CN113367796A - 后端传动装置、医疗器械和手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种后端传动装置，其包括第一转动件、第二转动件、第一滑轮组件、第二滑轮组件和位置调节组件，第一转动件分别连接第一线缆和第二线缆，且第一线缆和第二线缆沿第一转动件的缠绕方向相反；第二转动件分别连接第三线缆和第四线缆，且第三线缆和第四线缆沿第二转动件的缠绕方向相反；第一滑轮组件包括第一动滑轮，第一线缆和第二线缆从第一转动件延伸且绕过第一动滑轮；第二滑轮组件包括第二动滑轮，第三线缆和第四线缆从第二转动件延伸且绕过第二动滑轮；位置调节组件能够同时调节第一动滑轮和第二动滑轮的位置，从而在拉进第一线缆和第二线缆时释放第三线缆和第四线缆，或者在拉进第三线缆和第四线缆时释放第一线缆和第二线缆。

Description

后端传动装置、医疗器械和手术机器人

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言涉及一种后端传动装置、医疗器械和手术机器人。

背景技术

在机器人辅助微创手术中，机器人末端连接的手术工具穿过人体表面的创口或者自然孔道进入人体，对人体内的组织进行操作。这种手术工具主要由位于前端的安装在腕部机构上的执行器或工具(例如手术钳、剪切工具或烧灼工具)、为前端提供多个自由度运动的腕部机构、从器械后端延伸到前端的主管路、以及器械后端的动力和传动装置几部分组成。前端执行器和腕部机构通常通过固定在其上的多跟线缆来驱动，这些线缆贯穿在手术工具的主管路内并由后端的动力和传动装置来驱动。

对于手术钳及其他夹持或剪切类工具，腕部机构通常需要实现俯仰、偏转和夹持三个自由度。其配合机器人后端所具有的额外的自由度，可以实现完成手术操作所需的运动。根据腕部机构的具体实现方式，其所需要的驱动线缆数量也有所不同(例如4根或6根)。通常，为了实现腕部机构各个关节的大范围运动(例如-90°到90°)，需要在腕部机构上加装额外的滑轮以对线缆进行导向，但增加额外的滑轮等零件会阻碍手术器械前端的小型化。此外，使用更多的线缆也会增加器械尺寸和成本。

现有的驱动4线腕部的后端传动装置通过连杆或摇臂的摆动来实现两根线的释放和另外两根线的收紧，进而实现腕部的俯仰运动。使用这种方式时，随着俯仰角度的变化，收紧和释放的线缆长度并不相等，这将会导致线缆的松紧发生变化，可能会因线缆过松而产生间隙降低精度或线缆过紧而产生摩擦阻力过大加快磨损的问题。为了避免此问题的发生，可以限制俯仰关节的转角范围，但这将影响工具的功能。此外，使用这种机构时后端电机的输出端转角与腕部俯仰角成非线性关系，需要额外的标定工作以实现精确位置控制，增加了额外的工作量。

为此，本发明提供了一种后端传动装置、医疗器械和手术机器人，以至少部分地解决现有技术中的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题，根据本发明的第一个方面，公开了一种后端传动装置，其包括：

第一转动件，所述第一转动件用于分别连接第一线缆和第二线缆，并且所述第一线缆和所述第二线缆沿所述第一转动件的缠绕方向相反；

第二转动件，所述第二转动件用于分别连接第三线缆和第四线缆，并且所述第三线缆和所述第四线缆沿所述第二转动件的缠绕方向相反；

第一滑轮组件，所述第一滑轮组件包括第一动滑轮，所述第一线缆和所述第二线缆从所述第一转动件延伸，并且绕过所述第一动滑轮；

第二滑轮组件，所述第二滑轮组件包括第二动滑轮，所述第三线缆和所述第四线缆从所述第二转动件延伸，并且绕过所述第二动滑轮；以及

位置调节组件，所述位置调节组件分别与所述第一动滑轮和所述第二动滑轮连接，并且所述位置调节组件能够同时调节所述第一动滑轮和所述第二动滑轮的位置，从而在拉进所述第一线缆和所述第二线缆时释放所述第三线缆和所述第四线缆，或者在拉进所述第三线缆和所述第四线缆时释放所述第一线缆和所述第二线缆。

根据本发明的后端传动装置，后端传动装置连接至例如腕部机构的四根驱动线缆，使得腕部机构与后端传动装置协作地工作，通过拉进或者释放驱动线缆，以实现腕部机构的俯仰、偏转和夹握，这种驱动方式的结构简单，并且传动精确，转动件和腕部机构的俯仰、偏转和夹握角度成线性关系、并且在腕部机构的上述角度发生大范围变化时仍可以保证驱动线缆等长释放和/或拉进。

