CN110584787A - 一种四自由度微创手术器械 - Google Patents

Abstract

一种四自由度微创手术器械，利用的是钢丝绳传动方式，其结构是由底座、引气件、拆卸块、导向轮组、操纵杆执行系统、末端执行器、传动轮轴系统、上定位防护板和外壳组成的，所述的底座在整个手术器械的最下方；所述的导向轮组是由下定位器、导向轮轴和导向轮组成的；所述的操纵杆执行系统是由固定底座、操纵杆轴承、操纵杆挡圈、操纵杆、操纵杆线轮和固定盖组成的；所述的末端执行器是由连接器、腕部导向轮、腕关节、腕部销轴、过渡导向轮轴、大孔过渡导向轮、小孔过渡导向轮、钳爪和钳爪销轴组成的；所述的传动轮轴系统由传动轮轴、传动轴承、传动线轮、传动线轮紧配件、顶部小轴承和固定螺母组成；所述的外壳其外形轮廓及尺寸与底座相同。

Description

一种四自由度微创手术器械

技术领域

本发明涉及一种四自由度微创手术器械，具体地说是一种搭载在四自由度微创手术器械驱动平台上，其上具有四个自由度的末端执行器利用驱动平台代替人手夹持式器械完成微创手术动作的装置，属于医疗器械领域。

背景技术

传统人手夹持式手术器械自由度少、灵活性差，医生长时间手工操作难以保证精度、准确度，容易因颤抖而使手术操作失误，四自由度微创手术器械具有四个自由度，体积小，控制精度高，灵活性好，可基本完成人工手术的动作要求，且其手术时创口更小，愈合时间短可减轻病人痛苦。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种四自由度微创手术器械。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种四自由度微创手术器械，利用的是钢丝绳传动方式，其结构是由底座、引气件、拆卸块、导向轮组、操纵杆执行系统、末端执行器、操纵杆传动系统、腕部传动系统、钳爪传动系统、上定位防护板和外壳组成的；

所述的底座在整个手术器械的最下方，中间位置中心对称布置有四个轴承座孔，该孔上端有向内的环形凸缘，且在轴承座的外圆柱面上有方形凸起，在底座的上表面，底座的靠前位置有一个矩形凹槽，且在其左右两侧各有一个通孔，在其中间靠后位置垂直于上表面的面内有一个弧形凹槽，在底座的左右两侧位置各有一个安装孔，安装孔的下方是肋板，肋板上表面是凹弧形面；

所述的引气件有一个弧形凸缘，与底座上靠后位置的弧形凹槽配合，且在引气件上有一个通气圆筒；

所述的拆卸块共有两个，其上部分是一个有弧度的按压板，其下部分是弯曲状的长条，其左右两侧有方形凸缘，在拆卸块下底面有凸弧形面，该凸弧形面与安装孔下方的凹弧形面贴合，拆卸块可以在弧形面上摆动，拆卸块下部分的弯曲状的长条伸入底座的下底面部分；

所述的导向轮组位于底座上表面中央位置，其结构是由下定位器、导向轮轴和导向轮组成的，在下定位器的下表面左右两侧各有一个螺孔，与底座上对应位置的通孔对齐，用内六角螺钉固定，在下定位器的上表面左右两侧各有一个螺孔，同时在上表面上有四个光孔，其中两个孔的台面比另外两个高，光孔与导向轮轴采用过盈配合，导向轮共有八个，每个导向轮轴上装有两个导向轮，形成上导向轮组和下导向轮组，且导向轮与导向轮轴之间采用间隙配合；

