CN114110118A - 传动装置和医疗器械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗设备技术领域，提供一种传动装置和医疗器械。传动装置包括：第一传动机构，包括可转动的第一传动杆和连接第一传动杆的线缆组件，线缆组件能将第一传动杆的转动转换为俯仰运动和绕第一轴线的第一旋转运动；第二传动机构，包括可转动的第二传动杆和连接第二传动杆的齿轮组件，齿轮组件能将第二传动杆的转动转换为绕第二轴线的第二旋转运动，第二轴线与第一轴线相交；第三传动机构，包括可转动的第三传动杆和连接第三传动杆的推杆组件，推杆组件能将第三传动杆的转动转换为沿第二轴线的直线运动。本发明的传动装置能够通过多组传动机构将多驱动输入转换为多自由度运动，结构精简，装配方便，且多组传动机构互不干涉，确保传动精度。

Description

传动装置和医疗器械

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体地说，涉及一种传动装置和医疗器械。

背景技术

用于微创外科手术的医疗机器人可以借助位于患者近侧的多自由度手术器械进行必要的手术操作。具体来说，医疗机器人在远侧采用致动器产生动力，从而驱动位于近侧的多自由度手术器械产生相应动作；在此过程中，致动器产生的驱动力需要经过传动装置转换，并借助线缆或刚性杆传递至手术器械使其进行多自由度运动。

由于手术器械需要进行多自由度运动，因此传动装置需要能够转换多种驱动力并顺利传递至手术器械，避免不同驱动路径产生相互干涉。而现有的传动装置结构复杂，安装制造难度大，无法很好地应对多驱动输入，不可避免地导致不同驱动路径的干涉，造成传动精度下降。

需要说明的是，上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种传动装置和医疗器械，能够通过多组传动机构将多驱动输入转换为多自由度运动，结构精简，装配方便，且多组传动机构互不干涉，确保传动精度。

本发明的一个方面提供一种传动装置，包括：第一传动机构，包括可转动的第一传动杆和连接所述第一传动杆的线缆组件，所述线缆组件能将所述第一传动杆的转动转换为俯仰运动和绕第一轴线的第一旋转运动；第二传动机构，包括可转动的第二传动杆和连接所述第二传动杆的齿轮组件，所述齿轮组件能将所述第二传动杆的转动转换为绕第二轴线的第二旋转运动，所述第二轴线与所述第一轴线相交；第三传动机构，包括可转动的第三传动杆和连接所述第三传动杆的推杆组件，所述推杆组件能将所述第三传动杆的转动转换为沿所述第二轴线的直线运动。

在一些实施例中，所述第一传动机构包括至少一对第一传动单元，每个所述第一传动单元包括：一所述第一传动杆，包括同轴连接的主绕线轴和副绕线轴，所述主绕线轴和所述副绕线轴设有旋向相反的螺旋槽；一所述线缆组件，包括一对分别缠绕于所述主绕线轴的螺旋槽和所述副绕线轴的螺旋槽的线缆，一对所述线缆的缠绕方向相反；至少一对传动导轮，一对所述线缆自所述第一传动杆输出后，分别经所述至少一对传动导轮转换方向并输送至被驱动杆；随所述第一传动杆转动，一对所述线缆分别进行收线运动和放线运动，且一对所述第一传动单元分别驱动所述被驱动杆进行所述俯仰运动和所述第一旋转运动，所述第一轴线与所述被驱动杆的中心轴线相交。

在一些实施例中，所述主绕线轴与所述副绕线轴相背离的端部分别设有用于固定线缆的起始端的固定孔，所述主绕线轴的螺旋槽的螺距和所述副绕线轴的螺旋槽的螺距分别自相背离的端部向相靠近的端部逐渐减小。

在一些实施例中，所述至少一对传动导轮包括：一对转动平面分别与所述第一传动杆的轴线方向垂直、且沿所述轴线方向间隔设置的横向导轮；一对转动平面分别与所述轴线方向平行、且沿所述轴线方向间隔设置并分别与一对所述横向导轮对应设置的纵向导轮；所述线缆自对应的第一传动杆输出后，依次经过对应的横向导轮和纵向导轮，且一对所述第一传动单元中，不同第一传动杆的线缆位于所述第一传动杆至所述横向导轮之间的连接段在所述轴线方向的垂直平面上的投影相互交叉并在空间中互不干涉。

