本申請要求于2014年8月13日提交的美國臨時專利申請第62/036,904號的權益和優先權，其全部的公開內容通過引用并入本文。

技術領域

本公開涉及機器人技術，并且更具體地涉及一種用于執行手術操作的機器人手術設備和/或系統及其使用方法。

背景技術：

機器人手術系統已經用于微創醫療操作中。一些機器人手術系統包括支撐機器人臂的控制臺以及安裝到機器人臂上的至少一個末端執行器，諸如鑷子或抓取工具。在醫療操作期間，末端執行器被插入到患者的小切口(經由插管)或自然孔口內，以將末端執行器定位在患者體內的工作部位。

線纜從機器人控制臺延伸，穿過機器人臂并且連接到末端執行器的腕和/或鉗夾組件。在一些情況下，線纜由處理系統控制的電動機致動，處理系統具有用戶界面，使外科醫生或臨床醫生能夠控制包括機器人臂、腕組件和/或鉗夾組件在內的機器人手術系統。

在一些情況下，腕組件具有用于使用若干線纜來使鉗夾組件運動的多個自由度。例如，對于抓取或切割末端執行器，腕組件通過允許改變鉗夾組件的俯仰、偏轉或打開和閉合而提供了運動自由度。

隨著對較小末端執行器的需求增加，設備制造商繼續開發具有較小橫截面面積的末端執行器，諸如抓取和切割末端執行器。這些較小橫截面面積減小了可以施加在末端執行器的鉗夾之間的總力。此外，設計支持多個運動自由度的末端執行器需要若干線纜。所需的每個附加線纜進一步限制了減小這些末端執行器的橫截面面積的能力。

存在對能夠在末端執行器的兩個鉗夾之間提供更大的力同時提供多個運動自由度的具有小橫截面面積的末端執行器的需要。

技術實現要素：

手術工具的末端執行器可以包括具有近端和遠端的殼體。所述殼體可以限定延伸穿過所述近端和遠端的縱向軸線。所述末端執行器可以包括鉗夾支撐軸、一對鉗夾構件、關節式運動構件和一對凸輪滑輪。

所述鉗夾支撐軸可以限定延伸穿過其中的樞轉軸線。所述樞轉軸線可以橫向于所述殼體的所述縱向軸線。在實施例中，所述鉗夾支撐軸可以安裝到所述殼體。

所述一對鉗夾構件可以支撐在所述鉗夾支撐軸上并且可以繞所述樞轉軸線能樞轉。所述一對鉗夾構件中的每個可以限定穿過其中的弓形槽。每個弓形槽可以適于接收所述鉗夾支撐軸。所述鉗夾支撐軸可以適于沿所述一對鉗夾構件的所述弓形槽滑動以使所述一對鉗夾構件能夠繞所述樞轉軸線樞轉。

所述關節式運動構件可以限定穿過其中的槽。所述槽可以適于接收所述鉗夾支撐軸以將所述關節式運動構件支撐在所述一對鉗夾構件之間。所述關節式運動構件可以包括從其延伸并聯接到所述一對鉗夾構件的一對關節式運動銷。在一些實施例中，所述一對關節式運動銷中的至少一個的至少一部分可以位于所述樞轉軸線近側。在實施例中，所述一對關節式運動銷中的至少一個的至少一部分可以位于所述樞轉軸線遠側。所述關節式運動構件可繞所述鉗夾支撐軸能旋轉，以使所述一對鉗夾構件相對于所述縱向軸線關節式運動。在一些實施例中，所述鉗夾支撐軸的所述樞轉軸線可以縱向地偏離所述一對關節式運動銷。

所述一對關節式運動銷可以適于聯接到所述一對鉗夾構件。所述一對鉗夾構件中的每個鉗夾構件可以限定關節式運動銷開口，所述關節式運動銷開口適于接收所述一對關節式運動銷中的一個，以將所述關節式運動構件聯接到所述一對鉗夾構件。在一些實施例中，所述一對鉗夾構件可以適于響應于所述關節式運動構件繞所述鉗夾支撐軸的旋轉而相對于所述殼體的所述縱向軸線關節式運動到約90度的偏轉角。所述一對鉗夾構件可在相對于所述縱向軸線處于關節式運動位置的同時繞所述樞轉軸線能樞轉。

所述一對凸輪滑輪可以安裝到所述殼體并且聯接到所述一對鉗夾構件。所述一對凸輪滑輪可以繞所述樞轉軸線能旋轉，以使所述一對鉗夾構件在打開狀態和閉合狀態之間樞轉。在實施例中，所述一對鉗夾構件可以適于響應于所述一對凸輪滑輪中的至少一個的旋轉而樞轉到約60度的鉗夾角。

