CN115701943A

CN115701943A - 手术工具和组件

Info

Publication number: CN115701943A
Application number: CN202180040063.8A
Authority: CN
Inventors: Z·R·齐默曼; 格雷戈里·布莱恩·鲍尔斯; D·沙玛; M·P·韦伯; C·P·黄舒; 詹姆斯·邓肯·盖革
Original assignee: Flexdex Inc
Current assignee: Flexdex Inc
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2023-02-14
Also published as: EP4157113A4; KR20230018456A; JP2023528860A; EP4157113A1; US20210369390A1; US11950966B2; US20240245485A1; IL297954A; WO2021247719A1

Abstract

手术工具和组件用在微创手术(MIS)治疗中。手术工具组件包括手柄组件和框架组件。手柄组件和框架组件被设计和构造成在它们之间具有铰接输入接头和接地接头。通过铰接输入接头提供俯仰旋转自由度和偏航旋转自由度。手柄组件通过接地接头相对于框架组件被平移约束。在某些外科手术工具组件和结构中可以提供中间本体和接头。

Description

手术工具和组件

技术领域

本申请一般涉及可用于微创手术(MIS)治疗的手术工具，更具体地说，涉及具有手柄和框架以及位于手柄和框架之间的输入接头的手术工具。

手术工具通常设计和构造有各种部件，以在手柄和框架处具有特定的运动结构，并最终在末端执行器(end effector，终端操作机构)处提供特定的功能和性能。取决于手柄和框架以及部件如何相对于彼此布置和配置，在结构中会出现特定的功能优缺点。

发明内容

在一个实施例中，手术工具组件可包括手柄组件、框架组件、铰接(articulation，关节)输入接头和轴向接地(grounding，基础)接头。框架组件具有轴。该轴建立了x轴(x轴线)。铰接输入接头位于手柄组件和框架组件之间。铰接输入接头在手柄组件和框架组件之间提供俯仰旋转(pitch rotation)。铰接输入接头在手柄组件和框架组件之间提供偏航旋转(yaw rotation，摇摆旋转)。铰接输入接头建立第一虚拟中心。轴向接地接头位于手柄组件和框架组件之间。手柄组件通过轴向接地接头相对于框架组件具有沿x轴的平移约束。轴向接地接头建立第二虚拟中心。

在一个实施例中，铰接输入接头的俯仰运动路径和铰接输入接头的偏航运动路径相对于彼此呈并联运动布置。

在一个实施例中，铰接输入接头的俯仰运动路径和铰接输入接头的偏航运动路径相对于彼此呈串联运动布置。

在一个实施例中，通过轴向接地接头实现和提供的刚性本体运动传递路径呈并联运动布置。

在一个实施例中，通过轴向接地接头实现和提供的刚性本体运动传递路径呈串联运动布置。

在一个实施例中，手柄组件通过轴向接地接头相对于框架组件沿y轴被平移约束。

在一个实施例中，手柄组件通过轴向接地接头相对于框架组件沿z轴被平移约束。

在一个实施例中，铰接输入接头和轴向接地接头在手柄组件和框架组件之间相对于彼此呈并联布置。

在一个实施例中，铰接输入接头的第一虚拟中心与轴向接地接头的第二虚拟中心相对于彼此呈大致重合的布置。

在一个实施例中，手柄组件的轴线与第一虚拟中心及第二虚拟中心呈大致相交的布置。

在一个实施例中，轴的x轴与第一虚拟中心及第二虚拟中心呈大致相交的布置。

在一个实施例中，铰接输入接头的第一虚拟中心位于由手柄组件占据的位置、或者在手术工具组件的使用期间当用户操纵手柄组件时由用户的手占据的位置、或者在手术工具组件的使用期间当用户操纵手柄组件时由用户的手和手柄组件两者占据的位置。

在一个实施例中，轴向接地接头的第二虚拟中心位于由手柄组件占据的位置、或者在手术工具组件的使用期间当用户操纵手柄组件时由用户的手占据的位置、或者在手术工具组件的使用期间当用户操纵手柄组件时由用户的手和手柄组件两者占据的位置。

在一个实施例中，提供了第一中间本体和第二中间本体。第一中间本体从手柄组件延伸。第一中间本体和第二中间本体通过第一接头彼此连接。第一中间本体通过第一接头相对于第二中间本体具有第一俯仰或偏航旋转自由度。

在一个实施例中，提供了第三中间本体。第二中间本体和第三中间本体通过第二接头彼此连接。第二中间本体通过第二接头相对于第三中间本体具有第二俯仰或偏航旋转自由度。第一俯仰或偏航旋转自由度和第二俯仰或偏航旋转自由度彼此相反，并且其性质相对于彼此相反。

在一个实施例中，第三中间本体从框架组件的框架延伸。

在一个实施例中，第一中间本体固定至手柄组件。第三中间本体固定至轴。

在一个实施例中，手术工具组件为手持式手术工具组件。该手术工具组件没有在其他情况下在手术工具组件的使用期间将被使用的腕部接地部件。

在一个实施例中，手术工具组件可包括手柄组件、框架组件、一个或多个中间本体、多个接头、铰接输入接头和接地接头。(多个)中间本体连接在手柄组件和框架组件之间。接头位于手柄组件、框架组件和(多个)中间本体之间。铰接输入接头通过(多个)中间本体和接头建立在手柄组件和框架组件之间。铰接输入接头在一个或多个接头处提供俯仰旋转自由度、或提供偏航旋转自由度、或提供俯仰旋转自由度和偏航旋转自由度两者。铰接输入接头还在一个或多个其他接头处提供俯仰旋转自由度、或提供偏航旋转自由度、或提供俯仰旋转自由度和偏航旋转自由度两者。铰接输入接头具有第一虚拟中心。通过(多个)中间本体和接头在手柄组件和框架组件之间建立接地接头。接地接点具有第二虚拟中心。

在一个实施例中，铰接输入接头的第一虚拟中心和接地接头的第二虚拟中心彼此呈大致重合的布置。

在一个实施例中，手柄组件建立第一轴线。框架组件的轴建立第二轴线。第一轴线与铰接输入接头的第一虚拟中心大致相交，并且与接地接头的第二虚拟中心大致相交。同样，第二轴线与铰接输入接头的第一虚拟中心大致相交，并且与接地接头的第二虚拟中心大致相交。

在一个实施例中，手柄组件通过接地接头相对于框架组件沿x轴被平移约束。手柄组件通过接地接头相对于框架组件沿y轴被平移约束。并且手柄组件通过接地接头相对于框架组件沿z轴被平移约束。

在一个实施例中，铰接输入接头和接地接头在手柄组件和框架组件之间相对于彼此呈并联布置。

在一个实施例中，接头包括第一接头和第二接头。第一接头位于手柄组件和(多个)中间本体之间。第一接头提供俯仰旋转自由度或提供偏航旋转自由度。第二接头位于框架组件和(多个)中间本体之间。第二接头提供俯仰旋转自由度或偏航旋转自由度中的另一者，与第一接头所提供的相反。

在一个实施例中，中间本体包括第一中间本体、第二中间本体和第三中间本体。接头包括第一接头和第二接头。第一中间本体是手柄组件的延伸部。第二中间本体是框架组件的延伸部。第一接头位于第一中间本体和第三中间本体之间。第二接头位于第二中间本体和第三中间本体之间。第一接头提供第一中间本体相对于第三中间本体的俯仰旋转自由度或偏航旋转自由度。第二接头提供第三中间本体相对于第二中间本体的俯仰旋转自由度或偏航旋转自由度中的另一者，与第一接头所提供的相反。

在一个实施例中，铰接输入接头的第一虚拟中心位于由手柄组件占据的位置、或在手术工具组件的使用期间当用户操作手柄组件时由用户的手占据的位置、或在手术工具组件的使用期间当用户操作手柄组件时由用户的手和手柄组件两者占据的位置。以类似的方式，接地接头的第二虚拟中心位于由手柄组件占据的位置、或者在手术工具组件的使用期间当用户操纵手柄组件时由用户的手占据的位置、或者在手术工具组件的使用期间当用户操纵手柄组件时由用户的手和手柄组件两者占据的位置。

在一个实施例中，手术工具组件可包括手柄组件、框架组件、第一中间刚性本体、第二中间刚性本体、第三中间刚性本体、第一接头和第二接头。第一中间刚性本体从手柄组件延伸。第二中间刚性本体从框架组件延伸。第一接头位于第一中间刚性本体和第三中间刚性本体之间。第一接头提供第一中间刚性本体相对于第三中间刚性本体的俯仰旋转自由度、或提供偏航旋转自由度、或提供俯仰旋转自由度和偏航旋转自由度两者。第二接头位于第二中间刚性本体和第三中间刚性本体之间。第二接头提供第三中间刚性本体相对于第二中间刚性本体的俯仰旋转自由度、或者提供偏航旋转自由度、或者提供俯仰旋转自由度和偏航旋转自由度两者。虚拟旋转中心至少部分地由第一接头和第二接头建立。虚拟旋转中心位于由手柄组件占据的位置、或者在手术工具组件的使用期间当用户操纵手柄组件时由用户的手占据的位置、或者在手术工具组件的使用期间当用户操纵手柄组件时由用户的手和手柄组件两者占据的位置。

在一个实施例中，通过第一中间刚性本体、第二中间刚性本体和第三中间刚性本体并且通过第一接头和第二接头，在手柄组件和框架组件之间建立铰接输入接头。铰接输入接头具有虚拟旋转中心。通过第一中间刚性本体、第二中间本体和/或第三中间本体中的一个或多个，在手柄组件和框架组件之间建立接地接头。接地接头具有第二虚拟中心。铰接输入接头的虚拟旋转中心和接地接头的第二虚拟中心相对于彼此呈大致重合的布置。

在一个实施例中，接地接头的第二虚拟中心位于由手柄组件占据的位置、或在手术工具组件的使用期间当用户操作手柄组件时由用户的手占据的位置、或在手术工具组件的使用期间当用户操作手柄组件时由用户的手和手柄组件两者占据的位置。

在一个实施例中，手柄组件建立第一轴线。框架组件的轴建立第二轴线。第一轴线与铰接输入接头的虚拟旋转中心大致相交，并且与接地接头的第二虚拟中心大致相交。第二轴线与铰接输入接头的虚拟旋转中心大致相交，并且与接地接头的第二虚拟中心大致相交。

在一个实施例中，手柄组件通过接地接头相对于框架组件沿x轴被平移约束。手柄组件通过接地接头相对于框架组件沿y轴被平移约束。并且手柄组件通过接地接头相对于框架组件沿着z轴被平移约束。

