CN217186424U - 末端机构、医疗机器人及手术导航系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种末端机构、医疗机器人及手术导航系统。本申请实施例提供的末端机构包括壳体，设置有导向通道；连接组件包括第一连接件和第二连接件，第一连接件包括第一连接结构、第一传动结构和第一滑动导向结构，第一滑动导向结构可以相对于第一连接结构的第一转动轴心运动，并且第一连接结构可以相对于第一传动结构的第二转动轴心运动，第一滑动导向结构允许壳体在第一滑动导向结构中沿着壳体的轴向滑动；第二连接件包括第二连接结构和第二传动结构，壳体可以相对于第二连接结构的第三转动轴心运动，并且第二连接结构可以相对于第二传动结构的第四转动轴心运动。本申请实施例提供的末端机构容易安装，能够精准的带动壳体运动。

Description

末端机构、医疗机器人及手术导航系统

技术领域

本申请涉及医疗机械技术领域，具体涉及一种末端机构、医疗机器人及手术导航系统。

背景技术

医疗机器人具有能够在较长时间内持续稳定工作的机械特性，其机械结构所具备的特性使其在一些特定的外科手术及其相关活动中相对于人手具有较大的优势。一些典型医疗机器人的安装使用便捷性和操作精度并不满足外科手术的需求。

医疗机器人在外科手术的中的应用除精度性能外，还受到其操作便捷性的影响。如医疗机器人能在较低学习成本，较高的使用便捷度的情况下为外科手术提供支持，将极大地降低医疗机器人的使用门槛，提高医疗机器人的实用性。末端机构一般做为医疗机器人的操作端，其性能对医疗机器人的精度和使用便捷性具有较大的影响。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

实用新型内容

针对上述技术问题，本申请提供一种末端机构、医疗机器人及手术导航系统，能够便捷、准确的支持外科手术。

为解决上述技术问题，本申请第一方面的实施例提供一种末端机构，包括：

壳体，设置有导向通道；

连接组件，用于将所述壳体连接至驱动装置，所述连接组件包括第一连接件和第二连接件，

所述第一连接件包括第一连接结构、第一传动结构和第一滑动导向结构，所述第一连接结构通过所述第一滑动导向结构与所述壳体连接，所述第一滑动导向结构可以相对于所述第一连接结构的第一转动轴心运动，并且所述第一连接结构可以相对于所述第一传动结构的第二转动轴心运动，所述第一传动结构与所述驱动装置连接；所述第一转动轴心和所述第二转动轴心相互垂直，所述第一滑动导向结构允许所述壳体在所述第一滑动导向结构中沿着所述壳体的轴向滑动；

所述第二连接件包括第二连接结构和第二传动结构，所述第二连接结构与所述壳体连接，所述第二传动结构与所述驱动装置连接，所述壳体可以相对于所述第二连接结构的第三转动轴心运动，并且所述第二连接结构可以相对于所述第二传动结构的第四转动轴心运动，所述第三转动轴心和所述第四转动轴心相互垂直。

根据前述的一些实施例提供的末端机构，所述第二连接件还包括：

第二滑动导向结构，所述第二连接结构通过所述第二滑动导向结构与所述壳体连接，所述第二滑动导向结构允许所述壳体在所述第二滑动导向结构中沿着所述壳体的轴向滑动。

根据前述的一些实施例提供的末端机构，所述第一滑动导向结构和所述第二滑动导向结构中至少一者设置有固定槽，使用紧固件通过固定槽可以实现所述第一滑动导向结构和所述第二滑动导向结构中的一者与所述壳体临时固定。

根据前述的一些实施例提供的末端机构，所述壳体的预设位置设置有接纳部，所述第二连接件连接于所述接纳部。

根据前述的一些实施例提供的末端机构，所述第一连接结构可释放的夹持于所述第一滑动导向结构，所述第二连接结构可释放的夹持于所述接纳部。

根据前述的一些实施例提供的末端机构，所述第一连接结构包括可拆卸的主体部和固定部，所述主体部和所述固定部通过螺栓固定。

根据前述的一些实施例提供的末端机构，所述第一滑动导向结构表面设置有第一凸出部，所述第一连接结构连接于所述第一突出部。

根据前述的一些实施例提供的末端机构，所述接纳部设置有第二凸出部，所述第二连接结构连接于所述第二凸出部。

根据前述的一些实施例提供的末端机构，所述第一连接结构和/或所述第二连接结构于所述壳体通过轴承或衬套连接。

根据前述的一些实施例提供的末端机构，还包括：

定位组件，包括支架和位于所述支架上的定位标记物。

根据前述的一些实施例提供的末端机构，所述支架可拆卸连接于所述末端机构，所述定位标记物可拆卸连接于所述支架，至少三个不共线的所述定位标记物设置于所述支架。

本申请第二方面的实施例提供一种医疗机器人，包括如前述的一些实施例提供的末端机构，所述医疗机器人包括用于驱动所述第一连接件的第一驱动臂和用于驱动所述第二连接件的第二驱动臂。

