CN113855106A - 一种手术工具驱动传动系统及包含该系统的手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手术工具驱动传动系统及包含该系统的手术机器人，包括：柔性连续体结构和驱动机构；柔性连续体结构包括：近端连续体，包括近端基盘、近端止盘和结构骨；远端连续体，包括远端基盘、远端止盘和结构骨；驱动连接部，驱动连接部的一端与近端基盘连接，驱动连接部的另一端穿过近端止盘且与近端止盘连接，驱动连接部位于近端止盘的近侧端部分形成自由端；多根结构骨的近端与近端止盘固定连接，多根结构骨的远端依次穿过近端基盘和远端基盘并与远端止盘固定连接；驱动机构包括：同轴设置且可相对于彼此转动的第一可转动件、第二可转动件以及滑动件。该系统结构紧凑，原理简单，有很高的可靠性。另外还提供一种包括该系统的手术机器人。

Description

一种手术工具驱动传动系统及包含该系统的手术机器人

技术领域

本发明涉及一种手术工具驱动传动系统及包含该系统的手术机器人。

背景技术

微创式手术对病人创伤更小、术后产出更高，已经在外科手术中占据了重要的地位。其利用手术工具，包括视觉照明模块和手术操作臂在内的手术器械均通过切口或者自然腔道进入人体中达到术部进行手术。现有手术器械的远端结构主要为多杆件的串联铰接，采用钢丝绳拉力驱动，使手术器械在铰接关节处实现弯转。由于钢丝绳须通过滑轮保持持续的张紧状态，这一驱动方式难以实现手术器械的进一步小型化，亦难以进一步提升器械的运动性能。

现有的连续体结构一般通过驱动机构对连续体结构中的驱动丝直接进行推拉，从而实现连续体结构向任意方向弯曲，但是随着对连续体结构提出的精度高、响应快、弯转灵活性高、稳定性好等更严格的要求，现有的驱动传动结构已逐渐不能满足现有的驱动方式要求，而且现有的驱动方式均为直接推拉驱动丝运动，故当驱动丝的数量较多时，驱动机构的数量也会相应的增加，使得结构复杂。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种手术工具驱动传动系统及包含该系统的手术机器人，该系统可以驱动近端连续体结构移动，从而使得远端连续体结构任意方向转弯，同时避免对驱动丝进行直接推拉，在驱动数量较多的驱动丝时，不受限于驱动机构的数量，且满足柔性连续体结构的弯曲性能，同时结构紧凑，原理简单，易于实现，从而具有很高的可靠性和灵活性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明第一方面提供一种手术工具驱动传动系统，包括：柔性连续体结构和驱动机构；

所述柔性连续体结构包括：

近端连续体，包括近端基盘、近端止盘和结构骨；

远端连续体，包括远端基盘、远端止盘和所述结构骨；

驱动连接部，所述驱动连接部的一端与所述近端基盘连接，所述驱动连接部的另一端穿过所述近端止盘且与所述近端止盘连接，所述驱动连接部位于所述近端止盘的近侧端部分形成自由端；

多根所述结构骨的近端与所述近端止盘固定连接，多根所述结构骨的远端依次穿过所述近端基盘和所述远端基盘并与所述远端止盘固定连接；

所述驱动机构包括：同轴设置且可相对于彼此转动的第一可转动件、第二可转动件以及滑动件；

所述第二可转动件上设有滑动引导部，用于引导所述滑动件相对于所述第二可转动件做直线滑动，所述滑动件被设置成能随所述第一可转动件的转动而做直线运动，所述滑动件的远端与所述驱动连接部的自由端铰接。

所述的手术工具驱动传动系统，优选地，所述第二可转动件重叠布置在所述第一可转动件的远侧；

所述第一可转动件被设置成能在第一驱动件的驱动下转动，所述第二可转动件被设置成能在第二驱动件的驱动下转动；

所述滑动件包括彼此连接的滑动部和啮合部，所述滑动部被滑动设置成由所述滑动引导部引导以相对于所述第二可转动件做直线滑动，所述啮合部被设置成与所述第一可转动件啮合。

所述的手术工具驱动传动系统，优选地，所述第一可转动件包括彼此同轴固定连接的小齿轮和转动盘，所述小齿轮位于所述转动盘的远侧，所述啮合部为齿条，并与所述小齿轮啮合。

所述的手术工具驱动传动系统，优选地，所述滑动部为滑块，所述齿条设置在所述滑块的近端，所述滑动引导部为所述第二可转动件上的滑槽，且所述滑块的近侧穿过所述滑槽与所述齿条固定连接，所述滑块与所述近端止盘活动连接，以使所述滑块与所述近端止盘能够相对轴向滑动和/或旋转。

