機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)已在微創(chuàng)醫(yī)療操作中使用。一些機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)包括：支撐機(jī)器人手臂的控制臺(tái)，以及經(jīng)由腕組件安裝到機(jī)器人手臂的至少一個(gè)末端執(zhí)行器，如鉗子或抓握工具。在醫(yī)療操作期間，末端執(zhí)行器和腕組件插入患者的小切口(經(jīng)由插管)或自然孔口以將末端執(zhí)行器定位在患者身體內(nèi)的工作部位。

線纜從機(jī)器人控制臺(tái)延伸，通過(guò)機(jī)器人手臂，并連接至腕組件和/或末端執(zhí)行器。在一些情況下，線纜通過(guò)電動(dòng)機(jī)致動(dòng)，其中電動(dòng)機(jī)通過(guò)包括用戶接口的處理系統(tǒng)控制，所述用戶接口用于外科醫(yī)生或臨床醫(yī)生能夠控制包括機(jī)器人手臂、腕組件和/或末端執(zhí)行器的機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)。

在一些情況下，腕組件通過(guò)使用三根線纜或線纜對(duì)給末端執(zhí)行器提供三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，其中，三根線纜或線纜對(duì)中的一個(gè)用于一個(gè)自由度。例如，為使末端執(zhí)行器抓握或切割，腕組件通過(guò)允許末端執(zhí)行器的俯仰、橫擺以及打開(kāi)和閉合來(lái)提供三個(gè)自由度。

隨著對(duì)更小的手術(shù)工具的需求的增加，裝置制造商開(kāi)發(fā)具有較小橫截面積的手術(shù)工具，例如抓握和切割工具。這些更小的橫截面積減少可能施加在工具的端部處的兩個(gè)鉗夾之間的總力。另外，使用三根線纜或線纜對(duì)以提供三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)需要最小橫截面積來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且限制進(jìn)一步減少這些工具的橫截面積的能力。最后，所施加的力不定制來(lái)根據(jù)鉗夾打開(kāi)和閉合時(shí)鉗夾相對(duì)于彼此的位置來(lái)提供各種力。

存在對(duì)如下手術(shù)工具的需求：具有能夠提供末端執(zhí)行器鉗夾之間高的力的相對(duì)小的橫截面積和相對(duì)短的長(zhǎng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在手術(shù)機(jī)器人的端部處的工具，如鉗子或剪刀切割工具，可通過(guò)線纜/管和齒輪系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。在一些情況下，線纜/管和齒輪系統(tǒng)可以直接被驅(qū)動(dòng)，從而至少一個(gè)線纜/管控制俯仰，至少一個(gè)線纜/管控制橫擺，并且至少一個(gè)線纜/管打開(kāi)和閉合鉗夾。

包括腕組件和鉗夾組件的末端執(zhí)行器可以與機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)一起使用并且通過(guò)機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)致動(dòng)。在一些情況下，可以通過(guò)從機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的控制裝置的相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)延伸的至少一個(gè)線纜/管，來(lái)控制末端執(zhí)行器和/或使其進(jìn)行關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方案，提供了用于使用和連接至機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的機(jī)器人手臂的末端執(zhí)行器，所述末端執(zhí)行器通過(guò)機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的控制裝置的至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)來(lái)控制和/或進(jìn)行關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)。末端執(zhí)行器包括限定縱向軸線的腕組件。腕組件包括至少一個(gè)支撐件；并且遠(yuǎn)側(cè)轂組件圍繞樞轉(zhuǎn)軸線可樞轉(zhuǎn)地連接至所述至少一個(gè)支撐件。

末端執(zhí)行器還包括鉗夾組件，所述鉗夾組件限定縱向軸線并且包括一對(duì)鉗夾。每個(gè)鉗夾包括：近側(cè)部，其可樞轉(zhuǎn)地連接至遠(yuǎn)側(cè)轂組件；以及遠(yuǎn)側(cè)部，其在鉗夾的近側(cè)部的遠(yuǎn)側(cè)延伸。

末端執(zhí)行器還包括致動(dòng)線纜，所述致動(dòng)線纜具有可操作地連接至一對(duì)鉗夾的遠(yuǎn)側(cè)端和可操作地連接至所述至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)的近側(cè)端。在使用中，致動(dòng)線纜的軸向平移引起鉗夾組件的打開(kāi)和閉合中的一個(gè)。

末端執(zhí)行器還可包括轉(zhuǎn)矩傳遞管，所述轉(zhuǎn)矩傳遞管具有可操作地連接至鉗夾組件的遠(yuǎn)側(cè)端和可操作地連接至所述至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)的相應(yīng)電動(dòng)機(jī)的近側(cè)端。所述轉(zhuǎn)矩傳遞管的旋轉(zhuǎn)可引起鉗夾組件的圍繞其縱向軸線的旋轉(zhuǎn)。

