WO2023165389A1 - 动力装置、手术机器人及接合方法 - Google Patents

Abstract

一种手术机器人的动力装置（100）、手术机器人及接合方法、检测方法，动力装置（100）包括：转动件（10）、为转动件（10）提供弹性偏置的轴向偏置件（20）、第一检测部件（30）、第二检测部件（60）和控制器（40），控制器（40）在安装驱动输入接口（50）前，转动转动件（10）直至靶点部（T）被第二检测部件（60）检测到，并根据第一检测部件（30）的检测结果，在转动件（10）的被检测部相对于预设位置（A0）位于背向手术器械（200）的一侧时，按预置方式转动转动件（10）使其沿其轴向移动至预设位置（A0）。通过采用第一检测部件（30）检测用于输出扭矩的转动件（10）在轴向上的位置，可以在手术器械（200）安装后根据第一检测部件（30）的检测结果准确地判断出动力装置（100）的驱动耦合状态，从而根据医生的指令精确地执行预期的动作，避免器械关节的非预期摆动带来手术风险。

Description

动力装置、手术机器人及接合方法

本申请要求于2022年3月4日提交中国专利局，申请号为202210213585.X，发明名称为“动力装置、手术机器人及检测方法”的中国专利申请的优先权，要求于2022年3月4日提交中国专利局，申请号为202210212330.1，发明名称为“动力装置、手术机器人及接合方法”，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种动力装置、手术机器人及接合方法。

背景技术

微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式，微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。

随着微创手术技术与人工智能技术的发展，手术机器人拥有进行复杂手术的能力、手术结果的高稳定性、操作精准、出血少且术后并发症少等优势，机器人辅助微创手术逐渐成为微创外科手术的发展趋势之一。

目前的微创手术机器人可以根据医生的操作控制对应的动力装置工作，驱动相应的手术器械动作，从而进行相应的手术操作。但是，考虑到手术器械的消毒需要，手术器械通常采用可拆卸的方式安装到动力装置所在的设备主体部分，利用手术器械来接收动力装置的转矩。在现有的手术机器人安装过程中，当安装完手术器械或无菌适配器后，仅能采用编码器等方式确定电机的转动角度，无法判断手术器械或无菌适配器是否已与动力装置处于耦接的状态，导致手术器械无法根据医生的操作精确地完成预定的动作，在手术器械未耦接状态下的自检过程引起的器械关节的非预期摆动还可能带来手术风险。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种动力装置、手术机器人及接合方法，可以精确地识别出动力装置与手术器械的驱动接合状态，以精确地执行医生的指令，避免器械关节的非预期摆动。

为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种手术机器人的动力装置，包括：

第一壳体；

转动件，可转动地设置在所述第一壳体上，包括轴向的耦接端部；

轴向偏置件，被配置为为所述转动件提供朝向手术器械的弹性偏置；

第一检测部件，被配置为检测所述转动件在其轴向上的位置；

控制器，被配置为：

在所述转动件的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械的一侧时，判定所述驱动输入接口未与所述转动件的所述耦接端部耦接，所述驱动输入接口被配置为为手术器械提供转矩。

作为其中一种实施方式，所述驱动输入接口包括设于手术器械上的第一输入盘，所述第一输入盘与所述转动件通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接；

所述控制器被配置为：

在手术器械装入所述动力装置后，根据所述第一检测部件的检测结果，判断所述第一输入盘是否与所述转动件耦接。

作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括转接组件，所述转接组件包括可拆卸地安装到所述第一壳体的第二壳体和可转动地设于所述第二壳体上的第二输入盘；

所述驱动输入接口包括所述第二输入盘，所述第二输入盘与所述转动件通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接，以在所述转动件与手术器械之间传递转矩；

所述控制器被配置为：

在所述第二壳体安装到所述动力装置后，根据所述第一检测部件的检测结果，判断所述第二输入盘是否与所述转动件耦接。

作为其中一种实施方式，所述第二输入盘与设于手术器械上的第一输入盘通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接，所述第二输入盘具有沿所述第二壳体的轴向的自由度；

所述控制器被配置为：

在所述第二输入盘与所述转动件耦接，且手术器械安装到所述动力装置后，根据所述第一检测部件的检测结果，判断所述第一输入盘是否与所述第二输入盘耦接。

作为其中一种实施方式，所述第一检测部件的检测端相对于所述转动件设于背向手术器械的一侧，且所述第一检测部件的检测端与所述转动件之间具有沿所述转动件轴向上的间隔。

作为其中一种实施方式，所述第一检测部件被配置为检测所述转动件的被检测部是否被感应到；所述控制器被配置为：当所述第一检测部件感应到所述转动件的被检测部时，判定所述驱动输入接口未与所述转动件耦接。

作为其中一种实施方式，所述第一检测部件被配置为检测其与所述被检测部之间的距离；所述控制器被配置为：当所述第一检测部件检测到其与所述转动件之间的距离小于预设距离时，判定所述驱动输入接口未与所述转动件耦接。

作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括设于所述第一壳体上的第一信号端子；

所述控制器被配置为：

根据所述第一信号端子与所述驱动输入接口的信号端子导通的信号，判定所述驱动输入接口装入所述动力装置。

作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括被配置为在所述转动件与手术器械之间传递转矩的转接组件，所述转接组件包括第二信号端子；

所述控制器被配置为：根据所述第二信号端子与所述第一信号端子导通的信号，判定所述转接组件安装到所述第一壳体；和/或，在所述转接组件安装到所述第一壳体后，根据手术器械的第三信号端子与所述第一信号端子导通的信号，判定手术器械安装到所述转接组件。

作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括第二检测部件，所述转动件上设有靶点部；

所述控制器被配置为：

在所述靶点部随所述转动件转动至被所述第二检测部件检测到时，判定所述转动件转动至零位。

作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括可拆卸地安装到所述第一壳体的转接组件，所述转接组件被配置为在所述转动件与手术器械之间传递转矩；

所述控制器被配置为：

在所述转接组件安装到所述第一壳体后，且所述第一检测部件检测到所述转接组件与所述转动件驱动接合时，控制所述转动件转动直至所述靶点部被所述第二检测部件检测到。

作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括转接组件，所述转接组件包括第二输入盘，手术器械包括第一输入盘，所述第一输入盘可通过所述第二输入盘与所述转动件耦接；

所述控制器被配置为：

在所述第二输入盘安装到所述转动件后，且未与所述转动件耦接时，控制所述转动件按预置的第一方式转动，并在所述转动件转动至与所述第二输入盘耦接时，中断所述转动件的预置转动；和/或，

在所述转动件与所述第二输入盘耦接，所述第一输入盘安装到所述第二输入盘后，且未与所述转动件耦接时，控制所述转动件按预置的第二方式转动，并在所述转动件转动至与所述第一输入盘耦接时，中断所述转动件的预置转动。

作为其中一种实施方式，所述转动件包括第一转动件和第二转动件，每个所述转动件分别对应一个第二输入盘和一个第一输入盘；

所述控制器被配置为：

在所述第一转动件与一个第二输入盘耦接，且对应的第一输入盘安装到对应的第二输入盘后未与所述第一转动件耦接时，控制所述第一转动件 按预置的第三方式转动，并在所述第一转动件转动至与对应的第一输入盘耦接时，中断所述第一转动件的预置转动，并控制所述第一转动件转动至所述靶点部被所述第二检测部件检测到；

在所述第二转动件与另一个第二输入盘耦接，且对应的第一输入盘安装到对应的第二输入盘后未与所述第二转动件耦接时，控制所述第二转动件按预置的第四方式转动，并在所述第二转动件转动至与对应的第一输入盘耦接时，中断所述第二转动件的预置转动，并控制所述第二转动件转动至所述靶点部位于预设角度区间内。

作为其中一种实施方式，所述转动件包括第一转动件和第二转动件，每个所述转动件分别对应一个第二输入盘和第一输入盘；

所述控制器被配置为：

在所述第一转动件与一个第二输入盘耦接，且对应的第一输入盘安装到对应的第二输入盘后未与所述第一转动件耦接时，控制所述第一转动件按预置的第三方式转动，并在所述第一转动件转动至与对应的第一输入盘耦接时，中断所述第一转动件的预置转动，并停止转动所述第一转动件；

在所述第二转动件与另一个第二输入盘耦接，且对应的第一输入盘安装到对应的第二输入盘后未与所述第二转动件耦接时，控制所述第二转动件按预置的第四方式转动，并在所述第二转动件转动至与对应的第一输入盘耦接时，中断所述第二转动件的预置转动，并控制所述第二转动件的靶点部转动至预设角度区间内。

作为其中一种实施方式，所述第一方式、所述第二方式均包括朝正向和反向转动进行扫描，所述第一方式中单向扫描的角度不超过第一角度阈值，所述第二方式中单向扫描的角度不超过第二角度阈值，所述第一角度阈值大于所述第二角度阈值。

作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括指示装置，所述第一壳体上设有第一信号端子，所述转接组件包括第二信号端子，手术器械包括第三信号端子，所述指示装置设于所述转接组件上，且与所述第二信号端子电连接；

所述第二信号端子能在所述转接组件安装到所述第一壳体后与所述第一信号端子导通，并能在手术器械安装到所述转接组件后与所述第三信号端子导通；

所述控制器被配置为：

在所述转接组件安装到所述第一壳体后，和/或，手术器械安装到所述转接组件后，根据所述第一检测部件的检测结果，切换所述指示装置的指示状态。

本发明的另一目的在于提供一种手术机器人，包括手术器械和上述的任意一种动力装置，所述手术器械被配置为在所述动力装置的驱动下执行相应的动作。

本发明的又一目的在于提供一种检测手术机器人的动力装置的接合状态的方法，所述动力装置包括：

转动件，包括轴向的耦接端部；

轴向偏置件，被配置为为所述转动件提供朝向手术器械的弹性偏置；

第一检测部件，所述第一检测部件被配置为检测所述转动件在其轴向上的位置；

所述方法包括：

根据所述第一检测部件的检测结果，判断驱动输入接口是否与所述转动件耦接，所述驱动输入接口被配置为在与所述转动件耦接时为手术器械提供转矩，使所述轴向偏置件的形变量变大；

其中，在所述转动件的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械的一侧时，判定所述驱动输入接口未与所述转动件耦接。

作为其中一种实施方式，所述驱动输入接口包括设于手术器械上的第一输入盘，所述第一输入盘与所述转动件通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接；

所述方法包括：

在手术器械装入所述动力装置后，根据所述第一检测部件的检测结果，判断所述第一输入盘是否与所述转动件耦接。

作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括转接组件，所述转接组件包括具有轴向和周向的自由度的第二输入盘，所述第二输入盘与所述转动件通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接，设于手术器械上的第一输入盘与所述第二输入盘通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接；

所述方法包括：

在所述转接组件安装到所述动力装置后，根据所述第一检测部件的检测结果，判断所述第二输入盘是否与所述转动件耦接；

在所述第二输入盘与所述转动件耦接，且手术器械安装到所述转接组件后，根据所述第一检测部件的检测结果，判断所述第一输入盘是否与所述第二输入盘耦接。

作为其中一种实施方式，所述第一检测部件被配置为检测所述转动件的被检测部是否被感应到；

所述方法包括：当所述第一检测部件感应到所述转动件的被检测部时，判定所述驱动输入接口未与所述转动件耦接。

作为其中一种实施方式，所述第一检测部件被配置为检测其与所述被检测部之间的距离；

所述方法包括：当所述第一检测部件检测到其与所述转动件之间的距离小于预设距离时，判定所述驱动输入接口未与所述转动件耦接。

作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括第一信号端子；

所述方法包括：根据所述第一信号端子与所述驱动输入接口的信号端子导通的信号，判定所述驱动输入接口装入所述动力装置。

作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括被配置为在所述转动件与手术器械之间传递转矩的转接组件，所述转接组件包括第二信号端子；

