CN116725684A - 关节手术装置及外科手术系统 - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种关节手术装置，用于选择性地执行膝关节手术或髋关节置换手术，包括膝关节执行器、髋关节执行器以及机器人臂。膝关节执行器用于连接锯片以在骨上切割制备预定形状；髋关节执行器用于连接执行工具以在骨上制备假体安装的空间和植入假体；机器人臂用于连接膝关节执行器或髋关节执行器，并能够控制锯片或执行工具的运动和方位；膝关节执行器和髋关节执行器被构造为具有相同的第一接口，第一接口用于将膝关节执行器或髋关节执行器可拆卸地连接至机器人臂。使得一套手术装置既能够执行膝关节手术，又能够执行髋关节手术。

Description

关节手术装置及外科手术系统

技术领域

本公开涉及医疗器械领域，具体涉及关节手术装置及外科手术系统。

背景技术

目前，下肢关节性疾病包括膝关节骨关节病、髋关节骨关节病、股骨颈骨折和股骨头坏死等，这些疾病严重影响患者正常行走、下肢的活动。人工关节置换手术可以治疗上述疾病。对严重病变的关节，关节置换具有解除关节疼痛、保持关节活动度、保持关节稳定性或改善下肢畸形的效果。

关节置换手术主要包括膝关节置换术和髋关节置换术。全膝关节置换术(TotalKnee Arthroplasty，简称TKA)中，需要对构成膝关节的股骨远端和胫骨近端进行加工以形成适合假体植入的形状和尺寸。对股骨和胫骨的加工主要是用锯切割加工出多个平面。被加工后的骨的形状基本决定了膝关节假体植入的精度，因此每个平面的加工精度决定了假体植入的精度。全髋关节置换术(Total Hip Arthroplasty，简称THA)中，需要对构成髋关节的髋臼和股骨近端加工以形成适合假体植入的形状和尺寸。髋关节成型包括髋臼窝的磨削成型以及股骨头近端的截骨和扩髓。髋关节置换的精度涉及髋臼侧的假体植入精度和股骨侧的假体植入精度。髋臼侧的假体植入精度依赖于髋臼窝的加工精度和植入过程中对髋臼假体的植入角度和深度的控制精度。股骨侧的假体植入精度依赖于股骨侧的扩髓精度。

传统的关节置换手术通常依赖医生的经验，通过熟练丰富的经验手动进行关节的加工和假体的安装，这样的关节置换手术学习曲线较长需要多年的经验积累才能保证手术精度较好的关节置换。

而近年来，随着计算机辅助手术技术的发展，手术时可利用计算机生成的图形图像对手术过程进行导航。使用计算机完成对病人原始数据的收集和三维重建，用三维模型来指导医生的手术思路，使得医生可以通过对计算机上图像的观察来了解手术的进程并指导手术。甚至可以由计算机进行手术规划，在经过医生的确认后全自动或半自动地完成手术。这种全新的基于图像导航的手术方式使得医生可以快速、安全和有效地利用医学数据完成手术。

如马可外科(MAKO Surgical)公司销售的膝关节手术机器人。一般地，机器人系统包括机器人臂、导航定位系统和控制系统。机器人臂相当于外科医生的手臂，可以把持执行工具并以较高的精度定位执行工具。导航定位系统相当于外科医生的眼睛，可以实时测量执行工具和患者组织的位置。控制系统相当于外科医生的大脑，内部储存手术规划。控制系统根据术中通过导航定位系统获取的信息计算机器人臂的路线和/或应达的位置，可以主动控制机器人臂运动，或者通过力反馈模式设置机器人臂的虚拟边界后由人工推动机器人臂沿虚拟边界限定的路线、面或体移动。马可外科公司的机器人系统中，机器人臂末端悬挂一台电动摆锯。手术中由机器人臂将摆锯定位至膝关节附近，并由外科医生操作启动和推动电动摆锯切割骨骼，从而为假体植入准备出安装位置。机器人辅助操作的膝关节置换手术相对于传统膝关节置换手术有诸多优势。如，对外科医生的经验依赖降低；减少因传统机械定位结构使用造成的医源性伤害。

然而，上述机器人系统可能不适于髋关节置换手术等手术类型，因为如前所述髋关节手术中需要多种操作(例如对髋臼扩孔、敲击髋臼杯、股骨侧扩髓)，对应地需要不同构造的执行工具。设计成能适应多种工具的系统则需要多种末端执行器，而且在手术程序期间移除和安装不同类型的执行器到机器人臂上会增长手术时间。另外敲击髋臼杯至髋臼窝的过程会产生高冲击力，其可能会损坏精密的机器人臂。

马可外科公司还提供了一种专门用于髋关节置换的手术机器人，中国发明专利CN102612350B公开了其构成。在使用该手术机器人进行髋臼磨削时，需要先将磨削工具安装至机器人臂末端的把持结构，再将动力装置连接至磨削工具。该把持结构还用于连接持杯器以进行髋臼假体安装的操作，因此在完成髋臼磨削操作后，需先将动力装置拆下，再拆下磨削工具，最后再将持杯器安装至把持结构。

上述的膝关节手术机器人和髋关节置换手术机器人为两套单独装置，且每套手术机器人只能单独能够完成膝关节手术或髋关节手术。

发明内容

本公开提供一种关节手术装置及外科手术系统，解决了手术机器人不能兼顾髋关节置换手术和膝关节手术的问题。

本公开的第一方面提供一种关节手术装置，用于选择性地执行膝关节手术或髋关节置换手术，包括膝关节执行器、髋关节执行器和机器人臂。膝关节执行器用于连接锯片以在骨上切割制备预定形状；髋关节执行器用于连接执行工具以在骨上制备假体安装的空间和植入假体；机器人臂用于连接膝关节执行器或髋关节执行器；膝关节执行器和髋关节执行器被构造为具有相同的第一接口，第一接口用于将膝关节执行器或髋关节执行器可拆卸地连接至机器人臂。

在第一种可能的实施方式中，第一接口和机器人臂的末端臂连接时，膝关节执行器或髋关节执行器与末端臂同轴。

结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实施方式中，第一接口包括锁定机构，锁定机构用于将膝关节执行器或髋关节执行器连接至机器人臂的末端臂。

结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实施方式中，髋关节执行器包括第一执行器和第二执行器；第一执行器用于连接切削工具以加工髋臼和/或髓腔，第一执行器具有第一接口和第二接口；第二执行器用于在执行假体植入操作时连接至第一执行器的第二接口，第二执行器用于连接假体和接受安装假体的冲击；其中，第一执行器用于通过第一接口安装至机器人臂。

结合上述可能的实现方式，在第四种可能的实施方式中，第二执行器连接至第一执行器时，用于连接假体的结构与用于连接切削工具的结构平行。

结合上述可能的实现方式，在第五种可能的实施方式中，第一接口和第二接口分布于第一执行器的两端。

结合上述可能的实现方式，在第六种可能的实施方式中，第一执行器设置有第一手柄，第一手柄被配置为在切削工具连接至第一执行器时与切削工具平行或同轴，第一手柄和切削工具分布在第一执行器的两侧。

结合上述可能的实现方式，在第七种可能的实施方式中，第一执行器包括动力装置和工具组件，工具组件与动力装置之间可拆卸连接，第一接口设置于动力装置。

结合上述可能的实现方式，在第八种可能的实施方式中，动力装置包括内设的动力组件，动力组件包括动力源和输出轴，输出轴与动力源连接；工具组件包括连接部和手术工具，手术工具可转动地设置于连接部，工具组件通过连接部可拆卸地设置于动力装置；其中，工具组件通过连接部与动力装置连接时，手术工具与输出轴形成接合以接收输出轴输出的转动运动。

结合上述可能的实现方式，在第九种可能的实施方式中，手术工具相对于输出轴沿轴向的插入或套接动作形成接合。

结合上述可能的实现方式，在第十种可能的实施方式中，手术工具与动力装置之间还设置有径向定位结构。

结合上述可能的实现方式，在第十一种可能的实施方式中，径向定位结构设置于手术工具与输出轴之间，径向定位结构为输出轴与手术工具之间的轴孔配合。

结合上述可能的实现方式，在第十二种可能的实施方式中，连接部与动力装置间设置有定位模块，定位模块使连接部和动力装置之间形成预定作用力。

结合上述可能的实现方式，在第十三种可能的实施方式中，定位模块包括弹性件，弹性件被动力装置和工具组件挤压以产生预定作用力，预定的作用力的方向为输出轴的轴向。

结合上述可能的实现方式，在第十四种可能的实施方式中，第二执行器为假体安装执行器，包括滑杆、支撑组件以及滑杆示踪器；述滑杆的一端用于连接假体，滑杆的另一端用于接受安装假体时的冲击力；支撑组件包括耦合部，耦合部容纳滑杆的部分杆段，滑杆相对于支撑组件轴向可动；支撑组件用于将第二执行器连接于机器人系统的机器人臂；滑杆示踪器设置于滑杆以指示滑杆的方位。

结合上述可能的实现方式，在第十五种可能的实施方式中，第二执行器还包括轴向缓冲机构，滑杆受到轴向冲击时轴向缓冲机构形成滑杆与支撑组件之间的轴向缓冲。

结合上述可能的实现方式，在第十六种可能的实施方式中，滑杆与支撑组件之间设置有轴向限位结构，轴向缓冲机构设置于支撑组件与轴向限位结构之间。

结合上述可能的实现方式，在第十七种可能的实施方式中，耦合部为贯穿支撑组件的通道，轴向缓冲机构包括2个缓冲件，2个缓冲件分别位于通道的两端。

结合上述可能的实现方式，在第十八种可能的实施方式中，膝关节执行器包括主体和示踪器；主体具有第一接口、第三接口和动力机构，第一接口用于连接机器人臂，第三接口用于连接锯片，动力机构设置于主体内部，动力机构用于向第三接口提供动力；示踪器设置于主体，用于指示锯片的方位；其中第三接口被配置为其可以与锯片之间形成第一连接关系或第二连接关系，在第一连接关系下锯片与主体之间具有第一相对方位关系，第二连接关系下锯片与主体之间具有第二相对方位关系。

结合上述可能的实现方式，在第十九种可能的实施方式中，第一相对方位关系为锯片与主体具有第一夹角值，第二相对方位关系为锯片与主体具有第二夹角值。

结合上述可能的实现方式，在第二十种可能的实施方式中，第一相对方位关系为锯片垂直于主体，第二相对方位关系为锯片平行于主体。

结合上述可能的实现方式，在第二十一种可能的实施方式中，第一接口位于主体的第一端，第三接口位于主体的第一侧。

结合上述可能的实现方式，在第二十二种可能的实施方式中，第三接口位于主体的第一侧的靠近第二端的位置，第二端和第一端为主体的两个末端。

结合上述可能的实现方式，在第二十三种可能的实施方式中，在第一连接关系下，锯片的切削端从主体的第一侧远离主体延伸，在第二连接关系下，锯片的切削端的指向与主体的第一端的朝向相反。

