腕转机构及手术机器人的制作方法

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种腕转机构及手术机器人。

背景技术：

在例如腹腔镜手术等操作中，传统的器械是直筒形的，操作工具安装在直筒形器械的末端。上述工具由相对的钳口组成，可以抓持组织和夹闭血管。钳口以某种方式固定在一起以关闭和打开。除去钳口开合的自由度，末端工具和器械套筒相对固定，虽然操作者可以操纵器械将工具移动到需要的位置，但由于器械的套筒只有一个旋转自由度(例如末端工具绕套筒自身轴线的旋转自由度)，钳口相对于组织的方向很难调整。例如，在血管闭合中，末端工具需要沿血管横向闭合管腔，而传统腔镜器械常常因为入路与腹腔操作空间的限制，难以实现末端工具角度的灵活调整。

为实现钳口相对器械套筒的旋转，现有技术提出一种腕转器械，该种腕转器械采用缆绳与滑轮配合的结构，具体是由缆绳经过多组滑轮组导向来驱动末端工具的开合、俯仰和偏摆。

然而，上述现有腕转器械现采用传统轮绳驱动形式，长期使用后缆绳极易出现性能退化，例如缆绳在较大负载下塑性变形进而出现松弛，会直接降低操作精度和寿命，产品可靠性受限。并且，现有轮绳驱动结构复杂，零件数多，有多个腕部支撑件加3～4组滑轮组构成，为了保证操作精度，零件材料性能要求较高，装配工艺复杂，成本较高。再者，现有腕转器械采用3根缆绳，会导致装配工艺复杂，装配时绳子较多，容易产生装配错误。另外，现有腕转器械采用1个电机控制1根缆绳，即1个电机同时控制1根缆绳的两端，容易导致难以控制缆绳，且长期使用后产生松弛问题。

技术实现要素：

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种操作精度和可靠性较高、成本较低、装配简单的腕转机构。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种具有上述腕转机构的手术机器人。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供一种腕转机构，其中，所述腕转机构包含支架、末端工具、两根缆绳以及四个驱动单元；所述支架设置有至少两对导槽，所述支架包含第一架体和第二架体，所述第二架体的近端可转动地连接于所述第一架体的远端，所述支架的导槽设置于所述第一架体和所述第二架体的至少其中之一，用以供所述缆绳布置而驱动所述末端工具实现俯仰运动；所述末端工具包含两个子部，所述两个子部分别可转动地连接于所述第二架体的远端，所述子部设置有导槽，用以供所述缆绳布置而驱动所述末端工具实现开合和偏摆运动；所述两根缆绳经过所述末端工具的导槽和所述支架的导槽并由所述第一架体的近端伸出；所述四个驱动单元，分别连接于所述两根缆绳的伸出于所述支架近端的四个端部。

根据本发明的其中一个实施方式，在所述四个驱动单元相配合地收紧或者释放所述两根缆绳的四个端部的过程中，所述两根缆绳的总长度不变。

根据本发明的其中一个实施方式，所述末端工具的俯仰运动由所述第二架体的转动运动实现；所述末端工具的开合和偏摆运动由所述两个子部的转动运动共同实现。

根据本发明的其中一个实施方式，所述支架的导槽仅设置于所述第二架体，所述第二架体设置有至少两对导槽，所述第二架体的属于同一对的两个导槽分别设置于所述第二架体的两侧，在所述第二架体的一侧，属于不同对的至少两个导槽的延伸方向不相同。

根据本发明的其中一个实施方式，在所述第二架体的一侧，属于不同对的至少两个导槽共同形成“y”字型、“v”字型或者“x”字型的槽型；和/或，所述第二架体的近端的导槽由至少一段弧形曲面构成，至少一段所述弧形曲面的轴线，与所述第二架体的转动轴线平行。

根据本发明的其中一个实施方式，所述第一架体设置有至少一对导槽，所述第二架体设置有至少一对导槽；其中：所述第一架体的至少一对导槽由至少一段弧形曲面构成，至少一段所述弧形曲面的轴线，与所述第二架体的转动轴线平行；所述第二架体的至少一对导槽由至少一段弧形曲面构成，所述第二架体的至少一对导槽与所述第一架体的至少一对导槽的延伸方向不相同。

