CN113813050A - 外科手术器械和手术机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种外科手术器械和手术机器人，其中外科手术器械包括安装组件、执行钻进和第一驱动机构，执行组件包括设置于其远端的端部执行器，执行组件的近端能够转动地连接于安装组件；第一驱动机构包括第一驱动组件和柔性传动件，第一驱动组件设置于安装组件上，柔性传动件与第一驱动组件传动连接，执行组件的近端与柔性传动件传动连接，第一驱动组件能够转动并驱动执行组件绕自身纵向轴线转动。本申请提供的外科手术器械，通过采用柔性传动件，简化传动结构，传动简单可靠，安装组件的结构更紧凑，减小传动结构和安装组件的体积，减轻重量，满足微创外科手术对外科手术器械的自由度、灵活性和准确度的要求，保证手术质量。

Description

外科手术器械和手术机器人

技术领域

本申请属于医疗器械技术领域，更具体地说，是涉及一种外科手术器械和手术机器人。

背景技术

微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式，微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。随着科技的进步，微创手术技术及机器人技术逐渐成熟，并被广泛应用，机器人辅助的微创外科手术逐渐成为微创外科手术的发展趋势，并已逐步应用到实际临床中。

在微创外科手术中，经常需要进行组织的切割、剥离、缝合等。超声外科装置通过发生器产生高频电能量，换能器利用压电材料或电磁致压缩材料将高频电能量转换成高频机械振动(例如，每秒55500次)，并将振动放大传递到超声手术器械末端的执行器，由执行器将超声能量传入生物组织，产生生理效应，特别是利用产生的热量对组织进行灼烧止血或者切割等。超声外科装置能够基本上同时进行组织的切割和通过凝结作用止血，而且温度低于传统电外科手术中的温度，从而有利地最大程度减轻患者创伤，因此超声外科装置已用于外科手术的多种应用中。

机器人辅助的微创外科手术中，超声手术器械与手术机器人连接使用。现有的超声手术器械结构比较复杂，成本较高，特别是传动结构复杂，导致超声手术器械的体积较大，重量较重，压缩了机器人的活动空间，机器人无法自由运动，无法满足微创外科手术对外科手术器械的自由度、灵活性和准确度的要求，影响手术质量；当使用多件外科手术器械时相互之间易发生干涉，影响外科手术器械的使用范围。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种外科手术器械和手术机器人，以解决现有技术中存在的外科手术器械的结构复杂、体积大、重量较重的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种外科手术器械，包括：

安装组件，用于连接于手术机器人；

执行组件，包括设置于其远端的端部执行器，所述执行组件的近端能够转动地连接于所述安装组件；以及

第一驱动机构，包括第一驱动组件和柔性传动件，所述第一驱动组件设置于所述安装组件上，所述柔性传动件与所述第一驱动组件传动连接，所述柔性传动件与所述执行组件的近端传动连接，所述第一驱动组件能够转动并驱动所述柔性传动件运动，所述柔性传动件带动所述执行组件绕自身纵向轴线转动。

在一个实施例中，所述安装组件包括支架和套管，所述套管设置于所述支架上，且所述套管能够绕自身纵向轴线转动；所述执行组件的近端穿设于所述套管内，且所述执行组件的近端与所述套管连接。

在一个实施例中，所述第一驱动组件包括主动轮，所述主动轮能够转动地设置于所述支架，所述柔性传动件的一端固定连接在所述主动轮上，所述柔性传动件的另一端固定连接在所述套管上。

在一个实施例中，所述第一驱动机构包括多条所述柔性传动件。

在一个实施例中，所述主动轮的外周和/或所述套管的外周开设有限位槽，所述柔性传动件连接于所述限位槽内。

在一个实施例中，所述第一驱动组件具有对应于所述执行组件转动初始位置的零位；

所述第一驱动机构还包括回零件，所述回零件一端与所述支架连接，所述回零件另一端与所述第一驱动组件连接，且所述回零件具有弹性，所述回零件能够向所述第一驱动组件产生朝向所述零位转动的力矩。

在一个实施例中，所述执行组件还包括芯轴和外管，所述芯轴沿所述执行组件的纵向轴线延伸，所述端部执行器连接于所述芯轴的远端，所述芯轴的近端用于连接超声换能器，所述外管套设于所述芯轴外部；

所述套管的近端外周开设有套管定位孔，所述外管的近端外周开设有外管定位孔，所述芯轴的近端外周开设有芯轴定位孔；

所述安装组件还包括定位件，所述芯轴的近端和所述外管的近端均穿设于所述套管内，所述定位件同时穿设于所述套管定位孔、所述外管定位孔和所述芯轴定位孔内，以将所述套管、所述芯轴和所述外管连接。

在一个实施例中，所述执行组件还包括钳口构件和开合驱动件，所述钳口构件设置于所述执行组件的远端，且所述钳口构件与所述端部执行器相邻，所述开合驱动件沿所述执行组件的纵向延伸，所述开合驱动件的远端与所述钳口构件连接；

