[发明专利]用于机器人手术系统的齿轮系组件

说明书

提供了一种用于与机器人手术系统的机器人手臂连接的末端执行器，其中通过机器人手术系统的控制设备的相应电动机处所延伸出的至少一根线缆来控制该末端执行器和/或使该末端执行器进行关节式运动。该末端执行器包括至少一个齿轮系，其将来自控制设备的至少一个电动机的力传输至腕组件的近侧支架、腕组件的远侧支架以及钳夹组件中的至少一个。齿轮系实现以下至少一个：远侧毂组件相对于近侧毂的枢转；远侧支架相对于近侧支架的转动；以及钳夹组件的打开或闭合。

本申请是申请号为2014800674869、申请日为2014年10月23日、发明名称为“用于机器人手术系统的齿轮系组件”的专利申请的分案申请。

技术领域

本申请要求在2013年12月12日提交的美国临时专利申请第61/914，979号的权益和优先权，其全部公开通过引用并入文中。

背景技术

机器人手术系统已用于微创医疗操作。一些机器人手术系统包括支撑机器人手臂的操纵台以及至少一个末端执行器，诸如通过腕组件安装在机器人手臂上的钳子或抓取工具。在医疗操作期间，末端执行器和腕组件插入至患者的小切口(通过插管)或自然孔口中以将末端执行器定位在患者的身体内的工作部位处。

线缆从机器人操纵台延伸出、穿过机器人手臂并连接至腕组件和/或末端执行器。在某些情形中，利用处理系统所控制的电动机来致动线缆，该处理系统包括用户界面使外科医生或临床医生能够控制包括机器人手臂、腕组件和/或末端执行器的机器人手术系统。

在某些情形中，腕组件通过三个线缆或线缆对来提供用于移动末端执行器的三个自由度，每个线缆或线缆对用于一个自由度。例如，对于抓取或切割末端执行器，腕组件通过允许变换为俯仰(pitch)、横摆(yaw)以及末端执行器的打开和闭合而提供有三个自由度。

由于小型手术工具的需求增加，设备制造商开发了诸如抓取和切割工具等具有较小横截面面积的手术工具。这些较小横截面面积减少了可能施加在工具的端部的两个钳夹之间的总力。此外，采用三个线缆或线缆对来提供三个自由度需要用于实施的最小横截面面积，其限制了进一步减小这些工具的横截面面积的能力。最终，在钳夹打开和闭合时，施加的力不能依据钳夹相对于彼此的位置而适应地提供为变力。

需要具有相对较小横截面面积且相对较短长度的手术工具，其能够提供末端执行器钳夹之间的较大的力，包括依据钳夹相对于彼此的位置而变化的相适应的力。

发明内容

可以通过线缆/管和齿轮系统来驱动在手术机器人工具的端部处诸如钳子或剪切工具的钳夹。在某些情形中，可以直接地驱动线缆/管和齿轮系统以便至少一个线缆/管控制俯仰，至少一个线缆/管控制横摆以及至少一个线缆/管打开和闭合钳夹。

包括腕组件和钳夹组件的末端执行器可以与机器人手术系统一起使用并且由机器人手术系统来致动。在某些情形中，可以通过从机器人手术系统的控制设备的相应电动机延伸的至少一个线缆/管来控制末端执行器和/或使末端执行器进行关节式运动。

根据本公开的一个方案，提供了一种用于与机器人手术系统的机器人手臂连接的末端执行器，其中通过机器人手术系统的控制设备的至少一个电动机来控制该末端执行器和/或使该末端执行器进行关节式运动。该末端执行器包括腕组件，其包括：限定相应纵轴的近侧毂；以及限定相应纵轴的远侧毂组件。所述远侧毂组件包括：与近侧毂枢转地连接的近侧支架；以及与近侧支架枢转地连接的远侧支架，所述远侧支架能够相对近侧支架沿远侧毂组件的纵轴转动。

末端执行器还包括钳夹组件，其包括枢转地支撑在远侧支架上的一对钳夹。每个钳夹包括：与远侧支架枢转地连接的近侧部；以及向其近侧部的远侧延伸的远侧部。