CN114554999A - 接头结构以及相关的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种接头结构包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆通过接头耦接到彼此。所述第一连杆和所述第二连杆可围绕所述接头相对于彼此铰接运动。致动元件延伸通过所述第一连杆中的第一引导通道和所述第二连杆中的第二引导通道。所述第一引导通道终止于开口中，其中所述致动元件从所述第一连杆延伸以跨所述接头延伸到所述第二连杆。所述开口的第一边缘部分在沿着所述第一引导通道的纵向轴线的第一位置处，并且所述开口的第二边缘部分在沿着所述第一引导通道的纵向轴线的与所述第一位置不同的第二位置处。系统和装置包括相关的接头结构。

Description

接头结构以及相关的装置和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求标题为“Joint Structures and Related Devices and Methods”的美国临时申请号62/925,805(2019年10月25日提交)的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明的方面涉及具有可铰接接头结构(诸如腕部)的器械、以及相关的装置、系统和方法。具体地，本公开的方面涉及具有可响应于由延伸通过在接头处耦接在一起的连杆的致动元件传输的力而铰接接头结构的器械。
背景技术
各种工具(诸如医疗(例如外科手术)或其他工业器械)通常包括赋予这样的器械一个或多个运动自由度的可铰接接头结构。这样的接头结构可以包括一个或多个接头，每个接头可以以一个或多个自由度铰接运动，所述一个或多个自由度可以相同或不同。
接头结构的铰接运动可以通过一个或多个致动元件来控制，所述一个或多个致动元件通过各种部件耦接到操纵器系统，所述操纵器系统接收来自用户(诸如外科医生或其他操作者)的输入，以根据需要定位器械。这样的操纵器系统可以包括远程操作的(例如，计算机控制的)操纵器系统或被配置用于手动操作的操纵器系统。在一些情况下，希望接头结构在任何给定铰接运动位置中表现出相对高的刚度，以促进器械在反作用力(诸如由器械的末端执行器的操作产生的反作用力)下维持给定位置的能力。
器械可以包括在轴的远端部分处耦接末端执行器的接头结构，并且接头结构的铰接运动可以允许末端执行器相对于轴枢转和取向。一个或多个致动元件从传输机构延伸通过器械轴到达接头结构的(一个或多个)连杆，使得由一个或多个致动元件传输的力赋予(一个或多个)连杆相对于彼此围绕(一个或多个)接头的铰接运动移动，从而允许接头结构的远程“转向”。
因为接头结构致动元件通常在接头结构的偏离中心线的位置中行进，所以使接头结构铰接运动(弯曲)导致(一个或多个)致动元件的弯曲。这样的重复弯曲可能导致影响(一个或多个)致动元件的路径长度的变化，并且可能影响腕部的其他特性，诸如铰接接头结构承受外部施加的载荷而不从预期位置偏转的能力。
另外，一些接头结构包括承载特征，其可能潜在地受到存在于器械的工作部位中和/或附近的环境物质和碎屑的侵入的损害。可以通过使用诸如护套的保护性覆盖物来防止这样的侵入。然而，与未如此配备的器械相比，包括这种保护性覆盖物可能导致器械的相对更大的外径。在期望器械的最小总直径的情况下，护套可能是不期望的。
需要提供具有改善的定位精度和一致性的器械接头结构。还需要提供在施加的载荷下具有足够刚度的器械接头结构。还需要提供对环境物质或碎屑的侵入具有低敏感性的器械接头结构。
发明内容
本公开的示例性实施例可以解决一个或多个上述问题和/或可以展示一个或多个上述期望特征。根据以下描述，其他特征和/或优点可以变得显而易见。
根据至少一个示例性实施例，一种接头结构包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆通过接头耦接到彼此，所述第一连杆和所述第二连杆可围绕所述接头相对于彼此铰接运动，并且所述第一连杆在所述第二连杆的近侧。致动元件延伸通过所述第一连杆中的第一引导通道和所述第二连杆中的第二引导通道。所述致动元件响应于在近侧方向上施加在所述致动元件上的张力而引起所述第一连杆和所述第二连杆围绕所述接头相对于彼此的铰接运动。所述第一引导通道终止于开口中，其中所述致动元件从所述第一连杆延伸以跨所述接头延伸到所述第二连杆，所述开口的第一边缘部分在沿着所述第一引导通道的纵向轴线的第一位置处，并且所述开口的第二边缘部分在沿着所述第一引导通道的纵向轴线的与所述第一位置不同的第二位置处。
根据至少另一个示例性实施例，一种医疗装置包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆在近侧到远侧方向上串联设置并且限定可铰接构件。致动元件在所述近侧到远侧方向上延伸通过所述第一连杆的第一引导通道并且通过所述第二连杆的第二引导通道。在所述可铰接构件的未铰接运动状态下，所述致动元件的在所述第一连杆的所述第一引导通道与所述第二连杆的所述第二引导通道之间的部分被定位成与所述可铰接构件的纵向中心线相距第一径向距离。在所述可铰接构件的铰接运动状态下并且在所述可铰接构件的铰接形状的凸形侧上，所述致动元件的在所述第一连杆的所述第一引导通道与所述第二连杆的所述第二引导通道之间的部分定位成与所述可铰接构件的所述纵向中心线相距第二径向距离。所述第二径向距离大于所述第一径向距离。
根据又一示例性实施例，一种接头结构包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆通过接头耦接到彼此。所述第一连杆和所述第二连杆可围绕所述接头相对于彼此铰接运动，并且所述第一连杆在所述第二连杆的近侧。致动元件延伸通过所述第一连杆中的第一引导通道和所述第二连杆中的第二引导通道。所述致动元件响应于在近侧方向上施加在所述致动元件上的张力而引起所述第一连杆和所述第二连杆围绕所述接头相对于彼此的铰接运动。在所述接头结构处于铰接运动状态的情况下，在所述致动元件在所述铰接接头结构的凹形侧上的情况下，所述致动元件位于距所述接头的中心线的第一径向距离处。在所述致动元件在所述铰接接头结构的凸形侧上的情况下，所述致动元件位于距所述接头的所述中心线的第二径向距离处，所述第二径向距离不同于所述第一径向距离。
根据又一示例性实施例，一种接头结构包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆通过接头耦接到彼此，并且所述第一连杆和所述第二连杆可围绕所述接头相对于彼此铰接运动。所述第一连杆在所述第二连杆的近侧。致动元件延伸通过所述第一连杆中的第一引导通道和所述第二连杆中的第二引导通道，并且所述致动元件响应于在近侧方向上施加在所述致动元件上的张力而引起所述第一连杆和所述第二连杆围绕所述接头相对于彼此的铰接运动。所述第一引导通道终止于开口中，其中所述致动元件从所述第一连杆延伸以跨所述接头延伸到所述第二连杆，并且所述开口位于与所述第一引导通道的纵向轴线具有非垂直角度的平面中。