在一些实施例中，所述第一传动机构包括两对第一传动单元，两对所述第一传动单元共用一对所述第一传动单元的传动导轮，且两对所述第一传动单元的线缆互不干涉，分别连接至所述被驱动杆的中部驱动机构和末端执行机构；所述传动装置还包括设有对应每根所述线缆的走线孔的集线器，所述线缆经过对应的传动导轮后穿过对应的走线孔并连接至所述被驱动杆。

在一些实施例中，所述主绕线轴具有轴向延伸的芯轴，所述副绕线轴为中空结构，所述副绕线轴套设于所述芯轴并通过锁紧块锁紧；所述第一传动单元设置于所述传动装置的中层支架的第一面，所述锁紧块设置于所述中层支架的第二面；所述中层支架对应所述传动导轮的位置还设有供所述被驱动杆穿过的第一通孔，所述被驱动杆的首端通过第一轴承穿设于所述第一通孔中。

在一些实施例中，所述齿轮组件包括：第一直齿轮，套设于所述第二传动杆；第二直齿轮，套设于被驱动杆，所述第二直齿轮与所述第一直齿轮之间通过一个或多个直齿轮啮合传动；随所述第二传动杆转动，所述齿轮组件驱动所述被驱动杆转动，所述第二轴线与所述被驱动杆的中心轴线重合。

在一些实施例中，所述被驱动杆的首端分别通过第一轴承穿设于所述传动装置的中层支架的第一通孔中并通过第二轴承穿设于所述传动装置的下层支架的第二通孔中；所述第二直齿轮设于所述第一轴承与所述第二轴承之间，且所述第一轴承与所述第二直齿轮之间还设有不完全环形结构的夹紧机构，所述夹紧机构设有用于插入所述第二直齿轮的销孔的固定销。

在一些实施例中，所述推杆组件包括：传动齿轮组，所述传动齿轮组的首个直齿轮套设于所述第三传动杆；摆动杆，所述传动齿轮组的末个锥齿轮固定于所述摆动杆的沿所述第二轴线的一端；推杆，沿所述第二轴线的第一端通过连杆机构与所述摆动杆的沿所述第二轴线的另一端连接，且沿所述第二轴线的第二端连接被驱动杆；随所述第三传动杆转动，所述传动齿轮组驱动所述摆动杆相对于所述第二轴线摆动，所述连杆机构驱动所述推杆并带动所述被驱动杆沿所述第二轴线移动，所述第二轴线与所述被驱动杆的中心轴线重合。

在一些实施例中，所述摆动杆为U型摆动杆，所述末个锥齿轮固定于所述U型摆动杆的底部；所述U型摆动杆的两侧板设有一对垂直于所述第二轴线的旋转轴，一对所述旋转轴通过轴承机构连接于所述传动装置的上层支架。

在一些实施例中，所述连杆机构包括：设有一对旋转孔的两横边，分别自两所述侧板的顶部侧向延伸；具有一对转轴的连接块，设于两所述横边之间，与所述推杆的第一端连接，且一对所述转轴分别配合于一对所述旋转孔中；随所述摆动杆摆动，所述旋转孔相对于所述转轴转动，所述连接块沿所述第二轴线移动。

在一些实施例中，所述旋转孔设有缺口，所述转轴为削边圆形，所述转轴的弧面贴合所述旋转孔的内壁且平面高度大于所述缺口高度；所述末个锥齿轮为转动行程小于所述弧面至所述缺口的行程的不完全锥齿轮。

在一些实施例中，所述推杆的第一端设有轴承结构，所述轴承结构的内圈与所述推杆的第一端固定连接，所述轴承结构的外圈与所述连接块连接并由连接块盖板压紧。

在一些实施例中，所述第一传动杆、所述第二传动杆和所述第三传动杆分别通过对应的轴承与所述传动装置的支架连接，且所述第一传动杆、所述第二传动杆和所述第三传动杆的输入端分别固定有凸齿状的连接板；所述传动装置的顶层支架的侧边设有用于滑动安装的凹槽。

