CN110368092A - 手术机器人及手术器械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种手术机器人及手术器械，手术器械包括丝传动结构及器械末端，所述丝传动结构包括基座和n个传动模组，每个所述传动模组包括至少一个末端驱动轴，两个牵引体及两个导向轮，每个所述导向轮包括用于容纳牵引体的丝槽，所述丝槽包括丝槽旋转面、进入切点及离开切点，末端驱动轴与进入切点所限定的牵引体与丝槽旋转面之间的夹角为0～0.2°，所有在所述离开切点位置的牵引体在所述近端部的投影以对应的通孔沿周向的排布的顺序排序。如此配置，手术器械的丝传动结构可以通过较少的导向轮，即可实现降低或消除丝槽与牵引体之间摩擦阻力，且牵引体之间不会互相叠压剐蹭，提高了手术器械的丝传动结构的传动效率，提高了手术器械的使用寿命。

Description

手术机器人及手术器械

技术领域

本发明涉及手术器械技术领域，特别涉及一种手术机器人及手术器械。

背景技术

近年来，随着机器人相关技术的应用和发展，特别是计算技术的发展，医用手术机器人在临床中的作用越来越受到人们的重视。其中，微创伤手术机器人系统可以通过介入治疗的方式减轻医生在手术过程中的体力劳动，同时达到精准手术目的，使患者创伤小、失血少、术后感染少、术后恢复快。而手术机器人所用的手术器械的设计优劣直接决定了微创伤手术机器人系统的成败与否，手术器械的性能是影响微创伤手术机器人系统性能水平的关键因素。

据发明人所知，公开号CN105212987A的中国专利申请公开了一种手术器械，其采用6根钢丝实现器械末端的3个自由度，其器械驱动盒端采用了9颗导向轮完成器械盒端的丝传动导向布局。该设计存在下列几点不足：①丝传动中滑轮的存在会导致传动效率的降低，其采用的导向轮数量越多，对丝传动的传动效率越不利，在驱动相同负载的情况下，传动效率低的话，则需要驱动模块(如电机)提供更大的动力输出，通常会导致驱动模块尺寸和质量的增加，这对于手术机器人的整体性能提升是不利的。②钢丝绳偏角的存在：其导向轮轮槽方向与钢丝的延伸方向存在偏角的，偏角的存在，会导致钢丝对导向轮产生侧压力，进而产生侧向摩擦力，导致传动链路上阻力增大，同时偏角过大的话还有可能导致钢丝跳槽，出现脱丝，此外钢丝与导向轮槽道侧面发生碰檫还会影响寿命。③进入器械杆的6根钢丝在器械杆中会发生交错现象，钢丝的相互交叉的存在会导致器械末端运动时，6根钢丝间会发生严重的叠压剐蹭，对手术器械的传动性能影响是不利的。

因此，目前需要性能更加优化的手术器械。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手术机器人及手术器械，以解决现有的手术器械中导向轮槽与至少一根钢丝存在较大偏角，以及钢丝之间存在交叉磨损的问题中的一个或多个。

为解决上述技术问题中的至少一个，本发明提供了一种手术器械，其包括：丝传动结构及器械末端；

所述丝传动结构包括：基座和n个传动模组，每个所述传动模组包括至少一个末端驱动轴，两个牵引体及两个导向轮；

所述器械末端具有至少n个自由度，所述器械末端包括近端部，所述近端部沿周向设有2n个通孔；

所述末端驱动轴可转动地设置于所述基座上，并通过所述牵引体驱动所述器械末端运动；

第j个牵引体与第j+1个牵引体的近端以相反的方向围绕第i个末端驱动轴，第j个牵引体与第j+1个牵引体的远端分别经过第j个导向轮与第j+1个导向轮转向后，穿过第j个通孔与第j+1个通孔，其中，i为自然数，j＝2i-1；

每个所述导向轮包括：用于容纳牵引体的丝槽，所述丝槽包括丝槽旋转面、进入切点及离开切点，对应的牵引体自所述进入切点进入所述导向轮，并由所述离开切点离开所述导向轮；所述导向轮被配置为，所述末端驱动轴与所述进入切点所限定的牵引体与所述丝槽旋转面之间的夹角为0～0.2°，所有在所述离开切点位置的牵引体在所述近端部的投影以对应的通孔沿周向的排布的顺序排序。

可选的，所述器械末端还设有一从近端至远端的轴线，所述导向轮还被配置为，所述离开切点与对应的通孔所限定的牵引体与所述轴线之间的夹角为0～5°。

可选的，所述导向轮还被配置为，所述离开切点与对应的通孔所限定的牵引体与所述丝槽旋转面之间的夹角为0～1.5°。

可选的，第i个末端驱动轴与第j个牵引体形成第j个连接点，第j个连接点与第j个导向轮的进入切点之间的牵引体与所述基座的夹角为0～10°；第i个末端驱动轴与第j+1个牵引体形成第j+1个连接点，第j+1个连接点与第j+1个导向轮的进入切点之间的牵引体与所述基座的夹角为0～10°。

可选的，任两个牵引体由对应的连接点与进入切点所限定的部分相平行或异面。

可选的，所述手术器械还包括器械杆驱动轴和器械杆，所述器械杆与所述器械末端可拆卸连接或固定连接，所述器械杆驱动轴用于驱动所述器械杆自转。

可选的，所述手术器械的器械末端包括至少三个自由度，所述丝传动结构包括第一传动模组，第二传动模组和第三传动模组，所述第一传动模组，第二传动模组和第三传动模组分别驱动所述器械末端的一个自由度；所述第一传动模组包括第一末端驱动轴、第一牵引体、第二牵引体、第一导向轮和第二导向轮；所述第二传动模组包括第二末端驱动轴、第三牵引体、第四牵引体、第三导向轮和第四导向轮；所述第三传动模组包括第三末端驱动轴、第五牵引体、第六牵引体、第五导向轮和第六导向轮；所述第一牵引体、第二牵引体、第三牵引体、第四牵引体、第五牵引体及第六牵引体分别与所述第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮、第四导向轮、第五导向轮及第六导向轮相对应。

可选的，所述器械末端还包括末端执行器，所述末端执行器包括：执行器支撑座、第一开合片和第二开合片，所述第一开合片和第二开合片可转动地与所述执行器支撑座连接，以形成至少两个开合自由度；所述执行器支撑座与所述近端部转动连接，以形成至少一个摆动自由度；所述第一传动模组用于驱动所述第一开合片运动，所述第二传动模组用于驱动所述第二开合片运动，所述第三传动模组用于驱动所述执行器支撑座相对于所述近端部运动。

可选的，所述近端部上的通孔包括第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔，分别用以约束所述第一牵引体、第二牵引体、第三牵引体、第四牵引体、第五牵引体及第六牵引体的延伸方向；

所述第一开合片和第二开合片的旋转轴线，与所述执行器支撑座的旋转轴线不平行；

所述第五通孔、第三通孔、第一通孔、第六通孔、第二通孔和第四通孔围绕所述近端部的中心周向排布。

可选的，所述第五通孔与所述第六通孔关于所述近端部的中心对称；所述第三通孔与所述第二通孔关于所述近端部的中心对称；所述第一通孔与所述第四通孔关于所述近端部的中心对称。

可选的，所述第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮、第四导向轮、第五导向轮及第六导向轮的离开切点分别为第一离开切点、第二离开切点、第三离开切点、第四离开切点、第五离开切点及第六离开切点；

位于所述第一离开切点位置的所述第一牵引体在所述近端部处投影形成第一投影；

位于所述第二离开切点位置的所述第二牵引体在所述近端部处投影形成第二投影；

位于所述第三离开切点位置的所述第三牵引体在所述近端部处投影形成第三投影；

位于所述第四离开切点位置的所述第四牵引体在所述近端部处投影形成第四投影；

位于所述第五离开切点位置的所述第五牵引体在所述近端部处投影形成第五投影；

位于所述第六离开切点位置的所述第六牵引体在所述近端部处投影形成第六投影；

所述第一投影、第二投影、第三投影、第四投影、第五投影和第六投影被配置为按照所述通孔在所述近端部周向排布顺序进行排布。

可选的，所述器械末端还设有一从近端至远端的轴线，六个所述牵引体的直径均为d；所述牵引体在所述近端部的投影被配置为：

所述第六投影的中心分布在：以所述第五投影的中心关于所述轴线的对称点为圆心，5d为半径的圆形区域内；

所述第二投影的中心分布在：以所述第三投影的中心关于所述轴线的对称点为圆心，5d为半径的圆形区域内；

所述第四投影的中心分布在：以所述第一投影的中心关于所述轴线的对称点为圆心，5d为半径的圆形区域内。

可选的，所述手术器械还包括一与所述轴线同轴的器械杆，所述器械杆具有贯通的腔体，用以供所述牵引体穿设；其中，所有所述牵引体位于所述器械杆内的部分被配置为：任两个投影的中心间的距离大于d；任一投影的中心到所述器械杆之内壁的距离大于0.6d；任一投影到器械杆2之中心的距离大于0.5d。