鉗夾組件可以包括從每個(gè)鉗夾延伸的連桿臂。每個(gè)連桿臂可連接至致動(dòng)線纜。

轉(zhuǎn)矩傳遞管可以限定貫通其的管腔。所述致動(dòng)線纜可以布置在轉(zhuǎn)矩傳遞管的管腔中。

遠(yuǎn)側(cè)轂組件可包括：主體部，其限定遠(yuǎn)側(cè)凹槽，所述遠(yuǎn)側(cè)凹槽包括形成在其表面中的一圈齒輪齒；太陽(yáng)輪，其可旋轉(zhuǎn)地支撐在主體部的遠(yuǎn)側(cè)凹槽中，其中，太陽(yáng)輪不可旋轉(zhuǎn)地連接至轉(zhuǎn)矩傳遞管的遠(yuǎn)側(cè)端；以及一對(duì)行星齒輪，其可旋轉(zhuǎn)地支撐在主體部的遠(yuǎn)側(cè)凹槽中。所述行星齒輪可以插在主體部的一圈齒輪齒和太陽(yáng)輪之間并且與主體部的一圈齒輪齒和太陽(yáng)輪嚙合。每個(gè)鉗夾可以可樞轉(zhuǎn)地連接至相應(yīng)的行星齒輪。

每個(gè)行星齒輪可以支撐在相應(yīng)的行星齒輪軸上。每個(gè)鉗夾可以可樞轉(zhuǎn)地連接至相應(yīng)的行星齒輪軸。

末端執(zhí)行器還可以包括可操作地連接至遠(yuǎn)側(cè)轂組件的一對(duì)關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)線纜。每個(gè)關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)線纜的遠(yuǎn)側(cè)端可以從樞轉(zhuǎn)軸線間隔開(kāi)相反徑向距離。

一對(duì)鉗夾中的每個(gè)鉗夾可以在其中限定傾斜狹槽。所述致動(dòng)線纜可以在其遠(yuǎn)側(cè)端支撐凸輪銷(xiāo)，其中，凸輪銷(xiāo)可以可滑動(dòng)地布置在限定于每個(gè)鉗夾中的傾斜狹槽內(nèi)。

遠(yuǎn)側(cè)轂組件可以包括可樞轉(zhuǎn)地連接至所述至少一個(gè)支撐件的圓筒形主體。鉗夾組件可以支撐在遠(yuǎn)側(cè)轂組件中以能夠圍繞圓筒形主體的中心軸線且相對(duì)于圓筒形主體旋轉(zhuǎn)。

一對(duì)鉗夾可以可樞轉(zhuǎn)地支撐在圓筒形主體中，以便朝向彼此靠近和彼此分離。

一對(duì)鉗夾中的每個(gè)鉗夾的傾斜狹槽可以沿橫向于鉗夾組件的縱向軸線的方向延伸。傾斜狹槽可以沿彼此相反方向延伸。

在使用中，致動(dòng)線纜的旋轉(zhuǎn)可以引起凸輪銷(xiāo)的旋轉(zhuǎn)與所述鉗夾組件的旋轉(zhuǎn)。同樣，在使用中，致動(dòng)線纜的軸向平移可以引起鉗夾組件的一對(duì)鉗夾的靠近和分離中的一個(gè)。

遠(yuǎn)側(cè)轂組件可以包括可樞轉(zhuǎn)地連接至所述至少一個(gè)支撐件的殼體，其中所述殼體可以包括限定了布置為沿著樞轉(zhuǎn)軸線的中心軸線的多個(gè)齒輪齒。

末端執(zhí)行器還可以包括第一轉(zhuǎn)矩傳遞管，所述第一轉(zhuǎn)矩傳遞管具有與遠(yuǎn)側(cè)轂組件的殼體的多個(gè)齒輪齒嚙合的第一端。在使用中，所述第一轉(zhuǎn)矩傳遞管的旋轉(zhuǎn)可引起殼體的圍繞樞轉(zhuǎn)軸線的樞轉(zhuǎn)。

末端執(zhí)行器還可以包括：旋轉(zhuǎn)齒輪，其可旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體中并且能夠圍繞樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)；第二轉(zhuǎn)矩傳遞管，其具有與旋轉(zhuǎn)齒輪嚙合的第一端；以及柱桿，其可旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體中并且從所述殼體突出，鉗夾組件可樞轉(zhuǎn)地連接至柱桿的突出部，柱桿與旋轉(zhuǎn)齒輪嚙合；在使用中，所述第二轉(zhuǎn)矩傳遞管的旋轉(zhuǎn)可以引起鉗夾組件的圍繞柱桿的縱向軸線的旋轉(zhuǎn)。

