CN112826592B - 末端执行器、微创手术器械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种末端执行器，包括基座、俯仰关节以及张合关节。俯仰关节转动设置于基座。张合关节包括至少两个张合件以及与张合件配合使用的复位件，张合件分别转动设置于俯仰关节，张合件通过单根式张合线绳和复位件进行枢转张开和/或枢转闭合驱动。俯仰关节的俯仰运动与张合关节的张合运动之间相互解耦驱动。本发明还涉及对应的末端执行器解耦控制方法及微创手术器械。上述末端执行器、微创手术器械，张合关节和近端的俯仰关节等其他关节分别进行独立的驱动，有效降低了近端关节在动作时对远端的张合关节张合情况的影响，同时有效延长了张合绳线和末端执行器的使用寿命，提高了末端执行器及微创手术器械使用安全性能。

Description

末端执行器、微创手术器械

技术领域

本发明涉及微创手术技术领域，特别是涉及末端执行器、微创手术器械。

背景技术

微创手术是指外科医生在患者体表切开2-4个5mm-10mm的小切口，把手术器械通过小切口伸入到患者内部，辅助视觉监控设备和灵巧的手术器械，对病灶部位进行诊断或治疗。微创手术与传统的开放式手术相比，具有手术切口小、出血量少、术后疤痕小、恢复时间快等优点，这使得病人遭受的痛苦大大减少。当前微创手术在外科手术的各个领域得到了广泛的运用，如神经外壳、脑外科、泌尿外科、胸腹外科、妇科、泌尿外科。一般的微创手术器械大多包含近端控制器、细长杆件和远端执行器（钳式、剪式、钩式、穿刺），且细长杆件中部有线穿过以达到近端控制器能够操纵远端执行器的效果。不同类型的远端执行器分别用于完成对脏器组织的切割、夹持、缝合、提拉和游离等手术操作。

在腹腔手术机器人中，钳齿的开合、关节的旋转以及俯仰等动作，主要是通过绕过关节的绳线之间的相对运动来实现的。当靠近近端的关节运动时，由于导向轮的位置精度不足，绳线自身的物理性质或者是外界条件的影响，可能会导致远端关节上的绳线松脱、卡死甚至崩断，从而导致器械在使用过程中产生不可修复的损坏，以及由于多个关节的运动相互干扰带来的器械控制不稳定，精度差的问题。

发明内容

基于此，有必要针对一般的微创手术器械中近端关节动作会影响甚至破坏远端关节动作的问题，提供一种近端关节和远端关节都能安全动作的末端执行器、微创手术器械。

一种末端执行器，包括：

基座；

俯仰关节，转动设置于所述基座；

张合关节，包括至少两个张合件以及与所述张合件配合使用的复位件，所述张合件分别转动设置于所述俯仰关节，所述张合件通过单根式张合线绳和复位件进行枢转张开和/或枢转闭合驱动；

所述俯仰关节的俯仰运动与所述张合关节的张合运动之间相互解耦驱动。

在其中一个实施例中，所述张合件在各自对应的单根式张合线绳拉紧时执行枢转收拢动作，所述复位件在对应的单根式张合线绳松开时驱动所述张合件执行枢转张开动作。

在其中一个实施例中，所述复位件为弹性件，包括扭簧、压簧或者拉簧，当张合件执行枢转收拢动作时，驱动复位件发生弹性变形。

在其中一个实施例中，所述末端执行器包括张合线绳和俯仰线绳；所述张合线绳为单根式线绳，所述张合线绳的一端与所述张合件固定连接，所述张合线绳的另一端与近端控制器连接；所述俯仰线绳绕过所述俯仰关节，所述俯仰线绳的两端分别与近端控制器连接。