所述方法包括：根据所述第二信号端子与所述第一信号端子导通的信号，判定所述转接组件安装到所述动力装置；和/或，在所述转接组件安装到所述动力装置后，根据手术器械的第三信号端子与所述第一信号端子导通的信号，判定手术器械安装到所述转接组件。

作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括指示装置和第一信号端子，所述转接组件包括第二信号端子，手术器械包括第三信号端子，所述指示装置设于所述转接组件上，且与所述第二信号端子电连接；

所述第二信号端子能在所述转接组件安装到所述动力装置后与所述第一信号端子导通，并能在手术器械安装到所述转接组件后与所述第三信号端子导通；

所述方法包括：

在所述转接组件安装到所述动力装置后，和/或，手术器械安装到所述转接组件后，根据所述第一检测部件的检测结果，切换所述指示装置的指示状态。

本发明的又一目的在于提供一种手术机器人的动力装置的接合方法，包括：

当驱动输入接口安装到动力装置的转动件的耦接端部后，检测所述转动件在其轴向上的位置；其中，所述驱动输入接口被配置为为手术器械提供转矩，所述转动件在轴向偏置件的作用下与所述驱动输入接口弹性抵接，所述轴向偏置件被配置为为所述转动件提供朝向手术器械的弹性偏置，并在为手术器械提供转矩的驱动输入接口与所述转动件耦接时形变量变大；

在所述转动件的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械的一侧时，按预置的方式正向和/或反向转动所述转动件，以使所述转动件沿其轴向移动至所述预设位置。

作为其中一种实施方式，所述驱动输入接口包括设于手术器械上的第一输入盘，所述第一输入盘与所述转动件通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接。

作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括转接组件，所述转接组件包括具有轴向和周向的自由度的第二输入盘，所述第二输入盘与所述转动件通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接，设于手术器械上的第一输入盘与所述第二输入盘通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接；

所述接合方法包括：

将所述转接组件安装到所述动力装置；

检测所述转动件在其轴向上的位置；

在所述转动件的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械的一侧时，按预置的第一方式正向和/或反向转动所述转动件，以使所述转动件沿其轴向移动至所述预设位置；

将手术器械安装到所述转接组件；

检测所述转动件在其轴向上的位置；

在所述转动件的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械的一侧时，按预置的第二方式正向和/或反向转动所述转动件，以使所述转动件沿其轴向移动至所述预设位置。

作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括第二检测部件，所述转动件上设有靶点部；

所述接合方法包括：

在将驱动输入接口安装到动力装置的转动件的耦接端部前，转动所述转动件直至所述靶点部被所述第二检测部件检测到。

作为其中一种实施方式，所述接合方法还包括：

在按预置的第一方式转动所述转动件后，当所述转动件沿其轴向移动至所述预设位置时，中断所述转动件的预置转动；和/或，

在按预置的第二方式转动所述转动件后，当所述转动件沿其轴向移动至所述预设位置时，中断所述转动件的预置转动。

作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括第二检测部件，所述转动件上设有靶点部；

所述转动件包括第一转动件和第二转动件，每个所述转动件分别对应一个第二输入盘和第一输入盘；

所述接合方法包括：

在所述第一转动件与一个第二输入盘耦接，且对应的第一输入盘安装到对应的第二输入盘后未与所述第一转动件耦接时，控制所述第一转动件按预置的第三方式转动，并在所述第一转动件转动至与对应的第一输入盘 耦接时，中断所述第一转动件的预置转动，并控制所述第一转动件转动至所述靶点部被所述第二检测部件检测到；

在所述第二转动件与另一个第二输入盘耦接，且对应的第一输入盘安装到对应的第二输入盘后未与所述第二转动件耦接时，控制所述第二转动件按预置的第四方式转动，并在所述第二转动件转动至与对应的第一输入盘耦接时，中断所述第二转动件的预置转动，并控制所述第二转动件转动至所述靶点部位于预设角度区间内。

作为其中一种实施方式，所述动力装置还包括第二检测部件，所述转动件上设有靶点部；

所述转动件包括第一转动件和第二转动件，每个所述转动件分别对应一个第二输入盘和第一输入盘；

所述接合方法包括：

在所述第一转动件与一个第二输入盘耦接，且对应的第一输入盘安装到对应的第二输入盘后未与所述第一转动件耦接时，控制所述第一转动件按预置的第三方式转动，并在所述第一转动件转动至与对应的第一输入盘耦接时，中断所述第一转动件的预置转动，并停止转动所述第一转动件；

在所述第二转动件与另一个第二输入盘耦接，且对应的第一输入盘安装到对应的第二输入盘后未与所述第二转动件耦接时，控制所述第二转动件按预置的第四方式转动，并在所述第二转动件转动至与对应的第一输入盘耦接时，中断所述第二转动件的预置转动，并控制所述第二转动件转动至所述靶点部位于预设角度区间内。

本发明的又一目的在于提供一种手术机器人的控制方法，手术机器人包括操作部和从操作设备，所述从操作设备包括：

多个转动件，每个转动件包括轴向的耦接端部；

多个轴向偏置件，每个轴向偏置件被配置为为所述转动件提供朝向手术器械的弹性偏置，并在为手术器械提供转矩的驱动输入接口与所述耦接端部耦接时形变量变大；

多个第一检测部件，每个所述第一检测部件被配置为检测一个所述转动件在其轴向上的位置；

所述控制方法包括：

根据所述第一检测部件的检测结果，判断驱动输入接口是否与所述转动件耦接；

当手术器械的所有驱动输入接口均与动力装置对应的转动件耦接后，将操作部的姿态与从操作设备的姿态对齐。

作为其中一种实施方式，所述转动件包括第一转动件和第二转动件，每个所述转动件分别对应一个第二输入盘和第一输入盘；

当手术器械的所有驱动输入接口均与动力装置对应的转动件耦接后，将操作部的姿态与从操作设备的姿态对齐前，所述控制方法还包括：

检测所述第二转动件的靶点部是否转动至预设角度区间内；

当所述第二转动件的靶点部转动至预设角度区间内时，将操作部的姿态与从操作设备的姿态对齐，否则，不执行姿态对齐步骤。

本发明提供的动力装置采用第一检测部件检测被配置为输出扭矩的转动件在轴向上的位置，从而可以在手术器械安装后根据第一检测部件的检测结果准确地判断出动力装置的驱动耦合状态，从而根据医生的指令精确地执行预期的动作，避免器械关节的非预期摆动带来手术风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例1的一种手术机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例1的一种手术器械的结构示意图；

图3为本发明实施例1的一种手术器械的局部结构示意图；

图4A示出了本发明实施例1的一种手术器械耦接状态下的动力装置的内部结构示意图；

图4B示出了本发明实施例1的一种手术器械非耦接状态下的动力装置的内部结构示意图；

图4C示出了本发明实施例1的另一种轴向偏置件采用拉簧的动力装置与手术器械耦接状态下的内部结构示意图；

图5A为本发明实施例1的一种动力装置的主要结构示意图；

图5B为本发明实施例1的另一种动力装置的主要结构示意图；

图6A为本发明实施例1的具有转接组件的动力装置的结构分解示意图；

图6B为本发明实施例1的一种转接组件的局部剖视图；

图7为本发明实施例1的一种转接组件的结构示意图；

图8为本发明实施例1的一种无转接组件的手术器械耦接状态示意图；

图9为本发明实施例1的另一种转接组件的局部结构示意图；

图10示出了本发明实施例2的一种检测手术机器人的动力装置的接合状态的方法的流程图；

图11示出了本发明实施例3的一种手术机器人的动力装置的接合方法的流程图；

图12示出了本发明实施例4的一种计算设备的结构框图；

图13示出了本发明实施例实施例5的一种手术机器人的控制方法的流程图；

元件符号说明：
1-主操作台；2-从操作设备；3-存储器；4-处理器；21-机械臂；22-套
管；10-转动件；10A-第一转动件；10B-第二转动件；10S-耦接端部；20-轴向偏置件；30-第一检测部件；40-控制器；50-驱动输入接口；51-第一输入盘；52-第二输入盘；60-第二检测部件；100-动力装置；100a-第一壳体；200-手术器械；210-长轴；211-末端执行器；212-器械驱动部；213-器械壳体；300-转接组件；300a-第二壳体；301-指示装置；302-轴向振动件；600-轴向运动间隙；3001-上壳体；3002-下壳体；3011-容纳腔；a-第一角度阈值；b-第二角度阈值；P1-第一信号端子；P2-第二信号端子；P3-第三信号端子；T-靶点部。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不被配置为限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”，“水平的”，“左”，“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。本文所使用的术语“远端”，“近端”作为方位词，该方位词为介入医疗器械领域惯用术语，其中“远端”表示手术过程中远离操作者的一端，“近端”表示手术过程中靠近操作者的一端。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以下将结合附图进行详细描述。

如图1、图2所示，手术机器人包括主操作台1及从操作设备2。其中，主操作台1包括操作部1a，用户通过操作部1a控制从操作设备200的运动， 从而向从操作设备2发送控制命令，以控制从操作设备2，其还可用于显示从操作设备2获取的影像。从操作设备2用于响应主操作台1发送的控制命令，并进行相应的操作，并且从操作设备2还可用于获取体内的影像。

从操作设备2可以包括机械臂21、设置于机械臂21上的动力装置100、设置于动力装置100上的手术器械200，以及套设手术器械200的长轴210上的套管22。机械臂21用于调节手术器械200的位置；动力装置100用于驱动手术器械200执行相应操作。可以理解，本发明实施例并不限定主从式手术机器人，手术机器人也可以是不区分主从设备、将操作功能集成在从操作设备的构造。

手术器械200主要包括长轴210、末端执行器211和器械驱动部212，手术器械200的末端执行器211用于伸入体内，并通过其位于远端的末端器械执行手术操作，和/或获取体内影像。手术器械200的长轴210穿设于套管22内，其末端执行器211伸出套管22外，并通过动力装置100驱动其执行操作。手术器械200的长轴210位于套管22内的区域可以根据需要设置为刚性区域或柔性区域，套管22也可以省略。

从操作设备2可以包括一个或多个机械臂21，一个机械臂21上可以设置一个或多个动力装置100，一个动力装置100上可以安装一个或多个手术器械200。

可以在仅具有一个手术器械200的机械臂21上，用一个动力装置100对接一个手术器械200，为该手术器械200提供执行相关操作的驱动力；可以在具有多个手术器械200的机械臂21上，用一个动力装置100同时对接多个不同的手术器械200，为多个手术器械200提供驱动力。

如图3所示，为了实现手术器械200的多种不同的手术操作，每个手术器械200包括多个第一输入盘51，例如51A-51F，用于与之对接的每个动力装置100也具有多个转动件10，转动件10由电机驱动进行转动，当手术器械200驱动地结合到对应的动力装置100后，不同的第一输入盘51与不同的转动件10驱动地结合，从而实现扭矩的传递。根据末端执行器211的不同，动力装置100驱动末端执行器211执行相关的手术操作。图3示出了手术器械200包括六个第一输入盘51A-51F的情形，在其他实施方式中，第一输入盘可以是其他数量的个数。手术操作可以包括控制长轴210 的远端进行偏摆、旋转、俯仰等操作，末端执行器211可以是手术钳、烧灼设备、剪削设备、成像设备等。