结合上述可能的实现方式，在第二十四种可能的实施方式中，锯片的平面与主体的虚拟纵剖面平行设置。

结合上述可能的实现方式，在第二十五种可能的实施方式中，主体连接至机器人臂时与机器人臂的末端臂同轴设置，虚拟纵剖面与末端臂的轴线平行。

本公开的第二方面一种外科手术系统，包括关节手术装置、导航系统以及控制系统。关节手术装置为第一方面的关节手术装置；导航系统用于检测膝关节执行器或髋关节执行器的位置；控制系统用于根据手术计划驱动机器人臂将膝关节执行器或髋关节执行器移动至目标位置。

本公开第一方面所提出的关节手术装置，包括膝关节执行器、髋关节执行器和机器人臂。膝关节执行器用于连接锯片以在骨上切割制备预定形状；髋关节执行器用于连接执行工具以在骨上制备假体安装的空间和植入假体；机器人臂用于连接膝关节执行器或髋关节执行器，并能够控制锯片或执行工具的运动和方位；膝关节执行器和髋关节执行器被构造为具有相同的第一接口，第一接口用于将膝关节执行器或髋关节执行器可拆卸地连接至机器人臂。膝关节执行器或髋关节执行器能够选择性地安装至机器人臂。使得一套手术装置既能够执行膝关节手术，又能够执行髋关节手术。

附图说明

图1为本公开实施例的执行髋关节手术的手术系统示意图；

图2为本公开实施例的髋关节执行器的示意图；

图3为本公开实施例的第一执行器使用示意图；

图4为本公开实施例的动力装置结构示意图；

图5为本公开实施例的动力装置内部结构剖视图；

图6为本公开实施例的图3中动力装置中输出轴处结构示意图；

图7为本公开实施例的输出轴结构示意图；

图8为本公开实施例的联轴器结构示意图；

图9为本公开实施例的接头和输出轴结构示意图；

图10为本公开实施例的接头和输出轴结构示的剖视图；

图11为本公开实施例的第一种工具组件示意图；

图12为本公开实施例的第一种工具组件的剖视图；

图13为本公开实施例的连接部结构示意图；

图14为本公开实施例的旋合结构以及花键连接示意图；

图15为本公开实施例的动力装置与第一种工具组件结构剖面示意图；

图16为本公开实施例的第一种工具组件与动力装置连接处结构示意图；

图17为本公开实施例的输出轴与转接轴另一种连接结构示意图；

图18为本公开实施例的输出轴与转接轴又一种连接结构示意图；

图19为本公开实施例的连接有第二种工具组件的第一执行器结构示意图；

图20为本公开实施例的第二执行器整体结构示意图；

图21为本公开实施例的第二执行器整体结构剖视图；

图22为本公开实施例的支撑组件和滑杆连接处结构示意图；

图23为本公开实施例的耦合部处部件示意图；

图24为本公开实施例的第二执行器通过第一执行器安装示意图；

图25为本公开实施例的支撑组件和第二接口结构示意图一；

图26为本公开实施例的支撑组件和第二接口结构示意图二；

图27为本公开实施例的支撑组件和第二接口结构示意图三；

图28为本公开实施例的安装有调节件的滑杆结构示意图；

图29为本公开实施例的调节件示意图一；

图30为本公开实施例的调节件示意图二；

图31为本公开实施例的调节件示意图三；

图32为本公开实施例的螺母结构示意图；

图33为本公开实施例的螺帽结构示意图；

图34为本公开实施例的执行膝关节手术的手术系统结构示意图；

图35为本公开实施例的膝关节执行器被配置为可执行全膝关节置换术的示意图；

图36为本公开实施例的膝关节执行器被配置为可执行胫骨高位截骨术的示意图；

图37为图2中所示膝关节执行器的正视图；

图38为图2中所示膝关节执行器的右视图；

图39为图5中所示的膝关节执行器内部动力机构示意图；

图40为图3中所示的膝关节执行器的右视图；

图41为本公开实施例的右腿全膝关节置换术示意图；

图42为本公开实施例的膝关节执行器调整锯片角度示意图；

图43为本公开实施例的锯片与股骨远端目标截骨面b对准状态示意图；

图44为本公开实施例的左腿内侧胫骨高位截骨术示意图；

图45为本公开实施例的锯片对准胫骨高位示意图一；

图46为本公开实施例的锯片对准胫骨高位示意图二；

图47为本公开实施例的第一种锯片与夹紧机构示意图；

图48为本公开实施例的第二种锯片与夹紧机构示意图一；

图49为本公开实施例的第二种锯片与夹紧机构示意图二；

图50为本公开实施例的第二示踪器与主体连接方式的示意图；

图51为本公开实施例的第二示踪器结构示意图。

附图标记：

1-滑杆，2-滑杆示踪器，3-握持部，4-本体，5-耦合部，6-绝缘套，7-滑套，8-第一缓冲件，9-挡圈，10-绝缘件，11-第二缓冲件，12-插块，13-第二接口，14-安装孔，15-插销，16-第一弹性件，17-垫块，18-插销拉栓，21-转接轴，22-螺母，23-转接套，24-花键，25-保持件，26-螺帽，27-调节件，28-第一位置，29-第二位置，30-第一接口，40-第一手柄，50-绝缘罩，60-把持套，70-环槽，80-轴向缓冲机构，90-轴向限位结构；

100-壳体，101-挡缘，121-限位槽，131-底板，132-限位扣，1321-第一段，1322-第二段，133-插销孔，140-快拆机构，141-第一限位机构，142-第二限位机构，150-示踪组件，151-示踪元件；

200、200a-电机，210-主轴段，211-连接孔，212-卡块，213-凸缘，214-限位段，215-限位台阶，221-外壁，222-卡槽，223-花键槽，261-受力板，262-连接段；

300、300a-减速器；

400-输出轴，401-输入段，402-中段，403-输出段，4031-联轴花键，404-定位孔，4011-键槽；

500-联轴器，501-第一部分，502-第二部分；

600-接头，601-孔，602-旋槽，6020-限位部分，6021-旋进段，6022-定位段，603-孔，610-旋合结构；

700-接杆主轴，701-花键接头，702-接合孔；703-定位轴，710-花键连接，720-径向定位结构；

800-接杆锁头，801-定位销；

900-定位模块，901-卡托，902-弹性件，903-滑套；

1000a、1000b-手术工具，1001-铰刀杆，1002-铰刀刃，1003-假体，1004a、1004b-切削工具；

2000-动力装置，2100-动力组件，2200-动力源，3000-工具组件，4000-支撑组件，5000-调节组件，6000-第一执行器，7000-第二执行器，8000-连接部，9000-导航系统，9001-双目视觉相机，9100-机器人臂，9101-末端臂，9102-台车，9200-控制系统，9300-髋关节执行器，9400-膝关节执行器；

36-锯片，361-切削端，362-连接端；

371-主体，3701-第一端，3702-第二端，3703-第一侧，3704-第二侧，3712-第三接口，37121-转轴，3713-动力机构，37133-传动机构，3721-第一示踪器，3722-第二示踪器，3723-示踪元件，3724-示踪架，373-第二手柄；

38-夹紧机构，381-夹紧部；

391、391a-凸起，392、392a-凹槽，3921-容纳空间；

3101-插销件，3102-套件，3103-锁紧件；

W-轴线，P-虚拟纵剖面，a-胫骨目标截骨面，b-股骨远端目标截骨面，c-股骨前端目标截骨面，d-股骨后端目标截骨面，e-股骨后斜目标截骨面，g-股骨前斜目标截骨面，h-胫骨高位目标截骨面，A-第一姿态，B-第二姿态，C-第三姿态，D-第四姿态，E-第五姿态，G-第六姿态，M-第一接口的轴线，N-第二接口的轴线，O-第二手柄的轴线，F-股骨，T-胫骨。

具体实施方式

下面将详细描述本公开的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本公开进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本公开，而不是限定本公开。对于本领域技术人员来说，本公开可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本公开的示例来提供对本公开的更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

本公开提出的手术装置用于选择性地执行膝关节手术或髋关节置换手术，包括膝关节执行器、髋关节执行器和机器人臂。膝关节执行器用于连接锯片以在骨上切割制备预定形状。髋关节执行器用于连接执行工具以在骨上制备假体安装的空间和植入假体。机器人臂用于连接膝关节执行器或髋关节执行器，并能够控制锯片或执行工具的运动和方位。其中，膝关节执行器和髋关节执行器被构造为具有相同的第一接口，第一接口用于将膝关节执行器或髋关节执行器可拆卸地连接至机器人臂。

具体的，膝关节执行器或髋关节执行器择一与机器人臂连接时，可以分别针对膝关节和髋关节进行手术治疗。执行膝关节手术时，膝关节执行器搭载锯片在股骨或胫骨上截骨，制备出目标截骨面。如全膝关节置换术(TKA)中，膝关节执行器搭载锯片在股骨远端制备五个目标截骨面，在胫骨近端制备一个目标截骨面。执行髋关节手术时，髋关节执行器搭载执行工具在股骨或髋骨上制备假体安装的空间，以及在髋骨上制备好的空间内安装髋臼假体。其中，执行工具包括髓腔铰刀、髋臼锉以及髋臼假体。髓腔铰刀可以在股骨近端扩髓以用于安装股骨柄假体。髋臼锉可以在髋骨的髋臼窝处切削出适合臼杯假体安装的髋臼窝。髋臼假体则能够在冲击力的作用下安装至制备好的髋臼窝内。

如图1所示，本公开提供的执行髋关节手术的机器人系统包括机器人臂9100、导航系统9000、髋关节执行器9300和控制系统9200。机器人臂9100相当于外科医生的手臂，可以把持执行工具并以较高的精度定位执行工具。导航系统9000相当于外科医生的眼睛，可以实时测量执行工具和患者组织的位置。控制系统9200相当于外科医生的大脑，内部储存手术规划。控制系统9200根据术中通过导航系统9000获取的信息计算机器人臂的路线和/或应达的位置，可以主动控制机器人臂9100运动，或者通过力反馈模式设置机器人臂9100的虚拟边界后由人工推动机器人臂9100沿虚拟边界限定的路线、面移动或在限定的体积内移动。执行工具包括髋臼锉、髓腔铰刀的铰刀部分以及髋臼假体。其中髋臼锉和髓腔铰刀的铰刀部分作为切削工具在骨骼上制备出用于安装髋臼假体或股骨柄假体的安装空间。

髋关节执行器9300用于在骨上制备假体安装的空间和植入假体。髋关节执行器包括第一执行器和第二执行器。第一执行器用于连接切削工具以加工髋臼和/或髓腔。第一执行器具有第一接口和第二接口。第二执行器用于在执行假体植入操作时连接至第一执行器的第二接口。第二执行器用于连接假体和接受安装假体的冲击。其中，髋关节执行器用于通过第一接口安装至机器人臂9100。在髋关节手术中进行髋臼制备和髓腔制备时，在机器人臂9100上连接第一执行器；需要进行假体安装时将第二执行器连接至第一执行器。通过上述设置，能够减少更换执行器的操作。