在一个实施例中，通过第一中间刚性本体、第二中间刚性本体和第三中间刚性本体并且通过第一接头和第二接头，在手柄组件和框架组件之间建立铰接输入接头。铰接输入接头的俯仰运动路径和铰接输入接头的偏航运动路径相对于彼此呈串联运动布置。通过第一中间刚性本体、第二中间本体和/或第三中间本体中的一个或多个，在手柄组件和框架组件之间建立接地接头。通过接地接头实现和提供的刚性本体运动传递路径呈串联运动布置。

手术工具组件的各种实施例可包括本发明内容部分的段落中陈述的任何叙述和主题中的一个或多个或任何技术上可行的组合。

附图说明

参考附图描述了本发明的实施例，其中：

图1是手术工具的实施例的示意图；

图2是手术工具的另一示意图；

图3是示出了手术工具及其手柄组件和框架组件的实施例的多种结构的图表；

图4是示出了根据手术工具的一个实施例的铰接输入接头和轴向接地接头的并联运动关系和布置的示意图；

图5是示出了手术工具组件的手柄组件和框架组件的实施例的第一结构(I)的示意图；

图6是示出了手术工具组件的手柄组件和框架组件的实施例的第二结构(II)的示意图；

图7是示出了手术工具组件的手柄组件和框架组件的实施例的第三结构(III)的示意图；

图8是示出了手术工具组件的手柄组件和框架组件的实施例的第四结构(IV)的示意图；

图9是手术工具组件的手柄组件和框架组件的第一结构(I)的实施例的立体图；

图10是手术工具组件的手柄组件和框架组件的第一结构(I)的另一实施例的后视图；

图11是图10的手柄组件和框架组件的正视图；

图12是图10的手柄组件和框架组件的另一后视图；

图13是图10的手柄组件和框架组件的另一立体图；

图14是图10的手柄组件和框架组件的放大视图；

图15是手术工具组件的手柄组件和框架组件的第一结构(I)的另一实施例的立体图，该视图旨在示出其铰接输入接头；

图16是图15的立体图，该视图旨在示出手术工具组件的手柄组件和框架组件的轴向接地接头；

图17是手术工具组件的手柄组件和框架组件的第一结构(I)的另一实施例的立体图；

图18是图17的手术工具组件的另一立体图；

图19是图17的手术工具组件的另一立体图；

图20是图17的手术工具组件的俯视图；

图21是图17的手术工具组件的前视图；

图22是图17的手术工具组件的另一立体图；

图23是图17的手术工具组件的另一立体图；

图24是手术工具组件的手柄组件和框架组件的第二结构(II)的实施例的立体图；

图25是手术工具组件的手柄组件和框架组件的第三结构(III)的实施例的组装示意图；

图26是手术工具组件的手柄组件和框架组件的第四结构(IV)的实施例的一些部件的立体图，该视图示出了其铰接输入接头；

图27是图26的手柄组件和框架组件的其他部件的立体图，该图示出了其轴向接地接头；

图28是手术工具组件的手柄组件和框架组件的第一结构(I)的另一实施例的立体图；

图29是伸缩式传递构件的实施例；

图30是可延伸传递构件的实施例；

图31是弯曲传递构件的实施例；

图32是手术工具组件的手柄组件和框架组件的第一结构(I)的另一实施例的立体图；

图33是示出了手术工具组件的手柄组件和框架组件的实施例的第五结构(V)的示意图；

图34是手术工具组件的手柄组件和框架组件的第五结构(V)的实施例的立体图；

图35是图34的手术工具组件的另一立体图；

图36是图34的手术工具组件的分解图；

图37是图34的手术工具组件的另一立体图；

图38是图34的手术工具组件的俯视图；

图39是图34的手术工具组件的侧视图；以及

图40是手术工具组件的手柄组件和框架组件的第五结构(V)的另一实施例的立体图。

具体实施方式

手术工具和组件的多个实施例在附图中示出，并在本说明书中进行了详细说明。在本说明书中，在特定的附图参考之前给出某些术语的定义：

1.1本体-本体是分立的连续部件，可用作结构部件以形成组件或子组件。可以通过六个自由度(DoF)相对于参考地面(reference ground，参考基准)完全定义本体的位移/运动状态。本体可以是组件的一部分，其中组件可以包括通过接头彼此连接的多个本体。通常，本体可以是刚性的(即，非柔性)或者可以是柔性的。一个或多个分立的本体可以经由刚性接头连接在一起。这些本体一起仍然被称为一个本体，因为在这些本体之间没有单个或多个自由度接头。在某些情况下，该本体可以由单个/整体结构制成，因此仅仅是单个本体。在某些情况下，本体可能是柔性的(即，非刚性的)，但仍然是分立和连续的。在任何情况下，本体都可以是整体的或使用刚性接头组装的。本体可以具有同质材料成分或非均质材料成分。

1.2机构/接头/连接器-通常，术语“机构”和“接头”之间可能存在一定的等效性。“接头”也可以称为“连接器”或“约束件”。所有这些都可以被视为允许两个本体之间沿某个自由度的某个运动(某些运动)，并约束其余的运动。机构通常包括多个接头和本体。典型地，接头可以具有更简单的构造，而机构可以更复杂，因为它可以包括多个接头。接头是指允许运动的机械连接件，与固定接头(例如，焊接、螺栓连接、螺纹连接或胶粘连接)相反。在后一种情况下(固定接头)，两个本体彼此熔接在一起并在运动意义上被认为是同一个本体(因为两者之间没有相对自由度或不允许相对运动)。术语“固定接头”在本文中可以用来指两个本体之间的这种接头。当提到术语“接头”时，它意味着允许至少一些运动或自由度的连接件，例如销接头、枢轴接头、万向接头、球窝接头等。

1.3自由度(DoF)-如上所述，接头或机构允许两个本体之间的某些运动，并约束其余运动。“自由度”是捕捉(capture)或传送(convey)这些“运动”的技术术语。当两个刚性本体之间没有接头时它们之间总共有六个独立的运动并因此可能有六个自由度：三个平移和三个旋转。接头将允许两个本体之间有零到六个DoF。对于接头允许零DoF的情况，这实际上成为“固定接头”，如上所述，其中两个本体彼此刚性熔接或连接在一起。在这种情况下，从运动的角度来看，这两个本体是同一个。对于接头允许六个DoF的情况，这实际上意味着接头不会约束两个本体之间的任何运动。换句话说，这两个本体的运动是完全相互独立的。用于该应用目的的接头可以允许两个刚性本体之间有一个、两个、三个、四个或五个DoF。如果它允许一个DoF，那么其余五个可能的运动将受到接头的约束。如果它允许两个DoF，则其余四个可能的运动受接头的约束，依此类推。

1.4约束度(DoC)-“约束度”是指两个本体之间受约束的相对运动所沿的方向。因为相对运动是受约束的，所以这些是运动和载荷(即，力或力矩)可以从一个物体传递到另一个物体所沿的方向。由于接头不允许两个本体在DoC方向上的相对运动，因此如果一个本体在DoC方向上移动，则它会带动另一个本体沿该方向移动。换句话说，运动在DoC方向上从一个刚性本体传递到另一个刚性本体。因此，载荷也在DoC方向上从一个刚性本体传递到另一个刚性本体，DoC方向有时也称为载荷承受方向或简称为承载方向。术语“保留”也可以用在DoC方向的上下文中。例如，一个本体可以沿着某个DoC相对于第二本体被约束或等效地保留。这意味着在两个本体之间在DoC方向(或等效地约束方向、或等效地保留方向)上不允许相对运动。在两个机构之间保留所有六个DoF和具有六个DoC是一回事。

1.5局部接地-在由接头连接的本体的组件(例如，多本体系统、机构)的情况下，一个或多个本体可被称为“参考”或“接地”或“局部接地”。被称为局部接地的本体不一定是绝对接地(即，附接或栓接到实际地面)。相反，被选作局部接地的本体只是作为一个机械参考，所有其它本体的运动都是相对于该机械参考来描述或研究的。

1.6轴线和方向-轴线是指空间中的特定线。一个本体可以相对于(w.r.t.)另一个本体绕某一轴线旋转。或者，一个本体可以在某个方向上相对于另一个本体平移。方向不是由特定的轴线定义的，而是通常由多个平行的轴线定义的。因此，x轴是在空间中定义的特定轴线，而X方向指的是x轴或平行于x轴的任何其他轴线的方向。多个不同但平行的轴线可以具有相同的X方向。方向在空间中只有定向而没有定位。在至少一些实施例中，并且特别参考图1，示出了坐标系，其中x轴与手术工具的工具轴(下面介绍)的轴线重合，y轴相对于x轴定向，并且z轴从纸面出来。

1.7串联运动接头/机构-术语“运动”可指本体相对于其他本体的运动的几何研究和描述。串联运动接头或串联运动机构由通过一连串的串联连接器、接头或机构连接的本体组成。如果在串联运动接头/机构中从一个本体到另一个本体追踪或绘制一条线路，则只存在一条运动传递的机械路径(或线路)。在串联运动接头/机构的一个稍微简化的例子中，第一本体和第二本体通过四个连接器和三个中间本体彼此连接。出于实用目的，第一本体和第二本体可以被认为是刚性的，而中间本体可以被认为是刚性的。连接器可以是简单或复杂的接头，其可以允许某些运动，同时约束其他运动。连接器和中间本体可以横跨在第一本体和第二本体之间有效的单线路和机械路径中。

1.8并联运动接头/机构-在并联运动机构的一个稍微简化的示例中，第一本体经由中间本体的多个独立的链和线路连接到第二本体。每个这样的链代表运动传递的机械路径。如果追踪从第一个本体到第二个本体的可能的线路，则存在多于一个机械路径，这使其为并联设计。连接路径不是几何意义上的平行(例如，平行的两条直线，如矩形的对边)，而是运动意义上的并联，这意味着在第一本体和第二本体之间有多个(多于一个)、独立、不重叠的链或路径。这里的连接器是简单或复杂的接头，可以允许某些运动并约束其他运动。为了方便起见，术语接头和连接器可以互换使用。

1.9虚拟旋转中心-当在实施例中提供时，虚拟旋转中心(也称为“虚拟中心”)是指两个或更多个旋转轴线重合或相交的旋转中心。例如，两个旋转轴线可以相交。第一旋转方向的旋转轴线(例如俯仰轴线)与第二旋转方向的旋转轴线(例如偏航轴线)在虚拟旋转中心处相交。例如，虚拟中心可以位于没有并联运动机构的任何其他部件的空闲空间(vacantspace)中。

