CN114305706A - 机械臂连接机构、套管组件及手术机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机械臂连接机构、套管组件及手术机器人系统，所述机械臂连接机构包括：基体、施力部以及限位部；所述基体具有沿自身轴向设置的容置腔，所述容置腔具有沿所述轴向的开口，所述容置腔用于供插接部自所述开口插入；所述限位部在所述施力部的驱动下，于锁定状态和解锁状态之间转换；所述限位部处于所述锁定状态时，用于在所述插接部沿所述容置腔的轴向插入至预定插合位置后限制所述插接部的位置；所述限位部处于所述解锁状态时，解除对所述插接部的位置的限制。如此配置，通过施力部驱动限位部转换至解锁状态时，可方便地将套管组件插入容置腔中，进而再通过施力部驱动限位部转换至锁定状态，即可将插接部锁定在预定插合位置。

Description

机械臂连接机构、套管组件及手术机器人系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种机械臂连接机构、套管组件及手术机器人系统。

背景技术

在利用主从遥操作的手术机器人系统执行手术期间，套管组件和手术器械能够被安装在从端装置的机械臂处，并且经由外科医生于主端装置处的遥操作被远程地操纵。

通常，在主从遥操作的外科手术程序中，套管组件在期望的切口部位处被手动地插入到患者中，并且一旦切口部位被定位，则套管组件就被对接(dock)到机械臂上的安装件上。套管组件的安装件对于外科手术程序是有用的和有效的，但是现有的套管组件的安装件对接方式较为复杂而不便，需要有更进一步改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械臂连接机构、套管组件及手术机器人系统，以解决现有套管组件与机械臂的安装复杂而不便的问题。

为解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供一种机械臂连接机构，其包括：基体、施力部以及限位部；

所述基体具有沿自身轴向设置的容置腔，所述容置腔具有沿所述轴向的开口，所述容置腔用于供插接部自所述开口插入；

所述限位部在所述施力部的驱动下，于锁定状态和解锁状态之间转换；所述限位部处于所述锁定状态时，用于在所述插接部沿所述容置腔的轴向插入至预定插合位置后限制所述插接部的位置；所述限位部处于所述解锁状态时，解除对所述插接部的位置的限制。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述限位部包括滑动件和锁定件；所述滑动件沿所述基体的轴向和/或周向可移动地设置于所述基体外，所述锁定件沿所述基体的径向可移动地设置；所述插接部上设有能够容纳所述锁定件的卡合槽；

所述限位部处于所述锁定状态时，所述滑动件位于第一位置，限制所述锁定件沿所述基体的径向朝所述容置腔的内部凸出，自所述容置腔内部凸出的所述锁定件的部分用于卡入所述插接部的卡合槽而限制所述插接部的位置；

所述限位部处于所述解锁状态时，所述滑动件位于第二位置，允许所述锁定件沿径向向外移动进而从所述卡合槽中退出，以解除对所述插接部的位置的限制。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述施力部包括推拉件，所述推拉件围绕推拉轴线可转动地与所述基体连接，所述推拉轴线沿所述基体的轴线的非平行方向设置；

所述推拉件与所述滑动件之一者具有导向槽，另一者具有导向块，所述导向块可活动地穿设于所述导向槽中，所述推拉件围绕所述推拉轴线转动，通过所述导向槽和所述导向块驱动所述滑动件移动。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述限位部包括势能组件，所述滑动件通过所述势能组件与所述基体连接；所述势能组件于所述滑动件由所述第一位置移至所述第二位置的过程中存储势能，并于所述滑动件由所述第二位置移至所述第一位置的过程中释放势能。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述势能组件包括弹性件和弹性件基座，所述弹性件基座与所述基体连接，所述弹性件的一端与所述弹性件基座连接，所述弹性件基座用于限制所述弹性件的一端的位置；所述弹性件的另一端与所述滑动件连接。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述基体具有滑动件限位结构，所述滑动件限位结构用于限制所述滑动件沿所述第二位置朝向所述第一位置的方向移动不超出所述第一位置。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述滑动件具有沿所述基体的径向向外凹陷的避让区，所述限位部处于所述解锁状态时，所述避让区与所述锁定件对准，以允许所述锁定件的至少一部分沿径向向外移动进入所述避让区。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述滑动件具有设置于所述避让区外侧的边界面，所述边界面沿所述基体的径向向内设置，用于限制所述锁定件沿径向向外从所述基体中脱出。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述滑动件具有朝向所述锁定件的第一推动面，所述第一推动面为沿所述第二位置朝向所述第一位置的方向的内倾面。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述滑动件和/或所述基体包括第一磁性件，所述锁定件为磁体或铁磁体，所述滑动件位于所述第一位置时，所述第一磁性件通过磁力作用于所述锁定件，使所述锁定件沿所述基体的径向向外移动进而从所述卡合槽中退出。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述施力部包括第一电磁件，所述限位部包括锁定件，所述锁定为磁体或铁磁体，所述锁定件沿所述基体的径向可移动地设置；

所述第一电磁件改变通电状态时，改变对所述锁定件产生的磁力作用，使所述锁定件沿所述基体的径向移动，从而使所述限位部于所述锁定状态和所述解锁状态之间切换；

所述限位部处于所述锁定状态时，所述锁定件沿所述基体的径向朝所述容置腔的内部凸出，凸出的所述锁定件用于卡入所述插接部的卡合槽而限制所述插接部的位置；

所述限位部处于所述解锁状态时，所述锁定件沿径向向外移动而从所述卡合槽中退出，以解除对所述插接部的位置的限制。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述第一电磁件沿所述基体的径向设置于所述锁定件外。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述限位部处于所述锁定状态时，所述第一电磁件断电，所述限位部处于所述解锁状态时，所述第一电磁件通电；或者，所述限位部处于所述锁定状态和所述解锁状态时，所述第一电磁件的通电极性反转。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述基体具有沿径向贯通的锁定件孔，所述锁定件孔与所述容置腔连通，所述锁定件孔用于容置所述锁定件。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述锁定件孔具有限位结构，所述限位结构用于限制所述锁定件沿径向向内的最大位移。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述限位结构包括沿所述基体的径向向内逐渐收缩的缩口段，所述缩口段的最小径向内尺寸小于所述锁定件的最大径向外尺寸。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述锁定件呈球形。