根据前述的一些实施例提供的医疗机器人，所述第一驱动臂可以在第一平面内运动，所述第二驱动臂可以在第二平面内运动，所述第一平面和所述第二平面平行。

本申请第三方面的实施例提供一种手术导航系统，包括如前述的一些实施例提供的医疗机器人和和追踪装置，所述追踪装置通过追踪定位组件，辅助医疗机器人指引手术路径。

本申请实施例提供的末端机构，通过第一滑动导向结构实现了壳体相对于第一转动轴心的运动，通过第一传动结构实现了壳体相对于第二转动轴心的运动；通过第二连接结构实现了壳体相对于第三转动轴心的运动，通过第二传动结构实现了壳体相对于第四转动轴心的运动。驱动装置能够通过连接组件驱动壳体相对于上述多个转动轴心运动以调整壳体的姿态和位置，实现了末端机构在多个自由度上的精确移动，方便了末端机构的安装和拆卸。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一些实施例提供的一种末端机构的结构示意图。

图2为图1中所示的一种末端机构的剖面示意图。

图3为图1中所示的一种末端机构的接纳部结构示意图。

图4为本申请一些实施例提供的另一种末端机构结构示意图。

图5为本申请一些实施例提供的再一种末端机构结构示意图。

图6为本申请一些实施例提供的又一种末端机构结构示意图。

图7为本申请一些其他实施例提供的一种末端机构结构示意图。

图8为本申请一些实施例提供的一种医疗机器人结构示意图。

图9为本申请一些实施例提供的又一种医疗机器人结构示意图。

附图标记

末端机构-10；

壳体-100；第一区段-110；接纳部-111；第二区段-120；导向通道-130；

连接组件-200；第一连接件-210；第一连接结构-211；第一传动结构-212；第一滑动导向结构-213；

第二连接件-220；第二连接结构-221；主体部-221a；固定部-221b；第二传动结构-222；第二滑动导向结构-223；

直线轴承-230；

第一固定槽-240；第二固定槽-241；第三固定槽-242；第四固定槽-243；

第一凸出部-261；第二凸出部-262；

第一螺栓-270；第二螺栓-271；定向表面-272；

定位组件-300；支架-310；发光体-320。

医疗机器人-20；驱动装置-30；第一驱动臂-31；第二驱动臂-32；

第一转动轴心-a；第二转动轴心-b；第三转动轴心-c；第四转动轴心-d。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语"如果"可以被解释成为"在……时"或"当……时"或"响应于确定"。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

应该理解的是，虽然本申请实施例中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

需要说明的是，在本文中，采用了诸如XX、XX等步骤代号，其目的是为了更清楚简要地表述相应内容，不构成顺序上的实质性限制，本领域技术人员在具体实施时，可能会先执行XX后执行XX等，但这些均应在本申请的保护范围之内。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或者“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或者“单元”可以混合地使用。

可以理解的是，在本文中“轴承”、“轴瓦”、“衬套”、“轴套”等常见的连接方式和器件将不会被一一列举说明，不构成结构上的实质性限制，本领域技术人员在具体实施时，可能会基于实际需求对前述的这些机械功能部件进行调整和替换，并不用于限定本申请。但这些经在本申请启发下经本领域机械功能部件替换后的技术方案均应在本申请的保护范围之内。

在一些外科手术，尤其是神经外科或者说颅脑外科手术中，如何精确便捷地定位病灶区域以及对病灶区域的精确医疗操作，是现存的主要技术问题。由于神经外科的手术区域通常位于头部或直接位于颅脑内部，为了降低手术过程对患者的负面影响，手术过程中医疗器械往往需要依次穿过皮肤、颅骨、硬脑膜、蛛网膜、软脑膜等头部组织，并尽可能的绕过这些头部组织中的神经和血管。在颅脑开放后，还要面对脑脊液损失导致的脑漂移等问题，因此术前和术中对医疗器械的精确操作和精准定位能够对手术的成功提供重要的支持和保障。在一些典型的医疗机器人末端结构中，为了提高末端机构的传动精度，设置了较为复杂的传动结构，安装、消毒、使用学习门槛较高。一些医疗机器人操作相对简单，但其操作精度并不能满足神经外科的操作需求。在这一背景下，申请人提供一种末端机构，具有简单精确的传动结构，容易安装、消毒和操作。