所述开合驱动件能够相对于所述芯轴沿所述执行组件的纵向平移往复运动，以驱动所述钳口构件相对于所述端部执行器开合运动。

在一个实施例中，所述外科手术器械还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构包括第二驱动组件和致动件，所述第二驱动组件设置于所述支架上，所述第二驱动组件与所述致动件传动连接，所述致动件与所述开合驱动件的近端连接；

所述第二驱动组件能够转动，并驱动所述致动件沿所述执行组件的纵向平移往复运动，所述致动件带动所述开合驱动件运动。

在一个实施例中，所述开合驱动件为管状，所述开合驱动件套设于所述芯轴和所述外管之间，所述开合驱动件的近端外周开设有长条孔，所述长条孔沿所述开合驱动件的轴向延伸；所述定位件同时穿设于所述长条孔、所述套管定位孔、所述外管定位孔和所述芯轴定位孔内，且所述定位件能够相对于所述开合驱动件沿所述长条孔平移运动。

在一个实施例中，所述开合驱动件的近端固定设置有连接结构，所述连接结构包括环槽；所述致动件设置有安装环，所述安装环的内环向内凸出设置有环筋，所述安装环套设于所述执行组件的近端外部，所述环筋与所述环槽相配合连接，以将所述开合驱动件的近端与所述致动件连接。

在一个实施例中，所述致动件还设置有限位管，所述限位管与所述安装环同轴，且所述限位管连接于所述安装环的轴向一端，所述限位管套设于所述套管的近端外部，且所述限位管至少部分遮蔽所述套管定位孔。

在一个实施例中，所述第二驱动机构还包括导向组件，所述导向组件包括导向件和滑动件，所述导向件固定设置于所述支架上，且所述导向件平行于所述执行组件的纵向轴线；所述滑动件滑动设置于所述导向件上，所述致动件与所述滑动件固定连接。

在一个实施例中，所述套管的远端伸出所述支架，所述套管的远端外周还设置有操作部，所述操作部具有与拆装工具相适配的形状，操作所述操作部能够驱动所述套管绕自身轴线转动。

在一个实施例中，所述安装组件还包括套管轴承和锁紧件，所述套管轴承的外圈与所述支架固定连接，所述套管支撑于所述套管轴承的内圈，所述锁紧件与所述套管固定连接，且所述锁紧件与所述套管轴承的内圈抵接，以将所述套管与所述套管轴承的内圈固定连接；且所述锁紧件的外径小于或等于所述套管轴承的内圈外径。

本申请还提供一种手术机器人，所述手术机器人包括从操作设备、主操作设备和如上述任一项所述的外科手术器械；

所述从操作设备包括至少一机械臂，所述外科手术器械可拆卸安装于所述机械臂；所述主操作设备用于根据操作者的操作向所述从操作设备发送控制命令，所述从操作设备用于响应所述控制命令，并控制所述机械臂和所述外科手术器械执行相应操作。

本申请提供的外科手术器械的有益效果在于：

与现有技术相比，本申请的外科手术器械，通过采用柔性传动件和第一驱动组件作为驱动元件，驱动整个执行组件做自转转动，简化传动结构，柔性传动简单可靠，安装组件的结构更紧凑，能够减小传动结构和安装组件的体积，减轻重量，有效解决现有超声刀手术器械的结构复杂、体积大、重量较重的技术问题，满足微创外科手术对外科手术器械的自由度、灵活性和准确度的要求，保证手术质量，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的从操作设备的立体结构示意图；

图2为本申请另一实施例提供的从操作设备的立体结构示意图；

图3为本申请实施例提供的主操作设备的立体结构示意图；

图4为本申请实施例提供的外科手术器械的立体结构示意图；

图5为本申请实施例提供的外科手术器械的剖视图；

图6为本申请实施例提供的执行组件与套管和致动件装配的剖视图；

图7为图5中A部的放大结构示意图；

图8为本申请实施例提供的外科手术器械与超声换能器装配的示意图；

图9为本申请实施例提供的执行组件与套管和致动件装配的爆炸图；

图10为本申请实施例提供的定力扳手的立体结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1、安装组件；

11、支架；111、顶板；112、底座；

12、套管；121、限位槽；122、套管定位孔；123、操作部；

13、定位件；

14、外壳；141、开放圆口；

15、锁紧件；

16、套管轴承；

2、执行组件；

21、端部执行器；

22、芯轴；221、芯轴定位孔；222、螺纹孔；

23、外管；231、外管定位孔；

24、钳口构件；

25、开合驱动件；251、长条孔；

26、连接结构；261、环槽；262、卡爪盘；263、盘箍；264、环架；

31、第一驱动组件；311、主动轮；312、驱动轴；313、第一轴承；314、第二轴承；315、第一驱动绞盘；316、夹持环；

32、柔性传动件；

33、回零件；

41、第二驱动组件；411、联轴器；412、第三轴承；413、第四轴承；414、轴承固定螺母；415、驱动螺杆；416、第二驱动绞盘；417、驱动螺母；

42、致动件；421、安装环；422、环筋；423、限位管；424、驱动拨叉；425、夹持套；

100、外科手术器械；

201、从操作设备；202、主操作设备；203、机械臂；204、致动装置；205、主控制台；206、输入装置；

300、超声换能器；301、线缆；302、能量输出接口；

400、定力扳手；401、方形孔特征。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本申请实施例提供的外科手术器械和手术机器人进行说明。