根据本发明的其中一个实施方式，所述支架的导槽仅设置于所述第一架体，所述第一架体设置有至少两对导槽；其中：所述第一架体的近端的导槽由至少一段弧形曲面构成，至少一段所述弧形曲面的轴线，与所述第二架体的转动轴线平行；所述第一架体的远端的导槽由至少一段弧形曲面构成，所述第一架体的近端导槽与远端导槽的延伸方向不相同。

根据本发明的其中一个实施方式，所述第一架体设置有一对导槽，所述第二架体设置有两对导槽，所述第二架体的属于同一对的两个导槽分别设置于所述第二架体的两侧，在所述第二架体的一侧，属于不同对的至少两个导槽的延伸方向不相同。

根据本发明的其中一个实施方式，所述第一架体和所述第二架体的转动轴线，与所述第二架体和所述末端工具的转动轴线在空间上互为正交的关系。

根据本发明的另一个方面，提供一种手术机器人，其中，所述手术机器人包含本发明提出的并在上述实施方式中所述的腕转机构。

由上述技术方案可知，本发明提出的腕转机构及手术机器人的优点和积极效果在于：

本发明提出的腕转机构通过四个驱动单元分别独立驱动两根缆绳的四个驱动端，即采用每根缆绳由两台驱动单元配合驱动，以此代替现有腕转器械的采用一台电机控制一根缆绳的设计。据此，本发明通过驱动单元的相对运动能够保证缆绳在整个生命周期中保持张紧状态，提高器械的操作精度和可靠性。再者，本发明仅采用两根缆绳驱动末端工具的开合、俯仰和偏摆三个自由度的耦合运动，相比现有腕转器械，本发明能够减少一根缆绳，从而减少零件降低成本。另外，本发明将现有的腕转器械的腕部多个结构件加滑轮组的传统设计优化为具有导槽的一体式部件，显著减少器械零件数量和降低装配难度。同时由于驱动单元可以补偿缆绳的松弛退化，也降低了对缆绳材料的性能要求。因此本发明综合多个方面能够实现成本的显著降低。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施方式的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种腕转机构的立体图；

图2是图1示出的腕转机构的分解示意图；

图3是图1示出的腕转机构的第一架体的立体图；

图4是图3示出的第一架体的剖视图；

图5是根据另一示例性实施方式示出的一种腕转结构的第一架体的立体图；

图6是根据另一示例性实施方式示出的一种腕转机构的立体图；

图7是图6示出的腕转机构的分解示意图；

图8是根据另一示例性实施方式示出的一种腕转机构的分解示意图；

图9是根据另一示例性实施方式示出的一种腕转机构的分解示意图；。

图10是根据另一示例性实施方式示出的一种腕转机构的立体图；

图11是图10示出的腕转机构的主视图；

图12是图10示出的腕转机构的侧视图；

图13是图10示出的腕转机构在俯仰状态下的结构示意图；

图14是图10示出的腕转机构在开合状态下的结构示意图；

图15是图10示出的腕转机构在偏摆状态下的结构示意图；

附图标记说明如下：

110.第一架体；

111.第一转接部；

112.弧形曲面；

113.弧形曲面；

120.第二架体；

121.第二转接部；

1211.突出结构；

122.第三转接部；

130.第一轴；

140.第二轴；

200.手术钳；

210.夹臂；

211.第四转接部；

212.固定扣；

300.缆绳；

400.套筒；

g11、g12、g13、g31、g32、g33、g41、g42、g43、g51、g52、g53、g61、g62、g63.导槽。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。

在对本发明的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本发明的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本发明的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”、“之间”、“之内”等来描述本发明的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本发明的范围内。

腕转机构实施方式一

参阅图1，其代表性地示出了本发明提出的腕转机构的立体图。在该示例性实施方式中，本发明提出的腕转机构是以应用于腹腔镜手术的相关器械为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本发明的相关设计应用于其他类型的医疗器械中，而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的腕转机构的原理的范围内。

如图1所示，在本实施方式中，本发明提出的腕转机构包含支架、末端工具、两根缆绳300以及四个驱动单元。配合参阅图2至图4，图2中代表性地示出了能够体现本发明原理的腕转机构的分解示意图；图3中代表性地示出了能够体现本发明原理的腕转机构的第一架体的立体图；图4中代表性地示出了第一架体的剖视图。以下将结合上述附图，对本发明提出的腕转机构的各主要组成部分的结构、连接方式和功能关系进行详细说明。

