CN114010324B - 一种用于动力装置的换向机构及手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗技术领域，具体公开了一种用于动力装置的换向机构以及手术机器人。动力装置具有圆柱壳部，换向机构包括：把座，包括握持部和安装座部，安装座部背离握持部的一侧开设有弧形的放置槽；锁紧环与放置槽的槽壁合围形成有圆柱形的第一安装通孔，第一安装通孔能够与圆柱壳部间隙配合；锁紧环上贯通开设有与第一安装通孔连通的安装口；锁紧件，包括凸轮部，凸轮部至少部分位于安装口中，且锁紧件与锁紧环转动连接，以使凸轮部能够选择性地伸入第一安装通孔中以抵紧圆柱壳部。手术机器人包括上述动力装置和换向机构。本发明公开的换向机构和手术机器人，能够提高医生手术时的舒适性和操作便利性。

Description

一种用于动力装置的换向机构及手术机器人

技术领域

本发明属于医疗技术领域，尤其涉及一种用于动力装置的换向机构及手术机器人。

背景技术

随着科技的进步和机器人技术的发展，能够辅助医生进行手术操作的医疗机器人在医学领域应用越来越广泛，在提高手术精度和稳定性的同时，也能降低手术医生的作业强度和疲劳程度，从而提高手术安全性。

骨科手术机器人是医疗机器人的一种，其能够被应用于关节置换手术、关节修复手术等骨关节手术中。骨科手术常常需要精确的切削、磨削、固定等操作，因而骨科手术机器人的机械臂末端通常设置有带动力单元的手术器械。而由于每位患者的骨头情况存在差异，在骨科手术中，骨科手术机器人通常作为辅助性存在，需要医生对手术器械的动力单元进行把控操作，以顺利完成手术。

现有的骨科手术机器人，动力单元的外部包裹有保护壳，以方便动力单元在机械臂上的安装和定位，同时，对动力单元进行保护。在手术过程中，医生通常通过握持保护壳对手术器械进行把控操作。但是，由于每个医生在手术时都存在不同的手术习惯，而动力单元安装至机械臂末端并定位后，不能够随意进行调节，从而导致医生握持的方式相对固定，难以满足医生操作便利性和舒适性的要求；同时，在手术过程中始终采用相同的方式握持动力单元，对于某些角度的手术操作时，可能会造成视线的遮挡，造成手术难度的增大，甚至会影响手术的顺利进行。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于动力装置的换向机构，以方便医生在手术时对动力装置进行握持，且调节握持方向，提高医生握持的舒适性和便利性。

本发明的另一个目的在于提供一种手术机器人，以提高手术机器人与医生的配合便利性，从而提高手术效果。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于动力装置的换向机构，所述动力装置包括动力单元和包裹于所述动力单元外部的保护壳，所述保护壳具有圆柱壳部，所述换向机构包括：

把座，包括握持部和连接于所述握持部一端的安装座部，所述安装座部背离所述握持部的一侧开设有弧形的放置槽；

锁紧环，安装于所述安装座部上且所述锁紧环与所述放置槽的槽壁合围形成有圆柱形的第一安装通孔，所述第一安装通孔能够与所述圆柱壳部间隙配合，且所述第一安装通孔的轴线沿第一方向延伸，所述握持部沿第二方向延伸，所述第一方向与所述第二方向呈预设夹角设置，所述锁紧环上贯通开设有与所述第一安装通孔连通的安装口；

锁紧件，包括凸轮部，所述凸轮部至少部分位于所述安装口中，且所述锁紧件与所述锁紧环转动连接，以使所述凸轮部能够选择性地伸入所述第一安装通孔中以抵紧所述圆柱壳部。

作为一种换向机构的可选技术方案，所述换向机构还包括卡环，所述卡环和所述锁紧环分别连接于所述安装座部沿所述第一方向的两端，所述卡环与所述放置槽的槽壁合围形成有第二安装通孔，所述第二安装通孔与所述第一安装通孔同轴设置，所述第二安装通孔能够与所述圆柱壳部间隙配合；

所述卡环和所述锁紧环中的至少一个与所述安装座部可拆卸连接。

作为一种换向机构的可选技术方案，所述锁紧环与所述安装座部固定或可拆卸连接；

所述卡环沿周向方向的第一端与所述安装座部转动连接，所述卡环沿所述周向方向的第二端通过锁扣组件与所述安装座部可拆卸连接。

作为一种换向机构的可选技术方案，所述安装座部远离所述卡环的一端开设有缺口。

作为一种换向机构的可选技术方案，所述凸轮部与所述安装口的侧壁转动连接，所述锁紧件包括舌片部，所述舌片部与所述凸轮部连接并位于所述锁紧环的外侧。

作为一种换向机构的可选技术方案，所述锁紧环的外侧壁上开设有与所述安装口连通的让位槽，所述让位槽的槽底形成有限位台阶面，所述舌片部能够沿靠近或远离所述限位台阶面的方向翻转，且所述舌片部能够翻转至抵接于所述限位台阶面上。