图1为本申请一些实施例提供的一种末端机构结构示意图。图2为图1中所示的一种末端机构的剖面示意图。

如图1和图2所示，本申请实施例提供一种末端机构10，包括壳体100，壳体100包括其轴向上的第一区段110和第二区段120，壳体100设置有导向通道130。可以理解的是，将壳体100划分为第一区段110和第二区段120仅为了描述末端机构10各部件的位置关系，并不意味着对壳体100实际结构的限定。第一区段100和第二区段120在壳体10上的位置在一些情况下是可以调换或相重叠的。第一区段110和第二区段120的划分也仅表示为连接组件200与壳体100的初始连接位置，连接组件200中的一些部件是可以在第一区段100和第二区段120间往复移动的。

本实施例中，连接组件200包括第一连接件210和第二连接件220，两者分别连接于第一区段110和第二区段120以使驱动装置能够通过连接于壳体100的不同区域以对壳体100进行精确地操作。

连接组件200，用于将壳体100连接至驱动装置(图中未示出)。连接组件200包括第一连接件210和第二连接件220。第一连接件210包括第一连接结构211、第一传动结构212和第一滑动导向结构213。第一滑动导向结构213套设于壳体100并允许壳体100在第一滑动导向结构213内沿着壳体100的轴向滑动。第一连接结构211通过第一滑动导向结构213可滑动的连接至壳体100。第一滑动导向结构213可以相对于第一连接结构211的第一转动轴心a运动。这里的运动包括移动和转动，一方面第一滑动导向结构213可以沿着第一转动轴心a转动以带动壳体100具有俯仰，倾斜等姿态上的变化。另一方面，在第一连接结构211移动时，第一连接结构211会带动第一滑动导向结构213移动，使得壳体100可以跟随第一滑动导向结构213相对于第一转动轴心a移动。可以理解的是，第一转动轴心a相对于第一连接结构211的位置是固定的，但是当第一连接结构211移动和转动时，第一转动轴心a会随着第一连接结构211的姿态和位置产生变动。

第一传动动结构212用于与驱动装置相连接。第一连接结构211可以相对于第一传动结构212的第二转动轴心b运动，第一连接结构211与第一传动结构212可以是一体成形或者分体式的结构。例如，当第一连接结构211与第一传动结构212一体成形的情况下，第一连接结构211可以相对于第一传动结构212的第二转动轴心b运动可以理解为，第一连接结构211和第一传动结构212同时绕第一传动结构212的第二传动轴心b相对于驱动装置转动。当第一连接结构211与第一传动结构212被配置为分体式的两个部件时，第一连接结构212相对于第二转动轴心b的运动可以理解为，第一连接结构211绕第二转动轴心b相对于第一传动结构212转动，第一传动结构212相对于驱动装置固定。第一滑动导向结构213相对于第一连接结构211第一转动轴心a的运动以及第一连接结构211相对于第一传动结构212第二转动轴心b的运动是可以叠加的。当第一传动结构212通过第一连接结构211带动第一滑动导向结构213运动时，第一传动结构212、第一连接结构211、第一滑动导向结构213三者相叠加的运动效果表征为壳体100的倾斜、俯仰、转动、移动等多种的姿态和位置变化。

第二连接件200包括第二连接结构221和第二传动结构222。第二连接件220的结构可以与第一连接件210相类似，第二连接件220与壳体100的连接方式也可以和第一连接件210与壳体100的连接方式相类似。在一些可选的实施例中，第二连接件220与第一连接件210的结构以及与壳体100的连接方式可以完全相同。作为一个例子，第二连接结构221与壳体100连接，第二传动结构222用于与驱动装置连接。壳体100可以相对于第二连接结构221的第三转动轴心c运动，且第二连接结构221可以相对于第二传动结构222的第四转动轴心d运动。例如，第一转动轴心a和第二转动轴心b互相垂直，第三转动轴心c和第四转动轴心d互相垂直。

本实施例中，通过第一连接件210相对于壳体100可以滑动，第二连接件220相对固定的连接至壳体100预设位置的连接方式，配合多个运动轴心的设置，实现了壳体100在多个自由度上的旋转、移动能力。驱动装置能够通过末端机构10精确地调整壳体100的姿态和位置，实现对导向通道130的控制。

本实施例中，壳体100设置有导向通道130，导向通道130可以用于容纳和固定细长状的手术器械及手术相关器械。例如，导向通道130可以用于容纳光纤、取样管、激光发射装装置等一种或多种器械。

在一些可选的实施例中，导向通道130内可以装配有适配部件，适配部件设置有通孔，手术器械穿过通孔，得以定向和定位，一组外径与导向通道130的内径相匹配，但具有多种内径规格通孔的适配部件可以组成套件。适配部件可以为使用者提供多种不同内径的通孔以用于固定多种具有不同外径的手术器械，例如光纤、取样管、激光发射装置，使得末端机构10具有更好的配适能力和更丰富的应用场景。

