CN113855111A - 一种驱动传动系统及手术机器人 - Google Patents

Abstract

一种驱动传动系统及手术机器人。本公开公开了一种驱动传动系统，包括：柔性连续体结构，包括近端连续体、远端连续体和驱动连接部；驱动连接部的远端与近端基盘连接，驱动连接部的近端穿过近端止盘并与其连接；多根结构骨的近端与近端止盘连接，多根结构骨的远端穿过近端基盘、远端基盘与远端止盘连接；驱动传动机构包括第一旋转件、第二旋转件和从动件；本公开通过一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，从而带动近端连续体弯曲，最终驱动远端连续体在空间的任意弯曲，避免对驱动丝进行直接的推拉，而且在驱动数量较多的结构骨时，不受驱动器的数量，同时结构紧凑，原理简单，易于实现，具有很高的可靠性和灵活性。

Description

一种驱动传动系统及手术机器人

技术领域

本公开涉及一种驱动传动机械领域，特别涉及一种驱动传动系统以及含其的手术机器人。

背景技术

微创术式对病人创伤更小、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到达术部进行手术。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，使得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。

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。因而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。

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进行直接推拉，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，且现有的驱动方式均为直接推拉驱动丝进行运动，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，本公开的其中一个目的是提供一种驱动传动系统，以避免对柔性连续体的驱动丝进行直接的推拉，在驱动数量较多的驱动丝时，可以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，具有很高的可靠性和灵活性；本公开的另一个目的是提供一种包含有该驱动传动系统的手术机器人。

为实现上述目的，本公开采用以下技术方案，一种驱动传动系统，包括柔性连续体结构和驱动传动机构；

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、远端止盘和结构骨；

驱动连接部，所述驱动连接部的远端与所述近端基盘连接，所述驱动连接部的近端穿过所述近端止盘并与所述近端止盘连接，并且所述驱动连接部位于所述近端止盘近端侧的部分形成自由端；

其中，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、远端基盘并与所述远端止盘固定连接；

驱动传动机构包括：第一旋转件、第二旋转件和从动件；

所述第一旋转件与所述从动件铰接，形成第一铰接点；

所述第二旋转件与所述从动件铰接，形成第二铰接点；

所述第一旋转件与所述第二旋转件铰接，形成第三铰接点，所述第三铰接点的旋转轴线与所述第一旋转件的旋转轴线重合；

所述第一旋转件与所述第二旋转件的旋转轴线垂直且相交；

所述从动件与所述驱动连接部的自由端连接；

在初始位置时，所述第一铰接点的旋转轴线与所述第二旋转件的旋转轴线重合，所述第二铰接点的旋转轴线与所述第一旋转件的旋转轴线重合。

在一些实施例中，所述第一旋转件上设有第一连接杆件；所述第二旋转件上设有第二连接杆件；所述第一连接杆件的一端与所述从动件铰接，形成所述第一铰接点；所述第二连接杆件的一端与所述从动件铰接，形成所述第二铰接点；所述第一连接杆件的另一端和第二连接杆件的另一端铰接，形成所述第三铰接点。

在一些实施例中，所述第一旋转件设置成能在第一驱动件的驱动下转动，所述第二旋转件设置成能在第二驱动件的驱动下转动；

所述第一旋转件与所述第一连接杆件固定连接；所述第二旋转件与所述第二连接杆件固定连接。

在一些实施例中，所述第一旋转件为第一蜗轮或者第一锥齿轮，所述第一蜗轮或第一锥齿轮设置成与所述第一连接杆件固定连接；

所述第二旋转件为第二蜗轮或者第二锥齿轮，所述第二蜗轮或第二锥齿轮设置成与所述第二连接杆件固定连接。

在一些实施例中，所述从动件与所述第一旋转件和第二旋转件铰接于所述第三铰接点。

在一些实施例中，所述从动件包括与所述驱动连接部的自由端连接的连接体，以及垂直于所述连接体向远端延伸的至少两根连接杆，所述至少两根连接杆中的第一连接杆与所述第一旋转件铰接，所述至少两根连接杆中的第二连接杆与所述第二旋转件铰接。