所述的操纵杆执行系统是由固定底座、操纵杆轴承、操纵杆挡圈、操纵杆、操纵杆线轮和固定盖组成的，其中固定底座的底面呈矩形，上表面是半开式双轴承座，且在其左右两翼各有一个螺纹孔和一个直径较大的通孔，该固定底座与底座上表面的矩形凹槽配合，固定底座上的通孔与底座上矩形凹槽两侧通孔同轴，操纵杆轴承共有前后两个，依次放置在固定底座的轴承座上，操纵杆挡圈是一个一端有凸缘的圆柱套筒，其外圆柱面与两个操纵杆轴承的内圈配合，配合后其凸缘与前侧操纵杆轴承内圈侧面贴合，操纵杆是一个长直玻璃纤维管，外径10mm，其前端与末端执行器相连，后端与操纵杆挡圈配合，且为过盈配合，操纵杆后端从后侧操纵杆轴承内孔中伸出，操纵杆线轮是一个具有螺旋线槽的线轮，分前、后两部分，前、后部分的螺旋线线槽均为右旋，两部分的绳端固定口都在操纵杆线轮的中间位置，且两个绳端固定口是径向相对的，操纵杆线轮内圆面与操纵杆后端通过卡销连接，且结合面处为过盈配合，固定盖是与固定底座配合的轴承座上盖，其两翼各有两个通孔，距离中心位置近的通孔轴线与固定底座上的螺纹孔轴线对齐，固定盖与固定底座用螺钉紧固，底座、固定底座和固定盖上的通孔对齐后，通过螺栓连接将操纵杆系统固定在底座上；

所述的末端执行器位于该手术器械的最前端，是由连接器、腕部导向轮、腕关节、腕部销轴、过渡导向轮轴、大孔过渡导向轮、小孔过渡导向轮、钳爪和钳爪销轴组成的，连接器的后端开口、前端封闭且有六个小孔中心对称布置，且在前端有两个开有销轴孔的连接臂，连接器后端与操纵杆前端过盈配合，腕部导向轮有四个，腕关节前端上下两片挡板上配做有销轴孔，后端是不完全槽轮，不完全槽轮中心处有通孔，腕关节的不完全槽轮位于中间位置，两侧各有两个腕部导向轮，通过腕部销轴将这五部分在连接器的连接臂处铰接，过渡导向轮轴分四部分，第一部分为固定部分，该部分与腕关节上的光孔过盈配合，第二部分为大直径轮轴部分，该部分相对于固定部分轴线是一个偏心轮，且大直径轮轴部分外圆面与固定部分外圆面内切，第三部分为小直径轮轴部分，其与固定部分同轴且直径相等，第四部分为铆固部分，大孔过渡导向轮安装在过渡导向轮轴的大直径轮轴部分，小孔过渡导向轮安装在过渡导向轮轴的小直径轮轴部分，钳爪有两个，每一个钳爪分为夹紧部分和基础部分，夹紧部分是钳爪的前端，夹紧面上有滚花，基础部分外形呈圆柱形，同样在其柱面上开有线槽，且在线槽终点处有钢丝绳固定凹坑，在端面圆心出开有通孔，基础部分外表面是为一弧形面，内表面有一个弧形槽和一个圆柱凸起，当两个钳爪基础部分内表面贴合时，圆柱凸起和弧形槽彼此配合，钳爪开合控制在45度，穿过腕关节前端上下挡板处的销轴孔和两钳爪基础部分的通孔，用钳爪销轴将腕关节和钳爪铰接；

所述的操纵杆传动系统是由操纵杆传动轮轴、操纵杆传动轴承、操纵杆传动线轮、操纵杆传动线轮紧配件、操纵杆传动顶部小轴承和操纵杆传动固定螺母组成的，操纵杆传动轮轴与底座前端右侧轴承座孔中的轴承配合，在该系统的操纵杆传动轮轴上，有相同的两组操纵杆传动线轮和操纵杆传动线轮紧配件组合，形成操纵杆传动轮上组合和操纵杆传动轮下组合，操纵杆传动轮上组合和操纵杆传动轮下组合引出的钢丝绳缠绕方向相反，操纵杆传动轮上组合引出的钢丝绳在操纵杆线轮的上方绕进，沿操纵杆线轮的线槽缠绕，并将钢丝绳的另一端引入相应的绳端固定口并预紧固定，操纵杆传动轮下组合引出的钢丝绳在操纵杆线轮的下方绕进，沿操纵杆线轮的另一线槽缠绕，并将钢丝绳的另一端引入另一个绳端固定口并预紧固定；

