張力構(gòu)件的每個彎曲部分都在相應的附接部件突緣上滑動。圖14b示出依照許多實施例的，圖14a的手術(shù)工具260的簡化概略圖。張力構(gòu)件的每個彎曲部分都在相應的附接部件突緣上滑動。結(jié)果，上部張力構(gòu)件280、282延伸的量與下部張力構(gòu)件278、282收縮的量相同(與圖14a中所示的中間第二鏈接定向相比)。類似于上述手術(shù)工具170，這提供張力構(gòu)件的該平衡延伸/收縮。因此，上述關(guān)于手術(shù)工具170的該張力構(gòu)件的平衡延伸/收縮的另外方面和益處應用于手術(shù)工具260，并且不再此處重復。
[0140]圖14c示出依照許多實施例的，圖14a和圖14b的手術(shù)工具260，其來自兩個自由度接頭的第二軸線268的平行觀察方向。如上所述，每個附接部件270、272、274、276都包括附接突緣，其具有平行于第二軸線268定向的孔軸線。每個張力構(gòu)件都包括彎曲部分，其具有正常中心線，以及固定曲率中心。
[0141]當?shù)诙溄?62關(guān)于第二軸線268旋轉(zhuǎn)時，張力構(gòu)件彎曲部分在附接部件突緣內(nèi)樞軸旋轉(zhuǎn)。圖14d示出依照許多實施例的，圖14a、圖14b以及圖14c的手術(shù)工具260的簡化概略圖，其示出關(guān)于第二軸線268旋轉(zhuǎn)的第二鏈接262。張力構(gòu)件的每個彎曲部分都在相應的附接部件突緣孔內(nèi)樞軸旋轉(zhuǎn)，以便每個張力構(gòu)件都保持與相應的附接部件突緣孔對齊。結(jié)果，上部張力構(gòu)件278、280延伸的量與下部張力構(gòu)件282、284收縮的量相同(與圖14c中所示的中間第二鏈接定向相比)。如上所述，通過張力構(gòu)件的該平衡延伸/收縮，能夠由公共致動機構(gòu)鏈接和致動一個或更多對張力構(gòu)件。因此，上述關(guān)于手術(shù)工具170的該張力構(gòu)件的平衡延伸/收縮的另外方面和益處應用于手術(shù)工具260，并且不再此處重復。
[0142]圖14e示出依照許多實施例的，手術(shù)工具290的局部透視圖，其具有通過兩個自由度的接頭而耦合第一鏈接(未示出)的第二鏈接292。示出的兩個自由度的接頭包括中間構(gòu)件294，其被樞軸耦合，從而相對于支撐構(gòu)件296關(guān)于第一軸線旋轉(zhuǎn)。樞軸耦合第二鏈接292，從而相對于中間構(gòu)件294關(guān)于第二軸線旋轉(zhuǎn)。第二鏈接292包括四個附接部件298、300,302, (304從視圖中隱藏)，每個都包括附接突緣。四個附接部件298、300、302、304耦合四個附接部件306、308、310、312。四個附接部件306、308、310、312每個都包括彎曲部分段，其可由相應的附接部件突緣滑動接收。類似于上述以及圖14a、14b、14c以及14d中所示的手術(shù)工具260，配置示出的手術(shù)工具290。因此，關(guān)于手術(shù)工具260的上述討論應用于圖14e所示的手術(shù)工具290，其進一步示出經(jīng)鏈接張力構(gòu)件的腕部鉸接。
