中马达扭矩的非接触式力测量，并提供一种外科手术设备，其包括动力源和耦接到动力源的马达。所述设备还包括驱动轴，所述驱动轴具有：近端驱动轴，所述近端驱动轴具有耦接到马达的近端部分和远端部分；耦接到近端驱动轴的远端部分的近端分度齿轮；具有近端部分和远端部分的远端驱动轴；耦接到远端驱动轴的近端部分的远端分度齿轮；偏置地耦接近端分度齿轮和远端分度齿轮的弹簧构件。所述设备还包括被配置为测量近端分度齿轮和远端分度齿轮的旋转的力测量传感器。所述设备还包括控制器，所述控制器耦接到力测量传感器并且被配置为基于近端分度齿轮和远端分度齿轮之间的旋转差来确定施加到驱动轴的力。

Description

动力外科手术设备中马达扭矩的非接触式力测量
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年11月17日提交的63/114,594号美国临时申请的权益和优先权。此申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及外科手术设备。更具体而言，本发明涉及用于执行外科手术程序的手持式机电外科手术系统。
背景技术
各种医疗设备，包括手持式外科手术设备和机器人设备，利用电动马达和致动器来移动关节和末端执行器。为了精确控制马达，使用来自传感器的精确反馈来控制马达的各种运行参数。被监测的参数包括转数、扭矩、温度、电流消耗等。因此，一直需要提供更精确的传感器来测量马达的运行参数，以提供对动力外科手术设备的精确控制。
发明内容
本发明提供了一种用于测量施加在由动力外科手术设备的马达驱动旋转的驱动轴上的力和/或扭矩的系统和方法。所述系统包括具有通过机械弹簧构件彼此连接的近端轴和远端轴的分体式输出驱动轴。近端轴耦接到马达，而远端轴耦接到末端执行器，所述末端执行器在使用期间，例如，由于组织压缩而接收外力。当在马达驱动近端轴的同时对远端轴施加外力时，连接弹簧允许在远端轴和近端轴之间发生对准的旋转位移，同时保持近端轴和远端轴之间的机械联接。近端轴和远端轴之间的位移角度与远端轴所承受的外力大小和将两个轴连接在一起的弹簧的弹簧常数直接相关。测量此位移角度，以确定施加到远端轴上的力。可以以多种方式测量角度，包括但不限于使用磁传感器的非接触方式。在实施例中，近端轴和远端轴中的每一个都可以具有固定到其上的齿轮，齿轮的“齿”提供编码器(即巨磁阻传感器)可读的段，以跟踪近端轴和远端轴之间的位移，其输出由控制器(即微处理器)监测。
根据本发明的一个实施例，公开了一种外科手术设备。所述外科手术设备包括动力源和耦接到所述动力源的马达。所述设备还包括驱动轴，所述驱动轴具有：近端驱动轴，所述近端驱动轴具有耦接到所述马达的近端部分和远端部分；耦接到所述近端驱动轴的远端部分的近端分度齿轮；具有近端部分和远端部分的远端驱动轴；耦接到所述远端驱动轴的近端部分的远端分度齿轮；偏置地耦接所述近端分度齿轮和远端分度齿轮的弹簧构件。所述设备还包括被配置为测量所述近端分度齿轮和远端分度齿轮的旋转的力测量传感器。所述设备还包括控制器，所述控制器耦接到所述力测量传感器，并且被配置为基于所述近端分度齿轮和远端分度齿轮之间的旋转差来确定施加到所述驱动轴的力。