在其中一个实施例中，所述末端执行器还包括旋转关节，所述旋转关节活动设置于所述基座，所述俯仰关节转动设置于所述旋转关节。

一种末端执行器解耦控制方法，包括：

根据静力学，通过各关节驱动力的转矩推导出远位关节转矩的力矩方程式，建立器械的静力学数学模型；

对力矩方程式进行数学变换，推导出器械的动力学数学模型。

在其中一个实施例中，所述通过各关节驱动力的转矩推导出远位关节转矩的力矩方程式，还包括：对远位关节转矩的力矩方程式进行线性变换，推导出驱动力转矩的力矩方程式。

在其中一个实施例中，所述对力矩方程式进行数学变换，推导出器械的动力学数学模型，具体包括：

由器械远位关节的转角推导出驱动力转角方程；

由驱动力转角方程推导出器械远位关节转角方程，建立驱动力转角与器械远位关节转角之间的转动关系模型。

一种微创手术器械，包括近端控制器、中间连接杆件以及上述实施例中任一项所述的末端执行器；所述近端控制器和所述末端执行器之间通过对应的线绳连接，所述线绳穿设于所述中间连接杆的内部。

在其中一个实施例中，所述近端控制器中具有动力源，所述动力源通过对应的线绳按上述实施例中任一项所述的末端执行器解耦控制方法控制所述微创手术器械执行俯仰、张合和/或旋转动作，所述动力源包括电机或者气缸。

上述末端执行器、微创手术器械，至少两个张合件分别采用复位件配合单根式张合线绳的传动方式。通过拉紧对应的张紧绳线，张合关节会受到张紧绳线的拉力而闭合，同时张合关节驱动复位件发生一定量的变形。通过放松对应的张紧绳线，张合关节会受到对应复位件的反弹力而张开。近端的俯仰关节的偏转运动与张合关节的张合运动之间是相互解耦驱动，进而允许张合关节和近端的俯仰关节等其他关节分别进行独立的驱动，当俯仰关节或其他偏向于近端的关节运动时，张合关节的驱动情况仍然保持当前状态，有效降低了近端关节在动作时对远端的张合关节张合情况的影响，有效维持了张合绳线合适的张力范围，同时有效延长了张合绳线和末端执行器的使用寿命，提高了末端执行器及微创手术器械使用安全性能。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的末端执行器结构第一侧视示意图；

图2为本发明一实施例提供的末端执行器结构主视示意图；

图3为本发明一实施例提供的末端执行器结构第二侧视示意图；

图4为本发明一实施例提供的基座结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的微创手术器械示意图；

图6为本发明一实施例提供的微创手术器械控制示意图。

其中：10、微创手术器械；100、末端执行器；110、基座；111、支耳；112、张合孔；113、俯仰孔；120、俯仰关节；121、俯仰转轴；122、俯仰支架；123、俯仰线轮；130、张合关节；131、第一张合件；132、第二张合件；133、第一复位件；134、第二复位件；140、第一导向轮；150、第一张合线绳；160、第二张合线绳；170、俯仰线绳；180、旋转关节；200、近端控制器。

实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“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”、“上”、“下”、“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。

微创手术器械一般包括近端控制器、中间连接杆件以及末端（远端）执行器。操作人员在手术过程中通过近端控制器控制伸入人体内部的末端执行器。而且末端执行器一般都是由若干个关节所组成，末端执行器中各个关节准确动作是保证手术过程顺利进行的必要条件。如图1-3所示，本发明提供一种末端执行器100能够有效降低近端关节动作时对远端关节的影响。具体的，末端执行器100包括基座110、俯仰关节120以及张合关节130。基座110是整个末端执行器100的支撑结构，也是与中间连接杆件连接的部位。俯仰关节120转动设置于基座110，并且张合关节130设置于俯仰关节120，在本实施例中俯仰关节120相对于张合关节130来说就是近端关节，对应的，张合关节130相对于俯仰关节120来说就是远端关节。俯仰关节120的俯仰运动与张合关节130的张合运动之间相互解耦驱动。

进一步，如图1-3所示，张合关节130包括第一张合件131、第二张合件132、第一复位件133和第二复位件134，第一张合件131和第二张合件132分别转动设置于俯仰关节120，第一复位件133设置于第一张合件131和俯仰关节120之间，第二复位件134设置于第二张合件132和俯仰关节120之间，第一张合件131上具有第一连接位，第二张合件132上具有第二连接位，第一连接位和第二连接位分别用于连接对应的单根式张合线绳。第一张合件131和第二张合件132在各自对应的单根式张合线绳拉紧时执行枢转收拢动作，第一复位件133在对应的单根式张合线绳松开时驱动第一张合件131执行枢转张开动作，第二复位件134在对应的单根式张合线绳松开时驱动第二张合件132执行枢转张开动作。