[0143]圖15示出依照許多實施例的，用于制造手術(shù)工具的方法320的簡化流程圖。在過程322中，第二鏈接被耦合第一鏈接，從而關(guān)于第一和第二軸線旋轉(zhuǎn)。例如，能夠使用兩個自由度接頭機構(gòu)，從而將第二鏈接耦合至第一鏈接。兩個自由度接頭能夠包括中間構(gòu)件，其被樞軸耦合第二鏈接，從而關(guān)于第一軸線，相對于第一鏈接旋轉(zhuǎn)。第二鏈接能夠被耦合中間構(gòu)件，從而關(guān)于第二軸線，相對于中間構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。第一鏈接能夠具有遠端、近端、以及其中限定的第一鏈接軸線。第一鏈接能夠具有軸向孔。第一和第二軸線能夠不平行于第一鏈接軸。第一軸線能夠不平行于第二軸線。第二鏈接能夠包括四個附接部件。當沿第一鏈接軸線觀察時，每個附接部件都能夠偏移第一和第二軸線。當沿第一鏈接軸線觀察時，每個附接部件都能夠被設置在第一和第二軸線限定的每個象限內(nèi)。
[0144]在過程324，張力構(gòu)件被耦合每個第二鏈接附接部件。每個張力構(gòu)件都能夠從第一鏈接孔內(nèi)，向遠端延伸至第二鏈接的一個附接部件，以便張力構(gòu)件的軸向運動相對于第一鏈接，關(guān)于軸線角度定向第二鏈接。張力構(gòu)件和附接部件之間的接口界面能夠改變張力構(gòu)件相對于第二鏈接的位置，其關(guān)聯(lián)相對于第一鏈接的第二鏈接的角度定向，以便抑制張力構(gòu)件中的張力變化。
[0145]在進程326，每個張力構(gòu)件被耦合致動機構(gòu)，其可操作，從而通過致動張力構(gòu)件，在二維中相對于第一鏈接控制第二鏈接的角度定向。例如，第一四個張力構(gòu)件能夠耦合第一控制纜索，并且第二四個張力構(gòu)件能夠耦合第二控制纜索。第一和第二張力構(gòu)件能夠為對角相對張力構(gòu)件。第一和第二控制纜索能夠耦合致動機構(gòu)的第一絞盤。第三四個張力構(gòu)件能夠耦合第三控制纜索，并且第四四個張力構(gòu)件能夠耦合第四控制纜索。第三和第四張力構(gòu)件能夠為對角相對張力構(gòu)件。第三和第四控制纜索能夠耦合致動機構(gòu)的第二絞盤。
[0146]圖16示出依照許多實施例的，工具總成330的簡化概略圖，其具有經(jīng)鏈接張力構(gòu)件鉸接的腕部。工具總成330包括近端致動總成332、主軸334、末端執(zhí)行器336的鉸接末端執(zhí)行器基礎(chǔ)、兩個自由度的腕部338。在許多實施例中，近端致動總成332被可操作地耦合末端執(zhí)行器基礎(chǔ)，以便如以上關(guān)于手術(shù)工具170和260所述，通過鏈接張力構(gòu)件，在二維中相對于主軸334選擇性地重定向末端執(zhí)行器基礎(chǔ)，并且被可操作地耦合末端執(zhí)行器336，以便相對于末端執(zhí)行器基礎(chǔ)，鉸接一個或更多末端執(zhí)行器部件。能夠使用許多致動組件，從而耦合致動總成332和末端執(zhí)行器，例如控制纜索、驅(qū)動軸、以及上述鏈接張力構(gòu)件和相應的末端執(zhí)行器基礎(chǔ)附接部件。在許多實施例中，通過主軸334孔，在致動總成332和末端執(zhí)行器336之間路由致動組件。
[0147]能夠配置工具總成330，用于在許多應用中使用，例如手持式裝置，其具有在近端致動機構(gòu)332中使用的手動和/或自動致動。同樣地，工具總成330能夠具有微創(chuàng)機器人手術(shù)之外的應用，例如，非機器人微創(chuàng)手術(shù)、非微創(chuàng)機器人手術(shù)、非機器人非微創(chuàng)手術(shù)、以及其他應用，其中使用由鏈接張力構(gòu)件鉸接的兩個自由度接頭將有益。
