CN111329590B - 锁紧接口、夹持臂及手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锁紧接口、夹持臂及手术机器人，所述锁紧接口包括锁紧座、第一锁持机构和第二锁持机构，能可靠地限定医疗器械在第一内腔中的径向位移。进一步，当所述第二锁持机构处于锁紧状态时，可使医疗器械与第二锁持机构保持相对固定，进而锁紧医疗器械；而当所述第二锁持机构处于解锁状态时，即解除医疗器械与第二锁持机构之间的相对固定关系，如此配置，医疗器械可通过轴向的移动，从锁紧接口脱出，由此，可实现便捷和快速地对医疗器械进行更换。更进一步，所述第二锁持机构可相对锁紧座转动，如此，可实现对医疗器械的转动角度进行调整，以使医疗器械的应用更灵活。

Description

锁紧接口、夹持臂及手术机器人

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种锁紧接口、夹持臂及手术机器人。

背景技术

腹腔镜手术是近年来新发展起来的微创伤手术方式，是未来手术发展的必然趋势。随着科技手段的发展，加上医生越来越娴熟的操作，且因腹腔镜手术本身具有手术创伤小、操作视野广、患者恢复快，痛苦轻等优点，使得许多过去的开放性手术现在已被腔内手术取代。腹腔镜手术作为微创伤外科的代表，在外科领域被广泛应用，涉及许多病种和手术，受到患者欢迎。而且随着科学技术的不断进步，手术器械改进创新，腹腔镜的施展空间将会越来越大。然而腹腔镜手术对手术器械及医生技术要求较高，通常会根据手术情况，需要频繁更换多种手术操作器械才能完成一台完整的手术。目前，当手术中需要多个手术工具，在更换不同的手术器械时，需要将连接机械臂与手术器械的接口整体替换，这样容易造成时间浪费，增加了操作的繁冗程序，延长了手术时间，在某些紧急时刻甚至增大了手术的风险。

因此，为解决上述技术问题，有必要提供一种新型的锁紧接口及夹持臂，以解决现有腹腔镜手术中不能快速更换医疗器械，锁紧接口不能适用于不同型号规格、大小的医疗器械，以及在手术操作过程中医疗器械不易抱紧，易松动和脱落等问题中的至少一个。

发明内容

针对上述问题中的一个或多个，本发明的目的在于提供一种锁紧接口、夹持臂及手术机器人。

根据本发明的一个方面，提供了一种锁紧接口，用于夹持医疗器械，其包括：

锁紧座，具有贯通的第一内腔，用以供所述医疗器械穿设；

第一锁持机构，设置于所述锁紧座上，用以限定所述医疗器械在所述第一内腔中的径向位移；以及，

第二锁持机构，可转动地设置于所述锁紧座上，所述第二锁持机构具有锁定状态和解锁状态，当所述第二锁持机构处于锁定状态时，用以使所述医疗器械与所述第二锁持机构保持相对固定；当所述第二锁持机构处于解锁状态时，用以解除所述医疗器械与所述第二锁持机构之间的相对固定关系；

其中，所述第一锁持机构与所述第二锁持机构沿所述第一内腔的轴向分布。

可选的，所述第一锁持机构位于所述锁紧座的近端，所述第二锁持机构位于所述锁紧座的远端。

可选的，所述第一锁持机构包括：

固定部，用以与所述锁紧座连接；以及，

限位部，与所述固定部固定连接，所述限位部为中空结构，用以供所述医疗器械穿设；所述限位部具有第一端和位于所述第一端之远端的第二端，所述限位部的内径由所述第一端向所述第二端递减，且所述第二端沿周向开设有若干齿槽；

其中，至少制备所述限位部的所述第二端的材料采用半硬性材料制成。

可选的，所述齿槽由所述第二端向所述第一端的延伸长度，为所述限位部之轴向长度的1/4～2/3。

可选的，所述限位部之内壁的母线为弧线。

可选的，所述固定部与所述锁紧座位于近端的外表面卡扣连接，且所述限位部位于所述第一内腔。

可选的，制备所述限位部的材料为ABS塑料或PC塑料。

可选的，所述第二锁持机构包括：

锁持部，具有贯通的第二内腔，用以供所述医疗器械穿设，所述锁持部为弹性材料制成；以及，

施力部，所述施力部具有第三内腔，且具有一个与第二内腔相匹配的通孔，用以供所述医疗器械穿设，所述锁持部设置于所述第三内腔；

所述施力部具有紧固装置，所述紧固装置用以向所述锁持部施加作用力；

当所述施力部向所述锁持部所施加的作用力超过第一限值时，所述第二锁持机构被配置为处于锁定状态，当所述施力部撤除对所述锁持部施加作用力或减低对所述锁持部所施加的作用力至小于所述第一限值时，所述第二锁持机构被配置为处于解锁状态。

可选的，所述施力部由第一施力件和第二施力件组成，所述第一施力件的一端与所述第二施力件的一端可转动地连接，所述第一施力件的另一端与所述第二施力件的另一端通过所述紧固装置连接；

