CN116919602A - 器械驱动控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种器械驱动控制系统及方法。该系统包括主控制器以及至少两个自由度驱动模块，自由度驱动模块包括驱动器、第一编码器、目标电机、减速器以及第二编码器，通过第一编码器检测目标电机对应的第一运动信息，并通过减速器对目标电机的当前运动信息进行转换，进而通过第二编码器检测减速器输出的目标电机对应的第二运动信息，并将第二运动信息发送至其它自由度驱动模块的驱动器，通过主控制器，从各驱动器中获取目标电机的第一运动信息和第二运动信息，判断该目标电机所在的自由度驱动模块是否存在故障，实现了对各自由度驱动模块的故障自动检测，解决了现有技术中不能及时发现故障以及确定故障位置所需时间较长的技术问题。

Description

器械驱动控制系统及方法

技术领域

本发明涉及器械控制技术领域，尤其涉及一种器械驱动控制系统及方法。

背景技术

手术机器人进行手术时通常需要专用的手术机器人器械，其中，手术机器人器械通常是由多个机械件组成的多自由度医用器械，例如机器人用马里兰钳，开窗抓钳，大号持针器等器械，均包含多个自由度，在对手术机器人器械的控制上，每个自由度均需要一个对应的运动系统来进行控制。

然而，现有的手术机器人器械驱动系统不具备故障检测的能力，当机械件的驱动器本身损坏时，会使得驱动器失去检测传感器信息的能力，进一步的，会导致驱动器所控制的电机出现异常，带来安全隐患。

传统的器械驱动系统都是在故障发生之后，人为对系统进行故障检查，不能及时发现器械驱动系统的故障，存在安全隐患，并且，人为排查故障位置的方式所花费时间较长，步骤较多。

发明内容

本发明提供了一种器械驱动控制系统及方法，以解决现有技术中不能及时发现器械驱动控制系统故障以及确定故障位置所需时间较长的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种器械驱动控制系统，所述系统包括主控制器以及至少两个自由度驱动模块，所述自由度驱动模块包括驱动器、第一编码器、目标电机、减速器以及第二编码器，其中；

所述第一编码器，与所述目标电机机械连接，用于检测所述目标电机对应的第一运动信息，并将所述第一运动信息发送至所述驱动器；

所述减速器，与所述目标电机机械连接，用于对所述目标电机的当前运动信息进行转换；

所述第二编码器，与所述减速器机械连接，用于检测所述减速器输出的所述目标电机对应的第二运动信息，将所述第二运动信息发送至除所述目标电机所在的自由度驱动模块之外的其它自由度驱动模块的驱动器；

所述主控制器，与各所述驱动器连接，用于从各所述驱动器中获取所述目标电机对应的第一运动信息和第二运动信息，基于所述第一运动信息和所述第二运动信息判断所述目标电机所在的自由度驱动模块是否存在故障。

可选的，所述主控制器，还用于从所述驱动器中获取所述目标电机对应的第一运动信息，从除所述目标电机所在的自由度驱动模块之外的至少两个其它自由度驱动模块的驱动器中获取所述目标电机对应的第二运动信息，基于各所述第二运动信息确定接收所述第二运动信息的驱动器是否存在故障。

可选的，所述主控制器，还用于获取与所述减速器对应的预设比例范围，基于所述第一运动信息和所述第二运动信息确定所述目标电机对应的实际减速比例，基于所述预设比例范围和所述实际减速比例确定所述目标电机所在的自由度驱动模块是否存在故障。

可选的，所述主控制器，还用于若确定所述目标电机所在的自由度驱动模块存在故障，则向所述目标电机所在的自由度驱动模块的驱动器发送停机指令，或者，向所述系统中的所有驱动器发送停机指令。

可选的，所述主控制器，还用于针对存在自由度运行比例关系的两个所述自由度驱动模块，确定各所述自由度驱动模块的当前运行自由度，基于各所述当前运行自由度确定所述系统的运转状态。

可选的，所述驱动器，还用于检测所述目标电机的实际运行电流值，基于所述目标电机对应的预设运行阈值以及所述实际运行电流值，判断所述系统是否存在故障。

可选的，所述系统还包括器械识别器，所述器械识别器，用于对待控制器械的标签单元中存储的与所述待控制器械对应的器械关联信息进行读取，将所述器械关联信息发送至所述主控制器；

