WO2024046425A1

WO2024046425A1 - 快插式传动件、末端执行器及手术系统

Info

Publication number: WO2024046425A1
Application number: PCT/CN2023/116143
Authority: WO
Inventors: 张晓峰; 张钊; 霍雨佳; 李卫; 宫照雨; 潘连强; 张春; 郗魁斌
Original assignee: 北京和华瑞博医疗科技有限公司
Priority date: 2022-09-02
Filing date: 2023-08-31
Publication date: 2024-03-07

Abstract

一种末端执行器，包括主体和示踪器；主体具有第一接口、第二接口和动力机构，第一接口用于连接机器人臂，第二接口用于连接锯片，动力机构设置于主体内部，动力机构用于向第二接口提供动力；示踪器设置于主体，用于指示锯片的方位；其中，第二接口被配置为其与锯片之间具有第一连接关系和第二连接关系，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。通过这样的设置，锯片与第二接口分别具有第一连接关系和第二连接关节时，锯片相对于主体的两种方位关系使得末端执行器可以适应不同的手术入路及手术类型。

Description

快插式传动件、末端执行器及手术系统

技术领域

本申请涉及骨科手术机器人技术领域，具体涉及一种快插式传动件、末端执行器及手术系统。

背景技术

先天发育引起的膝关节畸形或膝骨关节炎引起的膝关节病变、畸形，都会严重影响患者下肢的正常站立、行走功能。当前，全膝关节置换手术是治疗上述病症的较为成熟的治疗方法。全膝关节置换手术(Total Knee Arthroplasty，简称TKA)可以直接去除病变的膝关节并更换人工关节以达到彻底治疗病变的目的。TKA需要先对股骨远端和胫骨近端进行整形，整形后安装假体。整形后的骨骼形状与假体适配。高效的整形方式为摆锯截骨。术中患者仰卧，膝关节弯曲，切开软组织使关节骨骼显露，锯片可以从膝关节上方(人体前方)以不同的角度切入骨骼。

然而，关节假体的寿命有限，假体寿命到期后，需要进行人工关节假体翻修手术。人工关节假体翻修手术是非常有挑战的手术，手术过程中可能遇到很多难题，如膝关节局部软组织瘢痕松解困难、关节暴露困难，需要医生有很好的技术储备和翻修手术设备才能获得较满意的手术效果。

另外，随着临床膝关节研究的不断深入、人们保膝意识的不断加强，通过胫骨高位截骨术(High Tibial Osteotomy，简称HTO)、股骨远端截骨术(Distal Femur Osteotomy，简称DFO)或腓骨近端截骨术(Proximal Fibular Osteotomy简称PFO)矫正下肢力线的术式逐渐得到临床工作者的推崇。以膝内翻HTO为例说明手术原理。HTO手术需要从膝关节内侧方向将胫骨近端进行切割形成切口，切口以扩张器扩开一定角度，外加以坚强的内固定,使得双腿变直，力线穿过膝关节外侧间室，减缓膝关节内侧磨损。DFO与HTO手术方式大致相同，同样是从侧方对股骨远端产生一切口来调整下肢力线。上述两种手术能够对下肢力线进行有效矫正，众多的临床实践和研究试验证实了胫骨高位截骨术、股骨远端截骨术治疗膝骨关节炎的有效性和可靠性。而腓骨近端截骨术是指通过截断腓骨近端部分骨质以改善内侧间室压力，从而延缓膝骨关节炎发展的手术方法。该手术基于“膝关节不均匀沉降理论”，使膝关节内侧的压力转移一部分至外侧，以减轻膝关节内侧关节面的过度负荷。并且，上述三种手术方式已经在膝骨关节炎并畸形的临床治疗中得到越来越多的应用。关节的磨损是不可避免的，也许最终患者仍需要进行TKA手术，但HTO、DFO和PFO能使患者避免过早进行TKA手术，可减小患者在生命期内需进行人工关节假体翻修的可能性。

随着计算机辅助手术(Computer-Assisted Surgery，CAS)技术的发展，越来越多的原本需要依靠人工的手术正逐步向半自动化的计算机辅助手术方向靠拢，使得医生能够较为轻松且精准地实施外科手术。现在的思路是利用计算机生成的图形图像进行手术方案规划，通过配准技术将术中患者组织与载有手术方案的图形图像进行对准，术中使用导航系统追踪手术工具与患者组织的相对位置并以图像显示在显示器中，使用机器人辅助手术工具精准定位至规划的位置。如骨科手术中使用CT/MRI/DSA/PET/CTA/MRA等图像数据进行患者骨组织的三维重建，医生可以在三维模型上规划手术方案，确定要截骨的平面的方位信息。配准后，术中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，机器人可以替代医生把持和定位手术工具。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。这种半自动化的手术方式能够很大程度上避免对医生丰富经验的依赖，且手术方法的学习曲线短，手术精度高，真正为患者和医生带来了便利。

但目前临床中对于膝关节的治疗，计算机辅助手术技术主要应用于TKA，并没有能够进行HTO、DFO或PFO的系统进行膝关节治疗。专门为TKA设计的手术机器人，会基于TKA的需求和术中限制进行配置。如，TKA手术中膝关节的暴露区域开口朝向仰卧位人体的上方，摆锯需从膝关节上方进入人体；TKA过程中需6次不同角度的截骨操作，因此应保证机器人有足够的灵活性以便在6次截骨过程中调整(摆锯执行器的)锯片相对于关节的位置。需要说明的是，机器人不仅需要将锯片与目标截骨面对准，还需保证摆锯执行器可在用户推动下沿该平面移动。这就需要刚性连接锯片的机器人末节臂具有这种灵活性。为了达到这种效果，机器人的其他臂和关节应有足够的灵活性，以避免任意一节臂到达极限位置。而机器人相对于手术床的位置则是保证上述效果的重要因素。然而，术中不仅要考虑手术机器人的位置，首要考虑的是医生的操作便利性，手术机器人不能过分挤占医生的操作空间。另外，摆锯执行器需要连接机器人、锯片、示踪器及操作把手，术中要保证执行器的灵活性、医生握持把手的舒适性、锯片进入骨骼方向的合理性及示踪器不被遮挡。而HTO、DFO或PFO的需求及术中限制于TKA的并不相同，如HTO截骨时骨骼上的开口方向位于膝关节内侧或外侧，执行器相应地需在膝关节侧面，这就造成机器人更难以到达该位置，且示踪器更容易被遮挡。

因此，本申请旨在提供一种外科手术机器人用的执行器及外科手术系统，其能够更方便地执行TKA、HTO、DFO或PFO。

外科机器人包括机器人臂、手术工具和电动工具。机器人臂安装于台车的上方。电动工具安装于机器人臂的末端。手术工具安装于电动工具的末端。外科机器人还具有控制部分，用于对机器人臂和工具部分进行供电和控制。机器人臂与电路的接地端电连接。

在外科机器人工作的过程中，由于人体的静电或者外部设备漏电，人体与电路的接地端会具有电势差。外科机器人的手术工具在工作过程中会与人体接触，手术工具与人体接触后，人体与电路的接地端导通产生电流，影响手术安全。

另外，电动工具包括主体和传动装置。传动装置与主体固定相接，传动装置的一端动力组件相接，另一端与手术工具相接。传动机构用于将动力组件产生的动力传递至手术工具，以便手术工具进行手术作业。其中传动机构作为主要的传动件，受力较大，磨损较快，需在寿命到期前更换。

目前传动机构与主体之间的安装方式，导致传动机构的拆装繁琐，维修不便。

因此，本申请还提供一种具有漏电保护功能和便于拆装的传动机构、及含有该机构的末端执行器。

骨科机器人通常通过其自身的定位系统来定位手术工具在手术空间的位置信息。定位系统相当于医生的眼睛，指导医生将手术工具送至手术部位。定位系统对手术工具的定位是否准确，将直接影响手术精度。

在实际手术中，一例完整的手术可能需要手术工具多次作用于人体组织。并且，由于定位系统本身定位精度的存在以及每次工况的改变。手术工具每次作用于人体组织时，均对手术工具进行定位和校验，避免定位系统对手术工具定位存在偏差。

如全膝关节置换术(Total Knee Arthroplasty，TKA)中，骨科机器人的机器人臂末端搭载执行器，执行器上搭载锯片和用于定位锯片的末端示踪器。由于锯片高速摆动，在锯片截骨时不能在锯片上直接安装示踪器以定位锯片的位置。因此，在进行每个步骤的截骨之前，会在锯片上安装临时示踪器。临时示踪器既可以帮助骨科机器人直接定位锯片的位置，使机器人臂能够在临时示踪器的辅助下将锯片定位至目标截骨面。并且临时示踪器的安装，也可以使骨科机器人得到锯片与末端示踪器的位置关系，进而在目标截骨面截骨时能够根据末端示踪器以及锯片与末端示踪器的位置关系来精确指导截骨过程。

在截骨手术中，锯片定位的准确性将直接影响截骨精度。截骨精度不足可能影响假体的安装以及患者下肢力线的恢复。全膝关节置换术主要涉及对膝关节多个目标截骨面的截骨。具体为股骨远端截骨、股骨前髁截骨、股骨后髁截骨、股骨后斜角截骨、股骨前斜角截骨以及胫骨平台截骨。为了保证手术中的每次截骨时都能准确定位锯片，现有的骨科机器人在每次将锯片定位至目标截骨面前都需要将临时的示踪器安装至锯片，确保骨科机器人能够准确确定锯片与末端示踪器的位置关系并据此准确指导锯片的截骨，但多次临时示踪器的安装拆卸过程操作繁琐且影响手术的快速进行。

因此，本公开还提供一种执行器及手术系统，以解决现有技术中定位手术工具的问题。

发明内容

第一方面，提供一种末端执行器，包括主体和示踪器；主体具有第一接口、第二接口和动力机构，第一接口用于连接机器人臂，第二接口用于连接锯片，动力机构设置于主体内部，动力机构用于向第二接口提供动力；示踪器设置于主体，用于指示锯片的方位；其中，第二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。

在一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。

结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实施方式中，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，在第四种可能的实施方式中，第一接口位于主体的第一端，第二接口位于主体的第一侧。

结合上述可能的实现方式，在第五种可能的实施方式中，第二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，在第六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。

结合上述可能的实现方式，在第七种可能的实施方式中，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，在第八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，在第九种可能的实施方式中，虚拟纵剖面为执行器的对称平面。

结合上述可能的实现方式，在第十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。

结合上述可能的实现方式，在第十一种可能的实施方式中，示踪器与第一接口分布在主体的两端。

结合上述可能的实现方式，在第十二种可能的实施方式中，示踪器包括第一示踪器和第二示踪器，第一示踪器用于在锯片与主体具有第一连接关系时指示锯片的方位，第二示踪器用于在锯片与主体具有第二连接关系时指示锯片的方位。

结合上述可能的实现方式，在第十三种可能的实施方式中，第二示踪器与主体之间为可拆卸连接。

结合上述可能的实现方式，在第十四种可能的实施方式中，第二示踪器被设置为示踪元件可拆卸。

结合上述可能的实现方式，在第十五种可能的实施方式中，第二示踪器位于第一示踪器的远离第二接口的方向的一侧。

结合上述可能的实现方式，在第十六种可能的实施方式中，还包括手柄部，手柄部位于主体的第二侧。

本公开第一方面所提出的末端执行器，包括主体和示踪器。主体具有第一接口、第二接口和动力机构，第一接口用于连接机器人臂，第二接口用于连接锯片，动力机构设置于主体内部，动力机构用于向第二接口提供动力；示踪器设置于主体，用于指示锯片的方位；其中，第二接口被配置为其与锯片之间具有第一连接关系和第二连接关系，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。锯片相对于主体的两种方位关系使得末端执行器可以适应不同的手术入路及手术类型。

本公开的第二方面提出一种外科手术系统，包括末端执行器、机器人臂、定位系统和控制器，末端执行器为前述第一方面的末端执行器；机器人臂的末端臂固定连接末端执行器；定位系统用于识别示踪器的位置以获取锯片的方位信息；控制器用于基于方位信息和预存储的手术规划控制机器人臂的运动和方位。

第三方面，提供一种末端执行器，用于切割骨组织。末端执行器包括主体和示踪器，主体具有第一接口、第二接口和动力机构，第一接口用于连接机器人臂，第二接口用于连接锯片，动力机构设置于主体内部，动力机构用于向第二接口提供动力；示踪器设置于主体，用于指示锯片的方位；其中，第一接口位于主体的第一端，锯片的切削端的指向与第一端指向主体的第二端的方向平行，第一端和第二端为主体的方向相反的两端。

在第一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。

结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实施方式中，虚拟纵剖面为执行器的对称平面。

结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实施方式中，主体连接至机器人臂时，主体与机器人臂的末端臂同轴设置，锯片平面与末端臂的轴线平行。

结合上述可能的实现方式，在第四种可能的实施方式中，第二接口位于主体的第一侧的靠近第二端的位置。

结合上述可能的实现方式，在第五种可能的实施方式中，第二接口为夹紧机构，夹紧机构包括相对设置的两个夹紧部，两个夹紧部相互靠近时夹紧锯片。

结合上述可能的实现方式，在第六种可能的实施方式中，第二接口为插接机构，锯片插接机构包括插槽和限位部，限位部被构造为锯片连接至插接机构时阻止锯片脱离插接机构。

结合上述可能的实现方式，在第七种可能的实施方式中，示踪器设置于主体的第二端。

结合上述可能的实现方式，在第八种可能的实施方式中，示踪器与主体可拆卸连接。

结合上述可能的实现方式，在第九种可能的实施方式中，主体还设置有手柄部，手柄部位于主体的第二侧，第二侧为主体上第二接口的对侧。

本公开第三方面所提出的末端执行器，包括主体和示踪器，示踪器设置于主体，用于指示锯片的方位；锯片的切削端的指向与第一端指向主体的第二端的方向平行，第一端和第二端为主体的方向相反的两端。锯片相对于主体的方位关系设置使末端执行器可以灵活执行HTO、DFO或PFO的手术类型。