可选地，所述第一转动件构造为绕第一中心轴线可转动，以能够经由所述第一滑轮组件拉进所述第一线缆和所述第二线缆中的一者，同时释放所述第一线缆和所述第二线缆中的另一者，

所述第二转动件构造为绕第二中心轴线可转动，以能够经由所述第二滑轮组件拉进所述第三线缆和所述第四线缆中的一者，同时释放所述第三线缆和所述第四线缆中的另一者。

可选地，所述第一中心轴线平行于所述第二中心轴线，所述第一动滑轮和所述第二动滑轮分别绕平行于所述第一中心轴线的轴线可转动，并且所述第一动滑轮和所述第二动滑轮的轴线间隔开设置。

可选地，所述第一滑轮组件还包括第一导向轮和第三导向轮，所述第一导向轮和所述第三导向轮分别绕平行于所述第一中心轴线的轴线可转动，所述第一线缆和所述第二线缆从所述第一转动件延伸，并且依次绕过所述第一导向轮、所述第一动滑轮和所述第三导向轮。

可选地，所述第二滑轮组件还包括第二导向轮和第四导向轮，所述第二导向轮和所述第四导向轮分别绕平行于所述第二中心轴线的轴线可转动，所述第三线缆和所述第四线缆从所述第二转动件延伸，并且依次绕过所述第二导向轮、所述第二动滑轮和所述第四导向轮。

可选地，所述位置调节组件包括第三转动件，所述第三转动件能够绕平行于所述第一中心轴线的第三中心轴线转动，以同时调节所述第一动滑轮和所述第二动滑轮的位置。

可选地，所述位置调节组件还包括滑动件，所述第一动滑轮和所述第二动滑轮分别可转动地连接至所述滑动件，所述第三转动件能够直接地或者间接地调节所述滑动件的位置。

可选地，所述位置调节组件还包括第一传动线缆、第二传动线缆、第五导向轮和第六导向轮，所述第一传动线缆绕过所述第五导向轮，所述第二传动线缆绕过所述第六导向轮，所述第一传动线缆和所述第二传动线缆的一端分别连接至所述第三转动件，并且绕所述第三转动件的缠绕方向相反，所述第一传动线缆和所述第二传动线缆的另一端分别连接至所述滑动件的两端。

可选地，所述第五导向轮和所述第六导向轮分别绕平行于所述第三中心轴线的轴线可转动，并且所述第五导向轮和所述第六导向轮的轴线间隔开设置。

可选地，所述位置调节组件包括第一传动线缆、第二传动线缆和转动组件，所述第一传动线缆和所述第二传动线缆的一端分别连接至所述第三转动件，并且绕所述第三转动件的缠绕方向相反，所述第一传动线缆和所述第二传动线缆的另一端分别连接至所述转动组件，并且绕所述转动组件的缠绕方向相反，所述转动组件能够与所述滑动件啮合，以能够将所述转动组件的转动转化成所述滑动件的直线运动。

可选地，所述转动组件绕平行于所述第三中心轴线的轴线可转动，所述转动组件包括齿轮，所述滑动件为用于与所述齿轮啮合的齿条。

可选地，所述位置调节组件包括一对滑动件，所述一对滑动件平行地设置，所述第一动滑轮和所述第二动滑轮分别可转动地连接至所述一对滑动件中的一个，所述转动组件设置在所述一对滑动件之间，并且用于分别与所述一对滑动件啮合，使得所述一对滑动件沿相反方向移动。

根据本发明的第二方面，公开了一种医疗器械，其包括根据上述第一方面中任一项所述的后端传动装置。

根据本发明的第三方面，公开了一种手术机器人，其包括根据上述第二方面中的医疗器械。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为根据本发明的第一实施方式的医疗器械的结构示意图；