作为一种换向机构的可选技术方案，所述锁紧件具有第一极限转动位置和第二极限转动位置，当所述锁紧件处于所述第一极限转动位置时，所述舌片部靠近所述限位台阶面，所述凸轮部能够抵压于所述圆柱壳部，当所述锁紧件处于所述第二极限转动位置时，所述舌片部远离所述限位台阶面，且所述凸轮部与所述圆柱壳部脱离接触。

作为一种换向机构的可选技术方案，所述舌片部为开口背离所述锁紧环的圆弧形结构；

和/或，所述锁紧件的转动轴线与所述第一方向及所述第二方向均垂直；

和/或，所述锁紧件位于所述锁紧环远离所述握持部的一侧。

作为一种换向机构的可选技术方案，所述凸轮部通过转轴与所述锁紧环连接；

所述转轴为阻尼转轴，或所述转轴上套设有扭簧，所述扭簧的两端分别相对所述锁紧环及所述锁紧件固定。

作为一种换向机构的可选技术方案，所述安装座部远离所述第一端的外侧壁上凸设有凸台部，所述凸台部上开设有开口背离所述卡环的锁槽；

所述锁扣组件包括连杆单元和锁杆，所述连杆单元的一端与所述锁杆连接，所述连杆单元与所述第二端的外周壁转动连接，以使所述锁杆能够转入至所述锁槽中或退出所述锁槽；

所述锁杆及所述连杆单元的转动轴线均沿所述第一方向设置。

作为一种换向机构的可选技术方案，所述连杆单元包括操作杆和连接杆，所述连接杆的一端与所述锁杆连接，所述连接杆的另一端与所述操作杆转动连接，所述操作杆靠近所述安装座部的一端与所述卡环转动连接，且所述连接杆与所述操作杆的铰接点位于所述操作杆的两端之间，所述连接杆为开口朝向所述卡环的弧形杆状结构。

作为一种换向机构的可选技术方案，所述操作杆和所述连接杆均为开口朝向所述卡环的弧形结构，且当所述锁杆卡入所述锁槽中时，所述操作杆及所述连接杆整体沿所述卡环的周向方向延伸。

作为一种换向机构的可选技术方案，所述握持部为中空腔体结构；和/或，所述预设夹角为65°~87°。

作为一种换向机构的可选技术方案，所述把座包括沿第三方向扣合连接的两个半壳体，所述第三方向与所述第一方向及所述第二方向均垂直，每个所述半壳体均包括握持壳部和连接于所述握持壳部一端的座壳部，两个所述半壳体的所述握持壳部扣合形成封闭且中空的所述握持部，两个半壳体的所述座壳部拼合形成所述安装座部。

一种手术机器人，所述手术机器人具有机械臂，所述机械臂的末端连接有动力装置，所述动力装置包括动力单元和包裹于所述动力单元外部的保护壳，所述保护壳具有圆柱壳部，所述动力装置的驱动端连接有手术器械，还包括如上所述的换向机构，所述圆柱壳部间隙插设于所述第一安装通孔中。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的换向机构，通过设置握持部与第一安装通孔的轴线方向呈夹角设置，可以使得当换向机构装配至圆柱壳部上时，握持部可供医生进行握持，使得医生握持的方式能够更加符合操作习惯；同时，通过设置能够实现换向机构与圆柱壳部锁紧和解锁的锁紧件，使得在医生操作动力装置时，可以使换向机构与圆柱壳部锁紧，从而保证动力装置与换向机构稳定连接，避免产生操作误差；当医生需要调节握持角度时，使换向机构与圆柱壳部解锁，从而可以使得换向机构可以相对圆柱壳部绕其轴线转动和沿其轴向滑动，实现换向机构在圆柱壳部周向位置上的无极调节，从而调节医生的握持姿势，从而提高医生对动力装置的操作舒适性，且能够避免手术过程中的视线遮挡，提高手术效率和安全性；再者，通过带凸轮部的锁紧件，能够通过转动锁紧件，实现换向机构与动力装置之间的锁定和解锁，操作简单方便。

本发明提供的手术机器人，通过采用在动力装置上装配换向机构，能够提高医生在手术过程中的操作顺畅性和舒适性，提高手术的效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的动力装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的动力装置的部分拆分结构示意图；

图3是本发明实施例提供的动力装置与换向机构配合后的结构示意图一；

图4是本发明实施例提供的动力装置与换向机构配合后的结构示意图二；

图5是本发明实施例提供的换向机构在锁紧状态下的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的换向机构的剖视图；

图7是图6中I处的局部放大图；

图8是本发明实施例提供的换向机构在解锁状态下的结构示意图；

图9是图8中J处的局部放大图；

图10是本发明实施例提供的把座的拆分结构示意图；

图11是本发明实施例提供的把座的剖视图；

图12是本发明实施例提供的手术机器人的结构示意图。

图中标记如下：

100、换向机构；200、动力装置；201、动力单元；202、保护壳；2021、动力壳体；20211、圆柱壳部；2022、基座壳体；203、安装座；300、手术器械；400、机械臂