可选的，在所述机械臂连接机构中，所述机械臂连接机构还包括锁止槽；

所述锁止槽包括沿所述基体的轴向开设的引导段及沿所述基体的周向开设的卡合段，所述引导段与所述卡合段相连通，所述卡合段位于所述引导段远离所述开口的一端。

为解决上述技术问题，本发明的第二个方面还提供一种套管组件，其用于与如上所述的机械臂连接机构装配连接；所述套管组件包括插接部，所述插接部用于插入所述机械臂连接机构的容置腔；并在所述限位部处于所述锁定状态时，沿轴向被锁定于预定插合位置。

可选的，在所述套管组件中，所述插接部具有卡合槽；所述卡合槽沿所述插接部的径向向外开放；所述插接部处于所述预定插合位置时，所述卡合槽沿所述插接部的轴向位置与所述限位部的锁定件沿所述基体的轴向位置适配。

可选的，在所述套管组件中，所述卡合槽沿所述插接部的周向延伸。

可选的，在所述套管组件中，所述卡合槽具有第二推动面，所述第二推动面为朝向所述插接部自所述容置腔中撤出方向的外倾面；所述第二推动面用于在所述插接部自所述容置腔中撤出的过程中推动所述锁定件沿所述基体的径向向外移动。

可选的，在所述套管组件中，所述套管组件还包括第二磁性件，所述插接部处于所述预定插合位置时，所述第二磁性件用于通过磁力作用于所述锁定件，使所述锁定件卡合于所述卡合槽中。

可选的，所述套管组件还包括锁止件，所述锁止件包括沿所述插接部的周向延伸的锁止段，所述锁止段用于沿轴向插入所述机械臂连接机构的锁止槽的引导段后，沿周向卡合入所述锁止槽的卡合段，以限制所述套管组件相对于所述机械臂连接机构的轴向位置。

可选的，在所述套管组件中，所述锁止件沿所述插接部的周向可移动地与所述插接部连接。

为解决上述技术问题，本发明的第三个方面提供一种手术机器人系统，其包括机械臂、无菌袋模块和如上所述的套管组件；所述机械臂包括如上所述的机械臂连接机构，所述无菌袋模块和所述套管组件用于可拆卸地装配于所述机械臂连接机构的容置腔。

综上所述，在本发明提供的机械臂连接机构、套管组件及手术机器人系统中，所述机械臂连接机构包括：基体、施力部以及限位部；所述基体具有沿自身轴向设置的容置腔，所述容置腔具有沿所述轴向的开口，所述容置腔用于供插接部自所述开口插入；所述限位部在所述施力部的驱动下，于锁定状态和解锁状态之间转换；所述限位部处于所述锁定状态时，用于在所述插接部沿所述容置腔的轴向插入至预定插合位置后限制所述插接部的位置；所述限位部处于所述解锁状态时，解除对所述插接部的位置的限制。

如此配置，通过施力部驱动限位部转换至解锁状态时，可以方便地将无菌袋模块和套管组件插入基体的容置腔中，进而再通过施力部驱动限位部转换至锁定状态，即可将插接部锁定在预定插合位置；在移除无菌袋模块和套管组件时，也可以方便地通过施力部驱动限位部转换至解锁状态，而将无菌袋模块和套管组件撤除。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是本发明实施例的手术机器人系统的应用场景的示意图；

图2是本发明实施例的从端装置的示意图；

图3是本发明实施例的套管组件的示意图；

图4是本发明实施例的套管组件、无菌袋模块及机械臂连接机构的装配示意图；

图5是本发明实施例一的机械臂连接机构、套管组件及无菌袋模块的示意图；

图6是图5沿基体之轴向的横剖面示意图；

图7是图5沿基体之轴向的纵剖面示意图；

图8是本发明实施例一的势能组件的示意图；

图9是本发明实施例一的无菌袋模块安装入机械臂连接机构后的示意图；

图10a是本发明实施例一的套管组件的安装过程图，其中施力部驱动限位部处于解锁状态；

图10b是本发明实施例一的套管组件的安装过程图，其中套管组件已插入容置腔；

图10c是图10b沿基体之轴向的纵剖面示意图；

图10d是图10b沿基体之轴向的横剖面示意图；

图11a是本发明实施例一的套管组件的安装过程图，其中施力部驱动限位部处于锁定状态；

图11b是图11a沿基体之轴向的纵剖面示意图；

图11c是图11a沿基体之轴向的横剖面示意图；

图12a是图11a沿基体之径向的剖面示意图；

图12b是图11b的锁定件和锁定件孔处的局部放大图；

图12c是图11b的滑动件、锁定件及卡合槽的局部放大图；

图12d是图10c的滑动件、锁定件及卡合槽的局部放大图；

图13a是本发明实施例二的机械臂连接机构、套管组件及无菌袋模块的示意图，其中限位部处于解锁状态；

图13b是本发明实施例二的机械臂连接机构、套管组件及无菌袋模块的示意图，其中限位部处于锁定状态；

图14a是本发明实施例三的第一电磁件和锁定件的示意图，其中限位部处于解锁状态；

图14b是本发明实施例三的第一电磁件和锁定件的示意图，其中限位部处于锁定状态；

图15a是本发明实施例四的机械臂连接机构锁止槽与套管组件装配连接后的示意图；

图15b是本发明实施例四的锁止件和锁止槽装配连接前的示意图；

图15c是本发明实施例四的锁止件的正面透视图；

图15d是本发明实施例四的锁止件的反面的示意图；

图15e是本发明实施例四的分解后的锁止件与锁止槽装配连接前的示意图；

图15f是本发明实施例四的分解后的锁止件与锁止槽装配连接后的示意图。

附图中：

100-主端装置；101-主操作手；102-成像设备；103-脚踏手术控制设备；200-从端装置；201-底座；210-机械臂；221-手术器械；222-内窥镜；300-图像台车；302-显示设备；400-支撑装置；410-患者；500-呼吸机和麻醉机；600-器械台；

700-套管组件；710-套管本体；720-插接部；721-卡合槽；7211-第二推动面；7212-斜坡面；722-倒角面；723-第二磁性件；724-滑槽；730-锁止件；731-锁止段；732-滑块；

