CN102499757A - 具有力反馈的九自由度微创手术机器人主操作手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微创手术机器人主操作手，具体是一种具有力反馈的九自由度微创手术机器人主操作手，包括：底座、支柱、肩关节、上臂、肘关节、前臂、腕关节、手柄和九组驱动线，其中：支柱固定在底座上，肩关节通过转动副设置在支柱上，上臂通过转动关节设置在肩关节上，前臂和上臂通过肘关节相连接，腕关节设置在上臂的末端，手柄设置在腕关节上。本发明具有九个自由度并可以通过九组驱动线在九个自由度上分别施加反馈力，操作灵活，可作为微创手术机器人的通用主操作手，实施各种复杂操作。

Description

具有力反馈的九自由度微创手术机器人主操作手

技术领域

本发明涉及一种微创手术机器人的主操作手，尤其涉及一种具有力反馈的九自由度微创手术机器人主操作手。

背景技术

微创手术是指外科医生经过病人身体上的小切口，把手术器械伸入到人体内部，借助于视觉监控设备和灵巧的手术器械，对病灶部位进行诊断或治疗。与传统手术相比，微创手术切口明显减小，因此减少了对病人体表和体内的损伤，降低各种并发症的发生几率，缩短了恢复周期，降低了术后住院费用，能够在较短的时间内恢复日常生活和工作。然而，微创手术由于操作对象较小，手的灵活性降低，所以手术时间较长，手术医生容易疲劳引起抖动，并由此导致操作不准确。

微创手术机器人是机器人技术在医疗外科方面的成功应用，使微创手术的技术水平产生了质的飞跃。与传统微创手术相比，微创手术机器人准确度高，可靠性高，精度高，具有良好的操控性。同时，控制系统还能滤除医生手部抖动的影响，提高手术操作的稳定性。

在传统手术中，医生手持手术器械对病患处进行操作时，手术器械与患处的接触力可以通过手术器械直接传达到医生处，这个接触力在手术过程中，很多时候有着相当重要的作用，部分手术中甚至是医生进行操作的重要判断依据。然而在现有的手术机器人系统里，主操作手缺少或只具有少量维数力反馈，即医生不能准确有效地感受到从操作手的手术工具末端与患处的接触力，无法准确有效地传到医生处，这严重制约了主从式手术机器人的发展和实用价值。研制具有力反馈的微创手术机器人主操作手已经成为主从式外科手术机器人的一个重点和难点，具有重要的研究价值和广阔的应用前景

经过对现有技术的检索发现，中国专利200510013004.4号，名称为：“具有夹持力感觉的主操作手”，其公开的主操作手包括：躯干机构、肩部关节机构、大臂机构、肘部关节机构、小臂机构、腕部关节机构、腕部旋转机构以及手指开合机构和平衡装置，采用关节式结构，具有7个自由度，可以到达操作空间中的任一点，完成多种动作，具有加持力感觉功能，但该主操作手只能提供一个夹持反馈力。

进一步检索发现，中国专利200810154364.X号，名称为：“辅助微创外科手术机器人的三维力反馈主操作手”，其公开的主操作手包括：底座机构、四连杆机构、手腕机构等，可以提供三维反馈力，消除了姿态调整时位姿的补偿量可以实现六轴联动，但该主操作手只能提供三个自由度上反馈力。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种自由度更多，并且每个自由度上均能获得反馈力的微创手术机器人的主操作手。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种具有力反馈的九自由度微创手术机器人主操作手，该主操作手具有九个自由度并可以在九个自由度上分别施加反馈力，操作灵活，可作为微创手术机器人的通用主操作手，实施各种复杂操作。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：底座、支柱、肩关节上臂、肘关节、前臂、腕关节、手柄和九组驱动线(未标出)，其中：支柱设置在底座上，支柱上部可以绕轴线R1转动，肩关节通过转动副设置在支柱上，可以绕轴线R2旋转，上臂通过转动关节设置在肩关节上，可以绕轴线R3旋转，轴线R1、R2、R3相交于一点，前臂和上臂通过肘关节相连接，前臂可以绕轴线R4旋转，腕关节设置在前臂的末端，手柄设置在腕关节上，手柄可以分别绕轴线R5、R6、R7旋转且轴线R5、R6、R7相交于一点，连同手柄上两个指柄可以分别绕轴线R8转动，该装置共有九个自由度。