1、把座；11、握持部；111、握持壳部；112、安装柱；113、连接螺纹孔；114、连接通孔；115、凹槽；116、定位筋条；12、安装座部；12a、座壳部；121、第一安装部；122、连接部；123、第二安装部；124、凸台部；1241、锁槽；1242、让位槽；125、定位凸筋；126、放置槽；127、缺口；

2、锁紧环；21、安装口；22、避让槽；23、限位台阶面；

3、锁紧件；31、凸轮部；32、舌片部；

4、卡环；41、连接耳部；42、定位凹槽；

5、锁扣组件；51、操作杆；511、弧片部；52、连接杆；53、锁杆；54、枢接轴；

6、第一安装通孔；7、第二安装通孔；8、转轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1-4所示，本实施例提供了一种换向机构100，其可应用于手术机器人中，并能够适配安装于手术机器人的机械臂末端的动力装置200上，以提高手术过程中，医生对动力装置200的握持便利性和舒适性。

本实施例中的动力装置200包括安装座203、动力单元201和保护壳202，安装座203沿动力装置200的径向方向延伸且用于与手术机器人的机械臂连接，动力单元201的驱动端插设在安装座203中并通过连接结构与手术器械300连接；保护壳202包括包裹于安装座203外侧的基座壳体2022和包裹于动力单元201外侧的动力壳体2021，动力壳体2021具有圆柱形的圆柱壳部20211，圆柱壳部20211沿动力单元201的轴向方向延伸。

传统地，医生通过握持动力壳体2021对动力装置200进行操作，但由于动力壳体2021始终相对手术机器人的机械臂固定，握持存在不便利、不舒适的情况。而本实施例提供的换向机构100能够装配在动力壳体2021上，并配合圆柱壳部20211调节动力机构200在动力壳体2021周向上的位置，以提高医生对动力装置200操作的便利性。

值得说明的是，在本发明中，动力装置200的整体结构可参考现有技术，此非本发明的改进，此处不再赘述。且可以理解的是，动力单元201可以为驱动手术器械300旋转的旋转动力单元、驱动手术器械300直线运动的直向动力单元或者为驱动手术器械300振动或摆动等动作的其他类型的动力单元201，本实施例对动力单元201的类型不做限制。

同时，本发明对保护壳202的具体结构、其与动力单元201及安装座203的配合形式均不作限定，只要保护壳202具有包裹并固定动力单元201的动力壳体2021，且动力壳体2021上具有与换向机构100配合的圆柱壳部20211即可。即动力壳体2021可以仅包括圆柱壳部20211，也可以是仅有一段为圆柱壳部20211，其余结构为其他结构形式。且圆柱壳部20211可以为外径处处相等的等径圆柱形状，也可以是外径存在变化，如端部外径小、中间外径大的多段式圆柱壳结构，或圆柱壳部20211的外表面还可以具有环形凹槽、孔等特征，本实施例动力壳体2021及圆柱壳部20211上的细节结构不做限定。进一步地，动力壳体2021上的圆柱壳部20211可以仅设置一个，也可以同轴设置若干个。

具体地，如图3-5所示，换向机构100包括把座1、锁紧环2及锁紧件3。把座1包括握持部11和连接于握持部11一端的安装座部12，安装座部12背离握持部11的一侧开设有弧形的放置槽126；锁紧环2与安装座部12可拆卸连接，且锁紧环2与放置槽126的槽壁合围形成有圆柱形的第一安装通孔6，第一安装通孔6能够与圆柱壳部20211间隙配合，且第一安装通孔6的轴线沿第一方向延伸，握持部11沿第二方向延伸，第一方向与第二方向呈预设夹角设置，锁紧环2上贯通开设有与第一安装通孔6连通的安装口21；锁紧件3包括凸轮部31，凸轮部31至少部分位于安装口21中，且锁紧件3与锁紧环2转动连接，以使凸轮部31能够选择性地伸入第一安装通孔6中以抵紧圆柱壳部20211。

本实施例提供的换向机构100，当需要将换向机构100安装至动力装置200上时，转动调节锁紧件3，使凸轮部31整体均退出第一安装通孔6，然后，将圆柱壳部20211插入第一安装通孔6中，即保证换向机构100与圆柱壳部20211在径向上的位置固定；其后，相对圆柱壳部20211转动换向机构100，调节握持部11在圆柱壳部20211周向上的位置后，转动锁紧件3，使凸轮部31部分伸入第一安装通孔6中对圆柱壳部20211进行抵紧，从而实现换向机构100与动力装置200的相对锁紧。同时，当需要将换向机构100从动力装置200卸下时，转动锁紧件3，对圆柱壳部20211和换向机构100进行解锁，即可将换向机构100从动力装置200中卸下。

