CN102292046A - 具有用于改变拉伸力的调节部件的传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传动设备，包括：驱动部件；从动部件；和与所述驱动部件和所述从动部件耦合的至少局部挠性的传动装置。所述挠性的传动装置构造为在所述驱动部件运动时使所述从动部件随之运动。所述挠性的传动装置包括第一拉伸部件，所述第一拉伸部件具有耦合所述驱动部件的第一部分、耦合所述从动部件的第二部分、和所述第一部分与所述第二部分之间的中间部分。所述传动设备还包括接合所述第一拉伸部件的所述中间部分的调节部件。所述调节部件构造为被调节以改变施加在所述第一拉伸部件上的拉伸力。

Description

具有用于改变拉伸力的调节部件的传动装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年12月23日提交的美国临时专利申请No.61/203,475的优先权，在此通过引用方式将其全部内容并入本文。

技术领域

本发明涉及传动装置，具体涉及用于机器人臂的拉伸部件驱动系统。

背景技术

通常在需要高精确度和/或高精密度的应用(例如外科手术或其他复杂任务)中使用机器人系统。这些系统可以包括各种机器人，例如自动机器人、遥控机器人、半主动机器人、被动机器人以及互动式机器人。例如，在关节置换外科中，外科医生可以以被动方式使用互动的、触觉引导的机器人臂进行雕骨以接收关节植入管(例如膝盖植入管)。为了进行雕骨，外科医生手动地握住并操纵机器人臂，以便使连接在机器人臂上的切削工具(例如磨石)移动。只要外科医生在预定的有效切削边界内操作切削工具，机器人臂就可以低摩擦、低惯性地自由移动，使得外科医生在失重状态下感知机器人臂并且可以根据需要移动机器人臂。然而，如果外科医生试图在有效切削边界之外进行切削，机器人臂提供触觉(或力)反馈，从而防止或限制外科医生将切削工具移动出有效切削边界。按照这种方式，机器人臂能够实现高精度、可重复的骨切削。

机器人臂以上述方式作用的能力取决于机器人臂的驱动系统(也称为驱动联动装置或驱动传动装置)。理想的是，驱动系统特征是低摩擦、低惯性、高硬度、大带宽、接近零的反冲、力精确性和/或向后驱动性。挠性传动装置(例如拉伸部件驱动系统)可以具有这些特征。然而，常规拉伸部件驱动系统的一个困难是对驱动系统故障可能危及病人的外科应用不能充分故障自动保护。例如，驱动系统中的一个拉伸部件(例如，缆绳或线)的故障可能导致机器人臂的意外移动，该意外移动可能会伤害病人。为了提高安全性，机器人臂可以包括关节制动器，以便在发生拉伸部件故障的情况下限制机器人臂的关节的移动。然而，关节制动器的加入增加了机器人臂的重量和惯性，这会不利地影响向后驱动性和触觉反应。

常规拉伸部件驱动系统的另一个困难是拉伸部件必须预拉伸以消除可能导致反冲的松弛。然而，预拉伸的加载量是拉伸部件的断裂长度的约15％至50％，这会导致向驱动系统组件、轴承和支撑结构施加较大的力。高的加载量还增加了驱动系统组件的摩擦力并且容易使外科医生疲劳。

常规拉伸部件驱动系统的另一个困难是这种驱动系统不容易制造、维护和/或升级。例如，在驱动系统的一部分中(例如，一个关节中)的部件在某种程度上取决于或者受到驱动系统的另一部分中(例如，另一关节中)的部件影响的意义上，常规拉伸部件驱动系统可以为整体系统。因此，如果驱动系统的一部分有缺陷，则可能需要拆除驱动系统的正常工作的其他部分来修复该缺陷部分。例如，机器人臂一个关节的问题的修复可能需要去掉机器人臂多个关节的布线。不能使常规拉伸部件驱动系统的各部分分开增加了维护和升级机器人臂所需的时间和劳动，这导致昂贵的维修和漫长的停机时间，从而降低医院优化使用机器人臂的能力。

发明概述

根据本发明的传动设备的实施例包括：驱动部件；从动部件；和与所述驱动部件和所述从动部件耦合的至少局部挠性的传动装置。所述挠性的传动装置构造为在所述驱动部件运动时使所述从动部件随之运动。所述挠性的传动装置包括第一拉伸部件，所述第一拉伸部件具有耦合所述驱动部件的第一部分、耦合所述从动部件的第二部分、和所述第一部分与所述第二部分之间的中间部分。所述传动设备还包括接合所述第一拉伸部件的所述中间部分的调节部件。所述调节部件构造为被调节以改变施加在所述第一拉伸部件上的拉伸力。

附图简述

并入说明书并构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并且这些附图与说明书一起用来阐释本发明的各方面。

图1是根据实施例的外科手术系统的透视图。

图2是图1的外科手术系统的机器人臂的一个实施例的透视图。

图3是去掉保护盖的图2的机器人臂的透视图。

图4是去掉保护盖并示出标准结构的图2的机器人臂的透视图。

图5A是图2的机器人臂的第一模块的实施例的前透视图。

图5B是图5A的第一模块的后透视图。

图5C是图5A的第一模块的右侧视图。

图5D是图5A的第一模块的左侧视图

图5E是图5A的第一模块的后侧视图。

图6是图5A的第一模块的关节组件的实施例的透视图。

图7A是图6的关节组件的驱动部件的实施例的剖视图。

图7B是图6的关节组件的电动机轴和传动齿轮的实施例的侧面图。

图8A是连接在图6的关节组件的驱动部件上的挠性传动装置的实施例的正视图。

图8B是连接在图6的关节组件的连接机构上的挠性传动装置的实施例的正视图。

图9A和图9B是图8B的连接机构的顶部透视图。

图10是图5A的第一模块的关节组件的关节输出的实施例的剖视图。

图11是连接在图5A的第一模块的从动部件上的挠性传动装置的实施例的正视图。

图12是根据实施例的第二模块的透视图。

图13是图12的第二模块的关节组件的实施例的透视图。

图14A是图12的第二模块的第一和第二阶段挠性传动装置的实施例的示意图。

图14B是图12的第二模块的拉伸部件构造的实施例的受力图。

图14C是常规拉伸部件构造的示意图。

图14D是图14C的常规拉伸部件的受力图。

图15和图16是图12的第二模块的从动部件的实施例的透视图。

图17是图12的第二模块的电动机轴和传动齿轮的透视图。

图18是图12的第二模块的连接机构的实施例的顶部透视图。

图19A是图12的第二模块的驱动部件的实施例的剖视图。

图19B是连接在图12的第二模块的驱动部件上的挠性传动装置的实施例的示意图。

图20是图12的第二模块的驱动部件的实施例的剖视图。

图21是图12的第二模块的从动部件的实施例的剖视图。

图22A是根据实施例的第三模块的透视图。

图22B是图22A的第三模块的剖视图。

图22C是图22A的第三模块的挠性传动装置的实施例的透视图。

图23是图22A的第三模块的驱动部件的实施例的剖视图。

图24是图22A的第三模块的电动机轴和传动齿轮的实施例的侧视图。

图25A-图25C是图22A的第三模块的连接机构的实施例的透视图。

图26是图22A的第三模块的调节部件的实施例的前透视图。

图27A是图22A的第三模块的调节部件的实施例的前透视图。

图27B是图27A的调节部件的正面视图。

图28A是根据实施例的第四模块的顶部透视图。

图28B是图28A的第四模块的挠性传动装置的实施例的透视图。

图28C是图28A的第四模块的底部透视图。

图28D是图28A的第四模块的挠性传动装置的实施例的透视图。

图28E是图28A的第四模块的剖视图。

图29是图28A的第四模块的驱动部件的实施例的剖视图。

图30是连接在图28A的第四模块的驱动部件上的挠性传动装置的实施例的示意图。

图31A是图28A的第四模块的从动部件的实施例的剖视图。

图31B是图28A的第四模块的滑轮的实施例的俯视图。

图31C是图28A的第四模块的滑轮的实施例的透视图。

图31D是图28A的第四模块的关节编码器的实施例的透视图。

图32是根据实施例的机架组件的侧视图。

图33A是根据实施例的可动结构的升高组件的侧视图。

图33B是处于静态结构的图33A的升高组件的侧视图。

图33C是根据实施例的升高组件的腿部件的剖视图。

图33D是根据实施例的升高组件的腿部件的剖视图。

图34是根据实施例的双连接器拉伸部件的示意图。

图35是根据实施例的三连接器拉伸部件的示意图。

图36A是连接在根据实施例的驱动部件和从动部件上的图35的三连接器拉伸部件的示意图。

图36B是连接在根据实施例的驱动部件和从动部件上的图35的三连接器拉伸部件的示意图。

发明详述

目前，附图示出了本发明的优选实施例。已经尝试在所有附图中使用相同或相似的附图标记表示相同或相似的部件。虽然本说明书主要涉及整形外科手术的机器人臂，但是应当理解，本文所述的主题可以应用于其他类型的机器人系统，包括用于外科和非外科应用的机器人系统以及具有挠性传动装置的非机器人系统。

概述

根据本发明的用于外科应用的机器人系统优选包括机器人臂，外科医生以互动方式使用该机器人臂来对病人进行外科手术。在优选实施例中，机器人系统是Fort Lauderdale，Florida的MAKO SurgicalCorp.制造的RIO

Robotic Arm Interactive Orthopedic System。机器人臂优选是触觉装置，该触觉装置与计算机辅助导航系统和跟踪装置结合工作。例如，如2006年2月21日提交的、在此通过引用方式将其全部并入本文的美国专利申请No.11/357,197(公开号No.US2006/0142657)所述，外科工具(例如切削磨石)连接在机器人臂上。外科医生手动地移动机器人臂来操纵外科工具，从而对病人进行外观作业，例如关节置换手术的骨切削。当外科医生操纵工具时，机器人臂提供触觉(或力)反馈来限制外科医生的使切削工具移动出预定的有效切削边界的能力，从而导致高精度的、可重复的骨切削。机器人臂以被动方式工作，并且仅当外科医生试图在有效切削边界之外进行骨切削时提供触觉反馈。触觉反馈由机器人臂中的一个或多个启动器(例如，电动机)产生并且通过挠性传动装置(例如拉伸部件传动装置)传递至外科医生。当机器人臂不提供触觉反馈时，外科医生可以自由活动机器人臂10。

示例性机器人臂装置

图1示出了外科手术系统5的实例，该外科手术系统包括根据本发明实施例的机器人臂10。外科手术系统5还包括计算机辅助导航系统2和跟踪装置3。机器人臂10包括一个或多个关节组件，该关节组件提供例如活动的旋转自由度。如图2和图3所示，机器人臂10包括：提供第一旋转自由度(DOF)J1的第一关节组件100、提供第二旋转DOF J2的第二关节组件200、提供第三旋转DOF J3的第三关节组件300、提供第四旋转DOF J4的第四关节组件400、提供第五旋转DOFJ5的第五关节组件500以及提供第六旋转DOF J6的第六关节组件600。端部操纵装置700与第六关节组件600的输出连接。如下文进一步所述，各个关节组件100，200，300，400，500，600包括：第一构件，其具有驱动部件；第二构件；以及第一和第二传动部件，其均连接在第一构件和第二构件上并且根据驱动部件的运动使第一和第二构件中的至少一个构件运动。虽然图1-3的实施例包括六个自由度，但是机器人臂10可以根据机器人臂10的应用而包括更多或更少的自由度。

各个旋转自由度都具有正向(由图2中的箭头所指)和相对的反向，并且优选具有有限的总运动范围。例如，在示例性实施例中，第一关节组件100的运动范围约250度，第二关节组件200的运动范围约40度，第三关节组件300的运动范围约270度，第四关节组件400的运动范围约100度，第五关节组件500的运动范围约270度，并且第六关节组件600的运动范围约260度。这些示例性运动范围为机器人臂10提供了适合需要高精确和高精密的任务(例如外科手术)的足够灵敏性。另外，示例性运动范围使右手使用者和左手使用者都能够操纵机器人臂10。例如，图2所示的机器人臂10适合右手使用者。通常，为了机器人臂10，右手使用者将他或她的右手放置在端部操纵装置700上，而他或她的左手放置在位于第五关节组件500的手柄24上或者位于第六关节组件600的突出部26上。然而，这种构造对于左手使用者不能很好地工作，因为使用者不能用他或她的左手容易地握住端部操纵装置700。为了针对左手使用者重新构造机器人臂10，将机器人臂10从图2所示的姿势对称的翻转。具体地说，在左手构造中，第一旋转DOF J1相对于图2从所示位置旋转180度，第三旋转自由度J3从所示位置旋转-180度，第五旋转自由度J5从所示位置旋转-180度，并且第六旋转自由度J6从所示位置旋转180度。

为了防止关节组件机构损坏和/或污染，并且为了保护外科医生免于潜在的伤害(例如，夹伤)，机器人臂10包括保护盖20。如图2所示，保护盖20包住关节组件。相反，图3示出去掉保护盖20并且露出关节组件的机器人臂10。保护盖20可以由刚性塑料(例如，由耐用的热塑合金制成的模制塑料片)形成。除了刚性保护盖以外，机器人臂10还可以包括挠性盖(例如，波纹管22)。如图3所示，波纹管22覆盖住第四关节组件400与第五关节组件500之间的缝隙，以便同时防止外科医生夹伤并且允许该缝隙在第四关节组件400的运动范围上张开和收缩

优选的是，机器人臂10具有标准设计，其中一个或多个关节组件包括在与其他关节组件结合之前可以单独制造和测试的模块。模块化有利于改进制造工序，尤其是大量生产的制造工序。模块化还由于维修人员只更换需要更换的关节组件而提高了适用性。另外，通过用替代标准关节组件替换一个或多个现有标准关节组件，模块化还能够使机器人臂10现场升级。例如，可以通过用不同设计的模块替换一个或多个现有模块来增加或降低机器人臂10的自由度。按照这种方式，可以为各种应用制定机器人臂10的特性，而不需要改变机器人臂10的整体设计。可以基于各种因素(例如，所需的物理特征和性能特征)确定模块的数量和各个模块的特征。例如，在一个实施例中，机器人臂10具有四个模块。如图4所示，第一模块A包括：第一关节组件100、第二关节组件200和第三关节组件300。第二模块B连接在第一模块A上并且包括第四关节组件400。第三模块C连接在第二模块B上并且包括第五关节组件500。第四模块D连接在第三模块C上并且包括第六关节组件600。

图5A-图5E示出根据本发明实施例的第一模块A。在本实施例中，第一模块A包括：第一关节组件100、第二关节组件200和第三关节组件300。如上文所述，各个关节组件100，200，300均提供一个旋转自由度。因此，第一模块A提供了机器人臂10的最重要的三个自由度。第一模块A的输出运动类似于人类肩部关节的运动。因此，第一模块A也称为机器人肩。现在详细描述关节组件100，200，300的优选实施例。单个关节组件的具体描述仅是示例性的并且从各方面看都是用来示出本发明而不是限制本发明。本领域技术人员将会认为，在不脱离本发明的精神和实质特征的情况下，可以以其他具体形式体现本发明。

第一关节组件

图6示出根据本发明实施例的第一关节组件100。第一关节组件100包括：第一构件101、第二构件102和至少局部挠性的传动装置103(见图8A)。在本实施例中，第一构件101包括驱动部件110和从动部件120。挠性传动装置103与驱动部件110和第二构件102耦合。当启动时，驱动部件110经由挠性传动装置103向从动部件120施加旋转运动。