本发明的另一个方面提供一种医疗器械，包括上述任意实施例描述的传动装置。

本发明与现有技术相比的有益效果至少包括：

通过第一传动机构，采用线缆组件将第一传动杆的转动输入转换为俯仰运动和第一旋转运动；通过第二传动机构，采用齿轮组件将第二传动杆的转动输入转换为第二旋转运动；通过第三传动机构，采用推杆组件将第三传动杆的转动输入转换为直线运动；从而，通过多组传动机构将多驱动输入转换为多自由度运动，结构精简，装配方便，且多组传动机构互不干涉，确保传动精度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明实施例中传动装置的整体结构示意图；

图2至图4示出本发明实施例中传动装置的第一传动机构的不同视角的结构示意图；

图5示出本发明实施例中传动装置的第二传动机构的结构示意图；

图6和图7示出本发明实施例中传动装置的第三传动机构的不同视角的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使本发明全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。具体描述时使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。

图1示出一实施例中传动装置的整体结构，参照图1所示，传动装置整体形成为一个盒体结构，但不以此为限。传动装置的盒体轮廓包括顶层支架610、上层支架620、中间支架630和下层支架640。盒体轮廓还包括上盖650和下盖660，形成完整的盒体结构。

需要指出的是，本说明书中的所有方位名词均是以图纸所示而言，并非用于限定部件之间的位置关系。传动装置实际安装时，也并不限定于图纸所示方位。

传动装置的传动机构包括第一传动机构100、第二传动机构200和第三传动机构300。三组传动机构分别与被驱动杆500连接，被驱动杆500具体是医疗器械的器械杆。三组传动机构的传动杆的输入端，即顶部分别固定有凸齿状的连接板400。图1中示出六个连接板400，每个连接板400上设有圆周均布的凸齿结构，用以与致动器的对应结构相连接，实现力矩的传输。顶层支架610的侧边设有用于滑动安装的凹槽611，可以与致动器转接板上的凸出结构配合，实现传动装置与致动器的快速滑动安装。安装到位后，致动器驱动侧与连接板400实现接合，从而可以传递力矩至传动装置，实现将致动器输出的旋转运动转换并传递至器械杆，最终传递至器械杆的末端执行机构，驱动其进行多自由度运动。

下面分别对传动装置的三组传动机构进行详细说明。

图2至图4示出一实施例中第一传动机构的不同视角的结构，其中图2是正面结构，图3是俯视结构，图4是背面结构。第一传动机构安装于顶层支架610与中间支架630间，具体为线缆传动机构，用于固定、约束传动线缆，将致动器产生的驱动力传递至传动线缆，进而驱动器械杆的末端执行机构运动。

参照图2所示，第一传动机构包括可转动的第一传动杆110和连接第一传动杆110的线缆组件，线缆组件能将第一传动杆110的转动转换为俯仰运动和绕第一轴线的第一旋转运动。第一轴线与被驱动杆500的中心轴线相交，被驱动杆500绕第一轴线的第一旋转运动相当于被驱动杆500的偏转运动。第一传动机构包括至少一对第一传动单元100a，图2中示出两对第一传动单元100a，但不以此为限。

每个第一传动单元(以图2中标示的第一传动单元100a₁为例)包括：一第一传动杆110，包括同轴连接的主绕线轴120和副绕线轴130，主绕线轴120和副绕线轴130设有旋向相反的螺旋槽，螺旋槽用于引导线缆缠绕。一线缆组件，包括一对分别缠绕于主绕线轴120的螺旋槽和副绕线轴130的螺旋槽的线缆140a₁，一对线缆140a₁的缠绕方向相反。至少一对传动导轮150a₁，一对线缆140a₁自第一传动杆110输出后，分别经至少一对传动导轮150a₁转换方向并输送至被驱动杆500。随第一传动杆110转动，一对线缆140a₁分别进行收线运动和放线运动，且一对第一传动单元100a分别驱动被驱动杆500进行俯仰运动和第一旋转运动。