上述实施例的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。所述近端分度齿轮包括第一多个齿，而所述远端分度齿轮包括第二多个齿。所述力测量传感器可以包括近端力传感器，所述近端力传感器设置在所述近端分度齿轮附近，并且被配置为基于所述第一多个齿的距离输出第一信号。所述力测量传感器可以包括远端力传感器，所述远端力传感器设置在所述远端分度齿轮附近，并且被配置为基于所述第二多个齿的距离输出第二信号。所述控制器还可以被配置为比较所述第一信号和所述第二信号以确定所述力。所述弹簧构件呈具有中心的圆形形状，并且包括从所述中心延伸的多个辐条(spoke)，所述辐条中每一个具有索环(grommet)。近端分度齿轮包括第一多个柱，而远端分度齿轮包括第二多个柱。所述第一多个柱和第二多个柱被配置为插入到所述索环中。所述外科手术设备还可以包括具有近端位置传感器和远端位置传感器的位置测量传感器。所述近端分度齿轮包括近端分度标记，并且所述近端位置传感器被配置为在所述近端分度齿轮旋转时检测所述近端分度标记的通过。所述远端分度齿轮包括远端分度标记，并且所述远端位置传感器被配置为在所述远端分度齿轮旋转时检测所述远端分度标记的通过。
根据本发明的另一实施例，公开了一种外科手术设备。所述外科手术设备包括动力源和耦接到所述动力源的马达。所述设备还包括驱动轴，所述驱动轴具有近端部分耦接到马达的近端驱动轴、远端驱动轴、偏置地耦接所述近端驱动轴和远端驱动轴的弹簧构件。所述设备还包括力测量传感器，所述力测量传感器被配置为测量所述近端驱动轴和远端驱动轴之间的旋转差。所述设备还包括控制器，所述控制器耦接到所述力测量传感器并且被配置为基于所述近端驱动轴和远端驱动轴之间的旋转差来确定施加到所述驱动轴的力。
上述实施例的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。所述驱动轴可以包括：近端分度齿轮，耦接到所述近端驱动轴的远端部分，所述近端分度齿轮包括第一多个齿；和远端分度齿轮，耦接到所述远端驱动轴的近端部分，所述远端分度齿轮包括第二多个齿。所述力测量传感器包括近端力传感器，所述近端力传感器设置在所述近端分度齿轮附近，并且被配置为基于所述第一多个齿的距离输出第一信号。所述力测量传感器包括远端力传感器，所述远端力传感器设置在所述远端分度齿轮附近，并且被配置为基于所述第二多个齿的距离输出第二信号。所述控制器还可以被配置为比较所述第一信号和第二信号以确定所述力。所述弹簧构件呈具有中心的圆形形状，并且包括从所述中心延伸的多个辐条，所述辐条中每一个具有索环。近端分度齿轮包括第一多个柱，而远端分度齿轮包括第二多个柱，所述第一多个柱和第二多个柱被配置为插入到所述索环中。所述外科手术设备可以包括：位置测量传感器，包括近端位置传感器和远端位置传感器。所述近端分度齿轮包括近端分度标记，并且所述近端位置传感器被配置为在所述近端分度齿轮旋转时检测所述近端分度标记的通过。所述远端分度齿轮包括远端分度标记，并且所述远端位置传感器被配置为在所述远端分度齿轮旋转时检测所述远端分度标记的通过。
附图说明
在本文中参考附图描述本发明的实施例，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的包括手柄组件、适配器组件以及末端执行器的手持式外科手术器械的立体图；
图2是图1的手柄组件、适配器组件以及末端执行器的示意图；
图3是图1的手柄组件的部件的立体图；
图4是根据本发明的驱动轴和力传递组件的立体图；
图5是根据本发明的近端轴和远端轴分离的驱动轴和力测量传感器的立体图；
图6是耦接到图3的驱动轴的近端轴和远端轴中的每一个的分度齿轮的前视图；
图7是分度齿轮已对准的图3的驱动轴的近端轴和远端轴的俯视图；
图8是处于失准构型的分度齿轮的前视图；以及
图9是根据本发明的另一实施例的力传递组件的立体图。
具体实施方式
参考附图详细地描述当前公开的外科手术设备以及用于外科手术设备和/或手柄组件的适配器组件的实施例，在附图中，相似参考标号表示各图中的每一幅图中的相同或对应元件。如本文中所使用，术语“远端”是指外科手术器械或其部件的更远离使用者的部分，而术语“近端”是指外科手术器械或其部件的更靠近使用者的那部分。
