CN105208962B - 手术机器人臂的端部执行器 - Google Patents

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Abstract

一种手术机器人臂的端部执行器包括可拆卸的切割配件。切割配件包括切割尖端和沿轴线延伸的轴。驱动构件被配置为可旋转地驱动切割配件的轴。致动器被耦接到驱动构件,用于可旋转地驱动所述驱动构件。夹持组件由驱动构件支撑,并且可相对于驱动构件选择性地旋转,并且沿所述轴的轴线接纳切割配件的轴,以便将所述轴选择性地锁定到驱动构件上。

Description

手术机器人臂的端部执行器
相关申请的交叉引用
所讨论的专利申请要求2013年3月15日提交的美国临时专利申请61/798,729的优先权和所有权益,该临时申请通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及手术机器人臂的手术端部执行器。具体地,端部执行器包括鼻管和可拆卸地与鼻管接合的切割配件。
发明内容
本发明还包括一种手术机器人臂的端部执行器,所述端部执行器包括切割配件,切割配件包括工作端和沿轴线延伸的轴。驱动构件被配置为可旋转地驱动所述切割配件的所述轴。致动器被耦接到所述驱动构件,用于可旋转地驱动所述驱动构件。夹持组件由所述驱动构件支撑,并且可相对于所述驱动构件选择性地旋转,并且沿所述轴线接纳所述切割配件的所述轴,以便将所述轴选择性地锁定到所述驱动构件上。
本发明包括一种手术机器人臂的端部执行器。所述端部执行器包括切割配件,其包括轴和可旋转地耦接到所述轴上的套管。鼻管沿轴线延伸,用于可释放地接纳所述切割配件。凹槽和指状部位于所述套管和所述鼻管之间,并且所述指状部相对于所述套管可弯曲,并且与所述凹槽接合,以便沿所述轴线可释放地将所述切割配件锁定到所述鼻管上。
本发明包括一种手术机器人臂的端部执行器。所述端部执行器包括鼻管,其沿轴线延伸,用于可释放地接纳切割配件。所述鼻管限定狭槽。指状部被支撑在所述鼻管中,并且包括与所述狭槽对齐并被偏压成延伸通过所述狭槽的突起,以便接合所述切割配件。锁定箍可旋转地被支撑在所述鼻管中,靠近所述指状部,并且所述指状部位于所述鼻管和所述锁定箍之间。所述锁定箍包括选择性地与所述指状部对齐的切口,以便容许所述突起被按压到所述狭槽中。
本发明包括一种手术机器人臂的端部执行器。所述端部执行器包括切割配件。鼻管沿轴线延伸。所述鼻管可释放地与所述切割配件接合并可旋转地支撑所述切割配件。轴向连接器由所述鼻管支撑,并且沿所述轴线可释放地将所述切割配件锁定到所述鼻管。驱动连接器由所述鼻管支撑,并且接纳所述切割配件,以便能够旋转地驱动所述切割配件。致动器耦接到所述驱动连接器,以相对于所述鼻管旋转所述驱动连接器。所述轴向连接器可沿所述轴线在保持所述切割配件的锁定位置和释放所述切割配件的未锁定位置之间移动。
本发明还包括一种手术机器人臂的端部执行器,其用于能够旋转地驱动切割配件。所述端部执行器包括沿轴线延伸的鼻管。轴向连接器由所述鼻管支撑,并且被配置为沿所述轴线相对于所述鼻管锁定所述切割配件。驱动连接器可旋转地由所述鼻管支撑,并且被配置为沿所述轴线接纳所述切割配件并且可旋转地驱动所述切割配件。致动器耦接到所述驱动连接器,以相对于所述鼻管旋转所述驱动连接器。所述轴向连接器可沿所述轴线在保持所述切割配件的锁定位置和释放所述切割配件的未锁定位置之间移动。
本发明还包括一种手术机器人臂的端部执行器,所述端部执行器包括沿轴线延伸的鼻管。切割配件包括可释放地与所述鼻管接合的套管和可旋转地耦接到所述套管的切割工具。致动器耦接到所述切割工具,以便相对于所述套管旋转所述切割工具。轴向连接器保持在所述鼻管上,并且可沿所述轴线在与所述切割配件的套管接合的接合位置和与所述切割配件的套管断开的断开位置之间移动。
本发明还包括一种切割配件,其用于可释放地与手术机器人臂的端部执行器的鼻管接合,所述切割配件包括沿轴线延伸的轴。小型机动钻被固定到所述轴。套管包括可旋转地耦接到所述轴的主体以及沿所述轴线远离所述小型机动钻从所述主体延伸并且被配置为可释放地与所述鼻管接合的至少一个指状部。所述至少一个指状部相对于所述主体可弯曲,以便在与鼻管接合时弯曲。
本发明还包括一种手术机器人臂的端部执行器,所述端部执行器包括旋转驱动构件,其被配置为耦接到致动器并且限定用于接纳流体的内腔。切割配件可释放地与所述旋转驱动构件接合,并且限定与所述旋转驱动构件的所述内腔连通的内腔。驱动连接器相对于所述旋转驱动构件固定,并且与所述切割配件接合,以便驱动所述切割配件。流体传送构件耦接到所述旋转驱动构件,用于将流体传送到所述旋转驱动构件的所述内腔。第一密封件位于所述旋转驱动构件的所述内腔中,并且旋转地固定到所述旋转驱动构件和所述切割配件,用于在所述旋转驱动构件和所述切割配件之间形成密封。第二密封件位于所述驱动连接器和所述流体传送构件之间并密封它们。所述第二密封件可旋转地与所述旋转驱动构件和所述流体传送构件中的至少一个接合,以便在所述旋转驱动构件和所述流体传送构件之间发生相对旋转期间在所述旋转驱动构件和所述流体传送构件形成密封。
本发明还包括一种手术机器人臂的端部执行器,所述端部执行器包括切割配件,其用于切割患者的组织。致动器耦接到所述切割配件,以便驱动所述切割配件。鼻管沿轴线延伸。杠杆由所述鼻管支撑,并且可相对于所述鼻管在下压位置和释放位置之间枢转。传感器由所述鼻管支撑,并且被配置为识别杠杆在所述下压位置和所述释放位置的位置。支架耦接到所述杠杆,并且可响应于所述杠杆在所述下压位置和所述释放位置之间的移动沿所述轴线相对于所述传感器移动,以便向所述传感器指示杠杆在所述下压位置和所述释放位置的位置。
本发明还包括一种手术机器人臂的端部执行器,所述端部执行器包括切割配件,其用于切割患者的组织。致动器耦接到所述切割配件,以便驱动所述切割配件。鼻管沿轴线延伸,并且接纳所述切割配件。手柄围绕所述鼻管的所述轴线可旋转地由所述鼻管支撑。杠杆围绕枢转点耦接到所述手柄,并且可围绕所述枢转点在下压位置和释放位置之间枢转,所述枢转点围绕所述轴线被固定到所述手柄上。传感器由所述鼻管支撑,并且被配置为识别杠杆在所述下压位置和所述释放位置的位置。
本发明还包括一种手术机器人臂的端部执行器,所述端部执行器包括沿轴线延伸鼻管。切割配件可释放地耦接到所述鼻管,用于切割患者的组织。致动器当所述切割配件耦接到所述鼻管时耦接到所述切割配件,以便驱动所述切割配件。可拆卸护罩可释放地耦接到所述切割配件,用于覆盖所述切割配件的一部分。第一电路被安装到所述护罩上,并且第二电路被安装到所述鼻管上。所述第一电路和所述第二电路被配置为互相通信。
本发明还包括一种将切割配件组装到手术机器人臂的端部执行器上的方法,所述方法利用可拆卸地覆盖所述切割配件的一部分的护罩。所述护罩支撑第一电路,并且所述端部执行器包括沿轴线延伸并支撑第二电路的鼻管。所述方法包括提供所述切割工具,并且所述护罩覆盖所述切割工具的一部分。所述方法包括沿所述鼻管的所述轴线将所述切割工具插入所述鼻管中,以使所述切割工具与所述鼻管耦接在一起。所述方法包括使所述第一电路与所述第二电路通信。所述方法包括从所述切割配件拆下所述护罩。
夹持组件容许从驱动构件快速容易地装载和卸载切割配件。例如,夹持组件容许通过沿切割配件的轴线将切割配件插入夹持组件容易地将切割配件组装到鼻管。利用驱动构件支撑夹持组件的布置方式增加了观看手术部位处的切割配件的视线。此配置还减小了最靠近手术部位的端部执行器的端部的尺寸或体积,以增加通向手术部位的通路,例如,用以避免在切割配件进入手术部位期间产生干扰。
凹槽和指状部之间的接合沿鼻管轴线可释放地将切割配件锁定到鼻管。换言之,凹槽和指状部的接合沿轴向将切割配件锁定到鼻管。这种轴向锁定以可释放的方式相对于鼻管放置切割配件。
锁定箍可相对于鼻管移动,以选择性地使锁定箍的狭槽与指状部对齐。指状部的突起被偏压,以延伸通过狭槽,以便接合切割配件。当狭槽与指状部对齐时,指状部可被按压到狭槽中,以便使切割配件与鼻管断开。因此,锁定箍容许快速容易地相对于鼻管附接和拆卸切割配件。
轴向连接器和驱动连接器使得能够相对于鼻管合适地放置切割配件。具体地,轴向连接器和驱动连接器相对于鼻管精确地沿轴向放置切割配件,从而使得控制臂的手术机器人在手术程序期间可精确地移动端部执行器。
轴向连接器和驱动连接器容许从鼻管快速容易地装载和卸载切割配件。例如,轴向连接器和驱动连接器的布置容许将切割配件单手组装到鼻管。此外,轴向连接器和驱动连接器提供可重复的连接。换言之,轴向连接器和驱动连接器减少部件的叠置。
轴向连接器和驱动连接器的布置增加了观看手术位置处的切割配件的视线。此配置还减小了最靠近手术部位的端部执行器的端部的尺寸或体积,以增加通向手术部位的通路,例如,用以避免在切割配件进入手术部位期间产生干扰。
杠杆容许在例如半自主操作中容易可靠地使用端部执行器。换言之,使用者可抓握杠杆,以将杠杆移动到下压位置,这由传感器感测,以最终容许端部执行器操作。如果使用者放开杠杆,将杠杆移动至释放位置,则传感器感测到杠杆的释放位置,并终止端部执行器的操作。在端部执行器操作期间,可旋转手柄可相对于鼻管旋转,这容许使用者在操作期间舒适地保持抓握杠杆。
第一电路在护罩上的位置使第一电路和第二电路在切割配件耦接到鼻管时通信。此通信发生在拆下护罩之前。
附图说明
随着通过参考以下联系附图做出的详细描述更好地理解本发明,将更容易明白本发明的其他优点,在附图中:
图1是包括臂的机器人系统的立体图,该臂具有在患者身上执行手术程序的端部执行器;
图2是臂的立体图;
图3是端部执行器的一部分的立体图,其中,切割配件与端部执行器接合;