具体地，在髋关节置换手术中，将患处的髋关节显露后，通常首先进髋臼窝的制备。在此过程中，需要利用转动的髋臼锉对患处的髋臼窝进行磨削以制备成适合安装假体的形状。图1所示为制备髋臼窝而使用第一执行器的示意图。第一执行器6000通过第一接口30与机器人臂9100连接，第一执行器6000可拆卸连接有髋臼锉工具组件/髋臼磨锉杆(即手术工具1000a)，髋臼锉工具组件/髋臼磨锉杆末端用于连接髋臼锉(即切削工具1004a)。在这种状态下，髋臼锉工具组件/髋臼磨锉杆可以在第一执行器6000的驱动下带动髋臼锉磨削髋臼。髋臼制备完成后，需要在髋臼内安放髋臼假体。图2示出了第二执行器7000连接于第一执行器6000的第二接口13处的状态(此时第一执行器6000上用于磨削髋臼的髋臼锉工具组件被拆下)。第二执行器7000通过第一执行器6000间接地与机器人臂9100连接，可以在机器人臂9100的把持下进行假体的安装。进一步地，如图19所示，若要进行股骨近端的扩髓，需将第二执行器7000由第二接口13拆下，并在第一执行器6000上安装用于扩髓的髓腔铰刀组件。髓腔铰刀组件包括铰刀杆部分(即手术工具1000b)和铰刀部分(即切削工具1004b)。

下面对第一执行器6000进行说明，如图1至图19所示。

第一执行器6000为关节成型执行器，用于在髋关节上制备出的成型的髋臼窝或髓腔。第一执行器6000包括动力装置2000和工具组件3000。动力装置2000包括壳体100和内设的动力组件2100。第一执行器6000连接至机器人的机器人臂9100末端，动力组件2100包括动力源2200和输出轴400，输出轴400与动力源2200连接。工具组件3000包括连接部8000和手术工具1000a，手术工具1000a可转动地设置于连接部8000。工具组件3000通过连接部8000可拆卸地设置于动力装置2000。工具组件3000通过连接部8000与动力装置连2000接时，手术工具1000a与输出轴400形成接合以接收输出轴400输出的转动运动。动力组件2100设置于壳体100内部并通过输出轴400输出动力。输出轴400与工具组件3000的一端接合以驱动磨锉接杆，无需使用长的导向筒对接杆进行导向，使执行器结构更加紧凑。这样降低了外接动力源对手术空间的干涉影响以及安全性影响；减少了在手术中组装外接动力源的操作，使手术流程更加顺畅。

具体地，如图2、图4至图6所示。图2为髋关节执行器的示意图。图4为动力装置结构示意图。图5为动力装置内部结构剖视图。图6为图3中动力装置中输出轴处结构示意图。第一执行器6000包括动力装置2000和工具组件3000。动力装置2000包括壳体100和动力组件2100。壳体100是内部中空的零件，大致呈四棱柱状。壳体100的两端分别设置有第一接口30和第二接口13。第一接口30包括锁定机构，锁定机构用于将第一执行器6000连接至机器人臂9100。第二接口13作为假体安装执行器接口，用于可拆卸地连接假体安装执行器(即第二执行器7000)。壳体100上还设置有第一手柄40，第一手柄40内部中空，第一手柄40与壳体100为可拆卸连接。动力装置2000用于连接工具组件3000的结构为快装接口，设置在壳体100上与第一手柄40位置相对的另一侧。工具组件3000安装至快装接口时，第一手柄40与髋臼磨锉杆组件的轴线基本处于一条直线上，二者分布于动力装置2000的两侧。壳体100的各个表面用于连接示踪组件150以指示执行器的位置。

如图5所示，动力组件2100包括电机200、减速器300、输出轴400以及联轴器500。电机200和减速器300构成动力源2200，动力源2200集成于第一手柄40内部并与壳体100固定连接。减速器300的轴与输出轴400通过联轴器500连接。动力源2200和输出轴400均同轴设置，轴线垂直于壳体100。

如图7所示，图7为输出轴结构示意图。输出轴400包括顺次设置的输入段401、中段402和输出段403。输入段401上设置有键槽4011，用于接收来自动力源2200的转动运动。中段402安装于动力装置2000中的轴承中。输出段403设置有联轴花键4031，联轴花键4031包括周向间隔分布的多个凸起，用于输出扭矩。联轴花键4031的长度小于输出段403的长度，即，输出段403的末段为一段光轴。

如图8所示，图8为联轴器结构示意图。联轴器500为梅花联轴器。联轴器500包括第一部分501和第二部分502，第一部分501和第二部分502均设置有用于固定轴的锁紧螺钉，并且第一部分501和第二部分502间设置有绝缘套。减速器300输出端的轴通过联轴键和锁紧螺钉与第一部分501连接，输出轴400同样通过键连接和锁紧螺钉与第二部分502连接。联轴器500和减速器300输出端的轴以及输出轴400的键连接，一方面在锁紧螺钉的基础上增加了传动的可靠性，另一方面键连接提高了能够传递的最大扭矩。

参考图5和图6，在第一执行器6000内部，联轴器500的外围设置有绝缘罩50。绝缘罩50可以隔绝壳体100与减速器300，避免电机200的漏电通过减速器300传导至壳体100。绝缘罩50具有隔离电线/导线的作用，防止壳体100内部的电线/导线与转动的联轴器500摩擦或缠绕。

一并参考图5至图7、图9至图10。图9为接头和输出轴结构示意图。图10为接头和输出轴结构示的剖视图。壳体100上还设置有接头600，接头600与壳体100固定。

接头600用于连接工具组件3000以及安装输出轴400。接头600主体呈柱状，内开设有孔601，外周设置有四个旋槽602，旋槽602用于对销轴件进行导向并包括对销轴件的周向和轴向进行限位的限位部分6020。接头600一端沿径向设置有两个翼板。孔601内用于安装轴承并接纳输出轴400的中段402。旋槽602包括旋进段6021和定位段6022，旋进段6021在第一轴向上螺旋延伸，定位段6022在旋进段6021延伸的末端朝第二轴向延伸，其中第一轴向和第二轴向方向相反。定位段6022的侧壁即形成限位部分6020。定位段6022用于对槽中的容纳物形成第二轴向的限位和沿周向的限位。翼板用于将接头600与壳体100固定。输出轴400安装于接头600时，联轴花键4031伸出孔601并位于壳体100之外。

如图11至图13所示。图11为第一种工具组件示意图。图12为第一种工具组件的剖视图。图13为连接部结构示意图。工具组件3000包括连接部8000和手术工具1000a。手术工具1000a通过其一端可转动地设置于连接部8000。手术工具1000a为髋臼磨锉杆组件，另一端连接髋臼磨锉。髋臼磨锉杆组件包括接杆主轴700、臼锉连接部件和把持套60。接杆主轴700的一端与连接部8000可转动连接，另一端设置臼锉连接部件。把持套60套合在接杆主轴700外。接杆主轴700与连接部8000连接的一端设置有花键接头701和接合孔702。花键接头701与联轴花键4031能够嵌合匹配，以实现转动运动的传递。但二者并不是紧配合，在轴向上可以分离。接合孔702的直径与输出段403上的光轴部分的直径相同。

连接部8000包括接杆锁头800和接杆连接模块。接杆锁头800为内部中空的杯状，底部设置有圆孔。接杆锁头800内圆周面靠近开口的位置设置有四个沿周向分布的定位销801。接杆连接模块设置于接杆锁头800的内部，用于将髋臼磨锉杆组件可转动地连接至接杆锁头800。

接杆连接模块包括卡托901、定位模块900和一对滑套903，均同轴地保持在接杆锁头800内。卡托901为环状，设置于最外侧(接杆锁头800的开口侧)。定位模块900包括弹性件902，用于使连接部8000和动力装置2000之间形成预定作用力，在本实施例中弹性件902为推力弹簧。两个滑套903均为环状，在轴向上位于卡托901与接杆锁头800的底部之间。滑套903的外圆周面与接杆锁头800内圆周面配合，内孔与接杆主轴700等径。推力弹簧设置于两个滑套903之间。

接杆主轴700套设在卡托901、推力弹簧和滑套903内。接杆主轴700外周面还设置有两个具有预定间距的环槽70，环槽70用于安装挡环。装配关系下，卡托901、推力弹簧、滑套903和接杆锁头800均位于两个挡环之间，因此接杆锁头800与接杆主轴700形成一个整体。推力弹簧可压缩，因此接杆锁头800沿接杆主轴的轴向有一定的活动量。

如图14所示，图14为旋合结构以及花键连接示意图。连接部与动力装置2000将通过旋合结构610连接以形成对连接部的轴向和周向限位，其中旋合结构610由定位销801和旋槽602构成，即工具组件3000通过定位销801与旋槽602旋合配合连接至壳体100。

如图15和图16所示。图15为动力装置与第一种工具组件结构剖面示意图。图16为第一种工具组件与动力装置连接处结构示意图。一并参考图7至图14，装配关系下，定位销801插接在旋槽602的定位段6022中。定位段6022的沿轴向延伸的两个侧壁对定位销801形成周向限位、端壁对定位销801形成沿轴向的限位。因此不受外力情况下接杆锁头800不会沿轴向掉落，也不会沿周向旋转。连接部8000与接杆主轴700和壳体100之间均形成径向定位，相当于接杆主轴700与输出轴400(其定位在壳体100上)之间形成径向定位。具体参考图14和图16，输出轴400的光轴部分与接杆主轴700的接合孔702形成径向定位结构720，径向定位结构720为等径的轴孔配合结构，即输出轴400与接合孔702之间形成直接的径向定位。受限于形成连接部8000与接杆主轴700之间径向定位的配合段的长度和配合精度，接杆主轴700可能会存在一定的径向活动量。而输出轴400的光轴部分与接杆主轴700的接合孔702之间的径向定位，能够提高径向定位精度。

接杆主轴700的花键接头701与输出轴400的联轴花键4031对准并接合以接收转动运动。推力弹簧对接杆锁头800轴向的作用力使定位销801被沿轴向压紧在定位段6022的端壁上。由于推力弹簧被压缩，连接部8000与动力装置2000之间的连接存在内应力，该内应力使得工具组件3000与动力之间形成稳定的轴向定位，并且不会增加为保证轴向定位精度的设计难度或安装难度，连接更稳固，不易因振动等原因发生松动。并且，在轴向上接杆主轴700被推力弹簧推动抵靠在输出轴400上形成轴向定位。

相对于螺纹旋合连接，定位销801与旋槽602的配合更省力，便于术中快速拆装；定位段6022对定位销801的直接的物理限位相对于摩擦锁紧也更可靠。在一些可选的实施方式中，定位销801可设置于接杆锁头800的外圆周面，旋槽602设置于接头600的内圆周面。在另一些可选实施例中，定位销801可以设置于接头600的内/外圆周面上，旋槽602可以设置于接杆锁头800的外/内圆周面上，通过这样的设置同样保证定位销801与旋槽602配合时能够旋合，并进一步实现接头600和接杆锁头800的轴向和周向定位。