第一传动杆110的主绕线轴120通过轴承120’与顶层支架的相应结构配合连接，使第一传动杆110可围绕自身轴线旋转。对于每个第一传动杆110，主绕线轴120与副绕线轴130相背离的端部分别设有用于固定线缆的起始端的固定孔，主绕线轴120的螺旋槽的螺距和副绕线轴130的螺旋槽的螺距分别自相背离的端部向相靠近的端部逐渐减小。具体来说，每根线缆在其起始端处，螺旋槽螺距较大，从而能实现第一传动杆110旋转较小角度时线缆的收放长度较大，以便快速将线缆引导至第一传动杆110中部；此处与后续导向结构在竖直方向上的偏转较小，以便减小传动误差；随后螺旋槽螺距逐渐减小，从而能实现绕第一传动杆110转较大角度时线缆的收放长度较小，以便实现精确驱动。

进一步地，结合图2和图4所示，主绕线轴120具有轴向延伸的芯轴1201，副绕线轴130为中空结构，副绕线轴130套设于芯轴1201并通过锁紧块1301锁紧；装配时，待主绕线轴120和副绕线轴130调整至相应装配位置后，可通过锁紧块1301将两者锁紧，形成固定连接，共同运动，实现同心旋转。锁紧块1301设置于中层支架630的第二面，即背面，第一传动杆110等第一传动单元结构设置于中层支架630的第一面，即正面。

主绕线轴120和副绕线轴130上的螺旋槽的旋向相反，线缆固定于第一传动杆110的固定孔，并随着第一传动杆110的旋转运动逐渐缠绕于相应的绕线轴上，因此致动器所产生的旋转运动可借助第一传动杆110转换为对线缆的拉力。主绕线轴120和副绕线轴130上缠绕的线缆具有拮抗作用，即运动方向相反，结合主绕线轴120和副绕线轴130上旋向相反的螺旋槽，可以实现在第一传动杆110向某一方向旋转时，同时实现主绕线轴120、副绕线轴130上线缆的收、放运动，极大降低了控制难度。

为了实现传动的精确性，线缆需要保持一定的张力。在装配时，一对具有拮抗作用的线缆同时固定于一对主绕线轴120和副绕线轴130上，随后借助工具将主绕线轴120和副绕线轴130向相反方向旋转，分别在两根线缆上施加预加张力，达到预期张力后，借助副绕线轴130上锁紧机构1301将主副绕线轴固定在一起形成第一传动杆110，此时拮抗线缆上的预加张力便被锁定。完成主副绕线轴及线缆的装配后，夹紧机构1301由下盖覆盖。

继续参照图2，至少一对传动导轮150a₁包括：一对转动平面分别与第一传动杆110的轴线方向垂直、且沿第一传动杆110的轴线方向间隔设置的横向导轮150a₁’(图2的视角中仅能看见一对横向导轮150a₁’中的上层横向导轮，且图2中以标号1501示出所有可见的横向导轮)；一对转动平面分别与第一传动杆110的轴线方向平行、且沿第一传动杆110的轴线方向间隔设置并分别与一对横向导轮150a₁’对应设置的纵向导轮150a₁”(图2中还以标号1502示出所有可见的纵向导轮)。线缆自对应的第一传动杆110输出后，依次经过对应的横向导轮1501和纵向导轮1502；且一对第一传动单元100a中，不同第一传动杆110的线缆位于第一传动杆110至横向导轮1501之间的连接段在第一传动杆110的轴线方向的垂直平面上的投影相互交叉并在空间中互不干涉。

具体来说，结合图2和图3所示，图3中分别以标号100a₁、100a₂、100a₃和100a₄示出四个第一传动单元，图3的视角中能分别看到固定于四个第一传动杆的顶部的连接板400，图3中仅示出上层的两个横向导轮和两个纵向导轮，以及缠绕于主绕线轴的线缆。第一对第一传动单元100a中，第一传动单元100a₁的线缆140a₁自对应的第一传动杆110输出后，依次经过横向导轮150a₁’和纵向导轮150a₁”；第一传动单元100a₂的线缆140a₂自对应的第一传动杆110输出后，依次经过横向导轮150a₂’和纵向导轮150a₂”；线缆140a₁位于第一传动杆110至横向导轮150a₁’之间的连接段与线缆140a₂位于第一传动杆110至横向导轮150a₂’之间的连接段的垂直投影相互交叉，并在空间中互不干涉，即沿第一传动杆110轴线方向间隔一定距离。