第四方面，本申请实施例提出一种外科手术系统，包括末端执行器、机器人臂、定位系统和控制器，末端执行器为第三方面的末端执行器；机器人臂的末端臂固定连接末端执行器；定位系统用于识别示踪器的位置以获取锯片的方位信息；控制器用于基于方位信息和预存储的手术规划控制机器人臂的运动和方位。

第五方面，本申请实施例提供一种快插式传动装置，用于将手术工具连接至电动工具的主体，包括：传动壳体，具有传动壳体第一端和传动壳体第二端，传动壳体第一端用于与主体连接，传动壳体第二端伸出所述主体；输入轴，一端位于传动壳体内，另一端穿出传动壳体第一端且与主体内置的动力组件连接；输出部件，一端位于传动壳体内，另一端与手术工具连接，输出部件位于传动壳体内的一端与输入轴位于传动壳体内的一端相接。

第六方面，本申请实施例提供一种电动工具，用于在机器人臂的把持下执行手术，包括：主体，具有第一接口、第二接口和内置的动力组件，第一接口用于连接至机器人臂，动力组件用于为手术工具提供动力；第五方面所述的快插式传动装置，与第二接口可拆卸连接，快插式传动装置包括传动机构，其中，传动机构用于连接动力组件和手术工具，向手术工具传递动力。

第七方面，提供一种电动工具，用于在机器人臂的把持下执行手术，包括：主体，具有第一接口、第二接口和内置的动力组件，第一接口用于连接至机器人臂，动力组件用于为手术工具提供动力；传动机构，设置于第二接口处，具有第一端和第二端，传动机构的第一端与动力组件连接，传动机构的第二端连接手术工具；第一隔离结构，设置于第二接口与传动机构之间，用于阻碍手术工具与机器人臂间形成电流通路。

第八方面，本申请实施例提供一种手术系统，包括：第七方面所述的电动工具；机器人臂，用于搭载电动工具并提供电动工具位姿变化的动力；导航系统，用于获取手术工具的方位信息；控制器，用于基于方位信息和预存储的手术规划控制机器人臂的运动和方位。

本公开提供了快插式传动装置、电动工具及手术系统。第六方面的电动工具包括主体和快插式传动装置，主体包括第二接口，快插式传动装置与主体的第二接口可拆卸连接，以便于快速拆、装快插式传动装置，降低传动装置拆、装的难度。第七方面的电动工具包括主体、传动机构和第一隔离结构，通过设置于传动机构与主体之间的第一隔离结构，阻碍手术工具与机器人臂之间形成电流通路。

第九方面，提供一种末端执行器，用于在机器人臂的把持下执行预定动作，末端执行器包括手术工具、主体以及末端示踪器；主体包括第一接口和第二接口，第一接口用于与机器人臂连接，第二接口用于连接手术工具；末端示踪器用于定位手术工具的位置；其中，末端示踪器与第一接口分别位于主体的两端，末端示踪器与第二接口具有预定的第一位置关系。

在第一种可能的实施方式中，末端示踪器所在的平面垂直于主体的长度方向。

结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实施方式中，末端执行器被构造为第二接口设置于主体的第一侧且靠近末端示踪器，使末端示踪器与第二接口具有第一位置关系。

结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实施方式中，第一位置关系下，末端示踪器与第二接口在主体的长度方向上的距离为0mm～50mm。

结合上述可能的实现方式，在第四种可能的实施方式中，末端示踪器与第二接口在主体的长度方向上的距离为0mm～30mm。

结合上述可能的实现方式，在第五种可能的实施方式中，第一位置关系下，末端示踪器与第二接口在主体的纵向方向上的距离为0mm～70mm。

结合上述可能的实现方式，在第六种可能的实施方式中，末端示踪器与第二接口在主体的纵向方向上的距离为40mm～60mm。

结合上述可能的实现方式，在第七种可能的实施方式中，末端示踪器与主体在虚拟纵向上的位置相同，和/或末端示踪器的高度不大于主体的纵向高度。

结合上述可能的实现方式，在第八种可能的实施方式中，执行器还包括工具示踪器，工具示踪器与手术工具可拆卸连接。

结合上述可能的实现方式，在第九种可能的实施方式中，末端执行器被构造为：工具示踪器安装于手术工具时，工具示踪器与末端示踪器具有第二位置关系。

结合上述可能的实现方式，在第十种可能的实施方式中，第二位置关系下，工具示踪器所在的平面与末端示踪器所在的平面平行。

结合上述可能的实现方式，在第十一种可能的实施方式中，工具示踪器所在的平面与末端示踪器所在的平面间的距离为0mm～20mm。

结合上述可能的实现方式，在第十二种可能的实施方式中，所述工具示踪器所在的平面与所述末端示踪器所在的平面间的距离为0mm～10mm。

结合上述可能的实现方式，在第十三种可能的实施方式中，第二位置关系下，工具示踪器上的示踪元件的朝向与末端示踪器上示踪元件的朝向相同。

结合上述可能的实现方式，在第十四种可能的实施方式中，第二位置关系下，工具示踪器与末端示踪器在第一方向上错位设置。

结合上述可能的实现方式，在第十五种可能的实施方式中，第一方向为虚拟纵向，虚拟纵向、主体的长度方向以及虚拟横向两两垂直。

结合上述可能的实现方式，在第十六种可能的实施方式中，末端执行器还包括手柄，手柄设置于主体的第二侧，手柄与第二接口分别设置于主体的相对的两侧。

本公开第九方面所提出的末端执行器包括手术工具、主体以及末端示踪器；主体包括第一接口和第二接口，第一接口用于与机器人臂连接，第二接口用于连接手术工具；末端示踪器用于定位手术工具的位置；其中，末端示踪器与第一接口分别位于主体的两端，手术工具安装于第二接口时，手术工具与末端示踪器在主体的长度方向上具有预定的第一位置关系。通过末端执行器的设置，可以通过末端示踪器准确定位手术工具的位置，使手术工具能够准确到达目标手术部位。

第十方面，提出一种手术系统，其包括末端执行器、机器人臂、定位系统以及控制器；末端执行器为第九方面的末端执行器；机器人臂用于搭载末端执行器；定位系统用于定位末端执行器和/或手术工具的位置；控制器用于控制末端执行器执行预定手术计划。

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，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开实施例的手术系统结构示意图；

图2为本公开实施例的末端执行器被配置为可执行TKA的示意图；

图3为本公开实施例的末端执行器被配置为可执行HTO的示意图；

图4为图2中所示末端执行器的正视图；

图5为图2中所示末端执行器的右视图；

图6为图5中所示的末端执行器内部动力机构示意图；

图7为图3中所示的末端执行器的右视图；

图8为本公开实施例的右腿全膝关节置换手术示意图；

图9为本公开实施例的末端执行器调整锯片角度示意图；

图10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11为本公开实施例的左腿内侧胫骨高位截骨手术示意图；

图12为本公开实施例的锯片对准胫骨高位示意图一；

图13为本公开实施例的锯片对准胫骨高位示意图二；

图14为本公开实施例的第一种锯片与夹紧机构示意图；

图15为本公开实施例的第二种锯片与夹紧机构示意图一；

图16为本公开实施例的第二种锯片与夹紧机构示意图二；

图17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18为本公开实施例的第二示踪器结构示意图。

图1至18附图标记说明：
1-机器人臂，11-末端臂，12-台车；
2-定位系统，21-双目视觉相机；
5-控制器；
6-锯片，61-切削端，62-连接端；
7-末端执行器，71-主体，701-第一端，702-第二端，703-第一侧，704-第二侧，711-
第一接口，712-第二接口，7121-转轴，713-动力机构，7131-电机，7132-减速器，7133-传动机构，721-第一示踪器，722-第二示踪器，723-示踪元件，724-示踪架，73-手柄部；
8-夹紧机构，81-夹紧部；
91、91a-凸起，92、92a-凹槽，921-容纳空间；
101-插销件，102-套件，103-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-手柄部的轴线，F-股骨，T-胫骨。

图19为本公开实施例的末端执行器被配置为可执行HTO的示意图；

图20为图19中所示末端执行器的正视图；

图21为本公开实施例的锯片对准胫骨高位示意图一；

图22为本公开实施例的锯片对准胫骨高位示意图二；

图23为本公开实施例的第一种锯片与夹紧机构示意图；

图24为本公开实施例的第二种锯片与夹紧机构示意图；

图25为本公开实施例的锯片与插接机构示意图；

图26为本公开实施例的示踪器与主体连接方式的示意图；

图19至26附图标记说明：
1-机器人臂，11-末端臂，12-台车；
2-定位系统，21-双目视觉相机；
3-插接机构，31-插槽，32-限位部；
5-控制器；
6-锯片，61-切削端，62-连接端；
7-末端执行器，71-主体，701-第一端，702-第二端，703-第一侧，704-第二侧，711-
第一接口，712-第二接口，7121-转轴，713-动力机构，7131-电机，7132-减速器，7133-传动机构，72-示踪器，723-示踪元件，724-示踪架，73-手柄部；
8-夹紧机构，81-夹紧部；
91、91a-凸起，92、92a-凹槽；
101-插销件，102-套件，103-锁紧件；
W-轴线，P-虚拟纵剖面，h-胫骨高位目标截骨面，M-第一接口的轴线，N-第二接口
的轴线，O-手柄部的轴线，T-胫骨。

图27为本申请提供的具有电动工具的手术系统的示意图；

图28为本申请提供的电动工具的整体示意图；

图29为本申请提供的电动工具的剖视图；

图30为本申请提供的快插式传动装置的整体图；

图31为本身提供的一种快插式传动装置的剖视图；

图32为本申请提供的一种快插式传动装置的爆炸图；

图33为本申请提供的电动工具中的柔性联轴器的爆炸图；

图34为本申请提供的另一种快插式传动装置的整体图；

图35为本申请提供的另一种快插式传动装置的剖视图；

图36为本申请提供的另一种快插式传动装置的爆炸图；

图37为本申请提供的快插式传动装置与主体装配的一种视角的爆炸图；

图38为本申请提供的快插式传动装置与主体装配的另一种视角的爆炸图；

图39为本申请提供的快插式传动装置中的一种连接件的剖面结构示意图。

图27至39附图标记说明：
1、主体；11、主体外壳；12、第一接口；13、第二接口；14、动力组件；141、输出
端；142、接线端；143、线夹；15、手柄部；16、示踪架；17、固定座；171、让位孔；172、第一定位槽；18、挡线套；
2、传动机构；21、传动壳体；211、盖板；212、传动主壳体；2121、第二定位槽；
2122、第三定位槽；2100、传动壳体第一端；2101、传动壳体第二端；22、输入轴；221、偏心轴；222、第二插槽；223、第一销孔；23、输出部件；231、拨叉；232、输出轴；
3、柔性联轴器；31、第一联轴件；32、第二联轴件；321、第一插接部；322、第二
插接部；323、第二销孔；
4、第一隔离结构；41、第一绝缘体；411、第一定位块；412、第二定位块；413、第
三定位块；42、第二绝缘体；43、第三绝缘体；44、第四绝缘体；45、连接件；451、第一子连接件；452、第二子连接件；4521、插孔；453、卡簧；46、弹性件；47、垫圈；
5、第二隔离结构；
61、卡接块；62、旋槽；621、旋槽入口端；622、旋槽定位端；623、凸出部；63、
配合槽；64、导向槽；
7、机器人臂。

图40为本公开实施例的手术系统示意图；

图41为本公开实施例的末端执行器结构示意图；

图42为本公开实施例图42中末端示踪器的左视图；

图43为本公开实施例的末端执行器内部结构示意图；

图44为本公开实施例的安装有工具示踪器的末端执行器结构示意图；

图45为本公开实施例的图44中安装有工具示踪器的末端执行器的左视图；

图46为本公开实施例的右腿全膝关节置换手术示意图；

图47为本公开实施例的右腿全膝关节置换手术中末端执行器调整锯片角度示意图；

图48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40至图48附图标记说明：
1-机器人臂，11-末端臂，12-台车；
2-定位系统；
3-末端执行器，31-锯片，31a-切削端，31b-连接端，32-主体，32a-第一端，32b-第二
端，32c-第一侧，32d-第二侧，321-第一接口，322-第二接口，3221-转轴，323-动力机构，3231-电机，3232-减速器，3233-传动机构，324-手柄，33-末端示踪器，331-架体，332-示踪元件，34-工具示踪器，341-示踪架，342-安装部；
4-控制器；
W-回转中心线，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，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。

具体实施方式

为了使本领域普通人员更好地理解本申请的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请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申请的示例来提供对本申请更好的理解。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所示的手术系统结构示意图，本公开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1、定位系统2、搭载有锯片6的末端执行器7和控制器5。机器人臂1相当于外科医生的手臂，可以把持锯片6并以较高的精度定位和移动锯片6。定位系统2相当于外科医生的眼睛，可以实时测量锯片6和患者组织的位置。控制器5相当于外科医生的大脑，内部储存手术规划。控制器5根据术中通过定位系统2获取的位置信息计算机器人臂1的路线和/或应达的位置，可以控制机器人臂1运动，或者通过力反馈模式设置机器人臂1的虚拟边界，由人工推动机器人臂1的末端执行器7在虚拟边界内移动/沿虚拟边界限定的路线、面移动。

