用于機器人外科手術(shù)的系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉參考
[0002] 本申請要求2012年8月3日提交的美國臨時專利申請No. 61/679, 258和2013年 3月15日提交的美國臨時專利申請No. 61/792, 251的優(yōu)先權(quán)，這兩件申請的權(quán)益和公開內(nèi) 容全文以引用方式并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明整體涉及外科操縱器。更具體地，本發(fā)明涉及能夠以手動或半自動模式操 作的外科操縱器。
【背景技術(shù)】
[0004] 近來，執(zhí)業(yè)醫(yī)師已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用機器人裝置來輔助進行外科手術(shù)是有用的。機器人 裝置通常包括活動臂，該活動臂包括一個或多個聯(lián)結(jié)機構(gòu)。該臂具有自由的遠側(cè)端部，該遠 側(cè)端部能夠以非常高的精確度放置。設(shè)計成應(yīng)用于外科手術(shù)部位的外科器械附接到該臂的 自由端部。執(zhí)業(yè)醫(yī)師能夠精確地定位該臂，以便通過外推法將外科器械精確地定位在患者 身上該器械將要進行醫(yī)療或外科手術(shù)的部位處。使用機器人系統(tǒng)以保持器械的一個優(yōu)點在 于，與外科醫(yī)生的手和臂不同，系統(tǒng)的臂不會經(jīng)受肌肉張緊或諸如抽搐的神經(jīng)性動作。從 而，與器械是手持式的并且因此用手定位的情況相比，使用醫(yī)療機器人系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地保 持器械，或者以較高的精確度沿著預定的路徑移動器械。
[0005] 另外的某些機器人外科系統(tǒng)被設(shè)計成與外科導航系統(tǒng)一起使用。外科導航系統(tǒng)是 這樣一種系統(tǒng)，其能夠生成數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)提供外科器械相對于器械所施加的患者的位置 的較為精確的指示。當向外科機器人系統(tǒng)提供表明器械相對于患者的位置的數(shù)據(jù)時，機器 人系統(tǒng)能夠定位該器械，以確保其施加到患者的該器械預期將要施加到的組織上。這基本 上消除了器械將施加到該器械不應(yīng)當施加到的組織上的可能性。
[0006] 某些醫(yī)療機器人系統(tǒng)被設(shè)計成以被稱為"半自動"模式的模式進行工作。在這種 操作模式中，機器人系統(tǒng)致動臂，以使得器械沿著預先編程的路徑相對于患者的組織進行 運動。這在例如器械是某些類型的切割裝置并且具體手術(shù)的目的是去除患者組織的預定部 分的情況下是有用的。借助于參考，如果機器人系統(tǒng)以"自動"操作模式進行操作，那么一 旦被致動，機器人就在基本上沒有來自外科醫(yī)生的輸入的情況下進行手術(shù)。在"半自動"操 作模式中，執(zhí)業(yè)醫(yī)師能夠發(fā)出命令，以控制機器人的操作。例如，一些半自動機器人被構(gòu)造 成使得，為了機器人能夠移動該器械，執(zhí)業(yè)醫(yī)師必須通過連續(xù)地壓下與機器人相關(guān)的控制 按鈕或開關(guān)來啟動命令。在執(zhí)業(yè)醫(yī)師拒絕啟動命令的情況下，機器人至少暫時停止器械的 前進。
[0007] 某些機器人系統(tǒng)不是傳統(tǒng)的機器人，原因在于一旦被啟動，它們不會使得附接的 器械沿著預先編程的行進路徑自動地運動。這些系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)，執(zhí)業(yè)醫(yī)師通過該控制 系統(tǒng)輸入表明附接的器械將要定位在何處的命令。根據(jù)這些執(zhí)業(yè)醫(yī)師輸入的命令，這種類 型的系統(tǒng)致動系統(tǒng)的臂/多個臂，以引起器械的基本上同時的、實時的運動。這些機器人系 統(tǒng)被認為是以手動模式進行操作的。