第二轉(zhuǎn)矩傳遞管可以可旋轉(zhuǎn)地布置在第一轉(zhuǎn)矩傳遞管的管腔內(nèi)。

致動(dòng)線纜可以延伸通過(guò)第二轉(zhuǎn)矩傳遞管的管腔，通過(guò)殼體，并通過(guò)柱桿的管腔。

一對(duì)鉗夾可以可樞轉(zhuǎn)地支撐在柱桿上以便能夠朝向彼此靠近和彼此分離。

一對(duì)鉗夾中的每個(gè)鉗夾的傾斜狹槽可以沿橫向于鉗夾組件的縱向軸線的方向延伸。所述傾斜狹槽可以沿彼此相反的方向延伸。

致動(dòng)線纜的軸向平移可以引起鉗夾組件的一對(duì)鉗夾的靠近和分離中的一個(gè)。

下面參考附圖更詳細(xì)描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)和方案。

附圖說(shuō)明

將參照附圖在本文中描述本公開(kāi)的實(shí)施例，其中：

圖1A是根據(jù)本公開(kāi)的醫(yī)療工作站和操作控制臺(tái)的示意圖；

圖1B是圖1A的醫(yī)療工作站的控制裝置的電動(dòng)機(jī)的示意性立體圖；

圖2是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的用于圖1A的醫(yī)療工作站中的末端執(zhí)行器的立體圖，描述了其鉗夾組件處于關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)和打開(kāi)情形；

圖3是根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例的用于圖1A的醫(yī)療工作站中的末端執(zhí)行器的立體圖，描述了其鉗夾組件處于關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)和部分閉合情形；

圖4是圖3的末端執(zhí)行器的另一個(gè)立體圖；

圖5是根據(jù)本公開(kāi)的又一個(gè)實(shí)施例的用于圖1A的醫(yī)療工作站中的末端執(zhí)行器的立體圖，描述了其鉗夾組件處于關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)和閉合情形；和

圖6是圖5的末端執(zhí)行器的部件分開(kāi)的另一個(gè)立體圖。

具體實(shí)施方式

將參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本公開(kāi)的鉗夾組件和/或腕組件，在附圖中，在幾幅視圖的每個(gè)中，相同附圖標(biāo)記指代相同或?qū)?yīng)的元件。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“遠(yuǎn)側(cè)”指的是鉗夾組件和/或腕組件的較遠(yuǎn)離用戶的部分，而術(shù)語(yǔ)“近側(cè)”指的是鉗夾組件和/或腕組件的較靠近用戶的部分。

首先參照?qǐng)D1A和圖1B，醫(yī)療工作站總體示為工作站1，并且通常包括：多個(gè)機(jī)器人手臂2、3；控制裝置4；以及操作控制臺(tái)5，其聯(lián)接至控制裝置4。操作控制臺(tái)5包括：顯示裝置6，其特別地設(shè)置為顯示三維圖像；以及手動(dòng)輸入裝置7、8，例如外科醫(yī)生的人(未示出)能夠借助手動(dòng)輸入裝置7、8在第一操作模式下遠(yuǎn)程操縱機(jī)器人手臂2、3，如本領(lǐng)域技術(shù)人員基本上已知的。

根據(jù)本公開(kāi)的幾個(gè)實(shí)施例中的任何一個(gè)，機(jī)器人手臂2、3中的每個(gè)都包括：多個(gè)構(gòu)件，其通過(guò)接頭連接；以及附接裝置9、11，例如支撐末端執(zhí)行器100的手術(shù)工具“ST”可附接至附接裝置9、11，將在下面更加詳細(xì)地描述。

機(jī)器人手臂2、3可以由連接至控制裝置4的電驅(qū)動(dòng)器(未示出)驅(qū)動(dòng)。控制裝置4(例如，計(jì)算機(jī))設(shè)置為特別借助計(jì)算機(jī)程序以如下方式啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器：機(jī)器人手臂2、3、其附接裝置9、11以及因此的手術(shù)工具(包括末端執(zhí)行器100)根據(jù)借助手動(dòng)輸入裝置7、8限定的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行所期望的運(yùn)動(dòng)。控制裝置4也可以以調(diào)節(jié)機(jī)器人手臂2、3和/或驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)的方式設(shè)置。

醫(yī)療工作站1配置為用于躺在患者臺(tái)12上的待以借助末端執(zhí)行器100用微創(chuàng)方式治療的患者13。醫(yī)療工作站1還可以包括多于兩個(gè)的機(jī)器人手臂2、3，其它機(jī)器人手臂同樣連接至控制裝置4并且能夠通過(guò)操作控制臺(tái)5遠(yuǎn)程操縱。醫(yī)療器械或手術(shù)工具(包括末端執(zhí)行器100)也可以連接至其它機(jī)器人手臂。醫(yī)療工作站1可以包括特別是聯(lián)接至控制裝置4的數(shù)據(jù)庫(kù)14，例如來(lái)自活體13的術(shù)前數(shù)據(jù)和/或解剖圖解集存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)14中。

關(guān)于醫(yī)療工作站1的結(jié)構(gòu)和操作的詳細(xì)討論，可以參考2011年11月3日提交的、名稱(chēng)為“醫(yī)療工作站”的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)第2012/0116416號(hào)，上述專(zhuān)利的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。