所述一對凸輪滑輪中的每個凸輪滑輪可以聯接到至少一根第一線纜，并且所述關節式運動構件可以聯接到至少一根第二線纜。所述至少一根第一線纜和所述至少一根第二線纜可以聯接到至少一個電動機，使得所述至少一個電動機的致動使所述一對鉗夾構件關節式運動和/或樞轉。

在本公開的一個方面中，可以提供一種用于機器人手術系統的機器人臂且連接到機器人手術系統的機器人臂的末端執行器，其中所述末端執行器可以由從所述機器人手術系統的控制設備的電動機延伸的至少一根線纜來控制。

根據又一方面，可以提供一種致動機器人手術系統的末端執行器的方法。所述方法可以包括：旋轉被固定到一對鉗夾構件的凸輪滑輪，以繞樞轉軸線打開或閉合所述一對鉗夾構件；和旋轉位于所述一對鉗夾構件之間的關節式運動構件，以利用從所述關節式運動構件延伸的一對關節式運動銷來使所述一對鉗夾構件相對于所述末端執行器的縱向軸線關節式運動，其中，所述一對關節式運動銷中的至少一個可以至少部分地縱向地偏離所述樞轉軸線。

根據再一方面，可以提供一種手術工具的末端執行器。所述末端執行器可以包括殼體、鉗夾支撐軸、一對鉗夾構件和一對凸輪滑輪。

所述一對鉗夾構件中的每個可以限定穿過其中的支撐軸槽，并且可以包括從其延伸的滑輪銷和鉗夾銷。在實施例中，所述一對鉗夾構件中的每個的所述支撐軸槽可以是彎曲的。所述一對鉗夾構件中的每個可以限定鉗夾銷槽，所述鉗夾銷槽適于接收所述一對鉗夾構件中的相對的一個鉗夾銷。在實施例中，鉗夾銷槽可以是彎曲的。

所述一對凸輪滑輪可以安裝到所述鉗夾支撐軸并且聯接到所述一對鉗夾構件。所述一對凸輪滑輪可繞所述樞轉軸線能旋轉，以使所述一對鉗夾構件繞鉗夾支撐軸樞轉。所述一對凸輪滑輪中的每個可以包括滑輪銷槽。滑輪銷槽可以適于接收所述一對鉗夾構件中的相應的一個鉗夾構件的滑輪銷。至少一根線纜可以固定到所述一對凸輪滑輪。所述至少一根線纜可以是能移動的以旋轉所述一對凸輪滑輪中的至少一個，以使所述一對鉗夾構件中的至少一個繞所述樞轉軸線樞轉。

在實施例中，至少一根第一線纜可以聯接到所述一對凸輪滑輪中的第一凸輪滑輪，并且至少一根第二線纜可以聯接到所述一對凸輪滑輪中的第二凸輪滑輪。所述一對凸輪滑輪中的所述第一凸輪滑輪和所述一對凸輪滑輪中的所述第二凸輪滑輪可以聯接到至少一個電動機，使得所述至少一個電動機的致動實現以下中的至少一個：(1)關節式運動，或(2)所述一對鉗夾構件的樞轉運動。

在一個方面中，可以提供一種用于機器人手術系統的機器人臂且連接到機器人手術系統的機器人臂的末端執行器。所述末端執行器可以由從機器人手術系統的控制設備的至少一個電動機延伸的至少一根線纜來控制。所述末端執行器可以包括殼體、鉗夾支撐軸、一對鉗夾構件和一對凸輪滑輪。

所述一對凸輪滑輪可繞所述樞轉軸線能旋轉，以實現以下中的至少一個：(1)關節式運動，或(2)所述一對鉗夾構件繞所述鉗夾支撐軸的樞轉運動。

在實施例中，所述至少一根線纜可以包括可以聯接到所述一對凸輪滑輪中的第一凸輪滑輪的至少一根第一線纜以及可以聯接到所述一對凸輪滑輪中的第二凸輪滑輪的至少一根第二線纜。所述一對凸輪滑輪中的所述第一凸輪滑輪和所述一對凸輪滑輪中的所述第二凸輪滑輪聯接到所述至少一個電動機。

下面參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例的進一步的細節和方面。

附圖說明

附圖并入本說明書中并且構成本說明書的一部分，附圖示出了本公開的實施例，并且與上文給出的本公開的一般描述以及下文給出的實施例的詳細描述一起用于解釋本公開的原理，其中：