输出轴400与接杆主轴700之间的接合为花键连接710，花键连接710在接合过程中只需接杆主轴700在轴向上对准输出轴400即可，操作便利。在一些可选实施例中，输出轴400与接杆主轴700之间还可以通过端面的相互嵌合形成可传递扭矩的连接。

如图17所示，图17为输出轴与转接轴另一种连接结构示意图。在一些可选实施例中，可以以其他径向定位结构替代输出轴400的光轴部分与接杆主轴700的接合孔702间的径向定位。如，在接杆主轴700的端部设置定位轴703，在输出轴400上设置定位孔404，二者的轴孔配合形成径向定位。或者，如图18所示，图18为输出轴与转接轴又一种连接结构示意图。在接头600和接杆主轴700之间设置轴孔配合结构，如，在接头600端部设置直径大于输出轴400的花键部分直径的孔603，对应的接杆主轴700的末端设置为相等直径，二者之间形成轴孔配合。

在一些可选实施例中，还可以在其他位置设置作为定位模块900中弹性件902的弹簧以形成工具组件3000与动力装置2000之间的内应力。如，在动力装置2000上固定压簧。工具组件3000安装至动力装置2000时，接杆锁头800压缩压簧，压簧的反作用力将接杆锁头800的定位销801压紧在旋槽602中，使接杆锁头800与动力装置2000之间保持预压力，形成较稳固的连接。在最终使用状态下，接杆主轴700会受到患者组织反作用力而在轴向上与输出轴压紧。压簧可采用普通螺旋弹簧、碟簧、波纹弹簧等，当然弹性件902也不限于弹簧的形式，也可以是具有弹性的弹片。

下面对髋关节成型器的使用过程进行具体说明。

在使用时，第一执行器6000通过第一接口30与机器人臂9100连接，此时第一执行器6000未安装工具组件3000。首先，机器人臂9100按照预定的手术计划进入准备位置。医生将搭载有髋臼锉(即切削工具1004a)的髋臼磨锉杆组件通过接头600安装至第一执行器6000。具体为，医生手持接杆锁头800将接杆主轴700的接合孔沿轴向套设于输出轴400的输出段403，并使联轴花键4031与花键接头701对准接合。完成输出轴400和接杆主轴700的周向接合后，接杆主轴700与输出轴400抵接，医生向靠近执行器的方向提拉和转动接杆锁头800，使接杆锁头800的定位销801在旋槽602内沿旋进段6021最终进入定位段6022。

这样，联轴花键4031与花键接头701的接合实现了输出轴400和接杆主轴700的周向接合，输出段403和接合孔702的配合则提高了连接的同轴度，也与接杆锁头800一起增长了对接杆主轴700的径向定位长度，提高输出轴400和接杆主轴700传递转动时的同轴度。定位销801位于定位段6022内时，定位销801受限于定位段6022的两个沿轴向延伸的侧壁不能相对于接头600周向转动。推力弹簧使接杆锁头800相对于接头600具有朝向接杆主轴700运动的趋势，该运动趋势阻止定位销801沿轴向脱出定位段6022到达旋进段6021。推力弹簧使接杆主轴700沿轴向抵靠在输出轴400，即推力弹簧推动接杆主轴700与输出轴400保持轴向接合。上述操作过程，接杆主轴700被径向定位的部分为顶端，沿轴向移动髋臼磨锉杆组件的行程较小，所需操作空间也相应较小。

至此，髋臼磨锉杆组件与壳体100完成连接，在预定手术计划的指导下，第一执行器6000在机器人臂9100及医生的控制下运动至预定目标位置。启动电机200，电机200的转动依次经过减速器300、联轴器500传递至输出轴400。由于输出轴400和接杆主轴700通过联轴花键4031和花键接头701连接，接杆主轴700在输出轴400的带动下产生转动，转动过程中由于接杆锁头800与接头600固定连接，接杆锁头800不会产生转动。转动的接杆主轴700带动髋臼锉(切削工具1004a)转动以进行髋臼窝的磨削和成型。

按照预定的手术计划完成髋臼窝的磨削成型后，机器人臂9100进入可以拆卸髋臼磨锉杆组件的位姿，医生克服推力弹簧的弹力提拉接杆锁头800，定位销801脱出定位段6022的限制，旋转接杆锁头800，定位销801经由旋进段6021后脱离旋槽602，接杆锁头800与接头600脱离。沿接杆主轴700的轴向使髋臼磨锉杆组件远离接头600即完成拆卸。

综上所述，电机200、减速器300、联轴器以及输出轴400集成在壳体100内部，电机200的电源线可以通过壳体100与机器人臂9100之间的接口引入。第一执行器6000结构紧凑，不用设置外接动力源，也避免了外接动力源及其电源线对手术空间的干涉影响以及电源线外露的安全隐患。无须在手术中组装外接动力源也减少了手术的操作步骤。工具组件3000由连接部8000和髋臼磨锉杆组件组成，作为预装的模块化零件，能够方便地实现手术工具1000a与输出轴400的可拆卸连接。

如图19所示，图19为连接有第二种工具组件的第一执行器结构示意图。在一种可选的实施方式中，手术工具1000b为髓腔铰刀的铰刀杆部分(即铰刀杆1001)，执行工具1004b为髓腔铰刀的铰刀部分。工具组件3000包括连接部8000以及髓腔铰刀的铰刀杆1001。铰刀杆1001和与铰刀杆1001连接的用于扩髓的铰刀部分构成髓腔铰刀。铰刀杆1001端部设置有花键接头701，用于与联轴花键4031连接；铰刀上开设置有铰刀刃1002，用于在旋转运动下对股骨髓腔进行扩髓。连接部8000与上述连接髋臼磨锉杆组件的连接部8000结构相同，接杆连接模块将铰刀杆1001与接杆锁头800连接。并且，连接有铰刀杆1001的工具组件3000与接头600以及输出轴400的连接与上述同理，接杆锁头800与接头600连接后，髓腔铰刀通过花键接头701与联轴花键4031接合至输出轴400，输出轴400在电机200的驱动下带动髓腔铰刀旋转并执行股骨近端的扩髓任务。

在一种可选的实施方式中，第一执行器6000设置有三组示踪组件150。三组示踪组件150分别设置在壳体100的三个面上，每组中包含四个位于同一平面的示踪元件151。如图2至图4所示，壳体100上设置有三个平面，三组示踪元件151分别设置在三个平面上。其中，示踪元件151可以是无源的反光球或反光片，也可以是有源的电磁发生器或传感器。

可以理解的是，髋关节成型手术中，示踪组件150向定位器发送第一执行器6000的位置信息，而定位器在手术空间中通常固定设置，定位器为导航系统9000中接收位置信息的装置，通过三组示踪元件151的设置，使得第一执行器6000在多种位姿下均能够被定位器识别到位置信息。与示踪元件151对应的，定位器可以是识别反射光的光学导航仪，也可以是识别电磁信号的接收器。

下面对第二执行器7000进行具体介绍，如图20至图33所示。

第二执行器7000为假体安装执行器，用于在髋关节置换手术安装假体1003。第二执行器包括滑杆1、支撑组件4000和滑杆示踪器2。滑杆1的一端用于连接假体1003(即执行工具)，滑杆1的另一端用于接受安装假体时的冲击力。支撑组件4000包括耦合部5，耦合部5容纳滑杆1的部分杆段，滑杆1相对于支撑组件4000轴向可动。支撑组件4000用于将第二执行器7000连接于机器人系统的机器人臂9100。示踪器设置于滑杆1以指示滑杆1的方位。第二执行器7000中，滑杆1相对于支撑组件4000轴向可动，在使用时可以使滑杆1与支撑组件4000在轴向上的间隙大于滑杆1被打击时的行程，避免滑杆1与支撑组件4000发生碰撞而损坏与执行器连接的机器人臂9100。滑杆1与支撑组件4000被配置为整体。使用该执行器时无需组装或拆卸滑杆1与支撑组件4000，只需通过支撑组件将整个执行器连接至机器人臂9100或与机器人臂9100分离。

具体地，如图3、图20至27所示的实施例中，第二执行器7000包括滑杆1，支撑组件4000、滑杆示踪器2、轴向缓冲机构80和轴向限位结构90。第二执行器7000通过支撑组件4000与第一执行器6000连接，二者连接时第二执行器7000的滑杆1与第一执行器6000的用于连接切削工具1004a的结构平行。第一执行器6000的用于连接切削工具1004a的结构为输出轴400和接头600，二者的轴线与滑杆1平行。髋臼窝/股骨髓腔成型及假体植入都涉及到工具轴线的角度精度，且轴线角度精度是关联的，将用于连接切削工具1004a的结构与用于连接假体1003的结构设置为平行是更有利的。

如图20至21所示。图20为第二执行器整体结构示意图。图21为第二执行器整体结构剖视图。滑杆1是表面光滑的金属杆件，滑杆1一端用于接受医生的锤击，另一端用于连接假体1003。滑杆1的中部设置有握持部3，握持部3为套状套合在滑杆1上并与滑杆1固定，用于使医生能够通过握持部3握持滑杆1。握持部3为绝缘的塑料套筒。其中，滑杆1作为金属杆件保证了传递冲击力时具有较高的强度，但用于手术的器械又不希望是笨重的，因此滑杆1的直径一般较小，不便医生握持。而塑料材质的握持部3既增大了滑杆1握持处的直径，为医生提供有利的握持条件，又不使手术工具增加较大的重量。当然，在一些实施方式中，握持部3也可以是绝缘的橡胶套筒或非绝缘的金属套筒。在另一些实施方式中，也可以不设置套状的握持部3，而将握持部3设置为滑杆1本身的一部分，且该部分可相对于滑杆1本身的直径加大以方便握持。

滑杆示踪器2包括示踪部分和连接部分。示踪部分设置有多个定位标记，用于提供位置信息。定位标记可以能够反射红外光的反光球或反光片，也可以是能够主动发出信号以实现定位的红外光源或电磁发生器。连接部分用于将滑杆示踪器2固定在滑杆1。

支撑组件4000包括本体4、耦合部5、绝缘套6和滑套7。本体4大致呈六面体形状，一端(如图21所示的右端)用于连接机器人臂9100。耦合部5为贯穿本体4的孔。绝缘套6和滑套7均为筒状。绝缘套6套合在耦合部5内且与耦合部5轴向固定。绝缘套6用于避免患者与机器人臂9100设备间通过支撑组件4000和滑杆1的接触形成导电通路。滑套7套合在绝缘套6内且与绝缘套6轴向固定。滑套7的材质为金属。滑杆1与滑套7形成轴孔配合，滑杆1与滑套7间存在允许滑杆1相对于滑套7自由滑动的间隙。这样设置在绝缘套6和滑杆1之间的滑套7既可以减少绝缘套6的磨损，又能够增加滑杆1滑动的顺畅度。