所述的底座包括：保护壳、第一底座支架、支座、驱动电机(含编码器)、第二底座支架、预紧装置、驱动轮、第二底座组合导轮和第一底座组合导轮。其中：第一底座支架设置在支座上，第二底座组合导轮设置在第一底座支架上，保护壳设置在第一底座支架上，第二底座支架设置在支座上，驱动电机固定在第二底座支架上，驱动轮与驱动电机相连接，预紧装置设置在第二底座支架上，第一底座组合导轮设置在第二底座支架上。进一步地，驱动轮与驱动电机直接固定连接。

所述的驱动电机(含编码器)包括：第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第四驱动电机、第五驱动电机、第六驱动电机、第七驱动电机、第八驱动电机和第九驱动电机。

所述的预紧装置包括：第一预紧装置、第二预紧装置、第三预紧装置、第四预紧装置、第五预紧装置、第六预紧装置、第七预紧装置、第八预紧装置和第九预紧装置。

所述的驱动轮包括：第一驱动轮、第二驱动轮、第三驱动轮、第四驱动轮、第五驱动轮、第六驱动轮、第七驱动轮、第八驱动轮和第九驱动轮。

所述的支柱包括：圆柱支架、第一支撑杆、连接杆、第一扇形板、第一支柱导轮、第一支柱组合导轮、第二支柱组合导轮、第三支柱组合导轮、第二支柱导轮和第二支撑杆，其中：第一扇形板通过转动副设置在圆柱支架上，连接杆设置在圆柱支架和第一底座支架之间，第一支柱导轮设置在连接杆上，第一支撑杆设置在第一扇形板上，第一支柱组合导轮、第二支柱组合导轮、第三支柱组合导轮均设置在第一扇形板上，第二支撑杆设置在第一扇形板上，第二支柱导轮设置在第二支撑杆上。

所述的圆柱支架设置在支座上。

所述的肩关节包括：第一肩部组合导轮、第二肩部组合导轮、第二扇形板、旋转块、第三肩部组合导轮和第四肩部组合导轮，其中：第一肩部组合导轮、第二肩部组合导轮、第三肩部组合导轮、第四肩部组合导轮均设置在旋转块上，第二扇形板固定在旋转块上。

所述的旋转块分别与第一支撑杆和第二支撑杆通过转动副相连接。

所述的上臂包括：配重块、第三扇形板、短连杆、第一上臂组合导轮、第四扇形板、第二上臂组合导轮、第三上臂组合导轮、长连杆和上臂杆，其中：第三扇形板与短连杆固定在一起，短连杆与上臂杆一端铰接，第一上臂组合导轮、第二上臂组合导轮、第三上臂组合导轮均设置在上臂杆上，第四扇形板与上臂杆固定在一起，长连杆与短连杆铰接，配重块设置在上臂杆的一端。

所述的上臂杆与旋转块通过转动副相连接。

所述的肘关节包括：肘部组合导轮和肘轴，其中：肘部组合导轮设置在肘轴上。

所述的前臂包括：前臂杆、第一前臂组合导轮和第二前臂组合导轮，其中：第一前臂组合导轮、第二前臂组合导轮均设置在前臂杆上。

所述的前臂杆与上臂杆通过肘轴铰接。

所述的前臂杆与长连杆铰接。

所述的腕关节包括：第一腕部连杆、第一腕部组合导轮、第二腕部组合导轮、第二腕部连杆和第三腕部组合导轮，其中：第一腕部组合导轮设置在第一腕部连杆上，第一腕部连杆与第二腕部连杆铰接，第二腕部组合导轮、第三腕部组合导轮均设置在第二腕部连杆上。

所述的第一腕部连杆与前臂杆通过转动副连接。

所述的手柄包括：第一指柄、第二指柄、手柄轴、第一手柄组合导轮、手柄驱动轮和第二手柄组合导轮，其中：第一指柄、第二指柄分别与手柄轴转动连接，分别绕轴线R8转动，第一手柄组合导轮、第二手柄组合导轮均设置在手柄轴上，手柄驱动轮固定在手柄轴上。

所述的手柄轴与第二腕部连杆转动连接。

所述的驱动线由九组驱动线构成，每组驱动线由第一段驱动线和第二段驱动线构成，第一段驱动线和第二段驱动线两端分别固定在驱动轮和相应驱动部件上。

所述的驱动线经过相互交叉的轴A1和轴A2时，第一段驱动线和第二段驱动线分别在轴A1的导轮上绕一圈，之后分别经过中间导轮，最后分别经过轴A2上的导轮后引出。

所述的预紧装置设置在驱动轮与导轮之间，对各组驱动线进行张紧。

第一驱动电机通过第一组驱动线，从第一驱动轮开始，依次经过第一底座组合导轮、第二底座组合导轮、第三支柱组合导轮、第一支柱组合导轮、第四肩部组合导轮、第三肩部组合导轮、第一上臂组合导轮，与第三扇形板相连接，使其带动前臂绕轴线R4转动，由第一预紧装置预紧。