所述的手术工具驱动传动系统，优选地，所述驱动连接部为两个万向节或两个以上万向节串联，所述万向节的一端与所述近端基盘连接，所述万向节的另一端穿过所述近端止盘且与所述近端止盘连接，所述万向节位于所述近端止盘近侧端的部分形成自由端；

或者，所述驱动连接部为两个球铰关节或两个以上球铰关节串联，所述球铰关节的一端与所述近端基盘连接，所述球铰关节的另一端穿过所述近端止盘且与所述近端止盘连接，并且所述球铰关节位于所述近端止盘近侧端的部分形成自由端；

又或者，所述驱动连接部为铰链关节，所述铰链关节的一端与所述近端基盘连接，所述铰链关节的另一端穿过所述近端止盘且与所述近端止盘连接，并且所述铰链关节位于所述近端止盘近侧端的部分形成自由端；

又或者，所述驱动连接部为万向节-球铰关节，所述万向节-球铰关节的一端与所述近端基盘连接，所述万向节-球铰关节的另一端穿过所述近端止盘且与所述近端止盘连接，并且所述万向节-球铰关节位于所述近端止盘近测端的部分形成自由端。

所述的手术工具驱动传动系统，优选地，还包括结构骨引导管束，连接在所述近端基盘和远端基盘之间，多根所述结构骨的远端依次穿过所述近端基盘、结构骨引导管束和远端基盘后与所述远端止盘固定连接。

所述的手术工具驱动传动系统，优选地，所述近端连续体还包括设置在所述近端基盘和近端止盘之间的至少一片近端保持盘，各所述结构骨依次穿过所述近端保持盘；和/或，

所述远端连续体还包括设置在所述远端基盘和远端止盘之间的至少一片远端保持盘，各所述结构骨亦依次穿过所述远端保持盘。

所述的手术工具驱动传动系统，优选地，多根所述结构骨为沿周向设置的一组弹性杆或管；

优选地，所述结构骨由镍钛合金材料制成。

本发明第二方面提供一种手术机器人，其包含有至少一个如本发明第一方面所述的手术工具驱动传动系统。

所述的手术机器人，优选地，该手术机器人采用两个以上的所述手术工具驱动传动系统串联或者并联；

优选地，两个所述手术工具驱动传动系统并排设置在支架上，两个所述近端基盘分别与所述支架固定连接，两个所述结构骨引导管束一端分别与各自的所述近端连续体的所述近端基盘固定连接，两个所述结构骨引导管束的另一端均依次穿过所述支架后在所述远端止盘处固定且被束成一簇；

优选地，两个以上所述手术工具驱动传动系统中的所述远端连续体的长度相同或者不同。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明提供了一种手术工具驱动传动系统，只需要通过驱动连接部与一个驱动机构连接，通过驱动机构带动驱动连接部运动，驱动近端连续体的近端止盘翻转，实现对结构骨的推拉，从而带动近端连续体弯曲，并最终驱动远端连续体在空间的任意弯曲，避免了对结构骨进行直接的推拉，而且在驱动数量较多的结构骨时，不受限于驱动机构的数量，同时结构紧凑，原理简单，易于实现，从而具有很高的可靠性。

2、本发明装置相较传统的通过在关节处相互转动从而实现弯转运动的刚性运动链，柔性连续体结构通过其近端结构变形实现远端结构的弯转变形，其结构主体同时成为驱动的传递结构，因此可在小尺寸空间范围内实现极高的自由度配置，故可以被广泛应用于柔性操作臂、内窥镜、可控导管等医疗器械，以及工业用深腔探测内窥镜、柔性机械臂等新型特种装备的研发。