800-无菌袋模块；810-无菌膜；820-无菌膜装配件；

900-机械臂连接机构；910-基体；911-容置腔；912-开口；913-无菌袋对接结构；914-锁定件孔；9141-限位结构；915-滑动件限位结构；920-施力部；921-推拉件；9211-导向槽；922-电动推拉装置；923-第一电磁件；930-限位部；931-滑动件；9311-避让区；9312-边界面；9313-第一推动面；9314-导向块；9315-第一磁性件；932-锁定件；933-势能组件；9331-弹性件；9332-弹性件基座；940-锁止槽；941-引导段；942-卡合段。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点。术语“近端”和“远端”在本文中相对于手术机器人系统定义，该手术机器人系统具有被构造成能够将手术器械以机械和电的方式联接到手术机器人之操纵器的接口。术语“近端”是指元件的更靠近手术机器人之操纵器的位置，术语“远端”是指元件的更靠近手术器械且因此更远离手术机器人之操纵器的位置。可选的，在手动或用手操作的应用场景中，术语“近端”和“远端”在本文中相对于操作者诸如外科医生或临床医生来定义。术语“近端”是指元件的更靠近操作者的位置，并且术语“远端”是指元件的更靠近手术器械并且因此更远离操作者的位置。此外，如在本发明中所使用的，“安装”、“相连”、“连接”，一元件“设置”于另一元件，应做广义理解，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，诸如上方、下方、上、下、向上、向下、左、右等的方向术语相对于示例性实施方案如它们在图中所示进行使用，向上或上方向朝向对应附图的顶部，向下或下方向朝向对应附图的底部。

本发明的目的在于提供一种机械臂连接机构、套管组件及手术机器人系统，以解决现有套管组件安装复杂而不便的问题。

以下参考附图进行描述。

图1示出了一个手术机器人系统的应用场景，所述手术机器人系统包括主从式遥操作的手术机器人，即所述手术机器人系统包括主端装置100(即医生端控制装置)、从端装置200(即患者端控制装置)、主控制器以及用于支撑手术对象进行手术的支撑装置400(例如，手术床)。需要说明的，在一些实施例中，支撑装置400也可替换为其它的手术操作平台，本发明对此不限。

所述主端装置100为遥操作手术机器人的操作端，并包含安装其上的主操作手101。所述主操作手101用于接收操作者的手部运动信息，以作为整个系统的运动控制信号输入。可选的，所述主控制器亦设置在所述主端装置100上。优选的，主端装置100还包括成像设备102，所述成像设备102可为操作者提供立体图像，为操作者进行手术操作提供术野图像。所述术野图像包括手术器械类型、数量、在腹中的位姿，病患器官组织以及周围器官组织血管的形态、布置等。可选的，主端装置100还包括脚踏手术控制设备103，操作者还可通过脚踏手术控制设备103，完成电切、电凝等相关操作指令的输入。

从端装置200为遥操作手术机器人的具体执行平台，并包括底座201及安装于其上的手术执行组件。所述手术执行组件包括机械臂210和器械，所述器械挂载或连接于机械臂210的末端。进一步的，器械包括用于具体执行手术操作的手术器械221(如高频电刀等)以及用于辅助观察的内窥镜222等。

在一个实施例中，所述机械臂210包括调整臂和工作臂。所述工具臂为机械不动点机构，用于驱动器械围绕机械不动点运动，以实现对支撑装置400上的患者410进行微创伤手术治疗或拍摄操作。所述调整臂用于调整机械不动点在工作空间的位姿。在另外一个实施例中，所述机械臂210为一个至少具有六个自由度的空间构型的机构，用于在程序控制下驱动手术器械221围绕一主动不动点运动。所述手术器械221用于执行具体的手术操作，如夹、切、剪等操作。需要说明的，由于实际中手术器械221和内窥镜222有一定的体积，上述的“不动点”应理解为一个不动区域。当然本领域技术人员可根据现有技术对“不动点”进行理解。

主控制器分别与主端装置100、从端装置200通信连接，用于根据主操作手101的运动控制手术执行组件的运动，具体而言，所述主控制器包括主从映射模块，所述主从映射模块用于获取所述主操作手101的末端位姿，以及预定的主从映射关系，获得手术执行组件的期望末端位姿，进而控制机械臂210驱动器械运动到期望的末端位姿。进一步，所述主从映射模块还用于接收器械功能操作指令(如电切、电凝等相关操作指令)，控制手术器械221的能量驱动器，以释放能量实现电切、电凝等手术操作。一些实施例中，主控制器还接受手术执行组件所受到的作用力信息(例如人体组织器官对手术器械的作用力信息)，并将手术执行组件所受到的作用力信息反馈给主操作手101，以使操作者能够更加直观地感受手术操作的反馈力。

进一步，所述医疗机器人系统还包括图像台车300。所述图像台车300包括：与所述内窥镜222通信连接图像处理单元(未图示)。所述内窥镜222用于获取腔内(指患者的体腔内)的术野图像。所述图像处理单元用于对所述内窥镜222所获取的术野图像进行图像化处理，并传输至所述成像设备102，以便于操作者观察到术野图像。可选的，所述图像台车300还包括显示设备302。所述显示设备302与所述图像处理单元通信连接，用于为辅助操作者(例如护士)实时提供显示术野图像或其它的辅助显示信息。

可选的，在一些手术的应用场景中，手术机器人系统还包括呼吸机和麻醉机500以及器械台600等辅助部件，以用于供手术中使用。本领域技术人员可根据现有技术对这些辅助部件进行选择和配置，这里不再展开描述。

需要说明的，上述示范例所公开的手术机器人系统仅为一个应用场景的示范而非对手术机器人系统应用场景的限定，手术机器人系统也不限于为主从式遥操作的手术机器人，也可以是单端式的手术机器人系统，操作者直接操作手术机器人执行手术，本发明对此不限。

请参考图2，其示出了从端装置200的一个示范性的实施例，套管组件700被装配于机械臂210的末端(具体如可装配于工作臂)。请结合参考图3，其示出了套管组件700的一个示范性的实施例。在该示范例中，所述套管组件700包括套管本体710和插接部720，套管本体710为一中空的管状体，其用于插入患者的手术切口，并用于供手术器械221或内窥镜222穿过而进入患者体内。所述插接部720用于插入设置于机械臂210之末端的机械臂连接机构中，以实现与机械臂210的装配连接。

