CN219331798U - 髋关节置换手术执行器及外科手术系统 - Google Patents

Abstract

本公开公开了髋关节置换手术执行器及外科手术系统，用于在骨上制备假体安装的空间和植入假体，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，髋关节置换手术执行器用于通过第一接口安装至机械臂。在髋关节手术中进行髋臼制备和髓腔制备时，在机械臂上连接第一执行器；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。

Description

髋关节置换手术执行器及外科手术系统

技术领域

本公开涉及医疗器械领域，具体涉及髋关节置换手术执行器及外科手术系统。

背景技术

关节置换手术主要包括膝关节置换术和髋关节置换术。全膝关节置换术中，需要对构成膝关节的股骨远端和胫骨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。全髋关节置换手术中，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。

加工髋臼窝时，需要用磨削工具对髋臼窝进行磨削。磨削工具一般包括半球形的锉头、具有一定长度的接杆、套设在接杆外的握持套筒和手枪形的动力工具。接杆一端连接锉头，另一端连接在手枪形工具的动力输出端。使用时，外科医生一手握住手枪形动力工具的手柄，另一手握住握持套筒，将锉头插入髋臼中并沿接杆的轴向施力以磨削髋臼表面的骨组织。磨削过程中，外科医生通过经验控制接杆与骨盆的角度以及磨削的深度以控制加工精度。

髋臼窝加工完成后，需要用持杯装置将假体杯植入髋臼。持杯装置包括直接杆或带弯头的接杆和锤子。接杆的一个末端连接假体杯，另一个末端用于接受锤子的打击，接杆中间供外科医生握持。使用时，外科医生握持住接杆中间以把握接杆相对于骨盆的角度，另一端由锤子锤击以将假体杯压入髋臼窝。植入过程中，伴随每次锤击持杯装置整体会随着假体杯进入髋臼窝而沿轴向位移。

近年来，使用机器人系统辅助手术的技术日趋成熟，如马可外科(MAKO Surgical)公司销售的膝关节手术机器人。一般地，机器人系统包括机械臂、导航定位系统和控制系统。机械臂相当于外科医生的手臂，可以把持手术工具并以较高的精度定位手术工具。导航定位系统相当于外科医生的眼睛，可以实时测量手术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械臂的路线和/或应达的位置，可以主动控制机械臂运动，或者通过力反馈模式设置机械臂的虚拟边界后由人工推动机械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，机械臂末端悬挂一台电动摆锯。手术中由机械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手术工具。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械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械臂。

因此需要一种适用于机器人系统的髋关节手术的执行器。

马可外科公司还提供了一种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械臂末端的把持结构，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。上述过程操作较为繁琐。

发明内容

本公开提供一种用于髋关节置换手术执行器及手术系统，能够更加方便顺畅地进行髋关节手术的各手术阶段。

本公开提供一种髋关节置换手术执行器，用于在骨上制备假体安装的空间和植入假体，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，髋关节置换手术执行器用于通过第一接口安装至机械臂。

在第一种可能的实施方式中，第二执行器连接至所述第一执行器时，连接假体的结构与连接切削工具的结构平行。

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，在第三种可能的实施方式中，第一执行器设置有手柄，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。

结合上述可能的实现方式，在第四种可能的实施方式中，切削工具连接至所述第一执行器时，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，在第五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。

结合上述可能的实现方式，在第六种可能的实施方式中，第一接口设置于动力装置。

结合上述可能的实现方式，在第七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，在第八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，在第九种可能的实施方式中，手术工具和输出轴被构造为花键连接。

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。

结合上述可能的实现方式，在第十二种可能的实施方式中，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，在第十三种可能的实施方式中，连接部与动力装置通过旋合结构连接以形成对连接部的轴向和周向限位。

结合上述可能的实现方式，在第十四种可能的实施方式中，旋合结构包括设置于圆周面的旋槽和定位销，旋槽用于对定位销进行导向并包括对定位销的周向和轴向进行限位的限位部分。

结合上述可能的实现方式，在第十五种可能的实施方式中，旋槽设置于动力装置，定位销设置于连接部。

结合上述可能的实现方式，在第十六种可能的实施方式中，旋槽包括连通的旋进段和定位段，定位销沿旋进段进入定位段后使连接部和动力装置具有周向定位关系和轴向定位关系。

结合上述可能的实现方式，在第十七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，在第十八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，在第十九种可能的实施方式中，弹性件设置于工具组件中的手术工具与连接部之间，弹性件挤压手术工具以使使手术工具与输出轴沿轴向压紧。