1.10用户界面-当在实施例中提供时，用户界面是指用户与之交互以向机器或器械或机构提供输入的输入界面，其目的是在机器或器械或机构中产生一些变化或结果。用户界面通常是作为器械一部分的本体上的人体工程学特征，由用户触发或致动，例如，用户可以旋转汽车仪表板上的旋钮来增加/减小扬声器的音量。这里，旋钮(特别是旋钮的滚花外圆周(特征))是用户界面。

1.11传递构件-当在实施例中提供时，传递构件是将运动从一个本体传递到另一个本体的刚性或柔性本体。传递构件可以是柔性线、缆线、缆线组件、柔性轴等。

1.12手柄本体-当在实施例中提供时，手柄本体是指手柄组件中的本体，在描述手柄组件和相关机构时其被视为局部接地。当提供时，手柄本体由用户握持，而手柄组件内的其它本体可通过用户界面相对于手柄本体运动。

1.13手柄组件-当在实施例中提供时，手柄组件是在一些实施例中用于至少由手柄本体和用户界面组成的组件的术语。

1.14工具框架-当在实施例中提供时，工具框架是指可作为工具设备或手术工具的一部分的结构本体。在某些工具设备中，它可以连接到手柄组件和/或细长的工具轴。术语“工具框架”和“框架”可以在整个文件中互换使用。

1.15工具轴-当在实施例中提供时，工具轴是框架近端处的大致刚性的延伸部，其为细长构件，并且通常为圆柱体，在其远端处容纳末端执行器组件。工具轴可以简称为轴。在整个说明书中，工具轴的轴线可被称为轴线3或工具轴翻滚轴线(Roll Axis)或工具轴心线(Shaft Axis)。

1.16末端执行器组件-当在实施例中提供时，末端执行器(EE)组件可称为EE组件。在一些实施例中，EE组件可以存在于工具轴的远端处。EE组件可以包含一个或多个夹爪(或EE夹爪)。有两种类型的EE组件。第一种类型EE组件由两个EE夹爪(即，活动夹爪和固定夹爪)组成。还可能存在EE框架，其充当EE组件内的移动夹爪和任何其他移动本体的局部参考地面。在这种组件中，移动夹爪通过围绕枢轴销旋转而相对于EE框架移动。移动夹爪相对于EE框架的这种运动被称为夹爪闭合运动。固定夹爪也可以联接到EE框架，使得它是EE框架的刚性延伸部。EE框架还可以经由输出铰接接头联接到轴。

当器械包含输出铰接接头时，EE框架绕轴线2旋转，而工具轴绕轴线3旋转。当铰接输入接头处没有输入时，轴线2和轴线3平行于x轴定向。在铰接输入接头处有输入的情况下，通过绕y轴和z轴旋转不同的量，轴线2将偏离与x轴平行的定向。EE组件绕y轴的旋转也可称为EE偏航，而绕z轴的旋转可称为EE俯仰。

1.17翻滚传递构件-当在实施例中提供时，该传递构件有助于传递旋转输入或拨盘相对于手柄本体的旋转，以产生EE翻滚运动。

1.18铰接传递构件-当在实施例中提供时，铰接传递构件是将铰接(俯仰和偏航运动)从铰接输入接头传递到铰接输出接头的传递构件或连接器。

1.19夹爪闭合传递组件-当在实施例中提供时，夹爪闭合传递组件是指存在于手柄组件和EE组件之间并促进夹爪闭合运动的本体、接头、机构和/或(多个)夹爪闭合传递构件。在一示例中，手柄组件内产生输出运动的本体(例如，梭子)联接到作为夹爪闭合传递组件的一部分的近侧本体。类似地，EE组件内的移动夹爪联接到作为夹爪闭合传递组件的一部分的最远侧本体。术语“夹爪闭合传递组件”和“夹爪致动传递组件”在整个说明书中可以互换使用。

1.20EE翻滚传递组件-当在实施例中提供时，EE翻滚传递组件是指可能存在于手柄组件和EE组件之间并促进EE翻滚运动的本体、接头、机构和/或翻滚传递构件。在一个实施例中，手柄组件内产生输出运动的本体(例如，梭子)联接到作为翻滚传递组件的一部分的近侧本体。类似地，EE组件内的部件(例如，EE框架)联接到作为翻滚传递组件的一部分的最远侧本体。

2.手术工具和组件、功能属性和用户体验

通常，手术工具10可以用于微创手术(MIS)过程，并且可以是手持器械。手术工具10也可以被称为工具设备；或者在手持的情况下，可以被称为手持工具设备。在不同的实施例中，手术工具10可以具有各种设计、构造和部件，这可以部分或更多地取决于手术工具10的预期应用和最终用途。图1示出了手术工具10的一个实施例的示意图。该图旨在根据实施例提供手术工具10的一些更主要部件的介绍，以及这些部件相对于彼此的总体布置(图17也提供了许多部件的描绘)。在该实施例中，手术工具10具有手柄组件12、框架组件14和末端执行器(EE)组件16。根据该实施例，手柄组件12包括手柄本体18、闭合输入部20和拨盘22。根据该实施例，手柄组件12建立手柄轴线24(在本说明书中也称为轴线1)，该手柄轴线纵向且居中地穿过手柄组件布置。根据该实施例，框架组件14包括框架26和工具轴(或者仅称为轴)28。轴28建立了轴心线或x轴线30(在本说明书中也称为轴线3)。铰接输入接头(AIJ)32位于手柄组件12和框架组件14之间。翻滚致动接头34和闭合致动接头36从手柄组件12延伸。输出铰接接头38位于轴26和EE组件16之间。最后，根据该实施例，EE组件16包括EE基座40、EE框架42、移动夹爪44和固定夹爪46。根据该实施例，EE组件16建立纵向穿过其中布置的EE轴线48(在本说明书中也称为轴线2)。各种手术工具组件可以包括这些部件中的一个或多个，或者这些部件的组合。

因此，工具设备或手术工具10包括手柄组件12、框架组件14和EE组件16，它们通过多个接头和连接器相关联。总体而言，本体、接头和连接器的集合有助于将手柄组件12处的有用的用户输入运动转换为相对于手柄组件位于远侧的EE组件16的有用运动。框架组件14位于手柄组件12和EE组件16的中间。该系统有助于经由框架组件14将七种不同的运动(即，三种平移、三种旋转以及夹爪开合)从手柄组件12传递到EE组件16。由于不同运动传递路径的独立性，该系统被配置为提供比过去的MIS装置更高的装置可用性程度。在至少一些实施例中，手术工具10在手柄组件12、框架组件14和EE组件16之中没有电气部件，因此可以被认为是纯机械装置和组件。

该系统包括三个组件：接收用户输入的手柄组件12、包括刚性连接轴28的框架组件14和EE组件16。在每个组件之间具有被配置成接收和映射本体之间的运动的多个接头和中间本体。接头和中间本体可以简单地统称为连接件。本申请的一个焦点涉及位于手柄组件12和框架组件14之间的连接件的配置以及它们对EE组件运动的共同影响。

用于轴28和EE组件16的定位和定向的手柄组件12和框架组件14之间的连接件可构成并组成铰接输入接头32，并可构成并组成接地接头50(有时称为轴向接地接头(AGJ)50)。AIJ 32的目的是将手柄组件12的两个旋转自由度(俯仰和偏航)平移到EE组件16。此外，AIJ 32也可以被动地将第三旋转自由度(绕x轴翻滚)从手柄组件12平移到EE组件16。此外，可以参考的是，翻滚运动经由翻滚致动接头34平移。尽管在一些设备结构中，翻滚致动接头34可以是独立的，但是翻滚运动通常可以被平移并集成到AIJ32中。在一个实施例中，有助于运动传递并且位于框架组件14和手柄组件12之间的一对中间本体可以是柔性带52。每个柔性带52经由铰链接头连接到手柄组件12和框架组件14。柔性带52可以是柔性本体或机构，其在相对隔开的铰链接头之间提供一个DoF。

AGJ 50的目的是经由框架组件14将三个平移刚性本体DoF(x轴、y轴和z轴方向上的运动)从手柄组件12平移到EE组件16，并平移一个旋转DoF(翻滚)。换句话说，AGJ 50约束手柄组件12和框架组件14之间相对于彼此的三个刚性本体DoF(在x轴、y轴和z轴方向上的运动)，并且约束手柄组件12和框架组件14之间相对于彼此的一个旋转DoF(翻滚)。但是AGJ50不约束手柄组件12和框架组件14之间相对于彼此的俯仰旋转DoF，也不约束手柄组件12和框架组件14之间相对于彼此的偏航旋转DoF。

与过去的MIS器械相比，根据至少一个实施例，通过AIJ 32和AGJ 50的并联配置有助于提高手术工具10的可用性。图4是示出了AIJ 32和AGJ 50的并联配置的示意图。在某些实施例中，AIJ 32可以被构造为并联运动(PK)机构，由此俯仰运动和偏航运动被独立地从手柄组件12通过框架组件14映射到EE组件16。在美国专利第8,668,702号中描述了有助于手柄组件12的运动通过框架组件14映射到EE组件16的PK配置，该专利通过引用并入本文中。根据一个实施例，AGJ 50可以是从手柄组件12到框架组件14的附加并联控制路径。该连接件允许将来自手柄组件12的刚性本体运动的映射直接平移到框架组件14，进而平移到EE组件16。AIJ 32和AGJ 50的并联性质意味着AIJ 32处的铰接输入运动可以被映射到末端执行器组件16，而与通过AGJ 50进行的刚性本体平移运动无关。

为了构建可用性优势，可假设手术工具10的使用情况至少涉及用户(通常为外科医生)和套管针(即，在手术操作期间允许将器械插入患者体内的装置；器械的入口；为器械轴提供两个刚性本体平移DoC的接地装置；限制刀具轴在y方向和z方向的运动)。用户握住手柄本体18，同时定位手术工具10，使得框架组件14的轴28延伸穿过套管针。套管针为轴28提供了有效的单点、简单的支撑以约束运动。当将套管针简单支撑的位置视为局部接地时，套管针在轴28的三个旋转DoF(绕y轴旋转、绕z轴旋转和绕x轴翻滚)中的任一个中都不提供任何旋转约束。套管针也不约束沿着轴28的平移运动；从而允许在x方向上滑动。手术工具10的运动限制可能仅取决于系统的固有几何约束。

