CN111643199A - 手术器械识别装置及识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手术器械识别装置，包括，控制单元，与上位控制机通信连接；手术工具识别单元，分别与所述控制单元及手术器械的传动执行部连接；其中，当手术器械的手术工具与传动执行部连接时，所述手术工具识别单元能够识别所述手术工具的类型并将所述手术工具的类型传递给所述控制单元。本发明还提供了一种手术器械识别方法，本发明的器械识别装置和方法，能够及时准确的获取手术器械执行手术操作时的实时变化，大大增加了机器人手术的灵活性和灵敏度。

Description

手术器械识别装置及识别方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别地涉及一种手术器械识别装置及识别方 法。

背景技术

随着机器人技术的应用和发展，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。微创手术机器人可以减轻医生在手术过程 中的体力劳动强度，同时达到精准手术目的，使患者微创伤、失血少、术后感染 少、术后恢复快。微创手术机器人系统通常使用主从式控制模式：操作者在对主 手进行操作时，其手部运动会带动主手随之运动，主手关节处传感器可以测量运 动信息，再通过主从控制算法将主手的运动映射到从手主动臂，从手主动臂各关 节被动运动，带动手术器械实现相应运动。微创手术机器人主动臂关键组成部分 主要包括远程运动中心机构和手术器械，其机械结构的设计优劣直接影响了微创 手术机器人的性能，也制约着系统中其他部件的研发与设计。

现在的微创手术机器人只要由控制台和操作臂组成，控制台由计算机系统及 输入和输出设备等组成，手术机器人在进行手术时，医生可坐在远离手术台的控 制台前操控操作杆，操作杆检测医生的控制操作，经过计算机系统的计算分析， 将医生对操作杆的控制操作传递到机械臂上的手术器械，完成手术操作。

然而，现有技术中的微创手术机器人只能简单地执行操作，无法及时准确的 获取手术器械执行手术操作时的实时变化，导致现有技术中的手术机器人控制不 够准确，精确度低，不便于手术的顺利开展。

微创手术时，无法满足医生在进行手术时对手术器械自由度、灵活性和灵敏 度的要求，急需一种自由度高的手术器械以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种手术器械识别装置，用于解决现有技术中存在的技术问题。

本发明的手术器械识别装置，包括，

控制单元，与上位控制机通信连接；

手术工具识别单元，分别与所述控制单元及手术器械的传动执行部连接；其 中，当手术器械的手术工具与传动执行部连接时，所述手术工具识别单元能够识 别所述手术工具的类型并将所述手术工具的类型传递给所述控制单元。

在一个实施方式中，所述手术器械识别装置还包括，

至少一组检测驱动单元，所述至少一组检测驱动单元中的任一检测驱动单元 包括：电机驱动子单元，其中，

所述电机驱动子单元，与所述控制单元连接，受所述控制单元控制；以及与 电机通过电路连接，通过控制用于驱动所述电机的电流控制电机的转动，以控制 手术器械的传动执行部，所述手术器械的传动执行部与所述电机连接并由所述电 机驱动。

在一个实施方式中，所述任一检测驱动单元还包括编码器与累加器，其中，

所述编码器，与所述电机连接，用于检测所述电机的实际转动参数；

所述累加器，与所述控制单元、所述编码器分别连接，用于统计所述实际转 动参数，并由所述控制单元读取统计的所述实际转动参数。

在一个实施方式中，所述任一检测驱动单元还包括电流检测子单元，与所述 控制单元、所述电机驱动子单元分别连接，用于识别所述电流以获得电机电流值， 并由所述控制单元读取所述电机电流值。

在一个实施方式中，所述手术器械包括至少一个驱动执行组件和至少一个电 机，所述驱动执行组件包括所述电机和所述传动执行部，所述电机驱动所述传动 执行部实现所述手术器械的运动。

在一个实施方式中，所述手术工具识别单元包括存储芯片，所述存储芯片存 储有若干手术工具的数据信息。

在一个实施方式中，所述上位控制机与手术机器人的机械臂控制装置、所述 手术器械识别装置分别连接，用于根据获得的用于控制手术机器人执行操作的控 制信息，生成并向所述机械臂控制装置下发机械臂运动数据，及生成并向所述手 术器械识别装置下发手术器械运动数据，并根据从所述机械臂控制装置、所述手 术器械识别装置获得的反馈数据，确定机械臂及手术器械的运动状态。

本发明还提供了一种利用上述手术器械识别装置进行手术器械识别的方法， 包括以下步骤：

步骤1，手术工具识别单元接收到手术工具与手术器械的传动执行部连接信 号后，根据存储芯片的存储信息识别出手术工具类型，并将类型信息传递给控制 单元；

步骤2，所述控制单元接收到所述手术工具识别单元传递的手术工具类型， 将其传递给上位控制机；

步骤3，所述上位控制机根据接收到的控制手术机器人执行操作的控制信息， 生成并向所述控制单元下发手术器械运动数据；

步骤4，所述控制单元根据接收到的手术器械运动数据及手术工具类型，向 电机驱动子单元发送手术器械运动命令，所诉电机驱动所述传动执行部实现所述 手术器械的相应运动，并将编码器和累加器检测到的手术器械实际运动数据反馈 给上位控制机。

进一步的，所述步骤3中手术器械运动数据包括所述至少一个电机的各电机 的指定转动参数。

进一步的，所述手术器械实际运动数据包括各电机的实际转动参数，及用于 驱动所述各电机的各电流值。

与现有技术相比，本发明的手术器械识别装置及方法，能够及时准确的获取 手术器械执行手术操作时的实时变化，大大增加了机器人手术的灵活性和灵敏度。

附图说明

在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本发明进行更详细 的描述。其中：

图1显示了本发明实施例中一种手术器械识别装置的连接关系示意图；

图2是本发明的实施例中用于微创手术机器人的手术器械的立体结构示意图；

图3是本发明的实施例中用于微创手术机器人的手术器械的立体结构示意图 (图中未示出器械连接机构)；

图4是本发明的实施例中第一快拆结构的正视图；

图5是图4所示的第一快拆结构的爆炸图；

图6是本发明的实施例中第二快拆结构的爆炸图(底部视角)；

图7是本发明的实施例中第二快拆结构的爆炸图(顶部视角)；

图8-图16是本发明实施例的第三快拆机构和第四快拆结构的示意图；

图17是本发明的实施例中腹腔镜手术机器人的器械固定装置的爆炸图(图 中未示出器械连接机构)；

图18是本发明的实施例中传动座的立体结构示意图；

图19是图17所示的传动座的立体剖视图；

图20是本发明的实施例中器械连接机构的立体结构示意图；

图21是本发明的实施例中器械连接机构的立体结构示意图(图中未示出外 管)；

图22是本发明的实施例中器械连接机构的立体结构示意图(图中未示出外 管和内管)。

在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。需要说明 的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以 相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

如图1所示，本发明的一种手术器械识别装置，包括与上位控制机001通信 连接的控制单元002，以及分别与控制单元002及手术器械的传动执行部006连 接的手术工具识别单元003；其中，当手术器械的手术工具正确的与传动执行部 006连接时，手术工具识别单元能够识别当前手术工具的类型并将手术工具的类 型传递给控制单元002。

上位控制机001可以是计算机、服务器等具有数据处理功能的电子设备，上 位控制机001可以生成用于指示可控制手术器械运动的数据，同时，还可以从手 术器械识别装置读取手术器械的反馈数据，确定手术器械的运动状态。上位控制 机001还与手术机器人的机械臂控制装置连接，用于根据获得的用于控制手术机 器人执行操作的控制信息，生成并向所述机械臂控制装置下发机械臂运动数据， 并根据从所述机械臂控制装置获得的反馈数据，确定机械臂的运动状态。