参考图2和图3。图2为末端执行器7被配置为可执行TKA的示意图，其中示出了锯片6与末端执行器7的主体71的第一连接关系。该连接关系下，锯片6设置于主体的一侧(图2中主体71的下侧)，锯片6上用于切割骨组织的一端的指向与主体71的长度方向垂直，即图2中锯片6相对于主体71指向下方。在第一连接关系下末端执行器7适于执行全膝关节置换术中的截骨操作。图3为末端执行器7被配置为可执行HTO的示意图，其中示出了锯片6与末端执行器7的主体71的第二连接关系。该连接关系下，锯片6同样设置于主体的一侧(图3中主体71的下侧)，锯片6上用于切割骨组织的一端的指向与主体7的长度方向平行，即图3中锯片6指向主体7的左方。在第二连接关系下末端执行器7适于执行胫骨高位截骨手术、股骨远端截骨手术或腓骨近端截骨手术。

继续参考图2至图7。图4为图2中所示末端执行器的正视图。图5为图2中所示末端执行器的右视图。图6为图5所示的末端执行器7内部结构示意图。图7为图3中所示的末端执行器的右视图。具体的，末端执行器7包括主体71和示踪器。示踪器包括第一示踪器721和第二示踪器722。主体71大致为圆锥体，圆锥体的回转中心线W与机器人臂1的末端臂11的自转中心线同轴。在此基础上，定义主体71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71的长度方向。主体71长度方向的两端分别为第一端701和第二端702。主体71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71连接至机器人臂1的末端臂11时与末端臂11同轴固定，相当于成为机器人臂1的末端臂11的延伸。在其他实施例中，主体71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1时能与末端臂11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71的长度方向定义也可以参照(主体71连接至机器人臂1时)末端臂11的旋转中心线W，因为主体71随末端臂11自转，二者的旋转中心线相同。

主体71具有第一接口711、第二接口712、动力机构713和手柄部73。第一接口711位于主体71的第一端701。第二接口712位于主体71的第一侧703，并且在长度方向上更靠近第二端702。手柄部73位于主体71的第二侧704，用于为医生提供推拉末端执行器7的着力部。主体71的第一侧703对应前述的下侧，即Y轴的反向；第二侧704对应前述的上侧，即Y轴的正向。第一接口711用于将主体71连接至机器人臂1。第二接口712用于连接锯片6。如图6所示，第二接口712具体为机械连接结构，并且具有能往复转动的转轴7121。锯片6固定在转轴7121上，并在转轴7012的带动下往复摆动。动力机构713设置于主体71内部，动力机构713用于向第二接口712提供动力。动力机构713主要包括电机7131、减速器7132以及传动机构7133。电机7131和减速器7132用于提供初始动力，传动机构7133一端与减速器连接，另一端设置于第二接口712处。锯片6与第二接口712连接时，传动机构7133接收电机7131及减速器7132的初始动力并通过转轴7121驱动锯片6摆动。

锯片6为长条状，两端分别为切削端61和连接端62。切削端61设置有锯齿，用于切割骨组织。连接端62用于与第二接口712连接，接收驱动锯片6摆动的动力。

示踪器设置于主体71的第二端702，用于指示锯片6的方位。示踪器包括第一示踪器721和第二示踪器722。第一示踪器721固定设置于主体71的第二端702，第一示踪器721上的示踪元件723可拆卸。定位系统2可以在手术空间中确定示踪器的方位，并以此确定锯片6的方位。示踪器为光学示踪器，其上安装有示踪元件723，示踪元件723为反光片或反光球。定位系统2包括能够识别反光片或反光球的双目视觉相机21。示踪器使得末端执行器7在把持锯片6运动的过程中，定位系统2能够清楚且精确地了解到锯片6的位置。如切割骨组织时，锯片6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6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定位系统2可以确定锯片6的方位。

锯片6与第二接口712连接时，锯片6与第二接口712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6与主体71之间具有第一相对方位关系，并且由第一示踪器721指示锯片6的方位。第二连接关系下锯片6与主体71之间具有第二相对方位关系，并且由第二示踪器722指示锯片6的方位。

如图2、图4和图5所示为锯片6与第二接口712在第一连接关系下的示意图。在第一连接关系下，锯片6与主体71具有第一夹角，第一夹角为直角，即锯片6的长度方向与主体71的长度方向(旋转中心线W的方向)具有90度的夹角。锯片6的平面与主体71的虚拟纵剖面P平行。虚拟纵剖面P为主体71长度方向的剖切面，虚拟纵剖面P与机器人臂1的末端臂11的轴线平行。具体如图2中所示的，锯片6的长度方向指向Y轴的反向；锯片6的平面与Y轴和Z轴所确定的平面平行。继续参考图2，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71指向第一侧703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71关于虚拟纵剖面P对称。

如图8至图10所示，图8为右腿全膝关节置换手术示意图。图9为末端执行器7调整锯片6角度示意图。图10为末端执行器7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6与主体71间具有第一方位关系的情况下，末端执行器7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1及承载其的台车12位于患者的患处侧(患者的右侧)定位系统2位于患处侧的对侧(患者的左侧)。机器人臂1由患处侧指向对侧，机器人臂1的末端段11连接有末端执行器7，机器人臂1将末端执行器7大致保持在膝关节上方且横向于患者。手术时，锯片6将从患者前侧入路，锯片6的切削端61指向膝关节，锯片6截骨时锯片平面只需末端执行器7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9，末端执行器7搭载锯片6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6平面调整。机器人臂的末端臂11绕自身轴线的旋转使末端执行器7绕轴线W旋转，锯片6平面转动一定角度。按照临床中的截骨顺序，末端执行器7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。其中末端执行器7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6与六个相应的目标截骨面截骨面的角度定位后，机器人臂1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10所示为锯片6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6定位至该状态后，机器人臂1在控制器的控制下将锯片6的移动范围限制在该平面，医生推动末端执行器7在该平面移动并完成相应的截骨。

继续参考图9，在不考虑锯片6位置平移的情况下，锯片6的角度调整过程中，锯片6为适应不同的目标截骨平面，末端执行器7绕轴线W的旋转带动锯片6进行角度调整。这样，机器人臂1本身无需大角度、大幅度调整自身姿态，只需机器人臂1的末端臂11绕轴线W旋转末端执行器7即可实现锯片6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6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11至图13所示为锯片6与第二接口712在第二连接关系下手术空间的示意图。图11为左腿内侧胫骨高位截骨手术示意图。图12和图13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6与主体71具有第二夹角，第二夹角为零角，即锯片6的长度方向与主体71的长度方向(轴线W的方向)平行。锯片6的平面与主体71的虚拟纵剖面P平行，虚拟纵剖面P为主体71长度方向的剖切面。具体的，主体71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71指向第一侧703的连线重合。以虚拟纵剖面P为镜像面，主体71关于虚拟纵剖面P对称。

锯片6与主体71间具有第二方位关系的情况下，末端执行器7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11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1及承载其的台车12位于患者患处侧的对侧(患者的右侧)，定位系统2位于患处测(患者的左侧)。机器人臂1由患处侧指向对侧，机器人臂的末端臂11连接有末端执行器7，机器人臂1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12和图13所示，手术时，锯片6将从患者左腿胫骨T近端内侧入路，锯片6的切削端61沿横向于患者的水平方向指向胫骨T近端。截骨时，锯片6平面为适应预定手术计划的规划截骨面，需要末端执行器7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6平面的角度。角度调整过程中，机器人臂的末端臂11绕自身轴线的旋转使末端执行器7绕轴线W旋转，锯片6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1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6平移的情况下，锯片6的角度调整过程中，锯片6为适应相应的胫骨高位目标截骨面h，机器人臂1本身无需大角度、大幅度调整自身姿态，只需转动机器人臂1末端臂即可实现锯片6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6的末端执行器7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6的末端执行器7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，末端执行器7搭载锯片6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6的截骨姿态，锯片6与末端执行器7具有第二连接关系时锯片6的切削端61可以从骨骼侧方指向手术部位。机器人臂1可搭载末端执行器7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6与主体71第一连接关系和第二连接关系的设置，锯片6与主体71具有第一方位关系时，锯片6的切削端61能够在患者前侧更好地指向待手术的膝关节部位。锯片6与主体71具有第二方位关系时，锯片6的切削端61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6以第一连接关系获第二连接关系与主体71连接，末端执行器7可以适应不同的手术入路及手术类型，承载末端执行器7的机器人臂1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，并且搭载有末端执行器7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14至图16所示，在本实施例中，第二接口712为夹紧机构8，锯片6与通过夹紧机构8连接至末端执行器7。夹紧机构8包括两个相对设置的夹紧部81，两个夹紧部81在外力作用下相互靠近以夹紧锯片6的连接端62。

如图14所示的第一种锯片6与夹紧机构8的示意图。两个夹紧部81与锯片6间设置有换向结构，换向结构能够使锯片6通过第二接口712与主体71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91和凹槽92，凸起91和凹槽92分别设置于夹紧部81和锯片6，凹槽92至少包括两个容纳空间921，两个容纳空间921与所述凸起91配合时分别为锯片6与转轴7121周向固定。

继续参考图14，凸起91设置于其中一个夹紧部81，凹槽92设置于锯片6的连接端62，凸起91和凹槽92均包括周向均匀分布的条状单元。锯片6被夹紧部81夹紧时，锯片6相对于主体71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6与主体71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91和凹槽92的配合关系可使锯锯片6与主体71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91和凹槽92的配合关系可使锯锯片6与主体71具有第二方位关系。在一种可选的实施方式中，凸起91设置于锯片6的连接端62，凹槽92设置于夹紧部81。在一种可选的实施方式中，如图15和图16为第二种锯片6与夹紧结构8的示意图。凸起91a和凹槽92a的形状不同于上述(图14所示的实施方式)。凸起91a为一个条状，凹槽92a具有间隔90度设置的两个容纳空间921，条状的凸起91a在两个容纳空间921中分别对应锯片6与主体71的第一连接关系和第二连接关系。如图15所示的状态使锯片6与主体71具有第一连接关系；如图16所示的状态使锯片6与主体71具有第二连接关系。

如图6、图7以及图17所示，在本实施例中，示踪器包括第一示踪器721和第二示踪器722。第一示踪器721固定设置于主体71的第二端702，第一示踪器721上的示踪元件723可拆卸，锯片6与主体71具有第一连接关系时由第一示踪器721指示方位。第二示踪器722可拆卸连接于主体71的第二端702，锯片6与主体71具有第二连接关系时由第二示踪器722指示方位。

在临床手术中，锯片6与主体71具有第一连接关系时，锯片6由患者前侧(患者屈膝的膝关节上方)指向膝关节，此时的末端执行器7高于屈膝状态的患者腿部，第一示踪器721与主体71相对于患者的高度基本一致。定位系统2位于主体71的对侧，可识别第一示踪器721的位置信息，控制器5根据第一示踪器721的位置信息获得锯片的位置信息，以控制末端执行器7将锯片6定位至目标截骨平面。

锯片6与主体71具有第二连接关系时，将第一示踪器721上的示踪元件723拆除，第二示踪器722与主体71的第二端702连接。第二示踪器722位于第一示踪器721的远离所述第二接口712的方向的一侧。这样，在手术空间内，在末端执行器7位于屈膝状态下的胫骨T近端处时，第二示踪器722能够高于屈膝状态的患者下肢，处于第二示踪器722对侧的定位系统2能够无遮挡地识别到第二示踪器722的位置信息。在对锯片6平面进行校验时的验证架同样需要面对定位系统2，锯片6与主体71更靠近，验证架安装于锯片6时可能遮挡第一示踪器721，第二示踪器722的设置，也使锯片6安装验证架时也不会阻挡第二示踪器722被定位系统2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721。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6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721的位姿确定锯片6在手术空间中的位姿。只设置第一示踪器 721的情况下，只需要保证进锯片6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定位系统2识别第一示踪器721的视线即可。如可以在图2所示的第一示踪器721的基础上增加其沿Y轴正向的高度。

如图6、图7、图17及图18所示，图17为第二示踪器722与主体71示意图。图18为第二示踪器结构示意图。在本实施例中，第二示踪器722通过可拆固定结构实现与主体71第二端702的连接，可拆固定结构包括插拔组件和锁紧件103，插拔组件包括插销件101和套件102，插销件101与所述套件102插接时，第二示踪器722相对于主体71具有沿与插接方向相反方向移动的剩余自由度。锁紧件103用于沿垂直于所插接方向的方向进给，以限制第二示踪器722相对于主体71的剩余自由度。

继续参考图17和图18，具体的，插销件101设置于主体71，为燕尾型插块。套件102设置于第二示踪器722，为燕尾槽。插销件101与套件102插接时，第二示踪器722相对于主体71在插接方向上具有不固定的剩余自由度。锁紧件103为顶丝结构，锁紧件103固定剩余自由度时，锁紧件103贯穿插槽底面与插销件101表面顶紧接触，限制第二示踪器722沿插接方向的反方向脱离主体71。

如图2至图7、图17及图18所示，示踪器包括示踪架724和示踪部分，示踪架724与执行器主体71连接，示踪部分包括多个与示踪架724连接的示踪元件723，多个示踪元件723沿平面排列，沿平面排列的多个示踪元件723记确定一个平面，该平面由定位系统2识别并据此反映锯片6的方位。

在一种可选的实施方式中，末端执行器7的主体71上不设置手柄部73。这样，操作者可以把持主体71的第二侧704来控制末端执行器的位姿改变或移动。

继续参考图1，第二方面，本公开提出一种外科手术系统，包括末端执行器7、机器人臂1、定位系统2以及控制器5，末端执行器7，为第一方面的末端执行器7；机器人臂1用于搭载末端执行器7，并且为末端执行器7提供动力；定位系统2用于识别示踪器的位置以获取截骨执行器和/或锯片的位置信息；控制器5，用于控制末端执行器7按照预定手术计划截骨。