根据又一示例性实施例，一种医疗器械包括轴、末端执行器和腕部，所述腕部将所述末端执行器耦接到所述轴的远端部分。所述腕部包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆通过接头耦接到彼此。所述第一连杆和所述第二连杆可围绕所述接头相对于彼此铰接运动，并且所述第一连杆在所述第二连杆的近侧。致动元件延伸通过所述第一连杆中的第一引导通道和所述第二连杆中的第二引导通道。所述致动元件响应于在近侧方向上施加在所述致动元件上的张力而引起所述第一连杆和所述第二连杆围绕所述接头相对于彼此的铰接运动。所述第一引导通道终止于开口中，其中所述致动元件从所述第一连杆延伸以跨所述接头延伸到所述第二连杆。所述开口的第一边缘部分在沿着所述第一引导通道的纵向轴线的第一位置处，并且所述开口的第二边缘部分在沿着所述第一引导通道的纵向轴线的与所述第一位置不同的第二位置处。
根据又一示例性实施例，一种医疗器械包括轴、末端执行器和腕部，所述腕部将所述末端执行器耦接到所述轴的远端部分。所述腕部包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆通过接头耦接到彼此。所述第一连杆和所述第二连杆可围绕所述接头相对于彼此铰接运动，并且所述第一连杆在所述第二连杆的近侧。致动元件延伸通过所述第一连杆中的第一引导通道和所述第二连杆中的第二引导通道。所述致动元件响应于在近侧方向上施加在所述致动元件上的张力而引起所述第一连杆和所述第二连杆围绕所述接头相对于彼此的铰接运动。所述第一引导通道终止于开口中，其中所述致动元件从所述第一连杆延伸以跨所述接头延伸到所述第二连杆，所述开口位于与所述第一引导通道的纵向轴线具有非垂直角度的平面中。
另外的目的、特征和/或优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或可通过本公开和/或权利要求的实践来获悉。通过所附权利要求中特别指出的元件和组合，可实现和获得这些目的和优点中的至少一些。
应当理解，前面的一般性描述和下面的具体实施方式都只是示例性和图示性的，并不是对权利要求的限制；相反，权利要求应有权获得其全部范围，包括等同物。
附图说明
从以下详细描述中可以单独或与附图一起理解本公开。附图被包括以提供对本公开的进一步理解，并且它们包含在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图图示了本公开的一个或多个示例性实施例，并与说明书一起解释某些原理和操作。在附图中，
图1是根据本公开的包括腕部形式的接头结构的器械的示意图。
图2是器械接头结构的纵向横截面示意图，该器械接头结构具有跨接头结构的对称致动元件路径长度。
图3是根据本公开的实施例的器械接头结构的纵向横截面示意图，该器械接头结构具有跨接头结构的不对称致动元件路径长度。
图4是图3的部分4-4的详细视图，示出了通过图3的接头结构的连杆的致动元件引导通道的示例性配置。
图5A和图5B是图3的接头结构的详细透视图，示出了在接头结构的铰接运动位置离开近侧连杆并跨接头延伸的外致动元件和内致动元件。
图6是示出根据本公开的接头结构的致动元件力矩臂随铰接运动角度变化的曲线图。
图7是示出根据本发明的接头结构的示例性实施例的致动元件路径长度随铰接运动角度变化的曲线图。
图8是示出根据本公开的接头结构的另一示例性实施例的致动元件力矩臂随铰接运动角度变化的曲线图。
图9是示出根据本公开的接头结构的另一示例性实施例的致动元件路径长度随铰接运动角度变化的曲线图。
图10是示出根据本公开的接头结构的另一示例性实施例的致动元件力矩臂随铰接运动角度变化的曲线图。
图11是示出根据本公开的接头结构的另一示例性实施例的致动元件路径长度随铰接运动角度变化的曲线图。
图12是根据本公开的接头结构的另一实施例的示意图。
图13是根据本公开的接头结构的另一实施例的透视图。
图14是图13的接头结构的侧视图。
图15是根据本公开的示例性实施例的操纵系统的透视图。
图16是根据本公开的操纵系统的操纵器臂的实施例的局部示意图，其中两个器械处于安装位置。
具体实施方式
本公开设想了包括例如在铰接运动期间可以提供期望的刚度和可预测的移动的特征的接头结构，诸如但不限于腕部。本公开的各种实施例设想了一个或多个致动元件跨接头结构延伸所沿着的路径的更改。例如，本公开的各种实施例使用沿着器械接头结构彼此直径上交叉地定位的致动元件的路径的不对称配置。这种配置可以允许接头结构的受控且相对大范围的铰接运动，同时还维持相对高的刚度以允许接头结构在弯曲期间的精确定位以及在弯曲之后返回到中性(笔直)配置。此外，这样的配置可以为处于弯曲位置的接头结构提供足够的刚度，以避免在沿着接头结构的纵向轴线作用的压缩力下屈曲。
在各种公开的实施例中，通过接头的连杆中的引导通道的配置来实现跨接头的不对称致动元件路径，所述引导通道接收致动元件并使致动元件跨相邻连杆之间的接头行进。例如，通道可以具有通道支撑部分，该通道支撑部分终止于相对于由接头的连杆限定的纵向轴线中心线的不同位置处。例如，致动元件通道支撑部分的终止位置可以取决于距纵向轴线的径向距离。致动元件引导通道的第一支撑部分可以终止于第一纵向位置处的边缘部分处，并且通道的第二支撑部分可以终止于与第一纵向位置不同的纵向位置处的第二边缘部分处。换句话说，致动元件引导通道的支撑部分的终端位置相对于通道的中心线是不对称的。所述第一部分可以是所述通道的内圆周部分，并且所述第二部分可以是所述通道的外圆周部分，其中所述内圆周部分和所述外圆周部分是相对于距所述接头的纵向中心线的径向距离。这样的布置可以在致动元件的不同区域处为致动元件提供支撑，这取决于致动元件是沿着接头的弯曲位置中的弯曲部的外部分还是内部分安放。例如，外部分对应于致动元件沿着弯曲部的凸形部分跨接头的更长路径，并且内部分对应于致动元件沿着弯曲部的凹形部分跨接头的更短路径。
致动元件引导通道的不对称终止位置的这种布置可以改变致动元件和接头结构的连杆之间的几何关系。致动元件引导通道的不同支撑区域限定了从致动元件到接头结构的纵向中心线的距离，即，当接头结构铰接运动时致动元件作用在接头结构的连杆上的力矩臂。致动元件引导通道的支撑区域的配置可以被选择为定制力矩臂，以在接头结构的连杆上为张紧的致动元件提供足够的杠杆作用，从而提供期望的刚度水平。
致动元件引导通道支撑区域终止的纵向位置可以不同，并且可以基于各种期望的结果来选择。为了提供致动元件引导通道终止的不同纵向位置，引导通道的开口可以被提供在相对于引导通道的纵向中心线的倾斜平面中。在包括具有互补接触表面(诸如滚动接触表面)的连杆的接头结构的实施例中，致动元件引导通道可以具有与滚动接触表面的滚动轴线不共面的支撑区域。在一些示例性实施例中，倾斜开口并且因此当致动元件离开通道并跨越接头时致动元件的支撑区域的纵向位置可以被选择为提供更大的力矩臂，致动元件利用该力矩臂作用在接头结构的连杆上。在一些示例性实施例中，纵向位置可以被选择为使得致动元件的自由路径长度被定制以补偿要不然当接头结构铰接运动时将在致动元件中的一个或两个中发展的松弛。这样的布置还可以通过消除一个或两个致动元件中的不期望的松弛来促进接头结构的刚度。