控制裝置4可以控制多個(gè)電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)，其中各電動(dòng)機(jī)配置為卷起或放出延伸通過(guò)每個(gè)機(jī)器人手臂到手術(shù)工具的末端執(zhí)行器100的一段長(zhǎng)度的線纜“C”(圖1B)，或使齒輪或驅(qū)動(dòng)軸(未示出)旋轉(zhuǎn)。在使用中，隨著線纜“C”卷起和放出，線纜“C”、齒輪或驅(qū)動(dòng)軸可能影響手術(shù)工具的每個(gè)末端執(zhí)行器的操作和/或運(yùn)動(dòng)?？梢灶A(yù)期的是，控制裝置4與各種電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)的啟動(dòng)協(xié)作，以協(xié)作卷起或放出一段長(zhǎng)度的相應(yīng)的線纜“C”以協(xié)作相應(yīng)的末端執(zhí)行器的操作和/或運(yùn)動(dòng)。雖然圖1B示出了通過(guò)單個(gè)電動(dòng)機(jī)卷起或放出的線纜“C”，在一些情況下，兩個(gè)或更多的線纜或單個(gè)線纜的兩個(gè)端部可由單個(gè)電動(dòng)機(jī)卷起或放出。例如，在一些情況下，兩根線纜或線纜端部可以沿相反的方向聯(lián)接到單個(gè)電動(dòng)機(jī)，這樣，當(dāng)電動(dòng)機(jī)沿第一方向啟動(dòng)時(shí)，線纜中的一個(gè)卷起而使另一個(gè)線纜放出。其它的線纜配置可以在不同的實(shí)施例中使用。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，用于連接至機(jī)器人手臂2、3且用于通過(guò)控制裝置4操縱的末端執(zhí)行器總體指定為100。末端執(zhí)行器100包括腕組件110，以及可樞轉(zhuǎn)地連接至腕組件110的鉗夾組件130。腕組件110包括遠(yuǎn)側(cè)延伸的U形夾的形式且限定了第一縱向軸線“X1-X1”的近側(cè)轂112。近側(cè)轂112限定定向?yàn)榕c第一縱向軸線“X1-X1”正交的第一樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”。在實(shí)施例中，第一樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”可以延伸通過(guò)第一縱向軸線“X1-X1”。U形夾形式的近側(cè)轂112包括一對(duì)間隔開(kāi)的、相對(duì)的直立支撐件112a、112b，其中第一樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”延伸通過(guò)直立支撐件112a、112b。

腕組件110還包括可樞轉(zhuǎn)地連接至近側(cè)轂112的直立支撐件112a、112b的遠(yuǎn)側(cè)轂組件116。遠(yuǎn)側(cè)轂組件116包括具有一對(duì)間隔開(kāi)的、相對(duì)的、近側(cè)延伸的直立支撐件116a和116b的主體部116c。遠(yuǎn)側(cè)轂組件116的直立支撐件116a、116b通過(guò)樞軸銷(xiāo)114可樞轉(zhuǎn)地連接至近側(cè)轂112的相應(yīng)的直立支撐件112a和112b。樞軸銷(xiāo)114沿著第一樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”布置。

遠(yuǎn)側(cè)轂組件116的主體部116c限定遠(yuǎn)側(cè)孔/凹槽116d，遠(yuǎn)側(cè)孔/凹槽116d包括形成在其表面上的一圈齒輪齒116e。一圈齒輪齒116e為限定中心軸線的形式的內(nèi)齒圈。

遠(yuǎn)側(cè)轂組件116包括以太陽(yáng)輪的形式且可旋轉(zhuǎn)地支撐在孔116d中的直齒輪118。太陽(yáng)輪118包括與內(nèi)齒圈116e的中心軸線同軸的旋轉(zhuǎn)軸線。遠(yuǎn)側(cè)轂組件116還包括各自為行星齒輪形式且可旋轉(zhuǎn)地支撐在孔116d中的第一直齒輪120和第二直齒輪122。每個(gè)行星齒輪120、122包括相對(duì)于內(nèi)齒圈116e的中心軸線平行的旋轉(zhuǎn)軸線。直齒輪118、120和122中的每個(gè)都支撐在相應(yīng)的橋、軸或軸桿118a、120a、122a上。

繼續(xù)參考圖2，如上所述，末端執(zhí)行器100包括可樞轉(zhuǎn)地支撐在遠(yuǎn)側(cè)轂組件116上的鉗夾組件130。鉗夾組件130包括各自可樞轉(zhuǎn)地連接至遠(yuǎn)側(cè)轂組件116的相應(yīng)的軸120a、122a的一對(duì)鉗夾132、134。具體地，每個(gè)鉗夾132、134包括：相應(yīng)的近側(cè)端132a、134a，其經(jīng)由相應(yīng)的樞軸銷(xiāo)132c、134c可樞轉(zhuǎn)地連接至遠(yuǎn)側(cè)轂組件116的相應(yīng)的軸120a、122a；以及相應(yīng)的遠(yuǎn)側(cè)端132b、134b。