圖1A是根據本公開的醫療工作站和操作控制臺的示意圖；

圖1B是圖1A的醫療工作站的控制設備的電動機的示意性立體圖；

圖2是根據本公開的實施例的在圖1A的醫療工作站中使用的末端執行器的立體圖，圖示了其鉗夾組件處于未關節式運動且打開狀態的一個實施例；

圖3是部件分離的、圖2的鉗夾組件的立體圖；

圖4是圖2的末端執行器的側視圖，為清楚起見，鉗夾組件的一部分被移除和/或以虛線示出，鉗夾組件被圖示為處于未關節式運動且閉合狀態；

圖5是圖2的末端執行器的側視圖，為清楚起見，鉗夾組件的一部分被移除和/或以虛線示出，鉗夾組件被圖示為處于已關節式運動且閉合狀態；

圖6是圖2的末端執行器的側視圖，為清楚起見，鉗夾組件的一部分被移除和/或以虛線示出，鉗夾組件被圖示為處于另一未關節式運動且打開狀態；

圖7是圖2的末端執行器的側視圖，為清楚起見，鉗夾組件的一部分被移除和/或以虛線示出，鉗夾組件被圖示為處于已關節式運動且打開狀態；

圖8是部件分離的、鉗夾組件的另一個實施例的立體圖；以及

圖9是部件分離的、鉗夾組件的又一實施例的立體圖。

具體實施方式

根據本公開的機器人控制的末端執行器實現了緊湊的鉗夾組件的線纜驅動運動，用于增強機械優勢的抓取。文中所述的末端執行器包括關節式運動構件，關節式運動構件提供了相應的鉗夾組件從末端執行器的縱向軸線高達大約90度的雙側關節式運動。這些末端執行器的至少一個凸輪滑輪可以經旋轉以將其鉗夾構件定位在打開狀態，使得鉗夾構件將鉗夾角限定成高達大約60度。

現在參照附圖詳細描述當前公開的末端執行器的實施例，其中在若干視圖中的每個中，相同的附圖標記指示相同或相應的元件。如文中所使用的術語“遠側”是指末端執行器的更遠離使用者的那部分，而術語“近側”是指末端執行器的更靠近使用者的那部分。

首先參照圖1A和圖1B，醫療工作站一般性地示出為工作站1，并且一般可以包括多個機器人臂2、3；控制設備4；以及與控制設備4聯接的操作控制臺5。操作控制臺5可以包括顯示設備6，其可以尤其被設置為顯示三維圖像；以及手動輸入設備7、8，原則上，如對本領域技術人員已知的，借助該手動輸入設備7、8，人(未示出)(例如外科醫生)能夠在第一操作模式下遙控操縱機器人臂2、3。

如下文將更詳細描述的，根據文中所公開的若干實施例中的任一個，機器人臂2、3中的每個可以包括通過關節所連接的多個構件以及可以附接有(例如)支撐末端執行器100的手術工具“ST”的附接設備9、11。

機器人臂2、3可以由連接到控制設備4的電驅動器(未示出)驅動。控制設備4(例如，計算機)可以被設置成尤其借助計算機程序啟動驅動器，使得機器人臂2、3、其附接設備9、11由此以及手術工具(包括末端執行器100在內)根據借助手動輸入設備7、8所限定的運動來執行期望的運動。控制設備4也可以設置為使得其調節機器人臂2、3和/或驅動器的運動。

醫療工作站1可以被配置為用于躺在患者臺12上待借助末端執行器100以微創方式治療的患者13。醫療工作站1還可以包括多于兩個的機器人臂2、3,附加的機械人臂同樣連接到控制設備4并且能借助操作控制臺5遙控操縱。醫療器械或手術工具(包括末端執行器100在內)也可附接到附加的機械人臂。醫療工作站1可以包括存儲有例如來自生物體13和/或解剖圖譜的術前數據的數據庫14，尤其是與控制設備4耦合的數據庫。

對于醫療工作站1的構造和操作的詳細論述，可以參考2011年11月3日提交的名稱為“Medical Workstation(醫療工作站)”的美國專利公開第2012/0116416號，其全部的內容通過引用并入本文。