在一些可选的实施例中，当第一连接件210和第二连接件220均垂直于壳体100，两者相平行且壳体100垂直于操作界面时，第一连接件210和第二连接件220做相同的运动可以带动壳体100做水平位移运动。第一连接件210和第二连接件220做不一致的运动可以带动壳体100通过多个转动轴心旋转和移动，实现对壳体100姿态和位置的调整。姿态变化可以包括倾斜，俯仰等一种或多种在多个自由度上的旋转和移动。作为一个例子，第一连接件210和第二连接件220在两个相平行的平面内运动。第一连接件210和第二连接件220的移动会导致两者间的间距产生变化，这样的间距变化会导第二连接件220拉动壳体100相对于第一滑动导向结构213移动。

在一些可选的实施例中，壳体100可以为具有导向通道130的管状结构，可以用于固定细长状的医疗器械。壳体100可被配置为具有圆柱形，长方形等一种或多种结构的管状体，其结构能够与第一连接件210和第二连接件220的结构相适配即可。

本实施例中，壳体10圆柱形的外部结构有益于降低加工难度和提高结构精度。长方体形的外部结构有益于提高空间利用率，方便末端机构10的收纳，圆柱形的外部结构具有较好的结构结强度。壳体100外部结构的形状可以根据实际需求而选择。在一些情况下，壳体100的第一区段110和第二区段120具有不同的外部结构也是被允许的。

在一些可选的实施例中，第一连接件210与第二区段110滑动连接。第一连接件210与壳体100之间连接有第一滑动导向结构213，第一滑动导向结构213可以是封闭连续的圆环，也可以是C字形等能扣卡合于第一区段110外径的结构。第一滑动导向结构213的结构可以有多种，只要第一滑动导向结构213结构与第一区段110及第一连接件210相适配即可。

图3为图1中所示的一种末端机构的接纳部结构示意图。

如图3所示，在一些可选的实施例中，壳体100设置有接纳部111，接纳部111位于壳体100的第二区段120。接纳部111设置有由其表面向壳体内凹陷设置的第三固定槽242，第一连接结构211夹持于两个相背设置的第三固定槽242，使得壳体100可以沿第三固定槽242的轴线旋转，第三固定槽242的轴线与第三转动轴心c重合。

在一些可选的实施例中，连接组件200与壳体100可释放的连接。本实施例中，可以释放连接于壳体100的连接组件200可以方便末端机构10的安装和拆除，可以较为容易的装配其他的外科手术相关设备。

在一些可选的实施例中，第三固定槽242和第四固定槽243的轴心与壳体100的轴向相垂直设置，这样的设置有利于提高壳体100在移动和转动过程中的精度，有利于末端机构10对壳体100的姿态和位置调整。

在一些可选的实施例中，壳体100设置有镂空部，镂空部沿在壳体100的轴向上一端的端面相另一端延伸设置。镂空部的设置能够在减轻壳体100重量的同时，为前述的适配部件提供限位功能，使得壳体100至少能够通过适配部件尽可能的控制导向通道130内手术器械的安装方向并防止导向通道130内的手术器械在安装过程和手术过程中发生旋转。

在一些可选的实施例中，壳体100阵列分布有多个镂空部，镂空部可以将导向通道130暴露于使用者的视野，便于使用者观察导向通道130内的情况，镂空部还可以方便导向通道130内元器件的散热，镂空部的设置还能减轻壳体100的重量，有利于降低对驱动装置的动力需求，提高末端机构10的运动精度。

图4为本申请一些实施例提供的另一种末端机构结构示意图。

如图4所示，在一些可选的实施例中，第一连接件210和第二连接件220可以被配置为相同或相近似的结构。第二连接件220与第二区段120滑动连接。第二连接件220与壳体100之间连接有第二滑动导向结构223，第二滑动导向结构223可以是能扣卡合于第二区段120外径的封闭结构或半开放结构，例如封闭连续的圆环，或C字形等。第二滑动导向结构223的结构可以有多种，只要第二滑动导向结构223结构与第二区段120以及第二连接件220相适配即可。可以理解的是，第一滑动导向结构213与第一区段110可拆卸的连接，其拆卸方式可以使完全的拆卸为两个部件，也可以使拆卸至于第一区段110可释放即可。第一滑动导向结构213可以设置有与第一区段110相适配的第二固定槽240以提高末端机构10的操作准确性。

本实施例中，第二滑动导向结构223设置有利于调整壳体100相对于连接组件200的位置。第一滑动导向结构213和第二滑动导向结构223中的至少一者设置有固定槽，能够通过第一螺栓270实现两者中的任一者与壳体100具有临时固定的位置关系。本实施例中，第一螺栓270穿过滑动导向结构抵住壳体100以实现第一滑动导向结构213或第二滑动导向结构223与壳体100的固定。