每個(gè)鉗夾132、134可樞轉(zhuǎn)地支撐從其延伸且朝向彼此延伸的相應(yīng)的連桿臂132d、134d。連桿臂132d、134d的自由端可樞轉(zhuǎn)地連接至支撐在致動(dòng)線纜142的遠(yuǎn)側(cè)端上的連接轂142a。

根據(jù)本公開(kāi)和本實(shí)施例，內(nèi)齒圈116e、太陽(yáng)輪118和行星齒輪120、122構(gòu)成齒輪系統(tǒng)，所述齒輪系統(tǒng)構(gòu)造為并適于將通過(guò)控制裝置4的電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)換成鉗夾組件130的圍繞遠(yuǎn)側(cè)轂組件116的縱向軸線的旋轉(zhuǎn)或傳遞通過(guò)控制裝置4的電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力。

末端執(zhí)行器100包括如下的轉(zhuǎn)矩傳遞管、套筒、護(hù)套或軸140：其具有不可旋轉(zhuǎn)地連接至太陽(yáng)輪118的遠(yuǎn)側(cè)端以及可操作地連接至控制裝置4的電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)的近側(cè)端(未示出)。具體地，管140的近側(cè)端延伸通過(guò)機(jī)器人手臂2或3，并且可操作地連接至電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)從而使得當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)時(shí)，管140沿其縱向軸線旋轉(zhuǎn)。在操作中，當(dāng)管140旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)傳遞至太陽(yáng)輪118。管140可以由使得能夠傳遞旋轉(zhuǎn)力的材料(例如，不銹鋼等)制造。

繼續(xù)參考圖2，在操作中，當(dāng)太陽(yáng)輪118旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于管140的旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)傳遞至行星齒輪120、122以引起鉗夾組件130圍繞遠(yuǎn)側(cè)轂組件116的縱向軸線順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本公開(kāi)和本實(shí)施例，連桿臂132d、134d和致動(dòng)線纜142構(gòu)成鉗夾打開(kāi)/閉合系統(tǒng)，所述鉗夾打開(kāi)/閉合系統(tǒng)構(gòu)造為并適于：由于控制裝置4的電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)的操作，而將軸向力轉(zhuǎn)換成鉗夾組件130的打開(kāi)/閉合或傳遞軸向力。

如上，末端執(zhí)行器100包括如下的力傳遞致動(dòng)線纜142：其具有經(jīng)由轂142a連接至連桿臂132d、134d的遠(yuǎn)側(cè)端以及可操作地連接至控制裝置4的電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)的近側(cè)端(未示出)。具體地，線纜142的近側(cè)端延伸通過(guò)機(jī)器人手臂2或3，并且可操作地連接至電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)，使得當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)時(shí)，線纜142沿其縱向軸線軸向平移。在操作中，致動(dòng)線纜142軸向平移，所述軸向平移被傳遞至連桿臂132d、134d，以打開(kāi)或閉合鉗夾組件130。致動(dòng)線纜142由使得能夠傳遞軸向壓縮力和拉伸力的材料(例如，不銹鋼等)制造。

繼續(xù)參考圖2，在操作中，當(dāng)連桿臂132d、134d致動(dòng)時(shí)，由于致動(dòng)線纜142的軸向平移，所述致動(dòng)傳遞至鉗夾132、134，以引起鉗夾組件130打開(kāi)或閉合。

根據(jù)本公開(kāi)和本實(shí)施例，末端執(zhí)行器100包括如下一對(duì)關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)線纜144、146：其具有連接至遠(yuǎn)側(cè)轂組件116的相應(yīng)的遠(yuǎn)側(cè)端以及可操作地連接至控制裝置4的電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)的近側(cè)端(未示出)。具體地，關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)線纜144、146的遠(yuǎn)側(cè)端在相對(duì)于樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”的相對(duì)的徑向位置處連接至遠(yuǎn)側(cè)轂組件116，并且，關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)線纜144、146的相應(yīng)的近側(cè)端延伸通過(guò)機(jī)器人手臂2或3，并且可操作地連接至電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)，使得當(dāng)電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)啟動(dòng)時(shí)，關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)線纜144、146沿相對(duì)于彼此相反的方向軸向平移。在操作中，當(dāng)關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)線纜144、146軸向平移時(shí)，所述軸向平移傳遞至遠(yuǎn)側(cè)轂組件116以使遠(yuǎn)側(cè)轂組件116沿第一方向或第二方向圍繞樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”樞轉(zhuǎn)。每個(gè)關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)線纜144、146可以由使得能夠傳遞軸向壓縮力和拉伸力的材料(例如，不銹鋼等)制造。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3和圖4，按照本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例的用于連接至機(jī)器人手臂2、3且用于通過(guò)控制裝置4操縱的末端執(zhí)行器總體指定為200。