如图1至图4所示，在本实施方式中，支架包含第一架体110及第二架体120，第二架体120的近端通过第一轴130可转动地连接于第一架体110的远端。其中，支架设置有两对导槽，这两对导槽用以供缆绳300布置而驱动末端工具实现俯仰运动。末端工具可以例如为手术钳200(或者剪刀)，末端工具包含两个子部，即手术钳200的两个夹臂210，两个夹臂210分别可转动地连接于第二架体120的远端，且夹臂210设置有导槽g13，该导槽g13用以供缆绳300布置而驱动手术钳实现开合和偏摆运动。在此基础上，缆绳300经过手术钳200的导槽g13和支架的导槽g11、g12并由第一架体110的近端伸出。四个驱动单元分别连接于两根缆绳300的伸出于支架近端(即第一架体110近端)的四个端部，分别用以独立驱动两根缆绳300的四个端部。通过上述设计，本发明通过驱动单元的相对运动能够保证缆绳300在整个生命周期中保持张紧状态，提高器械的操作精度和可靠性。再者，本发明仅采用两根缆绳300驱动末端工具的开合、俯仰和偏摆三个自由度的耦合运动，相比现有腕转器械，本发明能够减少一根缆绳，从而减少零件降低成本。另外，本发明将现有的腕转器械的腕部多个结构件加滑轮组的传统设计优化为具有导槽的一体式部件，显著减少器械零件数量和降低装配难度。同时由于驱动单元可以补偿缆绳300的松弛退化，也降低了对缆绳300材料的性能要求。因此本发明综合多个方面能够实现成本的显著降低。

可选地，在本实施方式中，在四个驱动单元相配合地收紧或者释放两根缆绳300的四个端部的过程中，两根缆绳300的总长度保持不变。其中，现有的采用缆绳与滑轮配合的腕转器械，其采用一个电机同时连接和驱动一根缆绳的两端，从而在调节过程中，分别实现俯仰动作、轻摆动作和开合的三根缆绳各自的长度均不发生变化。区别于此，本发明提出的腕转机构采用本实施方式的上述设计，在减少缆绳数量，并通过独立的驱动单元分别独立驱动两根缆绳300的四个端部的基础上，能够实现两根缆绳300的总长度保持不变。

进一步地，基于上述的两根缆绳300的总长度保持不变的设计，在本实施方式中，在四个驱动单元相配合地收紧或者释放两根缆绳300的四个端部的过程中，两根缆绳300的长度均发生变化，且其中一根缆绳300的长度的增量可以等于其中另一根缆绳300的长度的减量，从而使得两根缆绳300的总长度不变。

需说明的是，对于上述缆绳300的长度的说明，可以理解为通过驱动单元对缆绳300端部的驱动而实现的缆绳300位移时的长度变化状态，该长度的变化状态与缆绳300自身因材质和受力拉伸而产生形变无关。

可选地，在本实施方式中，手术钳200的俯仰运动可以由第二架体120的转动运动(即相对第一架体110的转动运动)实现。并且，手术钳200的开合和偏摆运动可以由两个夹臂210的转动运动(即两个夹臂210的相对转动运动，或者各夹臂210相对第一架体110的转动运动)共同实现。

可选地，在本实施方式中，支架的导槽可以分别设置在第一架体110和第二架体120上，且第一架体110设置有至少一对导槽，第二架体120设置有至少一对导槽。在此基础上，第一架体110的至少一对导槽可以由至少一段弧形曲面构成，该弧形曲面的轴线可以与第二架体120的转动轴线大致平行。第二架体120的至少一对导槽可以由至少一段弧形曲面构成，且第二架体的导槽与第一架体的导槽的延伸方向不相同。

具体而言，如图1至图4所示，在本实施方式中，支架设置的两对导槽分别为远离手术钳200的一对导槽g11及靠近手术钳200的一对导槽g12。其中，一对导槽g11沿平行于第一轴130(即第一架体110与第二架体120的转动轴线)的方向间隔布置，且导槽g11可以由弧形曲面112构成。另一对导槽g12沿平行于第二轴140(即第二架体120与手术钳200的转动轴线)的方向间隔布置，且导槽g12亦可由弧形曲面构成。

