CN111700654B - 单孔手术器械平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单孔手术器械平台，其包括底座、调整装置和手术装置；所述调整装置设置于所述底座上并包括具有至少六个自由度的机械臂，所述手术装置包括手术器械、内窥镜和器械平台，所述手术器械和所述内窥镜均可拆卸地设置在所述器械平台上，而所述器械平台包括接口，通过所述接口，所述器械平台与所述机械臂的末端连接，从而通过所述机械臂悬吊所述手术装置，并调整所述手术装置的位置和姿态。这样做的优点是，使手术操作更加精准和可靠，提高手术操作的准确性，同时还可使手术操作更省力和方便，从而提高手术效率和手术操作的舒适性。

Description

单孔手术器械平台

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种单孔手术器械平台。

背景技术

随着微创伤手术机器人系统在临床中的应用，患者对微创伤手术的要求也越来高，突出表现在创口数量和部位。而单孔手术减少了切口数量，可进一步减小手术创伤，进而减少手术麻醉和镇痛药物用量，减轻病患术后疼痛，降低伤口感染和并发症的风险，同时使术后疤痕更加美观。但是，由于“筷子效应”，普通医疗器械(多为刚性直杆)插入体内后需交叉操作，难以同时用两个或更多个工具接近治疗组织中的单一目标区域，增大了手术的难度，而且普通的医疗器械同时操作时会发生交叉摩擦，不仅影响正常使用，有时可能会对病人造成二次伤害。

中国专利申请CN105266856A公开了一种手套型单孔腹腔镜穿刺装置，采用柔性手套型结构的穿刺装置，虽然增大了医生手持端的操作空间，但是并没有解决腹腔内的手术器械间的干扰问题。此外，中国专利申请CN104352264A公开了一种多自由度腹腔镜手术器械，其设置有手柄，且手柄处设置有旋钮，并使推杆的近端从旋钮中心穿过，从而通过旋钮的旋转运动控制弯曲单元弯曲，从而实现前端可以朝任意方向弯曲的目的，但是，此方式需要操作者单独操作推杆，并且推杆的运动方向与末端执行器反向，不利于操作者随时调整器械，且反向操作也增大了操作难度。不仅于此，在手术操作的舒适性和便捷性上也有待进一步提高。

发明内容

针对上述技术问题中的一个或多个，本发明提供了一种单孔手术器械平台，其可实现两个以上手术器械/内窥镜同时插入人体进行操作时不会发生干扰，降低对病人造成的二次伤害，而且这些手术器械可同时接近同一目标组织，降低手术难度，还可使手术操作更为省力和方便，提高手术效率，并减轻医生的工作强度，提高手术操作的舒适性。

进而为实现上述目的，本发明提供一种单孔手术器械平台，包括：

底座；

调整装置，设置于所述底座上并包括至少具有六个自由度的机械臂；以及，

手术装置，包括手术器械、内窥镜以及器械平台，所述手术器械和所述内窥镜均可拆卸地设置在所述器械平台上，而所述器械平台包括接口，通过所述接口，所述器械平台与所述机械臂的末端连接；

其中：所述机械臂用于悬吊所述手术装置，并调整所述手术装置的位置和姿态。

可选地，所述机械臂包括至少一个移动关节、至少五个旋转关节；其中两个旋转关节和一个移动关节配合用于调整所述手术装置的位置，另三个旋转关节用于调整所述手术装置的姿态。

可选地，所述机械臂从近端到远端依次包括第一移动关节、第一旋转关节、第二旋转关节、第三旋转关节、第二移动关节、第四旋转关节和第五旋转关节；

所述第一移动关节的移动轴线、第一旋转关节的旋转轴线、第二旋转关节的旋转轴线、第三旋转关节的旋转轴线和第二移动关节的移动轴线相互平行；所述第四旋转关节和第五旋转关节的旋转轴线相互垂直。

可选地，所述第三旋转关节、第四旋转关节和第五旋转关节的旋转轴线相交于一点。

可选地，所述机械臂从近端到远端依次还包括固定臂、第一移动臂、第一转动臂、第二转动臂、第三转动臂、第二移动臂、第四转动臂和第五转动臂；

所述固定臂的一端连接所述底座，所述固定臂的另一端连接所述第一移动关节；

所述第一移动臂的一端连接所述第一移动关节，使得所述第一移动臂通过所述第一移动关节相对于所述固定臂在所述第一移动关节的移动轴线方向上移动，且所述第一移动臂的另一端连接所述第一旋转关节；

所述第一转动臂的一端连接所述第一旋转关节，使得所述第一转动臂通过所述第一旋转关节相对于所述第一移动臂做旋转运动，且所述第一转动臂的另一端连接所述第二旋转关节；

所述第二转动臂的一端连接所述第二旋转关节，使得所述第二转动臂通过所述第二旋转关节相对于所述第一转动臂做旋转运动，且所述第二转动臂的另一端连接所述第三旋转关节；

所述第三转动臂的一端连接所述第三旋转关节，，使得所述第三转动臂通过所述第三旋转关节相对于所述第二转动臂做旋转运动，且所述第三转动臂的另一端连接所述第二移动关节；

所述第二移动臂的一端连接所述第二移动关节，使得所述第二移动臂通过所述第二移动关节相对于所述第三转动臂在所述第二移动关节的移动轴线方向上移动；

所述第四旋转关节分别连接所述第二移动臂的另一端与所述第四转动臂，所述第五旋转关节分别连接所述第四转动臂和所述第五转动臂，所述第五转动臂与所述器械平台连接。

可选地，，所述器械平台还包括壳体，所述接口位于所述壳体上，所述第五转动臂通过所述接口使所述壳体与所述第五转动臂共同转动。

可选地，所述器械平台还包括壳体；

所述壳体的远端于外部形成有套管，所述套管自所述壳体的远端向外延伸；

所述壳体内设有若干器械通道，从所述壳体的近端延伸至所述套管的远端，且所述器械通道用于可拆卸地设置所述手术器械或所述内窥镜。

可选地，所述手术器械包括：

手持端；

末端执行器；

连接结构，近端安装至所述手持端，远端与所述末端执行器连接，且所述连接结构包括第一柔性结构和第二柔性结构；以及

传动装置，包括连接所述第一柔性结构和第二柔性结构的第一柔性传动结构，且所述第一柔性传动结构被配置为使所述第一柔性结构和第二柔性结构以相反的方向转动。

可选地，所述手术装置具有工具轴线、对称面和工作面，所述手术装置关于所述对称面对称，所述手术器械至少为两个，

所述器械平台上设置有至少两个器械通道，所述工作面与所述对称面垂直，且所述工作面经过至少两个器械通道的轴线，所述对称面和工作面的交线形成工具轴线，每个手术器械定位在对应的一个器械通道内；

两个所述手术器械的连接结构均还包括外管，所述外管还包括第一近端部分、第一中间部分和第一远端部分，所述第一近端部分、第一柔性结构、第一中间部分、第二柔性结构和第一远端部分由近及远依次设置，所述第一中间部分的轴线与所述工具轴线平行；两个所述手术器械的连接结构均还包括位于远端的第三柔性结构，所述第三柔性结构具有至少一个转动自由度，且与所述末端执行器连接，以带动所述末端执行器转动；

其中，每个手术器械具有初始状态和打开状态：

当两个所述手术器械均处于所述初始状态时，两个所述手术器械的第一近端部分通过所述第一柔性结构偏离所述第一中间部分的轴线，所述第一中间部分、第二柔性结构、第一远端部分、第三柔性结构与末端执行器的轴线共线，且所述第一近端部分、第一柔性结构、第一中间部分、第二柔性结构、第一远端部分、第三柔性结构与末端执行器的轴线均位于所述工作面上；

当两个所述手术器械均处于所述打开状态时，两个所述手术器械的所述第一近端部分通过所述第一柔性结构偏离所述第一中间部分的轴线，所述第一远端部分通过第二柔性结构偏离所述第一中间部分的轴线，所述末端执行器通过所述第三柔性结构靠近所述第一中间部分的轴线，且所述第一近端部分、第一柔性结构、第一中间部分、第二柔性结构、第一远端部分、第三柔性结构与末端执行器的轴线均位于所述工作面上。

可选地，所述第一柔性传动结构包括第一传动丝组和第二传动丝组；所述第一柔性结构具有绕第一轴线转动的自由度以及绕第二轴线转动的自由度，所述第二柔性结构具有绕第三轴线转动的自由度以及绕第四轴线转动的自由度，所述第三轴线与第一轴线平行，所述第四轴线与第二轴线平行，所述第一轴线与第二轴线垂直；

当所述第一柔性结构被驱动绕第一轴线转动时，所述第一传动丝组及第二传动丝组用于驱动所述第二柔性结构绕第三轴线以与第一柔性结构转动方向相反的方向转动；

当所述第一柔性结构被驱动绕第二轴线转动时，所述第一传动丝组及第二传动丝组用于驱动所述第二柔性结构绕第四轴线以与第一柔性结构转动方向相反的方向转动。

可选地，所述第一传动丝组和/或第二传动丝组还包括第一弹性结构，用以防止所述第一传动丝组和/或第二传动丝组出现回差。

可选地，所述连接结构还包括外管，所述外管还包括第一近端部分、第一中间部分和第一远端部分，所述第一近端部分、第一柔性结构、第一中间部分、第二柔性结构和第一远端部分由近及远依次设置；所述连接结构还包括位于远端的第三柔性结构，所述第三柔性结构具有至少一个转动自由度，且与所述末端执行器连接，以带动所述末端执行器转动；

所述手术器械具有初始状态和打开状态；

当所述手术器械处于所述初始状态时，所述第一中间部分、第二柔性结构、第一远端部分、第三柔性结构与末端执行器的轴线共线，且所述第一近端部分通过所述第一柔性结构偏离所述第一中间部分的轴线；

当所述手术器械处于所述打开状态时，所述第一近端部分通过所述第一柔性结构偏离所述第一中间部分的轴线，所述第一远端部分通过第二柔性结构偏离所述第一中间部分的轴线，所述末端执行器通过所述第三柔性结构靠近所述第一中间部分的轴线。

可选地，所述第一柔性传动结构包括第一传动丝、第二传动丝、第三传动丝和第四传动丝；

所述第一柔性结构被驱动绕第一轴线转动时，所述第一传动丝和第二传动丝用于驱动所述第二柔性结构绕第三轴线以与第一柔性结构转动方向相反的方向转动；

所述第一柔性结构被驱动绕第二轴线转动时，所述第三传动丝和第四传动丝用于驱动所述第二柔性结构绕第四轴线以与第一柔性结构转动方向相反的方向转动；

其中，所述第一传动丝和第二传动丝的长度不相等，和/或所述第三传动丝和第四传动丝的长度不相等。

可选地，所述连接结构还包括位于远端的第三柔性结构，所述第三柔性结构与所述末端执行器连接，且所述第三柔性结构具有至少一个转动自由度，以带动所述末端执行器转动；所述手持端包括依次连接的操控装置、腕部结构和弧形本体，所述连接结构的近端安装至所述弧形本体，所述腕部结构具有至少一个转动自由度；

其中，所述传动装置还包括连接所述腕部结构和第三柔性结构的第二柔性传动结构，所述第二柔性传动结构被配置为使所述第三柔性结构与所述腕部结构以相同的方向转动。

可选地，所述第二柔性传动结构包括第三传动丝组和第四传动丝组；所述腕部结构具有绕第五轴线转动的转动自由度和第六轴线转动的转动自由度，所述第三柔性结构具有绕第七轴线转动的转动自由度和绕第八轴线转动的转动自由度，所述第五轴线与第六轴线相垂直，所述第七轴线与第八轴线相垂直，所述第五轴线平行于第七轴线；