在本申请中，“远端”、“近端”作为方位词，该方位词为介入医疗器械领域惯用术语，其中“远端”表示手术过程中远离操作者的一端，“近端”表示手术过程中靠近操作者的一端。

请参阅图1和图2，本申请提供的手术机器人包括从操作设备201和外科手术器械100。从操作设备201位于患者一侧用于执行外科手术，其中从操作设备201包括机械臂203和设置在机械臂203远端的致动装置204，用于执行外科手术的外科手术器械100可拆卸地连接于致动装置204，致动装置204驱动外科手术器械100运动，外科手术器械100可以是超声手术器械。机械臂203也可以连接其他用于执行手术操作的电烧灼器、钳夹器、吻合器、剪割器等手术器械，还可以是获取影像的相机或者其他外科器械。一个致动装置204上可以连接多个手术器械，多个手术器械的远端通过一个切口进入人体，以减少手术切口的数量，使术后恢复更加快捷。从操作设备201也可以设置多个机械臂203，分别连接手术器械，多个手术器械从不同的切口插入患者身体。机械臂203被配置成通过多个大臂被支柱所支撑，在其他的一些实施例中，从操作设备201的机械臂203也可以被安装在墙上或天花板上。

机械臂203进一步包括平行四边形连杆机构，致动装置204安装在平行四边形连杆机构的远端上，平行四边形连杆机构可以允许外科手术器械100移动或多个机械自由度(例如，全部六个笛卡尔自由度、五个或更少笛卡尔自由度等)移动。平行四边形连杆机构用于约束限制外科手术器械100在相对患者保持静止的手术器械上的远程运动中心(RCM)附近移动，该远程中心运动中心通常位于手术器械进入患者身体的位置。在其他的一些实施例中，另一种从操作设备201的大臂构成不同，该类从操作设备201的多个手术器械可拆卸地安装在大臂远端的动力机构上，多个手术器械从一个切口进入人体，多个大臂控制约束手术器械在远程运动中心附近移动。

手术机器人在使用过程中，外科手术器械100整体是无菌的，从操作设备201的机械臂203和致动装置204是有菌的，这些有菌的结构通过无菌找(图未示出)与无菌环境进行隔离。

手术机器人通常还包括使操作者能够从患者身体外部观察手术部位的影像系统部分(图未示出)。该影像系统部分通常包括具有视频图像采集功能(例如具有图像获取功能的器械)和用于显示被采集图像的一个或多个视频显示设备。一般地，具有图像获取功能的器械包括将获取患者身体内图像的一个或多个成像传感器(例如CCD或CMOS传感器)的光学器件。该一个或多个成像传感器可以被放置在的具有图像获取能的器械远端处，并且该一个或多个传感器产生的信号可以沿电缆或通过无线传输以在视频显示设备上处理和显示。

请参阅图3，手术机器人还包括主操作设备202。主操作设备202位于操作者一侧，主操作设备202用于根据操作者的操作向从操作设备201发送控制命令和显示从操作设备201获取的影像，操作者通过主操作设备202可以观察到影像系统提供的患者体内的三维立体成像，操作者通过观察患者体内三维的影像，能以沉浸式的感觉控制从操作设备201执行相关操作(例如执行手术或获取患者体内影像)。主操作设备202包括主控制台205和输入装置206，主控制台205包括显示装置、扶手、控制信号处理系统及观察装置，其中，显示装置用于显示上述影像系统所获取的图像。扶手用于放置操作者的胳膊及/或手部，以使操作者更舒适地操作输入装置206，观察装置用于观察显示装置所显示的所述图像。根据实际需要，也可以省略扶手；或省略观察装置，此时可直接观察。操作者通过操作输入装置206控制从操作设备201进行相关操作，主控制台205的控制信号处理系统处理输入装置206的输入信号后向从操作设备201发出控制命令，从操作设备201用于响应主控制台205发送的控制命令，并进行相应的操作。

外科医生在主操作设备202上进行对从操作设备201的相关控制操作，从操作设备201根据主操作设备202的输入指令执行对人体的外科手术。主操作设备202和从操作设备201可以置于一个手术室内，也可以置于不同的房间，甚至主操作设备202和从操作设备201可以相聚很远，例如主操作设备202与从操作设备201分别位于不同的城市，主操作设备202与从操作设备201可以通过有线的方式进行数据的传输，也可以通过无线方式进行数据的传输，例如主操作设备202与从操作设备201位于一个手术室内，两者之间通过有线的方式进行数据的传输，又如主操作设备202与从操作设备201分别在不同的城市，两者之间通过5G无线信号进行远距离数据传输。