图2为图1中的手术机器人的局部结构示意图，其中示出了腕部机构、第一线缆、第二线缆、第三线缆和第四线缆；

图3为图1中的手术机器人的另一个局部示意图，其中示出了后端传动装置；

图4为根据本发明的第二实施方式的手术机器人的局部结构示意图，其中示出了后端传动装置；

图5为图4中的手术机器人的另一个局部结构示意图；

图6为根据本发明的第三实施方式的手术机器人的局部结构示意图，其中示出了后端传动装置。

附图标记说明：

100：手术机器人 110：机械臂

111：臂 120：医疗器械

130：腕部机构 131：近端夹具

132：远端夹具 133：执行器

134：夹爪上颚 135：夹爪下颚

136：第一销轴 137：第二销轴

140：主管路 141/241：第一线缆

142/242：第二线缆 143/243：第三线缆

144/244：第四线缆 150：后端传动装置

151/251/351：第一转动件 152/252/352：第二转动件

153/253/353：第三转动件 157/257/357：第一导向轮

158/258/358：第一动滑轮 159/259/359：第二导向轮

161/261/361：第二动滑轮 162/262：第三导向轮

163/263：第四导向轮 164/264/364：第一传动线缆

165/265/365：第二传动线缆 166：第五导向轮

167：第六导向轮 168/268/368：滑动件

266/366：转动组件 272：底盘

173：第一转动轴 174：第二转动轴

175：第三转动轴 276：齿轮

277：线轮 180：基座

A1：第一中心轴线 A2：第二中心轴线

A3：第三中心轴线

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。需要说明的是，本发明中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。本发明中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。

本发明公开了一种后端传动装置、医疗器械和手术机器人。手术机器人包括可移动地设置的机械臂以及安装至该机械臂的医疗器械，医疗器械包括该后端传动装置。如在本领域已知的，医疗器械可以实现很多功能，包括但不限于不同形状和大小的手术钳或抓持器、针驱动器、剪刀或灼烧工具。

第一实施方式

下面将结合图1至图3对根据本发明的第一实施方式的手术机器人100进行详细的说明。

如图1所示，手术机器人100主要包括基座180和可转动地设置在基座180的上端的至少一个机械臂110以及安装至机械臂110的对应端口的医疗器械120。图1中仅示例性地示出了一个机械臂110，该机械臂110包括多个首尾连接在一起的臂111，并且这些臂111可转动的设置。当有多个机械臂110时，每一个机械臂110的对应端口均安装有医疗器械120。医疗器械120与机械臂110可拆卸地连接，以便于在更换或者维修医疗器械120，并且被安装到机械臂110上的医疗器械120可以被选择用于具体医疗程序或者在医疗程序期间被改变以提供需要的临床功能。

机械臂110的对接端口一般包括为医疗器械120的操作提供机械动力的驱动电机。对接端口可以另外包括与医疗器械120连接的电接口，以便例如识别在对接端口中的器械类型并且获得器械的参数。

医疗器械120通常包括后端传动装置150、从后端传动装置150延伸的主管路140和在主管路140的远端处的腕部机构130。被连接至腕部机构130的驱动线缆(具体地指第一线缆141、第二线缆142、第三线缆143和第四线缆144)和电导体可以延伸通过主管路140并且连接至后端传动装置150。后端传动装置150提供上述驱动线缆至驱动电机的电机驱动轴的机械联接，以通过控制驱动线缆的运动和张力从而操作腕部机构130。主管路140是中空的，并且可以是刚性的或者挠性的。

如图2所示，腕部机构130包括近端夹具131、远端夹具132和执行器133。远端夹具132通过第一销轴136可枢转地连接至近端夹具131，从而实现腕部机构130的俯仰运动。执行器133包括夹爪上颚134和夹爪下颚135，夹爪上颚134和夹爪下颚135通过第二销轴137可枢转地连接至远端夹具132，从而实现腕部机构130的夹握和偏转。优选地，第二销轴137垂直于第一销轴136。根据需要，第二销轴137也可以不垂直于第一销轴136。

第一线缆141和第二线缆142被附接至执行器133的夹爪下颚135，并且缠绕了至少半圈，第三线缆143和第四线缆144被附接至执行器133的夹爪上颚134，并且缠绕了至少半圈。第一线缆141、第二线缆142、第三线缆143和第四线缆144沿执行器133、远端夹具132和近端夹具131中的导向通道(未示出)的坚硬表面延伸，并且通过主管路140延伸返回至后端传动装置150。例如，导向通道可以为横截面为U形或者半圆形的凹槽。

继续参照图2，通过等长拉进第三线缆143和第四线缆144的同时等长释放第一线缆141和第二线缆142，使得远端夹具132相对于近端夹具131绕第一销轴136顺时针转动，以实现腕部机构130的俯仰正向运动(参见图2)。类似地，通过等长拉进第一线缆141和第二线缆142的同时等长释放第三线缆143和第四线缆144，使得远端夹具132相对于近端夹具131绕第一销轴136逆时针转动，实现腕部机构130的俯仰反向运动。

通过拉进第四线缆144的同时等长释放第三线缆143，使得夹爪上颚134相对于远端夹具132绕第二销轴137的顺时针转动(参见图2中的偏转1)。类似地，通过拉进第三线缆143的同时等长释放第四线缆144，使得夹爪上颚134相对于远端夹具132绕第二销轴137的逆时针转动。通过拉进第二线缆142的同时等长释放第一线缆141，使得夹爪下颚135相对于远端夹具132绕第二销轴137的顺时针转动(参见图2中的偏转2)。类似地，通过拉进第一线缆141的同时等长释放第二线缆142，使得夹爪下颚135相对于远端夹具132绕第二销轴137的逆时针转动。通过夹爪上颚134和夹爪下颚135的运动组合可以实现执行器133的偏转和夹握运动，这将在下面进行详细的说明。

