JP2022524744A - 外科手術ロボットアームのウォッチドッグ回路 - Google Patents

Abstract

外科手術ロボットアームおよび外科手術ロボットアームコントローラを備える外科手術ロボット。外科手術ロボットアームは、ジョイントのセットおよびジョイントコントローラを備える。ジョイントコントローラは、ジョイントのセットのジョイントを駆動するように構成される。外科手術ロボットアームコントローラは、プロセッサおよびウォッチドッグ回路を備える。プロセッサは、ジョイント駆動信号を通信リンク上のジョイントコントローラに送信するように構成される。ウォッチドッグ回路は、プロセッサからシーケンス値を受信し、各受信したシーケンス値が所定のシーケンスの次の期待値に一致するかどうかを決定し、受信したシーケンス値が所定のシーケンスの次の期待値に一致しない場合、プロセッサとジョイントコントローラとの間の通信リンクを無効にするように構成される。【選択図】図３

Description

外科手術を補助および実施するためにロボットを使用することが知られている。図１は、典型的な外科手術ロボットシステムを例示する。外科手術ロボット１００は、基部１０２、アーム１０４、および器具１０６からなる。基部は、ロボットを支持し、それ自体が、例えば、手術室の床、手術室の天井、またはカートにしっかりと取り付けられ得る。アームは、基部と器具との間に延在する。アームは、その長さに沿って、外科手術器具を患者に対して所望の位置に位置特定するために使用される複数の可撓性ジョイント１０８によって関節式に連結される。外科手術器具は、ロボットアームの遠位端に取り付けられる。外科手術器具は、外科手術部位にアクセスするように、ポートで患者の身体を貫通する。外科手術器具は、接合された関節によって遠位エンドエフェクタ１１０に接続されたシャフトを備える。エンドエフェクタは、外科手術手技に従事する。図１では、例示のエンドエフェクタは、一対の顎である。外科医は、遠隔外科医コンソール１１２を介して外科手術ロボット１００を制御する。外科医コンソールは、一つ以上の外科医入力装置１１４を備える。これらは、ハンドコントローラまたはフットペダルの形態をとり得る。外科医コンソールはまた、ディスプレイ１１６を備える。

制御システム１１８は、外科医コンソール１１２を外科手術ロボット１００に接続する。制御システムは、外科医入力装置から入力を受信し、これらをロボットアーム１０４のジョイントおよびエンドエフェクタ１１０を移動させるための制御信号に変換する。制御システムは、これらの制御信号をロボットに送信する。それに応じて、ロボットアーム１０４上のジョイントコントローラは、ジョイント１０８を駆動して移動させる。

ロボットアーム１０４は、アーム内の故障を検出するロボットアームコントローラを備えてもよい。アーム内の故障通信ネットワークは、検出された故障をロボットアーム１０４上のジョイントコントローラに合図する。

本発明の態様によれば、外科手術ロボットが提供され、外科手術ロボットは、ジョイントのセットおよびジョイントコントローラを含む外科手術ロボットアームであって、ジョイントコントローラは、ジョイントのセットを駆動するように構成される、外科手術ロボットアームと、プロセッサおよびウォッチドッグ回路を含む外科手術ロボットアームコントローラであって、プロセッサは、ジョイント駆動信号を通信リンク上のジョイントコントローラに送信するように構成される、外科手術ロボットアームコントローラと、を備え、ウォッチドッグ回路は、プロセッサからシーケンス値を受信し、受信したシーケンス値が所定のシーケンスの次の期待値に一致するかどうかを決定し、受信したシーケンス値が所定のシーケンスの期待値に一致しない場合、プロセッサとジョイントコントローラとの間の通信リンクを無効にするように構成される。

ウォッチドッグ回路は、シーケンス値の受信から経過した時間をカウントし、経過時間をタイムアウト値と比較し、別のシーケンス値の受信前に、経過時間がタイムアウト値を超えた場合、プロセッサとジョイントコントローラとの間の通信リンクを無効にするように構成され得る。

外科手術ロボットは、プロセッサとジョイントコントローラとの間の通信リンク上にスイッチを備えてもよく、スイッチの状態は、ウォッチドッグ回路によって制御可能であり、ウォッチドッグ回路は、スイッチを開放してプロセッサとジョイントコントローラとの間の通信リンクを無効にするように構成され得る。

通信リンクは、イーサネットリンクであってもよく、スイッチはイーサネットスイッチであってもよい。

ジョイントコントローラは、プロセッサからの通信の受信から経過した時間をカウントし、経過時間をさらなるタイムアウト値と比較し、プロセッサからの別の通信の受信前に、経過時間がさらなるタイムアウト値を超える場合、故障状態に入るように構成され得る。

ジョイントコントローラが駆動するように構成されるジョイントが、ジョイントコントローラが故障状態に入るときに静止している場合、ジョイントコントローラは、ジョイントを定位置に保持し得る。

ジョイントコントローラが駆動するように構成されるジョイントが、ジョイントコントローラが故障状態に入るときに移動している場合、ジョイントコントローラは、ジョイントを減速させて停止し、次いで、ジョイントを定位置に保持し得る。

プロセッサとジョイントコントローラとの間の通信リンクを無効にする際、ウォッチドッグ回路は、予め設定されたジョイント駆動信号をジョイントコントローラに送信するように構成されてもよく、これらの予め設定されたジョイント駆動信号は、ジョイントコントローラにジョイントを定位置に保持させるようなものである。

プロセッサとジョイントコントローラとの間の通信リンクを無効にする際、ウォッチドッグ回路は、プロセッサをリセットするように構成され得る。

リセットされると、プロセッサは、リセット後の所定の時間において、所定の開始シーケンス値を、ウォッチドッグ回路に送信するように構成されてもよい。

プロセッサとジョイントコントローラとの間の通信リンクを無効にする際、ウォッチドッグ回路は、警報を発するように構成されてもよい。

所定のシーケンスは、グレイコードであってもよい。

ウォッチドッグ回路は、所定のシーケンスをその場で生成するように構成されてもよい。

プロセッサは、シーケンス値をその場で生成し、そのシーケンス値をウォッチドッグ回路に送信するように構成され得る。

外科手術ロボットアームコントローラは、（ｉ）外科手術ロボットアーム内に統合される、または（ｉｉ）外科手術ロボットアームを支持するための支持体内に統合される、のいずれかであり得る。

外科手術ロボットアームは、ジョイントコントローラのセットを備えてもよく、各ジョイントコントローラは、ジョイントのセットのそれぞれのジョイントを駆動するように構成され、プロセッサは、ジョイント駆動信号を通信リンク上の各ジョイントコントローラに送信するように構成され得る。

ジョイントコントローラは、通信リンクを無効にすることによって、プロセッサから各ジョイントコントローラにジョイント駆動信号が送信されることが防止されるように、直線チェーンで一緒に接続されてもよい。

外科手術ロボットアームは、ジョイントコントローラのセットを備えてもよく、各ジョイントコントローラは、ジョイントのセットのそれぞれのジョイントを駆動するように構成され、プロセッサは、ジョイント駆動信号をプロセッサとそのジョイントコントローラとの間のそれぞれの通信リンク上の各ジョイントコントローラに送信するように構成され得る。