挠性传动装置103构造为传递来自驱动部件110的力和/或扭矩，从而使从动部件120运动。优选的是，挠性传动装置103是拉伸部件驱动系统(例如，缆绳、钢带或聚合钢筋传动装置)。在示例性实施例中，挠性传动装置103是缆绳驱动系统。因为缆绳驱动系统可以构造为提供低摩擦、低惯性、低顺应性(即，高硬度)、大带宽、接近零的反冲、力精确性和/或向后驱动性。所以缆绳驱动系统对于其他机械驱动系统(例如，齿轮和连杆)具有一些优点。在一个实施例中，挠性传动装置103包括：具有第一多元传动子部件的第一传动部件和具有第二多元传动子部件的第二传动部件。传动子部件优选为拉伸部件，例如缆绳(或线)。在本实施例中，第一传动部件是第一缆绳组，第一缆绳组包括第一多元传动子部件，第一多元传动子部件为第一缆绳130(即，第一传动子部件)和第二缆绳131(即，第二传动子部件)。类似的是，第二传动部件是第二缆绳组，第二缆绳组包括第二多元传动子部件，第二多元传动子部件为第三缆绳133(即，第三传动子部件)和第四缆绳134(即，第四传动子部件)。缆绳131，132，133，134可以是用于机器人系统的任何适当缆绳，优选为钨缆绳。虽然缆绳131，132，133，134可以以多种方式构造为向从动部件120传递运动，但是在本实施例中，通过连接机构150，各个缆绳131，132，133，134的近端连接在驱动部件110上，而远端连接在第二构件102上。第二构件102包括主驱动器140，其相对于第一构件101静止不动。下面说明向从动部件120传递运动的方式。

在本实施例中，从动部件120是第一关节组件100的关节输出。如图6所示，从动部件120包括例如通过十字辊轴承146与基板144连接的冒口组件(riser assembly)142。例如，十字辊轴承146的内座圈连接在基板144上，而十字辊轴承146的外座圈连接在冒口组件142上。十字辊轴承146是精密轴承，其能够使冒口组件142相对于基板144低摩擦地旋转。为了限制冒口组件142的旋转，在冒口组件142上布置有硬制动件148a，并且在基板144上布置有相应的硬制动缓冲件148b。当冒口组件142的旋转使一个硬制动件148a与一个硬制动缓冲件148b接触时，抑制了冒口组件142的旋转。如下面进一步论述，从动部件120(即，冒口组件142)优选是不制动的，这意味着从动部件120没有制动机构。

驱动部件110驱动冒口组件142的旋转。在本实施例中，驱动部件110包括驱动电动机112，其布置在冒口组件142上并因而随着冒口组件142旋转而与冒口组件142一起运动。为了使冒口组件142旋转，如图7A和图7B所示，驱动电动机112包括电动机轴114，其具有从中伸出的传动齿轮116。传动齿轮116构造成与挠性传动装置103接合。例如，缆绳131，132，133，134均具有与传动齿轮116连接并绕在传动齿轮116周围的近端和与主驱动器140连接的远端。主驱动器140布置在冒口组件142之内并刚性固定在基板144上。因此，主驱动器142相对于基板144是静态的，而冒口组件142相对于基板144旋转。如图8A和图8B所示，第一和第二缆绳组围绕主驱动器140沿着相反的方向从传动齿轮116伸出，并且连接在主驱动器140的连接机构150上。当驱动电动机112启动时，传动齿轮116旋转，根据旋转方向，使第一缆绳组缠绕在传动齿轮116上(或者从传动齿轮116上展开)并且使第二缆绳组逆向地从传动齿轮116上展开(或者缠绕在传动齿轮116上)。因为缆绳131，132，133，134的远端连接在主驱动器140上并且主驱动器140相对于冒口组件142是静态的，所以缆绳131，132，133，134的缠绕和展开在冒口组件142上施加力和/或扭矩并且使冒口组件142围绕主驱动器140旋转，从而提供如图2所示的第一旋转自由度J1。按照这种方式，第一和第二传动部件构造为在驱动部件110运动时使第一构件101随之运动。

优选的是，关节输出(在这种情况下为作为从动部件120的冒口组件142)包括关节编码器，其构造为测量关节输出的角度旋转。在一个实施例中，关节编码器包括：编码刻度尺160，其与冒口组件142一起旋转；以及编码读取头162，其读取编码刻度尺160(见图6)。虽然可以使用任何适当的编码器系统，但是在本实施例中，关节编码器是带刻度尺型编码器系统。当在旋转应用中使用带刻度尺型编码器系统时，固定编码刻度尺160的安装表面的圆形度对于获得精确的编码读数而言是重要的。为了保证充分的圆形度，编码刻度尺160优选设置在十字辊轴承146的外径或外周上，其中在组装十字辊轴承146之后，外径是精密研磨的(例如，偏心公差小于11微米)。可以使用例如压敏粘合剂将编码刻度尺160连接在十字辊轴承146上。为了防止编码刻度尺160与十字辊轴承146层离，编码刻度尺160的端部可以在带型刻度尺夹(未示出)的作用下固定，所述带型刻度尺夹例如使用螺杆紧固件夹住十字辊轴承146的端部。编码读取头162安装在基板144上并具有与编码刻度尺160相同的视线。随着冒口组件142和十字辊轴承146的外座圈旋转，编码读取头162读取编码刻度尺160以确定冒口组件142的相对角度位置。因为关节编码器是相对(与绝对相反)的编码器系统，所以关节编码器还包括布置在冒口组件142上的编码指针标记(未示出)。编码指针标记包括为关节编码器提供固定参照或指针标记的磁体，使得机器人臂10识别关节输出相对于已知指针位置的旋转位置。有利的是，关节编码器能够测量关节输出的旋转输出。如下面进一步论述，旋转输出可以与来自驱动电动机112的旋转输入进行比较来计算挠性传动装置103的整体性。

如上文所述，驱动部件110包括驱动电动机112(或启动器)，其通过挠性传动装置103向从动部件120施加旋转运动。驱动电动机112可以是适合驱动从动部件的任何电动机。虽然驱动电动机112也可以是电刷式电动机或其他电动机技术，但是在一个实施例中，驱动电动机112是无刷DC永磁体电动机。如图7A和图7B所示，在本实施例中，驱动电动机112包括：壳体117、连接在壳体117上的定子118以及连接在电动机轴114上的转子119。电动机轴114通过电动机轴承支撑在壳体117上，所述轴承例如为角度接触滚珠轴承或者减小摩擦并允许电动机轴114相对于壳体117自由旋转的任何适当轴承。放松螺母和锁定螺母(共用113)拧在电动机轴114上，以便在电动机轴承的轴向间隙被占据之前将电动机轴114拉过壳体117。结果，电动机轴承被预载，这消除了电动机轴114相对于壳体117的轴向和径向间隙。放松螺母防止锁定螺母随时间松开(例如，由于振动)。

优选的是，驱动电动机112包括电动机编码器，其用于测量电动机轴114的角度旋转。与关节编码器类似，电动机编码器包括：编码刻度尺115a，其与电动机轴114一起旋转；以及编码读取头115b，其读取编码刻度尺。在一个实施例中，编码刻度尺115a是具有蚀刻在玻璃中的精细节距标记的圆形玻璃刻度尺。编码刻度尺115a连接在精密轮毂上，而精密轮毂连接在电动机轴114上。如图7A所示，编码读取头115b安装成具有与编码刻度尺115a相同的视线。随着电动机轴114和编码刻度尺115a旋转，编码读取头115b读取编码刻度尺115a上的节距标记以确定电动机轴114的相对角度位置。因此，电动机编码器那个测量电动机轴114的旋转。结果，驱动电动机112提供的角度旋转输入(由电动机编码器测量)可以与关节输出的角度旋转输出(由关节编码器测量)进行比较。旋转输出应当与旋转输入乘以第一关节组件100的传动比(驱动减速)的倒数的乘积成正比。旋转输入与旋转输出之间的偏差可能表示挠性传动装置103的问题并且可以用于触发机器人臂10的故障，所述故障提醒使用者存在偏差并将机器人臂10设置在安全模式和/或采取其他预防动作。可能引起偏差的问题包括缆绳、缆绳拉伸机构、传动部件(例如传动齿轮或滑轮)等的故障。有利的是，电动机与关节编码器结合使用有助于机器人臂10的全面事故保障运行。

在示例性实施例中，如图7A所示，驱动电动机112包括被启动以限制驱动部件的运动的部分，例如电动机制动器111。电动机制动器111可以是任何适当的电动机制动器组件，例如Carlyle JohnsonMachine Company LLC，Bolton，Connecticut制造的制动其组件。电动机制动器111包括：转子，其固定在电动机轴114上；以及制动体，其经由端盖连接在电动机壳体117上。如果向电动机制动器111供电，则制动器转子自由旋转并且电动机轴114和传动齿轮116可以自由转动。如果停止向电动机制动器111供电，则使刚性连接在电动机轴114上的制动器转子停止旋转，从而抑制电动机轴114和传动齿轮116的运动。电动机制动器111可以工作，例如以响应故障信号(例如，表示第一关节组件100的旋转输入与旋转输出之间的偏差的故障信号)。

驱动电动机112的电动机轴114与传动齿轮116连接(例如，耦合或形成整体)。如上文所述，传动齿轮116构造为与挠性传动装置103接合。在一个实施例中，驱动部件110包括：第一接口，其构造为可拆卸地固定第一传动部件；以及第二接口其构造为可拆卸地固定第二传动部件。第一和第二接口可以是连接部件170。例如，传动齿轮116可以包括用于各个缆绳131，132，133，134的连接部件170。连接部件170是将缆绳的近端固定在传动齿轮116上的连接点。连接部件170可以具有适合于将缆绳与传动齿轮116紧固的任何构造。在一个实施例中，缆绳的近端具有铸模在上面的连接器4(例如，如图34所示的不锈钢或黄铜珠)，连接部件170构造为在缆绳处于拉伸状态时固定连接器4。例如，如图7A和图7B所示，连接部件170包括从传动齿轮116径向延伸并形成孔173的外支架171和内支架172。孔173的一侧具有大小足以容纳连接器4的等高开口174，而孔173的其余部分的宽度足以容纳缆绳但不足以允许连接器4经过孔173。当连接器4配合在等高开口174中，缆绳经过孔173并且沿着远离连接器4的方向向缆绳施加拉伸力时，连接器4固定到等高开口174中。只要在缆绳上保持足够的拉伸力，就可以使连接器4保持固定。可以通过从缆绳上释放足够的拉伸力来使缆绳与连接部件170分离。

如图7B和图8A所示，缆绳的离开连接部件170的部分与引导件180接合(示出的单个引导件为180a和180b)。引导件180构造为将缆绳定位在传动齿轮116上并且对缆绳指引和定向。在一个实施例中，引导件180包括切入传动齿轮116的槽(或沟)。优选的是，槽是沿着传动齿轮116的长度延伸的螺线(例如，螺旋状)槽。引导件180容纳缆绳，并且当缆绳缠绕在传动齿轮116上时对缆绳定位和限制。如图8A和图8B所示，各个缆绳最终离开传动齿轮116并且在到达位于主驱动器140的连接机构150之前缠绕在主驱动器140的一部分上。

优选的是，传动齿轮116构造为以上述方式固定和引导各个缆绳131，132，133，134。具体地说，传动齿轮116包括用于各个缆绳131，132，133，134的连接部件170。两个连接部件170布置在传动齿轮116的近端以与缆绳131，132相互连接，两个连接部件170布置在传动齿轮116的远端以与缆绳133，134相互连接。在本实施例中，传动齿轮116包括两个引导件，其中两个缆绳共用一个引导件，而另两个缆绳共用另一个引导件。具体地说，驱动部件110包括第一和第二引导件180a，180b，其构造为使第一和第二传动子部件(即，缆绳131，132)相对于驱动部件110定位。第一和第二引导件180a，180b还构造为使第三和第四传动子部件(即，缆绳133，134)相对于驱动部件110定位。例如，如图7B和图8A所示，第一引导件180a构造为对缆绳131定位，而第二引导件180b构造成对缆绳132定位(或反之亦然)，其中缆绳131，132固定在传动齿轮116的近端。类似的是，第一引导件180a构造为对缆绳133定位，而第二引导件180b构造为对缆绳134定位(或反之亦然)，其中缆绳133，134固定在传动齿轮116的远端。优选的是，第一和第二引导件180a，180b沿着传动齿轮116(即，驱动部件110)的长度延伸并且沿着传动齿轮116的长度相互紧靠。例如，第一引导件180a是第一螺旋槽(或沟)，第二引导件180b是第二螺旋槽(或沟)。这些相邻的螺旋槽形成“双螺旋”排列。结果，如图8A所示，当缆绳131，132从近端向远端缠绕在传动齿轮116周围时，缆绳131，132彼此相互靠近。类似的是，当缆绳133，134从远端向近端缠绕在传动齿轮116周围时，缆绳133，134彼此相互靠近。在本实施例中，第一和第二引导件180a，180b具有适当的尺寸和形状。

上述连接部件和引导件的实施例是示例性的。本领域技术人员应当清偿，驱动部件110可以包括用于连接和引导缆绳的替换设计。然而，使用相邻螺旋槽(或“双螺旋”排列)的一个优点在于这种排列方式能够使挠性传动装置103包括紧密包在单个传动齿轮116上两组缆绳，其中每一组缆绳都包括多于缆绳(即，执行相同功能的一个以上的缆绳)。例如，缆绳131，132是冗余的，因为缆绳131，132均执行以下相同功能：当传动齿轮116旋转以将缆绳131，132缠绕到传动齿轮116上时，在主驱动器140上施加沿着方向E的拉伸力。类似的是，缆绳133，134是冗余的，因为缆绳133，134均执行以下相同功能：当传动齿轮116旋转以将缆绳133，134缠绕到传动齿轮116上时，在主驱动器140上施加沿着方向F的拉伸力。冗余缆绳的一个优点在于，即使缆绳组中的一个缆绳故障(例如，缆绳131)，第二缆绳(例如，缆绳132)也可以继续传递来自驱动部件110的力和/或扭矩，从而保持对机器人臂10的控制。因此，冗余的拉伸部件是事故保障特征，以保证单个拉伸部件的故障不会导致出现不受控制的关节输出。这特别有利于机器人臂10在外科手术时的故障可能对病人产生潜在危险情况的外科应用。另外，第二缆绳的使用可以增加耦合硬度，这有利地增加了触觉硬度。

事故保障冗余拉伸部件的另一个优点在于，使用与制动的驱动部件结合的冗余拉伸部件(例如，驱动电动机112与电动机制动器111)从而能够使用未制动的从动部件，这意味着从动部件120(即，作为关节输出的冒口组件140)没有制动机构。关节制动器可以省略，因为驱动部件110结合了制动器并且冗余拉伸部件组中的单个拉伸部件的故障不会导致不受控制的关节输出。结果，即使一个拉伸部件故障，第一关节组件100的运动也可以被充分控制，因此不必能够独立对关节输出制动。省略关节制动器可以提高机器人臂10的性能，这是因为消除了与常规关节制动器有关的问题。具体地说，关节制动器将大的重力和惯性负荷施加给关节组件，从而不利地影响了向后驱动性和触觉反应。用驱动部件110上的较小制动器和冗余拉伸部件来代替关节制动器可以有利地减少重量和惯性并提高向后驱动性和触觉反应。