[0008] 迄今為止，難以提供一種這樣的機器人系統(tǒng)，其能夠在單次手術(shù)期間在半自動操 作模式和手動操作模式之間切換。例如，據(jù)信外科醫(yī)生可能多次期望初始手動地操作器械， 以去除大質(zhì)量的組織。手術(shù)的這個部分有時候稱為減瘤。然后，為了去除組織以限定剩余 組織的表面，外科醫(yī)生可能期望機器人系統(tǒng)半自動地進行器械的精細定位。手術(shù)的這個部 分有時候被稱為精切割。
[0009] 此外，有時候可能期望從器械的半自動定位切換回到手動定位。例如，在整形外科 關(guān)節(jié)置換術(shù)中，執(zhí)業(yè)醫(yī)師可能期望器械（切割工具）眼編程的路徑運動，以便精確地成形該 器械所要應(yīng)用的骨骼。這種精確骨骼成形方便了植入物精確配合到通過切割工具暴露的骨 骼的表面。然而，可能存在這樣的狀況，其中在手術(shù)開始之后，明顯該器械可能與外科部位 處的目標碰撞，這樣的接觸是不期望的。該目標可能是已經(jīng)運動到外科部位中的組織或者 定位在該部位處的第二器械。在這種狀況中，執(zhí)業(yè)醫(yī)師應(yīng)當能夠即刻中斷工具的編程的運 動，手動地控制該工具以重新定位該器械，然后使工具返回到編程的運動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明提供一種外科操縱器，其用于操縱外科器械和從外科器械延伸的能量施加 器。外科操縱器還包括至少一個控制器，控制器被構(gòu)造成用以使能量施加器前進。
[0011] 在一個實施例中，至少一個控制器被構(gòu)造成用以確定受控姿態(tài)，能量施加器前進 到該受控姿態(tài)，其中基于多個力和轉(zhuǎn)矩信號的和來確定該受控姿態(tài)。
[0012] 在另一個實施例中，至少一個控制器被構(gòu)造成用以將外科器械和能量施加器模擬 為虛擬剛性本體。
[0013] 在另一個實施例中，至少一個控制器被構(gòu)造成用以以手動模式或半自動模式操作 外科操縱器。
[0014] 在另一個實施例中，至少一個控制器包括進給速率計算器，該進給速率計算器被 構(gòu)造成用以計算器械進給速率。
[0015] 在另一個實施例中，至少一個控制器包括材料登記模塊，該材料登記模塊被構(gòu)造 成用以收集與能量施加器已經(jīng)施加到材料體積所處的位置相關(guān)的數(shù)據(jù)。
[0016] 在這里還可以想到本發(fā)明的其它實施例。
【附圖說明】
[0017] 本發(fā)明具體在權(quán)利要求中指明。從以下結(jié)合附圖的詳細描述中，可以理解本發(fā)明 的上述和其它特征和優(yōu)點，其中：
[0018] 圖1為本發(fā)明的操縱器如何用來使外科器械在患者身上定位和前進的概略視圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明的操縱器的透視圖，外科器械和導航跟蹤器附接到該操縱器；
[0020] 圖2A和2B分別為下垂物的俯視圖和側(cè)視圖，該下垂物用來調(diào)節(jié)操縱器的操作；
[0021] 圖3為操縱器的前視圖；
[0022] 圖4為操縱器的臂的透視圖；
[0023] 圖5為操縱器的臂的可供選擇的透視圖；
[0024] 圖6為操縱器的臂的側(cè)視圖，其中在近景中看到下部臂；
[0025] 圖7為操縱器的臂的俯視圖；
[0026] 圖8為端部執(zhí)行器和外科器械的側(cè)視圖，這里動力鉆頭附接到端部執(zhí)行器；
[0027] 圖9為端部執(zhí)行器和附接的外科器械的前視圖；
[0028] 圖10為端部執(zhí)行器和附接的外科器械的透視圖；
[0029] 圖11為多個處理器的方框圖，這些處理器共同配合以控制操縱器和附接的外科 器械的致動；
[0030] 圖12為與患者以及調(diào)節(jié)操縱器的致動的各元件相關(guān)的不同坐標系的示意圖；
[0031] 圖13A至13E形成軟件模塊的方框圖，這些軟件模塊運行以調(diào)節(jié)操縱器的致動；
[0032] 圖14為形成接頭致動器之一的部件的方框圖；
