手术机器人臂的端部执行器的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 所讨论的专利申请要求2013年3月15日提交的美国临时专利申请61/798, 729 的优先权和所有权益，该临时申请通过引用合并于此。
技术领域
[0003] 本发明涉及手术机器人臂的手术端部执行器。具体地，端部执行器包括鼻管和可 拆卸地与鼻管接合的切割配件。
【发明内容】
[0004] 本发明还包括一种手术机器人臂的端部执行器，所述端部执行器包括切割配件， 切割配件包括工作端和沿轴线延伸的轴。驱动构件被配置为可旋转地驱动所述切割配件的 所述轴。致动器被耦接到所述驱动构件，用于可旋转地驱动所述驱动构件。夹持组件由所 述驱动构件支撑，并且可相对于所述驱动构件选择性地旋转，并且沿所述轴线接纳所述切 割配件的所述轴，以便将所述轴选择性地锁定到所述驱动构件上。
[0005] 本发明包括一种手术机器人臂的端部执行器。所述端部执行器包括切割配件，其 包括轴和可旋转地耦接到所述轴上的套管。鼻管沿轴线延伸，用于可释放地接纳所述切割 配件。凹槽和指状部位于所述套管和所述鼻管之间，并且所述指状部相对于所述套管可弯 曲，并且与所述凹槽接合，以便沿所述轴线可释放地将所述切割配件锁定到所述鼻管上。
[0006] 本发明包括一种手术机器人臂的端部执行器。所述端部执行器包括鼻管，其沿轴 线延伸，用于可释放地接纳切割配件。所述鼻管限定狭槽。指状部被支撑在所述鼻管中，并 且包括与所述狭槽对齐并被偏压成延伸通过所述狭槽的突起，以便接合所述切割配件。锁 定箍可旋转地被支撑在所述鼻管中，靠近所述指状部，并且所述指状部位于所述鼻管和所 述锁定箍之间。所述锁定箍包括选择性地与所述指状部对齐的切口，以便容许所述突起被 按压到所述狭槽中。
[0007] 本发明包括一种手术机器人臂的端部执行器。所述端部执行器包括切割配件。鼻 管沿轴线延伸。所述鼻管可释放地与所述切割配件接合并可旋转地支撑所述切割配件。轴 向连接器由所述鼻管支撑，并且沿所述轴线可释放地将所述切割配件锁定到所述鼻管。驱 动连接器由所述鼻管支撑，并且接纳所述切割配件，以便能够旋转地驱动所述切割配件。致 动器耦接到所述驱动连接器，以相对于所述鼻管旋转所述驱动连接器。所述轴向连接器可 沿所述轴线在保持所述切割配件的锁定位置和释放所述切割配件的未锁定位置之间移动。
[0008] 本发明还包括一种手术机器人臂的端部执行器，其用于能够旋转地驱动切割配 件。所述端部执行器包括沿轴线延伸的鼻管。轴向连接器由所述鼻管支撑，并且被配置为 沿所述轴线相对于所述鼻管锁定所述切割配件。驱动连接器可旋转地由所述鼻管支撑，并 且被配置为沿所述轴线接纳所述切割配件并且可旋转地驱动所述切割配件。致动器耦接到 所述驱动连接器，以相对于所述鼻管旋转所述驱动连接器。所述轴向连接器可沿所述轴线 在保持所述切割配件的锁定位置和释放所述切割配件的未锁定位置之间移动。
[0009] 本发明还包括一种手术机器人臂的端部执行器，所述端部执行器包括沿轴线延伸 的鼻管。切割配件包括可释放地与所述鼻管接合的套管和可旋转地耦接到所述套管的切割 工具。致动器耦接到所述切割工具，以便相对于所述套管旋转所述切割工具。轴向连接器 保持在所述鼻管上，并且可沿所述轴线在与所述切割配件的套管接合的接合位置和与所述 切割配件的套管断开的断开位置之间移动。
[0010] 本发明还包括一种切割配件，其用于可释放地与手术机器人臂的端部执行器的鼻 管接合，所述切割配件包括沿轴线延伸的轴。小型机动钻被固定到所述轴。套管包括可旋 转地耦接到所述轴的主体以及沿所述轴线远离所述小型机动钻从所述主体延伸并且被配 置为可释放地与所述鼻管接合的至少一个指状部。所述至少一个指状部相对于所述主体可 弯曲，以便在与鼻管接合时弯曲。