第一输入盘51设置在器械壳体213内，第一输入盘51的近端可转动地连接到器械驱动部212，第一输入盘51的远端暴露于器械壳体213外，被配置为接收来自动力装置100的驱动输入，从而带动末端执行器211动作，每一个第一输入盘51独立于其他的第一输入盘运动。

下面实施例以手术器械200的器械壳体213的远端安装在动力装置100的近端为例进行说明，此时，动力装置100上形成有供手术器械200远端的长轴210穿设的器械通道，手术器械200的第一输入盘51位于器械壳体213的远端，朝向末端执行器211，动力装置100的转动件10位于动力装置100的近端。可以理解的是，本发明同样适用于手术器械200的器械壳体213的近端安装在动力装置100的远端的情形，此时，手术器械200的第一输入盘51位于器械壳体213的近端，背向末端执行器211，动力装置100的转动件10位于动力装置100的远端。

实施例1

轴向偏置件20

为了检测动力装置100的驱动输出情况，以为手术器械200提供稳定可靠的驱动输入，结合图4A～5A所示，本实施例提供了一种动力装置100，该动力装置主要包括第一壳体100a、转动件10、轴向偏置件20、第一检测部件30以及控制器40，其中，第一壳体100a用于固定电机M，每个电机M与一个第一输入盘51驱动连接，被配置为为第一输入盘51提供转动的动力源。转动件10可转动地设置在第一壳体100a内，包括轴向的耦接端部10S，耦接端部10S暴露于第一壳体100a外，以供驱动输入接口50对接，驱动输入接口50作为手术器械200的动力输入接口，可以是手术器械200的一部分，也可以是独立于手术器械200外的部件，也可以是动力装置100的一部分。

轴向偏置件20被配置为为转动件10提供朝向手术器械200的弹性偏置，使得驱动输入接口50与转动件10对接时可以保持弹性接触，实现稳定的轴向接触，其在驱动输入接口50与转动件10耦接时产生进一步的形变而使形变量变大。本实施例的轴向偏置件20采用压簧，设于转动件10 的背向手术器械200的一侧(远端)，与电机M的转轴M1相对固定，随转动件10的转动而转动，在转动件10未被按压时，轴向偏置件20的压缩量最小，当转动件10被压下时，轴向偏置件20的压缩量增大。

可以理解的是，在其他实施方式中，轴向偏置件20也可以采用其他可以产生形变的弹性件，如橡胶。又例如图4C所示，轴向偏置件20还可以设于转动件10的靠近手术器械200的一侧(近端)，并采用拉簧，轴向偏置件20的一端与电机M的转轴M1相对固定，另一端与转动件10固定，并朝手术器械200侧拉动转动件10，在转动件10未被按压时，轴向偏置件20的伸长量最小，当转动件10被压下时，轴向偏置件20的伸长量增大，为了避免拉簧伸出转动件10外影响对接，可以在转动件10端部开设凹槽C，将拉簧设于凹槽C中。

第一检测部件30

在初始状态下，转动件10上未安装驱动输入接口50，在转动件10的轴向上，第一检测部件30的检测端与转动件10之间具有间隔，第一检测部件30被配置为检测转动件10或其上的某一部位在其轴向上的位置。控制器40被配置为：在转动件10的被检测部相对于预设位置(如图4A所示的A0位置)位于背向手术器械200的一侧时，判定驱动输入接口50未与转动件10的耦接端部10S耦接。其中，当转动件10在预设位置A0时，为驱动输入接口50与转动件10耦接的临界状态，此时，驱动输入接口50压缩轴向偏置件20，为手术器械200提供转矩。也就是说，只有在驱动输入接口50与转动件10耦接时，转动件10才位于预设位置A0，在其他情况下，转动件10都不在预设位置A0，驱动输入接口50无法与转动件10驱动连接。

其中，第一检测部件30检测转动件10在其轴向上的位置的方式有多种，可以是直接测得转动件10沿其轴向上的位移(也即位置)变化，也可以通过间接测量轴向偏置件20的形变量实现。

本实施例中，第一检测部件30检测转动件10沿其轴向上的位置变化实现，具体地，在转动件10的轴向上，第一检测部件30的检测端与转动件10之间具有间隔，第一检测部件30的检测端相对于转动件10设于背向手术器械200的一侧，即，设于转动件10的远端一侧，第一检测部件30 为非接触式感应器，被配置为检测转动件10的被检测部是否被感应到，例如，第一检测部件30采用接近传感器，与之相应地，控制器40被配置为：当第一检测部件30感应到转动件10的被检测部时，判定驱动输入接口50未与转动件10耦接。

如图4A所示，示出了手术器械耦接状态下的动力装置的内部结构示意图，如图4B所示，示出了本发明实施例1的一种手术器械非耦接状态下的动力装置的内部结构示意图，图5A示出了一种动力装置的主要结构示意图。驱动输入接口50与转动件10通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接。如图5A所示，当转动件10上方无驱动输入接口50时，轴向偏置件20处于初始形变状态，第一检测部件30与转动件10之间的距离较大，第一检测部件30无法检测到转动件10；如图4B中，当驱动输入接口50装入到转动件10上时，轴向偏置件20的形变量增大，当驱动输入接口50与转动件10上用于耦接的凹特征与凸特征没有对准时，驱动输入接口50朝向远端侧挤压转动件10，轴向偏置件20的形变量处于最大形变状态，导致第一检测部件30与转动件10之间的距离变小，转动件10沿其轴向上的实际位置A1已朝远端偏离预设位置A0，从而被第一检测部件30检测到，此时，控制器40判定驱动输入接口50未与转动件10耦接；如图4A中，当驱动输入接口50装入到转动件10上后，驱动输入接口50与转动件10上用于耦接的凹特征与凸特征处于对准状态而彼此配合时，转动件10朝向近端回弹一段距离，导致第一检测部件30与转动件10之间的距离增大，转动件10沿其轴向上的实际位置到达预设位置A0，无法再被第一检测部件30检测到，此时，控制器40判定驱动输入接口50与转动件10耦接。

图5A中，转动件10具有一圈环形的被检测部101，第一检测部件30被配置为检测被检测部101的被检测部101是否被感应到，控制器40被配置为：当被检测部101被检测部101被感应到时，判定驱动输入接口50未与转动件10耦接。图5A示出的是第一检测部件30的检测端正对转动件10的远端面情形，第一检测部件30位于转动件10的轴向的一侧，当转动件10被挤压朝增大轴向偏置件20的形变量的方向(即，背向手术器械200的方向)运动时，被检测部101到第一检测部件30的检测端的距离逐渐减小。可以理解的是，第一检测部件30的位置可以改变，例如，图5B示出了另一种动力装置，图5B中，转动件10具有一圈环形的被检测部101’， 第一检测部件30设于转动件10的径向外侧，朝向转动件10的中轴线摆放，用于检测被检测部101’的环形外周面，该环形外周面相比转动件10的临近外周面的径向尺寸更大，当转动件10被挤压朝增大轴向偏置件20的形变量的方向运动时，转动件10的被检测部101’可以从远处沿轴向运动至靠近第一检测部件30的检测端，被检测部101’到第一检测部件30的检测端的距离首先逐渐减小，在被检测部101’靠近第一检测部件30时可以被第一检测部件30检测到，在随后继续挤压转动件10的过程中，被检测部101’则会逐渐远离第一检测部件30的检测端，被检测部101’到第一检测部件30的检测端的距离会逐渐增大。第一检测部件30的位置可以被设置为当检测到正对被检测部101’时，转动件10到达预设位置A0，与之相应地，控制器40被配置为：当被检测部101’被检测到时，判定驱动输入接口50与转动件10耦接。这里，被检测部101’可以与被检测部101为同一对象，也可以是不同于被检测部101的另一部位。

可以理解的是，在其他实施方式中，第一检测部件30也可以不采用接近传感器，而是采用距离传感器代替，第一检测部件30被配置为检测其与被检测部101之间的距离，控制器40被配置为：当第一检测部件30检测到其与转动件10之间的距离小于预设距离时，判定驱动输入接口50未与转动件10耦接；当第一检测部件30检测到其与转动件10之间的距离等于预设距离时，判定驱动输入接口50与转动件10耦接；当第一检测部件30检测到其与转动件10之间的距离大于预设距离时，也判定驱动输入接口50未与转动件10耦接。接近传感器包括但不限于电容式、电感式、光电式传感器等，距离传感器包括但不限于光学传感器、红外传感器、超声波传感器等。

转接组件300

为了在手术机器人手术过程中提供合适的无菌环境，需要对无菌器械和有菌器械进行中间隔离，一般从操作设备2的机械臂21及动力装置100是有菌的，手术器械200需要是无菌的，本实施例在有菌的动力装置100与无菌的手术器械200之间配置转接组件300，具体使用时，转接组件300可以作为无菌罩的一部分，通过利用无菌罩将手术器械与设备的其他部位隔离开，可以对有菌的动力装置100和无菌的手术器械200进行隔离，动力装置100的动力(例如马达转矩输出)经过转接组件300传递到达手术 器械200，既可以驱动手术器械200执行相应的手术操作，又能保证无菌隔离效果。

通过在手术器械200上设有第一输入盘51，转接组件300上设有第二输入盘52，动力装置100上设有转动件10，转动件10的数量与手术器械200上的第一输入盘51、转接组件300上第二输入盘52的数量对应，使得每个第一输入盘51分别通过一个第二输入盘52与一个转动件10耦接。

如图6A～图7，本实施例中，转接组件300具体包括可拆卸地安装到第一壳体100a的第二壳体300a和可转动地设于第二壳体300a上的多个第二输入盘52，即52A-52F。在这种实施方式中，第一输入盘51、第二输入盘52组成驱动输入接口50，第二输入盘52仅作为驱动输入接口50的一部分，第一输入盘51、第二输入盘52、转动件10三者两两驱动接合才称之为驱动输入接口50与转动件10耦接，仅第二输入盘52与转动件10接合、第一输入盘51与第二输入盘52未接合则仍然属于驱动输入接口50与转动件10未耦接的情形，在此情形下，第一检测部件3仍然可以检测到转动件10。

作为一种优选的实施方式，第二输入盘52与转动件10通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接，设于手术器械200上的第一输入盘51与第二输入盘52通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接，以在转动件10与手术器械200之间传递转矩。其中，第二输入盘52具有沿第二壳体300a的轴向的自由度，也就是说，第二输入盘52既可以相对于第二壳体300a旋转，也可以沿第二壳体300a的轴向移动，这就使得第二输入盘52可以被轴向偏置件20弹性抵接并产生轴向位移，具有与转动件10接合和不结合的两种接触状态。

与之相应地，控制器40被配置为：在第二壳体300a安装到动力装置后，根据第一检测部件30的检测结果，判断第二输入盘52是否与转动件10耦接；在第二输入盘52与转动件10耦接，且手术器械200安装到动力装置后，根据第一检测部件30的检测结果，判断第一输入盘51是否与第二输入盘52耦接。这样，只需为每个转动件10设置一个第一检测部件30，即可同时实现转接组件300的第二输入盘52、手术器械200的第一输入盘51的接合状态的检测。