当所述腕部结构被驱动绕第五轴线转动时，所述第三传动丝组及所述第四传动丝组用于驱动所述第三柔性结构绕第七轴线以与腕部结构转动方向相同的方向转动；

当所述腕部结构被驱动绕第六轴线转动时，所述第三传动丝组及所述第四传动丝组用于驱动所述第三柔性结构绕第八轴线以与腕部结构转动方向相同的方向转动；

所述第三传动丝组和/或第四传动丝组还包括第二弹性结构，用于对所述第三传动丝组和/或第四传动丝组的弯曲量进行补偿，以在调整第一柔性结构和第二柔性结构时，使所述末端执行器的姿态保持不变。

可选地，所述手持端包括依次连接的操控装置、腕部结构和弧形本体，所述连接结构的近端安装至所述弧形本体，所述操控装置具有绕第九轴线转动的自转自由度，且所述操控装置可转动地设置在腕部结构上；

所述末端执行器具有绕第十轴线转动的自转自由度；

所述传动装置还包括连接所述操控装置和所述末端执行器的第三柔性传动结构，所述第三柔性传动结构被配置为使所述末端执行器与所述操控装置以相反的方向自转。

可选地，所述手持端包括依次连接的开合控制机构、操控装置、腕部结构和弧形本体，所述连接结构的近端安装至所述弧形本体，所述开合控制机构能够相对于所述操控装置做开合运动；

所述末端执行器包括工具瓣以及近端执行器安装座，所述工具瓣能够相对于所述近端执行器安装座做开合运动；

所述传动装置还包括第四柔性传动结构、第一转换装置和第二转换装置；所述第四柔性传动结构的近端与所述第一转换装置连接，远端与所述第二转换装置连接；所述第一转换装置与所述开合控制机构活动连接，用于将所述开合控制机构的开合运动转换为第四柔性传动结构的轴向运动，所述第二转换装置与所述工具瓣活动连接，用于将所述第四柔性传动结构的轴向运动转换为工具瓣的开合运动；且所述第四柔性传动结构、第一转换装置和第二转换装置被配置为使所述开合控制机构的运动方式与所述工具瓣运动方式相同。

可选地，所述末端执行器具有沿所述连接结构的轴向进行移动的伸缩自由度。

可选地，所述连接结构包括内管和可活动地套设在所述内管上的外管，所述内管的长度大于所述外管的长度，所述内管能够相对于所述外管移动；

所述内管的近端安装至所述手持端，远端与所述末端执行器连接；所述第一柔性结构位于所述外管的近端，所述第二柔性结构位于所述外管的远端。

可选地，所述内管的远端设置有第三柔性结构，所述第三柔性结构具有至少一个转动自由度并与所述末端执行器连接，以带动所述末端执行器转动。

可选地，所述外管还包括第一近端部分、第一中间部分和第一远端部分，所述第一近端部分、第一柔性结构、第一中间部分、第二柔性结构和第一远端部分由近及远依次设置，且所述第一近端部分、第一中间部分和第一远端部分均为刚性件；所述内管包括由近及远依次设置的第二近端部分、第二中间部分和第二远端部分，所述第二近端部分和第二远端部分均为刚性件，而所述第二中间部分为柔性件；

其中：所述内管的第二中间部分穿设于所述外管的第一柔性结构、第一中间部分和第二柔性结构，且所述第二中间部分的轴向长度大于第一柔性结构、第一中间部分和第二柔性结构的轴向总长度。

可选地，所述内管的第二近端部分包括由远及近依次设置的第一子内管和第二子内管；所述第一子内管的外径不大于所述外管的第一近端部分的内径，以使第一子内管设置在所述外管的第一近端部分内；所述第二子内管的外径大于所述外管的第一近端部分的内径，以使第二子内管设置在所述外管的第一近端部分外而形成近端限位；

所述第二远端部分包括由近及远依次设置的第三子内管和第四子内管；所述第三子内管的外径不大于所述外管的第一远端部分的内径，以使第三子内管设置在所述外管的第一远端部分内；所述第四子内管的外径大于所述外管的第一远端部分的内径，以使第四子内管设置在所述外管的第一远端部分外而形成远端限位；

所述第一子内管、第二中间部分和第三子内管的轴向总长度大于外管的轴向长度。

可选地，所述连接结构还包括外管，所述外管的近端安装至所述手持端，且所述外管包括位于近端的第一柔性结构和位于远端的第二柔性结构；

所述手持端包括一连接轴，所述连接轴可活动地穿设在所述外管中，所述连接轴的远端伸出所述外管与所述末端执行器连接，且所述外管的远端与所述末端执行器可移动地连接。

可选地，所述外管还包括第一近端部分、第一中间部分、第一远端部分和第三柔性结构，所述第一近端部分、第一柔性结构、第一中间部分、第二柔性结构、第一远端部分和第三柔性结构由近及远依次设置，且所述第一近端部分、第一中间部分和第一远端部分均为刚性件；所述第一近端部分安装至所述手持端，而所述第三柔性结构具有至少一个转动自由度并与所述末端执行器可移动地连接，以带动所述末端执行器转动。

可选地，所述手持端包括依次连接的操控装置、腕部结构和弧形本体，所述外管的近端安装至所述弧形本体，所述操控装置可移动地设置在所述腕部结构上，所述操控装置与所述连接轴的近端连接。

可选地，所述连接轴包括由近及远依次设置的近端区段、中间区段以及远端区段；其中，所述近端区段和远端区段均为刚性件，所述中间区段为柔性件；所述操控装置与所述近端区段连接，并通过所述近端区段与所述腕部结构可移动地连接；所述远端区段从所述第三柔性结构的末端伸出后与所述末端执行器连接。

可选地，所述手持端包括依次连接的操控装置、腕部结构和弧形本体；所述外管的近端安装至所述弧形本体；所述腕部结构在与操控装置相对的表面上设有刚性套管，所述操控装置可移动地设置在所述刚性套管上，且所述操控装置与所述连接轴的近端连接。

可选地，所述连接轴包括由近及远依次设置的近端区段、中间区段以及远端区段；其中，所述近端区段和远端区段均为刚性件，所述中间区段为柔性件；所述操控装置与所述近端区段连接，并通过所述近端区段与所述刚性套管可移动地连接，而所述远端区段从所述第三柔性结构的末端伸出后与所述末端执行器连接。

可选地，所述连接轴包括由近及远依次设置的近端区段、中间区段以及远端区段；其中，所述近端区段和远端区段均为刚性件，所述中间区段为柔性件；所述操控装置与所述近端区段连接，所述远端区段从所述第三柔性结构的末端伸出后与所述末端执行器连接；

所述连接轴被配置为：

当所述操控装置向手术器械的近端运动至最近位置时，所述远端区段与所述第三柔性结构的末端保持配合关系，以形成远端限位；

当所述远端区段向手术器械的近端运动至最近位置时，所述操控装置与所述腕部结构保持配合关系，以形成近端限位。

可选地，所述连接轴被配置为：

当所述近端区段向手术器械的近端运动至最近位置时，所述远端区段与所述第三柔性结构的末端保持配合关系，以形成远端限位；

当所述远端区段向手术器械的近端运动至最近位置时，所述近端区段与所腕部结构保持配合关系，以形成近端限位。

可选地，所述末端执行器包括一近端执行器安装座，所述近端执行器安装座包括第一子执行器安装座和位于远端的第二子执行器安装座，所述第一子执行器安装座的外径不大于所述第三柔性结构的内径，所述第二子执行器安装座的外径大于所述第三柔性结构的内径。

可选地，所述末端执行器包括一近端执行器安装座，所述近端执行器安装座的外径大于所述第三柔性结构的内径。

综上所述，在本发明提供的单孔手术器械平台中，通过调整装置中的机械臂来悬吊手术装置，可使手术操作更加精准和可靠，提高手术操作的准确性，同时还可使手术操作更加简单和方便，提高手术效率和手术操作的舒适性。

此外，在本发明提供的手术装置中，所述手术器械通过第一柔性结构和第二柔性结构的联动(即做镜像运动)，实现了两个以上手术器械可以同时插入人体进行操作，且操作时不会发生干扰，这样降低了对病人造成的二次伤害，而且这些手术器械还可同时接近同一目标组织进行操作，从而增大了手术器械的操作空间，降低了手术难度。另外，在本发明提供的手术装置中，通过传动装置调整第三柔性结构，可实现两个以上手术器械在体内接近同一目标组织，从而进一步降低手术难度。

附图说明

本发明的实施方法以及相关实施例的特征、性质和优势将通过结合下列附图进行描述，其中：

图1为本发明实施例一的单孔手术器械平台的结构示意图；

图2为本发明实施例一的单孔手术器械平台的自由度示意图；

图3为本发明实施例一的手术装置的结构示意图，其中手术装置中的两把手术器械均处于初始状态；

图4为本发明实施例一的用于连接第二移动臂与手术装置的虎克铰结构示意图；

图5为本发明实施例一的手术装置对人体进行手术操作的示意图；

图6为本发明实施例一的手术装置的结构示意图，其中手术装置中的两把手术器械均处于打开状态；

图7a为本发明实施例一的两把手术器械插入戳卡时均处于初始状态时的示意图，其中省略了器械平台的壳体；

图7b为本发明实施例一的两把手术器械插入戳卡后在体内均处于打开状态时的示意图，其中省略了器械平台的壳体；

图8a为本发明实施例一的连接结构中的外管和与手持端连接的内管未组装时的示意图；

图8b为本发明实施例一的连接结构中的外管和内管组装后的局部示意图；

图9为本发明实施例一的手术器械的运动自由度示意图；

图10为本发明实施例一的柔性结构的示意图，其中柔性结构为蛇形关节；

图11为本发明实施例一的第一柔性结构与第二柔性结构通过第一传动丝组和第二传动丝组相连接的示意图；

图12为本发明实施例一的腕部结构示意图，其中腕部结构为虎克铰结构；

图13a和图13b分别为本发明实施例一的操控装置与末端执行器的运动关系示意图；

图14为本发明实施例一的腕部结构与第三柔性结构通过第三传动丝组和第四传动四组相连接的示意图；

图15为本发明实施例一的传动丝控制手术器械处于初始状态的原理图；

图16为本发明实施例一的开合控制机构与末端执行器通过第三柔性传动结构和第四柔性传动结构相连接的示意图；

图17为本发明实施例一的手持端的示意图，其中开合控制机构上设置了指套结构；

图18为本发明实施例二的手术器械的运动自由度示意图；

图19为本发明实施例二的手术器械的分解示意图；

图20为本发明实施例二的手术器械的组装示意图，其中还局部放大了手术器械末端的结构。

图中：

100-单孔手术器械平台：

10-底座；

20-配平装置；

30-调整装置；

32-第一移动关节；34-第一旋转关节；36-第二旋转关节；38-第三旋转关节；39-第二移动关节；310-第四旋转关节；310’-第五旋转关节；

31-固定臂；32’-第一移动臂；33-第一转动臂；35-第二转动臂；37-第三转动臂；39’-第二移动臂；

40-手术装置；

1-手术器械；

4-手持端；

41、41’-操控装置；

42、42’-腕部结构；

421-外框；422-内框；42A-第九固定点；42B-第十固定点；42C-第十一固定点；42D-第十二固定点；

43、43’-弧形本体；

5-连接结构；51-外管；511-第一近端部分；512’-第一中间部分；513-第一远端部分；

514-第一柔性结构；514A-第一固定点；514B-第二固定点；514C-第三固定点；514D-第四固定点；

515-第二柔性结构；515A-第五固定点；515B-第六固定点；515C-第七固定点；515D-第八固定点；

52-内管；521-第二近端部分；522-第二中间部分；523-第二远端部分；

524-第三柔性结构；524B-第十四固定点；524C-第十五固定点；524D-第十六固定点；

5211-第一子内管；5212-第二子内管；5231-第三子内管；5232-第四子内管；

6-末端执行器；

2-内窥镜；

3-器械平台；311-套管；312-接口；313-外框；314-内框；315-壳体；Y-戳卡；

71A-第一传动丝；71B-第二传动丝；72A-第三传动丝；72B-第四传动丝；524A-第十三固定点；

75-第三柔性传动结构；

76-第四柔性传动结构；

11-第一卡合瓣；12-第二卡合瓣；13-指套；75’-连接轴；751’-近端区段；752’-中间区段；753’-远端区段；421’-刚性套管；5145-导向轮。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

