[發明專利]一種前端執行器及其方法、機械手裝置及外科手術器械

在審

• 申請號: 202210691504.7
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN115040253A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 王樹新
• 申請（專利權）人: 天津大學醫療機器人與智能系統研究院
• 主分類號: A61B34/37
• 分類號: A61B34/37;A61B34/35;A61B34/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張博

1.一種前端執行裝置，其特征在于，包括：

十字交叉軸，所述十字交叉軸包括相互垂直相交的第一交叉軸和第二交叉軸，所述第一交叉軸兩端設置有第一絲輪，所述第二交叉軸兩端設置有第二絲輪，用于在驅動裝置的驅動下繞所述第一交叉軸和/或第二交叉軸轉動以實現所述前端執行裝置俯仰和偏轉兩個自由度的驅動，所述兩個自由度包括第一自由度與第二自由度；以及

導向輪，所述導向輪設置于所述十字交叉軸上，并與所述第一絲輪或第二絲輪同軸設置，以將用于驅動所述第一自由度轉動的驅動絲換向至與驅動第二自由度轉動的驅動絲的同側，使得位于連接座上的驅動絲的穿絲孔呈直線布置，且所述直線方向與所述第二自由度的旋轉軸平行。

2.根據權利要求1所述的前端執行器，其特征在于，還包括：

前端執行器，所述前端執行器固定在所述十字交叉軸的第一交叉軸或第二交叉軸的兩端。

3.根據權利要求2所述的前端執行裝置，其特征在于，所述前端執行器為夾持類前端執行組件，所述夾持類前端執行組件具有至少兩個能夠獨立運動的執行零件，至少兩個所述執行零件均設置有驅動絲輪，用于在驅動絲的驅動下實現至少兩個所述執行零件的開合。

4.根據權利要求3所述的前端執行裝置，其特征在于，所述驅動絲輪為第一絲輪，其中所述第一絲輪與所述導向輪為非同軸設置。

5.根據權利要求3所述的前端執行裝置，其特征在于，至少兩個所述執行零件相對地安裝于所述十字交叉軸的第一交叉軸或第二交叉軸的兩端，使得實現至少兩個所述執行零件的開合運動的轉動軸線與所述兩個自由度中的一個的旋轉軸線重合。

6.根據權利要求5所述的前端執行裝置，其特征在于，所述至少兩個能夠獨立運動的執行零件包括兩片相互嚙合的鉗頁，所述鉗頁為“Z”形結構，使得與所述夾持類前端執行組件的夾持自由度同軸的偏轉自由度或俯仰自由度的偏轉角度小于-90°或大于90°。

7.根據權利要求3所述的前端執行裝置，其特征在于，所述導向輪上具有與導向輪同心分布的環形的第一輪槽和第二輪槽，用于驅動所述前端執行器所在的軸的所述驅動絲包括：

第一前端執行器驅動絲，所述第一前端執行器驅動絲一點固定在所述第一絲輪上，并繞過所述第一絲輪后，沿著所述導向輪上的輪槽，穿過所述穿絲孔與驅動裝置連接；以及

第二前端執行器驅動絲，第二前端執行器驅動絲與所述第一前端執行器驅動絲在第一絲輪上的纏繞方向相反。

8.根據權利要求1所述的前端執行裝置，其特征在于，所述前端執行裝置的第一自由度的旋轉軸與第二自由度的旋轉軸的間距為0，或所述前端執行器的負載能力為至少30N。

9.根據權利要求1所述的前端執行裝置，其特征在于，所述前端執行器包括執行器安裝座，所述執行器安裝座具有兩個相對固定的安裝腿，兩個所述安裝腿分別與所述十字交叉軸的第一交叉軸或第二交叉軸的兩端相對固定。

10.根據權利要求9所述的前端執行裝置，其特征在于，所述前端執行器為能量工具。

11.一種如所述權利要求1-11任一項所述的前端執行裝置的控制方法，包括：

控制操縱器的第一驅動器驅動致動機構內的驅動絲輪的轉動，拉動設置于所述十字交叉軸中第一絲輪和/或第二絲輪轉動，以實現十字交叉軸在俯仰和偏轉兩個自由度方向上順時針和逆時針兩向的繞軸轉動，從而操作所述前端執行裝置執行俯仰運動和/或偏轉運動。

12.一種外科手術器械，其特征在于，所述外科手術器械包括如權利要求1-11任一項所述的前端執行裝置。

13.一種機械手裝置，其特征在于，包括：

關節組件，所述關節組件包括如權利要求1-11任一項所述的前端執行裝置。

14.根據權利要求13所述的機械手裝置，其特征在于，所述前端執行裝置設置于機械手裝置中的從機械手的所述關節組件，其中，所述從機械手的操作指令由主機械手發送。