CN118139596A - 使用行星齿轮组件的力传递系统以及相关装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种器械包括轴、联接到所述轴的可移动部件以及联接到所述轴的致动构件驱动组件。该致动构件驱动组件可包括可旋转驱动构件、可操作地联接到所述可旋转驱动构件并被构造成响应于所述可旋转驱动构件的旋转而旋转的环形齿轮以及与所述环形齿轮啮合的行星齿轮。所述器械进一步包括致动构件，该致动构件延伸穿过所述轴并且可操作地联接到所述可移动部件和所述行星齿轮。所述致动构件可响应于所述行星齿轮的旋转而平移移动。所述装置和方法涉及致动构件驱动组件。

Description

使用行星齿轮组件的力传递系统以及相关装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求题为“FORCE TRANSMISSION SYSTEMS USING PLANETARY GEARASSEMBLY,AND RELATED DEVICES AND METHODS”(使用行星齿轮组件的力传递系统以及相关装置和方法)的美国临时申请第63/257,185号(2021年10月19日提交)的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开的各方面涉及力传递系统以及相关装置和方法。例如，本公开的各方面涉及力传递系统，该力传递系统将旋转输入力转换为平移力，该平移力可以沿着器械传递以致动器械的部件。

背景技术

诸如医疗(包括外科手术)或工业器械的各种工具往往包括具有一个或多个部件的轴，这些部件赋予这些器械一个或多个运动自由度。这样的部件可以是在一个或多个自由度上移动的末端执行器的形式，诸如例如平移机构、打开和关闭的钳口等。其他这样的部件可包括可铰接结构，诸如沿着轴可相对于该轴枢转(例如，以俯仰和/或偏转(yaw))的关节机构。这些可铰接结构可以经由沿着所述轴的长度延伸的平移致动构件来致动和控制。这样的致动构件可以包括例如张紧构件，诸如线缆、金属丝等，或者压缩构件，诸如杆。这些致动构件延伸穿过器械轴以在该器械轴的近侧部分处的力传递系统处联接到可致动部件和驱动构件。以这种方式，所述致动构件将力从力传递系统传递到可致动部件。力传递系统可以具有用于手动操作的器械的手动操作输入，或者可以包括被构造成与远程操作的计算机辅助系统的操纵器系统接合的输入接口，该操纵器系统包括在远程输入机构的控制下的机动输出驱动器，如本领域普通技术人员所熟悉的。

在一些力传递系统中，与张紧型致动构件联接的驱动构件是由驱动轴驱动的旋转驱动构件，诸如绞盘。旋转运动促使张紧致动构件被收进和放出，以将力传递到所述可致动部件。此外，取决于力传递系统的布置，致动构件可能需要遵循相对复杂的路径来与驱动构件联接，诸如围绕一个或多个滑轮或其他传送机构传送到力传递系统的驱动构件。这些机构可以限制可用于张紧型致动构件的可能类型的致动构件，诸如在多个自由度上相对柔性的线缆、金属丝、其他细丝结构等。此外，对于张紧致动构件，器械轴的旋转(或滚动)可在力传递系统内产生多个张紧致动构件的扭曲，这继而可在试图致动这些致动构件时产生不期望的摩擦。

此外，为了减少齿隙并有助于可铰接部件，特别是例如可铰接结构的精确移动和控制，有时需要在器械的制造过程中预张紧致动构件，以消除否则将会导致可致动部件的可铰接移动和定位的不准确的松弛。这种预张紧会给制造过程(特别是对于包括致动构件的方向变化，例如，围绕滑轮、绞盘或如上所述在力传递系统内的其他传送机构的器械)带来额外的复杂性。在这样的布置中，在线缆被传送通过力传递系统处的各种装置之前预张紧不能发生，这对于在不将各种致动构件从力传递系统的部件上拆卸的情况下将器械的轴和末端执行器部分从力传递系统移除提出了挑战。

此外，在一些器械中，这种铰接构件是延伸穿过从力传递系统延伸并穿过器械轴的管(例如，盘管、海波管或其他类型的管道)的链束的形式。轴的滚动(即，相对于力传递机构)可能导致盘管缠绕在轴上(例如，在轴的内部轴部分和外部轴部分之间的环形空间内)，并且可能在盘管上施加不希望的张力和/或限制轴的总旋转自由度，此外还导致过多的摩擦和磨损。

此外，使用多个致动构件来控制一个或多个可致动部件的多个自由度会使器械的制造进一步复杂化。特别地，由于可能需要许多传送路径和连接，多个致动构件的传送和可操作联接在尝试自动化器械制造方面带来了挑战。

存在对简化并便于制造、并且为器械的可致动部件的致动提供鲁棒且可靠的力传递，并且对轴的滚动自由度的约束更少的力传递系统的需求。特别地，存在提供力传递系统及其对应的致动构件的需求，该力传递系统及其致动构件可以实现器械的更自动化的制造，以及使器械力传递系统与各种驱动输入端对接的能力模块化的潜力。此外，存在在器械的致动构件的预张紧中简化并提供更大的灵活性的需求。

发明内容

本公开的实施例可以解决上述问题中的一个或多个和/或可以展示上述期望特征中的一个或多个。其他特征和/或优点可以从下面的描述中变得显而易见。

根据本公开的至少一个方面，一种器械包括轴、联接到所述轴的可移动部件、以及联接到所述轴的致动构件驱动组件。该致动构件驱动组件可包括可旋转驱动构件、可操作地联接到所述可旋转驱动构件并被构造成响应于所述可旋转驱动构件的旋转而旋转的环形齿轮以及与所述环形齿轮啮合的行星齿轮。所述器械进一步包括致动构件，该致动构件延伸穿过所述轴并且可操作地联接到所述可移动部件和所述行星齿轮。所述致动构件可响应于所述行星齿轮的旋转而平移移动。所述装置和方法涉及致动构件驱动组件。

在本公开的另一个方面，一种器械包括轴、联接到所述轴并被构造成相对于所述轴铰接的可铰接部件、以及联接到所述轴的力传递系统。该力传递系统包括环形齿轮、与所述环形齿轮啮合的第一行星齿轮、与所述环形齿轮啮合的第二行星齿轮、第一导螺杆和第二导螺杆，所述第一导螺杆包括与第一行星齿轮螺纹接合的左旋螺纹，所述第二导丝杆包括与所述第二行星齿轮螺纹接合的右旋螺纹。所述器械进一步包括第一致动构件，该第一致动构件延伸穿过所述轴并且可操作地联接到所述可铰接部件和所述第一导螺杆；以及第二致动构件，该第二致动构件延伸穿过所述轴并且可操作地联接到所述可铰接部件和所述第二导螺杆。

在本公开的又一方面，一种张紧联接到医疗器械的可铰接结构的第一致动构件和第二致动构件的方法。该方法包括通过驱动所述第一导螺杆将第一张力施加到联接到第一导螺杆的第一致动构件，通过驱动所述第二导螺杆将第二张力施加到联接到第二导螺杆的第二致动构件，通过将所述第一导螺杆与第一行星齿轮联接并使所述第一行星齿轮与环形齿轮啮合来维持所述第一致动构件中的所述第一张力，并且通过将所述第二导螺杆与第二行星齿轮接合并使所述第二行星齿轮与所述环形齿轮啮合来维持所述第二致动构件的所述第二张力。

附加的目的、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，或者可以通过实践本公开和/或权利要求而获知。这些目的和优点中的至少一些可以通过所附权利要求中特别指出的元件和组合来实现和获得。

