基底的立体图；
[0108] 图83是齿轮箱的盖的立体图；
[0109] 图84是具有无线通信元件的护罩的剖视图；
[0110] 图85是位于鼻管上的图76的护罩的剖视图；
[0111] 图86是包括有线通信元件的切割配件的剖视图；
[0112] 图87是包括连接器的套管的立体图；
[0113] 图88是包括连接器的鼻管的端部的立体图；以及
[0114] 图89是与图88的鼻管连接的图86的套管的剖视图。
【具体实施方式】
[0115] I.概述
[0116] 参照图1和2,机器人手术臂10包括端部执行器12。臂10是机器人系统11的一 部分。例如，机器人系统11是如图1和2所示的手术机器人系统，并且如下文进一步陈述 地操作。
[0117] 例如，在图3-5中示出了端部执行器12。端部执行器12包括手术仪器14。臂10 移动，以将手术仪器14应用于患者16。具体地，臂10移动，以确定手术仪器14位置和方 向，从而使得手术仪器14在患者身上执行计划的医疗/手术程序。
[0118] 机器人系统11与手术导航系统18联合使用。手术导航系统18监控端部执行器 12和患者16的位置。基于此监控，手术导航系统18确定手术仪器14相对于患者身上应用 手术仪器14的部位的位置。
[0119] 继续参照图1和2,机器人系统11包括可动推车20。臂10包括将端部执行器12 可移动地连接到推车20的连杆组件22。具体地，端部执行器12包括连接到连杆组件22的 安装固定件36。
[0120] 连杆组件22例如包括第一平行四连杆组件24和第二平行四连杆组件26。每个连 杆组件24、26的每个接头的位置由致动器28设定。在图1中，致动器26的外壳是确定的。 每个致动器24、26与连杆组件24、26中的单独一个组件关联。
[0121] 被称作臂控制器30的处理器（在图1中被部分地示出为虚线盒子）被安装到推 车20。臂控制器30发出致使执行器28合适地设定连杆组件24、26的连杆的控制信号。臂 控制器30基于许多输入信号设定连杆组件24、26的连杆的位置。这些信号包括来自手术 导航系统18的信号数据。这些信号提供关于仪器14相对于仪器14所应用于的手术部位 的位置的信息。
[0122] 臂控制器30基于应用于手术仪器14的力和扭矩选择性地设定连杆组件24、 26的连杆的位置。这些力和扭矩由力/扭矩传感器（未编号）测量。名称为"Surgical ManipulatorCapableofControllingaSurgicalInstrumentineithera Semi-AutonomousModeoraManual，BoundaryConstrainedMode" 的美国临时专利申请 61/679, 258更详细地陈述了臂10的结构，包括臂控制器30的结构，该临时申请通过引用合 并于此。
[0123] 机器人系统11可在手动模式操作。当机器人系统11在手动模式操作时，机器人 系统11响应于操作者施加在端部执行器12上的力和扭矩来定位仪器14。响应于此力和扭 矩，连杆组件22以下述方式机械地移动仪器14,S卩，模拟基于操作者所应用的力和扭矩将 发生的移动。当仪器14移动时，手术机器人系统11和手术导航系统18协作，以确定仪器 是否在限定界限内。此界限在患者体内，并且导航系统18被配置为防止仪器14在该限定 界限外操作。基于此数据，机器人系统11选择性地限制连杆组件22的移动，并因此限制仪 器14的移动。具体地，连杆组件22约束仪器14的移动，S卩，会导致仪器14被应用于限定 界限之外的移动。如果操作者用于会导致仪器14前进超过限定界限的力和扭矩，则连杆组 件22不会模拟此仪器14的计划定位。
[0124] 机器人系统11可在半自主模式中操作。为了在半自主模式中操作机器人系统11， 形成仪器14通过组织的行进路径。在程序开始之间，至少形成这种路径的基本版本。连杆 组件22基于所形成的路径使仪器14前进。当仪器14在半自主模式操作时，连杆组件不会 使仪器14超过限定界限。