为了实现轴向的对接，转动件10的耦接端部10S具有第一耦合特征C1、C2，第二输入盘52的下表面(远端)设有第二耦合特征D1、D2，第二输入盘52的上表面(近端)设有第三耦合特征E1、E2，第一输入盘51的下表面(远端)设有第四耦合特征F1、F2，第一耦合特征C1、C2为凸特征或凹特征，第二耦合特征D1、D2相应地为与第一耦合特征C1、C2接合的凹特征或凸特征，第三耦合特征E1、E2为凸特征或凹特征，第四耦合特征F1、F2为与第三耦合特征E1、E2接合的凹特征或凸特征，第一耦合特征C1、C2与第二耦合特征D1、D2接合、第三耦合特征E1、E2与第四耦合特征F1、F2接合后，转动件10的转矩即可传递至第一输入盘51。

图6A示出了动力装置100及其转接组件300的结构示意图，示出的动力装置100包括六个转动件10，即10A-10F，多个转动件10安装在第一壳体100a内，每个转动件10受控制器40控制独立运动。每个控制器40分别独立控制和驱动手术器械200，例如各个转动件10分别控制手术器械100的旋转、偏摆、俯仰、末端器械开合等操作。在其他实施方式中，控制器40的数量也可以根据需要改变，例如，通过一个控制器40控制动力装置100内所有的转动件10转动。

结合图6A～7所示，转接组件300的第二壳体300a包括设于其近端的上壳体3001和设于其远端的下壳体3002，上壳体3001与下壳体3002配合构成多个容纳腔3011，每个容纳腔3011用于容纳一个第二输入盘52，上壳体3001具有用于限制第二输入盘52沿轴向朝远端运动的第一边缘部3010，下壳体3002具有用于限制第二输入盘52沿轴向朝近端运动的第二边缘部3020，第二输入盘52的轴向尺寸小于容纳腔3011，从而可在容纳腔3011内轴向运动。

结合图5A、6A和图6B，电机M的转轴M1自由端伸出转动件10，相比耦接端部10S更突出于转动件10外，转接组件300的第二输入盘52的轴心部位开设有轴孔H，当转接组件300安装到第一壳体100a后，转轴M1自由端插入到轴孔H内，轴孔H可以实现对转接组件300安装的预对准功能，有利于转动件10与第二输入盘52的径向对准。轴孔H也可以是凹槽，开设于第二输入盘52的远端所在面上。具体地，转轴M1的自由端固定有轴帽M11，将转动件10的中心开设有供转轴M1穿设的中心孔10h，轴帽M11固定在转轴M1的自由端并至少部分容纳在中心孔10h内，对转 动件10进行径向限位，转动件10在轴向偏置件20的作用下与轴帽M11在轴向上弹性抵接，轴帽M11容许转动件10在轴向上进行移动，但不能相对于转轴M1发生转动。

可以理解的是，转接组件300也非必须，在有的实施方式中，转接组件300也可以省略。如图8所示，第一输入盘51与转动件10直接对接而耦接。在这种情况下，驱动输入接口50包括设于手术器械200上的第一输入盘51，第一输入盘51与转动件10通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征(C1、C2与F1、F2)的配合而耦接。与之相应地，控制器40被配置为：在手术器械200装入动力装置后，根据第一检测部件30的检测结果，判断第一输入盘51是否与转动件10耦接。这一检测过程与上面的过程一致，即，当转动件10的被检测部相对于预设位置A0位于背向手术器械200的一侧时，判定驱动输入接口50未与转动件10的耦接端部10S耦接。

信号端子P1、P2、P3

为了判断驱动输入接口50与转动件10的耦接状态，动力装置可以包括各种信号端子。如图6A，动力装置100的第一壳体100a上具有第一信号端子P1，该第一信号端子P1可与驱动输入接口50上的信号端子接触而导通，控制器40被配置为：根据第一信号端子P1与驱动输入接口50的信号端子导通的信号，判定驱动输入接口50装入动力装置。

在具有转接组件300的动力装置100中，转接组件300被配置为在转动件10与手术器械200之间传递转矩，转接组件300包括第二信号端子P2，第二信号端子P2同时贯穿第二壳体300a的近端和远端表面，当转接组件300安装到动力装置100的第一壳体100a后，其第二信号端子P2与第一壳体100a上的第一信号端子P1接触而导通，随后将手术器械200安装到转接组件300上，手术器械200上的第三信号端子P3可以在安装后与第二信号端子P2接触而导通，从而形成连接第一信号端子P1的通路。控制器40被配置为：根据第二信号端子P2与第一信号端子P1导通的信号，判定转接组件300已安装到第一壳体100a；在转接组件300安装到动力装置100的第一壳体100a后，根据手术器械200的第三信号端子P3与第一信号端子P1导通的信号，判定手术器械200已安装到转接组件300。

在不具有转接组件300的动力装置100中，当手术器械200安装到动力装置100的第一壳体100a后，其第三信号端子P3与第一信号端子P1接触而导通，控制器40被配置为：根据手术器械200的第三信号端子P3与第一信号端子P1导通的信号，判定手术器械200已安装到动力装置100。

指示装置301

尽管控制器40可以根据各信号端子的导通状态判断出转接组件300/手术器械200已安装，为了进一步方便操作者直观地观察到转接组件300、手术器械200的安装状态，如图6A和图7，本实施例的动力装置100还包括指示装置301，指示装置可以设于第二壳体300a的外壁上以便于观察到。由于第一壳体100a上设有第一信号端子P1，转接组件300具有第二信号端子P2，手术器械200具有第三信号端子P3，指示装置301设于转接组件300上，且与第二信号端子P2电连接，可以通过第二信号端子P2与第一信号端子P1所在的检测回路导通，从而根据转接组件300的第二输入盘52、手术器械200的第一输入盘51的耦接状态发出指示，指示装置301为指示灯，也可以是喇叭等。第二信号端子P2能在转接组件300安装到第一壳体100a后与第一信号端子P1导通，并能在手术器械200安装到转接组件300后与第三信号端子P3导通，控制器40被配置为：在转接组件300安装到第一壳体100a后，和/或，手术器械200安装到转接组件300后，根据第一检测部件30的检测结果切换指示装置的指示状态，例如，当检测到转接组件300的第二输入盘52与转动件10耦接时，指示装置301由亮转灭，当手术器械200的第一输入盘51与第二输入盘52耦接时，指示装置301由亮转灭。

第二检测部件60

如图5A所示，为了准确检测转动件10的零位，即初始位置，方便电机M的转动角度的精确控制，动力装置100还具有第二检测部件60，转动件10上相应地设有靶点部T。当电机M带动转动件10转动至零位，靶点部T转动至与第二检测部件60正对，由此判断转动件10已回零位，根据该零位，可以判断转动件10的转动角度，可以方便后续的手术器械200的安装和耦接。控制器40被配置为：在靶点部T随转动件10转动至被第二检测部件60检测到时，判定转动件10转动至零位。

靶点部T可以为贯穿转动件10轴向的通孔，第二检测部件60包括发射端61和接收端62，发射端61和接收端62沿转动件10的轴向上分别设于靶点部T的两侧，当发射端61发出的信号被接收端62接收到时则说明靶点部T转动至发射端61和接收端62之间，否则，则认为靶点部T不与第二检测部件60正对。这里，靶点部T可以设置在环形的被检测部101上，发射端61和接收端62分别位于被检测部101的轴向的两侧，将被检测部101夹设于其中，发射端61和接收端62之间形成为被检测部101预留的轴向运动间隙600。

在其他实施例中，靶点部T也可以为其他供追踪的标识，例如，靶点部T为磁体，第二检测部件60为霍尔传感器，通过利用霍尔传感器检测磁体在其附近产生的磁场的变化情况即可识别转动件10的转动角度，从而确定零位。

通常，在动力装置100上电时，电机M驱动转动件10转动至零位，可以在此过程中结合电机的编码器等确定零位的位置，也能判断电机M是否正常工作，同时也能避免电机M故障对后续转接组件300和手术器械200的安装状态的检测准确性的影响。控制器40被配置为：根据电机M的通电指令，控制转动件10转动直至靶点部T被第二检测部件60检测到，使转动件10停止在零位位置，在此之后，才开始安装驱动输入接口50。在有的实施方式中，动力装置100上电时转动件10不回零位。

在具有转接组件300的动力装置100中，转接组件300可拆卸地安装到第一壳体100a，转接组件300安装到与转动件10驱动接合后，也可以控制电机M驱动转动件10转动至零位，手术器械200的末端执行器211穿过套管22后各种关节被基本捋直，转接组件300与转动件10驱动接合后，当各转动件10位于零位时，转接组件300的第二输入盘52与捋直的手术器械200对应关节的第一输入盘51的凹/凸特征的位置正好正对，因此，在安装手术器械200前将转动件10回零位可以使得手术器械200安装到转接组件300后可以直接与转接组件300驱动接合，或只需小幅度纠正转动件10的转动角度即可与对应的第一输入盘51耦接，可以提高手术器械的接合效率。控制器40被配置为：在转接组件300安装到第一壳体100a后，且第一检测部件30检测到转接组件300的第二输入盘52与转动件10驱动接合时，控制转动件10朝零位的方向转动，使靶点部T被第二检测部件60 检测到。在有的实施方式中，在安装手术器械200前转动件10不回零位，则需要在安装完手术器械200后再使第一输入盘51与对应的第二输入盘52对准耦接，这一过程将会花费更多时间。

如图6A，转动件10包括第一转动件10A和第二转动件10B，每个转动件10分别对应一个驱动输入接口50、一个第一检测部件30和一个第二检测部件60，第一转动件10A包括被配置为驱动手术器械200的末端执行器执行俯仰、偏航、开合等非自转动作的转动件10，第二转动件10B为被配置为驱动手术器械200的末端执行器执行自转动作的转动件10。当转接组件300安装到第一壳体100a且第二输入盘52与转动件10驱动接合后，即可接着安装手术器械200，在手术器械200安装到转接组件300并与转接组件300驱动接合后，第一转动件10A可以转动至零位，而与第一转动件10A不同，第二转动件10B可以转动至靶点部T位于预设角度区间α内。该预设角度区间α即为操作部1a与从操作设备200的主从操作限位区间，当靶点部T位于预设角度区间α外，在接下来手术前进行主从对齐时，无法将操作部1a的姿态与从操作设备200的姿态对齐，导致主从对齐程序自动退出，会影响医生的操作体验，只有在靶点部T位于该预设角度区间α内，才可以进行下一步的主从对齐程序。

因此，控制器40可被配置为：在手术器械200安装到转接组件300后，且第一检测部件30检测到第一输入盘51与第一转动件10A耦接时，如果靶点部T被第二检测部件60检测到，则第一转动件10A不再转动，否则，控制第一转动件10A转动，直至靶点部T被第二检测部件60检测到；在手术器械200安装到转接组件300后，且第一检测部件30检测到第一输入盘51与第二转动件10B耦接时，如果靶点部T位于预设角度区间α内，则第二转动件10B不再转动，否则，控制第二转动件10B转动至靶点部T位于预设角度区间α内。预设角度区间α可以根据电机M的编码器等数据限定出，靶点部T是否位于预设角度区间α内，也可以根据电机M的转动角度等推算出。