所述主控制器，还用于基于所述器械关联信息中的器械类型标识，确定所述待控制器械是否与所述系统匹配。

可选的，所述主控制器，还用于基于所述器械关联信息中的器械使用标识，确定所述待控制器械是否与所述系统匹配。

可选的，所述系统还包括归零控制按钮，所述归零控制按钮，用于在检测到用户的触发动作时，生成归零请求信号发送至各所述自由度驱动模块中的驱动器；

所述驱动器，用于在获取到所述归零请求信号时，基于预设初始零位对所述驱动器所在的自由度驱动模块中的目标电机进行调整。

根据本发明的另一方面，提供了一种器械驱动控制方法，所述方法包括：

基于目标电机所在的自由度驱动模块中的第一编码器，检测所述目标电机对应的第一运动信息，将所述第一运动信息发送至所述自由度驱动模块中的驱动器；

基于所述自由度驱动模块中的减速器，对所述目标电机的当前运动信息进行转换，并通过所述自由度驱动模块中的第二编码器，检测所述减速器输出的所述目标电机对应的第二运动信息，将所述第二运动信息发送至除所述自由度驱动模块之外的其它自由度驱动模块的驱动器；

基于所述自由度驱动模块中的主控制器，从各所述驱动器中获取所述目标电机对应的第一运动信息和第二运动信息，基于所述第一运动信息和所述第二运动信息判断所述目标电机所在的自由度驱动模块是否存在故障。

本发明实施例提供的器械驱动控制系统，包括主控制器以及至少两个自由度驱动模块，自由度驱动模块包括驱动器、第一编码器、目标电机、减速器以及第二编码器，通过与目标电机机械连接的第一编码器，检测目标电机对应的第一运动信息，并将第一运动信息发送至驱动器，并通过与目标电机机械连接的减速器对目标电机的当前运动信息进行转换，进而通过与减速器机械连接的第二编码器，检测减速器输出的目标电机对应的第二运动信息，将第二运动信息发送至除该目标电机所在的自由度驱动模块之外的其它自由度驱动模块的驱动器，通过主控制器，从各驱动器中获取目标电机对应的第一运动信息和第二运动信息，根据第一运动信息和第二运动信息判断该目标电机所在的自由度驱动模块是否存在故障，实现了对器械驱动控制系统中各自由度驱动模块的故障自动检测，解决了现有技术中不能及时发现故障以及确定故障位置所需时间较长的技术问题，便于排除故障和故障维修，并且，提高了系统的控制安全性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种器械驱动控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种自由度驱动模块中部分部件的连接示意图；

图3是本发明实施例一提供的多个自由度驱动模块中部分部件的连接示意图；

图4是本发明实施例一提供的一种器械驱动控制系统的结构示意图；

图5是本发明实施例三提供的一种器械驱动控制系统的结构示意图；

图6是本发明实施例四提供的一种器械驱动控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种器械驱动控制系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括主控制器11以及至少两个自由度驱动模块12，自由度驱动模块12包括驱动器121、第一编码器122、目标电机123、减速器124以及第二编码器125。

其中，第一编码器122，与目标电机123机械连接，用于检测目标电机123对应的第一运动信息，并将第一运动信息发送至驱动器121；减速器124，与目标电机123机械连接，用于对目标电机123的当前运动信息进行转换；第二编码器125，与减速器124机械连接，用于检测减速器124输出的目标电机123对应的第二运动信息，将第二运动信息发送至除该目标电机123所在的自由度驱动模块12之外的其它自由度驱动模块的驱动器；主控制器11，与各驱动器121连接，用于从各驱动器121中获取该目标电机123对应的第一运动信息和第二运动信息，基于第一运动信息和第二运动信息判断该目标电机123所在的自由度驱动模块12是否存在故障。

本实施例提供的器械驱动控制系统，可以是用于控制手术机器人器械的系统，如，机器人用马里兰钳、开窗抓钳、大号持针器等。器械驱动控制系统包括用于对各机械件进行控制的自由度驱动模块12，每一个自由度驱动模块12用于控制与其对应的机械件的运动。