[0125] 手术仪器14是由操作者控制以执行计划的医疗/手术程序的仪器。在一些实施 例中，手术仪器14包括将电信号转化为可应用于患者的能量形式的动力产生单元。此能量 可以是机械的、超声的、热的、RF、EM或光电的。当手术仪器14包括动力产生单元时，通过 从手术仪器14延伸出的能量应用器将能量应用于手术部位。在图示的典型例子中，手术仪 器14包括切割配件32和耦接到切割配件32以便驱动切割配件32的致动器34。
[0126]II.切割配件
[0127] 切割配件32与端部执行器12的其余部分可拆卸地接合。例如，图3、5和6示出 了与端部执行器12的其余部分接合的切割配件32,并且图4示出了没有切割配件32的端 部执行器12。工具38被配置为从患者的目标组织移除组织。如图所示，例如，工具38是小 型机动钻。替代小型机动钻，工具38可以是用于在手术部位切割材料和/或移除材料的任 何类型的手术工具。
[0128] 参照图7-9,切割配件32包括工具38和耦接到工具38上的套管40、140。具体地， 图7-9示出了包括套管40的一个实施例的切割配件32,替代性地，图24-25示出了包括套 管140的另一个实施例的切割配件32。
[0129] 参照图10-14,工具38包括在近端44 (S卩，自由端44)和远端46之间沿工具轴线 T延伸的轴42以及被固定到轴42的远端46的端部件48。套管40、140可旋转地耦接到轴 42。工具38通常为50-200mm长。例如，工具38可为160mm长。工具38的轴42的直径通 常为2. 5-6. 0mm。例如，轴42的直径可为4mm。
[0130] 工具38包括用于切割患者16的目标组织的切割尖端50。具体地，端部件48具有 切割尖端50。
[0131] 例如，端部件48限定接纳轴42的远端46的腔52。可用任何方式，诸如，摩擦配 合、粘合剂、卡环、焊接等，将端部件48固定到轴42。替代性地，例如，端部件48与轴42 - 体形成，g卩，端部件48和轴42 -起形成为单个零件。
[0132] 端部件48限定靠近工具38的螺纹54。螺纹54与端部执行器12的端部一起形成 阿基米德螺旋，用于将碎片，（例如，切下的组织）、体液和/或冲洗液推离端部执行器12。
[0133] 图中所示的工具38是小型机动钻，如上所述，并且小型机动钻的切割尖端50是切 割头72。在不偏离本发明的本质的情况下，切割头72可具有任何尺寸、形状和配置。
[0134] 套管40、140可旋转地接合到工具38,并且沿工具轴线T相对于38轴向地固定。 套管40可围绕工具轴线T旋转。
[0135] 参照图8和9,轴承56被放置在工具38和套管40、140之间，并且沿工具轴线T被 固定到工具38和套管40、140上。具体地，轴承56限定孔眼58。轴承56将轴42接纳在孔 眼58中，并且经由摩擦配合连接到轴42,S卩，孔眼58的内径和轴42的外径的尺寸和形状形 成为，使得轴承56经由孔眼58的内径和轴42的外径之间的摩擦被固定到轴42。摩擦配合 通常通过将轴承56压到轴42上来实现。套管40、140接纳轴承56并且经由摩擦配合连接 到轴承56。具体地，套管40、140限定内表面60,并且轴承56的外径摩擦配合到内表面60 上。
[0136] 参照图15和16,套管40大体是圆柱形的。套管40包括主体部分62,即基底62， 其具有内表面60。至少一个指状部64从主体部分62延伸出。例如，图示的套管40包括从 主体部分62延伸出的若干指状部64。指状部64围绕工具轴线T沿周向彼此间隔开。每个 指状部64包括锥形的尖端66,例如朝向工具轴线T向内成角度。指状部64相对于主体部 分62是可弯曲的，如下面进一步论述的。
[0137] 参照图24和25,套管140具有内表面160和沿内表面160的凹槽161。凹槽161 通常围绕内表面160沿周向延伸。