当握住手柄组件12时，用户通过手柄组件12的输入运动来控制电动装置组件16的位置和定向。当用户握住手柄组件12并提供偏航运动输入时，将产生EE组件16的成比例偏航运动输出。同样，手柄组件12处的俯仰运动输入转换为EE组件16处的俯仰运动。根据至少一些实施例，经由AIJ 32进行偏航运动输入和俯仰运动输入。当用户在X方向(平行于X轴)上移动手柄组件12时，EE组件16相应地沿着轴心线30移动通过套管针，就好像它刚性地连接到手柄组件12一样。对于手柄组件12在正Z方向(+Z)或正Y方向(+Y)上的运动，由于套管针枢轴的DoC，EE组件16反向且成比例地平移。换句话说，手柄组件12在平行于+Y方向上的运动将导致EE组件16在负Y方向(-Y)上的成比例运动；这适用于手柄组件12在Z方向上的运动。这可以被称为支点效应。根据至少一些实施例，经由AGJ 50进行在X、Y和Z方向上的这些移动。提供给用户的合成输入控制系统允许用户精确且可预测地控制轴28的位置和定向。

如上所述，所述的手柄组件12处的每个独立输入运动可协调进行，而不会影响EE组件16相对于轴28局部接地的其他非预期运动。EE组件16的定向通过手柄组件12处的俯仰和偏航输入运动来控制(轴线1的旋转定向的变化)。当EE组件16的俯仰和偏航定向改变时，轴线2移位且不再平行于轴线3。手柄组件12的偏航输入运动将产生EE组件16的成比例的偏航输出运动。EE组件16的运动不会影响轴28相对于套管针的位置或定向，也不会影响EE组件16的俯仰定向。同样，手柄组件12处的俯仰输入将仅产生EE组件16的俯仰运动。每个关系的独立性允许用户精确且可预测地控制EE组件16相对于轴28的定向。

根据至少一些实施例，现在总体参考图9-图16，AIJ 32的结构包括由一对中间本体54(第一中间本体56和第二中间本体58)连接的手柄组件12和框架组件14。在不同的实施例中，中间本体54采取不同的形式，并且可以是柔性连接器构件或柔性带52的形式。中间本体54相对于彼此正交定向，并经由第一销接头60直接安装到手柄组件12。中间本体54经由第二销接头62连接到框架组件14。第二销接头62没有刚性地附接到框架26，而是安装到允许一个旋转DoF的第一滑轮64和第二滑轮66。第一滑轮64和第二滑轮66被定向为使得它们的旋转轴线彼此正交定位并且位于Y-Z平面(垂直于X轴定向的平面)中。相应的第一滑轮轴线68和第二滑轮轴线70的交点可以称为AIJ 32(VC-AIJ)的虚拟中心72，或者第一虚拟中心72。所得到的AIJ构造允许手柄组件12的俯仰和偏航运动直接地以及经由中间本体54或柔性带52导致在框架组件14上枢转的第一滑轮64和第二滑轮66的等效旋转运动。滑轮运动又可以连接到缆线系统，并产生用于控制EE组件16或任何其他类型的可控机构的位置的功(work)。此外，AIJ 32在手柄组件12和框架组件14之间提供翻滚DoC，从而允许手柄组件12处的翻滚输入运动转换为轴28和EE组件16处的等效翻滚输出运动。AIJ部件的共同影响是，AIJ 32在手柄组件12与第一滑轮64和第二滑轮66之间提供俯仰和偏航DoC，并且在手柄组件12与框架组件14之间提供翻滚DoC。AIJ 32不会在手柄组件12和相邻本体之间产生X方向、Y方向或Z方向的DoC。此外，俯仰轴线74和偏航轴线76通过由AIJ 32实现的俯仰运动和偏航运动来建立。并且，至少在该实施例中，提供了旋转或偏离环形式的第三中间本体78。根据一个实施例，AIJ 32可以通过第一中间本体56、第二中间本体58、第一滑轮64、第二滑轮66、第一滑轮轴线68和第二滑轮轴线70的集合来建立。

根据至少一些实施例，并且仍然总体参照图9-图16，AGJ 50由万向节结构构成，该万向节结构为手柄组件12和框架组件14提供柔性接地附接。该结构以这样的方式构造，使得它不妨碍AIJ 32输入所需的手柄组件12的运动，同时在本体之间提供接地约束。换句话说，AGJ 50以这样的方式配置，即，它在手柄组件12和框架组件14之间提供接地附接，以提供位于万向节中心处的框架组件14上的近侧点的直接位置控制。根据至少一些实施例，AGJ50提供X方向、Y方向和Z方向的DoC。框架26在万向节中心处通过手柄组件12的移动(X方向、Y方向、Z方向)是独立于手柄组件12的任何俯仰或偏航运动的影响而实现的。根据一个实施例，AGJ 50可由俯仰轴线74、偏航轴线76和第三中间本体78的集合来建立。

手柄组件12连接到第三中间本体78或偏离环上，该第三中间本体或偏离环包含绕其圆周正交定向的两组销接头：第三组销接头80和第四组销接头82。第三组销接头80是俯仰DoF接头，第四组销接头82是偏航DoF接头。俯仰DoF接头80连接到手柄组件12或手柄组件12的整体延伸臂84，而偏航DoF接头82连接到框架组件14。延伸臂84本身可以是刚性本体。在至少一些实施例中，延伸臂84可以是手柄组件12的组成部分，或者可以构成手术工具10的中间本体。当连接到偏离环俯仰DoF接头80时，手柄组件12的结构将手柄轴线24定位在偏离环78的中心处。框架组件14处的偏离环偏航DoF接头82可以分成额外的中间构件和允许翻滚DoF的两个接头(轴承或旋转滑动构件)；然而，这对于功能来说不是必需的。

由偏离环78限定的中心点位于由俯仰DoF接头80和偏航DoF接头82形成的两个轴线的交点处，即，俯仰轴线74和偏航轴线76的交点处。旋转中心也可以被称为AGJ 50的虚拟中心(VC-AGJ)86，或者第二虚拟中心86。VC-AGJ 86位于也与轴心线30相交的点上。在其他实施例中，VC-AGJ 86可以位于不与轴心线30相交的点。将VC-AGJ 86视为用户控制框架26的近端的位置的点是有帮助的。从该点开始，用户可以升高或降低手术工具10(Y方向运动)、从一侧到另一侧移动手术工具10(Z方向运动)、以及沿着轴心线30从套管针驱动或缩回手术工具10(X方向运动)。

根据至少一些实施例，设备可用性受VC-AIJ 72、VC-AGJ 86、手柄轴线24(轴线1)和轴心线30(轴线3)的相对位置的影响。此外，可用性受控制影响点的用户界面的位置的影响。根据至少一些实施例，手持结构结合了这些元件的共同位置和交点。根据至少一些实施例，VC-AIJ 72和VC-AGJ86可以相对于彼此呈大致重合的布置。在这种意义上，VC-AIJ 72和VC-AGJ86可以简称为虚拟中心。换句话说，VC-AIJ 72和VC-AGJ 86可以位于同一个虚拟中心处。此外，根据至少一些实施例，手柄轴线24和轴心线30可呈与VC-AIJ 72及VC-AGJ 86大致相交的布置。也就是说，手柄轴线24可以与VC-AIJ 72相交并且可以与VC-AGJ 86相交，并且轴心线30同样可以与VC-AIJ 72相交并且可以与VC-AGJ 86相交。如本文使用的，短语“大致重合”和“大致相交”以及它们的语法变化旨在说明可能出现的某些工程和制造公差和轻微的不精确性(且不偏离预期的功能和结果)，从而并没有隐含数学精确性，并且在某些情况下数学精确性是不可能的。

根据至少一些实施例，手柄组件12是控制点，以经由AIJ 32实现EE组件16的铰接、经由AIJ 32实现框架组件14和EE组件16的翻滚位置、经由虚拟中心(即，VC-AIJ 72和VC-AGJ 86)和AGJ 50实现EE组件16的位置。换句话说，EE组件16的所有有用运动可以通过单个用户界面元件或触摸点(即，手柄组件12)来控制。当用户握持手柄组件12时，用户可以在用户的手掌中控制手术工具10的所有有用运动。这不同于某些过去的MIS器械，在这些器械中，通过接收在用户腕部上的腕部接地部件而在用户的腕部处实现接地部件；根据附图的实施例，手术工具10没有这种腕部接地部件。

此外，不仅用户可以通过手柄组件12的位置和定向控制所有有用的EE运动，而且设备可用性可能会受到手柄组件12沿手柄轴线24相对于虚拟中心(即，VC-AIJ 72和VC-AGJ86)的相对位置的影响。参照图14，至少根据该实施例，手柄组件12可被描绘成具有三个区域：近侧区域88、远侧区域90和中央区域92。近侧区域88是用户的手掌所在和握持的地方。手术工具10主要在手柄组件12的这个位置处被支撑。远侧区域90是用户的手指所在的地方，并且是接收精细动作输入的区域。中央区域92是手柄组件12的近侧区域88和远侧区域90之间的区域，并且可以简单地是将手柄组件12一分为二的平面。手柄组件12可被实施为基本的单个刚性圆柱形构件，其安装到AIJ构件32和AGJ构件50，或者被实施为针对用户的手进行人体工程学设计的形式(例如，针对右手握持、左手握持、小手、大手或非手持且通用而优化)。为了给手术工具10提供期望程度的可用性的手柄，根据至少一些实施例，虚拟中心(即，VC-AIJ 72和VC-AGJ 86)可以位于手柄组件12的中央区域92内。

在至少一些实施例中，手柄组件12不一定需要如图所示实施，并且包括两个子组件，即手柄本体18和拨盘22。手柄组件12可以简单地是单个本体，其区域之间没有分立的区别。在这样的实施例中，手术工具10不利于装置内的翻滚功能。然而，用户可以通过他们的手的旋前或旋后(pronation or supination，手掌上翻或下翻)以及通过他们的腕部和前臂的伸展来提供翻滚输入。他们的旋前或旋后输入运动将导致绕轴心线30的翻滚。

手柄组件12可配置为使得近侧区域88和远侧区域90为两个独立的本体，两者之间具有相对翻滚DoF。利用这种构造，本体保持一致的手柄轴线24，同时在两个本体之间提供翻滚DoF。手柄组件12中的远侧本体可以被称为拨盘22。拨盘22旨在由用户控制，用户握持拨盘22并相对于近侧手柄本体18旋转定位拨盘22。当装置被配置为具有包含拨盘22的手柄组件12时，装置内受翻滚影响的部件如图2所示。也就是说，根据至少一些实施例，AIJ 32、闭合致动接头36、框架组件14、框架26、轴28、输出铰接接头38和EE组件16在翻滚功能时都将与拨盘22一起旋转。