应当理解，上述一般描述和以下详细描述都只是示例和解释性的，而不是对权利要求的限制；相反，所述权利要求应有权享有其全部范围，包括同等范围。

附图说明

本公开可以单独地或与附图一起从以下详细描述中理解。包括附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图被并入且构成本说明书的一部分。附图示出了本教导的一个或多个实施例，并与说明书一起解释了某些原理和操作。在附图中，

图1是根据本公开的各种实施例的包括力传递系统的器械的实施例的示意性侧视图。

图2是示出根据本公开的一个实施例的力传递系统的各种内部部件的透视图。

图3是根据本公开的一个实施例的一种器械的实施例和联接到该器械轴的力传递系统的致动构件驱动组件的透视图。

图4是图3的致动构件驱动组件的各个零件的透视图。

图5是通过截面5-5截取的图4的致动构件驱动组件的局部截面图。

图6是图3的致动构件驱动组件的各个零件的另一透视图。

图7是通过截面7-7截取的图6的致动构件驱动组件的局部截面图。

图8是图3的致动构件驱动组件的部件的透视图。

图9是图3的致动构件驱动组件的另一个部件的透视图。

图10是图9的部件的俯视图。

图11A是示出组装图3的驱动组件的组装装置的透视图。

图11B和11C是图3的组装装置和驱动组件的横截面视图。

图12是根据本公开的另一实施例的力传递系统的致动构件驱动组件的透视图。

图13是根据本公开的一些实施例的操纵器系统的透视示意图。

图14是根据本公开的一些实施例的操纵器系统的另一实施例的局部示意图。

具体实施方式

本公开的实施例涉及器械和相关联的力传递系统，该力传递系统被构造成驱动可操作地联接的致动构件的致动，所述致动构件继而传递力以致动在所述器械的轴的更远侧部分处联接的可致动部件，诸如例如可铰接结构。在各种实施例中，所述力传递系统被构造成进一步可操作地与操纵器的驱动系统联接，诸如计算机控制的(例如，远程操作)或手动的(例如，腹腔镜操作)操纵器。根据各种实施例，所述力传递系统和这些系统的致动构件驱动组件可以促进可制造性，例如，通过促进自动化制造工艺的使用。此外，它们可以提供将致动构件可操作地联接到致动构件驱动组件的较低复杂性，诸如，例如通过减少或消除滑轮、绞盘以及在被构造成与链束致动构件一起使用的驱动组件中发现的其他驱动和传送机构的使用。此外，如本文所公开的器械和相关联的力传递系统构造可以促进器械设计的模块化，诸如通过使力传递系统的驱动组件能够与各种类型的操纵器接口对接以向力传递系统提供驱动力。

本公开的各种实施例包括致动构件驱动组件，该致动构件驱动组件被构造成允许与其他驱动构件(诸如惰轮、皮带或用于操作器械的整个力传递系统的其他机械部件)相对容易地对接。所述致动构件驱动组件可以包括以保持致动构件中的预加载张力而不管所述致动构件驱动组件与力传递系统的其他部件的接合或非接合状态如何的方式联接到所述致动构件的部件。此外，所述致动构件所经受的预加载张力不被传递到力传递系统的其他驱动构件。换句话说，所述预加载张力与致动构件和致动构件驱动组件隔离，并且致动构件驱动组件所接合到的力传递系统的其他驱动构件不经受预加载张力。

本公开的各种实施例可以允许具有力传递系统的器械在不释放致动构件中的张力的情况下进行维护保养，或者用于在构造用于不同操纵器的力传递系统之间(例如，在手动腹腔镜手柄和构造用于与远程操作手术系统一起使用的力传递系统之间)交换轴和子组件。

此外，本公开的实施例通过构造力传递系统使得致动构件和相关联的致动构件驱动系统在滚动期间与轴一起旋转来促进轴的滚动，从而消除了在其他器械构造中(例如，在致动构件为延伸穿过轴中的环形空间的盘管或其他管道的形式的构造中)可能发生的线缆缠绕。

此外，在依靠操纵器来张紧致动构件的器械构造中，本公开的实施例考虑了将致动构件的张紧保持到期望状态的能力，而不管外部输入力是否施加在力传递系统的驱动构件上。以这种方式，可以发生张紧保持或锁定状态，使得致动构件被张紧到它们期望的程度，并且无论器械与操纵器的连接或断开状态如何，张紧都被锁定在适当的位置。这在被构造成由远程操作的操纵器系统驱动的器械的用例中可能是特别希望的，因为从操纵器系统移除器械将不会导致致动构件中的松弛发展以及失去对可操作地联接到致动构件的可致动部件的运动的控制。

根据本公开的各种实施例，所述致动构件驱动组件包括与两个行星齿轮接合的环形齿轮。每个行星齿轮可经由与相应的一个行星齿轮(例如，在行星齿轮的镗孔内具有内螺纹)接合的导螺杆与相关联的致动构件接合。在一些实施例中，所述器械包括沿着轴的一个或多个可铰接结构，每个可铰接结构具有一个或多个自由度，并且每个自由度与一个或多个致动构件相关联。例如，在使用拉-拉、张紧致动构件的布置中，可铰接结构的每个自由度可以由两个拉-拉型致动构件控制。

在各种示例性实施例中，所述可铰接结构可以具有两个自由度，例如俯仰和偏转。如本文所讨论的，术语“俯仰”和“偏转”是指任意定义的正交方向，并且为了描述的简单性而在本文中使用。因此，任意定义的方向中的每一个可以在不实质性改变本公开内容的情况下彼此切换。在这样的实施例中，所述致动构件驱动组件可以包括多组环形和行星齿轮，每组都与单独的自由度相关联，并且能够独立地致动以获得期望数量的自由度。

在本公开的其他实施例中，所述致动构件驱动组件可以被构造成与轴一起以滚动自由度旋转。例如，在所述器械操纵器在计算机辅助下操作(例如，远程操作)的实施例中，所述控制器可以被构造成旋转环形和行星齿轮，以在所述轴旋转时保持给定的俯仰和偏转布置(在所述轴的参考系中)。这样的布置可以经由所述器械操纵器的控制器和相关联的软件来提供。

各种实施例还简化了在制造期间致动构件的传送和张紧。与致动构件传送穿过所述轴和所述力传递系统到达绞盘或滑轮并且其中所述致动构件沿着相对复杂的路径穿过所述器械的整个力传递系统以与所述驱动构件可操作地联接的其他布置相比，本文公开的实施例可以促进包括所述致动构件的组装和张紧的制造过程的自动化，如本文进一步讨论的。