[0033] 圖15A為骨骼的側(cè)視圖，示出了如何形成工具路徑以限定外科器械施加到的骨骼 區(qū)段；
[0034] 圖15B為骨骼的俯視圖，示出了工具繪圖的布置；
[0035] 圖15C示出了單個工具路徑如何能夠包括一組不同長度和取向的路徑節(jié)段；
[0036] 圖16A-16D示出了處于工具路徑力計算器內(nèi)的子模塊；
[0037] 圖17示意性地示出了工具路徑節(jié)段如何被滾動平均過濾器平均；
[0038] 圖18A至18D是一組示意圖，示出了如何生成取向調(diào)節(jié)器所用的點和邊界；
[0039] 圖19為曲線圖，示出了器械相對于目標取向的偏移與取向調(diào)節(jié)器確定的應(yīng)當施 加到虛擬剛性本體以補償該偏移的力之間的關(guān)系；
[0040] 圖20A、20B和20C示意性地示出了通過切割引導器執(zhí)行的能量施加器的重新定 位；
[0041] 圖21A、21B和21C形成由切割引導器執(zhí)行的處理步驟的流程圖；
[0042] 圖22示出了限定了最靠近能量施加器的貼片的邊界如何可能不是施加器最有可 能相交的貼片，
[0043] 圖23A和23B為示意圖，示出了由于切割引導器防止能量施加器運動超過限定的 邊界而導致器械和能量施加器承受的速度變化；
[0044] 圖23C為示意圖，示出了由于切割引導器防止能量施加器運動超過限定的邊界而 導致器械和能量施加器承受的位置變化；
[0045] 圖24為可能產(chǎn)生接頭限制約束力的過程的流程圖；
[0046] 圖25為可能產(chǎn)生干涉角度約束力的過程的流程圖；
[0047] 圖26為可能產(chǎn)生工作空間約束力的過程的流程圖；
[0048] 圖27為器械管理器的輸入和輸出的方框圖；
[0049] 圖28A-28G共同形成當器械進行半自動前進時由操縱器執(zhí)行的過程步驟的流程 圖；
[0050] 圖29A和29B分別為俯視圖和側(cè)視圖，示意性地示出了當處于半自動模式時器械 的初始取向；
[0051] 圖30A和30B分別為俯視圖和側(cè)視圖，示意性地示出了基于總?cè)∠蛄φ{(diào)節(jié)器輸出 的力和轉(zhuǎn)矩命令，操縱器如何將器械和能量施加器取向成使得公共軸線延伸穿過中心點；
[0052] 圖31示意性地示出了當能量施加器沿著工具路徑前進時，基于總?cè)∠蛄φ{(diào)節(jié)器 輸出的力和轉(zhuǎn)矩命令，公共軸線的取向如何相對保持靠近中心點；
[0053] 圖32A、32B和32C分別為俯視圖、側(cè)視圖和橫截面圖，示出了即使在工具路徑上方 存在障礙828的情況下，操縱器如何能夠調(diào)節(jié)器械的取向以將能量施加器保持在工具路徑 上，同時保持公共軸線處于基準表面孔口中；
[0054] 圖33A和33B分別為俯視圖和側(cè)視圖，示出了操縱器如何調(diào)節(jié)器械的取向以將能 量施加器保持在工具路徑上，同時保持公共軸線處于基準表面孔口中；
[0055] 圖33C示意性地示出了當能量施加器沿著工具路徑前進時，基于總?cè)∠蛄φ{(diào)節(jié)器 輸出的力和轉(zhuǎn)矩命令，公共軸線的取向如何移動以保持軸線處于基準表面孔口中。
[0056] 圖34A、34B和34C是第二組橫截面圖，示出了位置和取向基準表面和該表面中限 定的孔口在操縱器操作期間如何復位。
[0057] 圖35A、35B和35C是第二組橫截面圖，示出了基準表面和該表面中限定的孔口的 位置和取向在操縱器操作期間如何復位；以及
[0058] 圖36A、36B和36C示出了限定能量施加器將要施加到的邊界在外科手術(shù)期間如何 變化的圖序列。
【具體實施方式】
[0059] I.概述
[0060] 本發(fā)明整體涉及新型的且可用的外科操縱器，其將外科器械或工具定位在患者體 內(nèi)或身上。外科操縱器將外科器械定位成使得器械的將施加到組織的端部僅僅施加到該器 械應(yīng)當施加到的組織。
[0061] 操縱器可以以手動模式或半自動模式操作。當操縱器以手動模式操作時，操縱器 監(jiān)測執(zhí)業(yè)醫(yī)師施加在器械上以定位該器械的力和轉(zhuǎn)矩。通過傳感器來測量這些力和轉(zhuǎn)矩， 傳感器為操縱器的一部分。響應(yīng)于執(zhí)業(yè)醫(yī)師施加的力和轉(zhuǎn)矩，操縱器基本上使器械實時地 運動。因此，通過操縱器進行的器械運動可以被認為是仿真了執(zhí)業(yè)醫(yī)師對器械進行的期望 定位的器械運動。