如在本说明书和所附权利要求中所使用的，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。如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“多个”、“若干”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。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。

以下列举的较优实施例，以清楚说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。

本发明的核心思想在于提供一种单孔手术器械平台，包括：

底座；

调整装置，设置于所述底座上并包括至少具有六个自由度的机械臂；以及，

手术装置，包括手术器械、内窥镜以及器械平台，所述手术器械和所述内窥镜均可拆卸地设置在所述器械平台上，而所述器械平台包括接口，通过所述接口，所述器械平台与所述机械臂的末端连接；

其中：所述机械臂用于悬吊所述手术装置，并调整所述手术装置的位置和姿态。

通过上述单孔手术器械平台的应用，手术过程中，可通过调整装置中的机械臂来悬吊手术装置，从而使手术操作更加精准和可靠，提高手术操作的准确性，同时还可使手术操作更加简单和方便，提高手术效率和手术操作的舒适性。

进一步地，本发明的手术器械包括：

手持端；

末端执行器；

连接结构，近端安装至所述手持端，远端与所述末端执行器连接，且所述连接结构包括第一柔性结构和第二柔性结构；以及

传动装置，包括连接所述第一柔性结构和第二柔性结构的第一柔性传动结构，且所述第一柔性传动结构被配置为使所述第一柔性结构和第二柔性结构以相反的方向转动。

上述手术器械的应用可解决现有难以同时用两个或更多个手术器械进行手术操作的问题，从而降低手术难度。

更进一步地，本发明的连接结构还包括位于远端的第三柔性结构，所述第三柔性结构与所述末端执行器连接，且所述第三柔性结构具有至少一个转动自由度，以带动末端执行器转动；所述手持端包括依次连接的操控装置、腕部结构和弧形本体，所述连接结构的近端安装至所述弧形本体，所述腕部结构具有至少一个转动自由度；其中，所述传动装置还包括连接所述腕部结构和第三柔性结构的第二柔性传动结构，所述第二柔性传动结构被配置为使所述第三柔性结构与所述腕部结构以相同的方向转动，进而使所述末端执行器与所述操控装置以相同的方向转动。这样做，可实现多个手术器械同时接近同一目标组织，并还可实现手持端与末端执行器的同向操作，从而进一步降低手术难度，减小手术风险。

接下来结合附图和具体实施例对本发明提出的单孔手术器械平台做进一步说明。

<实施例一>

图1为本发明实施例一的单孔手术器械平台的结构示意图。如图1所示，本发明实施例一提供一种单孔手术器械平台100，其包括底座10、配平装置20、调整装置30和手术装置40。配平装置20和调整装置30均设置在底座10上，而手术装置40可转动地(例如铰接)连接在调整装置30的末端。

其中，配平装置20用于配平手术装置40和调整装置30，以使单孔手术器械平台100在工作过程保持平衡。但是配平装置20也可集成在调整装置30中。另外，配平装置20可以是重力平衡块，也可以是通过电机来实现，或者还可以通过恒力弹簧来实现。如果采用电机或恒力弹簧，则配平装置40能够随时调节输出力的大小以配平变化的重力，以适应不同重量的手术装置40，这样配平的灵活性更强，可以增强手术平台的应用能力。由于重力配平的技术为本领域技术人员习知的技术，故而对其具体实现形式不再详细叙述。

调整装置30包括至少具有六个自由度的机械臂，该机械臂的末端连接手术装置40，从而通过机械臂来悬吊手术装置40，这样做使手术操作更加精准和可靠，提高手术操作的准确性，同时还可使手术操作更为省力和方便，从而提高手术效率，降低医生的工作强度，提高手术操作的舒适性。

本发明一实施例中，所述机械臂至少包括六个关节来实现至少六个自由度。例如，所述机械臂包括至少一个移动关节和至少五个旋转关节，其中两个旋转关节和一个移动关节配合来调整手术装置40的位置，而另三个旋转关节连接手术装置40用于调整手术装置40的姿态。优选的，所述机械臂还包括至少另一个移动关节(例如下述第二移动关节39)，通过冗余关节提高调整精度。

图2是本发明实施例一的单孔手术器械平台的调整装置30的自由度示意图。如图2所示，调整装置30包括7个关节，实现7个自由度。具体而言，从近端到远端，调整装置30包括依次连接的第一移动关节32、第一旋转关节34、第二旋转关节36、第三旋转关节38、第二移动关节39、第四旋转关节310和第五旋转关节310’。并且，第一移动关节32的移动轴线、第一旋转关节34的旋转轴线、第二旋转关节36的旋转轴线、第三旋转关节38的旋转轴线和第二移动关节39的移动轴线相互平行；第四旋转关节310和第五旋转关节310’的旋转轴线相互垂直。优选，第三旋转关节38、第四旋转关节310和第五旋转关节310’的的旋转轴线三轴线交于一点。进一步，任意相邻两个关节之间通过一臂连接。例如调整装置30还包括固定臂31、第一移动臂32’、第一转动臂33、第二转动臂35、第三转动臂37、第二移动臂39’、第四转动臂和第五转动臂。其中，固定臂31的一端固定连接底座10，另一端连接第一移动关节32。第一移动臂32’的一端连接第一移动关节32，即第一移动臂32’通过第一移动关节32可相对于固定臂31在第一移动关节32的移动轴线方向上移动。第一移动臂32’的另一端连接第一旋转关节34。

第一转动臂33的一端连接第一旋转关节34，使得第一转动臂33可绕第一旋转关节34的旋转轴线相对于第一移动臂32’做旋转运动。第一转动臂33的另一端连接第二旋转关节36。

第二转动臂35的一端连接第二旋转关节36，使得第二转动臂35可绕第二旋转关节36的旋转轴线相对于第一转动臂33做旋转运动。第二转动臂35的另一端连接第三旋转关节38。

第三转动臂37的一端连接第三旋转关节38，使得第三转动臂37可绕第三旋转关节38的旋转轴线相对于第二转动臂35做旋转运动。第三转动臂37的另一端与第二移动关节39。

第二移动臂39’的一端连接第二移动关节39，从而通过第二移动关节39使第二移动臂39’相对于第三转动臂37移动。所述第四旋转关节310分别连接第二移动臂39’的另一端与第四转动臂。第五旋转关节310’分别连接第四转动臂与第五转动臂。进一步，第五转动臂与手术装置40连接。如此，使得第二移动臂39’与第四转动臂通过第四旋转关节310转动连接，第四转动臂与第五转动臂通过第五旋转关节310’转动连接。手术装置40可以在笛卡尔坐标系中做自转、俯仰、摆动运动，相对于固定臂31调整姿态。

图3是本发明实施例一的手术装置的结构示意图。如图3所示，手术装置40包括手术器械1、内窥镜2和器械平台3。手术器械1和内窥镜2均可拆卸地设置在器械平台3上。且器械平台3具有接口312，而接口312与第五转动臂可拆卸连接，实现手术装置40与调整装置30之间的连接。具体的，所述第四旋转关节310分别连接第二移动臂39’和第四转动臂，所述第五旋转关节310’分别连接第四转动臂和第五转动臂，使得器械平台3可相对于第二移动臂39’做旋转运动，从而带动整个手术装置40亦做旋转运动，如做俯仰和左右摆动。优选的，所述第四旋转关节310、第五旋转关节310’、第四转动臂和第五转动臂为虎克铰结构的组成部件。

图4是本发明实施例一的虎克铰结构的示意图。如图4所示，所述虎克铰结构包括外框313和容纳于外框313的内框314，且外框313与内框314通过第五旋转关节310’连接，外框313与第二移动臂39’通过第四旋转关节310转动连接。此时，第五转动臂为虎克铰结构的内框314，第四转动臂为虎克铰结构的外框313。如图3所示，器械平台3还包括一壳体315，接口312形成于壳体315上，接口312优选为空腔。内框314通过所述接口312使壳体315与之共同转动，而外框313与内框314转动连接，且内框314相对于外框313转动的轴线X1与外框33相对于第二移动臂39’转动的轴线X2垂直，从而实现两个方向的摆动，最终实现器械平台3相对于第二移动臂39’的俯仰摆动(如绕轴线X1)和偏转摆动(如绕轴线X2)，再结合第三旋转关节38的转动，以此可调整手术装置40在笛卡尔坐标系下的姿态。

如图3所示，壳体315的远端于外部还形成有套管311，套管311自壳体315的远端向外延伸。且壳体315可与套管311一体成型或分体成型。本实施例中，壳体315内设有若干器械通道，从壳体315的近端，延伸至套管311的远端。器械通道的数量根据实际手术需要进行配置，通常的，一个器械通道内设置一个手术器械或一个内窥镜。所述器械通道用于与内窥镜2或手术器械1可拆卸地固定。具体的，在组装手术装置40时，手术器械1和内窥镜2均可拆卸地设置在器械平台3上，其中手术器械1和内窥镜2自壳体315的近端插入壳体315后又穿过远端的套管311伸出壳体315，且手术器械1的一部分结构位于壳体315的近端的外部以便医生把持手术器械进行操作，而手术器械1的另一部分结构穿过套管311后伸出以便伸入体内进行手术操作，同时内窥镜2的一部分也穿入并进一步伸出套管311以便伸入体内进行图像采集。

进一步，手术装置40还包括工具轴线、对称面和工作面，手术装置40关于对称面对称，所述工作面与手术装置40的对称面垂直，且所述工作面经过至少两个用于与手术器械1可拆卸连接的器械通道的轴线，且对称面和工作面的交线形成工具轴线。如图5所示，实际手术操作时，戳卡Y设置在人体表面创口位置，而套管311穿过戳卡Y进入患者腹部，而手术器械1和内窥镜2亦分别穿过戳卡Y进入人体内部。但是，实际手术时，手术器械1可以是一把，也可是两把或两把以上，可以由医生根据实际手术需要进行配置。图中示出的手术器械1均为两把，两把手术器械1可以具有相同的构造，但是应当理解，手术器械也可以在某些方面可能不同，尤其是可能具有不同的末端执行器和功能。本发明对手术末端执行器类型的选择没有特别的限制，可以由医生根据手术需要进行选择，例如可以为剪刀、抓钳、夹钳、镊子以及其他钳状，还可以为电阻加热器、马达驱动元件等电动式末端执行器。当然末端执行器还可以根据医生需要选择为其它形式，例如钩等。

以下描述中以两把手术器械1举例说明单孔手术器械平台100容易实现多个手术器械1同时接近同一目标组织进行手术操作，同时多个手术器械1之间不会发生干扰，但不应以此作为对本发明的限定。

如图5所示，戳卡Y在患者创口位置固定好后，再将两把处于初始状态的手术器械1插入戳卡Y。初始状态时，如图3和图7a所示，两把手术器械1呈现Y形，即两把手术器械1在戳卡Y上侧的外部结构(即在患者体外的手术器械结构)相互远离而张开，同时两把手术器械1在戳卡Y下侧的内部结构(即在患者体内的手术器械结构)相互靠近而并拢，并处于工作面内。