在虚拟中心(即，VC-AIJ 72和VC-AGJ 86)位于手柄组件12的中央区域92中的情况下，根据至少一些实施例，手柄组件12的近侧区域88和远侧区域90可继承一些独特特征。例如，当手柄组件12绕俯仰轴线74旋转时，手柄组件12的一部分沿正+Z方向移动，而手柄组件12的相反部分沿负-Z方向反向移动。类似地，当手柄组件12绕偏航轴线76旋转时，手柄组件12的一部分在正+Y方向上移动，而手柄组件12的相反部分在-Y方向上移动。当存在向手柄组件12的俯仰输入、向手柄组件12的偏航输入或以上的任意组合时，对虚拟中心的位置没有影响，进而对框架组件14相对于套管针的位置或定向没有影响。相反，随着手柄组件12在X、Y和Z方向上的刚性本体运动，该运动直接影响虚拟中心处的框架位置。由于并联运动结构，输入到手柄组件12的刚性本体运动对手柄组件12和EE组件16的俯仰和偏航定向都没有影响。当EE组件16没有铰接时，可以看到EE轴线48与轴心线30和手柄轴线24共线。

此外，在至少一些实施例中，VC-AIJ 72位于手柄组件12所占据的位置处，例如位于手柄本体18所占据的位置处或拨盘22所占据的位置处。当用户握住手柄组件12以操纵手柄组件12时，VC-AIJ 72还可以位于由用户的手94(图13)占据的位置，该位置可以在手柄本体18处、在拨盘22处、或者在手柄本体18的大致沿着手柄轴线24后移和向后的距离处。当用户握住手柄组件12以操纵它时，该位置也可以位于部分地由用户的手掌建立的界限内。以类似的方式，VC-AGJ 86可以位于由手柄组件12占据的位置，例如由手柄本体18占据的位置或者由拨盘22占据的位置。当用户握住手柄组件12以操纵手柄组件12时，VC-AGJ 86还可以位于由用户的手94占据的位置处，该位置可位于手柄本体18处、拨盘22处或在手柄本体18的大致沿手柄轴线24后移和向后的距离处。当用户握住手柄组件12以操纵它时，该位置也可以位于部分地由用户的手掌建立的界限内。

此外，在至少一些实施例中，手术工具10的配置允许被称为铰接翻滚(articulated roll)的功能性能特征。当手柄组件12首先旋转到可以是俯仰/偏航角度的任意组合的位置且手柄组件12相对于套管针相对地面保持在该定向时，发生铰接翻滚。然后，用户向手柄组件12的远侧区域90(例如，拨盘22)提供翻滚输入。结果是，当框架26沿着轴心线30翻滚或旋转时，手柄组件12的定向可以保持固定不变。将铰接翻滚输入与由连接的AIJ 32提供的功能相结合，用户可以在EE组件16处复制该铰接翻滚。

在铰接运动期间，虚拟中心(即，VC-AIJ 72和VC-AGJ 86)的位置也可能对用户体验产生有趣的影响。当用户向手柄组件12提供正俯仰输入时，手柄组件12的远侧区域90在正+Y方向上移动。当通过滑轮和缆线连接时，这与远侧地安装至框架26和轴28子组件的EE组件16的期望效果直接相关。换句话说，当握持手柄组件12的远侧区域90时，用户的拇指和食指的精细活动被直观地映射到末端执行器组件的运动。即使用户输入力的大部分所在的手柄组件12的近侧区域88存在负Y位移，这种情况也会发生。对于手柄组件12的偏航运动也存在直观的关系。

在并联运动(PK)机构中，对于俯仰输入，手柄组件12绕虚拟中心(即，VC-AIJ 72和VC-AGJ 86)旋转。对于手柄组件12处的顺时针俯仰输入(相对于图1的定向)，手柄组件12的远侧区域90在负Y方向上移动，而手柄组件12的近侧区域88在正+Y方向上移动。EE组件16的合成运动是以类似的顺时针方向(向南或+Z轴旋转)铰接。这与手柄组件12在串联运动(SK)机构中的运动形成对比，该串联运动机构具有位于远侧的虚拟中心，由此整个手柄组件12在顺时针旋转的同时在正+Y方向上移动。对于用户要使用SK接头将EE组件16指向装置的南方向的情况，用户抬起手柄组件12，同时绕位于远侧的虚拟中心旋转手柄组件。

3.手术工具和组件结构I–V

根据至少一些实施例，手术工具10可以是各种子组件(即，手柄组件12、框架26、轴28和EE组件16)的组件。在子组件内和/或子组件之间还可以存在各种接头/机构和传递组件，以促进手术工具10的某些功能。手术工具10可以提供对应于以下输出运动的各种功能，所述输出运动为：i)EE组件16的铰接运动(即，俯仰和偏航旋转)；ii)轴28和EE组件16的刚性本体运动；iii)EE组件16(或其一部分)的铰接翻滚运动；以及iv)EE组件16处的夹爪闭合运动。

尽管手术工具10可配置有夹爪闭合运动功能(iv)，但该功能经由安装在上述本体之间的一系列的互连传递构件来实现。该实施例(图1)将具有手柄组件12、框架组件14和EE组件16(或类似操纵组件)。

在确定的四种功能中，根据某些实施例的两种主要功能是EE组件16的铰接运动和轴28及EE组件16的刚性本体运动。铰接功能和刚性本体运动(特别是沿轴心线30的刚性本体运动)通过手术工具约束映射来描述。图9-图16示出了通过接头/机构建立的手柄组件12和框架组件14之间的界面的实施例。这种与手柄组件12、框架26和整个手术工具10沿轴心线30的刚性本体运动有关的功能也称为轴向接地。一个界面与铰接功能有关，该铰接功能由2DoF俯仰和偏航运动铰接输入接头/机构促进。这个接头是AIJ 32。另一个界面与轴向接地功能相关，该轴向接地功能由沿轴心线30的1DoC接头/机构实现。这个接头是AGJ 50。根据不同的实施例，这些相应的接头可以是相同的或单独的接头/机构。下面讨论的各种约束映射将经历不同类型的这种接头。

图3是示出了根据手术工具10的至少一些实施例的可影响上述界面的功能的多种手术工具结构和各种接头的图表。

手术工具结构I是指利用并联运动(PK)接头作为AIJ 32的装置。PK AIJ32提供独立的俯仰和偏航运动路径，以将运动从手柄组件12传递到EE组件16。PK AIJ 32也是虚拟中心(VC1)接头，这意味着它建立了VC-AIJ 72。用于结构I的AGJ 50是串联运动(SK)虚拟中心(VC2)接头。VC-AGJ 86建立在这种结构中。如前所述，VC-AIJ 72和VC-AGJ 86大致相交和重合，以形成共同的虚拟旋转中心。在VC-AIJ 72和VC-AGJ 86不相交和重合的情况下，运动可能受到损害，并且这可能由于没有单个虚拟旋转中心而导致运动的束缚/停住不动。结构I在图5的示意图中示出。在图5中，PK AIJ 32通过中间本体1、中间本体2、俯仰DoF销接头1、允许俯仰运动传递的柔性连接器/接头1、偏航DoF销接头2和允许偏航运动传递的柔性连接器/接头2来展示。SK AGJ 50通过中间本体3、俯仰DoF接头和偏航DoF接头来展示。

手术工具结构II采用了AIJ 32，其为串联运动(SK)非虚拟中心(VC)接头。在非VC接头中，俯仰旋转轴线74和偏航旋转轴线76彼此不相交。在结构II的情况下，AGJ 50是SK、VC接头。VC-AGJ 86建立在这种结构中。结构II在图6的示意图中示出。在图6中，SK AIJ 32经由中间本体1、俯仰DoF接头1和偏航DoF接头1展示。SK AGJ 50经由中间本体2、俯仰DoF接头2和偏航DoF接头2展示。

手术工具结构III利用了AIJ 32，其为并联运动(PK)虚拟中心(VC1)接头。VC-AIJ72建立在这种结构中。在结构III的情况下，AGJ 50是并联运动(PK)虚拟中心(VC2)接头，其除了允许俯仰和偏航DoF运动之外，还提供沿着轴心线30的平移DoC。VC-AGJ 86建立在这种结构中。如前所述，VC-AIJ 72和VC-AGJ 86通常相交和重合，以形成共同的虚拟旋转中心。在VC-AIJ 72和VC-AGJ 86不相交和重合的情况下，运动可能受到损害，并且这可能由于没有单个虚拟旋转中心而导致运动的束缚/停住不动。结构III在图7的示意图中示出。在图7中，PK AIJ 32经由中间本体1、中间本体2、销接头1、柔性连接器/接头1、销接头2和柔性连接器/接头2展示。PK AGJ50由中间本体3、中间本体4、销接头3、柔性连接器/接头3、销接头4和沿轴心线30提供平移DoC的接头展示。

手术工具结构IV采用了AIJ 32，该AIJ 32是串联运动(SK)非虚拟(VC)接头。在非VC接头中，俯仰旋转轴线74和偏航旋转轴线76彼此不相交。在结构IV的情况下，AGJ 50是并联运动(PK)VC接头，其除了允许俯仰和偏航DoF运动之外，还提供沿着轴心线30的平移DoC。VC-AGJ 86建立在这种结构中。结构IV在图8的示意图中示出。在图8中，SK AIJ 32经由中间本体3、俯仰DoF接头和偏航DoF接头展示。PK AGJ 50由中间本体1、中间本体2、俯仰DoF销接头1、沿轴心线30提供平移DoC的接头、偏航DoF销接头2和允许偏航运动传递的柔性连接器/接头2展示。

手术工具结构V采用了AIJ 32，其为串联运动(SK)虚拟中心(VC1)接头。VC-AIJ 72建立在这种结构中。在结构V的情况下，AGJ 50是串联运动(SK)虚拟中心(VC2)接头，其除了允许俯仰和偏航DoF运动之外，还提供沿着轴心线30的平移DoC。VC-AGJ 86建立在这种结构中。如前所述，VC-AIJ 72和VC-AGJ 86通常相交和重合，以形成共同的虚拟旋转中心。结构V在图33的示意图中示出。在图33中，SK AIJ 32经由中间本体1、中间本体2、中间本体3、旋转DoF接头1和旋转DoF接头2展示。SK AGJ 50经由中间本体1、中间本体2、中间本体3、旋转DoF接头1和旋转DoF接头2展示。

3.1结构I

图9-图23、图28和图32的实施例均示出了手术工具10及其组件，该组件由手柄组件12和框架组件14组成，呈第一结构I。在结构I中，如上所述，提供了PK AIJ 32，并建立了VC-AIJ 72和VC-AGJ 86。这些实施例映射到图5的示意图。总体参照图9-图23、图28和图31，第一滑轮轴线68和第二滑轮轴线70代表彼此正交的两个旋转轴线。围绕第一滑轮轴线68和第二滑轮轴线70，捕捉到两个DoF以在EE组件16处产生铰接。在某些情况下，第一滑轮轴线68和第二滑轮轴线70可以分别与俯仰轴线74和偏航轴线76大致相交并大致重合。第一滑轮轴线68和第二滑轮轴线70也经由相交点在VC-AIJ 72处相遇。