具体地，控制器5可以控制机器人臂1，使机器人臂1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。末端执行器7与机器人臂1之间为可拆卸连接；定位系统2用于获知锯片6以及患者骨骼的位置。定位系统2一般包括定位器(如双目相机21)通过3D测量技术测量上述示踪器的方位。控制器5用于根据手术计划驱动机械臂将假体安装执行器移动至目标位置，以使锯片6定位至目标截骨平面。手术计划中可以包括机械臂移动路径、移动边界等。

在临床应用中，通过改变锯片6与末端执行器7的连接关系，末端执行器7既能够完成膝关节置换手术的手术类型，又能够完成胫骨高位截骨或股骨远端截骨类型的手术。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。

参考图19至图26，其中示出了本公开提供的一种外科手术机器人的末端执行器。本部分所说明的末端执行器与图1至图18所示的末端执行器部分结构相似，如图6所示的内部动力机构、图18所示的示踪器结构，因此在说明过程中也可参考图6和图18。两种末端执行器的功能不同之处在于，其可以执行HTO、DFO和PFO手术，而不是用于执行TKA手术。该末端执行器也可以用于图1所示的外科手术系统。

图19为末端执行器7被配置为可执行HTO的示意图，其中示出了锯片6与末端执行器7的主体71的连接关系。该连接关系下，锯片6设置于主体的一侧(图19中主体71的下侧)，锯片6上用于切割骨组织的切削端的指向与主体7的长度方向平行，即图20中锯片6指向主体7的左方。末端执行器7适于执行胫骨高位截骨手术(HTO)、股骨远端截骨手术(DFO)或腓骨近端截骨术(PFO)。

参考图19、图20及图6。图20为图19中所示末端执行器7的正视图。图6为图19所示的末端执行器7内部动力机构示意图。具体的，末端执行器7包括主体71和示踪器72。主体71大致为圆锥体，圆锥体的回转中心线W与机器人臂1的末端臂11的自转中心线同轴。在此基础上，定义主体71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71的长度方向。主体71长度方向的两端分别为第一端701和第二端702。主体71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71具有第一接口711、第二接口712、动力机构713和手柄部73。第一接口711位于主体71的第一端701。第二接口712位于主体71的第一侧703，并且在长度方向上更靠近第二端702。手柄部73位于主体71的第二侧704，用于为医生提供推拉末端执行器7的着力部。主体71的第一侧703对应前述的下侧，即Y轴的反向；第二侧704对应前述的上侧，即Y轴的正向。第一接口711用于将主体71连接至机器人臂1。第二接口712用于连接锯片6。如图6所示，第二接口712具体为机械连接结构，并且具有能往复转动的转轴7121。锯片6固定在转轴7121上，并在转轴7012的带动下往复摆动。动力机构713设置于主体71内部，动力机构713用于向第二接口712提供动力。动力机构713主要包括电机7131、减速器7132以及传动机构7133。电机7131和减速器7132用于提供初始动力。传动机构7133一端与减速器连接，另一端设置于第二接口712处。锯片6与第二接口712连接时，传动机构7133接收电机7131及减速器7132的初始动力并通过转轴7121驱动锯片6摆动。

示踪器72设置于主体71的第二端702，用于指示锯片6的方位。定位系统2可以在手术空间中确定示踪器72的方位，并以此确定锯片6的方位。示踪器为光学示踪器，其上安装有示踪元件723，示踪元件723为反光片或反光球。定位系统2包括能够识别反光片或反光球的双目视觉相机21。示踪器使得末端执行器7在把持锯片6运动的过程中，定位系统2能够清楚且精确地了解到锯片6的位置。如切割骨组织时，锯片6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6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定位系统2可以确定锯片6的方位。

参考图11、图19至图22。图11为左腿内侧胫骨高位截骨手术示意图。图21和图22所示为锯片对准胫骨高位的示意图。如图19所示，锯片6与主体71长度方向具有零度的夹角，即锯片6的切削端61的指向与第一端701指向第二端702的方向(轴线W的方向)平行。锯片6的平面与主体71的虚拟纵剖面P平行，虚拟纵剖面P为主体71长度方向的剖切面。具体的，主体71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71指向第一侧703的连线重合。以虚拟纵剖面P为镜像面，主体71关于虚拟纵剖面P对称。

末端执行器7进行胫骨高位截骨术、股骨远端截骨术时，该手术类型通过股骨或胫骨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11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1及承载其的台车12位于患者患处侧的对侧(患者的右侧)，定位系统2位于患处测(患者的左侧)，机器人臂1由患处侧指向对侧。机器人臂1的末端臂11连接有末端执行器7，机器人臂1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21和图22所示，手术时，锯片6将从患者左腿胫骨T近端内侧入路，锯片6的切削端61沿横向于患者的水平方向指向胫骨T近端。截骨时，锯片6平面为适应预定手术计划的规划截骨面，需要末端执行器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6平面的角度。角度调整过程中，机器人臂1的末端臂11绕自身轴线的旋转使末端执行器7绕轴线W旋转，锯片6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1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6平移的情况下，锯片6的角度调整过程中，锯片6为适应相应的胫骨高位目标截骨面h，机器人臂1本身无需大角度、大幅度调整自身姿态，只需转动机器人臂1末端臂11即可实现锯片6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6的末端执行器7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6的末端执行器7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，末端执行器7搭载锯片6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6的截骨姿态，锯片6的切削端61可以从骨骼侧方指向手术部位。机器人臂1可搭载末端执行器7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，末端执行器7可以适应HTO、DFO以及PFO的手术入路及手术类型，承载末端执行器7的机器人臂1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，并且搭载有末端执行器7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23和图24所示，在本实施例中，第二接口712为设置在转轴7121上的夹紧机构8，锯片6与通过夹紧机构8连接至末端执行器7。夹紧机构8包括两个相对设置的夹紧部81，两个夹紧部的端面与转轴7121垂直。两个夹紧部81在外力作用下相互靠近以夹紧锯片6的连接端62，使锯片6与转轴7121周向固定。

图23为第一种锯片6与夹紧机构8的示意图。两个夹紧部81与锯片6间设置有定位结构。定位结构包括凸起91和凹槽92，凸起91和凹槽92分别设置于夹紧部81和锯片6，凹槽92与凸起91配合时使锯片6与转轴7121轴向固定并能够随转轴7121的转动而摆动。

继续参考图23，凸起91设置于其中一个夹紧部81，凹槽92设置于锯片6的连接端62，凸起91和凹槽92均包括周向均匀分布的条状单元。在一种可选的实施方式中，凸起91设置于锯片6的连接端62，凹槽92设置于夹紧部81。在一种可选的实施方式中，如图24所示，图24为第二种锯片6与夹紧机构8示意图。凸起91a和凹槽92a的形状不同于上述(图23所示的实施方式)，凸起91a和凹槽92a可以为如图24所示的一个条状。当然凸起91a和凹槽92a也可以是多个条状组成，只要能够实现锯片6相对于转轴7121周向固定即可。

在一种可选的实施方式中，第二接口712为设置在转轴7121上的插接机构。图25为锯片6与插接机构3示意图。插接机构3包括插槽31和限位部32。插槽31与转轴7121固定，插槽31的厚度与锯片6的厚度相同并允许锯片6的连接端62插入。限位部32为插槽31上的挡片，挡片限制插槽31的厚度。与该插接机构3相适应的，锯片6的连接端62设置有卡接部621，卡接部621为锯片6上凸起的具有弹性的矩形片，其一端与锯片6连接，另一端与锯片6分离且相对于锯片6平面凸起。凸起的一端可在外力的作用下被按压至于锯片6平面齐平，并可在外力消失时恢复。通过这样的设置。锯片6的连接端62插入插槽时31，卡接部621在限位部32的作用下被按压至与锯片6表面齐平，锯片6的连接端62可顺利进入插槽31。锯片6进入插槽后卡接部621凸起，限位部32阻止锯片6由插槽31中退出。拆卸锯片6时，则只需按压卡接部621并拔出锯片6即可。锯片6以插接的形式与末端执行器7连接，拆卸方便且结构简单。

如图26所示，图26为示踪器72与主体71示意图。在本实施例中，示踪器72通过可拆固定结构实现与主体71第二端702的可拆卸连接。可拆固定结构包括插拔组件和锁紧件103，插拔组件包括插销件101和套件102，插销件101与所述套件102插接时，示踪器72相对于主体71具有沿与插接方向相反方向移动的剩余自由度。锁紧件103用于沿垂直于所插接方向的方向进给，以限制示踪器72相对于主体71的剩余自由度。

继续参考图26和图28，图26为示踪器72结构示意图。具体的，插销件101设置于主体71，为燕尾型插块。套件102设置于示踪器72，为燕尾槽。插销件101与套件102插接时，示踪器72相对于主体71在插接方向上具有不固定的剩余自由度。锁紧件103为顶丝结构，锁紧件103固定剩余自由度时，锁紧件103贯穿插槽底面与插销件101表面顶紧接触，限制示踪器72沿插接方向的反方向脱离主体71。通过示踪器72与主体71的可拆连接的设置，末端执行器7在存储和运输时更加方便，可避免对示踪器的碰撞或损坏。其中示踪器损坏将影响锯片6的定位精度，这对于满足手术精度要求是不利的。在一种可选的实施方式中，示踪器72与主体的第二端固定连接。

如图19、图20以及图18所示，示踪器包括示踪架724和示踪部分，示踪架724与执行器主体71连接，示踪部分包括多个与示踪架724连接的示踪元件723，多个示踪元件723沿平面排列，沿平面排列的多个示踪元件723记确定一个平面，该平面由定位系统2识别并据此反映锯片6的方位。

继续参考图1，本公开还提出一种外科手术系统，包括末端执行器7、机器人臂1、定位系统2以及控制器5，末端执行器7，为第一方面的末端执行器7；机器人臂1用于搭载末端执行器7，并且为末端执行器7提供动力；定位系统2用于识别示踪器的位置以获取截骨执行器和/或锯片的位置信息；控制器5，用于控制末端执行器7按照预定手术计划截骨。末端执行器7具有前述19至26所述的构造和功能。

具体地，控制器5可以控制机器人臂1，使机器人臂1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。末端执行器7与机器人臂1之间为可拆卸连接；定位系统2用于获知锯片6以及患者骨骼的位置。定位系统2一般包括定位器(如双目相机21)通过3D测量技术测量上述示踪器的方位。控制器5用于根据手术计划驱动机械臂将假体安装执行器移动至目标位置，以使锯片6定位至目标截骨平面。手术计划中可以包括机械臂移动路径、移动边界等。在临床应用中，末端执行器7能够完成胫骨高位截骨术、股骨远端截骨术以及腓骨近端截骨术。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。

以下结合图27至图39说明本公开提供的电动工具及其传动装置的构成。

实施例一

如图27至图29所示。本申请实施例提供了一种电动工具，用于具有机器人臂7的手术系统，在机器人臂7的把持下执行手术，包括主体1、传动机构2和第一隔离结构4。第一隔离结构4设置于主体1与传动机构2之间。

如图29所示。主体1包括主体外壳11和动力组件14。主体外壳11具有第一接口12和第二接口13。第一接口12用于连接至机器人臂7。传动机构2设置于第二接口13，传动机构2具有第一端和第二端。传动机构2的第一端与动力组件14连接；传动机构2的第二端与手术工具连接。动力组件14内置于主体外壳11内部。机器人臂7动作，能够驱动主体1以及安装于主体1的传动机构2运动，改变作业位置。动力组件14通过传动机构2驱动手术工具动作，执行手术作业。

第一隔离结构4设置于第二接口13和传动机构2之间，第一隔离结构4用于隔离第二接口13与传动机构2，避免两者直接接触，能够隔绝电流在主体1与传动机构2之间流通，从而阻碍手术工具与机器人臂7之间形成电流通路。第一隔离结构4为绝缘材料制成，如塑料、树脂或碳纤维等。

可选的，动力组件14具有输出端141；动力组件14背离传动机构2的一端为接线端142。输出端141与传动机构2的输入轴22相接。接线端142用于连接供电线路。动力组件14的接线端142与主体外壳11之间设有线夹143。供电线路可以夹设于线夹143内，供电线路经过线夹143的梳理，能够保持整齐。同时，线夹143也能够防止动力组件14与供电线路之间产生摩擦，从而保护供电线路。

主体外壳11设置有手柄部15。手柄部15为医生提供了方便操作电动工具的着力部。手柄部15内具有用于容置动力组件14的容纳腔。动力组件14安装于手柄部15的容纳腔内，以保持动力组件14的稳定性。

动力组件14一般为电机。当然，也可以选用其他能够输出动力的组件。

可选的，动力组件14与传动机构2之间设置有柔性联轴器3。柔性联轴器3的一端与动力组件14的输出端141连接；柔性联轴器3的另一端与传动机构2连接。柔性联轴器3的外围设置有挡线套18。挡线套18将柔性联轴器3与动力组件14的供电线路互相隔离，以免动力组件14的供电线路在柔性联轴器3处发生缠绕。

可选的，如图30至图32，传动机构2包括传动壳体21、输入轴22和输出部件23。传动壳体21具有传动壳体第一端2100和传动壳体第二端2101。传动壳体第一端2100插入第二接口13。输入轴22的一端位于传动壳体21内；输入轴22的另一端穿出传动壳体第一端2100。输出部件23的一端位于传动壳体21内；输出部件23的另一端与手术工具连接。并且输出部件23位于传动壳体21内的一端与输入轴22位于传动壳体21的一端相接。传动机构2与第二接口13连接时，传动壳体第一端2100插接于第二接口13，输入轴22与动力组件14传动连接，输入轴22与输出部件23在传动壳体21内部传动连接，输出部件23与手术工具传动连接，动力组件14通过输入轴22和输出部件23将动力传输至手术工具，驱动手术工具动作。