如图3所示，后端传动装置150主要包括第一转动件151、第二转动件152、第一滑轮组件、第二滑轮组件、位置调节组件、第一转动轴173、第二转动轴174和第三转动轴175。第一转动轴173、第二转动轴174和第三转动轴175分别与机械臂110的对接端口的驱动电机连接。可以理解，机械臂110的对接端口包括至少三个驱动电机，其中三个驱动电机分别与第一转动轴173、第二转动轴174和第三转动轴175连接。第一转动轴173、第二转动轴174和第三转动轴175相互平行地设置，并且第一转动轴173、第二转动轴174和第三转动轴175大致呈三角形排布。可以理解，第一转动轴173、第二转动轴174和第三转动轴175的排布方式不限于本实施方式，根据需要，第一转动轴173、第二转动轴174和第三转动轴175还可以呈直线排布。位置调节组件包括第三转动件153。第一转动轴173与第一转动件151固定连接，第二转动轴174与第二转动件152固定连接，第三转动轴175与固定第三转动件153连接，以分别带动第一转动件151、第二转动件152和第三转动件153的转动。

第一转动件151用于分别连接第一线缆141和第二线缆142，并且第一线缆141和第二线缆142沿第一转动件151的缠绕方向相反。第二转动件152用于分别连接第三线缆143和第四线缆144，并且第三线缆143和第四线缆144沿第二转动件152的缠绕方向相反。在本实施方式中，第一转动件151和第二转动件152为绞盘。

第一滑轮组件包括第一导向轮157、第一动滑轮158和第三导向轮162，第一线缆141和第二线缆142从第一转动件151延伸，并且依次绕过第一导向轮157、第一动滑轮158和第三导向轮162。第一转动件151构造为绕第一中心轴线A1可转动，以能够经由第一滑轮组件等长拉进第一线缆141和第二线缆142中的一者，同时等长释放第一线缆141和第二线缆142中的另一者，以实现夹爪下颚135相对于远端夹具132绕第二销轴137的顺时针或者逆时针转动。优选地，第一导向轮157、第一动滑轮158和第三导向轮162分别绕平行于第一中心轴线A1的轴线可转动，并且第一导向轮157、第一动滑轮158和第三导向轮162的轴线间隔开设置。第一导向轮157和第三导向轮162可以为定滑轮。

具体地，当第一动滑轮158保持不动时，通过驱动电机控制第一转动轴173带动第一转动件151逆时针转动时，第二线缆142被拉进的同时第一线缆141等长被释放，进而实现夹爪下颚135相对于远端夹具132绕第二销轴137的顺时针转动(参见图2中的偏转2)。当第一动滑轮158保持不动时，通过驱动电机控制第一转动轴173带动第一转动件151顺时针转动时，第一线缆141被拉进的同时第二线缆142等长被释放，进而实现夹爪下颚135相对于远端夹具132绕第二销轴137的逆时针转动。

第二滑轮组件包括第二导向轮159、第二动滑轮161和第四导向轮163，第三线缆143和第四线缆144从第二转动件152延伸，并且依次绕过第二导向轮159、第二动滑轮161和第四导向轮163。第二转动件152构造为绕第二中心轴线A2可转动，以能够经由第二滑轮组件等长拉进第三线缆143和第四线缆144中的一者，同时等长释放第三线缆143和第四线缆144中的另一者，以实现夹爪上颚134相对于远端夹具132绕第二销轴137的顺时针或者逆时针转动。优选地，第一中心轴线A1平行于第二中心轴线A2。第二导向轮159、第二动滑轮161和第四导向轮163分别绕平行于第二中心轴线A2的轴线可转动，并且第二导向轮159、第二动滑轮161和第四导向轮163的轴线间隔开设置。第二导向轮159和第四导向轮163可以为定滑轮。

具体地，当第二动滑轮161保持不动时，通过驱动电机控制第二转动轴174带动第二转动件152逆时针转动时，第四线缆144被拉进的同时第三线缆143等长被释放，使得夹爪上颚134相对于远端夹具132绕第二销轴137的顺时针转动(参见图2中的偏转1)。当第二动滑轮161保持不动时，通过驱动电机控制第二转动轴174带动第二转动件152顺时针转动时，第三线缆143被拉进的同时第四线缆144等长被释放，使得夹爪上颚134相对于远端夹具132绕第二销轴137的逆时针转动。