控制单元002可以是MCU等具有数据处理能力的装置，控制单元002与上 位控制机001连接，上位控制机001和控制单元002间可以通过两者间的联系进 行通信。上位控制机001和控制单元002之间的连接可以是有线连接方式也可以 是无线连接方式，本发明实施例对此不作限制。如控制单元002与上位控制机001 之间可以通过USB、RS233等硬件接口连接，当两者之间的硬件接口无法兼容时， 可以通过接口类型转换装置将两者联系起来。

手术工具识别单元003包括存储芯片，存储芯片存储有若干手术工具的数据 信息，当接收到手术工具与传动执行部成功连接的信号后，手术工具识别单元会 根据接收的信号，识别出手术工具的类型，并将其传递给控制单元。

本发明的实施例中，手术器械包括至少一个驱动执行组件，其中，每个驱动 执行组件对应于手术器械的一个运动自由度，具体来说，驱动执行组件包括电机 005和传动执行部006，电机005与传动执行部006机械连接，电机005转动驱 动传动执行部006进行相应的运动，以实现手术工具完成运动。

该手术器械识别装置还包括至少一组检测驱动单元，其中，检测驱动单元的 数量和手术机器人驱动执行部的数量相等。检测驱动单元仅仅只是将各个部件以 在逻辑上进行划分，在具体的实施过程中，检测驱动单元的各部件可以是相互独 立的，也可以是设置与不同的硬件装置上。

本发明的实施例中，手术器械识别装置包括的至少一组检测驱动单元中的任 一检测驱动单元包括：电机驱动子单元004，编码器008和累加器007，及当手 术器械识别装置包括有3组检测驱动单元时，手术器械识别装置包括3个电机驱 动子单元004，3个编码器008和3个累加器007。其中，

电机驱动子单元004，与电机005通过电路连接，并为电机005转动提供驱 动电流。在获得控制单元002发的的控制参数后，电机驱动子单元004可以根据 控制参数调整驱动电机005的电流，以实现控制电机005的转速、转动方向、转 矩、转动圈数等等。通过电机005的转动，可以驱动与电机005机械连接的传动 执行部006进行运动，通过控制手术器械的传动执行部006的运动，可以实现控 制手术器械的执行操作。

编码器008与电机005连接，根据编码器008的不同类型，两者可以采用不 同的连接方式，编码器008可以机械连接于电机005的后端，通过编码器008可 以对电机005的转动圈数和转动方向等进行检测。

累加器007，可以分别连接到控制单元002和编码器008，累加器007可以 获得编码器008检测获得的电机005的转动参数，并且对获得的电机转动参数进 行统计，以确定电机005的转动步数。进而，上位控制机001通过获得统计的转 动步数后可以确定传动执行部006的实时位置。

本发明的实施例中，编码器008可以为增量式编码器，进而编码器008可以 将电机005的转动转换成周期性的电信号，并将该周期性的电信号转变成计数脉 冲，通过脉冲的个数表示电机005的转动圈数。同时，累加器007可以对编码器 008输出的脉冲进行累加，控制单元002可以以预设的频率从累加器007读取累 加的脉冲个数，通过计算单位时间内的脉冲个数，可以确定电机005的转速。

在一个实施例中，手术器械识别装置中的任一检测驱动单元还包括电流检测 子单元009，该电流检测子单元009可以与控制单元002和电机驱动子单元004 分别连接。其中，通过与电机驱动子单元004的连接，控制单元002可以从电流 检测子单元009获得电机005电流值。由于电机005的电流决定的电机005的转 矩，因而，通过电机电流值可以确定电机005实时的转矩。

进一步的，电流检测子单元009包括仪表放大芯片，该仪表放大芯片可以检 测驱动电机005的电流并将检测到的电流值进行正比例放大，以获得电机电流值。 通过对直接检测到的电流值的放大，可以提高电机电流值的精度，以使得上位控 制机001在获得电机电流值就可以获得电机更加准确的实时转矩。

本发明的手术器械识别装置，能够获得上位控制机的控制数据，以实现对手 术器械的精确控制，并且能够及时获得手术器械的实时状态，向上位控制机反馈 实时数据，以使得上位控制机知晓手术器械的实施状态，通过获得控制数据和反 馈实施参数，形成闭环控制，提高了手机机器人控制手术器械的准确度。手术器 械识别装置可以对每个电机单独识别、控制和检测，提高了控制精准度和检测准 确性。

本发明实施例还提供一种利用上述手术器械识别装置识别手术器械的方法， 包括以下步骤：

步骤1，将手术器械与手术机器人机械臂连接，并接通电源后，手术工具识 别单元003接收到手术工具与手术器械的传动执行部006成功连接的信号后，根 据存储芯片的存储信息识别出手术工具类型，并将类型信息传递给控制单元002；

步骤2，控制单元002接收到手术工具识别单元003传递的手术工具类型， 将其传递给上位控制机001；

步骤3，上位控制机001将接收到的手术工具类型信息传递给微创手术机器 人主控制台，并根据接收到的控制手术机器人执行操作的控制信息，生成并向控 制单元002下发手术器械运动控制数据；

步骤4，控制单元002根据接收到的手术器械运动数据及手术工具类型，向 电机驱动子单元004发送手术器械运动命令，电机驱动子单元004驱动相应电机 005转动，电机005转动带动传动执行部006运动实现手术器械的相应运动，同 时将编码器008和累加器007检测到的手术器械实际运动数据反馈给上位控制机 001。实际运动数据包括各电机005的实际转动参数，及用于驱动所述各电机005 的各流值。电机005的实际转动参数可以包括电机005的转动方向、转动速度、 转矩和转动圈数等参数。

本实施例中，手术器械可以包括至少一个电机005，其中一个电机用于实现 手术器械在一个自由度的运动。当手术器械仅包括一个电机005时，上位控制机 001下发的手术器械运动控制数据中可以仅包括一组指定运动参数，当手术器械 包含多个电机005时，上位控制机001下发的手术器械运动控制数据中可以包括 各电机005的指定转动参数，通过对各电机005的单独控制，可以提高控制手术 器械执行手术操作的准确性。

如图2和图3所示，本发明还提供了一种微创手术机器人用有源手术器械， 包括：依次连接的电源、驱动部分1、器械杆2及执行器械3；

驱动部分包括固定装置4及驱动装置5，驱动装置5固定于固定装置4上， 驱动装置5包括旋转驱动装置，旋转驱动装置包括第一电机511，第一传动轴、 主齿轮32、从齿轮34、第一电机511通过第一传动轴与主齿轮32连接，从齿轮 34与转轴33相连接，转轴33与器械杆22相连接，第一电机511通过第一传动 轴驱动主齿轮32带动从齿轮34旋转，从齿轮34驱动转轴33带动器械杆2牵引 器械杆2第一端的执行器械3旋转。

固定装置包括驱动座6，设置在驱动座6上的隔离座7以及设置在隔离座7 上的传动座8

下面将对驱动座6、隔离座7以及传动座8之间的连接方式进行详细的说明。

传动座8与隔离座7之间通过第一快拆结构进行快速连接。

如图4所示，第一快拆结构包括第一定位部61，其中，第一定位部61包括 设置在传动座8两侧的第三滑轨611以及设置在隔离座7上的第三滑槽612，两 条第三滑轨611分别设置在相应的第三滑槽612中，使传动座8能够沿隔离座7 的长度方向进行滑动。

为了方便将第三滑轨611顺利地导入到第三滑槽612中，在第三滑轨611的 端部设置有向下倾斜的导向斜面613，以减小第三滑轨611进入第三滑槽612时 的阻力，从而提高装配的效率。