所述的腕部传动系统是由腕部传动轮轴、腕部传动轴承、腕部传动线轮、腕部传动线轮紧配件、腕部传动顶部小轴承和腕部传动固定螺母组成的，腕部传动轮轴与底座前端左侧轴承座孔中的轴承配合，在该系统的腕部传动轮轴上，有相同的两组腕部传动线轮和腕部传动线轮紧配件组合，形成腕部传动轮上组合和腕部传动轮下组合，该系统腕部传动轮上组合和腕部传动轮下组合引出的钢丝绳缠绕方向相反，腕部传动轮上组合引出的钢丝绳和下组合引出的钢丝绳分别在导向轮组的上导向轮和下导向轮处绕进导向，引导钢丝绳穿过操纵杆内部管道，在末端执行器中连接器前端对应小孔中穿出，钢丝绳拉紧后并将钢丝绳端头固定在腕关节的不完全槽轮上；

所述的钳爪传动系统是由钳爪传动轮轴、钳爪传动轴承、钳爪传动线轮、钳爪传动线轮紧配件、钳爪传动顶部小轴承和钳爪传动固定螺母组成的，钳爪传动轮轴系统有相同的两组，每一组的钳爪传动轮轴分别与底座的后部两轴承座孔处的轴承配合，在该系统的钳爪传动轮轴上，有相同的两组钳爪传动线轮和钳爪传动线轮紧配件组合，形成钳爪传动轮上组合和钳爪传动轮下组合，钳爪传动轮上组合和钳爪传动轮下组合引出的钢丝绳缠绕方向相反，钳爪传动轮上组合引出的钢丝绳和下组合引出的钢丝绳分别在导向轮组的上导向轮和下导向轮处绕进导向，引导钢丝绳穿过操纵杆内部管道，在末端执行器中连接器前端对应小孔中穿出，依次经过连接器连接臂处的腕部导向轮和腕关节上的过渡导向轮导向，钢丝绳拉紧后并将钢丝绳端头固定在钳爪的线槽终点处的钢丝绳固定凹坑中；

所述的上定位防护板的主要面呈正方形，在其四个顶角处各有一个圆形通孔，每个圆形通孔的轴线分别与操纵杆传动顶部小轴承、腕部传动顶部小轴承以及两个钳爪传动顶部小轴承过盈配合，在上定位防护板的下表面，有四个钻孔，每个钻孔轴线分别与导向轮组的四个导向轮轴的轴线重合，钻孔与导向轮轴均为间隙配合，在上定位防护板的两侧开有光孔，光孔轴线与下定位器两侧的螺孔轴线重合，将上定位防护板定位置于下定位器上，即可利用螺钉固定；

所述的外壳其外形轮廓与底座相同，并与底座通过螺钉固定。

该发明的有益之处是，四个自由度在几乎达到人工微创手术动作自由度的同时，利用机械方式提高了微创手术的精准度，相比于齿轮传动、连杆机构等，丝传动结构在与人体组织接触时产生的刚性危害大大减小，末端执行器的尺寸较小，最大处直径仅10mm，减小了手术创口，愈合周期缩短，减轻了病人术后在创口愈合时的痛苦；导向轮组的四个导向轮轴分别装配两个导向轮，将腕部和钳爪的传动钢丝绳在空间位置上错开，避免了不同传动系统的钢丝绳缠绕现象；上定位防护板与各传动系统顶部小轴承的配合使各传动系统形成两端支承，增强了各传动系统整体刚性，防止传动系统因钢丝绳拉力作用而产生轴线弯曲，同时上定位防护板与导向轮组的各导向轮轴配合，也使导向轮轴形成两端支承，优化了受力条件；操纵杆采用玻璃纤维材料，相比金属材料降低了重量，尤其对于其截面积小而长度较长的特点，增强了韧性，减小了刚性弯曲。

