CN106037932B - 手术器械及其手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种手术器械及其手术机器人。所述手术器械包括前端、腕部、基座、导向机构和牵引单元，所述前端与腕部转动连接并形成有第一回转轴线，所述腕部与基座转动连接并形成有第二回转轴线，所述第一回转轴线与第二回转轴线非共面且垂直；所述牵引单元包括第一、二、三、四牵引体；四根所述牵引体均围绕并部分固连前端，并均延伸且经过所述导向机构的约束后与外部机构连接；所述第二牵引体以与第一牵引体相反的方向围绕前端，所述第四牵引体以与第三牵引体相反的方向围绕前端；所述第一牵引体和第二牵引体布置在第二回转轴线的一侧，所述第三牵引体和第四牵引体布置在第二回转轴线的另一侧。

Description

手术器械及其手术机器人

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种用于手术机器人的手术器械。

背景技术

与传统手术相比，手术机器人具有诸多优势，如：增加视野角度、减少手部颤动、可以在有限狭窄空间内进行手术操作、可以在轻松的环境中集中精力的手术、减少疲劳等优点，从而在手术过程中被广泛采用。手术器械是手术机器人中直接进行手术操作的部件，其性能影响和决定着整个手术机器人的操作和性能，并影响着一台手术的成功与否。

美国专利US9078684B2公开了一种由不同材料制成的剪刀，该剪刀在六根钢丝的驱动下运动。但是，这种剪刀操作复杂，占用空间大，并容易造成较大面积的创伤，而且采用不同材料加工时，由于材料间配合性能差，故而会给后续使用带来较大安全风险。美国专利US8821480 B2公开了一种通过丝传动驱动的手术器械，其通过结构的摩擦面进行导向实现丝传动。然而，这样的驱动方式，不仅结构复杂，加工难度高，而且结构的摩擦力大；尤其使用时传动丝容易磨损断裂，因而使用的安全性和可靠性低。此外，现有的手术器械往往零件的数量多，零件的精度要求高，精度高不仅提升了加工成本，而且组装后难以保证手术器械的操作精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手术器械及其手术机器人，该手术器械可以解决现有技术中存在的结构复杂、操作精度差、零件加工困难等问题中的一个或者多个。

为实现上述目的以及其它相关目的，本发明提供了一种手术器械，包括：前端、腕部、基座、导向机构和牵引单元；所述前端与腕部转动连接并形成有第一回转轴线，所述腕部与基座转动连接并形成有第二回转轴线，所述第一回转轴线与第二回转轴线非共面且垂直；所述导向机构可绕所述第二回转轴线转动，用以约束相应牵引体的运动方向；

其中，所述牵引单元包括第一牵引体、第二牵引体、第三牵引体和第四牵引体；所述第一牵引体围绕并部分固连所述前端，并延伸且经过所述导向机构的约束后与外部机构连接；所述第二牵引体以与第一牵引体相反的方向围绕并部分固连所述前端，并延伸且经过所述导向机构的约束后与外部机构连接；所述第三牵引体围绕并部分固连所述前端，并延伸且经过所述导向机构的约束后与外部机构连接；所述第四牵引体以与第三牵引体相反的方向围绕并部分固连所述前端，并延伸且经过所述导向机构的约束后与外部机构连接；所述第一牵引体和第二牵引体布置在所述第二回转轴线的一侧，所述第三牵引体和第四牵引体布置在所述第二回转轴线的另一侧。

优选地，所述前端包括可相对运动的第一夹持部和第二夹持部，两个所述夹持部与所述腕部转动连接并形成有所述第一回转轴线，所述腕部与基座转动连接并形成有所述第二回转轴线；

其中，所述第一牵引体围绕并部分固连所述第二夹持部，并延伸且经过所述导向机构后与所述外部机构连接；所述第二牵引体以与第一牵引体相反的方向围绕并部分固连所述第二夹持部，并延伸且经过所述导向机构后与所述外部机构连接；所述第三牵引体围绕并部分固连所述第一夹持部，并延伸且经过所述导向机构后与所述外部机构连接；所述第四牵引体以与第三牵引体相反的方向围绕并部分固连所述第一夹持部，并延伸且经过所述导向机构后与所述外部机构连接。

优选地，所述前端绕所述第一回转轴线的转动角度在-90°～90°之间，和/或所述腕部绕所述第二回转轴线的转动角度在-90°～90°之间。

优选地，所述第一牵引体与所述前端形成有一第一连接点，所述第二牵引体与所述前端形成有一第二连接点，所述第三牵引体与所述前端形成有一第三连接点，所述第四牵引体与所述前端形成有一第四连接点；

所述第一连接点和第三连接点关于所述第二回转轴线对称，所述第二连接点和第四连接点关于所述第二回转轴线对称，和/或

所述第一连接点和第二连接点关于所述第一回转轴线对称，所述第三连接点和第四连接点关于所述第一回转轴线对称。

优选地，所述第一回转轴线处设有一根以第一回转轴线为轴线的第一回转轴，所述第一回转轴的两端安装于所述腕部上；

所述第二回转轴线处设有一根以第二回转轴线为轴线的第二回转轴，所述第二回转轴的两端安装于所述基座上。

优选地，所述腕部包括本体和设置于本体之上端相对两侧的第一侧块和第二侧块，所述本体之下端设置有第一安装孔，所述第一安装孔套设于所述第二回转轴上，所述第一侧块上设置有第二安装孔，所述第二侧块上设置有第三安装孔，所述第一回转轴与第二安装孔和第三安装孔连接。