通过第三滑轨611和第三滑槽612使传动座8与隔离座7在Y轴方向和Z轴 方向上被完全定位。

进一步地，第一快拆结构还包括第二定位部62，其中，第二定位部62包括 第一容纳腔621和设置在第一容纳腔621中的第一弹性体622。第一弹性体622 的顶端设置有导向部628，其中导向部628的一端为向下倾斜的斜面，另一端为 止挡部；当传动座8安装在隔离座7上之后，传动座8的端部与导向部628的端 部(即止挡部)相接触，从而使传动座8与隔离座7在X轴方向上被完全定位。

第一弹性体622的底端设置有至少两条卡爪623。例如，图5中示出了四条 卡爪623，分别位于弹性座622的四个拐角处，并与第一弹性体622一体成型。 第一容纳腔621中设置有卡孔625，卡爪623分别设置在对应的卡孔625中。卡 爪623的底部设置有倒钩624，倒钩624卡合在卡孔625的底部，从而限制第一 弹性体622向着远离第一容纳腔621的方向运动(即沿Z轴方向向上运动)时的 最大位移量。

第一弹性体622的至少一个侧壁上设置有弧形导槽626，例如，图4中示出 了四个弧形导槽626，分别位于第一弹性体622的四个侧壁上；第一容纳腔621 的内壁上设置有半圆柱形的导条627，导条627设置在弧形导槽626中，用于使 第一弹性体622沿Z轴方向的运动保持直线运动。

第一弹性体622的初始状态为，第一弹性体622的端部与第一容纳腔621的 端部齐平，第一弹性体622顶端的导向部628高于第一容纳腔621的端部；第一 弹性体622的卡爪623设置在卡孔625中，且卡爪623底部的倒钩624卡合在卡 孔625的底部。即第一弹性体622处于初始状态时，其只能沿Z轴方向向下运动。

第一弹性体622和第一容纳腔621之间设置有弹簧，弹簧用于使第一弹性体 622恢复初始状态。

传动座8与隔离座7的安装方式如下：

使传动座8的底面与隔离座7的上表面相接触，沿隔离座7的长度方向(即 X轴方向)推动传动座8，在传动座8移动过程中，传动座8的第一端首先接触 到第一弹性体622，当传动座8继续移动时会对第一弹性体622施加向下的压力， 第一弹性体622被迫沿Z轴方向向下运动。在此过程中，传动座8通过第一弹性 体622顶端的导向部628能够很容易地移动到第一弹性体622的上方，从而使传 动座8的移动不会受到阻力。

在传动座8继续移动的过程中，传动座8两侧的第三滑轨611通过导向斜面 613顺利地进入第三滑槽612，并沿第三滑槽612继续移动，直至移动到传动座8 的底端与第一弹性体622完全脱离开来，使第一弹性体622不再受压，第一弹性 体622则在弹簧的作用下沿Z轴方向向上运动，并恢复至初始状态。此时，第一 弹性体622的止挡部与传动座8的第二端相接触，从而使传动座8无法再向后移 动。

至此完成传动座8与隔离座7的安装。

在拆卸传动座8时，只需下压弹性座622，使第一弹性体622的止挡部不与 传动座8的端部相接触，即可使传动座8沿与上述方向相反的方向移动，从而将 传动座8与隔离座7进行分离。

由于传动座8上设置有器械连接机构4，因此通过传动座8与隔离座7之间 的快拆结构，能够使传动座8与器械连接机构4方便快速地从隔离座7上拆卸下 来，因此在手术中更换器械就更为方便。

隔离座7与驱动座6之间通过第二快拆结构进行快速连接。

如图6和7所示，第二快拆结构包括第三定位部71，其中，第三定位部71 包括设置在隔离座7底部的第四滑槽711以及设置在驱动座6上的第七滑块712， 第七滑块712设在第四滑槽711中，使隔离座7能够沿驱动座6的长度方向进行 滑动。通过第七滑块712和第四滑槽711使传动座8与隔离座7在Y轴方向上被 完全定位。

进一步地，第二快拆结构包括第四定位部72，其中，第四定位部72包括设 置在隔离座7第一端的卡块721以及设置在隔离座7第二端的插槽722，插槽722 沿隔离座7的长度方向延伸，驱动座6上设置有长孔723，当隔离座7安装在驱 动座6上之后，卡块721插入到长孔723中，同时驱动座6的后端与插槽722相 卡合，从而使传动座8与隔离座7在X轴方向上被完全定位。

另外，卡块721的前端设置有向下倾斜的斜面，便于将卡块721插入到长孔 723中。

进一步地，第二快拆结构包括第五定位部73，第五定位部73包括设置在隔 离座7上的按压片731以及设置在驱动座6上的第二弹性体732，第二弹性体732 设置在隔离座7上的台阶孔733中。具体地，按压片731设置在台阶孔733中直 径较大的孔中，第二弹性体732从台阶孔733的底部插入台阶孔733中直径较小 的孔中后与按压片731的底部相接触，从而使按压片731的顶端与隔离座7的上 表面保持齐平，从而使传动座8与隔离座7在Z轴方向上被完全定位。

其中，按压片731为硅胶膜片，具有一定的弹性形变能力。

当按下按压片731时，能够使第二弹性体732沿Z轴方向向下运动，从而使 第二弹性体732从台阶孔733中脱离，从而解除隔离座7与驱动座6在Z轴方向 上的约束。

为了提高第二弹性体732响应的灵敏性，在第二弹性体732的上端面上设置 有向下倾斜的斜面，从而使第二弹性体732伸入台阶孔733中的体积减小，那么 当按压片731向下挤压第二弹性体732时，弹性体732就可快速地脱离台阶孔733。

驱动座6上设置有安装孔734，安装孔734中设置有固定盘735，固定盘735 的底部与驱动座6的底端向相接触。驱动座6的底部设置有耳部736，固定盘735 上设置有用于容纳耳部736的豁口737，固定盘734底端的盖体738与耳部736 固定连接，从而将固定盘735与驱动座6进行固定。

第二弹性体732设置在固定盘734中，第二弹性体732与盖体738之间设置 有弹簧，以使第二弹性体732恢复至初始状态。

第二弹性体732的初始状态为，第二弹性体732的顶端伸出至固定盘735的 外部，即第二弹性体732的顶端高于驱动座6的上表面。

隔离座7与驱动座6的安装方式如下：

使隔离座7的底面与驱动座6的上表面相接触，沿驱动座6的长度方向(即 X轴方向)推动隔离座7，在隔离座7移动过程中，隔离座7底端的第四滑槽711 与第七滑块712相互配合，对隔离座7的移动起到导向作用。

隔离座7继续移动时，隔离座7的第一端会接触到第二弹性体732，当隔离 座7继续移动时会对第二弹性体732施加向下的压力，第二弹性体732被迫沿Z 轴方向向下运动。在此过程中，隔离座7通过第二弹性体732顶端的斜面能够很 容易地移动到第二弹性体732的上方，从而使隔离座7的移动不会受到阻力。

随后，隔离座7底端的台阶孔733移动到第二弹性体732的上方，此时，第 二弹性体732不再受压，则第二弹性体732在弹簧的作用下沿Z轴方向向上运动 从而插入到台阶孔733中，并恢复至初始状态。此时，第二弹性体732与台阶孔 733相互配合，从而使隔离座7无法再移动。