进一步地，如图1和图2所示，基于支架的两对导槽的上述设计，在本实施方式中，缆绳300布置于夹臂210的导槽g13，缆绳300的两端部分别由导槽g13两侧伸出，并布置于一对导槽g12的位于支架中心轴线一侧的部分，缆绳300的两端部再分别由该对导槽g12伸出，并绕至另一对导槽g11的位于支架中心轴线另一侧的部分，即缆绳300在导槽g12与导槽g11之间大致采用“s”形的布置方式，然后缆绳300的两端部延伸至支架的近端(即第一架体110的近端)并伸出。通过上述设计，驱动单元控制一根缆绳300的两端相对伸缩即可驱动手术钳200的旋转，实现偏摆和开合自由度。驱动单元控制一根缆绳300的两端同时收紧，并控制另一根缆绳300同时释放，则可驱动第一架体110与第二架体120的俯仰动作，即实现手术钳200的俯仰动作。据此，通过四个驱动单元对两根缆绳300的四个端部的独立驱动相互配合控制，即可实现腕转机构的俯仰、偏摆和开合的耦合运动。在其他实施方式中，基于支架的上述导槽的布置形式，缆绳亦可采用其他形式布置，并不以本实施方式为限。

可选地，如图1至图4所示，在本实施方式中，一对导槽g11可以设置于第一架体110的近端，另一对导槽g12可以设置于第二架体120的近端。在此基础上，第一架体110的近端可以设置有弧形曲面112，该弧形曲面的轴线与第一轴130的轴线(即第二架体120的转动轴线)大致平行。在此基础上，第一架体110的一对导槽g11可以分别由弧形曲面112的沿轴向的两端构成。需说明的是，在对弧形曲面112的描述中，所谓“弧形曲面112设置在第一架体110的近端”亦可理解为弧形曲面112设置在第一架体110的除远端以外的部位，即避免弧形曲面112与第二架体120产生干涉。

可选地，如图1和图2所示，在本实施方式中，第二架体120的近端的一对导槽g12可以由至少一段弧形曲面构成，且该弧形曲面的轴线与第一轴130的轴线(即第二架体的转动轴线)大致平行。在此基础上，第二架体120的一对导槽g12可以分别形成在弧形曲面沿轴向的两端。在其他实施方式中，第二架体的近端亦可为其他结构，不限于弧形曲面，在此基础上，第一架体110的远可以具有朝向第二架体120的弧形曲面，且该弧形曲面的轴线与第一轴的轴线大致平行，并不以本实施方式为限。

需说明的是，在其他实施方式中，支架的导槽可以仅设置在第一架体，或可仅设置在第二架体，亦可如本实施方式分别设置在第一架体和第二架体。并且，支架上设置的导槽的数量可以为至少两对，据此通过该至少两对导槽和末端工具的导槽与缆绳相配合，驱动末端工具实现俯仰运动和偏摆运动。换言之，在符合本发明提出的腕转机构的设计构思的各种可能的实施方式中，支架设置有至少两对导槽，且支架的导槽设置在第一架体与第二架体的至少其中之一。

可选地，在本实施方式中，驱动单元可以包含电机。

可选地，如图2所示，在本实施方式中，第一轴130可以为铆钉。第二轴140可以与第二架体120的远端为一体结构，并沿第二架体120的远端向两侧分别延伸，以分别与两个夹臂210转动连接。在其他实施方式中，第一轴130与第二轴140均可采用其他结构，不限于铆钉、销轴、一体式的轴状结构等。

可选地，如图2所示，在本实施方式中，本发明提出的腕转机构还可以包含套筒400。具体而言，该套筒400可以为管状结构，且套筒400可拆装地连接于第一架体110的近端。在此基础上，由第一架体110引出的缆绳300可以沿套筒400延伸至套筒400的远端，以供操作者操作。