本发明提供了一种用于监测马达运行的力测量传感器。马达可用于任何动力或机器人外科手术设备，诸如，动力外科手术设备1。钉合器1具有手柄组件、耦接到手柄组件的适配器组件，以及耦接到适配器组件的末端执行器。钉合器允许对三个功能的完全独立控制：夹持、钉合，以及切割。
图1示出了一种外科手术设备，诸如，举例而言，用于形成端对端吻合(“EEA”)的动力外科手术设备1，包括手柄组件100，其被配置为与适配器组件120选择性连接。适配器组件120被配置为与末端执行器60选择性连接，末端执行器60包括再装载器40和砧座组件50。末端执行器60被配置为对患者的组织产生外科手术效果，即通过夹持、钉合以及切割抓握在末端执行器60内的组织来连接结构的两个部分(例如，肠、结肠等)来形成吻合(anastomosis)。
手柄组件100包括动力手柄101，以及被配置为选择性地接收和包覆动力手柄101的外壳壳体10。外壳壳体10包括远端半区段10a和可枢转地连接到远端半区段10a的近端半区段10b。当接合时，远端半区段10a和近端半区段10b在其中界定动力手柄101所在的壳腔。
外壳壳体10的远端半区段10a和近端半区段10b沿着横穿适配器组件120的纵向轴线“X”的平面划分。外壳壳体10的远端半区段10a限定被配置为接收适配器组件120的相应驱动耦接组件130的连接部分20。外壳壳体10的远端半区段10a支撑切换控制按钮30。切换控制按钮30能够在四个方向(例如，左、右、上和下)上被致动。
参考图1至图3，动力手柄101包括印刷电路板(PCB)142、被配置为对手柄组件100的电气部件中的任何一个供电的可再充电电池144，以及耦接到电池144的多个马达152。动力手柄101还包括显示器146。在实施例中，马达152可耦接到被配置为为马达152提供电能的任何合适的动力源，诸如，AC/DC变压器。马达152中每一个与马达控制器143耦接，马达控制器143控制相应马达152的操作，包括电能从电池144流到马达152。主控制器147可以设置在PCB 142上，并控制动力手柄101。主控制器147被配置为执行体现本文公开的算法的软件指令，诸如，控制动力手柄101的操作的夹持、钉合以及切割算法。
马达控制器143可设置在PCB 142上，PCB 142包括多个传感器160a...160n，其被配置为测量马达152和电池144的操作状态。传感器160a-n可包括应变仪、电压传感器、电流传感器、温度传感器、遥测传感器、光学传感器，及其组合。传感器160a-160n可测量由电池144供应的电能的电压、电流以及其他电学特性。传感器160a-160n还可测量马达152的角速度(例如，旋转速度)(每分钟转数(RPM))、扭矩、温度、电流消耗，以及其他操作特性。传感器160a还包括编码器，其被配置为对马达152的转数或其他指标进行计数，然后由主控制器147使用，以计算可由马达152移动的部件的线性移动。可通过测量马达152或耦接到其上且可由马达152驱动旋转的驱动轴(图未示)的旋转来确定角速度。还可通过使用安置于轴中或接近轴安置的各种线性传感器来确定各种可轴向移动的驱动轴的位置，或者从RPM测量值外推所述位置。在实施例中，可以基于在恒定RPM下马达152的经调节电流消耗来计算扭矩。在另外的实施例中，马达控制器143和/或主控制器147可以测量时间且处理随时间而变的上述值，包括积分和/或差分，例如，以确定测得值的变化率。主控制器147还被配置为通过对马达152的转数进行计数而确定适配器组件120和/或末端执行器60的各种部件的行进距离。