即，本实施例提供的换向机构100，通过将握持部11与第一安装通孔6的轴线方向呈夹角设置，可以使得当换向机构100装配至圆柱壳部20211上时，握持部11可供医生进行握持，使得医生握持的方式能够更加符合操作习惯；同时，通过设置能够实现换向机构100与圆柱壳部20211锁紧和解锁的锁紧件3，使得在医生操作动力装置200时，可以使换向机构100与圆柱壳部20211锁紧，从而保证动力装置200与换向机构100稳定连接，避免产生操作误差；当医生需要调节握持角度时，使换向机构100与圆柱壳部20211解锁，从而可以使得换向机构100可以相对圆柱壳部20211绕其轴线转动和沿其轴向滑动，实现换向机构100在圆柱壳部20211周向上位置的无极调节，从而调节医生的握持姿势，从而提高医生对动力装置200的操作舒适性，且能够避免手术过程中的视线遮挡，提高手术效率和安全性；再者，通过转动带凸轮部31的锁紧件3，实现换向机构100与动力装置200之间的锁定和解锁，操作简单方便。

在本实施例中，优选地，第一方向和第二方向之间的预设夹角大于或等于65°且小于87°，以提高医生对换向机构100的握持便利性。最为优选地，预设夹角为75°。

进一步地，为提高换向机构100与圆柱壳部20211的装配稳定性，换向机构100还包括卡环4，卡环4和锁紧环2分别位于安装座部12沿第一方向的两端，且卡环4与放置槽126的槽底合围形成有圆柱形的第二安装通孔7，第二安装通孔7与第一安装通孔6同轴设置，且第二安装通孔7能够与圆柱壳部20211间隙配合。卡环4与锁紧环2中的至少一个与安装座部12可拆卸连接。

通过设置卡环4，能够对圆柱壳部20211沿其轴向的两个位置处进行包围夹持，从而能够提换向机构100与圆柱壳部20211的连接稳定性，避免两者之间产生晃动；同时，由于设置卡环4配合夹持圆柱壳部20211，能够在提高对圆柱壳部20211夹持稳定性的同时，减小锁紧环2沿轴向方向的尺寸。再者，由于卡环4和锁紧环2中的至少一个与安装座部12可拆卸连接，可以使得圆柱壳部20211不是整体通过插入的方式进入第一安装通孔6和第二安装通孔7，而是可以通过两侧夹抱的方式实现换向机构100与圆柱壳部20211的装配，减小换向机构100与圆柱壳部20211装配时的摩擦力，从而能最大限度地避免装配过程中动力装置200产生晃动，进而保证了动力装置200在使用过程中的定位准确性。

在本实施例中，动力壳体2021与卡环4和锁紧环2配合处的圆柱壳部20211等径设置，第一安装通孔6与第二安装通孔7等径设置。但在其他实施例中，动力壳体2021与卡环4和锁紧环2配合处的圆柱壳部20211处的外径可以不相同，即此时第一安装通孔6和第二安装通孔7的孔径不相同。即，在本发明中，并不对第一安装通孔6和第二安装通孔7的孔径和两者之间的间距进行限制，其在实际应用中可以根据动力壳体2021的具体结构进行适应性设置。

在本实施例中，锁紧环2与安装座部12可拆卸连接，卡环4沿其周向方向的第一端与安装座部12转动连接，卡环4沿周向方向的第二端与安装座部12可拆卸连接。该种设置，可以使得在装配换向机构100至动力装置200上之前，可以先将锁紧环2装配至把座1上，且在换向机构100的拆装过程中，仅需要拆卸卡环4的一端即可实现卡环4与把座1的扣合或者脱离，从而使得换向机构100与动力装置200的拆装更为便利，提高换向机构100的拆装效率。

可以理解的是，在其他实施例中，锁紧环2也可以是与安装座部12焊接连接或一体成型，或者锁紧环2也可以是一端与安装座部12转动连接，另一端与安装座部12可拆卸连接。同时，卡环4也可以是两端均与安装座部12可拆卸连接。

为方便卡环4及锁紧环2与安装座部12的连接，安装座部12优选整体呈开口背离握持部11的圆柱弧形结构，圆柱弧形结构的内凹壁合围形成上述的放置槽126，圆柱弧形结构对应的内径与第一安装通孔6的孔径相同。卡环4与锁紧环2沿周向方向的两端均与安装底座12沿周向方向的两端贴合，从而能够简化换向机构100的整体结构，减轻换向机构100的整体重量，且提高换向机构100的整体美观性，同时更加方便于将动力壳体2021放置在安装座部12上。

进一步地，安装座部12包括沿第一方向依次连接的第一安装部121、连接部122和第二安装部123，连接部122远离放置槽126的一侧连接握持部11，锁紧环2与卡环4分别与第一安装部121和第二安装部123扣合连接。第一安装部121和第二安装部123对应的圆心角大于连接部122的圆心角，且第一安装部121和第二安装部123的圆心角大于90°且小于等于180°，由此能够在提高安装座部12与卡环4及锁紧环2的连接便利性的同时，减小安装座部12的整体重量。最为优选地，第一安装部121和第二安装部123对应的圆心角为180°。