可选地，如图1和图2所示，在本实施方式中，缆绳300可以通过例如固定扣212的连接结构与夹臂210连接，使得缆绳300与导槽g13(即末端工具)不产生相对移动，从而使缆绳300能够沿导槽g13移动并带动末端工具相对第二架体120偏转。例如，可以在导槽g13设置安装孔，并将缆绳300绕设于导槽g13后，再利用固定扣212扣压缆绳并插设于安装孔，并将缆绳300与导槽g13相对固定。

需说明的是，基于上述缆绳与末端工具连接而不产生相对移动的设计，对于末端工具的一个导槽(例如对应于手术钳200的一根夹臂210)而言，还可以将本实施方式中的一根绕过该导槽的缆绳分割为两根缆绳，对于包含两个子部的末端工具而言，相当于缆绳的数量可以通过上述方式，由本实施方式中的两根改变为四根(当然亦可为三根，即一根缆绳采用分割为两根的设计，另一根缆绳仍保持本实施方式中的设计)。具体地，与同一个导槽配合的这两根缆绳的各自一端分别连接于该导槽，且均不与该导槽产生相对位移，两根缆绳的各另一端部分别依照本实施方式中的一根缆绳的两端部的布置方式，布置于其他导槽并最终作为控制端部而分别连接于各自对应的驱动单元。此时，上述的分割的两根缆绳，实际上与本实施方式中的一根缆绳提供了相同的功能，并仍具有四个端部以分别供四个驱动单元连接而实现独立控制。

可选地，如图1至图4所示，在本实施方式中，第一架体110的远端可以设置有第一转接部111，相对应的，第二架体120的近端可以设置有第二转接部121。在此基础上，第一转接部111与第二转接部121可以通过第一轴130转动连接。再者，在本实施方式中，构成导槽g12的弧形曲面可以设置于第二转接部121。

进一步地，如图1至图4所示，基于第一转接部111和第二转接部121的设计，在本实施方式中，第一转接部111可以大致呈“u”字型结构，且第二转接部121可以大致呈与第一转接部111相匹配的“t”字型结构。在其他实施方式中，各转接部的结构并不限于“u”字型或者“t”字型，亦可根据需要灵活调整，并不以本实施方式为限。

可选地，如图1和图2所示，在本实施方式中，第二架体110的远端可以设置有第三转接部122，相对应的，夹臂210的近端可以设置有第四转接部211。在此基础上，第三转接部122与第四转接部211可以通过第二轴140转动连接。再者，在本实施方式中，导槽g13可以设置于第四转接部211。

进一步地，如图1和图2所示，基于第三转接部122和第四转接部211的设计，在本实施方式中，第三转接部122可以大致呈“u”字型结构，且第四转接部2111可以大致呈与第三转接部122相匹配的结构。在其他实施方式中，各转接部的结构并不限于“u”字型或者“t”字型，亦可根据需要灵活调整，并不以本实施方式为限。

可选地，如图1至图6所示，在本实施方式中，各导槽均可以采用凹槽结构或者凹陷与孔的组合结构。例如，在本实施方式中，导槽g11、导槽g12和导槽g13均可以为环形凹槽结构。在其他实施方式中，各导槽的结构可以根据所设置的位置和各结构的连接关系灵活调整，并不限于凸起、凹陷或者孔道结构，且导槽可以为连续曲面，亦可为多段不连续的曲面，均不以本实施方式为限。

可选地，在本实施方式中，支架的材质可以包含塑胶，且支架可以采用注塑工艺成型。在其他实施方式中，支架的材质亦可包含金属，且支架可以采用金属注射成型工艺成型。通过上述设计，本发明提出的腕转机构能够显著降低一次性使用器械的原材料成本。另外，作为一次性器械，该腕转机构无需考虑多次清洗灭菌的要求，能大幅简化器械的设计。

可选地，如图1至图4所示，在本实施方式中，第一轴130的轴线(即第一架体110与第二架体120的转动轴线)可以与第二轴140的轴线即第二架体120与末端工具的转动轴线)在空间上互为正交的关系，即两者在空间上的夹角为90°。在其他实施方式中，根据不同的手术需要，第一轴130的轴线与第二轴140的轴线亦可在空间上存在非90°的夹角。

腕转机构实施方式二

基于上述对本发明提出的腕转机构的第一实施方式的详细说明，以下将结合图5，对本发明提出的腕转机构的第二实施方式进行说明。如图5所示，图5中代表性地示出了腕转机构的第一架体在第二实施方式中的立体图。以下将结合上述附图，对本发明提出的腕转机构在第二实施方式中与第一实施方式的主要区别进行说明。