末端執(zhí)行器200包括腕組件210，以及可樞轉(zhuǎn)地連接至腕組件210的鉗夾組件230。腕組件210包括遠(yuǎn)側(cè)延伸的U形夾形式的且限定了第一縱向軸線“X1-X1”的近側(cè)轂212。近側(cè)轂212限定定向?yàn)榕c第一縱向軸線“X1-X1”正交的第一樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”。在實(shí)施例中，第一樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”中，可以延伸通過(guò)第一縱向軸線“X1-X1”。U形夾形式的近側(cè)轂212包括一對(duì)間隔開(kāi)的、相對(duì)的直立支撐件212a、212b，其中第一樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”延伸通過(guò)直立支撐件212a、212b。

腕組件210還包括可樞轉(zhuǎn)地連接至近側(cè)轂212的直立支撐件212a、212b的遠(yuǎn)側(cè)轂組件216。遠(yuǎn)側(cè)轂組件216為轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)的形式，包括環(huán)形或圓筒形主體216a、可旋轉(zhuǎn)地支撐在圓筒形主體216a的近側(cè)端的近側(cè)板216b、以及可旋轉(zhuǎn)地支撐在圓筒形主體216a的遠(yuǎn)側(cè)端的遠(yuǎn)側(cè)板216c。近側(cè)板216b和遠(yuǎn)側(cè)板216c可以連接至彼此，使得近側(cè)板216b和遠(yuǎn)側(cè)板216c相對(duì)于彼此可旋轉(zhuǎn)。

繼續(xù)參考圖3和圖4，如上所述，末端執(zhí)行器200包括可樞轉(zhuǎn)地支撐在遠(yuǎn)側(cè)轂組件216上并且限定縱向鉗夾軸線“X2-X2”的鉗夾組件230。鉗夾組件230包括可樞轉(zhuǎn)地連接至遠(yuǎn)側(cè)轂組件216的圓筒形主體216a的一對(duì)鉗夾232、234。具體地，每個(gè)鉗夾232、234包括相應(yīng)的近側(cè)端232a、234a，所述近側(cè)端232a、234a經(jīng)由支撐在遠(yuǎn)側(cè)轂組件216的圓筒形主體216a上的樞軸銷(xiāo)216d而可樞轉(zhuǎn)地連接至遠(yuǎn)側(cè)轂組件216的圓筒形主體216a。

每個(gè)鉗夾232、234包括在樞軸銷(xiāo)216d的遠(yuǎn)側(cè)延伸的相應(yīng)的遠(yuǎn)側(cè)端232b、234b。每個(gè)鉗夾232、234限定形成在其中的相應(yīng)的橫向凸輪狹槽232c、234c，其中，凸輪狹槽232c、234c彼此重疊。

鉗夾組件230包括可滑動(dòng)地布置在凸輪狹槽232c、234c內(nèi)的凸輪銷(xiāo)236。在操作中，如將在下面詳細(xì)討論的，當(dāng)凸輪銷(xiāo)236相對(duì)于鉗夾組件230的縱向軸線沿遠(yuǎn)側(cè)或近側(cè)方向軸向平移時(shí)，凸輪銷(xiāo)236作用在鉗夾232、234上以引起鉗夾232、234打開(kāi)或閉合。

末端執(zhí)行器200包括如下的轉(zhuǎn)矩傳遞管、套筒、護(hù)套或軸240：其具有不可旋轉(zhuǎn)地連接至遠(yuǎn)側(cè)轂組件216的近側(cè)板216b的遠(yuǎn)側(cè)端以及可操作地連接至控制裝置4的電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)的近側(cè)端(未示出)。具體地，管240的近側(cè)端延伸通過(guò)機(jī)器人手臂2或3，并且可操作地連接至電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)，使得當(dāng)電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)啟動(dòng)時(shí)，管240沿著其縱向軸線旋轉(zhuǎn)。在操作中，當(dāng)管240旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)傳遞至遠(yuǎn)側(cè)轂組件216的近側(cè)板216b和遠(yuǎn)側(cè)板216c。當(dāng)板216b、216c旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)傳遞給鉗夾232、234從而引起鉗夾232、234圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)。管240可以由使得能夠傳遞旋轉(zhuǎn)力的材料(例如，不銹鋼等)制造。

末端執(zhí)行器200還包括如下的力傳遞致動(dòng)線纜242：其具有可旋轉(zhuǎn)地或不可旋轉(zhuǎn)地連接至凸輪銷(xiāo)236的遠(yuǎn)側(cè)端以及延伸通過(guò)管240且可操作地連接至控制裝置4的電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)的近側(cè)端(未示出)。具體地，線纜242的近側(cè)端延伸通過(guò)機(jī)器人手臂2或3并且可操作地連接至電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)，使得當(dāng)電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)啟動(dòng)時(shí)，線纜242沿其縱向軸線軸向平移。在操作中，當(dāng)致動(dòng)線纜242軸向平移時(shí)，所述軸向平移傳遞至凸輪銷(xiāo)236以打開(kāi)或閉合鉗夾組件230。致動(dòng)線纜242由使得能夠傳遞軸向壓縮力和拉伸力的材料(例如，不銹鋼等)制造。