请参阅图4、图5和图6，本申请提供的外科手术器械100，包括安装组件1、执行组件2和第一驱动机构；安装组件1用于连接于上述实施例的手术机器人，以将外科手术器械100安装于手术机器人使用；执行组件2包括设置于其远端的端部执行器21，例如端部执行器21包括超声刀；执行组件2的近端能够转动地连接于安装组件1，且转动轴线为执行组件2的纵向轴线，从而将执行组件2转动安装于安装组件1；第一驱动机构包括第一驱动组件31和柔性传动件32，第一驱动组件31设置于安装组件1上，柔性传动件32与第一驱动组件31传动连接，执行组件2的近端与柔性传动件32传动连接，第一驱动组件31能够相对于安装组件1转动，并驱动柔性传动件32运动，柔性传动件32带动执行组件2绕自身纵向轴线转动。

上述实施例中的外科手术器械100，通过采用柔性传动件32和第一驱动组件31作为驱动元件，驱动整个执行组件2做自转转动，简化传动结构，柔性传动简单可靠，安装组件1的结构更紧凑，能够减小传动结构和安装组件1的体积，减轻重量，有效解决现有超声刀手术器械的结构复杂、体积大、重量较重的技术问题。

通过采用上述外科手术器械100，能够有效保证手术机器人的活动空间，手术机器人能够自由运动，满足微创外科手术对外科手术器械100的自由度、灵活性和准确度的要求，保证手术质量；当使用多件外科手术器械100时相互之间不易发生干涉，增大外科手术器械100的使用范围。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图4和图5，安装组件1包括支架11和套管12，套管12设置于支架11上，且套管12能够绕自身纵向轴线转动；执行组件2的近端穿设于套管12内，且执行组件2的近端与套管12连接，套管12和执行组件2能够同步转动，从而将执行组件2转动连接于安装组件1。套管12为一个中空的管状零件，起到可拆卸安装执行组件2的作用，结构简单，安装拆卸方便，实用性强。

在一个具体实施例中，支架11包括顶板111和底座112，顶板111与底座112平行固定连接，围成器械盒，结构更紧凑；套管12安装于支架11的中心位置，套管12两端分别与顶板111和底座112转动连接，且套管12的中心轴与第一驱动组件31的中心轴呈平行关系，从而将执行组件2转动安装于器械盒中心。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图5，第一驱动组件31包括主动轮311，主动轮311能够转动地设置于支架11，柔性传动件32的一端固定并缠绕连接在主动轮311上，柔性传动件32的另一端固定并缠绕连接在套管12上。驱动主动轮311转动，主动轮311缠绕拉动柔性传动件32的一端，柔性传动件32的另一端同步拉动套管12转动；柔性传动件32与主动轮311和套管12固定连接，不易出现打滑现象，传动稳定可靠，能够实现对执行组件2转动角度的精确控制，保证手术质量，实用性强。

可选地，第一驱动机构包括多条柔性传动件32，例如两条。多条柔性传动件32的承载力更高，传动能力更强，从而相同传动力要求情况下，可以降低对柔性传动件32材质和尺寸的要求，有利于降低成本；同时偶数条柔性传动件32能够分别驱动执行组件2正向和反向转动，无需另外为执行组件2设置转动复位结构，简化传动结构，降低成本，实用性强。

可选地，主动轮311的外周和/或套管12的外周开设有限位槽121，柔性传动件32缠绕连接于限位槽121内。通过设置限位槽121，能够限制柔性传动件32在主动轮311和/或套管12上的缠绕位置，避免柔性传动件32在主动轮311和/或套管12的外周沿轴向发生滑移,主动轮311驱动柔性传动件32运动和柔性传动件32带动套管12转动的距离保持一致，柔性传动件32传动精确可靠，保证手术质量，实用性强。

在一个具体实施例中，柔性传动件32为钢丝或皮带，主动轮311为钢丝轮或皮带轮，主动钢丝轮和套管12的外表面设置有钢丝槽，第一钢丝和第二钢丝的一端固定和缠绕在主动刚丝轮的钢丝槽上，第一钢丝和第二钢丝的另一端固定并缠绕在套管12的钢丝槽上，实现旋转动力的传动和变速。

可选地，第一驱动组件31具有对应于执行组件2转动初始位置的零位，该执行组件2转动初始位置是指端部执行器21使用时规定的零角度位置，该零角度位置可以由操作者设置；则该零位是指端部执行器21处于该零角度位置时第一驱动组件31所处的位置。第一驱动机构还包括回零件33，回零件33一端与支架11连接，回零件33另一端与第一驱动组件31连接，且回零件33具有弹性，回零件33能够向第一驱动组件31产生朝向零位转动的力矩。通过设置回零件33，能够在将外科手术器械100安装至手术机器人前，使第一驱动组件31的转动角度保持在相对于外科手术器械100的零位，节省调整校准执行组件2转动角度位置的步骤和时间，方便外科手术器械100的安装使用，省时省力，实用性强。