首先，对本实施例提供的器械驱动控制系统中各装置之间的连接关系进行说明。其中，主控制器11可以与各驱动器121直接建立通信连接或电连接；或者，主控制器11可以与其中一个驱动器121建立通信连接，该驱动器121与其它驱动器121之间建立通信连接，该驱动器121可以将其它驱动器121需要发送至主控制器11的数据转发至主控制器11。在每一个自由度驱动模块12中，驱动器121可以与第一编码器122电连接，以获取第一编码器122检测的目标电机的第一运动信息；第一编码器122可以与目标电机123机械连接，目标电机123可以与减速器124机械连接，减速器124可以与第二编码器125机械连接。机械连接的方式包括但不限于同轴连接和齿轮连接。

示例性的，如图2所示，展示了一种自由度驱动模块中部分部件的连接示意图，其中，第一编码器与目标电机同轴连接，目标电机与减速器同轴连接，减速器与第二编码器同轴连接。如图3所示，以系统包括五个自由度驱动模块12为例，展示了多个自由度驱动模块中部分部件的连接示意图。

具体的，驱动器121获取第一编码器122检测到的目标电机123的第一运动信息，并根据第一运动信息驱动目标电机123运行。进一步的，目标电机123带动减速器124运行，目标电机123的输出经过减速器124后，等比例降低转速和增加电机的输出转矩，即减速器124对目标电机123的当前运动信息进行转换；例如，目标电机123的当前转速为1000转/分钟，减速器124的减速比例为1:100，则减速器124输出的转速为10转/分钟，同时，输出的力矩增大了100倍。

进一步的，第二编码器125可以对减速器124输出的运动信息进行检测，即获取到减速器124输出的目标电机对应的第二运动信息。第二编码器125还可以将该目标电机123的第二运动信息，发送至除该目标电机123所在的自由度驱动模块12之外的其它任意一个或多个自由度驱动模块中，以便根据与目标电机123对应的驱动器121(目标电机123所在的自由度驱动模块12的驱动器121)中的第一运动信息，以及与目标电机123不对应的驱动器中的第二运动信息进行交叉验证。

具体的，主控制器11可以从目标电机123对应的驱动器121中获取该目标电机123的第一运动信息，并且，从与目标电机123不对应的一个或多个驱动器中获取该目标电机123的第二运动信息。由于第二运动信息应为第一运动信息经过减速器124处理后的运动信息，若该目标电机123所在的自由度驱动模块不存在故障，则第一运动信息和第二运动信息之间应该满足减速器124对应的减速比。

因此，主控制器11可以判断第二运动信息和第一运动信息之间的关系是否满足减速器124对应的减速比，确定自由度驱动模块是否故障。当然，考虑到系统在实际运行过程中可以存在一定的误差，因此，主控制器11，还可以用于获取与减速器124对应的预设比例范围，基于第一运动信息和第二运动信息确定目标电机123对应的实际减速比例，基于预设比例范围和实际减速比例确定目标电机123所在的自由度驱动模块12是否存在故障。

其中，预设比例范围可以是预先设置的与减速器124对应的减速比允许范围，例如，减速器124对应的减速比为100，则预设比例范围可以是[99.5,100.5]。具体的，主控制器11可以根据与减速器124对应的减速比自动确定预设比例范围，其中，与减速器124对应的减速比可以是驱动器121向主控制器11发送的，也可以主控制器11从其内部存储单元中读取的。实际减速比例可以通过第一运行信息与第二运动信息计算得到；其中，第一运动信息、第二运动信息包括但不限于目标电机的位置以及速度。

进一步的，主控制器11在获取到预设比例范围和实际减速比例后，若实际减速比例在预设比例范围之内，则主控制器11可以确定自由度驱动模块12不存在故障，若实际减速比例不在预设比例范围之内，则主控制器11可以确定自由度驱动模块12存在故障。通过该方式，可以实现精准检测自由度驱动模块的故障。

可以理解的是，自由度驱动模块12中的驱动器121、第一编码器122、目标电机123、减速器124以及第二编码器125中的任意一种或多种出现故障时，均可以造成第一运动信息与第二运动信息之间的实际减速比例不在预设比例范围之内，或者，第一运动信息和第二运动信息之间的实际减速比例不等于减速器124对应的减速比。