本发明还设想了包括最小化或防止环境物质(例如，外科手术部位处的组织或其他物质)干扰机械部件的特征的接头结构。例如，在一些示例性实施例中，本公开的致动元件引导通道出口将致动元件定位成使得它们在接头结构的其他接口连接部件的外侧，例如，接触接头结构的相邻连杆的支承表面和/或相互啮合的齿或其他齿轮部件。致动元件的外侧定位可以促进最小化或防止环境物质干扰机械部件。
在一些示例性实施例中，本公开的接头结构包括滚动接触表面，所述滚动接触表面具有靠近接头结构的连杆的外表面的让切部分。让切部分在滚动接触表面的部分之间提供间隙，该间隙可以被定尺寸为防止器械周围的工作部位处的物质(例如，外科手术部位处的组织)被夹在滚动接触表面之间。这样的特征可以与具有不同支撑区域的致动元件引导通道组合使用，从而导致如上所述的不对称的终止位置。可选地，这样的让切部分可以与包括其他致动元件和引导通道布置的接头结构组合使用。
现在参考图1，示出了器械100(例如外科手术器械)的实施例的示意性侧视图。虽然在具有呈支撑器械的末端执行器的腕部形式的接头结构的外科手术器械的背景下讨论了本公开的方面，但是本公开的实施例可以与医疗程序中使用的各种器械一起使用。例如，此类器械包括用于诊断、治疗和感测的那些器械，包括例如成像器械，诸如内窥镜和其他成像器械。因此，如本文使用的医疗器械涵盖在外科手术、诊断和治疗应用中使用的各种器械。此外，本公开的方面可以具有诸如在用于检查和其他工业用途、一般机器人用途、非组织工件的操纵等的其他可远程致动器械中的非外科手术应用。
器械100包括轴104，在轴104的近端部分具有传输机构102，并且在轴的远端部分107具有末端执行器106。在示例性实施例中，传输机构102被配置为与操纵系统(诸如下面分别结合图15和图16所示的操纵系统)接口连接。替代地，传输机构102可以被配置为手动操作，例如用于可以具有被配置为由用户直接操纵的手柄或其他布置的手动腹腔镜器械。
末端执行器106通过接头结构105耦接在轴104的远端部分107处，接头结构105可以包括一个或多个可铰接接头以赋予末端执行器106相对于轴104的一个或多个移动自由度(例如，以俯仰和偏航中的一个或多个移动末端执行器106)。因此，接头结构105可以包括通过接头耦接在一起的两个连杆，或通过一系列接头耦接的一系列两个以上的连杆。为了容易和简化，下面讨论的实施例示出了两个连杆和单个接头(在下面被称为接头结构)，但是本文公开的原理可以应用于具有多于两个连杆和多于一个接头的接头结构，如本领域普通技术人员将熟悉的。此外，根据示例性实施例的接头结构可以包括与接头连接的一系列连杆，其中一个或多个接头具有它们使所接合的连杆围绕其铰接运动的相同或不同轴线。
多个接头的某些协调移动可以例如实现末端执行器106的枢转、纵向平移、在俯仰和偏航方向上的组合移动、或末端执行器106相对于器械轴104在多个自由度上的其他复合移动。虽然结合图1示出了单个致动元件108，但是其他附加致动元件也可以可操作地耦接在传输机构102和接头结构105之间，以沿着与接头结构105的各个接头(诸如各个腕部)相关联的各种自由度致动接头结构105的铰接运动D。
末端执行器106的操作可以通过手动或通过操纵系统(例如，图15和16所示的操纵系统)的驱动器操纵传输机构102来控制。传输机构102包括将例如来自操纵系统或来自可由用户操作的传输机构102处的输入端的移动、能量和/或信号传输到末端执行器106的各种机械和/或机电装置。例如，一个或多个致动元件(图1所示的一个致动元件108)可以从传输机构102延伸通过轴104并且延伸到末端执行器106，以将传输机构102(或其中的部件)可操作地耦接到末端执行器106。由传输机构102施加到致动元件108的力可以致动(例如，闭合、打开或以其他方式控制)末端执行器106。虽然图1所示的末端执行器106包括一对相对的钳夹构件，但是其他末端执行器配置(诸如缝合器、施夹器、结扎工具和其他工具)被认为在本公开的范围内。在各种实施例中，致动元件可以包括柔性构件，诸如聚合物或金属(例如，钨)实心或编织致动元件。
现在参考图2，示出了根据现有技术的接头结构210的侧视图。接头结构210在相对的倒圆接触表面216处接合第一连杆212和第二连杆214，所述相对的倒圆接触表面216限定滚动轴线AR1、AR2，当接头结构210铰接运动时，第一连杆212和第二连杆214中的每一个分别围绕滚动轴线AR1、AR2旋转。接头结构210包括相互啮合的部件218和220，当接头结构210铰接运动时，相互啮合的部件218和220防止第一连杆212和第二连杆214之间的滑动。虽然本文参考具有倒圆接触表面(诸如216)的接头结构示出并描述了本公开的示例性实施例，但是本公开的方面同样适用于接头结构和具有其他运动学控制部件的其他接头结构(诸如销接接头和可铰接运动和/或柔性接头的其他配置)。此外，虽然本文中的描述和附图示出了具有单个自由度的接头结构，但是本公开的方面也适用于具有多个接头并且因此多个自由度的接头结构(诸如并行运动机构或其他串联接头)。
一个或多个致动元件延伸通过接头结构210。如上面结合图1所讨论的，一个或多个致动元件可以可操作地耦接到传输机构102(图1)，以致动接头结构210的铰接运动。在图2的示例性实施例中，两个致动元件222和224是可见的。为了致动接头结构210从中性位置(未示出)到图2所示的位置的铰接运动，致动元件222被张紧，而致动元件224被松弛。同时张紧和松弛可以通过将致动元件222和224耦接到传输机构102(图1)中的单个绞盘来实现，使得当绞盘旋转时，一个致动元件放出而另一个致动元件同时放入。在一些配置中，致动元件222和224可以表示具有围绕绞盘缠绕的中间部分的单个致动元件的两个部分。因此，如本文使用的，致动元件222和224可以表示个体致动元件或单个致动元件的单独部分。图2中的致动元件222和224的布置可以被称为“拉-拉布置”。相对的致动元件的同时张紧和松弛产生了使接头围绕铰接轴线旋转(即，铰接)的耦接。虽然本文讨论的示例性实施例的特征在于“拉-拉”布置，但是本公开涵盖致动元件的其他布置，诸如推-拉或其他配置。
如图2所示，致动元件222和224延伸通过第一连杆212中的相应致动元件引导通道225、226并且通过第二连杆214中的致动元件引导通道227、228。在图2的接头结构配置中，第一连杆212中的致动元件引导通道225、226终止于平面L1中，该平面L1与滚动轴线AR1共面并且与第一连杆212的致动元件引导通道225、226的纵向轴线正交。类似地，第二连杆214的致动元件引导通道227、228终止于平面L2中，该平面L2经过滚动轴线AR2并且与致动元件引导通道227和228的纵向轴线正交。在几何上，当接头结构210从中性位置铰接运动时，这种配置促进了致动元件222和224的路径长度的守恒(即，致动元件引导通道的路径长度的总和保持不变)。换句话说，当接头结构210从中性位置铰接运动时，接头结构210的内侧上的致动元件引导通道226和228之间的距离的减小被接头结构210的外侧上的致动元件引导通道225和227之间的距离的相等增加所抵消。这种配置对于其中致动元件222和224表示单独的线缆或围绕传输机构(例如，图2中的传输机构102)中的绞盘缠绕的单个线缆或其他构件的不同部分的接头架构可能是期望的。例如，当致动元件222的一部分从绞盘放出时，致动元件224的相等部分卷绕到绞盘上，从而防止接头结构210的任一侧上的显著松弛发展。
