机器人控制的具有机械优势的夹持制造技术

手术工具的末端执行器可以包括壳体、钳夹支撑轴、钳夹构件、关节式运动构件和凸轮滑轮。所述钳夹构件可以支撑在支撑轴上，并且可以绕枢转轴线能枢转。所述关节式运动构件可以具有槽，并且包括从其延伸的、联接到钳夹构件的关节式运动销。所述槽可适于接收钳夹支撑轴以将关节式运动构件支撑在所述钳夹构件之间。所述关节式运动构件可绕钳夹支撑轴能旋转，以使钳夹构件相对于纵向轴线关节式运动。所述凸轮滑轮可以安装到壳体并且联接到钳夹构件。所述凸轮滑轮可以绕枢转轴线能旋转，以使所述一对钳夹构件在打开状态和闭合状态之间枢转。

Robot-controlled clamping with mechanical advantages

【技术实现步骤摘要】
机器人控制的具有机械优势的夹持本申请是申请号为201580043430.4(国际申请号为PCT/US2015/041442)、申请日为2015年7月22日、专利技术名称为“机器人控制的具有机械优势的夹持”的专利申请的分案申请。对相关申请的交叉引用本申请要求于2014年8月13日提交的美国临时专利申请第62/036,904号的权益和优先权，其全部的公开内容通过引用并入本文。
本公开涉及机器人技术，并且更具体地涉及一种用于执行手术操作的机器人手术设备和/或系统及其使用方法。
技术介绍
机器人手术系统已经用于微创医疗操作中。一些机器人手术系统包括支撑机器人臂的控制台以及安装到机器人臂上的至少一个末端执行器，诸如镊子或抓取工具。在医疗操作期间，末端执行器被插入到患者的小切口(经由插管)或自然孔口内，以将末端执行器定位在患者体内的工作部位。线缆从机器人控制台延伸，穿过机器人臂并且连接到末端执行器的腕和/或钳夹组件。在一些情况下，线缆由处理系统控制的电动机致动，处理系统具有用户界面，使外科医生或临床医生能够控制包括机器人臂、腕组件和/或钳夹组件在内的机器人手术系统。在一些情况下，腕组件具有用于使用若干线缆来使钳夹组件运动的多个自由度。例如，对于抓取或切割末端执行器，腕组件通过允许改变钳夹组件的俯仰、偏转或打开和闭合而提供了运动自由度。随着对较小末端执行器的需求增加，设备制造商继续开发具有较小横截面面积的末端执行器，诸如抓取和切割末端执行器。这些较小横截面面积减小了可以施加在末端执行器的钳夹之间的总力。此外，设计支持多个运动自由度的末端执行器需要若干线缆。所需的每个附加线缆进一步限制了减小这些末端执行器的横截面面积的能力。存在对能够在末端执行器的两个钳夹之间提供更大的力同时提供多个运动自由度的具有小横截面面积的末端执行器的需要。
技术实现思路
手术工具的末端执行器可以包括具有近端和远端的壳体。所述壳体可以限定延伸穿过所述近端和远端的纵向轴线。所述末端执行器可以包括钳夹支撑轴、一对钳夹构件、关节式运动构件和一对凸轮滑轮。所述钳夹支撑轴可以限定延伸穿过其中的枢转轴线。所述枢转轴线可以横向于所述壳体的所述纵向轴线。在实施例中，所述钳夹支撑轴可以安装到所述壳体。所述一对钳夹构件可以支撑在所述钳夹支撑轴上并且可以绕所述枢转轴线能枢转。所述一对钳夹构件中的每个可以限定穿过其中的弓形槽。每个弓形槽可以适于接收所述钳夹支撑轴。所述钳夹支撑轴可以适于沿所述一对钳夹构件的所述弓形槽滑动以使所述一对钳夹构件能够绕所述枢转轴线枢转。所述关节式运动构件可以限定穿过其中的槽。所述槽可以适于接收所述钳夹支撑轴以将所述关节式运动构件支撑在所述一对钳夹构件之间。所述关节式运动构件可以包括从其延伸并联接到所述一对钳夹构件的一对关节式运动销。在一些实施例中，所述一对关节式运动销中的至少一个的至少一部分可以位于所述枢转轴线近侧。在实施例中，所述一对关节式运动销中的至少一个的至少一部分可以位于所述枢转轴线远侧。所述关节式运动构件可绕所述钳夹支撑轴能旋转，以使所述一对钳夹构件相对于所述纵向轴线关节式运动。在一些实施例中，所述钳夹支撑轴的所述枢转轴线可以纵向地偏离所述一对关节式运动销。所述一对关节式运动销可以适于联接到所述一对钳夹构件。所述一对钳夹构件中的每个钳夹构件可以限定关节式运动销开口，所述关节式运动销开口适于接收所述一对关节式运动销中的一个，以将所述关节式运动构件联接到所述一对钳夹构件。