示例性的，如图4所示，以器械驱动控制系统中自由度驱动模块的数量为5为例，展示了一种器械驱动控制系统的结构示意图。其中，驱动器1与第二编码器2连接，驱动器2与第二编码器1连接，驱动器4与第二编码器3连接，驱动器5与第二编码器3连接，驱动器3与第二编码器5连接。即，各自由度驱动模块实现了交叉连接，但需说明的是，以上连接只是一种交叉连接方式的示例，本实施例不对其进行限定。以驱动器1的自由度驱动模块进行说明，驱动器1获取第一编码器1检测到的目标电机1的运行速度和位置(目标电机1的第一运动信息)，以总线通信的方式将其发送给主控制器，驱动器2获取第二编码器1检测到的运行速度和位置(目标电机1的第二运动信息)，以总线通信的方式将其发送至主控制器。主控制器接收到驱动器1计算的位置和速度，以及驱动器2计算的位置和速度后，判断二者的比例关系是否在预设比例范围之内，若在，则认为系统运行正常，若在阈值范围外，则判断驱动器1的自由度驱动模块出现异常。

需要说明的是，考虑到若目标电机123的第一运动信息与第二运动信息之间的实际减速比例不在预设比例范围之内，则存在该目标电机123所在的自由度驱动模块12不存在故障，但接收该第二运动信息的驱动器存在故障的可能，因此，为了排除接收第二运动信息的驱动器存在故障的可能，可以将目标电机123的第二运动信息发送至除该目标电机123所在的自由度驱动模块12之外的至少两个其它自由度驱动模块的驱动器中，以使接收该第二运动信息的各驱动器基于接收到的第二运动信息进行交叉验证，排除接收第二运动信息的驱动器存在故障的可能。

如，可选的，主控制器11，还用于从驱动器121中获取目标电机123对应的第一运动信息，从除该目标电机123所在的自由度驱动模块12之外的至少两个其它自由度驱动模块的驱动器中获取目标电机123对应的第二运动信息，基于各第二运动信息确定接收所述第二运动信息的驱动器是否存在故障。具体的，主控制器11可以比对各第二运动信息，若各个第二运动信息一致，则可以确定接收第二运动信息的驱动器不存在故障，此时，主控制器11剔除了接收第二运动信息的驱动器存在故障的可能性，可以直接根据第一运动信息和第二运动信息判断目标电机123所在的自由度驱动模块12是否故障，进一步的提高了自由度驱动模块的故障检测的准确性。

当然，主控制器11还可以采用另一种实施方式排除接收第二运动信息的驱动器存在故障的可能。如，针对接收第二运动信息的驱动器，主控制器11获取该驱动器所在的自由度驱动模块中的目标电机的第一运动信息和第二运动信息，若根据第一运动信息和第二运动信息判断该驱动器所在的自由度驱动模块不存在故障，则可以剔除该驱动器存在故障的可能。

在本实施例中，主控制器11在确定出自由度驱动模块存在故障后，可以发送停机指令，以停止系统的电机运行，保护患者安全。可选的，主控制器11，还用于如果确定目标电机123所在的自由度驱动模块12存在故障，则向该目标电机123所在的自由度驱动模块12的驱动器发送停机指令，或者，向系统中的所有驱动器发送停机指令。

即，主控制器11可以通过产生故障的自由度驱动模块中的驱动器，停止产生故障的自由度驱动模块中的电机运行，或者，通过系统中所有自由度驱动模块中的驱动器，停止所有电机运行，实现了在系统中自由度驱动模块出现异常时，及时进行控制以保证操作安全。

本实施例提供的器械驱动控制系统，包括主控制器以及至少两个自由度驱动模块，自由度驱动模块包括驱动器、第一编码器、目标电机、减速器以及第二编码器，通过与目标电机机械连接的第一编码器，检测目标电机对应的第一运动信息，并将第一运动信息发送至驱动器，并通过与目标电机机械连接的减速器对目标电机的当前运动信息进行转换，进而通过与减速器机械连接的第二编码器，检测减速器输出的目标电机对应的第二运动信息，将第二运动信息发送至除该目标电机所在的自由度驱动模块之外的其它自由度驱动模块的驱动器，通过主控制器，从各驱动器中获取目标电机对应的第一运动信息和第二运动信息，根据第一运动信息和第二运动信息判断该目标电机所在的自由度驱动模块是否存在故障，实现了对器械驱动控制系统中各自由度驱动模块的故障自动检测，解决了现有技术中不能及时发现故障以及确定故障位置所需时间较长的技术问题，便于排除故障和故障维修，并且，提高了系统的控制安全性。