轴向限位结构90包括挡圈9、握持部3上远离假体1003的第一端。挡圈9和握持部3的第一端均固定于滑杆1，在滑杆1上形成两个直径大于滑杆1的台阶。在滑杆1沿滑套7移动时，两个台阶与支撑组件之间发生干涉以形成对滑杆1的轴向限位。本实施例中，挡圈9与支撑组件4000、握持部3与支撑组件4000之间还设置有绝缘件10，因此挡圈9、握持部3实际上直接与绝缘件10之间形成轴向干涉。绝缘件10为两端开口的套筒。绝缘件10内部空间的直径大于滑杆1的直径，绝缘件10一端的开口直径大于滑杆1的直径，另一端开口直径与滑杆1的直径相同，该端通过设置有挡缘101以形成与滑杆1直径相同的开口。在滑杆1与支撑组件4000装配时，挡圈9和握持部3的第一端分别位于支撑组件4000的两侧。两个绝缘件10均套合在滑杆1上，也分别位于支撑组件4000的两侧，绝缘件10具有挡缘101的一侧与本体4连接。这样，挡圈9和握持部3的第一端在滑杆上形成两处限位点，当滑杆1相对于支撑组件4000滑动时，挡圈9和握持部3的第一端限制了滑杆1相对于支撑组件4000的最大滑动行程。

在一种可选的实施方式中，轴向限位结构90中的握持部3的第一端也可以替换为独立设置的挡圈9，在另一种可选的实施方式中，挡圈9或握持部3的第一端可以是设置在滑杆1上的台阶或轴肩。

具体参考图21和图22，图22为支撑组件和滑杆连接处结构示意图。本公开中还设置有轴向缓冲机构80，以使滑杆1和支撑组件4000在轴向上至少形成一处缓冲。本实施例中轴向缓冲机构80包括两个缓冲件，具体为第一缓冲件8和第二缓冲件11，第一缓冲件8和第二缓冲件11分布于支撑组件的两侧。两个缓冲件为弹簧。第一缓冲件8设置于挡圈9和绝缘件10之间、第二缓冲件11设置于握持部3的第一端和绝缘件10的挡缘101之间。第一缓冲件8和第二缓冲件11均套合在滑杆1上，呈预压缩状态设置于绝缘件10内。第一缓冲件8和第二缓冲件11使滑杆1相对于支撑组件4000滑动时产生缓冲，滑杆1滑动时对支撑组件4000的冲击部分被缓冲件吸收。这样，滑杆1沿轴线滑动以安装假体1003时，滑杆1对机器人臂9100不会产生刚性冲击，减少了机器人臂9100的抱死或位姿出现偏差。

在机器人臂9100的驱动下，第二执行器7000到达安装髋臼假体的目标对准位姿，假体1003与病人患处已制备好的髋臼窝对准。在机器人臂9100的移动和摆位过程中，第一缓冲件8和第二缓冲件11均为压缩状态，滑杆1在第一缓冲件8和第二缓冲件11的作用下与本体4保持一定的轴向定位关系，即滑杆1大致保持在滑动行程的中位，滑杆1不会沿耦合部5自由移动。

医生确认假体1003位姿和手术路径无误后，机器人臂9100设置为直线弹簧臂模式，即，通过控制机器人臂9100关节处电机的输出扭矩将机器人臂9100被设置为其末端臂/杆在沿滑杆1轴向上的阻尼很小，而在其他方向上阻尼很大。这种模式下连接在机器人臂9100的第二执行器7000可以在外力作用下沿滑杆1的轴向移动，而难以沿径向移动或以径向为轴转动。医生手持握持部3并向滑杆1上的第一端施加冲击力。冲击力可以通过锤子敲击或滑锤敲击来施加。冲击力使滑杆1驱动假体1003进入髋臼。在冲击的瞬间，由于惯性存在支撑组件4000并不会瞬时移动。在滑杆1移动过程中，挡圈9压缩第一缓冲件8、第一缓冲件8作用于支撑组件，使支撑组件4000滞后地随滑杆1沿轴向移动。第一缓冲件8避免了弹簧挡圈9与本体4刚性接触。滑杆1完成一次对假体1003的冲击后，在第一缓冲件8的作用下，滑杆1与支撑组件之间的相对关系自动复位至未接受锤击的状态。在一些情况下，还需要向第二执行器7000施加与植入假体时的锤击力相反方向的力以将假体1003或假体试模从髋臼中脱出。这种情况下，第二缓冲件11可以防止滑杆1与支撑组件4000之间的刚性接触。上述缓冲机构的设置，在冲击滑杆1的过程中可以使机器人臂9100自动随滑杆1移动，无需人工握持执行器。操作人员可以握持滑杆1，可以像传统手术一样感知打击震动。

滑杆1轴向移动行程由限位结构握持部3的第一端和挡圈9限定。第一缓冲件8和第二缓冲件11的设置使滑杆1的限位结构始终不与本体4刚性接触。在滑杆1不接受冲击力时，滑杆1相对于耦合部5保持在中位，且滑杆1不会相对于支撑组件自由移动，而是需要一定力克服第一缓冲件8或第二缓冲件11才能使滑杆1移动，避免了在机器人臂9100移动时滑杆1自由窜动。

在一种可选的实施方式中，支撑组件4000上设置有用于将第二执行器7000与机器人臂9100或第一执行器6000连接的快拆机构140。如图25至图27所示，图25至图27为支撑组件和第二接口结构示意图。快拆机构140包括第一限位机构141和第二限位机构142，第一限位机构141为插块12，第二限位机构142为插销组件，插块12用于以插接的方式与机器人臂9100或第一执行器6000连接，插销组件的插接限位方向与插块12的插接方向垂直。插块12与本体4固定连接或一体成型，插块12上延其插接方向的一端设置有两个限位槽121，限位槽121用于限制插接方向上的自由度。

本体4上设置有用于容纳插销组件的安装孔14，安装孔14与耦合部5连通。插销组件包括插销15、第一弹性件16、垫块17以及插销拉栓18，垫块17、第一弹性件16和插销15依次设置在安装孔14内。第一弹性件16为弹簧，垫块17与滑杆1抵接，插销15在安装孔14内且沿插块12的厚度方向垂直穿过插块12，第一弹性件16呈压缩状态设置于插销15和垫块17之间。安装孔14的中段与本体4外部连通，形成能够手动拨动插销15的活动区域，插销拉栓18径向穿过插销15并与插销15固定，插销15通过插销拉栓18被限制在活动区域内。在第一弹性件16的推动下，插销拉栓18与活动区域的一端抵接，插销头部穿出插块12表面，插销头部为斜面。

为了通过快拆机构140将第二执行器7000安装至第一执行器6000，第一执行器6000上设置有插槽形式的第二接口13。具体地，第二接口13包括底板131、插销孔133和限位扣132，其中底板131为矩形。插销孔133沿底板131的厚度方向设置；限位扣132数量为四个且分别设置在底板131的四角处，限位扣132与底板131形成所述第二接口13。限位扣132具体包括相连接的第一段1321和第二段1322，第一段1321与底板131连接且垂直于底板131，第二段1322平行于底板131且朝向底板131的内部延伸。限位扣132与底板131形成容纳插块12的空间。并且，插块12插接于第二接口13内时，限位槽121与限位扣132卡接，插块12在限位扣132的限制下不能沿插接的方向脱出。

通过快拆机构140的设置，可以方便地拆装第二执行器7000。如图25至图27所示，插块12自上而下与第二接口13连接时，底板131的平面首先与插块的平面贴合，插销头部的斜面与底板131接触，插销15向本体4回缩。相对于第二接口向下移动本体4，限位槽121与限位扣132卡合，插销头部进入插销孔133内，插块12与第二接口13完全契合。在空间直角坐标系上，插块12与第二接口13在厚度和宽度上相契合限定了插块12的除z轴(也可以是x轴或y轴)外的5个自由度，限位槽121与限位扣132的卡合限定了第二执行器7000沿z轴向第一方向滑动的自由度，插销15与插销孔133的配合实现了第二执行器7000沿z轴向第二方向滑动的自由度，在图25至图27，第一方向为耦合部5轴向向下的方向，第二方向为耦合部5向上的方向。至此，第二执行器7000通过插块12、第二接口13和插销组件的设置与第一执行器6000固定连接。拆卸时只需拨动插销拉栓18(图25中向左拨动)，使插销头部由插销孔133中脱出，再由第二接口13中拔出插块12即可(图25中相对于第二接口13向上拔出)。第二执行器7000快拆机构140的设置，医生在手术时可以快速完成第二执行器7000的安装和拆卸，节省手术时间。

如图28所示，图28为安装有调节件的滑杆结构示意图。在一种可选的实施方式中，第二执行器7000还包括调节组件5000，调节组件5000将假体1003连接至滑杆1并且能够调节假体1003相对于所述滑杆的周向位置。调节组件5000包转接轴21和调节件27。转接轴21一端与滑杆1连接、另一端与髋关节假体1003连接。调节件27套合于转接轴21和滑杆1连接处，在外力作用下调节件27可在所述转接轴21的第一位置28和第二位置29之间移动，调节件27在第一位置28处与滑杆1之间周向位置固定，调节件27在第二位置29处相对于滑杆1周向位置可调。

如图29所示，图29为调节件示意图一。转接轴21包括滑杆接头、主轴段210和髋臼假体接头，滑杆接头和髋臼假体接头设置于主轴段210的两端，滑杆接头用于和滑杆1连接，髋臼假体接头用于连接假体1003。

滑杆接头顶端开设有连接孔211，连接孔211为光孔，连接孔211外围设置有两个关于转接轴21轴线对称的卡块212，两个卡块212呈“一”字形沿径向延伸。卡块212下方设置有与卡块212最大半径相同的凸缘213，凸缘213下方设置有限位段214，限位段214的半径大于主轴段210的半径，并且在限位段214和主轴段210连接处形成限位台阶215。

参考图29至图32。图30为调节件示意图二。图31为调节件示意图三。图32为本公开实施例的螺母结构示意图。调节件27包括可拆卸连接的螺母22和转接套23、花键24以及保持件25。其中，具体参考图32，螺母22为开口向下的壳状，开口处外壁221上设置有外螺纹，且在该外壁221上对称设置有两个卡槽222，卡槽222延伸至螺母22内部，螺母22内部靠近底部的位置处设置有花键槽223。转接套23为具有开口的杯状，转接套23开口处内壁设置有内螺纹。花键24固定于滑杆1上，外周设置有齿状凸起。保持件25为具有弹性的弹簧。

连接状态下，螺母22套合于滑杆1上花键24的上方，转接套23套合在转接轴21上，转接套23和螺母22通过内螺纹和外螺纹的配合连接，保持件25设置于转接套23内，一端与转接套23的底部抵接、另一端与凸缘213抵接。