具体而言，处于初始状态的手术器械1的第一柔性结构相对于工具轴线偏转一定角度，而第二柔性结构、第三柔性结构甚至末端执行器均设置为初始状态，即第二柔性结构、第三柔性结构和末端执行器，如果具有偏转自由度，均没有相对于工具轴线偏转。如此，所述手术器械1上的手持端至第一柔性结构均偏离工具轴线，而第二柔性结构至末端执行器均基本上处于一与所述工具轴线平行的直线，即第二柔性结构、第三柔性结构和末端执行器的轴线共线。插入戳卡Y时，手术器械1的第一柔性结构和第二柔性结构被分别配置在体外和体内。此状态下(即初始状态)，不仅便于两把手术器械1同时插入体内，也便于在完成手术后移除这些手术器械1，这样降低了拆装两把手术器械1的难度，而且也方便后续两把手术器械1可控地打开后同时接近同一目标组织，避免了两把手术器械之间的干扰。

手术器械1插入体内后，参阅图6和图7b，再进一步打开手术器械1，使手术器械处于打开状态，即两把手术器械1在戳卡Y上侧的外部结构更进一步地相互远离，同时使得两把手术器械1在戳卡Y下侧的内部结构呈现C形，并且处于工作面内。这里的C形不能狭义理解为圆弧，而是广义理解为具有不同弯曲方向的内部结构，即内部结构首先朝远离戳卡Y的轴线的方向弯曲，而后朝靠近戳卡Y的轴线的方向弯曲。这样做方便同时用两个或更多个末端执行器接近同一目标组织，并且手术器械1之间同时操作时不会发生交叉摩擦，可确保正常使用，也不会对病人造成二次伤害。此外，在手术过程中，通过调整装置30悬吊手术装置40，可省去医生手持整个手术装置40的麻烦，这样操作更为省时和省力。

图8a是本发明实施例一的手术器械的结构示意图。如图8a所示，手术器械1包括手持端4、连接结构5、末端执行器6和传动装置。手持端4、连接结构5以及末端执行器6由近及远依次连接。在一些实施例中，手持端4和连接结构5内部具有空腔结构以容纳传动装置，在另一些实施例中，器械平台4的壳体315内容纳传动装置。手持端4通过所述传动装置来控制末端执行器6的运动。

手持端4包括依次连接的操控装置41、腕部结构42和弧形本体43；操控装置41设置在腕部结构42上，用于驱动腕部结构42运动；腕部结构42与弧形本体43的近端可转动地连接，使得腕部结构42可相对于弧形本体43转动。本发明对弧形本体43的具体曲线形状没有特别的要求，可以根据人体工程学来设计，可选的，弧形本体43的近端设置有近端安装座，远端设置有远端安装座，近端安装座与腕部结构42可转动地连接。

如图8a和图8b所示，连接结构5包括内管52和套接在内管52外部的外管51，内管52的近端与弧形本体43的远端连接(例如与远端安装座连接)，同时内管52的远端与末端执行器6连接。连接结构5的外管51的中部部分通过定位装置置于器械平台3的器械通道中(即通过定位装置置于套管311的器械通道中)。通过所述定位装置，阻止插入的手术器械的外管51相对于器械平台3在套管311的轴线方向移动平移(包括推进和缩回)，从而固定手术器械1。

如图9所示，手术器械1的伸缩自由度R3通过连接结构5的结构实现。具体的，内管52可相对于外管51轴向移动，并且内管52的近端和远端均伸出外管51，即内管52的长度大于外管51的长度。进一步，参阅图8a和图9，外管51包括位于近端的第一柔性结构514和位于远端的第二柔性结构515。内管52优选包括位于远端的第三柔性结构524，第三柔性结构524具有至少一个转动自由度并与末端执行器6连接。

所述传动装置分别与第一柔性结构514和第二柔性结构515连接，以实现第一柔性结构514和第二柔性结构515的联动(即以相反的方向转动)。优选所述传动装置还分别与腕部结构42和第三柔性结构524连接，以实现腕部结构42和第三柔性结构524的联动(即以相同的方向转动)。具体来说，为了确保多把手术器械1在体内不发生干扰，第一柔性结构514和第二柔性结构515相对于戳卡Y(即套管311)做镜像运动。进一步，为了实现操控装置41与末端执行器6的同向操作，操控装置41的轴线与末端执行器6的轴线始终平行(平行包括重合)，并通过传动装置实现腕部结构42与第三柔性结构524的联动且转动方向相同，最终实现操控装置41和末端执行器6的联动且转动方向相同。

如图9所示，更具体来说，第一柔性结构514具有绕第一轴线R1’转动的转动自由度，以及绕第二轴线R2’转动的转动自由度，第一轴线R1’与第二轴线R2’相交。优选的，第一轴线R1’垂直于第二轴线R2’。优选的，所述第二轴线R2’垂直于所述工作面。第二柔性结构515具有绕第三轴线R3’转动的自由度，以及绕第四轴线R4’转动的自由度，第三轴线R3’与第四轴线R4’相交。优选的，第三轴线R3’垂直于第四轴线R4’。更优选的，第三轴线R3’平行于第一轴线R1’，同时第四轴线R4’平行于第二轴线R2’，即第四轴线R4’亦垂直于所述工作面。所述传动装置用于驱动第二柔性结构515随第一柔性结构514绕第一轴线R1’与第二轴线R2’转动而绕第三轴线R3’和第四轴线R4’以相反的方向转动。优选的，手术器械1还具有伸缩自由度R3，即通过内管52在外管51中相对于外管51的轴向移动，实现末端执行器6的推进和缩回，以此接近或远离目标组织。

另外，腕部结构42具有绕第五轴线R5转动的自由度和绕第六轴线R6转动的自由度，第五轴线R5与第六轴线R6相交。优选的，第五轴线R5垂直于第六轴线R6。优选的，第五轴线R5垂直于所述工作面。操控装置41还用于驱动腕部结构42分别绕第五轴线R5和第六轴线R6转动。第三柔性结构524具有绕第七轴线R7转动的自由度和绕第八轴线R8转动的自由度，第七轴线R7与第八轴线R8相交。优选的，第七轴线R7垂直于第八轴线R8。优选的，第五轴线R5平行于第七轴线R7，即所述第七轴线R7垂直于所述工作面，第六轴线R6平行于第八轴线R8。操控装置41还用于在驱动腕部结构42转动的同时通过所述传动装置驱动第三柔性结构524分别绕第七轴线R7和第八轴线R8同向转动。这里，通过传动装置实现了腕部结构42与第三柔性结构524的同向协同操作，也就实现了操作装置41与末端执行器6的同向操作。

再进一步来说，为了实现图7b所示的打开状态，首先手术器械1处于初始状态后(即图7a)，再进一步打开两把手术器械1，使手持端4以及第一柔性结构514朝向偏离戳卡Y的轴线方向(即套管311的轴线方向)围绕第二轴线R2’旋转，由于第一柔性结构514和第二柔性结构515的协同操作，使外管51的远端在第二柔性结构515的带动下在工作面内亦朝偏离戳卡Y的轴线方向旋转。此时，配合操作操控装置41，可使得末端执行器6在第三柔性结构524的带动下围绕第七轴线R7旋转朝戳卡Y的轴线方向弯回，从而使进入人体的手术器械部分在工作面内呈现C形。这样做实现了两把手术器械1在体内互不干扰地打开且可进一步靠近同一目标组织，从而提高了末端执行器的操作空间，也降低了手术难度。

如图8a和图8b所示，本发明实施例中，外管51还包括第一近端部分511、第一中间部分512和第一远端部分513。第一近端部分511、第一柔性结构514、第一中间部分512、第二柔性结构515和第一远端部分513由近及远依次设置，且第一近端部分511、第一中间部分512和第一远端部分513基本上为刚性。进一步，在初始状态和打开状态，第一近端部分511、第一中间部分512和第一远端部分513均位于所述工作面内；在初始状态，第一中间部分512和第一远端部分513共线。

进一步的，内管52还包括第二近端部分521、第二中间部分522和第二远端部分523。第二近端部分521、第二中间部分522、第二远端部分523和第三柔性结构524由近及远依次设置，且第二近端部分521和第二远端部分522基本上为刚性，而第二中间部分522为柔性，而第二近端部分521与弧形本体43的远端安装座连接。

其中，第二中间部分522对应于外管51的第一柔性结构514、第一中间部分512和第二柔性结构515，且为了使内管52能够顺利在外管51中移动，第二中间部分522的长度大于第一柔性结构514、第一中间部分512和第二柔性结构515的总长。因此，通过控制手持端4的推进和缩回，即可控制内管52在外管51内平移，从而带动末端执行器6在体内平移，这样方便接近和远离目标组织，并可避免手术过程中由于手术器械重复进出人体导致戳卡脱落以及皮下浮肿等二次伤害。进一步地，内管52优选为中空结构，以方便容置传动装置。

更进一步的，如图8a所示，第二近端部分521优选为阶梯形的刚性管，具体由第一子内管5211和第二子内管5212组成，第一子内管5211的外径不大于外管51上第一近端部分511的内径，以便第一子内管5211直接容纳在外管51的第一近端部分511中，而第二子内管5212的外径大于第一近端部分511的内径，这样当外管51固定不动时，向远端推进内管52时，第二子内管5212可抵靠在第一近端部分511上，从而限定内管52继续向远端移动。同理，第二远端部分523优选为阶梯形的刚性管，具体由第三子内管5231和第四子内管5232组成，且第三子内管5231的外径不大于外管51上第一远端部分513的内径，以便于第三子内管5231直接容纳在第一远端部分513中，而第四子内管5232的外径大于第一远端部分513的内径，这样当外管51固定不动时，向近端缩回内管52时，第四子内管5232可抵靠在第一远端部分513上，从而限定内管52继续向近端移动。并且，为了内管52能够在外管51中移动，第一子内管5211、第二中间部分522和第三子内管5231的总长大于外管51的长度。内管52在外管51中移动的行程为：

s＝L1-L2

s＜l1，且s＜l2

其中：s为内管在外管中移动的行程，L1为第一子内管、第二中间部分和第三子内管的总长度；L2为外管的长度；l1为第一子内管的长度；l2为第三子内管的长度。

于是，通过上述结构，第二近端部分521和第二远端部分523限定了手术器械1的伸缩范围，在避免伸缩范围过大而误伤组织的基础上，还防止了内管52从外管51中被抽出，其中操作手持端4使手术器械1向人体内部伸出的示意图如图8所示。

此外，在实际组装时，外管51上的第一中间部分512用于与器械平台3上的器械通道可拆卸地固定，并通过外管51限定末端执行器6的伸缩方向。其中，当手术器械1处于初始状态时，第一中间部分512的轴线与手术装置40的工具轴线一致(工具轴线即为器械通道的轴线)，且外管51上的第一远端部分513在工具轴线方向上延伸，此时，第一中间部分512、第二柔性结构515、第一远端部分513和第三柔性结构524均在同一条直线上延伸，从而便于移除和安装多把手术器械。除此之外，初始状态时，第一柔性结构514相对于第一中间部分512弯曲，使外管51上第一近端部分511相对于第一中间部分512呈第一夹角，优选的，操控装置41的轴线与第一近端部分511的轴线共线或平行，且操控装置41优选朝向第一近端部分511。

进而操作手持端4来进一步打开手术器械1，即可使外管51上的第一柔性结构514和第二柔性结构515均相对于第一中间部分512弯曲，且两者的弯曲方向相同，从而带动外管51上的第一近端部分511和第一远端部分513均相对于第一中间部分512呈第二夹角，即第一近端部分511和第一远端部分513的姿态相对于戳卡Y为镜像设置，进而向靠近工具轴线的方向拉动操控装置41，即可使第三柔性结构524也向靠近工具轴线的方向弯曲，从而使末端执行器6朝向工具轴线方向弯曲，使得两把手术器械的末端执行器可接近同一目标组织。

本发明对于第一柔性结构514、第二柔性结构515和第三柔性结构524的具体构型没有特别的要求，只要能够实现两个方向(优选两个垂直方向)的摆动即可，在一优选的实施例中，任意一个柔性结构为具有两个摆动自由度S1、S2的蛇形关节，具体如图10所示。