[0062] 當操縱器以手動模式操作時，操縱器確定器械相對于邊界的相對位置。該邊界限 定了組織的限制，器械不應(yīng)當放置成超過該限制。在執(zhí)業(yè)醫(yī)師有可能希望將器械定位成超 過該邊界的情形下，該操縱器不允許器械進行這種運動。例如，如果操縱器確定執(zhí)業(yè)醫(yī)師重 新定位器械導致器械接近該器械不應(yīng)當越過的邊界，那么操縱器阻止該器械運動超過該邊 界。
[0063] 執(zhí)業(yè)醫(yī)師可能繼續(xù)嘗試將器械重新定位到末端不應(yīng)當超過的位置。操縱器不會將 末端運動成使得該末端重新定位為超過邊界。然而，操縱器根據(jù)從執(zhí)業(yè)醫(yī)師檢測到的力將 該器械重新取向。在不允許末端重新定位的情況下器械的這種重新取向向執(zhí)業(yè)醫(yī)師表明， 器械的末端已經(jīng)到達不應(yīng)當越過的邊界。操縱器仍然不會響應(yīng)以使末端沿著邊界運動。 [0064] 當操縱器以半自動模式操作時，操縱器計算使器械沿著預定行進路徑運動所需的 力和轉(zhuǎn)矩?；谶@些力和轉(zhuǎn)矩，操縱器使器械沿著預定行進路徑運動。
[0065] 進一步的特征在于，當操縱器在半自動操作期間使器械運動時，執(zhí)業(yè)醫(yī)師能夠進 行器械位置的某些手動調(diào)節(jié)。一種這樣的調(diào)節(jié)在于，當器械沿著編程的行進路徑運動時，執(zhí) 業(yè)醫(yī)師能夠調(diào)節(jié)器械的取向。
[0066] 在某些形式中，當操縱器使器械前進時，它這樣做是基于必須施加到虛擬剛性本 體的力和轉(zhuǎn)矩的確定。該虛擬剛性本體是器械和能量施加器的模型?；谶@些力和轉(zhuǎn)矩，操 縱器使器械前進。當操縱器以手動模式操作時，這些力和轉(zhuǎn)矩的分量是這樣的力和轉(zhuǎn)矩，即 由于它們施加到虛擬剛性本體，而導致操縱器將器械定位成使得該器械不會越過邊界。當 操縱器以半自動模式操作時，施加到虛擬剛性本體的力和轉(zhuǎn)矩包括額外的分量。響應(yīng)于存 在這些額外的力和轉(zhuǎn)矩分量，操縱器使器械前進，從而能量施加器沿著預定工具路徑運動。
[0067] 在某些形式中，操縱器包括多個互連的聯(lián)結(jié)件。這些聯(lián)結(jié)件可以以串聯(lián)和/或并 聯(lián)的方式連接在一起。在本發(fā)明的一個實施例中，這些聯(lián)結(jié)件形成兩個并聯(lián)的四桿聯(lián)結(jié)機 構(gòu)。器械連接到聯(lián)結(jié)件的遠側(cè)端部?？傮w上，每對相鄰的聯(lián)結(jié)件通過接頭進行連接。通過 與接頭相關(guān)聯(lián)的致動器來設(shè)定聯(lián)結(jié)件的位置。
[0068] 圖1和2示出了示例性的操縱器50,其用來將外科器械160施加到患者600。操 縱器50包括端部執(zhí)行器110,該端部執(zhí)行器為操縱器的與外科器械160附接的部件。操縱 器50定位端部執(zhí)行器110,以對外科器械160進行定位和取向，使得該器械在患者身上執(zhí)行 期望的醫(yī)療/外科手術(shù)。操縱器50與外科導航系統(tǒng)210結(jié)合使用。外科導航系統(tǒng)210監(jiān) 測端部執(zhí)行器110和患者600的位置?；谠摫O(jiān)測，外科導航系統(tǒng)210確定外科器械160 相對于患者身上器械所要施加到的部位的位置。
[0069] 手持式下垂物190 (圖2A)也附接到操縱器50。下垂物190在某些操作模式中用 來調(diào)節(jié)操縱器和器械160的操作。