使用时，滑杆1末端插入连接孔211内，螺母22和转接套23通过螺纹连接形成一整体。为了便于理解，下面结合调节件27的工作状态和调节过程进行说明。

在工作状态下，调节件27位于第一位置28处，如图30所示，保持件25呈压缩状态抵接在凸缘213和转接套23底部，保持件25通过转接套23拉动螺母22，使螺母22的花键槽223与花键24连接，卡块212嵌合在卡槽222内。这样，滑杆1与调节装置通过花键24与花键槽223的连接周向固定、转接轴21与调节装置通过卡块和卡槽222的配合实现周向固定。基于上述过程和原理，工作状态下，通过调节组件的连接，滑杆1和转接轴21之间轴向、径向以及周向固定。

为满足临床需求，在将假体1003植入病人患处已准备好的髋臼窝内时需要保证假体1003具有正确的安装方向，例如具有翼部的假体1003，该假体1003需要与髋臼窝固定以加强髋臼窝处的结构，并且翼部需要以正确的方向与髋臼窝连接。因此每次滑杆1前需要调整假体1003的方向。基于本实施例所述的第二执行器7000，调节假体1003的方向时，如图31所示，医生向上提拉调节装置使其克服保持件25的弹力至转接套23底部与限位台阶215抵接，调节件27位于第二位置29处，。此时花键24与花键槽223脱离，卡块212未脱出卡槽222，调节件27可以相对于滑杆1周向转动，转接轴21跟随调节件27的转动而转动。这样，可以在不转动滑杆1的情况下只通过转动调节件27即可实现假体1003相对于滑杆1方向的调节。进一步的，由于滑杆1上连接了用于实时提供滑杆1位置信息的滑杆示踪器2，滑杆示踪器2需要与接收该位置信息的定位器对准。所以上述调节组件的设置也保证了在假体1003调节时与滑杆1固定连接的滑杆示踪器2不会因为滑杆1的旋转而失去与定位器的对准，保证滑杆示踪器2能够实时被定位器所识别。

并且，基于调节组件，通过改变转接轴21的髋臼假体接头，转接轴21可以连接不同厂商不同型号的假体1003。无需为适配不同的假体1003而更换整个滑杆1，提高了第二执行器7000的适配和适用范围。

在一种可选的实施方式中，缓冲件可以仅保留第一缓冲件8而不设置第二缓冲件11。

在一些可选实施例中，可以设置一个缓冲件，如第一缓冲件8。且缓冲件8的两端分别与挡圈9和支撑组件4000连接。滑杆沿两个方向移动时均会被缓冲件8牵引或支撑，从而形成缓冲并可以带动支撑组件4000随滑杆移动。

在一些可选实施例中，轴向缓冲机构80的两个缓冲件可以不是预压缩的。如第一缓冲件8可以仅受滑杆重力作用被压缩。两个缓冲件的长度也可以小于滑杆1的行程，缓冲件可以在限位结构之间活动，只要能阻止刚性碰撞即可。

在一种可选的实施方式中，参考图20和图33，图33为螺帽结构示意图。滑杆1上接受冲击力的一端设置有螺帽26，螺帽26包括受力板261和连接段262，连接段262通过螺纹与滑杆1固定连接，当然连接方式不限于螺纹连接，也可以是销钉连接等其他连接方式；受力板261的面积大于滑杆1端部的面积，受力板261为医生的施加冲击力时的锤击提供更大的受力目标，避免滑杆1端部较小而出现锤空的现象。

如图34所示的执行膝关节手术的手术系统结构示意图，涉及计算机辅助手术(Computer-Assisted Surgery,CAS)技术。涉及该技术的外科手术系统包括机器人臂9100、导航系统9000、搭载有锯片36的膝关节执行器9400和控制系统9200。机器人臂9100相当于外科医生的手臂，可以把持锯片36并以较高的精度定位和移动锯片36。导航系统9000相当于外科医生的眼睛，可以实时测量锯片36和患者组织的位置。控制系统9200相当于外科医生的大脑，内部储存手术规划。控制系统9200根据术中通过导航系统9000获取的位置信息计算机器人臂9100的路线和/或应达的位置，可以控制机器人臂9100运动，或者通过力反馈模式设置机器人臂9100的虚拟边界，由人工推动机器人臂9100的膝关节执行器9400在虚拟边界内移动/沿虚拟边界限定的路线、面移动。

参考图35和图36。图35为膝关节执行器9400被配置为可执行全膝关节置换术的示意图，其中示出了锯片36与膝关节执行器9400的主体371的第一连接关系。该连接关系下，锯片36设置于主体的一侧(图35中主体371的下侧)，锯片36上用于切割骨组织的一端的指向与主体371的长度方向垂直，即图35中锯片36相对于主体371指向下方。在第一连接关系下膝关节执行器9400适于执行全膝关节置换术中的截骨操作。图36为膝关节执行器9400被配置为可执行胫骨高位截骨术的示意图，其中示出了锯片36与膝关节执行器9400的主体371的第二连接关系。该连接关系下，锯片36同样设置于主体的一侧(图36中主体371的下侧)，锯片36上用于切割骨组织的一端的指向与主体371的长度方向平行，即图36中锯片36指向主体371的左方。在第二连接关系下膝关节执行器9400适于执行胫骨高位截骨术、股骨远端截骨术或腓骨近端截骨术。

继续参考图35至图40。图37为图35中所示膝关节执行器9400的正视图。图38为图35中所示膝关节执行器9400的右视图。图39为图5所示的膝关节执行器9400内部结构示意图。图40为图36中所示的膝关节执行器9400的右视图。具体的，膝关节执行器9400包括主体371和示踪器。示踪器包括第一示踪器3721和第二示踪器3722。主体371大致为圆锥体，圆锥体的回转中心线W与机器人臂9100的末端臂9101的自转中心线同轴。在此基础上，定义主体371的方向参考及坐标系CS。圆锥体的回转中心线W为坐标系CS的Z轴，垂直于Z轴的两个互相垂直的方向为Y轴和X轴。回转中心线W的延伸方向为主体371的长度方向。主体371长度方向的两端分别为第一端3701和第二端3702。主体371的径向为侧向，具体包括上侧、下侧、前侧和后侧。上侧、下侧、前侧和后侧对应于坐标系CS的Y轴正向、Y轴反向、X轴正向和X轴反向。

主体371连接至机器人臂9100的末端臂9101时与末端臂9101同轴固定，相当于成为机器人臂9100的末端臂9101的延伸。在其他实施例中，主体371的形状并不局限于圆锥体，只要具有预定长度且连接至机器人臂9100时能与末端臂9101同轴的规则或不规则形状均可。此处的“同轴”并不严格局限于字面意思，只要是两个杆状结构基本共线地连接即可。当然，其他形状的主体371的长度方向定义也可以参照(主体371连接至机器人臂9100时)末端臂9101的旋转中心线W，因为主体371随末端臂9101自转，二者的旋转中心线相同。

主体371具有第一接口30、第三接口3712、动力机构3713和第二手柄373。第一接口30位于主体371的第一端3701。第三接口3712位于主体371的第一侧3703，并且在长度方向上更靠近第二端3702。第二手柄373位于主体371的第二侧3704，用于为医生提供推拉膝关节执行器9400的着力部。主体371的第一侧3703对应前述的下侧，即Y轴的反向；第二侧3704对应前述的上侧，即Y轴的正向。第一接口30包括锁定机构，锁定机构用于将主体371连接至机器人臂9100。第三接口3712用于连接锯片36。如图39所示，第三接口3712具体为机械连接结构，并且具有能往复转动的转轴37121。锯片36固定在转轴37121上，并在转轴7012的带动下往复摆动。动力机构3713设置于主体371内部，动力机构3713用于向第三接口3712提供动力。动力机构3713主要包括电机200a、减速器300a以及传动机构37133。电机200a和减速器300a用于提供初始动力，传动机构37133一端与减速器连接，另一端设置于第三接口3712处。锯片36与第三接口3712连接时，传动机构37133接收电机200a及减速器300a的初始动力并通过转轴37121驱动锯片36摆动。

锯片36为长条状，两端分别为切削端361和连接端362。切削端361设置有锯齿，用于切割骨组织。连接端362用于与第三接口3712连接，接收驱动锯片36摆动的动力。

示踪器设置于主体371的第二端3702，用于指示锯片36的方位。示踪器包括第一示踪器3721和第二示踪器3722。第一示踪器3721固定设置于主体371的第二端3702，第一示踪器3721上的示踪元件3723可拆卸。导航系统9000可以在手术空间中确定示踪器的方位，并以此确定锯片36的方位。示踪器为光学示踪器，其上安装有示踪元件3723，示踪元件3723为反光片或反光球。导航系统9000包括能够识别反光片或反光球的双目视觉相机9001。示踪器使得膝关节执行器9400在把持锯片36运动的过程中，导航系统9000能够清楚且精确地了解到锯片36的位置。如切割骨组织时，锯片36对于骨组织切割的程度、以及剩余待切割的骨组织情况可以通过示踪器反映的锯片36位置来确定。在一种可选的实施方式中，示踪器也可以是电磁发射器或位置传感器，能够识别电磁发射信号或位置传感器位置的相应导航系统9000可以确定锯片36的方位。

锯片36与第三接口3712连接时，锯片36与第三接口3712之间可形成第一连接关系或第二连接关系。在第一连接关系下锯片36与主体371之间具有第一相对方位关系，并且由第一示踪器3721指示锯片36的方位。第二连接关系下锯片36与主体371之间具有第二相对方位关系，并且由第二示踪器3722指示锯片36的方位。

如图35、图37和图38所示为锯片36与第三接口3712在第一连接关系下的示意图。在第一连接关系下，锯片36与主体371具有第一夹角，第一夹角为直角，即锯片36的长度方向与主体371的长度方向(旋转中心线W的方向)具有90度的夹角。锯片36的平面与主体371的虚拟纵剖面P平行。虚拟纵剖面P为主体371长度方向的剖切面，虚拟纵剖面P与机器人臂9100的末端臂9101的轴线平行。具体如图35中所示的，锯片36的长度方向指向Y轴的反向；锯片36的平面与Y轴和Z轴所确定的平面平行。继续参考图35，第一接口的轴线M与第二接口的轴线N均在虚拟纵剖面P上，其中第一接口的轴线M与旋转中心线W重合，即轴线M与CS坐标系中的Z轴同轴。第二接口的轴线N与主体371指向第一侧3703的连线重合，即轴线N与CS坐标系中的Y轴平行。以虚拟纵剖面P为镜像面，主体371关于虚拟纵剖面P对称。第二手柄的轴线O大致与第二接口的轴线N重合。

如图41至图43所示，图41为右腿全膝关节置换术示意图。图42为膝关节执行器9400调整锯片36角度示意图。图43为膝关节执行器9400调整角度使锯片与6股骨远端目标截骨面b对准状态示意图。锯片36与主体371间具有第一方位关系的情况下，膝关节执行器9400便于进行膝关节置换手术，如全膝关节置换术或单髁置换术。该手术类型下，以右腿全膝关节置换为例，患者为屈膝仰卧位，机器人臂9100及承载其的台车9102位于患者的患处侧(患者的右侧)导航系统9000位于患处侧的对侧(患者的左侧)。机器人臂9100由患处侧指向对侧，机器人臂9100的末端臂9101连接有膝关节执行器9400，机器人臂9100将膝关节执行器9400大致保持在膝关节上方且横向于患者。手术时，锯片36将从患者前侧入路，锯片36的切削端361指向膝关节，锯片36截骨时锯片平面只需膝关节执行器9400大致绕平行于人体冠状面与横断面交线的轴线W调整角度，即可实现膝关节置换手术规划的六个平面的定位。