所述锁持部由第一锁持件和第二锁持件组成，所述第一锁持件设置于所述第一施力件，所述第二锁持件设置于所述第二施力件。

可选的，所述紧固装置为可拆卸连接装置。

可选的，所述紧固装置具有多个调节位置，以对所述锁持部施加不同的作用力。

可选的，所述施力部可转动地与所述锁紧座连接。

可选的，所述施力部的一端具有沿所述第二内腔之轴向延伸的延伸部，所述延伸部与所述第一内腔同轴布置；所述延伸部通过轴承与所述锁紧座连接。

可选的，所述锁紧接口还包括：

编码器，设置于所述锁紧座上，用以测量所述第二锁持机构的转动角度；以及，

传动机构，分别与所述编码器和所述第二锁持机构连接，用以将所述第二锁持机构的转动传递至所述编码器，以供所述编码器测量。

可选的，所述传动机构包括相啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二锁持机构同轴连接，所述第二齿轮与所述编码器同轴连接。

另外，根据本发明的另一个方面，提供了一种夹持臂，其末端用以夹持医疗器械，其包括相连接的位置调节组件和姿态调节组件，所述位置调节组件用以调整所述末端的空间位置，所述姿态调节组件用以调整位于所述末端的所述医疗器械的空间姿态，所述姿态调节组件包括如上所述的锁紧接口，且所述第二锁持机构围绕所述第一内腔的轴线可转动，以形成自转关节。

可选的，所述位置调节组件包括顺次连接的基座、第一转动关节、第一连杆、第一摆动关节、第二连杆和第二摆动关节；所述基座用以与一外部机构固定；所述第一连杆的近端通过所述第一转动关节与所述基座连接；所述第二连杆的近端通过所述第一摆动关节与所述第一连杆的远端连接，远端与所述第二摆动关节连接，所述第一摆动关节的旋转轴线与所述第二摆动关节的旋转轴线相平行，且所述第一摆动关节的旋转轴线与所述第一转动关节的旋转轴线垂直相交；

所述姿态调节组件还包括顺次连接的第三连杆、第二转动关节、第四连杆和第三摆动关节，所述第三连杆的近端与所述第二摆动关节连接；远端通过所述第二转动关节与所述第四连杆的近端连接；所述第四连杆的远端通过所述第三摆动关节与所述锁紧接口的所述锁紧座连接，所述第二转动关节的旋转轴线与所述第三摆动关节的旋转轴线垂直，所述第三摆动关节的旋转轴线与所述自转关节的旋转轴线垂直，且所述第二转动关节的旋转轴线、所述第三摆动关节的旋转轴线和所述自转关节的旋转轴线相交于一点。

可选的，所述第一连杆的轴线与所述第一摆动关节的旋转轴线相交，所述第二连杆轴线与所述第一摆动关节的旋转轴线相交，所述第一连杆的轴线与所述第二连杆轴线不相交；所述第三连杆的轴线与所述第二摆动关节的旋转轴线相交，所述第二连杆轴线与所述第二摆动关节的旋转轴线相交，所述第三连杆的轴线与所述第二连杆轴线不相交；所述第一连杆和所述第三连杆位于所述第二连杆的同侧。

可选的，所述第四连杆具有本体部分和位于所述本体部分远端的偏置部分，所述偏置部分的轴线与所述本体部分的轴线不共线，所述偏置部分的远端通过所述第三摆动关节与所述锁紧接口连接。

此外，根据本发明的再一个方面，还提供了一种手术机器人，包括如上所述的夹持臂，还包括医疗器械，所述医疗器械与所述夹持臂上的所述锁紧接口可拆卸地连接。

综上所述，在本发明提供的锁紧接口、夹持臂及手术机器人中，所述锁紧接口包括锁紧座、第一锁持机构和第二锁持机构，第一锁持机构和第二锁持机构能可靠地限定医疗器械在第一内腔中的径向位移。进一步，所述第二锁持机构可在锁紧状态和解锁状态之间转换，当所述第二锁持机构处于锁紧状态时，可使医疗器械与第二锁持机构保持相对固定，进而锁紧医疗器械；而当所述第二锁持机构处于解锁状态时，即解除医疗器械与第二锁持机构之间的相对固定关系，如此配置，医疗器械可通过轴向的移动，从锁紧接口脱出，由此，可实现便捷和快速地对医疗器械进行更换。更进一步，所述第二锁持机构可相对锁紧座转动，如此，可实现对医疗器械的转动角度进行调整，以使医疗器械的应用更灵活。

所述夹持臂包括如上所述的锁紧接口，亦具有该锁紧接口的优点。此外，夹持臂还包括位置调节组件和姿态调节组件，其共同构成了具有六个自由度的串联夹持臂，优选部件之间采用偏置布置的方式连接，各个部件之间结构紧凑小巧，占用空间小，重量轻，增强了夹持臂的灵活性和可操作性。