值得说明的是，在本实施例中，由于动力壳体2021整体呈圆柱形结构，即动力壳体2021仅包括圆柱壳部20211，因此，优选地，安装座部12的内表面形状与动力壳体2021外表面形状相一致。在其他实施例中，也可以仅是第一安装部121与第二安装部123的内表面形状与对应的圆柱壳部20211的外表面形状相一致即可，即连接部122内表面可以与动力壳体2021贴合，也可以是两者不存在配合关系。

进一步地，安装座部12远离卡环4的一端开设有缺口127，以更加方便动力装置200与换向机构100的拆装。

值得说明的是，在本实施例中，第一方向为由锁紧环2指向卡环4的方向，即预设夹角为由握持部11向沿靠近锁紧环2的方向旋转至握持部11的轴线与锁紧环2的轴线重合所需的角度（图5中的逆时针方向）。

在本实施例中，锁紧环2的形状与第一安装部121的形状相适配，且锁紧环2的周向两端分别与第一安装部121的周向两端贴合，锁紧环2的厚度与第一安装部121的厚度相等，减小锁紧环2与第一安装部121装配后的间隙与棱角，从而提高换向机构100的整体美观性，同时也能够更好地避免换向机构100在使用过程中对医生产生剐蹭，提高握持舒适性，且易于换向机构100的清洁保养。

优选地，锁紧环2与第一安装部121通过螺纹件可拆卸连接，以提高锁紧环2与第一安装部121的装配稳定性。具体地，第一安装部121周向两端的端面上均开设有螺纹孔，锁紧环2上对应开设有通孔，第一安装部121和锁紧环2通过穿设于螺纹孔和通孔中的螺纹件连接。进一步地，每个端面上的螺纹孔优选沿第一方向间隔设置有至少两个。

如图5-图8所示，锁紧环2的顶部开设有安装口21，安装口21贯通锁紧环2的内外壁，凸轮部31基本位于安装口21内并与安装口21的侧壁转动连接。为提高凸轮部31与安装口21的转动连接便利性，凸轮部31上贯通开设有第一轴孔，锁紧环2于凸轮部31的相对两侧均开设有避让槽22，避让槽22正对凸轮部31的一侧槽壁上开设有与安装口21连通的第二轴孔，两个避让槽22槽底的第二轴孔正对设置，且第二轴孔与第一轴孔正对连通，凸轮部31与锁紧环2通过穿设于第一轴孔和第二轴孔的转轴8转动连接。

为提高对锁紧件3的转动便利性，锁紧件3还包括与凸轮部31连接的舌片部32，舌片部32位于锁紧环2的外侧，由此方便操作人员通过按压或推动舌片部32的方式带动凸轮部31转动，从而使得凸轮部31伸入或退出第一安装通孔6内。舌片部32优选为开口背离锁紧环2的圆弧形片状结构，以提高操作人员按压或推动舌片部32的舒适性。进一步地，舌片部32的各个棱边处均设置有倒角，且舌片部32与凸轮部31光顺连接，以减少棱角，从而进一步地提高操作人员按压舌片部32的舒适性。

锁紧环2的外侧壁上开设有与安装口21连通的让位槽，让位槽的槽底形成有限位台阶面23，舌片部32能够沿靠近或远离限位台阶面23的方向翻转，且舌片部32能够翻转至抵接于限位台阶面23上。让位槽及限位台阶面23的设置，能够对舌片部32的转动提供避让，减小舌片部32与锁紧环2之间的干涉；同时，限位台阶面23还能够限定锁紧件3转动的幅度。

锁紧件3具有第一极限转动位置（如图7所示）和第二极限转动位置（如图8所示），当锁紧件3处于第一极限转动位置时，舌片部32靠近限位台阶面23，凸轮部31部分伸入第一安装通孔6中并能够抵压于圆柱壳部20211，当锁紧件3处于第二极限转动位置时，舌片部32远离限位台阶面23，且凸轮部31与圆柱壳部20211脱离接触。

优选地，在本实施例中，第一安装通孔6与圆柱壳部20211间隙配合，且当锁紧件3处于第二极限转动位置时，凸轮部31完全退出第一安装通孔6中，由此能够减小对锁紧环2的内壁与圆柱壳部20211之间间隙需求，更有利于保证圆柱壳部20211与把座1及锁紧环2在转动调节时的配合稳定性和同轴度。在其他实施例中，当锁紧件3处于第一极限转动位置和第二极限转动位置时，凸轮部31均部分伸入第一安装通孔6中，且凸轮部31在锁紧件3处于第一极限转动位置时伸入的深度大于凸轮部31在锁紧件3处于第二极限位置时伸入的深度相同。