优选地，所述本体之上端还设置有第四安装孔，所述第四安装孔套设于一第三回转轴上，所述第三回转轴平行于第二回转轴，所述第三回转轴的两端安装于所述腕部上。

优选地，所述基座为一中空结构，其上端设置有相对的第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部上设置有第一销孔，所述第二延伸部上设置有第二销孔，所述第一销孔和第二销孔用于安装所述第二回转轴。

优选地，所述第一延伸部上还设置有第三销孔，所述第二延伸部上还设置有第四销孔，所述第三销孔和第四销孔用于安装一第三回转轴，所述第三回转轴平行于第二回转轴，所述第三回转轴的两端安装于所述基座上。

优选地，所述第一延伸部上还设置有第五销孔，所述第二延伸部上还设置有第六销孔，所述第五销孔和和第六销孔用于安装一第四回转轴，所述第三回转轴与第四回转轴分别位于所述第二回转轴的两侧，且所述第四回转轴平行于所述第二回转轴，所述第四回转轴的两端安装于所述基座上。

优选地，所述导向机构包括四个主导向轮，四个所述主导向轮沿所述第二回转轴线设置且轴向不重合，每个所述主导向轮均可独自绕所述第二回转轴线转动；与所述前端连接后，每根牵引体围绕一个主导向轮至少一圈后，穿过所述基座与所述外部机构连接。

优选地，所述手术器械还设置有一第三回转轴线，所述第三回转轴线平行于第二回转轴线；所述导向机构包括四个主导向轮和四个辅导向轮，四个所述主导向轮沿所述第二回转轴线设置且轴向不重合，每个所述主导向轮均可独自绕所述第二回转轴线转动；四个所述辅导向轮沿所述第三回转轴线设置且轴向不重合，每个所述辅导向轮均可独自绕所述第三回转轴线转动；与所述前端连接后，每根牵引体通过一个主导向轮和一个辅导向轮的不同侧后，穿过所述基座与所述外部机构连接。

优选地，所述第一回转轴线垂直于所述第三回转轴线与所述第二回转轴线形成的平面。

优选地，所述第三回转轴线处设有一根以第三回转轴线为轴线的第三回转轴，所述第三回转轴的两端安装于所述腕部或基座上，四个所述辅导向轮套设在所述第三回转轴上。

优选地，所述手术器械还设置有第三回转轴线和第四回转轴线，所述第三回转轴线和第四回转轴线平行于所述第二回转轴线，所述第三回转轴线与第四回转轴线分别位于所述第二回转轴线的两侧；所述导向机构包括四个主导向轮和四个辅导向轮；四个所述主导向轮沿所述第二回转轴线设置且轴向不重合，每个所述主导向轮均可独自绕所述第二回转轴线转动；四个所述辅导向轮中，两个沿所述第三回转轴线设置，另外两个沿所述第四回转轴线设置，每个所述辅导向轮均可独自绕对应的回转轴线转动，所述第三回转轴线和第四回转轴线平行于第二回转轴线；与所述前端连接后，每根牵引体通过一个主导向轮和一个辅导向轮的不同侧后，穿过所述基座与所述外部机构连接。

优选地，所述第一回转轴线平行于所述第三回转轴线和所述第四回转轴线形成的平面。

优选地，所述第三回转轴线处设有一根以第三回转轴线为轴线的第三回转轴，所述第四回转轴线处设有一根以第四回转轴线为轴线的第四回转轴，所述第三回转轴和第四回转轴的两端均安装于所述基座上，四个所述辅导向轮中，两个套设在所述第三回转轴上，另外两个套设在所述第四回转轴上。

为实现上述目的以及其它相关目的，本发明提供了一种手术机器人，包括如上任意一项所述的手术器械。

综上所述，本发明提供的手术器械仅通过四根牵引体，即可控制手术器械之前端做偏转运动，并还可控制手术器械之腕部做俯仰运动，尤其当所述前端具有两个夹持部时，通过四根牵引体还可控制所述前端做开合运动；相比于现有采用六根钢丝绳实现上述这些运动，本发明减少了驱动绳索的数量，且驱动绳索的减少将降低驱动绳索与导向机构之间的摩擦力，因而不容易出现磨损断裂情况，手术器械使用的安全性和可靠性更高；而且，驱动绳索减少的同时相应与之配合的零部件的数量也得到了减少，故而手术器械的尺寸更小，由此在手术过程中造成的创伤面积也小，更有利于患者术后康复；此外，本发明的手术器械仅通过四根牵引体和一个导向机构实现多自由度的驱动，结构关系简单，同时也无需高精度的零件进行结构支撑，因而加工成本低，组装容易。