[0070] 本發(fā)明的操縱器50可以以手動模式操作。當操縱器以手動模式操作時，操縱器響 應(yīng)于執(zhí)業(yè)醫(yī)師施加在器械160上的力和轉(zhuǎn)矩來定位該器械。響應(yīng)于這些力和轉(zhuǎn)矩，操縱器 使器械機械地運動，從而模仿基于執(zhí)業(yè)醫(yī)師所施加的力和轉(zhuǎn)矩而將要發(fā)生的運動。當器械 160運動時，外科操縱器50和外科導航系統(tǒng)210配合以確定器械是否在限定的邊界內(nèi)。通 常但不總是，該邊界處于患者內(nèi)，并且器械不應(yīng)當超過該邊界施加?；谶@些數(shù)據(jù)，操縱器 50選擇性地限制器械160運動的范圍。具體地，操縱器約束自身不進行否則將導致器械施 加到限定邊界之外的運動。從而，如果執(zhí)業(yè)醫(yī)師施加的力和轉(zhuǎn)矩將導致器械前進超過邊界， 那么操縱器不模仿器械的這種預期定位。
[0071] 操縱器50還可以以半自動模式操作。為了以這種模式操作操縱器50，生成行進路 徑，器械160應(yīng)當沿著該行進路徑施加。在開始手術(shù)之前，至少生成該路徑的基本形式?；?于這些力和轉(zhuǎn)矩，以及其它數(shù)據(jù)，操縱器生成描述器械應(yīng)當前進到的受控姿態(tài)的數(shù)據(jù)。（"姿 態(tài)"應(yīng)理解為討論的系統(tǒng)部件的位置和取向）。一旦生成受控姿態(tài)，操縱器就使器械前進到 該姿態(tài)。與處于手動模式時一樣，當器械以半自動模式操作時，操縱器不會使器械160前進 超過邊界。
[0072] ii.硬件
[0073] 如圖2和3所示，操縱器50包括小車52。小車52包括安裝在輪上的框架（框架 未不出）。外殼56設(shè)置在框架上。
[0074] 操縱器50分別包括下部臂和上部臂68和70。臂68和70分別從肩部67和69向 上延伸。肩部67和69位于小車外殼56上方。每個肩部67和69以及相關(guān)的臂68和70分 別地、共同地相對于小車52的水平基準面具有三個自由度。肩部69 (上部臂70安裝到的 肩部）位于肩部67 (下部臂68安裝到的肩部）上方。兩個肩部67和69均可旋轉(zhuǎn)地附接 到小車框架。每個肩部67和69繞著與小車52的水平基準面垂直地延伸的軸線旋轉(zhuǎn)。每 個肩部67和69的旋轉(zhuǎn)相應(yīng)地導致相關(guān)的臂68或70進行相似的位移。從以下可以明顯看 到，肩部不需要總是一致地運動或者具有相同的端部位置。每個肩部67和69相對于小車 52上的基準位置的角度位置被稱為肩部的接頭角度。
[0075] 如圖4和5所示，每個臂68和70包括四桿聯(lián)結(jié)機構(gòu)。在這些圖中，臂處于它們的 標稱起始位置。每個臂68和70包括上部聯(lián)結(jié)件74,該上部聯(lián)結(jié)件可樞轉(zhuǎn)地安裝到肩部67 或69。雖然上部聯(lián)結(jié)件74能夠進行樞轉(zhuǎn)，但是在圖4和5中，它們示出為在肩部上方延伸， 并且與地面大致垂直地延伸。驅(qū)動聯(lián)結(jié)件76也可樞轉(zhuǎn)地安裝到肩部67或69。驅(qū)動聯(lián)結(jié)件 76安裝到肩部67或69,以便繞著與上部聯(lián)結(jié)件74樞轉(zhuǎn)所繞的軸線相同的軸向進行樞轉(zhuǎn)。 每個驅(qū)動聯(lián)結(jié)件從相關(guān)的肩部67或69向后延伸。（這里，"向后"是離開患者的方向。"向 前"是朝向患者的方向）。在本發(fā)明的圖示形式中，與其它聯(lián)結(jié)件不同的是，驅(qū)動聯(lián)結(jié)件76 通常不為直梁的形式。相反，每個驅(qū)動聯(lián)結(jié)件76形成有彎曲部（彎曲部未示出）。驅(qū)動聯(lián) 結(jié)件76的彎曲形狀便于聯(lián)結(jié)件與肩部67和69隔開。