可选的，

所述手术器械还包括一与所述轴线同轴的器械杆，所述器械杆具有贯通的腔体，用以供所述牵引体穿设；

以所述第五投影的中心为A1，所述器械杆的轴线的投影为O1，所述第三投影的中心为B1，所述第一投影的中心为C1，所述器械杆的内径为D，则所述第三投影和所述第一投影满足：

以及

可选的，所述基座上设有相对的第一导向座和第二导向座，三个所述导向轮设置于所述第一导向座上，另三个所述导向轮设置于所述第二导向座上。

可选的，所述第一导向轮、第六导向轮以及第二导向轮设置于所述第一导向座上，所述第三导向轮、第五导向轮以及第四导向轮设置于所述第二导向座上；所述第一导向轮、第六导向轮以及第二导向轮相对于所述基座的距离依次减小，所述第三导向轮、第五导向轮以及第四导向轮相对于所述基座的距离依次减小。

可选的，所述第三导向轮、第一导向轮以及第六导向轮设置于所述第一导向座上，所述第五导向轮、第二导向轮以及第四导向轮设置于所述第二导向座上；所述第三导向轮、第一导向轮以及第六导向轮相对于所述基座的距离依次减小，所述第五导向轮、第二导向轮以及第四导向轮相对于所述基座的距离依次减小。

可选的，所述器械末端还设有一从近端至远端的轴线，所述基板具有相互垂直的第一对称面和第二对称面，所述第一对称面与所述第二对称面的交线与所述轴线平行或共线；所述第二末端驱动轴与所述第三末端驱动轴关于所述第一对称面对称布置，所述第一末端驱动轴与所述第二末端驱动轴关于所述第二对称面对称布置，且所述第二末端驱动轴相对于所述第三末端驱动轴更远离所述轴线。

可选的，所述器械末端还设有一从近端至远端的轴线，所述基板具有相互垂直的第一对称面和第二对称面，所述第一对称面与所述第二对称面的交线与所述轴线平行或共线；所述第二末端驱动轴与所述第三末端驱动轴关于所述第一对称面对称布置，所述第一末端驱动轴与所述第三末端驱动轴关于所述第二对称面对称布置，且所述第三末端驱动轴相对于所述第二末端驱动轴更远离所述轴线。

可选的，所述手术器械的器械末端包括至少两个自由度，所述丝传动结构包括第四传动模组和第五传动模组，所述第四传动模组和第五传动模组分别驱动所述器械末端的一个自由度；所述第四传动模组包括第四末端驱动轴、第七牵引体、第八牵引体、第七导向轮和第八导向轮；所述第五传动模组包括第五末端驱动轴、第九牵引体、第十牵引体、第九导向轮和第十导向轮；所述第七牵引体、第八牵引体、第九牵引体及第十牵引体分别与所述第七导向轮、第八导向轮、第九导向轮和第十导向轮相对应。

可选的，所述器械末端还包括：蛇形关节，所述蛇形关节包括多个依次轴向排布的蛇骨，所述多个蛇骨至少能够在两个方向上摆动，以形成至少两个自由度；

所述第七牵引体、第八牵引体、第九牵引体及第十牵引体依次穿过每个所述蛇骨，并与远端的所述蛇骨连接，所述第四传动模组及第五传动模组分别用以驱动所述蛇形关节在两个方向上摆动。

可选的，所述近端部上的通孔包括第七通孔，第八通孔，第九通孔和第十通孔，分别用于约束所述第七牵引体、第八牵引体、第九牵引体及第十牵引体的延伸方向；

所述第七通孔、第九通孔、第八通孔及第十通孔沿近端部周向排布。

可选的，所述第七通孔与所述第八通孔关于所述近端部的中心对称；所述第九通孔与所述第十通孔关于所述近端部的中心对称。

可选的，所述第七导向轮、第八导向轮、第九导向轮及第十导向轮的离开切点分别为第七离开切点、第八离开切点、第九离开切点及第十离开切点；

位于所述第七离开切点位置的所述第七牵引体在所述近端部处投影形成第七投影；

位于所述第八离开切点位置的所述第八牵引体在所述近端部处投影形成第八投影；

位于所述第九离开切点位置的所述第九牵引体在所述近端部处投影形成第九投影；

位于所述第十离开切点位置的所述第十牵引体在所述近端部处投影形成第十投影；

所述第七投影、第八投影、第九投影和第十投影被配置为按照所述通孔在所述近端部周向排布顺序进行排布。

可选的，述器械末端还设有一从近端至远端的轴线，四个所述牵引体的直径均为d；所述牵引体在所述近端部的投影被配置为：

所述第八投影的中心分布在：以所述第七投影的中心关于所述轴线的对称点为圆心，5d为半径的圆形区域内；

所述第十投影的中心分布在：以所述第九投影的中心关于所述轴线的对称点为圆心，5d为半径的圆形区域内。

可选的，所述手术器械还包括一与所述轴线同轴的器械杆，所述器械杆具有贯通的腔体，用以供所述牵引体穿设；其中，所有所述牵引体位于所述器械杆内的部分被配置为：任两个投影的中心间的距离大于d；任一投影的中心到所述器械杆之内壁的距离大于0.6d；任一投影到器械杆2之中心的距离大于0.5d。

可选的，

所述手术器械还包括一与所述轴线同轴的器械杆，所述器械杆具有贯通的腔体，用以供所述牵引体穿设；

以所述器械杆的轴线的投影中心为O1，所述第八投影的中心为Q1，所述第九投影的中心为P1，所述器械杆的内径为D，则所述第九投影和所述第八投影满足：

可选的，所述基座上设有相对的第三导向座和第四导向座，所述第七导向轮以及第八导向轮设置于所述第三导向座上，所述第九导向轮以及第十导向轮设置于所述第四导向座上；所述第七导向轮相对于所述基座的距离小于所述第八导向轮相对于所述基座的距离，所述第九导向轮相对于所述基座的距离小于所述第十导向轮相对于所述基座的距离。

为解决上述技术问题中的至少一个，本发明提供了一种手术机器人，其包括：机械臂和如上所述的手术器械，所述手术器械挂载于所述机械臂的末端，所述机械臂用于调整所述手术器械的位置和/或姿态。

综上所述，在本发明提供的手术机器人及手术器械中，手术器械包括丝传动结构及器械末端，所述丝传动结构包括基座和n个传动模组，每个所述传动模组包括至少一个末端驱动轴，两个牵引体及两个导向轮，每个所述导向轮包括用于容纳牵引体的丝槽，所述丝槽包括丝槽旋转面、进入切点及离开切点，末端驱动轴与进入切点所限定的牵引体与丝槽旋转面之间的夹角为0～0.2°，所有在所述离开切点位置的牵引体在所述近端部的投影以对应的通孔沿周向的排布的顺序排序。如此配置，手术器械的丝传动结构通过较少的导向轮，即可实现降低或消除导向轮的丝槽与牵引体之间的摩擦阻力，且牵引体之间不会互相叠压剐蹭，提高了手术器械的丝传动结构的传动效率，提高了手术器械的使用寿命。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是本发明实施例一提供的手术器械的整体构成示意图；

图2是本发明实施例一提供的手术器械的内部结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的丝传动结构的示意图；

图4是本发明实施例一提供的导向座的示意图；

图5是本发明实施例一提供的第一传动模组的示意图；

图6是本发明实施例一提供的第二传动模组的示意图；

图7是本发明实施例一提供的第三传动模组的示意图；

图8是本发明实施例一提供的丝传动结构的传动平面示意图；

图9是本发明实施例一提供的器械杆之近端的横截面的示意图；

图10是本发明实施例一提供的器械杆之横截面中，∠A1O1B1与∠A1O1C1最小和最大时的示意图；

图11是本发明实施例一提供的器械末端的示意图；

图12是本发明实施例一提供的器械末端的近端部的示意图；

图13是本发明实施例一提供的丝传动结构与器械末端的连接示意图；

图14是本发明实施例二提供的丝传动结构的俯视图；

图15是本发明实施例二提供的丝传动结构的立体图；

图16是本发明实施例三提供的丝传动结构的传动平面示意图；

图17是本发明实施例四提供的手术器械的示意图；

图18是图17所示的手术器械之器械末端摆动的示意图；

图19是本发明实施例四提供的器械末端的示意图；

图20是本发明实施例四提供的丝传动结构的示意图；

图21是本发明实施例四提供的第四传动模块的示意图；

图22是本发明实施例四提供的第五传动模块的示意图；

图23是本发明实施例四提供的器械杆之近端的横截面的示意图；

图24是本发明实施例四提供的器械末端的近端部的示意图；

图25是本发明实施例四提供的丝传动结构的传动平面示意图；

图26是本发明实施例四提供的器械杆之横截面中，∠P1O1Q1最小和最大时的示意图；

图27是本发明实施例一提供的第一导向轮的第一部分与第一牵引体的偏角的示意图。

附图中：

1-丝传动结构；11-基座；12-第一末端驱动轴；13-第二末端驱动轴；14-第三末端驱动轴；15-导向架基座；16-第二导向座；161-第三导向轮；162-第三导向轮转轴；163-第五导向轮；164-第五导向轮转轴；165-第四导向轮；166-第四导向轮转轴；17-第一导向座；171-第一导向轮；172-第一导向轮转轴；173-第六导向轮；174-第六导向轮转轴；175-第二导向轮；176-第二导向轮转轴；181-第三导向座；182-第四导向座；191-第五末端驱动轴；192-第六末端驱动轴；193-第七导向轮；194-第八导向轮；195-第九导向轮；196-第十导向轮；