所述手术机器人，包括如上所述的夹持臂，亦具有上述锁紧接口和夹持臂的优点。

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是本发明一实施例提供的锁紧接口的剖面示意图；

图2是本发明一实施例提供的第一锁持机构的立体示意图；

图3是图2所示的第一锁持机构的轴剖面的示意图；

图4是本发明一实施例提供的第二锁持机构的立体示意图；

图5是图4所示的第二锁持机构的横剖面的示意图；

图6是本发明一实施例提供的夹持臂的立体示意图；

图7是图6所示的夹持臂的关节组成的示意图。

附图中：

11-基座；12-第一连杆；13-第二连杆；14-第三连杆；15-第四连杆；16-锁紧接口；101-第一转动关节；102-第一摆动关节；103-第二摆动关节；104-第二转动关节；105-第三摆动关节；106-自转关节；

200-锁紧座；201-第一内腔；300-第一锁持机构；310-固定部；320-限位部；321-第一端；322-第二端；330-齿槽；400-第二锁持机构；410-施力部；411-第一施力件；412-第二施力件；413-紧固装置；415-延伸部；420-锁持部；421-第一锁持件；422-第二锁持件；423-第二内腔；500-传动机构；501-第一齿轮；502-第二齿轮；600-轴承；700-编码器；800-医疗器械。

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”通常是靠近术者的一端，术语“远端”通常是靠近患者病变部位的一端。

以下参考附图进行描述。

请参考图1至图7，其中，图1是本发明一实施例提供的锁紧接口的剖面示意图，图2是本发明一实施例提供的第一锁持机构的立体示意图，图3是图2所示的第一锁持机构的轴剖面的示意图，图4是本发明一实施例提供的第二锁持机构的立体示意图，图5是图4所示的第二锁持机构的横剖面的示意图，图6是本发明一实施例提供的夹持臂的立体示意图，图7是图6所示的夹持臂的关节组成的示意图。

如图1至图5所示，本发明实施例提供一种锁紧接口，用以夹持医疗器械，如腹腔镜等。所述锁紧接口包括：锁紧座200、第一锁持机构300以及第二锁持机构400，所述锁紧座200具有贯通的第一内腔201，用以供所述医疗器械800穿设；所述第一锁持机构300设置于所述锁紧座200，用以限定所述医疗器械800在所述第一内腔201中的径向位移；所述第二锁持机构400设置于所述锁紧座200，所述第二锁持机构400具有锁定状态和解锁状态，当所述第二锁持机构400处于锁定状态时，用以使医疗器械800与所述第二锁持机构400保持相对固定，即用以限定所述医疗器械800相对于所述第二锁持机构400保持径向、轴向以及周向相对静止；当所述第二锁持机构400处于解锁状态时，用以解除医疗器械800与所述第二锁持机构400相对固定关系；其中，所述第一锁持机构300与所述第二锁持机构400沿所述第一内腔201的轴向分布。优选的，所述第二锁持机构400可转动的设置于所述锁紧座200。如此设置，可以增加一个自转自由度。优选的，所述第一内腔201的轴线、所述第一锁持机构300的锁持轴线(即第一锁持机构300用以限定所述医疗器械800后，医疗器械800的轴线)和所述第二锁持机构400的锁持轴线(含义同第一锁持机构300的锁持轴线)同轴布置。

一般的，医疗器械800，如腹腔镜、手术器械等，具有可以伸入身体内部便于手术操作、手术观察的操作杆。这里，第一锁持机构300主要用于限定所述操作杆的径向位移，但不限定所述操作杆的其它方向的运动，亦即，操作杆可在第一锁持机构300中自由转动或沿轴向移动。而当所述第二锁持机构400处于锁定状态时，所述操作杆被限制与所述第二锁持机构400保持相对固定。由于所述第一锁持机构300与所述第二锁持机构400沿所述第一内腔201的轴向同轴分布，因此两个锁持机构共同配合，还可以防止所述操作杆以一锁持机构作为支点转动，进一步提高了医疗器械800操作稳定性和操作精度。进一步，由于第二锁持机构400还可以在锁定状态和解锁状态之间转换，当所述第二锁持机构400处于解锁状态时，解除操作杆与所述第二锁持机构400之间相对固定关系，如此，与第一锁持机构300配合，可实现对操作杆方便地进行更换和安装。具体的，当所述第二锁持机构400处于解锁状态时，操作杆可沿轴向抽出和插入，以进行更换和安装。因此，本实施例提供的锁紧接口可实现便捷和快速地对医疗器械800进行更换。更进一步，所述第二锁持机构400可相对锁紧座200转动。如此，可通过控制第二锁持机构400相对锁紧座200的转动角度，实现对医疗器械800的转动角度进行调整，以使医疗器械800的应用更灵活。