现在参考图1，示出了根据本公开的一些实施例的器械100的示意性侧视图。器械100可以是或包括用于执行医疗(例如，外科手术、诊断和/或治疗)或非医疗程序(例如，工业检查应用)的器械。器械100包括末端执行器104、在近端部分111和远端部分102之间沿着纵向轴线A_L伸长的轴112以及力传递系统110。末端执行器104位于轴112的远端部分102处，并且被构造成执行医疗或非医疗(诸如工业)程序。例如，末端执行器104可以包括一个或多个工具，诸如夹持工具、钉缝器、剪刀、结扎夹施加器、电外科工具、超声工具、缝合工具或其他类型的工具。虽然图1的图示描绘了具有可打开/可关闭钳口构件的末端执行器104，但是这种构造是示例性的且非限制性的，并且本领域的普通技术人员将理解器械100可以具有多种末端执行器中的任何一种，而不偏离本公开的范围。在图1的实施例中，力传递系统110联接到轴112的近端部分111。在其他实施例中，力传递系统110可以在沿着轴112的各个位置处联接，但通常处于使得该力传递系统保持在远程部位(诸如患者的身体)的外部的位置，在该远程部位处，末端执行器104和轴112的远端部分102被插入以执行程序，从而允许接近以操纵力传递系统110上的输入。力传递系统110可以被构造成与计算机控制的(例如，远程操作的)外科手术操纵器系统可操作地联接，诸如下面结合图13和14进一步详细描述的操纵器系统或本领域普通技术人员熟悉的类似操纵器系统。例如，力传递系统110可以被构造成与结合图10所讨论的操纵器系统的驱动输出组件1023对接。在其他实施例中，除了被构造成与计算机辅助操纵器系统对接并由其驱动之外，或者代替被构造成与计算机辅助操纵器系统对接并由其驱动，力传递系统110可以用手动操作(例如，手持式)的操纵器手动控制，所述手动操作的操纵器诸如为触发器、轮子、按钮、操纵杆等(未示出)。

在图1所示的实施例中，器械100包括可铰接结构105，该可铰接结构沿着轴112布置在末端执行器104和力传递系统110之间。如图1所示，可铰接结构105可以沿着轴112的远端部分102定位。但是本公开不限于此，并且可铰接结构105可以沿着轴112定位在任何位置而不受限制。此外，器械100可以包括一个以上的可铰接结构105，诸如沿着轴112的长度位于多个间隔开的位置处的两个、三个或更多个可铰接结构。可铰接结构105可经由致动构件148、150来控制和致动，所述致动构件诸如为通过力传递系统可操作地联接到操纵器的缆线、杆或其他结构(在图1中以虚线示出；结合本文公开的各种实施例进一步讨论)。可铰接结构105可以包括一个或多个关节，该一个或多个关节被构造成相对于轴112枢转或挠曲。在各种实施例中，如本领域普通技术人员所熟悉的，可铰接结构可以用作支撑末端执行器104并将其联接到轴112的腕部，从而允许末端执行器相对于所述轴在俯仰和/或偏转方向上定向。

现在参考图2，图2示出了根据各种实施例的可被用作力传递系统110的力传递系统210。在图2的实施例中，示出的力传递系统210没有移除系统的壳体盖，以更好地示出内部部件。如图2所示，力传递系统210包括底架214，力传递系统210的各种部件联接到底架214。轴212(例如，对应于图1中的轴112)沿着纵向轴线A_L从力传递系统210向远侧延伸。

力传递系统210包括被构造成接收来自操纵器，诸如在计算机辅助下操作的操纵器(例如，远程操作的机器人操纵器系统的一部分)或手动操纵器的输入的输入设备，如上文所述。输入设备可以是或包括例如旋转输入盘119(如图1所示)或其他联接特征，其被构造成接合力传递系统210可联接到的远程操作的操纵器系统的操纵器的输出驱动构件，如本领域普通技术人员所理解的。每个输入设备依次与力传递系统210的驱动部件(诸如各种轴、齿轮和轴承)可操作地联接，以将力从输入设备传递到轴212和器械的各种部件。

在图2的实施例中，力传递系统210包括各种驱动构件，这些驱动构件与所述轴的部件联接并且被构造成传递力以响应于力传递系统210的输入设备处的输入(例如来自力传递系统与其联接的手动或远程操作的操纵器的输入)，致动(例如，包括铰接)诸如末端执行器的部件或沿着所述轴在更远侧定位的可铰接结构的可致动部件。此外，力传递系统210可以包括驱动构件，该驱动构件被构造成向轴212整体提供运动，诸如滚动运动。在图2的实施例中，力传递系统210的一系列驱动构件与轴212同轴地布置，并且被构造成可操作地接合力传递系统210并作为力传递系统210的输入驱动装置。例如，在图2的实施例中，力传递系统210包括致动构件驱动组件211，致动构件驱动组件211包括与轴212同轴布置的齿轮形式的一系列驱动构件，这些驱动构件控制轴的滚动以及向致动构件(图2中未示出)的力传递以将力沿着致动构件传递到沿着轴212的各种可移动部件(例如，末端执行器和/或可铰接结构)。

在图2的实施例中，致动构件驱动组件包括滚动齿轮216、俯仰环形齿轮218、偏转环形齿轮220以及两个致动齿轮222和224。滚动齿轮216与轴212可旋转地固定，使得滚动齿轮216的旋转使轴212旋转。滚动齿轮216与滚动驱动齿轮226(在图2中部分地被遮蔽)接合，该滚动驱动齿轮可操作地联接到输入设备(诸如如上所述的输入盘)，使得由与力传递系统210联接的操纵器产生的旋转力旋转滚动驱动齿轮226、滚动齿轮216，进而旋转轴212。在图2的实施例中，滚动齿轮216、俯仰环形齿轮218和偏转环形齿轮220沿着轴212的纵向轴线A_L串联布置，并且与轴212同轴。在其他实施例中，滚动齿轮、俯仰环形齿轮和偏转环形齿轮中的一个或多个被布置成与轴212不同轴和/或彼此不同轴。此外，在不偏离本文所讨论的一般原理的情况下，滚动齿轮、俯仰环形齿轮和偏转环形齿轮的顺序可以从图2实施例中所示和描述的顺序(相对定位)改变。虽然在图2的实施例中，致动构件驱动组件包括作为驱动构件的齿轮，但在本领域普通技术人员将理解的范围内，可以使用其他机构代替，诸如，例如被构造成接合皮带的滑轮或被构造成传递扭矩的任何其他布置。

在图2的实施例中，两个致动齿轮222和224被构造成传递力以致动联接到轴212的末端执行器(诸如图1所示的末端执行器104)，诸如致动夹具、剪刀、切割刀片、打开或关闭阀(例如，以输送抽吸和/或冲洗)，或操作任何其他可致动的末端执行器部件。致动齿轮222和224可以直接可操作地联接到力传递系统210的驱动输入端(诸如图1中所示的旋转输入盘119)，或者在驱动输入端定位成横向远离轴212的布置中经由一系列齿轮和轴可操作地联接到力传递系统210的驱动输入端，这些齿轮和轴被布置成将旋转输入力从旋转输入盘119a传递到相应的致动齿轮222和224，类似于结合滚动齿轮216所描述的一般布置。在图2的实施例中，致动齿轮222和224与相关联的导螺杆223和225接合，所述导螺杆与末端执行器104的部件可操作地联接以致动器械100。例如，导螺杆223可以可操作地联接以致动末端执行器104的夹持机构(诸如一个或多个钳口)，并且导螺杆225可以可操作地联接以致动切割机构，诸如末端执行器104的平移刀片(未示出)。致动齿轮222和224的旋转产生相关联的导螺杆223和225的平移以及导螺杆223或225与其可操作地联接的机构的致动。例如，致动齿轮222和224中的每一个可以包括与相应导螺杆223、225的螺纹互补并接合的内螺纹(未示出)，使得每个致动齿轮222、224的旋转引起相应导螺杆223、225的平移。虽然导螺杆223、225在本文中被讨论为联接到夹持和切割机构，但在本公开的范围内可以考虑其他机构，且不受限制。