控制設備4可以控制多個電動機(電動機1...n)，每個電動機被配置成卷起或釋放穿過每個機械人臂而延伸到手術工具的末端執行器100的一段長度的線纜“C”(圖1B)。在使用時，隨著線纜“C”被卷起并釋放，線纜“C”實現了手術工具的每個末端執行器100的操作和/或運動。控制設備4可以協調各個電動機(電動機1...n)的啟動來協調卷起或釋放一段長度的相應的線纜“C”，以協調相應的末端執行器的操作和/或運動。盡管圖1B示出了由單個電動機卷起或釋放的單根線纜“C”，但在一些情況下，可以由單個電動機卷起或釋放兩根或更多根的線纜或單根線纜的兩端。例如，在一些情況下，兩根線纜或線纜端可以以相反的方向聯接到單個電動機，使得可以隨著電動機在第一方向上被啟動，線纜中的一根卷起而另一根線纜釋放。在不同的實施例中可以使用其他的線纜配置。

用于連接到機器人臂2、3和用于由控制設備4操縱的末端執行器一般性地表示為100。如從圖2所見，末端執行器100可以包括腕組件110和樞轉地連接到腕組件110的鉗夾組件120。腕組件110可以包括限定第一縱向軸線“X1-X1”的具有向遠側延伸的U形夾的形式的腕殼體112。腕殼體112限定與第一縱向軸線“X1-X1”取向成正交的第一樞轉軸線“A-A”。在實施例中，第一樞轉軸線“A-A”可以延伸穿過第一縱向軸線“X1-X1”。具有U形夾的形式的腕殼體112可以包括第一樞轉軸線“A-A”延伸所穿過的一對間隔開的、相對的直立支撐部112a、112b。每個相對的直立支撐部112a、112b限定多個開口112c。

腕組件110還可以包括第一支撐軸114a和第二支撐軸114b，支撐軸114a和第二支撐軸114b中的每個固定在相對的直立支撐部112a、112b的多個開口112c中的縱向對齊的一對開口之內并在相對的直立支撐部112a、112b的多個開口112c中的縱向對齊的一對開口之間延伸。第一支撐軸114a可以設置在沿第一縱向軸線“X1-X1”的、可以與第二支撐軸114b縱向地間隔開的位置處。每個支撐軸114a、114b支撐一個或多個凸輪滑輪116。每個凸輪滑輪116限定穿過其中的接收第一支撐軸114a和/或第二支撐軸114b中的一個的開口116a。一個或多個凸輪滑輪116可以可旋轉地安裝到或牢固地固定到第一支撐軸114a和/或第二支撐軸114b中的一個。可以理解，第一支撐軸114a和/或第二支撐軸114b可以支撐具有任何合適的形狀或尺寸的任何數目的凸輪滑輪116。

現在轉到圖3，鉗夾組件120的一個實施例可以包括鉗夾殼體130、關節式運動構件140、一對鉗夾構件150、一對凸輪滑輪160和鉗夾支撐軸170。

可以為U形夾的形式的鉗夾殼體130限定了延伸穿過其中的縱向軸線“X2-X2”。鉗夾殼體130具有主體130a，主體130a限定穿過其中的開口132，開口132適于且尺寸設定成接收第二支撐軸114b以將鉗夾組件120樞轉地連接到腕組件110。特別地，主體130a可在第一支撐軸114b上定位在一對凸輪滑輪116之間。主體130a可以包括從主體130a向遠側延伸的相對的直立支撐部134、136。相對的直立支撐部134、136間隔開并且在其兩者之間包括具有鞍座(saddle)138的形式的內表面。內表面138可以限定U形開口138a，該U形開口138a適于接收關節式運動構件140、一對鉗夾構件150、一對凸輪滑輪160和鉗夾支撐軸170中的至少一部分。相對的直立支撐部134、136中的每個限定了穿過其中的軸開口134a，軸開口134a適于且尺寸設定成接收鉗夾支撐軸170，以使支撐軸170能夠支撐關節式運動構件140、一對鉗夾構件150和一對凸輪滑輪160。相對的直立支撐部134、136的軸開口134a可以彼此縱向地對齊。

如從圖2和圖3所見，延伸穿過相對的直立支撐部134、136(例如，穿過軸開口134a)的第二樞轉軸線“B-B”可以取向為與第一樞轉軸線“A-A”正交并且與第一縱向軸線“X1-X1”正交。在一些實施例中，第一縱向軸線“X1-X1”可以與第二縱向軸線“X2-X2”平行(例如，鉗夾組件120可以相對于第一縱向軸線“X1-X1”處于縱向對齊的方位)，并且第二樞轉軸線“B-B”延伸穿過第一縱向軸線“X1-X1”。