手术工具可以有多种类型，不同类型的手术工具动作不完全相同，对应配合的传动机构2也不相同。

示例性的，手术工具为锯片，锯片通过高速摆动进行作业。输入轴22与传动壳体21通过轴承或者轴套转动连接。输入轴22位于传动壳体21内的部分具有偏心轴221。输出部件23包括拨叉231和输出轴232。拨叉231位于传动壳体21内，拨叉231的一端与偏心轴221连接。输出轴232固定连接于拨叉231背离偏心轴221的一端，且输出轴232与输入轴22垂直。输出轴232至少有一端穿出传动壳体21后与锯片连接。通过偏心轴221与拨叉231的传动连接，将输入轴22的回转运动转换为输出轴232的摆动，从而驱动锯片进行高速摆动。

可选的，第一隔离结构4至少部分的外周设置有连接件45。连接件45与第二接口13之间连接，用于将传动机构2固定至主体1。

第一隔离结构4保持在传动机构2与连接件45之间，具体可以为传动壳体21与连接件45之间。

可选的，第一隔离结构4与传动机构2具有第一连接关系；第一隔离结构4与连接件45具有第二连接关系。第一连接关系和第二连接关系均为固定连接。

此时，传动机构2、第一隔离结构4和连接件45之间互相固定，保持相对位置不变。在安装的过程中，将传动机构2、第一隔离结构4和连接件45整体插入第二接口13，利用连接件45与第二接口13的连接，使传动机构2固定至主体1。其中，连接件45与第二接口13可以为卡接等可拆的结构，或为焊接等不可拆卸的结构。

可选的，第一隔离结构4与传动机构2具有第一连接关系；第一隔离结构4与连接件45具有第二连接关系。第一连接关系和第二连接关系中的至少一者为可周向转动。

此时，连接件45与第二接口13为旋合连接。在安装的过程中，将传动机构2、第一隔离结构4和连接件45整体插入第二接口13，相对传动机构2和第一隔离结构4周向转动连接件45，或相对传动机构2周向转动第一隔离结构4和连接件45，将连接件45与第二接口13旋合，使传动机构2固定至主体1。

在一般情况下，第一隔离结构4与传动机构2之间的第一连接关系为固定连接；第一隔离结构4与连接件45之间的第二连接关系为可周向转动。以保证传动机构2与主体1固定之后，传动机构2与主体1之间保持稳定。

第一隔离结构4与传动机构2之间的第一连接关系为可周向转动时，可以理解为，第一隔离结构4整体与传动机构2之间为可周向转动，或第一隔离结构4的一部分与传动机构2之间为可周向转动。

可选的，连接件45为压环，压环套设于传动壳体21，第一隔离结构4的至少一部分位于压环与传动壳体21之间。压环与第一隔离结构4之间可周向转动，且可沿第一隔离结构4的轴向移动。

如图33所示。可选的，柔性联轴器3包括第一联轴件31和第二联轴件32。第一联轴件31与动力组件14的输出端141联接。第二联轴件32与传动机构2的输入轴22联接。第一联轴件31与第二联轴件32之间互相联接，以实现将动力组件14的动力通过第一联轴件31和第二联轴件32传递至传动机构2。

示例性的，第一联轴件31与动力组件14的输出端141通过键连接。第二联轴件32与第一联轴件31之间插接。第二联轴件32朝向第一联轴件31的一端具有第一插接部321。第一插接部321为非回转体，大致为片状。第一联轴件31朝向第二联轴件32的一端开设有第一插槽(图中未示出)。第一插接部321与第一插槽插接配合，以实现第一联轴件31与第二联轴件32的联接。

可选的，传动机构2的输入轴22与第二联轴件32配合后，沿轴向具有活动量。

示例性的，第二联轴件32朝向传动机构2输入轴22的一端具有第二插接部322。第二插接部322为非回转体，大致为片状。传动机构2的输入轴22朝向第二联轴件32的一端开设有第二插槽222。第二插接部322与第二插槽222插接配合。传动机构2的输入轴22上开设有第一销孔223。第一销孔223沿输入轴22的径向贯穿第二插槽222。第二插接部322上开设有第二销孔323。第二插接部322插入第二插槽222内时，第一销孔223和第二销孔323对齐。第一销孔223和第二销孔323对齐后插入销轴。其中，第二销孔323的孔径大于销轴的直径，以保证传动机构2的输入轴22与第二联轴件32配合后，沿轴向具有活动量。活动量为第二销孔323孔径与销轴直径之差。

输入轴22与第二联轴件32之间的轴向活动量不会影响扭矩的传递，且对第二插接部322的加工精度要求降低，有助于降低加工成本，并且提升加工效率。

第二联轴件32的第一插接部321和第二插接部322于截面的投影呈十字交叉。

销轴插入第一销孔223和第二销孔323内之后，可以将销轴与输入轴22焊接，以提升输入轴22的结构强度，并且能够防止销轴脱落。

可选的，电动工具还包括第二隔离结构5。第二隔离结构5设置于传动机构2与动力组件14之间。示例性的，第二隔离结构5可以设置于输入轴22与第二联轴件32之间、第二联轴件32与第一联轴件31之间或第二联轴件32与动力组件14的输出端141之间。在本申请的示例中，第二隔离结构5为绝缘套，位于第二联轴件32与第一联轴件31之间。第二隔离结构5既能够起到阻碍动力组件14与传动机构2之间产生电流回路，又能够对第一联轴件31和第二联轴件32的连接进行缓冲。

第一隔离结构4和第二隔离结构5可以选用塑料、树脂或碳纤维等。第二隔离结构5可采用压配、粘接或注塑等方式与第二联轴件32固定相接。

外科手术机器人属于三类医疗器械，需要满足相应的电气安全要求。外科手术机器人在工作的过程中，外科手术机器人的应用部分会与人体接触。需要外科手术机器人的应用部分与外科手术机器人的接地之间设置好电气隔离，防止外科手术机器人的接地通过应用部分与人体导通，影响手术安全。

外科手术机器人包括机器人臂、台车、主体和手术工具。机器人臂的基座安装于台车。主体安装于机器人臂远离台车的末端。手术工具安装于主体，手术工具即为外科手术机器人的应用部分。主体内置有动力组件。动力组件能够驱动手术工具进行相应的手术动作。

台车、机器人臂和主体的外壳一般为金属材质。台车与机器人臂之间以及机器人臂与主体之间一般使用金属螺栓/螺钉连接。在使用时，台车和机器人臂与外部电源的接地端连接。

主体包括主体外壳和动力组件。动力组件内置于主体外壳内。手术工具与动力组件之间设置有传动机构。传动机构用于连接动力组件与手术工具，将动力组件的运动转化为手术工具的动作。由于手术工具与传动机构的连接处会有较大的作用力，并且存在相对运动，因此不宜在手术工具与传动机构的连接处设置绝缘结构。主要原因是：绝缘结构的绝缘材料，刚性和强度一般较弱，难以满足手术工具与传动机构之间的传动要求。

主体与机器人臂末端之间通常会设置快拆/快装机构，以便于快速拆装主体与机器人臂。快拆/快装机构一般包括多个零部件，快拆/快装结构与主体以及机器人臂之间均有接触，并且快拆/快装结构与主体以及机器人臂连接后要求连接牢固可靠。这种情况下，在主体与机器人臂的末端之间设置绝缘结构，可能导致主体与机器人臂之间的连接强度不足，难以满足使用要求。本公开实施例中，传动机构2的传动壳体与主体1的第二接口13之间设置第一隔离结构4。第一隔离结构4能够阻碍手术工具与主体1之间形成电流通路，进而阻碍手术工具与机器人臂7之间形成电流通路，提升手术的安全性。隔离结构设置在传动壳体与主体之间，不会显著影响二者的连接强度，也不会影响手术工具与传动机构的连接强度。

实施例二

本申请实施例提供了一种快插式传动装置，用于将手术工具连接至电动工具的主体1，快插式传动装置包括传动机构2和第一隔离结构4。其中，传动机构2如实施例一所述，第一隔离结构4贴合于传动壳体21的外表面，且第一隔离结构4的至少一部分位于传动壳体21与主体1之间，用于阻碍传动壳体21与主体1之间形成电流通路。

如图29至图32，传动壳体21包括盖板211和传动主壳体212。盖板211位于传动壳体第一端2100，且盖板211盖合于传动主壳体212。传动机构2插入主体1的第二接口13内时，传动主壳体212的至少一部分以及盖板211位于第二接口13内。

传动主壳体212与盖板211为可拆卸连接，如螺钉连接或螺纹连接，以便于将输入轴22装入传动壳体21内。

可选的，传动机构2的输入轴22通过轴承与第一盖板211转动连接。第一盖板211的至少一部分插入传动主壳体212内。

可选的，第一隔离结构4包括第一绝缘体41和第二绝缘体42。第一绝缘体41贴合于盖板211的外周面。第二绝缘体42贴合于传动主壳体212的至少一部分。第一绝缘体41和第二绝缘体42抵接。传动机构2插入第二接口13内时，传动壳体21与主体1之间具有第一绝缘体41和第二绝缘体42，以避免传动壳体21与主体1之间直接接触，实现传动壳体21与主体1之间的绝缘隔离，阻碍在传动机构2与主体1之间形成电流通路。

可选的，第一隔离结构4还包括第三绝缘体43。第三绝缘体43贴合于传动主壳体212的外周，且第三绝缘体43位于第二绝缘体42背离第一绝缘体41的一端。

快插式传动装置还包括连接件45。连接件45套设于第一隔离结构4的外侧，连接件45与主体1相接。第一隔离结构4的至少一部分位于连接件45与传动壳体第一端2100之间。

示例性的，连接件45套设于第三绝缘体43的外侧。第一绝缘体41和第二绝缘体42位于连接件45与传动壳体第一端2100之间。当连接件45与主体1相接时，第一绝缘体41和第二绝缘体42位于第二接口13内，连接件45挤压第一绝缘体41和第二绝缘体42，防止传动壳体21产生轴向窜动，以保证传动壳体21能够稳定地与主体1连接。

第三绝缘体43与传动壳体21之间具有第三连接关系；第三绝缘体43与连接件45之间具有第四连接关系。在一些示例中，第三连接关系与第四连接关系均为固定连接。

在另一些示例中，第三连接关系与第四连接关系中至少有一者为可周向转动。在此基础上，第三连接关系和第四连接关系中至少有一者还可以为可轴向移动。

在本申请的具体示例中，第三绝缘体43与传动壳体21之间的第三连接关系为固定连接，如采用绝缘销轴固定。第三绝缘体43与连接件45之间的第四连接关系为：既可周向转动，又可轴向移动。传动壳体第一端2100插入第二接口13之后，连接件45与第三绝缘体43之间首先沿轴向移动，以便连接件45对齐第二接口13，之后沿周向转动连接件45，使连接件45与第二接口13旋合。

连接件45与第三绝缘体43之间设置有密封圈。连接件45与主体1连接后，连接件45的至少一部分容置于第二接口13内，且连接件45与第二接口13之间同样设置有密封圈。利用连接件45与第三绝缘体43之间的密封圈以及连接件45与第二接口13之间的密封圈，能够提升传动机构2与主体1安装后的密封性。

可选的，连接件与设置有弹性件46。弹性件46用于为连接件45轴向的移动提供复位动力。弹性件46位于第二绝缘体42与连接件45之间。

可选的，第一隔离结构4还包括第四绝缘体44。第四绝缘体44贴合于传动主壳体212的外周，第四绝缘体44位于第三绝缘体43朝向传动壳体第一端2100，第四绝缘体44与第二绝缘体42抵接。连接件45与第三绝缘体43为可周向转动以及可轴向移动。第三绝缘体43的内周面开设有台阶面。第四绝缘体44的外周面凸设有凸沿。弹性件46的一端与第三绝缘体43内周面的台阶面连接；弹性件46的另一端与第四绝缘体44外周面的凸沿连接。连接件45相对第三绝缘体43沿轴向移动后，弹性件46会被拉伸或压缩，产生连接件45沿轴向复位的弹性力。

可选的，弹性件46朝向台阶面的一端设置有垫圈47。垫圈47与第三绝缘体43内周面的台阶面抵接。弹性件46与垫圈47抵接，以提升弹性件46安装的稳定性。

弹性件46可以为弹簧或弹性橡胶。

如图34至图36所示。作为一种示例，第一隔离结构4包括第一绝缘体41、第二绝缘体42和第三绝缘体43。第一绝缘体41、第二绝缘体42与第三绝缘体43相接，形成连续的绝缘结构，阻碍传动壳体21与主体1之间形成电流通路。

其中，弹性件46设置于第二绝缘体42与连接件45(图中未示出)之间。

第一绝缘体41与传动主壳体212相接。盖板211位于第一绝缘体41内，盖板211的一部分插入传动主壳体212并与传动主壳体212螺纹连接。

可选的，第一绝缘体41与传动主壳体212贴合的端面凸设有第二定位块412。传动主壳体212与第一绝缘体41贴合的端面开设有与第二定位块412对应的第二定位槽2121。第二定位块412与第二定位槽2121设有一个或一个以上。第一绝缘体41和传动主壳体212配合时，第二定位块412与第二定位槽2121插接配合。以避免第一绝缘体41相对传动主壳体212沿周向转动。