马达控制器143耦接到主控制器147，主控制器147包括用于与马达控制器143介接的多个输入和输出。确切地说，主控制器147从马达控制器143接收关于马达152和电池144的操作状态的测得的传感器信号，且继而将控制信号输出到马达控制器143，以基于传感器读数和特定算法指令控制马达152的操作。主控制器147还被配置为接收来自使用者界面(例如，耦接到主控制器147的开关、按钮、触摸屏等)的多个使用者输入。主控制器147还耦接到内存141。内存141可以包括被配置为存储数据的易失性(例如，RAM)和非易失性存储器，所述数据包括用于操作动力手柄101的软件指令。
动力手柄101包括多个马达152，每个马达包括从其延伸并配置为驱动相应传动组件的相应驱动轴200(图4)。相应马达152使马达轴旋转可以驱动适配器组件120的轴和/或齿轮部件，以便执行手柄组件100的各种操作。特别地，动力手柄101的马达152被配置为驱动适配器组件120的轴和/或齿轮部件，以便使砧座组件50选择性地延伸/缩回，以打开/关闭末端执行器60，激发(fire)再装载器40的钉合器的环形阵列，并移动再装载器40的环形刀(未明确示出)。
参考图4和图5，驱动轴200包括近端轴210和远端轴220以及将近端轴210和远端轴220互连的力传递组件202。驱动轴200包括驱动轴200可以设置在动力手柄101内，并且近端轴210耦接到和/或设置在马达152内并且可由马达152驱动旋转。远端轴220耦接到被致动的动力外科手术设备1的部件，例如，末端执行器60。近端轴210包括近端部分211和远端部分212。近端轴210的远端部分212包括近端分度齿轮230。远端轴220包括近端部分221和远端部分222。远端轴220的近端部分221包括远端分度齿轮240。
分度齿轮230和240是相同的，并且相对于图6所示的近端分度齿轮230进行描述。分度齿轮230包括沿分度齿轮230的周边设置的多个齿232。齿232中的一个或多个可以是分度标记234，其用于对近端轴210的旋转次数进行计数。类似地，远端分度齿轮240包括分度标记244(图7)，以对远端轴220的旋转次数进行计数。近端分度齿轮230和远端分度齿轮240还包括多个柱236和246，它们用于机械地耦接到弹簧构件250。力传递组件202包括分度齿轮230和240以及设置在它们之间的弹簧构件250。
参考图5，弹簧构件250具有基本上圆形的形状，并且包括多个辐条252，每个辐条从弹簧构件250的中心辐射到索环254，索环被配置为接收柱236。索环254的数量对应于近端分度齿轮230的柱236的数量和远端分度齿轮240的柱246的数量的组合。如图5和图6所示，多个柱236和246中的每一个可以被布置为多边形图案，使得多个柱236和246与索环254对准。
弹簧构件250可以由金属或任何其他合适的弹性材料形成。由于柱236和246插入到索环254中，弹簧构件250将近端轴210和远端轴220互连。在实施例中，弹簧构件250可以具有近端柱251a和远端柱251b，近端柱251a和远端柱251b被配置为分别插入到近端轴210和远端轴220中。这种构型进一步将弹簧构件250与近端轴210和远端轴220固定和对准。每个辐条252都用作弹簧，因为辐条252的一端附接到弹簧构件250的中心，而另一端终止于可通过柱236和246自由移动，即可弯曲的索环254。辐条252可弯曲的程度基于辐条252的弹簧常数，这取决于辐条252的尺寸和材料。可选择弹簧常数，以在正常操作期间提供近端轴210和远端轴220 1:1的旋转，同时允许响应于施加到远端轴220的外力以预设速率偏转。