请参考图4，其示出了套管组件700、无菌袋模块800及机械臂连接机构900的示范性的装配示意。一般的，从端装置200的机械臂210常包括众多的关节、电机等精密的机械或电子器件，使得其难以进行灭菌。因此，实际中常使用无菌袋模块800对其进行覆盖包裹，以将其与无菌区进行隔离。而套管组件700和手术器械221的一部分一般处于无菌区，因此装配时，需通过无菌袋模块800隔离套管组件700与机械臂210。在图4示出的示范例中，无菌袋模块800包括无菌膜810和无菌袋装配件820，无菌膜810与无菌膜装配件820连接，并向四周延伸，无菌膜装配件820则用于装配入机械臂210的对应的机械臂连接机构900中，进而套管组件700再与机械臂连接机构900进行装配连接，即可实现利用无菌袋模块800对套管组件700与机械臂210进行隔离。无菌膜装配件820以及无菌膜810的形状和材料可根据现有技术和实际需求进行配置，本发明在此不作展开说明。

发明人发现，由于无菌袋模块800的存在，套管组件700与机械臂210的连接方式常较为复杂而不便，实际中期望对套管组件700与机械臂210的对接方式有更进一步改善。基于此，本发明实施例提供一种机械臂连接机构900、套管组件700及手术机器人系统，以解决现有套管组件700与机械臂210的安装复杂而不便的问题。该机械臂连接机构如900可设置于机械臂210的末端(具体如可设置于工作臂的远端)，优选可通过手动操作或由手术机器人系统的主控制器控制操作。

下面结合若干实施例，对本发明提供的机械臂连接机构900、套管组件700及手术机器人系统进行详细说明。

【实施例一】

请参考图5至图12d，本实施例一提供一种机械臂连接机构900，其包括：基体910、施力部920以及限位部930；所述基体910具有沿自身轴向(图5中大致呈水平方向)设置的容置腔911，所述容置腔911具有沿所述轴向的开口912，所述容置腔911用于供无菌袋模块800和套管组件700的插接部720自所述开口912插入；所述限位部930在所述施力部920的驱动下，于锁定状态和解锁状态之间转换；所述限位部930处于所述锁定状态时，用于在限制所述插接部720沿所述容置腔911的轴向插入至预定插合位置后限制所述插接部720的位置；所述限位部930处于所述解锁状态时，解除对所述插接部720的位置的限制。所述套管组件700的插接部720用于插入所述机械臂连接机构的容置腔911；并在所述限位部930处于所述锁定状态时，沿轴向被锁定于预定插合位置。

如此配置，通过施力部920驱动限位部930转换至解锁状态时，可以方便地将无菌袋模块800和套管组件700插入基体910的容置腔911中，进而再通过施力部920驱动限位部930转换至锁定状态，即可将插接部720锁定在预定插合位置；在移除无菌袋模块800和套管组件700时，也可以方便地通过施力部920驱动限位部930转换至解锁状态，而将无菌袋模块800和套管组件700撤除。

请参考图5至图7，在一个示范例中，基体910大致呈一圆筒状，其容置腔911大致呈圆柱形(在另一些实施例中也可为防呆考虑而大致呈弓形底面的柱体形)，并朝向开口912一侧开放，容置腔911的另一侧封闭。可选的，基体910还包括无菌袋对接结构913，其如可设置基体910于容置腔911远离开口912的底部，无菌袋对接结构913用于与无菌袋模块800的无菌膜装配件820装配连接(如卡合)。相对应的，套管组件700的插接部720亦大致呈圆柱形(或为防呆考虑而大致呈弓形底面的柱体形)，其外径与容置腔911的内径相适配，插接部720能够较为宽松地插入容置腔911中，又不至于产生较大的松旷。

可选的，所述限位部930包括滑动件931和锁定件932；所述滑动件931沿所述基体910的轴向和/或周向可移动地设置于所述基体910外，所述锁定件932沿所述基体910的径向可移动地设置；在所述套管组件700中，所述插接部720具有卡合槽721；所述卡合槽721沿所述插接部720的径向向外开放。

请结合参考图9至图11c，在将套管组件700装配于基体910上时，可先将无菌袋模块800的无菌膜装配件820装入基体910的容置腔911中，并与无菌袋对接结构913装配连接，使无菌膜810自容置腔911的开口912中伸出并向外延伸(如图9所示)。进而通过操作施力部920驱动限位部930转换至解锁状态(如图10a所示)。然后即可将套管组件700的插接部720沿基体910的轴向从开口912处插入容置腔911中(如图10b所示)，直至到达预定插合位置(如图10c所示)。

所述插接部720处于所述预定插合位置时，所述卡合槽721沿所述插接部720的轴向位置与所述限位部930的锁定件932沿所述基体910的轴向位置相适配。所述限位部930处于所述锁定状态时，所述滑动件931位于第一位置，限制所述锁定件932沿所述基体910的径向朝所述容置腔911的内部凸出(此时称锁定件932位于卡合位置)，自所述容置腔911内部凸出的所述锁定件932的部分用于卡入所述插接部720的卡合槽721而限制所述插接部720的位置；所述限位部930处于所述解锁状态时，所述滑动件931位于第二位置，解除对所述锁定件932的径向位置的限制，允许所述锁定件932沿径向向外移动进而从所述卡合槽721中退出，以解除对所述插接部720的位置的限制。为便于叙述，下文将锁定件932沿径向向外移动而从所述卡合槽721中退出后的位置称为退出位置。

请结合参考图10a至图11c，在一个示范例中，滑动件931呈一管状，沿轴向可移动地套设在基体910的外周。图10a至图10d中，滑动件931位于第二位置，限位部930处于解锁状态；图11a至图11c中，滑动件931位于第一位置，限位部930处于锁定状态。进一步的，所述基体910具有沿径向贯通的锁定件孔914，所述锁定件孔914与所述容置腔911连通，所述锁定件孔914用于容置所述锁定件932。在一个实施例中，所述锁定件932呈球形。当然在其它的实施例中，锁定件932不限于为球形，还可以为椭球形、柱体或块体等各种形状，本实施例对此不限。此外，在其它的一些实施例中，滑动件931不限于沿基体910的轴向移动，也可以是围绕基体910周向移动，来实现在第一位置和第二位置之间的切换。当然在另一些实施例中，滑动件931可以同时沿基体910的轴向和周向产生移动(如类似螺旋形转动的同时产生轴向位移)，来实现在第一位置和第二位置之间的切换，本发明对此不限。