可选的，第一绝缘体41与传动主壳体212贴合的端面还凸设有第三定位块413，传动主壳体212与第一绝缘体41贴合的端面开设有与第三定位块413对应的第三定位槽2122。由于多个第二定位块412一般沿第一绝缘体41的周向均匀设置，利用第三定位块413与第三定位槽2122的配合，能够定位第一绝缘体41与传动主壳体212的安装角度，避免安装错误。

其中，第三定位块413与第二定位块412的形状可以不同，以示区分第二定位块412和第三定位块413。具体的，第三定位块413的长和/或宽与第二定位块412的长和/宽不同。

结合图29所示，本申请实施例还提供了一种包含快插式传动装置的电动工具，用于在机器人臂7的把持下执行手术，包括主体1和快插式传动装置。快插式传动装置与第二接口13可拆卸连接。通过在快插式传动装置与主体1之间设置可拆机构实现。可拆机构部分设置于快插式传动装置，部分设置于主体1的第二接口13。

可选的，快插式传动装置与主体1之间的可拆机构为旋合结构，如螺纹连接，或旋转扣合结构。

可选的，如图37和图38所示，可拆机构包括旋槽62和卡接块61，旋槽62和卡接块61中的一者设置于主体1的第二接口13，另一者设置于快插式传动装置，卡接块61嵌合于旋槽62内，卡接块61可在旋槽62内移动以改变位置。卡接块61在旋槽62中改变位置，可切换快插式传动装置与主体1的连接状态，具体为：在固定或非固定的状态中切换。

在一些示例中，卡接块61设置于连接件45，可以为一体设置，其中卡接块61可以凸设于连接件45。连接件45与第一隔离结构4之间为固定连接或至少可周向转动。连接件45与第一隔离结构4为至少可周向转动时，相对第一隔离结构4周向转动连接件45，卡接块61随连接件45周向转动，使卡接块61与旋槽62旋合。

在一些示例中，旋槽62开设于第二接口13的内侧壁。

如图37和图38所示，在另一些示例中，可拆机构还包括固定座17。固定座17容置于第二接口13，且固定座17与主体1相接。快插式传动装置的一端穿过固定座17的底部与动力组件14相接。此时，旋槽62开设于固定座17的周面。旋槽62可沿固定座17的径向贯穿固定座17，或旋槽62开设于固定座17的内周面或外周面。

固定座17与主体1的第二接口13之间可以为可拆连接，如螺栓连接、螺纹连接、卡接等。固定座17与主体1的第二接口13之间也可以为不可拆连接，如过盈配合、焊接、铆接、圆锥配合等。

旋槽62可以沿第二接口13或固定座17的周向螺旋开设，或沿第二接口13或固定座17的周向弧形开设。即，旋槽62可以为具有轴向升程的螺旋槽62或圆弧槽。

旋槽62包括旋槽入口端621和旋槽定位端622。卡接块61沿旋槽入口端621进入旋槽62，并能够沿旋槽62移动至旋槽定位端622。

可选的，旋槽62还包括配合槽63。配合槽63与与旋槽定位端622连通，配合槽63沿快插式传动装置的轴向延伸。卡接块61能够容置于配合槽63内，以阻碍卡接块61沿快插式传动装置的周向转动，使快插式传动装置与主体1之间保持固定状态。

可选的，旋槽62朝向传动壳体第二端2101的一侧壁向内凸起形成凸出部623。凸出部623靠近旋槽定位端622，凸出部623与旋槽定位端622的轮廓形成配合槽63。

可选的，旋槽62还包括导向槽64。导向槽64的一端与旋槽入口端621连通，导向槽64的另一端背离第二接口13的底部或固定座17的底部且开口。卡接块61能沿导向槽64的开口端移动至旋槽入口端621。设置导向槽64之后，能够降低卡接块61进入旋槽入口端621的难度。

可选的，快插式传动装置与主体1之间的可拆机构还包括弹性件46。弹性件46被配置为：卡接块61与旋槽62配合时，驱动卡接块61沿快插式传动装置的轴向抵接在配合槽63的底部，使连接件45与固定座17在周向、轴向、径向定位。具体的，连接件45相对第三绝缘体43沿轴向移动，卡接块61能够通过导向槽64进入旋槽62内，此时弹性件46被压缩。卡接块61与旋槽62配合时，卡接块61由旋槽入口端621起始沿旋槽62滑动至旋槽定位端622。卡接块61进入配合槽63内，弹性件46驱动卡接块61有轴向复位的趋势，该趋势使卡接块61不易突破凸出部623的限制而脱离配合槽63。这样，弹性件46的弹力使连接件45和固定座17之间轴向、周向定位。且该定位在克服弹性件46的弹力使卡接块61脱离配合槽时被破坏。

可选的，第一绝缘体41的外周面凸设有第一定位块411。固定座17的底部开设有用传动壳体第一端2100插入的让位孔171。让位孔171的周面开设有第一定位槽172。传动壳体第一端2100插入固定座17底部的让位孔171内后，第一定位块411与第一定位槽172配合。以定位传动壳体21与固定座17之间的位置，避免传动壳体21相对固定座17周向转动。

可选的，第一定位块411包括至少两个，且两个第一定位块411的形状不同，如长度或宽度不同。第一定位槽172的形状同与对应的第一定位块411形状相适配。传动壳体21与固定座17之间采用至少两个第一定位块411以及对应的第一定位槽172进行定位，能够提升阻碍传动壳体21相对固定座17周向转动的可靠性。采用不同形状的第一定位块411以及对应的第一定位槽172，能够防止传动壳体21与固定座17之间的安装角度出错，具有防呆的作用。

可选的，如图39所示，连接件45包括第一子连接件451和第二子连接件452。第一子连接件451与第二子连接件452相接，第一子连接件451位于第二子连接件452朝向传动壳体第一端2100的一端。卡接块61凸设于第一子连接件451。第一子连接件451和第二子连接件452能够使用不同的材料制成，以适应不同的表面要求或减重。

第一子连接件451与第二子连接件452可采用卡簧453卡接固定，或采用螺纹连接、螺钉连接、铆接、焊接、过盈配合等进行连接。

可选的，第二子连接件452背离第一子连接件451的一端开设有插孔4521。以便于拆装工具插入插孔4521内，对第二子连接件452进行旋转，进而带动第一子连接件451和卡接块61沿周向转动，实现卡接块61与旋槽62的旋合或旋离。插孔4521可以为弧形孔、圆形孔、方形孔、沟槽等形状，插孔4521设有两个或两个以上。

本申请实施例提供的快插式传动装置的安装过程为：

首先，将传动机构2的第一端插入固定座17内，并穿过固定座17的底部；传动机构2的输入轴22与动力组件14的输出端141相接，贴设有第一绝缘体41和第二绝缘体42的传动壳体21与固定座17插接配合，以保障快插式传动装置与主体1之间的径向定位。并且，在快插式传动装置穿过固定座17插入主体1内的过程中，第一定位块411与第一定位槽172配合，以保障快插式传动装置与主体1之间的周向定位。

连接件45相对第三绝缘体43沿轴向移动，卡接块61能够通过导向槽64进入旋槽62内，此时弹性件46被压缩。卡接块61与旋槽62配合时，相对第三绝缘体43沿周向转动连接件45，卡接块61由旋槽入口端621起始，沿旋槽62滑动至旋槽定位端622。卡接块61进入配合槽63内，弹性件46驱动卡接块61有轴向复位的趋势，该趋势使卡接块61不易突破凸出部623的限制而脱离配合槽63。这样，弹性件46的弹力使连接件45和固定座17之间轴向定位。使快插式传动装置固定至主体1，保障快插式传动装置与主体1配合后的稳定性。

实施例三

结合图27所示。本申请实施例还提供了一种手术系统，包括手术工具、如实施例一或实施例二的电动工具、机器人臂7、导航系统和控制器。机器人臂7用于搭载电动工具并提供电动工具位姿变化的动力。手术工具与电动工具的输出部件23相接。电动工具为手术工具的动作提供动力。导航系统用于获取手术工具的方位信息。控制器用于基于手术工具的方位信息和预储存的手术规划控制机器人臂7的运动和方位。

如图28所示。其中，导航系统包括示踪架16。示踪架16固定连接于主体外壳11的外部。示踪架16能够示出手术工具的位置信息。

容易理解的是，电动工具中，快插式传动装置与主体的第二接口可拆卸连接，以便于快速拆、装快插式传动装置，降低传动装置拆、装的难度；并且电动工具包括主体、传动机构和第一隔离结构4，通过设置于传动机构与主体之间的第一隔离结构4，阻碍手术工具与机器人臂7之间形成电流通路。其具体原理和使用在实施例一和实施例二中已详细记载，此处不再赘述。

参考图40至图48。其中示出了末端执行器结构及手术系统结构。

如图40所示的手术系统结构示意图，本公开涉及计算机辅助手术(Computer-Assisted Surgery,CAS)技术。涉及该技术的手术系统(即骨科机器人系统)包括机器人臂1、定位系统2、搭载有手术工具的末端执行器3和控制器4。机器人臂1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和移动手术工具。定位系统2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。控制器4相当于外科医生的大脑，内部储存手术规划。控制器4根据术中通过定位系统2获取的位置信息计算机器人臂1的路线和/或应达的位置，可以控制机器人臂1运动，或者通过力反馈模式设置机器人臂1的虚拟边界，由人工推动机器人臂1的末端执行器3在虚拟边界内移动/沿虚拟边界限定的路线、面移动。

末端执行器3包括手术工具、主体32以及末端示踪器33；主体32包括第一接口321和第二接口322，第一接口321用于与机器人臂1连接，第二接口322用于连接手术工具；末端示踪器用于定位手术工具的位置；其中，末端示踪器与第一接口分别位于主体32的两端，末端示踪器与第二接口具有预定的第一位置关系。通过末端执行器3的设置，可以通过末端示踪器3准确定位手术工具的位置，使手术工具能够准确到达目标手术部位。

下面以全膝关节置换术为例，对本公开进行说明。其中，在全膝关节置换术中，手术工具为锯片31，用于在目标截骨面截骨。

如图41至图45所示，图41为本公开实施例的末端执行器结构示意图。图42为本公开实施例图41中末端示踪器的左视图。图43为本公开实施例的末端执行器内部结构示意图。图44为本公开实施例的安装有工具示踪器的末端执行器结构示意图。图45为本公开实施例的图44中安装有工具示踪器的末端执行器的左视图。末端执行器3包括锯片31、主体32、末端示踪器33和工具示踪器34。主体32大致为圆锥体，圆锥体的回转中心线W与机器人臂1的末端臂11的自转中心线同轴。在此基础上，定义主体32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32的长度方向。主体32长度方向的两端分别为第一端32a和第二端32b。主体32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32连接至机器人臂1的末端臂11时与末端臂11同轴固定，相当于成为机器人臂1的末端臂11的延伸。在其他实施例中，主体32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1时能与末端臂11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32的长度方向定义也可以参照(主体32连接至机器人臂1时)末端臂11的回转中心线W，主体32随末端臂11自转，二者的旋转中心线相同。

主体32具有第一接口321、第二接口322、动力机构323和手柄324。第一接口321位于主体32的第一端32a。第二接口322位于主体32的第一侧32c，并且在长度方向上更靠近主体32的第二端32b。手柄324位于主体32的第二侧32d，用于为医生提供推拉末端执行器3的着力部。主体32的第一端32a和第二端32b为长度方向(Z轴方向)上的两端。主体32的第一侧32c对应前述的下侧，即Y轴的反向；第二侧32d对应前述的上侧，即Y轴的正向。第一接口321用于将主体32连接至机器人臂1。第二接口322用于连接锯片31。如图43所示，第二接口322为机械连接结构，并且具有能往复转动的转轴3221。锯片31固定在转轴3221上，并在转轴3221的带动下往复摆动。动力机构323设置于主体32内部，动力机构323用于向第二接口322提供动力。动力机构323主要包括电机3231、减速器3232以及传动机构3233。电机3231和减速器3232用于提供初始动力，传动机构3233一端与减速器3232连接，另一端设置于第二接口322处。锯片31与第二接口322连接时，传动机构3233接收电机3231及减速器3232的初始动力并通过转轴3221驱动锯片31摆动。

锯片31为长条状，两端分别为切削端31a和连接端31b。切削端31a设置有锯齿，用于切割骨组织。连接端31b用于与第二接口322连接，接收驱动锯片31摆动的动力。

具体的，末端示踪器33设置于主体32的第二端32b，用于指示锯片31的方位。末端示踪器33包括架体331和多个示踪元件332(如图示的四个)，多个示踪元件332位于同一平面上。末端示踪器33与第二接口322具有预定的第一位置关系。末端示踪器33所在的平面与主体32的长度方向垂直，即末端示踪器33所在平面的法线方向与Z轴平行。末端示踪器33的大体轮廓在虚拟纵向、虚拟横向上与主体32大致处于相同的位置。虚拟纵向为Y轴方向，虚拟横向为X轴方向。并且，末端示踪器33的大体轮廓的高度不大于主体32轮廓的纵向高度，上述的两个高度为Y轴方向上的高度。