2-器械杆；21-第五牵引体；22-第三牵引体；23-第一牵引体；24-第六牵引体；25-第二牵引体；26-第四牵引体；201-第九牵引体；202-第八牵引体；203-第十牵引体；204-第七牵引体；

3-器械末端；300-近端部；21b-第五通孔；22b-第三通孔；23b-第一通孔；24b-第六通孔；25b-第二通孔；26b-第四通孔；201b-第九通孔；202b-第八通孔；203b-第十通孔；204b-第七通孔；

301-执行器支撑座；302-第一开合片；303-第二开合片；304-第一转动轴；305-第二转动轴；306-第一末端导向轮；307-第二末端导向轮；308-第三末端导向轮；309-第四末端导向轮；311-蛇骨。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外，术语“近端”通常是靠近操作者的一端，术语“远端”通常是靠近手术器械之操作对象的一端。

本发明的核心思想在于提供一种手术机器人及手术器械，手术器械包括丝传动结构及器械末端；所述丝传动结构包括：基座和n个传动模组，每个所述传动模组包括至少一个末端驱动轴，两个牵引体及两个导向轮；所述器械末端具有至少n个自由度，所述器械末端包括近端部，所述近端部沿周向设有2n个通孔；所述末端驱动轴可转动地设置于所述基座上，并通过所述牵引体驱动所述器械末端运动；第j个牵引体与第j+1个牵引体的近端以相反的方向围绕第i个末端驱动轴，第j个牵引体与第j+1个牵引体的远端分别经过第j个导向轮与第j+1个导向轮转向后，穿过第j个通孔与第j+1个通孔，其中，i为自然数，j＝2i-1；所述导向轮包括：用于容纳牵引体的丝槽，所述丝槽包括丝槽旋转面、进入切点及离开切点，所述牵引体自所述进入切点进入所述导向轮，并由所述离开切点离开所述导向轮；所述导向轮被配置为，所述末端驱动轴与所述进入切点所限定的牵引体与所述丝槽旋转面之间的夹角为0～0.2°，所有在所述离开切点位置的牵引体在所述近端部的投影以对应的通孔沿周向的排布的顺序排序。

如此配置，手术器械的丝传动结构通过较少的导向轮，即可实现降低或消除导向轮的丝槽与牵引体之间的摩擦阻力，且牵引体之间不会互相叠压剐蹭，提高了手术器械的丝传动结构的传动效率，提高了手术器械的使用寿命。

以下参考附图进行描述。

【实施例一】

请参考图1至图13及图27，其中，图1是本发明实施例一提供的手术器械的整体构成示意图，图2是本发明实施例一提供的手术器械的内部结构示意图，图3是本发明实施例一提供的丝传动结构的示意图，图4是本发明实施例一提供的导向座的示意图，图5是本发明实施例一提供的第一传动模组的示意图，图6是本发明实施例一提供的第二传动模组的示意图，图7是本发明实施例一提供的第三传动模组的示意图，图8是本发明实施例一提供的丝传动结构的传动平面示意图，图9是本发明实施例一提供的器械杆之近端的横截面的示意图，图10是本发明实施例一提供的器械杆之横截面中，∠A1O1B1与∠A1O1C1最小和最大时的示意图，图11是本发明实施例一提供的器械末端的示意图，图12是本发明实施例一提供的器械末端的近端部的示意图，图13是本发明实施例一提供的丝传动结构与器械末端的连接示意图，图27是本发明实施例一提供的第一导向轮的第一部分与第一牵引体的偏角的示意图。

如图1和图2所示，本发明实施例一提供一种手术器械，其包括：丝传动结构1与器械末端3，所述丝传动结构的牵引体与所述器械末端3连接，所述丝传动结构用以驱动所述器械末端3。优选的，手术器械还包括一器械杆2，丝传动结构1通过所述器械杆2与所述器械末端3连接。

请参考图11，所述器械末端3包括近端部300及末端执行器。优选，在近端部300与末端执行器之间，所述器械末端3还包括一个或多个关节，以驱动末端执行器俯仰或者偏转运动。在一个实施例中，所述器械末端具有三个自由度。相应的，需要六个牵引体来实现对器械末端3的控制。参考图12，并结合图13，所述近端部300沿周向设有6个通孔，以使六个牵引体通过；该6个通孔分别为：第一通孔23b、第二通孔25b、第三通孔22b、第四通孔26b、第五通孔21b及第六通孔24b。这里所述通孔的相对位置关系根据器械末端3的各个关节的排布相关。本领域技术人员根据需要可以设计关节排布，以及相应的通孔相对位置。

请参考图11，其示出了本实施例一提供的器械末端3，其中图11(A)与图11(B)分别是器械末端3相对的两侧(左侧与右侧)的示意图。所述末端执行器与所述近端部300转动连接。所述末端执行器包括：执行器支撑座301、第一开合片302和第二开合片303，所述第一开合片302和第二开合片303可转动地与所述执行器支撑座301连接，以形成至少两个自由度；所述执行器支撑座301与所述近端部300转动连接，以形成至少一个自由度。在一个示范性的实施例中，执行器支撑座301围绕第一转动轴304可转动地与近端部300的远端连接。第一开合片302、第二开合片303均围绕第二转动轴305可转动地与执行器支撑座301连接。执行器支撑座301相对所述近端部300的转动形成一个摆动自由度，两个开合片的转动相对于执行器支撑座301转动形成两个开合自由度。因此，所述器械末端具有三个自由度。优选地，器械末端3的轴线、第一转动轴304的轴线以及第二转动轴305的轴线两两相互垂直。

下面参考图3，并结合图2，对本发明实施例一提供的丝传动结构1进行说明。丝传动结构1包括基座11、三个传动模组，每个传动模组包括至少一个末端驱动轴，两个牵引体及两个导向轮。所有的末端驱动轴均可转动地设置于所述基座11上，并通过所述牵引体驱动器械末端3运动。三个传动模组分别为第一传动模组，第二传动模组及第三传动模组。第一传动模组至少包括第一末端驱动轴12、第一牵引体23、第二牵引体25、第一导向轮171和第二导向轮175。第二传动模组至少包括第二末端驱动轴13、第三牵引体22、第四牵引体26、第三导向轮161和第四导向轮165。第三传动模组至少包括第三末端驱动轴14、第五牵引体21、第六牵引体24、第五导向轮163和第六导向轮173。优选，所述基板11具有第一对称面和第二对称面，所述第一对称面与第二对称面垂直。进一步，所述第一对称面与第二对称面的交线与所述器械末端3的轴线平行或共线。第二末端驱动轴13与第三末端驱动轴14关于第一对称面对称布置，且第二末端驱动轴13相对于第三末端驱动轴14更加远离器械末端3的轴线。所述第一末端驱动轴12与第二末端驱动轴13关于第二对称面对称布置。

请参考图5至图7，并结合图11和图13，所述丝传动结构1的三个传动模组用于驱动器械末端3运动。具体地，所述第一传动模组用于驱动第一开合片302转动；所述第二传动模组用于驱动第二开合片303转动；所述第三传动模组用于驱动末端执行器相对于近端部300转动。更具体地，第三传动模组的第五牵引体21与第六牵引体24分别从第一转动轴304两侧延伸，且与所述执行器支撑座301固定连接，以控制所述执行器支撑座301围绕第一转动轴304转动。进一步，所述第一转动轴304上还依次套设有四个与第一转动轴304转动连接的末端导向转轮，即分别为第一末端导向转轮306、第二末端导向转轮307、第三末端导向转轮308和第四末端导向转轮309。第一末端导向转轮306与第四末端导向转轮309关于器械末端3的轴线对称布置，第二末端导向转轮307与第三末端导向转轮308亦关于器械末端3的轴线对称布置。进一步，第二末端导向转轮307与第三末端导向转轮308相对于第一末端导向转轮306与第四末端导向转轮309更靠近器械末端3的轴线。第一末端导向转轮306、第二末端导向转轮307、第三末端导向转轮308以及第四末端导向转轮309分别用以引导和改变所述第四牵引体26、第二牵引体25、第三牵引体22及第一牵引体23的延伸方向。其中，第一牵引体23和第二牵引体25分别与所述第一开合片302固定连接，用以驱动第一开合片302的开合，以形成一个开合自由度；第三牵引体22和第四牵引体26分别与所述第二开合片303固定连接，用以驱动第二开合片303的开合，以形成另一个开合自由度。优选，第二末端导向转轮307与第三末端导向转轮308的直径相等，且第一末端导向转轮306与第四末端导向转轮309的直径相等，以使控制第二开合片303运动的第三牵引体22和第四牵引体26，以使牵引体的长度变化相一致。