[0148]用于經(jīng)某一角度傳遞扭矩的機構(gòu)
[0149]圖17示出依照許多實施例的，工具總成340的簡化概略圖，其具有用于經(jīng)某一角度傳遞扭矩的機構(gòu)372。工具總成370包括近端扭矩源374、主軸376、末端執(zhí)行器378的鉸接末端執(zhí)行器基礎(chǔ)、以及扭矩傳遞機構(gòu)372。扭矩傳遞機構(gòu)372包括驅(qū)動軸380、從動軸382、以及耦合構(gòu)件384，其耦合驅(qū)動軸380和從動軸382兩者，以便驅(qū)動軸380的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生從動軸382的相應旋轉(zhuǎn)。在許多實施例中，安裝驅(qū)動軸380，用于相對于主軸376旋轉(zhuǎn)，并且被通過主軸376的孔(中心線或便宜)路由。在許多實施例中，配置扭矩傳遞機構(gòu)372，以便從動軸382的旋轉(zhuǎn)速度在軸之間的任何相對角定向，都充分匹配驅(qū)動軸380的旋轉(zhuǎn)速度。操作中，近端扭矩源374旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸380，其旋轉(zhuǎn)耦合構(gòu)件384，后者旋轉(zhuǎn)從動軸382，因此通過主軸376和末端執(zhí)行器378之間的某一角度傳遞扭矩。在許多實施例中，從動軸382致動末端執(zhí)行器378的軸驅(qū)動機構(gòu)。例如，末端執(zhí)行器軸驅(qū)動機構(gòu)能夠相對于鉸接末端執(zhí)行器基礎(chǔ)鉸接夾爪，和/或能夠致動手術(shù)裝置(例如，吻合裝置、切割器裝置、燒灼裝置)。該軸驅(qū)動機構(gòu)僅為例示性的。能夠使用從動軸，從而致動其他適當?shù)妮S驅(qū)動機構(gòu)。另外，雖然示出工具總成370具有一個扭矩傳遞機構(gòu)372，但是這僅為例示性的。能夠使用一個或更多扭矩傳遞機構(gòu)372，例如從而從近端扭矩源374將扭矩傳遞至相應的一個或更多末端執(zhí)行器機構(gòu)。
[0150]能夠配置工具總成370，用于在許多應用中使用，例如手持式裝置，其具有在近端扭矩源374中使用的手動和/或自動致動。同樣地，工具總成370能夠具有微創(chuàng)機器人手術(shù)之外的應用，例如，非機器人微創(chuàng)手術(shù)、非微創(chuàng)機器人手術(shù)、非機器人非微創(chuàng)手術(shù)、以及其他應用，其中使用通過某一角度傳遞扭矩的公開機構(gòu)將有益。
[0151]圖18示出依照許多實施例的，通過某一角度傳遞扭矩的機構(gòu)390的側(cè)視圖。扭矩傳遞機構(gòu)390包括驅(qū)動軸392、耦合構(gòu)件394、從動軸396、第一耦合銷件398、以及第二耦合銷件400。圖18示出處于內(nèi)嵌構(gòu)造中的扭矩傳遞機構(gòu)390。