如图8A和图8B所示，第一和第二缆绳组围绕主驱动器140沿着相反的方向从传动齿轮116伸出，并且连接在主驱动器140的连接机构150上。虽然连接机构150布置在主驱动器140(作为第一关节组件100的静态部件)上，但是本领域技术人员将会清楚，连接机构150也可以用作运动部件(例如，旋转滑轮)上。为了便于参考，主驱动器140将被称为滑轮140a。虽然本实施例的滑轮140a是静态的，但是在其他实施例中，滑轮140a可以是旋转的。连接机构150可以与滑轮140a一体形成或者利用例如机械固定件与滑轮140a耦合。如图9A所示，在一个实施例中，连接机构150相对于滑轮140a包括：朝外部分150a和朝内部分150b。朝外部分150a形成滑轮140a的圆周周长141的一部分并且提供缆绳的进入接口。例如，对于各个缆绳131，132，133，134，连接机构150包括耦合部件152，其构造为容纳缆绳的远端。耦合部件152可以具有适合于紧固缆绳的任何构造。在一个实施例中，缆绳的远端具有铸模在上面的连接器4(例如，如图34所示的不锈钢或黄铜珠)，耦合部件152包括有角的球形口153(或槽)，其用于在缆绳处于拉伸状态时容纳并紧固连接器4。只要在缆绳上保持足够的拉伸力，就可以使连接器4保持固定。可以通过从缆绳上释放足够的拉伸力来使缆绳与耦合部件152分离。在优选实施例(如图9B所示)中，耦合部件152包括单个口153，其用于固定缆绳的远端。作为选择，耦合部件152可以构造为至少在第一位置和第二位置上固定拉伸部件。例如，耦合部件可以包括多个口153，155(如图9A所示)，以便根据例如缆绳的长度将缆绳的端部固定在第一位置或第二位置。

连接机构150优选包括一个或多个狭槽，其构造为容纳耦合部件152。例如，如图9B所示，连接机构150包括第一狭槽156a和第二狭槽156b。容纳在第一狭槽156a中的耦合部件152固定从连接机构150的上部分沿着第一方向(即，方向E)延伸的第一组缆绳(即，缆绳131，132)，容纳在第二狭槽156b中的耦合部件152固定从连接机构150的下部分沿着第二方向(即，方向F)延伸的第二组缆绳(即，缆绳133，134)。第一和第二狭槽156a，156b优选相互偏离预定角度α(例如，基于滑轮140a的直径)，使得进入的缆绳正好定位在方向E，F上。例如，在图9A和图9B的实施例中，预定角度约110度。因此，第一方向与第二方向偏离预定角度α。一旦耦合部件152被插入到狭槽156a，156b中，耦合部件152可以在狭槽156a，156b内移动到所需位置，然后使用任何适当的机构固定在狭槽156a，156b中。在示例性实施例中，使用螺杆157将耦合部件152固定在狭槽156a，156b中，其中螺杆157也用作用于调节连接机构150以改变施加在挠性传动装置103上的拉伸力的调节部件。例如，如图9B所示，耦合部件152与螺杆157的一端连接，螺杆157的另一端包括：张紧螺母158、锁定螺母159以及伸到滑轮140a内部的可选的垫块151。因此，调节部件至少局部布置在滑轮140a的圆周周长141之内。在缆绳的远端固定在耦合部件152上之后，通过拧紧张紧螺母158而向缆绳施加拉伸力，直到缆绳拉伸力达到所需值。然后，拧紧锁定螺母159，以防止张紧螺母158随时间松开(例如，由于振动)。相应地拧紧或松开张紧螺母158来调节缆绳拉伸力。可选的垫块151对定位张紧螺母158和锁定螺母159而言是有用的，使得制造和维修人员可以容易地接近该张紧螺母158和锁定螺母159。按照这种方式，连接机构150构造为可以被调节以改变施加在挠性传动装置103上的拉伸力。具体地说，连接机构150构造为可以被调节以单独改变施加在多个拉伸部件(即，缆绳131，132，133，134)中的每一个的拉伸力。有利的是，耦合部件152构造为在连接机构150被调节以改变施加在挠性传动装置103上的拉伸力时抑制耦合缆绳旋转。具体地说，因为耦合部件152被限制在狭槽156a，156b中，所以耦合部件152不会旋转，因而当调节张紧螺母158来改变施加在缆绳上的拉伸力时防止缆绳旋转。

连接机构150还可以包括引导部件，其构造为以所需方式定位缆绳组中的缆绳的远端。具体地说，引导部件从连接机构150后面到传动齿轮116保持缆绳的适当前端。例如，如图8B所示，引导部件190a在缆绳131，132离开连接机构150不远的距离处将第一缆绳组的缆绳131，132聚拢在一起。优选的是，引导部件190a在缆绳131，132的远端与缆绳131，132离开传动齿轮116的近端正好对齐的位置将缆绳131，132聚拢。连接机构150还可以包括第二引导部件190b，其类似地聚拢和引导第二缆绳组的缆绳133，134。具体地说，需要定位缆绳的远端，使得缆绳离开传动齿轮116的近端保持与传动齿轮116的基本直角或垂直的关系，以避免不必要的影响(例如，摩擦)。在一个实施例中，例如，引导部件190a构造为保持缆绳131(即，第一传动子部件)的一部分与缆绳132(即，第二传动子部件)的一部分基本平行，如图8B所示，使得缆绳131，132之一(或二者)的远端不会在不必要的方向上拉拽该缆绳的近端。类似的是，第二引导部件190b可以构造为保持缆绳133(即，第三传动子部件)的一部分与缆绳134(即，第四传动子部件)的一部分基本平行。引导部件190a，190b可以是适合引导缆绳的任何装置。在图8B的实施例中，引导部件190a，190b均包括可拆卸地固定在连接机构150上的螺杆。为了避免磨损缆绳，引导部件190a，190b可以构造为在驱动部件110运动时引导部件190a，190b与相关缆绳之间基本没有相对运动。这例如可以通过将引导部件190a，190b布置得远离驱动部件110来实现。例如，如图8B所示，引导部件190a，190b可以直接布置在连接机构150上，并位于紧邻缆绳接合耦合部件152的点。

第二关节组件

图5A至图5E示出根据本发明实施例的第二关节组件200。第二关节组件200布置在第一关节组件100的关节输出(即，冒口组件142)上并且与第一关节组件100的关节输出一起运动。第二关节组件200包括：第一构件201、第二构件202和至少局部挠性的传动装置203。在本实施例中，第一构件201包括驱动部件210，第二构件202包括从动部件220。挠性传动装置203与驱动部件210和从动部件220耦合，并且构造为在驱动部件210运动时使从动部件220随之运动。

第二关节组件200的挠性传动装置203类似于第一关节组件100的挠性传动装置103，并且包括第一和第二传动部件，第一和第二传动部件分别包括第一和第二缆绳组。第一缆绳组包括第一缆绳231和第二缆绳232，第二缆绳组包括第三缆绳233和第四缆绳234。因此，第二关节组件200包括冗余缆绳，上面结合第一关节组件100描述了冗余缆绳的优点。例如，缆绳231，232是冗余的，因为缆绳231，232均执行以下相同功能：当驱动部件210的传动齿轮216旋转以将缆绳231，232缠绕到传动齿轮216上时，在从动部件220上施加的沿着方向G(如图5C所示)拉伸力。类似的是，缆绳233，234是冗余的，因为缆绳233，234均执行以下相同功能：当传动齿轮216旋转以将缆绳233，234缠绕到传动齿轮216上时，在从动部件220上施加沿着方向H的拉伸力。按照这种方式，第一拉伸部件(例如，缆绳231，232)构造为在驱动部件210的第一运动时使从动部件220随之沿着第一方向(例如，方向G)运动，第二拉伸部件(例如，缆绳233，234)构造为在驱动部件210的第二运动时使动部件220随之沿着第二方向(例如，方向H)运动。缆绳231，232，233，234可以为适合用于机器人系统的任何缆绳，但是优选为钨缆绳。虽然缆绳231，232，233，234可以以各种方式构造为向从动部件220传递运动，但是在在本实施例中，缆绳231，232，233，234均具有与驱动部件210(即，第一构件201)连接的近端和与从动部件220(即，第二构件202)连接的远端。

根据实施例，第二关节组件200的从动部件220与第一关节组件100的关节输出耦合，驱动部件210经由缆绳231，232，233，234驱动从动部件220旋转。例如，如图5A所示，支架240刚性地连接在冒口组件142上，并且包括支撑主轴241的轴承。主轴241为第二关节组件200的关节输出并且与从动部件220耦合(或形成整体)。例如，从动部件220利用机械紧固件(例如，螺钉)刚性连接在主轴241上并且还被固定住，从而提供了减小机械紧固件变松风险的第二连接形式。从动部件220构造为以钟摆式运动围绕轴线I-I旋转，从而导致主轴241旋转。

驱动部件210包括驱动电动机212，其向从动部件220提供原动力。驱动电动机212可以为适合驱动从动部件220的任何电动机。优选的是，第二关节组件200的驱动电动机212在所有方面都与第一关节组件100的驱动电动机112类似，包括传动齿轮、电动机编码器和电动机制动器，上面结合第一关节组件100描述了它们的优点。如图5A所示，驱动电动机212安装在冒口组件142和/或支架240之一上。缆绳231，232，233，234均具有以上面结合第一关节组件100的传动齿轮116描述的相同方式连接并缠绕在传动齿轮216周围的近端。如图5C和图5E最佳示出，第一和第二缆绳组沿着相反方向从传动齿轮216伸出，顺着从动部件220的下侧延伸，然后在到达包括两个耦合部件252的连接机构之前向上弯曲并绕在从动部件220周围。第一拉伸部件(例如，缆绳231，232)与一个耦合部件252耦合，第二拉伸部件(例如，缆绳233，234)与另一个耦合部件252耦合。当驱动电动机212启动时，传动齿轮216旋转，根据旋转方向，使第一缆绳组缠绕在传动齿轮216上(或者从传动齿轮216上展开)并且使第二缆绳组逆向地从传动齿轮216上展开(或者缠绕在传动齿轮216上)。因为缆绳231，232，233，234的远端连接在从动部件220上，所以缆绳231，232，233，234的缠绕和展开在从动部件220上施加力和/或扭矩并使从动部件220(因而使主轴241)旋转，从而提供如图2所示的第二旋转自由度J2。按照这种方式，第一和第二传动部件构造为在驱动部件210运动时使从动部件220(即，第二构件202)随之运动。

为了限制从动部件220的旋转，端部止动组件242布置在支架240上，并且相应的止动部件244布置在从动部件220上。当从动部件220的旋转使止动部件244与其相应的端部止动组件242接触时，抑制了从动部件220的旋转。优选的是，端部止动组件242包括振动吸收特征(例如，振动吸收件、橡胶底架等)，并且可以调节长度方向和角度分析，使得端部止动组件242能够相对于从动部件220以所需排列方式排列并且被调节。

为了使主轴241能够低摩擦地旋转，将主轴支撑在支架240上的轴承243优选是双球轴承对(如图10所示)。双球轴承对设计成当双球轴承对的内座圈以预载力轴向压在一起时，消除了轴承243的轴向和径向间隙。在图10的实施例中，各个双球轴承对的内座圈均利用加工成主轴241的肩部安装在主轴241的精密研磨的外径上，以将双球轴承对轴向设置在主轴241上。主轴241外端的螺纹与轴承预载螺母245配合，在双球轴承对的内座圈被推压在一起之前旋拧螺母245，从而在预载轴承243以消除间隙的同时保持主轴241的低旋转摩擦。

优选的是，关节输出(在该情况下为主轴241)包括关节编码器，其用于测量关节输出的角度旋转。可以使用任何适当的编码器系统。在一个实施例中，关节编码器包括：编码刻度尺260，其与主轴241一起旋转；以及编码读取头262，其读取编码刻度尺260。如图5D所示，编码刻度尺260刚性连接在主轴241的端部(例如，使用机械紧固件、粘合剂和/或其他方式等)，编码读取头262通过架子261固定安装在支架240上，使得与编码刻度尺260具有相同的视线。架子261构造为相对于编码刻度尺260对编码读取头262准确定位。当主轴241旋转时，编码读取头262读取编码刻度尺260上的标记以确定主轴241的角度位置。如上面结合第一关节组件110的关节编码器所描述，有关的编码器系统还可以包括编码指针标记。优选的是，保护盖263(如图5B所示)至少局部包住关节编码器。有利的是，关节编码器能够测量关节输出的旋转输出。如上面结合第一关节组件100所描述，旋转输出可以与来自驱动电动机212的旋转输入(由电动机编码器测量)进行比较，以确定是否已经损害了挠性传动装置的整体性。

如图5C和图5E所示，第二关节组件200的第一和第二缆绳组沿着相反从传动齿轮216伸出，并且连接在从动部件220的连接机构上，连接机构包括耦合部件252。耦合部件252可以与从动部件220形成整体或耦合，并且可以具有适合于将缆绳与传动齿轮116紧固的任何构造。在一个实施例中，连接机构包括第一和第二耦合部件(即，两个耦合部件252)，其中，如图5C所示，第二耦合部件布置得远离第一耦合部件。在本实施例中，耦合部件252均包括机械加工的块，其利用紧固件连接在从动部件220上。缆绳231，232，233，234的远端均包括连接器，其适合与螺杆257接合，并且机械加工的块包括通孔(用于各个缆绳)，其容纳螺杆257。螺杆257被插入适当的通孔，并且利用张紧螺母258和锁定螺母259以上面结合第一关节组件100的连接机构150所述的相同方式固定在机械加工的块中。

在示例性实施例中，连接机构(即，耦合部件252)还用作用于改变施加在各个缆绳上的拉伸力的调节部件。例如，以上面结合连接机构150所述的相同方式，通过拧紧相关张紧螺母258而向缆绳施加拉伸力，直到缆绳拉伸力达到所需值。因此，连接机构是布置在从动部件220(即，第二构件202)上的拉伸机构，构造为向第一传动部件(例如，缆绳231，232)和第二传动部件(例如，缆绳233，234)施加拉伸力，并且被调节以改变拉伸力。因为拉伸机构位于从动部件220上并因此与从动部件220一起运动，所以拉伸机构被称为“浮动”拉伸件。相反，常规缆绳拉伸件通常固定在静态部件上。使用浮动拉伸件的一个优点是设计更紧凑。另外，浮动拉伸件能够使用更短的缆绳，从而可以使驱动机构更加刚性。

第三关节组件

图5A至图5E示出根据本发明实施例的第三关节组件300。第三关节组件300布置在第二关节组件200的关节输出(即，主轴241)上并且与第二关节组件200的关节输出一起运动。第三关节组件300包括：第一构件301、第二构件302和至少局部挠性的传动装置303。在本实施例中，第一构件301包括驱动部件310，第二构件302包括从动部件320。挠性传动装置303与驱动部件310和从动部件320耦合，并且构造为在驱动部件310运动时使从动部件320随之运动。

第三关节组件300的挠性传动装置303类似于第一关节组件100的挠性传动装置103，并且包括第一和第二传动部件，第一和第二传动部件分别包括第一和第二缆绳组。第一缆绳组包括第一缆绳331和第二缆绳332，第二缆绳组包括第三缆绳333和第四缆绳334。因此，第三关节组件300包括包括冗余缆绳，上面结合第一关节组件100描述了冗余缆绳的优点。例如，缆绳331是冗余的，因为缆绳331，332均执行以下相同功能：当驱动部件210的传动齿轮316旋转以将缆绳331，332缠绕到传动齿轮316上时，在从动部件320上施加沿着方向J(如图11所示)的拉伸力。类似的是，缆绳333，334是冗余的，因为缆绳333，334均执行以下相同功能：当传动齿轮316旋转以将缆绳333，334缠绕到传动齿轮316上时，在从动部件320上施加沿着方向K的拉伸力。按照这种方式，第一拉伸部件(例如，缆绳331，332)构造为在驱动部件310的第一运动时使从动部件320随之沿着第一方向(例如，方向J)运动，第二拉伸部件(例如，缆绳333，334)构造为在驱动部件310的第二运动时使动部件320沿着随之第二方向(例如，方向K)运动。缆绳331，332，333，334可以为适合用于机器人系统的任何缆绳，但是优选为钨缆绳。虽然缆绳331，332，333，334可以以各种方式构造为向从动部件320传递运动，但是在本实施例中，缆绳331，332，333，334均具有与驱动部件310连接的近端和与从动部件320连接的远端。