图4是不具有切割配件的图3的端部执行器的立体图;
图5是沿图3的线5截取的剖视图;
图6是图5的一部分的放大图;
图7是切割配件的立体图;
图8是沿图7的线8截取的剖视图;
图9是图8的一部分的放大图;
图10是切割配件的工具的立体图;
图11是包括轴和端部件的工具的分解图;
图12是端部件的立体图;
图13是端部件的侧视图;
图14是端部件的端视图;
图15是切割配件的套管的立体图;
图16是套管的剖视图;
图17是端部执行器的鼻管的立体图;
图18是鼻管的分解图;
图19是沿图17中的线19截取的剖视图;
图20是图5的一部分的放大图;
图21是图20的剖视图,其中,轴向连接器的筒处于释放位置;
图22是轴向连接器的分解图;
图23是轴向连接器的局部分解图,其中,筒与鼻管分开;
图24是切割配件的另一实施例和被支撑在鼻管上的轴向连接器的另一实施例的立体图;
图25是图24的切割配件的一部分的剖视图;
图26是图24的轴向连接器和鼻管的一部分的分解图;
图27是图24的轴向连接器的局部分解图;
图28是图24的轴向连接器和鼻管的一部分的剖视图;
图29是图24的轴向连接器和鼻管的一部分的另一剖视图;
图30是被组装到图24的鼻管的一部分上的切割配件的剖视图;
图31是被组装到图24的鼻管上的切割配件的剖视图;
图32是用于切割配件的护罩的立体图;
图33是护罩的分解图;
图34A是护罩的外部构件的剖视图;
图34B是护罩的内部构件的剖视图;
图35是切割配件和覆盖切割配件的一部分的护罩的立体图;
图36是沿图35中的线28截取的护罩和切割配件的剖视图;
图37是沿图35中的线29截取的护罩和切割配件的剖视图;
图38是护罩的剖视图,该护罩与轴向连接器接合,以从鼻管释放切割配件;
图39是端部执行器的驱动系统的立体图;
图40是沿图39的线32截取的剖视图;
图41是驱动系统的一部分的立体图;
图42是包括驱动连接器的驱动系统的一部分的分解图;
图43是沿图41中的线35截取的剖视图;
图44是驱动构件的立体图;
图45是沿图42的线37截取的剖视图;
图46是托座的立体图;
图47是驱动连接器的楔式套筒的立体图;
图48是驱动连接器的夹持组件的一部分的立体图;
图49图48所示的驱动连接器的夹持组件的所述部分的端视图;
图50是夹持组件的笼的立体图;
图51是夹持组件的滚轴的立体图;
图52是位于驱动构件的托座中的驱动连接器的立体图;
图53是图52的端视图;
图54是图53的端视图,其中,当轴最初被插入驱动连接器中时工具的轴与驱动连接器接合;
图55是图53的端视图,其中,工具的轴与驱动连接器接合并且驱动构件向轴传送旋转;
图56是筒状件的立体图;
图57是包括动态密封件的筒状件的分解图;
图58是与驱动构件接合的筒状件的剖视图;
图59是鼻管上的手柄的立体图;
图60是手柄和鼻管的分解图;
图61是手柄和鼻管的剖视图;
图62是手柄的剖视图;
图63是杠杆和手柄的局部分解图;
图64是第一实施例的抓握感测机构的一部分的局部分解图;
图65是抓握感测机构和手柄的局部分解图;
图66是抓握感测机构和手柄的剖视图,其中,杠杆处于释放位置;
图67是抓握感测机构和手柄的剖视图,其中,杠杆处于下压位置;
图68是抓握感测机构的一部分的立体图,其中,激发器托架相对于传感器托架处于间隔开位置;
图69是图60的立体图,其中,激发器托架相对于传感器托架处于邻近位置;
图70是与手柄分开的抓握感测机构的另一实施例的局部分解图;
图71是图62的抓握感测机构的局部分解图;
图72是图62的抓握感测机构的一部分的立体图,其中,激发器托架相对于传感器托架处于间隔开位置;
图73是图70的抓握感测机构的一部分的另一立体图;
图74是抓握感测机构和手柄的剖视图,其中,杠杆处于释放位置;
图75是抓握感测机构和手柄的剖视图,其中,杠杆处于下压位置;
图76是抓握感测机构的一部分的立体图,其中,激发器托架相对于传感器托架处于间隔开位置;
图77是图76的立体图,其中,激发器托架相对于传感器托架处于邻近位置;
图78是包括齿轮箱的端部执行器的一部分的立体图;
图79是沿图78中的线71截取的剖视图;
图80是齿轮箱的分解图;
图81是齿轮箱中的部件的立体图;
图82是齿轮箱的基底的立体图;
图83是齿轮箱的盖的立体图;
图84是具有无线通信元件的护罩的剖视图;
图85是位于鼻管上的图76的护罩的剖视图;
图86是包括有线通信元件的切割配件的剖视图;
图87是包括连接器的套管的立体图;
图88是包括连接器的鼻管的端部的立体图;以及
图89是与图88的鼻管连接的图86的套管的剖视图。
具体实施方式
I.概述
参照图1和2,机器人手术臂10包括端部执行器12。臂10是机器人系统11的一部分。例如,机器人系统11是如图1和2所示的手术机器人系统,并且如下文进一步陈述地操作。
例如,在图3-5中示出了端部执行器12。端部执行器12包括手术仪器14。臂10移动,以将手术仪器14应用于患者16。具体地,臂10移动,以确定手术仪器14位置和方向,从而使得手术仪器14在患者身上执行计划的医疗/手术程序。
机器人系统11与手术导航系统18联合使用。手术导航系统18监控端部执行器12和患者16的位置。基于此监控,手术导航系统18确定手术仪器14相对于患者身上应用手术仪器14的部位的位置。
继续参照图1和2,机器人系统11包括可动推车20。臂10包括将端部执行器12可移动地连接到推车20的连杆组件22。具体地,端部执行器12包括连接到连杆组件22的安装固定件36。
连杆组件22例如包括第一平行四连杆组件24和第二平行四连杆组件26。每个连杆组件24、26的每个接头的位置由致动器28设定。在图1中,致动器26的外壳是确定的。每个致动器24、26与连杆组件24、26中的单独一个组件关联。
被称作臂控制器30的处理器(在图1中被部分地示出为虚线盒子)被安装到推车20。臂控制器30发出致使执行器28合适地设定连杆组件24、26的连杆的控制信号。臂控制器30基于许多输入信号设定连杆组件24、26的连杆的位置。这些信号包括来自手术导航系统18的信号数据。这些信号提供关于仪器14相对于仪器14所应用于的手术部位的位置的信息。
臂控制器30基于应用于手术仪器14的力和扭矩选择性地设定连杆组件24、26的连杆的位置。这些力和扭矩由力/扭矩传感器(未编号)测量。名称为“Surgical ManipulatorCapable of Controlling a Surgical Instrument in either a Semi-Autonomous Modeor a Manual,Boundary Constrained Mode”的美国临时专利申请61/679,258更详细地陈述了臂10的结构,包括臂控制器30的结构,该临时申请通过引用合并于此。
机器人系统11可在手动模式操作。当机器人系统11在手动模式操作时,机器人系统11响应于操作者施加在端部执行器12上的力和扭矩来定位仪器14。响应于此力和扭矩,连杆组件22以下述方式机械地移动仪器14,即,模拟基于操作者所应用的力和扭矩将发生的移动。当仪器14移动时,手术机器人系统11和手术导航系统18协作,以确定仪器是否在限定界限内。此界限在患者体内,并且导航系统18被配置为防止仪器14在该限定界限外操作。基于此数据,机器人系统11选择性地限制连杆组件22的移动,并因此限制仪器14的移动。具体地,连杆组件22约束仪器14的移动,即,会导致仪器14被应用于限定界限之外的移动。如果操作者用于会导致仪器14前进超过限定界限的力和扭矩,则连杆组件22不会模拟此仪器14的计划定位。
机器人系统11可在半自主模式中操作。为了在半自主模式中操作机器人系统11,形成仪器14通过组织的行进路径。在程序开始之间,至少形成这种路径的基本版本。连杆组件22基于所形成的路径使仪器14前进。当仪器14在半自主模式操作时,连杆组件不会使仪器14超过限定界限。
手术仪器14是由操作者控制以执行计划的医疗/手术程序的仪器。在一些实施例中,手术仪器14包括将电信号转化为可应用于患者的能量形式的动力产生单元。此能量可以是机械的、超声的、热的、RF、EM或光电的。当手术仪器14包括动力产生单元时,通过从手术仪器14延伸出的能量应用器将能量应用于手术部位。在图示的典型例子中,手术仪器14包括切割配件32和耦接到切割配件32以便驱动切割配件32的致动器34。
II.切割配件
切割配件32与端部执行器12的其余部分可拆卸地接合。例如,图3、5和6示出了与端部执行器12的其余部分接合的切割配件32,并且图4示出了没有切割配件32的端部执行器12。工具38被配置为从患者的目标组织移除组织。如图所示,例如,工具38是小型机动钻。替代小型机动钻,工具38可以是用于在手术部位切割材料和/或移除材料的任何类型的手术工具。
参照图7-9,切割配件32包括工具38和耦接到工具38上的套管40、140。具体地,图7-9示出了包括套管40的一个实施例的切割配件32,替代性地,图24-25示出了包括套管140的另一个实施例的切割配件32。
参照图10-14,工具38包括在近端44(即,自由端44)和远端46之间沿工具轴线T延伸的轴42以及被固定到轴42的远端46的端部件48。套管40、140可旋转地耦接到轴42。工具38通常为50-200mm长。例如,工具38可为160mm长。工具38的轴42的直径通常为2.5-6.0mm。例如,轴42的直径可为4mm。
工具38包括用于切割患者16的目标组织的切割尖端50。具体地,端部件48具有切割尖端50。