上述末端执行器100，第一张合件131和第二张合件132分别采用复位件配合单根式张合线绳的传动方式。通过拉紧对应的张紧绳线，张合关节130会受到张紧绳线的拉力而闭合，同时张合关节130驱动复位件发生一定量的变形。通过放松对应的张紧绳线，张合关节130会受到对应复位件的反弹力而张开。当俯仰关节120或其他偏向于近端的关节运动时，复位件会根据对应张合绳线的张力和自身的反弹力而自动达到适应从而达到新的力平衡状态。上述末端执行器100有效降低了近端关节在动作时对远端的张合关节130张合情况的影响，有效维持了张合绳线合适的张力范围，同时有效延长了张合绳线和末端执行器100的使用寿命，提高了末端执行器100及微创手术器械10使用安全性能。

可选的，如图1-3所示，在本发明一实施例中，将对应的张合线绳和俯仰线绳170集成到末端执行器100中。具体的，末端执行器100还包括第一张合线绳150、第二张合线绳160和俯仰线绳170。第一张合线绳150和第二张合线绳160为单根式线绳，第一张合线绳150的一端与第一连接位固定连接，第一张合线绳150的另一端与近端控制器200连接。第二张合线绳160的一端与第二连接位固定连接，第二张合线绳160的另一端与近端控制器200连接。俯仰线绳170绕过俯仰关节120，俯仰线绳170的两端分别与近端控制器200连接。将对应的张合线绳和俯仰线绳170集成到末端执行器100中能够提高微创手术器械10的装配效率。

在本发明一实施例中，如图1-3所示，第一连接位和/或第二连接位的类型为卡合件和/或连接柱，第一连接位允许对应的张合线绳以卡合和/或捆绑的方式连接，第二连接位允许对应的张合线绳以卡合和/或捆绑的方式连接。对于单根形式的张合线绳，只要能够将其一端通过对应的连接位连接到对应的张合件上即可。在其它的实施例中，张合线绳的一端还可以通过缠绕的方式固定到对应的张合件上。可以理解的，张合线绳远离张合件的另一端穿过中间连接杆件后与近端控制器200连接。

在本发明一实施例中，如图1-3所示，末端执行器100还包括线绳导向组件，线绳导向组件设置于基座110，或者线绳组件设置于俯仰关节120。线绳导向组件允许第一连接位和/或第二连接位分别对应的张合线绳穿过或绕过。线绳导向组件能够避免对应的张合线绳在拉紧或者松开的过程中脱离既定的轨道，保证第一张合线绳150和第二张合线绳160在反复拉紧或者松开后仍能够正常工作。作为一种可实现的方式，俯仰关节120通过俯仰转轴121转动设置于基座110。导向组件包括第一导向轮140和第二导向轮（图中未示出），第二导向轮和第二导向轮分别设置于俯仰关节120。第一导向轮140和俯仰关节120的俯仰转轴121之间形成第一通道，第一通道允许第一张合件131对应的张合线绳穿过。第二导向轮和俯仰关节120的俯仰转轴121之间形成第二通道，第二通道允许第二张合件132对应的张合线绳穿过。两个导向轮分别和俯仰转轴121之间形成允许张合线绳穿过的通道，能够有效避免张合线绳在运动过程中脱离导向轮后无法回到原位，保证张合线绳的工作稳定性。

第一张合线绳150和第二张合线绳160是保证张合关节130实现枢转收拢的驱动结构，对应的，第一复位件133和第二复位件134是保证张合关节130枢转张开的驱动结构。在本发明一实施例中，第一复位件133和/或第二复位件134为弹性件，第一张合件131执行枢转收拢动作并驱动第一复位件133发生弹性变形，第二张合件132执行枢转收拢动作并驱动第二复位件134发生弹性变形。弹性件形式的第一复位件133和第二复位件134能够保证张合关节130在反复枢转收拢和枢转张开后仍能够保证稳定的弹性力，进而保证张合关节130的稳定张合。在其它的实施例中，第一复位件133和/或第二复位件134为具有记忆功能的结构，比如记忆合金等。作为一种可实现的方式，第一复位件133和/或第二复位件134为扭簧、压簧或者拉簧。如图1-3所示，采用扭簧形式的第一复位件133和第二复位件134，扭簧形式的第一复位件133和第二复位件134安装在第一张合件131和第二张合件132的复位凹槽中。扭簧具有体积小、弹性力大、性能稳定的优点。