可选的，锁定件932沿基体910径向的长度大于锁定件孔914的深度。一方面，滑动件931在沿轴向移动至第一位置时，可覆盖住锁定件孔914而阻止锁定件932沿径向向外移动。由此锁定件932即沿基体910的径向朝容置腔911的内部凸起(如图11a至图11c所示)。而另外一方面，滑动件931在沿轴向移动至第二位置时，可暴露出锁定件孔914，解除对锁定件932径向向外移动的限制，此时可允许锁定件932径向向外移动(如图10a至图10d所示)。锁定件932的移动可以是主动移动(如采用电或磁驱动，或机械驱动，详见下文说明)，也可以是被动移动(如被插接部720挤压推动而移动，详见下文说明)，锁定件932沿径向向外移动至退出位置后，即不再与卡合槽721卡合，从而解除了对插接部720的位置的限制。

进一步的，请参考图10c、图10d及图12b，所述滑动件931具有沿所述基体910的径向向外凹陷的避让区9311，所述限位部930处于所述解锁状态时，所述避让区9311与所述锁定件932对准，以允许所述锁定件932的至少一部分沿径向向外移动进入所述避让区9311。更进一步的，所述滑动件931具有设置于所述避让区9311外侧的边界面9312，所述边界面9312沿所述基体910的径向向内设置，用于限制所述锁定件932沿径向向外从所述基体910中脱出。避让区9311的设置，能够在滑动件931移动至第二位置时，容纳向外移动的至少一部分的锁定件932。而边界面9312的设置，则可在滑动件931移动至第二位置时覆盖于所述锁定件孔914的上方，限制所述锁定件932完全从锁定件孔914中脱出，避免锁定件932脱落。可以理解的，避让区9311和边界面9312的形状不限于图中所示出的形状，还可以是其它的形状，本领域技术人员可根据实际对其进行改变。

更进一步的，请参考图12b，所述滑动件931具有朝向所述锁定件932的第一推动面9313，所述第一推动面9313为沿所述第二位置朝向所述第一位置的方向(图12b中为向右)的内倾面；所述第一推动面9313用于在所述滑动件931由所述第二位置移至所述第一位置的过程中推动所述锁定件932沿所述基体910的径向向内移动，至卡合位置而卡合入卡合槽721。需要说明的，第一推动面9313为沿第二位置朝向第一位置的方向的内倾面是指，第一推动面9313形成于滑动件931的内侧，朝向基体910的内部(即中心轴线)的方向，且第一推动面9313的法向与第二位置朝向第一位置的方向成锐角(即第一推动面9313的法向朝图12b中的右下方向)，使得第一推动面9313右侧相对于基体910之轴线的距离大于第一推动面9313左侧相对于基体910之轴线的距离。此外，第一推动面9313可以是平面，也可以是曲面、弧面或折面等，本实施例对此不限。第一推动面9313的设置，使得滑动件931由第二位置移至第一位置的过程中能够对锁定件932产生径向向内的分力，从而推动锁定件932径向向内移动。由此，限位部930在由解锁状态转换至锁定状态时，能够自动地推动锁定件932向基体910的内部移动，而卡合于卡合槽721上。

请参考图12a和图12b，优选的，所述锁定件孔914具有限位结构9141，所述限位结构9141用于限制所述锁定件932沿径向向内的最大位移。如图12b所示，在一个可替代的示范例中，所述限位结构9141包括沿所述基体910的径向向内逐渐收缩的缩口段，所述缩口段的最小径向内尺寸小于所述锁定件932的最大径向外尺寸。需要说明的，此处缩口段的最小径向内尺寸是指缩口段沿自身径向的最小内宽度。若缩口段的横截面轮廓呈圆形时，其最小径向内尺寸为该圆形的内径；若缩口段的横截面轮廓呈多边形时，则其最小径向内尺寸为该多边形的内接圆的直径。类似的，锁定件932的最大径向外尺寸是指锁定件932沿自身径向的最大外宽度，锁定件932的最大径向外尺寸可参考上述缩口段的最小径向内尺寸进行理解。如此配置，锁定件932沿径向向内移动至与缩口段抵靠时，即被缩口段阻止而无法进一步向内移动，由此保证了锁定件932不会向内脱出而落入容置腔911中。当然缩口段仅为限位结构9141的一个示例而非限定，本领域技术人员可根据实际对限位结构9141进行改进。例如限位结构9141可为限位台阶、限位柱、限位环等各种不同的结构，本实施例对此不限。

可选的，限位部930可包括多个锁定件932，多个锁定件932围绕基体910的周向间隔地分布。相适配的，基体910上可开设有多个锁定件孔914。多个锁定件932能够提高锁定的稳定性。

请参考图5至图9，并结合参考图10a至图11c，在一个可替代的实施例中，所述施力部920包括推拉件921，所述推拉件921围绕推拉轴线A可转动地与所述基体910连接，所述推拉轴线A沿所述基体910的轴线的非平行方向设置；需要说明的，这里推拉轴线A沿基体910的轴线的非平行方向设置，推拉轴线A可以与基体910的轴线呈异面关系或相交关系，但不得与基体910的轴线平行或重合。优选的，推拉轴线A垂直于基体910的轴线。所述推拉件921与所述滑动件931之一者具有导向槽9211，另一者具有导向块9314，所述导向块9314可活动地穿设于所述导向槽9211中，所述推拉件921围绕所述推拉轴线A转动，通过所述导向槽9211和所述导向块9314驱动所述滑动件931移动。