优选的，所述第一锁持机构300位于所述锁紧座200的近端，所述第二锁持机构400位于所述锁紧座200的远端。实际中，当医疗器械800在使用时，其末端可能会受到外力作用，若只使用一个锁持机构，则在外力作用作用下医疗器械800可能会产生以该锁持机构作为支点转动趋势。为此，使用两个分开设置的锁持机构，即可将这种转动趋势减小。具体的，将第二锁持机构400设置于远端，有利于减小医疗器械800之远端受到的作用力的力臂，从而可增加整个锁紧接口的稳定性。将第一锁持机构300设置于近端，可最大程度地使第一锁持机构300与第二锁持机构400之间的距离加大，从而使第一锁持机构300相对于第二锁持机构400的径向限制力的力臂最大化，能更加有效地保持整个锁紧接口的稳定性。当然，这里不限于第一锁持机构300位于锁紧接口的近端，第二锁持机构400位于锁紧接口的远端；也可以反过来，第一锁持机构300位于锁紧接口的远端，第二锁持机构400位于锁紧接口的近端，其也能起到类似的效果。但由于第二锁持机构400能与医疗器械800保持相对固定关系，故当第二锁持机构400位于远端时，相比第一锁持机构300位于远端的情况能较好地限定医疗器械800。

下面结合附图，进一步对本实施例提供的锁紧接口进行说明。请参考图2和图3，所述第一锁持机构300包括：固定部310和限位部320。所述固定部310邻接于所述锁紧座200，用以对所述限位部320起到支撑作用。所述限位部320与所述固定部310固定连接，所述限位部320为中空结构，具体为一端口大，另一端口小的环状，用以支撑所述医疗器械800的操作杆。所述限位部320具有第一端321和第二端322，第二端322为自由端，所述限位部320的内径由所述第一端321向所述第二端322递减。优选，所述第二端322的末端沿周向开设有若干齿槽330，以便于增加与所述医疗器械800的接触面积。其中，至少所述限位部320的第二端322的材料采用半硬性材料制成，所述半硬性材料，指弹性模量在0.05Gpa～3GPa之间的聚合物材料，例如可选用ABS塑料(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物塑料)、PA塑料(尼龙，聚酰胺)或PC塑料(聚碳酸酯塑料)等工程塑料。采用上述的半硬性材料制备的限位部320，相比橡胶等弹性材料制备的限位部具有更高的硬度和弹性模量，使得第二端322(包括齿槽330)在医疗器械800穿入后不易发生较大的变形，从而对医疗器械800的操作杆产生较高的径向固定支撑能力；另一方面上述材料制备的限位部320相比金属等材料制备的限位部又具有一定的变形能力，能够适应医疗器械800的穿入而发生一定的弹性形变，增加与医疗器械800的操作杆接触面积，能够较好的夹持医疗器械800。

如图3所示，限位部320的内径由所述第一端321向所述第二端322递减，且在第二端322处，沿周向开设有若干齿槽330。优选的，所述第二端322的内径稍小于医疗器械800的操作杆外径，而第一端321的内径稍大于医疗器械800的操作杆外径，如此配置，医疗器械800可顺利地从限位部320中穿过，而通过齿槽330部分的变形，贴合于医疗器械800，进而对医疗器械800的径向位移作限定。具体的第一端321和第二端322的内径，可根据医疗器械800的尺寸规格来进行设定。一般的，医疗器械800的操作杆为金属材料，如不锈钢等，其弹性模量大约是限位部320的材料的200倍以上，远大于限位部320的第二端322材料的弹性模量。故而，在医疗器械800穿入时，由于医疗器械800的操作杆外径稍大于第二端322的内径，故而可挤压所述第二端322，使限位部320的第二端322(包括齿槽330部分)向外扩张，以容纳医疗器械800。优选的，所述齿槽330沿所述第二端322的周向均匀分布，以使限位部320对医疗器械800施加的约束力均匀地沿周向分布。可选的，齿槽330可以是矩形槽，也可以是斜向槽，具体形状可根据需要选择。齿槽330的槽深，即齿槽330由第二端322向第一端321的延伸长度，可在限位部320之轴向长度的1/4～2/3之间。如此配置，可以适应较大范围的医疗器械800操作杆的外径变化，减少更换第一锁持机构300的频率，同时保证一定的强度，以对医疗器械800提供较稳定的约束力。

进一步，请继续参考图3，所述限位部320中空结构的表面(即所述限位部320的内壁)的母线为弧线。这里的母线，是几何用语而非电学用语，该限位部320的内壁可看成一动线环绕所述限位部320的轴线旋转一周形成的，旋转一周所限定的空间即为中空结构。形成该限位部320内壁的所述动线即为所述限位部320内壁的母线。实际中，所述母线即为该限位部320的中空结构之轴剖面的侧边。亦即保证限位部320用于与医疗器械800接触的表面为弧面。如此设计，不仅使医疗器械800能够较顺滑地穿入限位部320，并与限位部320产生充分接触，而且限位部320可以适用于多种规格尺寸的操作杆。同时，齿槽330的设置，能进一步使限位部320与医疗器械800形成面接触，进而实现对医疗器械800可靠的径向约束。环状体的限位部320，可以具有一定的厚度，轴向上其厚度可以均一，也可以由所述第一端321向所述第二端322递减，或者根据需要多段变化等。