[0138] 参照图32-38,切割配件32包括护罩68。当操作300切割配件32和/或当切割 配件32被安装到端部执行器12上并且未使用时，护罩68覆盖切割尖端50。如下面进一步 陈述的，护罩68可支撑识别特征，例如，记忆芯片或RFID芯片，以识别切割配件32的参数 提供至臂控制器30。同样，如下所述，护罩68可被配置为帮助相对于端部执行器12接合和 断开切割配件32。
[0139] 切割配件32被配置为接纳液体并在切割期间将液体传送到手术部位。液体通常 流过工具38,例如轴42和端部件48,流至手术部位。液体可起几个作用。例如，液体可冷 却切割尖纟而和/或冷却和冲洗手术部位，可润滑切割尖纟而50和与切割尖纟而50接触的组织 之间的界面，以减少界面处的热生成；可清除切下的组织和/或体液；和/或可冷却工具38 的轴42,以从鼻管100中的轴承104吸走热量。例如，液体是冲洗溶液，诸如，例如，盐溶液。 替代性地，在不偏离本发明的本质的情况下，液体可以是用以冷却和/或冲洗手术切割配 件32和/或手术部位的组织的任何类型的液体。
[0140] 参照图7和8,工具38的轴42限定沿工具轴线T延伸的孔眼70,以便传递液体。 液体在工具38的近端44处被传送到孔眼70,如下面进一步陈述的，并且液体从近端44流 到远端46。
[0141] 参照图9-14,切割头72限定与轴42的孔眼70连通的至少一个端口 74。切割头 72通常在轴42的孔眼70和端口 74之间限定腔52。端口 74延伸通过切割头72,以将流体 从轴42的孔眼70传送到手术部位。端口 74相对于工具轴线T以一角度延伸，该角度被设 计为在不会喷溅到操作室中的工作人员的情况下将流体传送到手术部位。端口 74还相对 于工具轴线T以一角度延伸，该角度被设计为防止流体大体垂直地对准手术部位，以防止 流体在手术部位产生空穴作用。例如，端口 74通常相对于工具轴线T以0°和45°之间的 角度延伸。端口 74通常具有0. 25mm-0. 50mm的直径。
[0142]III.端部执行器
[0143] 参照图17-31，端部执行器12包括当切割配件32与端部执行器12接合时支撑切 割配件32的鼻管100。鼻管100限定鼻管孔眼102并在鼻管孔眼102中接纳切割配件32 的轴42。鼻管100在鼻管孔眼102中可释放地接合并可旋转地支撑切割配件32。通常，至 少一个轴承104 (例如图5、6和20所示的）位于鼻管孔眼102中并且轴承104被配置为在 鼻管孔眼102中接纳和可旋转地支撑轴42。
[0144] 鼻管100相对于安装固定件36固定。鼻管100沿鼻管轴线N在远端106 (即，沿 鼻管轴线N的终端106)和鼻管100的近端108之间延伸。图示的鼻管100包括沿鼻管轴 线N放置的多个区段并且所述区段固定到彼此。替代性地，在不偏离本发明的本质的情况 下，鼻管100由单片材料形成或者由任意数量的区段形成。
[0145] 端部执行器12包括用于将切割配件32沿轴向接合到端部执行器12的轴向连接 器110、150和用于将切割配件32旋转接合到端部执行器12的驱动连接器112。具体地， 图19-23示出了轴向连接器110的一个实施例，并且图24-31示出了轴向连接器150的另 一个实施例。图19-23的轴向连接器110被配置为可释放地接合包括套管40的切割配件 32的实施例。图24-31的轴向连接器150被配置为可释放地接合包括套管140的切割配件 32的实施例。
[0146] 轴向连接器110、150沿鼻管轴线N位于终端106和驱动连接器112之间。轴向连 接器110、150和驱动连接器112围绕鼻管轴线N放置。
[0147] 如下面进一步陈述的，轴向连接器110、150由鼻管100支撑，并且被配置为沿鼻管 轴线N相对于鼻管100锁定切割配件32。如下面同样进一步陈述的，驱动连接器112被配 置为沿鼻管轴线N接纳切割配件32并且可旋转地驱动切割配件32。