如图5所示，在本实施方式中，第一架体110的近端的导槽可以由弧形曲面的表面直接构成，即可以利用弧形曲面112的表面对缆绳300提供导向。在其他实施方式中，例如第一实施方式中，第一架体110的近端的导槽g11亦可由设置在弧形曲面的表面的槽道结构构成，并不以本实施方式为限。换言之，对于第一架体110和第二架体120的由弧形曲面构成的导槽而言，可以具体由弧形曲面的表面直接构成，亦可由设置在弧形曲面的表面的槽道结构构成。

腕转机构实施方式三

基于上述对本发明提出的腕转机构的第一实施方式的详细说明，以下将结合图6和图7，对本发明提出的腕转机构的第三实施方式进行说明。如图6和图7所示，图6中代表性地示出了本发明提出的腕转机构在第三实施方式中的立体图；图7中代表性地示出了腕转机构在第三实施方式中的分解示意图。以下将结合上述附图，对本发明提出的腕转机构在第三实施方式中与第一实施方式的主要区别进行说明。

在本实施方式中，支架的导槽可以仅设置于第一架体110，且第一架体110可以设置有至少两对导槽。在此基础上的，第一架体110的近端的导槽可以由至少一段弧形曲面构成，该弧形曲面的轴线可以与第二架体120的转动轴线大致平行。第一架体110的远端的导槽可以由至少一段弧形曲面构成，且第一架体110的近端的导槽与远端的导槽的延伸方向不相同。

具体而言，如图6和图7所示，在本实施方式中，以末端工具为包含两个夹臂210的手术钳200为例，支架的导槽可以仅设置在第一架体110上，且第一架体110设置有一对导槽g31和一对导槽g32。具体而言，两个夹臂210的近端分别设置有导槽g33，两根缆绳300分别沿两个导槽g33布置并与两个夹臂210分别连接，用以分别驱动两个夹臂210独立运动。据此，缆绳300沿导槽g31、导槽g32和导槽g33布置。通过上述设计，在第一架体110与第二架体120相对转动实现机构俯仰运动的过程中，本发明能够利用弧形曲面112的导向作用，避免缆绳300脱离导槽而造成控制失效的问题。

可选地，如图6和图7所示，在本实施方式中，第一架体110的远端可以设置有两个弧形曲面113，该弧形曲面113的轴线与第一轴130的轴线(即第二架体120的转动轴线)大致平行，两个弧形曲面113沿轴向间隔布置，第二架体120的近端可以设置于这两个弧形曲面113之间。在此基础上，第一架体110的一对导槽g32可以分别由两个弧形曲面113构成。另外，弧形曲面亦可为设置第一架体的远端的一个，在此基础上，第一架体110的远端的一对导槽亦可由一个弧形曲面沿轴向的两端分别构成，均不以本实施方式为限。

腕转机构实施方式四

基于上述对本发明提出的腕转机构的第一实施方式的详细说明，以下将结合图8，对本发明提出的腕转机构的第四实施方式进行说明。如图8所示，图8中代表性地示出了本发明提出的腕转机构在第四实施方式中的分解示意图。以下将结合上述附图，对本发明提出的腕转机构在第四实施方式中与第一实施方式的主要区别进行说明。

在本实施方式中，支架的至少两对导槽可以仅设置于第二架体120上，即第二架体120设置有至少两对导槽。其中，第二架体120的属于同一对的两个导槽分别设置于第二架体120的两侧，且在第二架体120的一侧，属于不同对的两个导槽的延伸方向可以不相同。