具体参考图42，膝关节执行器9400搭载锯片36进行不同截骨面的定位时，为适应不同目标截骨面的角度，在远离患处的位置处进行锯片36平面调整。机器人臂的末端臂9101绕自身轴线的旋转使膝关节执行器9400绕轴线W旋转，锯片36平面转动一定角度。按照临床中的截骨顺序，膝关节执行器9400姿态调整后依次具有第一姿态A、第二姿态B、第三姿态C、第四姿态D、第五姿态E以及第六姿态G。其中膝关节执行器9400的第一姿态A中锯片的6角度与胫骨目标截骨面a的角度对应；第二姿态B中锯片的6角度与股骨远端目标截骨面b的角度对应；第三姿态C中锯片的6角度与股骨前端目标截骨面c的角度对应；第四姿态D中锯片的6角度与股骨后端目标截骨面d的角度对应，第五姿态E中锯片的6角度与股骨后斜目标截骨面e的角度对应，第六姿态G中锯片的6角度与股骨前斜目标截骨面g的角度对应。分别完成锯片36与六个相应的目标截骨面截骨面的角度定位后，机器人臂9100在一定范围内按照预定路径平移一定距离即可实现各个平面与目标截骨平面的对准，如图43所示为锯片36与股骨远端目标截骨平面b对准并即将进行截骨的示意图，锯片36定位至该状态后，机器人臂9100在控制系统9200的控制下将锯片36的移动范围限制在该平面，医生推动膝关节执行器9400在该平面移动并完成相应的截骨。

继续参考图42，在不考虑锯片36位置平移的情况下，锯片36的角度调整过程中，锯片36为适应不同的目标截骨平面，膝关节执行器9400绕轴线W的旋转带动锯片36进行角度调整。这样，机器人臂9100本身无需大角度、大幅度调整自身姿态，只需机器人臂9100的末端臂9101绕轴线W旋转膝关节执行器9400即可实现锯片36角度的调整。可以理解的是，膝关节单髁置换与全膝关节置换类似，同样是在患者为屈膝仰卧位状态下，锯片36由患者前侧入路进行截骨，具体截骨平面的定位原理与全膝关节置换中的相关定位原理相同，这里不再赘述。

如图44至图46所示为锯片36与第三接口3712在第二连接关系下手术空间的示意图。图44为左腿内侧胫骨高位截骨术示意图。图45和图46所示为锯片对准胫骨高位的示意图。在第二连接关系下，锯片36与主体371具有第二夹角，第二夹角为零角，即锯片36的长度方向与主体371的长度方向(轴线W的方向)平行。锯片36的平面与主体371的虚拟纵剖面P平行，虚拟纵剖面P为主体371长度方向的剖切面。具体的，主体371的虚拟纵剖面P为第一接口的轴线M与第二接口的轴线N所确定的平面，其中第一接口的轴线M与轴线W重合，第二接口的轴线N与主体371指向第一侧3703的连线重合。以虚拟纵剖面P为镜像面，主体371关于虚拟纵剖面P对称。

锯片36与主体371间具有第二方位关系的情况下，膝关节执行器9400便于进行胫骨高位截骨术、股骨远端截骨术。该手术类型通过股骨F或胫骨T侧方的开放楔形截骨或闭合截骨以保护膝关节生理结构的完整性，是治疗早期膝关节病变的主要手术方式。不同于膝关节置换手术，胫骨高位截骨术或股骨远端截骨术将以患侧的内侧或外侧入路。如图44所示，以左腿内侧胫骨高位截骨为例，患者为屈膝仰卧位，机器人臂9100及承载其的台车9102位于患者患处侧的对侧(患者的右侧)，导航系统9000位于患处测(患者的左侧)。机器人臂9100由患处侧指向对侧，机器人臂的末端臂9101连接有膝关节执行器9400，机器人臂9100将执行器大致横向于患者且保持在左腿和右腿中间的上方且更靠近左腿。如图45和图46所示，手术时，锯片36将从患者左腿胫骨T近端内侧入路，锯片36的切削端361沿横向于患者的水平方向指向胫骨T近端。截骨时，锯片36平面为适应预定手术计划的规划截骨面，需要膝关节执行器9400大致绕平行于人体冠状面与横断面交线的轴线W调整锯片36平面的角度。角度调整过程中，机器人臂的末端臂9101绕自身轴线的旋转使膝关节执行器9400绕轴线W旋转，锯片36平面转动一定角度与胫骨高位目标截骨面h平行。并且，机器人臂9100在一定范围内按照预定路径平移一定距离即可实现各个平面与胫骨高位目标截骨面h的对准。

在不考虑锯片36平移的情况下，锯片36的角度调整过程中，锯片36为适应相应的胫骨高位目标截骨面h，机器人臂9100本身无需大角度、大幅度调整自身姿态，只需转动机器人臂9100末端臂即可实现锯片36角度的调整。可以理解的是，股骨远端截骨术与胫骨高位截骨术情况类似，患者均为屈膝仰卧位的状态，搭载有锯片36的膝关节执行器9400从相应股骨的内侧或外侧入路。并且，腓骨近端截骨术也与胫骨高位截骨术类似。患者通常为仰卧位，搭载有锯片36的膝关节执行器9400从相应腓骨的后外侧入路，切割位置在腓骨头下方6至10cm。手术时，膝关节执行器9400搭载锯片36将腓骨截断约2cm，并在截断端用骨蜡封堵，避免腓骨断端愈合。在股骨远端截骨术和腓骨近端截骨术中，基于相似的入路和锯片36的截骨姿态，锯片36与膝关节执行器9400具有第二连接关系时锯片36的切削端361可以从骨骼侧方指向手术部位。机器人臂9100可搭载膝关节执行器9400灵活方便地进行股骨远端截骨手术或腓骨近端截骨手术。

这样，通过锯片36与主体371第一连接关系和第二连接关系的设置，锯片36与主体371具有第一方位关系时，锯片36的切削端361能够在患者前侧更好地指向待手术的膝关节部位。锯片36与主体371具有第二方位关系时，锯片36的切削端361能更好地从患者下肢内侧或外侧指向股骨F、胫骨T或腓骨。锯片36以第一连接关系获第二连接关系与主体371连接，膝关节执行器9400可以适应不同的手术入路及手术类型，承载膝关节执行器9400的机器人臂9100无需以复杂或难以到达的姿态将锯片定位至目标截骨平面。医生的操作利、操作空间充足，并且搭载有膝关节执行器9400的机器人具有足够的灵活性以完成多种术式的手术，设备采购成本和医生的学习时间成本将大大降低。

如图47至图49所示，在本实施例中，第三接口3712为夹紧机构38，锯片36与通过夹紧机构38连接至膝关节执行器9400。夹紧机构38包括两个相对设置的夹紧部381，两个夹紧部381在外力作用下相互靠近以夹紧锯片36的连接端362。

如图47所示的第一种锯片36与夹紧机构38的示意图。两个夹紧部381与锯片36间设置有换向结构，换向结构能够使锯片36通过第三接口3712与主体371连接时形成第一连接关系或第二连接关系。换向结构包括凸起391和凹槽392，凸起391和凹槽392分别设置于夹紧部381和锯片36，凹槽392至少包括两个容纳空间3921，两个容纳空间3921与所述凸起391配合时分别为锯片36与转轴37121周向固定。

继续参考图47，凸起391设置于其中一个夹紧部381，凹槽392设置于锯片36的连接端362，凸起391和凹槽392均包括周向均匀分布的条状单元。锯片36被夹紧部381夹紧时，锯片36相对于主体371将具有多种角度连接方式，其中两种连接方式分别对应锯片36与主体371的第一连接关系和第二连接关系。这样，需要进行膝关节置换手术时，调整凸起391和凹槽392的配合关系可使锯锯片36与主体371具有第一方位关系。需要进行胫骨高位截骨或股骨远端截骨时，调整凸起391和凹槽392的配合关系可使锯锯片36与主体371具有第二方位关系。在一种可选的实施方式中，凸起391设置于锯片36的连接端362，凹槽392设置于夹紧部381。在一种可选的实施方式中，如图48和图49为第二种锯片36与夹紧结构8的示意图。凸起391a和凹槽392a的形状不同于上述(图37所示的实施方式)。凸起391a为一个条状，凹槽392a具有间隔90度设置的两个容纳空间3921，条状的凸起391a在两个容纳空间3921中分别对应锯片36与主体371的第一连接关系和第二连接关系。如图48所示的状态使锯片36与主体371具有第一连接关系；如图49所示的状态使锯片36与主体371具有第二连接关系。

如图39、图40以及图50所示，在本实施例中，示踪器包括第一示踪器3721和第二示踪器3722。第一示踪器3721固定设置于主体371的第二端3702，第一示踪器3721上的示踪元件3723可拆卸，锯片36与主体371具有第一连接关系时由第一示踪器3721指示方位。第二示踪器3722可拆卸连接于主体371的第二端3702，锯片36与主体371具有第二连接关系时由第二示踪器3722指示方位。

在临床手术中，锯片36与主体371具有第一连接关系时，锯片36由患者前侧(患者屈膝的膝关节上方)指向膝关节，此时的膝关节执行器9400高于屈膝状态的患者腿部，第一示踪器3721与主体371相对于患者的高度基本一致。导航系统9000位于主体371的对侧，可识别第一示踪器3721的位置信息，控制系统9200根据第一示踪器3721的位置信息获得锯片的位置信息，以控制膝关节执行器9400将锯片36定位至目标截骨平面。

锯片36与主体371具有第二连接关系时，将第一示踪器3721上的示踪元件3723拆除，第二示踪器3722与主体371的第二端3702连接。第二示踪器3722位于第一示踪器3721的远离所述第三接口3712的方向的一侧。这样，在手术空间内，在膝关节执行器9400位于屈膝状态下的胫骨T近端处时，第二示踪器3722能够高于屈膝状态的患者下肢，处于第二示踪器3722对侧的导航系统9000能够无遮挡地识别到第二示踪器3722的位置信息。在对锯片36平面进行校验时的验证架同样需要面对导航系统9000，锯片36与主体371更靠近，验证架安装于锯片36时可能遮挡第一示踪器3721，第二示踪器3722的设置，也使锯片36安装验证架时也不会阻挡第二示踪器3722被导航系统9000识别的视线。

