本公开涉及一种用于外科机器人系统中的隔离器模块，并且特别地，涉及一种能够在机器人臂与外科机器人系统的控制器之间传递电力和数据同时在机器人臂与控制器之间提供电隔离的隔离器模块。
背景技术：
1、典型外科机器人系统包括连接到位于外科医生控制台内的控制器的一个或多个外科机器人。每个外科机器人包括基座单元、机器人臂和外科器械。控制器在一个或多个机器人臂与外科医生之间提供接口，从而准许外科医生控制机器人臂。控制器被配置成将数据信号和电力信号传递到机器人臂。数据信号可以包括由外科医生传输的控制命令以及从控制器本身传输的针对诊断数据的请求。控制器还被配置成从机器人臂接收数据信号。从机器人臂接收到的数据信号可以包括传感器数据、位置数据和诊断数据的组合。
2、位于外科医生控制台处的控制器可以与外科机器人系统的一个或多个机器人臂电隔离。此电隔离减小了危险电能从外科医生控制台或其他电子部件传输到机器人臂并且最终传输到患者的风险。在相反方向上，电隔离防止机器人臂的危险电能经由外科医生控制台传输到外科医生。
技术实现思路
1、根据第一方面，提供了一种用于外科机器人系统中的隔离器模块，该外科机器人系统包括机器人臂和控制器，该隔离器模块被配置成在外科机器人系统的机器人臂与控制器之间提供接口，该隔离器模块包括：第一介接部分，该第一介接部分被配置成：(i)从连接到控制器的第一电缆传递电力，以及(ii)将数据传递到第一电缆以及从第一电缆传递数据；第二介接部分，该第二介接部分被配置成：(i)将电力传递到与机器人臂连接的第二电缆，以及(ii)将数据传递到第二电缆以及从第二电缆传递数据；数据链路，该数据链路将第一介接部分连接到第二介接部分，该数据链路被配置成在第一介接部分与第二介接部分之间在两个方向上传递数据，同时在第一介接部分与第二介接部分之间提供电隔离；以及隔离电力转换器，该隔离电力转换器被配置成将电力从第一介接部分传递到第二介接部分，同时在第一介接部分与第二介接部分之间提供电隔离。
2、第一介接部分可以包括第一控制单元，该第一控制单元被配置成：将从第一电缆接收到的电力传递到隔离电力转换器；以及在第一电缆与数据链路之间传递数据。
3、第二介接部分可以包括第二控制单元，该第二控制单元被配置成：将从隔离电力转换器接收到的电力传递到第二电缆；以及在数据链路与第二电缆之间传递数据。
4、可以根据coaxpress(cxp)数据协议通过第一电缆和第二电缆来传输数据。
5、第一介接部分和第二介接部分中的每一者可以包括coaxpress(cxp)收发器模块。
6、数据链路可以是第三电缆。
7、第三电缆可以是光纤电缆，该光纤电缆被配置成使用光在第一介接部分与第二介接部分之间传递数据。
8、该光可以是红外光。
9、从机器人臂传递到控制器的数据可以包括传感器数据流。
10、第一介接部分还可以包括信号调节模块，该信号调节模块被配置成从数据链路接收数据流，从该数据流中提取嵌入式时钟，以及使用干净时钟将数据流的新版本重传到第一电缆。
11、第一信号调节模块可以被进一步配置成监测所接收到的数据流的质量，以及传输指示所接收到的数据流的质量的数据。
12、第二介接部分还可以包括第二信号调节模块，该第二信号调节模块被配置成从第二电缆接收数据流，从该数据流中提取嵌入式时钟，以及使用干净时钟将数据流的新版本重传到数据链路。
13、第二信号调节模块可以被进一步配置成监测所接收到的数据流的质量，以及传输指示所接收到的数据流的质量的数据。
14、隔离电力转换器可以是dc-dc电力转换器。
15、第一介接部分和第二介接部分中的每一者可以包括小型可插拔(sfp)接口模块。
16、该模块可以形成隔离以太网交换台的一部分。
17、隔离器模块还可以包括微控制器，该微控制器连接到第一信号调节模块，并且被配置成接收由第一信号调节模块执行的分析的结果以及使用这些分析结果来提供指示从机器人臂传递到控制器的数据的质量的诊断信息。