在一个可替代的示范例中，推拉件921的一端通过销轴与基体910可转动地连接，销轴的轴线即推拉轴线A。推拉件921上开设有导向槽9211，该导向槽9211大致呈一长条形孔，其长轴(图5中为上下方向)沿基体910的周向延伸。滑动件931上设置有导向块9314，导向块9314沿自身径向的宽度与导向槽9211的短轴(图5中为左右方向)的宽度相适配，由此导向块9314能够沿导向槽9211的长轴方向移动，但导向块9314沿导向槽9211的短轴方向的位置被导向槽9211的侧壁所限制。优选的，导向块9314沿自身轴向的横截面呈圆形。如此配置，在推动推拉件921(即向推拉件921施加推力F，如图10a所示)时，推拉件921通过相互抵靠的导向槽9211与导向块9314，即可驱动滑动件931向图10a中的右侧移动，即驱使滑动件931由第一位置移至第二位置，使限位部930由锁定状态转换至解锁状态。在其它的一些实施例中，不限于对推拉件921施加推力F而推动推拉件921，也可以是施加拉力，拉动推拉件921，来驱动滑动件931移动。滑动件931也不限于沿远离开口912的方向移动为由第一位置移至第二位置，也可以是朝向开口912的方向移动为由第一位置移至第二位置。另外一些实施例中，导向槽9211可开设于滑动件931上，而导向块9314设置于推拉件921上。此外，在其它的一些实施例中，推拉件921与滑动件931也不限于采用导向槽9211和导向块9314的连接方式，还可以通过铰链和连杆等本领域常见的结构进行连接，本实施例对此均不作限制，本领域技术人员可根据现有技术对其进行改进。

需要理解的，上述示范例中所示出的推拉件921主要用于驱动滑动件931沿基体910的轴向移动。在另外一些实施例中，滑动件931是沿基体910的周向在第一位置和第二位置间移动的情况下，推拉件921的结构也可以适配调整，以适应于驱动滑动件931围绕基体910周向移动。例如可将推拉轴线A沿平行于基体910的轴向布置等，本领域技术人员可根据现有技术对其进行合理的配置，本实施例不再展开说明。

请参考图6至图8，优选的，所述限位部930包括势能组件933，所述滑动件931通过所述势能组件933与所述基体910连接；所述势能组件933于所述滑动件931由所述第一位置移至所述第二位置的过程中存储势能，并于所述滑动件931由所述第二位置移至所述第一位置的过程中释放势能。势能组件933的设置，使得操作者在放开推拉件921时，滑动件931能够被势能组件933所释放的势能自动地推至第一位置，从而形成自动锁定，一方面便于安装时的操作，另一方面势能组件933的存在也保证了滑动件931能够可靠地被锁定在第一位置，而确保套管组件700的插接部720被可靠地锁定在预定插合位置处而不会在使用中产生松脱。

势能组件933的具体结构可以是多种的，例如可以是弹性势能组件，也可以是磁性势能组件等。图6至图8示出了一种弹性势能组件的示范例，在该示范例中，势能组件933包括弹性件9331和弹性件基座9332，所述弹性件基座9332与所述基体910连接，所述弹性件9331的一端与所述弹性件基座9332连接，所述弹性件基座9332用于限制所述弹性件9331的一端(图6、图7中为右端，图8中为上端)的位置；所述弹性件9331的另一端与所述滑动件931连接。弹性件基座9332如可沿基体910的周向设置，其一部分沿基体910之径向向外凸起，弹性件9331如可为弹簧，其一端可以抵靠或固定连接在弹性件基座9332凸起的部分上，从而被弹性件基座9332所限位。在其它的一些实施例中，势能组件933如可包括同极相对的磁块组，其可以实现与弹性势能组件相似的效果。本领域技术人员可根据实际对势能组件933的结构进行合理的改进，本发明对此不限。同样可以理解的，上述示范例中所示出的势能组件933主要用于对滑动件931施加沿基体910的轴向的势能。在另外一些实施例中，滑动件931是沿基体910的周向在第一位置和第二位置间移动的情况下，势能组件933的结构也可以适配调整，以适应于对滑动件931施加沿基体910周向的势能。例如可将弹性件9331环绕基体910，并将弹性件9331的一端固定于基体910的外周上等，本领域技术人员可根据现有技术对其进行合理的配置，本实施例不再展开说明。

请参考图12c和图12d，进一步的，所述基体910具有滑动件限位结构915，所述滑动件限位结构915用于限制所述滑动件931沿所述第二位置朝向所述第一位置的方向移动不超出所述第一位置。滑动件限位结构915如可沿基体910的径向向外凸起设置，其能够阻挡滑动件931沿第二位置朝向第一位置的方向移动超出第一位置，即滑动件931沿第二位置朝向第一位置的方向移动至第一位置时，正好与滑动件限位结构915相抵靠而被滑动件限位结构915阻挡。滑动件限位结构915的设置，可与势能组件933配合，使操作者在撤除对推拉件921施加的推力后，滑动件931能自动而可靠地移至第一位置，确保对插接部720的可靠锁定。在另外一些实施例中，滑动件931是沿基体910的周向在第一位置和第二位置间移动的情况下，滑动件限位结构915也可以被配置为限制滑动件931的周向转动位置，本领域技术人员可根据现有技术对其进行合理的配置，本实施例不再展开说明。

请参考图6、图7、图12c和图12d，在一些实施例中，所述卡合槽721沿所述插接部720的周向延伸。当然在其它的一些实施例中，卡合槽721也可不沿插接部720的周向延伸，而仅仅对应于锁定件932的位置呈点状或多点分布设置。

优选的，所述卡合槽721具有第二推动面7211，所述第二推动面7211为朝向所述插接部720自所述容置腔911中撤出的方向(图6和图7中为向左的方向，图12c和图12d中为向右的方向)的外倾面；所述第二推动面7211用于在所述插接部720自所述容置腔911中撤出的过程中推动所述锁定件932沿所述基体910的径向向外移动。需要说明的，这里第二推动面7211为朝向插接部720自容置腔911中撤出的方向的外倾面，可以参考上述对于第一推动面9313为沿第二位置朝向第一位置的方向的内倾面进行理解。具体的，第二推动面7211形成于插接部720的内侧，朝向插接部720的外部(即远离中心轴线)的方向，且第二推动面7211的法向与插接部720自容置腔911中撤出的方向成锐角(即第二推动面7211的法向朝图12d中的右上方向)。此外，第二推动面7211可以是平面，也可以是曲面、弧面或折面等，本实施例对此不限。第二推动面7211的设置，使得插接部720自所述容置腔911中撤出的过程中能够对锁定件932产生径向向外的分力，从而推动锁定件932径向向外移动至退出位置。由此，限位部930在处于解锁状态时，锁定件932能够被动地产生移动，滑动件931只需要能够允许锁定件932向外移动即可，不需主动地驱动锁定件932移动，简化了限位部930的结构。