附图说明

图1为本发明一实施例中手术工具驱动传动系统的整体结构示意图；

图2为本发明该实施例中远端连续体的结构示意图；

图3为本发明该实施例中驱动机构的一整体结构示意图；

图4为本发明该实施例中驱动机构的局部结构示意图；

图5为本发明该实施例中滑块和齿条的结构示意图；

图6为本发明该实施例中第二可转动件、齿条和滑块的结构示意图；

图7为本发明一实施例中驱动连接部为二连杆万向节的结构示意图；

图8为本发明一实施例中驱动连接部为二连杆铰链关节的结构示意图；

图9为本发明一实施例中驱动连接部为四连杆铰链关节的结构示意图；

图中各标记如下：

1-近端连续体；2-结构骨引导管束；3-远端连续体；4-近端基盘；5-近端保持盘；6-过孔；7-近端止盘；8-锁紧孔；9-远端基盘；10-远端保持盘；11-远端止盘；12- 结构骨；13-驱动连接部,131-万向节,132-球铰关节，133-铰链关节，1331-连杆A， 1332-连杆B，1333-连杆C，1334-连杆D；14-驱动机构,141-第一主动齿轮，142-转动盘，143-小齿轮，144-第二主动齿轮，145-第二可转动件，146-齿条，147-滑块。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“近端”、“远端”、“上”、“下”、“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发明和简化描述，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发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本说明书中，当提及“远侧或远端”时，该术语是指相对远离操作者的一侧或一端。当提及“近侧或近端”时，该术语是指相对靠近操作者的一侧或一端。

如图1所示，本实施例所提供的手术工具驱动传动系统，包括：柔性连续体结构和驱动机构14；

柔性连续体结构包括：

近端连续体1，包括近端基盘4、近端止盘7和结构骨12；

远端连续体3，包括远端基盘9、远端止盘11和结构骨12；

驱动连接部13，驱动连接部13的一端与近端基盘4连接，驱动连接部13的另一端穿过近端止盘7且与近端止盘7连接，驱动连接部13位于近端止盘7的近侧端部分形成自由端；

多根结构骨12的近端与近端止盘7固定连接，多根结构骨12的远端依次穿过近端基盘4、远端基盘9并与远端止盘11固定连接；

驱动机构14包括：第一可转动件和第二可转动件145，二者同轴设置且可相对于彼此相互转动；滑动件，滑动设置在第二可转动件145上，滑动件被设置成能随第一可转动件做直线运动，滑动件的远端与驱动连接部13的自由端铰接。

第二可转动件145重叠布置在第一可转动件的远侧，第一可转动件被设置成能在第一驱动件的驱动下转动，第二可转动件145被设置成能在第二驱动件的驱动下转动。更具体地，第一驱动件可以指第一主动件，第二驱动件可以指第二主动件，可以理解的是，第一驱动件和第二驱动件也可以直接为电机或马达，直接驱动第一可转动件和第二可转动件145转动。但应理解，也可通过本领域一致的其他驱动机构驱动第一可转动件和第二可转动145件转动。

滑动件包括彼此连接的滑动部和啮合部，滑动部被滑动设置成由滑动引导部引导以相对于第二可转动件145直线滑动，啮合部被设置成与第一可转动件啮合。

由此，通过驱动连接部13的自由端外接驱动机构14，带动近端止盘7运动翻转，实现对结构骨12的推拉，从而实现远端连续体3在空间中沿着不同方向的弯曲。通过带动近端连续体1整体弯曲，避免对结构骨12进行直接的推拉，在驱动数量较多的结构骨12时，而不受限于驱动机构的数量。

在本发明中，优选地，还包括结构骨引导管束2，连接在近端基盘4和远端基盘9 之间；多根所述结构骨12的远端依次穿过近端基盘4、结构骨引导管束2和远端基盘 9后与远端止盘11固定连接。

在本发明中，优选地，如图1所示，近端连续体1还包括设置在近端基盘4和近端止盘7之间的至少一片近端保持盘5，各结构骨12依次穿过近端保持盘5；

或者，远端连续体3还包括设置在远端基盘9和远端止盘11之间的至少一片远端保持盘10，各结构骨12亦依次穿过远端保持盘10，近端保持盘5和远端保持盘10 用于从结构骨12的径向支撑结构骨12，从而使得各个结构骨12在弯曲变形的过程中仍然保持平行状态。

在本发明中，优选地，近端基盘4、近端保持盘5、远端基盘9和远端保持盘10 上均布有用于结构骨12滑动通过的过孔6，近端止盘7和远端止盘11上均布有用于固定结构骨12端部的锁紧孔8，且不同盘上过孔6和锁紧孔8的具体孔位和孔数取决于结构骨12的数量。

在本发明中，优选地，在近端连续体1的相邻两盘之间和/或远端连续体3的相邻两盘之间均可安装有弹性单元(如弹簧，图中未示出)，以将各盘间隔分开。

在本发明中，优选地，结构骨12沿周向设置的一组弹性杆或管，优选地可以采用由超弹性材料制成的弹性细杆，一般可以采用镍钛合金等高强度、高韧性、具有弹性的金属材料制造；结构骨引导管束2可以采用钢管束。应当理解的是，结构骨12可以沿圆周分布或者沿矩形分布等。