18、微控制器可以进一步连接到第二信号调节模块，并且被配置成接收由第二信号调节模块执行的分析的结果以及使用这些分析结果来提供诊断信息。
19、由微控制器提供的诊断信息可以包括以下指示中的一者或多者：第一介接部分和第二介接部分中的每一者的过电流和欠电流；隔离器模块上是否存在第一收发器模块和第二收发器模块，第一收发器模块和第二收发器模块中的每一者被配置成将数据信号传输到数据链路以及从数据链路接收数据信号；第一收发器模块和第二收发器模块的状态；第一信号调节模块是否已被解锁以供隔离器模块使用；第二信号调节模块是否已被解锁以供隔离器模块使用；外科机器人系统中是否存在故障；第一电缆和第二电缆的通信质量和信号完整性；从分别位于第一介接部分和第二介接部分上的第一温度传感器和第二温度传感器记录的温度；以及向外科器械提供的电流和电压，所述电流和电压的提供从而提供与所述外科器械的电连接的质量的指示。
20、隔离器模块还可以包括连接到微控制器的一个或多个指示器，该一个或多个指示器被配置成指示外科机器人系统中是否存在故障。
21、一个或多个指示器可以是故障诊断发光二极管(led)。
22、机器人臂可以包括具有相机的外科器械。
23、经由数据链路从第一介接部分传递到第二介接部分的数据可以包括控制信号和/或对来自外科器械的数据的询问。
24、经由数据链路从第二介接部分传递到第一介接部分的数据可以包括诊断数据、位置数据和传感器数据中的一者或多者。
25、传感器数据可以是图像数据。
26、由微控制器提供的诊断信息可以包括以下指示中的一者或多者：是否已从机器人臂拔下相机的指示；以及由相机消耗的电流的指示。
27、该模块可以在外科机器人系统中位于包括机器人臂的单元内。
28、该模块可以在外科机器人系统中位于包括控制器的外科医生控制台内。
29、根据第二方面，提供了一种外科机器人系统，该外科机器人系统包括：控制器；机器人臂，该机器人臂由控制器控制；隔离器模块，该隔离器模块被配置成在控制器与机器人臂之间提供接口；第一电缆，该第一电缆将控制器连接到隔离器模块的第一介接部分，该第一电缆被配置成：(i)在控制器与第一介接部分之间传递电力，以及(ii)在控制器与第一介接部分之间传递数据；第二电缆，该第二电缆将机器人臂连接到隔离器模块的第二介接部分，该第二电缆被配置成：(i)在机器人臂与第二介接部分之间传递电力，以及(ii)在机器人臂与第二介接部分之间传递数据；其中隔离器模块被配置成在第一介接部分与第二介接部分之间传递数据和电力，同时在第一介接部分与第二介接部分之间提供电隔离。
30、根据第三方面，提供了一种外科机器人系统，该外科机器人系统包括：控制器；机器人臂，该机器人臂由控制器控制；如上文所描述的隔离器模块；第一电缆，该第一电缆将控制器连接到隔离器模块的第一介接部分，该第一电缆被配置成：(i)在控制器与第一介接部分之间传递电力，以及(ii)在控制器与第一介接部分之间传递数据；第二电缆，该第二电缆将机器人臂连接到隔离器模块的第二介接部分，该第二电缆被配置成：(i)在机器人臂与第二介接部分之间传递电力，以及(ii)在机器人臂与第二介接部分之间传递数据。
1.一种用于外科机器人系统中的隔离器模块，所述外科机器人系统包括机器人臂和控制器，所述隔离器模块被配置成在所述外科机器人系统的所述机器人臂与所述控制器之间提供接口，所述隔离器模块包括：
2.如权利要求1所述的隔离器模块，其中所述第一介接部分包括第一控制单元，所述第一控制单元被配置成：
3.如权利要求1或权利要求2所述的隔离器模块，其中所述第二介接部分包括第二控制单元，所述第二控制单元被配置成：
4.如任一前述权利要求所述的隔离器模块，其中根据coaxpress(cxp)数据协议通过所述第一电缆和所述第二电缆来传输数据。
5.如权利要求4所述的隔离器模块，其中所述第一介接部分和所述第二介接部分中的每一者包括coaxpress(cxp)收发器模块。