在本实施方式中，通过控制第一转动轴173和第二转动轴174的转动，即可实现执行器133的偏转和夹握运动。

具体地，当第一转动轴173和第二转动轴174等角度逆时针转动时，即第一转动件151和第二转动件152等角度逆时针转动时，夹爪上颚134和夹爪下颚135均沿顺时针转动，使得执行器133实现正向偏转运动(参见图2)。当第一转动轴173和第二转动轴174等角度顺时针转动时，即第一转动件151和第二转动件152等角度顺时针转动时，夹爪上颚134和夹爪下颚135均沿逆时针转动，使得执行器133实现反向偏转运动。

当第一转动轴173逆时针转动，同时第二转动轴174等角度顺时针转动时，即第一转动件151逆时针转动，同时第二转动件152等角度顺时针转动时，使得夹爪下颚135顺时针转动，并且夹爪上颚134逆时针转动，以实现执行器133的夹握动作(参见图2)。当第一转动轴173顺时针转动，同时第二转动轴174等角度逆时针转动时，即第一转动件151顺时针转动，同时第二转动件152等角度逆时针转动时，使得夹爪下颚135逆时针转动，并且夹爪上颚134顺时针转动，以实现执行器133的夹握松开动作。

位置调节组件分别与第一动滑轮158和第二动滑轮161连接，并且位置调节组件能够同时调节第一动滑轮158和第二动滑轮161的位置，从而在等长拉进第一线缆141和第二线缆142时等长释放第三线缆143和第四线缆144，或者在等长拉进第三线缆143和第四线缆144时等长释放第一线缆141和第二线缆142，使得远端夹具132相对于近端夹具131绕第一销轴136逆时针或者顺时针转动，实现腕部机构130的俯仰运动。

如上所述地，位置调节组件包括第三转动件153。第三转动件153能够绕平行于第一中心轴线A1的第三中心轴线A3转动，以同时调节第一动滑轮158和第二动滑轮161的位置。在本实施方式中，第三转动件153为绞盘。

位置调节组件还包括滑动件168，滑动件168可以构造为长条状的平板结构。第一动滑轮158和第二动滑轮161的转轴分别安装至滑动件168，使得第一动滑轮158和第二动滑轮161分别可转动地连接至滑动件168。第一动滑轮158和第二动滑轮161间隔设置，并且设置在滑动件168的同一侧上。优选地，第一动滑轮158的转轴平行于第二动滑轮161的转轴，并且垂直于滑动件168。第三转动件153能够直接地或者间接地调节滑动件168的位置。

位置调节组件还包括第一传动线缆164、第二传动线缆165、第五导向轮166和第六导向轮167，第一传动线缆164绕过第五导向轮166，第二传动线缆165绕过第六导向轮167。第一传动线缆164和第二传动线缆165的一端分别连接至第三转动件153，并且绕第三转动件153的缠绕方向相反，第一传动线缆164和第二传动线缆165的另一端分别连接至滑动件168的两端。优选地，第五导向轮166和第六导向轮167分别绕平行于第三中心轴线A3的轴线可转动，并且第五导向轮166和第六导向轮167的轴线间隔开设置。第五导向轮166和第六导向轮167可以为定滑轮。

第五导向轮166和第六导向轮167起到导向的作用，使得第一传动线缆164的位于第五导向轮166和滑动件168之间的部分平行于第二传动线缆165的位于第六导向轮167和滑动件168之间的部分，并且平行于滑动件168的移动方向。图3中的箭头示出了滑动件168的移动方向D1和D2,D2为与D1相反的方向。优选地，滑动件168的移动方向D1和D2为水平方向。本领域技术人员可以理解，根据需要，可以灵活地选择滑动件168的移动方向，例如，滑动件168的移动方向D1和D2还可以为竖直方向，或者还可以为与水平方向成一夹角。

优选地，第一传动线缆164的位于第五导向轮166和滑动件168之间的部分与第二传动线缆165的位于第六导向轮167和滑动件168之间的部分布置在同一条直线上。本领域技术人员可以理解，根据需要，还可以额外地增加其他导向轮，以对第一传动线缆164和第二传动线缆165进行导向。

进一步优选地，第一导向轮157和第三导向轮162对第一线缆141和第二线缆142起到导向的作用，使得第一线缆141和第二线缆142的位于第一导向轮157和第一动滑轮158之间的部分平行于第一线缆141和第二线缆142的位于第一动滑轮158和第三导向轮162之间的部分。第二导向轮159和第二动滑轮161对第三线缆143和第四线缆144起到导向的作用，使得第三线缆143和第四线缆144的位于第二导向轮159和第二动滑轮161之间的部分平行于第三线缆143和第四线缆144的位于第二动滑轮161和第四导向轮163之间的部分。因此，在滑动件168带动第一动滑轮158和第二动滑轮161移动时，第一线缆141、第二线缆142、第三线缆143和第四线缆144不会对滑动件168产生沿其移动方向以外的额外的力以及力矩。本领域技术人员可以理解，根据需要，还可以额外地增加其他导向轮，以对第一线缆141、第二线缆142、第三线缆143和第四线缆144进行导向。