在一个具体实施例中，第一驱动组件31还包括驱动轴312、第一轴承313、第二轴承314、第一驱动绞盘315和夹持环316，驱动轴312的两端分别通过第一轴承313和第二轴承314转动支撑于支架11的顶板111和底座112，并约束第一驱动组件31沿驱动轴312的轴向运动；驱动轴312平行于套管12的中心轴，从而将第一驱动组件31平行设置于执行组件2的一侧。第一驱动绞盘315设置于底座112外侧并与驱动轴312固定连接，第一驱动绞盘315为与手术机器人的机械臂203连接输入端口，用于输入旋转运动；主动轮311同轴套设于驱动轴312上，并通过夹持环316固定在驱动轴312上，夹持环316与驱动轴312固定连接；回零件33为回零弹簧，回零弹簧套设于驱动轴312上，回零弹簧一端固定在夹持环316上的孔内、另一端固定在顶板111上。通过第一驱动绞盘315输入的外部动力，驱使驱动轴312带动主动轮311转动，拉动主动轮311上的第一钢丝和第二钢丝运动，最终牵引套管12转动。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图6和图7，执行组件2还包括芯轴22和外管23，芯轴22沿执行组件2的纵向轴线延伸，芯轴22为细长的实心轴，端部执行器21连接于芯轴22的远端，芯轴22的近端用于连接超声换能器300；外管23套设于芯轴22外部，且外管23由芯轴22的近端延伸至芯轴22的远端，外管23能够对芯轴22起到保护作用。套管12的近端外周开设有套管定位孔122，外管23的近端外周开设有外管定位孔231，芯轴22的近端外周开设有芯轴定位孔221；安装组件1还包括定位件13，芯轴22的近端和外管23的近端均穿设于套管12内，定位件13同时穿设于套管定位孔122、外管定位孔231和芯轴定位孔221内，以将套管12、芯轴22和外管23连接，且套管12、芯轴22和外管23三者之间的周向相对位置及轴向相对位置被限定。

请参阅图8，外科手术器械100作为一种新型外科能量器械，在执行切割动作时，外科手术器械100必须与超声换能器300连接，经过超声换能器300尾部线缆301从外部输入的电能，将通过超声换能器300内部的压电陶瓷等结构将电能转化为高频振动；从超声换能器300输出的高频振动经由整个芯轴22传递至远端的端部执行器21，从而实现外科手术器械100的切割和凝血供能。

通过设置套管定位孔122、外管定位孔231和芯轴定位孔221及定位件13，将套管12、芯轴22和外管23连接在一起，且套管12、芯轴22和外管23的轴向相对运动受到约束；当套管12被第一驱动机构驱动而旋转时，旋转动力传递到定位件13上，驱动连接在定位件13上的芯轴22和外管23同步转动；定位件13与套管定位孔122、外管定位孔231和芯轴定位孔221的配合结构简单，传动可靠，且便于拆装，使用简单方便，实用性强。

在一个具体实施例中，外管23为薄壁长管状零件；套管定位孔122、外管定位孔231和芯轴定位孔221均为圆孔，圆孔沿径向贯穿芯轴22、外管23和套管12；定位件13为圆柱形的销轴。

可选地，请参阅图6，执行组件2还包括钳口构件24和开合驱动件25，钳口构件24设置于执行组件2的远端，且钳口构件24与端部执行器21相邻，开合驱动件25沿执行组件2的纵向延伸，开合驱动件25的远端与钳口构件24连接，芯轴22、外管23和开合驱动件25构成超声刀的刀杆；开合驱动件25能够相对于芯轴22和外管23沿执行组件2的纵向平移往复运动，以驱动钳口构件24相对于端部执行器21开合运动。钳口构件24与端部执行器21配合，能够对生物组织进行夹持，增强外科手术器械100的使用功能，实用性强。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图5，外科手术器械100还包括第二驱动机构，第二驱动机构包括第二驱动组件41和致动件42，第二驱动组件41设置于支架11上，第二驱动组件41与致动件42传动连接，致动件42与开合驱动件25的近端连接；第二驱动组件41能够相对于支架11转动，驱动致动件42沿执行组件2的纵向平移往复运动，致动件42带动开合驱动件25同步沿执行组件2的纵向平移往复运动。第二驱动组件41将旋转运动转化为致动件42的直线运动，驱动开合驱动件25与芯轴22和外管23进行相对运动，从而驱动执行组件2远端的钳口构件24开合运动，传动结构紧凑，有利于减小安装组件1的体积，减轻重量，实用性强。