请参考图12和图13，围绕所述近端部300的中心依次开设的六个通孔分别用以约束上述三个传动模组中的六根牵引体的向远端延伸的方向；每根所述牵引体的近端与对应的末端驱动轴连接，远端穿过对应的所述通孔，与所述器械末端3连接。在本实施例中，第一牵引体23通过第一通孔23b，第二牵引体25通过第二通孔25b，第三牵引体22通过第三通孔22b，第四牵引体26通过第四通孔26b，第五牵引体21通过第五通孔21b，第六牵引体24通过第六通孔24b。进一步，第五通孔21b、第三通孔22b、第一通孔23b、第六通孔24b、第二通孔25b及第四通孔26b逆时针围绕近端部300的中心排布。其中，第五通孔21b和第六通孔24b关于近端部300的中心对称布置，分别用于容纳第五牵引体21和第六牵引体24。优选，第五通孔21b和第六通孔24b的连线与所述第一转动轴304的轴线垂直，以使第五牵引体21和第六牵引体24在通过第五通孔21b和第六通孔24b后能顺畅地与执行器支撑座301固定连接，以实现执行器支撑座301围绕第一转动轴304转动。第三通孔22b和第二通孔25b关于近端部300的中心对称布置，第一通孔23b和第四通孔26b关于近端部300的中心对称布置，且第三通孔22b与近端部300之中心的距离小于第一通孔23b与近端部300之中心的距离。第三通孔22b和第二通孔25b分别用于容纳第三牵引体22和第二牵引体25。第一通孔23b和第四通孔26b分别用于容纳第一牵引体23和第四牵引体26。如此配置，第三通孔22b和第四通孔26b用以容纳驱动一个开合自由度的牵引体，第一通孔23b和第二通孔25b用以容纳驱动另一个开合自由度的牵引体。并且由于第三牵引体22、第二牵引体25相对于第一牵引体23、第四牵引体26更加靠近近端部300的中心，如此配置使这四个牵引体的运动更加流畅。所述第三通孔22b和第一通孔23b的连线与第一转动轴304的轴线可以平行，也可以不平行。在一个替代性实施例中，第五通孔21b、第三通孔22b、第一通孔23b、第六通孔24b、第二通孔25b及第四通孔26b顺时针沿近端部300周向排布。

在本实施例中，牵引体通过对应的导向轮改变方向后，延伸到远端。每个所述导向轮包括用于容纳牵引体的丝槽，所述丝槽包括丝槽旋转面Gr、进入切点及离开切点。对应的牵引体自所述进入切点进入所述导向轮，并由所述离开切点离开所述导向轮。这里的丝槽旋转面Gr为一垂直于导向轮旋转轴线的面。请参考图5，以第一导向轮171为例，其包括第一进入切点及第一离开切点。第一牵引体23自所述第一进入切点进入第一导向轮171，并由所述第一离开切点离开所述第一导向轮171，即第一导向轮171用以改变第一牵引体23的方向。进一步的，请参考图27，第一导向轮171包括用于容纳第一牵引提23的丝槽，所述丝槽包括丝槽旋转面Gr。进一步，丝槽旋转面Gr与所述第一导向轮171的第一导向轮转轴172相垂直。进一步的，第一末端驱动轴12与第一牵引体23连接形成了第一连接点。为便于叙述，将第一连接点与第一导向轮171的第一进入切点之间所限定的一部分第一牵引体23称为第一牵引体23的第一部分，第一导向轮171被配置为使该第一牵引体23的第一部分与第一导向轮171的丝槽旋转面Gr之间的夹角α为0～0.2°，优选，0～0.1°，更优选0°。也就是说，第一牵引体23的延伸方向基本与第一导向轮171的丝槽旋转面Gr保持一致，第一牵引体23不会因偏角而产生侧向分力，进而向丝槽的侧壁挤压，产生侧向摩擦力，提高了丝传动结构1的传动效率和使用寿命。此外，侧向分力还会导致第一牵引体23沿第一导向轮171的轴向方向移动，产生第一牵引体23窜动、跳丝等不利现象。其余导向轮及对应的牵引体的结构与第一导向轮171相同，这里不再重复。进一步，第一牵引体23的第一部分与所述基座11之间的夹角为0～10°。同样的，其余牵引体与对应的末端驱动轴形成的连接点与导向轮的进入切点之间部分亦称为第一部分。其余牵引体的第一部分与对应的导向轮的丝槽旋转面Gr之间的夹角被分别配置为0～0.2°，优选，0～0.2°，更优选0°。进一步，其余牵引体的第一部分与所述基座11之间的夹角亦分别配置为0～10°。更进一步，任两根牵引体的第一部分相平行或异面，可避免牵引体之间相互剐蹭和摩擦。

所有导向轮的离开切点的位置约束所述在所述离开切点位置的牵引体在所述近端部300的投影的位置。因此，所有导向轮被配置为所有在所述离开切点位置的牵引体在所述近端部300的投影以对应的通孔沿周向的顺序排序。具体的，所有导向轮的离开切点处的牵引体在所述近端部300处的投影按一定的周向顺序排列，所述按一定的周向排列顺序为近端部300的通孔周向排布的顺序亦按照同样的顺序排列。请参考图8和图9，并结合图3，第五通孔21b、第三通孔22b、第一通孔23b、第六通孔24b、第二通孔25b及第四通孔26b逆时针围绕近端部300的中心排布。所述第一导向轮171、第二导向轮175、第三导向轮161、第四导向轮165、第五导向轮163以及第六导向轮173的离开切点分别为第一离开切点、第二离开切点、第三离开切点、第四离开切点、第五离开切点及第六离开切点，所述第一导向轮171至第六导向轮173被配置为使分别位于第一离开切点位置的第一牵引体23在近端部300处的第一投影、位于第二离开切点位置的第二牵引体25在近端部300处的第二投影、位于第三离开切点位置的第三牵引体22在近端部300处的第三投影、位于第四离开切点位置的第四牵引体26在近端部300处的第四投影、位于第五离开切点位置的第五牵引体21在近端部300处的第五投影和位于第六离开切点位置的第六牵引体24在近端部300处的第六投影按照上述通孔周向排布顺序排布。如此配置，牵引体在对应的离开切点与通孔之间的部分相互之间也是按照顺序排列，可避免牵引体之间互相叠压剐蹭的情况，从而进一步提高了丝传动结构1的传动效率和使用寿命。

优选的，所述导向轮还被配置为，所述离开切点与对应的通孔所限定的牵引体与所述器械末端3的轴线之间的夹角为0～5°。以第一导向轮171为例，将第一牵引体23在经过第一导向轮171转向后，从第一离开切点离开第一导向轮171，至穿过第一通孔23b的一段称为第二部分23a，实际中，第一牵引体23的第二部分23a与所述器械末端3的轴线之间的夹角配置为0～5°，表明第一牵引体23的第二部分23a基本沿器械末端3的轴线方向延伸。同样的，其余牵引体由对应的导向轮的离开切点至穿过对应通孔的部分亦称为第二部分，其余牵引体的第二部分与器械末端3的轴线之间的夹角亦分别配置为0～5°(第二牵引体25的第二部分为25a，第三牵引体22的第二部分为22a，第四牵引体26的第二部分为26a，第五牵引体21的第二部分为21a，第六牵引体24的第二部分为24a)，亦即所有所述牵引体之第二部分的延伸方向与所述器械末端3之轴线的夹角均不大于5°。一般的，用于连接器械末端3处的各个牵引体在手术器械远端的分布位置与各个牵引体在手术器械近端的分布位置有一定的差异，即牵引体的第二部分的延伸方向并非全部与器械末端3的轴线相平行，而是可能具有一定的夹角，该夹角不大于5°时，牵引体与对应的导向轮两者之间因偏角而产生摩擦阻力较小。由于所有牵引体的第二部分均沿器械末端3的轴线的方向延伸且与器械末端3的轴线夹角不大于5°，能够避免牵引体之间互相叠压剐蹭的情况。进一步，所述器械杆2与器械末端3的轴线同轴布置，所述器械杆2具有贯通的腔体，用以供所述牵引体穿设，具体的，牵引体的第二部分大部分位于器械杆2内，少部分伸出器械杆2与各对应的导向轮连接。上述配置也能避免牵引体与器械杆2之间产生碰擦和剐蹭。进一步，所述导向轮还被配置为，各个牵引体的第二部分与对应的导向轮的丝槽旋转面Gr之间的夹角被分别配置为0～1.5°。例如，第一牵引体23从第一导向轮171的第一离开切点离开第一导向轮171，延伸至所述第一通孔23b，形成了第一牵引体23的第二部分23a。第二部分23a与所述第一导向轮的丝槽旋转面Gr之间的夹角为0～1.5°。其他导向轮与牵引体亦是如此配置。