结合上述可能的实现方式，在第二十种可能的实施方式中，手术工具为髋臼磨锉杆或髓腔铰刀。

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，还包括示踪组件，示踪组件设置于动力装置表面。

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，第一执行器连接至机械臂的末端段时形成末端段的延伸。

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，第二执行器为假体安装执行器，包括滑杆、支撑组件以及示踪器，滑杆的第一端用于连接假体，滑杆的第二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；支撑组件用于将假体安装执行器连接于机器人系统的机械臂；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，在第二十四种可能的实施方式中，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，在第二十五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，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，在第二十六种可能的实施方式中，轴向缓冲机构被预压缩/拉伸。

结合上述可能的实现方式，在第二十七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，在第二十八种可能的实施方式中，2个缓冲件均处于压缩状态。

结合上述可能的实现方式，在第二十九种可能的实施方式中，轴向限位结构包括设置在滑杆上的挡圈，缓冲件设置于挡圈与支撑组件之间。

结合上述可能的实现方式，在第三十种可能的实施方式中，轴向限位结构还包括支撑组件一侧的绝缘件，缓冲件位于绝缘件与挡圈之间。

结合上述可能的实现方式，在第三十一种可能的实施方式中，滑杆还包括供操作者握持的握持部。

结合上述可能的实现方式，在第三十二种可能的实施方式中，握持部位于支撑组件与假体之间。

结合上述可能的实现方式，在第三十三种可能的实施方式中，握持部与滑杆之间轴向为刚性连接。

结合上述可能的实现方式，在第三十四种可能的实施方式中，支撑组件与机械臂之间设置有快拆机构，假体安装执行器通过快拆机构与机械臂连接。

结合上述可能的实现方式，在第三十五种可能的实施方式中，快拆机构包括第一限位机构和第二限位机构，第二限位机构为手动解除限位的机构。

结合上述可能的实现方式，在第三十六种可能的实施方式中，还包括调节组件，用于调节假体相对于滑杆的周向位置，调节组件包括转接轴和调节件，转接轴一端用于与假体连接；调节件用于将转接轴连接至滑杆，调节件与滑杆之间周向位置可调、与转接轴之间周向位置固定。

结合上述可能的实现方式，在第三十七种可能的实施方式中，调节件可在转接轴的第一位置和第二位置之间移动，调节件在第一位置处与滑杆之间周向位置固定，调节件在第二位置处相对于滑杆周向位置可调。

结合上述可能的实现方式，在第三十八种可能的实施方式中，调节件在第一位置处与滑杆之间形成花键配合，并且/或者，调节件与转接轴之间为卡块卡槽的配合，卡槽沿转接轴的轴向延伸。

结合上述可能的实现方式，在第三十九种可能的实施方式中，还包括保持件，保持件被构造为在调节件不受外力作用时使调节件保持在第一位置。

本公开的第二方面提出一种外科手术系统，包括执行器、机械臂、导航系统以及控制系统。执行器为第一方面说明的的髋关节置换手术执行器；机械臂连接执行器的第一接口；导航系统用于测量执行器的位置；控制系统用于根据手术计划驱动机械臂将执行器移动至目标位置。

本公开所提出的髋关节置换手术执行器，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，第二执行器在执行假体植入操作时连接至第一执行器，并用于连接假体和接受安装假体的冲击。在髋关节手术中进行髋臼制备和髓腔制备时，在机械臂上连接第一执行器，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，能够方便减少更换执行器的操作，方便完成髋关节置换手术。

附图说明

图1为本公开实施例的手术系统示意图；

图2为本公开实施例的髋关节置换手术执行器的示意图；

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一；

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一；

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；

附图标记：1-滑杆，2-示踪器，3-握持部，4-主体，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，19-识别插头，20-识别座，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-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-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-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；

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，1004-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，9100-机械臂，9200-控制系统，9300髋关节置换手术执行器。

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。

如图1所示，本公开提供的机器人系统包括机械臂9100、导航系统9000、髋关节置换手术执行器9300和控制系统9200。机械臂9100相当于外科医生的手臂，可以把持手术工具并以较高的精度定位手术工具。导航系统9000相当于外科医生的眼睛，可以实时测量手术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获取的信息计算机械臂的路线和/或应达的位置，可以主动控制机械臂9100运动，或者通过力反馈模式设置机械臂9100的虚拟边界后由人工推动机械臂9100沿虚拟边界限定的路线、面移动或在限定的体积内移动。

髋关节置换手术执行器9300用于在骨上制备假体安装的空间和植入假体。髋关节置换手术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，髋关节置换手术执行器用于通过第一接口安装至机械臂9100。在髋关节手术中进行髋臼制备和髓腔制备时，在机械臂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与机械臂9100连接，第一执行器6000可拆卸连接有髋臼锉工具组件(即手术工具1000a)，髋臼锉工具组件末端用于连接锉头(即切削工具1004)。在这种状态下，髋臼锉工具组件可以在第一执行器6000的驱动下磨削髋臼。髋臼制备完成后，需要在髋臼内安放假体。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间接地与机械臂9100连接，可以在机械臂9100的把持下进行假体的安装。进一步地，如图18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(即手术工具1000b)。