在现有技术中，若驱动器损坏，则会导致编码器失去被检测的能力，进而导致电机出现飞车等异常现象，此时系统无法得知驱动器出现故障，而采用本实施例提供的系统，可以实现对自由度驱动模块的故障检测，进而可以实现对驱动器的故障检测，解决了无法检测出驱动器故障的技术问题。本实施例提供的系统可以支持多种不同自由度的手术机器人器械，用多路信号校验的方式，保证了系统安全，同时，精准检测出产生故障的自由度驱动模块，便于排查故障和维修，节约了故障排查的时间。

实施例二

本实施例与上述各实施例的基础上，可选的，所述主控制器11还可以通过检测各个自由度驱动模块的当前运行自由度，确定系统的运行状态。

具体的，主控制器11，还用于针对存在自由度运行比例关系的两个自由度驱动模块，确定各自由度驱动模块的当前运行自由度，基于各当前运行自由度确定系统的运转状态。

其中，存在自由度运行比例关系的两个自由度驱动模块，可以是指系统在驱动器械运行时，所运行的自由度之间具备依赖关系的自由度驱动模块。例如，自由度驱动模块1运行的自由度为200度，自由度驱动模块2运行的自由度为-200度，则自由度驱动模块1和自由度驱动模块2存在自由度运行比例关系；或者，自由度驱动模块3向上滑行10毫米，自由度驱动模块4向下滑行10毫米，则自由度驱动模块3和自由度驱动模块4存在自由度运行比例关系。

主控制器11中可以对存在自由度运行比例关系的两个自由度驱动模块之间的自由度运行比例关系进行存储，进而在系统驱动器械运动时，主控制器11可以实时监测各自由度驱动模块的当前运行自由度，根据各当前运行自由度对存在自由度运行比例关系的自由度驱动模块进行校验，若果当前运行自由度满足预设的自由度运行比例关系，则可以确定自由度驱动模块正常运转，系统的运转状态为正常运转。

在本实施例的技术方案中，通过主控制器，对存在自由度运行比例关系的两个自由度驱动模块的当前运行自由度进行检测，并根据检测到的当前运行自由度对存在自由度运行比例关系的两个自由度驱动模块的运转状态进行判断，若存在自由度运行比例关系的两个自由度驱动模块的当前运行自由度符合自由度运行比例关系，则可以确定系统的运转状态正常，实现了系统运转状态的检测，进一步的保证了系统中各自由度驱动模块的运行安全。

需要说明的是，在本实施例中，若将存在自由度运行比例关系的两个自由度驱动模块描述为自由度驱动模块对，则存在自由度运行比例关系的自由度驱动模块对的数量可以是一个或多个，具体可以由各自由度驱动模块所对应的机械件之间的结构关系确定。若在一个系统中，存在多个自由度驱动模块对，则主控制器可以在确定出每一个自由度驱动模块对之间的当前运行自由度满足自由度运行比例关系时，确定系统的运转状态为正常。

在一种可选的实施方式中，驱动器121还可以通过检测目标电机123的实际运行电流值，判断在系统控制器械时是否出现机械卡顿现象。如，驱动器121，还用于检测目标电机123的实际运行电流值，基于目标电机123对应的预设运行阈值以及实际运行电流值，判断系统是否存在故障。

其中，预设运行阈值可以是预先设置的目标电机123的标准运行最大电流值。具体的，驱动器121可以获取与其对应的目标电机123运行时的电流值，即实际运行电流值，并对实际运行电流值进行判断，若实际运行电流值超过预设运行阈值，则可以确定系统存在故障，故障原因可以是系统控制器械运动的过程中某一机械件出现卡顿。通过该方式，实现了对系统中各目标电机的运行故障的检测，进一步的保证了系统运行安全。

实施例三

图5是本发明实施例三提供的一种器械驱动控制系统的结构示意图，如图5所示，该系统包括主控制器51、至少两个自由度驱动模块52以及器械识别器53，自由度驱动模块52包括驱动器521、第一编码器522、目标电机523、减速器524以及第二编码器525。