在图2的实施例中，致动齿轮222、224和导螺杆223、225从轴212的滚动可旋转地解除联接，使得轴212的滚动不会引起导螺杆223、225以及相关联的致动齿轮222、224的滚动。在本公开的其他实施例中，致动齿轮222、224和致动导螺杆223、225可以与所述轴旋转地联接，诸如在下面进一步讨论的图12的实施例中。

俯仰环形齿轮218和偏转环形齿轮220可操作地联接到沿着轴212延伸并且可操作地与轴212的可铰接结构(诸如图1所示的可铰接结构105)联接的致动构件。结合图3-7进一步讨论了可铰接结构的致动。

图3示出了图2的轴212和致动构件驱动组件211的透视图，其被隔离示出以更好地示出其各方面。此外，图3示出了器械的整个远端部分，包括末端执行器204和可铰接结构205(其可用作图1的末端执行器104和可铰接结构105)。在一些实施例中，致动构件驱动组件211被构造成可从图2中所示的整个力传递系统210移除，以允许更换和维护和/或允许与不同的操纵器系统(诸如结合图13和14示出和描述的操纵器系统)以及其他操纵器系统(包括远程操作的操纵器和手动操纵器)对接。例如，如下面进一步讨论的，环形和行星齿轮的设计以及该设计保持致动元件张紧而不管与其他机构的联接或解除联接的能力可以促进这种可更换性和模块性。

现在参考图4和图5，示出了致动构件驱动组件211的局部截面详细透视图，以说明该组件的各操作方面。在图4和图5中，省略了俯仰环形齿轮218以更好地示出与偏转环形齿轮220相关联的部件及其操作，因为本领域普通技术人员理解俯仰环形轮218的各操作方面是相似的。偏转环形齿轮220是具有内齿轮齿232和外齿轮齿234的环形齿轮。外齿轮齿234被构造成与图2的输入驱动齿轮227接合(未在图3-7中示出)并由其驱动，该输入驱动齿轮227可操作地与力传递系统210的输入驱动盘(未在图2的视图中示出；例如图1中示出的旋转输入盘119)联接。旋转输入盘119与输入驱动齿轮227的这种可操作的联接可以经由一个或多个轴和正齿轮(如图2所示)或者可以经由本领域普通技术人员所熟悉的其他机械布置，诸如正时皮带、链传动或其他布置。

偏转环形齿轮220与致动构件可操作地接合，使得偏转环形齿轮220的旋转驱动致动构件的运动以传递力，以引起轴212的可铰接结构，诸如可铰接结构105(图1)的偏转铰接。如上所述，致动构件可以是拉-拉、张紧型致动构件(例如，线缆、细丝、金属丝等)或推-拉致动构件(例如，杆或其他压缩型结构)，并且可操作地联接到可铰接结构，使得对构件施加力致使可铰接结构的铰接。在图2-7的示例性实施例中，器械包括第一对致动构件248、250，该第一对致动构件248、250被布置成使得该对致动构件中的每一个在相反方向上平移将致动构件248、250置于张力中，以传递力以引起可铰接结构205(图3)的偏转自由度的铰接。

更具体地，致动构件驱动组件211被构造成使得偏转环形齿轮220的旋转引起第一对致动构件中的每个致动构件248、250在相反的方向上平移，以实现收进和放出协调运动，从而产生可铰接结构205的铰接，如本领域普通技术人员所熟悉的。为了实现这种协调运动，图2-7的实施例包括布置在偏转环形齿轮220内并可操作地与该偏转环形齿轮啮合的第一和第二偏转行星齿轮236和238。第一和第二偏转行星齿轮236和238各自具有与偏转环形齿轮220的内齿轮齿232啮合的外齿237、239，使得偏转环形齿轮220的旋转产生第一和第二偏转行星齿轮236和238的对应旋转。在图4-7的实施例中，第一偏转行星齿轮236和第二偏转行星齿轮238彼此径向相对地定位。然而，这种布置是可选的，并且第一和第二偏转行星齿轮236、238可以定位在围绕偏转环形齿轮220的不同位置(即，不是径向相对的)。

第一偏转行星齿轮236和第二偏转行星齿轮中的每一个还包括内螺纹240、242。偏转行星齿轮236的内螺纹240与第一偏转导螺杆244接合，而偏转行星齿轮238的内螺纹242与第二偏转导螺杆246接合。第一偏转导螺杆244可操作地联接到第一致动构件248，而第二偏转导螺杆246可操作地联接到第二致动构件250。第一偏转导螺杆244和第二偏转导螺杆246中的每一个还包括一个或多个键部分245和247，所述键部分骑乘在对应成形的空腔249和251中。键部分245和247被构造成使得它们不能在空腔249和251内旋转，从而确保偏转行星齿轮236、238相对于偏转导螺杆244、246发生旋转，并且引起偏转导螺杆244、246和致动构件248、250的平移。

为了实现两个致动构件248、250的协调的收进和放出运动(即第一致动构件248和第二致动构件250在相反方向上同时平移)以铰接可铰接结构205(图2)，第一偏转行星齿轮236的内螺纹240与第一偏转导螺杆244的螺纹接合以及第二偏转行星齿轮238的内螺纹242与第二偏转导螺杆246的螺纹接合处于相反的定向(例如，顺时针形态与逆时针形态)。由于螺纹接合的相反定向，偏转环形齿轮220的旋转致使偏转导螺杆244、246响应于偏转行星齿轮236、238的旋转而在相反方向上移动，继而引起第一致动构件248和第二致动构件250在相反方向上平移，以实现可铰接结构105在相对于轴212的偏转自由度上的铰接。

在本公开的各种实施例中，与致动构件包括张紧型致动构件(诸如柔性线缆等)的传统设计相比，第一致动构件248和第二致动构件250可以包括一个或多个材料片。因为第一致动构件248和第二致动构件250直接联接到导螺杆244、246，所以第一和第二致动构件248、250不需要在力传递系统内经受复杂的传送和方向变化，与传统的绞合线缆相比，第一和第二致动构件248、250不需要具有那么高的柔性，从而便于使用片材或除绞合线缆或其他高度柔性结构之外的其他致动构件。使用诸如金属片的片材用于致动构件248、250可以节省成本并且可以简化力传递系统210的制造。然而，本公开不限于此，并且线缆型致动构件可以与本公开一起使用，包括绞合线缆和其他链束型结构。由于以下讨论的传送构件和致动构件张紧方法的复杂性的降低，这样的实施例在可制造性方面仍然提供了优于传统设计的优点。最后，因为致动构件作为整个致动构件驱动组件的一部分而旋转，所以在致动构件随着轴旋转而围绕该轴缠绕的器械构造中，致动构件不会受到可能导致致动构件过度摩擦和磨损的缠绕效应。

图6和图7示出了致动构件驱动组件211的局部截面详细透视图，其中示出了俯仰环形齿轮218和相关部件。俯仰环形齿轮218以与偏转环形齿轮220堆叠的布置方式与轴212的纵向轴线同轴布置。俯仰环形齿轮218可以被构造成类似于偏转环形齿轮220，包括外齿轮齿233和内齿轮齿235。外齿轮齿233被构造成与俯仰驱动齿轮229(图2)接合，俯仰驱动齿轮229以类似于以上结合偏转环形齿轮220所讨论的方式可操作地与力传递系统210的输入盘联接。