至此完成隔离座7与驱动座6的安装。

在拆卸隔离座7时，只需下压按压片731，使第二弹性体732从台阶孔733 中脱离，即可使隔离座7沿与上述方向相反的方向移动，从而将隔离座7与驱动 座6进行分离。

传动座8与隔离座7之间还可以通过第三快拆机构进行快速连接。

如图8至图9所示，第三快拆机构包括第六定位部，其中第六定位部包括设 置在传动座8底部的第五滑槽31以及设置在隔离座7上的第四滑块21。第四滑 块21能够容纳在第五滑槽31中并沿第五滑槽31进行滑动。

第五滑槽31构造成宽度不一致的两个部分，较宽的部分靠近器械连接机构 的一端，较窄的部分远离器械连接机构的一端，较宽的部分和较窄的部分之间形 成台阶32。隔离座7的第四滑块21两侧对称地设有第一定位块22，第一定位块 22包括斜槽221和位于斜槽221端部的凸起部222(如图10所示)。在第四滑 块21导入第五滑槽31的过程中，该第一定位块22能够抵接在第五滑槽31的台 阶32上，从而限制传动座8在X方向的运动范围。从而，通过第四滑块21和第 五滑槽31使得传动座8和隔离座7在Y轴方向和X方向上被完全定位。

进一步地，第三快拆机构还包括第七定位部，第七定位部包括设置在第五滑 槽31远离器械连接机构的一端的凸块33(凸块33位于传动座8下表面所在的平 面上)，在第四滑块21远离器械连接机构的一端设有第六凹槽23，当传动座8 滑动到与隔离座7即将完成装配的状态时，该凸块33能够容纳在第六凹槽23中。 从而使隔离座7与传动座8在Z轴方向上被完全定位。

为了方便将第四滑块21顺利的导入第五滑槽321中，在第四滑块21远离器 械连接机构的端部设有向下倾斜的导向斜面211，以减小第四滑块21进入第五滑 槽31时的阻力，从而提高装配效率。

如图11和图12所示，传动座8的两侧对称地设有第一快拆组件34，第一快 拆组件34包括依次连接的按钮341、导向块342、挡块343和小圆柱344，按钮 341、导向块342、挡块343和小圆柱344采用一体成型。小圆柱344设置在挡块 343的中心位置，优选地，挡块343上设有小圆柱344的端面设有第一卡槽3441 第一卡扣槽3441，以限制弹簧不必要的移动。导向块342又包括倾斜部3421(向 上倾斜)和平面部3422，倾斜部3421使得按钮始341始终位于第一定位块22的 侧上方，从而不与第一定位块22产生干涉。平面部3422的中间位置设有第二卡 孔3423，倾斜部3421和平面部3422接合的位置的下表面设有第二定位块345。 第二定位块345的宽度小于斜槽221的宽度，且在传动座8的下表面与隔离座7 的上表面接触并沿X轴相对滑动时，第二定位块345始终位于第一定位块22的 上方。从而使得当传动座沿X轴方向移动时，第二定位块345能够顺利通过斜槽221。

如图13所示，传动座8上对应第一快拆组件34的位置设有导向槽35，导向 块342的平面部3422能够容置在导向槽35中，使得导向块342能够在导向槽35 中沿Y轴方向移动。导向槽35中又设有导向柱351，该导向柱351能够容置在 平面部3422的第二卡孔3423中，从而在按下按钮341时，通过导向槽35实现 对导向块342的限制和导向作用。

如图14所示，两个第一快拆组件34的小圆柱344之间套设有弹簧(弹簧未 示出)，弹簧分别抵接在每个第一快拆组件34的挡块343上。优选地，弹簧分 别抵接在第一卡槽3441第一卡扣槽3441中。当松开按钮341时，弹簧能够使两 个第一快拆组件34迅速复位。当传动座8与隔离座7安装状态时，第二定位块 345卡在凸起部222。

传动座8与隔离座7的安装方式如下：

使传动座8的下表面与隔离座7的上表面相接触，沿隔离座7的长度方向(即 X轴方向)推动传动座8，在传动座8移动过程中，第一快拆组件34上的第二定 位块345进入第一定位块22的斜槽221中(靠近斜槽221的外侧)，在斜槽221 的限位和导向作用下，第一快拆组件34的弹簧逐渐压缩以使第二定位块345向 着靠近第四滑块21的方向移动，从而使第二定位块345能够顺利通过斜槽221 的窄部。第二定位块345通过斜槽221后在弹簧的作用下复位，并且此时的第二 定位块345刚好卡在第一定位块22的凸起部222，从而防止传动座8向X轴反 向移动。并且此时，第五滑槽31上的凸块33和第四滑块21上的第六凹槽23刚 好配合。此时，传动座8与隔离座7完成安装。

在需要将传动座8从隔离座7上拆卸下来时，同时按下两侧的按钮341，此 时，第二定位块345不再受第一定位块22的凸起部222的限制，沿X轴负方向 推动传动座8，使第二定位块345通过斜槽221，此时，可以松开按钮341，并沿 X轴负方向继续推动传动座8，即可实现传动座8与隔离座7的拆卸。

返回图8和图9，隔离座7与驱动座6之间还可以通过第四快拆机构进行快 速连接。

第四快拆机构包括第三定位部，其中，第三定位部包括设置在隔离座7底部 的第六滑槽24以及设置在驱动座6上的第五滑块11，第五滑块11能够容置在第 六滑槽24中，使得隔离座7能够沿驱动座6的长度方向进行滑动。通过第五滑 块11和第六滑槽24使得驱动座6与隔离座7在Y轴方向上被完全定位。

进一步地，第四快拆机构7还包括第四定位部，第四定位部包括设置在隔离 座7底部远离器械连接机构的一端的卡块25以及设置在隔离座7靠近器械连接 机构一端的插块26，插块26沿隔离座7的长度方向延伸。驱动座6上设置有与 该插块26相互配合的插孔27，当隔离座7安装在驱动座6上后，插块26插入插 孔27中，同时驱动座6远离器械连接机构的端部卡合在隔离座7的卡块25中， 从而使传动座1与隔离座7在X轴方向和Z轴方向上被完全定位。

如图7和15所示，第四快拆机构7还包括第二快拆组件12，第二快拆组件 12包括槽座121以及能够容置在槽座121中且能沿槽座121上下滑动的联动块 122。槽座121的底部设有两个导杆1211和1212，导杆1211和1212上均套设有 弹簧(图中未显示)。联动块122包括第六滑块1221以及与设置在第六滑块1221 上的按压棒1222(该按压棒1222的位置靠近器械连接机构的一端)，该按压棒 222与第六滑块1221一体成型。联动块122的内部设有第一圆柱孔1223，该第 一圆柱孔1223的位置与第一导杆1211的位置相对应，第一导杆1211套设上弹 簧后能够容置在该第一圆柱孔1223内。该第一圆柱孔1223的位置与按压棒1222 的位置可以对应也可以不对应，只要按下按压棒1222，能够带动第六滑块1221 在槽座121中向下移动即可。联动块122上还设有通孔1223，该通孔1223下部 的直径大于上部的直径，该通孔1223内设有联动按钮123，联动按钮123下部的 直径大于联动按钮123上部的直径，联动按钮123的下部容置在通孔1223的下 部，联动按钮123的上部容置在通孔1223的上部。从而，通孔1223上部和下部 形成的台阶与联动按钮123上部和下部形成的台阶相抵接。联动按钮123的内部 设有第二圆柱孔1231，该第二圆柱孔1231与第二导杆1212的位置相对应，第二 导杆1212套上弹簧后能够容置在该第二圆柱孔1231中。

进一步地，再次参见图10和图11，第二快拆组件12还包括设置在隔离座7 底部的第三卡孔28(该第三卡孔28的位置位于靠近器械连接机构的一端)，当 隔离座7与驱动座6安装后，联动按钮123容置在卡孔28内部。