例如,端部件48限定接纳轴42的远端46的腔52。可用任何方式,诸如,摩擦配合、粘合剂、卡环、焊接等,将端部件48固定到轴42。替代性地,例如,端部件48与轴42一体形成,即,端部件48和轴42一起形成为单个零件。
端部件48限定靠近工具38的螺纹54。螺纹54与端部执行器12的端部一起形成阿基米德螺旋,用于将碎片,(例如,切下的组织)、体液和/或冲洗液推离端部执行器12。
图中所示的工具38是小型机动钻,如上所述,并且小型机动钻的切割尖端50是切割头72。在不偏离本发明的本质的情况下,切割头72可具有任何尺寸、形状和配置。
套管40、140可旋转地接合到工具38,并且沿工具轴线T相对于38轴向地固定。套管40可围绕工具轴线T旋转。
参照图8和9,轴承56被放置在工具38和套管40、140之间,并且沿工具轴线T被固定到工具38和套管40、140上。具体地,轴承56限定孔眼58。轴承56将轴42接纳在孔眼58中,并且经由摩擦配合连接到轴42,即,孔眼58的内径和轴42的外径的尺寸和形状形成为,使得轴承56经由孔眼58的内径和轴42的外径之间的摩擦被固定到轴42。摩擦配合通常通过将轴承56压到轴42上来实现。套管40、140接纳轴承56并且经由摩擦配合连接到轴承56。具体地,套管40、140限定内表面60,并且轴承56的外径摩擦配合到内表面60上。
参照图15和16,套管40大体是圆柱形的。套管40包括主体部分62,即基底62,其具有内表面60。至少一个指状部64从主体部分62延伸出。例如,图示的套管40包括从主体部分62延伸出的若干指状部64。指状部64围绕工具轴线T沿周向彼此间隔开。每个指状部64包括锥形的尖端66,例如朝向工具轴线T向内成角度。指状部64相对于主体部分62是可弯曲的,如下面进一步论述的。
参照图24和25,套管140具有内表面160和沿内表面160的凹槽161。凹槽161通常围绕内表面160沿周向延伸。
参照图32-38,切割配件32包括护罩68。当操作300切割配件32和/或当切割配件32被安装到端部执行器12上并且未使用时,护罩68覆盖切割尖端50。如下面进一步陈述的,护罩68可支撑识别特征,例如,记忆芯片或RFID芯片,以识别切割配件32的参数提供至臂控制器30。同样,如下所述,护罩68可被配置为帮助相对于端部执行器12接合和断开切割配件32。
切割配件32被配置为接纳液体并在切割期间将液体传送到手术部位。液体通常流过工具38,例如轴42和端部件48,流至手术部位。液体可起几个作用。例如,液体可冷却切割尖端和/或冷却和冲洗手术部位,可润滑切割尖端50和与切割尖端50接触的组织之间的界面,以减少界面处的热生成;可清除切下的组织和/或体液;和/或可冷却工具38的轴42,以从鼻管100中的轴承104吸走热量。例如,液体是冲洗溶液,诸如,例如,盐溶液。替代性地,在不偏离本发明的本质的情况下,液体可以是用以冷却和/或冲洗手术切割配件32和/或手术部位的组织的任何类型的液体。
参照图7和8,工具38的轴42限定沿工具轴线T延伸的孔眼70,以便传递液体。液体在工具38的近端44处被传送到孔眼70,如下面进一步陈述的,并且液体从近端44流到远端46。
参照图9-14,切割头72限定与轴42的孔眼70连通的至少一个端口74。切割头72通常在轴42的孔眼70和端口74之间限定腔52。端口74延伸通过切割头72,以将流体从轴42的孔眼70传送到手术部位。端口74相对于工具轴线T以一角度延伸,该角度被设计为在不会喷溅到操作室中的工作人员的情况下将流体传送到手术部位。端口74还相对于工具轴线T以一角度延伸,该角度被设计为防止流体大体垂直地对准手术部位,以防止流体在手术部位产生空穴作用。例如,端口74通常相对于工具轴线T以0°和45°之间的角度延伸。端口74通常具有0.25mm-0.50mm的直径。
III.端部执行器
参照图17-31,端部执行器12包括当切割配件32与端部执行器12接合时支撑切割配件32的鼻管100。鼻管100限定鼻管孔眼102并在鼻管孔眼102中接纳切割配件32的轴42。鼻管100在鼻管孔眼102中可释放地接合并可旋转地支撑切割配件32。通常,至少一个轴承104(例如图5、6和20所示的)位于鼻管孔眼102中并且轴承104被配置为在鼻管孔眼102中接纳和可旋转地支撑轴42。
鼻管100相对于安装固定件36固定。鼻管100沿鼻管轴线N在远端106(即,沿鼻管轴线N的终端106)和鼻管100的近端108之间延伸。图示的鼻管100包括沿鼻管轴线N放置的多个区段并且所述区段固定到彼此。替代性地,在不偏离本发明的本质的情况下,鼻管100由单片材料形成或者由任意数量的区段形成。
端部执行器12包括用于将切割配件32沿轴向接合到端部执行器12的轴向连接器110、150和用于将切割配件32旋转接合到端部执行器12的驱动连接器112。具体地,图19-23示出了轴向连接器110的一个实施例,并且图24-31示出了轴向连接器150的另一个实施例。图19-23的轴向连接器110被配置为可释放地接合包括套管40的切割配件32的实施例。图24-31的轴向连接器150被配置为可释放地接合包括套管140的切割配件32的实施例。
轴向连接器110、150沿鼻管轴线N位于终端106和驱动连接器112之间。轴向连接器110、150和驱动连接器112围绕鼻管轴线N放置。
如下面进一步陈述的,轴向连接器110、150由鼻管100支撑,并且被配置为沿鼻管轴线N相对于鼻管100锁定切割配件32。如下面同样进一步陈述的,驱动连接器112被配置为沿鼻管轴线N接纳切割配件32并且可旋转地驱动切割配件32。
通常,轴向连接器110、150和驱动连接器112沿鼻管轴线N彼此间隔开。例如,轴向连接器110、150位于鼻管100的远端106处,并且驱动连接器112沿鼻管轴线N与轴向连接器110、150间隔开,位于鼻管100的远端106和近端108之间。替代性地,驱动连接器112和轴向连接器110、150可沿工具轴线T彼此相邻。轴向连接器110、150和远端连接器将切割配件32可释放地接合到端部执行器12。
轴向连接器110、150由鼻管100支撑,并且沿鼻管轴线N将切割配件32可释放地锁定到鼻管100上。轴向连接器110、150与切割配件32的套管40可释放地接合。轴向连接器110、150限定沿鼻管轴线N延伸并接纳切割配件32的孔眼57。切割配件32从鼻管100的终端106、通过轴向连接器110、150延伸至驱动连接器112。当切割配件32组装到鼻管100时,切割配件32的套管40沿鼻管轴线N在切割尖端50(例如,图示的小型机动钻)近侧的第一端47和切割尖端50远侧的第二端49之间延伸。轴42从套管40的远端49延伸至驱动连接器112。
参照图19-21所示的轴向连接器110,轴向连接器110通常耦接到鼻管100的远端106,并且相对于鼻管100可在保留切割配件32的延伸位置(即,锁定位置,如图19和20所示)和释放切割配件32的收缩位置(即,未锁定位置,如图21所示)之间移动。具体地,轴向连接器110、150可沿轴线在锁定位置和未锁定位置之间移动。
例如,轴向连接器110包括可滑动地保持在鼻管100上的筒114,即,环114。换言之,筒114保持在鼻管100上并且可相对于鼻管100在延伸位置和收缩位置之间滑动。通常,筒114可围绕工具轴线T旋转。筒114通常是圆柱形的并且接纳鼻管100。
筒114围绕套管40沿径向延伸,以在切割配件32与鼻管100接合并且轴向连接器110处于锁定位置时相对于鼻管100挤压套管。换言之,在延伸位置,筒114接合切割配件32,例如切割配件32的套管40,从而将切割配件32接合到鼻管100上。在收缩位置,筒114与切割配件32断开,以从鼻管100释放切割配件32。
参照图18-23,鼻管100包括支撑轴向连接器110的导引部分116。例如,鼻管100包括具有导引部分116的导引部分118。筒114和导引部分116限定接合特征,以将筒114可操作地耦接到导引部分116,从而使得筒114可沿导引部分116在延伸位置和收缩位置之间移动。
例如,至少一个接合构件120与筒114和导引部分116接合,以耦接筒114和导引部分116,如图19-23所示。鼻管100的导引部分116限定至少一个通道122,并且接合构件120与通道122接合并且可沿通道122在延伸位置和收缩位置之间移动。通道122沿鼻管轴线N纵向地延伸,并且通常延伸通道导引部分116。图示的鼻管100包括分别与四个通道122接合的四个接合构件120。但是,轴向连接器110可包括任意数量的接合构件120和相应的通道122。
例如,接合构件120是与筒114和导引部分116的通道接合以将筒114耦接到导引部分118的圆球。筒114限定接纳球的凹口124,通常是半球形形状的。球在凹口124中旋转并且沿工具轴线T被固定到筒114。球与导引部分116的通道122接合,以沿通道,即,沿鼻管轴线N,导引筒114的移动。替代球,接合构件120可以是将筒114耦接到导引部分的任何类型的特征,诸如,例如,销、法兰等。
参照图19-22,轴向连接器110包括耦接到筒114的偏压装置126,例如弹簧126,并且偏压装置126朝向伸展位置推压筒114。通过向筒114应用朝向收缩位置的足以克服偏压装置126所施加的力(即,足以压缩偏压装置126)的力,筒114可移动到收缩位置。如图所示,例如,偏压装置126位于鼻管孔眼102中。偏压装置126毗邻鼻管孔眼102中的轴承104,如图19-21所示,以沿鼻管轴线N使偏压装置126保持就位。图示的偏压装置126是线圈弹簧。替代性地,偏压装置126是任何类型的偏压装置。