第一俯仰行星齿轮252和第二俯仰行星齿轮254与俯仰环形齿轮218的内齿轮齿235啮合。第一俯仰导螺杆256与第一俯仰行星齿轮254的第一内螺纹260接合，而第二俯仰导螺杆258与第二俯仰行星齿轮的第二内螺纹262接合。第一俯仰导螺杆256联接到第三致动构件264，而第二俯仰导螺杆258联接到第四致动构件266。第三致动构件264和第四致动构件266可操作地联接到可铰接结构，诸如可铰接结构105(图1)，使得第三致动构件264和第四致动构件266的致动产生可铰接结构105在俯仰自由度上的铰接，如下文更详细地讨论的。类似于第一致动构件248和第二致动构件250，第三致动构件264和第四致动构件266可以包括片材。

类似于偏转环形齿轮220和相关的偏转行星齿轮以及偏转导螺杆的布置，第一俯仰行星齿轮252和第一俯仰导螺杆256的螺纹可以在第一螺旋方向上延伸，而第二俯仰行星齿轮254和第二俯仰导螺杆258的螺纹在与第一方向相反的第二螺旋方向上延伸。因此，俯仰环形齿轮218的旋转最终产生第一俯仰导螺杆256在第一方向上的平移和第二俯仰导螺杆258在与第一方向相反的第二方向上的平移。第一俯仰导螺杆256沿第一方向的平移引起第三致动构件264沿第一方向的平移，而第二俯仰导螺杆258沿第二方向的平移引起第四致动构件266沿第二方向的平移。第三致动构件264和第四致动构件266在相反方向上的平移引起可铰接结构205(图2)在俯仰自由度上的铰接。

虽然图2-7的实施例被示为具有俯仰环形齿轮218和偏转环形齿轮220以及支撑轴212的两个运动自由度的相关部件，但是在其他实施例中，可以使用相同的基本架构可选地提供更少或更多的自由度。在一个非限制性示例中，一种器械可以可选地包括多个可铰接结构，每个可铰接结构具有多个自由度。例如，一个实施例可以包括两个可铰接结构，每个可铰接结构具有俯仰和偏转自由度，在该用例中，致动构件驱动组件将包括两个偏转环形齿轮和两个俯仰环形齿轮，两个偏转环形齿轮和两个俯仰环形齿轮中的每个均与每个可铰接结构的单独自由度相关联。其他组合，诸如具有单个自由度或多个自由度以及任何其他组合的一个或多个可铰接结构都在本公开的范围内。本领域普通技术人员将从本公开和所示实施例中理解如何使用上述环形齿轮、行星齿轮和导螺杆的基本架构来实现各种其他排列，例如通过使用多组附加的环形齿轮、行星齿轮、导螺杆、致动构件等。此外，每个运动自由度可以与其他运动自由度同时或非同时独立地致动，以获得末端执行器的期望位置和定向。

如上所述，滚动齿轮216固定地联接到轴212，使得滚动齿轮216的旋转，例如，用结合图2所讨论的滚动驱动齿轮226驱动滚动齿轮216，产生整个轴212绕其纵向轴线(称为滚动轴)的旋转。因为致动构件穿过轴212延伸，所以希望确保轴的滚动不会导致环形齿轮的相对旋转，否则该相对旋转继而可能导致致动构件的无意致动。为了解决这一潜在问题，希望确保致动构件所连接的齿轮(例如，俯仰和/或偏转齿轮)与滚动齿轮一起围绕轴的纵向轴线旋转。在一些实施例中，这可以通过包括在轴212的滚动期间保持可铰接结构205的铰接位置的软件和/或硬件特征来实现。例如，在器械100(图1)联接到计算机辅助的(例如，远程操作的)操纵器系统(诸如结合图13和14描述的操纵器系统)的实施例中，操纵器可以被编程为使得当滚动齿轮216被驱动时，俯仰和偏转齿轮218、220以与滚动齿轮216相同的速率被驱动，使得滚动齿轮216、俯仰齿轮218和偏转齿轮220作为一个组件一起旋转，从而防止相关导螺杆的任何不期望的运动。换句话说，操纵器可以被编程为随着滚动齿轮216的旋转而旋转俯仰齿轮218和偏转齿轮220，使得俯仰齿轮218和偏转齿轮220在滚动齿轮216旋转时保持与滚动齿轮216和轴212相同的定向。

在一些实施例中，作为对操纵器进行编程以使俯仰齿轮218和偏转齿轮220随着滚动齿轮216的旋转而旋转以保持可铰接结构205的铰接位置的替代方案，操纵器系统可以包括被构造成在轴的旋转期间保持可铰接结构205(图3)的定位的机械特征。例如，力传递系统210可以包括将俯仰环形齿轮218和偏转环形齿轮220与滚动齿轮216联接的一个或多个机械差速器，使得驱动滚动齿轮216也致使以相同的角速度驱动俯仰齿轮218和偏转齿轮220，同时允许俯仰环形齿轮218和/或偏转环形齿轮220的驱动而无需滚动齿轮216的对应旋转。例如，包括机械差速器的布置被公开在美国专利号10,710,246(2015年8月12日提交)中，该专利的全部内容通过引用并入本文。

由于环形齿轮和相关联的行星齿轮以及导螺杆的互锁性质，例如与偏转行星齿轮236和238啮合的偏转环形齿轮220与偏转导螺杆244和246接合，施加到相关联的致动构件248、250的任何张力都可以与致动构件驱动组件211隔离。换句话说，施加到第一致动构件248和第二致动构件250的张力(例如，在制造期间施加的预加载力)通过偏转环形齿轮220与偏转行星齿轮236和238的接合来保持，而无需施加到除偏转环形齿轮220之外的力传递系统210(图3)的各种驱动部件。同样地，施加到第三和第四致动构件264、266的张力通过俯仰行星齿轮252、254与俯仰环形齿轮218的接合而被保持，并且施加到第三和第四致动构件264、266的预张力不会被除俯仰环形齿轮218之外的力传递系统210的驱动部件经受。

这种通过齿轮传动/导螺杆布置将致动构件锁定在适当位置的能力有助于在不释放预张力的情况下将致动构件驱动组件211从整个力传递系统210的其他部件移除。通过这种方式，轴和致动构件驱动组件可以被容易地移除和更换以进行维修，或者从被构造成联接到第一类型的操纵器的力传递系统交换到被构造成联接到第二类型的操纵器的力传递系统，包括在手动(例如，手持)与计算机辅助(例如，远程操作)的操纵器之间的交换，如上文所讨论的。

如下面进一步讨论的，致动构件驱动组件211被构造成使得施加到致动构件的预加载张力被保持在致动构件驱动组件211内，而不施加到力传递系统210的其他部件。通过将预加载张力隔离到致动构件驱动组件211，致动构件驱动组件211可以从如上所述的各种力传递系统中移除和替换，而不释放预加载张力。

此外，通过将预张力隔离到致动构件驱动组件211，用于组装力传递系统和整个器械的制造步骤可以更易于自动化组装和生产。例如，在致动构件呈线缆形式的传统设计中，沿着从轴到联接到输入设备的绞盘或滑轮的力传递系统的复杂路径，致动构件的传送和张紧可能是不太适合于自动化制造的复杂过程。图8-11C示出了根据本公开的有助于制造过程的自动化(包括致动构件的组装和张紧)的力传递系统的各个方面和部件。