在一些实施例中，所述连接体包括与所述第一连接杆固定连接的第一连接体和与所述第二连接杆固定连接的第二连接体，所述第一连接体和第二连接体转动连接。

在一些实施例中，所述驱动连接部包括万向节，所述万向节的远端与所述近端基盘连接，所述万向节的近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端侧的部分形成自由端；

或者，所述驱动连接部包括球铰关节，所述球铰关节的远端与所述近端基盘连接，所述球铰关节的近端穿过所述近端止盘且与所述近端止盘连接，所述球铰关节位于所述近端止盘近端侧的部分形成自由端。

在一些实施例中，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、远端基盘并与所述远端止盘固定连接。

在一些实施例中，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；

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，各所述结构骨依次穿过所述远端保持盘。

在一些实施例中，在所述结构骨引导管束上设置至少一片管束保持盘。

在一些实施例中，所述结构骨采用由超弹性材料制成的细杆或细管，所述结构骨引导管束采用钢管束。

在一些实施例中，在所述近端基盘、远端基盘、近端保持盘和远端保持盘上均设置有供所述结构骨滑动通过的过孔，在所述近端止盘和远端止盘上均设置有用于固定所述结构骨的端部的锁紧孔。

另外地，本公开还提供一种手术机器人，包含有至少一个上述任意实施例中的驱动传动系统。

在一些实施例中，至少一个驱动传动系统包括串联或者并联的至少两个驱动传动系统。

在一些实施例中，至少两个所述驱动传动系统至少两个所述驱动传动系统的至少两个所述驱动传动机构并排设置在所述支架上，其中所述至少两个所述驱动传动机构的所述第一旋转件和第二旋转件分别连接在所述支架上；至少两个所述驱动传动系统的所述近端基盘分别与所述支架固定连接，或者与所述支架一体成型。

在一些实施例中，至少两个所述驱动传动系统的至少两个所述结构骨引导管束的一端分别与对应的近端连续体的近端基盘固定连接，另一端依次穿过所述支架并与远端基盘固定连接且汇成一束。

本公开采用以上技术方案，其具有如下优点：本公开提供的驱动传动系统，只需要通过一个驱动传动机构带动驱动连接部运动，从而驱动近端连续体的近端止盘翻转，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，能够避免对驱动丝进行直接的推拉，而且在驱动数量较多的结构骨时，不受限于驱动器的数量，同时结构紧凑，原理简单，易于实现，从而具有很高的可靠性和灵活性。

附图说明

图1是本公开一些实施例中的驱动传动系统的结构示意图；

图2是本公开一些实施例中的驱动传动系统在另一视角下的结构示意图；

图3是本公开一些实施例中的远端连续体的结构示意图；

图4是本公开一些实施例中的驱动传动系统的局部结构示意图；

图5是本公开一些实施例中的驱动传动机构的结构示意图；

图6是本公开一些实施例中的从动件的结构示意图；

图7是本公开一些实施例中的另一驱动传动机构的结构示意图；

图8是本公开一些实施例中的另一从动件的结构示意图；

图9是本公开一些实施例中的驱动连接部为万向节的结构示意图；

图10是本公开一些实施例中的驱动连接部为球铰关节的结构示意图；

图11是本公开一些一实施例中的手术机器人的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本公开进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本公开，它们不应该理解成对本公开的限制。

如图1～4所示，本实施例提供一种驱动传动系统，其包括柔性连续体结构100和驱动传动机构200。本领域的技术人应理解，该驱动传动系统可以用于手术机器人系统，例如腔镜手术机器人系统。该驱动传动系统可以基于旋转驱动机构，驱动手术机器人系统的手术工具(例如柔性手术工具)运动。应理解，该驱动传动系统还可以用于其他领域(例如，制造、机械等等)的专用或通用机器人系统。应理解，在本公开中，定义靠近驱动传动机构的一端为近端、近部或后端、后部，靠近柔性连续体结构的一端为远端、远部或前端、前部。

其中，柔性连续体结构100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的远端与近端基盘4连接，驱动连接部13的近端穿过近端止盘7并与近端止盘7连接，并且，驱动连接部13位于近端止盘7近端侧的部分形成自由端；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；