隔离座7与驱动座6的安装方式如下：

使隔离座7的底面与驱动座6的上表面相接触，沿驱动座6的长度方向(即 X轴方向推动隔离座7)，在隔离座7移动过程中，隔离座2底部的第六滑槽24 与驱动座上表面的第五滑块11相互配合，对隔离座7的移动起到限制和导向作 用。

隔离座7继续移动，隔离座7的插块26插入驱动座的插孔27中，并且，驱 动座6底板的端部(远离器械的一端)卡合在隔离座7的卡块25中。同时，第 二快拆组件的联动按钮123刚好容置在隔离座底部的卡孔28中，从而完成隔离 座7与驱动座6的安装。

当需要将隔离座7从驱动座6上拆卸下来时，只需对按压棒1222施压，第 六滑块1221向下移动，第六滑块1221下移带动联动按钮123下移，进而使得联 动按钮123从隔离座7的卡孔28中移出，此时，沿与安装方向相反的方向推动 隔离座7，从而将隔离座7与驱动座6分离。当按压棒1222不再受力时，按压棒 1222和联动按钮123在弹簧的作用下复位。

驱动座6包括与台车的滑台固定连接的底座11以及与底座11一体式设置的 固定座12。其中，底座11用于固定驱动机构5中的驱动板52，固定座12的侧 壁用于固定驱动机构5的驱动装置51，驱动装置51与驱动板52电性连接。

器械连接机构4包括器械杆2，器械杆2的一端设置有执行器械3，器械杆2 的另一端依次穿过固定座12的侧壁、隔离座7的侧壁以及传动座8的侧壁后， 固定于传动座8上。

本发明所述的执行器械3包括具有三个自由度、两个自由度或一个自由度的 器械，其中，具有三个自由度的执行器械3例如手术钳、手术剪等；具有两个自 由度的执行器械3例如手术刀等；具有一个自由度的执行器械3例如内窥镜等。 通过器械连接机构4以及传动座8能够实现执行器械3的多个自由度，其自由度 的具体实现方式将在下文进行详细的描述。

根据本发明的第一个方面，提供一种具有一个自由度器械的实现方式。

在本发明的第一实施例中，执行器械3具有第一自由度(例如内窥镜)。其 中，执行器械3的第一自由度是指能以器械杆2的轴线(沿X轴方向)为旋转轴 进行旋转，执行器械3的第一自由度能够实现模仿人体的手臂的旋转动作。

在本实施例中，固定座12的侧壁上设置有第一孔121，驱动装置51包括第 一电机511，第一电机511的输出轴设置在第一孔121中。为了提高空间的利用 率，器械杆2的轴向方向、第一电机511的轴向方向以及固定座12的长度方向 相同。

第一电机511的动力传递方式如下：

第一电机511设置在固定座12的侧壁上，其输出轴穿过第一孔121后，在 输出轴的端部固定连接第一联轴器53。隔离座7的侧壁和传动座8的侧壁上分别 设置有第二联轴器21和第三联轴器31，第二联轴器21分别与第一联轴器53和 第三联轴器31相连，具体的连接方式将在下文进行详细的介绍。

传动座8的侧壁上还设置有转轴33，转轴33的一端设置有从齿轮34，第三 联轴器31的端部设置有主齿轮32，主齿轮32和从齿轮34相啮合。

因此，当驱动板52接收到器械沿X轴旋转的指令时，驱动板52驱动第一电 机511旋转，动力沿第一电机511的输出轴、第一联轴器53、第二联轴器21、 第三联轴器31、主齿轮32和从齿轮34进行传递，从而带动转轴33进行旋转。 其中，转轴33为空心轴，器械杆2设置在转轴33中，从而与转轴33一起进行 转动。

器械杆2与转轴33的连接方式如下：

如图17所示，转轴33的端部设置有定位凸起331，器械杆2的外壁上设置 有第一卡槽44，将器械杆2插入转轴33中后，定位凸起331与第一卡槽44相卡 合，从而使器械杆2与转轴33在径向方向上完成定位。

进一步地，转轴33上设置有外螺纹，器械杆2的外壁上设置有螺纹套管43， 当器械杆2伸入转轴33后，通过螺纹套管43将器械杆2与转轴33固定连接， 从而使器械杆2与转轴33在轴向方向上完成定位。

至此，转轴33与器械杆2在两个方向均已被固定，因此当转轴33旋转时， 器械杆2和器械41随之进行旋转。

器械杆2与转轴33之间的固定连接处是器械杆2与传动座8之间的一个固 定点，但是由于器械杆2的长度较长，因此通过单点固定具有不稳定性。为了提 高器械杆2的与传动座8之间的连接稳定性，在传动座8上还设置有第一滑块35， 器械杆2的端部固定在第一滑块35，从而使器械杆2与传动座8之间的固定点增 加为两个，以提高二者连接的稳定性。

具体地，器械杆2的端部与第一滑块35之间的固定方式如下：

如图18和19所示，第一滑块35上设置有用于安装器械杆2的第一卡孔351， 第一卡孔351的轴线与转轴33的轴线重合。第一卡孔351中设置有第一弹性卡 板352，第一弹性卡板352能沿第一卡孔351的径向方向移动，从而使第一卡孔 351的安装直径减小(即小于第一卡孔351的实际直径)，或使第一卡孔351的 安装直径增大(即等于第一卡孔351的实际直径)。

第一滑块35的端部设置有第一按压部353，第一按压部353可以是按压杆， 第一按压部353与第一弹性卡板352相连，当按下第一按压部353时，第一弹性 卡板352向下运动，使第一卡孔351的安装直径增大；当撤去对第一按压部353 施加的压力时，第一弹性卡板352在弹性件的作用下向上弹起，从而使第一卡孔 351的安装直径减小。

器械杆2中同轴地设置有推动杆46，推动杆46伸出器械杆2的端部之外， 器械杆2和推动杆46之间能够产生相对转动。推动杆46的外壁上设置有第二卡 槽45，当推动杆46伸入第一卡孔351中后，弹性第一卡板352与第二卡槽45相 卡合，使推动杆46固定在第一卡孔351中，从而与第一滑块35进行固定。

当需要将器械杆2拆下时，只需按下第一按压部353使第一弹性卡板352沿 第一卡孔351的径向方向移动，从而将使第一卡孔351的安装直径增大，即可将 推动杆46从第一卡孔351中取出。

在本实施例中，由于需要实现执行器械3沿器械杆2的轴向方向的旋转，因 此只需将执行器械3固定于器械杆2的端部，即可实现执行器械3与器械杆2同 时转动。

下面将说明第一联轴器53、第二联轴器21和第三联轴器31的连接方式。

第一联轴器53的端部设置有第一凹槽531，第二联轴器21的两端分别设置 有第二凹槽211和第一卡条212，第三联轴器31的端部设置有第二卡条311，其 中，第一卡条212设置在第一凹槽531中，第二卡条311设置在第二凹槽211中， 从而将第一联轴器53、第二联轴器21与以及第三联轴器31在径向方向上进行了 定位。