在本发明中，优选地，驱动机构14为齿轮齿条机构，下面采用具体实施例进行说明。

在本发明中，优选地，驱动连接部13可以为万向节、球铰关节、铰链关节或者万向节-球铰关节组合中的一种，驱动连接部13、近端连续体1和驱动机构14之间存在六个运动关系连接节点，具体如下：第一连接节点指近端基盘4与驱动连接部13的连接关系，第二连接节点指驱动连接部13本身的第一结构，第三连接节点指驱动连接部 13与近端止盘7的连接关系，第四连接节点指驱动连接部13本身的第二结构，第五连接节点指驱动连接部13本身的第一结构与第二结构之间的连接关系，第六连接节点指驱动连接部13的自由端与驱动机构14的连接关系，以上六个节点可采取如下五种连接方式中的几种进行组合：圆柱副(可以旋转也可移动)、移动副(只能移动)、旋转副(只能旋转)、固定连接、本身结构(万向节、球铰或连杆)。通过六个连接节点组合满足驱动近端连续体1弯曲所需要的最少自由度。一个万向节131可理解为包括两个旋转轴线彼此相交的两个旋转副，一个球铰可理解为包括三个旋转轴线彼此相交的三个旋转副。

下面采用五个具体实施例分别进行说明。

实施例一

如图1、3至7所示，本实施例所提供的驱动机构14为齿轮齿条机构，其位于近端连续体1的下方用于驱动近端连续体1。

第一可转动件包括彼此同轴固定连接的小齿轮143和转动盘142，小齿轮143位于转动盘142的远侧，啮合部为齿条146，并与小齿轮143啮合。滑动部为滑块147，齿条146设置在滑块147的下端，滑块147位于第二可转动件145的滑槽中，且滑块 147的一侧穿过滑槽与齿条146固定连接，滑块147与近端止盘7活动连接，以使滑块147与近端止盘7能够相对轴向滑动和/或旋转。可以理解的是，第二可转动件145 上的滑动引导部还可以为滑杆，滑块147可沿该滑杆滑动。

在本实施例中，第一驱动件为第一主动齿轮141，第一主动齿轮141和转动盘142相啮合，第二驱动件为第二主动齿轮144，第二可转动件145为齿轮，第二主动齿轮144和第二可转动件145相啮合，小齿轮143与转动盘142固定连接，小齿轮143与齿条146相啮合。应当理解的是，齿条146可以为直齿齿条，小齿轮143为直齿小齿轮，此外，齿条146也可以是斜齿齿条，小齿轮143为斜齿小齿轮。但应理解，也可通过本领域已知的其他驱动机构驱动第一可转动件和第二可转动件转动。

本实施例中，优选地，当第一主动齿轮141带动转动盘142旋转而第二可转动件145保持静止时，与转动盘142固定连接的小齿轮143在转动盘142的带动下也会发生转动，进而小齿轮143驱动齿条146运动，与齿条146固定连接的滑块147在齿条 146的带动下，在第二可转动件145的滑槽中移动，从而带动驱动连接部13做平移运动，近端止盘7在驱动连接部13的带动下发生运动翻转，使得近端基盘4和近端止盘 7产生错位，两者轴线不再重合，近端止盘7随之产生协同翻转，翻转产生的作用力对端部固定在近端止盘7上的各个结构骨12产生推拉，导致均匀分布并固定在近端止盘7上的各个结构骨12的一侧受到拉力的作用，使得受拉力作用的结构骨12处在近端连续体1中的长度增加，各个结构骨12的另一侧受到压力的作用，使得受压力作用的结构骨12处在近端连续体1中的长度减少。由于各个结构骨12的总长度不变，从而导致各个结构骨12位于远端连续体3中的长度发生相应的变化，进而带动远端连续体3发生与近端连续体1相反的反向弯曲。通过调节滑块147在滑槽中的滑动距离，调整近端连续体1的弯曲程度，从而调整远端连续体3的反向弯曲程度。