具体而言，如图8所示，在本实施方式中，以末端工具为包含两个夹臂210的手术钳200为例，支架的导槽可以仅设置在第二架体120上，且第二架体120设置有一对导槽g41。两个夹臂210的近端分别设置有导槽g43，两根缆绳300分别沿两个导槽g43布置并与两个夹臂210分别连接，用以分别驱动两个夹臂210独立运动。据此，缆绳300沿导槽g41和导槽g43布置。在此基础上，导槽g41的朝向第二架体120远端的一侧设置有突出结构1211，使得导槽g41于突出结构1211的位置形成反向弧度的槽道，该反向弧度的槽道形成第二架体120的另一对导槽g42，该导槽g42的功能可以近似地对应于第一实施方式中的“导槽g12”，且本实施方式中的导槽g41的其余槽道的功能，即可近似地对应于第一实施方式中的“导槽g11”。换言之，在本实施方式中，第二架体120设置了两对导槽，即槽道连接为一体的导槽g41和导槽g42，且这两组导槽的弧度方向相反。据此，在符合本发明提出的腕转机构的设计构思的各各种可能的实施方式中，支架的各导槽可以为独立的槽道结构，亦可采用连续的槽道结构。例如，当支架的至少两组导槽同时设置第一架体或者第二架体时，这些导槽可以如上述实施方式一至三所述采用分别独立的结构布置，亦可如本实施方式所述采用连续的槽道结构，均不以此为限。

进一步地，如图8所示，基于在第二架体120同侧的两个导槽g41，g42的延伸方向不相同的设计，在本实施方式中，在第二架体120的一侧，属于不同对的两个导槽g41，g42可以共同形成倒“y”字型的槽型。在其他实施方式中，位于第二架体120同侧的属于不同对的两个导槽g41，g42亦可共同形成倒“v”字型、“x”字型等其他形状的槽型。

腕转机构实施方式五

基于上述对本发明提出的腕转机构的第一实施方式的详细说明，以下将结合图9，对本发明提出的腕转机构的第五实施方式进行说明。如图9所示，图9中代表性地示出了本发明提出的腕转机构在第五实施方式中的分解示意图。以下将结合上述附图，对本发明提出的腕转机构在第五实施方式中与第一实施方式的主要区别进行说明。

如图9所示，在本实施方式中，第一架体110的第一转接部111大致呈“u”字型结构，第二架体120的第二转接部121大致呈“t”字型结构，第二转接部121具有构成一对导槽g52的弧形曲面，且第二转接部121设置于第一转接部111内，第一轴130穿设于第一转接部111和第二转接部121，且第一轴130的轴线与第二转接部121的轴线重合或者平行。并且，第二架体120的第三转接部122大致呈“u”字型结构，手术钳200的夹臂210近端的第四转接部211设置于第三转接部122内，第二轴140穿设于第三转接部122和第四转接部211。

另外，如图9所示，在本实施方式中，支架的导槽布置形式与第一实施方式大致相同，即第一架体110的近端设置有一对导槽g51，第二架体120的近端设置有一对导槽g52。在此基础上，两个夹臂210的近端分别设置有导槽g53。

腕转机构实施方式六

基于上述对本发明提出的腕转机构的第一实施方式的详细说明，以下将结合图10至图15，对本发明提出的腕转机构的第六实施方式进行说明。如图10所示，图10代表性地示出了本发明提出的腕转机构在第六实施方式中的分解示意图；图11中代表性地示出了能够体现本发明原理的腕转机构的主视图；图12中代表性地示出了能够体现本发明原理的腕转机构的侧视图；图13至图15分别代表性地示出了能够体现本发明原理的腕转机构在俯仰状态下、开合状态下和偏摆状态下的结构示意图。以下将结合上述附图，对本发明提出的腕转机构在第六实施方式中与第一实施方式的主要区别进行说明。

如图10至图15所示，在本实施方式中，支架设置有三组导槽，这三组导槽分别为设置在第一架体110的一对导槽g61和设置在第二架体120中部的两对导槽g62。缆绳沿支架的导槽g61、g62和末端工具的导槽g63布置，用以驱动末端工具实现俯仰运动和偏摆运动。

进一步地，如图10至图15所示，基于末端工具包含两个子部的设计，在本实施方式中，第二架体120中部设置的两对导槽g62分别对应于两个夹臂210的导槽g63，属于同一对的两个导槽g62分别设置于第二架体120的两侧，即第二架体120的沿垂直于第二轴140轴向的方向的两侧。在此基础上，在第二架体120的一侧，属于不同对的两个导槽g62的延伸方向可以不相同。