第二驱动电机通过第二组驱动线，从第二驱动轮开始，依次经过第一底座组合导轮、第二底座组合导轮、第一支柱导轮，与第一扇形板相连接，使其绕轴线R1转动，由第二预紧装置预紧。

第三驱动电机通过第三组驱动线，从第三驱动轮开始，依次经过第一底座组合导轮、第二底座组合导轮、第三支柱组合导轮、第一支柱组合导轮、第二支柱导轮，与第二扇形板相连接，使其绕轴线R2转动，由第三预紧装置预紧。

第四驱动电机通过第四组驱动线，从第四驱动轮开始，依次经过第一底座组合导轮、第二底座组合导轮、第三支柱组合导轮、第一支柱组合导轮、第四肩部组合导轮、第三肩部组合导轮，与第四扇形板相连接，使其绕轴线R3转动，由第四预紧装置预紧。

第五驱动电机通过第五组驱动线，从第五驱动轮开始，依次经过第一底座组合导轮、第二底座组合导轮、第三支柱组合导轮、第二支柱组合导轮、第一肩部组合导轮、第二肩部组合导轮、第二上臂组合导轮、第三上臂组合导轮、肘部组合导轮、第一前臂组合导轮、第二前臂组合导轮、第一腕部组合导轮、第二腕部组合导轮、第三腕部组合导轮，与手柄驱动轮相连接，使其绕轴线R7转动，由第五预紧装置预紧。

第六驱动电机通过第六组驱动线，从第六驱动轮开始，依次经过第一底座组合导轮、第二底座组合导轮、第三支柱组合导轮、第二支柱组合导轮、第一肩部组合导轮、第二肩部组合导轮、第二上臂组合导轮、第三上臂组合导轮、肘部组合导轮、第一前臂组合导轮、第二前臂组合导轮、第一腕部组合导轮、第二腕部组合导轮、第三腕部组合导轮、第一手柄组合导轮、第二手柄组合导轮，与第二指柄相连接，使其绕轴线R8转动，由第六预紧装置预紧。

第七驱动电机通过第六组驱动线，从第七驱动轮开始，依次经过第一底座组合导轮、第二底座组合导轮、第三支柱组合导轮、第二支柱组合导轮、第一肩部组合导轮、第二肩部组合导轮、第二上臂组合导轮、第三上臂组合导轮、肘部组合导轮、第一前臂组合导轮，与第一腕部连杆80相连接，使其绕轴线R5转动，由第七预紧装置预紧。

第八驱动电机通过第八组驱动线，从第八驱动轮开始，依次经过第一底座组合导轮、第二底座组合导轮、第三支柱组合导轮、第二支柱组合导轮、第一肩部组合导轮、第二肩部组合导轮、第二上臂组合导轮、第三上臂组合导轮、肘部组合导轮、第一前臂组合导轮、第二前臂组合导轮、第一腕部组合导轮，与第二腕部连杆相连接，使其绕轴线R6转动，由第八预紧装置预紧。

第九驱动电机通过第九组驱动线，从第九驱动轮开始，次经过第一底座组合导轮、第二底座组合导轮、第三支柱组合导轮、第二支柱组合导轮、第一肩部组合导轮、第二肩部组合导轮、第二上臂组合导轮、第三上臂组合导轮、肘部组合导轮、第一前臂组合导轮、第二前臂组合导轮、第一腕部组合导轮、第二腕部组合导轮、第三腕部组合导轮、第一手柄组合导轮、第二手柄组合导轮，与第一指柄相连接，使其绕轴线R8转动，由第九预紧装置预紧。

本发明相比现有技术具有如下优点：

本发明具有九个自由度，操作灵活；结构紧凑，运动范围大，刚度好；并且，可以在九个自由度上分别施加反馈力，操作灵活，可作为微创手术机器人的通用主操作手，实施各种复杂操作。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例的主操作手的运动示意图；