受信したシーケンス値が所定のシーケンスの対応する値に一致しない場合、ウォッチドッグ回路は、プロセッサとジョイントコントローラのセットとの間の各通信リンクを無効にするように構成され得る。

各ジョイントコントローラは、プロセッサからの通信の受信から経過した時間をカウントし、経過時間をさらなるタイムアウト値と比較し、プロセッサからの別の通信の受信前に、経過時間がさらなるタイムアウト値を超える場合、故障状態に入るように構成され得る。

ここで、添付図面を参照して、本発明を例として説明する。図は、以下の通りである。

図１は、外科手術手技を実施するための外科手術ロボットシステムを例示する。 図２は、外科手術ロボットを例示する。 図３は、例示的な外科手術ロボットアームコントローラを例示する。 図４は、外科手術ロボットアームコントローラのウォッチドッグ回路の例示的な内部構成要素を例示する。 図５は、外科手術ロボットアームコントローラのウォッチドッグ回路によって行われる方法を示すフローチャートである。 図６は、外科手術ロボットアームのジョイントコントローラによって行われる方法を示すフローチャートである。

以下では、図１に例示されるタイプの外科手術ロボットシステムを説明する。外科手術ロボットシステムは、遠隔外科医コンソールとともに、一つ以上の外科手術ロボットアームおよび外科手術器具を備える。遠隔外科医コンソールは、外科手術ロボットアームから遠隔に位置する中央コントローラを含む制御システムを介して、外科手術ロボットアームに接続される。

図２は、例示的な外科手術ロボット２００を例示する。ロボットは、外科手術手技が実施されるときに定位置に固定される基部２０１を備える。好適には、基部２０１は、シャーシに装着される。図２では、シャーシはカート２０２である。このカートは、ロボットをベッドの高さに装着するためのベッドサイドカートであってもよい。代替的に、シャーシは、天井に装着された装置、またはベッドに装着された装置であってもよい。

ロボットアーム２０３は、ロボットの基部２０１から外科手術器具２０５に取り付けるための末端部２０４まで延在する。アームは、可撓性である。アームは、その長さに沿って複数の可撓性ジョイント２０６によって関節式に連結される。ジョイント間にあるのは、剛性アームリンク２０７である。好適には、ジョイントは外旋ジョイントである。ロボットアームは、基部と末端部との間に少なくとも７つのジョイントを有する。図２に例示されるロボットアーム２００は、基部２０１と末端部２０４との間に合計で８つのジョイントを有する。ジョイントは、一つ以上のロールジョイント（ジョイントのいずれかの側上のアームリンクの長手方向に沿った回転軸を有する）、一つ以上のピッチジョイント（前のアームリンクの長手方向に対して横方向の回転軸を有する）、および一つ以上のヨージョイント（前のアームリンクの長手方向に対して横方向であり、かつ同じ場所に位置するピッチジョイントの回転軸に対しても横方向の回転軸を有する）を含む。図２の実施例では、ジョイント２０６ａ、２０６ｃ、２０６ｅおよび２０６ｈはロールジョイントであり、ジョイント２０６ｂ、２０６ｄおよび２０６ｆはピッチジョイントであり、ジョイント２０６ｇはヨージョイントである。ロボットアームの基部２０１からロボットアームの末端部２０４までの連続的なジョイントの順番は、ロール、ピッチ、ロール、ピッチ、ロール、ピッチ、ヨー、ロールである。図２には介在するジョイントはない。基部の遠位にあるロボットアームの端部は、アームのジョイントのうちの一つ以上の移動によって基部に対して関節式に連結され得る。

外科手術ロボットアームは、図２に例示されるものとは別様に接合されてもよい。例えば、アームは、８つより少ないかまたは８つより多いジョイントを有する場合がある。アームは、ジョイント、例えば、一つ以上のテレスコピックジョイントのそれぞれの側面の間の回転以外の動きを許容するジョイントを含み得る。

外科手術ロボットアームは、モータ２０８のセットを備える。各モータ２０８は、ジョイント２０６のうちの一つ以上を駆動する。図２の実施例では、別個のモータ２０８が各ジョイント２０６を駆動する。代替的に、外科手術ロボットアームは、各々が単一のジョイントを駆動するモータと、各々が二つ以上のジョイントを駆動するモータとの任意の組み合わせを備えてもよい。モータ２０８は、ジョイントコントローラ２０９によって制御される。図２の実施例では、別個のジョイントコントローラ２０９が各モータ２０８を駆動する。代替的に、外科手術ロボットアームは、各々が単一のジョイントを駆動するジョイントコントローラと、各々が二つ以上のジョイントを駆動するジョイントコントローラとの任意の組み合わせを備えてもよい。

ロボットアームはまた、一連のセンサを備え得る。これらのセンサは、ジョイントごとに、ジョイントの位置を検知するための位置センサ、および／またはモータ駆動ジョイントの位置を検知するためのさらなる位置センサ、および／またはジョイントの回転軸の周りに加えられたトルクを検知するためのトルクセンサを備え得る。ジョイントに対するこれらのセンサの一つまたは任意の組み合わせを、そのジョイントのモータと一体化させることができる。ロボットアームはまた、電流センサを備え得る。センサの出力は、制御システムに渡される。

外科手術器具２０５は、ロボットアーム２０３の末端部で駆動アセンブリに取り付けられる。この取付点は、常に患者の外部にある。外科手術器具２０５は、細長いプロファイルを有し、ロボットアームに取り付けられるその近位端と患者体内の外科手術部位にアクセスするその遠位端との間にシャフトの広がりがある。外科手術器具は、アームのジョイント２０６ｈの回転軸と直線的に平行に延在するように構成されてもよい。例えば、外科手術器具は、アームのジョイント２０６ｈの回転軸と一致する軸に沿って延在してもよい。

外科手術器具の近位端および器具シャフトは、互いに対して剛性であり、ロボットアームの遠位端に取り付けられたとき、ロボットアームの遠位端に対して剛性であってもよい。ポートが挿入される切開部が患者の体内に作られる。外科手術器具は、外科手術部位にアクセスするように、ポートを通して患者の身体を貫通し得る。代替的に、外科手術器具は、身体の自然なオリフィスを通して身体を貫通して、外科手術部位にアクセスしてもよい。器具の近位端で、シャフトは器具インターフェースに接続されている。器具インターフェースは、ロボットアームの遠位端で駆動アセンブリと係合する。具体的には、器具インターフェースの個々の器具インターフェース要素は各々、駆動アセンブリのそれぞれの個々の駆動アセンブリインターフェース要素と係合する。器具インターフェースは、駆動アセンブリと取り外し可能に係合可能である。器具は、ツールを必要とせずに、手動でロボットアームから取り外され得る。これにより、手術中に器具を駆動アセンブリから迅速に取り外し、別の器具を取り付けることが可能になる。

外科手術器具の遠位端では、器具シャフトの遠位端は、関節式に連結されたカップリングによってエンドエフェクタに接続される。エンドエフェクタは、外科手術部位で外科手術手技に従事する。エンドエフェクタは、例えば、一対の顎、一対の単極はさみ、針ホルダ、有窓把持器、またはメスであってもよい。関節式に連結されたカップリングは、数個のジョイントを備える。これらのジョイントは、エンドエフェクタの姿勢を、器具シャフトの方向に対して変更することを可能にする。