附图说明

附图1为本发明的装配示意图；

附图2是底座1的结构示意图；

附图3是引气件2的结构示意图；

附图4是拆卸块3的结构示意图；

附图5是导向轮组4的装配示意图；

附图6是操纵杆执行系统5的装配示意图；

附图7是末端执行器6的装配示意图；

附图8是过渡导向轮轴的结构示意图；

附图9是钳爪的结构示意图；

附图10操纵杆传动系统7的装配示意图；

附图11是腕部传动系统8的装配示意图；

附图12是钳爪传动系统9的装配示意图；

附图13是上定位防护板10的结构示意图；

附图14是外壳11的结构示意图。

图中，1、底座，2、引气件，3、拆卸块，4、导向轮组，5、操纵杆执行系统，6、末端执行器，7、操纵杆传动系统，8、腕部传动系统，9、钳爪传动系统10、上定位防护板，11、外壳，101、轴承座孔，102、环形凸缘，103、方形凸起，104、矩形凹槽，105、弧形凹槽，106、安装孔，201、弧形凸缘，202、通气圆筒，301、按压板，302、长条，303、方形凸缘，401、下定位器，402、导向轮轴，403、导向轮，501、固定底座，502、操纵杆轴承，503、操纵杆挡圈，504、操纵杆，505、操纵杆线轮，505A、绳端固定口，506、固定盖，601、连接器，602、腕部导向轮，603、腕关节，604、腕部销轴，605、过渡导向轮轴，60501、固定部分，60502、大直径轮轴部分，60503、小直径轮轴部分，60504、铆固部分，606、大孔过渡导向轮，607、小孔过渡导向轮，608、钳爪，60801、夹紧面，60802、线槽，60803、钢丝绳固定凹坑，60804、弧形槽，60805、圆柱凸起，609、钳爪销轴，701、传动轮轴，702、传动轴承，703、传动线轮，704、传动线轮紧配件，705、顶部小轴承，706、固定螺母，701、操纵杆传动轮轴，702、操纵杆传动轴承，703、操纵杆传动线轮，703A、操纵杆线轮绳端固定口704、操纵杆传动线轮紧配件，705、操纵杆传动顶部小轴承，706、操纵杆传动固定螺母，801、腕部传动轮轴，802、腕部传动轴承，803、腕部传动线轮，804、腕部传动线轮紧配件，805、腕部传动顶部小轴承，806、腕部传动固定螺母，901、钳爪传动轮轴，902、钳爪传动轴承，903、钳爪传动线轮，904、钳爪传动线轮紧配件，905、钳爪传动顶部小轴承，906、钳爪传动固定螺母，1001、圆形通孔，1002、钻孔，1003、光孔。

具体实施方式

一种四自由度微创手术器械，利用的是钢丝绳传动方式，其结构是由底座1、引气件2、拆卸块3、导向轮组4、操纵杆执行系统5、末端执行器6、操纵杆传动系统7、腕部传动系统8、钳爪传动系统9、上定位防护板10和外壳11组成的；

所述的底座1在整个手术器械的最下方，中间位置中心对称布置有四个轴承座孔101，该孔上端有向内的环形凸缘102，且在轴承座的外圆柱面上有方形凸起103，在底座1的上表面，底座1的靠前位置有一个矩形凹槽104，且在其左右两侧各有一个通孔，在其中间靠后位置垂直于上表面的面内有一个弧形凹槽105，在底座1的左右两侧位置各有一个安装孔106，安装孔的下方是肋板，肋板上表面是凹弧形面；

所述的引气件2有一个弧形凸缘201，与底座1上靠后位置的弧形凹槽105配合，且在引气件2上有一个通气圆筒202；

所述的拆卸块3共有两个，其上部分是一个有弧度的按压板301，其下部分是弯曲状的长条302，其左右两侧有方形凸缘303，在拆卸块3下底面有凸弧形面，该凸弧形面与安装孔106下方的凹弧形面贴合，拆卸块3可以在弧形面上摆动，拆卸块下部分的弯曲状的长条302伸入底座1的下底面部分；

所述的导向轮组4位于底座1上表面中央位置，其结构是由下定位器401、导向轮轴402和导向轮403组成的，在下定位器401的下表面左右两侧各有一个螺孔，与底座1上对应位置的通孔对齐，用内六角螺钉固定，在下定位器401的上表面左右两侧各有一个螺孔，同时在上表面上有四个光孔，其中两个孔的台面比另外两个高，光孔与导向轮轴402采用过盈配合，导向轮403共有八个，每个导向轮轴402上装有两个导向轮403，形成上导向轮组和下导向轮组，且导向轮403与导向轮轴402之间采用间隙配合；