图2和图3为图1所示主操作手的底座在不同方向上的结构透视图；

图4是图1所示的主操作手的结构示意图；

图5是图1所示的主操作手中肩关节的结构示意图；

图6是图1所示的主操作手中手柄的结构示意图；

图7是驱动线交叉传动的工作原理示意图；

图8是预紧装置的工作原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例包括：底座1、支柱2、肩关节3、上臂4、肘关节5、前臂6、腕关节7，手柄8和九组驱动线9，其中：支柱2设置在底座1上，支柱2上部可以绕轴线R1转动，肩关节3通过转动副设置在支柱2上，可以绕轴线R2旋转，上臂4通过转动关节设置在肩关节3上，可以绕轴线R3旋转，轴线R1、R2、R3相交于一点，前臂6和上臂4通过肘关节5相连接，前臂6可以绕轴线R4旋转，腕关节7设置在前臂6的末端，手柄8设置在腕关节7上，手柄8可以分别绕轴线R5、R6、R7旋转且轴线R5、R6、R7相交于一点，连同手柄8上两个指柄可以分别绕轴线R8转动，该装置共有九个自由度。

如图2、图3示出底座1的结构。为了清楚地显示内部结构，其中图2拆除了底座一侧的挡板，露出下部的驱动轮16、驱动电机13及其支架，以及预紧装置15，还拆除了保护壳10的一半，露出第二底座组合导轮17及九组驱动线9的一部分。图3为从下往上观察的视图。底座1包括：保护壳10、第一底座支架11、支座12、驱动电机(含编码器)13、第二底座支架14、预紧装置15、驱动轮16、第二底座组合导轮17和第一底座组合导轮18。其中：第一底座支架11设置在支座12上，第二底座组合导轮17设置在第一底座支架11上，保护壳10设置在第一底座支架11上，第二底座支架14设置在支座12上，驱动电机13固定在第二底座支架14上，驱动轮16与驱动电机13相连接，预紧装置15设置在第二底座支架14上，第一底座组合导轮18设置在第二底座支架14上。在本实施例中，驱动轮16与驱动电机13直接固定连接。

所述的驱动电机(含编码器)13包括：第一驱动电机130、第二驱动电机131、第三驱动电机132、第四驱动电机133、第五驱动电机134、第六驱动电机135、第七驱动电机136、第八驱动电机137和第九驱动电机138。

所述的预紧装置15包括：第一预紧装置150、第二预紧装置151、第三预紧装置152、第四预紧装置153、第五预紧装置154、第六预紧装置155、第七预紧装置156、第八预紧装置157和第九预紧装置158。

所述的驱动轮16包括：第一驱动轮160、第二驱动轮161、第三驱动轮162、第四驱动轮163、第五驱动轮164、第六驱动轮165、第七驱动轮166、第八驱动轮167和第九驱动轮168。

如图4所示，所述的支柱2包括：圆柱支架20、第一支撑杆21、连接杆22、第一扇形板23、第一支柱导轮24、第一支柱组合导轮25、第二支柱组合导轮26、第三支柱组合导轮27、第二支柱导轮28和第二支撑杆29，其中：第一扇形板23通过转动副设置在圆柱支架20上，连接杆22设置在圆柱支架20和第一底座支架11之间，第一支柱导轮24设置在连接杆22上，第一支撑杆21设置在第一扇形板23上，第一支柱组合导轮25、第二支柱组合导轮26、第三支柱组合导轮27均设置在第一扇形板23上，第二支撑杆29设置在第一扇形板23上，第二支柱导轮28设置在第二支撑杆29上。

所述的圆柱支架20设置在支座12上。

如图5所示，所述的肩关节3包括：第一肩部组合导轮30、第二肩部组合导轮31、第二扇形板32、旋转块33、第三肩部组合导轮34和第四肩部组合导轮35，其中：第一肩部组合导轮30、第二肩部组合导轮31、第三肩部组合导轮34、第四肩部组合导轮35均设置在旋转块33上，第二扇形板固定在旋转块33上。

所述的旋转块33分别与第一支撑杆21和第二支撑杆29通过转动副相连接。

如图4所示，所述的上臂4包括：配重块40、第三扇形板41、短连杆42、第一上臂组合导轮43、第四扇形板44、第二上臂组合导轮45、第三上臂组合导轮46、长连杆47和上臂杆48，其中：第三扇形板41与短连杆42固定在一起，短连杆42与上臂杆48一端铰接，第一上臂组合导轮43、第二上臂组合导轮45、第三上臂组合导轮46均设置在上臂杆48上，第四扇形板44与上臂杆48固定在一起，长连杆47与短连杆42铰接，配重块40设置在上臂杆48的一端。