更进一步，所述固定部310在所述锁紧座200位于近端的外表面延伸，优选，通过卡扣连接与锁紧座200位于近端的外表面连接，而限位部320被配置延伸进入所述第一内腔201，如此可使第一锁持机构300相对锁紧座200至少无径向位移，从而可使医疗器械800相对锁紧座200径向保持静止。优选，固定部310通过与锁紧座200的表面卡接，还可以使第一锁持机构300相对锁紧座200为固定连接，避免因相对锁紧座200的转动或轴向滑动而引起医疗器械800的操作精度下降。

所述第二锁持机构400包括锁持部420和施力部410。所述锁持部420具有贯通的第二内腔423，用以供所述医疗器械800穿设，所述锁持部420为弹性材料制成。所述施力部410具有第三内腔，所述锁持部420设置于所述第三内腔，且具有一个与第二内腔423相匹配的通孔，以便医疗器械800穿设；所述施力部410具有紧固部件413，当所述紧固部件413向所述锁持部420施加的作用力超过第一限值时，所述第二锁持机构400处于锁定状态，当所述紧固部件413撤除对所述锁持部420施加作用力或减低对所述锁持部420所施加的作用力至小于第一限值时，所述第二锁持机构400处于解锁状态。此处的第一限值，可根据不同的锁持部420材料、不同的医疗器械800尺寸规格和不同的需求进行自行设定。锁持部420为由弹性材料制成，其弹性模量优选在2MPa～20MPa之间，如橡胶或硅胶等材料。当第二锁持机构400处于解锁状态时，锁持部420未受外力而处于自然松弛状态时，其第二内腔423的内径优选大于医疗器械800操作杆的外径，以便于医疗器械800操作杆的装设。此处对锁持部420的形态、数量不作限制，例如，锁持部420可以是一个具有通孔的环状体，也可以是多个围绕一轴线布置的块体，多个块体之间形成有第二内腔423等。所述施力部410具有第三内腔，该第三内腔的形态与上述锁持部420的轮廓形态相匹配，以容纳所述锁持部420。例如，当锁持部420是一个具有通孔的环状体时，所述第三内腔可以是一环状，此时所述施力部410可以是一个环状的弹性带，两端通过所述紧固装置413连接，可通过所述紧固装置413向所述锁持部420施加作用力。当所述施力部410向所述锁持部420施加作用力时，锁持部420可发生一定的变形，进而使第二内腔423产生变形，如使第二内腔423的内径减小，使锁持部420与医疗器械800紧密接触，从而限定医疗器械800的径向位移，并通过锁持部420与医疗器械800之间的摩擦力，限定医疗器械800的轴向位移和绕自身轴线的转动。

请参考图4和图5，其示出了一种第二锁持机构400的结构，所述施力部410由第一施力件411和第二施力件412组成，所述第一施力件411的一端与所述第二施力件412的一端可转动地连接(铰接)，所述第一施力件411的另一端与所述第二施力件412的另一端通过所述紧固部件413连接。具体的，所述第一施力件411和第二施力件412均为半圆柱体，其内部各自具有半圆柱形的半封闭的第三子内腔。即第三子内腔至少远端为封闭的(第三子内腔的至少远端除与第二内腔相匹配的通孔外，为相对封闭，以便于供施力件装设)，近端可以开放可以封闭。当第一施力件411与所述第二施力件412配合时，两个第三子内腔即形成圆柱形的第三内腔，且第三内腔的远端端部为封闭的。进一步，所述锁持部420由第一锁持件421和第二锁持件422组成，所述第一锁持件421设置于所述第一施力件411的第三子内腔，所述第二锁持件422设置于所述第二施力件412的第三子内腔。且第一锁持件421和第二锁持件422各自具有一半通孔，当第一锁持件421和第二锁持件422被配置在一起时各自的半通孔形成一完整的第二内腔423。与所述施力部410相同的，锁持部420亦优选采用两瓣构成，第一锁持件421和第二锁持件422均为半圆环柱体，以便于医疗器械800的拆卸。所述半圆环柱体的外圆周与所述第三内腔的内壁相匹配，第一锁持件421和第二锁持件422分别设置于第一施力件411和第二施力件412的第三子内腔。如此配置，当紧固部件413撤除对所述锁持部420施加作用力或减低对所述锁持部420作用力至小于第一限值时，可方便地对医疗器械800进行更换和安装，而第一锁持件421和第二锁持件422不会发生脱落等问题，而当紧固部件413对所述锁持部420施加作用力时，第一锁持件421和第二锁持件422的两个半孔所构成的第二内腔423即可对医疗器械800产生作用力。优选的，所述紧固部件413为可拆卸连接装置，包括螺钉或卡扣等，这里的紧固部件413，可通过拆卸，使第一施力件411和第二施力件412的一端分离，解除对医疗器械800之操作杆的限定，以降低所述医疗器械800更换时受到的阻力，提高了更换医疗器械800的便利性。在锁定医疗器械800过程中，通过螺钉拧紧或卡扣卡紧，使第一施力件411和第二施力件412发生相向运动，从而使得第一锁持件421和第二锁持件422合拢，并向医疗器械800施加压力，实现对医疗器械800的抱紧和约束。相反的，在拆除或更换医疗器械800的过程中，松开螺钉或卡扣即可实现对医疗器械800的快速拆除或更换。当然，第一施力件411和第二施力件412并不限于一端铰接，另一端可拆卸的连接，也可以是两端均通过可拆卸的方式连接，如两端均采用卡扣卡接等。优选，所述紧固装置413具有多个调节位置以施加不同的作用力。通过紧固装置413的调节，可对第三内腔的容积进行调整，并以此调节对容纳于第三内腔中的锁持部420的作用力，以适用于不同尺寸的操作杆。还需要说明的是，所述施力部410亦不限于只由两个施力件组成，还可以由多个施力件共同组成，如多个施力件沿锁持部420的周向布置，互相通过卡扣连接等，本发明对此亦不作限定。