附图说明

图1是本发明实施例一的手术器械的结构示意图；

图2是本发明实施例一的手术器械之前端发生偏转的结构示意图；

图3是本发明实施例一的手术器械之腕部发生俯仰的结构示意图；

图4是本发明实施例一的腕部的结构示意图；

图5是本发明实施例一的基座的结构示意图；

图6是本发明实施例二的手术器械的结构示意图；

图7是本发明实施例二的手术器械之前端发生偏转和开合的结构示意图；

图8是本发明实施例三的手术器械的结构示意图；

图9是本发明实施例三的腕部的结构示意图；

图10是本发明实施例三的另一手术器械的结构示意图；

图11是本发明实施例三的基座的结构示意图；

图12是本发明实施例三的又一手术器械的结构示意图；

图13是本发明实施例三的另一基座的结构示意图。

图中的附图标记说明如下：

1-前端；111-第一夹持部；112-第二夹持部；2-腕部；21-本体；22-第一侧块；23-第二侧块；24-第一安装孔；25-第二安装孔；26-第三安装孔；27-第四安装孔；3-基座；31-第一销孔；32-第二销孔；33-第三销孔；34-第四销孔；35-第五销孔；36-第六销孔；4-第一牵引体；5-第二牵引体；6-第三牵引体；7-第四牵引体；8-第一主导向轮；9-第二主导向轮；10-第三主导向轮；11-第四主导向轮；12-第一回转轴；13-第二回转轴；14-第一辅导向轮；15-第二辅导向轮；16-第三辅导向轮；17-第四辅导向轮；18-第三回转轴；19-第四回转轴。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图1～13对本发明提出的手术器械及其手术机器人作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

<实施例一>

本实施例一提供了一种手术器械，能够实现多个自由度运动，如图1所示，为本发明实施例一的手术器械的结构示意图，图中为了更清楚展现手术器械之结构，其中部分元素以虚线示出。

该手术器械包括前端1、腕部2、基座3、导向机构和牵引单元；前端1与腕部2转动连接并形成有第一回转轴线，腕部2与基座3转动连接并形成有第二回转轴线，所述第一回转轴线与第二回转轴线非共面且垂直。

所述牵引单元包括四根牵引体，分别是第一牵引体4、第二牵引体5、第三牵引体6和第四牵引体7；第一牵引体4、第二牵引体5布置于第二回转轴线的一侧，第三牵引体6、第四牵引体7布置于第二回转轴线的另一侧(例如图1中，第一牵引体4、第二牵引体5置于第二回转轴线的上方，第三牵引体6、第四牵引体7置于第二回转轴线的下方)，并且，四根所述牵引体分别与前端1连接。其中，第一牵引体4和第二牵引体5以相反的方向分别围绕并部分固连前端1，并分别经过所述导向机构的约束后与外部机构连接；第三牵引体6和第四牵引体7以相反的方向分别围绕并部分固连前端1，并分别经过所述导向机构的约束后与外部机构连接。所述导向机构用于约束对应的牵引体运动方向，以免牵引体随着前端1的转动而摆动。

更为具体的，第一牵引体4包括第一端部、自所述第一端部延伸形成的第一本体以及连接所述第一本体的第二端部。第二牵引体5包括第三端部、自所述第三端部延伸形成的第二本体以及连接所述第二本体的第四端部。第三牵引体6包括第五端部、自所述第五端部延伸形成的第三本体以及连接所述第三本体的第六端部。第四牵引体7包括第七端部、自所述第七端部延伸形成的第四本体、以及连接所述第四本体的第八端部。

所述导向机构包括四个主导向轮，用于约束牵引体的运动轨迹，分别是第一主导向轮8、第二主导向轮9、第三主导向轮10和第四主导向轮11，四个所述主导向轮沿所述第二回转轴线设置且轴向不重合，每个所述主导向轮均可独立绕所述第二回转轴线转动。

继续参阅图1，第一牵引体4之第一端部与前端1之后端部连接，形成第一连接点，所述第一连接点位于第二回转轴线上方，第一牵引体4之第一本体顺时针围绕所述后端部(从图1俯视角度观察)，并延伸从第二主导向轮9的上方围绕第二主导向轮9至少一圈，然后第一牵引体4之第二端部穿过基座3与外部机构(例如马达等)连接；第二牵引体5之第三端部与前端1之后端部连接，形成第二连接点，所述第二连接点位于第二回转轴线上方，第二牵引体5之第二本体以与第一本体相反的方向围绕所述后端部，并延伸从第三主导向轮10的上方围绕第三主导向轮10至少一圈，然后第二牵引体5之第四端部穿过基座3与外部机构连接；相应地，第三牵引体6之第五端部与前端1之后端部连接，形成有第三连接点，所述第三连接点位于第二回转轴线下方，第三牵引体6之第三本体顺时针围绕所述后端部(从图1俯视角度观察)，并延伸从第一主导向轮8的下方围绕第一主导向轮8至少一圈，然后，第三牵引体6之第六端部穿过基座3与外部机构连接；第四牵引体7之第七端部与前端1之后端部连接，形成有第四连接点，所述第四连接点位于第二回转轴线下方，第四牵引体7之第四本体以与第三本体相反的方向围绕所述后端部，并延伸从第四主导向轮11的下方围绕第四主导向轮11至少一圈，然后第四牵引体7之第八端部穿过基座3与外部机构连接。在此，本领域技术人员应当知晓：与前端1连接后，牵引体从导向轮的上方或下方围绕导向轮，主要由牵引体与前端1的连接点的位置确定，具体本发明不作限定。