驱动传动机构200包括第一旋转件、第二旋转件和从动件(例如图6所示的从动件149或图8所示的从动件249)。第一旋转件与从动件149铰接，形成第一铰接点E；第二旋转件与从动件149铰接，形成第二铰接点F；第一旋转件与第二旋转件铰接，形成第三铰接点G，该第三铰接点G的旋转轴线与第一旋转件的旋转轴线重合；第一旋转件与第二旋转件的旋转轴线垂直且相交。从动件149与驱动连接部13的自由端连接；在初始位置时，第一铰接点E的旋转轴线与第二旋转件的旋转轴线重合，第二铰接点F的旋转轴线与第一旋转件的旋转轴线重合。

第一旋转件和第二旋转件共同驱使从动件(例如从动件149或249)在空间中绕着驱动连接部13的不变中心点旋转，从动件带动驱动连接部13的自由端旋转，从而带动近端止盘7运动翻转，实现近端连续体1的弯转，进而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，即实现远端连续体3在空间中沿着不同方向的弯曲。

如图5所示，在一些实施例中，第一旋转件上固设有第一连接杆件147；第二旋转件上固设有第二连接杆件148；第一连接杆件147的一端与从动件149铰接，形成第一铰接点E；第二连接杆件148的一端与从动件149铰接，形成第二铰接点F；第一连接杆件147的另一端和第二连接杆件148的另一端铰接，形成第三铰接点G，该第三铰接点G位于第一旋转件的旋转轴线上，第二铰接点F和第三铰接点G同轴。应理解，本公开中第一旋转件和第二旋转件以及从动件149之间的铰接也可通过第一连接杆件147和第二连接杆件148之外的其他形式连接件来实现，只要各铰接点满足上述几何关系即可。本领域技术人员可以理解，图8所示的从动件249具有与图5的从动件149类似的结构，在此不再赘述。

在一些实施例中，第一旋转件设置成能在第一驱动件的驱动下转动，第二旋转件设置成能在第二驱动件的驱动下转动。

在一些实施例中，第一驱动件和第一旋转件可为相配合的第一主动件和第一从动件，第一从动件与第一连接杆件147固定连接；第二驱动件和第二旋转件可为相配合的第二主动件和第二从动件，第二从动件与第二连接杆件148固定连接。可以理解的是，第一驱动件和第二驱动件也可以为电机或马达等驱动件，直接驱动第一旋转件和第二旋转件转动。

如图5所示，在一些实施例中，第一旋转件和第一驱动件可为相啮合的第一蜗轮143和第一蜗杆144，或者，相啮合的第一锥齿轮和第一主动锥齿轮，第一蜗轮143或者第一锥齿轮与第一连接杆件147固定连接。第二旋转件和第二驱动件可为相啮合的第二蜗轮145和第二蜗杆146，或者，相啮合的第二锥齿轮和第二主动锥齿轮，第二蜗轮145或者第二锥齿轮与第二连接杆件148固定连接。通过设置两组旋转驱动机构能够使从动件149的方向产生改变，且实现驱动扭矩的放大。可以理解的是，第一旋转件和第二旋转件也可以是除了蜗轮或者齿轮之外的其他可转动件。

在一些实施例中，从动件可以与第一旋转件和第二旋转件铰接于第三铰接点，以增加整体运动的刚性。

在一些实施例中，如图5所示，从动件149可以包括与驱动连接部13的自由端连接的连接体1491，以及垂直于连接体1491向远端延伸(例如沿手术工具纵向轴线向远端方向延伸)的连接杆1492和连接杆1493。其中，连接杆1492或1493中的一根可以与第一旋转件铰接，连接杆1492或1493中的另一根可以与第二旋转件铰接。如图5所示，连接杆1492的远端可以与第一旋转件的第一连接杆件147铰接于E点，连接杆1493的远端可以与第二旋转件的第二连接杆件148铰接于F点。

在一些实施例中，如图6所示，连接体1491可以包括一端彼此铰接的连接体1491a和1491b，连接体1491a和1491b的另一端可以分别与连接杆1492和1493的近端固定连接或者一体成型。连接体1491a和1491b的铰接端用于与驱动连接部13的自由端连接。在一些实施例中，连接体1491a和1491b的一端可以重叠布置且彼此可以转动，以形成该铰接端，且连接体1491a和1491b的一端分别形成可以容纳驱动连接部13的自由端的连接孔。