在一种可选的实施方式中，示踪器可只包含第一示踪器3721。在进行全膝关节置换、胫骨高位截骨或股骨远端截骨时，锯片36与主体具有第一连接关系或第二连接关系，定位系统均通过第一示踪器3721的位姿确定锯片36在手术空间中的位姿。只设置第一示踪器3721的情况下，只需要保证进锯片36与执行器具有第二连接关系时，屈膝状态的患者腿部或验证架不会阻挡导航系统9000识别第一示踪器3721的视线即可。如可以在图35所示的第一示踪器3721的基础上增加其沿Y轴正向的高度。

如图39、图40、图50及图51所示，图50为第二示踪器3722与主体371示意图。图51为第二示踪器结构示意图。在本实施例中，第二示踪器3722通过可拆固定结构实现与主体371第二端3702的连接，可拆固定结构包括插拔组件和锁紧件3103，插拔组件包括插销件3101和套件3102，插销件3101与所述套件3102插接时，第二示踪器3722相对于主体371具有沿与插接方向相反方向移动的剩余自由度。锁紧件3103用于沿垂直于所插接方向的方向进给，以限制第二示踪器3722相对于主体371的剩余自由度。

继续参考图50和图51，具体的，插销件3101设置于主体371，为燕尾型插块。套件3102设置于第二示踪器3722，为燕尾槽。插销件3101与套件3102插接时，第二示踪器3722相对于主体371在插接方向上具有不固定的剩余自由度。锁紧件3103为顶丝结构，锁紧件3103固定剩余自由度时，锁紧件3103贯穿插槽底面与插销件3101表面顶紧接触，限制第二示踪器3722沿插接方向的反方向脱离主体371。

如图35至图40、图50及图51所示，示踪器包括示踪架3724和示踪部分，示踪架3724与执行器主体371连接，示踪部分包括多个与示踪架3724连接的示踪元件3723，多个示踪元件3723沿平面排列，沿平面排列的多个示踪元件3723记确定一个平面，该平面由导航系统9000识别并据此反映锯片36的方位。

在一种可选的实施方式中，膝关节执行器9400的主体371上不设置第二手柄373。这样，操作者可以把持主体371的第二侧3704来控制膝关节执行器的位姿改变或移动。

继续参考图1和图34，第二方面，本公开提出一种外科手术系统，包括关节手术装置、导航系统9000以及控制系统9200，关节手术装置为第一方面的膝关节手术装置。关节手术装置中，机器人臂9100用于搭载髋关节执行器9300或膝关节执行器9400，并且为髋关节执行器9300或膝关节执行器9400提供动力；导航系统9000用于识别示踪器的位置以获取锯片或执行工具的位置信息；控制系统9200，用于控制髋关节执行器9300或膝关节执行器9400按照预定手术计划手术。

具体地，控制系统9200可以控制机器人臂9100，使机器人臂9100完全自主地按照手术计划移动，或通过提供触觉反馈或力反馈以限制外科医生手动移动手术工具3超出预定虚拟边界，或提供虚拟导向以引导外科医生沿某个自由度移动。虚拟边界和虚拟导向可以来自于手术计划，也可以在术中通过输入装置设置。髋关节执行器9300或膝关节执行器9400与机器人臂9100之间均为可拆卸连接；导航系统9000用于获知锯片36、执行工具以及患者骨骼的位置。导航系统9000一般包括定位器(如双目相机21)通过3D测量技术测量上述示踪器的方位。控制系统9200用于根据手术计划驱动机器人臂将髋关节执行器9300或膝关节执行器9400移动，以使锯片36或执行工具定位至目标位置。手术计划中可以包括机器人臂移动路径、移动边界等。

在外科手术系统中，在机器人臂9100、控制系统9200和导航系统9000的辅助下。能够仅在机器人臂9100连接髋关节执行器9300的情况下进行髋臼窝制备、髓腔的制备或假体1003的安装。在机器人臂连接膝关节执行器9400的情况下进行膝关节手术。一套系统可适应多种术式和手术操作，既减轻了医生适应手术系统的时间，也无需单独应各种手术而采购相应的专用设备。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本公开作了详尽的描述，但在本公开基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本公开精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本公开要求保护的范围。

Claims (27)

1.一种关节手术装置，用于选择性地执行膝关节手术或髋关节置换手术，其特征在于，包括：

膝关节执行器，用于连接锯片以在骨上切割制备预定形状；

髋关节执行器，用于连接执行工具以在骨上制备假体安装的空间和植入假体；

机器人臂，用于连接所述膝关节执行器或髋关节执行器；

所述膝关节执行器和髋关节执行器被构造为具有相同的第一接口，所述第一接口用于将所述膝关节执行器或髋关节执行器可拆卸地连接至所述机器人臂。

2.根据权利要求1所述的关节手术装置，其特征在于，所述第一接口和所述机器人臂的末端臂连接时，所述膝关节执行器或髋关节执行器与所述末端臂同轴。

3.根据权利要求1所述的关节手术装置，其特征在于，其特征在于，所述第一接口包括锁定机构，所述锁定机构用于将所述膝关节执行器或髋关节执行器连接至所述机器人臂的末端臂。

4.根据权利要求1所述的关节手术装置，其特征在于，所述髋关节执行器包括：

第一执行器，用于连接切削工具以加工髋臼和/或髓腔，所述第一执行器具有第一接口和第二接口；以及

第二执行器，用于在执行假体植入操作时连接至所述第一执行器的第二接口，所述第二执行器用于连接假体和接受安装假体的冲击；其中，

所述第一执行器用于通过所述第一接口安装至机器人臂。

5.根据权利要求4所述的关节手术装置，其特征在于，所述第二执行器连接至所述第一执行器时，用于连接假体的结构与用于连接切削工具的结构平行。

6.根据权利要求4所述的关节手术装置，其特征在于，所述第一接口和所述第二接口分布于所述第一执行器的两端。

7.根据权利要求4所述的关节手术装置，其特征在于，所述第一执行器设置有第一手柄，所述第一手柄被配置为在所述切削工具连接至所述第一执行器时与所述切削工具平行或同轴，所述第一手柄和所述切削工具分布在所述第一执行器的两侧。

8.根据权利要求4所述的关节手术装置，其特征在于，所述第一执行器包括动力装置和工具组件，所述工具组件与所述动力装置之间可拆卸连接，所述第一接口设置于所述动力装置。

9.根据权利要求8所述的关节手术装置，其特征在于，所述动力装置包括内设的动力组件，所述动力组件包括动力源和输出轴，所述输出轴与所述动力源连接；

所述工具组件包括连接部和手术工具，所述手术工具可转动地设置于所述连接部，所述工具组件通过所述连接部可拆卸地设置于所述动力装置；其中，

所述工具组件通过所述连接部与所述动力装置连接时，所述手术工具与所述输出轴形成接合以接收所述输出轴输出的转动运动。

10.根据权利要求9所述的关节手术装置，其特征在于，所述手术工具相对于所述输出轴沿轴向的插入或套接动作形成所述接合。

11.根据权利要求9所述的关节手术装置，其特征在于，所述手术工具与所述动力装置之间还设置有径向定位结构。

12.根据权利要求11所述的关节手术装置，其特征在于，所述径向定位结构设置于所述手术工具与所述输出轴之间，所述径向定位结构为所述输出轴与所述手术工具之间的轴孔配合。

13.根据权利要求9所述的关节手术装置，其特征在于，所述连接部与所述动力装置间设置有定位模块，所述定位模块使所述连接部和所述动力装置之间形成预定作用力。

14.根据权利要求13所述的关节手术装置，其特征在于，所述定位模块包括弹性件，所述弹性件被所述动力装置和所述工具组件挤压以产生所述预定作用力，所述预定的作用力的方向为所述输出轴的轴向。

15.根据权利要求4所述的关节手术装置，其特征在于，所述第二执行器为假体安装执行器，包括：

滑杆，所述滑杆的一端用于连接假体，所述滑杆的另一端用于接受安装所述假体时的冲击力；

支撑组件，包括耦合部，所述耦合部容纳所述滑杆的部分杆段，所述滑杆相对于所述支撑组件轴向可动；所述支撑组件用于将所述第二执行器连接于机器人系统的机器人臂；以及

滑杆示踪器，设置于所述滑杆以指示所述滑杆的方位。

16.根据权利要求15所述的关节手术装置，其特征在于，所述第二执行器还包括轴向缓冲机构，所述滑杆受到轴向冲击时所述轴向缓冲机构形成所述滑杆与所述支撑组件之间的轴向缓冲。

17.根据权利要求16所述的关节手术装置，其特征在于，所述滑杆与所述支撑组件之间设置有轴向限位结构，所述轴向缓冲机构设置于所述支撑组件与所述轴向限位结构之间。

18.根据权利要求17所述的关节手术装置，其特征在于，所述耦合部为贯穿所述支撑组件的通道，所述轴向缓冲机构包括2个缓冲件，2个所述缓冲件分别位于所述通道的两端。

19.根据权利要求1所述的关节手术装置，其特征在于，所述膝关节执行器包括：

主体，具有第一接口、第三接口和动力机构，所述第一接口用于连接机器人臂，所述第三接口用于连接锯片，所述动力机构设置于所述主体内部，所述动力机构用于向所述第三接口提供动力；

示踪器，设置于所述主体，用于指示所述锯片的方位；其中

所述第三接口被配置为其可以与所述锯片之间形成第一连接关系或第二连接关系，在所述第一连接关系下所述锯片与所述主体之间具有第一相对方位关系，所述第二连接关系下所述锯片与所述主体之间具有第二相对方位关系。

20.根据权利要求19所述的关节手术装置，其特征在于，所述第一相对方位关系为所述锯片与所述主体具有第一夹角值，所述第二相对方位关系为所述锯片与所述主体具有第二夹角值。

21.根据权利要求20所述的关节手术装置，其特征在于，所述第一相对方位关系为所述锯片垂直于所述主体，所述第二相对方位关系为所述锯片平行于所述主体。

22.根据权利要求19所述的关节手术装置，其特征在于，所述第一接口位于所述主体的第一端，所述第三接口位于所述主体的第一侧。

23.根据权利要求22所述的关节手术装置，其特征在于，所述第三接口位于所述主体的所述第一侧的靠近第二端的位置，所述第二端和所述第一端为所述主体的两个末端。

24.根据权利要求22所述的关节手术装置，其特征在于，在所述第一连接关系下，所述锯片的切削端从所述主体的所述第一侧远离所述主体延伸，在所述第二连接关系下，所述锯片的切削端的指向与所述主体的所述第一端的朝向相反。

25.根据权利要求19所述的关节手术装置，其特征在于，所述锯片的平面与所述主体的虚拟纵剖面平行设置。

26.根据权利要求25所述的关节手术装置，其特征在于，所述主体连接至所述机器人臂时与所述机器人臂的末端臂同轴设置，所述虚拟纵剖面与所述末端臂的轴线平行。

27.一种外科手术系统，其特征在于，包括：

关节手术装置，所述关节手术装置为权利要求1至26中任一项所述的关节手术装置；

导航系统，用于检测所述膝关节执行器或髋关节执行器的位置；以及

控制系统，用于根据手术计划驱动机器人臂将膝关节执行器或髋关节执行器移动至目标位置。