此外，基座3中设有贯通的内腔，以便于牵引体自内腔中穿过后与外部机构连接。所述外部机构用于驱动对应的牵引体向远离或靠近前端1的方向运动。

使用时，如图2所示，为本发明实施例一的手术器械之前端发生偏转的结构示意图，图2为图1的俯视图。图中虚线示出的是前端1发生偏转时的状态，具体地说：当第一牵引体4或第二牵引体5在所述外部机构的驱动下向远离前端1的方向运动时，可带动前端1绕所述第一回转轴线逆时针或顺时针转动(图1中俯视观察时，第一牵引体4带动前端1顺时针转动，而第二牵引体5带动前端1逆时针转动)；或者当第三牵引体6或第四牵引体7在所述外部机构的驱动下向远离前端1的方向运动时，可带动前端1绕所述第一回转轴线逆时针或顺时针转动(图1中俯视观察时，第三牵引体6带动前端1顺时针转动，而第四牵引体7带动前端1逆时针转动)。

接着，如图3所示，为本发明实施例一的手术器械之腕部发生俯仰的结构示意图，图3为图1的左侧视图。图中虚线同样示出的是腕部2发生俯仰时的状态，具体的：当第一牵引体4和第二牵引体5在所述外部机构的驱动下同时向远离前端1的方向运动时，可带动腕部2绕所述第二回转轴线向右转动(从图1俯视观察时为向上转动)，当第三牵引体6和第四牵引体7在所述外部机构的驱动下同时向远离前端1的方向运动时，可带动腕部2绕所述第二回转轴线向左转动(从图1俯视观察即为向下转动)。因此，腕部2可在四根所述牵引体的带动下绕所述第二回转轴线做俯仰运动。

综上，上述前端1可在其中一根或两根牵引体的带动下，绕所述第一回转轴线顺时针或逆时针转动。而且，上述前端1还可在其中两根牵引体的同时带动下，绕所述第二回转轴线顺时针或逆时针转动，并在另外两根牵引体的带动下绕所述第二回转轴线做相反方向的转动。

本实施例中，前端1可选是电铲、电钩等仅需实现正、反偏转运动的零件。

进一步，第一牵引体4与前端1之后端部的第一连接点以及第二牵引体5与前端1之后端部的第二连接点，既可位于第一回转轴线的相对两侧，又可位于第一回转轴线的同一侧。同理，第三牵引体6与前端1之后端部的第三连接点以及第四牵引体7与前端1之后端部的第四连接点，不仅可位于第一回转轴线的相对两侧，也可位于第一回转轴线的同一侧。连接点具体位置根据前端1的具体类型以及对偏转角度的需求而定，本发明对此不作特别限定。

一个实施例中，第一牵引体4、第二牵引体5与前端1的第一连接点、第二连接点关于第一回转轴线对称；第三牵引体6、第四牵引体7与前端1的第三连接点、第四连接点关于第一回转轴线对称。更优选，同时，第一牵引体4、第三牵引体6与前端1的第一连接点、第三连接点关于第二回转轴线对称；第二牵引体5、第四牵引体7与前端1的第二连接点、第四连接点关于第二回转轴线对称。

在一个实施例中，第一牵引体4之第一本体围绕所述后端部的长度大于零且不大于四分之一前端1的后端部周长。第二牵引体5之第二本体以与第一本体相反的方向围绕所述后端部的长度大于零且不大于四分之一后端部周长。相应地，第三牵引体6之第三本体围绕所述后端部的长度大于零且不大于四分之一后端部周长。第四牵引体7之第四本体以与第三本体相反的方向围绕所述后端部的长度大于零且不大于四分之一后端部周长。本领域人员应当知晓：牵引体与前端1的连接位置会直接影响前端1的偏转角度，因此，为了更好地实现偏转，各个牵引体在后端部上的围绕长度优选在大于零且不大于六分之一后端部周长。

优选方案中，前端1绕第一回转轴线的转动角度在-90°～90°之间。腕部2绕第二回转轴线的转动角度在-90°～90°之间。在此，将前端1绕第一回转轴线转动的基准面定义为第一基准面，该第一基准面经过第一回转轴线并与第二回转轴线垂直，也就是说，前端1相对于第一基准面的转动角度在正负90°之间，并以前端1基于第一基准面顺时针旋转形成的角度为正，逆时针旋转形成的角度为负(从图1俯视观察)。进一步，腕部2绕第二回转轴线转动的基准面定义为第二基准面，该第二基准面经过第二回转轴线并与第一回转轴线垂直，从而，腕部2相对于第二基准面的转动角度在正负90°之间，并以腕部2基于第二基准面顺时针旋转形成的角度为正，逆时针旋转形成的角度为负(从图3俯视观察)。

接着，继续参阅图1，所述第一回转轴线处设置有一根以第一回转轴线为轴线的第一回转轴12，其相对的两端安装于腕部2上。而且前端1之后端部优选为一个圆形转筒结构，该圆形转筒结构同心套设于第一回转轴12上，并可绕第一回转轴12转动。同样地，所述第二回转轴线处设有一根以第二回转轴线为轴线的第二回转轴13，其相对的两端安装于基座3上，四个所述主导向轮分别套设在第二回转轴13上，与第二回转轴13相对转动。

图4是本发明实施例一的腕部的结构示意图。如图4所示，腕部2包括本体21和设置于本体21上端相对两侧的第一侧块22和第二侧块23。本体21下端上设置有第一安装孔24。第一侧块22上设置有第二安装孔25，第二侧块23上设置有第三安装孔26，第二安装孔25和第三安装孔26之间的中心连线沿第一回转轴线方向，所述第一回转轴12与第二安装孔25和第三安装孔26连接。腕部2之第一安装孔24套设于第二回转轴13上。