在一些实施例中，如图5所示，从动件149还可以包括与连接杆1492和1493平行设置的连接杆1494，连接杆1494的远端与第一连接杆件147和第二连接杆件148铰接与G点。铰接点G和铰接点F同轴，均位于第一旋转件的旋转轴线上。如图6所示，连接体1491还可以包括连接体1491c，连接体1491c可以从铰接端向远离连接体1491b的方向延伸，连接体1491b和1491c可以固定连接或一体成型。连接杆1494的近端与连接体1491c的端部固定连接或者一体成型。

本公开的一些实施例还提供了另一从动件249。如图7所示，从动件249可以包括连接体2491，以及垂直于连接体2491向远端延伸(例如沿手术工具纵向轴线向远端方向延伸)形成的至少一根连接杆2492和一根连接杆2493，连接杆2492和2493的远端分别与第一连接杆件147和第二连接杆件148铰接于E点和F点。

在一些实施例中，如图8所示，连接体2491可以包括彼此固定连接或一体成型的连接体2491a和2491b，连接体2491a和2491b连接可以形成例如“L型”，连接杆2492和2493的近端分别与连接体2491的“L型”的两端(例如连接体2491a和2491b的端部)固定连接或者一体成型。在一些实施例中，连接体2491的“L型”的交叉部分可以向外延伸形成突出部，并用于与驱动连接部13的自由端连接。例如，交叉部分可以包括连接孔，用于容纳驱动连接部13的自由端。

在一些实施例中，如图7所示，从动件249还可以包括与连接杆2492和2493平行设置的连接杆2494，连接杆2494的远端与第一连接杆件147和第二连接杆件148铰接与G点。铰接点G和铰接点F同轴，均位于第一旋转件的旋转轴线上。如图8所示，连接体2491还可以包括连接体2491c，连接体2491c可以从“L型”的交叉部分向远离连接体2491a的方向延伸，连接体2491a、2491b和2491c大体形成“T型”，连接杆2494与连接体2491c的端部固定连接或者一体成型。应当理解，上述实施例是示例性的，而非限制性的。例如，连接体2491还可以为例如“V”型或其他形状。

在一些实施例中，如图1所示，该驱动传动系统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，多根结构骨12的远端依次穿过近端基盘4、结构骨引导管束2、远端基盘9后与远端止盘11固定连接。

在一些实施例中，如图2、图3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。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，从而使得各结构骨12在弯曲变形的过程中仍然保持平行状态，防止结构骨12在运动时失稳。

在一些实施例中，在结构骨引导管束2上设置至少一片管束保持盘(图中未示出)，管束保持盘用于从径向支撑结构骨引导管束2，以使各结构骨12在弯曲变形的过程中结构骨引导管束2的各引导管之间仍然保持平行状态，防止结构骨12在运动时失稳。

在一些实施例中，在该驱动传动系统的不同盘之间可安装弹性间隔件(图中未示出)，例如弹簧，以将各盘之间隔开。

在一些实施例中，结构骨12可采用由超弹性材料制成的弹性细杆或细管，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可采用钢管束。具体地，结构骨12沿周向布置，例如，结构骨12可以沿圆周分布或者沿矩形周向布置。

在一些实施例中，在近端基盘4、远端基盘9、近端保持盘5和远端保持盘10上均设置有供结构骨12滑动通过的过孔，在近端止盘7和远端止盘11上均设置有用于固定结构骨12的端部的锁紧孔，其中，上述各盘上的过孔和锁紧孔的具体孔位和孔数取决于结构骨12的数量。

在一些实施例中，驱动连接部13、近端连续体1和驱动传动机构200之间存在以下四个运动关系连接节点：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的自由端与驱动传动机构200的连接关系；驱动连接部13本身结构包括旋转副；第一连接节点、第三连接节点和第四连接节点采取如下四种连接方式中的几种进行组合：圆柱副、移动副、旋转副和固定连接，四个连接节点的组合设置成满足驱动近端连续体1的近端止盘7发生运动翻转所需要的最少自由度。