根據(jù)本公開(kāi)和本實(shí)施例，末端執(zhí)行器200包括如下的一對(duì)關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)線纜244、246：其具有連接至遠(yuǎn)側(cè)轂組件216的相應(yīng)的遠(yuǎn)側(cè)端，以及可操作地連接至控制裝置4的電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)的近側(cè)端(未示出)。具體地，關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)線纜244、246的遠(yuǎn)側(cè)端在相對(duì)于樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”的相對(duì)的徑向位置處連接至遠(yuǎn)側(cè)轂組件216的圓筒形主體216a，并且關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)線纜244、246的相應(yīng)的近側(cè)端延伸通過(guò)機(jī)器人手臂2或3并且可操作地連接至電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)，使得當(dāng)電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)啟動(dòng)時(shí)，關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)線纜244、246沿相對(duì)于彼此相反的方向軸向平移。在操作中，當(dāng)關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)線纜244、246軸向平移時(shí)，所述軸向平移傳遞至遠(yuǎn)側(cè)轂組件216以使遠(yuǎn)側(cè)轂組件216圍繞樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”沿第一方向或第二方向樞轉(zhuǎn)。每個(gè)關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)線纜244、246可以由能夠傳遞軸向壓縮力和拉伸力的材料(例如，不銹鋼等)制造。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5和圖6，根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例的用于連接至機(jī)器人手臂2、3且用于通過(guò)控制裝置4操縱的末端執(zhí)行器總體指定為300。

末端執(zhí)行器300包括腕組件310以及可樞轉(zhuǎn)地連接至腕組件310的鉗夾組件330。腕組件310包括遠(yuǎn)側(cè)延伸U形夾的形式且限定第一縱向軸線“X1-X1”的近側(cè)轂312。近側(cè)轂312限定定向?yàn)榕c第一縱向軸線“X1-X1”軸正交的第一樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”。在實(shí)施例中，第一樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”可以延伸通過(guò)第一縱向軸線“X1-X1”。U形夾形式的近側(cè)轂312包括一對(duì)間隔開(kāi)的、相對(duì)的直立支撐件312a、312b，第一樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”延伸通過(guò)直立支撐件312a、312b。

腕組件310還包括可樞轉(zhuǎn)地連接至近側(cè)轂312的直立支撐件312a、312b的遠(yuǎn)側(cè)轂組件316。具體地，遠(yuǎn)側(cè)轂組件316包括可樞轉(zhuǎn)地連接至近側(cè)轂312的直立支撐件312a、312b的殼體318。殼體318包括限定與第一樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”一致的中心軸線的近側(cè)延伸的第一齒輪318a(例如，冠輪或錐齒輪)。第一齒輪318a包括基本朝向第一縱向軸線“X1-X1”突出的多個(gè)齒318b。

遠(yuǎn)側(cè)轂組件316包括可旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體318內(nèi)的第二齒輪320(例如，冠輪或錐齒輪)。第二齒輪320限定與第一樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”一致的旋轉(zhuǎn)軸線。

遠(yuǎn)側(cè)轂組件316還包括可旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體318內(nèi)且從殼體318向遠(yuǎn)側(cè)延伸的柱桿322。柱桿322包括不可旋轉(zhuǎn)地支撐在其中且在殼體318內(nèi)的柱桿齒輪322a(例如，冠輪或錐齒輪)。柱桿齒輪322a與第二齒輪320嚙合。柱桿322從殼體318向遠(yuǎn)側(cè)延伸。

繼續(xù)參考圖5和圖6，如上所述，末端執(zhí)行器300包括鉗夾組件330，鉗夾組件330可樞轉(zhuǎn)地支撐在遠(yuǎn)側(cè)轂組件316上并限定縱向鉗夾軸線“X2-X2”。鉗夾組件330包括可樞轉(zhuǎn)地連接至腕組件310的柱桿322的一對(duì)鉗夾332、334。具體地，每個(gè)鉗夾332、334包括經(jīng)由樞軸銷(xiāo)322b可樞轉(zhuǎn)地連接至腕組件310的柱桿322的相應(yīng)的近側(cè)端332a、334a。

每個(gè)鉗夾332、334包括在樞軸銷(xiāo)322b的遠(yuǎn)側(cè)延伸的相應(yīng)的遠(yuǎn)側(cè)端332b、334b。每個(gè)鉗夾332、334限定形成在其中的相應(yīng)的橫向凸輪狹槽332c、334c，其中，凸輪狹槽332c、334c彼此重疊。