其中，在第一位置关系下，末端示踪器33与第二接口322在主体32的长度方向上的距离优选0mm～30mm。末端示踪器33与第二接口322在主体32的纵向方向上的距离优选40mm～60mm。上述两个距离为第二接口322的远离主体32的一端的中心与末端示踪器33的形心之间的距离。即，末端示踪器33在主体32上与第二接口322的位置相对靠近，当锯片31安装于第二接口322时，末端示踪器33与锯片与31在主体32的长度方向(Z轴方向)上和纵向方向(Y轴方向)上靠近。这样，在定位系统的视角下，用于定位锯片31位置的末端示踪器33与锯片31所处的位置大致靠近。在截骨过程中定位系统根据末端示踪器33的位置确定锯片31的位置时，定位系统本身存在的定位误差，可能对末端示踪器33定位不够精确。由于末端示踪器33与第二接口322的位置较近，该定位误差换算至锯片31的位置时不会被过度放大。即通过上述的设置，末端示踪器在定位系统的视角下能够较精确地定位锯片31的位置。也就是说，当末端示踪器33与第二接口322的距离越近，末端示踪器33与锯片31的距离越近，定位系统通过末端示踪器33对锯片31的定位越精确。

在一种可选的实施方式中，末端示踪器33与第二接口322在主体32的长度方向上的距离为0mm。末端示踪器33与第二接口322在所述主体32的纵向方向上的距离为50mm。即第二接口322设置在末端示踪器33的正下方的50mm处。可以理解的是，末端示踪器33与第二接口322在主体32长度方向上距离为0mm。末端示踪器33定位锯片31位置时，至少在主体32长度方向上不会将定位误差放大，因为定位系统所识别到的末端示踪器33在Z轴方向的位置即为第二接口322(或安装于第二接口322的锯片31)在Z轴方向的位置。末端示踪器33与第二接口322在主体的纵向方向上距离为50mm，末端示踪器33和第二接口322在满足机械设计要求的情况下尽量靠近。在Y轴方向上，末端示踪器33对锯片31的定位误差也不会过度放大，末端示踪器33能够较精准地定位锯片31的位置。当然，末端示踪器33与第二接口322在主体32的纵向方向上的距离也可以是小于60mm大于40mm的任意值。如末端示踪器33与第二接口322在主体32的纵向方向上的距离为60mm时，可能存在的定位误差的放大也在手术系统可接受的范围内，末端示踪器33对锯片31的定位的准确性可以保证使用需求。末端示踪器33与第二接口322在主体32的纵向方向(Y轴方向)上的距离可以是40mm、45mm或55mm等数值。

在一种可选的实施方式中，末端示踪器33与第二接口322在主体32的长度方向上的距离为30mm。与前述实施例同理的，末端示踪器33与第二接口322在主体32的纵向方向上的距离为小于30mm的任意值。这样，在定位误差可以接受的情况下，末端示踪器仍能够较准确地定位锯片31的位置。

在另一种可选的实施方式中，末端示踪器与第二接口在主体的长度方向上的距离也可以为10mm、15mm、20mm或25mm。末端示踪器33同样能够较准确地定位锯片的位置，其具体原理与前述实施例相同，这里不再赘述。

在一些可选的实施方式中，在第一位置关系下，末端示踪器33与第二接口322在主体32的长度方向上的距离也可以为0mm～50mm的任意值。末端示踪器33与第二接口322在主体32的纵向方向上的距离可以为0mm～70mm的任意值。其中当末端示踪器33与第二接口322在主体32的长度方向上的距离为50mm，和/或末端示踪器33与第二接口322在主体32的纵向方向上的距离为70mm时。虽然末端示踪器33距离第二接口322有一定距离，但同样能满足手术精度要求以及对锯片31进行较为精确的定位。当末端示踪器33与第二接口322在主体32的长度方向上的距离为0mm，和/或末端示踪器33与第二接口322在主体32的纵向方向上的距离为0mm时。末端示踪器33距离第二接口322更近，末端示踪器33对锯片31的定位将更精确。

基于上述实施例，主体32的长度方向上末端示踪器33与第二接口322距离越趋近于0则末端示踪器33对锯片31的定位越精确。主体32的纵向方向上末端示踪器33与第二接口322距离越趋近于0则末端示踪器33对锯片31的定位越精确。

工具示踪器34与锯片31可拆卸连接。如图44和图45所示为工具示踪器34连接至锯片31的状态。工具示踪器34包括示踪架341、示踪元件332以及安装部342。示踪架341大致为三角形，其上设置有三个示踪元件332。安装部342设置于示踪架341上示踪元件332的背面，用于将工具示踪器34安装于锯片31。在本实施例中，安装部342为一夹紧结构，夹紧结构作用于锯片31时可以将工具示踪器34固定于锯片31。

末端示踪器33和工具示踪器34在手术时均可以被定位系统2识别，并以此确定锯片31的方位。末端示踪器33和工具示踪器34均为光学示踪器，其上安装的示踪元件332为反光片或反光球。定位系统2包括能够识别反光片或反光球的双目视觉相机。在一种可选的实施方式中，末端示踪器33和/或工具示踪器34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定位系统2可以确定锯片31的方位。

如图44和图45所示。当工具示踪器34通过安装部342安装于锯片31上时，工具示踪器34与末端示踪器33具有第二位置关系。在第二位置关系下，工具示踪器34所在的平面与末端示踪器33所在的平面平行。三个示踪元件332的朝向与末端示踪器33上示踪元件332的朝向相同，该朝向为Z轴的反方向。。并且工具示踪器34与末端示踪器33在第一方向上错位设置，第一方向为虚拟纵向(Y轴的方向)。即在图中所示的，工具示踪器34位于末端示踪器33的下方。

在第二位置关系下，末端示踪器33所在的平面与工具示踪器34所在的平面间的距离小于10mm。可以理解的是，工具示踪器34的设置，既能够在机器人臂1将锯片31定位至目标截骨面的过程中精确定位锯片31，又能够在该过程中获取锯片31与末端示踪器33之间的位置关系。其中，定位系统获取末端示踪器33和工具示踪器34的位置关系来确定锯片31与末端示踪器33之间的位置关系。

在一种可选的实施方式中，末端示踪器33所在的平面与工具示踪器34所在的平面间的距离为0mm。这样，定位系统定位末端示踪器33和工具示踪器34时，工具示踪器34与末端示踪器33至少在主体32的长度方向上具有相同的位置。且至少在该方向上，末端示踪器33与工具示踪器34的位置关系确定且唯一，定位系统能够较为准确地获取工具示踪器34与末端示踪器33间的位置关系。再结合工具示踪器34与锯片31的安装关系，进一步准确得出锯片31与末端示踪器33的位置关系。

在一种可选的实施方式中，末端示踪器所在的平面与工具示踪器所在的平面间的距离为10mm。在这种情况下，末端示踪器33所在的平面与工具示踪器34所在的平面间的距离较近，定位系统所获取的两者之间的位置关系不会出现较大的误差。若出现误差也在手术系统允许的误差范围内，同样能够准确确定锯片31与末端示踪器33之间的位置关系。

在一些可选的实施方式中，末端示踪器33所在的平面与工具示踪器34所在的平面间的距离为0mm～10mm的任意值，如1mm、5mm或8mm。这样，定位系统同样可以较精确地获取锯片34与末端示踪器333的位置关系，其具体原理与上述实施例相同，这里不再赘述。

在另一些可选的实施方式中，末端示踪器33所在的平面与工具示踪器34所在的平面间的距离为0mm～20mm的任意值，如0mm、15mm或20mm等。这样，定位系统也可以较精确地获取锯片34与末端示踪器333的位置关系，其具体原理与上述实施例相同，这里不再赘述。

全膝关节置换术主要涉及对膝关节多个目标截骨面的截骨。具体为胫骨平台截骨、股骨远端截骨、股骨前髁截骨、股骨后髁截骨、股骨后斜角截骨以及股骨前斜角截骨。

如图46至图48所示，图46为本公开实施例的右腿全膝关节置换手术示意图。图47为本公开实施例的右腿全膝关节置换手术中末端执行器调整锯片角度示意图；图48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。以右腿全膝关节置换为例，患者为屈膝仰卧位，机器人臂1及承载其的台车12位于患者的患处侧(患者的右侧)定位系统2位于患处侧的对侧(患者的左侧)。机器人臂1由患处侧指向对侧，机器人臂1的末端臂11连接有末端执行器3，机器人臂1将末端执行器3大致保持在膝关节上方且横向于患者。手术时，锯片31将从患者前侧入路，锯片31的切削端31a指向膝关节，锯片31截骨时锯片31平面只需末端执行器3大致绕平行于人体冠状面与横断面交线的轴线(回转中心线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47，末端执行器3搭载锯片31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31平面调整。机器人臂1的末端臂11绕自身轴线的旋转使末端执行器3绕轴线(回转中心线W)旋转，锯片31平面转动一定角度。按照临床中的截骨顺序，末端执行器3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。其中末端执行器3的第一姿态A中锯片31的角度与胫骨目标截骨面a的角度对应；第二姿态B中锯片31的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31的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31的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31的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31的角度与股骨前斜目标截骨面g的角度对应。分别完成锯片31与六个相应的目标截骨面截骨面的角度定位后，机器人臂1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48所示为锯片31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31定位至该状态后，机器人臂1在控制器的控制下将锯片31的移动范围限制在该平面，医生推动末端执行器3在该平面移动并完成相应的截骨。

在手术过程中，用于切割骨组织的锯片31在截骨时会高速摆动。在锯片31截骨时不能在锯片31上直接安装示踪器以定位锯片31的位置。因此，在进行初次截骨(即胫骨截骨)之前，在锯片31上安装工具示踪器34。工具示踪器34可以帮助骨科机器人直接定位锯片31的位置，使机器人臂1能够在工具示踪器34的辅助下走位，以将锯片31定位至股骨远端目标截骨面。并且在工具示踪器34安装在锯片31上的走位过程中，也使骨科机器人得到锯片31与末端示踪器33的位置关系。完成走位并将锯片31定位至胫骨目标截骨面后，将工具示踪器34由锯片31上拆下。启动锯片31的动力装置，使锯片31高速摆动，进而在机器人臂1的辅助下在胫骨目标截骨面内进行截骨。对后续5个目标截骨面进行截骨时，骨科机器人能够根据末端示踪器33的位置和第一次截骨前通过工具示踪器34获得的锯片31与末端示踪器33的位置关系，来精确确定锯片31的位置并相对准确地指导截骨过程。这样，使得骨科机器人既能够精确定位锯片31的位置，在后续5个目标截骨面进行截骨之前，也无需多次安装工具示踪器34。

需要说明的是，在手术中，锯片31定位的准确性受定位系统2对示踪器定位的准确性和锯片31与末端示踪器33间位置关系定位的准确性两个因素影响。末端示踪器33的定位的准确性主要受定位系统2定位精度的影响。锯片31与末端示踪器33间位置关系的确定同样受定位系统2精度的影响。定位系统2精度客观存在且难以避免。而本公开实施例中，如图42所示，末端示踪器33所在的平面靠近锯片31。并且如图45所示，末端示踪器33所在的平面与工具示踪器34所在的平面接近重合，使得末端示踪器33所定义的坐标系与工具示踪器34定义的坐标系间的位置关系相对简单。定位系统2在对两个示踪器进行定位时，由两个示踪器表示的两个坐标系在主体32长度方向上接近，定位系统2将能够更加精确地确定锯片31与末端示踪器33间的位置关系。

在一种可选的实施方式中，可以不设置工具示踪器34。这样，在手术中，定位系统2直接通过末端示踪器33的位置以及末端示踪器33与锯片31间固有的位置关系获取锯片31位置。在末端执行器3中，末端示踪器33与锯片31在主体32的长度方向上具有第一位置关系。第一位置关系下，末端示踪器33靠近锯片31，末端示踪器33能够较准确地反映锯片31的位置。骨科机器人可以根据末端示踪器33指示的锯片31的位置来精确指导手术。并且，也无需在每次截骨前安装工具示踪器34，操作方便。

在一种可选的实施方式中，末端示踪器33所在的平面与所述工具示踪器34所在的平面与重合。这样，末端示踪器33所定义的坐标系和工具示踪器34定义的两个示踪器在至少一个方向上不会产生定位误差。通过定位系统2获取末端示踪器33和工具示踪器34间的位置关系以获得锯片31和末端示踪器33之间的关系时，位置关系的确定将更为准确。

在一种可选的实施方式中，手术工具可以是除锯片31外的其他器械，如铣刀、钻头以及磨锉等。可以理解的是，通过末端示踪器33以及工具示踪器34的设置，使诸如铣刀、钻头或磨锉等工具在手术时能够被精准定位。且上述手术工具被精准定位的原理与锯片31被定位的原理相似，这里不再赘述。

继续参考图40，第二方面，本公开提出一种外科手术系统，包括末端执行器3、机器人臂1、定位系统2以及控制器4，末端执行器3，为第一方面的末端执行器3；机器人臂1用于搭载末端执行器3，并且为末端执行器3提供动力；定位系统2用于识别示踪器的位置以获取末端执行器和/或锯片31的位置信息；控制器4，用于控制末端执行器37按照预定手术计划截骨。

具体地，控制器4可以控制机器人臂1，使机器人臂1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。末端执行器3与机器人臂1之间为可拆卸连接；定位系统2用于获知锯片31以及患者骨骼的位置。定位系统2一般包括定位器(如双目相机)通过3D测量技术测量上述示踪器的方位。控制器4用于根据手术计划驱动机器人臂1将假体安装执行器移动至目标位置，以使锯片31定位至目标截骨平面。手术计划中可以包括机器人臂移动路径、移动边界等。其中，如本公开第一方面所述的末端执行器。通过末端执行器的设置，方便定位系统对诸如锯片、铣刀的手术工具进行准确定位。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

一种末端执行器，其特征在于，包括：

主体，具有第一接口、第二接口和动力机构，所述第一接口用于连接机器人臂，所述第二接口用于连接锯片，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二接口提供动力；