駆動は、ロボットアームからエンドエフェクタまで任意の好適な様式で伝達される。例えば、ロボットアームの末端部にある駆動アセンブリは、駆動を、上述のそれぞれのインターフェース要素を介して外科手術ロボットアームから器具インターフェースに、そしてそれによって器具ジョイント２１０に伝達する器具駆動ジョイントを備えてもよい。

制御システムは、外科医コンソールを一つ以上の外科手術ロボットに接続する。この制御システムは、図１に１１８として示されるタイプの中央コントローラを備える。中央コントローラは、プロセッサおよびメモリを備える。メモリは、プロセッサによって実行され得るソフトウェアコードを非一時的な方法で記憶して、プロセッサに、本明細書に記載の様式で外科医コンソールおよび一つ以上の外科手術ロボットアームを制御させる。

制御システムはまた、各外科手術ロボット用の外科手術ロボットアームコントローラを備える。外科手術ロボットアームコントローラは、外科手術ロボットと同じ場所に位置する。外科手術ロボットアームコントローラ２１１は、外科手術ロボットアーム２０３内に位置してもよい。外科手術ロボットアームコントローラは、外科手術ロボットアーム２０３の筐体内に統合されてもよい。代替的に、外科手術ロボットアームコントローラ２１２は、外科手術ロボットアームの支持体またはシャーシ内に位置してもよい。例えば、外科手術ロボットアームコントローラ２１２は、外科手術ロボットアームが装着されるカート内に位置してもよい。代替的に、外科手術ロボットアームコントローラは、外科手術ロボットアーム２０３およびシャーシの両方にわたって分散されてもよい。

外科手術ロボットアームコントローラは、プロセッサおよびメモリを備える。メモリは、プロセッサによって実行され得るソフトウェアコードを非一時的な方法で記憶して、プロセッサに、本明細書に記載の様式で外科医コンソールおよび一つ以上の外科手術ロボットアームを制御させる。

制御システムは、外科医コンソールの外科医入力装置から受信したコマンドを駆動信号に変換する。この変換は、外科医入力装置に関連付けられた中央コントローラと外科手術ロボットアームの外科手術ロボットアームコントローラのうちの一方または組み合わせによって行われる。駆動信号は、外科医入力装置に関連付けられた外科手術ロボットアームおよび／または外科手術器具のジョイントコントローラに送信される。それに応じて、これらのジョイントコントローラは、ジョイントモータを駆動する。ジョイントは、それによって、エンドエフェクタに外科医入力装置によって命令された所望の位置を取らせるよう駆動される。それによって、外科手術器具の操作は、外科医入力装置の操作に応答して制御システムによって制御される。

その関連する外科手術ロボットアームのジョイントコントローラに駆動信号を送信することに加えて、外科手術ロボットアームコントローラはまた、故障検出を実施する。図３は、ジョイントコントローラに送信される駆動信号を生成するプロセッサ内の故障を検出するための例示的な外科手術ロボットアームコントローラを例示する。

図３の外科手術ロボットアームコントローラ３００は、プロセッサ３０１、メモリ３０２、およびウォッチドッグ回路３０３を備える。プロセッサ３０１は、メモリ３０２に接続される。プロセッサ３０１は、ウォッチドッグ回路３０５の入力に接続された出力３０５を有する。プロセッサは、外科手術ロボットアームの一つ以上のジョイントコントローラ３０７、３０８、３０９との通信リンク３０４を有する。この通信リンク３０４は、物理的媒体であってもよい。例えば、通信リンク３０４はケーブルであってもよい。通信リンク３０４は、イーサネットリンクであってもよい。例えば、通信リンク３０４は、ＥｔｈｅｒＣＡＴリンクであってもよい。プロセッサ３０１は、駆動信号を通信リンク３０４上のジョイントコントローラ３０７、３０８、３０９に送信する。

図３に示す実施例では、ジョイントコントローラ３０７、３０８および３０９は一緒にデイジーチェーン接続される。言い換えれば、それらは直線チェーンで一緒に接続されている。チェーン内の第一のジョイントコントローラは、ジョイントコントローラ３０７である。ジョイントコントローラ３０７は、ジョイントコントローラ３０７、３０８および３０９のそれぞれに対する通信リンク３０４上の通信を受信する。ジョイントコントローラ３０７は、それに対して意図された通信を読み取り、通信をジョイントコントローラ３０８および３０９にルーティングする。その結果、各ジョイントコントローラは同じ動作を実施する。

代替的な構成では、ジョイントコントローラ３０７、３０８および３０９は、個々の通信リンクを介してプロセッサ３０１に独立して接続される。この代替的な構成では、プロセッサ３０１は、ジョイント駆動信号をプロセッサとそのジョンとコントローラとの間の個々の通信リンク上の各ジョイントコントローラに送信する。

スイッチ３１０は、通信リンク３０４のライン内に置かれる。通信リンクがイーサネットリンクである場合、スイッチはイーサネットスイッチである。ウォッチドッグ回路３０３は、制御信号３０６をスイッチ３１０に出力する。

ウォッチドッグ回路３０３は、故障検出の目的でプロセッサ３０１の出力３０５を監視する。故障を検出すると、ウォッチドッグ回路３０３は、プロセッサ３０１とジョイントコントローラとの間の通信リンク３０４を無効にする。図３の回路では、これは、ウォッチドッグ回路３０３がスイッチ３１０を開放するよう制御することによって達成される。

ここで、ウォッチドッグ回路３０３の動作を、図４に示す外科手術ロボットアームコントローラの例示的な詳細構造および図５のフローチャートを参照しながらより詳細に説明する。

プロセッサ３０１は、信号ライン３０５上でウォッチドッグ回路３０３に送信する値のシーケンスを生成する。その値のシーケンスは、所定のシーケンスである。その所定のシーケンスは、グレイコードシーケンスであってもよい。グレイコードは、二つの連続する値が１ビットだけ異なるシーケンスである。以下の表は、グレイコードシーケンスの連続値を例示する。このグレイコードシーケンスは、２ビットインジケータである。シーケンスの各値は、表に示されるビット値を有する２ビットである。

グレイコードシーケンスは、これらの四つの値の繰り返しのサイクル、すなわち、１１、１０、００、０１、１１、１０、００、０１、１１などを含む。プロセッサは、設定された時間において、一つの値からシーケンス中の次の値に移行する。例えば、移行間の時間ｔは、０．５μｓ＜ｔ＜２μｓであってもよい。移行間の時間は、１μｓであってもよい。

プロセッサは、値のシーケンスをその場で生成してもよい。言い換えれば、プロセッサが値をウォッチドッグ回路に送信した後、プロセッサは、シーケンス中の次の値を生成することに進む。次いで、この次の値をウォッチドッグ回路に送信し、その後、シーケンス中の次の値を生成する。代替的に、プロセッサ３０１は、所定の値のシーケンスをメモリ３０２に記憶してもよい。この場合、プロセッサは、メモリ３０２から各値を順に読み取り、その値をウォッチドッグ回路３０３に送信する。