具体地，通过驱动电机控制第三转动轴175带动第三转动件153逆时针转动时，第一传动线缆164被拉进的同时第二传动线缆165被等长释放，以拉动滑动件168、第一动滑轮158和第二动滑轮161沿D1方向移动，使得第一线缆141和第二线缆142被释放的同时第三线缆143和第四线缆144被等长拉进，进而实现腕部机构130的俯仰正向运动。类似的，通过驱动电机控制第三转动轴175带动第三转动件153顺时针转动时，第一传动线缆164被释放的同时第二传动线缆165被等长拉进，以拉动滑动件168、第一动滑轮158和第二动滑轮161沿D2方向移动，使得第一线缆141和第二线缆142被拉进的同时第三线缆143和第四线缆144被等长释放，进而实现腕部机构130的俯仰反向运动。

第二实施方式

下面将参照图4和图5对根据本发明的第二实施方式的手术机器人的后端传动装置进行详细的说明。根据第二实施方式的后端传动装置具有与根据第一实施方式的后端传动装置150大致相同的结构，其中具有相同或者相似功能的结构被赋予相似的附图标记。

与第一实施方式相同的是，如图4和图5所示，第二实施方式的后端传动装置同样包括第一转动件251、第二转动件252、第一滑轮组件、第二滑轮组件、位置调节组件、第一转动轴273、第二转动轴274和第三转动轴275。第一滑轮组件同样包括第一导向轮257、第一动滑轮258和第三导向轮262。第二滑轮组件同样包括第二导向轮259、第二动滑轮261和第四定滑263。位置调节组件同样包括第三转动件253。为了简洁期间，不再进行赘述。

后端传动装置包括底盘272，第一转动轴273、第二转动轴274和第三转动轴275均分别可转动地安装至底盘272，第一滑轮组件、第二滑轮组件和位置调节组件均安装至底盘272。底盘272具有和机械臂的对应端口连接的接口，确保在医疗器械正确安装时，第一转动轴273、第二转动轴274和第三转动轴275能够与机械臂的对接端口的驱动电机稳定连接，以实现旋转运动的传递。

与第一实施方式不同的是，在第二实施方式中，位置调节组件还包括第一传动线缆264、第二传动线缆265和转动组件266。第一传动线缆264和第二传动线缆265的一端分别连接至第三转动件253，并且绕第三转动件253的缠绕方向相反，第一传动线缆264和第二传动线缆265的另一端分别连接至转动组件266，并且绕转动组件266的缠绕方向相反。转动组件266能够与滑动件268啮合，以能够将转动组件266的转动转化成滑动件268的直线运动。图4中的箭头示出了滑动件268的移动方向D3和D4,D4为与D3相反的方向。优选地，滑动件268的移动方向D3和D4为水平方向。本领域技术人员可以理解，根据需要，可以灵活地选择滑动件268的移动方向，例如，滑动件268的移动方向D3和D4还可以为竖直方向，或者还可以为与水平方向成一夹角。

具体地，转动组件266绕平行于第三中心轴线A3的轴线可转动，并且包括齿轮276和与齿轮276一体地转动的线轮277。第一传动线缆264和第二传动线缆265的上述另一端分别连接至线轮277，并且绕线轮277的缠绕方向相反。滑动件268为用于与齿轮276啮合的齿条。

通过驱动电机控制第三转动轴275带动第三转动件253逆时针转动时，第一传动线缆264被拉进的同时第二传动线缆265被等长释放，以拉动滑动件268、第一动滑轮258和第二动滑轮261沿D3方向移动，使得第一线缆241和第二线缆242被释放的同时第三线缆243和第四线缆244被等长拉进，进而实现腕部机构的俯仰正向运动。类似的，通过驱动电机控制第三转动轴275带动第三转动件253顺时针转动时，第一传动线缆264被释放的同时第二传动线缆265被等长拉进，以拉动滑动件268、第一动滑轮258和第二动滑轮261沿D4方向移动，使得第一线缆241和第二线缆242被拉进的同时第三线缆243和第四线缆244被等长释放，进而实现腕部机构的俯仰反向运动。

第三实施方式

下面将参照图6对根据本发明的第三实施方式的手术机器人的后端传动装置进行详细的说明。根据第三实施方式的后端传动装置具有与根据第二实施方式的后端传动装置大致相同的结构，其中具有相同或者相似功能的结构被赋予相似的附图标记。