第一传动机构具体包括两对第一传动单元100a，两对第一传动单元100a共用一对第一传动单元100a的传动导轮，且两对第一传动单元100a的线缆互不干涉。具体来说，第二对第一传动单元100a中，第一传动单元100a₃的线缆140a₃自对应的第一传动杆110输出后，依次经过横向导轮150a₁’和纵向导轮150a₁”，且与第一传动单元100a₁的线缆140a₁间隔开；第一传动单元100a₄的线缆140a₄自对应的第一传动杆110输出后，依次经过横向导轮150a₂’和纵向导轮150a₂”，且与第一传动单元100a₂的线缆140a₂间隔开；线缆140a₃位于第一传动杆110至横向导轮150a₁’之间的连接段与线缆140a₄位于第一传动杆110至横向导轮150a₂’之间的连接段的垂直投影相互交叉，并在空间中互不干涉。从而，实现两对第一传动单元100a的线缆互不干涉。

两对第一传动单元100a的线缆，即四个第一传动杆110的四对线缆分别连接至被驱动杆500的中部驱动机构和末端执行机构，分别用于驱动中部驱动机构俯仰和偏转以及驱动末端执行机构俯仰和偏转。通过将横向导轮1501分为上下两层配置，分别对应主绕线轴120和副绕线轴130，避免上下方向斜拉导致的侧向摩擦力；同时分为左右两组，与反方向前后两个第一传动杆110相连，形成交叉连接配置，避免线缆直接由第一传动杆110通向被驱动杆500导致后方线缆与前方第一传动杆110的干涉。线缆自第一传动杆110发出后，先经过横向导轮1501进行方向转换，再经过纵向导轮1502形成90°换向，将线缆水平方向运动转换为竖直方向运动。

进一步地，结合图2至图4所示，各传动导轮的相对位置由导轮支架150确定，各传动导轮的旋转方向与线缆方向一致，以便减小摩擦力。中层支架630对应传动导轮的位置还设有供被驱动杆500穿过的第一通孔510，被驱动杆500的首端通过第一轴承穿设于第一通孔510中。传动装置还包括设有对应每根线缆的走线孔1601的集线器160，线缆经过纵向导轮1502后穿过对应的走线孔1601并连接至被驱动杆500。集线器160将线缆收集到被驱动杆500附近的同时，固定线缆间的相对位置，避免传动过程中线缆相互摩擦。线缆经过集线器160后进入被驱动杆500外壳内，最终与被驱动杆500的中部驱动机构和末端执行机构相连，将致动器的运动转换为器械末端运动。

图5示出一实施例中传动装置的第二传动机构的结构，第二传动机构具体为旋转传动机构，用于固定并约束被驱动杆500，将致动器产生的驱动力传递至被驱动杆500，进而驱动被驱动杆500实现第二旋转运动。

参照图5所示，第二传动机构包括可转动的第二传动杆210和连接第二传动杆210的齿轮组件，齿轮组件能将第二传动杆210的转动转换为绕第二轴线的第二旋转运动，第二轴线与被驱动杆500的中心轴线重合且与第一轴线相交。

齿轮组件具体包括：第一直齿轮220a，套设于第二传动杆210；第二直齿轮220b，套设于被驱动杆500，第二直齿轮220b与第一直齿轮220a之间通过一个或多个直齿轮220c啮合传动，图5中示出两个直齿轮220c，但不以此为限。第二传动杆210上端设有与致动器对接的连接板400，第二传动杆210通过轴承230与传动装置的上层支架连接，且第二传动杆210下端与第一直齿轮220a相连，可将致动器的旋转运动传递至齿轮组件，再由齿轮组件将旋转轴线偏移至被驱动杆500的中心轴线，从而实现随第二传动杆210转动，齿轮组件驱动被驱动杆500转动。