図４のウォッチドッグ回路３０３は、シーケンス整合器４０１およびウォッチドッグステートマシン４０２を備える。シーケンス整合器４０１は、メモリ４０３、プロセッサ４０４、およびコンパレータ論理４０５を備えてもよい。シーケンス整合器４０１の内部に示されているが、メモリ４０３は、代替的に、ウォッチドッグ回路３０３内に位置するものの、シーケンス整合器４０１の外部に位置してもよい。例えば、メモリ４０３は、ＲＡＭメモリであってもよい。メモリ４０３は、プロセッサ３０１から受信した各シーケンス値を記憶してもよい。好適には、メモリ４０３は、プロセッサ３０１から直近に受信した、記憶された少なくとも二つのシーケンス値を維持する。メモリ４０３は、プロセッサ３０１から直近に受信した二つのシーケンス値のみを記憶してもよい。この場合、さらなるシーケンス値を受信すると、二つの現在記憶されているシーケンス値のうちの古いものはもはや記憶されず、さらなるシーケンス値が記憶される。これは、例えば、古くに記憶された値が、新たに受信された値がバッファに書き込まれたときに上書きされる環状バッファで実装され得る。

以下では、シーケンス整合器４０１が、プロセッサ３０１から受信したシーケンス値が、所定のシーケンスの次の期待値に一致するかどうかを決定し得る二つの例示的な方法を説明する。

第一の実施例では、シーケンス整合器４０１は、プロセッサ３０１からシーケンス値（ｎ）を受信する。シーケンス整合器４０１は、現在受信したシーケンス値（ｎ）の前に受信した二つのシーケンス値（ｎ－１、ｎ－２）をメモリ４０３から取得する。したがって、シーケンス整合器４０１は、三つの連続した受信シーケンス値、ｎ－２、ｎ－１、およびｎを有する。シーケンス整合器４０１のコンパレータ４０５は、三つの受信シーケンス値を比較して、（ｉ）シーケンス値ｎが、シーケンス値ｎ－１とちょうど１ビットだけ異なっているかどうか、および（ｉｉ）シーケンス値ｎの両ビットが、シーケンス値ｎ－２のビットとは異なっているかどうかを決定する。これらの両方の条件が真である場合、コンパレータ４０５は、シーケンス値ｎが所定のシーケンスの次の期待値に一致すると決定する。これらの条件の一方または両方が真でない場合、コンパレータ４０５は、シーケンス値ｎが所定のシーケンスの次の期待値に一致しないと決定する。コンパレータの出力は、二つの値のうちの一つであり、第一の値は、受信シーケンス値ｎが、所定のシーケンスの次の期待値に一致することを示し、第二の値は、受信シーケンス値ｎが、所定のシーケンスの次の期待値に一致しないことを示す。シーケンス整合器は、コンパレータ出力をウォッチドッグステートマシン４０２に出力する。

この第一の実施例では、コンパレータは、アナログ論理によって実装され得る。例えば、コンパレータは、一つまたはセットの高利得差動増幅器によって実装されてもよい。この場合、プロセッサ４０４は、シーケンス整合器から省略されてもよい。

第二の実施例では、プロセッサ４０４は、所定のシーケンスを生成する。プロセッサ４０４は、プロセッサ３０１に関して上述したように、所定のシーケンスの各値をその場で生成してもよい。代替的に、所定のシーケンス値は、メモリ４０３に記憶されてもよい。次いで、プロセッサは、メモリ３０２から各値を順に読み取る。シーケンス整合器は、プロセッサ３０１が一つの値からシーケンス中の次の値に移行するのと同じレートで所定のシーケンス値を生成する。したがって、プロセッサ３０１およびシーケンス整合器４０１は共に、同じシーケンス値が同じレートで生成される同じプロトコルに従って動作する。プロセッサ３０１およびシーケンス整合器４０１は、最初は所定のシーケンスのそれらの生成において同期される。シーケンス整合器４０１は、プロセッサ３０１からシーケンス値を受信する。コンパレータ４０５で、シーケンス整合器は、プロセッサ３０１から受信したシーケンス値を、シーケンス整合器によって保持される所定のシーケンスの現在値と比較する。コンパレータの出力は、二つの値のうちの一つであり、第一の値は、シーケンス値が一致していることを示し、第二の値は、シーケンス値が一致していないことを示す。シーケンス整合器は、コンパレータ出力をウォッチドッグステートマシン４０２に出力する。

ウォッチドッグ回路は、プロセッサ３０１およびシーケンス整合器４０１をリセットし得る。この場合、プロセッサ３０１およびシーケンス整合器４０１によって実装されるプロトコルは、所定のシーケンスの特定のシーケンス値がリセットに追従する最初となるよう命令し得る。したがって、リセット後、プロセッサ３０１は、シーケンス整合器４０１が次のシーケンス値として受信することを期待しているのと同じシーケンス値を生成する。さらに、プロトコルは、そのシーケンス値がリセット後の設定された時間に生成されるよう命令し得る。したがって、リセット後、プロセッサ３０１およびシーケンス整合器４０１は同期される。

ウォッチドッグステートマシンは、タイマ４０６およびコンパレータ論理４０７を備えてもよい。プロセッサ３０１からのシーケンス値は、タイマ４０６への制御信号として入力される。プロセッサ３０１からシーケンス値を受信すると、タイマ４０６は再起動する。コンパレータ４０７は、タイマから出力される時間信号をタイムアウト値ｔ’と比較する。タイムアウト値ｔ’は、５０μｓ＜ｔ’＜１００μｓの範囲内にあり得る。タイムアウト値ｔ’は、１５００μｓ＜ｔ’＜２０００μｓの範囲内にあり得る。コンパレータ４０７の出力は、二つの値のうちの一つであり、第一の値は、タイマから出力される時間信号が、タイムアウト値ｔ’よりも小さいことを示し、第二の値は、タイマから出力される時間信号が、タイムアウト値ｔ’よりも大きいことを示す。

タイマ４０６は、ウォッチドッグステートマシン４０２の外部にあるオシレータからクロック信号を受信する回路として実装されてもよい。オシレータは、ウォッチドッグ回路３０３の外部にあるが、外科手術ロボットアームコントローラの内部にあってもよい。タイマは、受信したクロック信号に従って、プロセッサ３０１からシーケンス値を受信した後に経過した時間を決定する。

ウォッチドッグステートマシン４０２は、スイッチ３１０、アラーム４０８、およびプロセッサ３０１への制御出力を有する。ウォッチドッグステートマシンは、プロセッサ３０１からジョイントコントローラへの通信リンク３０４を有効または無効にするように、制御信号３０６を介してスイッチ３１０の状態を変更することができる。

ウォッチドッグステートマシンは、制御信号をアラーム４０８に出力して、アラームに警報信号を生成させることができる。この警報信号は、光などの外科手術ロボットアーム上の可視アラーム、サイレンなどの外科手術ロボットアームから投影された可聴アラーム、外科医コンソールへの出力のために中央コントローラに伝達される警報信号のうちの任意の一つまたは組み合わせであってもよい。アラーム４０８は、アラームの状態を識別する信号４１２を、ウォッチドッグステートマシン４０２に送信する。ウォッチドッグステートマシンは、アラーム状態を識別する信号を制御出力４０９上でプロセッサ３０１に送信してもよい。