与第二实施方式相同的是，如图6所示，第三实施方式的后端传动装置同样包括第一转动件351、第二转动件352、第一滑轮组件、第二滑轮组件、位置调节组件、第一转动轴373、第二转动轴374和第三转动轴375。位置调节组件同样包括第三转动件353。为了简洁期间，不再进行赘述。

与第二实施方式不同的是，第三实施方式的第一滑轮组件包括第一导向轮357和第一动滑轮358，第一线缆341和第二线缆342从第一转动件351延伸，并且依次绕过第一导向轮357和第一动滑轮358。第二滑轮组件包括第二导向轮359和第二动滑轮361，第三线缆343和第四线缆344从第二转动件352延伸，并且依次绕过第二导向轮359和第二动滑轮361。

在本实施方式中，位置调节组件包括一对滑动件368，该一对滑动件368平行且间隔地设置。第一动滑轮358和第二动滑轮361分别可转动地连接至该一对滑动件368中的一个。转动组件366设置在一对滑动件368之间，并且用于分别与该一对滑动件368啮合，使得该一对滑动件368沿相反方向移动。图5中的箭头示出了滑动件368的移动方向D5和D6,D6为与D5相反的方向。优选地，滑动件368的移动方向D5和D6为水平方向。本领域技术人员可以理解，根据需要，可以灵活地选择滑动件368的移动方向，例如，滑动件368的移动方向D5和D6还可以为竖直方向，或者还可以为与水平方向成一夹角。

通过驱动电机控制第三转动轴375带动第三转动件353逆时针转动时，第一传动线缆364被拉进的同时第二传动线缆365被等长释放，以使得安装有第一动滑轮358滑动件368沿D5方向移动，同时使得安装有第二动滑轮361的滑动件368沿D6方向移动，使得第一线缆341和第二线缆342被释放的同时第三线缆343和第四线缆344被等长拉进，进而实现腕部机构的俯仰正向运动。类似的，通过驱动电机控制第三转动轴375带动第三转动件353顺时针转动时，第一传动线缆364被释放的同时第二传动线缆365被等长拉进，以使得安装有第一动滑轮358滑动件368沿D6方向移动，同时使得安装有第二动滑轮361的滑动件368沿D5方向移动，使得第一线缆341和第二线缆342被拉进的同时第三线缆343和第四线缆344被等长释放，进而实现腕部机构的俯仰反向运动。

根据本发明的后端传动装置，后端传动装置连接至例如腕部机构的四根驱动线缆(即第一线缆、第二线缆、第三线缆和第四线缆)，使得腕部机构与后端传动装置协作地工作，通过拉进和/或者释放驱动线缆，以实现腕部机构的俯仰、偏转和夹握。通过对连接至腕部机构的执行器的夹爪下颚的两跟驱动线缆(即第一线缆和第二线缆)和连接至夹爪上颚的两根驱动线缆(即第三线缆和第四线缆)的分别等长反向驱动可以实现夹爪下颚和夹爪上颚的转动，即实现腕部机构的执行器的偏转和夹握运动。通过分别驱动连接至夹爪下颚的两根驱动线缆(即同时拉进或同时释放第一线缆和第二线缆)和连接至夹爪上颚的两根驱动线缆(即同时释放或同时拉进第三线缆和第四线缆)做等长反向的运动可以实现腕部机构的俯仰运动。通过多个动滑轮(即第一动滑轮和第二动滑轮)、三个驱动轴(即第一转动轴、第二转动轴和第三转动轴)和三个转动件(即第一转动件、第二转动件和第三转动件)实现了成线性组合关系的驱动需求。这种驱动方式具有传动精确，转动件和腕部机构的俯仰、偏转和夹握角度成线性关系，在腕部机构的上述角度发生大范围变化时仍可以保证驱动线缆等长释放和/或拉进。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

Claims (14)

1.一种后端传动装置，其特征在于，包括：

第一转动件，所述第一转动件用于分别连接第一线缆和第二线缆，并且所述第一线缆和所述第二线缆沿所述第一转动件的缠绕方向相反；

第二转动件，所述第二转动件用于分别连接第三线缆和第四线缆，并且所述第三线缆和所述第四线缆沿所述第二转动件的缠绕方向相反；

第一滑轮组件，所述第一滑轮组件包括第一动滑轮，所述第一线缆和所述第二线缆从所述第一转动件延伸，并且绕过所述第一动滑轮；

第二滑轮组件，所述第二滑轮组件包括第二动滑轮，所述第三线缆和所述第四线缆从所述第二转动件延伸，并且绕过所述第二动滑轮；以及

位置调节组件，所述位置调节组件分别与所述第一动滑轮和所述第二动滑轮连接，并且所述位置调节组件能够同时调节所述第一动滑轮和所述第二动滑轮的位置，从而在拉进所述第一线缆和所述第二线缆时释放所述第三线缆和所述第四线缆，或者在拉进所述第三线缆和所述第四线缆时释放所述第一线缆和所述第二线缆。