再次參照圖3，關節式運動構件140可以被接收在鞍座138的U形開口138a中，并且可以包括具有三角形構造的主體142。可以理解，主體142可以具有任何合適的形狀和/或尺寸。主體142可以包括底表面142a、可以是平面的一對側表面142b、以及向遠側地朝向峰部(peak)142d成錐形的頂表面142c。細長槽144可以被限定穿過主體142且在一對側表面142b之間。細長槽144可以包括近端144a和遠端144b。一對關節式運動銷146a、146b在鄰近細長槽144的近端144a的位置處從一對側表面142b延伸。一對關節式運動銷146a、146b中的每個關節式運動銷146a、146b可以與一對關節式運動銷146a、146b中的另一個關于細長槽144以鏡像關系布置。一對關節式運動銷146a、146b中的關節式運動銷146a可以沿與一對關節式運動銷146a、146b中的關節式運動銷146b相反的方向側向向外延伸。一對關節式運動銷146a、146b可以固定在關節式運動構件140上，使得一對關節式運動銷146a、146b中的一者或兩者的至少一部分保持位于靠近鉗夾組件120的第二樞轉軸線“B-B”(下面更詳細地描述)，第二樞轉軸線“B-B”可以與鉗夾支撐軸170的中心長軸線170a對齊，同時鉗夾支撐軸170可以位于細長槽144內，包括細長槽144的近端和遠端144a、144b兩處的位置在內。

參照圖1A、圖1B以及圖2和圖3，使用任何已知的緊固技術，一根或多根線纜“C”可以固定到滑輪160，以使滑輪160能夠繞第二樞轉軸線“B-B”沿順時針和/或逆時針方向旋轉運動，以便于鉗夾組件120相對于第一縱向軸線“X1-X1”繞腕組件110的雙側關節式運動(下面更詳細地描述)。例如，單根線纜“C”可以沿溝道(channel)166至少部分地纏繞(例如，至少180度)到單個滑輪160上和/或固定到單個滑輪160。在一些情況下，代替單根線纜“C”纏繞到滑輪160上，諸如線纜“C1”和“C2”的第一對線纜的遠端可以在任何合適的位置處固定到滑輪160的不同側，以允許滑輪160經由線纜順時針旋轉和逆時針旋轉。包括線纜“C1”和“C2”在內的這些線纜“C”中的任何線纜具有近端，該近端可以延伸穿過機器人臂2或3并且可以與控制設備4的相應的第一電動機和/或至少一個第二電動機(未示出)操作性地關聯。

再次參照圖3，一對鉗夾構件150可以包括第一鉗夾構件150a和第二鉗夾構件150b。一對鉗夾構件150中的每個具有基部152和從基部152向遠側延伸的鉗夾部154。弓形槽156可以限定為貫通基部152，并且可以適于并且尺寸設定成接收穿過其中的鉗夾支撐軸170。弓形槽156可以適于并且尺寸設定成：隨著第一鉗夾構件150a和第二鉗夾構件150b相對于第二樞轉軸線“B-B”繞支撐軸170樞轉，使鉗夾支撐軸170能夠在弓形槽156的近端156a與遠端156b之間滑動。關節式運動銷開口158a和凸輪銷開口158b被限定為穿過每個基部152。鉗夾部154可以在其抓取表面上包括多個齒154a。

一對凸輪滑輪160可以包括第一凸輪滑輪160a和第二凸輪滑輪160b，凸輪滑輪160a和第二凸輪滑輪160b中的每個可以是大致盤形的。一對凸輪滑輪160中的每個限定了穿過其中的軸開口162，軸開口162適于并且尺寸設定成接收支撐軸170。凸輪銷164從一對凸輪滑輪160中的每個延伸。每個凸輪銷164可以被接收在一對鉗夾構件的凸輪銷開口158b中的一個中。一對凸輪滑輪160中的每個在其外表面中限定了一個或多個溝道166。一個或多個溝道166適于并且尺寸設定成固定到諸如線纜“C3”和/或“C4”的一根或多根線纜，以便于凸輪滑輪160的旋轉運動和鉗夾構件150在打開狀態和閉合狀態之間的樞轉運動(下文更詳細地描述)。可以理解，線纜“C3”和“C4”可以使用諸如上文針對線纜“C1”和“C2”描述的任何合適的緊固技術纏繞于和/或固定到一對凸輪滑輪160中的一個。與線纜“C1”和“C2”類似，線纜“C3”和“C4”具有近端，該近端可以延伸穿過機器人臂2或3，并且可以與控制設備4的相應的第一電動機和/或至少一個第二電動機(未示出)操作性地關聯。此外，包括線纜“C1”、“C2”、“C3”和“C4”在內的任何當前描述的線纜“C”可以至少部分地纏繞于一個或多個凸輪滑輪116上。凸輪滑輪116可以用作任何當前描述的線纜“C”的線纜引導件。