第一联轴器53、第二联轴器21与以及第三联轴器31在轴向方向上则通过传 动座8、隔离座7以及驱动座6之间的固定连接从而进行定位。

进一步地，如图17所示，为了提高第一联轴器53、第二联轴器21与以及第 三联轴器31之间装配的便捷性，在第一联轴器53与第一电机511之间设置有第 一弹簧56，因此将第一联轴器53与第二联轴器21进行连接时，第一卡条212和 第一凹槽531的对准将不再是必要的操作，换言之，第二联轴器21端面上的第 一卡条212可以与第二联轴器21的端面的任意位置进行接触，当第一卡条212 并未插入到第一凹槽531中时，在这种情况下，第一联轴器53受到第二联轴器 21的推力，从而使第一弹簧56被压缩。那么当第一电机511旋转并带动第一联 轴器53旋转时，由于第一联轴器53并未与第二联轴器21在径向上定位，因此二者之间会产生相对运动，从而使第一联轴器53的第一凹槽531会转动到与第 二联轴器21的第一卡条212相配和的位置，并在第一弹簧56的推动下，与第一 卡条212相卡合，从而实现第一联轴器53与第二联轴器21之间的径向定位。

同样地，在将第三联轴器31与第二联轴器21进行连接使，第二卡条311与 第二凹槽211的对准将不再是必要的操作，换言之，第三联轴器31端面上的第 二卡条311可以与第二联轴器21的端面的任意位置进行接触，当第二联轴器21 旋转时，第二联轴器21的第二凹槽211会转动到与第三联轴器31的第二卡条311 相配和的位置，并在第一弹簧56的推动下，与第二卡条311相卡合，从而实现 第二联轴器21与第三联轴器31之间的径向定位。

综上所述，在本实施例中，是将第一电机511的旋转运动转化为器械杆2的 旋转运动，从而使执行器械3进行旋转。

在本发明的第二实施例中，执行器械3具有第二自由度(例如仅进行指定位 置切断的手术刀)。其中，执行器械3的第二自由度是指能以Z轴(与器械杆2 的轴线垂直)为旋转轴进行旋转，执行器械3的第二自由度能够实现模仿人体的 腕关节的旋转动作。

在本实施例中，固定座12的侧壁上设置有第二孔122，驱动装置51包括第 二电机512，第二电机512的输出轴设置在第二孔122中。为了提高空间的利用 率，器械杆2的轴向方向、第二电机512的轴向方向以及固定座12的长度方向 相同。

第二电机512的动力是通过丝杠机构传递至器械杆2上，具体传递方式如下：

首先，将第一滑块35设置为与传动座8滑动连接，从而当第一滑块35做直 线往复运动，带动器械杆2做直线往复运动，并在器械杆2的端部将直线往复运 动转化为摆动(即绕Z轴旋转)。

下面将描述第一滑块35直线往复运动的实现方式：

第二电机512设置在固定座12的侧壁上，其输出轴穿过第二孔122后，在 输出轴的端部固定连接第四联轴器54。隔离座7的侧壁和传动座8的侧壁上分别 设置有第五联轴器22和3837，第五联轴器22分别与第四联轴器54和第六联轴 器37相连。

第六联轴器37与第一丝杠354相连，其中，第一丝杠354穿过第一滑块35 并与第一滑块35形成螺纹连接。第一滑块35的底部设置有第一滑槽355，传动 座8上的第一滑轨356设置在第一滑槽355中，当第一丝杠354旋转时，第一滑 块35沿第一丝杠354的轴向方向移动。

进一步地，第一滑块35向右运动的极限位置通过第一弹簧限位体358进行 限定，如图18所示，第一弹簧限位体358设置在第一丝杠354上，当第一滑块 35向右运动(靠近执行器械3的方向)并将弹簧压缩到最缩量时将无法再向右运 动，通过弹簧能够避免第一滑块35运动到极限位置时与第一弹簧限位体358产 生碰撞。

类似地，第一滑块35向左运动的极限位置通过后限位体357进行限定，如 图17所示，后限位体357设置在第一丝杠354上，当第一滑块35向左运动(远 离执行器械3的方向)并与后限位体357接触后将无法再向左运动。

通过对第一滑块35两个方向上的极限位置进行机械限位，能够对执行器械3 的最大旋转角度进行控制。

另外，器械杆2与传动座8的固定方式如下：

可选地，器械杆2与传动座8的固定方式可采用与前述实施例相同的固定方 式。

可选地，由于在本实施例中，器械杆2无需绕X轴进行旋转，因此也可将器 械杆2直接固定于传动座8的侧壁上。

并且，推动杆46与第一滑块35的固定方式已经在前述实施例中进行了详细 的描述，在此不再赘述。

因此，当驱动板52接收到器械沿Z轴旋转的指令时，驱动板52驱动第二电 机512旋转，动力沿第二电机512的输出轴、第四联轴器54、第五联轴器22、 第六联轴器37、第一丝杠354和第一滑块35进行传递，从而将第二电机512的 旋转运动转化为第一滑块35的直线往复运动。

其次，器械杆2的端部与执行器械3铰接，从而实现将直线往复运动转化为 摆动(即绕Z轴旋转)。

下面将描述执行器械3摆动(即绕Z轴旋转)的实现方式：

器械杆2的内部设置有推动杆46，推动杆46可在器械杆2中沿轴线方向移 动。推动杆46的一端与第一滑块35相连，另一端与执行器械3相连，当第一滑 块35移动时，带动推动杆46进行移动，从而拉动或推动执行器械3，使执行器 械3产生摆动。

具体地，如图20和21所示，器械杆2包括外管411和同轴地设置在外管411 中的内管414，外管411的第一端设置有旋转头412，外管的第二端设置有限位 头413，限位头413的外壁上设置有限位环416，前述第一卡槽44设置在限位环416上，与转轴33的定位凸起331相卡合。

内管414设置在外管411中，内管414的第一端伸出外管411后进入旋转头 412中，与旋转头412内部的卡圈相接触；内管414的第二端套设在限位头413 的外部，并与限位环416的端面相接触，从而内管414被限制在旋转头412和限 位头413之间。

此外，内管414的外径与外管411的内径相同，因此内管414和外管411之 间紧密配合，能够一同进行旋转。

进一步地，内管414的第一端还开设有沿内管414的轴向方向延伸的槽体415， 槽体415是为了避免与下文所述的摆动杆463之间产生干涉。

推动杆46同轴地设置在内管414的内部，推动杆46的第一端设置有转接头 461，转接头461设置在内管414中。

转接头461的端部连接有摆动杆463，摆动杆的另一端铰接有夹持头465， 夹持头465第一端连接有执行器械3，夹持头465的第二端与旋转头412转动连 接，因此当摆动杆463受到推力或者拉力的作用时，夹持头465带动执行器械3 绕其与旋转头412的连接处进行转动，从而实现执行器械3绕Z轴旋转。

具体地，夹持头465的两侧设置分别设置有连接平面464，旋转头412的上 端设置有开口槽417，夹持头465的端部设置在开口槽417中，连接平面464与 开口槽417的内壁相接触，并通过销钉将旋转头412与连接平面464进行连接， 从而夹持头465能够以销钉的轴线为旋转轴进行旋转。

推动杆46的第二端依次穿过内管414以及限位头413，在限位头413的外部 与卡接管262相连接。具体地，推动杆46的第二端伸入卡接管462中，与卡接 管462内部的卡圈相接触；第二卡槽45设置在卡接管462的外壁上，与第一滑 块35上的第一卡孔351进行卡合连接。

其中，卡接管462的内径与推动杆46的外径相同，因此当第一滑块35移动 并拉动卡接管462作直线运动时，推动杆46也作直线运动，即第一滑块35的移 动使推动杆46进行沿其轴线进行运动，从而使摆动杆463受到推力或者拉力的 作用，进而使夹持头465带动执行器械3进行旋转。

在本实施例中，第一端是指靠近执行器械3的一端，第二端是指远离执行器 械3的一端。

另外需要说的是，本实施例中的第四联轴器54、第五联轴器22和第六联轴 器37之间的连接方式与第一实施例中第一联轴器53、第二联轴器21和第三联轴 器31的连接方式相同，其中，第四联轴器54与第二电机512之间设置有第二弹 簧57，同样地，通过第二弹簧57可使三个联轴器之间的装配更快捷，因此在此 不再赘述。