在一些实施例中，驱动连接部13可以为万向节131或球铰关节132，此时，驱动连接部13、近端连续体1和驱动传动机构200之间存在四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的自由端与驱动传动机构200的连接关系，第一连接节点、第三连接节点和第四连接节点可采取如下四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)和固定连接，组合形式以实现在驱动传动机构200的驱动下从而带动近端止盘7运动翻转为准。下面对能够实现近端止盘7运动翻转的组合方式进行举例说明。

如图9所示，驱动连接部13采用万向节131，万向节131的数量可以为一个，一个万向节可理解为包括两个旋转轴线相交的旋转副。此时四个连接节点采取如下组合：第一连接节点采用旋转连接，第二连接节点采用万向节，第三连接节点采用圆柱副连接，第四连接节点采用固定连接，即第一连接节点指万向节131的一端与近端基盘4旋转连接，第二连接节点指万向节131本身结构，万象节131的另一端即为驱动连接部13的自由端，第四连接节点指万向节131的自由端与从动件149(或249)固定连接，第三连接节点指万向节的自由端的外圆面与近端止盘7之间以圆柱副相配合，因此近端止盘7可相对自由端滑动和旋转。当自由端在从动件149(或249)的驱动下运动时，此时不变中心点为万向节131的中心，从动件149(或249)绕着万向节131的中心旋转，会带动近端止盘7产生协同翻转，进而对端部固定在近端止盘7上的各结构骨12产生推拉，均匀分布固定在近端止盘7上的各结构骨12，一侧受拉从而使得对应结构骨12处在近端连续体1中的长度增加，另一侧受压从而使得对应结构骨12处在近端连续体1中的长度减少，此时，近端基盘4和近端止盘7产生错位，两者轴线不再重合，近端连续体1发生弯转；因为各结构骨12的总长不变，从而导致各结构部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。两者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中的第二结构骨12沿周向分布，当然，其也可以分布在矩形周向上，可以均匀分布或者非均匀分布，在此不加以限定)呈反比。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。通过以上四个节点相互配合，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相对于从动件149(或249)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)，以及向特定方向或者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外周的封皮起皱或者过度拉伸，影响封皮的使用寿命。例如，从动件249可以实现近端连续体1向两个自由度方向的弯曲，从动件149可以实现近端连续体1向任意方向的弯曲。

或者，四个节点还可以采取如下组合：第一连接节点采用旋转副连接，第二连接节点采用万向节，第三连接节点采用旋转副连接，第四连接节点采用固定连接，此时也可以实现在从动件149(或249)的驱动下万向节131的自由端自由旋转运动，从而带动近端止盘7运动翻转，达到令远端连续体3弯曲的目的。

又或者，四个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，第三连接节点采用固定连接，第四连接节点采用移动副连接，也可实现目的。

综上，除以上实现方式外，第一连接节点、第三连接节点和第四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，再与驱动连接部本身结构进行组合，构成以上四个连接节点的其他连接形式的组合，不同组合之间的区别在于各种实现形式中，自由度的数目不同，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。

如图10所示，驱动连接部13采用球铰关节132，球铰关节可理解为包括3个轴线相交的旋转副，此时，四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，第四连接节点采用固定连接。即第一连接节点指球铰关节132的基座与近端基盘4固定连接，第二连接节点指球铰关节132本身结构，第四连接节点指球铰关节132的另一端作为自由端，与从动件149(或249)的固定连接，第三连接关节指球铰关节132的另一端的外圆面与近端止盘7之间以圆柱副相配合，因此近端止盘7可相对自由端滑动和旋转，此时不变中心点为球铰的中心，从动件149(或249)绕着球铰关节132的中心旋转，使得自由端在从动件149(或249)的驱动下旋转运动时，会带动近端止盘7产生协同翻转，实现近端连续体1的弯转，进而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。通过以上四个节点相互配合，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相对于从动件149(或249)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)，以及向特定方向或者或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外周的封皮起皱或者过度拉伸，影响封皮的使用寿命。