优选的，卡合槽721相对于第二推动面7211的另一侧也可以为斜坡面7212，具体为沿插接部720安装入容置腔911的方向(图12c和图12d中为向左的方向)外倾，以使卡合槽721更好地贴合容置锁定件932。更优选的，插接部720沿安装入容置腔911的方向的端部外周具有倒角面722，所述倒角面722沿插接部720安装入容置腔911的方向外倾。倒角面722可以在插接部720安装入容置腔911时对锁定件932产生径向向外的分力，从而推动锁定件932径向向外移动至退出位置，以便于插接部720插入。同样需要说明的，斜坡面7212和倒角面722可以是平面，也可以是曲面、弧面或折面等，本实施例对此不限。

本实施例还提供一种手术机器人系统，其包括机械臂210、无菌袋模块800和如上所述的套管组件700；所述机械臂210包括如上所述的机械臂连接机构，所述无菌袋模块800和所述套管组件700用于可拆卸地装配于所述机械臂连接机构的容置腔911。所述手术机器人系统的其它结构和原理可参考现有技术，本实施例不再重复说明。

本实施例一提供的机械臂连接机构与套管组件700适应于手动安装，在套管组件700未安装而需要安装时，操作者可手动推压(或拉动)推拉件921，来驱动滑动件931移动至第二位置，从而使限位部930转换至解锁状态。进而将套管组件700安装于基体910的容置腔911后，撤去对推拉件921施加的外力，滑动件931在势能组件933的作用下移动至第一位置，从而使限位部930转换至锁定状态。再次拆除套管组件700的步骤可参考前述安装的步骤，这里不再重复说明。

【实施例二】

请参考图13a和图13b，本发明实施例二的机械臂连接机构、套管组件及手术机器人系统与实施例一的机械臂连接机构、套管组件及手术机器人系统基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

在本实施例二中，基体910、施力部920、滑动件931与锁定件932的结构与实施例一不同，锁定件932的驱动方式亦与实施例一不同。具体的，在本实施例二中，所述滑动件931和/或所述基体910包括第一磁性件9315，所述锁定件932为磁体或铁磁体，所述滑动件931位于所述第一位置时，所述第一磁性件9315通过磁力作用于所述锁定件932，使所述锁定件932沿所述基体910的径向向外移动至所述退出位置。这里对锁定件932为磁体和铁磁体进行简单地说明。锁定件932为磁体是指锁定件932自身具有磁场，如可以为永磁体或电磁铁等，其能够主动地形成磁场。锁定件932为铁磁体是指锁定件932具有铁磁性，能够在磁场中被磁化而被磁体所吸引，例如铁、钴、镍等材料，其自身可不具有磁场，但能够被其它的磁体所吸引。第一磁性件9315可以是永磁体，也可以是电磁铁，本实施例对此不限。

在一个示范例中，第一磁性件9315设置于滑动件931之避让区9311的外侧，锁定件932如可为铁球，在滑动件931移至第一位置时，第一磁性件9315大致对准锁定件932，从而能够通过磁力吸引锁定件932，使锁定件932向外移动至退出位置而从所述卡合槽721中退出。而相对的，滑动件931移至第二位置时，一方面第一磁性件9315与锁定件932相隔较远，磁力作用较小，另一方面锁定件932被滑动件931的内壁所限制而位于卡合位置。

如此配置，限位部930由锁定状态转换至解锁状态时，锁定件932能够主动地产生移动。由此，一方面插接部720上可不设置第二推动面7211和倒角面722，简化了插接部720的结构。另一方面，也减少了插接部720插入的阻力，避免插接部720在插入容置腔911的过程中与锁定件932产生接触。由于在本实施例中锁定件932是被第一磁性件9315吸引而主动移动的，因此其形状也可不限于为球形，例如可为圆柱形，相适配的，卡合槽721的横截面也可以是矩形，两者相卡合后的锁定力更强，有效提高了套管组件700装配入容置腔911后的连接可靠性。

可选的，如图13b所示，所述套管组件720还包括第二磁性件723，所述插接部720处于所述预定插合位置时，所述第二磁性件723用于通过磁力作用于所述锁定件932，使所述锁定件932卡合于所述卡合槽721中。在一个示范例中，第二磁性件723沿插接部720的径向设置于卡合槽721的内部，第二磁性件723的磁场强度弱于第一磁性件9315的磁场强度，即第二磁性件723对于锁定件932的吸引力弱于第一磁性件9315对锁定件932的吸引力。这样，在滑动件931移至第一位置时，第一磁性件9315克服第二磁性件723对于锁定件932的吸引力，而将锁定件932吸引至退出位置。在滑动件931离开第一位置向第二位置移动时，第一磁性件9315对锁定件932的吸引力迅速减弱，第二磁性件723克服第一磁性件9315对于锁定件932的吸引力，而将锁定件932吸引至卡合位置。如此配置，滑动件931上可不设置第一推动面9331，一方面简化了滑动件931的结构，另一方面也减小了滑动件931的移动阻力，使得滑动件931在来回移动的过程中，均不需要对施加推力锁定件932。

在其它的一些实施例中，第一磁性件9315通过磁力作用于锁定件932，并不限于为吸引，也可以是排斥。例如第一磁性件9315设置于基体910的侧壁中，优选靠近容置腔911的一侧，而锁定件932包括永磁体(如锁定件932沿基体910之径向的外侧部分为永磁体)。第一磁性件9315与锁定件932的磁极方向均沿基体910的径向布置，且两者同极相对。如第一磁性件9315的N极向外，锁定件932的N极向内，第一磁性件9315始终对锁定件932施加向外的斥力。如此配置，滑动件931由第一位置移至第二位置时，锁定件932即被第一磁性件9315的斥力推动而沿基体910的径向向外移动至退出位置。相反的，滑动件931由第二位置移至第一位置时，滑动件931通过第一推动面9313将锁定件932向内推动至卡合位置，并被锁定件932被滑动件931的内壁所限位。

可选的，在本实施例中，施力部920可不包括推拉件921而包括电动推拉装置922，电动推拉装置922与滑动件931连接，并能够驱动滑动件931移动。当然本实施例的施力部920也可以采用与实施例一相同或相似的结构，本发明对此不限。