综上所述，在本实施例中，是将第二电机512的旋转运动传递至第一丝杠354， 并将第一丝杠354的旋转运动转化为第一滑块35的直线往复运动，并将该直线 往复运动转化为执行器械3的摆动(即绕Z轴旋转)。

在本发明的第三实施例中，执行器械3具有第三自由度(例如仅进行指定位 置剪断的手术剪)。其中，执行器械3的第三自由度是指能进行开合操作，执行 器械3的第三自由度能够实现模仿人体的手指并拢以及打开的动作。

在本实施例中，固定座12的侧壁上设置有第三孔123，驱动装置51包括第 三电机513，第三电机513的输出轴设置在第三孔123中。为了提高空间的利用 率，器械杆2的轴向方向、第三电机513的轴向方向以及固定座12的长度方向 相同。

第三电机513动力是通过丝杠机构传递至器械杆2上，具体传递方式如下：

首先，传动座8上滑动地设置有第二滑块36，器械杆2与第二滑块36相连， 从而当第二滑块36做直线往复运动，带动器械杆2做直线往复运动，并在器械 杆2的端部将直线往复运动转化为开合运动。

下面将描述第二滑块36直线往复运动的实现方式：

第三电机513设置在固定座12的侧壁上，其输出轴穿过第三孔123后，在 输出轴的端部固定连接第七联轴器55。隔离座7的侧壁和传动座8的侧壁上分别 设置有第八联轴器23和第九联轴器38，第八联轴器23分别与第七联轴器55和 第九联轴器38相连。

第九联轴器38与第二丝杠364相连，其中，第二丝杠364穿过第二滑块36 并与第二滑块36形成螺纹连接。第二滑块36的底部设置有第二滑槽365，传动 座8上的第二滑轨366设置在第二滑槽365中，当第二丝杠364旋转时，第二滑 块36沿第二丝杠364的轴向方向移动。

因此，当驱动板52接收到器械打开或者闭合的指令时，驱动板52驱动第三 电机513旋转，动力沿第三电机513的输出轴、第七联轴器55、第八联轴器23、 第九联轴器38、第二丝杠364和第二滑块36进行传递，从而将第三电机513的 旋转运动转化为第二滑块36的直线往复运动。

进一步地，第二滑块36向右运动的极限位置通过第二弹簧限位体367进行 限定，如图18所示，第二弹簧限位体367设置在第二丝杠364上，当第二滑块 36向右运动(靠近执行器械3的方向)并将弹簧压缩到最缩量时将无法再向右运 动，通过弹簧能够避免第二滑块36运动到极限位置时与第二弹簧限位体367产 生碰撞。

第二滑块36向左运动的极限位置通过电路板368进行限定，如图18所示， 电路板368设置传动座8上，且位于第二滑块36的左侧，当第一滑块35向左运 动(远离执行器械3的方向)至极限位置时，其端部与后限位体357的端部接触 后将无法再向左运动。

通过对第二滑块36两个方向上的极限位置进行机械限位，能够对执行器械3 的最大张开角度进行控制。

另外，器械杆2与传动座8的固定方式如下：

可选地，器械杆2与传动座8的固定方式可采用与前述实施例相同的固定方 式。

可选地，由于在本实施例中，器械杆2无需绕X轴进行旋转，因此也可将器 械杆2直接固定于传动座8的侧壁上。

进一步地，推动杆46与第二滑块36之间的固定方式如下：

第二滑块36上设置有用于安装推动杆46的第二卡孔361，第二卡孔361的 轴线与转轴33的轴线重合。第二卡孔361中设置有第二弹性卡板362，第二弹性 卡板362能沿第二卡孔361的径向方向移动，从而使第二卡孔361的安装直径减 小(即小于第二卡孔361的实际直径)，或使第二卡孔361的安装直径增大(即 等于第二卡孔361的实际直径)。

第二滑块36的端部设置有第二按压部363，第二按压部363可以是按压杆， 第二按压部363与第二弹性卡板362相连，当按下第二按压部363时，第二弹性 卡板362向下运动，使第二卡孔361的安装直径增大；当撤去对第二按压部363 施加的压力时，第二弹性卡板362在弹性件的作用下向上弹起，从而使第二卡孔 361的安装直径减小。

推动杆46中同轴地设置有牵引杆47，牵引杆47伸出推动杆46的端部之外， 牵引杆47能够在推动杆46中沿其轴向进行运动。

牵引杆47的外壁上设置有第三卡槽48，当牵引杆47伸入第二卡孔361中后， 弹性第二卡板362与第三卡槽46相卡合，使牵引杆47固定在第二卡孔361中， 从而与第二滑块36进行固定。

当需要将器械杆2拆下时，只需按下第二按压部363使第二弹性卡板362沿 第二卡孔361的径向方向移动，从而将使第二卡孔361的安装直径增大，即可将 牵引杆47从第二卡孔361中取出。

下面将描述执行器械3开合运动的实现方式：

如图22所示，牵引杆47的第一端依次穿过推动杆46和夹持头465，并与执 行器械3相连。与夹持头465内部的卡圈相接触。牵引杆47与夹持头465之间 设置有第四弹簧471，第四弹簧471的第一端与夹持头465的内壁相连，第四弹 簧471的第二端与转接头461的内壁相连，使第四弹簧471被限制在夹持头465 与转接头461之间。

执行器械3的侧壁上设置有斜孔421，牵引杆47第一端的两侧设置有销轴 472，销轴472设置在斜孔421中，当牵引杆47受到拉力或者推力的作用时，将 推动销轴472在斜孔421中运动，从而使执行器械3打开或者闭合。

牵引杆47的第二端的外壁上设置有第三卡槽48，第三卡槽48与第二滑块 36的第二卡孔361相卡合，因此，当第二滑块36发生移动时，将会带动牵引杆 47沿其轴向进行移动，从而使销轴472在斜孔421中移动，进而使执行器械3打 开或者闭合。

在本实施例中，第一端是指靠近执行器械3的一端，第二端是指远离执行器 械3的一端。

另外需要说的是，本实施例中的第七联轴器55、第八联轴器23和第九联轴 器38之间的连接方式与第一实施例中第一联轴器53、第二联轴器21和第三联轴 器31的连接方式相同，其中，第七联轴器55与第三电机513之间设置有第三弹 簧58，同样地，通过第三弹簧58可使三个联轴器之间的装配更快捷，因此在此 不再赘述。

综上所述，在本实施例中，是将第三电机513的旋转运动传递至第二丝杠364， 并将第二丝杠364的旋转运动转化为第二滑块36的直线往复运动，并将该直线 往复运动转化为执行器械3的开合运动。

根据本发明的第二个方面，提供一种具有两个自由度器械的固定方式。

在本发明的第四实施例中，执行器械3具有第一自由度和第二自由度(例如 手术刀)。

在本实施例中，固定座12的侧壁上设置有第一孔121和第二孔122，驱动装 置51包括第一电机511和第二电机512，第一电机511的输出轴设置在第一孔 121中，第二电机512的输出轴设置在第二孔122中。为了提高空间的利用率， 器械杆2的轴向方向、第一电机511、第二电机512的轴向方向以及固定座12的 长度方向相同。

其中，第一电机511和第二电机512的动力传递方式与前述实施例中的传递 方式相同，在此不再赘述。

在本实施例中，由于既需要实现器械杆2沿X轴旋转，又需要实现器械杆2 沿Z轴旋转，因此器械杆2一方面通过转轴33与传动座8相连，另一方面通过 第一滑块35与传动座8相连，其连接方式与前述实施例中的传递方式相同，在 此不再赘述。