请继续参考图8和图9，通过对导向轮的配置，使所述第五牵引体21、第三牵引体22、第一牵引体23、第六牵引体24、第二牵引体25及第四牵引体26的第二部分围绕所述手术器械的轴线依次周向排布，且六根所述牵引体的第二部分在穿过所述器械杆2前后的排布顺序相同。以图9示出六个牵引体在离开切点的投影为例，进行说明上述六根牵引体逆时针围绕手术器械的轴线周向排布。这里进一步考虑到器械杆2的内径对牵引体的影响，同时器械杆2的轴线被配置为与所述器械末端3的轴线共线。若以六根所述牵引体的直径均为d，相应的各个牵引体的投影的直径取d，器械杆2的内径为D，以第五牵引体21之第五投影作为基准进行具体说明。第六牵引体26之第六投影的中心被配置在以第五牵引体21之第五投影的中心关于以器械末端3的轴线的对称点为圆心，5d为半径的圆形区域内。第二牵引体25之第二投影的中心被配置在以第三牵引体22之第三投影的中心关于以器械末端3的轴线的对称点为圆心，5d为半径的圆形区域内。第四牵引体26之第四投影的中心被配置在以第一牵引体23之第一投影的中心关于以器械末端3的轴线的对称点为圆心，5d为半径的圆形区域内。进一步，六根牵引体的投影的中心间的距离，两两之间大于d，以避免任意两根牵引体互相接触而发生剐蹭。同时任一投影的中心到器械杆2之内壁的距离大于0.6d，以避免牵引体与器械杆2之内壁发生碰擦。这里选择的0.6d相比牵引体与器械杆2之内壁接触时的0.5d预留了一定的空间，以适应牵引体有时会发生弹跳和波动时，不至于碰擦器械杆2之内壁。任一投影的中心到器械杆2的中心的距离大于0.5d，同样可避免牵引体之间互相挤压和碰擦。

更优选的，以所述第五牵引体21之第五投影的中心为A1，所述器械末端3的轴线的投影为O1，所述第三牵引体22之第三投影的中心为B1，所述第一牵引体23之第一投影的中心为C1，第六牵引体24之第六投影的中心为D1，第二牵引体25之第二投影的中心为E1，第四牵引体26之第四投影的中心为F1，所述器械杆2的内径为D，则所述第三牵引体22之第三投影和所述第一牵引体23之第一投影分别满足：

以及

请参考图10(A)和图10(B)，图10(A)示意了∠A1O1B1和∠A1O1C1最小时的情况，图10(B)示意了∠A1O1B1和∠A1O1C1最大时的情况。其中，H为第五牵引体21之第五投影相对于器械末端3的轴线之投影O1的最远点，I为第五牵引体21之第五投影与第三牵引体22之第三投影相接触时的接触点。如图10(A)所示，当a＝∠A1O1B1最小时，第五牵引体21之第五投影与第三牵引体22之第三投影相临接；b＝∠A1O1C1最小时，第三牵引体22之第三投影与第一牵引体23之第一投影相临接。如图10(B)所示，当a＝∠A1O1B1最大时，第六牵引体24之第六投影与第五牵引体21之第五投影关于器械杆2之中心O1对称，而第一牵引体23之第一投影与第六牵引体24之第六投影相临接，第三牵引体22之第三投影与第一牵引体23之第一投影相临接。考虑到两根牵引体之间直接接触时会产生剐蹭，因此每两投影的最小间距可设定为1.2d。从而可得：

如图10(A)所示，当a＝∠A1O1B1和b＝∠A1O1C1最小时，

sinθ＝1.2*A1I/(O1H-1.2*A1H)

a＝∠A1O1B1＝2θ

A1I＝A1H*0.5d，O1H＝0.5D

可得a＝∠A1O1B1最小时，

同理易得，b＝∠A1O1C1最小时，

如图10(B)所示，当a＝∠A1O1B1和b＝∠A1O1C1最大时，易得：

a＝∠A1O1B1最大时，

b＝∠A1O1C1最大时，

以上公式中，D应该足够大，以使得牵引体能够容设在器械杆2的内腔中。如此布置，六根牵引体之间互不接触，且六根牵引体与器械杆2的内壁亦不接触，在牵引器械末端3时，能减小摩擦阻力。

进一步，一个传动模组中的两个牵引体被配置为在对应的末端驱动轴的驱动下以相反的方向运动，且运动变化量相等。例如两个牵引体的近端以相反的方向围绕至所述末端驱动轴。如此配置，可以实现末端驱动轴转动时一个牵引体长度缩短，另一牵引体长度伸长，进而使上述两个牵引体连接的关节转动。

请参考图5，以第一传动模组为例进行说明。第一牵引体23和第二牵引体25被配置为，当第一末端驱动轴12转动时，第一牵引体23和第二牵引体25以相反的方向运动，且第一牵引体23和第二牵引体25的长度变化量相等。更进一步，第一牵引体23和第二牵引体25可分别以不同的方向卷绕连接于第一末端驱动轴12上。具体的，第一牵引体23的近端正向卷绕于第一末端驱动轴12，第一牵引体23的远端用以通过第一导向轮171、第一通孔23b后与器械末端3连接，实现驱动器械末端3运动(在本实施例中，与所述第一开合片302固定连接，用以驱动第一开合片302的开合)；第二牵引体25的近端反向卷绕于第一末端驱动轴12，第二牵引体25的远端用以通过第二导向轮175、第二通孔25b后与器械末端连接，实现驱动器械末端3运动(在本实施例中，与所述第一开合片302固定连接，用以驱动第一开合片302的开合)。当第一末端驱动轴12转动时，带动第一牵引体23围绕第一末端驱动轴12的轴线正向转动(如顺时针转动)而卷绕于第一末端驱动轴12上，同时带动第二牵引体25围绕第一牵引体23的轴线反向转动(如逆时针转动)而从第一末端驱动轴12上解绕。如此，第一牵引体23和第二牵引体25即以相反的方向运动且长度变化量相等。需要说明的是，这里牵引体围绕末端驱动轴的轴线正向转动和反向转动仅代表相反的两个转动方向，并不限于正向为顺时针，反向为逆时针。

其类似地，第三牵引体22与第四牵引体26的近端以相反的方向围绕第二末端驱动轴13，第三牵引体22与第四牵引体26的远端分别经过第三导向轮161与第四导向轮165转向，并经过第三通孔23b与第四通孔24b后与所述器械末端3连接(在本实施例中，第三牵引体22与第四牵引体26的远端分别与所述第二开合片303固定连接，用以驱动第二开合片303的开合)。第五牵引体21与第六牵引体24的近端以相反的方向围绕第三末端驱动轴14，第五牵引体21与第六牵引体24的远端分别经过第五导向轮163与第六导向轮173转向，并经过第五通孔25b与第六通孔26b后与所述器械末端3连接(在本实施例中，第五牵引体21与第六牵引体24的远端分别与所述执行器支撑座301固定连接，以控制所述执行器支撑座301围绕第一转动轴304转动)。

所述丝传动结构1还包括至少两个导向座，即第一导向座17和第二导向座16。所述导向座优选相对于末端驱动轴，更加靠近器械杆2。优选，第一导向座17和第二导向座16关于第二对称面对称。所述导向轮可转动或固定设于所述导向座上。请参考图4，第二导向座16与第二末端驱动轴13、第三末端驱动轴14位于第二对称面一侧，第一导向座17与第一末端驱动轴12位于第二对称面另一侧。六个所述导向轮(即第一导向轮171、第二导向轮175、第三导向轮161、第四导向轮165、第五导向轮163以及第六导向轮173)中的三个位于第一导向座17，另外三个位于第二导向座16。每个所述导向座上的三个所述导向轮相对于所述基座11的距离依次减小。例如，第一导向座17上设有第一导向轮171、第六导向轮173以及第二导向轮175，第二导向座16上设有第三导向轮161、第五导向轮163以及第四导向轮165。进一步，第一导向轮171、第六导向轮173以及第二导向轮175相对于基座11的距离依次减小，第三导向轮161、第五导向轮163以及第四导向轮165相对于基座11的距离依次减小。如此配置，每个导向轮群中的三个导向轮所对应的牵引体之间互相不在同一水平高度上，互相交错开，避免了牵引体之间发生剐蹭。而两个或以上导向座的设置，避免了过多导向轮叠置于基座11的同一位置上，有利于减小丝传动结构的体积。可选的，每个导向座包括三个导向轮安装座，每个导向轮安装座上设有一个导向轮转轴(本实施例中分别为第一导向轮转轴172，第二导向轮转轴176，第三导向轮转轴162，第四导向轮转轴166，第五导向轮转轴164，第六导向轮转轴174)，每个导向轮转轴设有一个导向轮，导向轮转轴的轴线与对应的导向轮丝槽的丝槽旋转面Gr相垂直。导向轮通过对应的导向轮转轴可转动或固定于导向轮安装座。