为进一步地提高操作人员操作锁紧件3的便利性，转轴8沿第三方向延伸。第三方向与第一方向及第二方向均垂直。但可以理解的是，凸轮部31的转动轴线方向可以不限于第三方向，只要保证凸轮部31能够选择性地转动至伸入第一安装通孔6内即可。

在本实施例中，锁紧件3位于锁紧环2远离握持部11的一侧，以避免医生在握持过程中误碰到锁紧件3。

进一步地，为保持锁紧件3位置的稳定性，转轴8优选为阻尼转轴，以使锁紧件3转动至解锁位置或者锁定位置后，能够保持在该位置，避免锁紧件3轻易晃动。在其他实施例中，也可以是在转轴8上套设扭簧，扭簧的两端分别相对锁紧环2和锁紧件3固定，通过扭簧施加的力保持锁紧件3位置的稳定性。

如图5、图8及图9所示，卡环4沿周向方向的第一端与第二安装部123的铰接端转动连接，卡环4沿周向方向的第二端与第二安装部123的拆卸端通过锁扣组件5可拆卸连接。在本实施例中，铰接端的端面上凸设有铰接座，卡环4的第一端开设有铰接口，铰接座插入铰接口中，且卡环4与铰接座通过穿设于铰接座和卡环4第一端的铰接轴铰接，铰接轴沿第一方向延伸。值得说明的是，上述第二安装部123与卡环4的转动连接仅为示例性设置，现有其他能够实现卡环4与第二安装部123转动连接的结构也在本发明的保护范围之内。

在本实施例中，卡环4与拆卸端通过锁扣组件5卡接，以提高卡环4与第二安装部123的拆装便利性，避免频繁拆卸螺钉导致的拆装麻烦、螺钉易丢失等问题。

优选地，拆卸端远离铰接端的一侧外壁凸设有凸台部124，凸台部124开设有开口背离卡环4的锁槽1241，锁槽1241贯通凸台部124的相对两侧。锁扣组件5包括连杆单元与锁杆53，连杆单元的一端与锁杆53连接，连杆单元与卡环4第二端的外周壁铰接，且连杆单元的转动轴线、锁杆53的延伸方向及锁槽1241的贯通方向均沿第一方向设置。连杆单元相对卡环4的转动能够带动锁杆53旋入或者退出锁槽1241中，从而实现卡环4与第二安装部123的锁合或者解锁。该种锁扣组件的结构设置，结构简单，且解锁和锁合操作便利性。

进一步地，连杆单元包括操作杆51和连接杆52，操作杆51靠近锁槽1241的一端与卡环4铰接，连接杆52的一端通过枢接轴54与操作杆51铰接，连接杆52的另一端与锁杆53连接，且枢接轴54位于操作杆51的两端之间。该种设置，当操作人员拨动操作杆51的另一端时，操作杆51相对卡环4转动，带动连接杆52转动，从而带动锁杆53转动，进而使锁杆53退出或者进入锁槽1241。即，该种连杆单元的结构设置，一方面能够提高操作人员操作连杆单元的便利性，另一方面也能够使得锁杆53在运动时的轨迹不是绕某一轴线的圆弧轨迹，从而能够更加方便地对锁杆53的运动轨迹进行设计，避免锁杆53进出或退出锁槽1241时与凸台部124干涉，还能够更好地提高锁杆53在锁槽1241中的设置稳定性。

在本实施例中，连接杆52和操作杆51呈弧形杆状结构，当锁杆53位于锁槽1241中时，连接杆52的开口及操作杆51的开口均朝向卡环4，且连接杆52与操作杆51大致沿卡环4的周向延伸，由此能够提高换向机构100在使用过程中的外形美观性，且减小棱角，避免剐蹭。

连接杆52优选与锁杆53垂直连接，且更为优选地，操作杆51于其转动轴线的两侧均设置有连接杆52，两个连接杆52分别与操作杆51的两个侧面贴合，且两个连接杆52分别连接于锁杆53的两端，由此能够提高锁扣组件5整体结构的稳定性和运行可靠性。

为方便操作杆51与卡环4的连接，卡环4的外侧壁上凸设有连接耳部41，操作杆51的第一端开设有避让孔，连接耳部41伸入避让孔中，且操作杆51与连接耳部41通过铰接轴枢接，铰接轴沿第一方向延伸。当锁杆53位于锁槽1241中时，操作杆51基本贴合在卡环4上，由此能够避免人员的误触而导致卡环4与把座1解锁。进一步地，操作杆51的第二端向远离卡环4的方向弯折形成有弧片部511，弧片部511的开口背离卡环4，且与操作杆51主体结构光顺连接，以提高操作人员拨动操作杆51的便利性。

进一步地，锁槽1241朝向第二安装部123的一侧开设有让位槽1242，让位槽1242光顺延伸至第二安装部123的外壁处，以提高锁杆53进入或退出锁槽1241的顺畅性和便利性。