ウォッチドッグステートマシン４０２は、リセット信号を制御出力上でプロセッサ３０１に送信することができる。このリセット信号、またはウォッチドッグステートマシン４０２からプロセッサ３０１に送信される後続の信号は、リセットの理由を識別し得る。例えば、理由は、プロセッサ３０１から受信された所定のシーケンスにおけるエラーとして識別され得る。理由は、プロセッサ３０１から受信した所定のシーケンスに無関係な理由として識別され得る。ウォッチドッグステートマシン４０２はまた、通信リンク３０４上でジョイントコントローラに出力されるよう、信号をスイッチ３１０に送信することができる。

典型的には、ウォッチドッグ回路３０３は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）によって実装される。

図５のフローチャートは、ウォッチドッグ回路３０３が動作し得る方法を例示する。

ステップ５０１で、ウォッチドッグ回路は、次のシーケンス値がプロセッサ３０１から受信されたかどうかを決定する。答えがＹＥＳの場合、ステップ５０２で、ウォッチドッグステートマシン４０２は、タイマ４０６を再起動する。答えがＮＯである場合、方法はステップ５０３に進む。ステップ５０３で、ウォッチドッグ回路のコンパレータ４０７は、最後のシーケンス値がプロセッサ３０１から受信されてからの経過時間がタイムアウト値ｔ’を超えるかどうかを決定する。答えがＮＯである場合、方法はステップ５０１に戻る。答えがＹＥＳである場合、方法はステップ５０４に進み、これは後でより詳細に説明する。

次のシーケンス値を受信し、かつステップ５０２でタイマを再起動した後、方法はステップ５０５に進む。ステップ５０５で、シーケンス整合器は、受信したシーケンス値が所定のシーケンス中の次の期待値に一致するかどうかを決定する。答えがＮＯである場合、方法はステップ５０４に進み、これは後でより詳細に説明する。答えがＹＥＳの場合、方法はステップ５０６へと続く。ステップ５０６で、ウォッチドッグステートマシン４０３は、最後のシーケンス値がプロセッサ３０１から受信されてからの経過時間がタイムアウト値ｔ’を超えるかどうかを決定する。答えがＹＥＳである場合、方法はステップ５０４に進み、これは後でより詳細に説明する。答えがＮＯである場合、方法は任意選択のステップ５０７に進む。ステップ５０７で、シーケンス整合器は、所定のシーケンス中の次の値を生成する。この生成は、上述のように、その場の計算であってもよい。代替的に、生成は、メモリから次の値を読み取ることであってもよい。代替的に、シーケンス整合器が、上述の第一の実施例の方法を使用して、プロセッサ３０１から受信されたシーケンス値が所定のシーケンスの次の期待値に一致するかどうかを決定する場合、ステップ５０７は省略されてもよい。ステップ５０７後、方法はステップ５０１に戻る。

（ｉ）最後のシーケンス値がプロセッサ３０１から受信されてからの経過時間が、プロセッサ３０１から次のシーケンス値を受信する前に、タイムアウト値ｔ’を超える場合、または（ｉｉ）受信したシーケンス値が、所定のシーケンス中の次の期待値に一致しない場合、ウォッチドッグステートマシンは、アクション５０８、およびステップ５０４内に配置されるアクション５０９、５１０および５１１のうちの一つまたは組み合わせを実装することによって応答する。ステップ５０８における第一のアクションは、プロセッサ３０１とジョイントコントローラとの間の通信リンク３０４を無効にすることである。これは、上述のように、制御信号をスイッチ３１０に送信することによって実装されてもよく、これによりスイッチ３１０の状態が「開放」に変更し、それによってプロセッサ３０１からジョイントコントローラへの通信経路３０４が中断する。プロセッサ３０１から出力される通信信号は、開放スイッチを通過しない。図３に示すように、複数のジョイントコントローラが直線的に接続されている場合、スイッチ３１０を開放することにより、プロセッサ３０１がすべてのジョイントコントローラに駆動信号を送信することが防止される。一つ以上のジョイントコントローラが、個々の通信リンクを介して独立してプロセッサ３０１に接続されている場合、ウォッチドッグステートマシンは、各通信リンクを無効にする。例えば、ウォッチドッグステートマシンは、各通信リンクに対するインラインスイッチを制御してもよい。ウォッチドッグステートマシンは、各通信リンク上のスイッチを開放し、それによってプロセッサ３０１が駆動信号をすべてのジョイントコントローラに送信することを防止する。インラインスイッチは、パケットルータによって実装されてもよい。パケットルータは、プロセッサ３０１に接続された入力リンクと数個の出力リンクを有し、各出力リンクは異なるジョイントコントローラに接続されている。パケットルータは、プロセッサ３０１から駆動信号をパケットで受信し、各パケットは、ジョイントコントローラのうちの特定の一つに対して意図されている。パケットルータは、受信した各パケットを分析して宛先ジョイントコントローラを決定し、次いで、その宛先ジョイントコントローラへの出力リンク上の宛先ジョイントコントローラにパケットをルーティングする。パケットルータは、ウォッチドッグステートマシンによって開放されると、異なるジョイントコントローラへの出力リンクのすべてを無効にする、単一のスイッチを備えてもよい。

プロセッサ３０１とジョイントコントローラとの間の通信リンク３０４を無効にすると、ウォッチドッグ回路は、予め設定されたジョイント駆動信号をジョイントコントローラに送信してもよい。ウォッチドッグ回路は、予め設定されたジョイント駆動信号を通信リンク３０４上のジョイントコントローラに送信してもよい。例えば、ウォッチドッグ回路は、予め設定されたジョイント駆動信号をライン４１１上でスイッチ３１０に出力し得る。ウォッチドッグ回路は、スイッチ３１０の動作を制御して、ライン４１１上の予め設定された駆動信号を通信リンク３０４へとルーティングさせる。これらの予め設定されたジョイント駆動信号は、ジョイントコントローラに、それらが制御するジョイントを定位置に保持させ得る。ジョイントが、その関連するジョイントコントローラが、ウォッチドッグ回路から予め設定されたジョイント駆動信号を受信するときに移動している場合、そのジョイントコントローラはジョイントを停止し、次いで、ジョイントを定位置に保持し得る。ジョイントが、その関連するジョイントコントローラが、ウォッチドッグ回路から予め設定されたジョイント駆動信号を受信するときに静止している場合、そのジョイントコントローラはジョイントをその位置に維持し得る。予め設定されたジョイント駆動信号は、ジョイントコントローラに、ジョイントの命令された最後の動きを逆転させ得る。本発明のジョイント駆動信号は、ジョイントコントローラにジョイントを所定の安全位置に駆動させ得る。

ステップ５１０で、ウォッチドッグ回路３０３は、プロセッサ５１０をリセットする。これを行うために、ウォッチドッグ回路は、リセット制御信号を制御ライン４０９上でプロセッサ３０１に送信する。リセット後、プロセッサは、上述のように、シーケンスプロトコルに従って、再び所定のシーケンスの生成を開始する。