图5是本发明实施例一的基座的结构示意图。如图5所示，基座3为一中空结构，其上端设置有相对的第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部上设置有第一销孔31，所述第二延伸部上设置有第二销孔32，第一销孔31和第二销孔32的中心连线沿第二回转轴线方向，用于安装第二回转轴13。

在本发明中，所述“在第二回转轴线的一侧”，应理解为在经过第二回转轴线且与第一回转轴线的面的一侧；所述“在第一回转轴线的一侧”，应理解为在经过第一回转轴线且与第二回转轴线的面的一侧。同样，所述“关于第二回转轴线对称”，应理解为关于经过第二回转轴线且与第一回转轴线的面对称；所述“关于第一回转轴线对称”，应理解为关于经过第一回转轴线且与第二回转轴线的面对称。

<实施例二>

与实施例一不同的是：本实施例的前端1为用于实现偏转和开合运动的零件结构，具体如图6所示，图6为本发明实施例二的手术器械的结构示意图。

前端1包括可相对运动的第一夹持部111和第二夹持部112，第一夹持部111包括相对的第一前端和第一后端；第二夹持部112包括相对的第二前端和第二后端，所述第一前端和第二前端相配合，用于夹持物体；所述第一后端和第二后端分别转动连接腕部2并共用所述第一回转轴线。

第一牵引体4和第二牵引体5均连接第二夹持部112之第二后端。与实施例一相同的原理，第一牵引体4和第二牵引体5以相反的方向围绕并部分固连所述第二后端，两者围绕第二后端的长度分别在大于零且不大于四分之一第二后端圆周之间。一个实施例中，第一牵引体4和第二牵引体5与第二后端形成的第一连接点和第二连接点关于第一回转轴12对称。同样的道理，第三牵引体6和第四牵引体7均连接第一夹持部111之第一后端；第三牵引体6和第四牵引体7以相反的方向围绕并部分固连所述第一后端，两者围绕第一后端的长度分别在大于零且不大于四分之一第二后端圆周之间。一个实施例中，第三牵引体6和第四牵引体7与第一后端的第三连接点和第四连接点关于第一回转轴12对称。与实施例一类似，第一牵引体4和第二牵引体5布置于第二回转轴线的一侧，第三牵引体6和第四牵引体7布置于第二回转轴线的另一侧(例如图1、图6中，第一牵引体4和第二牵引体5置于第二回转轴线的上方，第三牵引体6和第四牵引体7置于第二回转轴线的下方)。

本实施例中，第二后端与第一后端沿第一回转轴线方向排列布置，例如图6示出的第二后端位于第一后端的上方。较佳方案中，每个夹持部之后端具有一个圆形转筒结构，同心套设于第一回转轴12上并可绕第一回转轴12转动。

进一步，第一牵引体4之第一端部连接第二夹持部112之第二后端，第一牵引体4之第一本体围绕第二后端，并延伸从第二主导向轮9的上方围绕第二主导向轮9至少一圈，然后，第一牵引体4之第二端部穿过基座3的内腔与所述外部机构连接。第二牵引体5之第三端部连接第二夹持部112之第二后端，第二牵引体5之第二本体以与第一本体相反的方向围绕第二后端，并延伸从第三主导向轮10的上方围绕第三导向轮10至少一圈，然后第二牵引体4之第四端部穿过基座3的内腔与所述外部机构连接。第三牵引体6之第五端部连接第一夹持部111之第一后端，第三牵引体6之第三本体围绕第一后端，并延伸从第一主导向轮8的下方围绕第一主导向轮8至少一圈，然后，第三牵引体6之第六端部与所述外部机构连接。第四牵引体7之第七端部连接第一夹持部111之第一后端，第四牵引体7之第四本体以与第三本体相反的方向围绕第一后端，并延伸从第四主导向轮11的下方围绕第四主导向轮11至少一圈，第四牵引体7之第八端部与所述外部机构连接。

本实施例的其余实施方式与实施例一相同，在此不再详细叙述，具体可参阅实施例一。但是，本实施例的手术器械之前端1除做绕第一回转轴线的偏转运动外，还可在第一回转轴线处做开合运动。

具体地说，如图7所示，其为本发明实施例二的手术器械之前端发生偏转和开合的结构示意图(即为图6的俯视图)，图中虚线示出的是前端1发生偏转的状态：当第一牵引体4或第二牵引体5在所述外部机构的驱动下向远离前端1方向运动时，可带动第二夹持部112顺时针或逆时针绕第一回转轴线转动；当第三牵引体6或第四牵引体7在所述外部机构的驱动下向远离前端1方向运动时，可带动第一夹持部111顺时针或逆时针绕第一回转轴线转动；当第一牵引体4和第三牵引体6在所述外部机构的驱动下向远离前端1方向运动时，可带动第一夹持部111、第二夹持部112绕第一回转轴线相向转动；当第二牵引体5和第四牵引体7在所述外部机构的驱动下向远离前端1方向运动时，可带动第一夹持部111、第二夹持部112绕第一回转轴线相背转动。

当第一牵引体4和第二牵引体5在所述外部机构的驱动下同时向远离前端1的方向运动时，可带动腕部2绕第二回转轴线向上转动(从图6左侧观察)，当第三牵引体6和第四牵引体7在所述外部机构的驱动下同时向远离前端1的方向运动时，可带动腕部2绕第二回转轴线向下转动(从图6左侧观察)。