在操作時，控制設備4可以啟動與其連接的一個或多個電驅動器或電動機，以將末端執行器100沿順時針或逆時針方向繞第一縱向軸線“X1-X1”旋轉到任何合適的徑向取向(例如，360度)，如圖4中“α”指示的線所示。為了使一對鉗夾構件150繞第一樞轉軸線“A-A”關節式運動同時單獨的鉗夾構件150a、150b處于任何徑向取向，纏繞于滑輪160a或160b中的一個的一根或多根線纜(例如，線纜“C1”和“C4”或線纜“C2”和“C3”)的近端可以沿近側方向被拉動，同時可以松弛纏繞于滑輪160b或160a中的另一個的其他線纜的近端。繞第一樞轉軸線“A-A”的關節式運動的方向取決于被選擇而使其近側線纜端沿近側方向被拉動的滑輪160a、160b。

關于樞轉軸線“B-B”的關節式運動可以通過拉動每個相應的滑輪160a和160b的沿相同方向旋轉每個滑輪160a、160b的線纜(例如，線纜“C1”和“C2”或線纜“C3”和“C4”)的近端同時釋放其他的線纜端來實現。經由滑輪160a、160b上的凸輪銷164和關節式運動構件140上的關節式運動銷146與鉗夾構件150的基部152上的相應的銷開口158接合，旋轉每個滑輪160a、160b引起鉗夾構件150旋轉。這些銷164和146以及銷開口158的位置可以在不同實施例中改變或更改。例如，銷164可以以不同位置固定到基部構件152，并且相應的銷開口158可以設置在滑輪160上。隨著關節式運動構件140樞轉，一對關節式運動銷146在位于一對鉗夾構件150的關節式運動銷開口158a中的同時將一對鉗夾構件150與關節式運動構件140一同驅動，以使一對鉗夾構件150相對于第一縱向軸線“X1-X1”關節式運動。在實施例中，一對鉗夾構件150中的單獨的鉗夾構件150a、150b可以沿雙側方向(即，兩個相對的側向)關節式運動。如在圖5中描繪的角度“β”所示，在一些情況下，可以使一對鉗夾構件150關節式運動到邊界線“L”(例如，最大偏轉角)，其可以沿雙側向中的每個方向相對于第一縱向軸線“X1-X1”成約90度角(例如，總共約180度)。在實施例中，邊界線“L”可以與第一樞轉軸線“A-A”共面。

另外，在操作時，為了使末端執行器100的一對鉗夾構件150中的一者或兩者繞鉗夾組件120的第二樞轉軸線“B-B”在閉合狀態(圖4)與打開狀態(圖6和圖7)之間樞轉，由于來自控制設備4的輸入啟動第三電動機(未示出)并且選擇地啟動第四電動機(未示出)，線纜“C3”和“C4”的近端中的一個沿向近側方向被拉動，而釋放了線纜“C3”和“C4”的近端中的另一個，或者反之亦然。依據線纜“C3”和“C4”的近端中的哪一個沿向近側方向被拉動，將確定繞第二樞轉軸線“B-B”的哪個樞轉方向可通過凸輪銷164傳遞來支撐凸輪滑輪160a、160b從而樞轉第一鉗夾構件150a和第二鉗夾構件150b。

在實施例中，第一鉗夾構件150a可以分離并獨立于第二鉗夾構件150b樞轉，并且反之亦然。另外地和/或可替代地，隨著第一鉗夾構件150a和第二鉗夾構件150b在閉合狀態與打開狀態之間樞轉，第一鉗夾構件150a和第二鉗夾構件150b可以同時朝向彼此樞轉和/或遠離彼此樞轉。在實施例中，如圖6所描繪的，第一鉗夾構件150a和第二鉗夾構件150b可樞轉達到約60度的最大鉗夾角“θ”。如從圖4、圖6和圖7所見，隨著第一鉗夾構件150a和第二鉗夾構件150b在打開狀態與閉合狀態之間運動，關節式運動構件140在其近端156a與遠端156b之間沿弓形槽156滑動。例如，在閉合狀態下(圖4)，鉗夾支撐軸170可以設置在細長槽144的近端144a和一對鉗夾構件150的弓形槽156的近端中，而在打開狀態之一下(圖6和圖7)，鉗夾支撐軸170可以設置在細長槽144的遠端144b和一對鉗夾構件150的弓形槽156的遠端。關于這點，一對鉗夾構件150樞轉運動到它們的打開狀態之一使一對鉗夾構件150和關節式運動構件140能夠沿第一縱向軸線“X1-X1”在向近側方向上(朝腕組件110)相對于線“L”、鉗夾支撐軸170和/或一對凸輪滑輪160軸向地平移，并且反之對于一對鉗夾構件150朝閉合狀態的樞轉運動亦然。可以理解，末端執行器100的一個或多個部件可以同時地(和/或分離地/獨立地)旋轉、關節式運動和/或樞轉。