可选的，在上述实施例中，扭簧的安装位置并不局限于钳齿部（第一张合件131和第二张合件132）的内侧，也可以分别布置于对应钳齿部（第一张合件131和第二张合件132）的外侧，或者是其他任何能使钳齿部受力张开的位置。

俯仰关节120能够有效增加末端执行器100的活动自由度。在本发明一实施例中，如图1-3所示，俯仰关节120包括俯仰转轴121、俯仰支架122和俯仰线轮123，俯仰转轴121转动设置于基座110，俯仰支架122和俯仰线轮123分别固定设置于转轴，张合关节130转动安装在俯仰支架122上。俯仰线轮123允许对偶式俯仰线绳170绕过（类似达芬奇器械方案），在俯仰线轮123的驱动下，俯仰支架122能够带动张合关节130同步绕俯仰转轴121转动。进一步，如图1-4所示，俯仰关节120转动设置于基座110的一端，基座110安装俯仰关节120的端面上开设线绳孔，线绳孔允许张合线绳和/或俯仰线绳170穿过，线绳孔能够在不增加整体体积的前提下保证张合线绳和俯仰线绳170顺利的穿入中间连接杆件。作为一种可实现的方式，线绳孔包括两个张合孔112和两个俯仰孔113，两个张合孔112和两个俯仰孔113分别开设于基座110安装俯仰关节120的端面。两个张合孔112分别允许两根张合线绳穿过，两个俯仰孔113分别允许俯仰线绳170的两端穿过。四个线绳孔在基座110的端面上呈圆弧分布、圆周分布、矩形分布或者异形分布。

在上述实施例中，以包括俯仰关节120和张合关节130的末端执行器100为例进行了说明。在其它的实施例中，如图5所示，末端执行器100还可以包括旋转关节180，旋转关节180活动设置于基座110，俯仰关节120转动设置于旋转关节180，张合关节130按照上述各个实施例的方式设置于俯仰关节120。单根线绳配合一个扭簧的组合型传动方式并不仅仅局限于运用在末端执行器100的张合关节130，也可以运用到俯仰关节120，旋转关节180等任何关节。

如图5所示，本发明还提供一种微创手术器械10，包括近端控制器200、中间连接杆件（图中未示出）以及上述各个实施例中任一项所述的末端执行器100。近端控制器200和末端执行器100之间通过对应的线绳连接，线绳穿设于中间连接杆的内部。进一步，近端控制器200中具有动力源，动力源通过对应的线绳分别控制微创手术器械10执行俯仰、张合和/或旋转动作，动力源包括电机或者气缸。

上述微创手术器械10，第一张合件131和第二张合件132分别采用复位件配合单根式张合线绳的传动方式。通过拉紧对应的张紧绳线，张合关节130会受到张紧绳线的拉力而闭合，同时张合关节130驱动复位件发生一定量的变形。通过放松对应的张紧绳线，张合关节130会受到对应复位件的反弹力而张开。当俯仰关节120或其他偏向于近端的关节运动时，复位件会根据对应张合绳线的张力和自身的反弹力而自动达到适应从而达到新的力平衡状态。上述微创手术器械10有效降低了近端关节在动作时对远端的张合关节130张合情况的影响，有效维持了张合绳线合适的张力范围，同时有效延长了张合绳线和末端执行器100的使用寿命，提高了末端执行器100及微创手术器械10使用安全性能。

在本发明一具体的实施例中，如图5所示，为本发明器械的俯仰关节120，张合关节130以及轴向旋转关节180的整体方案示意图。微创手术器械10（以下简称器械）的近端是由动力盒构成，中端是由硬质杆件外壳和内包的绳线构成，远端是由上述的末端执行器100构成。微创手术器械10的近端有四个动力传递接口（分别为M1,M2,M3,M4），将该四个接口对接于机械臂上，通过机械臂上的电机、气缸等驱动源的动力传递方式，使M1-M4可以分别独立做旋转运动。