[0152]驅(qū)動軸392被軸向和轉(zhuǎn)動耦合該耦合構(gòu)件394。驅(qū)動軸392具有遠端402，其被在耦合構(gòu)件394的第一插座404內(nèi)接收。驅(qū)動軸遠端402包括橫向狹槽406。第一耦合銷398匹配耦合構(gòu)件394，以便穿過第一插座404。第一耦合銷件398被驅(qū)動軸橫向狹槽406接收。驅(qū)動軸遠端402和耦合構(gòu)件第一插座404能夠具有互補形狀的接口表面，例如，球形表面。第一耦合銷件398和驅(qū)動軸橫向狹槽404之間的相互作用軸向和可旋轉(zhuǎn)地耦合驅(qū)動軸392和耦合構(gòu)件394。另外，驅(qū)動軸遠端402的接口表面和耦合構(gòu)件第一插座404之間的相互作用能夠進一步相對于耦合構(gòu)件394約束驅(qū)動軸392。
[0153]類似地，從動軸396被軸向和轉(zhuǎn)動耦合該耦合構(gòu)件394。從動軸396具有近端408，其被在耦合構(gòu)件394的第二插座410內(nèi)接收。從動軸近端408包括橫向狹槽412。第二耦合銷400匹配耦合構(gòu)件394，以便穿過第二插座410。第二耦合銷件400被從動軸橫向狹槽412接收。從動軸近端408和耦合構(gòu)件第二插座410能夠具有互補形狀的接口表面，例如，球形表面。第二耦合銷件400和從動軸橫向狹槽412之間的相互作用軸向和可旋轉(zhuǎn)地耦合從動軸396和耦合構(gòu)件394。另外，從動軸近端408的接口表面和耦合構(gòu)件第二插座410之間的相互作用能夠進一步相對于耦合構(gòu)件394約束從動軸396。
[0154]圖19a示出依照許多實施例的，圖18的扭矩傳遞機構(gòu)390的橫截面圖，其示出驅(qū)動軸392的球形齒輪齒414和從動軸396的匹配球形齒輪齒416之間的嚙合。齒輪齒被加術(shù)語“球形”，是因為其一般形式為球形表面上的幾何小圓。示出的橫截面分別包括驅(qū)動軸392、從動軸396以及耦合構(gòu)件394的中心線，并且沿平行于第一耦合銷件398和第二耦合銷件400的觀察方向截取。在所示內(nèi)嵌構(gòu)造中，耦合構(gòu)件394、驅(qū)動軸392、以及從動軸396對齊。耦合構(gòu)件394關(guān)于耦合構(gòu)件軸線418旋轉(zhuǎn)。耦合構(gòu)件軸線418為兩個插座404、410之間的縱向中心線。驅(qū)動軸392關(guān)于驅(qū)動軸線420旋轉(zhuǎn)。從動軸396關(guān)于從動軸線422旋轉(zhuǎn)。約束驅(qū)動軸392，從而關(guān)于第一耦合銷件398樞軸旋轉(zhuǎn)(并且因此受約束，從而相對于耦合構(gòu)件394樞軸旋轉(zhuǎn))。同樣地，約束從動軸396，從而關(guān)于第二耦合銷件400樞軸旋轉(zhuǎn)(并且因此受約束，從而相對于耦合構(gòu)件394樞軸旋轉(zhuǎn))。驅(qū)動軸齒輪齒414和從動軸齒輪齒416之間的嚙合提供的驅(qū)動軸392和從動軸396之間的另外約束連接以下兩種相對角定向，即驅(qū)動軸392和耦合構(gòu)件394之間的相對角定向，以及從動軸396和耦合構(gòu)件394之間的相對角定向。
[0155]圖19a也示出驅(qū)動軸外球形表面424，其與耦合構(gòu)件第一插座404的內(nèi)部球形表面426接口 /連接(interface with)。類似地，從動軸外球形表面428與親合構(gòu)件第二插座410的內(nèi)部球形表面430接口 /連接。如上所述，第一耦合銷件398提供的約束軸向和可旋轉(zhuǎn)地耦合驅(qū)動軸392和耦合構(gòu)件394，并且第二耦合銷件400提供的約束軸向和可旋轉(zhuǎn)地耦合從動軸396和耦合構(gòu)件394。另外，接口球形表面提供的約束能夠進一步相對于耦合構(gòu)件394約束驅(qū)動軸392和從動軸396。