为进一步地提高卡环4的第二端与拆卸端的连接便利性，卡环4的第二端端面上和拆卸端的端面中的一个设置有定位凸筋125，另一个设置有定位凹槽42，当拆卸端的端面与卡环4的第二端端面贴合时，定位凸筋125嵌入定位凹槽42中，提高两者的装配可靠性。在本实施例中，定位凸筋125设置在拆卸端的端面上，定位凹槽42设置在卡环4的端面上。

如图10和图11所示，把座1优选包括沿第三方向扣合连接的两个半壳体，每个半壳体均包括握持壳部111和座壳部12a，两个半壳体的握持壳部111扣合形成内部中空的握持部11，两个半壳体的座壳部12a拼合形成安装座部12。由此，能够在保证握持部11的外形尺寸的同时，减轻握持部11的重量。进一步地，握持部11的外表面为光顺的曲面，以提高握持舒适性。

两个握持壳部111优选螺纹连接，以提高连接可靠性。具体地，两个握持壳部111的内壁上均凸设有安装柱112，两个握持壳部111上的安装柱112对应设置，其中一个握持壳部111的安装柱112上开设有连接螺纹孔113，另一个握持壳部111上对应连接螺纹孔113设置有贯通握持壳部111和安装柱112的连接通孔114，两个握持壳部111通过穿设于连接通孔114和连接螺纹孔113中的螺钉连接。优选地，螺纹连接件沿握持部11沿第二方向间隔设置有两个，连接螺纹孔113、连接通孔114及安装柱112均对应设置，以提高两个握持壳部111的装配稳定性。

进一步地，开设有连接通孔114的握持壳部111的外表面开设有凹槽115，凹槽115为沿第二方向延伸的长条形槽，连接通孔114开设于凹槽115的槽底。凹槽115的设置，有利于避免螺纹连接件凸出握持部11的外表面而刮伤操作人员，提高握持舒适性。

两个座壳部12a同样通过螺纹件可拆卸连接，以提高把座1的结构稳定性，保证两个座壳部12a紧密拼合，从而避免两个座壳部12a之间产生晃动而导致对圆柱壳部20211的夹持力减弱。优选地，连接两个座壳部12a的螺纹件沿第三方向延伸，以避免与卡环4或者锁紧环2产生干涉。且螺纹件于座壳部12a的两端各设置一个，以提高两个座壳部12a的连接紧密性。

进一步地，每个半壳体均优选一体成型，以降低装配难度。座壳部12a与握持壳部111采用圆弧光顺连接，以减小棱角，避免刮伤。在其他实施例中，座壳部12a与握持壳部111还可以采用可拆卸连接方式或者焊接连接的方式连接。

如图12所示，本实施例还提供了一种手术机器人，所述手术机器人具有机械臂，机械臂的末端连接有动力装置200，动力装置200包括动力单元201和包裹于动力单元201外部的保护壳202，保护壳202具有圆柱壳部20211，动力装置200的驱动端连接有手术器械300，手术机器人还包括如上所述的换向机构100，圆柱壳部20211间隙插设于第一安装通孔6中。本实施例提供的手术机器人，通过采用在动力装置200上装配换向机构100，能够提高医生在手术过程中的操作顺畅性和舒适性，提高手术的效率。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (15)

1.一种用于动力装置的换向机构，所述动力装置包括动力单元（201）和包裹于所述动力单元（201）外部的保护壳（202），所述保护壳（202）具有圆柱壳部（20211），其特征在于，所述换向机构包括：

把座（1），包括握持部（11）和连接于所述握持部（11）一端的安装座部（12），所述安装座部（12）背离所述握持部（11）的一侧开设有弧形的放置槽（126）；

锁紧环（2），安装于所述安装座部（12）上且与所述放置槽（126）的槽壁合围形成有圆柱形的第一安装通孔（6），所述第一安装通孔（6）能够与所述圆柱壳部（20211）间隙配合，且所述第一安装通孔（6）的轴线沿第一方向延伸，所述握持部（11）沿第二方向延伸，所述第一方向与所述第二方向呈预设夹角设置，所述锁紧环（2）上贯通开设有与所述第一安装通孔（6）连通的安装口（21）；

锁紧件（3），包括凸轮部（31），所述凸轮部（31）至少部分位于所述安装口（21）中，且所述锁紧件（3）与所述锁紧环（2）转动连接，以使所述凸轮部（31）能够选择性地伸入所述第一安装通孔（6）中以抵紧所述圆柱壳部（20211）。

2.根据权利要求1所述的换向机构，其特征在于，所述换向机构还包括卡环（4），所述卡环（4）和所述锁紧环（2）分别连接于所述安装座部（12）沿所述第一方向的两端，所述卡环（4）与所述放置槽（126）的槽壁合围形成有第二安装通孔（7），所述第二安装通孔（7）与所述第一安装通孔（6）同轴设置，且所述第二安装通孔（7）能够与所述圆柱壳部（20211）间隙配合；