根据实施例的，第三关节组件300的从动部件310与第二关节组件200的关节输出(即，主轴241)耦合，驱动部件310经由缆绳331，332，333，334驱动从动部件320旋转。例如，如图10所示，第三关节组件300的输出轴341与由轴承343支撑的第二关节组件200的主轴241交叉并布置在主轴241上。输出轴341为第三关节组件300的关节输出并且与从动部件320耦合(或形成整体)。例如，在示例性实施例中，从动部件320为滑轮342，其滑动到输出轴341上并通过夹环或套环紧固在输出轴341上。滑轮342(即，从动部件320)连接在挠性传动装置303上。当驱动部件310启动挠性传动装置303时，挠性传动装置303使滑轮342并因而使输出轴341旋转。

驱动部件310包括驱动电动机312，其向从动部件320提供原动力。驱动电动机312可以为适合驱动从动部件320的任何电动机。优选的是，第三关节组件300的驱动电动机312与第一关节组件100的驱动电动机112类似，包括传动齿轮和电动机编码器，上面结合第一关节组件100描述了它们的优点。驱动电动机312安装在主轴241上。缆绳331，332，333，334均具有以上面结合第一关节组件100的传动齿轮116描述的相同方式连接并缠绕在传动齿轮316周围的近端。第一和第二缆绳组沿着相反方向从传动齿轮316伸出，顺着滑轮342外周的一部分延伸，并且到达布置在滑轮342上的连接机构350。如图11所示，第一和第二缆绳组与连接机构350的相对两侧接合。当启动驱动电动机312时，传动齿轮316旋转，根据旋转方向，使第一缆绳组缠绕在传动齿轮316上(或者从传动齿轮316上展开)并且使第二缆绳组逆的向地从传动齿轮316上展开(或者缠绕在传动齿轮316上)。因为缆绳远端连接在滑轮342上，所以缆绳331，332，333，334的缠绕和展开在滑轮342上施加力和/或扭矩并使滑轮342(并因而使输出轴341)旋转，从而提供图2所示的第三旋转自由度J3。

为了限制滑轮342的旋转，缓冲块组件344布置在滑轮342上，止动部件346布置在平衡重物347上，而该平衡重物安装在主轴341上(例如，抵消关节组件400，500，600的重量)。当滑轮342的旋转使缓冲块组件344与止动部件346接触时，抑制滑轮342(并因而输出轴341)的旋转。

为了使输出轴341能够低摩擦地旋转，将输出轴341支撑在主轴241上的轴承343优选是上面结合第二关节组件200的主轴241描述的类似双球轴承对。除了用垫块348控制双球轴承对之间的距离意外，双球轴承对以类似的方式安装在轴承243上，其中垫块用于将轴承预载螺母345施加的预载力传递到两个双球轴承对。

第三关节组件300与第一关节组件100的第二关节组件200之间的一个不同之处在于：第三关节组件300的驱动电动机312不包括电动机制动器。而是，第三关节组件300使用直接与关节输出(即，输出轴341)耦合的关节制动器385。关节制动器385可以是任何适当的制动组件。在一个实施例中，关节制动器385包括：定子，其连接在平衡重物347上；以及转子，其连接在输出轴341上。例如，当产生故障条件时，可以启动关节制动器385来适当抑制输出轴341的旋转。

优选的是，关节输出(在该情况下为输出轴341)包括关节编码器，其用于测量关节输出的角度旋转。以使用任何适当的编码器系统。在一个实施例中，关节编码器布置在关节制动器385的后面，并且除了编码刻度尺(未示出)连接在输出轴341上和编码读取头(未示出)连接在主轴241上以外，与第二关节组件200的关节编码器类似。当输出轴341相对于主轴241旋转时，编码读取头读取编码刻度尺。有利的是，关节编码器能够测量关节输出的旋转输出。如上面结合第一关节组件100所描述，旋转输出可以与来自驱动电动机312的旋转输入(由电动机编码器测量)进行比较，以确定是否已经损害了挠性传动装置的整体性。

如上文所述，第三关节组件300的第一和第二缆绳组沿着相反从传动齿轮316伸出，并且连接在滑轮342(即，从动部件320)的连接机构350上。如图11最佳示出，在连接之后，缆绳331，332(即，第一拉伸部件)从连接机构350的第一侧伸出，缆绳333，334(即，第二拉伸部件)从连接机构350的第二侧伸出。连接机构350可以与滑轮342形成整体或者(例如，利用机械紧固件)与滑轮342耦合，并且具有适合于紧固缆绳的任何构造。在示例性实施例中，连接机构350包括机械加工的块，其利用一个或多个紧固件连接在滑轮342上。在本实施例中，缆绳的远端均包括：连接器，其适合与螺杆357接合，并且机械加工的块包括通孔(用于各个缆绳)，其容纳螺杆357。螺杆357被插入适当的通孔，并且利用张紧螺母358和锁定螺母以上面结合第一关节组件100的连接机构150所述的相同方式固定在机械加工的块中。在示例性实施例中，连接机构350还用作用于改变施加在各个缆绳上的拉伸力的调节部件。例如，以上面结合第一关节组件100的连接机构150所述的相同方式，通过拧紧张紧螺母358而向缆绳施加拉伸力，直到缆绳拉伸力达到所需值。按照这种方式，连接机构350构造为与缆绳331，332，333，334接合并且可以调节以改变施加在各个缆绳331，332，333，334上的拉伸力。另外，因为连接机构350与从动部件320一起运动，所以连接机构350为浮动拉伸件。

连接机构350还可以与引导部件结合使用，该引导部件构造为以所需方式对缆绳组中的缆绳的远端定位。具体地说，引导部件从连接机构350后面附近到传动齿轮316保持缆绳的适当前端。在一个实施例中，引导部件包括引导部件390a，390b，其与上面结合第一关节组件100描述的引导部件190a，190b相同并且以相同的方式工作。

第四关节组件

图12示出根据本发明实施例的第二模块B。在本实施例中，第二模块B包括第四关节组件400。如上文所述，第四关节组件400提供了一个旋转自由度。因此，第二模块B提供了机器人臂10的第四自由度。第二模块B的输出运动类似于人类的肘关节。因此，第二模块B也被称为机器人肘。

图12和图13示出根据本发明实施例的的第四关节组件400。第四关节组件400布置在第三关节组件300的关节输出(即，输出轴341)上并且与第三关节组件300的关节输出一起运动。与关节组件100，200，300不同，第四关节组件400优选具有两阶段传动装置(即，两阶段驱动减速)。在一个实施例中，传动装置的第一阶段包括：第一构件401a(其包括驱动部件410a)、第二构件402a(其包括从动部件420a)和至少局部挠性的传动装置403a。类似的是，传动装置的第二阶段包括：第一构件401b(其包括驱动部件410b)、第二构件402b(其包括从动部件420b)和至少局部挠性的传动装置403b。为了避免混淆，在本说明书中所使用的驱动部件是用于向从动部件传递运动的部件，并且可以是(a)“主动”，表示能够独立运动(例如，驱动电动机)，或者(b)“被动”，表示由其他部件驱动(例如，由电动机驱动的滑轮)。关节组件100，200，300的驱动部件优选是主动驱动部件。相反，第四关节组件400优选同时包括主动驱动部件和被动驱动部件。

如图12-图16所示，第四关节组件400结合了第一阶段传动装置和第二阶段传动装置。第一阶段传动装置包括驱动部件410a，其经由挠性传动装置403a驱动从动部件420a。类似的是，第二阶段传动装置包括驱动部件410b，其经由挠性传动装置403b驱动从动部件420b。如图13可以看出，第一和第二阶段传动装置共用相同部件。具体地说，从动部件420a和驱动部件410b是同一部件。因为驱动部件410a向驱动部件410b传递运动，所以驱动部件410b是上面定义的被动驱动部件。

根据实施例，驱动部件410a是具有第一阶段传动齿轮416a的驱动电动机412(即，主动驱动部件)，从动部件420a是具有第二阶段传动齿轮416b的滑轮组件442。挠性传动装置403a包括多根缆绳，其(经由第一阶段传动齿轮416a)与驱动电动机412和滑轮组件442连接并向滑轮组件442传递来自驱动电动机412的力和/或扭矩。如图13可以看出，滑轮组件442也为驱动部件410b(即，被动驱动部件)。挠性传动装置403b包括多根缆绳，其(经由第二阶段传动齿轮416b)与滑轮组件442和从动部件420b连接并向从动部件420b传递来自滑轮组件442的力和/或扭矩。从动部件420b为输出部件422，作为第四关节组件400的关节输出。第二阶段传动装置还结合了惰轮424(内置的非从动滑轮)，例如以减少第二阶段传动装置中的未支撑缆绳的量，从而使驱动部件410b能够设置得远离从动部件420b。

第四关节组件400的第一和第二阶段传动装置布置在近端具有连接凸缘426的刚性框架425上，而连接凸缘426(例如，利用机械紧固件)安装在第三关节组件300的输出轴341上。刚性框架425支撑驱动联动装置机构，并且刚性框架425具有足够的长度以保证第四关节组件400提供给外科医生操纵机器人臂10以接近病人解剖学的相关部分所需的适当运动范围和“伸展区域”。刚性框架425可以由刚性材料(例如，铝、复合材料(例如，Kevlar

复合材料)等)制成。在刚性框架425上可以安装结构盖427来提供额外的硬度，以抵抗例如在外科医生操纵端部操纵装置700时由外科医生施加的力所引起的弯曲和/或扭曲。优选的是，结构盖427包括检查孔427a，以在不必取下结构盖427的情况下方便检查第一和第二传动装置和允许调节缆绳拉伸力和编码器系统部件。在不取下结构盖427的情况下检查和调节关节组件机构的能力是特别有利的，这是因为取下并重新安装结构盖427的操作可以改变机器人臂10的整体几何形状，例如，改变整体平整性和关节组件的输出(例如，关节组件的远端)相对于关节组件的输入(例如，关节组件的近端)的位置。这种改变会不利地影响机器人臂10的精度，从而必须重新校正以恢复精度。校正是消耗时间的过程，例如涉及通过将机器人臂10设置在各种已知的相对位置上来校正机器人臂10，获取各个位置的数据，将测量数据与已知位置数据进行比较，以及使用最合适的处理来降低测量数据与已知位置数据之间的错误。因为运动学校正需要大约三十分钟时间，所以在维修和检查过程中需要尽一切努力不干扰关节组件的结构部件。在结构盖427中使用检查孔427a有利地使维修和调节能够不干扰机器人臂10的整体几何形状。

第四关节组件400的挠性传动装置403a，403b类似于第一关节组件100的挠性传动装置103。挠性传动装置403a，403b均包括拉伸部件(例如，缆绳)并且可选地包括冗余拉伸部件。在一个实施例中，挠性传动装置403b包括冗余拉伸部件，而挠性传动装置403a是非冗余。例如，在本实施例中，挠性传动装置403a包括：具有第一缆绳431a的第一传动部件和具有第二缆绳432a的第二传动部件。虽然缆绳431a，432a可以以各种方式构造为向滑轮组件442传递运动，但是在本实施例中，缆绳431a，432a均具有与驱动电动机412连接的近端和与滑轮组件442上的连接机构连接的远端。缆绳431a，432a不是冗余的，因为各个缆绳执行不同的功能。具体地说，缆绳431a的功能是：当驱动电动机412的传动齿轮416a旋转以将缆绳431a缠绕到传动齿轮416a上时，在滑轮组件442上施加沿着方向L(如图14A所示)的拉伸力。相反，缆绳432a的功能是：当传动齿轮416a旋转以将缆绳432a缠绕到传动齿轮416a上时，在滑轮组件442上施加沿着方向M的拉伸力。按照这种方式，挠性传动装置403a与驱动部件410a和从动部件420a耦合，并且构造为在驱动部件410a运动时使从动部件420a随之运动。如上文所述，挠性传动装置403a使用了两根在功能上非冗余的缆绳。相反，挠性传动装置403b包括：具有第一多元拉伸部件(或传动子部件)的第一传动部件和具有第二多元拉伸部件(或传动子部件)的第二传动部件。在本实施例中，第一传动部件是包括第一多元拉伸部件的第一缆绳组，其包括第一缆绳431b和第二缆绳432b。类似的是，第二传动部件是包括第二多元拉伸部件的第二缆绳组，其包括第三缆绳433b和第四缆绳434b。因此，挠性传动装置403b包括冗余缆绳，上面结合第一关节组件100描述了冗余缆绳的优点。例如，缆绳431b，432b是冗余的，因为缆绳431b，432b均执行以下相同功能：当滑轮组件442的传动齿轮416b旋转以将缆绳431b，432b缠绕到传动齿轮416b上时，在输出部件422上施加沿着方向N(如图14所示)的拉伸力。类似的是，缆绳433b，434b是冗余的，因为缆绳433b，434b均执行以下相同功能：当滑轮组件442的传动齿轮416b旋转以将缆绳433b，434b缠绕到传动齿轮416b上时，在输出部件422上施加沿着方向P的拉伸力。虽然缆绳431b，432b，433b，434b可以以各种方式构造为向输出部件422传递运动，但是在本实施例中，缆绳431b，432b，433b，434b均具有与滑轮组件442连接的近端和与输出部件422连接的远端。缆绳431a，432a，431b，432b，433b，434b可以为适合用于机器人系统的任何缆绳，但是优选为钨缆绳。

使用缆绳传动装置的一个潜在缺点是需要对缆绳预拉伸，以消除可能引起传动装置反冲的松弛。预拉伸的加载量通常是缆绳断裂长度的15％to 50％，这会导致向驱动联动装置的轴承及其支撑结构施加大的缆绳拉伸力。例如，如图14C所示，最简单的缆绳排列方式是以下方式：缆绳均离开驱动联动装置部件Q(例如，驱动部件)的一侧，并且到达下一个驱动联动装置部件R(例如，从动部件)的同一侧。缆绳合力Tr是缆绳拉伸力T1与缆绳拉伸力T2之和，弯曲力矩Mb是缆绳合力Tr与缆绳到支撑结构(例如，刚性框架425)的中轴线的距离D1的乘积。如图14D的箭头长度所示，对于这种简单的缆绳排列方式，缆绳合力Tr具有大的量级，这导致大的轴承负荷和弯曲力矩。高负荷还增加了驱动联动装置的摩擦力并且导致外科医生疲劳，这是因为为了操纵机器人臂10，外科医生必须施加足够的力来克服增加的摩操力。