在一些可选的实施例中，固定槽包括由第一滑动导向结构213朝向壳体100贯穿设置的第一固定槽240，以及由第二滑动导向结构223朝向壳体100表面贯穿设置的第二固定槽241。

本实施例中，第一固定槽240和第二固定槽241设置有第一螺栓270，使得第一滑动导向结构213和/或第二滑动导向结构223与壳体100具有一定时间内的相对固定位置关系。

在一些可选的实施例中，第一连接件210和第二连接件220的配置相近似的设置。以第一连接件210为例，第一连接件210与第一滑动导向结构213的连接端被配置为第一连接结构211。第一连接结构211由可拆卸的主体部221a和固定部221b连接而成。主体部221a和固定部221b于第一区段110径向的两侧通过锁紧部件锁紧后夹持于第一滑动导向结构213上的两个第四固定槽243。

本实施例中，锁紧部件可以是螺钉或螺母，锁紧部件用于将主体部221a和固定部221b紧密的固定在一起，锁紧部件能够在方便第一连接结构211拆卸和安装的同时，为第一连接结构211提供较好的连接精度。

在一些可选的实施例中，第一连接结构211与壳体100相背的一侧连接有第一传动结构212，第一传动结构212沿第一连接结构211开口方向的相反一侧延伸。实现所述第一连接结构211可以相对于所述第一传动结构212的第二转动轴心b运动的方式可以有多种。例如，第一连接结构211可以通过轴承与第一传动结构212可转动连接。例如，第一连接结构211也可以与第一传动结构212一体成型，将第一传动结构212通过轴承连接至驱动装置。上述的两种连接方式均可以实现第一连接结构211可以相对于所述第一传动结构212的第二转动轴心b的转动。在一些实施例中，第一连接结构211的延伸方向与第一传动结构212延伸方向相同，均与第二转动轴心b相交。

本实施例中，第一传动结构212与第一连接结构211或第一传动结构212与驱动装置可以通过轴承相连接以提高末端机构10的传动精度。为了提高第一传动结构212与第一连接结构211或与驱动装置(图中未示出)相连接的便利性，第一连接结构211可以设置有用于固定第一传动结构212的插槽以使第一传动结构212与第一连接结构211能够可插拔的连接。本实施例中，第一连接结构211的延伸方向与第一传动结构212延伸方向均与第二转动轴心b相交有利于提高末端机构10的运动精度，有利于对末端机构10运动轨迹的精确测算和规划。

在一些可选的实施例中，第一转动轴心a与第二转动轴心b相垂直，第三转动轴心c与第四转动轴心d相垂直，第一转动轴心a与第三转动轴心c平行设置。可以理解的是，第一连接结构211相对于第一传动结构212和驱动装置的运动与第二连接结构221相对于第二传动结构222和驱动装置的运动是相近似的。由于第一连接件210和第二连接件220具有不同的空间位置，所以二者沿着不同的轴心同步转动。本实施例中，多个运动轴心互相垂直的设置有利于提高末端机构10的运动精度，有利于对末端机构10运动轨迹的精确测算和规划。

图5为本申请一些实施例提供的再一种末端机构结构示意图。

如图5所示，在一些可选的实施例中，第二连接件220与第二区段120通过接纳部111相连接。例如，接纳部111凸出于壳体100表面，接纳部111设置有与第二连接件220相适配轴承或轴承槽。又例如，接纳部111设置有凸出于其表面的固定杆，第二连接件220设置有于固定杆相匹配的轴承槽。固定杆沿壳体100的径向延伸设置以使得连接于固定杆的第二连接件220能够避让壳体100的运动路径。轴承槽设置于接纳部111或第二连接件220可以根据实际需要选择。接纳部111可以形成于壳体100本体，也可以为卡接于壳体100的独立部件。本实施例中，第二连接件220与第二区段120可以通过轴承、衬套、轴瓦等连接结构相连接，二者的连接端也是可以调换根据实际需要选择的。轴承、衬套等连接结构有利于提高末端机构10的运动精度。

在一些可选的实施例中，第一滑动导向结构213形成有第一凸出部261，第一滑动导向结构213通过第一凸出部261与第一连接结构211相连接，第一凸出部261的设置使得第一转动轴a与壳体100不相交，在第一连接组件211带动壳体100运动时，壳体100能够具有更大的运动范围。

在一些可选的实施例中，接纳部111还形成有第二凸出部262，接纳部111通过第二凸出部262与第二连接结构221相连接。第二凸出部262与第一凸出部261的功能和作用相类似，两者均是可以根据实际需要而选择的。