在一些实施例中，致动构件驱动组件的元件包括便于致动构件的自动化组装和张紧的多个部件。例如，在一些实施例中，诸如第一和第二俯仰行星齿轮和/或第一和第二偏转行星齿轮的行星齿轮每个都包括内部构件和外部构件。现在参考图8，在透视图中示出了行星齿轮内部构件872。行星齿轮内部构件872可以与本文所讨论的任何行星齿轮，诸如第一和第二偏转行星齿轮以及第一和第二俯仰行星齿轮一起使用。行星齿轮内部构件872包括大致管状的形状，该形状包括远侧推力表面部分874、柄部部分876和从柄部部分876向近侧延伸的一个或多个键特征878。柄部部分876的外径大于包括一个或多个键特征878的行星齿轮内部构件872的一部分的外径。行星齿轮内部构件872包括内螺纹(在图8中不可见)，该内螺纹被构造成接合相关联的导螺杆，如图5和7的横截面视图所示。

柄部部分876被构造成接收行星齿轮外部构件880，如图9和10所示。行星齿轮外部构件880包括外齿轮齿882，该外齿轮齿被构造成与环形齿轮(诸如偏转环形齿轮或俯仰环形齿轮)啮合。行星齿轮外部构件880还包括纵向花键884，其布置在行星齿轮外部构件880的镗孔886中。镗孔886被构造成接收行星齿轮内部构件872的柄部部分876。纵向花键884被构造成在行星齿轮内部构件872的柄部部分876和行星齿轮外部构件880之间产生和/或促进过盈配合，使得行星齿轮内部构件872和行星齿轮能够在制造程序期间彼此联接，如结合图11A-图11C所讨论的。

现在参考图11A-图11C，致动构件驱动组件1111被示出为处于部分组装状态，以示出张紧和组装致动构件驱动组件1111的方法。行星齿轮内部构件872诸如通过手动或通过动力和/或自动机构(诸如旋转驱动器1188)拧在其相关联的导螺杆244、246上。每个导螺杆与联接到器械的可铰接结构(例如，图2中的205)的相关致动构件组装。旋转驱动器1188包括凹口1190，凹口1190被构造成与行星齿轮内部构件872的键特征878接合。旋转驱动器1188可以被构造成向行星齿轮内部构件872施加期望水平的扭矩。当行星齿轮内部构件872被拧紧时，远侧推力表面874(图8)抵靠轴812的对应内部肩部275(也在图5中示出；在图11B和11C中，内部肩部275是轴承内圈)布置，从而在与导螺杆相关联的致动构件中产生张力。

一旦致动构件中的张力达到期望水平，这可以通过例如测量施加到行星齿轮内部构件872的扭矩、经由应变仪测量致动构件的张力、或测量在施加到致动构件的已知横向测试载荷下的致动构件的偏转、或对本领域普通技术人员显而易见的另一种方法来确定，行星齿轮外部构件880在行星齿轮内部构件872上前进直到行星齿轮内部构件872的柄部部分876(图8)被接收在行星齿轮外部构件880的镗孔886(图9和10)内。在图11A-11C的实施例中，行星齿轮内部构件872的柄部部分876的直径大于行星齿轮内部构件872的由旋转驱动器1188接合的部分的直径，并且大于旋转驱动器1188本身的直径。这种构造使得行星齿轮外部构件880能够在旋转驱动器1188在行星齿轮内部构件872上就位的同时在旋转驱动器1188之上前进并到达行星齿轮内部构件872的柄部部分876上。

当行星齿轮外部构件880在柄部部分876上进一步前进时，如果需要的话，现在部分组装的行星齿轮内部构件872和行星齿轮外部构件880的轻微旋转调节可以进一步对准行星齿轮外部构件880的外齿轮齿882以与偏转环形齿轮1120的内齿啮合。在图11A-11C的实施例中，偏转环形齿轮1120是与图2-7中所示的偏转环形齿轮220相对应的偏转环形齿轮。然而，结合图11A-11C描述的过程也可以用于组装和张紧与俯仰自由度有关的部件，例如，俯仰环形齿轮218和图2-7中所示的相关部件。

一旦行星齿轮外部构件880的外齿轮齿882与偏转环形齿轮1120的内齿对准，行星齿轮外部构件880就可以在行星齿轮内部构件872的柄部部分876上完全压入到位，即，压入到图11C所示的完全组装状态。一旦两个行星齿轮都处于组装状态，例如，如图11C所示，组装的第一偏转行星齿轮236和组装的第二偏转行星齿轮238与偏转环形齿轮1120的接合确保了施加到与每个导螺杆相关联的致动构件的张紧得以保持。例如，如上文所述，由于导螺杆和相关的行星齿轮在相反的方向上螺纹连接，施加到每个导螺杆和行星齿轮的张紧将通过每个行星齿轮与环形齿轮的接合来保持。

在一些示例性实施例中，行星齿轮内部构件872包括具有比行星齿轮外部构件880的材料更高延展性的材料，使得当行星齿轮外部构件880被压在行星齿轮内部构件的柄部部分876(图8)上时，纵向花键884(图9和10)使行星齿轮内部构件872变形以将行星齿轮内部构件872和行星齿轮外部构件880旋转锁定在一起。

例如，在一个实施例中，行星齿轮内部构件872可以包括聚合物材料，并且行星齿轮外部构件880可以包括金属合金，该金属合金表现出比行星齿轮内部构件872的聚合物材料更大的硬度。在其他实施例中，行星齿轮内部构件872还可以包括比行星齿轮外部构件880的金属合金更具延展性的金属合金。在又一实施例中，纵向花键可以形成在行星齿轮内部构件872上，并且可以选择材料使得行星齿轮外部构件880的硬度小于行星齿轮内部构件872的硬度。

在其他实施例中，可以省略纵向花键，并且行星齿轮内部构件872和行星齿轮外部构件880可以仅经由过盈配合来联接，或者可以通过过盈配合或滑动配合结合其他动作或过程来联接，以旋转地联接行星齿轮内部构件872和行星齿轮外部构件880，诸如应用粘合剂、焊接工艺(激光焊接、电弧焊接)或本领域技术人员显而易见的其他方法来联接行星齿轮内部构件872和行星齿轮外部构件880。

如结合图2的实施例所讨论的，致动齿轮222、224和导螺杆223、225与轴212可旋转地隔离，使得轴212的滚动不会引起导螺杆223、225和相关联的致动齿轮222、224的旋转。在本公开的其他实施例中，与末端执行器的致动相关联的部件或器械的其他部件可以被联接以与轴212一起滚动。这种布置可用于被居中地传送穿过器械轴的致动构件的致动。例如，现在参考图12，示出了致动构件驱动组件1211的另一个实施例。在本实施例中，致动构件驱动组件1211包括抓握驱动齿轮1222，该抓握驱动齿轮可操作地联接到被居中地传送的推/拉型致动构件(该致动构件可以是被构造成驱动致动部件的平移的杆或其他相对刚性构件的形式，该致动部件可以与相对较高的力相关联以操作它们，诸如致动钳口构件以打开和关闭(抓握致动)或平移可穿过组织的元件，诸如平移切割元件和/或缝钉驱动器。尽管抓握驱动齿轮1222在本文中结合抓握功能来描述，但是抓握驱动齿轮1222可替代地能够是与末端执行器的任何其他类型的功能相关联的驱动齿轮。抓握驱动齿轮1222与导螺杆部分1270接合，该导螺杆部分继而连接到推/拉抓握致动构件1268。抓握致动构件1268向远侧延伸穿过轴1212到达末端执行器部分(诸如图1所示的末端执行器104)，并且与末端执行器的部件接合。为了防止当致动扭矩被施加到抓握驱动齿轮1222时抓握致动构件1268相对于轴1212旋转，抓握致动构件1268可以包括防旋转特征。例如，抓握致动构件1268可以包括一个或多个平坦的键表面1272，所述键表面与轴1212的部分对接，以在扭矩被施加到抓握驱动齿轮1222时防止抓握致动构件1268的旋转。为了防止轴1212的整体旋转(即滚动)影响抓握致动构件1268的致动，器械和操纵器系统可以包括以与上面关于在轴的旋转期间保持相对俯仰和偏转定位所讨论的方式类似的方式将抓握驱动齿轮1222与轴1212有效地旋转联接的软件和/或硬件特征。例如，在计算机辅助的(例如，远程操作的)操纵器实施例中，操纵器可以经由滚动齿轮1216驱动轴1212的旋转，并且同时以相同的角速率旋转抓握驱动齿轮1222，以保持轴1212和抓握驱动齿轮1222之间的相对定向，从而防止抓握致动构件1268相对于轴1212的位置发生任何变化。