根据实施例，第一和第二阶段传动装置的缆绳优选构造为减少驱动联动装置部件轴承上的负荷和刚性框架425上的弯曲力矩。减少负荷和力矩的一种方式是以减少缆绳合力Tr的方式排列缆绳。在一个实施例中，这通过以下方式实现：将缆绳排列成“交叉”(或“切向缠绕”)的构造，其中缆绳在驱动联动装置部件之间相互重叠。换句话说，缆绳在驱动联动装置部件之间的各个接合点相交叉。例如，如图14A所示，第一阶段传动装置的缆绳排列成：在缆绳431a，432a离开驱动电动机412之后但在接触滑轮组件442之前，缆绳431a跨过缆绳432a上方(或下方)。第二阶段传动装置的缆绳以类似方式排列。因此，对于第一和第二阶段传动装置二者而言，第一传动部件与第二传动部件至少在以下耦合点之间交叉一次，即：在第一传动部件和驱动部件410a，410b的耦合点与第一传动部件和从动部件420a，420b的耦合点之间交叉一次。描述交叉构造的另一种方式(利用图14A的第二阶段传动装置来示出)是考虑由驱动部件410b的旋转轴线U与从动部件420b(或者中间部件，例如，惰轮424)的旋转轴线V定义的平面S。旋转轴线U，V是平行的。可以看出，第二阶段传动装置的第一和第二传动部件均包括与驱动部件410a接触的部分、至少与从动部件420b和中间部件(例如，惰轮424)之一接触的部分以及位于之间的部分，其中位于之间的部分与平面S相交。因为缆绳431b，432b与缆绳433b，434b被定向为按照这种方式相互重叠，所以缆绳431b，432b，433b，434b的拉伸力部分地相互偏离，从而缆绳合力Tr小于缆绳431b，432b的拉伸力T1与缆绳433b，434b的拉伸力T2之和。如图14B所示，这导致比图14D所示缆绳合力小的缆绳合力Tr，从而有利地减小了轴承负荷和弯曲力矩。

驱动部件410a向第四关节组件400提供原动力。如上文所述，驱动部件410a包括驱动电动机412，其经由挠性传动装置403a向滑轮组件442传递旋转运动。驱动电动机412可以是适合驱动滑轮组件442的任何电动机。在一个实施例中，驱动电动机412与刚性框架425形成整体。该整体结构包括：定子，其直接连接在刚性框架425上；以及转子419，其具有电动机轴414，第一阶段传动齿轮416a从电动机轴414伸出。整体结构有利地增加了刚性框架425的结构长度，同时为第四关节组件400形成紧凑的设计。另外，整体结构提高了驱动电动机冷却，这是因为刚性框架425基本为散热器，并且整体定子的导热性大于螺栓固定在刚性框架425上的单独定子的导热性。

优选的是，驱动电动机412包括电动机编码器，其用于测量电动机轴414的角度旋转。电动机编码器可以类似于上面结合关节组件100，200，300的驱动电动机描述的编码测量系统。例如，如图13所示，电动机编码器包括：编码刻度尺(未示出)，其与电动机轴414一起旋转；以及编码读取头462a，其读取编码刻度尺。因此，电动机编码器能够测量电动机轴414的角度旋转，如上面结合关节组件100所述，该测量的角度旋转可以与关节输出的角度旋转(例如，由关节编码器测量)进行比较，以计算第四关节组件400的挠性传动装置的整体性。另外，驱动电动机412可选地包括电动机制动器，其类似于上面结合第一关节组件100所述的电动机制动器111。

如图17所示，驱动电动机412的电动机轴414与转子419连接，第一阶段传动齿轮416a从电动机轴414伸出。第一阶段传动齿轮416a可以与电动机轴414耦合或形成整体，并且包括用于固定缆绳431a，432a的近端的连接部件470。连接部件470可以具有适合于将缆绳与传动齿轮416a紧固的任何构造。例如，连接部件470可以类似于上面结合第一关节组件100的传动齿轮116描述的连接部件170。作为选择，在一个实施例中，缆绳431a，432a的近端均具有铸模在上面的连接器4(例如，如图34所示的不锈钢或黄铜珠)，连接部件470构造为在缆绳处于拉伸状态时固定连接器4。例如，如图17所示，连接部件470包括：圆形(例如，半球形)槽474(或突出部)，其尺寸适合容纳连接器4；以及沟槽473，其大小足以容纳缆绳，但不允许连接器4经过圆形槽474到达沟槽473。当连接器4配合在圆形槽474中，缆绳位于沟槽473中并且沿着远离连接器4的方向向缆绳施加拉伸力时，连接器4固定到圆形槽474中。只要在缆绳上保持足够的拉伸力，就可以使连接器4保持固定。可以通过从缆绳上释放足够的拉伸力来使缆绳与连接部件170分离。

优选的是，在传动齿轮416a的每个端部均布置一个连接部件470。缆绳431a接合位于传动齿轮416a的远端的连接部件470，缆绳432a接合位于传动齿轮416a的近端的连接部件470。对于各个连接部件470，缆绳的离开连接部件470的部分接合引导件480。在本实施例中除了引导件480构造为与冗余缆绳相对的一根缆绳一起使用以外，引导件480可以类似于上面结合第一关节组件100描述的引导件180。例如，除了双螺旋排列方式以外，引导件480是沿着第一阶段传动齿轮416a的长度延伸的单螺线(例如，螺旋状)槽(或“单螺旋”排列方式)。引导件480容纳缆绳431a，432a，缆绳431a，432a沿着相反方向缠绕在第一阶段传动齿轮416a周围，最终离开第一阶段传动齿轮416a，并且在到达布置在滑轮组件442上的连接机构之前沿着相反方向缠绕在滑轮组件442周围。

连接机构可以与滑轮组件442形成整体或耦合，并且可以具有适合于紧固缆绳431a，432a的任何构造。例如，连接机构可以类似于上面结合关节组件100，200，300所述的一个或多个连接机构。在图18的实施例中，连接机构包括：第一耦合部件452a；以及布置得远离第一耦合部件452a的第二耦合部件452b。在本实施例中，耦合部件452a，452b均布置在滑轮组件442的圆周周长442a之内，并且包括利用机械紧固件连接在滑轮组件442上的底部453。滑轮组件442包括孔442b，缆绳431a，432a通过孔到达耦合部件452a，452b。耦合部件452a，452b均包括：耦合部件454，其构造为容纳缆绳的远端；以及狭槽455，其构造为容纳耦合部件454。耦合部件454和狭槽455优选类似于上面结合第一关节组件100所述的耦合部件152和狭槽156a，156b，包括螺杆457、张紧螺母458和锁定螺母459的结合，这些部件用作改变施加在缆绳上的拉伸力的调节部件。

滑轮组件442在启动驱动电动机412时旋转，从而使第一阶段传动齿轮416a旋转。当第一阶段传动齿轮416a旋转时，根据旋转方向，使缆绳431a缠绕在传动齿轮416a上(或者从传动齿轮416a上展开)，并且使缆绳432a逆向地从传动齿轮416a上展开(或者缠绕在传动齿轮416a上)。因为缆绳431a，432a的远端耦合在滑轮组件442上，所以缆绳431a，432a的缠绕和展开在滑轮组件442上施加力和/或扭矩并使滑轮组件442旋转。如上文所述，滑轮组件442是经由挠性传动装置403b向输出部件422传递旋转运动的被动驱动部件。具体地说，滑轮组件442包括与缆绳431b，432b，433b，434b的近端耦合的第二阶段传动齿轮416b。当滑轮组件442旋转时，根据旋转方向，使缆绳431b，432b缠绕在第二阶段传动齿轮416b周围(或者从第二阶段传动齿轮416b上展开)，并且使缆绳433b，434b逆向地从第二阶段传动齿轮416b上展开(或者缠绕在第二阶段传动齿轮416b周围)。因为缆绳431b，432b，433b，434b的远端耦合在输出部件422上，所以缆绳431b，432b，433b，434b的缠绕和展开在输出部件422上施加力和/或扭矩并使输出部件422旋转，从而提供图2所示的第四旋转自由度J4。

滑轮组件442优选包括滑轮制动器411，其构造为抑制第二阶段传动齿轮416b的旋转。滑轮制动器411可以是任何适当的制动器组件，但优选是由德国的Kendrion Electromagnetic Group制造的永磁体型制动器。制动器411位于滑轮组件442内部。例如，如图20所示，滑轮组件442包括滑轮460，其利用套环形轴夹462刚性连接在第二阶段传动齿轮416b的轴461上。轴461经由十字辊轴承464安装在刚性框架425上。制动器411包括：制动毂466，其固定在滑轮460的内部；以及制动体463，其固定在刚性框架425上。在操作中，当给制动器411通电时，制动毂462(并因而滑轮460，轴夹462和第二阶段传动齿轮416b)相对于刚性框架425自由旋转。然而，当制动器411断电时，制动器411抑制制动毂462，从而限制了滑轮460、轴夹462和第二阶段传动齿轮416b的旋转。类似于上面结合第一关节组件100描述的电动机制动器111，滑轮制动器411是可以触发的事故保障机构，例如以响应故障信号。另外，如上面结合第一关节组件100所述，第二阶段驱动部件(即，滑轮组件442)上的制动器与第二阶段挠性传动装置403b中的冗余缆绳相结合，能够使关节输出(即，输出部件422)不受制动。

第二阶段传动齿轮416b包括连接部件，其用于固定缆绳331b，332b，333b，334b的近端。连接部件可以具有适合于将缆绳与传动齿轮416b紧固的任何构造。例如，连接部件可以类似于上面结合第一关节组件100描述的连接部件170。作为选择，在一个实施例中，第二阶段传动齿轮416b包括连接部件，其类似于第一阶段传动齿轮416a的连接部件470，缆绳431b，432b，433b，434b的近端均包括铸模在上面的连接器4(例如，如图34所示的不锈钢或黄铜珠)，连接器4以上面结合第一阶段传动齿轮416a描述的相同方式固定在连接部件中。与第一阶段传动齿轮416a(其包括用于两条缆绳的两个连接部件470)相反，第二阶段传动齿轮416b包括四个连接部件470a，470b，470c，470c(如图19A所示)，它们沿着第二阶段传动齿轮416b的长度布置以容纳四根缆绳431b，432b，433b，434b。如图19B所示，缆绳431b，432b分别与连接部件470a，470b耦合，而缆绳433b，434b分别与连接部件470c，470d耦合。对于各个连接部件470a，470b，470c，470d，缆绳的离开连接部件的部分接合引导件。除了该引导件构造为与相对于一根缆绳的冗余缆绳一起使用以外，该引导件类似于上面结合第一阶段传动齿轮416a描述的引导件480。例如，在本实施例中，引导件包括：第一引导件480a，其容纳和引导缆绳431b；以及第二引导件480ba，其容纳和引导缆绳434b。引导件还包括第三引导件480c，其布置在容纳和引导缆绳432b，433b的第一和第二引导件480a，480b之间。具体地说，缆绳432b容纳在第三引导件480c的近端部分，缆绳333b容纳在第三引导件480c的远端部分。第一、第二和第三引导件480a，480b，480c均包括沿着第二阶段传动齿轮416b的长度的一部分延伸的单螺线(例如，螺旋状)槽(或“单螺旋”排列方式)。作为选择，第二阶段传动齿轮416b可以结合有上面结合第一关节组件100的传动齿轮116描述的双螺旋排列。如图14A和图19B所示，缆绳331b，332b和缆绳333b，334b沿着相反方向缠绕在第二阶段传动齿轮416b周围，离开第二阶段传动齿轮416b并绕在惰轮424外周周围，离开惰轮424并被引导到输出部件422的近弯曲端，然后终止于布置在输出部件422上的连接机构。

惰轮424是非从动滑轮，其例如用于减少第二阶段传动装置中的未支撑缆绳的量。虽然本实施例包括一个惰轮，但是其他实施例可以包括多个惰轮或没有惰轮。可以例如基于传动装置构造的细节(例如，驱动部件与从动部件之间的距离)来确定是否包括惰轮。惰轮424可以是用于支撑拉伸部件驱动传动装置中的拉伸部件的现有技术已知的任何滑轮。有利的是，惰轮与交叉缆绳构造的结合使用能够使动力传输额外的距离，同时能够将缆绳拉伸力引起的驱动摩擦和结构负荷降至最小，从而允许挠性传动装置设计成可以以极低的反冲向后驱动。

由滑轮组件442经过挠性传动装置403b驱动的输出部件422是第四关节组件400的关节输出。如图15和图16所示，在一个实施例中，输出部件422是板形部件并具有上面缠绕着缆绳431b，432b，433b，434b的弯曲近端。输出部件422经由十字辊轴承465与刚性框架425耦合。十字辊轴承465可以是能够维持肘关节硬度同时保持低摩擦的任何适当十字辊轴承。在优选实施例中，十字辊轴承465由日本的IKONippon Thompson Co.，Ltd.制造。如图21所示，十字辊轴承465的内座圈465a利用机械紧固件与刚性框架425耦合，十字辊轴承465的外座圈465b利用机械紧固件与输出部件422耦合。输出部件422还可以提供保护盖20和/或波纹管22的连接点，以及第五关节组件500的保护盖20的安装柱。

对于关节组件100，200，300，第四关节组件400的关节输出(在这种情况下为输出部件422)优选包括关节编码器，其用于测量关节输出的角度旋转。可以使用任何适当的编码器系统。在一个实施例中，如图21所示，关节编码器包括：编码刻度尺468a，其通过垫块安装在十字辊轴承465的内座圈465a上；以及编码读取头468b(如图15和图16所示)，其与输出部件422耦合。当输出部件旋转时，编码读取头468b读取编码刻度尺468a上面的标记以确定输出部件422的角度位置。如上面结合第一关节组件100的关节编码器所述，相关的编码器系统还包括编码指针标记。如上文所述，旋转输出可以与来自驱动电动机412的旋转输入(由电动机编码器测量)进行比较，以确定是否已经损害了挠性传动装置的整体性。

如图15和图16所示，输出部件包括：第一连接机构450a，其用于固定缆绳331b，332b；以及第二连接机构450b，其用于缆绳333b，334b。第一和第二连接机构450a，450b可以与输出部件422形成整体或耦合，并且可以具有适合紧固缆绳431b，432b，433b，434b的任何构造。根据实施例，第一和第二连接机构450a，450b分别包括架子451a，451b，架子使用机械紧固件安装在输出部件422上。架子451a，451b均包括两个通孔，其用于容纳相应的缆绳。在本实施例中，缆绳的远端均包括螺杆457，其被插入相应的通孔并且使用张紧螺母458和锁定螺母459以上面结合第二关节组件200的耦合部件252所述的相同方式固定。在示例性实施例中，如上面结合第二关节组件200的耦合部件252所述，螺杆457、张紧螺母458和锁定螺母459还用作用于改变施加在各个缆绳431b，432b，433b，434b上的拉伸力的调节部件。

第五关节组件

图22A示出根据本发明实施例的第三模块C。在本实施例中，第三模块C包括第五关节组件500。如上文所述，第五关节组件500提供了一个旋转自由度。因此，第三模块C提供了机器人臂10的第五自由度。第三模块C的输出运动类似于人类前臂的旋转。

图22A-图22D示出根据本发明实施例的的第五关节组件500。第五关节组件500布置在第四关节组件的关节输出(即，输出部件422)上并且与第四关节组件400的关节输出一起运动。第五关节组件500包括：第一构件501、第二构件502和至少局部挠性的传动装置503。在本实施例中，第一构件501包括驱动部件510，第二构件502包括从动部件520。挠性传动装置503与驱动部件510和从动部件520耦合并且构造为在驱动部件510运动时使从动部件520随之运动。

根据实施例，第五关节组件500包括支撑结构，该支撑结构包括由分隔件542分开的前板和后板540，541以及横板543。如图4所示，这种支撑结构支撑驱动部件510和从动部件520，并且提供用于(例如，使用机械紧固件)将第五关节组件500连接在第四关节组件400的输出部件422上的连接点。前板和后板540，541还支撑架子545，该支架为保护盖20提供安装位置。在本实施例中，驱动部件510是驱动电动机512(即，主动驱动部件)，从动部件520是布置在输出轴524上的输出滑轮522，该输出轴524支撑在角接触轴承523上。使用轴承预载螺母521对轴承523轴向预载，以消除会导致端部操纵装置700定位错误的轴向和径向间隙。挠性传动装置503包括多根缆绳，其与驱动电动机512和输出滑轮522连接并向输出滑轮522传递来自驱动电动机512的力和/或扭矩。输出滑轮522为第五关节组件500的关节输出。为了限制输出滑轮522的旋转，硬制动件525布置在前板540上，并且相应的硬制动缓冲件(未示出)布置在输出滑轮522上。当输出滑轮522的旋转使硬制动缓冲件接触硬制动件525时，抑制输出滑轮522旋转。