ステップ５１１で、ウォッチドッグ回路３０３は警報を発する。これを行うために、ウォッチドッグ回路は、制御信号を制御ライン４１０上でアラーム４０８に送信する。この制御信号は、アラーム４０８に、上述のタイプの警報信号を生成させる。

図５のフローチャートに図示するステップは、必ずしも図示された順番で実施される必要はない。例えば、ステップ５０２および５０５は、同時に起こってよく、またはステップ５０５は、ステップ５０２の前に起こってもよい。ウォッチドッグ回路は、図５のすべてのステップを行う必要はない。例えば、ウォッチドッグ回路は、受信されたシーケンス値が所定のシーケンス中の次の期待値に一致するかどうかを決定するが、タイムアウト値ｔ’の前に受信されたかどうかは決定しないように構成されてもよい。逆に、ウォッチドッグ回路は、受信したシーケンス値がタイムアウト値ｔ’の前に受信されたかどうかを決定するが、所定のシーケンス中の次の期待値に一致するかどうかは決定しないように構成されてもよい。

各ジョイントコントローラ３０７、３０８、３０９は、図６のフローチャートを参照して説明するように動作し得る。ステップ６０１で、ジョイントコントローラは、通信が通信リンク３０４上で受信されたかどうかを決定する。通常の動作では、この通信は、プロセッサ３０１からの一つ以上の駆動信号コマンドである。ステップ６０１に対する答えがＹＥＳである場合、ジョイントコントローラはステップ６０２および６０３に進む。ステップ６０２で、ジョイントコントローラは、通信によって要求される任意のアクションを実施する。例えば、プロセッサ３０１から駆動信号コマンドを受信すると、ジョイントコントローラは、受信した駆動信号に従って、その関連するジョイントモータを駆動する。ステップ６０３で、ジョイントコントローラはタイマを再起動する。したがって、タイマは、プロセッサ３０１からの最後の通信の受信からの経過時間をカウントする。タイマを再起動した後、ジョイントコントローラはステップ６０４に進む。ステップ６０１に対する答えがＮＯである場合、ジョイントコントローラはステップ６０４に進む。

ステップ６０４で、ジョイントコントローラは、プロセッサ３０１からの最後の通信の受信からの経過時間が、さらなるタイムアウト値ｔ’’を超えるかどうかを決定する。タイムアウト値ｔ’’は、ジョイントコントローラの外部にあるメモリに記憶されてもよく、比較のために参照値がジョイントコントローラに送信される。ジョイントコントローラは、タイマの現在の値をタイムアウト値ｔ’’と比較するコンパレータを備えてもよい。タイムアウト値ｔ’’は、２０００μｓ＜ｔ’’＜５０００μｓ内にあり得る。コンパレータの出力は、二つの値のうちの一つであり、第一の値は、タイマから出力される時間信号が、タイムアウト値ｔ’’よりも小さいことを示し、第二の値は、タイマから出力される時間信号が、タイムアウト値ｔ’’よりも大きいことを示す。ステップ６０４に対する答えがＮＯである、言い換えれば、タイマによって出力される時間信号がタイムアウト値ｔ’’よりも小さい場合、ジョイントコントローラはステップ６０１に戻る。ステップ６０４に対する答えがＹＥＳである、言い換えれば、タイマによって出力される時間信号がタイムアウト値ｔ’’よりも大きい場合、ジョイントコントローラはステップ６０５に進む。

ステップ６０５で、ジョイントコントローラは、故障状態に入る。次いで、方法は、ジョイントコントローラが、コントローラが定位置に駆動するジョイントを保持するステップ６０６に進む。ジョイントコントローラが駆動するジョイントが、ジョイントコントローラが故障状態に入るときに静止している場合、ジョイントコントローラはジョイントをその静止位置に維持する。ジョイントコントローラが駆動するジョイントが、ジョイントコントローラが故障状態に入るときに移動している場合、ジョイントコントローラは、ジョイントを減速させて停止し、次いで、ジョイントをその停止位置に保持する。ジョイントコントローラは、そのジョイントを駆動するモータの電流制御を使用して、各ジョイントに対してこの減速を実装し得る。次いで、ジョイントコントローラは、モータの電流制御を使用して、モータのロータの位置、ひいてはジョイントの位置を維持してもよい。ジョイントコントローラは、これらのアクションを実施して、ジョイントコントローラが制御しているジョイントを定位置に保持させることによって、故障状態に入ることに応答するように構成され得る。代替的に、ジョイントコントローラは、ジョイントコントローラが制御しているジョイントを、ウォッチドッグ回路３０３から通信リンク３０４上で受信した予め設定された駆動信号に応答して、定位置に保持する、または停止して、次いで定位置に保持させてもよい。

ジョイントコントローラは、図６のすべてのステップを行う必要はない。例えば、ジョイントコントローラは、所与の時間枠内で通信が通信リンク３０４上で受信されていないと決定したときに、故障状態に入るように構成されない場合がある。代わりに、ジョイントコントローラが制御するジョイントが定位置に保持されることの成果は、ウォッチドッグ回路がジョイントコントローラに、ウォッチドッグ回路がプロセッサ３０１とジョイントコントローラとの間の通信リンクを無効にし、かつ、ウォッチドッグ回路とジョイントコントローラとの間の通信リンクを有効にすると、通信リンク３０４上の通信を介してジョイントを定位置に保持するように命令することを通してのみ達成されてもよい。

本明細書に記載の方法および回路は、外科手術ロボットアームコントローラ内のウォッチドッグ回路によって、外科手術ロボットアームコントローラのプロセッサが故障していると決定されると、外科手術ロボットアームを固定位置にロックさせる。その故障は、プロセッサからウォッチドッグ回路へ送信される所定のシーケンスにおける違反によって検出される。プロセッサは、所定のシーケンスを、ウォッチドッグ回路に連続的に送信するように構成される。したがって、その所定のシーケンスの送信における違反は、プロセッサの故障を示している。ウォッチドッグ回路は、駆動信号をジョイントコントローラに送信するために使用される、プロセッサと外科手術ロボットアームのジョイントコントローラとの間の通信リンクを無効にすることによって、外科手術ロボットアームを固定位置にロックさせる。

一般的に、ロボットアーム内の故障は、専用の故障通信ネットワークを使用して合図される。このネットワークは、故障信号を送信するという唯一の機能を有する。本明細書に記載される方法および回路により、専用の故障通信ネットワークを必要とすることが回避される。代わりに、プロセッサと、プロセッサからの駆動信号をジョイントコントローラに送信するために使用されるジョイントコントローラとの間の通信リンクは、故障時に操作されて、以下の機能（ｉ）プロセッサ３０１が、駆動信号をジョイントコントローラに送信することを防止する、（ｉｉ）ジョイントコントローラに故障を示す、および（ｉｉｉ）ジョイントコントローラにジョイントを定位置に保持するよう予め設定された駆動信号を送信する、のうちの一つ以上を実施する。したがって、通信リンク３０４は、駆動信号を通信すること、および故障信号を通信することの両方のために使用される。故障通信のみのための追加の通信ネットワークは必要ではない。

本明細書に記載のロボットは、外科手術以外の目的のために使用され得る。例えば、ポートは、自動車エンジンなどの製造品内の検査ポートであってもよく、ロボットは、エンジン内部を見るための視認ツールを制御し得る。