可选的，所述丝传动结构1还包括器械杆驱动轴(未图示)，器械杆2与基座可转动连接，所述器械杆驱动轴则用于驱动所述器械杆2自转。优选，所述器械杆驱动轴与第三末端驱动轴14关于第二对称面对称布置。器械杆驱动轴如可为第一末端驱动轴12类似的结构，可转动地设置于基座11上，器械杆驱动轴同轴设有齿轮，通过该齿轮或者通过传动件，可驱动器械杆2自转，为手术器械提供更多的自由度，便于操作和使用。

进一步，所述丝传动装置还包括导向架基座15，所述导向架基座15平行于基座11，且在各个末端驱动轴、器械杆驱动轴对应的部位设有通孔，并通过轴承与所述末端驱动轴、器械杆驱动轴连接，以防止末端驱动轴、器械杆驱动轴转动时发生偏摆。进一步，第一导向座组件16和第二导向座组件17设置在所述导向架基座15上。

综上，在本实施例中，第三传动模组的第五牵引体21和第六牵引体24以相反方向绕第三末端驱动轴14后，分别通过第五导向轮163和第六导向轮173改变延伸方向，在通过器械杆2后分别通过第五通孔21b、第六通孔24b后以相反方向绕第一转动轴304并与所述执行器支撑座301连接，以带动执行器支撑座301绕第一转动轴304转动；第一传动模组的第一牵引体23，第二牵引体25以相反方向绕第一末端驱动轴12后，分别通过第一导向轮171和第二导向轮175改变延伸方向，在通过器械杆2后分别通过第一通孔23b、第二通孔25b后以相反方向绕第二转动轴305并固定在第一开合片302上，以带动第一开合片302绕第二转动轴305转动；第二传动模组的第三牵引体22，第四牵引体26以相反方向绕第二末端驱动轴13后，分别通过第三导向轮161和第四导向轮165改变延伸方向，在通过器械杆2后分别通过第三通孔22b、第四通孔后26b以相反方向绕第二转动轴305并固定在第二开合片303上，以带动第二开合片303绕第二转动轴305转动。进一步，所述第一至第六导向轮被配置为使六个牵引体的六个投影的周向排布与器械远端的六个通孔的周向排布一致，且末端驱动轴与所述进入切点所限定的牵引体与对应导向轮丝槽的丝槽旋转面Gr之间的夹角为0～0.2°。与现有的手术器械的丝传动结构相比，本实施例中的手术器械的丝传动结构只需要六个导向轮，且每个导向轮可以分别配置即可实现，在整个驱动过程中，六根牵引体之间均不发生直接的接触和剐蹭，且牵引体与导向轮之间偏角控制在0.2°以内，传动阻力较小，可靠性高。此外，六根牵引体在进出器械杆2的排布顺序不变，可避免牵引体在器械杆2内部发生交错和剐蹭。

需理解，在一些其它的实施例中，丝传动结构1可不仅限于包括三个传动模组，也可以是具有两个、四个或四个以上的传动模组。

基于上述手术器械，本发明实施例一还提供一种手术机器人，其包括机械臂和如上所述的手术器械，所述手术器械挂载于所述机械臂的末端，所述机械臂用于调整所述手术器械的位置和/或姿态。由于手术机器人包括如上所述的手术器械，因此具备由所述手术器械带来的有益效果。本领域技术人员可根据现有技术配置手术机器人的其它结构，本实施例在此不再赘述。

【实施例二】

本发明实施例二的手术器械与实施例一中的手术器械基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

请参考图14和图15，其中图14是本发明实施例二提供的丝传动结构的俯视图，图15是本发明实施例二提供的丝传动结构的立体图。

在本实施例二中，牵引体所对应的导向轮在导向座上的排布与实施例一中的排布不同。具体的，如图14至图15所示，第一导向座17上设有第三导向轮161，第一导向轮171以及第六导向轮173；第二导向座16上设有第五导向轮163，第二导向轮175以及第四导向轮165。进一步，第三导向轮161，第一导向轮171以及第六导向轮173相对于基座11的距离依次减小，第五导向轮163，第二导向轮175以及第四导向轮165相对于基座11的距离依次减小。第一牵引体23至第六牵引体24依次对应于第一导向轮171至第六导向轮173，各末端驱动轴及牵引体的配置情况，与实施例一中的配置情况相同，此处不再赘述。

需要说明的是，本实施例对导向轮在导向座上的排布并不限于上述配置，还可以是其它的排布关系，本领域技术人员可通过交换若干导向轮的位置而实现类似的效果。如此配置，亦能实现通过六个导向轮的配置使六根牵引体的第一部分互相平行或异面，六根牵引体之间互相无接触和剐蹭。

【实施例三】

本发明实施例三的手术器械与实施例一中的手术器械基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

请参考图16，其是本发明实施例三提供的丝传动结构的传动平面示意图。

在本实施例三中，牵引体所对应的末端驱动轴的排布与实施例一中的排布不同。具体的，如图16所示，所述第三传动模组的第三末端驱动轴14相对于第二传动模组的第二末端驱动轴13更加远离器械末端。进一步，第一传动模组的第一末端驱动轴12与第三传动模组的第三末端驱动轴14关于第二对称面对称布置；第二传动模组的第二末端驱动轴13与第三传动模组的第三末端驱动轴14关于第一对称面对称布置。亦即相对于实施例一中的方案，第二末端驱动轴13与第三末端驱动轴14相互交换了位置。而第一导向轮171至第六导向轮173的配置情况及牵引体的配置情况，与实施例一中的相同，此处不再赘述。

需要说明的是，本实施例对各末端驱动轴在基座上的排布并不限于上述配置，还可以是其它的排布关系，本领域技术人员可通过交换若干末端驱动轴的位置而实现类似的效果。

【实施例四】

本发明实施例四的手术器械与实施例一中的手术器械基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

请参考图17至图26，其中，图17是本发明实施例四提供的手术器械的示意图，图18是图17所示的手术器械之器械末端摆动的示意图，图19是本发明实施例四提供的器械末端的示意图，图20是本发明实施例四提供的丝传动结构的示意图，图21是本发明实施例四提供的第四传动模块的示意图，图22是本发明实施例四提供的第五传动模块的示意图，图23是本发明实施例四提供的器械杆之近端的横截面的示意图，图24是本发明实施例四提供的器械末端的近端部的示意图，图25是本发明实施例四提供的丝传动结构的传动平面示意图，图26是本发明实施例四提供的器械杆之横截面中，∠P1O1Q1最小和最大时的示意图。

如图17和图18所示，在本实施例四中，器械末端3的自由度、结构与传动模组的数量与实施例一不同。请参考图20至图22，具体的，实施例四提供的手术器械的器械末端3包括蛇形关节。所述蛇形关节包括多个依次轴向排布的蛇骨311，所述多个蛇骨311至少能够在两个方向上摆动，以形成至少两个自由度。例如，蛇形关节可以分别围绕第三轴线、第四轴线摆动。优选，第三轴线与第四轴线垂直。相应地，器械末端3具有至少两个自由度。

手术器械的丝传动结构1至少包括两个传动模组，分别为第四传动模组及第五传动模组。第四传动模组包括第四末端驱动轴191、第七牵引体204、第八牵引体202、第七导向轮193和第八导向轮194；第五传动模组包括第五末端驱动轴192、第九牵引体201、第十牵引体203、第九导向轮195和第十导向轮196；第七牵引体204、第八牵引体202、第九牵引体201及第十牵引体203分别与第七导向轮193、第八导向轮194、第九导向轮195和第十导向轮196相对应。

请参考图19和图20，在一个可替代的实施例中，所述第四传动模组中的第七牵引体204、第八牵引体202，所述第五传动模组中的第九牵引体201及第十牵引体203依次穿过每个所述蛇骨311，并与远端的所述蛇骨311连接，以实现所述第四传动模组及第五传动模组分别用以驱动所述蛇形关节在两个方向上摆动，形成所述两个自由度。例如，所述第七牵引体204、第八牵引体202用于控制蛇形关节围绕第三轴线摆动；第九牵引体201及第十牵引体203用于控制蛇形关节围绕第四轴线摆动。

进一步，请参考图19和图24，所述近端部300沿周向设有四个通孔，分别为围绕所述近端部300的中心依次排布的第七通孔204b、第九通孔201b、第八通孔202b及第十通孔203b，分别用以约束所述第七牵引体204、第九牵引体201、第八牵引体202及第十牵引体203的延伸方向。进一步，所述第七通孔204b、第八通孔202b中心关于近端部300的中心(即器械末端轴线在近端部300处的投影)对称；所述第九通孔201b、第十通孔203b中心关于近端部300的中心对称。优选，所述第七通孔204b、第八通孔202b中心的连线与第四轴线呈45°角；所述第九通孔201b、第十通孔203b中心的连线与第三轴线呈45°角。