或者，四个节点还可以采取如下组合：第一连接节点采用旋转副连接，第二连接节点采用球铰，第三连接节点采用移动副连接，第四连接节点采用固定连接，即第一连接节点指球铰关节132的基座与近端基盘4之间为旋转副连接，第二连接节点指球铰关节132本身结构，第四连接节点指球铰关节132的另一端作为自由端，与从动件149(或249)的固定连接，第三连接关节指球铰关节132的另一端的外圆面与近端止盘7之间以移动副相配合；此时也可以实现在从动件149(或249)的驱动下自由端自由旋转运动，从而带动近端止盘7运动翻转，达到令远端连续体3弯曲的目的。

又或者，四个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，第三连接节点采用旋转连接，第四连接节点采用移动副连接，也可实现目的。

综上，除以上组合方式以外，第一连接节点、第三连接节点和第四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，再与驱动连接部本身结构进行组合，构成以上四个连接节点的其他连接形式的组合，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。

需要说明的是，上述各实施例并非以用于限定本公开可实施的限定条件，本公开的本质在于通过驱动传动机构200驱动柔性连续体结构100中的近端止盘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，克服现有技术中对驱动丝直接的推拉。

基于上述任意实施例中的驱动传动系统，本公开还提供一种手术机器人，包括至少一个驱动传动系统。

在一些实施例中，至少一个驱动传动系统可以包括串联或者并联的至少两个驱动传动系统。应理解，手术机器人采用两个以上的上述的驱动传动系统串联或者并联，以增加臂体的灵活性。以至少两个驱动传动系统并联举例来说，如图11所示，两个上述驱动传动系统可以并排设置在支架15上。其中，两个驱动传动系统的两个驱动传动机构200在支架15上呈并排布置，每一驱动传动机构200中的第一旋转件和第二旋转件分别连接在支架15上，两个近端基盘4分别与支架15固定连接，两结构骨引导管束2一端分别与对应的近端连续体1的近端基盘4固定连接，两结构骨引导管束2的另一端依次穿过支架15并在同一远端基盘9处固定且汇成一束，例如呈环状(不局限于环状，也可为矩形等其他形状)。由此通过两侧的两驱动传动机构200驱动两驱动连接部13运动，分别带动两侧的两近端连续体1运动，从而实现远端连续体3的弯转，从而增加远端连续体3的自由度，从而增加手术机器人的灵活性。应理解，两个驱动传动系统并联仅为示例，并非限制。例如，驱动传动系统的数量还可以为三个或更多个，具体数量可以根据柔性连续体结构100的数量调整。

在一些实施例中，，两个柔情连续体结构100中的远端连续体3的长度可以相同或者不同。

在一些实施例中，，近端基盘4也可以与支架15固定连接，例如近端基盘4也可以为支架15的一部分。结构骨引导管束2的一端直接固定连接在支架15上，另一端在远端基盘9处固定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，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公开各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (17)

1.一种驱动传动系统，其特征在于，包括柔性连续体结构(100)和驱动传动机构(200)；

所述柔性连续体结构(100)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)，所述驱动连接部(13)的远端与所述近端基盘(4)连接，所述驱动连接部(13)的近端穿过所述近端止盘(7)并与所述近端止盘(7)连接，并且所述驱动连接部(13)位于所述近端止盘(7)近端侧的部分形成自由端；

其中，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)、远端基盘(9)并与所述远端止盘(11)固定连接；

驱动传动机构(200)包括：第一旋转件、第二旋转件和从动件；

所述第一旋转件与所述从动件铰接，形成第一铰接点；

所述第二旋转件与所述从动件铰接，形成第二铰接点；

所述第一旋转件与所述第二旋转件铰接，形成第三铰接点，所述第三铰接点的旋转轴线与所述第一旋转件的旋转轴线重合；

所述第一旋转件与所述第二旋转件的旋转轴线垂直且相交；

所述从动件与所述驱动连接部(13)的自由端连接；

在初始位置时，所述第一铰接点的旋转轴线与所述第二旋转件的旋转轴线重合，所述第二铰接点的旋转轴线与所述第一旋转件的旋转轴线重合。

2.如权利要求1所述的驱动传动系统，其特征在于：所述第一旋转件上设有第一连接杆件(147)；所述第二旋转件上设有第二连接杆件(148)；所述第一连接杆件(147)一端与所述从动件铰接，形成所述第一铰接点；所述第二连接杆件(148)的一端与所述从动件铰接，形成所述第二铰接点；所述第一连接杆件(147)的另一端和第二连接杆件(148)的另一端铰接，形成所述第三铰接点。