继续参照图19-22,活塞128位于偏压装置126和筒114之间,用于耦接偏压装置126和筒114。具体地,活塞128位于鼻管孔眼102中,并且被配置为在鼻管孔眼102中相对于鼻管100滑动。接合构件120,例如,球,位于活塞128和筒114之间,并且接合构件120接触活塞128。活塞128限定接纳接合构件120的锥形表面130。偏压装置126在轴承56和活塞128之间毗邻活塞128。替代活塞128,筒114和偏压装置126可被配置为直接接触。
继续操作图19-22,鼻管100限定在鼻管100的远端106附近的凹槽132,即,凹口132,其围绕鼻管100沿周向延伸。参照图19-21,凹槽132部分地由远离鼻管轴线N呈锥形的斜面134限定。坡面136从斜面134朝向鼻管100的远端延伸,并且朝向鼻管轴线N呈锥形。当在延伸位置时,筒114通常靠近凹槽132,即,沿鼻管轴线N至少部分地与凹槽132对齐并且围绕凹槽132的至少一个部分沿径向放置。
利用轴向连接器110,切割配件32可与端部执行器12接合,而不需要使用工具38,即,仅利用操作人的手。将切割工具38组装到端部执行器12可以是单手操作,即,利用操作人的一只手完成。通过将切割工具38插入鼻管孔眼102并且沿鼻管孔眼102朝向鼻管100对切割工具38施加压力以使切割工具38与轴向连接器110接合,将切割工具38组装到端部执行器12。
具体地,为了将切割配件32组装到端部执行器12,工具38的轴42被插入鼻管孔眼102中。当轴42沿鼻管孔眼102移动时,鼻管孔眼102中的轴承104接纳轴42。如上所述,套管40的指状部64相对于套管40的主体部分62可弯曲。通常,指状部64沿坡面136滑动,并且当套管40接近筒114时沿坡面136相对于工具轴线T向外变形。
当轴沿鼻管孔眼102移动时,指状部64的尖端66毗邻筒114并朝向收缩位置推动筒114。具体地,指状部64和筒114包括当切割配件32与鼻管100接合时沿鼻管轴线N彼此相对的相对表面115。相对表面115通常是倾斜的。例如,每个指状部64的相对表面115是沿从套管40的第一端47朝向套管40的第二端49的方向向内呈锥形的斜面,以便在切割配件32与鼻管100接合期间接触鼻管100并弯曲指状部64。每个指状部64的相对表面115终止于套管40的第二端49处。
当指状部64的尖端66到达凹槽132时,尖端66朝向工具轴线T向内移动到鼻管100中的凹槽132中,并且筒114返回延伸位置,以将切割配件32锁定到鼻管100。换言之,当切割配件32与鼻管100接合并且轴向连接器110处于延伸位置时,轴向连接器110接合指状部64。
指状部64各自限定突起65,如图15和16所示,例如,突起被配置为接合凹槽132。指状部64通常被配置为沿坡面136向外弹性变形,从而使得指状部64朝向预变形形状弹入凹槽132中。额外地或替代性地,当尖端66接触筒114并在筒上滑动时,筒114使指状部64变形并进入凹槽132中。
当切割配件32与端部执行器12接合时,切割配件32的轴承56毗邻鼻管100的远端106。轴向连接器110被配置为当切割配件32的轴承56毗邻鼻管100的远端106时接合切割配件32。将指状部64的尖端66卡入凹槽132中会提供切割配件32被合适地放置在以便轴向连接器110将切割配件32接合到鼻管100的位置的触觉确认,即,确认轴承56毗邻鼻管100的远端106。换言之,当操作者感觉到、看到和/或听到指状部64的尖端66进入凹槽132时,操作者确认切割配件32相对于端部执行器12被合适地放置,以便与轴向连接器110接合。指状部64、鼻管100的坡面136和筒114被配置为当切割配件102与端部执行器12接合时,即,当指状部64的尖端66接合在鼻管100的坡面136和筒114之间时,相对于鼻管100的远端106拉动轴承56。
当指状部64的尖端66位于凹槽132中时,偏压装置126将筒114偏压到延伸位置,没有外力被应用于筒114。当指状部64的尖端66位于凹槽132中并且筒114处于延伸位置时,筒114使指状部64挤压鼻管100的斜面134,以将套管40锁定到鼻管100。
为了从端部执行器12释放切割工具38,朝向收缩位置移动筒114,以从凹槽132释放指状部64的尖端66。通常,在筒114上施加朝向收缩位置的力的操作人朝向收缩位置移动筒114。筒114和鼻管100限定被配置为当筒114移动到收缩位置时彼此毗邻的相对表面138。
当筒114位于收缩位置时,可沿鼻管轴线N远离鼻管100移动切割工具38。通常,指状部64被配置为当筒114位于收缩位置时保持在凹槽132中,当远离鼻管100移动切割工具38时,指状部64远离工具轴线T弹性变形,同时指状部64的尖端66沿斜面134滑动。
如上所述,护罩68被配置为使切割配件32与端部执行器12接合和断开。具体地,护罩68被配置为致动筒114。换言之,护罩68被配置为将筒114移动到收缩位置,使切割配件32与鼻管100接合和断开。
参照图32-34B,护罩68包括外部构件76和与外部构件76可滑动地接合的内部构件78。具体地,外部构件76限定孔眼80并且将内部构件78可滑动地接纳在孔眼80中。内部构件78可在孔眼80中在延伸位置(如图37所示)和压缩位置(如图38所示)之间滑动。
参照图34A,外部构件76包括主体82和可弯曲地连接到主体82的可弯曲柄脚84。可弯曲柄脚84支撑延伸到孔眼80中的倒钩86。内部构件78限定接纳倒钩86的狭槽88。
参照图34B,内部构件78包括主体90和可弯曲地连接到主体90的可弯曲柄脚92。可弯曲柄脚92支撑倒钩90。内部构件78限定内部凸台94,例如,其是截锥形的。内部构件78可包括手指柄97。
参照图35和36,护罩68接纳切割配件32。如上所述,护罩68覆盖切割配件32的切割尖端50,以帮助操作切割配件32。
当切割配件32位于护罩68中时,切割配件32的套管40毗邻凸台94。套管40限定接纳内部构件78的柄脚92的凹槽96。
当护罩68接纳切割配件32,从而使得套管40毗邻凸台94时,操作者可利用内部构件78使切割配件32与轴向连接器110接合。具体地,当切割配件32的轴42位于鼻管孔眼102中时,使用者可沿鼻管轴线T在内部构件78上施加朝向鼻管100的力,从而使得护罩68的凸台94迫使套管40与轴向连接器110接合。一旦套管40与轴向连接器110接合,就可通过沿鼻管轴线T在护罩68上施加远离鼻管100的力从切割配件32移开护罩68。
为了从轴向连接器110上断开切割配件32,例如,在手术程序之后,将护罩68放置在切割配件32上,使得凸台94毗邻套管40。在这种配置中,外部构件76的柄脚84与筒114上的凹槽98接合。然后,相对于内部构件78将外部构件76移动到压缩位置,如图38所示,以将筒114移动到收缩位置。
具体地,操作者用一只手抓握内部构件78并且用另一只手抓握外部构件76。然后,操作者沿鼻管轴线N相对于内部构件78移动外部构件76。如图38所示,此移动迫使外部构件76的柄脚84靠着筒114的凹槽98,以迫使筒114来到收缩位置,从而从鼻管100释放切割配件32。
如上所述,当护罩68位于切割配件32上时,内部构件78的柄脚92与套管40摩擦接合。当外部构件76移动到压缩位置时,如图38所示,外部构件76和内部构件78沿鼻管轴线N移动远离鼻管100,以从鼻管100移开切割配件32。在此移动期间,柄脚92和套管40之间的摩擦接合使切割配件32在护罩68远离鼻管100移动时保持附接到护罩68上。
如上所述,图24-31示出的轴向连接器150接纳包括套管140的切割配件32。轴向连接器150被支撑在鼻管100的导引部分152上。轴向连接器150包括由导引部分152支撑的指状部154和可围绕鼻管轴线T旋转的筒156,以相对于导引部分152径向地锁定和解锁指状部154,如下面进一步陈述的。
具体地,参照图26和27,轴向连接器150包括锁定构件153,锁定构件包括环162和从环162延伸出的指状部154。指状部154各自包括突起164。尽管图26和27示出了包括两个指状部154的锁定构件153,但在不偏离本发明的本质的情况下,锁定构件153可包括任意合适数量的指状部154。
参照图26、28和29,导引部分152接纳锁定箍158。导引部分152限定一对狭槽66,如图26和27所示,并且每个指状部154的突起164被放置为分别延伸通过狭槽166,如图27和28所示。指状部154偏压突起164,以延伸通过狭槽166。
参照图26-29,锁定箍158位于导引部分152中并且位于指状部154的内向内侧。锁定箍158包括壁168,通常是圆柱形的,限定围绕壁168沿周向间隔开的用于接纳指状部154的突起164的切口170,如下面进一步陈述的。
筒156被支撑在导引部分152上,并且通过导引部分152接合锁定箍158。具体地,如图29最佳示出的,球172延伸通过导引部分152中的狭槽174并且与筒156和锁定箍158接合。如图26、27和29最佳示出的,筒156限定接纳球172的浅凹176。参照图26和27,锁定箍158限定接纳球172的凹槽178。在不偏离本发明的本质的情况下,尽管图26和27示出了两个球172,但锁定箍158可包括任意合适数量的球172。
筒156可围绕鼻管轴线N在未锁定位置(如图28和29所示)和锁定位置(未示出)之间旋转。锁定箍158与筒156一起在锁定位置和未锁定位置之间移动。在未锁定位置,筒156被放置成使得锁定箍158的切口170与指状部154对齐,以容许指状部154响应于突起164上的力径向向内地弹性移动。在锁定位置,筒156被放置成使得锁定箍158的壁168与指状部154对齐。在这样的位置,壁168阻止指状部154响应于突起164上的力径向向内移动,即,将指状部154锁定就位。