其中，第一编码器522，与目标电机523机械连接，用于检测目标电机523对应的第一运动信息，并将第一运动信息发送至驱动器521；减速器524，与目标电机523机械连接，用于对目标电机523的当前运动信息进行转换；第二编码器525，与减速器524机械连接，用于检测减速器524输出的目标电机523对应的第二运动信息，将第二运动信息发送至除该目标电机523所在的自由度驱动模块52之外的其它自由度驱动模块的驱动器；器械识别器53，用于对待控制器械的标签单元中存储的与待控制器械对应的器械关联信息进行读取，将器械关联信息发送至主控制器51；主控制器51，与各驱动器521连接，用于从各驱动器521中获取该目标电机523对应的第一运动信息和第二运动信息，基于第一运动信息和第二运动信息判断该目标电机523所在的自由度驱动模块52是否存在故障，以及，基于器械关联信息中的器械类型标识，确定待控制器械是否与系统匹配。

在本实施例中，器械识别器53可以检测到待控制器械中的标签单元，其中，标签单元中存储有待控制器械对应的器械关联信息，器械识别器53可以在检测到标签单元时，读取该标签单元中存储的器械关联信息，以判断该待控制器械是否与系统匹配。

具体的，器械识别器53可以将器械关联信息发送至主控制器51，其中，器械识别器53可以基于通信的方式直接向主控制器51发送器械关联信息，或者，还可以在系统中设置信号处理单元，器械识别器53将识别到的器械关联信息发送至信号处理单元，由信号处理单元将该器械关联信息转发至主控制器51。

进一步的，主控制器51在获取到器械关联信息后，可以根据器械关联信息中的器械类型标识，确定待控制器械对应的器械类型，进而根据器械类型判断该待控制器械是否与系统匹配。示例性的，主控制器51可以将待控制器械的器械类型，与预先存储的各个可匹配类型进行比对，若一致，则可以确定该待控制器械与系统匹配。

又或者，主控制器51可以在其内部维护一个关系表，关系表中存储有与系统匹配的各个器械标识，主控制器51可以在关系表中查询是否存在与待控制器械的器械类型标识一致的器械标识，若存在，则可以确定该待控制器械与系统匹配。

可选的，主控制器51，还可以基于所述器械关联信息中的器械使用标识，确定待控制器械是否与系统匹配。其中，器械使用标识可以包括器械使用次数、器械生产时间、器械过期时间以及器械维修次数中的至少一种。

示例性的，主控制器51可以根据待控制器械的器械使用次数以及预设使用次数阈值，判断该待控制器械是否与系统匹配。或者，主控制器51可以根据待控制器械的器械生产时间以及预设生产时间范围，判断该待控制器械是否与系统匹配。或者，主控制器51可以根据待控制器械的器械过期时间以及当前时间，判断该待控制器械是否过期，根据是否过期确定待控制器械是否与系统匹配。或者，主控制器51可以根据待控制器械的器械维修次数以及预设维修次数阈值，判断该待控制器械是否与系统匹配。通过待控制器械的器械关联信息中的器械使用标识，实现了对待控制器械的验证，避免了不合格器械设备的安装，进一步的保证了系统操作安全。

当然，主控制器51还可以根据器械类型标识和器械使用标识确定待控制器械是否与系统匹配。在本实施例中，若主控制器51确定出待控制器械与系统不匹配，则主控制器51可以发送拒绝该待控制器械的指令，以使各自由度驱动模块无法驱动电机运行。

本实施例提供的系统还可以包括信号显示器，其中，信号显示器可以是电子设备的显示屏幕，如电脑显示界面，也可以是灯光显示器、语音报警器等装置。具体的，主控制器可以在确定出自由度驱动模块存在故障、系统运转异常或目标电机的运行电流异常等故障时，生成相应类型的报警信号发送至信号显示器进行显示，以实现对故障的报警。

本实施例的技术方案，通过器械识别器，读取待控制器械的标签单元中存储的待控制器械对应的器械关联信息，并将器械关联信息发送至主控制器，进而通过主控制器，根据器械关联信息对待控制器械是否与系统匹配进行校验，实现了对待控制器械的验证，避免了不合格器械设备的安装，进一步的保证了系统操作安全。

在一种可选的实施方式中，本实施例提供的系统还可以包括归零控制按钮，归零控制按钮，用于在检测到用户的触发动作时，生成归零请求信号发送至各自由度驱动模块52中的驱动器521，驱动器521，还用于在获取到归零请求信号时，基于预设初始零位对驱动器521所在的自由度驱动模块52中的目标电机523进行调整。