被驱动杆500的首端分别通过第一轴承500a穿设于传动装置的中层支架的第一通孔中并通过第二轴承500b穿设于传动装置的下层支架的第二通孔中。第二直齿轮220b设于第一轴承500a与第二轴承500b之间，且第一轴承500a与第二直齿轮220b之间还设有不完全环形结构的夹紧机构240，能够均匀施加夹紧力，避免被驱动杆500产生形变。夹紧机构240的下端设有用于插入第二直齿轮220b的销孔的固定销，可将齿轮组件的旋转运动传递至被驱动杆500。因此，致动器产生的旋转运动可通过旋转传动机构传递至器械杆，并带动器械杆的末端执行机构绕器械杆的中心轴线整体旋转。

图6和图7示出一实施例中传动装置的第三传动机构的不同视角的结构，第三传动机构具体为推杆传动机构，用于约束并驱动推杆350，可将致动器产生的驱动力传递至推杆350，进而驱动器械末端执行机构运动。

结合图6和图7所示，第三传动机构包括可转动的第三传动杆310和连接第三传动杆310的推杆组件，第三传动杆310上端设有与致动器对接的连接板400，第三传动杆310通过轴承320与传动装置的上层支架连接，推杆组件能将第三传动杆310的转动转换为沿第二轴线的直线运动。

推杆组件具体包括：传动齿轮组，传动齿轮组的首个直齿轮330a套设于第三传动杆310；摆动杆340，传动齿轮组的末个锥齿轮330d固定于摆动杆340的沿第二轴线的一端(以图纸方向即摆动杆340的下端)；推杆350，推杆350的沿第二轴线的第一端350a通过连杆机构与摆动杆340的沿第二轴线的另一端(以图纸方向即摆动杆340的上端)连接，且推杆350的沿第二轴线的第二端350b连接被驱动杆。随第三传动杆310转动，传动齿轮组驱动摆动杆340相对于第二轴线摆动，连杆机构驱动推杆350并带动被驱动杆沿第二轴线移动，第二轴线与被驱动杆的中心轴线重合。

第三传动杆310上端与连接板400固连，下端与首个直齿轮330a相连，可将致动器的旋转运动传递至传动齿轮组。传动直齿轮330b与首个直齿轮330a啮合，将旋转轴线偏移至摆动杆340的旋转中心；传动锥齿轮330c与传动直齿轮330b固连，摆动杆340下端设不完全锥齿轮，即末个锥齿轮330d，与传动锥齿轮330c啮合，从而借由锥齿轮传动，将第三传动杆310的水平方向的旋转运动转换为摆动杆340的竖直方向的摆动。

摆动杆340具体为U型摆动杆，末个锥齿轮330d固定于U型摆动杆的底部340b；U型摆动杆的两侧板340c设有一对垂直于第二轴线的旋转轴360，一对旋转轴360通过轴承机构360’连接于传动装置的上层支架，使摆动杆340可以在竖直方向旋转，即相对于第二轴线Y摆动。

摆动杆340整体呈Z形，旋转轴360下侧的长边通过杠杆作用将旋转运动传递至旋转轴360上侧的横边340a末端。连杆机构包括：设有一对旋转孔340a’的两横边340a，分别自摆动杆340的两侧板340c的顶部侧向延伸；具有一对转轴370a的连接块370，设于两横边340a之间，连接块370与推杆350的第一端350a连接，且一对转轴370a分别配合于一对旋转孔340a’中。随摆动杆340沿箭头R方向摆动，旋转孔340a’相对于转轴370a转动，连接块370沿第二轴线Y移动，带动推杆350沿第二轴线Y移动。

摆动杆340的横边340a末端通过连接块370与推杆350相连，且连接块370通过两侧转轴370a与横边340a末端旋转孔340a’配合，实现横边340a末端绕转轴370a轴线旋转。进一步地，推杆350的第一端350a设有轴承结构，轴承结构的内圈与推杆350的第一端350a固定连接，轴承结构的外圈与连接块370连接并由连接块盖板371压紧，借此可以约束推杆350的轴向运动，而不限制推杆350的周向转动。推杆350的第二端350b延伸至器械杆内，最终与器械末端执行机构相连。摆动杆340的横边340a、连接块370、推杆350及器械杆共同形成一个近似曲柄滑块机构，将摆动杆340的旋转运动转换为推杆350沿器械轴线方向的直线运动，进而驱动器械末端执行机构运动。