进一步，所述施力部410可转动地与所述锁紧座200连接，形成一自转关节106，以使医疗器械800的应用更灵活。具体请参考图1，所述第一施力件411的上端具有沿所述第二内腔423之轴向延伸的延伸部415，所述延伸部415与所述第一内腔201同轴布置，优选所述延伸部415为环状；所述延伸部415通过轴承600与所述锁紧座200连接。优选的，所述施力部410之第一施力件411沿所述第二内腔423之轴向，朝向所述第一锁持机构300的方向延伸，并形成所述延伸部415，延伸部415通过轴承600与所述锁紧座200连接，使得所述第一施力件411可相对于所述锁紧座200转动。如此配置，当所述第二锁持机构400处于锁定状态时，所述医疗器械800可相对所述锁紧座200转动。

请继续参考图1，更进一步，所述锁紧接口还包括编码器700以及传动机构500。所述编码器700设置于所述锁紧座200，用以测量所述医疗器械800的转动角度；所述传动机构500，分别与所述编码器700和所述第二锁持机构400连接，用以将所述第二锁持机构400的转动传递至所述编码器700，以供所述编码器700测量。优选的，所述传动机构500包括相啮合的第一齿轮501和第二齿轮502，所述第一齿轮501与所述第二锁持机构400同轴连接，具体可与所述第一施力件411或所述延伸部415连接，所述第二齿轮502与所述编码器700同轴连接。如此配置，当所述医疗器械800被驱动而发生相对锁紧座200的转动时，医疗器械800即通过锁持部420与所述医疗器械800之间的摩擦力，驱动所述第二锁持机构400转动，进而通过第一齿轮501驱动所述第二齿轮502发生转动，使与所述第二齿轮502同轴连接的编码器实现对医疗器械800之转动角度的测量，以使术者了解当前的医疗器械800之转动角度。当然，传动机构500的组成不限于采用齿轮啮合的方式，还可以是皮带传动等，本发明对此不作限定。

在一个替代性的实施例中，还可以为所述第二施力件412的近端具有沿所述第二内腔423之轴向延伸的延伸部415，并与所述第一内腔201同轴布置。所述延伸部415通过轴承600与所述锁紧座200连接。

请参考图6和图7，本实施例还提供一种夹持臂，末端用以夹持医疗器械800，所述夹持臂包括相连接的位置调节组件和姿态调节组件，所述位置调节组件用以调整夹持臂之末端的空间位置，所述姿态调节组件用以调整位于夹持臂之末端的所述医疗器械800的姿态，所述姿态调节组件包括上述锁紧接口16。由于所述第二锁持机构400可以相对于所述锁紧座200的第一内腔201之轴线转动，形成自转关节106，被夹持的所述医疗器械800可以随着所述第二锁持机构400转动而自转。

进一步，所述位置调节组件包括顺次连接的基座11、第一转动关节101、第一连杆12、第一摆动关节102、第二连杆13和第二摆动关节103；所述基座11用以与外部机构固定，如病床等；所述第一连杆12的近端通过第一转动关节101与所述基座11连接；所述第二连杆12的近端通过第一摆动关节102与所述第一连杆12的远端连接，远端与第二摆动关节103连接，所述第一摆动关节102的旋转轴线与所述第二摆动关节103的旋转轴线相平行，且所述第一摆动关节102的旋转轴线与所述第一转动关节101的旋转轴线垂直且相交。

所述姿态调节组件还包括顺次连接的第三连杆14、第二转动关节104和第四连杆15和第三摆动关节105。所述第三连杆14的近端与所述第二摆动关节103连接；远端通过第二转动关节104与所述第四连杆15的近端连接，所述第四连杆15的远端通过第三摆动关节105与所述锁紧接口的所述锁紧座200连接，所述第二转动关节104的旋转轴线与所述第三摆动关节105的旋转轴线垂直，所述第三摆动关节105的旋转轴线与自转关节106的旋转轴线垂直，且所述第二转动关节104的旋转轴线、所述第三摆动关节105的旋转轴线和自转关节106的旋转轴线相交于一点。