示踪器，设置于所述主体，用于指示所述锯片的方位；其中

所述第二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。
根据权利要求1所述的末端执行器，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。
根据权利要求2所述的末端执行器，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。
根据权利要求2所述的末端执行器，其特征在于，所述第二相对方位关系为所述锯片平行于所述主体。
根据权利要求1所述的末端执行器，其特征在于，所述第一接口位于所述主体的第一端，所述第二接口位于所述主体的第一侧。
根据权利要求5所述的末端执行器，其特征在于，所述第二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。
根据权利要求5所述的末端执行器，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。
根据权利要求5所述的末端执行器，其特征在于，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。
根据权利要求1所述的末端执行器，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。
根据权利要求9所述的末端执行器，其特征在于，所述虚拟纵剖面为所述执行器的对称平面。
根据权利要求9所述的末端执行器，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。
根据权利要求1所述的末端执行器，其特征在于，所述示踪器与所述第一接口分布在所述主体的两端。
根据权利要求1所述的末端执行器，其特征在于，所述示踪器包括第一示踪器和第二示踪器，所述第一示踪器用于在所述锯片与所述主体具有第一连接关系时指示所述锯片的方位，所述第二示踪器用于在所述锯片与所述主体具有第二连接关系时指示所述锯片的方位。
根据权利要求13所述的末端执行器，其特征在于，所述第二示踪器与所述主体之间为可拆卸连接。
根据权利要求13所述的末端执行器，其特征在于，所述第一示踪器被设置为示踪元件可拆卸。
根据权利要求13所述的末端执行器，其特征在于，所述第二示踪器位于所述第一示踪器的远离所述第二接口的方向的一侧。
根据权利要求1所述的末端执行器，其特征在于，还包括手柄部，所述手柄部位于所述主体的第二侧。
一种外科手术系统，其特征在于，包括：

末端执行器，所述末端执行器为权利要求1至17任一项所述的末端执行器；

机器人臂，所述机器人臂的末端臂固定连接所述末端执行；

定位系统，用于识别所述示踪器的位置以获取所述锯片的方位信息；

控制器，用于基于所述方位信息和预存储的手术规划控制所述机器人臂的运动和方位。
一种末端执行器，用于切割骨组织，其特征在于，包括：

主体，具有第一接口、第二接口和动力机构，所述第一接口用于连接机器人臂，所述第二接口用于连接锯片，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二接口提供动力；

示踪器，设置于所述主体，用于指示所述锯片的方位；

其中，所述第一接口位于所述主体的第一端，所述锯片的切削端的指向与所述第一端指向所述主体的第二端的方向平行，所述第一端和所述第二端为所述主体的方向相反的两端。
根据权利要求19所述的末端执行器，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。
根据权利要求20所述的末端执行器，其特征在于，所述虚拟纵剖面为所述执行器的对称平面。
根据权利要求19所述的末端执行器，其特征在于，所述主体连接至机器人臂时，所述主体与所述机器人臂的末端臂同轴设置，所述锯片平面与所述末端臂的轴线平行。
根据权利要求19所述的末端执行器，其特征在于，所述第二接口位于所述主体的第一侧且靠近所述第二端的位置。
根据权利要求19所述的末端执行器，其特征在于，所述第二接口为夹紧机构，所述夹紧机构包括相对设置的两个夹紧部，两个所述夹紧部相互靠近时夹紧所述锯片。
根据权利要求19所述的末端执行器，其特征在于，所述第二接口为插接机构，所述锯片插接机构包括插槽和限位部，所述限位部被构造为锯片连接至插接机构时阻止所述锯片脱离所述插接机构。
根据权利要求19所述的末端执行器，其特征在于，所述示踪器设置于所述主体的第二端。
根据权利要求19所述的末端执行器，其特征在于，所述示踪器与所述主体可拆卸连接。
根据权利要求19所述的末端执行器，其特征在于，所述主体还设置有手柄部，所述手柄部位于所述主体的第二侧，所述第二侧为所述主体上所述第二接口的对侧。
一种外科手术系统，其特征在于，包括：

末端执行器，所述末端执行器为权利要求19至28任一项所述的末端执行器；

机器人臂，所述机器人臂的末端臂固定连接所述末端执行器；

定位系统，用于识别所述示踪器的位置以获取所述锯片的方位信息；

控制器，用于基于所述方位信息和预存储的手术规划控制所述机器人臂的运动和方位。
一种快插式传动装置，用于将手术工具连接至电动工具的主体，其特征在于，包括：

传动壳体，具有传动壳体第一端和传动壳体第二端，所述传动壳体第一端用于与所述主体连接，所述传动壳体第二端伸出所述主体；

输入轴，一端位于所述传动壳体内，另一端穿出所述传动壳体第一端且与所述主体内置的动力组件连接；

输出部件，一端位于所述传动壳体内，另一端与所述手术工具连接，所述输出部件位于所述传动壳体内的一端与所述输入轴位于所述传动壳体内的一端相接。
根据权利要求30所述的快插式传动装置，其特征在于，还包括第一隔离结构，所述第一隔离结构贴合于所述传动壳体的外表面；且所述第一隔离结构的至少一部分位于所述传动壳体与所述主体之间，用于阻碍所述传动壳体与所述主体之间形成电流通路。
根据权利要求31所述的快插式传动装置，其特征在于，所述快插式传动装置还包括连接件，所述连接件套设于所述第一隔离结构，所述连接件用于与所述主体相接，其中，所述第一隔离结构的至少一部分位于所述连接件与所述传动壳体第一端之间。
一种电动工具，用于在机器人臂的把持下执行手术，其特征在于，包括：

主体，具有第一接口、第二接口和内置的动力组件，所述第一接口用于连接至机器人臂，所述动力组件用于为手术工具提供动力；

快插式传动装置，与所述第二接口可拆卸连接，所述快插式传动装置包括传动机构；

其中，所述传动机构用于连接所述动力组件和所述手术工具，向所述手术工具传递动力。
根据权利要求33所述的电动工具，其特征在于，所述快插式传动装置还包括第一隔离结构，所述第一隔离结构用于阻碍所述手术工具与所述机器人臂间形成电流通路。
根据权利要求34所述的电动工具，其特征在于，所述第一隔离结构设置于所述第二接口与所述传动机构之间。
根据权利要求33所述的电动工具，其特征在于，所述快插式传动装置与所述主体间设置有可拆机构，所述可拆机构部分设置于所述快插式传动装置，部分设置于所述主体。
根据权利要求36所述的电动工具，其特征在于，所述可拆机构为旋合结构。
根据权利要求37所述的电动工具，其特征在于，所述可拆机构包括旋槽和卡接块，所述旋槽和所述卡接块中的一者设置于所述主体的第二接口，另一者设置于所述快插式传动装置，所述卡接块嵌合于所述旋槽内，所述卡接块在所述旋槽中改变位置，可切换所述快插式传动装置与所述主体的连接状态。
根据权利要求38所述的电动工具，其特征在于，所述可拆机构还包括固定座，所述固定座容置于所述第二接口且与所述主体相接，所述快插式传动装置的一端穿过所述固定座的底部与所述动力组件相接，所述旋槽开设于所述固定座的周面。
根据权利要求38所述的电动工具，其特征在于，所述旋槽具有旋槽入口端和旋槽定位端，所述卡接块沿所述旋槽入口端进入所述旋槽，并沿所述旋槽移动至所述旋槽定位端；

所述旋槽还包括配合槽，所述配合槽与所述旋槽定位端连通，所述卡接块能容置于所述配合槽；

和/或，所述旋槽还包括导向槽，所述导向槽的一端与所述旋槽入口端连通，所述导向槽的另一端开口，所述卡接块能沿所述导向槽的开口端移动至所述旋槽入口端；

和/或，所述快插式传动装置包括连接件，所述连接件套设于所述第一隔离结构的至少一部分的外周，所述卡接块设置于所述连接件。
根据权利要求40所述的电动工具，其特征在于，所述可拆机构还包括弹性件，所述弹性件被配置为：所述卡接块与所述旋槽配合时，驱动所述卡接块沿所述快插式传动装置的轴向移动，使所述快插式传动装置与所述主体沿所述快插式传动装置的周向、轴向、径向定位。
一种电动工具，用于在机器人臂的把持下执行手术，其特征在于，包括：

主体，具有第一接口、第二接口和内置的动力组件，所述第一接口用于连接至机器人臂，所述动力组件用于为手术工具提供动力；

传动机构，设置于所述第二接口处，具有第一端和第二端，所述传动机构的第一端与所述动力组件连接，所述传动机构的第二端连接所述手术工具；

第一隔离结构，设置于所述第二接口与所述传动机构之间，用于阻碍所述手术工具与所述机器人臂间形成电流通路。
根据权利要求42所述的电动工具，其特征在于，所述第一隔离结构至少部分外周设置有连接件，所述连接件与所述第二接口连接，用于将所述传动机构固定至所述主体。
根据权利要求43所述的电动工具，其特征在于，所述第一隔离结构保持在所述传动机构和所述连接件之间，所述第一隔离结构与所述传动机构具有第一连接关系，所述第一隔离结构与所述连接件具有第二连接关系，所述第一连接关系和所述第二连接关系均为固定连接；

或，所述第一连接关系和所述第二连接关系至少一者为可周向转动。
根据权利要求43所述的电动工具，其特征在于，所述传动机构包括：

传动壳体，具有传动壳体第一端和传动壳体第二端，所述传动壳体第一端插入所述第二接口；

输入轴，一端位于所述传动壳体内，另一端穿出所述传动壳体第一端；

输出部件，一端位于所述传动壳体内，另一端与所述手术工具连接，所述输出部件位于所述传动壳体内的一端与所述输入轴位于所述传动壳体内的一端相接。
根据权利要求45所述的电动工具，其特征在于，所述连接件为压环，所述压环套设于所述传动壳体，所述第一隔离结构的至少一部分位于所述压环与所述传动壳体之间。
根据权利要求42所述的电动工具，其特征在于，所述电动工具还包括第二隔离结构，所述第二隔离结构设置于所述传动机构与所述动力组件之间。
一种手术系统，其特征在于，包括：

电动工具，所述电动工具为权利要求33至47任一项所述的电动工具；

机器人臂，用于搭载所述电动工具并提供所述电动工具位姿变化的动力；

导航系统，用于获取所述手术工具的方位信息；

控制器，用于基于所述方位信息和预存储的手术规划控制所述机器人臂的运动和方位。
一种末端执行器，用于在机器人臂的把持下执行预定动作，其特征在于，所述末端执行器包括：

手术工具；

主体，包括第一接口和第二接口，所述第一接口用于与所述机器人臂连接，所述第二接口用于连接所述手术工具；

末端示踪器，用于定位所述手术工具的位置；

其中，所述末端示踪器与所述第一接口分别位于所述主体的两端，所述末端示踪器与所述第二接口具有预定的第一位置关系。
根据权利要求49所述的末端执行器，其特征在于，所述末端示踪器所在的平面垂直于所述主体的长度方向。
根据权利要求49所述的末端执行器，其特征在于，所述末端执行器被构造为所述第二接口设置于所述主体的第一侧且靠近所述末端示踪器，使所述末端示踪器与所述第二接口具有所述第一位置关系。
根据权利要求49所述的末端执行器，其特征在于，所述第一位置关系下，所述末端示踪器与所述第二接口在所述主体的长度方向上的距离为0mm～50mm。
根据权利要求52所述的末端执行器，其特征在于，所述末端示踪器与所述第二接口在所述主体的长度方向上的距离为0mm～30mm。
根据权利要求49所述的末端执行器，其特征在于，所述第一位置关系下，所述末端示踪器与所述第二接口在所述主体的纵向方向上的距离为0mm～70mm。
根据权利要求54所述的末端执行器，其特征在于，所述末端示踪器与所述第二接口在所述主体的纵向方向上的距离为40mm～60mm。
根据权利要求49所述的末端执行器，其特征在于，所述末端示踪器与所述主体在虚拟纵向上的位置相同，和/或所述末端示踪器的高度不大于所述主体的纵向高度。
根据权利要求49所述的末端执行器，其特征在于，所述执行器还包括工具示踪器，所述工具示踪器与所述手术工具可拆卸连接。
根据权利要求57所述的末端执行器，其特征在于，所述末端执行器被构造为：所述工具示踪器安装于所述手术工具时，所述工具示踪器与所述末端示踪器具有第二位置关系。
根据权利要求58所述的末端执行器，其特征在于，所述第二位置关系下，所述工具示踪器所在的平面与所述末端示踪器所在的平面平行。
根据权利要求57所述的末端执行器，其特征在于，所述工具示踪器所在的平面与所述末端示踪器所在的平面间的距离为0mm～20mm。
根据权利要求60所述的末端执行器，其特征在于，所述工具示踪器所在的平面与所述末端示踪器所在的平面间的距离为0mm～10mm。
根据权利要求58所述的末端执行器，其特征在于，所述第二位置关系下，所述工具示踪器上的示踪元件的朝向与所述末端示踪器上示踪元件的朝向相同。
根据权利要求58所述的末端执行器，其特征在于，所述第二位置关系下，所述工具示踪器与所述末端示踪器在第一方向上错位设置。
根据权利要求63所述的末端执行器，其特征在于，所述第一方向为虚拟纵向，所述虚拟纵向、所述主体的长度方向以及虚拟横向两两垂直。
根据权利要求49所述的末端执行器，其特征在于，所述末端执行器还包括手柄，所述手柄设置于所述主体的第二侧，所述手柄与所述第二接口分别设置于所述主体的相对的两侧。
一种手术系统，其特征在于，包括：

末端执行器，所述末端执行器为权利要求49至65任一项所述的末端执行器；

机器人臂，用于搭载所述末端执行器；

定位系统，用于定位所述末端执行器和/或所述手术工具的位置；

控制器，用于控制所述末端执行器执行预定手术计划。