本明細書によって、本出願人は、本明細書に説明される各個々の特徴および二つ以上のかかる特徴の任意の組み合わせを、かかる特徴または組み合わせが、当業者に共通する一般知識に照らして、全体として本明細書に基づいて行うことができるような程度まで、かかる特徴または特徴の組み合わせが、本明細書に開示する任意の問題を解決するかにかかわらず、かつ特許請求の範囲を限定することなく、分離して開示する。本出願人は、本発明の態様が、任意のかかる個々の特徴または特徴の組み合わせからなり得ることを示している。前述の説明を考慮すると、本発明の範囲内で様々な修正を行うことができることは当業者には明らかであろう。

本明細書によって、本出願人は、本明細書に説明される各個々の特徴および二つ以上のかかる特徴の任意の組み合わせを、かかる特徴または組み合わせが、当業者に共通する一般知識に照らして、全体として本明細書に基づいて行うことができるような程度まで、かかる特徴または特徴の組み合わせが、本明細書に開示する任意の問題を解決するかにかかわらず、かつ特許請求の範囲を限定することなく、分離して開示する。本出願人は、本発明の態様が、任意のかかる個々の特徴または特徴の組み合わせからなり得ることを示している。前述の説明を考慮すると、本発明の範囲内で様々な修正を行うことができることは当業者には明らかであろう。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
［態様１］
外科手術ロボットであって、
ジョイントのセットおよびジョイントコントローラを含む外科手術ロボットアームであって、前記ジョイントコントローラが、前記ジョイントのセットのジョイントを駆動するように構成される、外科手術ロボットアームと、
プロセッサおよびウォッチドッグ回路を含む外科手術ロボットアームコントローラであって、前記プロセッサが、ジョイント駆動信号を通信リンク上の前記ジョイントコントローラに送信するように構成される、外科手術ロボットアームコントローラと、を備え、前記ウォッチドッグ回路が、
前記プロセッサからシーケンス値を受信し、各受信したシーケンス値が所定のシーケンスの次の期待値に一致するかどうかを決定し、
前記受信したシーケンス値が前記所定のシーケンスの前記次の期待値に一致しない場合、前記プロセッサと前記ジョイントコントローラとの間の前記通信リンクを無効にするように構成される、外科手術ロボット。
［態様２］
前記ウォッチドッグ回路が、
シーケンス値の前記受信から経過した時間をカウントし、
前記経過時間をタイムアウト値と比較し、
別のシーケンス値の受信前に、前記経過時間が前記タイムアウト値を超える場合、前記プロセッサと前記ジョイントコントローラとの間の前記通信リンクを無効にするように構成される、態様１に記載の外科手術ロボット。
［態様３］
前記プロセッサと前記ジョイントコントローラとの間の前記通信リンク上にスイッチを備え、前記スイッチの状態が、前記ウォッチドッグ回路によって制御可能であり、前記ウォッチドッグ回路が、前記スイッチを開放して前記プロセッサと前記ジョイントコントローラとの間の前記通信リンクを無効にするように構成される、態様１または２に記載の外科手術ロボット。
［態様４］
前記通信リンクがイーサネットリンクであり、前記スイッチがイーサネットスイッチである、態様３に記載の外科手術ロボット。
［態様５］
前記ジョイントコントローラが、
前記プロセッサからの通信の前記受信から経過した時間をカウントし、
前記経過時間をさらなるタイムアウト値と比較し、
前記プロセッサからの別の通信の受信前に、前記経過時間が前記さらなるタイムアウト値を超える場合、故障状態に入るように構成される、態様１～４のいずれかに記載の外科手術ロボット。
［態様６］
前記ジョイントコントローラが駆動するように構成される前記ジョイントが、前記ジョイントコントローラが前記故障状態に入るときに静止している場合、前記ジョイントコントローラが、前記ジョイントを定位置に保持する、態様５に記載の外科手術ロボット。
［態様７］
前記ジョイントコントローラが駆動するように構成される前記ジョイントが、前記ジョイントコントローラが前記故障状態に入るときに移動している場合、前記ジョイントコントローラが、前記ジョイントを減速させて停止し、次いで、前記ジョイントを定位置に保持する、態様５または６に記載の外科手術ロボット。
［態様８］
前記プロセッサと前記ジョイントコントローラとの間の前記通信リンクを無効にする際、前記ウォッチドッグ回路が、予め設定されたジョイント駆動信号を前記ジョイントコントローラに送信するように構成され、これらの予め設定されたジョイント駆動信号が、前記ジョイントコントローラに前記ジョイントを定位置に保持させるようなものである、態様１～７のいずれかに記載の外科手術ロボット。
［態様９］
前記プロセッサと前記ジョイントコントローラとの間の前記通信リンクを無効にする際、前記ウォッチドッグ回路が、前記プロセッサをリセットするように構成される、態様１～８のいずれかに記載の外科手術ロボット。
［態様１０］
リセットされると、前記プロセッサが、前記リセット後の所定の時間において、所定の開始シーケンス値を、前記ウォッチドッグ回路に送信するように構成される、態様９に記載の外科手術ロボット。
［態様１１］
前記プロセッサと前記ジョイントコントローラとの間の前記通信リンクを無効にする際、前記ウォッチドッグ回路が、警報を発するように構成される、態様１～１０のいずれかに記載の外科手術ロボット。
［態様１２］
前記所定のシーケンスがグレイコードである、態様１～１１のいずれかに記載の外科手術ロボット。
［態様１３］
前記ウォッチドッグ回路が、前記所定のシーケンスをその場で生成するように構成される、態様１～１２のいずれかに記載の外科手術ロボット。
［態様１４］
前記プロセッサが、前記シーケンス値を前記その場で生成し、前記シーケンス値を前記ウォッチドッグ回路に送信するように構成される、態様１～１３のいずれかに記載の外科手術ロボット。
［態様１５］
前記外科手術ロボットアームコントローラが、（ｉ）前記外科手術ロボットアーム内に統合される、または（ｉｉ）前記外科手術ロボットアームを支持するための支持体内に統合される、のいずれかである、態様１～１４いずれかに記載の外科手術ロボット。
［態様１６］
前記外科手術ロボットアームが、ジョイントコントローラのセットを備え、各ジョイントコントローラが、前記ジョイントのセットのそれぞれのジョイントを駆動するように構成され、前記プロセッサが、ジョイント駆動信号を前記通信リンク上の各ジョイントコントローラに送信するように構成される、態様１～１５のいずれかに記載の外科手術ロボット。
［態様１７］
前記ジョイントコントローラが、前記通信リンクを無効にすることによって、前記プロセッサから各ジョイントコントローラにジョイント駆動信号が送信されることを防止されるように、直線チェーンで一緒に接続される、態様１６に記載の外科手術ロボット。
［態様１８］
前記外科手術ロボットアームが、ジョイントコントローラのセットを備え、各ジョイントコントローラが、前記ジョイントのセットのそれぞれのジョイントを駆動するように構成され、前記プロセッサが、ジョイント駆動信号を前記プロセッサと前記ジョイントコントローラとの間のそれぞれの通信リンク上の各ジョイントコントローラに送信するように構成される、態様１～１５のいずれかに記載の外科手術ロボット。
［態様１９］
前記受信したシーケンス値が前記所定のシーケンスの対応する値に一致しない場合、前記ウォッチドッグ回路が、前記プロセッサと前記ジョイントコントローラのセットとの間の各通信リンクを無効にするように構成される、態様１８に記載の外科手術ロボット。
［態様２０］
各ジョイントコントローラが、
前記プロセッサからの通信の前記受信から経過した時間をカウントし、
前記経過時間をさらなるタイムアウト値と比較し、
前記プロセッサからの別の通信の受信前に、前記経過時間が前記さらなるタイムアウト値を超える場合、故障状態に入るように構成される、態様１６～１９のいずれかに記載の外科手術ロボット。