优选，所述第四连杆15通过偏置布置的方式与锁紧接口16可转动连接。具体而言，所述第四连杆15具有本体部分和位于本体部分远端的偏置部分，所述偏置部分的轴线与本体部分的轴线不共线，例如为L型、U型或者圆弧型，偏置部分的远端通过第三摆动关节105与所述锁紧接口16连接，具体可与所述锁紧座200连接。所述第二转动关节104的旋转轴线与所述第二摆动关节103垂直且相交。如此配置，所述第二转动关节104的旋转轴线、第三摆动关节105的旋转轴线垂直，第三摆动关节105的旋转轴线与自转关节106的旋转轴线垂直，且所述第二转动关节104的旋转轴线、第三摆动关节105的旋转轴线与自转关节106的旋转轴线相交。

如此配置，本实施例所提供的夹持臂便具有6个自由度。具体的，所述位置调节组件100包括第一转动关节101、第一摆动关节102和第二摆动关节103形成3个转动自由度。所述姿态调节组件200包括第二转动关节104、第三摆动关节105、自转关节106形成三个自由度。

在本实施例中，由于所述姿态调节组件的三个关节的轴线相交于一点O，则在调整医疗器械800的姿态时，可以保持第一转动关节101、第二摆动关节102和第三摆动关节103静止不动，而仅驱动第二转动关节104、第三摆动关节105和锁紧接口16作相应的运动即可。同样，在调整夹持医疗器械800的夹持点O位置时，只需要调整位置调节组件的三个关节即可。这样可以简化机器人运动学方程，降低计算量。

优选的，所述第一连杆12、所述第二连杆13和第三连杆14采用偏置的方式连接。具体而言，所述第一连杆12的轴线与所述第一摆动关节102的旋转轴线相交，所述第二连杆13轴线与所述第一摆动关节102的旋转轴线相交，所述第一连杆12的轴线与所述第二连杆13的轴线不相交；所述第三连杆14的轴线与所述第二摆动关节103的旋转轴线相交，所述第二连杆13轴线与所述第二摆动关节103的旋转轴线相交，所述第三连杆14的轴线与所述第二连杆13轴线不相交。优选，所述第一连杆12和第三连杆14位于所述第二连杆13的同侧。如此配置，能够降低夹持臂的整体宽度尺寸，使得夹持臂在运动过程中的占用空间更小，更便于在手术过程中安装和使用。

由于本实施例提供的夹持臂包括如上所述的锁紧接口，亦具有该锁紧接口的优点。此外，夹持臂还包括位置调节组件和姿态调节组件，其共同构成了具有六个自由度的串联夹持臂，优选部件之间采用偏置布置的方式连接，各个部件之间结构紧凑小巧，占用空间小，重量轻，增强了夹持臂的灵活性和可操作性。

此外，本实施例还提供一种手术机器人，其包括如上所述的夹持臂，并还包括医疗器械800，医疗器械800通过与夹持臂上的锁紧接口16可拆卸地连接，可实现便捷和快速地对医疗器械800进行更换。因此，本实施例提供的手术机器人可适用不同规格的医疗器械800，避免需要针对不同尺寸规格的医疗器械800购置不同规格的锁紧接口，进而导致成本增加的问题。由于本实施例提供的手术机器人包括如上所述的夹持臂和锁紧接口，由上述夹持臂和锁紧接口所带来的有益效果此处不再赘述。

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 (19)

1.一种锁紧接口，用于夹持医疗器械，其特征在于，包括：

锁紧座，具有贯通的第一内腔，用以供所述医疗器械穿设；

第一锁持机构，设置于所述锁紧座上，用以限定所述医疗器械在所述第一内腔中的径向位移；以及，

第二锁持机构，可转动地设置于所述锁紧座上，所述第二锁持机构具有锁定状态和解锁状态，当所述第二锁持机构处于锁定状态时，用以使所述医疗器械与所述第二锁持机构保持相对固定；当所述第二锁持机构处于解锁状态时，用以解除所述医疗器械与所述第二锁持机构之间的相对固定关系；

所述第二锁持机构包括：

锁持部，具有贯通的第二内腔，用以供所述医疗器械穿设，所述锁持部为弹性材料制成；以及，

施力部，所述施力部具有第三内腔，且具有一个与第二内腔相匹配的通孔，用以供所述医疗器械穿设，所述锁持部设置于所述第三内腔；

所述施力部具有紧固装置，所述紧固装置用以向所述锁持部施加作用力；

当所述施力部向所述锁持部所施加的作用力超过第一限值时，所述第二锁持机构被配置为处于锁定状态，当所述施力部撤除对所述锁持部施加作用力或减低对所述锁持部所施加的作用力至小于所述第一限值时，所述第二锁持机构被配置为处于解锁状态；

其中，所述第一锁持机构与所述第二锁持机构沿所述第一内腔的轴向分布。

2.根据权利要求1所述的锁紧接口，其特征在于，所述第一锁持机构位于所述锁紧座的近端，所述第二锁持机构位于所述锁紧座的远端。

3.根据权利要求1或2所述的锁紧接口，其特征在于，所述第一锁持机构包括：

固定部，用以与所述锁紧座连接；以及，

限位部，与所述固定部固定连接，所述限位部为中空结构，用以供所述医疗器械穿设；所述限位部具有第一端和位于所述第一端之远端的第二端，所述限位部的内径由所述第一端向所述第二端递减，且所述第二端沿周向开设有若干齿槽；