进一步地，基于上述导槽的布置形式，在本实施方式中，缆绳布置于夹臂的导槽g63，缆绳的两端部分别由该导槽g63两侧伸出，并布置于第二架体120中部的位于支架的中心轴线一侧的同对的两个导槽g62，缆绳的两端部再分别由同对的两个导槽g62伸出，并绕至第一架体110远端的导槽g61的位于支架的中心轴线另一侧，然后缆绳的两端部延伸至第一架体110的近端并伸出。

进一步地，如图10和图11所示，基于在第二架体120同侧的两个导槽g62的延伸方向不相同的设计，在本实施方式中，在第二架体120的一侧，属于不同对的两个导槽g62可以共同形成“y”字型的槽型。在其他实施方式中，位于第二架体120同侧的属于不同对的两个导槽g62亦可共同形成“v”字型、“x”字型等其他形状的槽型。

进一步地，如图10和图11所示，基于在第二架体120同侧的两个导槽g62的延伸方向不相同的设计，在本实施方式中，在第二架体120的一侧，属于不同对的两个导槽g62可以共用部分槽体。在其他实施方式中，位于第二架体120同侧的属于不同对的两个导槽g62亦可为相对独立的导槽结构，而不共用槽体，均不以本实施方式为限。

进一步地，如图10和图12所示，基于末端工具包含两个子部的设计，在本实施方式中，第一架体110的远端可以设置有一对导槽g61。该对导槽g61沿第一架体110与第二架体120的转动轴线(即第一轴130的轴线)的方向间隔布置。导槽g61可以由第一架体110的远端的弧形曲面构成，该弧形曲面的轴线可以与第一架体110和第二架体120的转动轴线大致重合。

可选地，在本实施方式中，缆绳可以通过连接结构连接于末端工具的导槽，使得缆绳与导槽(即末端工具)不产生相对移动，从而使缆绳能够沿导槽移动并带动末端工具相对第二架体偏转，偏转的角度可以例如为±90°，亦可为其他角度范围。在其他实施方式中，缆绳亦可通过与末端工具的导槽通过两者之间产生的静摩擦力实现上述功能，并不以本实施方式为限。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的腕转机构仅仅是能够采用本发明原理的许多种腕转机构中的一个示例。应当清楚地理解，本发明的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的腕转机构的任何细节或任何部件。

手术机器人实施方式

基于上述对本发明提出的腕转机构的几个示例性实施方式的详细说明，以下将对本发明提出的手术机器人的一个示例性实施方式进行说明。

在本实施方式中，本发明提出的手术机器人包含本发明提出的并在上述实施方式中详细说明的腕转机构。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的手术机器人仅仅是能够采用本发明原理的许多种手术机器人中的一个示例。应当清楚地理解，本发明的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的手术机器人的任何细节或任何部件。

综上所述，本发明提出的腕转机构通过四个驱动单元分别独立驱动两根缆绳的四个驱动端，即采用每根缆绳由两台驱动单元配合驱动，以此代替现有腕转器械的采用一台电机控制一根缆绳的设计。据此，本发明通过驱动单元的相对运动能够保证缆绳在整个生命周期中保持张紧状态，提高器械的操作精度和可靠性。再者，本发明仅采用两根缆绳驱动末端工具的开合、俯仰和偏摆三个自由度的耦合运动，相比现有腕转器械，本发明能够减少一根缆绳，从而减少零件降低成本。另外，本发明将现有的腕转器械的腕部多个结构件加滑轮组的传统设计优化为具有导槽的一体式部件，显著减少器械零件数量和降低装配难度。同时由于驱动单元可以补偿缆绳的松弛退化，也降低了对缆绳材料的性能要求。因此本发明综合多个方面能够实现成本的显著降低。

以上详细地描述和/或图示了本发明提出的腕转机构及手术机器人的示例性实施方式。但本发明的实施方式不限于这里所描述的特定实施方式，相反，每个实施方式的组成部分和/或步骤可与这里所描述的其它组成部分和/或步骤独立和分开使用。一个实施方式的每个组成部分和/或每个步骤也可与其它实施方式的其它组成部分和/或步骤结合使用。在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时，用语“一个”、“一”和“上述”等用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。此外，权利要求书及说明书中的术语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数字限制。

虽然已根据不同的特定实施例对本发明提出的腕转机构及手术机器人进行了描述，但本领域技术人员将会认识到可在权利要求的精神和范围内对本发明的实施进行改动。