[0011] 本发明还包括一种手术机器人臂的端部执行器，所述端部执行器包括旋转驱动构 件，其被配置为耦接到致动器并且限定用于接纳流体的内腔。切割配件可释放地与所述旋 转驱动构件接合，并且限定与所述旋转驱动构件的所述内腔连通的内腔。驱动连接器相对 于所述旋转驱动构件固定，并且与所述切割配件接合，以便驱动所述切割配件。流体传送构 件耦接到所述旋转驱动构件，用于将流体传送到所述旋转驱动构件的所述内腔。第一密封 件位于所述旋转驱动构件的所述内腔中，并且旋转地固定到所述旋转驱动构件和所述切割 配件，用于在所述旋转驱动构件和所述切割配件之间形成密封。第二密封件位于所述驱动 连接器和所述流体传送构件之间并密封它们。所述第二密封件可旋转地与所述旋转驱动构 件和所述流体传送构件中的至少一个接合，以便在所述旋转驱动构件和所述流体传送构件 之间发生相对旋转期间在所述旋转驱动构件和所述流体传送构件形成密封。
[0012] 本发明还包括一种手术机器人臂的端部执行器，所述端部执行器包括切割配件， 其用于切割患者的组织。致动器耦接到所述切割配件，以便驱动所述切割配件。鼻管沿轴线 延伸。杠杆由所述鼻管支撑，并且可相对于所述鼻管在下压位置和释放位置之间枢转。传 感器由所述鼻管支撑，并且被配置为识别杠杆在所述下压位置和所述释放位置的位置。支 架耦接到所述杠杆，并且可响应于所述杠杆在所述下压位置和所述释放位置之间的移动沿 所述轴线相对于所述传感器移动，以便向所述传感器指示杠杆在所述下压位置和所述释放 位置的位置。
[0013] 本发明还包括一种手术机器人臂的端部执行器，所述端部执行器包括切割配件， 其用于切割患者的组织。致动器耦接到所述切割配件，以便驱动所述切割配件。鼻管沿轴线 延伸，并且接纳所述切割配件。手柄围绕所述鼻管的所述轴线可旋转地由所述鼻管支撑。杠 杆围绕枢转点耦接到所述手柄，并且可围绕所述枢转点在下压位置和释放位置之间枢转， 所述枢转点围绕所述轴线被固定到所述手柄上。传感器由所述鼻管支撑，并且被配置为识 别杠杆在所述下压位置和所述释放位置的位置。
[0014] 本发明还包括一种手术机器人臂的端部执行器，所述端部执行器包括沿轴线延伸 鼻管。切割配件可释放地耦接到所述鼻管，用于切割患者的组织。致动器当所述切割配件 耦接到所述鼻管时耦接到所述切割配件，以便驱动所述切割配件。可拆卸护罩可释放地耦 接到所述切割配件，用于覆盖所述切割配件的一部分。第一电路被安装到所述护罩上，并且 第二电路被安装到所述鼻管上。所述第一电路和所述第二电路被配置为互相通信。
[0015] 本发明还包括一种将切割配件组装到手术机器人臂的端部执行器上的方法，所述 方法利用可拆卸地覆盖所述切割配件的一部分的护罩。所述护罩支撑第一电路，并且所述 端部执行器包括沿轴线延伸并支撑第二电路的鼻管。所述方法包括提供所述切割工具，并 且所述护罩覆盖所述切割工具的一部分。所述方法包括沿所述鼻管的所述轴线将所述切割 工具插入所述鼻管中，以使所述切割工具与所述鼻管耦接在一起。所述方法包括使所述第 一电路与所述第二电路通信。所述方法包括从所述切割配件拆下所述护罩。
[0016] 夹持组件容许从驱动构件快速容易地装载和卸载切割配件。例如，夹持组件容许 通过沿切割配件的轴线将切割配件插入夹持组件容易地将切割配件组装到鼻管。利用驱动 构件支撑夹持组件的布置方式增加了观看手术部位处的切割配件的视线。此配置还减小了 最靠近手术部位的端部执行器的端部的尺寸或体积，以增加通向手术部位的通路，例如，用 以避免在切割配件进入手术部位期间产生干扰。
[0017] 凹槽和指状部之间的接合沿鼻管轴线可释放地将切割配件锁定到鼻管。换言之， 凹槽和指状部的接合沿轴向将切割配件锁定到鼻管。这种轴向锁定以可释放的方式相对于 鼻管放置切割配件。