当接头结构210处于中性位置时，致动元件222和224作用在节段上以使接头结构210铰接运动的力矩臂等于从轴线AR1和AR2位于其中的平面AL到相应致动元件引导通道226、228的中心线的距离。在图2中，接头结构210被示出为从中性位置铰接运动。当接头结构210从中性位置铰接运动时，致动元件222和224作用在节段上以使接头结构210铰接运动的力矩臂基于接头结构210的铰接运动的程度有效地改变。例如，当接头结构210在第一节段212和第二节段214之间铰接运动到45度的角度时，力矩臂的长度有效地减小，因为致动元件222和224在致动元件引导通道225、226、227、228之间的未支撑长度拉得更靠近经过轴线AR1和AR2的平面AL。也就是说，考虑到致动元件222和第一节段212，当节段相对于彼此铰接运动时，力矩臂变得等于距离H1，距离H1是从线AL到致动元件222的距离。可以通过乘以经过轴线AR1和AR2的平面AL与第一节段212的纵向中心线LC1之间的角度的余弦来计算距离H1。从图2显而易见的是，距离H1小于从轴线AR1到位于平面L1中的引导通道225的中心线的长度，并且因此当第一连杆212和第二连杆214相对于彼此铰接运动时，致动元件222以更短的力矩臂作用在第一连杆212上。致动元件222、224中的每一个作用在第一连杆212和第二连杆214上的力矩臂类似地减小。
因为第一和第二连杆212、214相对于彼此的位置至少部分地通过致动元件222、224来控制和维持，所以当第一和第二连杆212、214在使用期间受到外力(诸如施加到器械(例如，图1中的器械100)的反作用力)时，致动元件222、224作用在第一和第二连杆212、214上的力矩臂的减小对应地增加施加到致动元件222、224的力。因此，随着接头结构210的铰接运动的角度增加，接头结构210的“刚度”(即，接头结构210承受所施加的外力而不在所施加的外力下从预期位置偏转的能力)减小。
本公开设想了具有随着接头结构连杆之间的角度改变而更改有效力矩臂的配置的致动元件引导通道。具有这种配置的致动元件引导通道可以提供致动元件的长度的守恒，或在一些实施例中，提供足够接近真实长度守恒的近似长度守恒，以便避免在接头结构铰接运动通过其角行程时的任何过度松弛或过度张紧。
现在参考图3，示出了根据本发明的接头结构430，并且接头结构430具有与参考图2描述的结构大致类似的结构。接头结构430包括第一连杆432和第二连杆434，第一连杆432和第二连杆434通过包括滚动接触表面416的接头相对于彼此铰接运动，滚动接触表面416限定铰接轴线AR1和AR2。与结合图2示出并描述的接头结构210一样，接头结构430包括相互啮合的部件418和420，当接头结构430铰接运动时，相互啮合的部件418和420防止第一连杆432和第二连杆434之间的滑动。这样的相互啮合的部件是可选的，并且本公开的一些示例性实施例不包括这样的相互啮合的部件。
第一连杆432和第二连杆434中的每一个分别包括致动元件引导通道435、436和437、438。致动元件422和424均经过相应的致动元件引导通道435、436和437、438，并且协调致动元件422和424的张紧和释放(例如，通过图1中的传输机构102来控制)。致动元件引导通道435、436和437、438包括根据第一连杆432和第二连杆434之间的铰接运动的角度改变致动元件422和424作用在第一连杆432和第二连杆434上的有效力矩臂的特征。
例如，如图3所示，每个致动元件引导通道435、436和437、438终止于相对于平面L1和L2偏移的边缘部分处。换句话说，致动元件引导通道435、436和437、438的边缘部分不位于平面L1和L2中，而是边缘部分被配置为使得致动元件422和424在致动元件422和424的不同纵向位置处离开通道435、436和437、438，这取决于距铰接轴线AR1和AR2所在的平面AL的距离。换句话说，经过通道(例如，通道435)终止的支撑部分的线相对于通道的纵向轴线形成倾斜角度。以这种方式，致动元件引导通道435、436和437、438的配置可以用于根据接头结构430的铰接运动的角度来改变致动元件422和424作用在第一连杆432和第二连杆434上的力矩臂，如下面进一步讨论的。为了描述的简洁，下面具体讨论了致动元件引导通道435和437，但是所有致动元件引导通道435、436和437、438可以包括对应的特征。
如图3所示，致动元件引导通道435具有内部分440，该内部分440平行于致动元件引导通道435的长度延伸(即，在朝向第二连杆434的方向上)超过平面L1距离D1。致动元件引导通道435具有在平面L1之前(即，在远离第二连杆434的方向上)的距离D2终止的外部分442。在图3的示例性实施例中，四个致动元件引导通道435、436、437、438中的每一个具有带有内部分440和外部分442的类似配置。
在图3中，接头结构430被示出为在第一连杆432和第二连杆434之间以大约60度的角度铰接运动。为了本说明书的目的，铰接接头结构430的“内侧”是接头结构430的在弯曲角度的内部上的部分(即，在图3的视图中在各种部件的中心线下方)，并且铰接接头结构430的“外侧”是接头结构430的在弯曲角度的外部上的部分(即，在图3的视图中在各种部件的中心线上方)。换句话说，“外”或“外侧”是指接头的弯曲部的凸形部分，并且“内”或“内侧”是指接头的弯曲部的凹形部分。
如图3所示，当接头结构430铰接运动时，外致动元件422接触致动元件引导通道435和437的内部分440。因为致动元件引导通道435和437的内部分440不终止于平面L1和L2中，所以与结合图2讨论的设计相比，致动元件422被定位成从经过旋转轴线AR1和AR2的线更向外。也就是说，在图3的实施例中，当接头结构430从中性位置铰接运动时，当经过轴线AR1和致动元件支撑部分440的线垂直于旋转轴线AR1和AR2所在的平面AL时，致动元件422作用在连杆432和434上的力矩臂最初增加并达到最大值H1。
如图3所示，当接头结构430铰接运动时，接头结构430的内侧上的致动元件424在致动元件引导通道436和438的外部分442上断裂。因为外部分442不终止于平面L1和L2中，而是终止于平面L1之前的距离D2(即，在平面L1的与接触表面416相对的一侧上)，所以与结合图2讨论的实施例相比，致动元件424被定位成从经过AR1和AR2的线更向外。也就是说，当接头结构430铰接运动时致动元件424作用在连杆432和434上的力矩臂H2大于图3的实施例中的对应力矩臂。