本实施例中的手柄组件12(特别是拨盘22)经由第一滑轮64(在至少一些实施例中，第一滑轮被视为中间本体54)连接到框架26，并经由第二滑轮66(在至少一些实施例中，第二滑轮也被视为中间本体54)连接到框架26。第一滑轮64绕第一滑轮轴线68的旋转捕捉一个运动，而第二滑轮66绕第二滑轮轴线70的旋转捕捉另一个运动。鉴于第一滑轮轴线68和第二滑轮轴线70之间的正交性，这两个运动是互斥的，导致EE组件16的两个DoF运动。将拨盘22连接到第一滑轮64的第一中间本体56或第一连接器在手柄组件绕第一滑轮轴线68旋转时传递手柄组件12的运动，相反，当手柄组件仅绕第二滑轮轴线70旋转时不传递手柄组件12的运动。这同样适用于将拨盘22连接到第二滑轮66的第二中间本体58或第二连接器。在图9-图14的实施例中，第一中间本体56和第二中间本体58被示出为一系列具有枢轴的平面连杆，这些枢轴有助于手柄组件12相对于框架26绕俯仰轴线74和偏航轴线76旋转。在图15-图23和图28的实施例中，第一中间本体56和第二中间本体58被示出为具有枢轴的柔性带52，该枢轴有助于手柄组件12相对于框架26绕俯仰轴线74和偏航轴线76旋转。这些中间本体56、58也可以是由诸如聚丙烯的材料构成的柔性活动铰链。

如上所述，在结构I中，提供了SK AGJ 50并建立了VC-AGJ 86。在图9-图16中，手柄组件12(特别是拨盘22)的俯仰和偏航DoF运动由拨盘22和第三中间本体78或偏离环之间的俯仰DoF接头80捕捉，并且由框架组件14和第三中间本体78或偏离环之间的偏航DoF接头82捕捉。此外，如上所述，在由AGJ 50提供的手柄组件12和框架组件14之间(即，y轴和z轴)的其他平移约束度中，AGJ 50提供了手柄组件12和框架组件14之间沿着轴心线30的平移约束度。VC-AIJ 72和VC-AGJ 86大体一致，以提供由两种不同类型的接头组成的统一的手术工具和组件，这两种不同类型的接头有助于铰接和轴向接地功能。这里，手柄轴线24也与VC-AIJ 72相交并与VC-AGJ86相交，并且轴心线30同样与VC-AIJ 72相交并与VC-AGJ 86相交。

在结构I中，如前所述，VC-AIJ 72位于手柄组件12所占据的位置，当用户握住手柄组件12以操纵手柄组件12时，可位于用户的手94所占据的位置，或者当这两个位置是同一个位置时，可位于这两个位置。以类似的方式，VC-AGJ 86位于由手柄组件12占据的位置，当用户握住手柄组件12以操纵手柄组件12时，可以位于由用户的手94占据的位置，或者当这两个位置是同一个位置时，可以位于这两个位置。

此外，图17-图23和图28的实施例在某些方面与图9-图16的实施例不同。例如，图17-图23和图28中的框架26具有整体的延伸臂96。延伸臂96是刚性本体，并且可以构成手术工具10的中间本体，或者可以是框架组件14的组成部分。同样，提供俯仰DoF接头80的销接头是框架26及其延伸臂96与第三中间本体78或偏离环之间的连接件；并且提供偏航DoF接头82的销接头是手柄组件12及其延伸臂84与第三中间本体78或偏离环之间的连接件。图32的实施例在许多方面类似于图17-图23和图28的实施例。图32中的框架26和延伸臂96显示出比图17-图23和图28中的相同部件更完整的环状形状。

3.2结构II

图24的实施例示出了手术工具10及其组件，组件由手柄组件12和框架组件14组成，呈第二结构II。在结构II中，如上所述，提供了SK AIJ 32并且其为非VC接头，并且提供了SK AGJ 50且建立了VC-AGJ 86。该实施例映射到图6的示意图。参考图24，结构II的AGJ50可以类似于图15和图16中所示的AGJ 50。在图24中，如前所述，在由AGJ 50提供的手柄组件12和框架组件14之间(即，y轴和z轴)的其他平移约束度中，AGJ 50提供了手柄组件12和框架组件14之间沿着轴心线30的平移约束度。与其他实施例不同，AIJ 32的第二滑轮轴线70建立在手柄组件12和第一中间本体56之间。第二滑轮轴线70沿着第一销接头60，并且第一滑轮轴线68和第二滑轮轴线70不相交(因此，非VC AIJ接头)。这里，第一中间本体56是允许手柄组件12绕VC-AGJ 86旋转的柔性构件。与其他实施例不同，旋转编码器98位于手柄组件12和第一中间本体56之间的第一销接头60处。旋转编码器98用于捕捉绕第二滑轮轴线70的旋转。如在前面的实施例中，第一中间本体56通过第一滑轮64并绕第一滑轮轴线68相对于框架组件12和框架26旋转。手柄组件12以及由此第一中间本体56绕第一滑轮轴线68的旋转可以连接到终止于EE组件16处的机构传递组件。

3.3结构III

图25的实施例示出了手术工具10及其组件，组件由手柄组件12和框架组件14组成，呈第三结构III。在结构III中，如上所述，提供了PK AIJ 32并建立了VC-AIJ 72，提供了PK AGJ 50并建立了VC-AGJ 86。该实施例映射到图7的示意图。参考图25，结构III的PK AIJ32可以类似于结构I的AIJ 32，如图9-图23、图28和图32所示。与前述实施例不同，PK AGJ50包括约束栓100，该约束栓100有助于由AGJ 50提供的手柄组件12和框架组件14之间沿着轴心线30的平移约束度。约束栓100可以是手柄组件12和拨盘22的刚性本体延伸部。如前所述，AGJ 50还在手柄组件12和框架组件14之间提供沿y轴和z轴的平移约束度。此外，第四中间本体102和第五中间本体104作为AGJ 50的一部分设置在第三结构III中。第四中间本体102和第五中间本体104能够分别绕俯仰轴线74和偏航轴线76且相对于框架26及其延伸臂96旋转，以便提供手柄组件12的两个DoF运动。图25中的延伸臂96呈完整的环形，如附图标记106所示。

3.4结构IV

图26和图27的实施例示出了手术工具10及其组件，组件由手柄组件12和框架组件14组成，呈第四结构IV。将图26的AIJ 32(如参照图24和结构II所述)的部件和组件与图27的AGJ 50(如参照图25和结构III所述)相结合提供了第四结构IV。在结构IV中，如上所述，提供了SK AIJ 32并且其为非VC接头，提供了PK AGJ 50并且建立了VC-AGJ 86。该实施例映射到图8的示意图。约束栓100有助于由AGJ 50提供的手柄组件12和框架组件14之间沿着轴心线30的平移约束度。AGJ 50还提供手柄组件12和框架组件14之间在y轴和z轴上的平移约束度。第四中间本体102和第五中间本体104作为AGJ 50的一部分设置在第四结构IV中。

其他类型的传递构件

此外，对于采用柔性带52作为中间本体的手术工具10的实施例，例如，结构I的实施例，柔性带52可采用不同的形式，并可由其他类型的传递构件替代。当用在第一结构I的实施例中时，可以在柔性带52(和传递构件)和手柄组件12之间绕手柄轴线24提供额外的旋转DoF，以便排除否则可能出现的不希望的束缚情况。在图28中，接头107提供柔性带52和手柄组件12的一端(例如，拨盘22)之间绕手柄轴线24的旋转DoF。例如，接头107可以是销接头。一种类型的传递构件的一个例子在图29中示出。伸缩式传递构件108可以通过铰链式接头连接在手柄组件12和框架组件14之间。一个铰链式接头在手柄组件12处，并且可以在拨盘22处；另一个铰链式接头位于第一滑轮64或第二滑轮66处。在该实施例中，拨盘22处的铰链式接头是通过凸舌109(图30、图31)实现。凸舌109提供了伸缩式传递构件108(以及本段中所述的传递构件)和手柄组件12之间绕手柄轴线24的额外旋转DoF，以便排除不希望的束缚情况。狭缝111容纳额外的旋转DoF。独立本体110(这里总共四个)可以相对于彼此膨胀和收缩，以便延长和缩短伸缩式传递构件108的总长度。图30给出了另一个例子。可延伸的传递构件112可以类似地通过铰链式接头连接在手柄组件12和框架组件14之间。第一本体114铰接到手柄组件12。可滑动本体116通过铰链式接头118铰接到第一本体114。可滑动本体116相对于第二本体120前后滑动和移动，从而延长和缩短可延伸传递构件112的总长度。第二本体120铰接到第一滑轮64和/或第二滑轮66。图31给出了又一个例子。弯曲的传递构件122可以类似地通过铰链式接头连接在手柄组件12和框架组件14之间。第一弯曲本体124铰接到手柄组件12，第二弯曲本体126铰接到第一滑轮64和/或第二滑轮66。铰链式接头128将第一弯曲本体124和第二弯曲本体126连接在一起。已经发现，传递构件108、112和122解决了在使用手术工具10的某些情况下可能出现的不希望的束缚情况。此外，传递构件108、112和122可以代替图9-图23、图28和图32的实施例中的第一中间本体54和第二中间本体56。

3.5结构V

图34-图40的实施例示出了手术工具10及其组件，组件由手柄组件12和框架组件14组成，呈第五结构V。在结构V中，如上所述，提供了SK AIJ32，提供了SK AGJ 50，并建立了VC-AIJ 72和VC-AGJ 86。这些实施例映射到图33的示意图。如前所述，VC-AIJ 72和VC-AGJ86相对于彼此呈大致重合的布置，并且手柄轴线24和轴心线30呈与VC-AIJ 72和VC-AGJ 86大致相交的布置。在结构V中，VC-AIJ 72位于由手柄组件12占据的位置，当用户握住手柄组件12以操纵手柄组件12时，可以位于由用户的手94占据的位置，或者当这两个位置是同一个位置时，可以位于这两个位置。以类似的方式，VC-AGJ 86位于由手柄组件12占据的位置，当用户握住手柄组件12以操纵手柄组件12时，可以位于由用户的手94占据的位置，或者当这两个位置是同一个位置时，可以位于这两个位置。AGJ 50提供手柄组件12和框架组件14之间沿轴心线30或沿x轴的平移约束度，并提供手柄组件12和框架组件14之间沿y轴和z轴的平移约束度。与前面的实施例不同，在结构V和图34-图40的实施例中，第一滑轮轴线68与俯仰轴线74重合且对应，类似地，第二滑轮轴线70与偏航轴线76重合且对应。换句话说，第一滑轮轴线68和俯仰轴线74构成同一轴线，第二滑轮轴线70和偏航轴线76构成同一轴线。