下面对第一执行器6000进行说明，其中的工具组件3000为用于连接髋臼锉头的接杆，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连接至机器人的机械臂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，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作为连接端用于将第一执行器6000连接至机械臂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上还设置有手柄40，手柄40内部中空，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上与手柄40位置相对的另一侧。工具组件3000安装至快装接口时，手柄40与髋臼磨挫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，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，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，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，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，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所示为髋臼磨锉杆组件安装至动力装置2000的结构示意图。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710，径向定位结构710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，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，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与机械臂9100连接，此时第一执行器6000未安装工具组件3000。首先，机械臂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1004)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在机械臂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1004)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，机械臂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与机械臂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，在一种可选的实施方式中，手术工具1000b为髓腔铰刀，工具组件3000包括连接部8000以及髓腔铰刀。其中，髓腔铰刀包括铰刀杆1001和与铰刀杆1001连接的用于扩髓的铰刀，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，连接有髓腔铰刀的工具组件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，示踪器件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。假体安装执行器包括滑杆1、支撑组件4000和示踪器2。滑杆1的第一端用于连接假体1003，滑杆1的第二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容纳滑杆的1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械臂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械臂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械臂9100或与机械臂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、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1004的结构平行。第一执行器6000的用于连接切削工具1004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1004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，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。

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。连接部分用于将示踪器2固定在滑杆1。

支撑组件4000包括主体4、耦合部5、绝缘套6和滑套7。主体4大致呈六面体形状，一端(如图21所示的右端)用于连接机械臂9100。耦合部5为贯穿主体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用于避免患者与机械臂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的一侧与主体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，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对机械臂9100不会产生刚性冲击，减少了机械臂9100的抱死或位姿出现偏差。

在机械臂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。在机械臂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的作用下与主体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，机械臂9100设置为直线弹簧臂模式，即，通过控制机械臂9100关节处电机的输出扭矩将机械臂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械臂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与主体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的过程中可以使机械臂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主体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，避免了在机械臂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与机械臂9100或第一执行器6000连接的快拆机构140。如图25至图27所示，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械臂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与主体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。

主体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的中段与主体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卡槽。

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向主体4回缩。相对于第二接口向下移动主体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，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，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，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位置信息的示踪器2，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，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。

继续参考图1，本公开第二方面提出了一种外科手术系统，其包括第一方面提出的髋关节置换手术执行器9300、机械臂9100、导航系统9000和控制系统9200。机械臂9100用于搭载髋关节置换手术执行器；导航系统9000用于测量髋关节置换手术执行器9300的位置；控制系统9200用于根据手术计划驱动机械臂9100将髋关节置换手术执行器9300移动至目标位置。

机械臂9100既可以完全主动地控制执行器的方位，也可以以协作的方式限制执行器的部分活动自由度或活动范围。具体地，经控制系统9200编程可以控制机械臂9100，使机械臂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。执行器与机械臂9100之间为可拆卸连接。

导航系统9000用于测量执行器和患者的位置。导航系统一般包括定位器和示踪器。示踪器安装在执行器、手术工具和患者身体上。示踪器一般为由多个示踪元件组成的阵列，每个示踪元件可以以主动或被动的方式发出光学或电磁等信号。定位器(如双目相机)通过3D测量技术测量上述示踪器的方位。

控制系统9200根据导航系统9000获得的位置信息，比对执行器的当前位置与目标位置，并根据手术计划驱动机械臂9100将髋关节置换手术执行器9300移动至目标位置。手术计划中可以包括机械臂移动路径、移动边界等。手术计划载于患者患骨的三维重建数字模型上，在术中会将该数字模型与患者组织进行注册/配准。

在外科手术系统中，在机械臂9100、控制系统9200和导航系统9000的辅助下，能够仅在连接第一执行器6000的情况下对患处进行髋臼窝制备或髓腔的制备，能够在将第二执行器7000连接至第一执行器6000的情况下进行假体1003的安装。

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，但在本发申请基础上，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 (41)

1.一种髋关节置换手术执行器，用于在骨上制备假体安装的空间和植入假体，其特征在于，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，

所述髋关节置换手术执行器用于通过所述第一接口安装至机械臂。

2.根据权利要求1所述的髋关节置换手术执行器，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。

3.根据权利要求1所述的髋关节置换手术执行器，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。

4.根据权利要求1所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述第一执行器设置有手柄，所述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。

5.根据权利要求4所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述切削工具连接至所述第一执行器时，所述手柄和所述切削工具分布在所述第一执行器的两侧。