所述的操纵杆执行系统5是由固定底座501、操纵杆轴承502、操纵杆挡圈503、操纵杆504、操纵杆线轮505和固定盖506组成的，其中固定底座501的底面呈矩形，上表面是半开式双轴承座，且在其左右两翼各有一个螺纹孔和一个直径较大的通孔，该固定底座501与底座1上表面的矩形凹槽104配合，固定底座501上的通孔与底座1上矩形凹槽104两侧通孔同轴，操纵杆轴承502共有前后两个，依次放置在固定底座501的轴承座上，操纵杆挡圈503是一个一端有凸缘的圆柱套筒，其外圆柱面与两个操纵杆轴承502的内圈配合，配合后其凸缘与前侧操纵杆轴承502内圈侧面贴合，操纵杆504是一个长直玻璃纤维管，外径10mm，其前端与末端执行器6相连，后端与操纵杆挡圈503配合，且为过盈配合，操纵杆504后端从后侧操纵杆轴承502内孔中伸出，操纵杆线轮505是一个具有螺旋线槽的线轮，分前、后两部分，前、后部分的螺旋线线槽均为右旋，两部分的绳端固定口505A都在操纵杆线轮505的中间位置，且两个绳端固定口505A是径向相对的，操纵杆线轮505内圆面与操纵杆504后端通过卡销连接，且结合面处为过盈配合，固定盖506是与固定底座501配合的轴承座上盖，其两翼各有两个通孔，距离中心位置近的通孔轴线与固定底座501上的螺纹孔轴线对齐，固定盖506与固定底座501用螺钉紧固，底座1、固定底座501和固定盖506上的通孔对齐后，通过螺栓连接将操纵杆系统5固定在底座1上；

所述的末端执行器6位于该手术器械的最前端，是由连接器601、腕部导向轮602、腕关节603、腕部销轴604、过渡导向轮轴605、大孔过渡导向轮606、小孔过渡导向轮607、钳爪608和钳爪销轴609组成的，连接器601的后端开口、前端封闭且有六个小孔中心对称布置，且在前端有两个开有销轴孔的连接臂，连接器601后端与操纵杆504前端过盈配合，腕部导向轮602有四个，腕关节603前端上下两片挡板上配做有销轴孔，后端是不完全槽轮，不完全槽轮中心处有通孔，腕关节603的不完全槽轮位于中间位置，两侧各有两个腕部导向轮602，通过腕部销轴604将这五部分在连接器601的连接臂处铰接，过渡导向轮轴605分四部分，第一部分为固定部分60501，该部分与腕关节603上的光孔过盈配合，第二部分为大直径轮轴部分60502，该部分相对于固定部分60501轴线是一个偏心轮，且大直径轮轴部分60502外圆面与固定部分60501外圆面内切，第三部分为小直径轮轴部分60503，其与固定部分60501同轴且直径相等，第四部分为铆固部分60504，大孔过渡导向轮606安装在过渡导向轮轴605的大直径轮轴部分60502，小孔过渡导向轮607安装在过渡导向轮轴605的小直径轮轴部分60503，钳爪608有两个，每一个钳爪608分为夹紧部分和基础部分，夹紧部分是钳爪608的前端，夹紧面60801上有滚花，基础部分外形呈圆柱形，同样在其柱面上开有线槽60802，且在线槽终点处有钢丝绳固定凹坑60803，在端面圆心出开有通孔，基础部分外表面是为一弧形面，内表面有一个弧形槽60804和一个圆柱凸起60805，当两个钳爪608基础部分内表面贴合时，圆柱凸起60805和弧形槽60804彼此配合，钳爪608开合控制在45度，穿过腕关节603前端上下挡板处的销轴孔和两钳爪608基础部分的通孔，用钳爪销轴609将腕关节603和钳爪608铰接；