第一中间本体130从手柄组件12延伸，特别是从拨盘22延伸。第一中间本体130是刚性本体。第一中间本体130在其整个范围内端对端地具有弓形轮廓和半环形状。第一中间本体130刚性固定到手柄组件12，并且可以是手柄组件的整体延伸部和拨盘22的整体延伸部。实际上，第一中间本体130可以是手柄组件12的组成部分，因此可以被认为是手柄组件12的一部分。在该实施例中，在手术工具10的使用期间，第一中间本体130和拨盘22之间没有相对运动。第二中间本体132从框架组件14延伸，特别是从轴28或轴座134延伸。第二中间本体132是刚性本体。第二中间本体132在其整个范围内端对端地具有弓形轮廓和半环形状。第二中间本体132刚性地固定到框架组件14，并且可以是框架组件的整体延伸部和轴28或轴座134的整体延伸部。实际上，第二中间本体132可以是框架组件14的组成部分，因此可以被认为是框架组件14的一部分。在该实施例中，在手术工具10的使用期间，第二中间本体132和轴28之间没有相对运动。

第三中间本体78或偏离环经由第一接头或第四组销接头82连接至第一中间本体130，并经由第二接头或第三组销接头80连接至第二中间本体132。在其整个范围内，第三中间本体78具有完整的环形形状。第三中间本体78是刚性本体。第四组销接头82在第一中间本体130和第三中间本体78之间提供偏航DoF接头。第三组销接头80在第二中间本体132和第三中间本体78之间提供俯仰DoF接头。第四组销接头82构成第一中间本体130和第三中间本体78之间的唯一连接件和接头，同样，第三组销接头80构成第二中间本体132和第三中间本体78之间的唯一连接件和接头。第四组销接头82包括一对单独的销接头82，它们在第三中间本体78的圆周上彼此间隔180度(180°)。类似地，第三组销接头80包括在第三中间本体78的圆周上彼此间隔开180度(180°)的一对单独的销接头80。各个销接头80、82相对于彼此正交布置，并且在第三中间本体78的圆周上间隔90度(90°)。

第二滑轮66定位在一对单独的销接头82中之一处，并捕捉第一中间本体130相对于第三中间本体78绕第二滑轮轴线70和绕偏航轴线76的偏航旋转。如前所述，捕捉的偏航旋转通过铰接传递构件传递到EE组件16，该铰接传递构件可以是第二滑轮66的通至EE组件16的线或缆线的形式。第一滑轮64定位在一对单独的销接头80中之一处，并捕捉第二中间本体132相对于第三中间本体78绕第一滑轮轴线68和绕俯仰轴线74的俯仰旋转。如前所述，捕捉的俯仰旋转通过铰接传递构件传递到EE组件16，该铰接传递构件可以是第一滑轮64的通至EE组件16的线或缆线的形式。

在第五结构V的又一个实施例中，类似于图34-图39所示的实施例，第三中间本体78相对于手柄组件12的位置比图示位置更向后后移。手柄组件12将保持在其图示的位置。这种可能性在图38中由箭头线136表示。第一中间本体130和第二中间本体132将依次具有更大的向后延伸部，以形成它们各自与第三中间本体78的连接，并因此用于定位第三中间本体78。该实施例的效果是将VC-AIJ 72和VC-AGJ 86定位在手柄组件12的更后面，甚至超出手柄组件12的距离。例如，VC-AIJ 72和VC-AGJ 86可以位于更靠近用户的手掌的位置。

现在特别参考图40，在结构V的该实施例中，旋转斜盘138设置在轴28附近。例如，第一滑轮64和第二滑轮66的线或缆线140形式的铰接传递构件穿过旋转斜盘138，以便提供根据手柄输入和EE输出的期望力或运动来改变手柄旋转和EE组件16铰接之间的传动比的装置。根据该实施例，可以通过径向改变输入线140(从框架26)和输出线140(到EE组件16)的终端或接地点来实现不同的比率。此外，当手柄组件12沿不同方向铰接时，由于缆线连接到相同的板上，旋转斜盘138将实现力和缆线拉动的更平滑的过渡。

当特征或元件在本文中被称为“在”另一特征或元件“上”时，其可以直接在另一特征或元件上，或者也可以存在中间特征和/或元件。相反，当特征或元件被称为“直接在”另一特征或元件“上”时，不存在中间特征或元件。还将理解的是，当特征或元件被称为“连接”、“附接”或“联接”到另一特征或元件时，其可直接连接、附接或联接到另一特征或元件，或者可能存在中间特征或元件。相反，当特征或元件被称为“直接连接”、“直接附接”或“直接联接”到另一特征或元件时，不存在中间特征或元件。虽然相对于一个实施例进行了描述或示出，但是所描述或示出的特征和元件可以应用于其他实施例。本领域的技术人员还将认识到，提及与另一个特征“相邻”设置的结构或特征可以具有与相邻特征重叠或位于其下面的部分。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不意图限制本发明。例如，如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关所列项目中的一个或多个的任何和所有组合，并且可以缩写为“/”。

为了便于描述，可以在此使用空间相对术语，例如“在……之下”、“在……下方”、“下”、“在……之上”、“上”等，以描述一个元件或特征与另一个元件如图中所示的关系。将理解的是，空间相对术语旨在包括装置除了附图中描绘的定向之外的在使用或操作中的不同定向。例如，如果附图中的装置是倒置的，则被描述为在其他元件或特征“之下”或“下方”的元件将被定向为“在”其他元件或特征“之上”。因此，示例性术语“在...之下”可以包括上方和下方两种方向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方向)并且相应地解释在此使用的空间相对描述词。类似地，除非另外特别指出，否则术语“向上”、“向下”、“竖直”、“水平”等仅用于解释的目的。

尽管术语“第一”和“第二”在本文中可用于描述各种特征/元件(包括步骤)，但这些特征/元件不应受这些术语的限制，除非上下文另有说明。这些术语可用于区分一个特征/元件与另一个特征/元件。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一特征/元件可以被称为第二特征/元件，并且类似地，下面讨论的第二特征/元件可以被称为第一特征/元件。

在整个说明书和所附的权利要求书中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”以及诸如“包含”和“包括有”的变体意味着各种部件可以共同用于方法和产品(例如组合物以及包括装置的设备和方法)。例如，术语“包括”将被理解为暗示包含任一陈述的元件或步骤，但不排除任一其他元件或步骤。

通常，本文中所描述的任一设备和方法应该被理解为是包含性的，但是所有或部分的部件和/或步骤可以替代地是排除性的，并且可以被表述为“由各种部件、步骤、子部件或子步骤组成”或替代地“主要由各种部件、步骤、子部件或子步骤组成”。

虽然以上描述了各种说明性实施例，但是在不脱离由权利要求所描述的本发明的范围的情况下，可以对各种实施例进行多种改变中的任何一种。例如，执行各种所描述的方法步骤的顺序通常可以在替代实施例中改变，并且在其他替代实施例中，可以完全跳过一个或多个方法步骤。各种装置和系统实施例的可选特征可以包括在一些实施例中而不包括在其他实施例中。因此，前面的描述主要是为了示例性的目的而提供的，并且不应该被解释为限制如在权利要求中阐述的本发明的范围。

本文包括的示例和说明仅通过说明而非限制的方式示出了可以实践主题的具体实施例。如上所述，其他实施例可以被利用并从中导出，使得在不脱离本公开的范围的情况下可以进行结构和逻辑替换和改变。本发明主题的这些实施例在本文中可以单独地或共同地由术语“发明”引用，仅仅是为了方便，并且无意将本申请的范围自愿地限制为任何单个发明或发明构思，如果事实上多于一个披露。因此，虽然在此已经说明和描述了特定实施例，但是为了实现相同目的而计算的任何布置可以代替所示的特定实施例。本公开旨在覆盖各种实施例的任何和所有修改或变化。上述实施例的组合以及本文中未具体描述的其他实施例对于本领域技术人员在查看以上描述时将是显而易见的。

虽然已对本发明的实施例进行了说明和描述，但并不意味着这些实施例说明和描述了本发明的所有可能形式。应当理解，各种实现实施例的特征可以被组合以形成本发明的进一步实施例。说明书中使用的词语是描述性的词语，而不是限制性的，并且应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。

本文包括的示例和说明仅以说明而非限制的方式示出了可实施主题的具体实施例。这些实施例由在它们之间具有各种类型的接头和/或机构(即棱柱形、旋转副、圆柱形等)的本体组成。这些接头和/或机构可以由分立的元件/本体/部件组成，或者这些接头/机构可以由其他本体和/或组件的柔性延伸部来创建。

应当理解，上述说明并非本发明的定义，而是对本发明的一个或多个优选示例性实施例的说明。本发明不限于本文公开的特定实施例，而是仅由下面的权利要求来限定。此外，包含在前述描述中的陈述涉及特定实施例，并且不应被解释为对本发明的范围或权利要求中使用的术语的定义的限制，除非术语或短语在上文中被明确定义。对于本领域技术人员来说，各种其他实施例以及对所公开的实施例的各种改变和修改将变得显而易见。所有这些其他实施例、改变和修改都将落入所附权利要求的范围内。

在本说明书和权利要求书中使用的术语“例如”、“比如”和“诸如”以及动词“包括”、“具有”、“包含”及其其他动词形式，当与一个或多个组件或其他项目的列表一起使用时，均应解释为开放式，意味着该列表不应被视为排除其他附加的组件或项目。其他术语应使用其最广泛的合理含义来解释，除非在需要不同解释的上下文中使用。