驱动部件510向第五关节组件500提供。如上文所述，驱动部件510包括驱动电动机512，其经由挠性传动装置503向输出滑轮522传递旋转运动。驱动电动机512可以是适合驱动输出滑轮522的任何电动机。如图23所示，驱动电动机512包括壳体517，其容纳转动电动机轴514的转子519和定子518。如关节组件100，200，300，400，驱动电动机512包括电动机编码器，其能够测量电动机轴514的角度旋转。在本实施例中，电动机编码器包括：编码刻度尺560，其与电动机轴514一起旋转；以及安装在壳体517上的编码读取头562，其读取编码刻度尺560。类似的是，关节输出(在这种情况下为输出滑轮522)包括关节编码器，其用于测量关节输出的角度旋转。在一个实施例中，关节编码器包括：编码刻度尺563(如图22B所示)，其通过锁定螺母连接在输出轴524上；以及编码读取头564(如图22A所示)，其通过架子连接在后板541上。当输出轴524(并因而输出滑轮522)相对于后板541旋转时，编码读取头564读取编码刻度尺563。结果，驱动电动机512提供的角度旋转输入(由电动机编码器测量)可以与关节输出的角度旋转输出(由关节编码器测量)进行比较，以确定是否已经损害了第五关节组件500的挠性传动装置的整体性。

第五关节组件500与第三关节组件300类似之处在于驱动电动机512不包括电动机制动器。而是，第五关节组件500使用直接与关节输出(即，输出滑轮522)耦合的关节制动器511。关节制动器511可以是任何适当的制动组件。在一个实施例中，关节制动器511经由输出轴524与输出滑轮522耦合。例如，关节制动器511包括：转子，其利用制动器轴夹刚性连接在输出轴524上。例如，当产生故障条件时或者在发生电源损耗的情况下，可以启动关节制动器511来适当抑制输出轴524(并因而输出滑轮522)的旋转。第五关节组件500中包括关节制动器511意味着在挠性传动装置503中可以使用非冗余缆绳而不会损害机器人臂10的安全性。

如图23所示，驱动电动机轴514包括传动齿轮516，其与挠性传动装置503耦合。根据实施例，第五关节组件500的挠性传动装置503类似于第四关节组件400的第一阶段传动装置的挠性传动装置403a并且包括多个拉伸部件。虽然挠性传动装置503可选地包括冗余拉伸部件，但是如上文所述，在本实施例中，关节制动器511的加入使非冗余拉伸部件能够使用。在本实施例中，挠性传动装置503是非冗余的病情包括：第一传动部件，其具有第一缆绳531(即，第一拉伸部件)；以及第二传动部件，其具有第二缆绳532(即，第二拉伸部件)。虽然缆绳531，532可以以各种方式构造为向输出滑轮522传递运动，但是在本实施例中，缆绳531，532均具有与驱动电动机512(即，在传动齿轮516处)连接的近端和与输出滑轮522连接的远端。缆绳531，532不是冗余的，因为各个缆绳531，532执行不同的功能。具体地说，缆绳531的功能是：当传动齿轮516旋转以将缆绳531缠绕到传动齿轮516上时，在输出滑轮522上施加沿着方向W(如图22C所示)的拉伸力。相反，缆绳532的功能是：当传动齿轮516旋转以将缆绳532缠绕到传动齿轮516上时，在输出滑轮522上施加沿着方向X的拉伸力。因此，挠性传动装置503使用了两根在功能上非冗余的缆绳。缆绳531，532为适合用于机器人系统的任何缆绳，但是优选为钨缆绳。

如图24所示，传动齿轮516包括连接部件570，其用于固定缆绳531，532的近端。连接部件570可以具有适合于将缆绳与516紧固的任何构造。例如，连接部件570可以类似于本文所述的任何连接部件，例如，结合关节组件100，400描述的连接部件。在一个实施例中，缆绳531，532的近端均具有铸模在上面的连接器4(例如，如图34所示的不锈钢或黄铜珠)，连接部件570构造为在缆绳处于拉伸状态时以上面结合第四关节组件400的连接部件描述的相同方式固定连接器4。传动齿轮516包括两个连接部件570(一个用于缆绳531，一个用于缆绳532)，其布置在传动齿轮516的相反的两端。如图22C所示，缆绳531，532均具有近端，其以上面结合第一关节组件100的传动齿轮116所述的相同方式连接并缠绕在传动齿轮516周围。第一和第二缆绳531，532沿着相反方向离开(或伸出)传动齿轮516。虽然两根缆绳531，532均可以从传动齿轮516直接到达从动部件520(例如，如上面结合第四关节组件400的传动齿轮416a所述)，但是在本实施例中，缆绳531离开传动齿轮516并环绕在位于传动齿轮516上方的调节部件570(例如，拉伸组件)周围，然后向下行进经过传动齿轮516并缠绕在输出滑轮522的圆周周长上，最后终止于输出滑轮522上的连接机构550。因此，如图22C最佳示出，挠性传动装置503包括第一拉伸部件(即，缆绳531)，其具有与驱动部件510(即，传动齿轮516)耦合的第一(或近端)部分531a、与从动部件520耦合的第二(或远端)部分531b以及位于第一部分531a与第二部分531b之间的中间部分531c，其中调节部件570与中间部分531c接合。相反，调节部件570不与第二拉伸部件(即，缆绳532)接合。而是，缆绳532包括与驱动部件510耦合的部分和与从动部件520耦合的部分。缆绳532离开传动齿轮516，向下行进并缠绕在输出滑轮522的外围，然后终止于输出滑轮522的连接机构550。缆绳531，532从相反的两侧与连接机构550接合。当驱动电动机512启动时，传动齿轮516旋转，从而根据旋转方向使缆绳531缠绕在传动齿轮516周围(或者从传动齿轮516上展开)，并且使缆绳532逆向地从传动齿轮516上展开(或者缠绕在传动齿轮516周围)。因为缆绳531，532的远端均与输出滑轮522连接，所以缆绳531，532的缠绕和展开在输出滑轮522上施加力和/或扭矩并使输出滑轮522旋转，从而提供图2所示的第五旋转自由度J5。

驱动部件510布置在从动部件510与调节部件570之间。调节部件570构造为可以被调节以改变施加在至少一根缆绳531，532上的拉伸力。与常规缆绳不同，调节部件570不与将被拉伸的缆绳的端部耦合。而是，调节部件70构造为与缆绳的中间部分531c接合，该中间部分是缆绳的位于近端与远端之间的部分。虽然调节部件570可以设计为与缆绳531、与缆绳532或者在优选实施例中与缆绳531，532二者接合，但是调节部件570仅与缆绳531接合。在操作中，调节部件570朝或远离传动齿轮516的运动改变了施加在中间部分531c上(并因此施加在整个缆绳531上)的拉伸力。因为(1)缆绳531，532均与传动齿轮516和输出滑轮522耦合，以及(2)输出滑轮522能够旋转，所以根据平衡原理，施加在缆绳531上的拉伸力的调节自动导致施加在缆绳532上的拉伸力的调节。因此，挠性传动装置503构造成：当调节部件570被调节以改变施加在第一拉伸部件(即，缆绳531)上的拉伸力时，可以改变施加在第二拉伸部件(即，缆绳532)上的拉伸力。结果，可以仅调节一个拉伸机构(即，调节部件570)来同时拉伸第五关节组件500的两根分开的缆绳531，532，相反，常规缆绳拉伸装置可能需要调节两个分开的拉伸机构来调节两根分开缆绳的拉伸力。替换实施例包括将两根缆绳531，532与调节部件570接合，或者包括独立的调节部件各个缆绳531，532。

本领域技术人员将会认识，调节部件570可以具有以下任何构造：(a)能够接合至少一根缆绳531，532的中间部分，以及(b)可以调节来改变施加在上面的拉伸力。可以基于各种因素(例如，关节组件的尺寸和可用于调节部件570行进的空间)来确定调节部件570的构造。根据一个实施例，如图22B和图26所示，an调节部件570a包括：支撑架571a，其与前板540耦合；以及轭572a，其通过拉伸调节螺杆573a与支撑架571a耦合。拉伸调节螺杆573a通过张紧螺母558和锁定螺母559保持在适当位置。轭572a还通过紧固件574a直接与前板540耦合，该紧固件与轭571a中的相应细长狭槽575a接合。调节部件570a的一部分包括拉伸滑轮576a，其通过轴承支撑在轭571a上。在安装之后的构造中，缆绳531离开传动齿轮516并且环绕在拉伸滑轮576a周围，然后向下行进经过传动齿轮516并且在固定于输出滑轮522上的连接机构550之前缠绕在输出滑轮522的外周周围。缆绳531的环绕在拉伸滑轮576a上的部分是中间部分531c。为了拉伸缆绳531，松开紧固件574a，从而能够使轭571a(并因而使拉伸滑轮576a)相对于前板540沿着直线路径移动。然后，拧紧张紧螺母558，从而向上拉拽拉伸调节螺杆573a。轭571a与拉伸调节螺杆573a耦合，因而当沿着方向Y向上拉拽拉伸调节螺杆573a时轭571a向上行进。拉伸滑轮576a与轭571a一起向上运动，因而增加了施加在缆绳531上的拉伸力。为了减小拉伸力，松开张紧螺母558，从而使轭571a和拉伸滑轮576a沿着方向Z向下移动。按照这种方式，调节部件570a构造为：当调节部件570a沿着第一方向(即，方向Y)运动时，施加在第一拉伸部件(即，缆绳531)上的拉伸力增加；当调节部件570a沿着第二方向(即，方向Z)运动时，施加在第一拉伸部件上的拉伸力减小。在本实施例中，第一和第二方向沿着直线(或者预定轴线A-A)。当缆绳531被拉伸到所需值时，拧紧锁定螺母559以防止张紧螺母558松开(例如，由于振动)。紧固件574a也被拧紧以相对于前板540抑制轭571a。如上文所述，以这种方式拧紧缆绳531同样有利地导致缆绳532拧紧。

根据另一个实施例，如图27A和图27B所示，调节部件570b构造为沿着非直线路径(例如，弓形路径)行进以拉伸缆绳。例如，在关节组件没有足够的空间使调节部件直线行进的情况下，非直线路径是可取的。在本实施例中，除了调节部件570b构造为围绕枢转线B-B(或者预定的轴线)旋转从而使拉伸件滑轮576b沿着弧线移动以外，调节部件570b类似于调节部件570a。例如，调节部件570b包括轭572b，其利用第一紧固件574b和第二紧固件574c与前板540耦合，其中第一紧固件574b限定了枢转线B-B，而第二紧固件574c与轭572b中的细长狭槽575b接合。当紧固件574b，574c拧紧时，相对于前板540抑制轭572b。当松开紧固件574b，574c时，允许轭572b围绕枢转线B-B旋转。调节部件570b还包括支撑架571b，其支撑拉伸调节螺杆573b。拉伸调节螺杆573b与螺纹销577b耦合，该螺纹销可枢轴转动地与轭572b耦合。轭572b还包括轴承，其支撑拉伸滑轮576b。在安装之后的构造(与安装之后的调节部件570a的构造相同)中，缆绳531离开传动齿轮516并且环绕在拉伸滑轮576b周围，然后向下行进经过传动齿轮516并且在固定到输出滑轮522上的连接机构550之前围绕在输出滑轮522的外周周围。为了拉伸缆绳531，松开紧固件574b，574c并且调节拉伸调节螺杆573b(例如，使用与拉伸调节螺杆573b中的凹口578b接合的六角扳手)，从而使轭572b围绕枢转线B-B枢轴转动。例如，转动拉伸调节螺杆573b以使轭572b围绕枢转线B-B沿着顺时针方向枢轴转动，这使得布置在轭572b上的拉伸滑轮576b沿着轻微弧线在第一方向DD上向上运动，从而增加了施加在缆绳531上的拉伸力。为了减小拉伸力，转动拉伸调节螺杆573b以使轭572b围绕枢转线B-B沿着逆时针方向枢轴转动，这使得拉伸滑轮576b沿着方向EE向下运动，从而减小了施加在缆绳531上的拉伸力。在本实施例中，第一方向DD和第二方向EE沿着弧线。当缆绳531被拉伸到所需值时，拧紧紧固件574b，574c以相对于前板540抑制轭572b。如上文所述，以这种方式拧紧缆绳531同样有利地导致缆绳532拧紧。

如图22A-图22C所示，输出滑轮522包括用于固定缆绳531，532的连接机构550。连接机构550可以具有适合固定缆绳531，532的任何构造。例如，连接机构550可以类似于本文所述的任何连接机构。另外，在调节部件570的情况下，连接机构550可以构造为可调节以改变施加在各个缆绳531，532上的拉伸力。在一个实施例中，连接机构550与输出滑轮522形成整体。例如，连接机构550包括形成在输出滑轮522的圆周周长上的狭槽551。狭槽551包括开口552，其大小足以容纳与各个缆绳531，532的远端耦合的连接器4(例如，如图34所示的不锈钢或黄铜珠)。狭槽551还包括突出部553a，当连接器4被插入开口552并且拉伸力沿着远离连接器4的方向施加在缆绳上时，该突出部553a用于限制其中一个缆绳531，532的连接器4。类似的是，狭槽551包括突出部553b，当连接器4被插入开口552并且拉伸力沿着远离连接器4的方向施加在缆绳上时，该突出部553b用于限制其中另一个缆绳531，532的连接器4。如图25C所示，只要在缆绳上保持足够的拉伸力，就可以通过连接机构550保持连接器4。可以通过从缆绳上释放足够的拉伸力来使缆绳与连接机构550分离。按照这种方式，连接机构550构造为将缆绳531，532可拆卸地固定在输出滑轮522上。

第六关节组件

图28A-图28E示出根据本发明实施例的第四模块D。在本实施例中，第四模块D包括第六关节组件600。如上文所述，第六关节组件600提供了一个旋转自由度。因此，第四模块D提供了机器人臂10的第六自由度。第四模块D的输出运动类似于人类腕关节的运动。因此，第四模块D也被称为机器人腕。

图28A-图28E示出根据本发明实施例的的第六关节组件600。第六关节组件600布置在第五关节组件500(如图4所示)的关节输出(即，输出滑轮522)上并且与第五关节组件500的关节输出一起运动。与第四关节组件400一样，第六关节组件具有两阶段传动装置。在一个实施例中，传动装置的第一阶段包括：第一构件601a(其包括驱动部件610a)、第二构件602a(其包括从动部件620a)和至少局部挠性的传动装置603a。类似的是，传动装置的第二阶段包括：第一构件601b(其包括驱动部件610b)、第二构件602b(其包括从动部件620b)和至少局部挠性的传动装置603b。与第四关节组件400一样，第六关节组件包括主动驱动部件和被动驱动部件。

如图28E所示，第六关节组件600结合了第一阶段传动装置和第二阶段传动装置。第一阶段传动装置包括驱动部件610a，其经由挠性传动装置603a驱动从动部件620a。类似的是，第二阶段传动装置包括驱动部件610b，其经由挠性传动装置603b驱动从动部件620b，可以看出，第一和第二阶段传动装置共用相同部件。具体地说，从动部件620a和驱动部件610b是同一部件。因为驱动部件610a向驱动部件610b传递运动，所以驱动部件610b上面定义的被动驱动部件。