Claims (20)

1. 外科手術ロボットであって、
   ジョイントのセットおよびジョイントコントローラを含む外科手術ロボットアームであって、前記ジョイントコントローラが、前記ジョイントのセットのジョイントを駆動するように構成される、外科手術ロボットアームと、
   プロセッサおよびウォッチドッグ回路を含む外科手術ロボットアームコントローラであって、前記プロセッサが、ジョイント駆動信号を通信リンク上の前記ジョイントコントローラに送信するように構成される、外科手術ロボットアームコントローラと、を備え、前記ウォッチドッグ回路が、
   前記プロセッサからシーケンス値を受信し、各受信したシーケンス値が所定のシーケンスの次の期待値に一致するかどうかを決定し、
   前記受信したシーケンス値が前記所定のシーケンスの前記次の期待値に一致しない場合、前記プロセッサと前記ジョイントコントローラとの間の前記通信リンクを無効にするように構成される、外科手術ロボット。
2. 前記ウォッチドッグ回路が、
   シーケンス値の前記受信から経過した時間をカウントし、
   前記経過時間をタイムアウト値と比較し、
   別のシーケンス値の受信前に、前記経過時間が前記タイムアウト値を超える場合、前記プロセッサと前記ジョイントコントローラとの間の前記通信リンクを無効にするように構成される、請求項１に記載の外科手術ロボット。
3. 前記プロセッサと前記ジョイントコントローラとの間の前記通信リンク上にスイッチを備え、前記スイッチの状態が、前記ウォッチドッグ回路によって制御可能であり、前記ウォッチドッグ回路が、前記スイッチを開放して前記プロセッサと前記ジョイントコントローラとの間の前記通信リンクを無効にするように構成される、請求項１または２に記載の外科手術ロボット。
4. 前記通信リンクがイーサネットリンクであり、前記スイッチがイーサネットスイッチである、請求項３に記載の外科手術ロボット。
5. 前記ジョイントコントローラが、
   前記プロセッサからの通信の前記受信から経過した時間をカウントし、
   前記経過時間をさらなるタイムアウト値と比較し、
   前記プロセッサからの別の通信の受信前に、前記経過時間が前記さらなるタイムアウト値を超える場合、故障状態に入るように構成される、請求項１～４のいずれかに記載の外科手術ロボット。
6. 前記ジョイントコントローラが駆動するように構成される前記ジョイントが、前記ジョイントコントローラが前記故障状態に入るときに静止している場合、前記ジョイントコントローラが、前記ジョイントを定位置に保持する、請求項５に記載の外科手術ロボット。
7. 前記ジョイントコントローラが駆動するように構成される前記ジョイントが、前記ジョイントコントローラが前記故障状態に入るときに移動している場合、前記ジョイントコントローラが、前記ジョイントを減速させて停止し、次いで、前記ジョイントを定位置に保持する、請求項５または６に記載の外科手術ロボット。
8. 前記プロセッサと前記ジョイントコントローラとの間の前記通信リンクを無効にする際、前記ウォッチドッグ回路が、予め設定されたジョイント駆動信号を前記ジョイントコントローラに送信するように構成され、これらの予め設定されたジョイント駆動信号が、前記ジョイントコントローラに前記ジョイントを定位置に保持させるようなものである、請求項１～７のいずれかに記載の外科手術ロボット。
9. 前記プロセッサと前記ジョイントコントローラとの間の前記通信リンクを無効にする際、前記ウォッチドッグ回路が、前記プロセッサをリセットするように構成される、請求項１～８のいずれかに記載の外科手術ロボット。
10. リセットされると、前記プロセッサが、前記リセット後の所定の時間において、所定の開始シーケンス値を、前記ウォッチドッグ回路に送信するように構成される、請求項９に記載の外科手術ロボット。
11. 前記プロセッサと前記ジョイントコントローラとの間の前記通信リンクを無効にする際、前記ウォッチドッグ回路が、警報を発するように構成される、請求項１～１０のいずれかに記載の外科手術ロボット。
12. 前記所定のシーケンスがグレイコードである、請求項１～１１のいずれかに記載の外科手術ロボット。
13. 前記ウォッチドッグ回路が、前記所定のシーケンスをその場で生成するように構成される、請求項１～１２のいずれかに記載の外科手術ロボット。
14. 前記プロセッサが、前記シーケンス値を前記その場で生成し、前記シーケンス値を前記ウォッチドッグ回路に送信するように構成される、請求項１～１３のいずれかに記載の外科手術ロボット。
15. 前記外科手術ロボットアームコントローラが、（ｉ）前記外科手術ロボットアーム内に統合される、または（ｉｉ）前記外科手術ロボットアームを支持するための支持体内に統合される、のいずれかである、請求項１～１４いずれかに記載の外科手術ロボット。
16. 前記外科手術ロボットアームが、ジョイントコントローラのセットを備え、各ジョイントコントローラが、前記ジョイントのセットのそれぞれのジョイントを駆動するように構成され、前記プロセッサが、ジョイント駆動信号を前記通信リンク上の各ジョイントコントローラに送信するように構成される、請求項１～１５のいずれかに記載の外科手術ロボット。
17. 前記ジョイントコントローラが、前記通信リンクを無効にすることによって、前記プロセッサから各ジョイントコントローラにジョイント駆動信号が送信されることを防止されるように、直線チェーンで一緒に接続される、請求項１６に記載の外科手術ロボット。
18. 前記外科手術ロボットアームが、ジョイントコントローラのセットを備え、各ジョイントコントローラが、前記ジョイントのセットのそれぞれのジョイントを駆動するように構成され、前記プロセッサが、ジョイント駆動信号を前記プロセッサと前記ジョイントコントローラとの間のそれぞれの通信リンク上の各ジョイントコントローラに送信するように構成される、請求項１～１５のいずれかに記載の外科手術ロボット。
19. 前記受信したシーケンス値が前記所定のシーケンスの対応する値に一致しない場合、前記ウォッチドッグ回路が、前記プロセッサと前記ジョイントコントローラのセットとの間の各通信リンクを無効にするように構成される、請求項１８に記載の外科手術ロボット。
20. 各ジョイントコントローラが、
    前記プロセッサからの通信の前記受信から経過した時間をカウントし、
    前記経過時間をさらなるタイムアウト値と比較し、
    前記プロセッサからの別の通信の受信前に、前記経過時間が前記さらなるタイムアウト値を超える場合、故障状態に入るように構成される、請求項１６～１９のいずれかに記載の外科手術ロボット。

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