所述的上臂杆48与旋转块33通过转动副相连接。

如图4所示，所述的肘关节5包括：肘部组合导轮50和肘轴51，其中：肘部组合导轮50设置在肘轴51上。

如图4所示，所述的前臂6包括：前臂杆60、第一前臂组合导轮61和第二前臂组合导轮62，其中：第一前臂组合导轮61、第二前臂组合导轮62均设置在前臂杆60上。

所述的前臂杆60与上臂杆48通过肘轴51铰接。

所述的前臂杆60与长连杆47铰接。

如图4所示，所述的腕关节7包括：第一腕部连杆70、第一腕部组合导轮71、第二腕部组合导轮72、第二腕部连杆73和第三腕部组合导轮74，其中：第一腕部组合导轮71设置在第一腕部连杆70上，第一腕部连杆70与第二腕部连杆73铰接，第二腕部组合导轮72、第三腕部组合导轮74均设置在第二腕部连杆73上。

所述的第一腕部连杆70与前臂杆60通过转动副连接。

如图6所示，所述的手柄8包括：第一指柄80、第二指柄81、手柄轴82、第一手柄组合导轮83、手柄驱动轮84和第二手柄组合导轮85，其中：第一指柄80、第二指柄81分别与手柄轴82转动连接，分别绕轴线R8转动，使得第一指柄80、第二指柄81可以张开、合拢；第一手柄组合导轮83、第二手柄组合导轮85均设置在手柄轴82上，手柄驱动轮84固定在手柄轴82上。

所述的手柄轴82与第二腕部连杆72转动连接。

驱动线9由九组驱动线构成，如图7所示，每组驱动线由第一段驱动线9a和第二段驱动线9b构成，第一段驱动线9a和第二段驱动线9b两端分别固定在驱动轮16和相应驱动部件上。

图7示出驱动线9经过相互交叉的两轴时的工作原理。以驱动线9经过相互交叉的轴A1和轴A2为例，第一段驱动线9a和第二段驱动线9b分别在轴A1的导轮上绕一圈，之后分别经过中间导轮，最后分别经过轴A2上的导轮后引出。

如图8所示，所述的预紧装置15设置在驱动轮16与导轮之间，对各组驱动线9进行张紧。

第一驱动电机130通过第一组驱动线，从第一驱动轮160开始，依次经过第一底座组合导轮18、第二底座组合导轮17、第三支柱组合导轮27、第一支柱组合导轮25、第四肩部组合导轮35、第三肩部组合导轮34、第一上臂组合导轮43，与第三扇形板41相连接，使其带动前臂6绕轴线R4转动，由第一预紧装置150预紧。

第二驱动电机131通过第二组驱动线，从第二驱动轮161开始，依次经过第一底座组合导轮18、第二底座组合导轮17、第一支柱导轮24，与第一扇形板23相连接，使其绕轴线R1转动，由第二预紧装置151预紧。

第三驱动电机132通过第三组驱动线，从第三驱动轮162开始，依次经过第一底座组合导轮18、第二底座组合导轮17、第三支柱组合导轮27、第一支柱组合导轮25、第二支柱导轮28，与第二扇形板32相连接，使其绕轴线R2转动，由第三预紧装置152预紧。

第四驱动电机133通过第四组驱动线，从第四驱动轮163开始，依次经过第一底座组合导轮18、第二底座组合导轮17、第三支柱组合导轮27、第一支柱组合导轮25、第四肩部组合导轮35、第三肩部组合导轮34，与第四扇形板44相连接，使其绕轴线R3转动，由第四预紧装置153预紧。

第五驱动电机134通过第五组驱动线，从第五驱动轮164开始，依次经过第一底座组合导轮18、第二底座组合导轮17、第三支柱组合导轮27、第二支柱组合导轮26、第一肩部组合导轮30、第二肩部组合导轮31、第二上臂组合导轮45、第三上臂组合导轮46、肘部组合导轮50、第一前臂组合导轮61、第二前臂组合导轮62、第一腕部组合导轮71、第二腕部组合导轮72、第三腕部组合导轮74，与手柄驱动轮84相连接，使其绕轴线R7转动，由第五预紧装置154预紧。

第六驱动电机135通过第六组驱动线，从第六驱动轮165开始，依次经过第一底座组合导轮18、第二底座组合导轮17、第三支柱组合导轮27、第二支柱组合导轮26、第一肩部组合导轮30、第二肩部组合导轮31、第二上臂组合导轮45、第三上臂组合导轮46、肘部组合导轮50、第一前臂组合导轮61、第二前臂组合导轮62、第一腕部组合导轮71、第二腕部组合导轮72、第三腕部组合导轮74、第一手柄组合导轮83、第二手柄组合导轮85，与第二指柄81相连接，使其绕轴线R8转动，由第六预紧装置155预紧。