M1是由齿轮副构成，通过机械臂的动力传递来控制器械轴的旋转。M2是由机械臂上的动力传递来控制转盘的旋转，从而带动接合在转盘上的对偶式俯仰线绳170运动，最后使器械远端俯仰关节120旋转。M3和M4分别通过机械臂上的动力传递来控制转盘的旋转，从而拉紧或放松独立的张合线绳。如果M3顺时针旋转，M4逆时针旋转，则会使器械远端的张合关节130闭合；如果M3逆时针旋转，M4顺时针旋转，受装配于张合关节130的各扭簧的反弹力，则会使器械远端的张合关节130张开；如果M3和M4同向旋转，则会使器械远端的钳齿做偏转运动。

接下来解释如何建立运动学模型来独立控制各关节的运动。对应的，本发明一实施例提供一种末端执行器解耦控制方法，包括：根据静力学，通过各关节驱动力的转矩推导出远位关节转矩的力矩方程式，建立器械的静力学数学模型；对力矩方程式进行数学变换，推导出器械的动力学数学模型。作为一种可实现的方式，所述通过各关节驱动力的转矩推导出远位关节转矩的力矩方程式，还包括：对远位关节转矩的力矩方程式进行线性变换，推导出驱动力转矩的力矩方程式。作为另一种可实现的方式，所述对力矩方程式进行数学变换，推导出器械的动力学数学模型，具体包括：由器械远位关节的转角推导出驱动力转角方程；由驱动力转角方程推导出器械远位关节转角方程，建立驱动力转角与器械远位关节转角之间的转动关系模型。采用上述末端执行器解耦控制方法能够有效实现近端关节和张合关节之间的解耦驱动。

具体的，如图6所示，为图5的简化构架模型。四个自由（ J ₁、 J ₂、 J ₃、 J ₄）分别对应器械轴的旋转，远端的俯仰，远端钳齿的张合由四个电机分别驱动各绕线轮，绕线轮上分别饶有绳线，并且防止绳线的滑动。当电机旋转时，则会带动绳线，从而驱动关节上的转盘，分别输出力矩（ τ ₁、 τ ₂、 τ ₃、 τ ₄）。从图中观察可知，电机驱动的转盘分别命名为 r _m1、 r _m2、 r _m3、 r _m4。对应的被驱、动的各关节的转盘分别命名为 r _11、 r ₂₂、 r ₃₃、 r ₄₄。其中，观察可知， r ₂₃、 r ₂₄是分别相对于 r ₃₃、 r ₄₄的关节转盘较近位更近的转盘。它们与 r ₂₂是同轴的关系。这里我们称其为导向轮。其作用是分别为驱动 r ₃₃、 r ₄₄的绳线作导向作用。

接下来介绍各关节的作用。 r _m1是通过绳线直接驱动 r ₁₁。其作用是控制器械远位结构的整体的旋转（ROLL）。 r _m2是通过绳线直接驱动 r ₂₂。其作用是控制器械远位结构整体的俯仰（PITCH）。 r _m3是通过绳线绕过导向轮 r ₂₃从而驱动 r ₃₃。其作用是控制器械远位的钳齿关节1的偏转（YAW）。 r _m4是通过绳线绕过导向轮 r ₂₄从而驱动 r ₄₄。其作用是控制器械远位的钳齿关节2的偏转（YAW）。当 r _m3、 r _m4配合在一起控制时，可实现器械远位的钳齿的张合运动和钳齿整体的偏转运动。由于驱动第一张合件131和第二张合件132的绳线绕过了导向轮，而导向轮是在 J ₂关节上的，所以当驱动关节旋转时， J ₃关节和 J ₄关节会由于耦合现象而旋转。

首先，描述从静力学的角度来建立此器械的数学模型的方法。假设电机的扭矩分别是 T _m1、 T _m2、 T _m3、 T _m4。

假设各转盘的半径为 r _xy 的形式，根据静力学的基础公式，我们可以把从电机转矩推导出远位关节转矩的力矩方程式列出来，如下所示。

为了表达上述力矩方程式的系数行列，我们是用J表示上述公式中转盘半径关系的矩阵。于是可以转换为以下的公式来表示;