可以基于接头结构430的期望特性来选择D1和D2的距离并且因此当接头结构铰接运动时致动元件作用在接头结构连杆上的有效力矩臂。例如，在图3的实施例中，距离D1和D2相等，该配置在接头结构430的整个移动范围内提供致动元件422和424的组合路径的长度的守恒。利用这种配置，力矩臂H1和H2也相等，因为它们在接头结构430的整个铰接运动范围内变化。在一些实施例中，距离D1和D2被选择为不相等。虽然这种布置可能影响致动元件的长度守恒，但是D1和D2可以被选择为“调节”具有期望特性的接头结构430，如下面结合图6-10的示例实施例所讨论的。
可能需要不同距离D1和D2的布置的一个实例是其中接头结构430例如由于存在外护套、内部驱动构件或沿着接头结构延伸并表现出挠曲弹性的其他部件而具有相对高的固有刚度的配置。在这样的配置中，护套、驱动构件或其他部件的弹性可以引起内致动元件(即，当接头结构铰接运动时件在接头结构的“内侧”上的控制致动元)中的张力大于外致动元件，导致内致动元件拉伸并且外致动元件产生松弛。松弛发展导致接头结构的刚度的损失，因为外部反作用力或内力(诸如驱动构件中的拉伸或压缩)作用在接头结构上。
根据本公开的实施例，接头结构可以被配置有不等的距离D1和D2以补偿这样的松弛发展。例如，在D1大于D2的配置中，致动元件路径长度不守恒，而是随着接头结构铰接运动的角度增加而变得更长。以这种方式，要不然将在外致动元件中产生的松弛通过在接头结构铰接运动时增加的路径长度来补偿，从而与常规接头结构设计相比促进增加的接头结构刚度。
现在参考图4，示出了根据本公开的实施例的接头结构的连杆532的放大视图，以更清楚地图示本公开的各个方面。致动元件引导通道535沿着连杆532的纵向轴线AL延伸。致动元件引导通道535沿着与纵向轴线AL成倾斜角度的线TL终止。在图5的实施例中，致动元件引导通道535的横截面形状是圆形。因此，沿着线TL，引导通道535具有大致椭圆形的开口。一个示例性实施例的特征在于非圆形引导通道横截面形状，诸如但不限于直线形状、多边形形状、卵形形状等。在图4的示例性实施例中，当接头结构铰接运动时致动元件(例如，图3所示的致动元件422和424)在其上弯曲的致动元件引导通道535的部分以半径r倒圆。半径r是可选的，并且可以促进在接头结构被铰接运动时减小(例如，最小化)致动元件对致动元件引导件的摩擦，并且还可以通过增加致动元件的弯曲半径来减小致动元件中的应力。在本公开的示例性实施例中，半径r可以例如在从0至0.1英寸(2.54mm)的范围内。在图4的实施例中，半径r为0.033英寸(0.838mm)。r的其他值(诸如在0和0.1英寸之间的其他值、或高于0.1英寸的值)在本公开的范围内。当腕部铰接运动时，半径r的这种变化也可以影响致动元件路径长度。例如，在所有其他参数相等的情况下，引导通道的一侧上的半径r的增加可以对路径长度和力矩臂具有与改变距离D1或D2类似的影响。在其他示例性实施例中，致动元件引导通道不包括半径r。
图5A和5B示出了处于铰接运动位置的图3的接头结构的详细透视图。在图5A中，示出了铰接接头结构的外(即，凸形)侧，并且致动元件422和424搁置在致动元件引导通道内部分440上，如上面结合图3所讨论的。在图5B中，示出了铰接接头结构的内(即，凹形)侧，并且致动元件422和424搁置在致动元件引导通道外部分442上。在图5A和5B中，致动元件引导通道435的大致卵形形状是显而易见的。虽然图3、4、5A和5B中的致动元件引导通道435具有大致圆形的横截面形状，但是根据本公开的示例性实施例的引导通道可以具有如上所述的各种非圆形横截面形状。
图6-11是显示由发明人测试的根据本公开的接头结构的各种示例配置的操作特性的曲线图。现在参考图6，示出了根据本公开的示例性实施例的内致动元件(即，位于接头结构的弯曲操作特性的内部上的致动元件)的力矩臂的曲线图。在该示例性实施例中，半径为0.033英寸(0.838mm)。如上所述，在该实施例中，D1和D2被选择为不相等，例如，以吸收当接头结构铰接运动时产生的任何松弛。在该示例性实施例中，D1被选择为0.025英寸(0.635mm)，并且D2被选择为0.031英寸(0.787mm)。如图6所示，当接头结构铰接运动时，致动元件的力矩臂最初从0.1英寸(0.254mm)略微增长，并且一旦铰接运动超过50度，则仅下降到0.1英寸以下。在从0度至60度的整个铰接运动范围内，图6的实施例具有比由虚线650指示的常规设计更大的力矩臂，如由线652指示。
现在参考图7，示出了图示针对由图6表示的相同实施例的致动元件经过的总路径长度随着铰接运动角度变化的曲线图。如图7所示，当铰接运动角度增加超过约30度时，总路径长度开始增加。如上所述，当接头结构铰接运动时，这样的路径长度增加可以补偿由于内致动元件上的高力引起的松弛发展。
图8是示出针对根据本公开的接头结构的另一示例性实施例的力矩臂长度随着接头结构的铰接运动角度变化的曲线图。在该实施例中，D1和D2几乎相等，其中D1为0.036英寸(0.914mm)，并且D2为0.0361英寸(0.917mm)。如上所述，由于在接头结构的整个铰接运动范围内力矩臂增加，这种布置提供了增加的接头结构刚度。类似于与图67相关联的实施例，图8的实施例包括半径为0.033英寸(0.838mm)的倒圆致动元件出口。如图8所示，内致动元件力矩臂在接头结构从0度至60度的整个铰接运动范围内保持等于或大于0.1英寸(0.254mm)。
现在参考图9，在从0度至60度的铰接运动范围内的总路径长度变化仅为0.003英寸(0.0762mm)，并且这种布置在60度的铰接运动内几乎提供完美的长度守恒。在期望超过潜在松弛消耗的更大力矩臂的情况下，这样的布置可以是有利的。
图10和11是图示与根据本公开的接头结构的另一示例性实施例相关联的特性的曲线图。在该实施例中，致动元件引导出口的偏移距离被选择为当接头结构铰接运动时提供路径长度的增加。例如，由图10和11的曲线图表示的实施例的特征在于0.036英寸(0.9144mm)的D1尺寸和0.0115英寸(0.292mm)的尺寸D2。类似于与图6-9相关联的实施例，该实施例的特征还在于致动元件出口处的0.033英寸(0.838mm)的半径。
如图10所示，内致动元件力矩臂在铰接运动范围内大于常规接头结构(在图10中标记为“标准蛇形腕部”)的力矩臂。然而，当铰接运动量超过约20度时，内致动元件力矩臂确实开始从初始0度的铰接运动位置处的0.1英寸(0.254mm)的初始值下降。参考图11，总路径长度在从0度至60度的整个铰接运动范围内增加，并且在60度的铰接运动处接近0.01英寸(0.254mm)。如上所述，当接头结构铰接运动时，这样的布置可以补偿外致动元件中的松弛发展，同时仍提供超过常规设计的力矩臂的增加。
除了通过使用跨接头的不对称致动元件路径提供的松弛消耗和接头结构刚度效果之外，根据上述各种实施例改变跨接头的致动元件路径还可以降低接头结构部件和使用包括接头结构的装置的环境的特征之间的机械干扰的可能性。例如，再次参考图2，在铰接运动位置中，相互啮合的部件218和220延伸超过致动元件224。在一些状况下，相互啮合的部件218和220与例如其中使用包括接头结构的器械的操作部位周围的组织之间的接触可能潜在地导致相互啮合的部件与周围组织之间的不期望的干扰。