6.如任一前述权利要求所述的隔离器模块，其中数据链路是第三电缆。
7.如权利要求6所述的隔离器模块，其中所述第三电缆是光纤电缆，所述光纤电缆被配置成使用光在所述第一介接部分与所述第二介接部分之间传递数据。
8.如权利要求7所述的隔离器模块，其中所述光是红外光。
9.如任一前述权利要求所述的隔离器模块，其中从所述机器人臂传递到所述控制器的数据包括传感器数据流。
10.如权利要求9所述的隔离器模块，其中所述第一介接部分还包括信号调节模块，所述信号调节模块被配置成从所述数据链路接收数据流，从所述数据流中提取嵌入式时钟，以及使用干净时钟将所述数据流的新版本重传到所述第一电缆。
11.如权利要求10所述的隔离器模块，其中所述第一信号调节模块被进一步配置成监测所接收到的数据流的质量，以及传输指示所接收到的数据流的所述质量的数据。
12.如权利要求9所述的隔离器模块，其中所述第二介接部分还包括第二信号调节模块，所述第二信号调节模块被配置成从所述第二电缆接收数据流，从所述数据流中提取嵌入式时钟，以及使用干净时钟将所述数据流的新版本重传到所述数据链路。
13.如权利要求12所述的隔离器模块，其中所述第二信号调节模块被进一步配置成监测所接收到的数据流的所述质量，以及传输指示所接收到的数据流的所述质量的数据。
14.如任一前述权利要求所述的隔离器模块，其中所述隔离电力转换器是dc-dc电力转换器。
15.如任一前述权利要求所述的隔离器模块，其中所述第一介接部分和所述第二介接部分中的每一者包括小型可插拔(sfp)接口模块。
16.如任一前述权利要求所述的隔离器模块，其中所述模块形成隔离以太网交换台的一部分。
17.如权利要求11所述的隔离器模块，还包括微控制器，所述微控制器连接到所述第一信号调节模块，并且被配置成接收由所述第一信号调节模块执行的分析的结果以及使用这些分析结果来提供指示从所述机器人臂传递到所述控制器的数据的质量的诊断信息。
18.如权利要求17在从属于权利要求13时所述的隔离器模块，其中所述微控制器进一步连接到所述第二信号调节模块，并且被配置成接收由所述第二信号调节模块执行的分析的所述结果以及使用这些分析结果来提供所述诊断信息。
19.如权利要求17或权利要求18所述的隔离器模块，其中由所述微控制器提供的所述诊断信息包括以下指示中的一个或多个指示：
20.如权利要求17至19中任一项所述的隔离器模块，还包括连接到所述微控制器的一个或多个指示器，所述一个或多个指示器被配置成指示所述外科机器人系统中是否存在故障。
21.如权利要求20所述的隔离器模块，其中所述一个或多个指示器是故障诊断发光二极管(led)。
22.如任一前述权利要求所述的隔离器模块，其中所述机器人臂包括具有相机的外科器械。
23.如权利要求22所述的隔离器模块，其中经由所述数据链路从所述第一介接部分传递到所述第二介接部分的数据包括控制信号和/或对来自所述外科器械的数据的询问。
24.如任一前述权利要求所述的隔离器模块，其中经由所述数据链路从所述第二介接部分传递到所述第一介接部分的数据包括诊断数据、位置数据和传感器数据中的一者或多者。
25.如权利要求24在从属于权利要求22或权利要求23时所述的隔离器模块，其中所述传感器数据是图像数据。
26.如权利要求25在从属于权利要求17或权利要求18时所述的隔离器模块，其中由所述微控制器提供的诊断信息包括以下指示中的一个或多个指示：
27.如任一前述权利要求所述的隔离器模块，其中所述模块在所述外科机器人系统中位于包括所述机器人臂的单元内。
28.如权利要求1至26中任一项所述的隔离器模块，其中所述模块在所述外科机器人系统中位于包括所述控制器的外科医生控制台内。
29.一种外科机器人系统，所述外科机器人系统包括：
30.一种外科机器人系统，所述外科机器人系统包括：