[0076] 四桿聯(lián)結(jié)件78可樞轉(zhuǎn)地安裝到每個驅(qū)動聯(lián)結(jié)件76的后自由端部。四桿聯(lián)結(jié)件78 從相關(guān)的驅(qū)動聯(lián)結(jié)件76向上延伸，并且與上部聯(lián)結(jié)件74大致平行。從動聯(lián)結(jié)件80是每個 臂68和70的剩余的剛性聯(lián)結(jié)件。每個從動聯(lián)結(jié)件80具有沒有用附圖標記表示的上部區(qū) 段，該上部區(qū)段可樞轉(zhuǎn)地附接到相關(guān)的近側(cè)四桿聯(lián)結(jié)件78的自由端部。每個從動聯(lián)結(jié)件80 也可樞轉(zhuǎn)地附接到相關(guān)的上部聯(lián)結(jié)件74的自由端部。每個從動聯(lián)結(jié)件80具有沒有用附圖 標記表示的前部區(qū)段，該前部區(qū)段向外延伸超過上部聯(lián)結(jié)件74。由于肩部67和69在地面 以上具有不同的高度，而使得與上部臂70成一體的驅(qū)動聯(lián)結(jié)件80位于與下部臂68成一體 的驅(qū)動聯(lián)結(jié)件的上方。
[0077] 與每個肩部67和69 -樣，每個聯(lián)結(jié)件74、76、78和80進行旋轉(zhuǎn)。兩個聯(lián)結(jié)件之 間的連接被稱為接頭。兩個聯(lián)結(jié)件之間的角度是連接該聯(lián)結(jié)件的接頭的接頭角度。
[0078] 剛性聯(lián)接器88 (也為操縱器50的一部分）在從動聯(lián)結(jié)件80的遠側(cè)端部之間延伸。 如圖6和7所示，腕部82將聯(lián)接器88連接到下部臂從動聯(lián)結(jié)件80。腕部82連接到下部臂 從動聯(lián)結(jié)件80。腕部82是三自由度的腕部。腕部84將聯(lián)接器88連接到上部臂從動聯(lián)結(jié) 件80的遠側(cè)端部。腕部84是兩自由度的腕部。這種類型的操縱器的某些特征的描述，以 及可供選擇的能夠用來定位端部執(zhí)行器110的聯(lián)結(jié)件設(shè)置的描述，可見于2011年5月31 日公布的名稱為MANIPULATOR(操縱器）的美國專利No. 7, 950, 306,該專利明確地以引用方 式并入本文中。
[0079] 三種致動器92、94和96與每個臂68和70相關(guān)聯(lián)，圖13D中示意性地示出了每種 致動器中的一個。每個致動器92安裝到小車框架，相鄰于與相關(guān)的臂68或70成一體的肩 部72。
[0080] 致動器94和96安裝在與相關(guān)的臂68或70成一體的肩部67或69中。致動器94 連接到上部聯(lián)結(jié)件74,以便使上部聯(lián)結(jié)件選擇性地樞轉(zhuǎn)。致動器96連接到驅(qū)動聯(lián)結(jié)件76， 以便使驅(qū)動聯(lián)結(jié)件76樞轉(zhuǎn)。驅(qū)動聯(lián)結(jié)件76的樞轉(zhuǎn)使得附接的四桿聯(lián)結(jié)件78進行位移。 四桿聯(lián)結(jié)件78的運動使得附接的從動聯(lián)結(jié)件80進行樞轉(zhuǎn)。具體地，從動聯(lián)結(jié)件80繞著從 動聯(lián)結(jié)件80附接到相關(guān)的上部聯(lián)結(jié)件74所繞的軸線進行樞轉(zhuǎn)。這些特定的齒輪組件是大 致"零反沖"齒輪組件。在互鎖的齒輪之間基本上不存在松動。齒輪的這種特征有助于肩 部72以及聯(lián)結(jié)件74、76、78和80的精確定位。
[0081] 臂68和70以及聯(lián)接器88共同形成過致動機構(gòu)。這意味著一個聯(lián)結(jié)件的致動必 須通過其它致動的聯(lián)結(jié)件中的一個或多個的對應(yīng)運動來實現(xiàn)。
[0082] 多個部件與每個致動器92、94和96相關(guān)聯(lián)。圖14隨意地示出了與致動器94相 關(guān)聯(lián)的部件。具體地，致動器包括永磁體同步馬達101，該永磁體同步馬達附接到處于肩部 67或69內(nèi)的結(jié)構(gòu)框架87。馬達101不是直接附接到框架87。相反，轉(zhuǎn)矩傳感器89位于框 架87和馬達101之間。
[0083] 與馬達101相關(guān)聯(lián)的是以下描述的旋轉(zhuǎn)編碼器114。當不向馬達供電時，制動器 103鎖定馬達軸的旋轉(zhuǎn)。通過操縱器控制器124來控制制動器103的鎖定/解鎖狀態(tài)。當 操縱器50