在一个具体实施例中，第二驱动组件41包括联轴器411、第三轴承412、第四轴承413、轴承固定螺母414、驱动螺杆415、第二驱动绞盘416和驱动螺母417，联轴器411通过第三轴承412转动设置于支架11的底座112，第四轴承413通过轴承固定螺母414固定设置于顶板111上，驱动螺杆415的一端与联轴器411固定连接、另一端通过第四轴承413转动支撑于支架11的顶板111，第三轴承412和第四轴承413配合约束第二驱动组件41沿驱动螺杆415的轴向运动；驱动螺杆415平行于套管12的中心轴，从而将第二驱动组件41平行设置于执行组件2的一侧。第二驱动绞盘416设置于底座112外侧并与联轴器411固定连接，第二驱动绞盘416为与手术机器人的机械臂203连接输入端口，用于输入旋转运动，联轴器411将第二驱动绞盘416输入的旋转运动传递到驱动螺杆415上。驱动螺杆415的外表面设置有外螺纹或螺旋特征，驱动螺母417连接于驱动螺杆415外侧，驱动螺母417内表面设置有内螺纹或螺旋特征，驱动螺杆415和驱动螺母417共同形成螺纹或螺旋传动副，将驱动螺杆415的旋转运动转化为驱动螺母417沿驱动螺杆415轴向的直线运动。致动件42固定连接在驱动螺母417上，驱动螺母417沿驱动螺杆415的轴向运动时，致动件42跟随驱动螺母417沿驱动螺杆415的轴向运动。第二驱动组件41使用螺纹或螺旋副传动结构，将外部电机的旋转运动转化为致动件42的直线运动。

在未示出的具体实施例中，第二驱动组件41也可以使用连杆机构、凸轮和凸轮槽机构，将外部电机的旋转运动转化为致动件42的直线运动。

可选地，请参阅图5、图6和图7，开合驱动件25为管状，薄壁长管状零件的开合驱动件25刚强度更高，驱动钳口构件24运动更稳定可靠；开合驱动件25套设于芯轴22和外管23之间，开合驱动件25的近端外周开设有长条孔251，长条孔251沿开合驱动件25的轴向延伸；定位件13同时穿设于长条孔251、套管定位孔122、外管定位孔231和芯轴定位孔221内，且定位件13能够相对于开合驱动件25沿长条孔251平移运动。由于套管12相对于支架11的轴向运动已经受到约束，因而芯轴22、外管23和定位件13的轴向运动也受到约束，定位件13能够相对于开合驱动件25沿长条孔251平移运动，即开合驱动件25可以沿长条孔251相对于芯轴22和外管23做轴向运动，避免定位件13对开合驱动件25的平移运动产生干涉；同时开合驱动件25的周向运动受到定位件13约束，定位件13能够驱动开合驱动件25与芯轴22和外管23同步转动，即定位件13限定执行组件2整体转动；使得外科手术器械100的超声刀自转运动和钳口开合运动可以相互独立运行，增强使用功能，满足微创外科手术对外科手术器械100的自由度、灵活性和准确度的要求，保证手术质量，实用性强。

在一个具体实施例中，长条孔251沿径向贯穿管状的开合驱动件25。

可选地，请参阅图6和图9，开合驱动件25的近端固定设置有连接结构26，连接结构26包括环槽261；致动件42设置有安装环421，安装环421的内环向内凸出设置有环筋422，安装环421套设安装于执行组件2的近端外部，环筋422与环槽261相配合连接，以将开合驱动件25的近端与致动件42连接。当致动件42被驱动做沿执行组件2纵向的往复平移运动时，环筋422推动环槽261同步运动，环槽261带动连接的开合驱动件25沿自身轴向往复平移运动。由于此时芯轴22和外管23的轴向运动被约束，因此开合驱动件25将与芯轴22和外管23产生轴向的相对运动，进而驱动执行组件2远端的钳口构件24做开合运动。执行组件2受到第一驱动机构驱动发生自转时，环槽261相对于环筋422绕芯轴22相对旋转运动，执行组件2的自转运动和钳口构件24的开合运动相互独立互不影响，保证外科手术器械100的稳定可靠使用，保证手术质量，实用性强。

可选地，请参阅图7和图9，致动件42还设置有限位管423，限位管423与安装环421同轴，且限位管423连接于安装环421的轴向一端，限位管423套设安装于套管12的近端外部，且限位管423至少部分遮蔽套管定位孔122。限位管423的内壁对定位件13形成约束作用，防止定位件13从套管定位孔122中滑脱出导致定位件13的连接作用失效，保证外科手术器械100的稳定可靠使用，实用性强。

在一个具体实施例中，请参阅图9，连接结构26包括卡爪盘262、盘箍263和环架264，卡爪盘262、盘箍263和环架264均固定连接于开合驱动件25的近端，呈完全约束状态，环架264和盘箍263上的圆环特征围成环槽261。致动件42包括驱动拨叉424和夹持套425，驱动拨叉424的一端与夹持套425连接后围成安装环421，驱动拨叉424和夹持套425与开合驱动管连接时，环槽261容纳安装环421的环筋422，驱动拨叉424与夹持套425连接后的远端围成限位管423，限位管423为圆管。限位管423的内径与套管12的外径相适配。