参照图30和31,通过沿鼻管轴线N将切割配件32的轴38插入鼻管孔眼102中,将切割配件32附接到鼻管100。在筒156位于未锁定位置的情况下,即,在锁定箍158的切口170与指状部154对齐的情况下,当套管110触及突起时,切割配件32的套管140径向向内地按压指状部154的突起164。由于套管140径向向内地按压指状部154,因此切割配件32可靠着鼻管100静置,如图30和31所示。具体地,当切割配件32靠着鼻管100静置时,切割配件32的轴承56毗邻鼻管100的远端106。
当切割配件32靠着鼻管100静置时,指状部154弹性偏压通过导引部分152的狭槽166并且与套管140的凹槽178接合,例如,如图30和31所示。当切割配件32靠着鼻管100静置时,筒156被旋转到锁定位置,即,将锁定箍158的壁168与指状部154对齐,以防止径向向内地按压指状部154。在这样的位置,轴向连接器150沿轴向将切割配件32锁定到鼻管。
当将从鼻管100拆下切割配件32时,筒156被旋转到未锁定位置,即,将锁定箍158的切口170与指状部154对齐。在这样的位置,当从鼻管100拉开切割配件32时,切割配件32的套管140将指状部154径向向内地按压到切口170中,以容许从鼻管100移开切割配件32。
参照图26,导引部分152和锁定箍158被配置为提供用以确定筒156的锁定位置和未锁定位置的触觉反馈。具体地,导引部分152的狭槽174限定止动件180,并且锁定箍158的凹槽178具有浅部182和深部184。平坦部分186位于狭槽174的止动件180之间。弹簧188位于导引部分152中、导引部分152和锁定箍158之间,并且将球172偏压到止动件180和浅部182中。
具体地,当筒156处于未锁定位置时,球172位于一个止动件180中。当筒156朝向锁定位置旋转时,平坦部分186迫使锁定箍158靠着弹簧188。当球172到达另一个止动件180时,弹簧迫使球172进入该另一个止动件180。球172与止动件180的相互作用提供触觉反馈并且使筒156弹性地保持处于选定的未锁定位置或锁定位置。
参照图39和40,切割工具38包括用于驱动切割配件32的驱动系统200。图示的驱动系统200被配置为向切割配件32施予旋转移动,例如,旋转小型机动钻。替代性地,驱动系统200可被配置为向切割配件32施予任何类型的移动,诸如,例如,用于往复移动的锯的振荡平移、用于相对的刀片的挤压移动、用于针/导管的平移等。
驱动系统200包括由鼻管100支撑的驱动构件202(例如,旋转驱动构件202)、耦接到驱动构件202的致动器34以及耦接到驱动构件202用于旋转地接合切割配件32的驱动连接器112。图示的驱动构件202被可旋转地支撑在鼻管100中。具体地,轴承204位于驱动构件202和鼻管100之间,并且轴承204将驱动构件202可旋转地支撑在鼻管100中。参照图44和45,驱动构件202限定用于接纳轴承204的轴承表面234。如下面进一步陈述的,致动器34耦接到驱动构件202,以旋转驱动构件202。具体地,致动器34耦接到驱动连接器112,以相对于鼻管100旋转驱动连接器112。
驱动连接器112由鼻管100支撑,并且接纳切割配件32,以便可选地驱动切割配件32。驱动连接器112限定孔眼207,其沿鼻管轴线N延伸并接纳切割配件32。
参照图41-43,驱动连接器112包括楔式套筒208和位于楔式套筒208中的夹持组件210。轴向连接器110与夹持组件210间隔开。具体地,轴向连接器110位于夹持组件210和切割配件32的切割尖端50之间。
夹持组件210被配置为沿鼻管轴线N可滑动地接纳工具38的轴42。夹持组件210由驱动构件202支撑并可相对于驱动构件202旋转,并且沿鼻管轴线N接纳切割配件32的轴42,以便将轴42选择性地锁定到驱动构件202。具体地,轴42可滑动到夹持组件210中,以使工具38与夹持组件210接合,并且可滑出夹持组件210,以断开工具38与夹持组件210的接合。
楔式套筒208和夹持组件210被配置为将驱动构件202摩擦锁定到切割配件32的轴42,以将运动从驱动构件202传送到轴42。夹持组件210容许在切割配件32上使用相对短的轴42。使用这种切割配件32的相对短的轴42会增加切割配件32的刚度,增加手术通路,并且由于使用较少材料而更加经济。
参照图48-55,夹持组件210包括笼212,笼限定孔眼和围绕笼212沿轴向间隔开并与孔眼连通的多个狭槽216。滚轴214位于每个狭槽216中。笼212限定一对间隔开的边缘218,边缘218限定每个狭槽216,并且滚轴214毗邻该对边缘218中的每个。滚轴214延伸通过狭槽,进入孔眼中。滚轴214彼此间隔开并且在其间接纳轴42。
滚轴214可相对于笼212沿径向移动。弹簧220围绕滚轴214和笼212延伸,以使滚轴214保持处于笼212的狭槽218中并且推压滚轴214使其接触边缘218。例如,滚轴214限定用于接纳弹簧220的颈部222。图48-55所示的夹持组件210包括六个狭槽218和六个滚轴214,但是夹持组件210可包括任意数量的狭槽218和相应的滚轴214。当轴42布置在夹持组件210中时,切割配件32的轴42接触每个滚轴214。
参照图41-43,例如,驱动构件202与托座226接合,并且夹持组件210保持处于驱动构件202和托座226之间。例如,托座226限定唇部228并且驱动构件202包括端部230。唇部228和端部230在其间限定腔232,并且夹持组件210位于腔323中,如图43所示。轴承206位于托座226和鼻管100之间,并且轴承206将托座226可旋转地支撑在鼻管100中。参照图44和45,托座226限定用于接纳轴承206的轴承表面236。
驱动连接器112包括内壁209,内壁接纳夹持组件210并且被配置为选择性地偏压滚轴214使其靠着轴42。具体地,楔式套筒208限定内壁209。图47单独示出的楔式套筒208位于驱动构件202和托座226之间,如图41-43所示,并且被固定到驱动构件202。楔式套筒208以任何方式被固定到驱动构件202,诸如,例如,压装、焊接、粘附、钉入等。
参照图47和52-55,楔式套筒208限定孔眼238并且具有围绕孔眼238沿轴向放置的接触表面240。图47和52-55所示的接触表面240是刻面,即,平面的。替代性地,接触表面240可具有当楔式套筒208相对于夹持组件210旋转时足以挤压接触表面240和工具38的轴42之间的滚轴214的任何形状。例如,接触表面240可围绕鼻管轴线N呈弧形。图47和52-55的楔式套筒208包括十二个接触表面240,即,十二边形。替代性地,楔式套筒208可包括任意数量的接触表面240。
接触表面240可被配置为当楔式套筒208相对于夹持组件210旋转时接触滚轴214。在将工具38的轴42插入夹持组件210之前,滚轴214与接触表面240间隔开,如图52和53所示。如图54所示,当轴42最初被插入夹持组件210中时,滚轴214仍与接触表面240间隔开。当夹持组件210相对于楔式套筒208旋转时,滚轴214将工具38的轴42旋转地锁定到驱动系统200上,如图55所示。
例如,当致动器34驱动驱动构件202时,驱动构件202相对于夹持组件210旋转楔式套筒208。当楔式套筒208相对于夹持组件210旋转时,接触表面240接触滚轴214并将滚轴214挤压在接触表面240和工具38的轴42之间,以将工具38的轴42旋转地锁定到驱动构件202上。换言之,接触表面240致使滚轴214与工具38的轴42摩擦接合。夹持组件210是自主接合和自主释放的。操作者仅沿鼻管轴线N插入轴42至与夹持组件210接合,以使轴与夹持组件210接合,即,不需要扭转。如上所述,轴向连接器110沿鼻管轴线N轴向地保持切割配件32与鼻管100接合。
夹持组件210被配置为与工具38的轴42的外表面43的圆柱形外表面43可释放地接合。具体地,轴42的外表面43具有与驱动连接器112可释放地接合的圆柱形剖面。外表面43通常具有从套管40延伸至自由端45的恒定外径。换言之,夹持组件210不要求工具38的轴42具有被设计用于将旋转移动传递到轴42的平坦面或其他特征。夹持组件210可与圆柱形轴42的任何部分接合。轴42通常在近端44和远端46之间(即,沿轴42的整个长度)是圆柱形的,从而不需要通过沿鼻管轴线N特别对齐轴42来使轴42与夹持组件210接合。换言之,将轴42与夹持组件210接合不需要将轴42上的特定特征对齐在沿鼻管轴线N的特定位置上。
包括驱动构件202、楔式套筒208和夹持组件210的驱动系统使得能够使用高刚度的切割配件32,减少切割配件32对视线的干扰,通过减小鼻管100端部处的体积增加手术视野通路,并且容许精确的轴向定位,例如,当与轴向连接器110一起使用时。
驱动系统200的使用,具体是驱动构件202、楔式套筒208和夹持组件210的使用,不限于端部执行器12。换言之,驱动系统200可被实现在任何类型的装置上。例如,手持式动力工具(未示出)可包括驱动系统200。所述手持式动力工具可以是例如手术手持式动力工具。
驱动系统200不限于与冲洗式切割配件一起使用。例如,驱动系统200可用于耦接到固体切割工具。一个这类切割工具可包括例如2mm直径的轴。