接下去参阅图11至图17，对传动装置的具体结构作进一步的说明。

本发明实施例中，所述传动装置包括第一柔性传动结构，其分别连接第一柔性结构514和第二柔性结构515，从而通过第一柔性传动结构驱动第一柔性结构514和第二柔性结构515以相反的方向转动(即镜像运动)，例如第一柔性结构514被驱动绕第一轴线R1’逆时针转动时，则第二柔性结构515被驱动绕第三轴线R3’顺时针转动。可选的，所述第一柔性传动结构包括第一传动丝组和第二传动丝组。所述第一传动丝组和第二传动丝组被配置为：驱动第一柔性结构514绕第一轴线R1’转动的同时，驱动第二柔性结构515绕第三轴线R3’反向转动；以及驱动第一柔性结构514绕第二轴线R2’转动的同时，驱动第二柔性结构515绕第四轴线R4’反向转动；最终通过第一传动丝组和第二传动丝组实现第一柔结构514和第二柔性结构515的联动，且第一柔性结构514与第二柔性结构515相对于戳卡Y做镜像运动。

具体的，所述第一传动丝组和第二传动丝组控制第一柔性结构514与第二柔性结构515前后摆动，第一柔性结构514与第二柔性结构515左右摆动。而通过设置传动丝的丝长，可将手术器械1限定在初始状态，即第一柔性结构514偏离戳卡Y的工具轴线时，第二柔性结构515未发生偏移而与工具轴线保持一致，这样便于安装或拆除手术器械1，即戳卡下侧的部分(体内的)能够被拉直，而戳卡上侧的部分(体外的)被打开而不会造成干涉，也就是说，第一柔性结构514具有相对于工具轴线的一初始角度，该初始角度用于避免器械之间发生干扰，而当第一柔性结构514打开在初始角度时，第二柔性结构515因传动丝丝长的原因，使其可与工具轴线保持一致。在一个示范性实施例中，如图15所示，两根传动丝L1、L2分别连接第二柔性结构515后，延伸并通过导向轮5145后换向与第一柔性结构514连接，且两根传动丝的长度不相等。例如，左侧的传动丝L1的长度小于右侧的传动丝L2的长度。如此设置，所述第一柔性结构514和第二柔性结构515分别偏离工具轴线一定角度。当所述手术器械1处于初始状态时，所述第一柔性结构514被控制处于初始角度，此时所述第二柔性结构515与工具轴线平行。此外，该两根传动丝形成一个交叉的闭合运动回路，可以实现第一柔性结构514、第二柔性结构515以相反的方向转动。本发明实施例中，第一传动丝组中的两根传动丝的长度不相等，和/或第二传动丝组的两根传动丝不相等。具体下文详细介绍。

进一步的，所述第一传动丝组的近端与第一柔性结构514相固定的位置，同第一传动丝组的远端与第二柔性结构515相固定的位置成相反配置；所述第二传动丝组的近端与第一柔性结构514相固定的位置，同第二传动丝组的远端与第二柔性结构515相固定的位置成相反配置；从而在操作手持端4时，使得第一柔性结构514与第二柔性结构515相对于戳卡Y做镜像运动。此处的相反配置指按照如下方式配置：例如，当第一传动丝组的近端与第一柔性结构514的固定位置在上方时，第一传动丝组的远端与第二柔性结构515上固定的位置则在下方；当第一传动丝组的近端与第一柔性结构514的固定位置在左侧时，第一传动丝组的远端与第二柔性结构515上固定的位置则在右侧。同理，第二传动丝组相反配置亦是前述方式配置。

如图11所示，第一柔性结构514上设置第一固定点514A、第二固定点514B、第三固定点514C和第四固定点514D，从远端往近端观察，逆时针方向依次为514A，514C，514B和514D。第一传动丝组的近端与第一固定点514A和第二固定点514B连接，；第二传动丝组的近端与第三固定点514C和第四固定点514D连接。优选，第一固定点514A与第二固定点514B的连线被配置为与所述第二轴线R2’共线，第三固定点514C与第四固定点514D的连线被配置为与所述第一轴线R1’共线。或者，第一固定点514A与第三固定点514C的连线，以及第二固定点514B与第四固定点514D的连线分别与第一轴线R1’平行；第一固定点514A与第四固定点514D的连线，以及第二固定点514B和第三固定点514C的连线分别与第二轴线R2’平行。又或者，第一固定点514A与第三固定点514C的连线，以及第二固定点514B、第四固定点514D的连线分别与第二轴线R2’平行；第一固定点514A与第四固定点514D的连线，以及第二固定点514B与第三固定点514C的连线分别与第一轴线R1’平行。

第二柔性结构515上设置第五固定点515A、第六固定点515B、第七固定点515C和第八固定点515D，从近端往远端观察，逆时针方向依次为515A，515D，515B和515C。第一传动丝组的远端与第五固定点515A和第六固定点515B；第二传动丝组的远端与第七固定点515C和第八固定点515D连接。优选，第五固定点515A与第六固定点515B的连线被配置为与第四轴线R4’共线，第七固定点515C和第八固定点515D的连线被配置为与所述第三轴线R3’共线。或者，第五固定点515A与第七固定点515C的连线、第六固定点515B与第八固定点515D的连线被配置为与所述第四轴线R4’平行，第五固定点515A与第八固定点515D的连线、第六固定点515B与第七固定点515C的连线被配置为与所述第三轴线R3’平行。又或者，第五固定点515A与第七固定点515C的连线、第六固定点515B与第八固定点515D的连线被配置为与所述第三轴线R3’平行，且第五固定点515A与第八固定点515D的连线、第六固定点515B与第七固定点515C的连线被配置为与所述第四轴线R4’平行。

进一步的，所述第一传动丝组包括第一传动丝71A和第二传动丝71B。所述第一传动丝71A和第二传动丝71B用于驱动所述第一柔性结构514绕第一轴线转动，以及所述第二柔性结构515绕第三轴线以相反的方向转动。所述第二传动丝组包括第三传动丝72A和第四传动丝72B，所述第三传动丝72A和第四传动丝72B用于驱动所述第一柔性结构514绕第二轴线转动，以及所述第二柔性结构515绕第四轴线以相反的方向转动。如此设置，可以避免第一柔性结构和第二柔性结构在围绕一轴线转动的同时，又围绕另一轴线转动，进而需要考虑运动补偿的问题。第一传动丝71A的近端首先与第一柔性结构514上的第一固定点514A连接，然后第一传动丝71A的本体换向后，第一传动丝71A的远端与第二柔性结构515上的第六固定点515B连接，如此第一传动丝71A的近端和远端形成反向配对关系。

同理，第二传动丝71B的近端与第一柔性结构514上的第二固定点514B连接，然后第二传动丝71B的本体换向后，第二传动丝71B的远端与第二柔性结构515上的第五固定点515A连接，如此第二传动丝71B的近端和远端形成反向配对关系。

第三传动丝72A的近端首先与第一柔性结构514上的第三固定点514C连接，然后所述第三传动丝72A的本体经过换向后，第三传动丝72A的远端与第二柔性结构515上的第八固定点515D连接，如此使第三传动丝72A的近端和远端形成反向配对关系。

第四传动丝72B的近端首先与第一柔性结构514上的第四固定点514D连接，然后所述第四传动丝72B的本体经过换向后，第四传动丝72B的远端与第二柔性结构515上的第七固定点515C连接，如此使第四传动丝72B的近端和远端形成反向配对关系。

此时，第一固定点514A和第二固定点514B的连线被配置为与所述第二轴线共线，第三固定点514C和第四固定点514D的连线被配置为与所述第一轴线共线。第五固定点515A和第六固定点515B的连线被配置为与所述第四轴线共线，第七固定点515C和第八固定点515D的连线被配置为与所述第三轴线共线。

经过上述配置，使得从第一中间部分512的两端向外延伸的第一柔性结构514和第二柔性结构515的弯曲方向相同，即第一柔性结构514和第二柔性结构515的运动相对于戳卡Y呈镜像。通过上述各结构的连接，实现手术器械1在初始状态(如图7a所示)与打开状态(如图7b所示)之间的切换，并且在手术过程中，通过操作手持端4，可调节第一远端部分513偏离工具轴线的角度，可以控制多把手术器械1的末端执行器之间的距离，也可以控制手术器械1接近或远离组织区域。本领域技术人员应理解，任意一个柔性结构的固定点不限于4个，还可以为6个、8个等，固定点数量的增加，可以实现柔性结构更加精准的控制。

进一步的，所述第一传动丝组还包括至少一个第一导向轮，用于实现第一传动丝71A和第二传动丝71B的本体的换向。

进一步的，所述第二传动丝组还包括至少一个第二导向轮，用于实现第三传动丝72A和第四传动丝72B的本体的换向。

在其他实施例中，为了实现第一传动丝71A和第二传动丝71B的本体的换向，也可以将第一传动丝71A和第二传动丝71B的本体交错后，再与第二柔性结构515上对应的固定点连接，也即不需要通过导向轮进行转向。

同理，在其他实施例中，为了实现第三传动丝72A和第四传动丝72B的本体的换向，也可以这么配置：将第三传动丝72A和第四传动丝72B的本体交错后，再与第二柔性结构515上的固定点连接。

进一步优选地，所述第一传动丝组和/或所述第二传动丝组还包括第一弹性结构，例如弹簧，用于对所述第一传动丝组和/或第二传动丝组的弯曲量进行补偿，使得手术器械1维持在打开状态时的构型。由初始状态调整到打开状态时，需调节第一柔性结构514和第二柔性结构515的角度，通过设置第一弹性结构，可以实现对第一、第二传动丝组中的传动丝的状态进行调整，可实现使手术器械1维持打开状态时的构形。更具体的，第一传动丝组中的传动丝和/或第二传动丝组中的传动丝的至少部分区段连接有弹簧，以对传动丝的弯曲量进行补偿。

在本实施例中，所述第一传动丝组和所述第二传动丝组设置在所述外管51与内管52之间的通道。优选地，所有第一传动丝组和所述第二传动丝组由可传递力矩的柔性材料制成，如镍钛丝、钨丝等材料。此外，上述第一柔性结构、第二柔性结构的摆动运动均优选可通过锁定结构锁定，锁定方式可以为锁定传动丝组，或锁定柔性结构等。

进一步，所述传动装置还包括第二柔性传动结构，分别连接腕部结构42和第三柔性结构524，从而通过第二柔性传动结构使末端执行器6与操控装置41进行协调操作，做相同方向转动。

更进一步地，所述第二柔性传动结构包括第三传动丝组和第四传动丝组。所述第三传动丝组和第四传动丝组被配置为：当腕部结构42被驱动绕第五轴线R5转动时，第三柔性结构524被驱动绕第七轴线R7做同方向的转动；当腕部结构42被驱动绕第六轴线R6转动时，第三柔性结构524被驱动绕第八轴线R8做同方向的转动。最终，通过第三传动丝组和第四传动丝组实现了腕部结构42与第三柔性结构524的联动，且转动方向相同。

进一步的，所述第三传动丝组的近端与腕部结构42固定的位置，同样与第三传动丝组的远端与第三柔性结构524的固定位置成反向对应配置，所述第四传动丝组的近端与腕部结构42固定的位置，也与第四传动丝组的远端与第三柔性结构524的固定位置成反向对应配置，从而实现操控装置41与末端执行器6在相同指向情况下具有相同的转动方向。

同理，如果手术过程中调整第一柔性结构514和第二柔性结构515的角度，则会同时引起第三、第四传动丝组中传动丝的状态的变化，从而带动末端执行器姿态发生改变，这是不期望的。因此，所述第三传动丝组和/或第四传动丝组还包括第二弹性结构，用于对所述第三传动丝组和/或第四传动丝组的弯曲量进行补偿，从而在调整第一柔性结构514和第二柔性结构515时，确保末端执行器6的姿态不变。更具体的，第三传动丝组中的传动丝和/或第四传动丝组中的传动丝的至少部分区段连接有弹簧，以对传动丝的弯曲量进行补偿。