[0018] 锁定箍可相对于鼻管移动，以选择性地使锁定箍的狭槽与指状部对齐。指状部的 突起被偏压，以延伸通过狭槽，以便接合切割配件。当狭槽与指状部对齐时，指状部可被按 压到狭槽中，以便使切割配件与鼻管断开。因此，锁定箍容许快速容易地相对于鼻管附接和 拆卸切割配件。
[0019] 轴向连接器和驱动连接器使得能够相对于鼻管合适地放置切割配件。具体地，轴 向连接器和驱动连接器相对于鼻管精确地沿轴向放置切割配件，从而使得控制臂的手术机 器人在手术程序期间可精确地移动端部执行器。
[0020] 轴向连接器和驱动连接器容许从鼻管快速容易地装载和卸载切割配件。例如，轴 向连接器和驱动连接器的布置容许将切割配件单手组装到鼻管。此外，轴向连接器和驱动 连接器提供可重复的连接。换言之，轴向连接器和驱动连接器减少部件的叠置。
[0021] 轴向连接器和驱动连接器的布置增加了观看手术位置处的切割配件的视线。此配 置还减小了最靠近手术部位的端部执行器的端部的尺寸或体积，以增加通向手术部位的通 路，例如，用以避免在切割配件进入手术部位期间产生干扰。
[0022] 杠杆容许在例如半自主操作中容易可靠地使用端部执行器。换言之，使用者可抓 握杠杆，以将杠杆移动到下压位置，这由传感器感测，以最终容许端部执行器操作。如果使 用者放开杠杆，将杠杆移动至释放位置，则传感器感测到杠杆的释放位置，并终止端部执行 器的操作。在端部执行器操作期间，可旋转手柄可相对于鼻管旋转，这容许使用者在操作期 间舒适地保持抓握杠杆。
[0023] 第一电路在护罩上的位置使第一电路和第二电路在切割配件耦接到鼻管时通信。 此通信发生在拆下护罩之前。
【附图说明】
[0024] 随着通过参考以下联系附图做出的详细描述更好地理解本发明，将更容易明白本 发明的其他优点，在附图中：
[0025] 图1是包括臂的机器人系统的立体图，该臂具有在患者身上执行手术程序的端部 执行器；
[0026] 图2是臂的立体图；
[0027] 图3是端部执行器的一部分的立体图，其中，切割配件与端部执行器接合；
[0028] 图4是不具有切割配件的图3的端部执行器的立体图；
[0029] 图5是沿图3的线5截取的剖视图；
[0030] 图6是图5的一部分的放大图；
[0031] 图7是切割配件的立体图；
[0032] 图8是沿图7的线8截取的剖视图；
[0033] 图9是图8的一部分的放大图；
[0034] 图10是切割配件的工具的立体图；
[0035] 图11是包括轴和端部件的工具的分解图；
[0036] 图12是端部件的立体图；
[0037] 图13是端部件的侧视图；
[0038] 图14是端部件的端视图；
[0039] 图15是切割配件的套管的立体图；
[0040] 图16是套管的剖视图；
[0041] 图17是端部执行器的鼻管的立体图；
[0042] 图18是鼻管的分解图；
[0043] 图19是沿图17中的线19截取的剖视图；
[0044] 图20是图5的一部分的放大图；
[0045] 图21是图20的剖视图，其中，轴向连接器的筒处于释放位置；
[0046] 图22是轴向连接器的分解图；
[0047] 图23是轴向连接器的局部分解图，其中，筒与鼻管分开；
[0048] 图24是切割配件的另一实施例和被支撑在鼻管上的轴向连接器的另一实施例的 立体图；
[0049] 图25是图24的切割配件的一部分的剖视图；
[0050] 图26是图24的轴向连接器和鼻管的一部分的分解图；
[0051] 图27是图24的轴向连接器的局部分解图；
[0052] 图28是图24的轴向连接器和鼻管的一部分的剖视图；
[0053] 图29是图24的轴向连接器和鼻管的一部分的另一剖视图；
[0054] 图30是被组装到图24的鼻管的一部分上的切割配件的剖视图；
[0055] 图31是被组装到图24的鼻管上的切割配件的剖视图；