第七驱动电机136通过第六组驱动线，从第七驱动轮166开始，依次经过第一底座组合导轮18、第二底座组合导轮17、第三支柱组合导轮27、第二支柱组合导轮26、第一肩部组合导轮30、第二肩部组合导轮31、第二上臂组合导轮45、第三上臂组合导轮46、肘部组合导轮50、第一前臂组合导轮61，与第一腕部连杆70相连接，使其绕轴线R5转动，由第七预紧装置156预紧。

第八驱动电机137通过第八组驱动线，从第八驱动轮167开始，依次经过第一底座组合导轮18、第二底座组合导轮17、第三支柱组合导轮27、第二支柱组合导轮26、第一肩部组合导轮30、第二肩部组合导轮31、第二上臂组合导轮45、第三上臂组合导轮46、肘部组合导轮50、第一前臂组合导轮61、第二前臂组合导轮62、第一腕部组合导轮71，与第二腕部连杆73相连接，使其绕轴线R6转动，由第八预紧装置157预紧。

第九驱动电机138通过第九组驱动线，从第九驱动轮168开始，次经过第一底座组合导轮18、第二底座组合导轮17、第三支柱组合导轮27、第二支柱组合导轮26、第一肩部组合导轮30、第二肩部组合导轮31、第二上臂组合导轮45、第三上臂组合导轮46、肘部组合导轮50、第一前臂组合导轮61、第二前臂组合导轮62、第一腕部组合导轮71、第二腕部组合导轮72、第三腕部组合导轮74、第一手柄组合导轮83、第二手柄组合导轮85，与第一指柄80相连接，使其绕轴线R8转动，由第九预紧装置158预紧。

本实施方式工作过程：

1、在该装置安装完毕后，由各预紧装置调节各组驱动线张紧程度，实施预紧。

2、操作者用拇指和食指分别捏住指柄进行操作，由驱动电机上的编码器记录各自由度的角度位置，用于控制从操作手运动。另外，两个指柄可以独立开合。

3、从操作手上的力通过控制器利用各驱动电机对各个自由度施加反馈力或反馈力矩。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种具有力反馈的九自由度微创手术机器人主操作手，包括：底座、支柱、肩关节、上臂、肘关节、前臂、腕关节、手柄和九组驱动线，其中：

所述支柱设置在所述底座上，所述支柱的上部可以绕轴线R1转动；所述肩关节通过转动副设置在所述支柱上，并可以绕轴线R2旋转；所述上臂通过转动关节设置在所述肩关节上，并可以绕轴线R3旋转；其中，所述轴线R1、R2和R3相交于一点；

所述前臂和所述上臂通过所述肘关节相连接，所述前臂可以绕轴线R4旋转；

所述腕关节设置在所述前臂的末端，所述手柄设置在腕关节上，所述手柄可以分别绕轴线R5、R6和R7旋转，且所述轴线R5、R6和R7相交于一点；

所述手柄上具有两个指柄，所述两个指柄可以分别绕轴线R8转动，使得所述主操作手共有九个自由度。

2.如权利要求1所述的九自由度微创手术机器人主操作手，其特征在于，

所述底座包括：保护壳、第一底座支架、支座、含编码器的驱动电机、第二底座支架、预紧装置、驱动轮、第二底座组合导轮和第一底座组合导轮；其中：所述第一底座支架设置在所述支座上，所述第二底座组合导轮设置在所述第一底座支架上，所述保护壳设置在所述第一底座支架上，所述第二底座支架设置在所述支座上，所述驱动电机固定在所述第二底座支架上，所述驱动轮与所述驱动电机相连接，所述预紧装置设置在所述第二底座支架上，所述第一底座组合导轮设置在所述第二底座支架上；

所述支柱包括：圆柱支架、第一支撑杆、连接杆、第一扇形板、第一支柱导轮、第一支柱组合导轮、第二支柱组合导轮、第三支柱组合导轮、第二支柱导轮和第二支撑杆，其中：所述第一扇形板通过转动副设置在所述圆柱支架上，所述连接杆设置在所述圆柱支架和所述第一底座支架之间，所述第一支柱导轮设置在所述连接杆上，所述第一支撑杆设置在所述第一扇形板上，所述第一支柱组合导轮、所述第二支柱组合导轮、所述第三支柱组合导轮均可旋转地设置在所述第一扇形板上，所述第二支撑杆设置在第一扇形板上，所述第二支柱导轮设置在所述第二支撑杆上；