如图3所示，在铰接运动位置中，由于内致动元件引导部分440延伸超过轴线AR1和AR2，根据本公开的示例性实施例的接头结构的致动元件424定位在相互啮合的部件418和420的外侧。以这种方式，减轻了组织或其他环境物质干扰相互啮合的部件418和420的可能性。
根据本公开的接头结构的示例性实施例可以包括被配置为避免接头结构部件与周围环境物质之间的干扰的附加特征。例如，在一些实施例中，包括根据本公开的实施例的接头结构的器械可以包括柔性护套、套筒或其他外部保护部件，以防止环境物质在接头结构的部件之间进行干扰。然而，这样的套筒可以促进器械的增加的总直径。因此，在一些示例性实施例(特别是被配置用于微创外科手术程序的器械的实施例)中，部件可以包括被配置为减轻这样的干扰而无需任何套筒或其他外部保护部件的特征。例如，现在参考图12，示出了接头结构1252的透视图。接头结构1252包括在第一连杆1255和第二连杆1256之间的接头1254。接头1254包括限定接头1254的运动的滚动接触表面1216。在一些状况下，环境物质(诸如组织)可能干扰滚动接触表面1216，诸如被夹在相对的接触表面1216之间。
本发明的实施例可以包括被配置为降低环境物质在滚动接触表面1216之间进行干扰的可能性的特征。例如，现在参考图13和14，接头结构1358包括滚动接触表面1360和1362，其中的一个或两个可以相对于相邻的让切部分径向向内。在图13的示例性实施例中，滚动接触表面1362与让切部分1364相邻，而滚动接触表面1360不具有任何相邻的让切部分。如图14所示，让切部分1364在滚动接触表面1360和让切部分1364之间形成间隙1370。滚动接触表面1362的接触区域1368接触滚动接触表面1360，以限定接头结构部件的移动并支撑接头结构部件之间的相对旋转。换句话说，让切部分1364产生滚动接触表面1362的表面部分，该表面部分与邻近接头结构1358的外表面1372的相对滚动接触表面1360间隔开。
滚动接触表面1360和1362之间的间隙1370防止环境物质(诸如组织)被捕获或夹在滚动接触表面1360和滚动接触表面1362的接触区域1368之间。间隙1370可以在从约0.001英寸(0.0254mm)至约0.01英寸(0.254mm)或更大的范围内。在一个示例性实施例中，间隙1370为约0.007英寸(0.178mm)。
间隙1370从接头结构1358的外表面1372向内延伸径向距离Dr到达滚动接触表面1362的接触区域1368。径向距离Dr可以被选择为大于间隙1370的尺寸，以提供足够的“缓冲区”来防止环境物质(诸如组织)干扰接触区域1368和滚动接触表面1362(例如，被接触区域1368和滚动接触表面1362夹住)。在图13和14的实施例中，径向距离Dr大于间隙1370的尺寸的两倍，即，径向距离Dr为约0.014英寸(0.0356mm)或更大。在其他示例性实施例中，径向距离Dr可以小于间隙1370的值、小于间隙1370的值的两倍、大于间隙1370的值的两倍或其他值。
因为间隙1370导致接触区域1368具有比没有间隙1370的相应滚动接触表面更小的表面积，所以存在于接触区域1368和滚动接触表面1360的对应区域上的应力水平可能潜在地比在图12的设计中更大。为了补偿更大的应力水平，接头结构部件可以由具有足以承受由于间隙1370而存在于部件之间的更大压力水平的压缩强度的材料制成。另外，接触区域1368和滚动接触表面1360可以被处理以提供更大的强度，例如通过热处理、表面改性(例如抛光、用各种耐磨材料电镀)或其他制造工艺。
在图13的示例性实施例中，滚动接触表面1362包括让切部分1364，而滚动接触表面1360未让切。在其他实施例中，该布置可以颠倒，即，滚动接触表面1360可以包括让切部分1364，而滚动接触表面1362可以未让切。在其他示例性实施例中，滚动接触表面1360和1362两者都可以包括类似的让切部分。
本发明的示例性实施例提供了与常规接头相比具有改善的刚度和/或致动元件松弛补偿的接头结构。这样的接头还可以包括可减轻环境物质(诸如组织，例如在外科手术程序期间)干扰接头结构的机械操作的可能性的特征。
包括本文描述的实施例的器械可以例如与采用机器人技术的远程操作的计算机辅助外科手术系统一起使用，例如与DA
Figure BDA0003601156630000171
外科手术系统(例如DA VINCI
Figure BDA0003601156630000172
外科手术系统或DA VINCI
Figure BDA0003601156630000173
外科手术系统、DA VINCI SP和ION(两者都具有或不具有Single-
Figure BDA0003601156630000174
单孔口外科手术技术)，所有都由加利福尼亚州桑尼维尔的Intuitive Surgical公司商业化)一起使用。尽管关于与采用机器人技术的计算机辅助外科手术系统的操纵系统一起使用的外科手术器械讨论了本文描述的各种实施例，但是本公开不限于与用于这种外科手术系统的外科手术器械一起使用。例如，本文描述的各种实施例可以可选地与手持式、手动或半自动外科手术器械(诸如用于手动腹腔镜外科手术的外科手术器械)或其他外科手术和非外科手术器械结合使用。
如上所述，根据各种实施例，本公开的外科手术器械被配置用于在采用机器人技术的远程操作的计算机辅助外科手术系统(有时称为机器人外科手术系统)中使用。现在参考图15，示出了计算机辅助外科手术系统的操纵系统1500的实施例，外科手术器械被配置为安装到该操纵系统1500以供使用。这样的外科手术系统还可以包括用于接收来自用户的输入以控制耦接到操纵系统1500的器械的用户控制系统(诸如外科医生控制台(未示出))、以及辅助系统(诸如与上述DA VINCI
Figure BDA0003601156630000181
和DA VINCI
Figure BDA0003601156630000182
DA VINCI SP和Ion系统相关联的辅助系统)。
如图15的实施例所示，操纵系统1500包括基座1520、主柱1540和连接到主柱1540的主吊臂1560。操纵系统1500还包括多个操纵器臂1510、1511、1512、1513，多个操纵器臂1510、1511、1512、1513均连接到主吊臂1560。操纵器臂1510、1511、1512、1513均包括器械1530可以安装到的器械安装部分1522，该器械安装部分1522被图示为附接到臂1510。
根据实施例，器械安装部分1522包括驱动组件1523和套管安装件1524，其中器械1530的传输机构1534(其通常可以对应于结合图1A讨论的传输机构102)与驱动组件1523连接。套管安装件1524被配置为保持套管1536，器械1530的轴1532可以在外科手术程序期间通过套管1536延伸到外科手术部位。尽管为了便于观察，图15的实施例示出了仅附接到操纵器臂1510的器械1530，但是器械可以附接到操纵器臂1510、1511、1512、1513中的任何一个和每一个。