[0156]圖19b示出依照許多實施例的，圖18和圖19a的扭矩傳遞機構(gòu)390的橫截面圖，其示出用于成角構(gòu)造的驅(qū)動軸齒輪齒414和從動軸齒輪齒416之間的嚙合。示出的橫截面包括驅(qū)動軸線420、從動軸線422、以及耦合構(gòu)件軸線418，并且沿平行于第一耦合銷件398和第二耦合銷件400的觀察方向截取。
[0157]在示出的成角構(gòu)造中，驅(qū)動軸422偏離驅(qū)動軸線420為70度。驅(qū)動軸齒輪齒414和從動軸齒輪齒416之間的嚙合提供的約束引起70度相等地分布于以下兩者，即驅(qū)動軸線420和耦合軸線418之間的35度偏離，以及耦合軸線418和從動軸線422之間的35度偏離。通過約束耦合構(gòu)件，從而將其在相對于驅(qū)動軸和從動軸相等的角度導向，當將耦合構(gòu)件的轉(zhuǎn)動傳遞至從動軸時，就有效消除驅(qū)動軸和耦合構(gòu)件之間的任何旋轉(zhuǎn)速度差異，因此基本消除驅(qū)動軸和從動軸之間的任何旋轉(zhuǎn)速度差異。
[0158]將驅(qū)動軸齒輪齒414和從動輪齒輪齒416球形定向，以便在驅(qū)動軸392和從動軸396之間提供上述約束，用于扭矩傳遞機構(gòu)390的任何角度定向。對于成角度構(gòu)造，驅(qū)動軸392的轉(zhuǎn)動以及從動軸396的相應轉(zhuǎn)動引起驅(qū)動軸遠端402和從動軸近端408的不同部分被耦合軸線418分割。使用球形齒輪齒允許軸的該運動，而同時仍提供相對于驅(qū)動軸定向耦合構(gòu)件所需的角約束。
[0159]能夠使用其他適當?shù)妮S間角約束構(gòu)造。例如，如圖19c所示，驅(qū)動軸部件(例如，包括從驅(qū)動軸遠端懸出的球形表面432的部件)能夠耦合從動軸部件(例如，包括接收該包括從驅(qū)動軸遠端懸出的球形表面的懸出驅(qū)動軸部件的圓柱形孔434的部件)。雖然使用一些軸間角約束可引起驅(qū)動軸420和耦合軸線418之間的相對角度，以及耦合軸線418和從動軸線422之間的相對角度之間的一定水平的變動，但是在一些應用中，驅(qū)動軸392和從動軸396之間的結(jié)果旋轉(zhuǎn)速度變動可接受。
[0160]能夠使用其他球形齒輪齒，從而提供適當?shù)妮S間角約束。例如，驅(qū)動輪遠端402能夠包括齒輪齒表面，其關(guān)于驅(qū)動軸420延伸，并且從動軸近端408能夠包括互補齒輪齒表面，其關(guān)于從動軸422延伸，以便驅(qū)動軸齒輪齒表面嚙合從動軸齒輪齒表面，以便提供軸間角約束。驅(qū)動軸齒輪齒表面能夠由驅(qū)動軸齒輪齒輪廓限定，后者從驅(qū)動軸420徑向延伸，并且從動軸齒輪齒表面能夠由從動軸齒輪齒輪廓限定，后者從驅(qū)動軸422徑向延伸，以便提供軸間角約束，其在驅(qū)動/耦合器角度和從動/耦合器角度之間保持充分等值。驅(qū)動軸齒輪齒表面能夠包括外卷表面，其由將驅(qū)動軸齒輪齒輪廓關(guān)于驅(qū)動軸線420旋轉(zhuǎn)限定，并且從動軸齒輪齒表面能夠包括外卷表面，其由將從動軸齒輪齒輪廓關(guān)于從動軸線422旋轉(zhuǎn)限定。