工具组件、执行器及手术机器人系统技术方案

本公开涉及一种工具组件、执行器及手术机器人系统。工具组件用于连接至动力部并被动力部驱动。工具组件包括接杆组件和锁定组件。接杆组件具有位于两端的远端和近端，远端用于连接工作部，近端用于接合动力部的动力输出结构；其中，接杆组件是可伸缩的，接杆组件被保持在伸展状态时可传递轴向力和转矩；锁定组件，设置于接杆组件的近端，锁定组件用于连接至动力部并使近端保持与动力输出结构的接合。本公开提供的工具组件包括接杆组件，接杆组件是可伸缩的，因此可以在不需要移动患者和/或机器人臂的情况下缩短接杆组件，使锁定组件和接杆组件的近端从轴向移动得以与动力部脱离。组件的近端从轴向移动得以与动力部脱离。组件的近端从轴向移动得以与动力部脱离。

【技术实现步骤摘要】
工具组件、执行器及手术机器人系统


[0001]本公开涉及机器人用骨科手术工具的
，尤其涉及一种工具组件、执行器及手术机器人系统。

技术介绍

[0002]髋臼磨削工具包动力部和成型刀具。成型刀具为半球头的锉杯和连接锉杯的接杆组件。接杆组件的远端可拆卸地连接锉杯。接杆组件的近端连接至动力部。传统手术中，医生人工持髋臼磨削工具磨锉髋臼时，需要沿接杆组件的轴向施加压力，以使由动力部驱动转动的锉杯在转动的同时能够在轴向进给。在磨锉过程中或者磨锉完毕时，医生可根据需要在轴向上向后抽离接杆组件和锉杯，以使锉杯与人体髋臼分离。
[0003]在使用导航技术和机器人辅助的髋臼成型手术中，由机器人臂把持髋臼磨削工具，医生沿接杆组件的轴向推动髋臼磨锉工具或者机器人臂以驱动锉杯在髋臼内进给。机器人臂可以被设置为“直线模式”。在“直线模式”下，机器人臂的末节轴可以在设定的直线上沿直线的移动阻尼很低，在垂直于直线的方向上阻尼较大。这样机器人臂的末节轴可以被人工沿直线来回拖动而不会偏离轴线或发生翻转。为了获取锉杯的进给深度，接杆组件一般与机器人臂在轴向上保持固定，以便于系统从机器人臂控制系统中获得相应的信息，或者从与机器人臂固连的示踪器上获得机器人臂末节轴的位移信息。
[0004]然而，接杆组件在轴向上保持与机器人臂固定的方式，在某些情况下可能会引起手术的不便。如，在磨锉髋臼过程中，机器人臂发生故障，需要由人工代替机器人臂完成磨锉。如果机器人臂的故障导致机器人臂无法移动，因为接杆组件固连在机器人臂上，嵌入髋臼的锉杯也难以从轴向向后撤出髋臼；另外，为了减小接杆组件转动时的径向跳动，接杆组件与动力部的转动输出结构之间一般会有一段轴孔配合结构，这就导致接杆组件的近端也无法直接从径向移动以脱离与机器人臂之间的连接。这导致可能需要移动患者、手术床或者机器人臂整体来使锉杯脱离人体。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种工具组件、执行器及手术机器人系统。
[0006]第一方面，提供一种工具组件，用于连接至动力部并被动力部驱动。工具组件包括接杆组件和锁定组件。接杆组件具有位于两端的远端和近端，远端用于连接工作部，近端用于接合动力部的动力输出结构；其中，接杆组件是可伸缩的，接杆组件被保持在伸展状态时可传递轴向力和转矩；锁定组件，设置于接杆组件的近端，锁定组件用于连接至动力部并使近端保持与动力输出结构的接合。
[0007]在第一种可能的实现方式中，接杆组件包括同轴设置的主动轴和从动轴，主动轴和从动轴在轴向可相对彼此移动。
[0008]结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，主动轴用于将动力输出
结构的转矩传递至从动轴。
[0009]结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，接杆组件被配置为，从动轴和主动轴同轴套设连接；在工具组件安装至动力部时，从动轴能够被动力输出结构轴向作用，以使所述接杆组件形成和保持为伸展状态。
[0010]结合上述可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，从动轴与主动轴之间设置有弹性件，弹性件用于在工具组件安装至动力部时使从动轴轴向压紧至动力输出结构。
[0011]结合上述可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，主动轴为套筒结构并套设于从动轴外，套筒结构筒壁设置有沿轴向延伸的长槽，从动轴设置有径向销，径向销沿长槽伸至套筒结构外并作用于弹性件。