現在轉到圖8，根據本公開的另一個實施例的用于連接到機器人臂2、3的末端執行器并且用于由控制設備4操縱的鉗夾組件一般性地標記為220。鉗夾組件220可以大致類似于鉗夾組件120，因此將僅對其詳細描述到對描述與鉗夾組件120在構造和/或操作上不同的必要程度。特別地，鉗夾組件220可以包括鉗夾殼體130、關節式運動構件240、一對鉗夾構件250、一對凸輪滑輪160和鉗夾支承軸170。

關節式運動構件240可以包括從其相對的側表面延伸的一對關節式運動銷242，并且限定穿過其中的細長槽244，細長槽244適于且尺寸設定成可滑動地接收鉗夾支撐軸170。如從圖8所見，一對關節式運動銷242中的每個可以位于細長槽244遠側，因此位于鉗夾支撐軸170的中心長軸線170a遠側，如上所述在與腕組件110聯接時鉗夾支撐軸170的中心長軸線170a可以與第二樞轉軸線“B-B”(參見圖2)對齊。

一對鉗夾構件250可以包括第一鉗夾構件250a和第二鉗夾構件250b。一對鉗夾構件250中的每個限定了穿過其中的弓形槽252，弓形槽252可以適于并且尺寸設定成接收鉗夾支撐軸170。弓形槽252可以適于并且尺寸設定成：隨著第一鉗夾構件250a和第二鉗夾構件250b相對于支撐軸170的中心長軸線170a(例如，以及第二樞轉軸線“B-B”，參見圖2)繞支撐軸170樞轉，使鉗夾支撐軸170能夠在弓形槽252的近端與遠端之間滑動。關節式運動銷開口254和凸輪銷開口256被限定為穿過一對鉗夾構件250中的每個。每個關節式運動銷開口254可以位于一對鉗夾構件250中的一個上，以接收關節式運動構件240的關節式運動銷242中的一個，并且使關節式運動構件240能夠使一對鉗夾構件250類似于上面針對關節式運動構件140所描述的那樣能夠相對于第一縱向軸線“X1-X1”關節式運動。每個凸輪銷開口256可以位于一對鉗夾構件250中的一個上，以接收凸輪滑輪160的凸輪銷164中的一個，并且使凸輪滑輪160能夠使一對鉗夾構件250類似于上面針對一對鉗夾構件150描述的那樣在打開狀態與閉合狀態之間樞轉。

現在轉到圖9，根據本公開的又一個實施例的用于連接到機器人臂2、3的末端執行器并且用于由控制設備4操縱的鉗夾組件可以一般性地標記為320。鉗夾組件320可以大致類似于鉗夾組件120、220，并且因此將僅對其詳細描述到對描述與鉗夾組件120、220在構造和/或操作上不同所必要的程度。

一般地，鉗夾組件320可以包括殼體330、鉗夾支撐軸170、一對凸輪滑輪340和一對鉗夾構件350。

一對凸輪滑輪340可以包括第一凸輪滑輪340a和第二凸輪滑輪340b。一對凸輪滑輪340中的每個可以安裝到鉗夾支撐軸170并且具有限定中心孔342a和滑輪銷槽342b的主體342。每個滑輪340的中心孔342可以適于接收穿過其中的鉗夾支撐軸170。每個滑輪340的主體342還限定了線纜溝道344，線纜溝道344可以適于在其中接收一根或多根線纜，該一根或多根線纜可以至少部分地纏繞于溝道344上和/或固定到溝道344上/內。例如，第一線纜“C1”可以纏繞于第一凸輪滑輪340a上，并且第二線纜“C2”可以纏繞于第二凸輪滑輪340b上。在一些情況下，代替單根線纜纏繞于滑輪340上，可以替代地使用終點設定在滑輪340上的兩根單獨的線纜。該一根或多根線纜可以是可移動的(例如，經由電動機移動，參見圖1B)，以使一對凸輪滑輪340a、340b中的一者或兩者繞鉗夾支撐軸170旋轉或樞轉。