旋转孔340a’设有缺口，转轴370a为削边圆形，转轴370a的弧面贴合旋转孔340a’的内壁且平面高度大于缺口高度。具体来说，连接块370两侧转轴370a截面为削边圆形，上下为对称平面，左右侧面为圆形轮廓。在水平位置时，连接块370两侧转轴370a可以通过摆动杆340前方一字缺口插入旋转孔340a’内，随后旋转90°至工作位置，此时转轴370a平面与摆动杆340一字缺口垂直，从而连接块370不能沿缺口脱出，此结构可以快速准确地安装连接块370及推杆350。进一步地，末个锥齿轮330d可以是转动行程小于弧面至缺口的行程的不完全锥齿轮，从而确保连接块370两侧转轴370a不会因接触到缺口而卡顿。

本发明实施例还提供一种医疗器械，包括上述的传动装置，本发明的医疗器械应用于微创外科手术机器人，能够实现转换多种驱动力并顺利传递至手术器械，避免不同驱动路径产生相互干涉。具体来说，能够通过第一传动机构，采用线缆组件将第一传动杆的转动输入转换为手术器械的俯仰运动和偏转运动；通过第二传动机构，采用齿轮组件将第二传动杆的转动输入转换为手术器械的旋转运动；通过第三传动机构，采用推杆组件将第三传动杆的转动输入转换为手术器械的直线运动；从而，通过多组传动机构将多驱动输入转换为手术器械的多自由度运动，结构精简，装配方便，且多组传动机构互不干涉，确保传动精度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种传动装置，其特征在于，包括：

第一传动机构，包括可转动的第一传动杆和连接所述第一传动杆的线缆组件，所述线缆组件能将所述第一传动杆的转动转换为俯仰运动和绕第一轴线的第一旋转运动；

第二传动机构，包括可转动的第二传动杆和连接所述第二传动杆的齿轮组件，所述齿轮组件能将所述第二传动杆的转动转换为绕第二轴线的第二旋转运动，所述第二轴线与所述第一轴线相交；

第三传动机构，包括可转动的第三传动杆和连接所述第三传动杆的推杆组件，所述推杆组件能将所述第三传动杆的转动转换为沿所述第二轴线的直线运动。

2.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述第一传动机构包括至少一对第一传动单元，每个所述第一传动单元包括：

一所述第一传动杆，包括同轴连接的主绕线轴和副绕线轴，所述主绕线轴和所述副绕线轴设有旋向相反的螺旋槽；

一所述线缆组件，包括一对分别缠绕于所述主绕线轴的螺旋槽和所述副绕线轴的螺旋槽的线缆，一对所述线缆的缠绕方向相反；

至少一对传动导轮，一对所述线缆自所述第一传动杆输出后，分别经所述至少一对传动导轮转换方向并输送至被驱动杆；

随所述第一传动杆转动，一对所述线缆分别进行收线运动和放线运动，且一对所述第一传动单元分别驱动所述被驱动杆进行所述俯仰运动和所述第一旋转运动，所述第一轴线与所述被驱动杆的中心轴线相交。

3.如权利要求2所述的传动装置，其特征在于，所述主绕线轴与所述副绕线轴相背离的端部分别设有用于固定线缆的起始端的固定孔，所述主绕线轴的螺旋槽的螺距和所述副绕线轴的螺旋槽的螺距分别自相背离的端部向相靠近的端部逐渐减小。

4.如权利要求2所述的传动装置，其特征在于，所述至少一对传动导轮包括：

一对转动平面分别与所述第一传动杆的轴线方向垂直、且沿所述轴线方向间隔设置的横向导轮；

一对转动平面分别与所述轴线方向平行、且沿所述轴线方向间隔设置并分别与一对所述横向导轮对应设置的纵向导轮；

所述线缆自对应的第一传动杆输出后，依次经过对应的横向导轮和纵向导轮，且一对所述第一传动单元中，不同第一传动杆的线缆位于所述第一传动杆至所述横向导轮之间的连接段在所述轴线方向的垂直平面上的投影相互交叉并在空间中互不干涉。

5.如权利要求4所述的传动装置，其特征在于，所述第一传动机构包括两对第一传动单元，两对所述第一传动单元共用一对所述第一传动单元的传动导轮，且两对所述第一传动单元的线缆互不干涉，分别连接至所述被驱动杆的中部驱动机构和末端执行机构；