在一些实施例中，所述一对钳夹构件可以适于响应于所述关节式运动构件绕所述钳夹支撑轴的旋转而相对于所述壳体的所述纵向轴线关节式运动到约90度的偏转角。所述一对钳夹构件可在相对于所述纵向轴线处于关节式运动位置的同时绕所述枢转轴线能枢转。所述一对凸轮滑轮可以安装到所述壳体并且联接到所述一对钳夹构件。所述一对凸轮滑轮可以绕所述枢转轴线能旋转，以使所述一对钳夹构件在打开状态和闭合状态之间枢转。在实施例中，所述一对钳夹构件可以适于响应于所述一对凸轮滑轮中的至少一个的旋转而枢转到约60度的钳夹角。所述一对凸轮滑轮中的每个凸轮滑轮可以联接到至少一根第一线缆，并且所述关节式运动构件可以联接到至少一根第二线缆。所述至少一根第一线缆和所述至少一根第二线缆可以联接到至少一个电动机，使得所述至少一个电动机的致动使所述一对钳夹构件关节式运动和/或枢转。在本公开的一个方面中，可以提供一种用于机器人手术系统的机器人臂且连接到机器人手术系统的机器人臂的末端执行器，其中所述末端执行器可以由从所述机器人手术系统的控制设备的电动机延伸的至少一根线缆来控制。根据又一方面，可以提供一种致动机器人手术系统的末端执行器的方法。所述方法可以包括：旋转被固定到一对钳夹构件的凸轮滑轮，以绕枢转轴线打开或闭合所述一对钳夹构件；和旋转位于所述一对钳夹构件之间的关节式运动构件，以利用从所述关节式运动构件延伸的一对关节式运动销来使所述一对钳夹构件相对于所述末端执行器的纵向轴线关节式运动，其中，所述一对关节式运动销中的至少一个可以至少部分地纵向地偏离所述枢转轴线。根据再一方面，可以提供一种手术工具的末端执行器。所述末端执行器可以包括壳体、钳夹支撑轴、一对钳夹构件和一对凸轮滑轮。所述一对钳夹构件中的每个可以限定穿过其中的支撑轴槽，并且可以包括从其延伸的滑轮销和钳夹销。在实施例中，所述一对钳夹构件中的每个的所述支撑轴槽可以是弯曲的。所述一对钳夹构件中的每个可以限定钳夹销槽，所述钳夹销槽适于接收所述一对钳夹构件中的相对的一个钳夹销。在实施例中，钳夹销槽可以是弯曲的。所述一对凸轮滑轮可以安装到所述钳夹支撑轴并且联接到所述一对钳夹构件。所述一对凸轮滑轮可绕所述枢转轴线能旋转，以使所述一对钳夹构件绕钳夹支撑轴枢转。所述一对凸轮滑轮中的每个可以包括滑轮销槽。滑轮销槽可以适于接收所述一对钳夹构件中的相应的一个钳夹构件的滑轮销。至少一根线缆可以固定到所述一对凸轮滑轮。所述至少一根线缆可以是能移动的以旋转所述一对凸轮滑轮中的至少一个，以使所述一对钳夹构件中的至少一个绕所述枢转轴线枢转。在实施例中，至少一根第一线缆可以联接到所述一对凸轮滑轮中的第一凸轮滑轮，并且至少一根第二线缆可以联接到所述一对凸轮滑轮中的第二凸轮滑轮。所述一对凸轮滑轮中的所述第一凸轮滑轮和所述一对凸轮滑轮中的所述第二凸轮滑轮可以联接到至少一个电动机，使得所述至少一个电动机的致动实现以下中的至少一个：(1)关节式运动，或(2)所述一对钳夹构件的枢转运动。在一个方面中，可以提供一种用于机器人手术系统的机器人臂且连接到机器人手术系统的机器人臂的末端执行器。所述末端执行器可以由从机器人手术系统的控制设备的至少一个电动机延伸的至少一根线缆来控制。所述末端执行器可以包括壳体、钳夹支撑轴、一对钳夹构件和一对凸轮滑轮。所述一对凸轮滑轮可绕所述枢转轴线能旋转，以实现以下中的至少一个：(1)关节式运动，或(2)所述一对钳夹构件绕所述钳夹支撑轴的枢转运动。在实施例中，所述至少一根线缆可以包括可以联接到所述一对凸轮滑轮中的第一凸轮滑轮的至少一根第一线缆以及可以联接到所述一对凸轮滑轮中的第二凸轮滑轮的至少一根第二线缆。所述一对凸轮滑轮中的所述第一凸轮滑轮和所述一对凸轮滑轮中的所述第二凸轮滑轮联接到所述至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手术工具的末端执行器，所述末端执行器包括：壳体，所述壳体具有近端和远端，所述壳体限定延伸穿过所述近端和所述远端的纵向轴线；钳夹支撑轴，所述钳夹支撑轴安装到所述壳体并且限定延伸穿过其中的枢转轴线；一对钳夹构件，所述一对钳夹构件支撑在所述钳夹支撑轴上并且能绕所述枢转轴线枢转；以及一对凸轮滑轮，所述一对凸轮滑轮安装到所述钳夹支撑轴并且联接到所述一对钳夹构件，所述一对凸轮滑轮能绕所述枢转轴线旋转，以使所述一对钳夹构件绕所述钳夹支撑轴枢转。