一對鉗夾構件350可以包括第一鉗夾構件350a和第二鉗夾構件350b。一對鉗夾構件350中的每個限定穿過其近側部的支撐軸槽352，并且可以包括在其相對側表面上從近側部延伸的滑輪銷354和鉗夾銷356。支撐軸槽352可以適于并且尺寸設定成接收鉗夾支撐軸170并且使鉗夾支撐軸170能夠在其中滑動運動。在實施例中，支撐軸槽352可以相對于一對鉗夾構件350中的一者或兩者的近側部的中心偏心布置。一對鉗夾構件350中的一者或兩者的支撐軸槽352可以是彎曲的并且可以包括至少一個小塊(nub)352a。一對鉗夾構件350中的每個限定鉗夾銷槽358，鉗夾銷槽358適于可滑動地接收一對鉗夾構件350的相對的一個鉗夾銷356。鉗夾銷槽358可以是彎曲的，以在滑輪角(例如，一對滑輪中的一者或兩者的旋轉角)與鉗夾角(例如，一對鉗夾構件中的一者或兩者的旋轉角)之間提供非線性關系。

在實施例中，槽352和/或槽358中的一個或多個可以經成形為隨著一對凸輪滑輪350中的一者或兩者被致動而支配一對鉗夾構件150中的一者或兩者的比率和運動輪廓。槽352和/或358中的一個或多個可以具有任何合適的輪廓(例如，細長形的、圓形的、橢圓形的、c形的、s形的，等等)，以適應在滑輪角與鉗夾角之間的任何合適的關系(例如，線性的、非線性的)。

在操作時，一根或多根線纜被致動以使一對凸輪滑輪340中的一者或兩者繞鉗夾支撐軸170旋轉，使得鉗夾銷356在鉗夾銷槽358中滑動，并且鉗夾構件350b中的至少一個經由支撐軸槽352繞鉗夾支撐軸170滑動地樞轉。

另外，在操作時，依據一對凸輪滑輪350中的一者或兩者的旋轉的方向(例如，順時針/逆時針)和/或旋轉位移量，一對凸輪滑輪340中的一者或兩者的運動(例如，樞轉)賦予一對鉗夾構件350繞鉗夾支撐軸170的樞轉和/或關節式運動。可以理解，一對鉗夾構件350可以類似于上面針對一對鉗夾構件150所描述的那樣而適于在打開狀態與閉合狀態之間樞轉。第一凸輪滑輪350a和第二凸輪滑輪350b可以相對于彼此在相同和/或相反的方向上旋轉，以賦予一對鉗夾構件350的樞轉和/或關節式運動。在實施例中，第一凸輪滑輪350a和第二凸輪滑輪350b可以以相同和/或不同的量旋轉移位，以賦予一對鉗夾構件350的樞轉和/或關節式運動。

支撐軸槽352的形狀和尺寸可使一對鉗夾構件350能夠繞鉗夾支撐軸170可滑動地樞轉/旋轉，使得第一鉗夾構件350a和第二鉗夾構件350b以大致平行的關系彼此接近(例如，朝閉合狀態)。沿著一對鉗夾構件350的組織接合表面350c的負荷分布可以取決于支撐軸槽352的形狀以及一對鉗夾構件350的合成角度和位置而局部地變化。

可以理解，當前描述的鉗夾組件中的任何鉗夾組件利用用于改進的抓取的其力倍增特征(例如，銷、槽、線纜和/或其組合)提供了增強的機械優勢。特別地，針對施加在一根或多根線纜的近端處的等效的或基本等效的張力，滑輪角相對于鉗夾角的倍增放大了在鉗夾構件的末端(例如，遠端)處的力。這種增強的機械優勢使使用者能夠通過產生更大的抓取力同時最小化線纜中的張力和/或減小末端執行器的各個部件(例如，線纜、滑輪等)上的機械應力來操縱厚且重的組織。在一個實施例中，當一個或多個滑輪旋轉了80度時，力倍增特征使一對鉗夾構件中的一者或兩者能夠打開40度。

本領域技術人員將理解，本文所具體描述和附圖中所示的結構和方法是非限制性的示例性實施例，并且該描述、公開和附圖應當僅被解釋為特定實施例的示例。本公開不限于所描述的精確的實施例，并且在不偏離本公開的范圍或精神的情況下，本領域技術人員可以實現各種其他改變和變型。另外，在不偏離本公開的范圍的情況下，可以與某些其他實施例的元件和特征組合，與某些實施例一起示出或描述該元件和特征，并且這樣的變型和變化也包括在本公開的范圍內。相應地，本公開的主題不限于已經具體示出和描述的內容。