在实际安装过程中，当转接组件300安装到第一壳体100a后，或者手术器械200安装到转接组件300后，一般难以做到第一耦合特征C1、C2与第二耦合特征D1、D2一次对准、第三耦合特征E1、E2与第四耦合特征F1、F2一次对准，本实施例的控制器40被进一步配置为：在转接组件300 安装到第一壳体100a后，第二输入盘52未与转动件10耦接时，控制转动件10按预置的第一方式转动，当转动件10转动至与第二输入盘52耦接时，中断转动件10的预置转动，该预置的第一方式可以是例如正向和反向转动进行扫描，如扫描M次，这里，将从初始位置朝正向转动至极限位置再返回初始位置称为扫描，将从初始位置朝正向扫描一次返回或朝反向扫描一次返回称为扫描一次，转动件10的单向扫描的角度不超过第一角度阈值a；随后，在第一输入盘51未与第二输入盘52耦接时，控制转动件10按预置的第二方式转动，当转动件10转动至与第一输入盘51耦接时，中断转动件10的预置转动，该预置的第二方式可以是例如正向和反向转动进行扫描，如扫描N次，转动件10的单向扫描角度不超过第二角度阈值b，其中，M、N均不少于1次。

由于在手术器械200的安装过程中，转动件10转动至与第二输入盘52耦接的第一时间即中断预置转动，可以避免器械在与动力装置100驱动接合后被意外驱动，避免器械对于人体的伤害。而且，安装转接组件300的过程中，在第二输入盘52耦接成功时第一时间中断预置转动，可以省去不必要的动作，提高安装效率。

转接组件300安装后，当第一耦合特征C1、C2与第二耦合特征D1、D2未对准时，轴向偏置件对转动件10施加的偏置力将第二输入盘52弹性抵接在第二壳体300a的近端内表面，通过控制转动件10正、反方向反复旋转，可使转动件10相对于第二输入盘52发生旋转，使第一耦合特征C1、C2与第二耦合特征D1、D2对准；同样地，在手术器械200安装后，当第三耦合特征E1、E2与第四耦合特征F1、F2未对准时，通过控制转动件10正、反方向反复旋转，可使第二输入盘52相对于第一输入盘51发生旋转，使第三耦合特征E1、E2与第四耦合特征F1、F2对准。其中，手术器械200装入前，转动件10可以带动转接组件300的第二输入盘52自由旋转，当手术器械200装入后，手术器械200也可能在没有耦合的状态下随转动件10转动，为避免造成末端执行器在伤口具有非受控的意外运动，第二角度阈值b小于第一角度阈值a。

可以理解的是，在有的实施方式中，控制器40也可以被配置为：当检测到转接组件300安装到第一壳体100a后，不论第二输入盘52是否与转动件10耦接，都控制转动件10正向和反向转动进行扫描，转动件10的单 向扫描角度不超过第一角度阈值a；当检测到手术器械200安装到转接组件300后，不论第一输入盘51是否与第二输入盘52耦接，都控制转动件10正向和反向转动进行扫描，转动件10的单向扫描角度不超过第二角度阈值b，第二角度阈值b也小于第一角度阈值a。

更进一步地，考虑到在手术器械200安装到转接组件300并与转接组件300驱动接合后，在一个实施方式中，第一转动件10A需要转动至零位，控制器40被配置为：在第一转动件10A与一个第二输入盘52耦接，且对应的第一输入盘51安装到对应的第二输入盘52后未与第一转动件10A耦接时，控制在第一转动件10A按预置的第三方式转动，在此过程中，一旦第一检测部件30检测到第一输入盘51与第二输入盘52耦接，立即中断第一转动件10A的预置转动，控制转动件10朝零位转动，当第一转动件10A转动至靶点部T被第二检测部件60检测到时停止转动；在第二转动件10B与另一个第二输入盘52耦接，且对应的第一输入盘51安装到对应的第二输入盘52后未与第二转动件10B耦接时，控制第二转动件10B按预置的第四方式转动，并在第二转动件10B转动至与对应的第一输入盘51耦接时，中断第二转动件10B的预置转动，并控制第二转动件10B转动至靶点部T位于预设角度区间α内。也就是说，一旦第一检测部件30检测到第一输入盘51与第二输入盘52耦接，不论转动件10是即将正转还是反转，都直接朝零位的方向转动，直至靶点部T被第二检测部件60检测到，零位的方位可以在动力装置100上电时结合编码器等确定。这样，可以使得转动件10在第一输入盘51与第二输入盘52耦接后以最短的时间和转动路径回到零位，不进行多余的动作，而无需等待转动件10扫描完某一角度阈值，提高了安装效率和安全性。

在有的实施方式中，在手术器械200安装到转接组件300，且第一检测部件30检测到第一输入盘51与第一转动件10A耦接时，第一转动件10A立即停止转动，不再回零位。控制器40被配置为：在第一转动件10A与一个第二输入盘52耦接，且对应的第一输入盘51安装到对应的第二输入盘52后未与第一转动件10A耦接时，控制第一转动件10A按预置的第三方式转动，并在第一转动件10A转动至与对应的第一输入盘51耦接时，中断第一转动件10A的预置转动，并停止转动第一转动件10A，不再控制转动件10朝零位转动；在第二转动件10B与另一个第二输入盘52耦接，且对应 的第一输入盘51安装到对应的第二输入盘52后未与第二转动件10B耦接时，控制第二转动件10B按预置的第四方式转动，并在第二转动件10B转动至与对应的第一输入盘51耦接时，中断第二转动件10B的预置转动，并控制第二转动件10B的靶点部T转动至预设角度区间α内。也就是说，一旦第一检测部件30检测到第一输入盘51与第二输入盘52耦接，不论转动件10是即将正转还是反转，都直接停止转动，等待下一步主从对齐指令。当手术器械200的所有驱动输入接口50均与动力装置对应的转动件10耦接，且第二转动件10B的靶点部T位于设角度区间α内时，则可进行下一步的主从对齐动作，将操作部1a的姿态与从操作设备2的姿态对齐。

另外，考虑到转接组件300安装到第一壳体100a后，即使控制转动件10正、反方向反复旋转M次后，第二输入盘52仍不能与转动件10耦接，或者，控制转动件10正、反方向反复旋转N次后，第一输入盘51仍不能与第二输入盘52耦接，如图6B，进一步地，本实施例的转接组件300还包括轴向振动件302，该轴向振动件302部分伸入容纳腔3011内，当第二输入盘52不能与转动件10耦接，或者第一输入盘51不能与第二输入盘52耦接时，可通过控制轴向振动件302沿转接组件300的轴向振动第二输入盘52，直至相应的耦合特征彼此接合，例如，轴向振动件302可以是线性电机，固定在第二壳体300a上，并可借助第二信号端子P2与控制器40电连接。

例如，可在每个第二输入盘52的外周面开设环向的凹部520，轴向振动件302一部分设于第二壳体300a内，另一部分伸入到凹部520内，当第二输入盘52与转动件10耦接、第二输入盘52与第一输入盘51耦接时，转动件10均在预设位置A0，轴向振动件302可不接触凹部520，因此不影响第二输入盘52的转动，而当转动件10不在预设位置A0时，轴向振动件302驱动第二输入盘52在轴向上小幅振动，并配合转动件10的正、反方向旋转，从而可以使转动件10、第二输入盘52、第一输入盘51三者耦接。因此，控制器40可被配置为：转接组件300安装后，当第一耦合特征C1、C2与第二耦合特征D1、D2未对准时，控制转动件10正、反方向反复旋转的同时，启动轴向振动件302，使转动件10相对于第二输入盘52发生旋转和轴向振动，使第一耦合特征C1、C2与第二耦合特征D1、D2对准；同样地，在手术器械200安装后，当第三耦合特征E1、E2与第四耦合特征F1、 F2未对准时，控制转动件10正、反方向反复旋转的同时，启动轴向振动件302，使第二输入盘52相对于第一输入盘51发生旋转和轴向振动，使第三耦合特征E1、E2与第四耦合特征F1、F2对准。

如图9，示出了本实施例的另一种转接组件300，考虑到在某些极端情况下，当转接组件300安装到第一壳体100a后，即使按照预置的方式转动转动件10后，转动件10始终与第二输入盘52呈未耦接的状态，二者的凹特征与凸特征并未结合而是保持错位状态，转动件10在轴向偏置件20的作用下带动未耦接的第二输入盘52克服转接组件300的第二壳体300a的反向摩擦力进行转动，容易让人误以为转动件10与第二输入盘52耦接。为了消除这种不真实的耦接状态，本实施例在第二壳体300a的正对第三耦合特征E1、E2所在面的表面(即第一边缘部3010)凸设有若干第二凸台3000，这些第二凸台3000沿每个容纳腔3011的周向间隔地布置，第二输入盘52的第三耦合特征E1、E2所在的面上凸设有若干第一凸台521，这些第一凸台521设于第二输入盘52的边缘，而且不会与第四耦合特征F1、F2接触，即，第一凸台521所在的圆的半径大于第四耦合特征F1、F2所在圆的半径中更大的一个，从而只会限制第二输入盘52与第二壳体300a的相对转动，而不会与手术器械200的第一输入盘51发生干涉。

当转接组件300安装到第一壳体100a后，在轴向偏置件20的偏置作用下，第二输入盘52被转动件10抵接在第二壳体300a的内表面，也即上壳体3001的内表面，第二输入盘52的第一凸台521嵌入第二壳体300a的第二凸台3000之间的间隔内，当转动件10在未耦接状态下带动第二输入盘52转动时，第一凸台521在第二凸台3000之间的间隔内转动至与被第二凸台3000阻挡，即使一个第二凸台3000无法施加足够的阻力使第二输入盘52短暂停止，当第一凸台521经过多个第二凸台3000的作用后可以对第二输入盘52减速，从而可以使转动件10与第二输入盘52真正耦接，当二者耦接后即可克服第一凸台521与第二凸台3000之间的阻力而带动第二输入盘52跟随转动。

实施例2

如图10，本实施例提供了一种检测手术机器人的动力装置的接合状态的方法，该动力装置100包括第一壳体100a，转动件10可转动地设置在第一壳体100a上，包括轴向的耦接端部10S，轴向偏置件20被配置为为转动 件10提供朝向手术器械200的弹性偏置，并在驱动输入接口50与转动件10耦接时形变量变大，第一检测部件30被配置为检测转动件10在其轴向上的位置。

通过在动力装置中采用第一检测部件30后，该检测方法包括：根据第一检测部件30的检测结果，判断驱动输入接口50是否与转动件10耦接。其中，该驱动输入接口50被配置为在与转动件10耦接时压缩轴向偏置件20，为手术器械200提供转矩。具体地，当转动件10的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械200的一侧时，判定驱动输入接口50未与转动件10耦接；反之，当转动件10位于预设位置A0时，判定驱动输入接口50与转动件10耦接。

当手术机器人不具有转接组件300时，第一输入盘51与转动件10通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征(C1、C2与F1、F2)的配合而耦接。驱动输入接口50包括设于手术器械200上的第一输入盘51，第一输入盘51与转动件10通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接。在手术器械200装入动力装置100后，该检测方法包括：根据第一检测部件30的检测结果，判断第一输入盘51是否与转动件10耦接。当转动件10的被检测部相对于预设位置A0位于背向手术器械200的一侧时，判定驱动输入接口50未与转动件10的耦接端部10S耦接。

当手术机器人包括转接组件300时，转接组件300作为动力装置100的一部分，在转接组件300安装到动力装置100后，该检测方法包括：根据第一检测部件30的检测结果，判断第二输入盘52是否与转动件10耦接；在第二输入盘52与转动件10耦接，且手术器械200安装到转接组件300后，根据第一检测部件30的检测结果，判断第一输入盘51是否与第二输入盘52耦接。

在一个实施方式中，第一检测部件30通过检测转动件10的被检测部101是否被感应到来判定驱动输入接口50的耦接状态。此时，该检测方法包括：当第一检测部件30感应到转动件10的被检测部101时，判定驱动输入接口50未与转动件10耦接；当第一检测部件30未检测到转动件10的被检测部101时，则判定驱动输入接口50与转动件10耦接。