本实施例中，优选地，当第二主动齿轮144带动第二可转动件145旋转，第一主动齿轮141带动转动盘142旋转，且使第二可转动件145和转动盘142同时同向等速旋转时，滑块147在第二可转动件145上的位置不发生改变，但是滑块147在平面内做圆周运动，进而滑块147的平移方向的方位角发生改变，从而驱动近端连续体1在不同平面内的弯转。近端连续体1弯转后，会对结构骨12产生推拉力，推拉力通过结构骨引导管束2传递到远端连续体3，进而实现远端连续体3在空间中沿着不同方向的弯曲。通过驱动第二可转动件145和转动盘142，从而调整近端连续体1的弯曲程度以及在不同平面内的弯转。近端连续体1和远端连续体3的弯曲比例与对应结构骨 12分别在两者中的分布半径(在本实施例中，近端连续体1和远端连续体3中结构骨 12沿周向分布，其可以分布在近端连续体1和远端连续体3的圆周上或者分布在矩形周向上，可以均匀分布或者非均匀分布，在此不加以限定)呈反比。由此，通过驱动近端止盘7的运动，从而实现了远端连续体3在空间中沿着不同方向的弯曲。在应用时可通过调整结构骨12在两者中的分布半径，以满足实际弯曲比例需求。

在本实施例中，当第一主动齿轮141带动转动盘142旋转而第二可转动件145保持静止时与第二可转动件145和转动盘142同时同向等速旋转时的这两种情况是本发明装置运动时两个极端情况，正常情况下，通过对第二可转动件145和转动盘142的协同控制，能够实现驱动近端连续体1任意方向的弯转，进而驱动远端连续体3相反方向的弯转。

实施例二

如图1、3、8所示，本实例以驱动连接部13采用万向节131为例。优选地，采用双节伸缩万向节，双节伸缩万向节由两个万向节131构成。优选地，六个连接节点可以采取如下组合：第一连接节点采用固定连接，第二连接节点采用万向节131，第三连接节点采用圆柱副连接，第四连接节点采用万向节131，第五连接节点采用圆柱副连接，第六连接节点采用固定连接，即驱动连接部13本身的第一结构和第二结构均为一个万向节131，也即第二连接节点和第四连接节点均为万向节131，第五连接节点即指两个万向节131之间由一个圆柱副相连接，使得两个万向节131可以沿着圆柱副轴线方向靠近或者远离，并可绕轴线相向旋转。第一连接节点即指万向节131的一端与近端基盘4固定连接，第三连接节点即指万向节131的外圆面与近端止盘7之间以圆柱副相配合，万向节131的另一端为自由端，第六连接节点即指自由端与滑块147的固定连接，并在滑块147的驱动下自由移动。通过六个连接节点组合满足驱动近端连续体1所需要的最少自由度。其中，驱动连接部13与近端基盘4之间通过至少两个旋转副连接，可以理解为驱动连接部13本身包括旋转副，和/或驱动连接部13与近端基盘4连接处的旋转副。一个万向节131可理解为包括两个旋转轴线彼此相交的两个旋转副。因为万向节131的可伸缩性，使得万向节131的自由端在移动的过程中，能够与近端基盘4在高度方向上距离不变的关系得到满足，因此便于由一个平面机构驱动。当万向节131的轴线方向与竖直方向存在夹角时，带动近端连续体1的近端止盘7产生协同翻转，对端部固定在近端止盘7上的各结构骨12产生推拉，导致各结构骨12 位于远端连续体3中的长度发生相应的变化，从而驱动远端连续体3产生与近端连续体1相反方向的弯曲。远端连续体3与近端连续体1的弯曲比例与对应结构骨12分别在两者中的分布半径(本实施例中是指：近端和远端的结构骨12分布在一个的圆上，分布半径是指该圆的半径)呈反比。在应用时可通过调整结构骨12在两者中的分布半径，以满足实际弯曲比例需求。

通过以上六个连接节点相互配合，可使得近端止盘7可相对于驱动连接部13或者驱动连接部13可相对于驱动机构14上下滑移或旋转，从而满足近端连续体1在弯曲过程中产生沿着轴线方向滑动的寄生运动(上下滑移)，以及向任意方向的弯曲运动(旋转)，寄生运动可避免远端连续体3在弯曲的过程中，产生沿轴向的伸缩运动，导致包覆在远端连续体3外周的封皮(图中未示出)起皱或者过度拉伸，影响封皮的使用寿命。

本实施例中，优选地，当驱动连接部13采用两个万向节131时，六个连接节点还可以采取如下组合：第一连接节点采用固定连接，第二连接节点采用万向节131，第三连接节点采用移动副连接，第四连接节点采用万向节131，第五连接节点采用移动副连接，第六连接节点采用旋转副，此时也可以实现在滑块147的驱动下自由端的自由移动，达到令远端连续体3弯曲的目的。