较佳地，前端1的第一夹持部111或第二夹持部112绕第一回转轴线的转动角度在-90°～90°之间。腕部2绕第二回转轴线的转动角度在-90°～90°之间。同样地，本实施例的前端1绕第一回转轴线转动的基准面为上述第一基准面，而腕部2绕第二回转轴线的转动的基准面也为上述第二基准面。与实施例一相同，以前端1基于第一基准面顺时针旋转形成的角度为正，逆时针旋转形成的角度为负(从图7俯视观察)。以腕部2基于第二基准面顺时针旋转形成的角度为正，逆时针旋转形成的角度为负(图7中未示出俯仰时的状态)。

特别地，前端1可选是直剪刀、弧剪刀、电凝钳、持针器、镊子、抓钳等需实现偏转和开合运动的零件，可用于实现手术过程中的剪切、缝合、打结等动作。

<实施例三>

本实施例与实施例二不同在于：所述导向机构除了包括上述四个主导向轮之外，还另增设了四个辅导向轮，具体可参阅图8，图8为本发明实施例三的手术器械的结构示意图。但需要说明的是，本实施例的导向机构以及导向机构与牵引体之间的连接方式同样适用于实施例一。

具体的，除第一主导向轮8、第二主导向轮9、第三主导向轮10、第四主导向轮11外，本实施例的导向机构还包括四个辅导向轮，分别是第一辅导向轮14、第二辅导向轮15、第三辅导向轮16和第四辅导向轮17，与此同时，本实施例的手术器械还设置有第三回转轴线，第一辅导向轮14、第二辅导向轮15、第三辅导向轮16和第四辅导向轮17沿所述第三回转轴线设置且轴向不重合，每个所述辅导向轮均可独自绕所述第三回转轴线转动，所述第三回转轴线平行于第二回转轴线。优选，第一回转轴线垂直于所述第三回转轴线与第二回转轴线形成的平面。本实施例的第三回转轴线处设置有以第三回转轴线为轴线的第三回转轴18，第三回转轴18的两端安装于腕部2上。其中，与前端1连接后，四根所述牵引体分别经过布置在第二回转轴13上的一个主导向轮、第三回转轴18上的一个辅导向轮的不同侧后与所述外部机构连接。如图8所示，第一牵引体4之第一端部连接第二夹持部112之第二后端，第一牵引体4之第一本体围绕第二后端，并延伸从第二辅导向轮15的上方通过，之后，绕至第二主导向轮9的下方，进而第一牵引体4之第二端部从基座3中穿出与外部机构连接。第二牵引体5之第三端部连接第二夹持部112之第二后端，第二牵引体5之第二本体以与第一本体相反的方向围绕第二后端，并延伸从第三辅导向轮16的上方通过，之后，绕至第三主导向轮10的下方，进而第二牵引体5之第四端部从基座3中穿出与外部机构连接。第三牵引体6之第五端部连接第一夹持部111之第一后端，第三牵引体6之第三本体围绕第一后端，并延伸从第一辅导向轮14的下方通过，之后，绕至第一主导向轮8的上方，随后，第三牵引体6之第六端部从基座3中穿出与外部机构连接。第四牵引体7之第七端部连接第一夹持部111之第一后端，第四牵引体7之第四本体以与第三本体相反的方向围绕第一后端，并延伸从第四辅导向轮17的下方通过，之后，绕至第四主导向轮11的上方，进而，第四牵引体7之第八端部从基座3中穿出与所述外部机构连接。

本实施例中，每根牵引体通过两个导向轮来约束其运动轨迹，当然，本发明包括但不局限于两个导向轮，例如三个或三个以上也可适用，在本发明的一个实施例中，所述手术器械采用两个导向轮约束一根牵引体的方式，在实现降低手术器械重量、体积的目的的同时，相比较实施例一的方案，牵引体经过导向轮时更加顺滑流畅。另一方面，实施例一的方案具有零件使用少，装配方便等优点。

接着，参阅图9，其为本发明实施例三的腕部的结构示意图。与图4示出的腕部不同的是：本实施例的腕部2上端还设置有第四安装孔27，第三回转轴18安装于所述第四安装孔27上。

在其他实施方式中，第三回转轴18的两端安装于基座3上，具体如图10所示，为本发明实施例三的另一手术器械的结构示意图。图10中，第一牵引体4首先从第二主导向轮9的上方通过，之后，绕至第二辅导向轮15的下方，进而穿过基座3与外部机构连接。第二牵引体5首先从第三主导向轮10的上方通过，之后，绕至第三辅导向轮16的下方，进而穿过基座3与外部机构连接。第三牵引体6也首先从第一主导向轮8的下方通过，然后，绕至第一辅导向轮14的上方，进一步穿过基座3与外部机构连接。第四牵引体7预先从第四主导向轮11的下方通过，之后，绕至第四辅导向轮17的上方，进而穿过基座3与外部机构连接。

图11示出的是本发明实施例三中图10所示结构对应的基座的结构示意图。如图11所示，基座3的第一延伸部上除设置有第一销孔31外，还设置有第三销孔33，所述第二延伸部上除设置有第二销孔32外，还设置有第四销孔34。第三销孔33和第四销孔34之间的中心连线沿第三回转轴线方向，用于安装第三回转轴18。