根据实施例，驱动部件610a是具有第一阶段传动齿轮616a的驱动电动机612(即，主动驱动部件)，从动部件620a是具有第二阶段传动齿轮616b的中间滑轮组件642。挠性传动装置603a包括多根缆绳，其与第一阶段传动齿轮616a和中间滑轮组件642连接并向中间滑轮组件642传递来自驱动电动机612的力和/或扭矩。如图28A可以看出，中间滑轮组件642也为驱动部件610b(即，被动驱动部件)。挠性传动装置603b包括多根缆绳，其与第二阶段传动齿轮616b和从动部件620b连接并向从动部件620b传递来自中间滑轮组件642的力和/或扭矩。从动部件620b为输出滑轮组件622，作为第六关节组件600的关节输出。第二阶段传动装置还结合了多个惰轮624(内置的非从动滑轮)，例如以减少第二阶段传动装置中的未支撑缆绳的量，使支撑驱动联动装置部件的轴承上的径向符合降至最小，并且使支撑驱动联动装置部件的刚性框架625上的弯曲力矩降至最小。如图28B所示，第二阶段传动装置的缆绳以绕在惰轮624周围的蜿蜒方式行进。第一阶段传动装置的驱动减速是中间滑轮组件642的直径与第一阶段传动齿轮616a的直径之比。所述驱动减速使中间滑轮组件642的旋转角度比第一阶段传动齿轮616a的旋转角度小了驱动减速值的倒数，还使在驱动电动机612与中间滑轮组件642之间传递的扭矩大了驱动减速之比。类似的是，第二阶段传动装置的驱动减速是输出滑轮组件622的直径与第二阶段传动齿轮616b的直径之比。第六关节组件600的总驱动减速为第一阶段传动装置的驱动减速与第二阶段传动装置的驱动减速的乘积。

第六关节组件600的第一和第二阶段传动装置布置在近端具有连接凸缘626的刚性框架625上，而连接凸缘626(例如，利用机械紧固件)安装在第五关节组件500的输出滑轮522上。刚性框架625支撑驱动部件，并且刚性框架625具有足够的长度(例如，从连接凸缘626到从动部件620b的旋转中心)以保证第六关节组件600提供给外科医生操纵机器人臂10以接近病人解剖学的相关部分所需的适当运动范围和“伸展区域”。刚性框架625可以由刚性材料(例如，铝、复合材料(例如，Kevlar

复合材料)等)制成。在刚性框架625上可以安装结构盖627(如图3所示)来提供额外的硬度，以抵抗例如在外科医生操纵端部操纵装置700时由外科医生施加的力所引起的弯曲和/或扭曲。优选的是，结构盖627包括检查孔627a以在不必取下结构盖627的情况下方便检查第一和第二传动装置和允许调节缆绳拉伸力和编码器系统部件。

第六关节组件600的挠性传动装置603a，603b类似于第一关节组件100的挠性传动装置103。挠性传动装置603a，603b均包括拉伸部件(例如，缆绳或线)并且可选地包括冗余拉伸部件。在一个实施例中，挠性传动装置603b包括冗余拉伸部件，而挠性传动装置603a是非冗余。例如，在本实施例中，挠性传动装置603a包括：具有第一缆绳631a的第一传动部件和具有第二缆绳632a的第二传动部件。虽然缆绳631a，632a可以以各种方式构造为向中间滑轮组件642传递运动，但是在本实施例中，缆绳631a，632a均具有与驱动电动机612(即，在传动齿轮616a处)连接的近端和与中间滑轮组件642连接的远端。缆绳631a，632a不是冗余的，因为各个缆绳631a，632a执行不同的功能。具体地说，缆绳631a的功能是：当传动齿轮616a旋转以将缆绳631a缠绕到传动齿轮616a上时，在中间滑轮组件642上施加沿着方向FF(如图28D所示)的拉伸力。相反，缆绳632a的功能是：当传动齿轮616a旋转以将缆绳632a缠绕到传动齿轮616a上时，在中间滑轮组件642上施加沿着方向GG的拉伸力。因此，挠性传动装置603a使用了两根在功能上非冗余的缆绳。相反，挠性传动装置603b包括：具有第一多元拉伸部件(传动子部件)的第一传动部件和具有第二多元拉伸部件(传动子部件)的第二传动部件。在本实施例中，第一传动部件是包括第一多元拉伸部件的第一缆绳组，其包括：第一缆绳631b和第二缆绳632b。类似的是，第二传动部件是包括第二多元拉伸部件的第二缆绳组，其包括：第三缆绳633b和第四缆绳634b。因此，挠性传动装置603b包括包括冗余缆绳，上面结合第一关节组件100描述了冗余缆绳的优点。例如，缆绳631b，632b是冗余的，因为缆绳631b，632b均执行以下相同功能：当传动齿轮616b旋转以将缆绳631b，632b缠绕到传动齿轮616b上时，在输出滑轮组件622上施加沿着方向HH(如图28B所示)的拉伸力。类似的是，缆绳633b，634b是冗余的，因为缆绳633b，634b均执行以下相同功能：当传动齿轮616b旋转以将缆绳633b，634b缠绕到传动齿轮616b上时，在输出滑轮组件622上施加沿着方向JJ的拉伸力。虽然缆绳631b，632b，633b，634b可以以各种方式构造为向输出滑轮组件622传递运动，但是在本实施例中，缆绳631b，632b，633b，634b均具有与中间滑轮组件642连接的近端和与输出滑轮组件622连接的远端。缆绳631a，632a，631b，632b，633b，634b可以为适合用于机器人系统的任何缆绳，但是优选为钨缆绳。

如上面结合第四关节组件400所述，使用缆绳传动装置的一个潜在缺点是需要对缆绳预拉伸，从而导致向驱动联动装置部件轴承及其支撑结构传递大的缆绳拉伸力。因此，第一和第二阶段传动装置的缆绳优选构造为通过使用上面结合第四关节组件400所述的“交叉”(或“切向缠绕”)的构造将这种负荷降至最小。例如，如图28D所示，第一阶段传动装置的缆绳排列成：在缆绳离开驱动电动机612之后但在接触中间滑轮组件642之前，缆绳531a跨过缆绳532a。如图28B所示，第二阶段传动装置的缆绳531b，532b，533b，534b以类似方式排列。

驱动部件610a向第六关节组件600提供原动力。如上文所述，驱动部件610a包括驱动电动机612，其经由挠性传动装置603a向中间滑轮组件642传递旋转运动。驱动电动机612可以是适合驱动中间滑轮组件642的任何电动机。在一个实施例中，类似于第四关节组件400的驱动电动机412，驱动电动机612与刚性框架625形成整体。在另一个实施例中，驱动电动机612为栓接在刚性框架625上的独立组件(如图29所示)。驱动电动机612包括定子618和连接在电动机轴614上的转子619。优选的是，驱动电动机612包括电动机编码器，其用于测量电动机轴614的角度旋转。电动机编码器可以类似于上面结合其他关节组件的驱动电动机描述的编码测量系统。例如，电动机编码器包括：编码刻度尺615a，其与电动机轴614一起旋转；以及编码读取头615b(安装在架子上)，其读取编码刻度尺615a。因此，电动机编码器能够测量电动机轴614的角度旋转，如上面结合关节组件100所述，该测量的角度旋转可以与关节输出的角度旋转(例如，由关节编码器测量)进行比较，其确定是否已经损害了第六关节组件600的挠性传动装置的整体性。驱动电动机612可选地包括如上面结合第一关节组件100所述的电动机制动器。

驱动电动机612的电动机轴614与转子619连接，第一阶段传动齿轮616a从电动机轴614伸出。第一阶段传动齿轮616a可以与电动机轴614耦合或形成整体，并且包括：连接部件670用于固定缆绳631a，632a的近端。连接部件670可以具有适合于将缆绳与传动齿轮616a紧固的任何构造。例如，连接部件670可以类似于本文结合其他关节组件所述的任何连接部件。在一个实施例中，缆绳631a，632a的近端均具有与其耦合的连接器4(例如，如图34所示的不锈钢或黄铜珠)，连接部件670构造为在缆绳处于拉伸状态时以上面结合第四关节组件400的连接部件所述的相同方式固定连接器4。

如图29所示，传动齿轮616a包括双连接部件670，其布置在第一阶段传动齿轮616a的中点附近。如图图28D所示，缆绳631a，632a均具有与连接部件670的近端并且缠绕在传动齿轮616a周围。对于各个缆绳631a，632a，缆绳的离开连接部件670的部分分部与引导件680a，680b接合。引导件680a，680b可以类似于上面结合第四关节组件400的传动齿轮416a所述的引导件(即，单螺线槽或“单螺旋”排列)。在图29的实施例中，第一引导件480a沿着第一阶段传动齿轮616a的长度从连接部件670伸向传动齿轮616a的近端，并且容纳其中一根缆绳631a，632a。类似的是，第二引导件480b沿着第一阶段传动齿轮616a的长度从不同的连接部件670伸向传动齿轮616a的远端，并且容纳其中另一根缆绳631a，632a。在容纳在引导件480a，480b中之后，缆绳631a，632a沿着相反方向缠绕在第一阶段传动齿轮616a周围，并且最后离开第一阶段传动齿轮616a，在中止于布置在中间滑轮组件642上的连接机构之前绕在中间滑轮组件642的外周周围。

连接机构可以与中间滑轮组件642形成整体或耦合，并且可以具有适合于紧固缆绳631a，632a的任何构造。例如，连接机构可以类似于上面结合其他关节组件所述的一个或多个连接机构。在一个实施例中，连接机构包括：上耦合部件652，其与缆绳631a耦合；以及下耦合部件(未示出)，其与缆绳632a耦合。上耦合部件652类似于第四关节组件400的滑轮组件442上的耦合部件，包括螺杆、张紧螺母和锁定螺母的结合，这些部件用作改变施加在缆绳631a上的拉伸力的调节部件(或浮动拉伸件)。相反，下耦合部件(未示出)包括开槽部分，其以类似于第一阶段传动齿轮616a的连接部件的方式锁定缆绳远端632a的连接器4(例如，如图34所示的不锈钢或黄铜珠)。虽然下耦合部件不具有拉伸缆绳632a的机构，但是因为(a)缆绳631a，632a均与第一阶段传动齿轮616a和中间滑轮组件642耦合，以及(b)中间滑轮组件642能够旋转，所以根据平衡原理，施加在缆绳631a上的拉伸力的调节自动导致施加在缆绳632a上的拉伸力的调节。结果，可以仅调节一个拉伸机构来同时拉伸第六关节组件600两根分开的缆绳631a，632a。

当驱动电动机612启动时，中间滑轮组件642旋转，从而使第一阶段传动齿轮616a旋转。当第一阶段传动齿轮616a旋转时，根据旋转方向，使缆绳631a缠绕在传动齿轮616a周围(或者从传动齿轮616a上展开)，并且使缆绳632a逆向地从传动齿轮616a上展开(或者缠绕在传动齿轮616a周围)。因为缆绳631a，632a的远端耦合在中间滑轮组件642上，所以缆绳631a，632a的的缠绕和展开在中间滑轮组件642上施加力和/或扭矩并使中间滑轮组件642旋转。如上文所述，中间滑轮组件642是经过挠性传动装置603b向输出滑轮组件622传递旋转运动的被动驱动部件。具体地说，中间滑轮组件642包括与缆绳631b，632b，633b，634b的近端耦合的第二阶段传动齿轮616b。当中间滑轮组件642旋转时，根据旋转方向，使缆绳631b，632b缠绕在第二阶段传动齿轮616b周围(或者从第二阶段传动齿轮616b上展开)，并且使缆绳633b，634b逆向地从第二阶段传动齿轮616b上展开(或者缠绕在第二阶段传动齿轮616b周围)。因为缆绳631b，632b，633b，634b的远端耦合在输出滑轮组件622上，所以缆绳631b，632b，633b，634b的的缠绕和展开在输出滑轮组件622上施加力和/或扭矩并使输出滑轮组件622旋转，从而提供图2所示的第六旋转自由度J6。

中间滑轮组件642优选包括滑轮制动器611，其构造为抑制第二阶段传动齿轮616b的旋转。滑轮制动器611可以是任何适当的制动器组件，但优选是由德国的Kendrion Electromagnetic Group制造的永磁体型制动器。制动器611以上面结合第四关节组件400(如图20所示)的滑轮制动器411所述的相同方式位于中间滑轮组件642内部并且以相同方式操作。滑轮制动器611是可以触发的事故保障机构，例如以响应故障信号。另外，如上面结合第一关节组件100所述，第二阶段驱动部件上的制动器与第二阶段挠性传动装置603b中的冗余缆绳相结合，能够使关节输出不受制动。

第二阶段传动齿轮616b包括连接部件，其用于固定缆绳631b，632b，633b，634b的近端。连接部件可以具有适合于将缆绳与传动齿轮616b紧固的任何构造。例如，连接部件可以类似于本文结合其他关节组件所述的任何连接部件。在一个实施例中，连接部件类似于第一阶段传动齿轮616a的连接部件670，缆绳631b，632b，633b，634b的近端包括连接器4，其以上面结合第一阶段传动齿轮616a描述的相同方式固定在连接部件中。与第一阶段传动齿轮616a(其包括用于两条缆绳的两个连接部件670)相反，第二阶段传动齿轮616b包括四个连接部件670a，670b，670c，670d，它们沿着第二阶段传动齿轮的长度布置以容纳四根缆绳631b，632b，633b，634b。如图30所示，缆绳631b，632b分别与连接部件670a，670b耦合，缆绳633b，634b分别与连接部件670c，670d耦合。对于各个连接部件，缆绳的离开连接部件的部分接合引导件。除了该引导件构造为与相对于一根缆绳的冗余缆绳一起使用以外，该引导件类似于上面结合第一阶段传动齿轮616a描述的引导件。例如，在本实施例中，引导件包括：第一引导件680c，其容纳和引导缆绳631b；第二引导件680d，其容纳和引导缆绳632b；第三引导件680e，其容纳和引导缆绳633b；以及第四引导件680f，其容纳和引导缆绳634b。引导件680c，680d，680e，680f均包括着第二阶段传动齿轮616b的长度的一部分延伸的单螺线(例如，螺旋状)槽(或“单螺旋”排列方式)。作为选择，第二阶段传动齿轮616b可以结合有上面结合第一关节组件100的传动齿轮116描述的双螺旋排列。如图28B所示，缆绳631b，632b和缆绳633b，634b沿着相反方向缠绕在第二阶段传动齿轮616b周围，离开第二阶段传动齿轮616b，并绕在各个惰轮624的一部分的外周周围。缆绳631b，632b，633b，634b离开最后一个惰轮624并且到达输出滑轮组件622，缆绳631b，632b，633b，634b在此处终止于布置在输出滑轮组件622上的连接机构。惰轮424是布置在驱动部件610b与从动部件620b之间的中间部件。按照这种方式，第一传动部件(例如，缆绳631b，632b)和第二传动部件(例如，缆绳633b，634b)与多个中间部件(例如，惰轮424)中的每一个接触，所述中间部件位于第一传动部件和驱动部件610b的耦合点与第一传动部件和从动部件620b的耦合点之间。

惰轮424是内置的非从动滑轮，例如以减少第二阶段传动装置中的未支撑缆绳的量。虽然本实施例包括四个惰轮424，但是其他实施例可以包括更多的惰轮，更少的惰轮或惰轮。可以例如基于传动装置构造的细节(例如，驱动部件与从动部件之间的距离)来确定是否包括惰轮。惰轮424可以是用于支撑拉伸部件驱动传动装置中的拉伸部件的现有技术已知的任何滑轮。有利的是，惰轮与交叉缆绳构造的结合使用能够使动力传输额外的距离，同时能够将缆绳拉伸力引起的驱动摩擦和结构负荷降至最小，从而允许挠性传动装置设计成可以以极低的反冲向后驱动。