在一些可选的实施例中，第一凸出部261与第一连接件210之间的间隙内设置有第二螺栓271。第二凸出部262与第二连接件220之间的间隙内也可以设置有第二螺栓271。例如，第二螺栓271在第一凸出部261与第一连接件210安装前卡位于第一连接结构211的预设通道内。在第一凸出部261与第一连接件210完成安装后，第二螺栓271被限位于第一凸出部261与第一连接件210之间的间隙内。在第一连接件210与第一凸出部261解除连接关系前，第一连接件210和第二连接件220阻止第二螺栓271从前述的间隙中脱出。相类似的，另一个第二螺栓271在第二凸出部262与第二连接结构221安装前卡位于第二连接结构221的预设通道内。在第二凸出部262和第二连接件220完成安装后，第二螺栓271被限位于第二凸出部262和第二连接件220之间的间隙内，在第二凸出部262和第二连接件220解除连接关系前，第二凸出部262和第二连接件220阻止第二螺栓271从前述的间隙中脱出。

本实施例中，第二螺栓271能够提高第一连接结构211与第一连接件210的连接稳定性和连接精度，还能够提高第二连接结构221与第二连接件220之间的连接稳定性和连接精度。将第二螺栓271限位至前述的间隙内有利于减少末端机构10的零件掉落的可能。在外科手术这样的应用场景中，更少的零件脱落风险能够稳定的支持手术正常进行，一方面降低了零件落入患者手术区对患者造成伤害，另一方面防止零件掉落影响手术进程和其他手术设备。

在一些可选的实施例中，第一连接结构211与第一传动结构212通过快拆结构相连接或第一连接结构211与第一滑动导向结构213通过快拆结构相连接。本实施例中的快拆结构可以通过弹簧等部件提供限位支撑力，也可以通过将快拆结构配置为弹性部件，通过自身形变进行锁紧和限位。

在一些可选的实施例中，第一连接结构211和第一传动结构212通过配合部件对位连接。例如，第一连接结构211和第一传动结构212相对的一侧设置有定向表面272。定向表面272的一个部分位于第一连接结构211与第一传动结构212相对的端面，另一个部分位于第一传动结构212与第一连接结构211相对应的端面，二者相对设置。在第二螺栓271逐步旋紧的过程中，定向表面272的两个部分逐渐靠近并互相卡合限位。定向表面272能够防止第二螺栓271在旋紧的过程中带动第一传动结构212转动。定向表面272可以具有的齿状啮合结构能够在保证转动功能的同时实现零件的紧密连接。能够使得定向表面272咬合、啮合等紧密连接的同时并提供限位功能的连接结构有多种，上述描述仅作为一个示例，并不代表对定向表面272结构的限定。

在一些可选的实施例中，还提供一种无菌罩，无菌罩用于对无菌手术提供支持。可选的，无菌罩可以位于定向表面272相对的两个端面之间。例如，第二螺栓271可以刺破无菌罩，并通过定向表面272实现对无菌罩与末端机构10连接界面的固定和密封。在一些其他的实施例中，也可以将无菌罩设置于连接组件200与驱动装置的连接处。

在一些可选的实施例中，第一滑动导向结构213与壳体100第一区段110之间还可以设置有轴承或衬套。本实施例中，轴承可以理解为具有滚珠的衬套。作为一个例子，此处的轴承可以为直线轴承230，直线轴承230的设置能够在减小第一滑动导向结构213与第一区段110结构间隙的同时，提高第一滑动导向结构213滑动的便捷性，减小第一区段110与第一滑动导向结构213的滑动摩擦和磨损。

在一些可选的实施例中，前述的第一螺栓270也可以用来固定设置于第一滑动导向结构213和第二滑动导向结构223与壳体100间的轴承或衬套，这样的设置能够减小第一滑动导向结构213和第二滑动导向结构223与壳体100的滑动间隙，减小误差。可以理解的是，在第一螺栓270用于固定轴承或衬套时，第一滑动导向结构213和第二滑动导向结构223设置有与第一螺栓270相适配的通孔，使得第一螺栓270能够穿过第一滑动导向结构213或第二滑动导向结构223抵接轴承或轴套。

在一些其他的实施例中，前述的第一螺栓270还可以用于第一滑动导向结构213和第二滑动导向结构223中任一者与壳体100的临时固定。以第一滑动导向结构213为例，第一滑动导向结构213设置有通孔，第一螺栓270穿过该通孔抵接于壳体100使得第一滑动导向结构213能够与壳体100临时固定。可以理解的是，第一螺栓270和该通孔设置有相适配的螺纹等锁紧结构。