本实施例中，优选地，当驱动连接部13采用两个万向节131时，六个连接节点还可以采取如下组合：第一连接节点采用移动副连接，第二连接节点采用万向节131，第三连接节点采用移动副连接，第四连接节点采用万向节131，第五连接节点采用固定连接，第六连接节点采用旋转副，也可实现本发明的目的。

此外，上述两个万向节131中还可以将一个万向节131替换为一个球铰，也可以实现。综上，除以上实现方式外，以上六个连接节点还可采取以上几种连接方式中的几种进行其他形式的组合，在实现同等功能的前提下，自由度数越多，柔顺性和灵活性会更好。

实施例三

如图8所示，本实施例提供的驱动连接部13中的两个万向节131可以替换为两个球铰关节132，球铰关节132可理解为包括3个轴线相交的旋转副。此时，六个连接节点可以采取如下组合：第一连接节点采用固定连接，第二连接节点采用球铰，第三连接节点采用圆柱副连接，第四连接节点采用球铰，第五连接节点采用圆柱副连接，第六连接节点采用固定连接。即近端基盘4与一个球铰关节132的基座固定，另外一个球铰关节132的基座作为自由端，两个球铰关节132之间以圆柱副配合，使得两个球铰关节132可以沿着圆柱副轴线方向靠近或者远离。两个球铰关节132之间的圆柱副的外圆面与近端止盘7之间以圆柱副相配合，自由端与滑块147固定连接，当驱动自由端在移动时，因为两球铰关节132可沿着圆柱副轴线方向靠近或者远离，使得球铰关节132的自由端在移动的过程中，自由端与近端基盘4在高度方向上距离不变的关系得到满足，因此便于由一个平面机构驱动。当两球铰关节132之间的轴线方向与竖直方向存在夹角时，带动近端连续体1的近端止盘7产生协同翻转，对端部固定在近端止盘7上的各结构骨12产生推拉，从而驱动远端连续体3产生与近端连续体1 靠近近端基盘4部分的反向弯曲，从而实现远端连续体3在空间中沿着不同方向的弯曲。

通过以上六个连接节点相互配合，使得近端止盘7可相对于驱动连接部13或者驱动连接部13相对于驱动机构14可上下滑移或旋转，从而满足近端连续体1在弯曲过程中产生沿着轴线方向滑动的寄生运动(上下滑移)，以及向任意方向的弯曲运动(旋转)，寄生运动可避免远端连续体3在弯曲的过程中，产生沿轴向的伸缩运动，导致包覆在远端连续体3外周的封皮(图中未示出)起皱或者过度拉伸，影响封皮的使用寿命。

本实施例中，优选地，当驱动连接部13采用两个球铰关节132时，六个连接节点还可以采取如下组合：第一连接节点采用固定连接，第二连接节点采用球铰关节132，第三连接节点采用圆柱副连接，第四连接节点采用球铰关节132，第五连接节点采用固定连接，第六连接节点采用移动副，此时也可以实现在滑块147的驱动下自由端的自由移动，达到令远端连续体3弯曲的目的。

本实施例中，优选地，当驱动连接部13采用两个球铰关节132时，六个连接节点还可以采取如下组合：第一连接节点采用固定连接，第二连接节点采用球铰关节132，第三连接节点采用移动副连接，第四连接节点采用球铰关节132，第五连接节点采用旋转副，第六连接节点采用移动副，也可实现本发明的目的。

综上，除以上实现方式外，以上六个连接节点还可采取以上几种连接方式中的几种进行其他形式的组合，在实现同等功能的前提下，自由度数越多，柔顺性和灵活性会更好。

实施例四

如图9所示，驱动连接部13可以为铰链关节133替代双节万向节131或者球铰关节132。此时，六个连接节点可以采取如下组合：第一连接节点采用旋转副连接，第二连接节点采用旋转副，第三连接节点采用圆柱副连接，第四连接节点采用旋转副，第五连接节点采用圆柱副连接，第六连接节点采用固定连接。即连杆A1331在近端基盘4中可绕自身长轴旋转，并在另一端与连杆B1332铰接，连杆B1332在另一端与连杆C1333采用圆柱副配合，连杆C1333在另一端与连杆D1334铰接，以连杆D1334 另外一端作为自由端，自由端与滑块147固定连接，连杆C1333的外圆面与近端止盘 7之间以圆柱副相配合。通过驱动连杆D1334的自由端，因为连杆C1333可沿着圆柱副轴线方向靠近或者远离，使得连杆D1334的自由端在移动的过程中，自由端与近端基盘4在高度方向上距离不变的关系得到满足，因此便于由一个平面机构驱动。当连杆之间的轴线方向与竖直方向存在夹角时，带动近端连续体1的近端止盘7产生协同翻转，对端部固定在近端止盘7上的各结构骨12产生推拉，导致各结构骨12位于远端连续体3中的长度发生相应的变化，从而驱动远端连续体3产生与近端连续体1靠近近端基盘4部分的反向弯曲，进而实现远端连续体3在空间中沿着不同方向的弯曲。