所述的操纵杆传动系统7是由操纵杆传动轮轴701、操纵杆传动轴承702、操纵杆传动线轮703、操纵杆传动线轮紧配件704、操纵杆传动顶部小轴承705和操纵杆传动固定螺母706组成的，操纵杆传动轮轴701与底座1前端右侧轴承座孔101中的轴承配合，在该系统的操纵杆传动轮轴701上，有相同的两组操纵杆传动线轮703和操纵杆传动线轮紧配件704组合，形成操纵杆传动轮上组合和操纵杆传动轮下组合，操纵杆传动轮上组合和操纵杆传动轮下组合引出的钢丝绳缠绕方向相反，操纵杆传动轮上组合引出的钢丝绳在操纵杆线轮505的上方绕进，沿操纵杆线轮505的线槽缠绕，并将钢丝绳的另一端引入相应的操纵杆线轮绳端固定口703A并预紧固定，操纵杆传动轮下组合引出的钢丝绳在操纵杆线轮505的下方绕进，沿操纵杆线轮505的另一线槽缠绕，并将钢丝绳的另一端引入另一个操纵杆线轮绳端固定口703A并预紧固定；

所述的腕部传动系统8是由腕部传动轮轴801、腕部传动轴承802、腕部传动线轮803、腕部传动线轮紧配件804、腕部传动顶部小轴承805和腕部传动固定螺母806组成的，腕部传动轮轴801与底座1前端左侧轴承座孔101中的轴承配合，在该系统的腕部传动轮轴801上，有相同的两组腕部传动线轮803和腕部传动线轮紧配件804组合，形成腕部传动轮上组合和腕部传动轮下组合，该系统腕部传动轮上组合和腕部传动轮下组合引出的钢丝绳缠绕方向相反，腕部传动轮上组合引出的钢丝绳和下组合引出的钢丝绳分别在导向轮组4的上导向轮和下导向轮处绕进导向，引导钢丝绳穿过操纵杆504内部管道，在末端执行器6中连接器601前端对应小孔中穿出，钢丝绳拉紧后并将钢丝绳端头固定在腕关节603的不完全槽轮上；

所述的钳爪传动系统9是由钳爪传动轮轴901、钳爪传动轴承902、钳爪传动线轮903、钳爪传动线轮紧配件904、钳爪传动顶部小轴承905和钳爪传动固定螺母906组成的，钳爪传动轮轴系统9有相同的两组，每一组的钳爪传动轮轴901分别与底座1的后部两轴承座孔101处的轴承配合，在该系统的钳爪传动轮轴901上，有相同的两组钳爪传动线轮903和钳爪传动线轮紧配件904组合，形成钳爪传动轮上组合和钳爪传动轮下组合，钳爪传动轮上组合和钳爪传动轮下组合引出的钢丝绳缠绕方向相反，钳爪传动轮上组合引出的钢丝绳和下组合引出的钢丝绳分别在导向轮组4的上导向轮和下导向轮处绕进导向，引导钢丝绳穿过操纵杆504内部管道，在末端执行器6中连接器601前端对应小孔中穿出，依次经过连接器601连接臂处的腕部导向轮602和腕关节603上的过渡导向轮606、607导向，钢丝绳拉紧后并将钢丝绳端头固定在钳爪608的线槽60802终点处的钢丝绳固定凹坑60803中；

所述的上定位防护板10的主要面呈正方形，在其四个顶角处各有一个圆形通孔1001，每个圆形通孔1001的轴线分别与操纵杆传动顶部小轴承705、腕部传动顶部小轴承805以及两个钳爪传动顶部小轴承905过盈配合，在上定位防护板10的下表面，有四个钻孔1002，每个钻孔1002轴线分别与导向轮组4的四个导向轮轴402的轴线重合，钻孔1002与导向轮轴402均为间隙配合，在上定位防护板10的两侧开有光孔1003，光孔1003轴线与下定位器401两侧的螺孔轴线重合，将上定位防护板10定位置于下定位器401上，即可利用螺钉固定；