其中，归零控制按钮可以直接将归零请求信号发送至各个驱动器521中，还可以先将归零请求信号发送至主控制器51，主控制器51将归零请求信号转发至各个驱动器521。

进一步的，各个驱动器521在获取到归零请求信号时，可以根据预设初始零位调整目标电机523，使得目标电机523运行到预设初始零位。在该可选的实施方式中，通过检测用户触发归零控制按钮的动作，将所有电机设置为预设初始零位，实现了器械运行角度的一键归零，便于手术器械的拆卸，可以适用于安装器械、拆卸器械或更换器械等场景。

实施例四

图6是本发明实施例四提供的一种器械驱动控制方法的流程示意图，该方法可以应用于对器械进行多自由度的控制的情况，可以由上述各实施例提供的器械驱动控制系统执行，如图6所示，该方法包括：

S610、基于目标电机所在的自由度驱动模块中的第一编码器，检测所述目标电机对应的第一运动信息，将所述第一运动信息发送至所述自由度驱动模块中的驱动器。

S620、基于所述自由度驱动模块中的减速器，对所述目标电机的当前运动信息进行转换，并通过所述自由度驱动模块中的第二编码器，检测所述减速器输出的所述目标电机对应的第二运动信息，将所述第二运动信息发送至除所述自由度驱动模块之外的其它自由度驱动模块的驱动器。

S630、基于所述自由度驱动模块中的主控制器，从各所述驱动器中获取所述目标电机对应的第一运动信息和第二运动信息，基于所述第一运动信息和所述第二运动信息判断所述目标电机所在的自由度驱动模块是否存在故障。

可选的，所述方法还包括：

通过所述主控制器，从所述驱动器中获取所述目标电机对应的第一运动信息，从除所述目标电机所在的自由度驱动模块之外的至少两个其它自由度驱动模块的驱动器中获取所述目标电机对应的第二运动信息，基于各所述第二运动信息确定接收所述第二运动信息的驱动器是否存在故障。

可选的，所述基于所述第一运动信息和所述第二运动信息判断所述目标电机所在的自由度驱动模块是否存在故障，包括：

获取与所述减速器对应的预设比例范围，基于所述第一运动信息和所述第二运动信息确定所述目标电机对应的实际减速比例，基于所述预设比例范围和所述实际减速比例确定所述目标电机所在的自由度驱动模块是否存在故障。

可选的，所述方法还包括：

通过所述主控制器，若确定所述目标电机所在的自由度驱动模块存在故障，则向所述目标电机所在的自由度驱动模块的驱动器发送停机指令，或者，向所述系统中的所有驱动器发送停机指令。