可选地，第二驱动机构还包括导向组件(图未示出)，导向组件包括导向件和滑动件，导向件固定设置于支架11上，且导向件平行于执行组件2的纵向轴线；滑动件滑动设置于导向件上，致动件42与滑动件固定连接。滑动件沿导向件滑动，能够对致动件42的往复平移运动起到限位导向作用，辅助保持致动件42直线运动的稳定性，致动件42带动开合驱动件25稳定直线运动，进而驱动钳口构件24稳定开合运动，保证手术质量。

在一个具体实施例中，导向件为滑轨或导轨，滑动件为滑块，滑轨固定在底座112上，滑块固定在驱动拨叉424上。

可选地，请参阅图5、图6和图8，套管12的远端伸出于支架11，套管12的远端外周还设置有操作部123，操作部123具有适于与拆装工具相适配连接的形状，用于同拆装工具连接，通过拆装工具操作操作部123，能够驱动套管12绕自身轴线转动。外科手术器械100在使用时需要将内部的超声刀刀杆(即芯轴22)与超声换能器300的能量输出接口302连接，常见的超声换能器300与超声刀刀杆采用螺纹连接，为确保连接稳定，每次安装时需要使用拆装工具，例如图10所示的定力扳手400，辅助来确保螺纹连接锁紧力保持一致；通过设置操作部123，配合拆装工具能够操作套管12旋转，套管12同步带动执行组件2相对于超声换能器300转动，以将执行组件2便捷稳固地与超声换能器300的能量输出接口302固定连接，提高拆装效率，使用方便省力，实用性强。

在一个具体实施例中，安装组件1还包括外壳14，外壳14的近端设置有开放圆口141，芯轴22的近端设有螺纹孔222，螺纹孔222用于同超声换能器300的能量输出接口302旋拧连接，芯轴22的远端固定连接超声刀头。操作部123为方形特征，方形特征与定力扳手400末端的方形孔特征401相匹配。外科手术器械100与超声换能器300连接包括以下步骤：

将超声换能器300穿过外壳14上的开放圆口141，旋转超声换能器300使能量输出接口302的螺纹特征与芯轴22近端的螺纹特征进行初步连接。将定力扳手400从芯轴22的远端套入，使定力扳手400端部的方形孔特征401与套管12上操作部123的方形特征连接；将超声换能器300固定，沿套管12周向旋转定力扳手400，扭力从定力扳手400经套管12、定位件13传递芯轴22，使芯轴22相对于超声换能器300旋转，并使芯轴22和能量输出接口302的螺纹连接进一步旋紧，直至达到定力扳手400设定的扭力，此时完成外科手术器械100与超声换能器300的能量输出接口302的连接。定力扳手400配合操作部123的方形特征，能够将芯轴22便捷稳固地固定到超声换能器300的能量输出接口302上。

可选地，安装组件1还包括锁紧件15和套管轴承16，套管轴承16的外圈与支架11固定连接，套管12支撑于套管轴承16的内圈，锁紧件15与套管12固定连接，且锁紧件15与套管轴承16的内圈抵接，以将套管12与套管轴承16的内圈固定连接，能够约束套管12和支架11相互间的轴向位移，使套管12仅可绕自身中心轴旋转；且锁紧件15的外径小于或等于套管轴承16的内圈外径，能够有效避免锁紧件15干涉套管12转动，进而保证执行组件2的稳定可靠转动，保证手术质量，实用性强。

在一个具体实施例中，锁紧件15为轴端螺母，套管12的远端外表面设置有外螺纹，与轴端锁母内表面的内螺纹形成螺纹副，套管12外侧安装一对套管轴承16，套管轴承16安装于底座112的环槽261内；当轴端锁母从套管12的远端旋入并位于底座112底部位置时，能够约束套管12、套管轴承16、底座112相互间的轴向位移。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种外科手术器械，其特征在于，包括：

安装组件，用于连接于手术机器人；

执行组件，包括设置于其远端的端部执行器，所述执行组件的近端能够转动地连接于所述安装组件；以及

第一驱动机构，包括第一驱动组件和柔性传动件，所述第一驱动组件设置于所述安装组件上，所述柔性传动件与所述第一驱动组件传动连接，所述柔性传动件与所述执行组件的近端传动连接，所述第一驱动组件能够转动并驱动所述柔性传动件运动，所述柔性传动件带动所述执行组件绕自身纵向轴线转动。

