一种前端执行器及其方法、机械手装置及外科手术器械

技术特征：
1.一种前端执行装置，其特征在于，包括：十字交叉轴，所述十字交叉轴包括相互垂直相交的第一交叉轴和第二交叉轴，用于在驱动装置的驱动下绕所述第一交叉轴和/或第二交叉轴转动以实现所述前端执行装置俯仰和偏转两个自由度的驱动，所述两个自由度包括第一自由度与第二自由度；前端执行器，所述前端执行器固定在所述十字交叉轴的第一交叉轴和第二交叉轴其中之一的两端；以及导向轮，所述导向轮设置于所述第一交叉轴和第二交叉轴中的另外一根的两端，以将用于驱动所述第一自由度转动的驱动丝换向至与驱动第二自由度转动的驱动丝的同侧，使得位于连接座上的驱动丝的穿丝孔呈直线布置，且所述直线方向与所述第二自由度的旋转轴平行。2.根据权利要求1所述的前端执行装置，其特征在于，所述前端执行器为夹持类前端执行组件，所述夹持类前端执行组件具有至少两个能够独立运动的执行零件，至少两个所述执行零件均设置有以第一交叉轴或第二交叉轴为转动轴的第一前端执行器驱动丝轮和第二前端执行器驱动丝轮，用于在所述驱动丝的驱动下实现至少两个所述执行零件的开合。3.根据权利要求2所述的前端执行装置，其特征在于，至少两个所述执行零件相对地安装于所述十字交叉轴的第一交叉轴和第二交叉轴其中之一的两端，使得实现至少两个所述执行零件的开合运动的转动轴线与所述两个自由度中的一个的旋转轴线重合。4.根据权利要求2所述的前端执行装置，其特征在于，所述至少两个能够独立运动的执行零件包括两片相互啮合的钳页，所述钳页为“z”形结构，使得与所述夹持类前端执行组件的夹持自由度同轴的偏转自由度或俯仰自由度的偏转角度小于-90
°
或大于90
°
。5.根据权利要求2所述的前端执行装置，其特征在于，所述导向轮上具有与导向轮同心分布的环形的第一轮槽和第二轮槽，用于驱动所述前端执行器所在的轴的所述驱动丝包括：第一前端执行器驱动丝，所述第一前端执行器驱动丝一点固定在所述第一前端执行器驱动丝轮上，并绕过所述第一前端执行器驱动丝轮后，沿着所述导向轮上的第一轮槽，穿过所述穿丝孔与驱动装置连接；以及第二前端执行器驱动丝，第二前端执行器驱动丝的一点固定在所述第二驱动丝轮上，并绕过所述第二驱动丝轮后，沿着所述导向轮的第二轮槽，穿过所述穿丝孔与所述驱动装置连接，以实现所述至少两个能够独立运动的执行零件中的一个在俯仰或偏转和/或夹持三个自由度中至少一个自由度的顺时针和逆时针两个方向上的驱动。6.根据权利要求1所述的前端执行装置，其特征在于，所述前端执行装置的第一自由度的旋转轴与第二自由度的旋转轴的间距为0，或所述前端执行器的负载能力为至少30n。7.根据权利要求1所述的前端执行装置，其特征在于，所述前端执行器包括执行器安装座，所述执行器安装座具有两个相对固定的安装腿，两个所述安装腿分别与所述十字交叉轴的第一交叉轴和第二交叉轴其中之一的两端相对固定，或所述前端执行器为能量工具。8.一种如所述权利要求1-7任一项所述的前端执行装置的控制方法，包括：控制操纵器的第一驱动器驱动致动机构内的第一驱动丝轮的转动，拉动设置于所述十字交叉轴中的一根轴上的一对丝轮转动，以实现十字交叉轴顺时针和逆时针两向的绕轴转
动，从而操作所述前端执行装置执行俯仰运动或偏转运动中的至少一个；控制操纵器的所述第一驱动器驱动致动机构内的第二驱动丝轮的转动，拉动分别设置于所述前端执行器的至少两个能够独立运动的执行零件的第一前端执行器驱动丝轮或第二前端执行器驱动丝轮，以实现至少两个所述执行零件同步或非同步的绕轴转动，从而操作所述前端执行装置执行所述俯仰运动或偏转运动中的另外一个或操作所述前端执行装置执行夹持运动。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，所述指令在被执行时用于实现权利要求8所述的前端执行装置的控制方法。10.一种外科手术器械，其特征在于，所述外科手术器械包括如权利要求1-7任一项所述的前端执行装置。11.一种机械手装置，其特征在于，包括：关节组件，所述关节组件包括如权利要求1-7任一项所述的前端执行装置。12.根据权利要求11所述的机械手装置，其特征在于，所述前端执行装置设置于机械手装置中的从机械手的所述关节组件，其中，所述从机械手的操作指令由主机械手发送。

技术总结
本公开提供了一种前端执行装置，包括：十字交叉轴，所述十字交叉轴包括相互垂直相交的第一交叉轴和第二交叉轴，用于在驱动装置的驱动下绕所述第一交叉轴和/或第二交叉轴转动以实现所述前端执行装置俯仰和偏转两个自由度的驱动，所述两个自由度包括第一自由度与第二自由度；前端执行器，所述前端执行器固定在所述十字交叉轴的第一交叉轴和第二交叉轴其中之一的两端；以及导向轮，所述导向轮设置于所述第一交叉轴和第二交叉轴中的另外一根的两端，以将用于驱动所述第一自由度转动的驱动丝换向至与驱动第二自由度转动的驱动丝的同侧，使得位于连接座上的驱动丝的穿丝孔呈直线布置，且所述直线方向与所述第二自由度的旋转轴平行。平行。平行。


技术研发人员：王树新
受保护的技术使用者：天津大学医疗机器人与智能系统研究院
技术研发日：2020.11.30
技术公布日：2022/9/13