进一步地，器械杆2中同轴地设置有推动杆46，推动杆46的具体设置方式 已经在前述实施例中进行了详细的描述，在此不再赘述。

综上所述，在本实施例中，是将第一电机511的旋转运动转化为器械杆2的 旋转运动，并将第二电机512的旋转运动传递至第一丝杠354，并将第一丝杠354 的旋转运动转化为第一滑块35的直线往复运动，并将该直线往复运动转化为执 行器械3的摆动(即绕Z轴旋转)。

在本发明的第五实施例中，执行器械3具有第一自由度和第三自由度(例如 仅进行指定位置剪断的手术剪)。

在本实施例中，固定座12的侧壁上设置有第一孔121和第三孔123，驱动装 置51包括第一电机511和第三电机513，第一电机511的输出轴设置在第一孔 121中，第三电机513的输出轴设置在第三孔123中。为了提高空间的利用率， 器械杆2的轴向方向、第一电机511、第三电机513的轴向方向以及固定座12的 长度方向相同。

其中，第一电机511和第三电机513的动力传递方式与前述实施例中的传递 方式相同，在此不再赘述。

在本实施例中，由于既需要实现器械杆2沿X轴旋转，又需要实现执行器械 3的开合运动，因此器械杆2一方面通过转轴33与传动座8相连，另一方面通过 第二滑块36与传动座8相连，其连接方式与前述实施例中的传递方式相同，在 此不再赘述。

进一步地，器械杆2中同轴地设置有推动杆46，推动杆46中同轴地设置有 牵引杆47，推动杆46和牵引杆47的具体设置方式已经在前述实施例中进行了详 细的描述，在此不再赘述。

综上所述，在本实施例中，是将第一电机511的旋转运动转化为器械杆2的 旋转运动，并将第三电机513的旋转运动传递至第二丝杠364，并将第二丝杠364 的旋转运动转化为第二滑块36的直线往复运动，并将该直线往复运动转化为执 行器械3的开合运动。

在本发明的第六实施例中，执行器械3具有第二自由度和第三自由度(例如 夹持缝合针的手术钳)。

在本实施例中，固定座12的侧壁上设置有第二孔122和第三孔123，驱动装 置51包括第二电机512和第三电机513，第二电机512的输出轴设置在第二孔 122中，第三电机513的输出轴设置在第三孔123中。为了提高空间的利用率， 器械杆2的轴向方向、第二电机512、第三电机513的轴向方向以及固定座12的 长度方向相同。

其中，第二电机512和第三电机513的动力传递方式与前述实施例中的传递 方式相同，在此不再赘述。

在本实施例中，器械杆2一方面通过转轴33与传动座8相连，另一方面通 过第一滑块35与传动座8相连，其连接方式与前述实施例中的传递方式相同， 在此不再赘述。

进一步地，器械杆2中同轴地设置有推动杆46，推动杆46中同轴地设置有 牵引杆47，推动杆46和牵引杆47的具体设置方式已经在前述实施例中进行了详 细的描述，在此不再赘述。

根据本发明的第三个方面，提供一种具有三个自由度器械的固定方式。

其中，执行器械3具有第一自由度、第二自由度和第三自由度(例如手术剪)。

在本实施例中，固定座12的侧壁上分别设置有第一孔121、第二孔122和第 三孔123，驱动装置51包括第一电机511、第二电机512和第三电机513；第一 电机511的输出轴设置在第一孔121中，第二电机512的输出轴设置在第二孔122 中，第三电机513的输出轴设置在第三孔123中。为了提高空间的利用率，器械 杆2的轴向方向、第二电机512、第三电机513的轴向方向以及固定座12的长度 方向相同。

其中，第一电机511、第二电机512和第三电机513的动力传递方式与前述 实施例中的传递方式相同，在此不再赘述。

在本实施例中，器械杆2一方面通过转轴33与传动座8相连，另一方面分 别通过第一滑块35和第二滑块36与传动座8相连，其连接方式与前述实施例中 的传递方式相同，在此不再赘述。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域 内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二” 以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组 成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件 涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。 “连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可 以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”等仅用于表示相 对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地 改变。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的 情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只 要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起 来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内 的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种手术器械识别装置，其特征在于，包括，

控制单元，与上位控制机通信连接；

手术工具识别单元，分别与所述控制单元及手术器械的传动执行部连接；其中，当手术器械的手术工具与传动执行部连接时，所述手术工具识别单元能够识别所述手术工具的类型并将所述手术工具的类型传递给所述控制单元。

2.根据权利要求1所述的手术器械识别装置，其特征在于，所述手术器械识别装置还包括，

至少一组检测驱动单元，所述至少一组检测驱动单元中的任一检测驱动单元包括：电机驱动子单元，其中，

所述电机驱动子单元，与所述控制单元连接，受所述控制单元控制；以及与电机通过电路连接，通过控制用于驱动所述电机的电流控制电机的转动，以控制手术器械的传动执行部，所述手术器械的传动执行部与所述电机连接并由所述电机驱动。

3.根据权利要求2所述的手术器械识别装置，其特征在于，所述任一检测驱动单元还包括编码器与累加器，其中，

所述编码器，与所述电机连接，用于检测所述电机的实际转动参数；

所述累加器，与所述控制单元、所述编码器分别连接，用于统计所述实际转动参数，并由所述控制单元读取统计的所述实际转动参数。

4.根据权利要求2或3所述的手术器械识别装置，其特征在于，所述任一检测驱动单元还包括电流检测子单元，与所述控制单元、所述电机驱动子单元分别连接，用于识别所述电流以获得电机电流值，并由所述控制单元读取所述电机电流值。

5.根据权利要求1至3任一项所述的手术器械识别装置，其特征在于，所述手术器械包括至少一个驱动执行组件和至少一个电机，所述驱动执行组件包括所述电机和所述传动执行部，所述电机驱动所述传动执行部实现所述手术器械的运动。

6.根据权利要求1至3任一所述的手术器械识别装置，其特征在于，所述手术工具识别单元包括存储芯片，所述存储芯片存储有若干手术工具的数据信息。

7.根据权利要求1至3任一所述的手术器械识别装置，其特征在于，所述上位控制机与所述手术器械识别装置连接，生成并向所述手术器械识别装置下发控制手术器械运动数据，并根据从所述手术器械识别装置获得的反馈数据，确定手术器械的运动状态。

8.一种手术器械识别方法，包括权利要求1至7任一项所述的手术器械识别装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，手术工具识别单元接收到手术工具与手术器械的传动执行部连接信号后，根据存储芯片的存储信息识别出手术工具类型，并将类型信息传递给控制单元；

步骤2，所述控制单元接收到所述手术工具识别单元传递的手术工具类型，将其传递给上位控制机；

步骤3，所述上位控制机将接受到的手术工具类型信息传递给微创手术机器人主控制台，并根据接收到的控制手术机器人执行操作的控制信息，生成并向所述控制单元下发手术器械运动数据；

步骤4，所述控制单元根据接收到的手术器械运动数据及手术工具类型，向电机驱动子单元发送手术器械运动命令，所诉电机驱动所述传动执行部实现所述手术器械的相应运动，并将编码器和累加器检测到的手术器械实际运动数据反馈给上位控制机。

9.根据权利要求8所述的手术器械识别方法，其特征在于，所述步骤3中手术器械运动数据包括所述至少一个电机的各电机的指定转动参数。

10.根据权利要求9所述的手术器械识别方法，其特征在于，所述手术器械实际运动数据包括各电机的实际转动参数，及用于驱动所述各电机的各电流值。

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