还设想了外科手术系统的其他配置(诸如被配置用于单端口外科手术的外科手术系统)。例如，现在参考图16，示出了操纵系统的操纵器臂2140的实施例的一部分，其中两个外科手术器械2300、2310处于安装位置。外科手术器械2300、2310通常可以对应于上面讨论的器械，诸如结合图1公开的器械100。例如，本文描述的实施例可以与由加利福尼亚州桑尼维尔的Intuitive Surgical公司商业化的DA VINCI
Figure BDA0003601156630000183
外科手术系统一起使用。为了简单起见，图16的示意性图示仅描绘了两个外科手术器械，但是如本领域普通技术人员所熟悉的，多于两个外科手术器械可以安装在操纵系统处的安装位置中。每个外科手术器械2300、2310包括轴2320、2330，轴2320、2330在远端处具有可移动末端执行器或内窥镜、相机或其他感测装置，并且可以包括或可以不包括控制远端的移动的腕部机构(未示出)。
在图16的实施例中，外科手术器械2300、2310的远端部分通过单个端口结构2380接收，以引入患者体内。如图所示，端口结构包括套管和插入套管中的器械进入引导件。将个体器械插入进入引导件中以到达外科手术部位。
可以与本公开结合使用的操纵系统的其他配置可以使用若干个体操纵器臂。另外，个体操纵器臂可以包括单个器械或多个器械。此外，如上所述，器械可以是具有末端执行器的外科手术器械，或可以是在外科手术程序期间用于提供远程外科手术部位的信息(例如，可视化、电生理活动、压力、流体流动和/或其他感测数据)的相机器械或其他感测器械。
传输机构2385、2390(其通常对应于结合图1A公开的传输机构102)设置在每个轴2320、2330的近端处，并通过无菌适配器2400、2410与驱动组件2420、2430连接。驱动组件2420、2430包含由控制器(例如，在外科手术系统的控制推车处)控制以对外科手术系统的外科医生侧控制台处的输入命令作出响应从而将力传输到传输机构2385、2390来致动外科手术器械2300、2310的各种内部机构(未示出)。
本文描述的实施例不限于图15和16的实施例，并且各种其他远程操作的计算机辅助外科手术系统配置可以与本文描述的实施例一起使用。器械轴、腕部机构和末端执行器的一个或多个直径通常根据将与器械一起使用的套管的尺寸并且依据正在执行的外科手术程序来选择。
图示示例性实施例的该描述和附图不应被视为限制。在不脱离本说明书和所要求保护的发明(包括等同物)的范围的情况下，可进行各种机械、组成、结构、电气和操作变化。在一些情况下，未详细示出或描述公知的结构和技术，以避免模糊本公开。两个或更多个图中的相同数字表示相同或相似的元件。此外，参考一个实施例详细描述的元件和它们的相关特征可在任何切实可行的情况下被包括在未具体示出或描述它们的其他实施例中。例如，如果参考一个实施例对元件进行详细描述，并且没有参考第二实施例描述该元件，但该元件也可被要求为被包括在第二实施例中。
为了本说明书和所附权利要求的目的，除非另有说明，否则表示数量、百分比或比例的所有数字，以及在说明书和权利要求中使用的其他数值应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰，只要它们尚未如此修改。因此，除非进行相反的指示，否则在说明书和所附权利要求中列出的数值参数是近似值，其可根据试图获得的所需性质而变化。至少，每个数值参数至少应该根据报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来解释，而不是试图将等同原则的应用限制在权利要求的范围内。
应当注意，如本说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”，以及任何单词的任何单数用法包括复数指代，除非清楚且明确地限制一个指代。如本文所使用的，术语“包括”及其语法变型旨在是非限制性的，使得列表中的项目的叙述不排除可以替换或添加到所列项目的其他类似项目。
此外，该描述的术语不旨在限制本发明。例如，空间相对的术语，诸如“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”、“近侧”、“远侧”等，可用于描述一个元件或特征与图中所示的另一个元件或特征的关系。这些空间相对术语旨在涵盖除了图中所示的位置和取向之外的使用或操作中的设备的不同方位(positions)(即，位置(locations))和取向(即，旋转放置)。例如，如果图中的设备被翻转，则描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将在其他元件或特征“上方”或“之上”。因此，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方的位置和方向二者。设备可以以其他方式取向(旋转90度或以其他取向)，并且相应地解释本文使用的空间相对描述符。
鉴于本文的公开内容，进一步的修改和替代实施例对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。例如，系统和方法可以包括为了操作的清楚起见而从图和描述中省略的附加部件或步骤。因此，本说明书仅被解释为图示性的，并且是为了教导本领域技术人员实施本教导内容的一般方式。应当理解，本文所示和所述的各种实施例将被视为示例性的。元件和材料以及这些元件和材料的布置可替代本文所示和所述的那些，零件和过程可颠倒，并且本教导的某些特征可独立使用，在受益于本文的描述之后，对于本领域技术人员而言，这一切都将是显而易见的。在不脱离本教导和以下权利要求的精神和范围的情况下，可对本文描述的元件进行改变。
应当理解，本文所阐述的具体示例和实施例是非限制性的，并且可在不脱离本教导的范围的情况下对结构、尺寸、材料和方法进行修改。
考虑到本文公开的本发明的说明书和实践，根据本公开的其他实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。说明书和示例旨在仅被认为是示例性的，根据适用法律，所附权利要求被赋予其最大范围，包括等同物。

Claims (20)

1.一种接头结构，包括：
第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆通过接头耦接到彼此，所述第一连杆和所述第二连杆可围绕所述接头相对于彼此铰接运动，并且所述第一连杆在所述第二连杆的近侧；以及
致动元件，所述致动元件延伸通过所述第一连杆中的第一引导通道和所述第二连杆中的第二引导通道，其中所述致动元件响应于在近侧方向上施加在所述致动元件上的张力而引起所述第一连杆和所述第二连杆围绕所述接头相对于彼此的铰接运动；
其中：
所述第一引导通道终止于开口中，其中所述致动元件从所述第一连杆延伸以跨所述接头延伸到所述第二连杆，所述开口的第一边缘部分在沿着所述第一引导通道的纵向轴线的第一位置处，并且所述开口的第二边缘部分在沿着所述第一引导通道的所述纵向轴线的与所述第一位置不同的第二位置处。