在另一实施方式中，上述四个另增设的辅导向轮也可两个一组分别沿不同的轴线设置，例如图12所示，图12为本发明实施例三的又一手术器械的结构示意图。

具体的，图12示出的手术器械除设置有第三回转轴线外，还设置有第四回转轴线。对应地，所述手术器械还包括设置于第四回转轴线处并以第四回转轴线为轴线的的第四回转轴19。图12中，第一辅导向轮14和第三辅导向轮16均设置于第三回转轴18上，第二辅导向轮15和第四辅导向轮17设置于第四回转轴19上。所述第三回转轴线、第四回转轴线分布在第二回转轴线的两侧，进一步，所述第三回转轴线、第四回转轴线均平行于第二回转轴线(对应于第二回转轴13)，更进一步，所述第三回转轴线、第四回转轴线关于第二回转轴线对称。图12示出的第三回转轴18和第四回转轴19的两端均安装于基座3上，再进一步，所述第一回转轴线平行于所述第三回转轴线和所述第四回转轴线形成的平面。

在图12示出的实施例中，四根牵引体的约束轨迹与图10示出的方式相同，在此，也不再具体叙述。

图13为本发明实施例三的中图12所示结构对应另一基座的结构示意图。如图13所示，基座3之第一延伸部上除设置有第一销孔31和第三销孔33外，还设置有第五销孔35，同时基座3之第二延伸部上除设置有第二销孔32和第四销孔34外，还设置有第六销孔36，其中：第三销孔33和第四销孔34之间的中心连线沿第三回转轴线方向，用于安装第三回转轴18，第五销孔35和第六销孔36沿第四回转轴线方向，用于安装第四回转轴19，优选第三销孔33和第五销孔35中心对称。

由于本实施例的手术器械的运动过程与实施例二相同，因而，不再详细叙述，具体可参阅实施例二。

综上，上述实施例提供的手术器械中，均采用牵引体、基于可转动轮子的导向机构实现对手术器械之前端和腕部的转动驱动。具体的，本发明结合了牵引体和导向轮的不同数量、牵引体的不同约束方式、导向轮的不同布置方式，对手术器械的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。

<实施例四>

基于上述实施例，本实施例提供了一种手术机器人，其包括如上实施例所提供的手术器械，医生可以通过一遥控系统对手术器械进行操控，从而进行精确的手术控制。由于本实施例的手术机器人采用了上述实施例的手术器械，所以，所述手术机器人由手术器械带来的有益效果请参考上述实施例。

综上所述，本发明提供的手术器械，在四根牵引体的驱动下可实现空间中的多个自由度运动，因而，能够在术者狭小的空间实现精确的病变处剪切、剪切后的缝合、缝合后的打结等高难度、精细的手术操作。

此外，本发明采用四根牵引体控制前端与腕部的俯仰与摆向运动，结构紧凑、精细，提升了运动性能的精确性与可靠性。另外，本发明减少了牵引体的使用数量，牵引体的数量减少后同时会减少牵引体与导向机构之间的摩擦，因而不容易出现磨损断裂情况，手术器械使用的安全性和可靠性更高。再有，本发明仅通过四根牵引体和至少一个导向机构实现多自由度驱动，结构简单的同时，加工更为简单，制造成本低，且牵引体的数量少，还会减少装配时间。

特别地，本发明的应用领域不仅局限于手术机器人，可以向其它微创伤外科手术器械拓展。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (18)

1.一种手术器械，其特征在于，包括：前端、腕部、基座、导向机构和牵引单元；所述前端与腕部转动连接并形成有第一回转轴线，所述腕部与基座转动连接并形成有第二回转轴线，所述第一回转轴线与第二回转轴线非共面且垂直；所述导向机构可绕所述第二回转轴线转动，用以约束相应牵引体的运动方向；

其中，所述牵引单元包括第一牵引体、第二牵引体、第三牵引体和第四牵引体；所述第一牵引体围绕并部分固连所述前端，并延伸且经过所述导向机构的约束后与外部机构连接；所述第二牵引体以与第一牵引体相反的方向围绕并部分固连所述前端，并延伸且经过所述导向机构的约束后与外部机构连接；所述第三牵引体围绕并部分固连所述前端，并延伸且经过所述导向机构的约束后与外部机构连接；所述第四牵引体以与第三牵引体相反的方向围绕并部分固连所述前端，并延伸且经过所述导向机构的约束后与外部机构连接；所述第一牵引体和第二牵引体布置在所述第二回转轴线的一侧，所述第三牵引体和第四牵引体布置在所述第二回转轴线的另一侧；

所述导向机构包括四个主导向轮，四个所述主导向轮沿所述第二回转轴线设置且轴向不重合，每个所述主导向轮均独自绕所述第二回转轴线转动；与所述前端连接后，每根牵引体通过一个主导向轮后，穿过所述基座与所述外部机构连接。

2.如权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述前端包括可相对运动的第一夹持部和第二夹持部，两个所述夹持部与所述腕部转动连接并形成有所述第一回转轴线；

其中，所述第一牵引体围绕并部分固连所述第二夹持部，并延伸且经过所述导向机构后与所述外部机构连接；所述第二牵引体以与第一牵引体相反的方向围绕并部分固连所述第二夹持部，并延伸且经过所述导向机构后与所述外部机构连接；所述第三牵引体围绕并部分固连所述第一夹持部，并延伸且经过所述导向机构后与所述外部机构连接；所述第四牵引体以与第三牵引体相反的方向围绕并部分固连所述第一夹持部，并延伸且经过所述导向机构后与所述外部机构连接。