所述肩关节包括：第一肩部组合导轮、第二肩部组合导轮、第二扇形板、旋转块、第三肩部组合导轮和第四肩部组合导轮，其中：所述第一肩部组合导轮、所述第二肩部组合导轮、所述第三肩部组合导轮、所述第四肩部组合导轮均可旋转地设置在所述旋转块上，所述第二扇形板固定设置在所述旋转块上；

所述上臂包括：配重块、第三扇形板、短连杆、第一上臂组合导轮、第四扇形板、第二上臂组合导轮、第三上臂组合导轮、长连杆和上臂杆，其中：所述第三扇形板与所述短连杆固定在一起，所述短连杆与所述上臂杆的一端铰接，所述第一上臂组合导轮、所述第二上臂组合导轮、所述第三上臂组合导轮均可旋转地设置在所述上臂杆上，所述第四扇形板与所述上臂杆固定在一起，所述长连杆与所述短连杆铰接，所述配重块设置在所述上臂杆的一端；其中，所述上臂杆与所述肩关节的所述旋转块通过转动副相连接；

所述肘关节包括：肘部组合导轮和肘轴，其中：所述肘部组合导轮可旋转地设置在所述肘轴上；

所述前臂包括：前臂杆、第一前臂组合导轮和第二前臂组合导轮，其中：所述第一前臂组合导轮、所述第二前臂组合导轮均可旋转地设置在所述前臂杆上；其中，所述前臂杆与所述上臂杆通过所述肘关节的所述肘轴铰接，并且，所述前臂杆与所述上臂的所述长连杆铰接；

所述腕关节包括：第一腕部连杆、第一腕部组合导轮、第二腕部组合导轮、第二腕部连杆和第三腕部组合导轮，其中：所述第一腕部组合导轮可旋转地设置在所述第一腕部连杆上，所述第一腕部连杆与所述第二腕部连杆铰接，所述第二腕部组合导轮和所述第三腕部组合导轮均可旋转地设置在第二腕部连杆上；其中，所述第一腕部连杆与所述前臂的所述前臂杆通过转动副连接；

所述手柄包括：第一指柄、第二指柄、手柄轴、第一手柄组合导轮、第二手柄组合导轮和手柄驱动轮，其中：所述第一指柄和所述第二指柄分别与所述手柄轴转动连接，所述第一手柄组合导轮和所述第二手柄组合导轮均可旋转地设置在手柄轴上，所述手柄驱动轮固定设置在所述手柄轴上；其中，所述手柄轴与所述腕关节的所述第二腕部连杆转动连接；

所述驱动线由九组驱动线构成，每组驱动线由第一段驱动线和第二段驱动线构成，第一段驱动线和第二段驱动线两端分别固定在所述驱动轮和相应驱动部件上。

3.如权利要求2所述的九自由度微创手术机器人主操作手，其特征在于，

所述驱动电机包括：第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第四驱动电机、第五驱动电机、第六驱动电机、第七驱动电机、第八驱动电机和第九驱动电机；

所述预紧装置包括：第一预紧装置、第二预紧装置、第三预紧装置、第四预紧装置、第五预紧装置、第六预紧装置、第七预紧装置、第八预紧装置和第九预紧装置；

所述驱动轮包括：第一驱动轮、第二驱动轮、第三驱动轮、第四驱动轮、第五驱动轮、第六驱动轮、第七驱动轮、第八驱动轮和第九驱动轮；

所述第一驱动电机通过第一组驱动线，从所述第一驱动轮开始，依次经过所述第一底座组合导轮、所述第二底座组合导轮、所述第三支柱组合导轮、所述第一支柱组合导轮、所述第四肩部组合导轮、所述第三肩部组合导轮、所述第一上臂组合导轮，与所述第三扇形板相连接，使所述第三扇形板带动所述前臂绕所述轴线R4转动，所述第一组驱动线由所述第一预紧装置预紧；

所述第二驱动电机通过第二组驱动线，从所述第二驱动轮开始，依次经过所述第一底座组合导轮、所述第二底座组合导轮、所述第一支柱导轮，与所述第一扇形板相连接，使所述第一扇形板绕所述轴线R1转动，所述第二组驱动线由所述第二预紧装置预紧；