[0012]结合上述可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，主动轴设置有用于与动力输出结构径向定位的结构。
[0013]结合上述可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，锁定组件被配置为相对于接杆组件具有预定的轴向移动行程。
[0014]结合上述可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，从动轴与主动轴之间设置有轴向压紧机构以将接杆组件保持为伸展状态。
[0015]第二方面，提供一种末端执行器，包括动力部和工具组件。动力部设置有动力输出结构；工具组件连接至动力部并由动力输出结构驱动；工具组件为第一方面说明的任一的工具组件。
[0016]第三方面，提供一种手术机器人系统，包括机器人臂、末端执行器和导航系统。末端执行器连接在机器人臂的末端；导航系统用于获取末端执行器的方位信息及控制机器人臂的移动；其中，末端执行器为第二方面所说明的末端执行器。
[0017]本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：工具组件包括接杆组件，接杆组件是可伸缩的，因此可以在不需要移动患者和/或机器人臂的情况下缩短接杆组件，使锁定组件和接杆组件的近端从轴向移动得以与动力部脱离。
附图说明
[0018]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0019]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。
[0020]图1示出了包括动力部和工具组件的末端执行器；
[0021]图2为工具组件与动力部未连接时的轴测图；
[0022]图3为工具组件与动力部连接时的剖视图；
[0023]图4为工具组件与动力部拆卸时的剖视图；
[0024]图5为主动轴的结构示意图；
[0025]图6为工具组件与动力部的爆炸视图；
[0026]图7为本公开另一种实施例中转矩传递结构的示意图；
[0027]图8为本公开另一种实施例中转矩传递结构的示意图；
[0028]图9为本公开另一种实施例中转矩传递结构的示意图；
[0029]图10为本公开另一种实施例的工具组件的结构示意图；
[0030]图11为本公开提供的手术机器人系统的构成示意图。
[0031]附图标记：
[0032]10
‑
第一段，20
‑
第二段；
[0033]100
‑
动力部，110
‑
动力输出结构，111
‑
滑槽，112、112a、112b
‑
定位轴，113
‑
传动销；120
‑
机器人臂接口；
[0034]200
‑
接杆组件；
[0035]210b、210
‑
主动轴，211
‑
近端，212
‑
转矩接收部，213
‑
定位孔，214
‑
键槽，215
‑
凸缘，216
‑
第一滑槽，217
‑
第二滑槽，218
‑
环槽，219
‑
筒体；
[0036]220a、220b、220
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工具组件，用于连接至动力部并被动力部驱动，其特征在于，包括：接杆组件，具有位于两端的远端和近端，所述远端用于连接工作部，所述近端用于接合所述动力部的动力输出结构；其中，所述接杆组件是可伸缩的，所述接杆组件被保持在伸展状态时可传递轴向力和转矩；锁定组件，设置于所述接杆组件的近端，所述锁定组件用于连接至所述动力部并使所述近端保持与所述动力输出结构的接合。2.根据权利要求1所述的工具组件，其特征在于，所述接杆组件包括同轴设置的主动轴和从动轴，所述主动轴和所述从动轴在轴向可相对彼此移动。3.根据权利要求2所述的工具组件，其特征在于，所述主动轴用于将所述动力输出结构的转矩传递至所述从动轴。4.根据权利要求2所述的工具组件，其特征在于，所述接杆组件被配置为，所述从动轴和所述主动轴同轴套设连接；在所述工具组件安装至所述动力部时，所述从动轴能够被所述动力输出结构轴向作用，以使所述接杆组件形成和保持为伸展状态。5.根据权利要求4所述的工具组件，其特征在于，所述从动轴与所述主动轴之间设置有弹性件，所述弹性件用于在所述工具组件安装至所述动力部时使所述从动轴轴向压紧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钊，李卫，
申请(专利权)人：北京和华瑞博医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：