3.如权利要求1或2所述的手术器械，其特征在于，所述前端绕所述第一回转轴线的转动角度在-90°～90°之间，和/或所述腕部绕所述第二回转轴线的转动角度在-90°～90°之间。

4.如权利要求1或2所述的手术器械，其特征在于，所述第一牵引体与所述前端形成有一第一连接点，所述第二牵引体与所述前端形成有一第二连接点，所述第三牵引体与所述前端形成有一第三连接点，所述第四牵引体与所述前端形成有一第四连接点；

所述第一连接点和第三连接点关于所述第二回转轴线对称，所述第二连接点和第四连接点关于所述第二回转轴线对称，和/或

所述第一连接点和第二连接点关于所述第一回转轴线对称，所述第三连接点和第四连接点关于所述第一回转轴线对称。

5.如权利要求1或2所述的手术器械，其特征在于，所述第一回转轴线处设有一根以第一回转轴线为轴线的第一回转轴，所述第一回转轴的两端安装于所述腕部上；

所述第二回转轴线处设有一根以第二回转轴线为轴线的第二回转轴，所述第二回转轴的两端安装于所述基座上。

6.如权利要求5所述的手术器械，其特征在于，所述腕部包括本体和设置于本体之上端相对两侧的第一侧块和第二侧块，所述本体之下端设置有第一安装孔，所述第一安装孔套设于所述第二回转轴上，所述第一侧块上设置有第二安装孔，所述第二侧块上设置有第三安装孔，所述第一回转轴与第二安装孔和第三安装孔连接。

7.如权利要求6所述的手术器械，其特征在于，所述本体之上端还设置有第四安装孔，所述第四安装孔套设于一第三回转轴上，所述第三回转轴平行于第二回转轴，所述第三回转轴的两端安装于所述腕部上。

8.如权利要求5所述的手术器械，其特征在于，所述基座为一中空结构，其上端设置有相对的第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部上设置有第一销孔，所述第二延伸部上设置有第二销孔，所述第一销孔和第二销孔用于安装所述第二回转轴。

9.如权利要求8所述的手术器械，其特征在于，所述第一延伸部上还设置有第三销孔，所述第二延伸部上还设置有第四销孔，所述第三销孔和第四销孔用于安装一第三回转轴，所述第三回转轴平行于第二回转轴，所述第三回转轴的两端安装于所述基座上。

10.如权利要求9所述的手术器械，其特征在于，所述第一延伸部上还设置有第五销孔，所述第二延伸部上还设置有第六销孔，所述第五销孔和和第六销孔用于安装一第四回转轴，所述第三回转轴与第四回转轴分别位于所述第二回转轴的两侧，且所述第四回转轴平行于所述第二回转轴，所述第四回转轴的两端安装于所述基座上。

11.如权利要求1或2所述的手术器械，其特征在于，与所述前端连接后，每根牵引体围绕一个主导向轮至少一圈后，穿过所述基座与所述外部机构连接。

12.如权利要求1或2所述的手术器械，其特征在于，所述手术器械还设置有一第三回转轴线，所述第三回转轴线平行于第二回转轴线；所述导向机构还包括四个辅导向轮；四个所述辅导向轮沿所述第三回转轴线设置且轴向不重合；每个所述辅导向轮均可独自绕所述第三回转轴线转动；与所述前端连接后，每根牵引体通过一个主导向轮和一个辅导向轮的不同侧后，穿过所述基座与所述外部机构连接。

13.如权利要求12所述的手术器械，其特征在于，所述第一回转轴线垂直于所述第三回转轴线与所述第二回转轴线形成的平面。

14.如权利要求12所述的手术器械，其特征在于，所述第三回转轴线处设有一根以第三回转轴线为轴线的第三回转轴，所述第三回转轴的两端安装于所述腕部或基座上，四个所述辅导向轮套设在所述第三回转轴上。

15.如权利要求1或2所述的手术器械，其特征在于，所述手术器械还设置有第三回转轴线和第四回转轴线，所述第三回转轴线和第四回转轴线平行于所述第二回转轴线，所述第三回转轴线与第四回转轴线分别位于所述第二回转轴线的两侧；所述导向机构还包括四个辅导向轮；四个所述辅导向轮中的两个沿所述第三回转轴线设置，另外两个沿所述第四回转轴线设置，每个所述辅导向轮可独自绕对应的回转轴线转动；与所述前端连接后，每根牵引体通过一个主导向轮和一个辅导向轮的不同侧后，穿过所述基座与外部机构连接。

16.如权利要求15所述的手术器械，其特征在于，所述第一回转轴线平行于所述第三回转轴线和所述第四回转轴线形成的平面。

17.如权利要求15所述的手术器械，其特征在于，所述第三回转轴线处设有一根以第三回转轴线为轴线的第三回转轴，所述第四回转轴线处设有一根以第四回转轴线为轴线的第四回转轴，所述第三回转轴和第四回转轴的两端均安装于所述基座上，四个所述辅导向轮中，两个套设在所述第三回转轴上，另外两个套设在所述第四回转轴上。

18.一种手术机器人，其特征在于，包括如权利要求1至17中任意一项所述的手术器械。