Claims

1.一种手术工具组件，包括：

手柄组件；

框架组件，具有轴，所述轴建立x轴；

铰接输入接头，位于所述手柄组件和所述框架组件之间，所述铰接输入接头在所述手柄组件与所述框架组件之间提供俯仰旋转和偏航旋转，所述铰接输入接头建立第一虚拟中心；以及

轴向接地接头，位于所述手柄组件和所述框架组件之间，所述手柄组件经由所述轴向接地接头相对于所述框架组件沿所述x轴被平移约束，所述轴向接地接头建立第二虚拟中心。

2.根据权利要求1所述的手术工具组件，其中，所述铰接输入接头的俯仰运动路径和所述铰接输入接头的偏航运动路径相对于彼此呈并联运动布置。

3.根据权利要求1所述的手术工具组件，其中，所述铰接输入接头的俯仰运动路径和所述铰接输入接头的偏航运动路径相对于彼此呈串联运动布置。

4.根据权利要求1所述的手术工具组件，其中，经由所述轴向接地接头实现的刚性本体运动传递路径呈并联运动布置。

5.根据权利要求1所述的手术工具组件，其中，经由所述轴向接地接头实现的刚性本体运动传递路径呈串联运动布置。

6.根据权利要求1所述的手术工具组件，其中，所述手柄组件经由所述轴向接地接头相对于所述框架组件沿y轴被平移约束。

7.根据权利要求1所述的手术工具组件，其中，所述手柄组件经由所述轴向接地接头相对于所述框架组件沿z轴被平移约束。

8.根据权利要求1所述的手术工具组件，其中，所述铰接输入接头和所述轴向接地接头在所述手柄组件和所述框架组件之间相对于彼此呈并联布置。

9.根据权利要求1所述的手术工具组件，其中，所述铰接输入接头的所述第一虚拟中心和所述轴向接地接头的所述第二虚拟中心呈大致重合的布置。

10.根据权利要求1所述的手术工具组件，其中，所述手柄组件的轴线与所述第一虚拟中心及所述第二虚拟中心呈大致相交的布置。

11.根据权利要求1所述的手术工具组件，其中，所述轴的所述x轴与所述第一虚拟中心及所述第二虚拟中心呈大致相交的布置。

12.根据权利要求1所述的手术工具组件，其中，所述铰接输入接头的所述第一虚拟中心位于由所述手柄组件占据的位置、在所述手术工具组件的使用期间当操纵所述手柄组件时由用户的手占据的位置、或者在所述手术工具组件的使用期间当操纵所述手柄组件时由用户的手和所述手柄组件两者占据的位置。

13.根据权利要求1所述的手术工具组件，其中，所述轴向接地接头的所述第二虚拟中心位于由所述手柄组件占据的位置、在所述手术工具组件的使用期间当操纵所述手柄组件时由用户的手占据的位置、或者在所述手术工具组件的使用期间当操纵所述手柄组件时由用户的手和所述手柄组件两者占据的位置。

14.根据权利要求1所述的手术工具组件，还包括第一中间本体和第二中间本体，所述第一中间本体从所述手柄组件延伸，所述第一中间本体和所述第二中间本体经由第一接头连接在一起，所述第一中间本体经由所述第一接头相对于所述第二中间本体具有第一俯仰或偏航旋转自由度。

15.根据权利要求14所述的手术工具组件，还包括第三中间本体，所述第二中间本体和所述第三中间本体经由第二接头连接在一起，所述第二中间本体经由所述第二接头相对于所述第三中间本体具有第二俯仰或偏航旋转自由度，所述第一俯仰或偏航旋转自由度和所述第二俯仰或偏航旋转自由度彼此相反。

16.根据权利要求15所述的手术工具组件，其中所述第三中间本体从所述框架组件的框架延伸。

17.根据权利要求16所述的手术工具组件，其中，所述第一中间本体固定至所述手柄组件，并且所述第三中间本体固定至所述轴。

18.根据权利要求1所述的手术工具组件，其中，所述手术工具组件是手持式手术工具组件并且在所述手术工具组件的使用期间没有腕部接地部件。

19.一种手术工具组件，包括：

手柄组件；

框架组件；

至少一个中间本体，联接在所述手柄组件和所述框架组件之间；

多个接头，位于所述手柄组件、所述框架组件和所述至少一个中间本体之间；

铰接输入接头，经由所述至少一个中间本体并且经由所述多个接头在所述手柄组件和所述框架组件之间建立，所述铰接输入接头在所述多个接头中的至少一个处提供俯仰旋转自由度、或偏航旋转自由度、或者俯仰旋转自由度和偏航旋转自由度两者，并且在所述多个接头中的至少另一个处提供俯仰旋转自由度、或偏航旋转自由度、或者俯仰旋转自由度和偏航旋转自由度两者，所述铰接输入接头具有第一虚拟中心；并且

接地接头，经由所述至少一个中间本体并且经由所述多个接头在所述手柄组件和所述框架组件之间建立，所述接地接头具有第二虚拟中心。

20.根据权利要求19所述的手术工具组件，其中，所述铰接输入接头的所述第一虚拟中心和所述接地接头的所述第二虚拟中心相对于彼此呈大致重合的布置。

21.根据权利要求19所述的手术工具组件，其中，所述手柄组件建立第一轴线，所述框架组件的轴建立第二轴线，所述第一轴线与所述铰接输入接头的所述第一虚拟中心大致相交且与所述接地接头的所述第二虚拟中心大致相交，并且所述第二轴线与所述铰接输入接头的所述第一虚拟中心大致相交且与所述接地接头的所述第二虚拟中心大致相交。

22.根据权利要求19所述的手术工具组件，其中，所述手柄组件经由所述接地接头相对于所述框架组件沿x轴被平移约束，所述手柄组件经由所述接地接头相对于所述框架组件沿y轴被平移约束，并且所述手柄组件经由所述接地接头相对于所述框架组件沿z轴被平移约束。

23.根据权利要求19所述的手术工具组件，其中，所述铰接输入接头和所述接地接头在所述手柄组件和所述框架组件之间相对于彼此呈并联布置。

24.根据权利要求19所述的手术工具组件，其中，所述多个接头包括第一接头和第二接头，所述第一接头位于所述手柄组件和所述至少一个中间本体之间，所述第一接头提供所述俯仰旋转自由度或所述偏航旋转自由度中的一者，所述第二接头位于所述框架组件和所述至少一个中间本体之间，所述第二接头提供所述俯仰旋转自由度或所述偏航旋转自由度中的另一者。

25.根据权利要求19所述的手术工具组件，其中，所述至少一个中间本体包括第一中间本体、第二中间本体和第三中间本体，所述多个接头包括第一接头和第二接头，所述第一中间本体是所述手柄组件的延伸部，所述第二中间本体是所述框架组件的延伸部，所述第一接头位于所述第一中间本体和所述第三中间本体之间，所述第二接头位于所述第二中间本体和所述第三中间本体之间，所述第一接头提供所述第一中间本体相对于所述第三中间本体的所述俯仰旋转自由度或所述偏航旋转自由度中的一者，并且所述第二接头提供所述第三中间本体相对于所述第二中间本体的所述俯仰旋转自由度和所述偏航旋转自由度中的另一者。

26.根据权利要求19所述的手术工具组件，其中：

所述铰接输入接头的所述第一虚拟中心位于由所述手柄组件占据的位置、在所述手术工具组件的使用期间当操纵所述手柄组件时由用户的手占据的位置、或者在所述手术工具组件的使用期间当操纵所述手柄组件时由用户的手和所述手柄组件两者占据的位置；并且

其中，所述接地接头的所述第二虚拟中心位于由所述手柄组件占据的位置、在所述手术工具组件的使用期间当操纵所述手柄组件时由用户的手占据的位置、或者在使用所述手术工具组件的期间当操纵所述手柄组件时由用户的手和所述手柄组件两者占据的位置。

27.一种手术工具组件，包括：

手柄组件；

框架组件；

第一中间刚性本体，从所述手柄组件延伸；

第二中间刚性本体，从所述框架组件延伸；

第三中间刚性本体；

第一接头，位于所述第一中间刚性本体和所述第三中间刚性本体之间，所述第一接头提供所述第一中间刚性本体相对于所述第三中间刚性本体的俯仰旋转自由度、或偏航旋转自由度、或者俯仰旋转自由度和偏航旋转自由度两者；以及

第二接头，位于所述第二中间刚性本体和所述第三中间刚性本体之间，所述第二接头提供所述第三中间刚性本体相对于所述第二中间刚性本体的俯仰旋转自由度、或偏航旋转自由度、或者俯仰旋转自由度和偏航旋转自由度两者；

其中由所述第一接头和所述第二接头建立的虚拟旋转中心位于由所述手柄组件占据的位置、或者在所述手术工具组件的使用期间当操纵所述手柄组件时由用户的手占据的位置、或者在手术工具组件的使用期间当操纵所述手柄组件时由用户的手和所述手柄组件两者占据的位置。

28.根据权利要求27所述的手术工具组件，其中：

经由所述第一中间刚性本体、所述第二中间刚性本体和所述第三中间刚性本体并经由所述第一接头和所述第二接头在所述手柄组件和所述框架组件之间建立铰接输入接头，所述铰接输入接头具有所述虚拟旋转中心；并且

经由所述第一中间刚性本体、所述第二中间刚性本体或所述第三中间刚性本体中的至少一个在所述手柄组件和所述框架组件之间建立接地接头，所述接地接头具有第二虚拟中心；

其中，所述铰接输入接头的所述虚拟旋转中心和所述接地接头的所述第二虚拟中心相对于彼此呈大致重合的布置。

29.根据权利要求28所述的手术工具组件，其中，所述接地接头的所述第二虚拟中心位于由所述手柄组件占据的位置、在所述手术工具组件的使用期间当操纵所述手柄组件时由用户的手占据的位置、或者在所述手术工具组件的使用期间当操纵所述手柄组件时由用户的手和所述手柄组件两者占据的位置。

30.根据权利要求28所述的手术工具组件，其中，所述手柄组件建立第一轴线，所述框架组件的轴建立第二轴线，所述第一轴线与所述铰接输入接头的所述虚拟旋转中心大致相交且与所述接地接头的所述第二虚拟中心大致相交，并且所述第二轴线与所述铰接输入接头的所述虚拟旋转中心大致相交且与所述接地接头的所述第二虚拟中心大致相交。

31.根据权利要求28所述的手术工具组件，其中，所述手柄组件经由所述接地接头相对于所述框架组件沿着x轴被平移约束，所述手柄组件经由所述接地接头相对于所述框架组件沿着y轴被平移约束，并且所述手柄组件经由所述接地接头相对于所述框架组件沿z轴被平移约束。

32.根据权利要求28所述的手术工具组件，其中，所述铰接输入接头和所述接地接头相对于彼此在所述手柄组件和所述框架组件之间呈并联布置。

33.根据权利要求27所述的手术工具组件，其中：

经由所述第一中间刚性本体、所述第二中间刚性本体和所述第三中间刚性本体并且经由所述第一接头和第二接头在所述手柄组件和所述框架组件之间建立铰接输入接头；

所述铰接输入接头的俯仰运动路径和所述铰接输入接头的偏航运动路径相对于彼此呈串联运动布置；

经由所述第一中间刚性本体、所述第二中间刚性本体或所述第三中间刚性本体中的至少一个在所述手柄组件和所述框架组件之间建立接地接头；并且

经由所述接地接头实现的刚性本体运动传递路径呈串联运动布置。