通过以上六个连接节点相互配合，使得近端止盘7可相对于驱动连接部13或者驱动连接部13相对于驱动机构14可上下滑移或旋转，从而满足近端连续体1在弯曲过程中产生沿着轴线方向滑动的寄生运动(上下滑移)，以及向任意方向的弯曲运动(旋转)。寄生运动可避免远端连续体3在弯曲的过程中，产生沿轴向的伸缩运动，导致包覆在远端连续体3外周的封皮(图中未示出)起皱或者过度拉伸，影响封皮的使用寿命。

本实施例中，优选地，当驱动连接部13采用铰链关节133时，六个连接节点还可以采取如下组合：第一连接节点采用旋转副连接，第二连接节点采用旋转副，第三连接节点采用移动副连接，第四连接节点采用旋转副，第五连接节点采用圆柱副，第六连接节点采用旋转副，也可实现本发明的目的。综上，除以上实现方式外，以上六个连接节点还可采取以上几种连接方式中的几种进行其他形式的组合，在实现同等功能的前提下，自由度数越多，柔顺性和灵活性会更好。

上述各实施例非以用于限定本发明可实施的限定条件，本发明的本质在于通过驱动近端止盘7翻转，从而带动近端连续体1弯曲，并最终驱动远端连续体3在空间中的任意弯曲。

实施例五

基于上述实施例1至4提供的柔性连续体结构，本发明还提供了一种手术机器人，包括至少一个上述手术工具驱动传动系统。

优选地，手术机器人采用两个上述的手术工具驱动传动系统串联或者并联形成，从而增加臂体的灵活性。以两个上述的手术工具驱动传动系统并联举例来说，两个手术工具驱动传动系统并排设置在支架上，两个近端基盘4分别与支架固定连接，两个手术工具驱动传动系统的结构骨引导管束2一端分别与各自的近端连续体1的近端基盘7固定连接，两个所述结构骨引导管束2的另一端均依次穿过支架后在远端止盘9 处固定且被束成一个簇(优选地，环状，应理解还可以为矩形状等任意其他形状)。两个以上手术工具驱动传动系统中的远端连续体3的长度可以相同或者不同，优选地，两者的远端连续体3的长度不同，通过两侧的驱动机构14带动驱动连接部13运动，分别带动两侧的近端连续体1运动，从而实现远端连续体3的弯转，从而增加远端的自由度，从而增加手术机器人的灵活性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种手术工具驱动传动系统，其特征在于，包括：柔性连续体结构和驱动机构(14)；

所述柔性连续体结构包括：

近端连续体(1)，包括近端基盘(4)、近端止盘(7)和结构骨(12)；

远端连续体(3)，包括远端基盘(9)、远端止盘(11)和所述结构骨(12)；

驱动连接部(13)，所述驱动连接部(13)的一端与所述近端基盘(4)连接，所述驱动连接部(13)的另一端穿过所述近端止盘(7)且与所述近端止盘(7)连接，所述驱动连接部(13)位于所述近端止盘(7)的近侧端部分形成自由端；

多根所述结构骨(12)的近端与所述近端止盘(7)固定连接，多根所述结构骨(12)的远端依次穿过所述近端基盘(4)和所述远端基盘(9)并与所述远端止盘(11)固定连接；

所述驱动机构(14)包括：同轴设置且可相对于彼此转动的第一可转动件、第二可转动件(145)以及滑动件；

所述第二可转动件(145)上设有滑动引导部，用于引导所述滑动件相对于所述第二可转动件(145)做直线滑动，所述滑动件被设置成能随所述第一可转动件的转动而做直线运动，所述滑动件的远端与所述驱动连接部(13)的自由端铰接。