【技术特征摘要】
2014.08.13 US 62/036,9041.一种手术工具的末端执行器，所述末端执行器包括：壳体，所述壳体具有近端和远端，所述壳体限定延伸穿过所述近端和所述远端的纵向轴线；钳夹支撑轴，所述钳夹支撑轴安装到所述壳体并且限定延伸穿过其中的枢转轴线；一对钳夹构件，所述一对钳夹构件支撑在所述钳夹支撑轴上并且能绕所述枢转轴线枢转；以及一对凸轮滑轮，所述一对凸轮滑轮安装到所述钳夹支撑轴并且联接到所述一对钳夹构件，所述一对凸轮滑轮能绕所述枢转轴线旋转，以使所述一对钳夹构件绕所述钳夹支撑轴枢转。2.根据权利要求1所述的末端执行器，其中，所述一对钳夹构件中的每个限定穿过其中的支撑轴槽，所述一对钳夹构件中的每个包括从其延伸的滑轮销和钳夹销，并且所述一对钳夹构件中的每个限定了适于接收所述一对钳夹构件中的相对的一个钳夹销的钳夹销槽。3.根据权利要求2所述的末端执行器，其中，所述钳夹销槽是弯曲的。4.根据权利要求2所述的末端执行器，其中，所述一对钳夹构件中的每个的所述支撑轴槽是弯曲的。5.根据权利要求2所述的末端执行器，其中，所述一对凸轮滑轮中的每个包括滑轮销槽，所述滑轮销槽适于接收所述一对钳夹构件中的相应一个钳夹构件的所述滑轮销。6.根据权利要求1所述的末端执行器，其中，至少一根线缆固定到所述一对凸轮滑轮，所述至少一根线缆是能移动的以旋转所述一对凸轮滑轮中的至少一个，以使所述钳夹构件中的至少一个绕所述枢转轴线枢转。7.根据权利要求1所述的末端执行器，其中，至少一根第一线缆联接到所述一对凸轮滑轮中的第一凸轮滑轮，并且至少一根第二线缆联接到所述一对凸轮滑轮中的第二凸轮滑轮，所述一对凸轮滑轮中的所述第一凸轮滑轮和所述一对凸轮滑轮中的所述第二凸轮滑轮联接到至少一个电动机，使得所述至少一个电动机的致动实现了以下中的至少一个：(1)关节式运动，或(2)所述一对钳夹构件的枢转运动。8.根据权利要求1所述的末端执行器，其中，所述枢转轴线横向于所述纵向轴线。9.一种末端执行器...

【专利技术属性】
技术研发人员：海门·卡帕迪亚，
申请(专利权)人：柯惠LP公司，
类型：发明
国别省市：美国,US