在一些其他的实施例中，当第一滑动导向结构213与壳体100间设置有轴承或衬套时，轴承和衬套的结构具有与第一螺栓270相适配的结构变化。以衬套为例，衬套也设置有通孔，该通孔与设置于第一滑动导向结构213的通孔相适配，第一螺栓270能够穿过第一滑动导向结构213和衬套的通孔抵接于壳体100。本实施例中对设置于衬套的通孔孔径大于等于第一滑动导向结构213的通孔孔径，能够供第一螺栓270穿过并实现第一滑动导向结构213与壳体100的固定。

图6为本申请一些实施例提供的又一种末端机构结构示意图。

如图6所示，在一些可选的实施例中，第一连接件210和第二连接件220分别连接于壳体100径向上的两侧，且二者的连接位置是可以调换的。以图中末端机构10的状态为例，同一时刻下，壳体100和连接组件200具有如下的位置关系。在第二转动轴心b所在方向上，壳体100与第一连接件210以及第二连接件220的正投影不重叠。本实施例中，第一连接件210和第二连接件220在带动壳体100沿这第一转动轴心a和第三转动轴心c运动时，壳体100不会受到连接组件200的限位，壳体100能够具有更大的运动范围。

本实施例中，第一连接件210和第二连接件220与壳体100采用这种连接方式的目的在于连接组件200能够避让壳体100的运动路径，防止连接组件200阻挡壳体100的运动路线，提高壳体100的运动范围。但本申请并不限于此，在一些可选的实施例中，第一连接件210和第二连接件220可以连接于壳体100径向上的同一侧。

在一些可选的实施例中，第一滑动导向结构213和第二滑动导向结构223设置有延伸部，延伸部于第一滑动导向结构213和第二滑动导向结构223上沿壳体100的径向延伸设置，延伸部的端部设置有用于与第一连接结构211以及第二连接结构221相连接的轴承或用于固定轴承的连接杆。

本实施例中，延伸部能够延伸第一滑动导向结构213和第二滑动导向结构223在第一转动轴心a和第二转动轴心c所在方向上的零部件长度。延伸部能够为第一连接结构211和第一滑动导向结构213提供更加充沛的连接空间，方便第一连接结构221和第一滑动导向结构213通过轴承或轴瓦等部件建立高精度的连接和传动。延伸部的设置能够在避让壳体100运动路径的同时，实现壳体100与连接组件200的高精度连接和传动。

图7为本申请一些其他实施例提供的一种末端机构结构示意图。

如图7所示，在一些可选的实施例中，末端机构10还连接有定位组件300。定位组件300包括支架310和位于支架310上的定位标记物320，定位标记物320可以为发光体、反光体、角点、电磁传感器、X射线标志物中的一种或更多种的组合，与具有对应的定位装置的手术导航体统配合使用。例如，发光体可以与电磁传感器组合使用，即定位支架210上可以设置一组发光体和电磁传感器，以在发光体发出的光信号被遮挡时，定位装置能够通过电磁传感器确定末端机构10的位置。并不限于此，发光体也能够用于在电磁传感器受到电磁干扰时提供末端机构10的准确位置信息。在一些其他的实施例中，反光体与角点也可以构成一套定位标记物320。发光体与角点中的一者可以用于提供位置信息，另一者用于验证该位置信息的准确性。在这样的配套组合下，使用者可以有选择的在位置信息准确性存疑或超过预设误差范围时中断手术和及时校准，降低了手术的风险，能够对手术的精准安全实施提供保障。定位标志物还可以是具有多重功能的复合定位标记物，例如既可以X光/CT中成像，又可以被红外追踪装置识别其位置，或者既可以在MRI中成像，又可以被红外追踪装置识别，这种情况下，可以使用定位标志物作为中介，完成X光影像/CT影像坐标系与其他坐标系的空间位置转换，例如与红外追踪装置坐标系的转换。

本实施例中，定位组件300用于对壳体100以及导向通道130内的医疗器械具进行定位。多个定位标记物320可以附接至支架310，并通过支架310附连到壳体100。例如，在手术导航系统中，完成注册(将医学影像空间坐标系和现实空间坐标系建立对应关系，从而将医生在影像空间计划的手术路径映射到现实空间)之后，在追踪装置(例如红外追踪装置)指导下，定位组件300可以提供导向通道130及其中轴线的精确空间位置，并通过本申请医疗机器人的驱动装置完成闭环反馈控制，不断调整，从而完成手术器械的精确空间定位与角度调节。

在一些可选的实施例中，为了能够使得末端机构10附接于定位组件300等其他的医疗器械以实现更丰富的功能，壳体100设置有固定孔。固定孔可以位于壳体100上与连接组件200相背的一侧以方便其他器械附接至末端机构10。固定孔可以由螺纹，轴承等一种或多种本领域常用固定部件的组合。