所述传动装置还包括设有对应每根所述线缆的走线孔的集线器，所述线缆经过对应的传动导轮后穿过对应的走线孔并连接至所述被驱动杆。

6.如权利要求2所述的传动装置，其特征在于，所述主绕线轴具有轴向延伸的芯轴，所述副绕线轴为中空结构，所述副绕线轴套设于所述芯轴并通过锁紧块锁紧；

所述第一传动单元设置于所述传动装置的中层支架的第一面，所述锁紧块设置于所述中层支架的第二面；

所述中层支架对应所述传动导轮的位置还设有供所述被驱动杆穿过的第一通孔，所述被驱动杆的首端通过第一轴承穿设于所述第一通孔中。

7.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述齿轮组件包括：

第一直齿轮，套设于所述第二传动杆；

第二直齿轮，套设于被驱动杆，所述第二直齿轮与所述第一直齿轮之间通过一个或多个直齿轮啮合传动；

随所述第二传动杆转动，所述齿轮组件驱动所述被驱动杆转动，所述第二轴线与所述被驱动杆的中心轴线重合。

8.如权利要求7所述的传动装置，其特征在于，所述被驱动杆的首端分别通过第一轴承穿设于所述传动装置的中层支架的第一通孔中并通过第二轴承穿设于所述传动装置的下层支架的第二通孔中；

所述第二直齿轮设于所述第一轴承与所述第二轴承之间，且所述第一轴承与所述第二直齿轮之间还设有不完全环形结构的夹紧机构，所述夹紧机构设有用于插入所述第二直齿轮的销孔的固定销。

9.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述推杆组件包括：

传动齿轮组，所述传动齿轮组的首个直齿轮套设于所述第三传动杆；

摆动杆，所述传动齿轮组的末个锥齿轮固定于所述摆动杆的沿所述第二轴线的一端；

推杆，沿所述第二轴线的第一端通过连杆机构与所述摆动杆的沿所述第二轴线的另一端连接，且沿所述第二轴线的第二端连接被驱动杆；

随所述第三传动杆转动，所述传动齿轮组驱动所述摆动杆相对于所述第二轴线摆动，所述连杆机构驱动所述推杆并带动所述被驱动杆沿所述第二轴线移动，所述第二轴线与所述被驱动杆的中心轴线重合。

10.如权利要求9所述的传动装置，其特征在于，所述摆动杆为U型摆动杆，所述末个锥齿轮固定于所述U型摆动杆的底部；

所述U型摆动杆的两侧板设有一对垂直于所述第二轴线的旋转轴，一对所述旋转轴通过轴承机构连接于所述传动装置的上层支架。

11.如权利要求10所述的传动装置，其特征在于，所述连杆机构包括：

设有一对旋转孔的两横边，分别自两所述侧板的顶部侧向延伸；

具有一对转轴的连接块，设于两所述横边之间，与所述推杆的第一端连接，且一对所述转轴分别配合于一对所述旋转孔中；

随所述摆动杆摆动，所述旋转孔相对于所述转轴转动，所述连接块沿所述第二轴线移动。

12.如权利要求11所述的传动装置，其特征在于，所述旋转孔设有缺口，所述转轴为削边圆形，所述转轴的弧面贴合所述旋转孔的内壁且平面高度大于所述缺口高度；

所述末个锥齿轮为转动行程小于所述弧面至所述缺口的行程的不完全锥齿轮。

13.如权利要求11所述的传动装置，其特征在于，所述推杆的第一端设有轴承结构，所述轴承结构的内圈与所述推杆的第一端固定连接，所述轴承结构的外圈与所述连接块连接并由连接块盖板压紧。

14.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述第一传动杆、所述第二传动杆和所述第三传动杆分别通过对应的轴承与所述传动装置的支架连接，且所述第一传动杆、所述第二传动杆和所述第三传动杆的输入端分别固定有凸齿状的连接板；

所述传动装置的顶层支架的侧边设有用于滑动安装的凹槽。

15.一种医疗器械，其特征在于，包括如权利要求1-14任一项所述的传动装置。

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