本实施例对腕部结构42的具体构型没有特别的要求，只要具有至少两个转动自由度，能够围绕第五轴线R5和第六轴线R6实现两个方向的摆动即可。可选地，腕部结构42为虎克铰结构、球铰结构或蛇形铰结构。以下以虎克铰结构作为示例说明腕部结构42可与第三柔性结构524实现联动且转动方向相同。

如图12所示，腕部结构42包括外框421和容纳于外框421中的内框422，外框421与弧形本体43之近端安装座转动连接，且外框421围绕第五轴线R5转动，内框422与外框421转动连接，且内框422围绕第六轴线R6转动。

如图14所示，操控装置41具有安装部(未标注)，该安装部容纳于内框422中，即内框422随安装部随一起转动。所述安装部的近端端面上设置第九固定点42A、第十固定点42B、第十一固定点42C和第十二固定点42D，从近端往远端方向观察，逆时针方向依次为第九固定点42A，第十一固定点42C，第十固定点42B和第十二固定点42D。优选，第九固定点42A和第十固定点42B的连线与第五轴线R5共线，第十一固定点42C和第十二固定点42D的连线与第六轴线R6共线。或者，第九固定点42A和第十一固定点42C的连线，以及第十固定点42B和第十二固定点42D的连线分别与所述第五轴线R5平行；第九固定点42A和十二固定点42D的连线，以及第十一固定点42C和第十固定点42B的连线分别与所述第六轴线R6平行。或者，第九固定点42A和第十一固定点42C的连线，以及第十固定点42B和第十二固定点42D的连线分别与所述第六轴线R6平行；第九固定点42A和第十二固定点42D的连线，以及第十一固定点42C和第十固定点42B的连线分别与所述第五轴线R5平行。

相应的，第三柔性结构524上设置第十三固定点524A、第十四固定点524B、第十五固定点524C和第十六固定点524D，从近端往远端方向观察，逆时针方向依次为第十三固定点524A，第十五固定点524C，第十四固定点524B，第十六固定点524D。优选，第十三固定点524A和第十四固定点524B的连线与第七轴线R7共线，第十五固定点524C和第十六固定点524D的连线与第八轴线R8共线。或者，第十三固定点524A和第十五固定点524C的连线，以及第十四固定点524B和第十六固定点524D的连线分别与所述第七轴线R7平行；第十三固定点524A和第十六固定点524D的连线第，以及第十五固定点524C和第十四固定点524B的连线分别与所述第八轴线R8平行。或者，第十三固定点524A和第十五固定点524C的连线，以及第十四固定点524B和第十六固定点524D的连线分别与所述第八轴线R8平行；第十三固定点524A和第十六固定点524D的连线第，以及第十五固定点524C和第十四固定点524B的连线分别与所述第七轴线R7平行。

所述第三传动丝组包括第五传动丝73A和第六传动丝73B。第五传动丝73A和第六传动丝73B被配置为：当腕部结构42被驱动绕第五轴线R5转动时，第三柔性结构524被驱动绕第七轴线R7做同方向的转动。所述第四传动丝组包括第七传动丝74A和第八传动丝74B。第七传动丝74A和第八传动丝74B被配置为：当腕部结构42被驱动绕第六轴线R6转动时，第三柔性结构524被驱动绕第八轴线R8做同方向的转动。具体的，操控装置41驱动腕部结构42绕第五轴线R5转动时，腕部结构42通过所述第五传动丝73A和第六传动丝73B驱动第三柔性结构524绕第七轴线R7转动；同理，操控装置41驱动腕部结构42绕第六轴线R6转动时，腕部结构42通过所述第七传动丝74A和第八传动丝74B驱动第三柔性结构524绕第八轴线R8转动。更具体的，所述第五传动丝73A和第六传动丝73B控制腕部结构42与第三柔性结构524一起做俯仰摆动，第七传动丝74A和第八传动丝74B控制腕部结构42与第三柔性结构524一起做偏斜摆动。

此时，第五传动丝73A的近端先与所述操控装置上的安装部上的第九固定点42A连接，然后第五传动丝73A的本体经过换向后，第五传动丝73A的远端与第三柔性结构524上的第十四固定点524B连接，如此使第五传动丝73A的近端和远端形成反向配对关系。

同理，第六传动丝73B的近端先与安装部上的第十固定点42B连接，然后第六传动丝73B的本体经过换向后，第六传动丝73B的远端与第三柔性结构524上的第十三固定点524A连接，如此使第六传动丝73B的近端和远端形成反向配对关系。

第七传动丝74A的近端先与安装部上的第十一固定点42C连接，然后第七传动丝74A的本体经过换向后，第七传动丝74A的远端与第三柔性结构524上的第十六固定点524D连接，如此使第七传动丝74A的近端和远端形成反向配对关系。

第八传动丝74B的近端先与安装部上的第十二固定点42D连接，然后第八传动丝74B的本体经过换向后，第八传动丝74B的远端与第十五固定点524C连接，如此使第八传动丝74B的近端和远端形成反向配对关系。

此时，所述第九固定点42A、第十固定点42B、第十一固定点42C和第十二固定点42D被配置为第九固定点42A和第十固定点42B的连线在第五轴线R5上，第十一固定点42C和第十二固定点42D的连线在第六轴线R6上。所述第十三固定点524A、第十四固定点524B、第十五固定点524C和第十六固定点524D被配置为第十三固定点524A和第十四固定点524B的连线在第七轴线R7上，第十五固定点524C和第十六固定点524D的连线在第八轴线R8上。

进一步的，所述第三传动丝组还包括至少一个第三导向轮，用于实现第五传动丝73A和第六传动丝73B的本体的换向。进一步的，所述第四传动丝组还包括至少一个第四导向轮，用于实现第七传动丝74A和第八传动丝74B的本体的换向。

在其他实施例中，为了实现第五传动丝73A和第六传动丝73B的本体的换向，也可以将第五传动丝73A和所述第六传动丝73B的本体交错后，再同第三柔性结构524连接。

同理，在其他实施例中，为了实现第七传动丝74A和第八传动丝74B的本体的换向，也可以将第七传动丝74A和第八传动丝74B的本体交错后，再与第三柔性结构524连接。

如图13a和图13b所示，通过上述配置，使得在操控装置41的控制下，末端执行器6与操控装置41沿相同的方向转动且姿态也相同，如图13a中的操控装置41在各个状态A、B、C、D之间切换时，图13b中的末端执行器6也在对应的状态A’、B’、C’、D’之间切换，实现了操控装置41与末端执行器6的同构型操作。

进一步的，经过上述各结构的连接，第三柔性结构524可实现两个自由度的操作，可以带动末端执行器6精确的靠近或远离组织区域，完成手术操作。本领域技术人员应理解第三柔性结构524及操控装置41上固定点不限于4个，还可以为6个，8个等，固定点数量的增加，可以实现第三柔性结构524及腕部结构42更加精准的控制。

在本实施例中，所述第三传动丝组和所述第四传动丝组设置在内管52和外管51之间的通道。优选地，所有第三传动丝组和所有第四传动丝组由可传递力矩的柔性材料制成，如镍钛丝、钨丝等材料。此外，上述操控装置、第三柔性结构的摆动运动均优选可通过锁定结构锁定，锁定方式可以为锁定传动丝组，或锁定操控装置、柔性结构等。

继续参阅图9，操控装置41优选还具有自转自由度，即操控装置41能够绕第九轴线R9做自转运动，此时，操控装置41可转动地设置在腕部结构42上。此外，末端执行器6具有绕第十轴线R10做自转运动的自转自由度。优选，所述第九轴线与第十轴线相平行(平行包括重合)。进一步，操控装置41还通过传动装置带动末端执行器6作自转运动，即操控装置41通过传动装置驱动末端执行器6随操控装置41的自转而自转，而且从远及近观察操控装置41的自转方向与末端执行器6的自转方向相反。

如图16所示，所述传动装置还包括第三柔性传动结构75，第三柔性传动结构75的一端穿过腕部结构42与操控装置41连接，另一端穿过内管52与末端执行器6连接，使得第三柔性传动结构75将操控装置41的旋转运动传递到末端执行器6，使末端执行器6绕自身的轴线转动。第三柔性传动结构75具体为可传递力矩的传动丝或软轴结构，如镍钛丝、钨丝等材料。优选的，所述传动装置还包括若干转向轮，沿着第三柔性传动结构75的延伸方向布置，用于改变第三柔性传动结构75的延伸方向。更优选的，所述传动装置还包括锁定结构，用于实现操控装置41自转运动的锁定，例如通过锁定第三柔性传动结构75的转动的方式实现锁定。

进一步的，末端执行器6包括工具瓣以及位于近端的安装座。末端执行器6还具有开合自由度，例如末端执行器6可以为剪刀、抓钳、夹钳、镊子以及其他具有可相对于近端的安装座转动的工具瓣。操控装置41通过所述传动装置驱动末端执行器6做开合运动。具体的，如图16和图17所示，所述操控装置41还包括开合控制机构，所述开合控制机构控制末端执行器6的开合，且开合控制机构的运动方式(运动构型)与末端执行器6的工具瓣运动方式相同，即开合控制机构打开，末端执行器6的工具瓣也打开，若开合控制机构闭合，则末端执行器6的工具瓣也闭合。

操控装置41例如包括操作杆，在一实施例中，所述开合控制机构包括第一开合瓣11和第二开合瓣12，所有开合瓣的一端均与操控装置41的操作杆转动连接，同时另一端自操作杆向外延伸。在另一实施例中，所述开合控制机构也可仅包括一个开合瓣，也可控制末端执行器6的开合。

优选的，如图16所示，所述传动装置还包括第四柔性传动结构76、第一转换装置和第二转换装置。第四柔性传动结构76的一端通过所述第一转换装置与所述开合控制机构连接，另一端通过所述第二转换装置与末端执行器6连接。所述开合控制机构的开合运动通过所述第一转换装置转换为轴向运动，进而第四柔性传动结构76将轴向运动传递至所述第二转换装置，所述第二转换装置则将轴向运动转换为末端执行器6的开合运动。第四柔性传动结构76具体为可传递力矩的传动丝或软轴结构，如镍钛丝、钨丝等材料。优选地，手术器械1的锁定结构还可以实现开合锁定，例如可以通过锁定开合控制机构的开合运动、第四柔性传动结构76的轴向移动、末端执行器6的开合运动等的方式实现。在一个优选的实施例中，如图17所示，第一开合瓣11和/或第二卡合瓣12上设置有指套结构13，指套结构13具有供人手指放入的空腔，以便医生更舒适地操作开合控制机构。

<实施例二>

本实施例的手术装置的结构与实施例一基本相同，以下仅针对不同点进行描述。

如图18所示，本实施例的末端执行器6具有俯仰自由度、摆动自由度、伸缩自由度(R3)、自转自由度(R10)、以及开合自由度，即与图9所示的基本相同。其中，末端执行器6的伸缩运动通过操控装置41’相对腕部结构42’的伸缩运动来控制，即操控装置41’可移动地设置在腕部结构42’上。

如图19所示，与实施例一相比，本实施例的连接结构5仅包括外管51’，外管51’的近端与弧形本体的远端安装座连接，而外管51’的远端为自由端。具体的，外管51’包括由近及远依次设置的第一近端部分511’、第一柔性结构514’、第一中间部分512’、第二柔性结构515’、第一远端部分513’以及第三柔性结构516’，且第一近端部分511’、第一中间部分512’和第一远端部分513’基本上为刚性件，例如由不锈钢材料制成。与上述实施例类似，在本实施例中，“刚性”是指这些部分组件在使用过程(手术过程)自身不会产生弯曲、扭曲变形。第一近端部分511’与弧形本体43’的远端安装座连接，第三柔性结构516’的远端为自由端。