弹簧构件250偏置地耦接近端轴210和远端轴220。因此，随着近端轴210旋转，弹簧构件250将旋转传递到远端轴220。然而，一旦远端轴220遇到阻力，辐条252就会在与近端轴210旋转的方向相反的方向上偏置。在正常操作期间，当没有外力作用在远端轴220上时，近端分度齿轮230和远端分度齿轮240如图7所示对准。在遇到足够的外力，即使辐条252弯曲的力时，近端分度齿轮230和远端分度齿轮240失准，如图8所示。失准的程度由相应的齿232和242之间的角度表示。齿232和242之间的失准，即角度的测量允许确定远端轴220所遇到的力。
参考图7，力测量传感器300包括近端传感器310和远端传感器320。近端传感器310和远端传感器320分别设置在近端分度齿轮230和远端分度齿轮240附近。近端传感器310和远端传感器320被配置为基于近端分度齿轮230的齿232和远端分度齿轮240的齿242的距离输出信号，分度齿轮230和240形成或以其他方式包括铁磁材料。近端传感器310和远端传感器320可以是磁传感器，诸如，里德、霍尔以及巨磁阻(GMR)传感器。因此，近端分度齿轮230和远端分度齿轮240对准，齿232和242也对准，如图7所示。因此，近端传感器310和远端传感器320输出与近端分度齿轮230和远端分度齿轮240一致旋转相同的信号。信号可以是正弦波，其峰值对应于接近近端传感器310和远端传感器320的齿232和242。在遇到足够的外力，即使辐条252弯曲的力时，近端分度齿轮230和远端分度齿轮240失准，如图8所示。由于齿232和242失准，近端传感器310和远端传感器320的读数也不同，即信号的峰值也失准。来自近端传感器310和远端传感器320的信号被发送到主控制器147，主控制器147将齿232和242之间的失准程度，即角度α，与远端轴220所遇到的力相关联。因此，主控制器147基于近端驱动轴210和远端驱动轴220之间的旋转角度差来确定施加到驱动轴200的力。主控制器147还被配置为基于测得的力来控制马达152。控制马达152可以包括响应于测得的力调整旋转速度，即响应于检测到增加的力而降低速度。
参考图3，位置测量传感器350包括近端传感器360和远端传感器370。近端传感器360和远端传感器370被配置为跟踪近端分度齿轮230和远端分度齿轮240的旋转并对近端轴210和远端轴220的旋转次数和/或旋转度数进行计数。近端传感器360和远端传感器370可以是磁传感器，诸如，近端传感器310和远端传感器320。近端传感器360和远端传感器370可以是光学传感器，即编码器，它们被配置为跟踪分别设置在近端分度齿轮230和远端分度齿轮240中的每一个上的分度标记234和244。分度标记234和244可以是与其他齿232和242不同的齿，即不同的尺寸和/或形状，或者分度标记234和244可以是缺失的齿。在近端传感器360和远端传感器370是光学传感器的实施例中，分度标记234和244可以具有与其他齿232和242不同的颜色。每次检测到分度标记234和244时，近端传感器360和远端传感器370输出信号。信号被发送到主控制器147，主控制器147保持对信号的计数，从而对近端轴210和远端轴220中的每一个的转数进行计数。主控制器147可以利用计数总数来确定由驱动轴200致动的部件行进的纵向距离。
参考图9，示出了力传递组件402的另一个实施例。力传递组件402包括近端分度齿轮430、远端分度齿轮440以及设置在它们之间的弹簧组件450。近端轴210的远端部分212耦接到近端分度齿轮430，并且远端轴220的近端部分221耦接到远端分度齿轮440。近端分度齿轮430、远端分度齿轮440以及弹簧组件450中的每一者可以限定穿过其中的各自的中心开口431、441、451，以允许近端轴210和远端轴220通过近端分度齿轮430、远端分度齿轮440以及弹簧组件450彼此耦接。