端部执行器12和切割配件32限定液体传送路径L,用于通过端部执行器12和切割配件32将液体传送到手术部位。图5和6示出了液体传送路径L的一个实施例,图31示出了液体传送路径L的另一个实施例。驱动工具202的孔眼242(即,内腔242)、工具38的孔眼和切割头72的端口限定液体传送路径L。
参照图43-45,驱动构件202包括用于接纳液体的接管244,如下面进一步论述的。驱动构件202限定沿工具轴线T从接管244延伸出并延伸通过驱动构件202的孔眼242。如上所述,驱动构件202将切割配件32的轴42接纳在驱动构件202的孔眼242中,即,与切割配件32可释放地接合,并且驱动构件202将来自接管244的液体传送到轴42。在切割期间,液体可在接管244处被传送到驱动构件202的孔眼242中,并且液体流过驱动构件202的孔眼242,流过轴42的孔眼70,并从切割头72的端口74流出至手术部位上。
参照图5和6,静态密封件246,在本文中也被称作第一密封件,位于驱动构件202的孔眼中,并且当切割配件32被接纳在驱动构件202的孔眼中时,静态密封件246在驱动构件202和切割配件32之间形成密封,以防止液体在驱动构件202和切割配件32的轴42之间泄漏。
静态密封件246限定孔眼248,并且静态密封件246被配置为当轴42被插入孔眼248中时相对于外部密封工具38的轴42。参照图43-45,驱动构件202限定接纳静态密封件246的凹部250。静态密封件246沿鼻管轴线N将切割配件32可滑动地接纳在孔眼248中。具体地,驱动构件202限定凹部250。静态密封件246被旋转地固定到驱动构件202和切割配件32,用于在驱动构件202和切割配件32之间形成密封。
静态密封件246是“静态”的,因为驱动构件202和切割配件32的轴42作为一个单元一起移动,并且静态密封件246在驱动构件202和切割配件32之间静态地形成密封。例如,静态密封件246是高温弹性体材料,诸如,例如,硅酮或其是高压灭菌器兼容的。
参照图5-6和56-58,端部执行器12包括筒状件252,即,流体传送构件,其被配置为耦接到驱动构件202,用于将流体传送到驱动构件202的孔眼242。筒状件252可以可拆卸地与驱动构件202接合。具体地,筒状件252被配置为可拆卸地连接到接管244。筒状件252被配置为将液体、电和/或数据通信传送到端部执行器12的其余部分。例如,当筒状件252连接到接管244时,筒状件252与液体传送路径L连通,用于将液体传送到液体产生路径L。
继续参照图5和6,外壳254附接到鼻管100,并限定可拆卸地接纳筒状件252的腔256。例如,筒状件252和腔256被配置为使得筒状件252通过摩擦配合保持在腔256中。替代性地或额外地,筒状件252和腔256可包括用于选择性地将筒状件252保持在腔256中的任何类型的特征。
例如,筒状件252与驱动构件202的接管244接合,用于将液体传送到驱动构件202的孔眼242。筒状件252连接到液体源(未示出),并且液体源将液体传送到筒状件252。例如,液体源是由臂控制器30控制的蠕动泵。管子(未示出)通常将筒状件252连接到液体源。
参照图56-58,筒状件252包括动态密封件258,在本文中也被称作第二密封件,用于连接到驱动构件202的接管244。动态密封件258限定接纳接管244的孔眼260。当筒状件252耦接到驱动构件202时,动态密封件258围绕接管244放置在接管244和筒状件252之间。例如,动态密封件258是灌注式聚酰胺。
动态密封件258与驱动构件202和筒状件252中的至少一个可旋转地接合,以便在驱动构件202和筒状件252进行相对旋转期间在它们之间形成密封。当驱动构件202旋转时,动态密封件258通常相对于筒状件252保持静止,并且接管244相对于动态密封件258旋转。动态密封件258构造成当接管224相对于筒状件252旋转时密封在接管224与筒状件252之间。通常,当筒状件252与驱动构件202分开时,动态密封件258保持处于筒状件252中,即,此时动态密封件258与筒状件252一起移动。
驱动构件202沿鼻管轴线N延伸。静态密封件246围绕鼻管轴线N延伸。当筒状件252耦接到驱动构件202时,动态密封件258围绕鼻管轴线N延伸。当筒状件耦接到驱动构件202时,静态密封件246和动态密封件258沿鼻管轴线N间隔开。静态密封件246沿轴线放置在驱动连接器112和动态密封件258之间。
例如,筒状件252包括数据通信连接器(未示出),并且外壳254支撑用于将数据传输到端部执行器12并从端部执行器接收数据的相应的数据通信连接器(未示出)。例如,端部执行器12可将来自NVRAM芯片或RFID阅读器的数据传输到臂控制器30,如下面进一步论述的。例如,柔性电路连接到筒状件252的数据通信连接器,以便将数据传输到数据通信连接器或从其接收数据。例如,柔性电路可耦接到管子和/或接线的至少一部分并沿其延伸。筒状件252的数据通信连接器和外壳的相应数据通信连接器可以是任何类似的数据通信连接器,诸如,引脚/相应的接口,插头/插座等。
替代性地,在图31所示的实施例中,切割配件32的轴42延伸通过驱动连接器112,延伸至筒状件252的动态密封件258。这种配置不再需要静态密封件。
参照图59-62和70,端部执行器12包括可旋转地耦接到鼻管100的手柄300。鼻管100围绕鼻管轴线N可旋转地支撑手柄300。手柄300限定接纳鼻管100的孔眼302。操作者的手抓握手柄300,以利用如上所述的力-扭矩传感器408移动端部执行器12。手柄300通常具有人体工程学形状,以便匹配操作者手的轮廓。图59-62中的手柄300可选择性地与鼻管100锁定在一起,以选择性地阻止手柄300围绕鼻管轴线N相对于鼻管100旋转。图70中的手柄300总是可围绕鼻管100自由旋转。
参照图68和69,套筒304耦接到鼻管100并限定与鼻管轴线N同轴的螺纹306。套筒304沿鼻管轴线N相对于鼻管100轴向地固定。
参照图66和67,手柄300包括限定螺纹310的内表面308,螺纹310与套筒304的凹槽306接合,以将手柄300耦接到鼻管100。套筒304通常位于鼻管100的远端106处,并且替代性地,可沿鼻管100位于任何位置。衬套312位于鼻管100和套筒304之间,并且可相对于鼻管100和套筒304中的至少一个旋转。
参照图61,衬套314位于鼻管100和手柄300之间,用于将手柄300可旋转地耦接到鼻管100。衬套314与套筒304间隔开,并且通常沿鼻管100放置在套筒304和鼻管100的远端106之间。手柄300的内表面308与衬套314接合。例如,衬套314被固定到鼻管100上,例如通过摩擦配合,并且手柄300的内表面308可旋转地与衬套314接合。替代性地,例如,衬套314被固定到手柄300的内表面308上,例如通过摩擦配合,并且衬套314可旋转地与鼻管100接合。
手柄300提供被动的第六轴线。换言之,移动可从操作者的手以五个自由度(DOF)被传输到手柄300,并且手柄300围绕第六自由度是被动的,即,不传输移动,即,围绕鼻管轴线N旋转。换言之,应用到手柄300的任何扭矩都相对于鼻管100旋转手柄300。参照图3,手柄300将移动传输到端部执行器12的其余部分,例如,鼻管100,沿x轴、y轴和z轴的平移和围绕x轴和y轴的旋转。手柄300在围绕z轴的旋转中是被动的,即,不将移动传输到鼻管100。
参照图64-67,手柄300和鼻管100限定用于将手柄300选择性地锁定到鼻管100的锁定特征316。例如,鼻管100限定围绕鼻管100沿周向延伸的齿318,并且手柄300包括用于与齿318接合的锁定根据320,以将手柄300旋转地锁定到鼻管100。鼻管100包括周向环322,例如,其具有齿318。
锁定构件320沿鼻管轴线N与齿318对齐。例如,锁定构件320是与手柄300中的螺纹进入孔324螺纹接合的定位螺钉。定位螺钉可相对于进入孔324沿螺纹前进和收缩,以接合和断开齿318。
参照图63-77,端部执行器12包括抓握感测机构400、450。图63-69示出了抓握感测结构400的一个实施例,并且图69-77示出了抓握感测机构450的第二实施例。当机器人11在手动模式中操作时,当操作者释放抓握感测机构400、450,例如,操作者意外松开端部执行器12,抓握感测机构400、450能够防止切割配件32操作和切割。换言之,在使用期间,只要操作者持续制动抓握感测机构400、450,臂10就可移动切割配件32并且致动器34可被供能以驱动切割配件32。如果操作者释放抓握感测机构400、450,则臂10不会移动切割配件32并且致动器34的操作被阻止。这确保切割配件32不会被移动或驱动,例如,不旋转,除非操作者的手抓住端部执行器12的手柄300。
抓握感测机构400、450通常被支撑在手柄300上。抓握感测机构400、450被配置为在操作者抓握手柄300的情况下当与操作者的手接合时被致动。
抓握感测机构400、450包括杠杆402,即触发件402,其被可移动地安装到手柄300和响应于杠杆402的移动而被致动的传感器408。换言之,传感器408由鼻管100支撑并且被配置为用以确定杠杆402的位置位于抓握位置和释放位置。参照图66,手柄300限定狭槽404,并且杠杆402位于狭槽404中。
参照图66-67和74-75,杠杆402通常被可枢转地安装到手柄300上,并且被配置为当操作者抓握手柄300时相对于手柄300枢转。例如,杠杆402由鼻管100支撑,例如利用销406被钉到手柄300上,并且杠杆402可围绕销406相对于手柄300在下压位置和释放位置之间旋转。替代性地,杠杆402可以例如被配置为沿手柄300沿鼻管轴线N滑动,可被配置为相对于手柄300与鼻管轴线N垂直地被压下,等等。