所述第三驱动电机通过第三组驱动线，从所述第三驱动轮开始，依次经过所述第一底座组合导轮、所述第二底座组合导轮、所述第三支柱组合导轮、所述第一支柱组合导轮、所述第二支柱导轮，与所述第二扇形板相连接，使所述第二扇形板绕所述轴线R2转动，所述第三组驱动线由所述第三预紧装置预紧；

所述第四驱动电机通过第四组驱动线，从所述第四驱动轮开始，依次经过所述第一底座组合导轮、所述第二底座组合导轮、所述第三支柱组合导轮、所述第一支柱组合导轮、所述第四肩部组合导轮、所述第三肩部组合导轮，与所述第四扇形板相连接，使其绕所述轴线R3转动，所述第四组驱动线由所述第四预紧装置预紧；

所述第五驱动电机通过第五组驱动线，从所述第五驱动轮开始，依次经过所述第一底座组合导轮、所述第二底座组合导轮、所述第三支柱组合导轮、所述第二支柱组合导轮、所述第一肩部组合导轮、所述第二肩部组合导轮、所述第二上臂组合导轮、所述第三上臂组合导轮、所述肘部组合导轮、所述第一前臂组合导轮、所述第二前臂组合导轮、所述第一腕部组合导轮、所述第二腕部组合导轮、所述第三腕部组合导轮，与所述手柄驱动轮相连接，使其绕所述轴线R7转动，所述第五组驱动线由所述第五预紧装置预紧；

所述第六驱动电机通过第六组驱动线，从所述第六驱动轮开始，依次经过所述第一底座组合导轮、所述第二底座组合导轮、所述第三支柱组合导轮、所述第二支柱组合导轮、所述第一肩部组合导轮、所述第二肩部组合导轮、所述第二上臂组合导轮、所述第三上臂组合导轮、所述肘部组合导轮、所述第一前臂组合导轮、所述第二前臂组合导轮、所述第一腕部组合导轮、所述第二腕部组合导轮、所述第三腕部组合导轮、所述第一手柄组合导轮、所述第二手柄组合导轮，与所述第二指柄相连接，使其绕轴线R8转动，所述第六组驱动线由所述第六预紧装置预紧；

所述第七驱动电机通过第六组驱动线，从所述第七驱动轮开始，依次经过所述第一底座组合导轮、所述第二底座组合导轮、所述第三支柱组合导轮、所述第二支柱组合导轮、所述第一肩部组合导轮、所述第二肩部组合导轮、所述第二上臂组合导轮、所述第三上臂组合导轮、所述肘部组合导轮、所述第一前臂组合导轮，与所述第一腕部连杆80相连接，使其绕所述轴线R5转动，所述第七组驱动线由所述第七预紧装置预紧；

所述第八驱动电机通过第八组驱动线，从所述第八驱动轮开始，依次经过所述第一底座组合导轮、所述第二底座组合导轮、所述第三支柱组合导轮、所述第二支柱组合导轮、所述第一肩部组合导轮、所述第二肩部组合导轮、所述第二上臂组合导轮、所述第三上臂组合导轮、所述肘部组合导轮、所述第一前臂组合导轮、所述第二前臂组合导轮、所述第一腕部组合导轮，与所述第二腕部连杆相连接，使其绕所述轴线R6转动，所述第八组驱动线由所述第八预紧装置预紧；

所述第九驱动电机通过第九组驱动线，从所述第九驱动轮开始，依次经过所述第一底座组合导轮、所述第二底座组合导轮、所述第三支柱组合导轮、所述第二支柱组合导轮、所述第一肩部组合导轮、所述第二肩部组合导轮、所述第二上臂组合导轮、所述第三上臂组合导轮、所述肘部组合导轮、所述第一前臂组合导轮、所述第二前臂组合导轮、所述第一腕部组合导轮、所述第二腕部组合导轮、所述第三腕部组合导轮、所述第一手柄组合导轮、所述第二手柄组合导轮，与所述第一指柄相连接，使其绕轴线R8转动，所述第九组驱动线由所述第九预紧装置预紧。

4.如权利要求2或3所述的九自由度微创手术机器人主操作手，其特征在于，所述驱动轮与所述驱动电机的驱动轴固定连接。

5.如权利要求2所述的九自由度微创手术机器人主操作手，其特征在于，当所述驱动线经过相互交叉的两轴时，所述第一段驱动线和所述第二段驱动线分别在所述两轴中的第一轴的导轮上绕一圈，然后分别经过中间导轮，最后分别经过所述两轴中的第二轴上的导轮后引出；所述预紧装置设置在所述驱动轮与导轮之间，对各组驱动线进行张紧。

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