所述卡环（4）和所述锁紧环（2）中的至少一个与所述安装座部（12）可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的换向机构，其特征在于，所述锁紧环（2）与所述安装座部（12）固定或可拆卸连接；

所述卡环（4）沿周向方向的第一端与所述安装座部（12）转动连接，所述卡环（4）沿所述周向方向的第二端通过锁扣组件（5）与所述安装座部（12）可拆卸连接。

4.根据权利要求2所述的换向机构，其特征在于，所述安装座部（12）远离所述卡环（4）的一端开设有缺口（127）。

5.根据权利要求1-4任一项所述的换向机构，其特征在于，所述凸轮部（31）与所述安装口（21）的侧壁转动连接，所述锁紧件（3）包括舌片部（32），所述舌片部（32）与所述凸轮部（31）连接并位于所述锁紧环（2）的外侧。

6.根据权利要求5所述的换向机构，其特征在于，所述锁紧环（2）的外侧壁上开设有与所述安装口（21）连通的让位槽，所述让位槽的槽底形成有限位台阶面（23），所述舌片部（32）能够沿靠近或远离所述限位台阶面（23）的方向翻转，且所述舌片部（32）能够翻转至抵接于所述限位台阶面（23）上。

7.根据权利要求6所述的换向机构，其特征在于，所述锁紧件（3）具有第一极限转动位置和第二极限转动位置，当所述锁紧件（3）处于所述第一极限转动位置时，所述舌片部（32）靠近所述限位台阶面（23），所述凸轮部（31）能够抵压于所述圆柱壳部（20211），当所述锁紧件（3）处于所述第二极限转动位置时，所述舌片部（32）远离所述限位台阶面（23），且所述凸轮部（31）与所述圆柱壳部（20211）脱离接触。

8.根据权利要求5所述的换向机构，其特征在于，所述舌片部（32）为开口背离所述锁紧环（2）的圆弧形结构；

和/或，所述锁紧件（3）的转动轴线与所述第一方向及所述第二方向均垂直；

和/或，所述锁紧件（3）位于所述锁紧环（2）远离所述握持部（11）的一侧。

9.根据权利要求1-4任一项所述的换向机构，其特征在于，所述凸轮部（31）通过转轴（8）与所述锁紧环（2）连接；

所述转轴（8）为阻尼转轴，或所述转轴（8）上套设有扭簧，所述扭簧的两端分别相对所述锁紧环（2）及所述锁紧件（3）固定。

10.根据权利要求3所述的换向机构，其特征在于，所述安装座部（12）远离所述第一端的外侧壁上凸设有凸台部（124），所述凸台部（124）上开设有开口背离所述卡环（4）的锁槽（1241）；

所述锁扣组件（5）包括连杆单元和锁杆（53），所述连杆单元的一端与所述锁杆（53）连接，所述连杆单元与所述第二端的外周壁转动连接，以使所述锁杆（53）能够转入至所述锁槽（1241）中或退出所述锁槽（1241）；

所述锁杆（53）及所述连杆单元的转动轴线均沿所述第一方向设置。

11.根据权利要求10所述的换向机构，其特征在于，所述连杆单元包括操作杆（51）和连接杆（52），所述连接杆（52）的一端与所述锁杆（53）连接，所述连接杆（52）的另一端与所述操作杆（51）转动连接，所述操作杆（51）靠近所述安装座部（12）的一端与所述卡环（4）转动连接，且所述连接杆（52）与所述操作杆（51）的铰接点位于所述操作杆（51）的两端之间。

12.根据权利要求11所述的换向机构，其特征在于，所述操作杆（51）和所述连接杆（52）均为开口朝向所述卡环（4）的弧形结构，且当所述锁杆（53）卡入所述锁槽（1241）中时，所述操作杆（51）及所述连接杆（52）整体沿所述卡环（4）的周向方向延伸。

13.根据权利要求1-4任一项所述的换向机构，其特征在于，所述握持部（11）为中空腔体结构；

和/或，所述预设夹角为65°~87°。

14.根据权利要求1-4任一项所述的换向机构，其特征在于，所述把座（1）包括沿第三方向扣合连接的两个半壳体，所述第三方向与所述第一方向及所述第二方向均垂直，每个所述半壳体均包括握持壳部（111）和连接于所述握持壳部（111）一端的座壳部（12a），两个所述半壳体的所述握持壳部（111）扣合形成封闭且中空的所述握持部（11），两个所述半壳体的所述座壳部（12a）拼合形成所述安装座部（12）。

15.一种手术机器人，所述手术机器人具有机械臂，所述机械臂的末端连接有动力装置，所述动力装置包括动力单元（201）和包裹于所述动力单元（201）外部的保护壳（202），所述保护壳（202）具有圆柱壳部（20211），所述动力装置的驱动端连接有手术器械（300），其特征在于，还包括如权利要求1-14任一项所述的换向机构，所述圆柱壳部（20211）间隙插设于所述第一安装通孔（6）中。

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