在一个实施方式中，第一检测部件30通过检测其与被检测部101之间的距离来判定驱动输入接口50的耦接状态。此时，该检测方法包括：当第一检测部件30检测到其与转动件10之间的距离小于预设距离时，判定驱动输入接口50未与转动件10耦接；反之，则判定驱动输入接口50与转动件10耦接。

在一个实施方式中，第一检测部件30通过检测轴向偏置件20的形变量判定驱动输入接口50的耦接状态。此时，该检测方法包括：当第一检测部件30检测到轴向偏置件20的形变量小于或大于预设值时，判定驱动输入接口50未与转动件10耦接；反之，当第一检测部件30检测到轴向偏置件20的形变量等于预设值时，则判定驱动输入接口50与转动件10耦接。

在一个实施方式中，动力装置100还包括设于第一壳体100a上的第一信号端子P1，该第一信号端子P1可与驱动输入接口50上的信号端子接触而导通，从而实现电信号的传递。该检测方法包括：根据第一信号端子P1与驱动输入接口50的信号端子导通的信号，判定驱动输入接口50已装入动力装置；否则，则判定驱动输入接口50暂未安装或安装失败。

在不具有转接组件300的动力装置100中，当手术器械200安装到动力装置100的第一壳体100a后，其第三信号端子P3与第一信号端子P1接触而导通。该检测方法包括：根据第一信号端子P1与第三信号端子P3导通的信号，判定手术器械200已装入动力装置。

在一个实施方式中，动力装置100包括被配置为在转动件10与手术器械200之间传递转矩的转接组件300，转接组件300上具有第二信号端子P2，手术器械200上具有第三信号端子P3，第二信号端子P2可与第一壳体100a上的第一信号端子P1接触而电连接，也可以与手术器械200上的第三信号端子P3接触而电连接。该检测方法包括：根据第二信号端子P2与第一信号端子P1导通的信号，判定转接组件300已安装到第一壳体100a；在转接组件300安装到第一壳体100a后，根据手术器械200的第三信号端子P3与第一信号端子P1导通的信号，判定手术器械200安装到转接组件300。

在一个实施方式中，动力装置100还具有指示装置301，指示装置301设于转接组件300上，且与第二信号端子P2电连接。从而，第二信号端子 P2能在转接组件300安装到第一壳体100a后与第一信号端子P1导通，并能在手术器械200安装到转接组件300后与第三信号端子P3导通。该检测方法包括：在转接组件300安装到第一壳体100a后，和/或，在手术器械200安装到转接组件300后，根据第一检测部件30的检测结果，切换指示装置的指示状态。例如，指示装置301为指示灯时，当检测到转接组件300的第二输入盘52与转动件10耦接时，指示装置301由亮转灭，当手术器械200的第一输入盘51与第二输入盘52耦接时，指示装置301由亮转灭。在其他实施方式中，指示装置301也可以是喇叭或显示装置等。该指示装置301的指示信息也可以采用其他方式发出提醒，例如，通过主操作台1或独立的影像装置(如影像车)进行显示。

实施例3

如图11，本实施例提供了一种手术机器人的动力装置的接合方法，包括：

S01、将驱动输入接口50安装到动力装置的转动件10的耦接端部10S；其中，转动件10在轴向偏置件20的作用下与驱动输入接口50弹性抵接，驱动输入接口50可为手术器械200提供转矩；

S02、检测转动件10在其轴向上的位置；

S03、当检测结果表明转动件10的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械200的一侧时，按预置的方式(如正向和/或反向)转动转动件10，以使转动件10沿其轴向移动至预设位置A0；当检测结果表明转动件10沿其轴向位于预设位置A0时，则驱动输入接口50与转动件10接合成功。

当手术机器人不具有转接组件300时，第一输入盘51与转动件10通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征(C1、C2与F1、F2)的配合而耦接。驱动输入接口50包括设于手术器械200上的第一输入盘51，第一输入盘51与转动件10通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接。则在手术器械与动力装置的接合时，只需先将手术器械200安装到动力装置100的第一壳体100a，然后检测转动件10在其轴向上的位置，当转动件10不在预设位置A0时，按预置的某一方式，如正向和/或反向转动转动件10，直至转动件10沿其轴向移动至预设位置A0，第一输入盘51即完成与转动件10的耦接。

当手术机器人包括转接组件300时，转接组件300作为动力装置100的一部分，转接组件300包括具有轴向和周向的自由度的第二输入盘52，第二输入盘52与转动件10通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接，设于手术器械200上的第一输入盘51与第二输入盘52通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接。这种情况下，该接合方法包括转接组件300和手术器械200两个安装过程，首先需要将转接组件300安装到动力装置100的第一壳体100a，然后检测转动件10在其轴向上的位置，当转动件10的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械200的一侧时，则按预置的第一方式，如正向和/或反向转动转动件10，以使转动件10沿其轴向移动至预设位置A0，即完成转接组件300的安装和第二输入盘52的耦接；随后，将手术器械200安装到转接组件300的第二壳体300a，然后检测转动件10在其轴向上的位置，当转动件10不在预设位置A0时，在第二输入盘52的挤压下转动件10的被检测部相对于预设位置A0位于背向手术器械200的一侧，则按预置的第二方式，如正向和/或反向转动转动件10，以使转动件10沿其轴向移动至预设位置A0，即完成手术器械200的安装和第一输入盘51的耦接。

通常，在动力装置100上电时，电机M驱动转动件10转动至零位，第二检测部件60被用来检测转动件10的零位，通过在转动件10上设有靶点部T，当电机M带动转动件10转动至零位，靶点部T转动至与第二检测部件60正对。在将驱动输入接口50安装到动力装置100的转动件10的耦接端部10S前，可以转动转动件10直至靶点部T被第二检测部件60检测到，使转动件10回零位，方便下一步操作。

靶点部T可以为贯穿转动件10轴向的通孔，第二检测部件60包括发射端61和接收端62，发射端61和接收端62沿转动件10的轴向上分别设于靶点部T的两侧，当发射端61发出的信号被接收端62接收到时则说明靶点部T转动至发射端61和接收端62之间，否则，则认为靶点部T不与第二检测部件60正对。这里，靶点部T可以设置在环形的被检测部101上，发射端61和接收端62分别位于被检测部101的轴向的两侧，将被检测部101夹设于其中，发射端61和接收端62之间形成为被检测部101预留的轴向运动间隙600。转动件10转动至零位，具体表现为，靶点部T被第二检测部件60检测到。

在其他实施例中，靶点部T也可以为其他供追踪的标识，例如，靶点部T为磁体，第二检测部件60为霍尔传感器，通过利用霍尔传感器检测磁体在其附近产生的磁场的变化情况即可识别转动件10的转动角度，从而确定零位。

除了在动力装置100上电时转动件10可能需要回零位，当转接组件300安装到第一壳体100a，且第二输入盘52与转动件10耦接成功后，转动件10也可能需要回零位。在安装手术器械200前将转动件10回零位可以使得手术器械200安装到转接组件300后可以直接与转接组件300驱动接合，或只需小幅度纠正转动件10的转动角度即可与对应的第一输入盘51耦接，可以提高手术器械的接合效率。具体地，当转接组件300安装到第一壳体100a后，且第一检测部件30检测到转接组件300的第二输入盘52与转动件10驱动接合时，控制转动件10朝零位的方向转动，使靶点部T被第二检测部件60检测到。在有的实施方式中，在安装手术器械200前转动件10不回零位，则需要在安装完手术器械200后再使第一输入盘51与对应的第二输入盘52对准耦接，这一过程将会花费更多时间。

转动件10包括第一转动件10A和第二转动件10B，每个转动件10分别对应一个驱动输入接口50、一个第一检测部件30和一个第二检测部件60，第一转动件10A包括被配置为驱动手术器械200的末端执行器俯仰、偏航、开合等非自转动作的转动件10，第二转动件10B包括被配置为驱动手术器械200的末端执行器执行自转动作的转动件10。在驱动输入接口50接合过程中，当手术器械200安装到转接组件300后，且第一检测部件30检测到驱动输入接口50与第一转动件10A耦接时，第一转动件10A可以转动至零位：如果靶点部T被第二检测部件60检测到，则第一转动件10A不再转动，否则，则控制第一转动件10A转动，直至靶点部T被第二检测部件60检测到，使第一转动件10A回零位；但在手术器械200安装到转接组件300后，且第一检测部件30检测到驱动输入接口50与第二转动件10B耦接时，如果靶点部T位于预设角度区间α内，则第二转动件10B不再转动，否则，控制第二转动件10B转动至靶点部T位于预设角度区间α内。预设角度区间α可以根据电机M的编码器等数据限定出，靶点部T是否位于预设角度区间α内，也可以根据电机M的转动角度等推算出。

当手术机器人包括转接组件300时，转接组件300的第二输入盘52具有轴向和周向的自由度。在转接组件300安装到第一壳体100a后，第二输入盘52未与转动件10耦接时，控制转动件10按预置的第一方式转动，当转动件10转动至与第二输入盘52耦接时，中断转动件10的预置转动，该预置的第一方式可以是例如正向和反向转动进行扫描，如扫描M次，这里，将从初始位置朝正向转动至极限位置再返回初始位置称为扫描，将从初始位置朝正向扫描一次返回或朝反向扫描一次返回称为扫描一次，转动件10的单向扫描的角度不超过第一角度阈值a；随后，在第一输入盘51未与第二输入盘52耦接时，控制转动件10按预置的第二方式转动，当转动件10转动至与第一输入盘51耦接时，中断转动件10的预置转动，该预置的第二方式可以是例如正向和反向转动进行扫描，如扫描N次，转动件10的单向扫描角度不超过第二角度阈值b，其中，M、N均不少于1次。第一角度阈值a大于第二角度阈值b，以避免造成末端执行器在伤口具有非受控的意外运动。

可以理解的是，在有的实施方式中，手术器械与动力装置的结合过程也可以是：当检测到转接组件300安装到第一壳体100a后，不论第二输入盘52是否与转动件10耦接，都控制转动件10正向和反向转动进行扫描，转动件10的单向扫描角度不超过第一角度阈值a；当检测到手术器械200安装到转接组件300后，不论第一输入盘51是否与第二输入盘52耦接，都控制转动件10正向和反向转动进行扫描，转动件10的单向扫描角度不超过第二角度阈值b，第二角度阈值b也小于第一角度阈值a。

更进一步地，考虑到在手术器械200安装到转接组件300并与转接组件300驱动接合后，在一个实施方式中，第一转动件10A需要转动至零位，手术器械与动力装置的结合过程也可以是：在第一转动件10A与一个第二输入盘52耦接，且对应的第一输入盘51安装到对应的第二输入盘52后未与第一转动件10A耦接时，控制在第一转动件10A按预置的第三方式转动，在此过程中，一旦第一检测部件30检测到第一输入盘51与第二输入盘52耦接，立即中断第一转动件10A的预置转动，控制转动件10朝零位转动，当第一转动件10A转动至靶点部T被第二检测部件60检测到时停止转动；在第二转动件10B与另一个第二输入盘52耦接，且对应的第一输入盘51安装到对应的第二输入盘52后未与第二转动件10B耦接时，控制第二转动 件10B按预置的第四方式转动，并在第二转动件10B转动至与对应的第一输入盘51耦接时，中断第二转动件10B的预置转动，并控制第二转动件10B转动至靶点部T位于预设角度区间α内。也就是说，一旦第一检测部件30检测到第一输入盘51与第二输入盘52耦接，不论转动件10是即将正转还是反转，都直接朝零位的方向转动，直至靶点部T被第二检测部件60检测到，零位的方位可以在动力装置100上电时结合编码器等确定。这样，可以使得转动件10在第一输入盘51与第二输入盘52耦接后以最短的时间和转动路径回到零位，不进行多余的动作，而无需等待转动件10扫描完某一角度阈值，提高了安装效率和安全性。