鉗夾組件330包括可滑動(dòng)地布置在凸輪狹槽332c、334c中的凸輪銷(xiāo)336。在操作中，如將在下面詳細(xì)討論的，當(dāng)凸輪銷(xiāo)336相對(duì)于鉗夾組件330的縱向軸線沿遠(yuǎn)側(cè)或近側(cè)方向軸向平移時(shí)，凸輪銷(xiāo)336作用在鉗夾332、334上以引起鉗夾332、334打開(kāi)或閉合。

末端執(zhí)行器300包括如下的第一轉(zhuǎn)矩傳遞管、套筒、護(hù)套或軸340：其具有不可旋轉(zhuǎn)地支撐與殼體318的第一齒輪318a嚙合的齒輪340a的遠(yuǎn)側(cè)端。第一管340包括可操作地連接至控制裝置4的電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)的近側(cè)端(未示出)。具體地，第一管340的近側(cè)端延伸通過(guò)機(jī)器人手臂2或3，并且可操作地連接至電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)，使得當(dāng)電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)啟動(dòng)時(shí)，第一管340沿其縱向軸線旋轉(zhuǎn)。在操作中，當(dāng)?shù)谝还?40旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)經(jīng)由齒輪340a與齒輪318a的嚙合傳遞至遠(yuǎn)側(cè)轂組件316的殼體318以使遠(yuǎn)側(cè)轂組件316和鉗夾組件330圍繞第一樞轉(zhuǎn)軸線“Y1-Y1”樞轉(zhuǎn)。

末端執(zhí)行器300還包括如下的第二轉(zhuǎn)矩傳遞管、套筒、護(hù)套或軸342：其具有不可旋轉(zhuǎn)地支撐與遠(yuǎn)側(cè)轂組件316的第二齒輪320嚙合的齒輪342a的遠(yuǎn)側(cè)端。第二管342包括延伸穿過(guò)第一管340并且可操作地連接至控制裝置4的電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)的近側(cè)端(未示出)。具體地，第二管342的近側(cè)端延伸通過(guò)機(jī)器人手臂2或3，并且可操作地連接至電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)，使得當(dāng)電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)啟動(dòng)時(shí)，第二管342沿著其縱向軸線旋轉(zhuǎn)。在操作中，當(dāng)?shù)诙?42旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)被傳遞至遠(yuǎn)側(cè)轂組件316的第二齒輪320，其被傳遞至柱桿322的柱桿齒輪322a。當(dāng)柱桿322旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)傳遞至將旋轉(zhuǎn)傳遞至鉗夾330、332的樞軸銷(xiāo)322b。

管340、342可以由使得能夠傳遞旋轉(zhuǎn)力的材料(例如，不銹鋼等)制造。

末端執(zhí)行器200還包括如下的力傳遞致動(dòng)線纜344：其具有可旋轉(zhuǎn)地或不可旋轉(zhuǎn)地連接至凸輪銷(xiāo)336的遠(yuǎn)側(cè)端以及延伸通過(guò)柱桿322和第二管342且可操作地連接至控制裝置4的電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)的近側(cè)端(未示出)。具體地，線纜344的近側(cè)端延伸通過(guò)機(jī)器人手臂2或3，并且可操作地連接至電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)中的至少一個(gè)，使得當(dāng)電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)1...n)的至少一個(gè)啟動(dòng)時(shí)，線纜344沿著其縱向軸線軸向平移。在操作中，當(dāng)致動(dòng)線纜344軸向平移時(shí)，所述軸向平移傳遞至凸輪銷(xiāo)336以打開(kāi)或閉合鉗夾組件330。致動(dòng)線纜344由使得能夠傳遞軸向壓縮力和拉伸力的材料(例如，不銹鋼等)制造。

依照本公開(kāi)，設(shè)想出且描述了設(shè)計(jì)緊湊且還可以傳遞比較大的力或?qū)崿F(xiàn)比較大的樞轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)范圍的末端執(zhí)行器。本文所公開(kāi)的齒輪系使得能夠傳遞相對(duì)高的負(fù)荷，并且可以以嚴(yán)格的公差完成。此外，實(shí)現(xiàn)了末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)的控制的比較高的精度。

應(yīng)理解的是，可以對(duì)本文所公開(kāi)的實(shí)施例進(jìn)行各種修改。例如，盡管本文所公開(kāi)的凸輪滑輪已經(jīng)示出和描述為連接至鉗夾的近側(cè)端，但是可以設(shè)想并且本公開(kāi)的范圍內(nèi)，凸輪滑輪與鉗夾的遠(yuǎn)側(cè)部可操作地連接。因此，上面的描述不應(yīng)當(dāng)解釋為限制性的，而僅僅是作為各種實(shí)施例的范例。那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員將在所附的權(quán)利要求書(shū)的范圍和構(gòu)思內(nèi)預(yù)想其它修改。