图8为本申请一些实施例提供的一种医疗机器人结构示意图。图9为本申请一些实施例提供的又一种医疗机器人结构示意图。

如图8和图9所示，本申请实施例还提供一种医疗机器人20，医疗机器人20包括前述的任一实施例提供的末端机构10。本实施例中，医疗机器人20设置有驱动装置30以驱动末端机构10工作。本实施例提供的医疗机器人20，能够具备结构简单，安装方便，精准度高的末端机构10，能够为较为复杂的外科手术提供支持。

本实施例中，驱动装置30包括第一驱动臂31和第二驱动臂32。第一驱动臂31与第一传动结构212相连接，第二驱动臂32与第二传动结构222相连接。第一驱动臂31和第二驱动臂32受驱动装置30控制，至少可以在两个不同的平面内运动。例如，第一驱动臂31和第二驱动臂32分别在两个相平行的平面内运动，并通过连接组件200调整壳体100的姿态和位置。

本申请实施例还提供一种手术导航系统，手术导航系统包括前述的一些实施例提供的医疗机器人20和追踪装置，追踪装置通过追踪定位组件，辅助医疗机器人指引手术路径。本实施例提供的手术导航系统，能够具备结构简单，安装方便，精准度高的医疗机器人20，能够为较为复杂的外科手术提供支持。

在一些可选的实施例中，末端机构10、医疗机器人20、及手术导航系统中的多种部件被配置为磁共振兼容材质。这样的设置能够使得前述的这些部件级装置能够在手术进程中与核磁共振成像(Nuclear magnetic resonance，MRI)以及电子计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)等多种其他的医疗器械或手段相配合的使用。

在一些可选的实施例中，医疗机器人20可以通过固定连接装置(例如万向臂、支架、弧形架、或多自由度机械连接结构等)与病床、墙壁等连接固定，医疗机器人20与固定连接装置配合的结构设置在壳体下方的几何中心，降低了对固定连接装置的强度和受力要求，增加了稳定性。

本实施例中，医疗机器人20可以直接与固定连接装置相连接，也可以设置有转接部件，转接部件可以预先安装于医疗机器人20，转件部件设置有快接口使得医疗机器人20能够方便快捷的安装于固定连接装置。

以上仅为本申请的示例性实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种末端机构，其特征在于，包括：

壳体，设置有导向通道；

连接组件，用于将所述壳体连接至驱动装置，所述连接组件包括第一连接件和第二连接件，

所述第一连接件包括第一连接结构、第一传动结构和第一滑动导向结构，所述第一连接结构通过所述第一滑动导向结构与所述壳体连接，所述第一滑动导向结构可以相对于所述第一连接结构的第一转动轴心运动，并且所述第一连接结构可以相对于所述第一传动结构的第二转动轴心运动，所述第一传动结构与所述驱动装置连接；所述第一转动轴心和所述第二转动轴心相互垂直，所述第一滑动导向结构允许所述壳体在所述第一滑动导向结构中沿着所述壳体的轴向滑动；

所述第二连接件包括第二连接结构和第二传动结构，所述第二连接结构与所述壳体连接，所述第二传动结构与所述驱动装置连接，所述壳体可以相对于所述第二连接结构的第三转动轴心运动，并且所述第二连接结构可以相对于所述第二传动结构的第四转动轴心运动，所述第三转动轴心和所述第四转动轴心相互垂直。

2.根据权利要求1所述的末端机构，其特征在于，所述第二连接件还包括：

第二滑动导向结构，所述第二连接结构通过所述第二滑动导向结构与所述壳体连接，所述第二滑动导向结构允许所述壳体在所述第二滑动导向结构中沿着所述壳体的轴向滑动。

3.根据权利要求2所述的末端机构，其特征在于，所述第一滑动导向结构和所述第二滑动导向结构中至少一者设置有固定槽，通过紧固件实现所述第一滑动导向结构和所述第二滑动导向结构中一者与所述壳体临时固定。

4.根据权利要求1所述的末端机构，其特征在于，所述壳体的预设位置设置有接纳部，所述第二连接件连接于所述接纳部。

5.根据权利要求4所述的末端机构，其特征在于，所述第一连接结构可释放的夹持于所述第一滑动导向结构，所述第二连接结构可释放的夹持于所述接纳部。

6.根据权利要求5所述的末端机构，其特征在于，所述第一连接结构包括可拆卸的主体部和固定部，所述主体部和所述固定部通过螺栓固定。

7.根据权利要求2所述的末端机构，其特征在于，所述第一连接结构和/或所述第二连接结构与所述壳体通过轴承或衬套连接。

8.根据权利要求1所述的末端机构，其特征在于，还包括：

定位组件，包括支架和位于所述支架上的定位标记物。

9.一种医疗机器人，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的末端机构，所述医疗机器人包括用于驱动所述第一连接件的第一驱动臂和用于驱动所述第二连接件的第二驱动臂。

10.一种手术导航系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的医疗机器人。

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