2.如权利要求1所述的外科手术器械，其特征在于，

所述安装组件包括支架和套管，所述套管设置于所述支架上，且所述套管能够绕自身纵向轴线转动；所述执行组件的近端穿设于所述套管内，且所述执行组件的近端与所述套管连接。

3.如权利要求2所述的外科手术器械，其特征在于，

所述第一驱动组件包括主动轮，所述主动轮能够转动地设置于所述支架，所述柔性传动件的一端固定连接在所述主动轮上，所述柔性传动件的另一端固定连接在所述套管上。

4.如权利要求3所述的外科手术器械，其特征在于，

所述第一驱动机构包括多条所述柔性传动件。

5.如权利要求3所述的外科手术器械，其特征在于，

所述主动轮的外周和/或所述套管的外周开设有限位槽，所述柔性传动件连接于所述限位槽内。

6.如权利要求2所述的外科手术器械，其特征在于，

所述第一驱动组件具有对应于所述执行组件转动初始位置的零位；

所述第一驱动机构还包括回零件，所述回零件一端与所述支架连接，所述回零件另一端与所述第一驱动组件连接，且所述回零件具有弹性，所述回零件能够向所述第一驱动组件产生朝向所述零位转动的力矩。

7.如权利要求2所述的外科手术器械，其特征在于，

所述执行组件还包括芯轴和外管，所述芯轴沿所述执行组件的纵向轴线延伸，所述端部执行器连接于所述芯轴的远端，所述芯轴的近端用于连接超声换能器，所述外管套设于所述芯轴外部；

所述套管的近端外周开设有套管定位孔，所述外管的近端外周开设有外管定位孔，所述芯轴的近端外周开设有芯轴定位孔；

所述安装组件还包括定位件，所述芯轴的近端和所述外管的近端均穿设于所述套管内，所述定位件同时穿设于所述套管定位孔、所述外管定位孔和所述芯轴定位孔内，以将所述套管、所述芯轴和所述外管连接。

8.如权利要求7所述的外科手术器械，其特征在于，

所述执行组件还包括钳口构件和开合驱动件，所述钳口构件设置于所述执行组件的远端，且所述钳口构件与所述端部执行器相邻，所述开合驱动件沿所述执行组件的纵向延伸，所述开合驱动件的远端与所述钳口构件连接；

所述开合驱动件能够相对于所述芯轴沿所述执行组件的纵向平移往复运动，以驱动所述钳口构件相对于所述端部执行器开合运动。

9.如权利要求8所述的外科手术器械，其特征在于，

所述外科手术器械还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构包括第二驱动组件和致动件，所述第二驱动组件设置于所述支架上，所述第二驱动组件与所述致动件传动连接，所述致动件与所述开合驱动件的近端连接；

所述第二驱动组件能够转动，并驱动所述致动件沿所述执行组件的纵向平移往复运动，所述致动件带动所述开合驱动件运动。

10.如权利要求9所述的外科手术器械，其特征在于，

所述开合驱动件为管状，所述开合驱动件套设于所述芯轴和所述外管之间，所述开合驱动件的近端外周开设有长条孔，所述长条孔沿所述开合驱动件的轴向延伸；所述定位件同时穿设于所述长条孔、所述套管定位孔、所述外管定位孔和所述芯轴定位孔内，且所述定位件能够相对于所述开合驱动件沿所述长条孔平移运动。

11.如权利要求9所述的外科手术器械，其特征在于，

所述开合驱动件的近端固定设置有连接结构，所述连接结构包括环槽；所述致动件设置有安装环，所述安装环的内环向内凸出设置有环筋，所述安装环套设于所述执行组件的近端外部，所述环筋与所述环槽相配合连接，以将所述开合驱动件的近端与所述致动件连接。

12.如权利要求11所述的外科手术器械，其特征在于，

所述致动件还设置有限位管，所述限位管与所述安装环同轴，且所述限位管连接于所述安装环的轴向一端，所述限位管套设于所述套管的近端外部，且所述限位管至少部分遮蔽所述套管定位孔。

13.如权利要求9所述的外科手术器械，其特征在于，

所述第二驱动机构还包括导向组件，所述导向组件包括导向件和滑动件，所述导向件固定设置于所述支架上，且所述导向件平行于所述执行组件的纵向轴线；所述滑动件滑动设置于所述导向件上，所述致动件与所述滑动件固定连接。

14.如权利要求2所述的外科手术器械，其特征在于，

所述套管的远端伸出所述支架，所述套管的远端外周还设置有操作部，所述操作部具有与拆装工具相适配的形状，操作所述操作部能够驱动所述套管绕自身轴线转动。

15.如权利要求2所述的外科手术器械，其特征在于，

所述安装组件还包括套管轴承和锁紧件，所述套管轴承的外圈与所述支架固定连接，所述套管支撑于所述套管轴承的内圈，所述锁紧件与所述套管固定连接，且所述锁紧件与所述套管轴承的内圈抵接，以将所述套管与所述套管轴承的内圈固定连接；且所述锁紧件的外径小于或等于所述套管轴承的内圈外径。

16.一种手术机器人，其特征在于，所述手术机器人包括从操作设备、主操作设备和如权利要求1至15中任一项所述的外科手术器械；

所述从操作设备包括至少一机械臂，所述外科手术器械可拆卸安装于所述机械臂；所述主操作设备用于根据操作者的操作向所述从操作设备发送控制命令，所述从操作设备用于响应所述控制命令，并控制所述机械臂和所述外科手术器械执行相应操作。

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