传感器408响应于相对于手柄300将杠杆402枢转到下压位置而处于第一状态。在第一状态,传感器408向臂控制器30指示,臂10可移动端部执行器12并且致动器34可被操作以驱动切割配件32。传感器408响应于相对于手柄300将杠杆402枢转到释放位置而处于第二状态。在第二状态,传感器408向臂控制器30指示,臂10不应该移动端部执行器12并且致动器34不可被操作用来驱动切割配件32。
激发器410通常被耦接到杠杆402,以在第一状态和第二状态之间致动传感器408。激发器410被配置为响应于杠杆402在下压位置和释放位置之间的移动与传感器408通信。
激发器410可操作地耦接到杠杆402,从而使得杠杆402的致动引起激发器410的移动。例如,如下面进一步陈述的,杠杆402可操作地耦接到激发器410,以响应于杠杆402相对于手柄300的枢转相对于传感器408平移激发器410。
例如,传感器408是电感式传感器,并且,例如,激发器410是金属指示器。但是,应该明白,传感器408可以是任何类型的传感器,诸如,霍尔效应传感器、电容式传感器等,并且激发器可以是任何合适类型的激发器。致动杠杆402,即,将杠杆402移动至下压位置,会致使磁体相对于霍尔效应传感器移动,以致动霍尔效应传感器。替代性地,传感器408和激发器410可以是任何类型,诸如,例如,由发光二极管(LED)致动的光传感器、近距离传感器等。
参照图64-65和71,抓握感测机构400、450包括支撑传感器408的传感器托架412和支撑激发器410的支架414,即激发起托架414。传感器托架412限定接纳传感器408的切口,并且激发器托架414限定接纳激发器410的切口。传感器托架412和激发器托架414中的至少一个耦接到杠杆402,并且被配置为响应于杠杆402的致动而移动。
参照图64-77,传感器托架412和激发器托架414耦接到鼻管100,并且传感器托架412和激发器托架414中的至少一个可沿鼻管孔眼102相对于另一个移动。例如,参照图64和71,传感器托架412和激发器托架414可限定可滑动地接纳鼻管100的孔眼416、418。传感器托架412被固定到鼻管100,并且激发器托架414可相对于鼻管100沿鼻管孔眼102朝向和远离传感器托架412移动。替代性地,激发器托架414被固定到鼻管100,并且传感器托架412可相对于鼻管孔眼102朝向和远离激发器托架414移动,或激发器托架414和传感器托架412两者都可相对于鼻管孔眼102朝向和远离彼此移动。
参照图66-69和74-77,激发器托架414可沿鼻管100朝向传感器托架412移动到邻近位置,如图66、68、74和76所示,并且远离传感器托架412移动到间隔开位置,如图67、69、75和77所示。至少一个偏压装置420位于激发器托架414和传感器托架412之间,用于朝向间隔开位置推压激发器托架414。例如,如图64、65和71所示,三个偏压装置420被放置在激发器托架414和传感器托架412之间。偏压装置420沿鼻管轴线N远离传感器托架412朝向间隔开位置推压激发器托架414。图67和68所示的偏压装置420是线圈弹簧。替代性地,偏压装置420可以是任何类型的弹簧。
继续参照图64、65和71,柱422将偏压装置420支撑在传感器托架412和激发器托架414之间。具体地,例如,三个柱420支撑三个偏压装置420。偏压装置420位于柱422上,并且被配置为保持位于柱422上、传感器托架412和激发器托架414之间。柱422在传感器托架412和激发器托架414之间延伸,并且传感器托架412和激发器托架414中的至少一个沿柱422滑动。例如,激发器托架414限定可滑动地接纳柱422的孔眼420。柱422围绕鼻管轴线N对齐传感器托架412和激发器托架414。
参照图64和65,推动构件420可枢转地耦接到杠杆402,并且耦接到激发器托架414。推动构件420被配置为响应于将杠杆402致动到下压位置而朝向所述邻近位置移动激发器托架414。利用延伸通过杠杆402和推动构件420的销424将杠杆402钉到推动构件420上。推动构件420可围绕销424相对于杠杆402旋转。
参照图64和65,套筒426可滑动地接纳靠近激发器托架414的鼻管100。激发器托架414耦接到杠杆420并且响应于杠杆420在抓握位置和释放位置之间的移动沿鼻管轴线N相对于传感器408移动,用于向传感器408指示处于抓握位置和释放位置的杠杆的位置。
激发器托架414围绕鼻管轴线N环形地延伸并且当杠杆420在抓握位置和释放位置之间移动时沿鼻管100滑动。推动构件420包括接纳套筒426并且被可枢转地钉到套管426上的叉428。当推动构件420响应于杠杆402的致动相对于鼻管100移动时,推动构件420移动套筒426,并且套筒426紧靠并移动激发器托架414。
参照图66和67,推动构件420与鼻管轴线N垂直地从杠杆402朝向鼻管100的近端108相对于杠杆402成锐角地延伸。当杠杆402被致动时,即,当杠杆402被移动到下压位置时,杠杆402迫使推动构件420沿鼻管轴线N朝向鼻管100的近端滑动套筒426,并且套筒426抵抗偏压装置420的偏压迫使激发器托架414到达所述邻近位置。换言之,克服偏压装置420的偏压,以沿鼻管轴线N将激发器托架414移动到所述邻近位置。当操作者释放杠杆402时,偏压装置420将激发器托架414偏压到间隔开位置,并且激发器托架414紧靠套筒426并朝向鼻管100的远端106推动套筒426。朝向鼻管100的远端106移动套筒426会枢转推动构件420并迫使杠杆402返回释放位置。
如上所述,图70-77示出了抓握感测机构450的另一个实施例。参照图70和71,抓握感测机构450包括耦接到杠杆402并耦接到致动器托架414和传感器托架412中的至少一个的套筒452。例如,如图70所示,套筒452与鼻管100可滑动地接合,并且紧靠致动器托架414。
推动构件456耦接到杠杆402和套筒452,以将移动从杠杆402传递到套筒452。套筒452具有接纳推动构件456的唇部454。杠杆402限定接纳杠杆456的孔458。
参照图74-77,当杠杆402被致动时,即,当杠杆402被移动至下压位置时,杠杆402迫使杠杆456沿鼻管轴线N朝向鼻管100的近端滑动支架452。支架452抵抗偏压装置420的偏压迫使激发器托架414达到邻近位置。换言之,克服偏压装置420的偏压,以沿鼻管轴线N将激发器托架414移动到所述邻近位置。当操作者释放杠杆402时,偏压装置420将激发器托架414偏压到间隔开位置,并且激发器托架414紧靠支架452并朝向鼻管100的远端106推动支架452。朝向鼻管100的远端106移动支架452会枢转杠杆456并迫使杠杆402返回释放位置。
如上所述,鼻管100围绕鼻管轴线N可旋转地支撑手柄300。杠杆402围绕枢转点P可枢转地耦接到鼻管。枢转点P围绕鼻管轴线N相对于手柄固定。换言之,杠杆402围绕鼻管轴线N与手柄300一起旋转,即,作为一个单元。支架414由鼻管100可旋转地支撑,并且围绕鼻管轴线N与手柄300一起旋转。
参照图78-83,齿轮箱500将致动器34耦接到驱动构件202。齿轮箱500使致动器34偏离工具轴线T。换言之,致动器34偏离工具轴线T,以为支架252提供将液体供应到工具38的通路。具体地,致动器34朝向臂10偏移。这会朝向臂10转移端部执行器12的重心,由此减小臂10的惯性并改进端部执行器的人体工程学和操作。端部执行器12重心的转移会使臂10上力-扭矩传感器的性能更好。
齿轮箱500包括外壳502并且可包括被支撑在外壳502中的至少一个齿轮504。齿轮504与致动器34和驱动构件202通信,以便将旋转从致动器34传输到驱动构件202,如图81所示。图示的齿轮箱500包括一个齿轮504,但是,齿轮箱500可包括在电机和驱动构件202之间的任意数量的齿轮。替代性地,致动器34可与驱动构件202直接接合,并且可与驱动构件202沿轴向对齐。在这种实施例中,致动器34可以是筒状的,以将冲洗流体传送到驱动构件202。
参照图79,外壳502接纳致动器34和驱动构件202。致动器34包括输出轴506,并且驱动构件202包括输入部分508,其中,外壳502接纳输出轴42和输入部分508。致动器34的输出轴42与齿轮510接合。例如,齿轮510被固定到输出轴42,或者可形成在输出轴42上。齿轮510与外壳502中的齿轮504啮合。
驱动轴42的输入部分508与齿轮504接合。例如,空转齿轮512被固定到驱动构件202的输入部分508。空转齿轮512与外壳502中的齿轮504啮合。
参照图80、82和83,外壳502包括基底514和被安装到基底514上的盖516。基底514限定腔518,该腔接纳齿轮504并且接纳驱动轴42的输入部分508和致动器34的输出轴506。参照图79-81,空转轴520支撑外壳502中的齿轮504。换言之,齿轮504在外壳502中是空转的,并且由致动器34的输出轴506驱动。
致动器34通常是电机。例如,电机可以是电动无刷无霍尔DC永磁体电机。替代性地,例如,致动器34可以是有刷电机、AC电机、气动机、液压机等。
IV.切割配件识别
参照图84-89,切割配件32和/或护罩68包括第一电路600,例如,识别元件600,并且鼻管100包括第二电路606。第一电路600和第二电路606被配置为彼此通信。
例如,识别元件600是如图84-85所示的无线数据元件602,或者如图86-89所示的有线数据元件604。识别元件600与端部执行器12通信,以确定切割配件32。例如,识别元件600可为端部执行器12识别切割配件的类型、尺寸、制造商、寿命使用数据和/或其他参数。