所述的外壳11其外形轮廓与底座1相同，并与底座1通过螺钉固定。

操纵杆传动系统7接收外部动力源，实现自身旋转，通过两个操纵杆传动线轮703上呈反向缠绕的两根钢丝绳带动操纵杆线轮505实现旋转，操纵杆504在操纵杆线轮505的卡销作用下一同旋转，从而使操纵杆505跟随操纵杆传动系统7变换转动方向；腕部传动系统8接收外部动力源，实现自身旋转，同样在其两个腕部传动线轮803上呈反向缠绕的两根钢丝绳经过导向轮组4的导向作用，穿过操纵杆线轮505，在操纵杆504空腔中延伸到末端执行器6中的连接器601，在连接器601端部小孔中穿出，带动腕部603实现俯仰摆动，从而使腕部603跟随腕部传动系统8变换转动方向；两个钳爪传动系统9运动形式相同，分别连接不同电机，钳爪传动系统9接收外部动力源，实现自身旋转，同样在其两个钳爪传动线轮903上呈反向缠绕的两根钢丝绳经过导向轮组4的导向作用，穿过操纵杆线轮505，在操纵杆504空腔中延伸到末端执行器6中的连接器601，在连接器601端部小孔中穿出，经过腕部导向轮602，两根钢丝绳分别经过大过渡导向轮606和小过渡导向轮607的导向作用，带动钳爪608实现开合运动，从而使钳爪608跟随钳爪传动系统9变换转动方向，通过控制两个钳爪传动系统9各自的转向即可实现钳爪608夹紧和张开运动。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种四自由度微创手术器械，其特征在于：是由底座、引气件、拆卸块、导向轮组、操纵杆执行系统、末端执行器、操纵杆传动系统、腕部传动系统、钳爪传动系统、上定位防护板和外壳组成的，利用钢丝绳传动连接各传动系统；所述的底座在整个手术器械的最下方；所述的引气件位于整个手术器械最后方，与底座相连接；所述的拆卸块共有两个，位于底座左右两侧的安装孔内；所述的导向轮组位于底座上表面中央位置，通过内六角螺钉将导向轮组固定在底座上；所述的操纵杆执行系统下端矩形轮廓与底座上表面的矩形凹槽配合，操纵杆伸出；所述的末端执行器位于该手术器械的最前端，安装在操纵杆执行系统的操纵杆上；所述的操纵杆传动系统下端与底座前端右侧轴承座孔中的轴承配合，操纵杆传动系统引出的两根钢丝绳缠绕方向相反，沿操纵杆线轮的两条线槽分别缠绕，并将钢丝绳的另一端引入操纵杆线轮上相应的绳端固定口并预紧固定；所述的腕部传动系统下端与底座前端左侧轴承座孔中的轴承配合，腕部传动系统引出的两根钢丝绳缠绕方向相反，经过导向轮组引导钢丝绳穿过操纵杆内部管道，在末端执行器中连接器前端穿出，钢丝绳拉紧后并将钢丝绳端头固定在腕关节上；所述的钳爪传动系统有相同的两组，每一组的钳爪传动轮轴下端分别与底座的后部两轴承座孔处的轴承配合，引出的两根钢丝绳缠绕方向相反，经过导向轮组导向，引导钢丝绳穿过操纵杆内部管道，在末端执行器中连接器中穿出，依次经过腕部导向轮和腕关节上的过渡导向轮导向，钢丝绳拉紧后并将钢丝绳端头固定在钳爪的线槽终点处的钢丝绳固定凹坑中；所述的上定位防护板与操纵杆传动顶部小轴承、腕部传动顶部小轴承以及两个钳爪传动顶部小轴承过盈配合，在上定位防护板的下表面四个钻孔与导向轮组的导向轮轴均为间隙配合，将上定位防护板定位置于下定位器上，通过螺钉固定；所述的外壳其外形轮廓与底座相同，并与底座通过螺钉固定。

2.如权利要求1所述的一种四自由度微创手术器械，其特征在于：所述的导向轮组是由下定位器、导向轮轴和导向轮组成的，导向轮轴下端与下定位器轴孔配合，导向轮套在导向轮轴上。

3.如权利要求2所述的一种四自由度微创手术器械，其特征在于：所述的导向轮共有八个，每个导向轮轴上装有两个导向轮，形成上导向轮组和下导向轮组，且导向轮与导向轮轴之间采用间隙配合。