3.如权利要求2所述的驱动传动系统，其特征在于：所述第一旋转件设置成能在第一驱动件的驱动下转动，所述第二旋转件设置成能在第二驱动件的驱动下转动；

所述第一旋转件与所述第一连接杆件固定连接；所述第二旋转件与所述第二连接杆件固定连接。

4.如权利要求2所述的驱动传动系统，其特征在于：所述第一旋转件为第一蜗轮(143)或者第一锥齿轮，所述第一蜗轮(143)或第一锥齿轮设置成与所述第一连接杆件(147)固定连接；

所述第二旋转件为第二蜗轮(145)或者第二锥齿轮，所述第二蜗轮(145)或第二锥齿轮设置成与所述第二连接杆件(148)固定连接。

5.如权利要求1所述的驱动传动系统，其特征在于：所述从动件与所述第一旋转件和第二旋转件铰接于所述第三铰接点。

6.如权利要求1所述的驱动传动系统，其特征在于：所述从动件包括与所述驱动连接部的自由端连接的连接体，以及垂直于所述连接体向远端延伸的至少两根连接杆，所述至少两根连接杆中的第一连接杆与所述第一旋转件铰接，所述至少两根连接杆中的第二连接杆与所述第二旋转件铰接。

7.如权利要求6所述的驱动传动系统，其特征在于：所述连接体包括与所述第一连接杆固定连接的第一连接体和与所述第二连接杆固定连接的第二连接体，所述第一连接体和第二连接体转动连接。

8.如权利要求1所述的驱动传动系统，其特征在于：所述驱动连接部(13)包括万向节(131)，所述万向节(131)的远端与所述近端基盘(4)连接，所述万向节(15)的近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)近端侧的部分形成自由端；

或者，所述驱动连接部(13)包括球铰关节(132)，所述球铰关节(132)的远端与所述近端基盘(4)连接，所述球铰关节(132)的近端穿过所述近端止盘(7)且与所述近端止盘(7)连接，所述球铰关节(132)位于所述近端止盘(7)近端侧的部分形成自由端。

9.如权利要求1所述的驱动传动系统，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)、远端基盘(9)并与所述远端止盘(11)固定连接。

10.如权利要求1所述的驱动传动系统，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)；

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)依次穿过所述远端保持盘(10)。

11.如权利要求9所述的驱动传动系统，其特征在于：

在所述结构骨引导管束(2)上设置至少一片管束保持盘。

12.如权利要求9或11所述的驱动传动系统，其特征在于：

所述结构骨(12)采用由超弹性材料制成的细杆或细管，所述结构骨引导管束(2)采用钢管束。

13.如权利要求1所述的驱动传动系统，其特征在于：

在所述近端基盘(4)、远端基盘(9)、近端保持盘(5)和远端保持盘(10)上均设置有供所述结构骨(12)滑动通过的过孔，在所述近端止盘(7)和远端止盘(11)上均设置有用于固定所述结构骨(12)的端部的锁紧孔。

14.一种手术机器人，其特征在于：包含有至少一个如权利要求1至13任一项所述的驱动传动系统。

15.如权利要求14所述的手术机器人，其特征在于，所述至少一个驱动传动系统包括串联或者并联的至少两个驱动传动系统。

16.如权利要求14所述的手术机器人，其特征在于，至少两个所述驱动传动系统的至少两个驱动传动机构(200)并排设置在支架(15)上，其中所述至少两个所述驱动传动机构(200)的第一旋转件和第二旋转件分别连接在所述支架(15)上；

至少两个所述驱动传动系统的至少两个近端基盘(4)分别与所述支架(15)固定连接或者与所述支架(15)一体成型。

17.如权利要求16所述的手术机器人，其特征在于，至少两个所述驱动传动系统的至少两个结构骨引导管束(2)一端分别与对应的近端连续体(1)的近端基盘(4)固定连接，另一端依次穿过所述支架(15)并与远端基盘(9)固定连接且汇成一束。

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