2.根据权利要求1所述的手术工具驱动传动系统，其特征在于，所述第二可转动件(145)重叠布置在所述第一可转动件的远侧；

所述第一可转动件被设置成能在第一驱动件的驱动下转动，所述第二可转动件(145)被设置成能在第二驱动件的驱动下转动；

所述滑动件包括彼此连接的滑动部和啮合部，所述滑动部被滑动设置成能由所述滑动引导部引导以相对于所述第二可转动件(145)直线滑动，所述啮合部被设置成与所述第一可转动件啮合。

3.根据权利要求2所述的手术工具驱动传动系统，其特征在于，所述第一可转动件包括彼此同轴固定连接的小齿轮(143)和转动盘(142)，所述小齿轮(143)位于所述转动盘(142)的远侧，所述啮合部为齿条(146)，并与所述小齿轮(143)啮合。

4.根据权利要求3所述的手术工具驱动传动系统，其特征在于，所述滑动部为滑块(147)，所述齿条(146)设置在所述滑块(147)的近端，所述滑动引导部为所述第二可转动件(145)上的滑槽，且所述滑块(147)的近侧穿过所述滑槽与所述齿条(146)固定连接，所述滑块(147)与所述近端止盘(7)活动连接，以使所述滑块(147)与所述近端止盘(7)能够相对轴向滑动和/或旋转。

5.根据权利要求1所述的手术工具驱动传动系统，其特征在于，所述驱动连接部(13)为两个万向节(131)或两个以上万向节(131)串联，所述万向节(131)的一端与所述近端基盘(4)连接，所述万向节(131)的另一端穿过所述近端止盘(7)且与所述近端止盘(7)连接，所述万向节(131)位于所述近端止盘(7)近侧端的部分形成自由端；

或者，所述驱动连接部(13)为两个球铰关节(132)或两个以上球铰关节(132)串联，所述球铰关节(132)的一端与所述近端基盘(4)连接，所述球铰关节(132)的另一端穿过所述近端止盘(7)且与所述近端止盘(7)连接，并且所述球铰关节(132)位于所述近端止盘(7)近侧端的部分形成自由端；

又或者，所述驱动连接部(13)为铰链关节，所述铰链关节的一端与所述近端基盘(4)连接，所述铰链关节的另一端穿过所述近端止盘(7)且与所述近端止盘(7)连接，并且所述铰链关节位于所述近端止盘(7)近侧端的部分形成自由端；

又或者，所述驱动连接部(13)为万向节-球铰关节，所述万向节-球铰关节的一端与所述近端基盘(4)连接，所述万向节-球铰关节的另一端穿过所述近端止盘(7)且与所述近端止盘(7)连接，并且所述万向节-球铰关节位于所述近端止盘(7)近侧端的部分形成自由端。

6.根据权利要求1所述的手术工具驱动传动系统，其特征在于，还包括结构骨引导管束(2)，连接在所述近端基盘(4)和远端基盘(9)之间，多根所述结构骨(12)的远端依次穿过所述近端基盘(4)、结构骨引导管束(2)和远端基盘(9)并与所述远端止盘(11)固定连接。

7.根据权利要求1所述的手术工具驱动传动系统，其特征在于，所述近端连续体(1)还包括设置在所述近端基盘(4)和近端止盘(7)之间的至少一片近端保持盘(5)，各所述结构骨(12)依次穿过所述近端保持盘(5)；和/或，

所述远端连续体(3)还包括设置在所述远端基盘(9)和远端止盘(11)之间的至少一片远端保持盘(10)，各所述结构骨(12)亦依次穿过所述远端保持盘(10)。

8.根据权利要求1到7任一项所述的手术工具驱动传动系统，其特征在于，多根所述结构骨(12)为沿周向设置的一组弹性杆或管；

优选地，所述结构骨(12)由镍钛合金材料制成。

9.一种手术机器人，其特征在于，包含有至少一个权利要求1至8任一项所述的手术工具驱动传动系统。

10.根据权利要求9所述的手术机器人，其特征在于，该手术机器人采用两个以上所述手术工具驱动传动系统串联或者并联；

优选地，两个所述手术工具驱动传动系统并排设置在支架上，两个所述近端基盘(4)分别与所述支架固定连接，两个所述结构骨引导管束(2)一端分别与各自的所述近端连续体(1)的所述近端基盘(4)固定连接，两个所述结构骨引导管束(2)的另一端均依次穿过所述支架并在所述远端止盘(9)处固定且被束成一簇；

优选地，两个以上所述手术工具驱动传动系统中的所述远端连续体(3)的长度相同或者不同。

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