J矩阵中的各元素的正负号的判断规则是，如果该元素中的电机转盘与关节转盘之间的绳线无交叉或有偶数次交叉，则为正号；如果有奇数次交叉，则为负号。本器械的数学模型中，绳线均无交叉，所以全部元素均为正数。

根据线性代数的关系，我们可以将上述公式稍微变化，将由远位关节转矩推导出电机专辑的公式列出来，如下所示：

上述均为静力学公式。接下里我们根据上述力矩方程式和线性代数的变化法则推导出此器械数学模型的运动学数学公式。

由器械远位关节的转角推导出电机转角的公式，如下所示：

由电机转角推导出器械远位关节转角的公式，如下所示：

如果想对于存在耦合关系的某个关节进行独立驱动时，需要将相耦合的关节同时独立驱动才能解耦。以上一个公式为例，将变成如下形式：

这个式子中，是指只驱动j号关节时，i号电机所需要输入的角度值。从推导出的公式中可以看出，当希望俯仰关节120单独旋转而不带动远位的张合关节130运动时，电机M2,M3,M4需要同时旋转满足以下等式：

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种末端执行器，其特征在于，包括：

基座；

俯仰关节，转动设置于所述基座；

张合关节，包括至少两个张合件以及与所述张合件配合使用的复位件，所述张合件分别转动设置于所述俯仰关节；及

张合线绳，所述张合线绳为单根式线绳，所述张合线绳的一端与所述张合件固定连接，所述张合线绳的另一端与近端控制器连接；其中，所述张合件通过对应的所述张合线绳和对应的复位件进行枢转张开和/或枢转闭合驱动；以及

导向组件，包括第一导向轮和第二导向轮，所述第一导向轮和所述第二导向轮分别设置于所述俯仰关节上，所述第一导向轮和所述第二导向轮分别与所述俯仰关节的俯仰转轴之间形成允许所述张合线绳穿过的通道；

所述俯仰关节的俯仰运动与所述张合关节的张合运动之间相互解耦驱动。

2.根据权利要求1所述的末端执行器，其特征在于，所述张合件在各自对应的单根式张合线绳拉紧时执行枢转收拢动作，所述复位件在对应的单根式张合线绳松开时驱动所述张合件执行枢转张开动作。

3.根据权利要求2所述的末端执行器，其特征在于，所述复位件为弹性件，包括扭簧、压簧或者拉簧，当张合件执行枢转收拢动作时，驱动复位件发生弹性变形。

4.根据权利要求1-3任一项所述的末端执行器，其特征在于，所述末端执行器包括俯仰线绳，所述俯仰线绳绕过所述俯仰关节，所述俯仰线绳的两端分别与近端控制器连接。

5.根据权利要求1-3任一项所述的末端执行器，其特征在于，所述末端执行器还包括旋转关节，所述旋转关节活动设置于所述基座，所述俯仰关节转动设置于所述旋转关节。

6.一种微创手术器械，其特征在于，包括近端控制器、中间连接杆件以及权利要求1-5任一项所述的末端执行器；所述近端控制器和所述末端执行器之间通过对应的线绳连接，所述线绳穿设于所述中间连接杆的内部。

7.根据权利要求6所述的微创手术器械，其特征在于，所述近端控制器中具有动力源，所述动力源通过对应的线绳按照所述的末端执行器解耦控制方法控制所述微创手术器械执行俯仰、张合和/或旋转动作，所述动力源包括电机或者气缸；

其中，所述的末端执行器的末端执行器解耦控制方法包括：

根据静力学，通过各关节驱动力的转矩推导出远位关节转矩的力矩方程式，建立器械的静力学数学模型；

对力矩方程式进行数学变换，推导出器械的动力学数学模型。

8.根据权利要求7所述的微创手术器械，其特征在于，所述通过各关节驱动力的转矩推导出远位关节转矩的力矩方程式，还包括：对远位关节转矩的力矩方程式进行线性变换，推导出驱动力转矩的力矩方程式。

9.根据权利要求7所述的微创手术器械，其特征在于，所述对力矩方程式进行数学变换，推导出器械的动力学数学模型，具体包括：

由器械远位关节的转角推导出驱动力转角方程；

由驱动力转角方程推导出器械远位关节转角方程，建立驱动力转角与器械远位关节转角之间的转动关系模型。

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