参照图84-85,无线数据元件602是例如无线射频识别(RFID)元件,例如,芯片、标签等。图84-85的无线数据元件602被安装到护罩68上。替代性地,无线数据元件602可由切割配件32支撑,例如,被支撑在套管中。例如,无线数据元件602可连接到图24和25的套管140的内表面160上。
参照图85,第二电路606,例如,诸如RFID阅读器的无线阅读器606,被安装到鼻管100。例如,无线阅读器606可以是用作天线的金属线线圈。此线圈可缠绕有热电偶金属线,以额外用作鼻管中轴承的温度传感器。
无线阅读器606从无线数据元件602接收信号。无线阅读器606连接到臂控制器30,以将信号/数据从无线数据元件602传递到臂控制器30,从而使得臂控制器30可使用所述信号/数据根据切割配件32的参数操作端部执行器12。如图85所示,信号/数据可被通信到臂控制器30。例如,柔性电路614或金属线等连接到无线阅读器606,用以传送信号/数据。
参照图86,有线数据元件604是储存器,诸如,例如,非易失性随机存取储存器(NVRAM)。储存器被支撑在切割配件32的套管40中。
参照图86和87,套管40的指状部64中的一个支撑连接件610,连接件连接到具有例如柔性电路、金属线等(未示出)的有线数据元件604上。参照图87,鼻管100支撑相应的连接件612,连接件612被配置为当切割配件32连接到鼻管100上时连接到连接件610。切割配件32和/或鼻管100可包括对齐特征(未示出),其被配置为将套管40与鼻管100对齐,从而使得当切割配件32连接到鼻管100上时连接器610与连接器612对齐。
参照图89,连接器612连接到臂控制器30,以将信号/数据从无线数据元件602传递到臂控制器30,从而使得臂控制器30可使用所述信号/数据根据切割配件32的参数操作端部执行器12。如图89所示,信号/数据可被通信到臂控制器30。例如,柔性电路616或金属线等连接到连接器612,用以传送信号/数据。
随后执行将切割配件32组装到鼻管100的方法,以为臂控制器30识别切割配件32。例如,在第一电路被安装到护罩68上的图84-85的实施例中,所述方法包括首先为切割配件32提供覆盖切割配件32的一部分的护罩68。具体地,护罩68覆盖切割配件32的切割尖端50。
所述方法包括沿鼻管轴线N将切割配件32插入鼻管100中,以将切割配件32与鼻管100耦接在一起,如上所述。所述方法包括使第一电路600与第二电路606通信。具体地,当切割配件32被插入鼻管100中时,第一电路600足够接近第二电路606,以能够进行无线通信。
在切割配件32连接到鼻管100之后,护罩68被移开并放在一旁。此时,第一电路600和第二电路606之间的通信完成,并且第一电路600不再需要接近第二电路606。
已经以说明性方式描述了本发明,并且应该理解,已经使用的术语在本质上是描述性词语,而非限制性词语。根据以上教导,可对本发明进行许多修改和改变,并且可以除具体描述的之外的方式实践本发明。

Claims (31)

1.一种手术机器人臂的端部执行器,所述端部执行器包括:
切割配件,其包括切割尖端和轴,所述轴沿其轴线延伸;
能旋转的驱动构件,其被配置为能够旋转地驱动所述切割配件的所述轴;
夹持组件,其由所述驱动构件支撑,并且能够相对于所述驱动构件选择性地旋转,并且沿所述轴的轴线接纳所述切割配件的所述轴,以便将所述轴选择性地锁定到所述驱动构件上;
鼻管,其沿鼻管轴线延伸,所述鼻管能够释放地与所述切割配件接合并能够旋转地支撑所述切割配件;和
轴向连接器,其绕所述鼻管轴线设置并且可释放地锁定和解锁所述切割配件。
2.如权利要求1所述的端部执行器,其中,所述轴向连接器与所述夹持组件间隔开。
3.如权利要求2所述的端部执行器,其中,所述轴向连接器位于所述夹持组件和所述切割配件的所述切割尖端之间。
4.如权利要求2或3所述的端部执行器,其中,所述鼻管包括沿所述鼻管轴线的终端,并且其中,所述切割配件通过所述轴向连接器从所述终端延伸到所述夹持组件。
5.如权利要求2或3所述的端部执行器,其中,所述轴向连接器限定沿所述鼻管轴线延伸并接纳所述切割配件的孔眼。
6.如权利要求1-3之一所述的端部执行器,其中,所述夹持组件限定沿所述鼻管轴线延伸并接纳所述切割配件的孔眼。
7.如权利要求2-3之一所述的端部执行器,其中,所述切割配件包括套管,所述套管能够旋转地耦接到所述轴上并且能够释放地与所述轴向连接器接合。
8.如权利要求7所述的端部执行器,其中,所述轴与所述夹持组件能够释放地接合。
9.如权利要求7所述的端部执行器,其中,所述轴的外表面具有能够释放地与所述夹持组件接合的圆柱形剖面。
10.如权利要求7所述的端部执行器,其中,所述轴具有外表面,该外表面具有从所述套管延伸至自由端的外径恒定的圆柱形剖面,并且其中,所述夹持组件能够释放地与所述外表面接合。
11.如权利要求7所述的端部执行器,其中,所述切割配件包括小型机动钻,并且所述套管沿所述鼻管轴线在所述小型机动钻近侧的第一端和所述小型机动钻远侧的第二端之间延伸,并且其中,所述轴从所述套管的远端延伸至所述夹持组件。
12.如权利要求1-3之一所述的端部执行器,其中,所述切割配件包括小型机动钻,并且所述轴能够释放地与所述夹持组件接合。
13.如权利要求12所述的端部执行器,其中,所述轴的外表面具有能够释放地与所述夹持组件接合的圆柱形剖面。
14.如权利要求12所述的端部执行器,其中,所述轴具有外表面,该外表面具有从所述小型机动钻延伸至自由端的外径恒定的圆柱形剖面,并且其中,所述夹持组件能够释放地与所述外表面接合。
15.如权利要求1-3、8-11、13、14之一所述的端部执行器,其中,所述夹持组件包括:笼,其沿所述鼻管轴线延伸并且限定围绕所述鼻管轴线沿周向间隔开的多个狭槽;以及滚轴,其位于所述狭槽中,所述滚轴彼此间隔开并且在其间接纳所述切割配件的所述轴。
16.如权利要求15所述的端部执行器,其中,所述滚轴能够相对于所述笼沿径向移动。
17.如权利要求16所述的端部执行器,还包括:接触表面,其相对于所述驱动构件被旋转固定并且限定接纳所述夹持组件的孔眼,所述接触表面被配置为选择性地偏压所述滚轴使其靠着所述轴。
18.一种手术机器人臂的端部执行器,所述端部执行器包括:
切割配件;
鼻管,其沿鼻管轴线延伸,所述鼻管能够释放地与所述切割配件接合并能够旋转地支撑所述切割配件;
轴向连接器,其绕所述鼻管轴线设置并且由所述鼻管支撑,并且沿所述鼻管轴线能够释放地将所述切割配件锁定到所述鼻管;
驱动连接器,其由所述鼻管支撑,并且接纳所述切割配件,以便能够旋转地驱动所述切割配件;
夹持组件,其由所述驱动连接器支撑,并且能够相对于所述驱动连接器选择性地旋转;
致动器,其耦接到所述驱动连接器,以相对于所述鼻管旋转所述驱动连接器;并且
所述轴向连接器能够在保持所述切割配件的锁定位置和释放所述切割配件的未锁定位置之间移动。
19.如权利要求18所述的端部执行器,其中,所述鼻管包括沿所述鼻管轴线的终端,并且其中,所述切割配件通过所述轴向连接器从所述终端延伸至所述驱动连接器。
20.如权利要求18或19所述的端部执行器,其中,所述轴向连接器限定沿所述鼻管轴线延伸并接纳所述切割配件的孔眼。
21.如权利要求18或19所述的端部执行器,其中,所述驱动连接器限定沿所述鼻管轴线延伸并接纳所述切割配件的孔眼。
22.如权利要求18或19所述的端部执行器,其中,所述切割配件包括轴和套管,所述套管能够旋转地耦接到所述轴上并且能够释放地与所述轴向连接器接合。
23.如权利要求22所述的端部执行器,其中,所述轴与所述驱动连接器能够释放地接合。
24.如权利要求23所述的端部执行器,其中,所述轴的外表面具有能够释放地与所述驱动连接器接合的圆柱形剖面。
25.如权利要求23所述的端部执行器,其中,所述轴具有外表面,该外表面具有从所述套管延伸至自由端的外径恒定的圆柱形剖面,并且其中,所述驱动连接器能够释放地与所述外表面接合。
26.如权利要求22所述的端部执行器,其中,所述切割配件包括小型机动钻,并且所述套管沿所述鼻管轴线在所述小型机动钻近侧的第一端和所述小型机动钻远侧的第二端之间延伸,并且其中,所述轴从所述套管的远端延伸至所述驱动连接器。
27.一种手术机器人臂的端部执行器,用于能够旋转地驱动切割配件,所述端部执行器包括:
鼻管,其沿鼻管轴线延伸,所述鼻管能够旋转地支撑所述切割配件;
轴向连接器,其绕所述鼻管轴线设置并且由所述鼻管支撑,并且被配置为沿所述鼻管轴线相对于所述鼻管锁定所述切割配件;
能旋转的驱动连接器,其能够旋转地由所述鼻管支撑,并且被配置为沿所述鼻管轴线接纳所述切割配件并且能够旋转地驱动所述切割配件;以及
夹持组件,其由所述驱动构件支撑,并且能够相对于所述驱动构件选择性地旋转;并且
所述轴向连接器能够沿所述鼻管轴线在保持所述切割配件的锁定位置和释放所述切割配件的未锁定位置之间移动。
28.如权利要求27所述的端部执行器,其中,所述鼻管包括沿所述鼻管轴线的终端,并且所述轴向连接器沿所述鼻管轴线位于所述终端和所述驱动连接器之间。
29.如权利要求28所述的端部执行器,其中,所述轴向连接器限定沿所述鼻管轴线延伸用于接纳所述切割配件的孔眼。
30.如权利要求29所述的端部执行器,其中,所述驱动连接器限定沿所述鼻管轴线延伸用于接纳所述切割配件的孔眼。
31.如权利要求30所述的端部执行器,其中,所述驱动连接器绕所述鼻管轴线设置。
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