弹簧组件450具有基本上圆形的形状，其中具有穿过弹簧组件450限定的弓形狭缝452。弓形狭缝452具有第一端452a和第二端452b，并且可以具有从大约10°到大约180°的角度。弓形狭缝452被配置为容纳弹簧构件454，其符合狭缝452的弓形形状。弹簧构件454可以是螺旋弹簧。近端分度齿轮430包括沿分度齿轮430的周边设置的多个齿432。近端分度齿轮430还包括面向弹簧组件450的柱436和开口438。
远端分度齿轮440包括沿分度齿轮440的周边设置的多个齿442。远端分度齿轮440还包括面向弹簧组件450的柱446和开口448。当近端分度齿轮430、远端分度齿轮440以及弹簧组件450彼此接触时。柱436设置在弓形狭缝452的第一端452a处，并且延伸到远端分度齿轮440的开口448中。类似地，柱446设置在弓形狭缝452的第二端452b处，并且延伸到近端分度齿轮430的开口438中。由于弹簧构件454设置在弓形狭缝452内以及分别在近端分度齿轮430的柱436和远端分度齿轮440的柱446之间，弹簧构件454沿相反方向推动柱436和446。
弹簧构件454偏置地耦接近端轴210和远端轴220。因此，随着近端轴210旋转，弹簧构件454将旋转传递到远端轴220。然而，一旦远端轴220遇到阻力，弹簧构件454就被压缩在柱436和446之间。在正常操作期间，当没有外力作用在远端轴220上时，近端分度齿轮430和远端分度齿轮440对准(如图7中相对于分度齿轮230和240所示)。当遇到足够的外力，即使弹簧构件454压缩的力时，近端分度齿轮430和远端分度齿轮440失准(如图8中相对于分度齿轮230和240所示)。失准的程度由相应的齿432和442之间的角度表示。齿432和442之间的失准，即角度的测量允许确定远端轴220所遇到的力。与图3和图7相同的力测量传感器300可用于检测失准和测量所述力。
应理解，可对当前公开的适配器组件的实施例进行各种修改。因此，以上描述不应解释为限制性的，而仅仅是作为实施例的例证。本领域的技术人员将设想在本发明的范围和精神内的其它修改。
在一个或多个示例中，可以以硬件、软件、固件或其任何组合来实现所描述的技术。如果以软件实现，则可以将功能以一个或多个指令或代码的形式存储在计算机可读介质上并且可以由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可以包含非暂时性计算机可读介质，其对应于有形介质，诸如，数据存储介质(例如，RAM、ROM、EEPROM、闪存，或可以用于存储呈指令或数据结构形式的所需程序代码并且可以由计算机访问的任何其他介质)。
指令可以由一个或多个处理器执行，诸如，一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)，或其他等效的集成或离散逻辑电路系统。因此，如本文中所使用的术语“处理器”可以指任何前述结构或适合于实施所描述技术的任何其他物理结构。而且，技术可完全实施于一个或多个电路或逻辑元件中。

Claims (20)

1.一种外科手术设备，包括：
动力源；
马达，耦接到所述动力源；
驱动轴，包括：
近端驱动轴，具有耦接到所述马达的近端部分和远端部分；
近端分度齿轮，耦接到所述近端驱动轴的远端部分；
远端驱动轴，具有近端部分和远端部分；
远端分度齿轮，耦接到所述远端驱动轴的近端部分；
弹簧构件，偏置地耦接所述近端分度齿轮和远端分度齿轮；
力测量传感器，被配置为测量所述近端分度齿轮和远端分度齿轮的旋转；以及
控制器，耦接到所述力测量传感器并且被配置为基于所述近端分度齿轮和远端分度齿轮之的旋转差来确定施加到所述驱动轴的力。