2.根据权利要求1所述的后端传动装置，其特征在于，

所述第一转动件构造为绕第一中心轴线可转动，以能够经由所述第一滑轮组件拉进所述第一线缆和所述第二线缆中的一者，同时释放所述第一线缆和所述第二线缆中的另一者，

所述第二转动件构造为绕第二中心轴线可转动，以能够经由所述第二滑轮组件拉进所述第三线缆和所述第四线缆中的一者，同时释放所述第三线缆和所述第四线缆中的另一者。

3.根据权利要求2所述的后端传动装置，其特征在于，所述第一中心轴线平行于所述第二中心轴线，所述第一动滑轮和所述第二动滑轮分别绕平行于所述第一中心轴线的轴线可转动，并且所述第一动滑轮和所述第二动滑轮的轴线间隔开设置。

4.根据权利要求3所述的后端传动装置，其特征在于，所述第一滑轮组件还包括第一导向轮和第三导向轮，所述第一导向轮和所述第三导向轮分别绕平行于所述第一中心轴线的轴线可转动，所述第一线缆和所述第二线缆从所述第一转动件延伸，并且依次绕过所述第一导向轮、所述第一动滑轮和所述第三导向轮。

5.根据权利要求3所述的后端传动装置，其特征在于，所述第二滑轮组件还包括第二导向轮和第四导向轮，所述第二导向轮和所述第四导向轮分别绕平行于所述第二中心轴线的轴线可转动，所述第三线缆和所述第四线缆从所述第二转动件延伸，并且依次绕过所述第二导向轮、所述第二动滑轮和所述第四导向轮。

6.根据权利要求3所述的后端传动装置，其特征在于，所述位置调节组件包括第三转动件，所述第三转动件能够绕平行于所述第一中心轴线的第三中心轴线转动，以同时调节所述第一动滑轮和所述第二动滑轮的位置。

7.根据权利要求6所述的后端传动装置，其特征在于，所述位置调节组件还包括滑动件，所述第一动滑轮和所述第二动滑轮分别可转动地连接至所述滑动件，所述第三转动件能够直接地或者间接地调节所述滑动件的位置。

8.根据权利要求7所述的后端传动装置，其特征在于，所述位置调节组件还包括第一传动线缆、第二传动线缆、第五导向轮和第六导向轮，所述第一传动线缆绕过所述第五导向轮，所述第二传动线缆绕过所述第六导向轮，所述第一传动线缆和所述第二传动线缆的一端分别连接至所述第三转动件，并且绕所述第三转动件的缠绕方向相反，所述第一传动线缆和所述第二传动线缆的另一端分别连接至所述滑动件的两端。

9.根据权利要求8所述的后端传动装置，其特征在于，所述第五导向轮和所述第六导向轮分别绕平行于所述第三中心轴线的轴线可转动，并且所述第五导向轮和所述第六导向轮的轴线间隔开设置。

10.根据权利要求7所述的后端传动装置，其特征在于，所述位置调节组件包括第一传动线缆、第二传动线缆和转动组件，所述第一传动线缆和所述第二传动线缆的一端分别连接至所述第三转动件，并且绕所述第三转动件的缠绕方向相反，所述第一传动线缆和所述第二传动线缆的另一端分别连接至所述转动组件，并且绕所述转动组件的缠绕方向相反，所述转动组件能够与所述滑动件啮合，以能够将所述转动组件的转动转化成所述滑动件的直线运动。

11.根据权利要求10所述的后端传动装置，其特征在于，所述转动组件绕平行于所述第三中心轴线的轴线可转动，所述转动组件包括齿轮，所述滑动件为用于与所述齿轮啮合的齿条。

12.根据权利要求10或11所述的后端传动装置，其特征在于，所述位置调节组件包括一对滑动件，所述一对滑动件平行地设置，所述第一动滑轮和所述第二动滑轮分别可转动地连接至所述一对滑动件中的一个，所述转动组件设置在所述一对滑动件之间，并且用于分别与所述一对滑动件啮合，使得所述一对滑动件沿相反方向移动。

13.一种医疗器械，其特征在于，包括根据权利要求1至12中任一项所述的后端传动装置。

14.一种手术机器人，其特征在于，包括根据权利要求13所述的医疗器械。

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