请参考图20、图23和图25，所述第七导向轮193、第八导向轮194、第九导向轮195和第十导向轮196的离开切点分别为第七离开切点、第八离开切点、第九离开切点及第十离开切点，位于所述第七离开切点位置的所述第七牵引体204在所述近端部300处投影形成第七投影；位于所述第八离开切点位置的所述第八牵引体202在所述近端部300处投影形成第八投影；位于所述第九离开切点位置的所述第九牵引体201在所述近端部300处投影形成第九投影；位于所述第十离开切点位置的所述第十牵引体203在所述近端部300处投影形成第十投影。所述第七导向轮193、第九导向轮195、第八导向轮194以及第十导向轮196配置为使第七投影、第九投影、第八投影和第十投影的周向排布顺序与第七通孔204b、第九通孔201b、第八通孔202b及第十通孔203b的周向排布顺序相同。

优选的，所述手术器械还包括一与所述器械末端轴线同轴的器械杆2，所述器械杆2具有贯通的腔体，用以供所述牵引体穿设，所述第七牵引体204、第九牵引体201、第八牵引体202及第十牵引体203通过器械杆2后再与器械末端3连接。请参考图23，进一步，四个所述牵引体的直径均为d，所述器械杆2的直径为D，相应的各个投影的直径为d。所述第八牵引体202之第八投影的中心被配置在以所述第七牵引体204之第七投影的中心关于所述轴线的对称点为圆心，5d为半径的圆形区域内。所述第十牵引体203之第十投影的中心被配置在以所述第九牵引体201的中心关于所述轴线的对称点为圆心，5d为半径的圆形区域内。进一步，任两个所述牵引体之投影中心间的距离大于d，例如1.1d，1.2d，1.3d；任一个所述牵引体投影的中心与所述器械杆2之内壁的距离大于0.5d，例如0.6d，0.7d，0.8d，0.9d或d；任一个所述牵引体投影的中心到器械杆2的中心的距离大于0.5d，例如0.6d，0.7d，0.8d，0.9d或d。

更进一步的，令所述第七牵引体204的第七投影的中心为S1，所述器械末端3的轴线的投影为O1，所述第八牵引体202的第八投影的中心为Q1，所述第九牵引体201的第九投影的中心为P1，所述第十牵引体203的第十投影的中心为R1，所述器械杆2的内径为D，则所述第九牵引体201之第九投影和所述第八牵引体202之第八投影满足：

请参考图26(A)和图26(B)，图26(A)示意了∠P1O1Q1最小时的情况，图26(B)示意了∠P1O1Q1最大时的情况。其中，H为第九牵引体201的第九投影相对于器械末端3的轴线之投影O1的最远点，I为第九牵引体201之第九投影与第八牵引体202的第八投影相接触时的接触点。如图26(A)所示，当∠P1O1Q1最小时，第九牵引体201之第九投影与第八牵引体202之第八投影相临接。如图26(B)所示，当∠P1O1Q1最大时，第十牵引体203之第十投影与第九牵引体201之第九投影关于器械杆2之中心O1对称，而第八牵引体202之第八投影与第十牵引体203之第十投影相临接。考虑到两根牵引体之间直接接触时会产生剐蹭，因此每两投影的最小间距可设定为1.2d。从而可得：

如图26(A)所示，当a＝∠P1O1Q1最小时，

sinθ＝1.2*P1I/(O1H-1.2*P1H)

a＝∠P1O1Q1＝2θ

P1I＝P1H*0.5d，O1H＝0.5D

可得a＝∠P1O1Q1最小时，

如图26(B)所示，同理易得，当a＝∠P1O1Q1最大时，

以上公式中，D应该足够大，以使得牵引体能够容设在器械杆2的内腔中。如此布置，四根牵引体之间互不接触，且四根牵引体与器械杆2的内壁亦不接触，在牵引器械末端3时，能减小摩擦阻力。四个牵引体之投影的具体配置原理可参考实施例一。这里亦不再重复。优选的，所述基座11上设有相对的第三导向座181和第四导向座182。所述第三导向座181相对于第四导向座182更加靠近第四末端驱动轴191；所述第四导向座182相对于第三导向座181更加靠近第五末端驱动轴192。所述第七导向轮193以及第八导向轮194设置在第三导向座181上，所述第九导向轮195以及第十导向轮196设置在第四导向座182上。进一步，所述第七导向轮193相对于所述基座11的距离小于所述第八导向轮194相对于所述基座11的距离，所述第九导向轮195相对于所述基座11的距离小于所述第十导向轮196相对于所述基座11的距离。有关导向座、导向轮的具体配置和结构原理，可参考实施例一，这里不再赘述。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参考即可，此外，各个实施例之间不同的部分也可互相组合使用，本发明对此不作限定。此外，上述若干实施例仅为对本发明的示范性描述而非对本发明的限定，本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进(诸如把其中的基座零件进行合并或拆分，变换末端驱动轴的相对位置，变换空间中导向轮的空间位置等)，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (29)

1.一种手术器械，其特征在于，包括：丝传动结构及器械末端；

所述丝传动结构包括：基座和n个传动模组，每个所述传动模组包括至少一个末端驱动轴，两个牵引体及两个导向轮；

所述器械末端具有至少n个自由度，所述器械末端包括近端部，所述近端部沿周向设有2n个通孔；

所述末端驱动轴可转动地设置于所述基座上，并通过所述牵引体驱动所述器械末端运动；

第j个牵引体与第j+1个牵引体的近端以相反的方向围绕第i个末端驱动轴，第j个牵引体与第j+1个牵引体的远端分别经过第j个导向轮与第j+1个导向轮转向后，并穿过第j个通孔与第j+1个通孔，其中，i为自然数，j＝2i-1；

每个所述导向轮包括：用于容纳牵引体的丝槽，所述丝槽包括丝槽旋转面、进入切点及离开切点，对应的牵引体自所述进入切点进入所述导向轮，并由所述离开切点离开所述导向轮；所述导向轮被配置为，所述末端驱动轴与所述进入切点所限定的牵引体与所述丝槽旋转面之间的夹角为0～0.2°，所有在所述离开切点位置的牵引体在所述近端部的投影以对应的通孔沿周向的排布的顺序排序。

2.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述器械末端还设有一从近端至远端的轴线，所述导向轮还被配置为，所述离开切点与对应的通孔所限定的牵引体与所述轴线之间的夹角为0～5°。

3.根据权利要求1或2所述的手术器械，其特征在于，所述导向轮还被配置为，所述离开切点与对应的通孔所限定的牵引体与所述丝槽旋转面之间的夹角为0～1.5°。

4.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，第i个末端驱动轴与第j个牵引体形成第j个连接点，第j个连接点与第j个导向轮的进入切点之间的牵引体与所述基座的夹角为0～10°；第i个末端驱动轴与第j+1个牵引体形成第j+1个连接点，第j+1个连接点与第j+1个导向轮的进入切点之间的牵引体与所述基座的夹角为0～10°。

5.根据权利要求4所述的手术器械，其特征在于，任两个牵引体由对应的连接点与进入切点所限定的部分相平行或异面。

6.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述手术器械还包括器械杆驱动轴和器械杆，所述器械杆与所述器械末端可拆卸连接或固定连接，所述器械杆驱动轴用于驱动所述器械杆自转。

7.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述手术器械的器械末端包括至少三个自由度，所述丝传动结构包括第一传动模组，第二传动模组和第三传动模组，所述第一传动模组，第二传动模组和第三传动模组分别驱动所述器械末端的一个自由度；所述第一传动模组包括第一末端驱动轴、第一牵引体、第二牵引体、第一导向轮和第二导向轮；所述第二传动模组包括第二末端驱动轴、第三牵引体、第四牵引体、第三导向轮和第四导向轮；所述第三传动模组包括第三末端驱动轴、第五牵引体、第六牵引体、第五导向轮和第六导向轮；所述第一牵引体、第二牵引体、第三牵引体、第四牵引体、第五牵引体及第六牵引体分别与所述第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮、第四导向轮、第五导向轮及第六导向轮相对应。

8.根据权利要求7所述的手术器械，其特征在于，所述器械末端还包括末端执行器，所述末端执行器包括：执行器支撑座、第一开合片和第二开合片，所述第一开合片和第二开合片可转动地与所述执行器支撑座连接，以形成至少两个开合自由度；所述执行器支撑座与所述近端部转动连接，以形成至少一个摆动自由度；所述第一传动模组用于驱动所述第一开合片运动，所述第二传动模组用于驱动所述第二开合片运动，所述第三传动模组用于驱动所述执行器支撑座相对于所述近端部运动。

9.根据权利要求8所述的手术器械，其特征在于，所述近端部上的通孔包括第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔，分别用以约束所述第一牵引体、第二牵引体、第三牵引体、第四牵引体、第五牵引体及第六牵引体的延伸方向；

所述第一开合片和第二开合片的旋转轴线，与所述执行器支撑座的旋转轴线不平行；

所述第五通孔、第三通孔、第一通孔、第六通孔、第二通孔和第四通孔围绕所述近端部的中心周向排布。

10.根据权利要求9所述的手术器械，其特征在于，所述第五通孔与所述第六通孔关于所述近端部的中心对称；所述第三通孔与所述第二通孔关于所述近端部的中心对称；所述第一通孔与所述第四通孔关于所述近端部的中心对称。