同时，手持端4的操控装置41’与腕部结构42’可移动地连接。手持端4还包括连接轴75’，操控装置41’与连接轴75’的近端连接，连接轴75’的远端与末端执行器6连接。实际应用时，连接轴75’可活动地插入外管51’，且连接轴75’的远端伸出外管51’与末端执行器6连接。进而操作操控装置41’，即可通过连接轴75’实现末端执行器6沿着外管51’约束的方向的推进和缩回。

进一步，连接轴75’具体包括由近及远依次设置的近端区段751’、中间区段752’以及远端区段753’。其中的近端区段751’基本上为刚性件，近端区段751’与操控装置41’固定连接。且中间区段752’基本上为柔性件，其穿过弧形本体43’至外管51’的第三柔性结构516’的末端(例如蛇形结构的远端的安装座)；远端区段753也基本上为刚性件，从第三柔性结构516’的末端伸出后与末端执行器6连接。与上述实施例类似，在本实施例中“柔性”是指这些部分组件在使用过程(手术过程)自身可能产生弯曲变形。连接轴75’被配置为，当操控装置41’向手术器械1的近端运动至最近位置时(例如，操控装置41’朝靠近操作者的方向运动直至与腕部结构42’相抵接时的位置为操控装置41’的最近位置)，远端区段753’仍与第三柔性结构516’的末端保持配合(即没有分离，例如753’远端区段的至少一部分容纳在第三柔性结构516’中)，没有完全分离(如图20所示)，以此形成远端限位；连接轴75’还被配置为，当远端区段753’向手术器械的近端运动至最近位置时(例如，末端执行器6与第三柔性结构516’相抵接的位置为远端区段453’的最近位置，也即操控装置41’的最远位置)，操控装置41’仍与腕部结构42’保持配合(即可分离的连接)，没有分离，以此形成近端限位。因此，连接轴75’两端的限位限定了手术器械1的伸缩范围，可确保手术操作的安全性，降低手术风险。

优选的，中间区段752’具有足够的扭转硬度从而能够传递扭矩，中间区段752’可以为聚合物管、螺旋管等。这样，通过转动操控装置41’使其绕第九轴线R9做自转运动，旋转运动可通过连接轴75’传递到末端执行器6，使末端执行器6绕第十轴线R10做自转运动，从而实现末端执行器6的自转。

在一个替代性实施例中，由于操控装置41’通过连接轴75’可移动地设置在腕部结构42’，末端执行器6通过连接轴75’与第三柔性结构516’可移动地连接。此时，连接轴75’被配置为，当近端区段751’运动至最近位置时(例如，操控装置41’朝靠近操作者的方向运动直至与腕部结构42’相抵接时的位置)，远端区段753’仍与第三柔性结构516’的末端保持配合(即没有分离，例如远端区段753’至少一部分容纳在第三柔性结构516’中)，没有完全分离(如图20所示)，以此形成远端限位；连接轴75’还被配置为，当远端区段753’运动至最近位置时(例如，末端执行器6与第三柔性结构516’相抵接的位置为远端区段453’的最近位置)，近端区段751’仍与腕部结构42’保持配合(即可分离的连接)，没有分离，以此形成近端限位。因此，连接轴75’两端的限位限定了手术器械1的伸缩范围，可确保手术操作的安全性，降低手术风险。所以，通过操作操控装置41’相对弧形本体43的伸缩运动，可控制连接轴75’的末端相对于第三柔性结构516’伸出或缩回，使末端执行器6除了可以随第三柔性结构516’转动而具有的自由度之外，还具有伸缩自由度。与实施例一相比，操控装置41’的伸缩运动方向与末端执行器6的伸缩方向相反。

在一些优选实施例中，腕部结构42’在与操控装置41’相对的表面上设有刚性套管421’，连接轴75’的近端区段751’至少部分容纳在刚性套管421’中，并与刚性套管421’可移动地连接，即可以沿刚性套管421’做伸缩移动，从而实现操控装置41’相对于腕部结构42’做伸缩运动。同时，操控装置41’的俯仰和偏转运动均通过近端区段751’带动腕部结构42’同步运动，而腕部结构42’的运动通过第三传动丝组、第四传动丝组传递给第三柔性结构516’，从而控制末端执行器6做俯仰和偏斜运动。进一步，刚性套管421’可以抵靠在操控装置41’上，以限定操控装置41’的伸缩范围。

在一些替代性实施例中，操控装置41’与刚性套管421’可移动地连接，即，操控装置41’至少部分容纳于刚性套管421’中，并可以相对于刚性套管421’移动，并且操控装置41’可以通过刚性套管421’驱动腕部结构42’摆动或俯仰运动，以实现末端执行器俯仰或偏斜。

在一个优选实施例中，末端执行器6的所述近端执行器安装座的外径大于第三柔性结构516’的内径，从而限定末端执行器6的伸缩范围。此时，所述远端区段753’与第三柔性结构516’可移动地连接。在一个替代性实施例中，末端执行器6与第三柔性结构516’可移动地连接。具体而言，所述末端执行器6的近端执行器安装座包括位于近端的第一子执行器安装座和位于远端的第二子执行器安装座，所述第一子执行器安装座的外径不大于所述第三柔性结构516’的内径，所述第二子执行器安装座的外径大于所述第三柔性结构516’的内径。此时，当近端区段751’或操控装置41’运动至最近位置时，第一子执行器安装座仍与第三柔性结构516’的末端保持配合(即没有分离，例如第一子执行器安装座至少一部分容纳在第三柔性结构516’中)

本实施例中，手术器械1的开合自由度的实现形式与实施例一相同，此处不再详细叙述。由此，可使本实施例的末端执行器6具有俯仰、偏斜、伸缩、开合及自转自由度。

综上，在本发明实施例提供的手术装置及手术器械中，通过第一柔性结构和第二柔性结构的联动，实现了两把以上手术器械1可以同时插入人体进行操作，且操作时不会发生干扰，这样降低了对病人造成的二次伤害，而且这些手术器械1还可同时接近同一目标组织进行操作，从而增大了手术器械的操作空间，降低了手术难度。此外，在手术过程中，通过调整装置悬吊手术装置，可省去医生手持操作整个手术装置的麻烦，这样操作更为省时和省力，且手术操作更加精准和可靠。另外，本发明对初始状态时两把手术器械的构型不作特别的限定，可以是Y型的对称结构，也可以是不对称结构。

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 (30)

1.一种单孔手术器械平台，其特征在于，包括：

底座；

调整装置，设置于所述底座上并包括至少具有六个自由度的机械臂；以及，

手术装置，包括手术器械、内窥镜以及器械平台，所述手术器械和所述内窥镜均可拆卸地设置在所述器械平台上，所述器械平台包括壳体以及设置于所述壳体上的接口，所述器械平台通过所述接口与所述机械臂的末端连接；所述壳体内设置有多个器械通道，所述器械通道用于可拆卸地设置所述手术器械或所述内窥镜；所述手术器械的数量为多个，多个所述手术器械分别设置在不同的器械通道中；所述壳体的远端于外部形成有套管，所述套管自所述壳体的远端向外延伸；所述器械通道从所述壳体的近端延伸至所述套管的远端；

其中：所述机械臂用于悬吊所述手术装置，并调整所述手术装置的位置和姿态；所述机械臂从与所述手术装置相连的远端到近端依次包括：第三旋转关节、第四旋转关节和第五旋转关节，且所述第三旋转关节、第四旋转关节和第五旋转关节的旋转轴线相交于一点；或者所述机械臂的与所述手术装置相邻的关节包含虎克铰结构。

2.根据权利要求1所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述机械臂包括至少一个移动关节、至少五个旋转关节；其中两个旋转关节和一个移动关节配合用于调整所述手术装置的位置，另三个旋转关节用于调整所述手术装置的姿态。

3.根据权利要求2所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述机械臂从近端到远端依次包括第一移动关节、第一旋转关节、第二旋转关节、第三旋转关节、第二移动关节、第四旋转关节和第五旋转关节；

所述第一移动关节的移动轴线、第一旋转关节的旋转轴线、第二旋转关节的旋转轴线、第三旋转关节的旋转轴线和第二移动关节的移动轴线相互平行；所述第四旋转关节和第五旋转关节的旋转轴线相互垂直。

4.根据权利要求3所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述机械臂从近端到远端依次还包括固定臂、第一移动臂、第一转动臂、第二转动臂、第三转动臂、第二移动臂、第四转动臂和第五转动臂；

所述固定臂的一端连接所述底座，所述固定臂的另一端连接所述第一移动关节；

所述第一移动臂的一端连接所述第一移动关节，使得所述第一移动臂通过所述第一移动关节相对于所述固定臂在所述第一移动关节的移动轴线方向上移动，且所述第一移动臂的另一端连接所述第一旋转关节；

所述第一转动臂的一端连接所述第一旋转关节，使得所述第一转动臂通过所述第一旋转关节相对于所述第一移动臂做旋转运动，且所述第一转动臂的另一端连接所述第二旋转关节；

所述第二转动臂的一端连接所述第二旋转关节，使得所述第二转动臂通过所述第二旋转关节相对于所述第一转动臂做旋转运动，且所述第二转动臂的另一端连接所述第三旋转关节；

所述第三转动臂的一端连接所述第三旋转关节，使得所述第三转动臂通过所述第三旋转关节相对于所述第二转动臂做旋转运动，且所述第三转动臂的另一端连接所述第二移动关节；

所述第二移动臂的一端连接所述第二移动关节，使得所述第二移动臂通过所述第二移动关节相对于所述第三转动臂在所述第二移动关节的移动轴线方向上移动；

所述第四旋转关节分别连接所述第二移动臂的另一端与所述第四转动臂，所述第五旋转关节分别连接所述第四转动臂和所述第五转动臂，所述第五转动臂与所述器械平台连接。

5.根据权利要求4所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述第五转动臂通过所述接口使所述壳体与所述第五转动臂共同转动。

6.根据权利要求1所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述手术器械包括：

手持端；

末端执行器；

连接结构，近端安装至所述手持端，远端与所述末端执行器连接，且所述连接结构包括第一柔性结构和第二柔性结构；以及

传动装置，包括连接所述第一柔性结构和第二柔性结构的第一柔性传动结构，且所述第一柔性传动结构被配置为使所述第一柔性结构和第二柔性结构以相反的方向转动。

7.根据权利要求6所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述手术装置具有工具轴线、对称面和工作面，所述手术装置关于所述对称面对称，所述手术器械至少为两个；

所述工作面与所述对称面垂直，且所述工作面经过至少两个器械通道的轴线，所述对称面和工作面的交线形成工具轴线，每个手术器械定位在对应的一个器械通道内；

两个所述手术器械的连接结构均还包括外管，所述外管还包括第一近端部分、第一中间部分和第一远端部分，所述第一近端部分、第一柔性结构、第一中间部分、第二柔性结构和第一远端部分由近及远依次设置，所述第一中间部分的轴线与所述工具轴线平行；两个所述手术器械的连接结构均还包括位于远端的第三柔性结构，所述第三柔性结构具有至少一个转动自由度，且与所述末端执行器连接，以带动所述末端执行器转动；

其中，每个手术器械具有初始状态和打开状态：

当两个所述手术器械均处于所述初始状态时，两个所述手术器械的第一近端部分通过所述第一柔性结构偏离所述第一中间部分的轴线，所述第一中间部分、第二柔性结构、第一远端部分、第三柔性结构与末端执行器的轴线共线，且所述第一近端部分、第一柔性结构、第一中间部分、第二柔性结构、第一远端部分、第三柔性结构与末端执行器的轴线均位于所述工作面上；

当两个所述手术器械均处于所述打开状态时，两个所述手术器械的所述第一近端部分通过所述第一柔性结构偏离所述第一中间部分的轴线，所述第一远端部分通过第二柔性结构偏离所述第一中间部分的轴线，所述末端执行器通过所述第三柔性结构靠近所述第一中间部分的轴线，且所述第一近端部分、第一柔性结构、第一中间部分、第二柔性结构、第一远端部分、第三柔性结构与末端执行器的轴线均位于所述工作面上。