本公开的各种实施例提供了有助于模块化和自动化组装以及对各种应用的适应性的力传递系统。此外，它们可以促进整体制造、组装，并有助于装置的可靠性。

本文所述的实施例可以与遥控操作的计算机辅助系统(诸如，例如远程操作的手术系统)一起使用，诸如，在例如Schena等人在题为“Multi-Port Surgical RoboticSystem Architecture”(多端口外科机器人系统架构)的美国专利号9,358,074(2013年5月31日提交)、Schena等人在题为“Redundant Axis and Degree of Freedom for Hardware-Constrained Remote Center Robotic Manipulator”(硬件约束的远程中心机器人操纵器的冗余轴线和自由度)的美国专利号9,295,524以及Gomez等人在题为“Surgical SystemInstrument Mounting”(手术系统器械安装)的美国专利号8,852,208(2010年8月12日提交)中所描述的，每一个专利申请的全部内容都通过引用的方式并入本文。此外，本文所述的实施例可以与例如由加利福尼亚州桑尼维尔的Intuitive Surgical有限公司商业化的各种da 手术系统一起使用。

本文所述的实施例不限于上述手术系统，并且各种其他远程操作的计算机辅助手术系统配置可以与本文所述的实施例一起使用。此外，尽管本文所描述的各种实施例是结合远程操作的手术系统的操纵系统来讨论的，但是本公开不限于与远程操作的手术系统一起使用。本文描述的各种实施例可以可选地与手持式手动器械结合使用。

如上所述，根据各种实施例，本公开的力传递系统被配置用于采用机器人技术的远程操作的计算机辅助的手术系统(有时被称为机器人手术系统)中。现在参考图13，图13示出了计算机辅助手术系统的操纵器系统1000的实施例，手术器械被构造成安装到该操纵器系统上以供使用。这种手术系统可以进一步包括用于接收来自用户的输入以控制联接到操纵器系统1000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 系统相关联的辅助系统。

如图13的实施例所示，操纵器系统1000包括基座1020、主柱1040和连接到主柱1040的主吊杆1060。操纵器系统1000还包括多个操纵器臂1010、1011、1012、1013，每个操纵器臂都连接到主吊杆1060。操纵器臂1010、1011、1012、1013中的每一个都包括器械安装部分1022，器械1030可以安装到该器械安装部分，该器械安装部分被示为附接到操纵器臂1010。尽管图13的操纵器系统1000被示出和描述为具有主吊杆1060，多个操纵器臂被联接到主吊杆上并由此被支撑，但是在其他实施例中，多个操纵器臂可以被其他结构联接和支撑，诸如手术台、手术室的天花板、墙壁或地板等。

根据一个实施例，器械安装部分1022包括驱动输出组件1023和套管安装件1024，其中器械1030的传递机构1034(其通常可对应于结合图1所讨论的力传动系统110或结合图2所讨论的210)与驱动输出组件1023连接。套管安装件1024被构造成保持套管1036，器械1030的轴1032可以在手术程序期间穿过套管1036延伸到外科手术部位。驱动输出组件1023包含多种驱动和其他机构，这些驱动和其他机制被控制以响应外科医生控制台处的输入命令并将力传递到传递机构1034以致动器械1030。尽管图13的实施例示出了为了便于观察而仅附接到操纵器臂1010的器械1030，但是器械可以附接到操纵器臂1010、1011、1012、1013中的任意个和每一个。

也考虑手术系统的其他配置，诸如配置用于单端口手术的手术系统。例如，现在参考图14，图14示出了操纵器系统的操纵器臂2140的实施例的一部分，其中两个手术器械2309、2310处于安装位置。手术器械2309、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。为了简单起见，图14的示意图仅示出了两个手术器械，但是如本领域普通技术人员所熟悉的，多于两个的手术器械可以被安装在操纵器系统的安装位置。每个手术器械2309、2310包括轴2320、2330，该轴在远端具有可移动的末端执行器或内窥镜、照相机或其他感测装置，并且可以包括或可以不包括用于控制远端的移动的腕机构(未示出)。

在图14的实施例中，手术器械2309、2310的远端部分通过单个端口结构2380被接收以被引入患者体内。如图所示，端口结构包括套管和插入到套管中的器械进入导向器。将单独的器械插入进入导向器中以到达外科手术部位。

可以与本公开结合使用的操纵器系统的其他配置可以使用几个单独的操纵器臂。此外，各个操纵器臂可以包括单个器械或多个器械。此外，如上文所述，器械可以是具有末端执行器的手术器械，或者可以是在手术程序期间用来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)的摄像器械或其他感测器械。

传递机构2385、2390(其通常可对应于结合图1公开的力传动系统110)被设置在每个轴2320、2330的近端，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包含各种内部机构(未示出)，这些内部机构由控制器(例如，在手术系统的控制车处)控制以响应在手术系统的外科医生侧控制台处的输入命令，从而将力传递到传递机构2385、2390以致动手术器械2309、2310。

本文所述的实施例不限于图13和图14的实施例，并且各种其他远程操作的计算机辅助手术系统配置可以与本文所述的实施例一起使用。器械轴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来选择并且取决于正在执行的手术程序。

说明各种实施例的本说明书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本发明的范围的情况下，可以进行各种机械的、组成的、结构的、电气的和操作的更改，包括等同物的更改。在一些实例中，没有详细示出或描述公知的结构和技术，以免混淆本公开。在两个或更多个图中的相同标号表示相同或相似的元件。此外，只要可行，参考一个实施例详细描述的元件及其相关特征可以被包括在未具体示出或描述的其他实施例中。例如，如果参考一个实施例详细描述了一个元件，而没有参考另一实施例描述，则该元件仍然可以被声称为被包括在另一实施例中。

为了本说明书和所附权利要求书的目的，除非另有说明，否则在说明书和权利要求书中使用的所有表示数量、百分比或比例的数字以及其他数值在所有情况下都应被理解为通过术语“大约”进行了修饰，只要它们尚未被如此修饰。因此，除非指示相反，否则在本说明书和所附权利要求中提出的数值参数是近似值，其可以根据寻求获得的期望特性而变化。至少，并不是试图将等同原则的应用限制在权利要求的范围内，而是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。

应注意的是，如本说明书和所附权利要求中所使用的，除非明确且毫不含糊地限于一个指示物，否则单数形式“一”、“一个”和“该”以及任何单词的任何单数使用都包括复数指示物。如本文所使用的，术语“包括”及其语法变体旨在是非限制性的，因此列表中项目的列举不排除可以替换或添加到所列项目中的其他类似项目。