6.根据权利要求1所述的髋关节置换手术执行器，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。

7.根据权利要求6所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述第一接口设置于所述动力装置。

8.根据权利要求6所述的髋关节置换手术执行器，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。

9.根据权利要求8所述的髋关节置换手术执行器，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。

10.根据权利要求9所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述手术工具和所述输出轴被构造为花键连接。

11.根据权利要求8所述的髋关节置换手术执行器，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所述的髋关节置换手术执行器，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。

13.根据权利要求11所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，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。

14.根据权利要求8所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述连接部与所述动力装置通过旋合结构连接以形成对所述连接部的轴向和周向限位。

15.根据权利要求14所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述旋合结构包括设置于圆周面的旋槽和定位销，所述旋槽用于对所述定位销进行导向并包括对所述定位销的周向和轴向进行限位的限位部分。

16.根据权利要求15所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述旋槽设置于所述动力装置，所述定位销设置于所述连接部。

17.根据权利要求15所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述旋槽包括连通的旋进段和定位段，所述定位销沿所述旋进段进入定位段后使所述连接部和所述动力装置具有周向定位关系和轴向定位关系。

18.根据权利要求17所述的髋关节置换手术执行器，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。

19.根据权利要求18所述的髋关节置换手术执行器，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。

20.根据权利要求19所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述弹性件设置于所述工具组件中的手术工具与连接部之间，所述弹性件挤压所述手术工具以使使所述手术工具与所述输出轴沿轴向压紧。

21.根据权利要求8所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述手术工具为髋臼磨锉杆或髓腔铰刀。

22.根据权利要求6所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，还包括示踪组件，所述示踪组件设置于所述动力装置表面。

23.根据权利要求1所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述第一执行器连接至所述机械臂的末端段时形成所述末端段的延伸。

24.根据权利要求1所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述第二执行器为假体安装执行器，包括：

滑杆，所述滑杆的第一端用于连接假体，所述滑杆的第二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假体安装执行器连接于机器人系统的机械臂；以及

示踪器，设置于所述滑杆以指示所述滑杆的方位。

25.根据权利要求24所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，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。

26.根据权利要求25所述的髋关节置换手术执行器，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，所述缓冲机构设置于所述支撑组件与所述轴向限位结构之间。

27.根据权利要求26所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述轴向缓冲机构被预压缩/拉伸。

28.根据权利要求26所述的髋关节置换手术执行器，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。

29.根据权利要求28所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，2个所述缓冲件均处于压缩状态。

30.根据权利要求28所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述轴向限位结构包括设置在所述滑杆上的挡圈，所述缓冲件设置于所述挡圈与所述支撑组件之间。

31.根据权利要求30所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述轴向限位结构还包括所述支撑组件一侧的绝缘件，所述缓冲件位于所述绝缘件与所述挡圈之间。

32.根据权利要求24所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述滑杆还包括供操作者握持的握持部。

33.根据权利要求32所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述握持部位于所述支撑组件与假体之间。

34.根据权利要求32所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述握持部与所述滑杆之间轴向为刚性连接。

35.根据权利要求24所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述支撑组件与所述机械臂之间设置有快拆机构，所述假体安装执行器通过所述快拆机构与所述机械臂连接。

36.根据权利要求35所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述快拆机构包括第一限位机构和第二限位机构，所述第二限位机构为手动解除限位的机构。

37.根据权利要求24所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，还包括调节组件，用于调节假体相对于所述滑杆的周向位置，所述调节组件包括：

转接轴，一端用于与假体连接；

调节件，用于将所述转接轴连接至所述滑杆，所述调节件与所述滑杆之间周向位置可调、与所述转接轴之间周向位置固定。

38.根据权利要求37所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述调节件可在所述转接轴的第一位置和第二位置之间移动，所述调节件在所述第一位置处与所述滑杆之间周向位置固定，所述调节件在所述第二位置处相对于所述滑杆周向位置可调。

39.根据权利要求38所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，所述调节件在所述第一位置处与所述滑杆之间形成花键配合，并且/或者，所述调节件与所述转接轴之间为卡块卡槽的配合，所述卡槽沿所述转接轴的轴向延伸。

40.根据权利要求37所述的髋关节置换手术执行器，其特征在于，还包括保持件，所述保持件被构造为在所述调节件不受外力作用时使所述调节件保持在第一位置。

41.一种外科手术系统，其特征在于，包括：

执行器，所述执行器为权利要求1至40中任一项所述的髋关节置换手术执行器；

机械臂，连接所述执行器的所述第一接口；

导航系统，用于测量所述执行器的位置；以及

控制系统，用于根据手术计划驱动机械臂将执行器移动至目标位置。

Images