8.根据权利要求6所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述第一柔性传动结构包括第一传动丝组和第二传动丝组；所述第一柔性结构具有绕第一轴线转动的自由度以及绕第二轴线转动的自由度，所述第二柔性结构具有绕第三轴线转动的自由度以及绕第四轴线转动的自由度，所述第三轴线与第一轴线平行，所述第四轴线与第二轴线平行，所述第一轴线与第二轴线垂直；

当所述第一柔性结构被驱动绕第一轴线转动时，所述第一传动丝组及第二传动丝组用于驱动所述第二柔性结构绕第三轴线以与第一柔性结构转动方向相反的方向转动；

当所述第一柔性结构被驱动绕第二轴线转动时，所述第一传动丝组及第二传动丝组用于驱动所述第二柔性结构绕第四轴线以与第一柔性结构转动方向相反的方向转动。

9.根据权利要求8所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述第一传动丝组和/或第二传动丝组还包括第一弹性结构，用以防止所述第一传动丝组和/或第二传动丝组出现回差。

10.根据权利要求6所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述连接结构还包括外管，所述外管还包括第一近端部分、第一中间部分和第一远端部分，所述第一近端部分、第一柔性结构、第一中间部分、第二柔性结构和第一远端部分由近及远依次设置；所述连接结构还包括位于远端的第三柔性结构，所述第三柔性结构具有至少一个转动自由度，且与所述末端执行器连接，以带动所述末端执行器转动；

所述手术器械具有初始状态和打开状态；

当所述手术器械处于所述初始状态时，所述第一中间部分、第二柔性结构、第一远端部分、第三柔性结构与末端执行器的轴线共线，且所述第一近端部分通过所述第一柔性结构偏离所述第一中间部分的轴线；

当所述手术器械处于所述打开状态时，所述第一近端部分通过所述第一柔性结构偏离所述第一中间部分的轴线，所述第一远端部分通过第二柔性结构偏离所述第一中间部分的轴线，所述末端执行器通过所述第三柔性结构靠近所述第一中间部分的轴线。

11.根据权利要求10所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述第一柔性传动结构包括第一传动丝、第二传动丝、第三传动丝和第四传动丝；

所述第一柔性结构被驱动绕第一轴线转动时，所述第一传动丝和第二传动丝用于驱动所述第二柔性结构绕第三轴线以与第一柔性结构转动方向相反的方向转动；

所述第一柔性结构被驱动绕第二轴线转动时，所述第三传动丝和第四传动丝用于驱动所述第二柔性结构绕第四轴线以与第一柔性结构转动方向相反的方向转动；

其中，所述第一传动丝和第二传动丝的长度不相等，和/或所述第三传动丝和第四传动丝的长度不相等。

12.根据权利要求6所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述连接结构还包括位于远端的第三柔性结构，所述第三柔性结构与所述末端执行器连接，且所述第三柔性结构具有至少一个转动自由度，以带动所述末端执行器转动；所述手持端包括依次连接的操控装置、腕部结构和弧形本体，所述连接结构的近端安装至所述弧形本体，所述腕部结构具有至少一个转动自由度；

其中，所述传动装置还包括连接所述腕部结构和第三柔性结构的第二柔性传动结构，所述第二柔性传动结构被配置为使所述第三柔性结构与所述腕部结构以相同的方向转动。

13.根据权利要求12所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述第二柔性传动结构包括第三传动丝组和第四传动丝组；所述腕部结构具有绕第五轴线转动的转动自由度和第六轴线转动的转动自由度，所述第三柔性结构具有绕第七轴线转动的转动自由度和绕第八轴线转动的转动自由度，所述第五轴线与第六轴线相垂直，所述第七轴线与第八轴线相垂直，所述第五轴线平行于第七轴线；

当所述腕部结构被驱动绕第五轴线转动时，所述第三传动丝组及所述第四传动丝组驱动所述第三柔性结构绕第七轴线以与腕部结构转动方向相同的方向转动；

当所述腕部结构被驱动绕第六轴线转动时，所述第三传动丝组及所述第四传动丝组驱动所述第三柔性结构绕第八轴线以与腕部结构转动方向相同的方向转动；

所述第三传动丝组和/或第四传动丝组还包括第二弹性结构，用于对所述第三传动丝组和/或第四传动丝组的弯曲量进行补偿，以在调整第一柔性结构和第二柔性结构时，使所述末端执行器的姿态保持不变。

14.根据权利要求6所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述手持端包括依次连接的操控装置、腕部结构和弧形本体，所述连接结构的近端安装至所述弧形本体，所述操控装置具有绕第九轴线转动的自转自由度，且所述操控装置可转动地设置在腕部结构上；

所述末端执行器具有绕第十轴线转动的自转自由度；

所述传动装置还包括连接所述操控装置和所述末端执行器的第三柔性传动结构，所述第三柔性传动结构被配置为使所述末端执行器与所述操控装置以相反的方向自转。

15.根据权利要求6所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述手持端包括依次连接的开合控制机构、操控装置、腕部结构和弧形本体，所述连接结构的近端安装至所述弧形本体，所述开合控制机构能够相对于所述操控装置做开合运动；

所述末端执行器包括工具瓣以及近端执行器安装座，所述工具瓣能够相对于所述近端执行器安装座做开合运动；

所述传动装置还包括第四柔性传动结构、第一转换装置和第二转换装置；所述第四柔性传动结构的近端与所述第一转换装置连接，远端与所述第二转换装置连接；所述第一转换装置与所述开合控制机构活动连接，用于将所述开合控制机构的开合运动转换为第四柔性传动结构的轴向运动，所述第二转换装置与所述工具瓣活动连接，用于将所述第四柔性传动结构的轴向运动转换为工具瓣的开合运动；且所述第四柔性传动结构、第一转换装置和第二转换装置被配置为使所述开合控制机构的运动方式与所述工具瓣运动方式相同。

16.根据权利要求6所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述末端执行器具有沿所述连接结构的轴向进行移动的伸缩自由度。

17.根据权利要求6所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述连接结构包括内管和可活动地套设在所述内管上的外管，所述内管的长度大于所述外管的长度，所述内管能够相对于所述外管移动；

所述内管的近端安装至所述手持端，远端与所述末端执行器连接；所述第一柔性结构位于所述外管的近端，所述第二柔性结构位于所述外管的远端。

18.根据权利要求17所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述内管的远端设置有第三柔性结构，所述第三柔性结构具有至少一个转动自由度并与所述末端执行器连接，以带动所述末端执行器转动。

19.根据权利要求18所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述外管还包括第一近端部分、第一中间部分和第一远端部分，所述第一近端部分、第一柔性结构、第一中间部分、第二柔性结构和第一远端部分由近及远依次设置，且所述第一近端部分、第一中间部分和第一远端部分均为刚性件；所述内管包括由近及远依次设置的第二近端部分、第二中间部分和第二远端部分，所述第二近端部分和第二远端部分均为刚性件，而所述第二中间部分为柔性件；

其中：所述内管的第二中间部分穿设于所述外管的第一柔性结构、第一中间部分和第二柔性结构，且所述第二中间部分的轴向长度大于第一柔性结构、第一中间部分和第二柔性结构的轴向总长度。

20.根据权利要求19所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述内管的第二近端部分包括由远及近依次设置的第一子内管和第二子内管；所述第一子内管的外径不大于所述外管的第一近端部分的内径，以使第一子内管设置在所述外管的第一近端部分内；所述第二子内管的外径大于所述外管的第一近端部分的内径，以使第二子内管设置在所述外管的第一近端部分外而形成近端限位；

所述第二远端部分包括由近及远依次设置的第三子内管和第四子内管；所述第三子内管的外径不大于所述外管的第一远端部分的内径，以使第三子内管设置在所述外管的第一远端部分内；所述第四子内管的外径大于所述外管的第一远端部分的内径，以使第四子内管设置在所述外管的第一远端部分外而形成远端限位；

所述第一子内管、第二中间部分和第三子内管的轴向总长度大于外管的轴向长度。

21.根据权利要求6所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述连接结构还包括外管，所述外管的近端安装至所述手持端，且所述外管包括位于近端的第一柔性结构和位于远端的第二柔性结构；

所述手持端包括一连接轴，所述连接轴可活动地穿设在所述外管中，所述连接轴的远端伸出所述外管与所述末端执行器连接，且所述外管的远端与所述末端执行器可移动地连接。

22.根据权利要求21所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述外管还包括第一近端部分、第一中间部分、第一远端部分和第三柔性结构，所述第一近端部分、第一柔性结构、第一中间部分、第二柔性结构、第一远端部分和第三柔性结构由近及远依次设置，且所述第一近端部分、第一中间部分和第一远端部分均为刚性件；所述第一近端部分安装至所述手持端，而所述第三柔性结构具有至少一个转动自由度并与所述末端执行器可移动地连接，以带动所述末端执行器转动。

23.根据权利要求22所述的单孔手术器械平台， 其特征在于，所述手持端包括依次连接的操控装置、腕部结构和弧形本体，所述外管的近端安装至所述弧形本体，所述操控装置可移动地设置在所述腕部结构上，所述操控装置与所述连接轴的近端连接。

24.根据权利要求23所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述连接轴包括由近及远依次设置的近端区段、中间区段以及远端区段；其中，所述近端区段和远端区段均为刚性件，所述中间区段为柔性件；所述操控装置与所述近端区段连接，并通过所述近端区段与所述腕部结构可移动地连接；所述远端区段从所述第三柔性结构的末端伸出后与所述末端执行器连接。

25.根据权利要求22所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述手持端包括依次连接的操控装置、腕部结构和弧形本体；所述外管的近端安装至所述弧形本体；所述腕部结构在与操控装置相对的表面上设有刚性套管，所述操控装置可移动地设置在所述刚性套管上，且所述操控装置与所述连接轴的近端连接。

26.根据权利要求25所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述连接轴包括由近及远依次设置的近端区段、中间区段以及远端区段；其中，所述近端区段和远端区段均为刚性件，所述中间区段为柔性件；所述操控装置与所述近端区段连接，并通过所述近端区段与所述刚性套管可移动地连接，而所述远端区段从所述第三柔性结构的末端伸出后与所述末端执行器连接。

27.根据权利要求23所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述连接轴包括由近及远依次设置的近端区段、中间区段以及远端区段；其中，所述近端区段和远端区段均为刚性件，所述中间区段为柔性件；所述操控装置与所述近端区段连接，所述远端区段从所述第三柔性结构的末端伸出后与所述末端执行器连接；

所述连接轴被配置为：

当所述操控装置向手术器械的近端运动至最近位置时，所述远端区段与所述第三柔性结构的末端保持配合关系，以形成远端限位；

当所述远端区段向手术器械的近端运动至最近位置时，所述操控装置与所述腕部结构保持配合关系，以形成近端限位。

28.根据权利要求24所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述连接轴被配置为：

当所述近端区段向手术器械的近端运动至最近位置时，所述远端区段与所述第三柔性结构的末端保持配合关系，以形成远端限位；

当所述远端区段向手术器械的近端运动至最近位置时，所述近端区段与所腕部结构保持配合关系，以形成近端限位。

29.根据权利要求27或28所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述末端执行器包括一近端执行器安装座，所述近端执行器安装座包括第一子执行器安装座和位于远端的第二子执行器安装座，所述第一子执行器安装座的外径不大于所述第三柔性结构的内径，所述第二子执行器安装座的外径大于所述第三柔性结构的内径。

30.根据权利要求22所述的单孔手术器械平台，其特征在于，所述末端执行器包括一近端执行器安装座，所述近端执行器安装座的外径大于所述第三柔性结构的内径。

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