[0056] 图32是用于切割配件的护罩的立体图；
[0057] 图33是护罩的分解图；
[0058] 图34A是护罩的外部构件的剖视图；
[0059] 图34B是护罩的内部构件的剖视图；
[0060] 图35是切割配件和覆盖切割配件的一部分的护罩的立体图；
[0061] 图36是沿图35中的线28截取的护罩和切割配件的剖视图；
[0062] 图37是沿图35中的线29截取的护罩和切割配件的剖视图；
[0063] 图38是护罩的剖视图，该护罩与轴向连接器接合，以从鼻管释放切割配件；
[0064] 图39是端部执行器的驱动系统的立体图；
[0065] 图40是沿图39的线32截取的剖视图；
[0066] 图41是驱动系统的一部分的立体图；
[0067] 图42是包括驱动连接器的驱动系统的一部分的分解图；
[0068] 图43是沿图41中的线35截取的剖视图；
[0069] 图44是驱动构件的立体图；
[0070] 图45是沿图42的线37截取的剖视图；
[0071] 图46是托座的立体图；
[0072] 图47是驱动连接器的楔式套筒的立体图；
[0073] 图48是驱动连接器的夹持组件的一部分的立体图；
[0074] 图49图48所示的驱动连接器的夹持组件的所述部分的端视图；
[0075] 图50是夹持组件的笼的立体图；
[0076] 图51是夹持组件的滚轴的立体图；
[0077] 图52是位于驱动构件的托座中的驱动连接器的立体图；
[0078] 图53是图52的端视图；
[0079] 图54是图53的端视图，其中，当轴最初被插入驱动连接器中时工具的轴与驱动连 接器接合；
[0080] 图55是图53的端视图，其中，工具的轴与驱动连接器接合并且驱动构件向轴传送 旋转；
[0081] 图56是筒状件的立体图；
[0082] 图57是包括动态密封件的筒状件的分解图；
[0083] 图58是与驱动构件接合的筒状件的剖视图；
[0084] 图59是鼻管上的手柄的立体图；
[0085] 图60是手柄和鼻管的分解图；
[0086] 图61是手柄和鼻管的剖视图；
[0087] 图62是手柄的剖视图；
[0088] 图63是杠杆和手柄的局部分解图；
[0089] 图64是第一实施例的抓握感测机构的一部分的局部分解图；
[0090] 图65是抓握感测机构和手柄的局部分解图；
[0091] 图66是抓握感测机构和手柄的剖视图，其中，杠杆处于释放位置；
[0092] 图67是抓握感测机构和手柄的剖视图，其中，杠杆处于下压位置；
[0093] 图68是抓握感测机构的一部分的立体图，其中，激发器托架相对于传感器托架处 于间隔开位置；
[0094] 图69是图60的立体图，其中，激发器托架相对于传感器托架处于邻近位置；
[0095] 图70是与手柄分开的抓握感测机构的另一实施例的局部分解图；
[0096] 图71是图62的抓握感测机构的局部分解图；
[0097] 图72是图62的抓握感测机构的一部分的立体图，其中，激发器托架相对于传感器 托架处于间隔开位置；
[0098] 图73是图70的抓握感测机构的一部分的另一立体图；
[0099] 图74是抓握感测机构和手柄的剖视图，其中，杠杆处于释放位置；
[0100] 图75是抓握感测机构和手柄的剖视图，其中，杠杆处于下压位置；
[0101] 图76是抓握感测机构的一部分的立体图，其中，激发器托架相对于传感器托架处 于间隔开位置；
[0102] 图77是图76的立体图，其中，激发器托架相对于传感器托架处于邻近位置；
[0103] 图78是包括齿轮箱的端部执行器的一部分的立体图；
[0104] 图79是沿图78中的线71截取的剖视图；
[0105] 图80是齿轮箱的分解图；
[0106] 图81是齿轮箱中的部件的立体图；
[0107] 图82是齿轮箱的