此外，本说明书的术语并不旨在限制本发明。例如，空间相对术语，诸如“在...下方”、“在下面”、“下部”、“在...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。这些空间相对术语除了图中所示的位置和定向之外，还旨在涵盖使用或操作中的装置的不同位置(即，位置)和定向(即旋转放置)。例如，如果图中的装置被反转，则被描述为在其他元件或特征“下面”或“下方”的元件将在其他元件或特征“上面”或“上方”。因此，示例性术语“在下面”可以包括在上面和在下面的姿势和定向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他定向)，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的普通技术人员将是显而易见的。例如，所述装置和方法可以包括为了操作的清楚性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说明性的，并且是出于教导本领域技术人员实施本教导的一般方式的目的。应当理解，本文所示和描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以代替本文所示和描述的元件和材料，部件和过程可以颠倒，并且本教导的某些特征可以独立地使用，所有这些对于本领域技术人员在受益于本文的描述之后将是显而易见的。在不脱离本教导和所附权利要求的精神和范围的情况下，可以对本文所描述的元件进行更改。

应当理解，本文所阐述的特定示例和实施例是非限制性的，并且可以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。

通过考虑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将是显而易见的。旨在将说明书和示例仅视为示例性的，根据适用法律，所附权利要求有权获得其最广泛的范围，包括等效权利要求。

Claims (25)

1.一种器械，包括：

轴；

可移动部件，所述可移动部件联接到所述轴；

致动构件驱动组件，所述致动构件驱动组件联接到所述轴并且包括：

可旋转驱动构件，

环形齿轮，所述环形齿轮可操作地联接到所述可旋转驱动构件并且被构造成响应于所述可旋转驱动构件的旋转而旋转，以及

行星齿轮，所述行星齿轮与所述环形齿轮啮合；以及

致动构件，所述致动构件延伸穿过所述轴并且可操作地联接到所述可移动部件和所述行星齿轮，

其中，所述致动构件可响应于所述行星齿轮的旋转而平移移动。

2.根据权利要求1所述的器械，其中：

所述行星齿轮是第一行星齿轮；

所述致动构件是第一致动构件；

所述第一致动构件可响应于所述第一行星齿轮的旋转而在第一方向上平移移动；

所述器械进一步包括：

与所述环形齿轮啮合的第二行星齿轮；以及

第二致动构件，所述第二致动构件可操作地联接到所述可移动部件并联接到所述第二行星齿轮；以及

所述第二致动构件可响应于所述行星齿轮的旋转而平移移动。

3.根据权利要求2所述的器械，其中，响应于所述环形齿轮的旋转，所述第一致动构件可在第一方向上移动，而所述第二致动构件可在第二方向上移动。

4.根据权利要求3所述的器械，其中，所述第二方向与所述第一方向相反。

5.根据权利要求1所述的器械，其中，所述行星齿轮与导螺杆接合，并且所述导螺杆联接到所述致动构件。

6.根据权利要求5所述的器械，其中，所述行星齿轮包括带内螺纹的镗孔，所述内螺纹孔被构造成接收所述导螺杆。

7.根据权利要求1所述的器械，其中，所述可移动部件包括腕部。

8.根据权利要求7所述的器械，其中，所述腕部可以俯仰和偏转铰接。

9.根据权利要求1所述的器械，其中，所述可移动部件包括末端执行器。

10.一种器械，包括：

轴；

可铰接部件，所述可铰接部件联接到所述轴并且被构造成相对于所述轴铰接；

力传递系统，所述力传递系统联接到所述轴并且包括：

环形齿轮，

与所述环形齿轮啮合的第一行星齿轮，

与所述环形齿轮啮合的第二行星齿轮，

第一导螺杆，所述第一导螺杆包括与所述第一行星齿轮螺纹接合的左旋螺纹，以及

第二导螺杆，所述第二导螺杆包括与所述第二行星齿轮螺纹接合的右旋螺纹；以及

第一致动构件，所述第一致动构件延伸穿过所述轴并可操作地联接到所述可铰接部件和所述第一导螺杆；以及

第二致动构件，所述第二致动构件延伸穿过所述轴并可操作地联接到所述可铰接部件和所述第二导螺杆。

11.根据权利要求10所述的器械，其中，所述环形齿轮通过一个或多个惰轮可操作地联接到所述力传递系统的驱动输入端。

12.根据权利要求10所述的器械，其中，所述第一行星齿轮包括第一行星齿轮内部构件和第一行星齿轮外部构件。

13.根据权利要求12所述的器械，其中，所述第一行星齿轮内部构件和所述第一行星齿轮外部构件可旋转地联接以一起旋转。

14.根据权利要求13所述的器械，其中，所述第一行星齿轮内部构件包括具有第一延展性的材料，并且所述第一行星齿轮外部构件包括具有第二延展性的材料。

15.根据权利要求14所述的器械，其中，所述第一延展性小于所述第二延展性。

16.根据权利要求12所述的器械，其中，所述第一行星齿轮内部构件和所述第一行星齿轮外部构件经由过盈配合联接。

17.根据权利要求10所述的器械，其中，所述第一导螺杆包括被构造成防止所述第一导螺杆相对于所述轴旋转的特征。

18.根据权利要求10所述的器械，其中，所述器械进一步包括滚动齿轮，所述滚动齿轮联接到所述轴以响应在所述力传递系统处接收到的滚动输入而旋转所述轴。

19.根据权利要求18所述的器械，其中，所述环形齿轮、所述第一行星齿轮、所述第二行星齿轮、所述第一导螺杆、所述第二导螺杆、所述第一致动构件和所述第二致动构件是致动构件驱动组件的部件，所述致动构件驱动组件被构造成响应于所述滚动输入而与所述轴一起旋转。

20.根据权利要求19所述的器械，其中，所述致动构件驱动组件被构造成可从所述力传递系统移除。

21.一种张紧联接到医疗器械的可铰接结构的第一致动构件和第二致动构件的方法，所述方法包括：

通过驱动第一导螺杆将第一张力施加到联接到所述第一导螺杆的第一致动构件；

通过驱动第二导螺杆将第二张力施加到联接到所述第二导螺杆的第二致动构件；

通过将所述第一导螺杆与第一行星齿轮联接并将所述第一行星齿轮与环形齿轮啮合来保持所述第一致动构件中的所述第一张力；并且

通过使所述第二导螺杆与第二行星齿轮接合并使所述第二行星齿轮与所述环形齿轮啮合来保持所述第二致动构件中的所述第二张力。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，将所述第一导螺杆与所述第一行星齿轮联接包括：

使第一行星齿轮内部构件与所述第一导螺杆接合；并且

使第一行星齿轮外部构件与所述第一行星齿轮内部构件接合并且与所述环形齿轮接合。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，使第一行星齿轮外部构件与所述第一行星齿轮内部构件接合包括将所述第一行星齿轮外部构件压到所述第一行星齿轮内部构件上。

24.根据权利要求21所述的方法，其中，通过驱动第一导螺杆将第一张力施加到联接到所述第一导螺杆的第一致动构件包括使与所述第一导螺杆接合的第一行星齿轮内部构件在第一旋转方向上旋转。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，通过驱动第二导螺杆将第二张力施加到联接到所述第二导螺杆的第二致动构件包括使与所述第二导螺杆接合的第二行星齿轮内部构件在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转。