输出滑轮组件622是第二阶段传动装置的从动部件620b并且经由挠性传动装置603b被中间滑轮组件642驱动。输出滑轮组件622是第六关节组件600的关节输出。在一个实施例中，从动部件620b包括第一构件和与第一构件耦合的第二构件。例如，如图31A所示，输出滑轮组件622包括第一滑轮690a，其布置在第二滑轮690b并与第二滑轮690b耦合。滑轮690a，690b经由十字辊轴承665与刚性框架625耦合。十字辊轴承665的外座圈665b利用机械紧固件与刚性框架625耦合，十字辊轴承665的内座圈665a利用机械紧固件与输出滑轮组件622耦合。如图28B所示，缆绳631b，632b绕到滑轮690a上，而缆绳633b，634b绕到滑轮690b上。

对于其他关节组件，第六关节组件600关节输出(在这种情况下为输出滑轮组件622)优选包括关节编码器，其用于测量关节输出的角度旋转。可以使用任何适当的编码器系统。在一个实施例中，如图31A和图31D所示，关节编码器包括编码刻度尺661a，其通过垫块安装在十字辊轴承665的内座圈665a上；以及编码读取头661b，其与刚性框架625耦合。还可以使用用于编码刻度尺661a的保护盖668。当输出滑轮组件622旋转时，编码读取头661b读取编码刻度尺661a上的标记，以确定输出滑轮组件622的角度位置。如上面结合第一关节组件110的关节编码器所描述，有关的编码器系统包括编码指针标记。基于来自关节编码器的数据，旋转输出可以与来自驱动电动机612的旋转输入(由电动机编码器测量)进行比较，以确定是否已经损害了挠性传动装置的整体性。

如图31B和图31C所示，输出滑轮组件622包括四个连接机构650，以用于固定各个缆绳631b，632b，633b，634b。连接机构650可以与输出滑轮组件622形成整体或耦合，且可以具有适合紧固缆绳的任何构造。例如，连接机构650可以类似于本文结合其他关节组件所述的一个或多个连接机构。根据实施例，两个连接机构650布置在滑轮690a上，两个连接机构650布置在滑轮690b上。连接机构650均设置在其所布置的相关滑轮690a，690b的圆周周长之内，并且设置在相关滑轮690a，690b的表面下方的凹部中。如图31A最佳示出，第一构件(即，滑轮690a)和第二构件(即，滑轮690b)至少包围连接机构650(例如，布置在滑轮690b上的连接机构650)的一部分。为了使各个具有凹部的连接机构650与相应的缆绳相匹配，相关滑轮690a，690b包括凹部691，其构造为容纳挠性传动装置603b(即，与连接机构650匹配的缆绳)的一部分。连接机构650优选类似于第四关节组件400的滑轮组件442上的耦合部件并且以相同的方式工作。例如，连接机构650均包括耦合部件652，相关滑轮690a，690b包括狭槽692(或凹部)，其构造为容纳耦合部件652。耦合部件652和狭槽692优选类似于上面结合第一关节组件100的连接机构150所述的耦合部件和狭槽，包括螺杆657和张紧螺母658的结合，这些部件用作改变施加在缆绳上的拉伸力的调节部件(或浮动拉伸件)。因为连接机构650均设置在其相关滑轮690a，690b的凹部中，所以输出滑轮组件622的张紧螺母658均是细长，以能够使使用者接近张紧螺母。例如，张紧螺母658的细长部分658a容纳在沟槽693中。沟槽693构造为使使用者能够调节连接机构650，以改变施加在挠性传动装置603b上的拉伸力。例如，如图31C所示，细长部分658a为使用者提供对张紧螺母进行张紧的通道。设置螺杆659防止张紧螺母658松开(例如，由于振动)。按照这种方式，连接机构构造为可以在690a和滑轮690b不分离的情况下调节。

如图2和图3所示，机器人臂10的端部操纵装置700通过安装凸缘705连接在第六关节组件600的关节输出(即，输出滑轮组件622)上，其中所述安装凸缘705通过十字辊轴承(未示出)刚性连接在输出滑轮组件622上。在一个实施例中，如2009年12月22日提交的、名称为DEVICE THAT CAN BE ASSEMBLED BY COUPLING的美国专利申请No.__________(代理人卷号No.051892-0358)所述，端部操纵装置700的安装凸缘705和配合表面形成半运动学耦合，在此通过引用方式将其全部内容并入本文。端部操纵装置700可以是适合机器人臂10应用的端部操纵装置。在一个实施例中，端部操纵装置是如2009年12月22日提交的、名称为END EFFECTOR WITHRELEASE ACTUATOR的美国专利申请No.__________(代理人卷号No.051892-0351)的端部操纵装置，在此通过引用方式将其全部内容并入本文。外科工具710(例如，切削磨石)与端部操纵装置700耦合。在手术中，外科医生握住并使端部操纵装置700移动以对病人进行外科手术认为，例如，在关节置换过程中用外科工具710切削骨骼。在外科手术过程中，机器人臂10对外科医生提供触觉反馈(例如，触觉或力反馈)以在进行外科任务时引导外科医生，例如，如2006年2月21日提交的、美国专利申请No.11/357,197(公开号No.US2006/0142657)所述，在此通过引用方式将其全部内容并入本文。

三连接器缆绳

如图34所示，上面结合关节组件100，200，300，400，500，600所述的挠性传动装置的实施例使用了缆绳，其中缆绳包括缆绳LL的长度，并且第一连接器4(例如，铸模球、螺杆或其他连接机构)布置在缆绳LL的近端LP，第二连接器4布置在缆绳LL的远端LD。为了便于参考，具有两个连接器的缆绳也被称为“双连接器”缆绳。双连接器缆绳的近端LP通常与驱动部件连接，双连接器缆绳的远端LD通常与从动部件连接。在非冗余构造(例如，第六关节组件600的第一阶段)中，仅使用两根双连接器缆绳，即，一根在一个方向上拉从动部件，另一根在另一个方向上拉从动部件。当需要冗余缆绳(例如，第六关节组件的第二阶段)时，使用两个缆绳组，其中缆绳组均包括冗余的两根双连接器缆绳。换句话说，第一和第二多元传动子部件(即，第一和第二缆绳组)均包括至少两根缆绳，其中缆绳均具有与驱动部件连接的第一端和与第二构件(在本情况下为主驱动装置)连接的第二端。一个缆绳组在一个方向上拉从动部件，另一个缆绳组在另一个方向上拉从动部件。

也可以使用其他缆绳构造。例如，如图35所示，在替换实施例中，缆绳包括三个连接器。为了便于参考，具有三个连接器的缆绳被称为“三连接器”缆绳。在本实施例中，三连接器缆绳包括缆绳，该缆绳具有布置在缆绳近端LD的第一连接器4a、布置在缆绳远端LD的第二连接器4b和布置在第一连接器4a与第二连接器4b之间的第三连接器4c。这导致三连接器缆绳具有：布置在第一连接器4a与第二连接器4b之间的第一缆绳段L1；以及布置在第二连接器与第三连接器之间的第二缆绳段L2。第一缆绳段L1和第二缆绳段L2可以为连续缆绳长度的部分，或者为独立的缆绳。

使用三连接器缆绳的一个优点在于一个三连接器缆绳可以代替两个双连接器缆绳。因此，可以使用一个三连接器缆绳来代替使用两个双连接器缆绳以形成多元传动子部件。在一个实施例中，多元传动子部件可以为三连接器缆绳，其包括与第一构件(即，驱动部件)连接和与第三连接器4c连接的第一缆绳段L1和第二缆绳段L2，其中第三连接器4c与第二构件(例如，从动部件)耦合。相反，多元传动子部件可以为三连接器缆绳，其包括与第二构件(例如，从动部件)耦合和与第三连接器4c耦合的第一缆绳段L1和第二缆绳段L2，其中第三连接器4c与第一构件(即，驱动部件)耦合。例如，如图36A所示，三连接器缆绳的第三连接器4c可以与驱动部件XX(或从动部件)接合，第一连接器4a和第二连接器4b可以与从动部件YY(或驱动部件)接合。可以使用任何适当方式实现接合，例如，上面结合关节组件100，200，300，400，500，600所述的任何连接部件或连接机构。如图36A所示，当驱动部件XX旋转以使第一缆绳段L1缠绕在驱动部件XX周围时，第一缆绳段L1在方向Y1上拉从动部件YY；当驱动部件XX旋转以使第二缆绳段L2缠绕在驱动部件XX周围时，第二缆绳段L2在方向Y2上拉从动部件YY。在图36A的实施例中，使用一个三连接器缆绳产生非冗余构造。可以通过添加第二个三连接器缆绳来实现冗余。

图36B示出替换实施例，其中三连接器缆绳的第一缆绳段L1和第二缆绳段L2是冗余的，因为当驱动部件XX旋转以使第一缆绳段L1和第二缆绳段L2围绕在驱动部件XX周围时，第一缆绳段L1和第二缆绳段L2在方向Y1上拉从动部件YY。为了在方向Y2方向上驱动从动部件YY，可以添加第二个三连接器缆绳。如上面括号部分所述，在图36A和图36B的实施例中，第一连接器4a和第二连接器4b可以与一个部件(例如，驱动部件或从动部件)偶合，第三连接器4c可以与另一部件(例如，相应的从动部件或驱动部件)耦合。

三连接器缆绳的另一个优点在于：在第一缆绳段L1和第二缆绳段L2上存在等量的拉伸平衡，从而可以增加触觉硬度和可以减小缆绳磨损。另外，可以使用一个缆绳拉伸力调节部件来拉伸整个三连接器缆绳。因此，根据平衡原理，当使用三连接器缆绳来形成多元传动子部件并且在其中一个传动子部件(例如，第一缆绳段L1)上施加拉伸力时，相等的拉伸力施加在另一个传动子部件(例如，第二缆绳段L2)上。结果，仅其中一个缆绳段L1，L2需要被调节以拉伸整个三连接器缆绳。

机架组件

根据实施例，如图1所示，机器人臂10布置在机架组件800上。如图32所示，机架组件800包括：结构框架802；其机械支撑机器人臂10并且为电子仪器提供安装区；计算机硬件；以及与机器人臂10相关和与引导模块2和照相系统3的电源和通信电子仪器有关的其他部件。结构框架802还提供保护盖805的连接点。机器人臂10可以固定在机架上，例如，通过使用机械紧固件(例如，螺钉)将第一关节组件100的基板144固定在机架组件800上。机架组件800优选包括手柄810和脚轮812以增强机器人臂10的灵活性，使得机器人臂10可以容易地移动，例如在完成外科手术之后搬出手术室。

除了易于活动以外，机架组件800优选构造为以稳定的结构保持机器人臂10，以在外科手术中将球形运动降至最小。可以使用任何适当的稳定机构。根据实施例，机架结合了升高组件900，其包括：可动结构，其中机架组件800支撑在脚轮812上；以及静态结构，其中机架组件800支撑在腿部件上。在可动结构中，机架组件800可以轻易地从一个位置滚动到另一个位置。在静态结构中，机架组件800基本上是不可动的。优选的是，机架组件800在静态结构中是自动调平的。例如，腿部件可以包括三个固定长度的腿部件912a和一个自动调平腿部件912b。三个固定长度的腿部件912a限定了平面，而自动调平腿部件912b是顺应的，以适应不均匀的地板。在一个实施例中，自动调平腿部件912b是加载弹簧的腿部件(如图33D所示)，其在基于弹簧915的力而上下位移的意义上是顺应的并因此可以适应不均匀的地板。结果，机架组件800有利地使自身自动稳定，并且即使放置在不平的地板上也不会晃动。因为机架组件800使自身自动调平，所以不需要手动调平腿部件912a，912b。这是特别有利的，因为常规的手动调平通常需要用扳手调节腿部件，这意味着进行调节的人员必须站在手术室的地板上(这是不清洁的)并且手动升高和/或降低腿部件的支脚。这是消化时间的、有危害的操作，机架组件800每次移动到新的位置都必须重复该操作。相反，自调平特征能够快速架起机器人臂10，并且不需要额外的工具来进行最后调节。

如图33A所示，升高组件包括底板920和可相对于底板920运动的顶板930。脚轮812安装在底板920上，并且机架组件800的固定长度腿部件912a、自调平腿部件912b和结构框架802安装在顶板930上。在操作时，脚踏板940操作液压泵，液压泵启动液压缸945。随着液压升高，液压泵945膨胀(图33A)，并且连杆948枢轴转动以提升顶板930。结果，腿部件912a，912b向上移动，使得机架组件800被可动结构的脚轮812支撑。为了转换到静态结构，上升解除踏板949减压，释放来自液压泵的压力，使液压缸945收回(图33B)，从而使连杆948枢轴转动以降低顶板930。结果，腿部件912a，912b向下移动，使得机架组件800被腿部件912a，912b支撑。布置在各个腿部件912a，912b底部的压缩弹簧944有助于提升相关脚轮812，以保证腿部件912a，912b与地板接触。如图33B所示，在本实施例中，腿部件912a，912b至少部分地布置在脚轮812内，使得各个腿部件912a，912b通过其相应的脚轮812伸出。这种构造的一个优点在于升高组件更紧凑。另一个优点在于，在可动结构中，腿部件912a，912b收回到脚轮812内，从而当机架组件800在门槛或粗糙、不均匀的地板或人行道上滚动时保护腿部件912a，912b而不会受到可能发生的损坏。

在考虑本发明所公开的说明书和实际操作之后，本领域技术人员将会清楚本发明的其他实施例。本发明的说明书和实例应当被认为仅是示例性的。

Claims (12)

1.一种传动设备，包括：

驱动部件；

从动部件；

至少局部挠性的传动装置，其与所述驱动部件和所述从动部件耦合，并且构造为在所述驱动部件运动时使所述从动部件随之运动，其中，所述挠性的传动装置包括第一拉伸部件，所述第一拉伸部件具有耦合所述驱动部件的第一部分、耦合所述从动部件的第二部分、和所述第一部分与所述第二部分之间的中间部分；以及

接合所述第一拉伸部件的所述中间部分的调节部件，

其中所述调节部件构造为被调节以改变施加在所述第一拉伸部件上的拉伸力。

2.根据权利要求1所述的传动设备，其中，所述挠性的传动装置包括不与所述调节部件接合的第二拉伸部件。

3.根据权利要求2所述的传动设备，其中，所述挠性的传动装置构造为使得在所述调节部件被调节以改变施加在所述第一拉伸部件上的拉伸力时，施加在所述第二拉伸部件上的拉伸力改变。

4.根据权利要求2所述的传动设备，其中，所述第二拉伸部件包括耦合所述驱动部件的部分和耦合所述从动部件的部分。

5.根据权利要求1所述的传动设备，其中，所述调节部件包括至少一部分构造为沿着第一方向和第二方向运动，其中所述第一方向和所述第二方向沿着直线和弧线中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的传动设备，其中，所述调节部件构造为在所述调节部件沿着所述第一方向运动时，增加施加在所述第一拉伸部件上的拉伸力。

7.根据权利要求5所述的传动设备，其中，所述调节部件构造为在所述调节部件沿着所述第二方向运动时，减小施加在所述第一拉伸部件上的拉伸力。

8.根据权利要求5所述的传动设备，其中，所述调节部件的部分包括滑轮。

9.根据权利要求1所述的传动设备，其中，所述调节部件构造为沿着预定轴线运动。

10.根据权利要求1所述的传动设备，其中，所述调节部件构造为围绕预定轴线旋转。

11.根据权利要求1所述的传动设备，其中，所述驱动驱动部件设置在所述传动部件和所述调节部件之间。

12.根据权利要求2所述的传动设备，其中，所述第一拉伸部件和所述第二拉伸部件均包括线。

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