[0148] 通常，轴向连接器110、150和驱动连接器112沿鼻管轴线N彼此间隔开。例如，轴 向连接器110、150位于鼻管100的远端106处，并且驱动连接器112沿鼻管轴线N与轴向 连接器110、150间隔开，位于鼻管100的远端106和近端108之间。替代性地，驱动连接器 112和轴向连接器110、150可沿工具轴线T彼此相邻。轴向连接器110、150和远端连接器 将切割配件32可释放地接合到端部执行器12。
[0149] 轴向连接器110、150由鼻管100支撑，并且沿鼻管轴线N将切割配件32可释放地 锁定到鼻管100上。轴向连接器110、150与切割配件32的套管40可释放地接合。轴向连 接器110、150限定沿鼻管轴线N延伸并接纳切割配件32的孔眼57。切割配件32从鼻管 100的终端106、通过轴向连接器110、150延伸至驱动连接器112。当切割配件32组装到鼻 管100时，切割配件32的套管40沿鼻管轴线N在切割尖端50 (例如，图示的小型机动钻） 近侧的第一端47和切割尖端50远侧的第二端49之间延伸。轴42从套管40的远端49延 伸至驱动连接器112。
[0150] 参照图19-21所示的轴向连接器110,轴向连接器110通常耦接到鼻管100的远端 106,并且相对于鼻管100可在保留切割配件32的延伸位置（S卩，锁定位置，如图19和20所 示）和释放切割配件32的收缩位置（即，未锁定位置，如图21所示）之间移动。具体地， 轴向连接器110、150可沿轴线在锁定位置和未锁定位置之间移动。
[0151] 例如，轴向连接器110包括可滑动地保持在鼻管100上的筒114,S卩，环114。换言 之，筒114保持在鼻管100上并且可相对于鼻管100在延伸位置和收缩位置之间滑动。通 常，筒114可围绕工具轴线T旋转。筒114通常是圆柱形的并且接纳鼻管100。
[0152] 筒114围绕套管40沿径向延伸，以在切割配件32与鼻管100接合并且轴向连接 器110处于锁定位置时相对于鼻管100挤压套管。换言之，在延伸位置，筒114接合切割配 件32,例如切割配件32的套管40,从而将切割配件32接合到鼻管100上。在收缩位置，筒 114与切割配件32断开，以从鼻管100释放切割配件32。
[0153] 参照图18-23,鼻管100包括支撑轴向连接器110的导引部分116。例如，鼻管100 包括具有导引部分116的导引部分118。筒114和导引部分116限定接合特征，以将筒114 可操作地耦接到导引部分116，从而使得筒114可沿导引部分116在延伸位置和收缩位置之 间移动。
[0154] 例如，至少一个接合构件120与筒114和导引部分116接合，以耦接筒114和导引 部分116,如图19-23所示。鼻管100的导引部分116限定至少一个通道122,并且接合构 件120与通道122接合并且可沿通道122在延伸位置和收缩位置之间移动。通道122沿鼻 管轴线N纵向地延伸，并且通常延伸通道导引部分116。图示的鼻管100包括分别与四个 通道122接合的四个接合构件120。但是，轴向连接器110可包括任意数量的接合构件120 和相应的通道122。
[0155]例如，接合构件120是与筒114和导引部分116的通道接合以将筒114耦接到导 弓丨部分118的圆球。筒114限定接纳球的凹口 124,通常是半球形形状的。球在凹口 124中 旋转并且沿工具轴线T被固定到筒114。球与导引部分116的通道122接合，以沿通道，即， 沿鼻管轴线N，导引筒114的移动。替代球，接合构件120可以是将筒114耦接到导引部分 的任何类型的特征，诸如，例如，销、法兰等。
[0156] 参照图19-22,轴向连接器110包括耦接到筒114的偏压装置126,例如弹簧126， 并且偏压装置126朝向伸展位置推压筒114。通过向筒114应用朝向收缩位置的足以克服 偏压装置126所施加的力（S卩，足以压缩偏压装置126)的力，筒114可移动到收缩位置。如 图所示，例如，偏压装置126位于鼻管孔眼102中。偏压装置126毗邻鼻管孔眼