11.根据权利要求7至10中任一所述的手术器械，其特征在于，所述第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮、第四导向轮、第五导向轮及第六导向轮的离开切点分别为第一离开切点、第二离开切点、第三离开切点、第四离开切点、第五离开切点及第六离开切点；

位于所述第一离开切点位置的所述第一牵引体在所述近端部处投影形成第一投影；

位于所述第二离开切点位置的所述第二牵引体在所述近端部处投影形成第二投影；

位于所述第三离开切点位置的所述第三牵引体在所述近端部处投影形成第三投影；

位于所述第四离开切点位置的所述第四牵引体在所述近端部处投影形成第四投影；

位于所述第五离开切点位置的所述第五牵引体在所述近端部处投影形成第五投影；

位于所述第六离开切点位置的所述第六牵引体在所述近端部处投影形成第六投影；

所述第一投影、第二投影、第三投影、第四投影、第五投影和第六投影被配置为按照所述通孔在所述近端部周向排布顺序进行排布。

12.根据权利要求11所述的手术器械，其特征在于，所述器械末端还设有一从近端至远端的轴线，六个所述牵引体的直径均为d；所述牵引体在所述近端部的投影被配置为：

所述第六投影的中心分布在：以所述第五投影的中心关于所述轴线的对称点为圆心，5d为半径的圆形区域内；

所述第二投影的中心分布在：以所述第三投影的中心关于所述轴线的对称点为圆心，5d为半径的圆形区域内；

所述第四投影的中心分布在：以所述第一投影的中心关于所述轴线的对称点为圆心，5d为半径的圆形区域内。

13.根据权利要求12所述的手术器械，其特征在于，所述手术器械还包括一与所述轴线同轴的器械杆，所述器械杆具有贯通的腔体，用以供所述牵引体穿设；其中，所有所述牵引体位于所述器械杆内的部分被配置为：任两个投影的中心间的距离大于d；任一投影的中心到所述器械杆之内壁的距离大于0.6d；任一投影到器械杆2之中心的距离大于0.5d。

14.根据权利要求12所述的手术器械，其特征在于，

所述手术器械还包括一与所述轴线同轴的器械杆，所述器械杆具有贯通的腔体，用以供所述牵引体穿设；

以所述第五投影的中心为A1，所述器械杆的轴线的投影为O1，所述第三投影的中心为B1，所述第一投影的中心为C1，所述器械杆的内径为D，则所述第三投影和所述第一投影满足：

以及

15.根据权利要求7所述的手术器械，其特征在于，所述基座上设有相对的第一导向座和第二导向座，三个所述导向轮设置于所述第一导向座上，另三个所述导向轮设置于所述第二导向座上。

16.根据权利要求15所述的手术器械，其特征在于，所述第一导向轮、第六导向轮以及第二导向轮设置于所述第一导向座上，所述第三导向轮、第五导向轮以及第四导向轮设置于所述第二导向座上；所述第一导向轮、第六导向轮以及第二导向轮相对于所述基座的距离依次减小，所述第三导向轮、第五导向轮以及第四导向轮相对于所述基座的距离依次减小。

17.根据权利要求15所述的手术器械，其特征在于，所述第三导向轮、第一导向轮以及第六导向轮设置于所述第一导向座上，所述第五导向轮、第二导向轮以及第四导向轮设置于所述第二导向座上；所述第三导向轮、第一导向轮以及第六导向轮相对于所述基座的距离依次减小，所述第五导向轮、第二导向轮以及第四导向轮相对于所述基座的距离依次减小。

18.根据权利要求7所述的手术器械，其特征在于，所述器械末端还设有一从近端至远端的轴线，所述基板具有相互垂直的第一对称面和第二对称面，所述第一对称面与所述第二对称面的交线与所述轴线平行或共线；所述第二末端驱动轴与所述第三末端驱动轴关于所述第一对称面对称布置，所述第一末端驱动轴与所述第二末端驱动轴关于所述第二对称面对称布置，且所述第二末端驱动轴相对于所述第三末端驱动轴更远离所述轴线。

19.根据权利要求7所述的手术器械，其特征在于，所述器械末端还设有一从近端至远端的轴线，所述基板具有相互垂直的第一对称面和第二对称面，所述第一对称面与所述第二对称面的交线与所述轴线平行或共线；所述第二末端驱动轴与所述第三末端驱动轴关于所述第一对称面对称布置，所述第一末端驱动轴与所述第三末端驱动轴关于所述第二对称面对称布置，且所述第三末端驱动轴相对于所述第二末端驱动轴更远离所述轴线。

20.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述手术器械的器械末端包括至少两个自由度，所述丝传动结构包括第四传动模组和第五传动模组，所述第四传动模组和第五传动模组分别驱动所述器械末端的一个自由度；所述第四传动模组包括第四末端驱动轴、第七牵引体、第八牵引体、第七导向轮和第八导向轮；所述第五传动模组包括第五末端驱动轴、第九牵引体、第十牵引体、第九导向轮和第十导向轮；所述第七牵引体、第八牵引体、第九牵引体及第十牵引体分别与所述第七导向轮、第八导向轮、第九导向轮和第十导向轮相对应。

21.根据权利要求20所述的手术器械，其特征在于，所述器械末端还包括：蛇形关节，所述蛇形关节包括多个依次轴向排布的蛇骨，所述多个蛇骨至少能够在两个方向上摆动，以形成至少两个自由度；

所述第七牵引体、第八牵引体、第九牵引体及第十牵引体依次穿过每个所述蛇骨，并与远端的所述蛇骨连接，所述第四传动模组及第五传动模组分别用以驱动所述蛇形关节在两个方向上摆动。

22.根据权利要求21所述的手术器械，其特征在于，所述近端部上的通孔包括第七通孔，第八通孔，第九通孔和第十通孔，分别用于约束所述第七牵引体、第八牵引体、第九牵引体及第十牵引体的延伸方向；

所述第七通孔、第九通孔、第八通孔及第十通孔沿近端部周向排布。

23.根据权利要求22所述的手术器械，其特征在于，所述第七通孔与所述第八通孔关于所述近端部的中心对称；所述第九通孔与所述第十通孔关于所述近端部的中心对称。

24.根据权利要求20至23中任一项所述的手术器械，其特征在于，所述第七导向轮、第八导向轮、第九导向轮及第十导向轮的离开切点分别为第七离开切点、第八离开切点、第九离开切点及第十离开切点；

位于所述第七离开切点位置的所述第七牵引体在所述近端部处投影形成第七投影；

位于所述第八离开切点位置的所述第八牵引体在所述近端部处投影形成第八投影；

位于所述第九离开切点位置的所述第九牵引体在所述近端部处投影形成第九投影；

位于所述第十离开切点位置的所述第十牵引体在所述近端部处投影形成第十投影；

所述第七投影、第八投影、第九投影和第十投影被配置为按照所述通孔在所述近端部周向排布顺序进行排布。

25.根据权利要求24所述的手术器械，其特征在于，述器械末端还设有一从近端至远端的轴线，四个所述牵引体的直径均为d；所述牵引体在所述近端部的投影被配置为：

所述第八投影的中心分布在：以所述第七投影的中心关于所述轴线的对称点为圆心，5d为半径的圆形区域内；

所述第十投影的中心分布在：以所述第九投影的中心关于所述轴线的对称点为圆心，5d为半径的圆形区域内。

26.根据权利要求25所述的手术器械，其特征在于，所述手术器械还包括一与所述轴线同轴的器械杆，所述器械杆具有贯通的腔体，用以供所述牵引体穿设；其中，所有所述牵引体位于所述器械杆内的部分被配置为：任两个投影的中心间的距离大于d；任一投影的中心到所述器械杆之内壁的距离大于0.6d；任一投影到器械杆2之中心的距离大于0.5d。

27.根据权利要求25所述的手术器械，其特征在于，

所述手术器械还包括一与所述轴线同轴的器械杆，所述器械杆具有贯通的腔体，用以供所述牵引体穿设；

以所述器械杆的轴线的投影中心为O1，所述第八投影的中心为Q1，所述第九投影的中心为P1，所述器械杆的内径为D，则所述第九投影和所述第八投影满足：

28.根据权利要求20所述的手术器械，其特征在于，所述基座上设有相对的第三导向座和第四导向座，所述第七导向轮以及第八导向轮设置于所述第三导向座上，所述第九导向轮以及第十导向轮设置于所述第四导向座上；所述第七导向轮相对于所述基座的距离小于所述第八导向轮相对于所述基座的距离，所述第九导向轮相对于所述基座的距离小于所述第十导向轮相对于所述基座的距离。

29.一种手术机器人，其特征在于，包括机械臂和根据权利要求1～权利要求28中任一项所述的手术器械，所述手术器械挂载于所述机械臂的末端，所述机械臂用于调整所述手术器械的位置和/或姿态。