其中，至少制备所述限位部的所述第二端的材料采用半硬性材料制成。

4.根据权利要求3所述的锁紧接口，其特征在于，所述齿槽由所述第二端向所述第一端的延伸长度，为所述限位部之轴向长度的1/4～2/3。

5.根据权利要求3所述的锁紧接口，其特征在于，所述限位部之内壁的母线为弧线。

6.根据权利要求3所述的锁紧接口，其特征在于，所述固定部与所述锁紧座位于近端的外表面卡扣连接，且所述限位部位于所述第一内腔。

7.根据权利要求3所述的锁紧接口，其特征在于，制备所述限位部的材料为ABS塑料或PC塑料。

8.根据权利要求1所述的锁紧接口，其特征在于，所述施力部由第一施力件和第二施力件组成，所述第一施力件的一端与所述第二施力件的一端可转动地连接，所述第一施力件的另一端与所述第二施力件的另一端通过所述紧固装置连接；

所述锁持部由第一锁持件和第二锁持件组成，所述第一锁持件设置于所述第一施力件，所述第二锁持件设置于所述第二施力件。

9.根据权利要求1所述的锁紧接口，其特征在于，所述紧固装置为可拆卸连接装置。

10.根据权利要求1所述的锁紧接口，其特征在于，所述紧固装置具有多个调节位置，以对所述锁持部施加不同的作用力。

11.根据权利要求1所述的锁紧接口，其特征在于，所述施力部可转动地与所述锁紧座连接。

12.根据权利要求11所述的锁紧接口，其特征在于，所述施力部的一端具有沿所述第二内腔之轴向延伸的延伸部，所述延伸部与所述第一内腔同轴布置；所述延伸部通过轴承与所述锁紧座连接。

13.根据权利要求11所述的锁紧接口，其特征在于，所述锁紧接口还包括：

编码器，设置于所述锁紧座上，用以测量所述第二锁持机构的转动角度；以及，

传动机构，分别与所述编码器和所述第二锁持机构连接，用以将所述第二锁持机构的转动传递至所述编码器，以供所述编码器测量。

14.根据权利要求13所述的锁紧接口，其特征在于，所述传动机构包括相啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二锁持机构同轴连接，所述第二齿轮与所述编码器同轴连接。

15.一种夹持臂，其末端用以夹持医疗器械，其特征在于，包括相连接的位置调节组件和姿态调节组件，所述位置调节组件用以调整所述末端的空间位置，所述姿态调节组件用以调整位于所述末端的所述医疗器械的空间姿态，所述姿态调节组件包括根据权利要求1所述的锁紧接口，且所述第二锁持机构围绕所述第一内腔的轴线可转动，以形成自转关节。

16.根据权利要求15所述的夹持臂，其特征在于，

所述位置调节组件包括顺次连接的基座、第一转动关节、第一连杆、第一摆动关节、第二连杆和第二摆动关节；所述基座用以与一外部机构固定；所述第一连杆的近端通过所述第一转动关节与所述基座连接；所述第二连杆的近端通过所述第一摆动关节与所述第一连杆的远端连接，远端与所述第二摆动关节连接，所述第一摆动关节的旋转轴线与所述第二摆动关节的旋转轴线相平行，且所述第一摆动关节的旋转轴线与所述第一转动关节的旋转轴线垂直相交；

所述姿态调节组件还包括顺次连接的第三连杆、第二转动关节、第四连杆和第三摆动关节，所述第三连杆的近端与所述第二摆动关节连接；远端通过所述第二转动关节与所述第四连杆的近端连接；所述第四连杆的远端通过所述第三摆动关节与所述锁紧接口的所述锁紧座连接，所述第二转动关节的旋转轴线与所述第三摆动关节的旋转轴线垂直，所述第三摆动关节的旋转轴线与所述自转关节的旋转轴线垂直，且所述第二转动关节的旋转轴线、所述第三摆动关节的旋转轴线和所述自转关节的旋转轴线相交于一点。

17.根据权利要求16所述的夹持臂，其特征在于，所述第一连杆的轴线与所述第一摆动关节的旋转轴线相交，所述第二连杆轴线与所述第一摆动关节的旋转轴线相交，所述第一连杆的轴线与所述第二连杆轴线不相交；所述第三连杆的轴线与所述第二摆动关节的旋转轴线相交，所述第二连杆轴线与所述第二摆动关节的旋转轴线相交，所述第三连杆的轴线与所述第二连杆轴线不相交；所述第一连杆和所述第三连杆位于所述第二连杆的同侧。

18.根据权利要求16所述的夹持臂，其特征在于，所述第四连杆具有本体部分和位于所述本体部分远端的偏置部分，所述偏置部分的轴线与所述本体部分的轴线不共线，所述偏置部分的远端通过所述第三摆动关节与所述锁紧接口连接。

19.一种手术机器人，其特征在于，包括根据权利要求15～18中任一项所述的夹持臂，还包括医疗器械，所述医疗器械与所述夹持臂上的所述锁紧接口可拆卸地连接。

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