在有的实施方式中，在手术器械200安装到转接组件300，且第一检测部件30检测到第一输入盘51与第一转动件10A耦接时，第一转动件10A立即停止转动，不再回零位。手术器械与动力装置的结合过程也可以是：在第一转动件10A与一个第二输入盘52耦接，且对应的第一输入盘51安装到对应的第二输入盘52后未与第一转动件10A耦接时，控制第一转动件10A按预置的第三方式转动，并在第一转动件10A转动至与对应的第一输入盘51耦接时，中断第一转动件10A的预置转动，并停止转动第一转动件10A，不再控制转动件10朝零位转动；在第二转动件10B与另一个第二输入盘52耦接，且对应的第一输入盘51安装到对应的第二输入盘52后未与第二转动件10B耦接时，控制第二转动件10B按预置的第四方式转动，并在第二转动件10B转动至与对应的第一输入盘51耦接时，中断第二转动件10B的预置转动，并控制第二转动件10B的靶点部T转动至预设角度区间α内。也就是说，一旦第一检测部件30检测到第一输入盘51与第二输入盘52耦接，不论转动件10是即将正转还是反转，都直接停止转动，等待下一步主从对齐指令。当手术器械200的所有驱动输入接口50均与动力装置对应的转动件10耦接，且第二转动件10B的靶点部T位于设角度区间α内时，则可进行下一步的主从对齐动作，将操作部1a的姿态与从操作设备2的姿态对齐。

另外，考虑到转接组件300安装到第一壳体100a后，即使控制转动件10正、反方向反复旋转M次后，第二输入盘52仍不能与转动件10耦接，或者，控制转动件10正、反方向反复旋转N次后，第一输入盘51仍不能与第二输入盘52耦接，如图6B，进一步地，本实施例的转接组件300还 包括轴向振动件302，该轴向振动件302部分伸入容纳腔3011内，当第二输入盘52不能与转动件10耦接，或者第一输入盘51不能与第二输入盘52耦接时，可通过控制轴向振动件302沿转接组件300的轴向振动第二输入盘52，直至相应的耦合特征彼此接合，例如，轴向振动件302可以是线性电机，固定在第二壳体300a上，并可借助第二信号端子P2与控制器40电连接。

例如，可在每个第二输入盘52的外周面开设环向的凹部520，轴向振动件302一部分设于第二壳体300a内，另一部分伸入到凹部520内，当第二输入盘52与转动件10耦接、第二输入盘52与第一输入盘51耦接时，转动件10均在预设位置A0，轴向振动件302可不接触凹部520，因此不影响第二输入盘52的转动，而当转动件10不在预设位置A0时，轴向振动件302驱动第二输入盘52在轴向上小幅振动，并配合转动件10的正、反方向旋转，从而可以使转动件10、第二输入盘52、第一输入盘51三者耦接。因此，手术器械与动力装置的结合过程也可以是：转接组件300安装后，当第一耦合特征C1、C2与第二耦合特征D1、D2未对准时，控制转动件10按预置的方式正、反方向反复旋转的同时，启动轴向振动件302，使转动件10相对于第二输入盘52发生旋转和轴向振动，使第一耦合特征C1、C2与第二耦合特征D1、D2对准；同样地，在手术器械200安装后，当第三耦合特征E1、E2与第四耦合特征F1、F2未对准时，控制转动件10按预置的方式正、反方向反复旋转的同时，启动轴向振动件302，使第二输入盘52相对于第一输入盘51发生旋转和轴向振动，使第三耦合特征E1、E2与第四耦合特征F1、F2对准。

实施例4

本实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有多条指令，该指令适于由至少一个处理器加载并执行上述的检测手术机器人的动力装置的接合状态的方法和/或手术机器人的动力装置的接合方法的步骤，该计算机可读存储介质为咬合力控制系统的一部分。处理器在一些实施例中可以是中央处理器Central Processing Unit，CPU、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器通常用于控制计算设备的总体操作。本实施例中，该处理器用于运行存储介质中存储的程序代码或者处理数据。

如图12，本实施例提供了一种计算设备，该计算设备包括存储器3和处理器4，存储器3可以是上述计算机可读存储介质，其内存储有多条指令，该指令适于由至少一个处理器4加载并执行上述的检测方法和/或接合方法的步骤。

实施例5

如图13所示，本实施例提供了一种手术机器人的控制方法，该控制方法包括：

S11、根据第一检测部件30的检测结果，判断驱动输入接口50是否与转动件10耦接；

S12、当手术器械200的所有驱动输入接口50均与动力装置对应的转动件10耦接后，将操作部1a的姿态与从操作设备的姿态对齐，该姿态对齐步骤可以由控制器40执行，也可以由另一控制器执行。

转动件10包括第一转动件10A和第二转动件10B，第一转动件10A和第二转动件10B的每个分别对应一个第二输入盘52和第一输入盘51。为了方便进行下一步的主从对齐程序，当手术器械200的所有驱动输入接口50均与动力装置对应的转动件10耦接后，步骤S12将操作部1a的姿态与从操作设备2的姿态对齐前，还需要先检测第二转动件10B的靶点部T是否转动至预设角度区间α内，当第二转动件10B的靶点部T转动至预设角度区间α内时，将操作部的姿态与从操作设备的姿态对齐，否则，不执行姿态对齐步骤。除此之外，该控制方法还包括控制动力装置与手术器械结合的步骤，动力装置与手术器械结合的步骤在上述实施例3中已有详细的介绍。

可以理解的是，本实施例的步骤S11中的判断驱动输入接口50是否与转动件10耦接的依据包括但不限于依赖第一检测部件30的检测，第一检测部件30的检测结果也可以采用其他方式代替，例如，可以根据驱动输入接口50与转动件10之间的阻力矩判断，当二者之间的阻力矩达到预设阈值时，则认为二者耦接，否则判定为没有耦接；或者，也可以根据电机M的电流大小判断，当电机M的电流达到预设电流值时，则认为二者耦接，否则判定为没有耦接；又或者，也可以根据手术器械200的第一输入盘51 与转动件10之间的间距判断，当二者之间的间距小于预设距离阈值时，则认为二者耦接，否则，判定二者没有耦接。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (25)

1. 一种手术机器人的动力装置，其特征在于，包括：

   第一壳体(100a)；

   转动件(10)，可转动地设置在所述第一壳体(100a)上，包括靶点部(T)和轴向的耦接端部(10S)，所述耦接端部(10S)被配置为与为手术器械(200)提供转矩的驱动输入接口(50)耦接；

   轴向偏置件(20)，被配置为为所述转动件(10)提供朝向手术器械(200)的弹性偏置；

   第一检测部件(30)，被配置为检测所述转动件(10)在其轴向上的位置；

   第二检测部件(60)，被配置为在所述转动件(10)转动至零位时与所述靶点部(T)正对；

   控制器(40)，被配置为：

   在安装驱动输入接口(50)前，转动所述转动件(10)直至所述靶点部(T)被所述第二检测部件(60)检测到；

   在所述转动件(10)的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械(200)的一侧时，按预置的方式转动所述转动件(10)，以使所述转动件(10)沿其轴向移动至所述预设位置。
2. 根据权利要求1所述的动力装置，其特征在于，所述驱动输入接口(50)包括设于手术器械(200)上的第一输入盘(51)，所述第一输入盘(51)与所述转动件(10)通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接；

   所述控制器(40)被配置为：

   在手术器械(200)装入所述动力装置后，根据所述第一检测部件(30)的检测结果，判断所述第一输入盘(51)是否与所述转动件(10)耦接。
3. 根据权利要求1所述的动力装置，其特征在于，还包括转接组件(300)，所述转接组件(300)包括可拆卸地安装到所述第一壳体(100a)的第二壳体(300a)和可转动地设于所述第二壳体(300a)上的第二输入盘(52)；

   所述驱动输入接口(50)包括所述第二输入盘(52)，所述第二输入盘(52)能与所述转动件(10)通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接，以在所述转动件(10)与手术器械(200)之间传递转矩；

   所述控制器(40)被配置为：

   在所述第二壳体(300a)安装到所述动力装置后，根据所述第一检测部件(30)的检测结果，判断所述第二输入盘(52)是否与所述转动件(10)耦接。
4. 根据权利要求3所述的动力装置，其特征在于，所述第二输入盘(52)与设于手术器械(200)上的第一输入盘(51)通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接，所述第二输入盘(52)具有沿所述第二壳体(300a)的轴向的自由度；

   所述控制器(40)被配置为：

   在所述第二输入盘(52)与所述转动件(10)耦接，且手术器械(200)安装到所述动力装置后，根据所述第一检测部件(30)的检测结果，判断所述第一输入盘(51)是否与所述第二输入盘(52)耦接。
5. 根据权利要求1所述的动力装置，其特征在于，所述第一检测部件(30)的检测端相对于所述转动件(10)设于背向手术器械(200)的一侧，且所述第一检测部件(30)的检测端与所述转动件(10)之间具有沿所述转动件(10)轴向上的间隔。
6. 根据权利要求1所述的动力装置，其特征在于，所述第一检测部件(30)被配置为检测所述转动件(10)的被检测部是否被感应到；所述控制器(40)被配置为：当所述第一检测部件(30)感应到所述转动件(10)的被检测部时，判定所述驱动输入接口(50)未与所述转动件(10)耦接。
7. 根据权利要求1所述的动力装置，其特征在于，所述第一检测部件(30)被配置为检测其与所述被检测部(101)之间的距离；所述控制器(40)被配置为：当所述第一检测部件(30)检测到其与所述转动件(10)之间的距离小于预设距离时，判定所述驱动输入接口(50)未与所述转动件(10)耦接。
8. 根据权利要求1所述的动力装置，其特征在于，还包括可拆卸地安装到所述第一壳体(100a)的转接组件(300)，所述转接组件(300)被配置为在所述转动件(10)与手术器械(200)之间传递转矩；

   所述控制器(40)被配置为：

   在所述转接组件(300)安装到所述第一壳体(100a)后，且所述第一检测部件(30)检测到所述转接组件(300)与所述转动件(10)驱动接合时，控制所述转动件(10)转动直至所述靶点部(T)被所述第二检测部件(60)检测到。
9. 根据权利要求1所述的动力装置，其特征在于，还包括转接组件(300)，所述转接组件(300)包括第二输入盘(52)，手术器械(200)包括第一输入盘(51)，所述第一输入盘(51)可通过所述第二输入盘(52)与所述转动件(10)耦接；

   所述控制器(40)被配置为：

   在所述第二输入盘(52)安装到所述转动件(10)后，且未与所述转动件(10)耦接时，控制所述转动件(10)按预置的第一方式转动，并在所述转动件(10)转动至与所述第二输入盘(52)耦接时，中断所述转动件(10)的预置转动；和/或，

   在所述转动件(10)与所述第二输入盘(52)耦接，所述第一输入盘(51)安装到所述第二输入盘(52)后，且未与所述转动件(10)耦接时，控制所述转动件(10)按预置的第二方式转动，并在所述转动件(10)转动至与所述第一输入盘(51)耦接时，中断所述转动件(10)的预置转动。
10. 根据权利要求9所述的动力装置，其特征在于，所述转动件(10)包括第一转动件(10A)和第二转动件(10B)，每个所述转动件(10)分别对应一个第二输入盘(52)和一个第一输入盘(51)；