2.根据权利要求1所述的接头结构，其中所述第二引导通道终止于第二开口中，其中所述致动元件从所述第二连杆延伸以跨所述接头延伸到所述第一连杆，所述第二开口的第一边缘部分在沿着所述第二引导通道的纵向轴线的第一位置处，并且所述开口的第二边缘部分在沿着所述第二引导通道的所述纵向轴线的与所述第一位置不同的第二位置处。
3.根据权利要求1所述的接头结构，其中沿着所述纵向轴线的所述第一位置在与所述第一连杆的围绕所述接头的旋转轴线相交的平面的第一侧上，并且沿着所述纵向轴线的所述第二位置在与所述平面的所述第一侧相对的第二侧上。
4.根据权利要求3所述的接头结构，其中沿着所述纵向轴线的所述第一位置从所述平面偏移第一距离，并且沿着所述纵向轴线的所述第二位置从所述平面偏移第二距离。
5.根据权利要求4所述的接头结构，其中所述第一距离等于所述第二距离。
6.根据权利要求4所述的接头结构，其中所述第一距离不同于所述第二距离。
7.根据权利要求1所述的接头结构，其中所述第一引导通道的所述第一边缘部分和所述第二边缘部分中的至少一个包括倒圆部分。
8.根据权利要求1所述的接头结构，其中所述第一连杆和所述第二连杆沿着互补的滚动接触表面彼此接触，所述互补的滚动接触表面包括至少部分圆柱形的表面轮廓。
9.根据权利要求8所述的接头结构，其中所述第一连杆和所述第二连杆包括防止所述滚动接触表面相对于彼此滑动的相互啮合特征部。
10.根据权利要求9所述的接头结构，其中在所述接头的铰接运动状态下，所述致动元件从所述相互啮合特征径向向外定位。
11.根据权利要求10所述的接头结构，其中所述第一连杆和所述第二连杆中的一个包括与所述滚动接触表面相邻并从所述滚动接触表面径向向外的让切表面，所述让切表面面向所述第一连杆和所述第二连杆中的另一个的滚动接触表面。
12.根据权利要求11所述的接头结构，其中所述让切表面在所述滚动接触表面和所述让切表面之间限定间隙。
13.一种医疗装置，包括：
第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆在近侧到远侧方向上串联设置并且限定可铰接构件；以及
致动元件，所述致动元件在所述近侧到远侧方向上延伸通过所述第一连杆的第一引导通道并且通过所述第二连杆的第二引导通道；
其中，在所述可铰接构件的未铰接运动状态下，所述致动元件的在所述第一连杆的所述第一引导通道与所述第二连杆的所述第二引导通道之间的部分被定位成与所述可铰接构件的纵向中心线相距第一径向距离，
在所述可铰接构件的铰接运动状态下并且在所述可铰接构件的铰接形状的凸形侧上，所述致动元件的在所述第一连杆的所述第一引导通道与所述第二连杆的所述第二引导通道之间的所述部分定位成与所述可铰接构件的所述纵向中心线相距第二径向距离，并且
所述第二径向距离大于所述第一径向距离。
14.根据权利要求13所述的医疗装置，其中所述铰接运动状态包括大于零度且等于或小于60度的弯曲角度范围。
15.根据权利要求13所述的医疗装置，其中所述铰接运动状态包括大于零度且等于或小于30度的弯曲角度范围。
16.根据权利要求13所述的医疗装置，其中在所述可铰接构件的所述铰接运动状态下并且在所述可铰接构件的所述铰接形状的凹形侧上，所述致动元件的在所述第一连杆的第三引导通道与所述第二连杆的第四引导通道之间的部分被定位成与所述可铰接构件的所述纵向中心线相距所述第二径向距离。
17.一种接头结构，包括：
第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆通过接头耦接到彼此，所述第一连杆和所述第二连杆可围绕所述接头相对于彼此铰接运动，并且所述第一连杆在所述第二连杆的近侧；以及
致动元件，所述致动元件延伸通过所述第一连杆中的第一引导通道和所述第二连杆中的第二引导通道，其中所述致动元件响应于在近侧方向上施加在所述致动元件上的张力而引起所述第一连杆和所述第二连杆围绕所述接头相对于彼此的铰接运动；
其中：
所述第一引导通道终止于开口中，其中所述致动元件从所述第一连杆延伸以跨所述接头延伸到所述第二连杆，所述开口位于与所述第一引导通道的纵向轴线具有非垂直角度的平面中。
18.一种接头结构，包括：
第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆通过接头耦接到彼此，所述第一连杆和所述第二连杆可围绕所述接头相对于彼此铰接运动，并且所述第一连杆在所述第二连杆的近侧；以及
致动元件，所述致动元件延伸通过所述第一连杆中的第一引导通道和所述
第二连杆中的第二引导通道，其中所述致动元件响应于在近侧方向上施加在所述致动元件上的张力而引起所述第一连杆和所述第二连杆围绕所述接头相对于彼此的铰接运动；
其中：
在所述接头结构处于铰接运动状态的情况下，在所述致动元件在所述铰接接头结构的凹形侧上的情况下，所述致动元件位于距所述接头的中心线的第一径向距离处，并且在所述致动元件在所述铰接接头结构的凸形侧上的情况下，所述致动元件位于距所述接头的所述中心线的第二径向距离处，所述第二径向距离不同于所述第一径向距离。
19.一种医疗器械，包括：
轴；
末端执行器；以及
腕部，所述腕部将所述末端执行器耦接到所述轴的远端部分，所述腕部包括：
第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆通过接头耦接到彼此，所述第一连杆和所述第二连杆可围绕所述接头相对于彼此铰接运动，并且所述第一连杆在所述第二连杆的近侧；以及
致动元件，所述致动元件延伸通过所述第一连杆中的第一引导通道和所述第二连杆中的第二引导通道，其中所述致动元件响应于在近侧方向上施加在所述致动元件上的张力而引起所述第一连杆和所述第二连杆围绕所述接头相对于彼此的铰接运动；
其中：
所述第一引导通道终止于开口中，其中所述致动元件从所述第一连杆延伸以跨所述接头延伸到所述第二连杆，所述开口的第一边缘部分在沿着所述第一引导通道的纵向轴线的第一位置处，并且所述开口的第二边缘部分在沿着所述第一引导通道的所述纵向轴线的与所述第一位置不同的第二位置处。
20.一种医疗器械，包括：
轴；
末端执行器；以及
腕部，所述腕部将所述末端执行器耦接到所述轴的远端部分，所述腕部包括：
第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆通过接头耦接到彼此，所述第一连杆和所述第二连杆可围绕所述接头相对于彼此铰接运动，并且所述第一连杆在所述第二连杆的近侧；以及
致动元件，所述致动元件延伸通过所述第一连杆中的第一引导通道和所述第二连杆中的第二引导通道，其中所述致动元件响应于在近侧方向上施加在所述致动元件上的张力而引起所述第一连杆和所述第二连杆围绕所述接头相对于彼此的铰接运动；
其中：
所述第一引导通道终止于开口中，其中所述致动元件从所述第一连杆延伸以跨所述接头延伸到所述第二连杆，所述开口位于与所述第一引导通道的纵向轴线具有非垂直角度的平面中。
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