4.如权利要求1所述的一种四自由度微创手术器械，其特征在于：所述的操纵杆执行系统是由固定底座、操纵杆轴承、操纵杆挡圈、操纵杆、操纵杆线轮和固定盖组成的，操纵杆轴承放置在固定底座的轴承座上，操纵杆的外圆柱面与两个操纵杆轴承的内圈配合，配合后其凸缘与前侧操纵杆轴承内圈侧面贴合，操纵杆前端与末端执行器相连，后端与操纵杆挡圈过盈配合，操纵杆后端从操纵杆轴承内孔中伸出，操纵杆线轮内圆面与操纵杆后端通过卡销连接，固定盖通过螺钉连接在固定底座上，通过螺栓连接将操纵杆系统固定在底座上。

5.如权利要求4所述的一种四自由度微创手术器械，其特征在于：所述的操纵杆线轮是一个具有螺旋线槽的线轮，分前、后两部分，前、后部分的螺旋线线槽均为右旋，两部分的绳端固定口都在操纵杆线轮的中间位置，且两个绳端固定口是径向相对的。

6.如权利要求1所述的一种四自由度微创手术器械，其特征在于：所述的末端执行器是由连接器、腕部导向轮、腕关节、腕部销轴、过渡导向轮轴、大孔过渡导向轮、小孔过渡导向轮、钳爪和钳爪销轴组成的，连接器后端与操纵杆前端过盈配合，腕部导向轮和腕关节通过腕部销轴在连接器的连接器上铰接，过渡导向轮轴安装在腕关节两侧，大孔过渡导向轮安装在过渡导向轮轴的大直径轮轴部分，小孔过渡导向轮安装在过渡导向轮轴的小直径轮轴部分，通过钳爪销轴将腕关节和钳爪铰接。

7.如权利要求6所述的一种四自由度微创手术器械，其特征在于：所述的钳爪有两个，每一个钳爪分为夹紧部分和基础部分，夹紧部分是钳爪的前端，夹紧面上有滚花，基础部分外形呈圆柱形，同样在其柱面上开有线槽，且在线槽终点处有钢丝绳固定凹坑，在端面圆心出开有通孔，基础部分外表面是为一弧形面，内表面有一个弧形槽和一个圆柱凸起，当两个钳爪基础部分内表面贴合时，圆柱凸起和弧形槽彼此配合，钳爪开合控制在45度。

8.如权利要求2所述的一种四自由度微创手术器械，其特征在于：所述的操纵杆传动系统是由操纵杆传动轮轴、操纵杆传动轴承、操纵杆传动线轮、操纵杆传动线轮紧配件、操纵杆传动顶部小轴承和操纵杆传动固定螺母组成的，在该系统的操纵杆传动轮轴上，有相同的两组操纵杆传动线轮和操纵杆传动线轮紧配件组合，形成操纵杆传动轮上组合和操纵杆传动轮下组合，操纵杆传动顶部小轴承套在操纵杆传动轮轴顶端，操纵杆传动固定螺母旋入操纵杆传动轮轴端部轴向固定。

9.如权利要求1所述的一种四自由度微创手术器械，其特征在于：所述的腕部传动系统是由腕部传动轮轴、腕部传动轴承、腕部传动线轮、腕部传动线轮紧配件、腕部传动顶部小轴承和腕部传动固定螺母组成的，在该系统的腕部传动轮轴上，有相同的两组腕部传动线轮和腕部传动线轮紧配件组合，形成腕部传动轮上组合和腕部传动轮下组合，腕部传动顶部小轴承套在腕部传动轮轴顶端，腕部传动固定螺母旋入腕部传动轮轴端部轴向固定。

10.如权利要求1所述的一种四自由微创手术器械，其特征在于：所述的钳爪传动系统是由钳爪传动轮轴、钳爪传动轴承、钳爪传动线轮、钳爪传动线轮紧配件、钳爪传动顶部小轴承和钳爪传动固定螺母组成的，在该系统的钳爪传动轮轴上，有相同的两组钳爪传动线轮和钳爪传动线轮紧配件组合，形成钳爪传动轮上组合和钳爪传动轮下组合，钳爪传动顶部小轴承套在腕部传动轮轴顶端，钳爪传动固定螺母旋入钳爪传动轮轴端部轴向固定。