可选的，所述方法还包括：

通过所述主控制器，针对存在自由度运行比例关系的两个所述自由度驱动模块，确定各所述自由度驱动模块的当前运行自由度，基于各所述当前运行自由度确定所述系统的运转状态。

可选的，所述方法还包括：

通过所述驱动器，检测所述目标电机的实际运行电流值，基于所述目标电机对应的预设运行阈值以及所述实际运行电流值，判断所述系统是否存在故障。

可选的，所述方法还包括：

通过器械识别器，对待控制器械的标签单元中存储的与所述待控制器械对应的器械关联信息进行读取，将所述器械关联信息发送至所述主控制器；

通过所述主控制器，基于所述器械关联信息中的器械类型标识，确定所述待控制器械是否与所述系统匹配。

可选的，所述方法还包括：

通过所述主控制器，基于所述器械关联信息中的器械使用标识，确定所述待控制器械是否与所述系统匹配。

可选的，所述方法还包括：

通过归零控制按钮，在检测到用户的触发动作时，生成归零请求信号发送至各所述自由度驱动模块中的驱动器；

通过所述驱动器，在获取到所述归零请求信号时，基于预设初始零位对所述驱动器所在的自由度驱动模块中的目标电机进行调整。

本实施例的技术方案，通过与目标电机机械连接的第一编码器，检测目标电机对应的第一运动信息，并将第一运动信息发送至驱动器，并通过与目标电机机械连接的减速器对目标电机的当前运动信息进行转换，进而通过与减速器机械连接的第二编码器，检测减速器输出的目标电机对应的第二运动信息，将第二运动信息发送至除该目标电机所在的自由度驱动模块之外的其它自由度驱动模块的驱动器，通过主控制器，从各驱动器中获取目标电机对应的第一运动信息和第二运动信息，根据第一运动信息和第二运动信息判断该目标电机所在的自由度驱动模块是否存在故障，实现了对器械驱动控制系统中各自由度驱动模块的故障自动检测，解决了现有技术中不能及时发现故障以及确定故障位置所需时间较长的技术问题，便于排除故障和故障维修，并且，提高了器械的控制安全性。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种器械驱动控制系统，其特征在于，所述系统包括主控制器以及至少两个自由度驱动模块，所述自由度驱动模块包括驱动器、第一编码器、目标电机、减速器以及第二编码器，其中；

所述第一编码器，与所述目标电机机械连接，用于检测所述目标电机对应的第一运动信息，并将所述第一运动信息发送至所述驱动器；

所述减速器，与所述目标电机机械连接，用于对所述目标电机的当前运动信息进行转换；

所述第二编码器，与所述减速器机械连接，用于检测所述减速器输出的所述目标电机对应的第二运动信息，将所述第二运动信息发送至除所述目标电机所在的自由度驱动模块之外的其它自由度驱动模块的驱动器；

所述主控制器，与各所述驱动器连接，用于从各所述驱动器中获取所述目标电机对应的第一运动信息和第二运动信息，基于所述第一运动信息和所述第二运动信息判断所述目标电机所在的自由度驱动模块是否存在故障。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控制器，还用于从所述驱动器中获取所述目标电机对应的第一运动信息，从除所述目标电机所在的自由度驱动模块之外的至少两个其它自由度驱动模块的驱动器中获取所述目标电机对应的第二运动信息，基于各所述第二运动信息确定接收所述第二运动信息的驱动器是否存在故障。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控制器，还用于获取与所述减速器对应的预设比例范围，基于所述第一运动信息和所述第二运动信息确定所述目标电机对应的实际减速比例，基于所述预设比例范围和所述实际减速比例确定所述目标电机所在的自由度驱动模块是否存在故障。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控制器，还用于若确定所述目标电机所在的自由度驱动模块存在故障，则向所述目标电机所在的自由度驱动模块的驱动器发送停机指令，或者，向所述系统中的所有驱动器发送停机指令。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控制器，还用于针对存在自由度运行比例关系的两个所述自由度驱动模块，确定各所述自由度驱动模块的当前运行自由度，基于各所述当前运行自由度确定所述系统的运转状态。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动器，还用于检测所述目标电机的实际运行电流值，基于所述目标电机对应的预设运行阈值以及所述实际运行电流值，判断所述系统是否存在故障。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括器械识别器，所述器械识别器，用于对待控制器械的标签单元中存储的与所述待控制器械对应的器械关联信息进行读取，将所述器械关联信息发送至所述主控制器；

所述主控制器，还用于基于所述器械关联信息中的器械类型标识，确定所述待控制器械是否与所述系统匹配。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述主控制器，还用于基于所述器械关联信息中的器械使用标识，确定所述待控制器械是否与所述系统匹配。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括归零控制按钮，所述归零控制按钮，用于在检测到用户的触发动作时，生成归零请求信号发送至各所述自由度驱动模块中的驱动器；

所述驱动器，用于在获取到所述归零请求信号时，基于预设初始零位对所述驱动器所在的自由度驱动模块中的目标电机进行调整。

10.一种器械驱动控制方法，其特征在于，所述方法包括：

基于目标电机所在的自由度驱动模块中的第一编码器，检测所述目标电机对应的第一运动信息，将所述第一运动信息发送至所述自由度驱动模块中的驱动器；

基于所述自由度驱动模块中的减速器，对所述目标电机的当前运动信息进行转换，并通过所述自由度驱动模块中的第二编码器，检测所述减速器输出的所述目标电机对应的第二运动信息，将所述第二运动信息发送至除所述自由度驱动模块之外的其它自由度驱动模块的驱动器；

基于所述自由度驱动模块中的主控制器，从各所述驱动器中获取所述目标电机对应的第一运动信息和第二运动信息，基于所述第一运动信息和所述第二运动信息判断所述目标电机所在的自由度驱动模块是否存在故障。