    所述控制器(40)被配置为：

    在所述第一转动件(10A)与一个第二输入盘(52)耦接，且对应的第一输入盘(51)安装到对应的第二输入盘(52)后未与所述第一转动件(10A)耦接时，控制所述第一转动件(10A)按预置的第三方式转动，并在所述第一转动件(10A)转动至与对应的第一输入盘(51)耦接时，中断所述第一 转动件(10A)的预置转动，并控制所述第一转动件(10A)转动至所述靶点部(T)被所述第二检测部件(60)检测到；

    在所述第二转动件(10B)与另一个第二输入盘(52)耦接，且对应的第一输入盘(51)安装到对应的第二输入盘(52)后未与所述第二转动件(10B)耦接时，控制所述第二转动件(10B)按预置的第四方式转动，并在所述第二转动件(10B)转动至与对应的第一输入盘(51)耦接时，中断所述第二转动件(10B)的预置转动，并控制所述第二转动件(10B)转动至所述靶点部(T)位于预设角度区间(α)内。
11. 根据权利要求9所述的动力装置，其特征在于，所述转动件(10)包括第一转动件(10A)和第二转动件(10B)，每个所述转动件(10)分别对应一个第二输入盘(52)和第一输入盘(51)；

    所述控制器(40)被配置为：

    在所述第一转动件(10A)与一个第二输入盘(52)耦接，且对应的第一输入盘(51)安装到对应的第二输入盘(52)后未与所述第一转动件(10A)耦接时，控制所述第一转动件(10A)按预置的第三方式转动，并在所述第一转动件(10A)转动至与对应的第一输入盘(51)耦接时，中断所述第一转动件(10A)的预置转动，并停止转动所述第一转动件(10A)；

    在所述第二转动件(10B)与另一个第二输入盘(52)耦接，且对应的第一输入盘(51)安装到对应的第二输入盘(52)后未与所述第二转动件(10B)耦接时，控制所述第二转动件(10B)按预置的第四方式转动，并在所述第二转动件(10B)转动至与对应的第一输入盘(51)耦接时，中断所述第二转动件(10B)的预置转动，并控制所述第二转动件(10B)的靶点部(T)转动至预设角度区间(α)内。
12. 根据权利要求9所述的动力装置，其特征在于，所述第一方式、所述第二方式均包括朝正向和反向转动进行扫描，所述第一方式中单向扫描的角度不超过第一角度阈值(a)，所述第二方式中单向扫描的角度不超过第二角度阈值(b)，所述第一角度阈值(a)大于所述第二角度阈值(b)。
13. 根据权利要求3所述的动力装置，其特征在于，还包括指示装置(301)，所述第一壳体(100a)上设有第一信号端子(P1)，所述转接组 件(300)包括第二信号端子(P2)，手术器械(200)包括第三信号端子(P3)，所述指示装置(301)设于所述转接组件(300)上，且与所述第二信号端子(P2)电连接；

    所述第二信号端子(P2)能在所述转接组件(300)安装到所述第一壳体(100a)后与所述第一信号端子(P1)导通，并能在手术器械(200)安装到所述转接组件(300)后与所述第三信号端子(P3)导通；

    所述控制器(40)被配置为：

    在所述转接组件(300)安装到所述第一壳体(100a)后，和/或，手术器械(200)安装到所述转接组件(300)后，根据所述第一检测部件(30)的检测结果，切换所述指示装置的指示状态。
14. 根据权利要求3所述的动力装置，其特征在于，所述第二输入盘(52)的具有凹特征或凸特征的面的边缘凸设有若干第一凸台(521)，所述第二壳体(300a)的正对所述第二输入盘(52)的具有凹特征或凸特征的面的表面凸设有若干第二凸台(3000)，所述第二凸台(3000)被配置为在所述第一凸台(521)嵌入两个所述第二凸台(3000)之间时限制所述第二输入盘(52)的转动。
15. 一种手术机器人，其特征在于，包括手术器械(200)和权利要求1～14任一所述的动力装置，所述手术器械(200)被配置为在所述动力装置的驱动下执行相应的动作。
16. 一种手术机器人的动力装置的接合方法，其特征在于，所述动力装置包括：

    转动件(10)，包括轴向的耦接端部(10S)；

    轴向偏置件(20)，被配置为为所述转动件(10)提供朝向手术器械(200)的弹性偏置，并在为手术器械(200)提供转矩的驱动输入接口(50)与所述转动件(10)耦接时形变量变大；

    第一检测部件(30)，被配置为检测所述转动件(10)在其轴向上的位置；

    所述接合方法包括：

    当驱动输入接口(50)安装到动力装置的转动件(10)后，检测所述转动件(10)在其轴向上的位置；

    在所述转动件(10)的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械(200)的一侧时，按预置的方式转动所述转动件(10)，以使所述转动件(10)沿其轴向移动至所述预设位置。
17. 根据权利要求16所述的接合方法，其特征在于，所述动力装置还包括第二检测部件(60)，所述转动件(10)上设有靶点部(T)；

    所述接合方法包括：

    在安装驱动输入接口(50)前，转动所述转动件(10)直至所述靶点部(T)被所述第二检测部件(60)检测到。
18. 根据权利要求16所述的接合方法，其特征在于，所述驱动输入接口(50)包括设于手术器械(200)上的第一输入盘(51)，所述第一输入盘(51)与所述转动件(10)通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接。
19. 根据权利要求16所述的接合方法，其特征在于，所述动力装置还包括转接组件(300)，所述转接组件(300)包括具有轴向和周向的自由度的第二输入盘(52)，所述第二输入盘(52)能与所述转动件(10)通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接，所述第二输入盘(52)与设于手术器械(200)上的第一输入盘(51)通过朝向彼此端面的凹特征与凸特征的配合而耦接；

    所述接合方法包括：

    将所述转接组件(300)安装到所述动力装置；

    检测所述转动件(10)在其轴向上的位置；

    在所述转动件(10)的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械(200)的一侧时，按预置的第一方式转动所述转动件(10)，以使所述转动件(10)沿其轴向移动至所述预设位置；

    将手术器械(200)安装到所述转接组件(300)；

    检测所述转动件(10)在其轴向上的位置；

    在所述转动件(10)的被检测部相对于预设位置位于背向手术器械(200)的一侧时，按预置的第二方式转动所述转动件(10)，以使所述转动件(10)沿其轴向移动至所述预设位置。
20. 根据权利要求19所述的接合方法，其特征在于，所述动力装置还包括第二检测部件(60)，所述转动件(10)上设有靶点部(T)；

    所述接合方法包括：

    在所述转接组件(300)安装到所述动力装置后，且所述转动件(10)沿其轴向位于所述预设位置时，控制所述转动件(10)转动直至所述靶点部(T)被所述第二检测部件(60)检测到。
21. 根据权利要求19所述的接合方法，其特征在于，还包括：

    在按预置的第一方式转动所述转动件(10)后，当所述转动件(10)沿其轴向移动至所述预设位置时，中断所述转动件(10)的预置转动；和/或，

    在按预置的第二方式转动所述转动件(10)后，当所述转动件(10)沿其轴向移动至所述预设位置时，中断所述转动件(10)的预置转动。
22. 根据权利要求21所述的接合方法，其特征在于，所述动力装置还包括第二检测部件(60)，所述转动件(10)上设有靶点部(T)；

    所述转动件(10)包括第一转动件(10A)和第二转动件(10B)，每个所述转动件(10)分别对应一个第二输入盘(52)和第一输入盘(51)；

    所述接合方法包括：

    在所述第一转动件(10A)与一个第二输入盘(52)耦接，且对应的第一输入盘(51)安装到对应的第二输入盘(52)后未与所述第一转动件(10A)耦接时，控制所述第一转动件(10A)按预置的第三方式转动，并在所述第一转动件(10A)转动至与对应的第一输入盘(51)耦接时，中断所述第一转动件(10A)的预置转动，并控制所述第一转动件(10A)转动至所述靶点部(T)被所述第二检测部件(60)检测到；

    在所述第二转动件(10B)与另一个第二输入盘(52)耦接，且对应的第一输入盘(51)安装到对应的第二输入盘(52)后未与所述第二转动件 (10B)耦接时，控制所述第二转动件(10B)按预置的第四方式转动，并在所述第二转动件(10B)转动至与对应的第一输入盘(51)耦接时，中断所述第二转动件(10B)的预置转动，并控制所述第二转动件(10B)转动至所述靶点部(T)位于预设角度区间(α)内。
23. 根据权利要求21所述的接合方法，其特征在于，所述动力装置还包括第二检测部件(60)，所述转动件(10)上设有靶点部(T)；

    所述转动件(10)包括第一转动件(10A)和第二转动件(10B)，每个所述转动件(10)分别对应一个第二输入盘(52)和第一输入盘(51)；

    所述接合方法包括：

    在所述第一转动件(10A)与一个第二输入盘(52)耦接，且对应的第一输入盘(51)安装到对应的第二输入盘(52)后未与所述第一转动件(10A)耦接时，控制所述第一转动件(10A)按预置的第三方式转动，并在所述第一转动件(10A)转动至与对应的第一输入盘(51)耦接时，中断所述第一转动件(10A)的预置转动，并停止转动所述第一转动件(10A)；

    在所述第二转动件(10B)与另一个第二输入盘(52)耦接，且对应的第一输入盘(51)安装到对应的第二输入盘(52)后未与所述第二转动件(10B)耦接时，控制所述第二转动件(10B)按预置的第四方式转动，并在所述第二转动件(10B)转动至与对应的第一输入盘(51)耦接时，中断所述第二转动件(10B)的预置转动，并控制所述第二转动件(10B)转动至所述靶点部(T)位于预设角度区间(α)内。
24. 一种手术机器人的控制方法，其特征在于，手术机器人包括操作部和从操作设备，所述从操作设备包括：

    多个转动件(10)，每个转动件(10)包括轴向的耦接端部(10S)；

    多个轴向偏置件(20)，每个轴向偏置件(20)被配置为为所述转动件(10)提供朝向手术器械(200)的弹性偏置，并在为手术器械(200)提供转矩的驱动输入接口(50)与所述耦接端部(10S)耦接时形变量变大；

    多个第一检测部件(30)，每个所述第一检测部件(30)被配置为检测一个所述转动件(10)在其轴向上的位置；

    所述控制方法包括：

    根据所述第一检测部件(30)的检测结果，判断驱动输入接口(50)是否与所述转动件(10)耦接；

    当手术器械(200)的所有驱动输入接口(50)均与动力装置对应的转动件(10)耦接后，将操作部的姿态与从操作设备的姿态对齐。
25. 根据权利要求24所述的控制方法，其特征在于，所述转动件(10)包括第一转动件(10A)和第二转动件(10B)，每个所述转动件(10)分别对应一个第二输入盘(52)和第一输入盘(51)；

    当手术器械(200)的所有驱动输入接口(50)均与动力装置对应的转动件(10)耦接后，将操作部的姿态与从操作设备的姿态对齐前，所述控制方法还包括：

    检测所述第二转动件(10B)的靶点部(T)是否转动至预设角度区间(α)内；

    当所述第二转动件(10B)的靶点部(T)转动至预设角度区间(α)内时，将操作部的姿态与从操作设备的姿态对齐，否则，不执行姿态对齐步骤。