例如，在圖19c中，懸出的球形表面432包括齒輪齒輪廓(其圓形橫截面)，其從驅(qū)動軸線徑向延伸，以及外卷表面，其由關(guān)于驅(qū)動軸線420旋轉(zhuǎn)其齒輪齒輪廓限定。圓柱形孔表面434包括互補齒輪齒表面(其直線橫截面)，其從從動軸線422徑向延伸，以及外卷表面，其由關(guān)于驅(qū)動軸線422旋轉(zhuǎn)其齒輪齒輪廓限定。能夠以類似方式配置其他齒輪齒輪廓，例如，圖19a所示的齒輪齒輪廓以及圖19c所示的齒輪齒輪廓之間的處于中間形狀的齒輪齒輪廓，
[0161]圖19d示出依照許多實施例的，圖18、19a和19b的扭矩傳遞機構(gòu)390的橫截面圖，其示出驅(qū)動軸橫向狹槽406和類似的從動軸橫向狹槽412的構(gòu)造。配置驅(qū)動軸橫向狹槽406，從而貫穿驅(qū)動軸線420和耦合軸線418之間的角度范圍，都適應第一耦合銷件398。同樣地，配置從動輪橫向狹槽412，從而貫穿從動軸線422和耦合軸線418之間的角度范圍，都適應第二耦合銷件400。當在成角度構(gòu)造中操作扭矩傳遞機構(gòu)390時，驅(qū)動軸橫向狹槽406內(nèi)的第一耦合銷件398的位置對于驅(qū)動軸392的每個360度旋轉(zhuǎn)，都將經(jīng)歷單擺動周期。同樣地，從動軸橫向狹槽412內(nèi)的第二耦合銷件400的位置對于從動軸396的每個360度旋轉(zhuǎn)，也都將經(jīng)歷單擺動周期。
[0162]圖20呈現(xiàn)驅(qū)動軸392和從動軸396的透視圖分類。這些透視圖從不同的觀察方向示出驅(qū)動和從動軸的細節(jié)，例如驅(qū)動軸392的球形齒輪齒414、從動軸396的球形齒輪齒416、驅(qū)動軸橫向狹槽406、從動軸橫向狹槽412、驅(qū)動軸外部球形表面424、以及從動軸外部球形表面428。
[0163]能夠參考圖21a和圖21b描述橫向狹槽406、412內(nèi)的耦合銷件398、400的擺動。圖21a示出在沿垂直于耦合銷件398、400的觀察方向的扭矩傳遞機構(gòu)390的視圖。圖21b示出在沿平行于耦合銷件398、400的觀察方向的扭矩傳遞機構(gòu)390的視圖。在圖21a和圖21b中，耦合構(gòu)件394透明，從而示出機構(gòu)組件之間的相互作用。在圖21a所示的位置中，為了適應驅(qū)動軸392和耦合構(gòu)件394之間的角度，第一耦合銷件398在驅(qū)動軸橫向狹槽內(nèi)傾斜(能夠通過結(jié)合圖21a中所示的軸間角度，考慮圖19d中所示的狹槽形狀形象化)。在圖21b中，耦合構(gòu)件394具有這樣的角度定向，其與圖21a的耦合構(gòu)件定向成90度，因此對齊耦合銷398、400和觀察方向。對于圖21b所示的定向。耦合銷398、400能夠在橫向狹槽406,412內(nèi)傾斜(類似于圖19d)。在扭矩傳遞機構(gòu)390的360度旋轉(zhuǎn)期間，橫向狹槽406、412內(nèi)的耦合銷件398、400的位置將完成一個擺動周期。
[0164]在扭矩傳遞機構(gòu)390中，關(guān)于彼此，旋轉(zhuǎn)軸及其耦合件每個都具有關(guān)于關(guān)聯(lián)的銷件的縱向中心線的“偏航”自由度(DOF)，以及關(guān)于垂直于銷件的縱向中心線的直線的“傾斜” D0F。兩個“偏航”軸線平行，并且“傾斜”軸線受旋轉(zhuǎn)軸之間的嚙合約束，從而每個都為驅(qū)動和從動軸之間總角度的一半。