2.根据权利要求1所述的外科手术设备，其中，所述近端分度齿轮包括第一多个齿，并且所述远端分度齿轮包括第二多个齿。
3.根据权利要求2所述的外科手术设备，其中，所述力测量传感器包括近端力传感器，所述近端力传感器设置在所述近端分度齿轮附近并且被配置为基于所述第一多个齿的距离输出第一信号。
4.根据权利要求3所述的外科手术设备，其中，所述力测量传感器包括远端力传感器，所述远端力传感器设置在所述远端分度齿轮附近并且被配置为基于所述第二多个齿的距离输出第二信号。
5.根据权利要求4所述的外科手术设备，其中，所述控制器还被配置为比较所述第一信号和所述第二信号以确定所述力。
6.根据权利要求1所述的外科手术设备，其中，所述弹簧构件呈具有中心的圆形形状，并且包括从所述中心延伸的多个辐条，所述辐条中每一个具有索环。
7.根据权利要求6所述的外科手术设备，其中，所述近端分度齿轮包括第一多个柱，且远端分度齿轮包括第二多个柱，所述第一多个柱和所述第二多个柱被配置为插入到所述索环中。
8.根据权利要求1所述的外科手术设备，还包括：
位置测量传感器，包括近端位置传感器和远端位置传感器。
9.根据权利要求8所述的外科手术设备，其中，所述近端分度齿轮包括近端分度标记，并且所述近端位置传感器被配置为在所述近端分度齿轮旋转时检测所述近端分度标记的通过。
10.根据权利要求8所述的外科手术设备，其中，所述远端分度齿轮包括远端分度标记，并且所述远端位置传感器被配置为在所述远端分度齿轮旋转时检测所述远端分度标记的通过。
11.一种外科手术设备，包括：
动力源；
马达，耦接到所述动力源；
驱动轴，包括：
近端驱动轴，具有耦接到所述马达的近端部分；
远端驱动轴；
弹簧构件，偏置地耦接所述近端驱动轴和远端驱动轴；
力测量传感器，被配置为测量所述近端驱动轴和远端驱动轴之间的旋转差；以及
控制器，耦接到所述力测量传感器并且被配置为基于所述近端驱动轴和远端驱动轴之间的旋转差来确定施加到所述驱动轴的力。
12.根据权利要求11所述的外科手术设备，其中所述驱动轴包括：
近端分度齿轮，耦接到所述近端驱动轴的远端部分，所述近端分度齿轮包括第一多个齿；和
远端分度齿轮，耦接到所述远端驱动轴的近端部分，所述远端分度齿轮包括第二多个齿。
13.根据权利要求12所述的外科手术设备，其中，所述力测量传感器包括近端力传感器，所述近端力传感器设置在所述近端分度齿轮附近并且被配置为基于所述第一多个齿的距离输出第一信号。
14.根据权利要求13所述的外科手术设备，其中，所述力测量传感器包括远端力传感器，所述远端力传感器设置在所述远端分度齿轮附近并且被配置为基于所述第二多个齿的距离输出第二信号。
15.根据权利要求14所述的外科手术设备，其中，所述控制器还被配置为比较所述第一信号和所述第二信号以确定所述力。
16.根据权利要求12所述的外科手术设备，其中，所述弹簧构件呈具有中心的圆形形状，并且包括从所述中心延伸的多个辐条，所述辐条中每一个具有索环。
17.根据权利要求16所述的外科手术设备，其中，近端分度齿轮包括第一多个柱并且远端分度齿轮包括第二多个柱，所述第一多个柱和所述第二多个柱被配置为插入到所述索环中。
18.根据权利要求12所述的外科手术设备，还包括：
位置测量传感器，包括近端位置传感器和远端位置传感器。
19.根据权利要求18所述的外科手术设备，其中，所述近端分度齿轮包括近端分度标记，并且所述近端位置传感器被配置为在所述近端分度齿轮旋转时检测所述近端分度标记的通过。
20.根据权利要求18所述的外科手术设备，其中，所述远端分度齿轮包括远端分度标记，并且所述远端位置传感器被配置为在所述远端分度齿轮旋转时检测所述远端分度标记的通过。
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