本实施例二提供的机械臂连接机构与套管组件700适应于自动手术过程，手术机器人系统的主控制器在识别到套管组件700未安装而需要安装时，可自动控制电动推拉装置922驱动滑动件931移动至第二位置，使限位部930转换至解锁状态。进而主控制器在识别到套管组件700已安装时，自动控制电动推拉装置922驱动滑动件931移动至第一位置，使限位部930转换至锁定状态。再次拆除套管组件700的步骤可参考前述安装的步骤，这里不再重复说明。

【实施例三】

请参考图14a和图14b，本发明实施例三的机械臂连接机构、套管组件及手术机器人系统与实施例一的机械臂连接机构、套管组件及手术机器人系统基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

在本实施例三中，施力部920与限位部930的结构与实施例一不同。具体的，在本实施例三中，施力部920与限位部930不再设置繁琐的机械运动部件，施力部920通过电磁原理来实现对限位部930施加作用力，使得限位部930在锁定状态和解锁状态之间切换。

可选的，所述施力部920包括第一电磁件923，所述限位部930包括锁定件932，所述锁定件932为磁体或铁磁体，所述锁定件932沿所述基体910的径向可移动地设置；所述第一电磁件923改变通电状态时，改变对所述锁定件932产生的磁力作用，使所述锁定件932沿所述基体910的径向移动，从而使所述限位部930于所述锁定状态和所述解锁状态之间切换；所述限位部930处于所述锁定状态时，所述锁定件932沿所述基体910的径向朝所述容置腔911的内部凸出，凸出的所述锁定件932用于卡入所述插接部720的卡合槽721而限制所述插接部720的位置；所述限位部930处于所述解锁状态时，所述锁定件932沿径向向外移动至退出位置而从所述卡合槽721中退出，以解除对所述插接部720的位置的限制。

需要说明的，第一电磁件923改变通电状态是指，第一电磁件923由通电改变为断电，由断电改变为通电，或者反转通电极性中的任一种。

可选的，所述限位部930处于所述锁定状态时，所述第一电磁件923断电，所述限位部930处于所述解锁状态时，所述第一电磁件923通电；或者，所述限位部930处于所述锁定状态和所述解锁状态时，所述第一电磁件923的通电极性反转。

在一个示范例中，所述第一电磁件923沿所述基体910的径向设置于所述锁定件932外，锁定件932为钢珠，第一电磁件923在通电时，将锁定件932向外吸引，使得锁定件932移动至退出位置(如图14a所示)，限位部930即处于解锁状态。第一电磁件923在断电时，失去对锁定件932的吸引力，锁定件932可在各种力(如重力、弹力或来自第二磁性件723的磁力等，详见下文说明)的作用下回落至卡合位置，使得限位部930转换至锁定状态。

进一步的，所述套管组件720还包括第二磁性件723，所述第二磁性件723沿插接部720的径向设置于卡合槽721的内部。在一些实施例中，第二磁性件723如可为永磁体，第二磁性件723的磁场强度弱于第一电磁件923通电时的磁场强度，即第二磁性件723对于锁定件932的吸引力弱于第一电磁件923通电时对锁定件932的吸引力。这样，在第一电磁件923通电时，第一电磁件923克服第二磁性件723对于锁定件932的吸引力，而将锁定件932吸引至退出位置。在第一电磁件923断电时，第二磁性件723对于锁定件932的吸引力将锁定件932吸引至卡合位置。在另一些实施例中，第二磁性件723如可为电磁铁，其可以与第一电磁件923交替通电，即第一电磁件923通电时，第二磁性件723断电，此时第一电磁件923对锁定件932的吸引力将锁定件932吸引至退出位置。第一电磁件923断电时，第二磁性件723通电，此时第二磁性件723对锁定件932的吸引力将锁定件932吸引至卡合位置。

在另一个示范例中，锁定件932为永磁体，锁定件932与第一电磁件923的磁极布置方向均沿所述基体910的径向布置，第一电磁件923在按第一通电极性通电时，与锁定件932的磁极布置方向相同，第一电磁件923与锁定件932相吸，锁定件932被向外吸引，使得锁定件932移动至退出位置(如图14a所示)，限位部930即处于解锁状态。第一电磁件923在改变通电状态后，按第二通电极性通电时，磁极方向反转，第一电磁件923与锁定件932相斥，锁定件932被向内推至卡合位置，使得限位部930转换至锁定状态。如此配置，套管组件720可不设置第二磁性件723，简化了套管组件720的结构。

需要说明的，第一电磁件923并不限于设置在锁定件932的外侧，在一个示范例中，第一电磁件923可设置于基体910的侧壁中，优选靠近容置腔911的一侧，而锁定件932包括永磁体(如锁定件932沿基体910之径向的外侧部分为永磁体)。第一电磁件923通电时的磁极方向与锁定件932的磁极方向均沿基体910的径向布置，且第一电磁件923通电时与锁定件932的磁极方向相同。如第一电磁件923通电时的N极向外，锁定件932的S极向内，第一电磁件923通电时对锁定件932产生吸引力。如此配置，在第一电磁件923通电时，可将锁定件932向内吸引而使其处于卡合，在第一电磁件923转换至断电或转换通电极性时，锁定件932可在各种力的作用下向外移动至卡合位置，使得限位部930转换至锁定状态。

本实施例三提供的机械臂连接机构与套管组件700适应于自动手术过程，手术机器人系统的主控制器在识别到套管组件700未安装而需要安装时，可自动控制第一电磁件923改变通电状态，驱动限位部930转换至解锁状态，此时即可方便地将套管组件700安装入容置腔911中。进而主控制器在识别到套管组件700已安装时，自动控制第一电磁件923再次改变通电状态，驱动限位部930转换至锁定状态，将套管组件700可靠地锁定在预定插入位置。在手术结束或需要撤除套管组件700时，通过触发，可再次控制第一电磁件923改变通电状态而驱动限位部930转换至解锁状态，从而将套管组件700撤除。

【实施例四】

请参考图15a至图15f，本发明实施例四的机械臂连接机构、套管组件及手术机器人系统与实施例一的机械臂连接机构、套管组件及手术机器人系统基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

在本实施例四中，所述机械臂连接机构还包括锁止槽940；所述锁止槽940包括沿所述基体910的轴向开设的引导段941及沿所述基体910的周向开设的卡合段942，所述引导段941与所述卡合段942相连通，所述卡合段942位于所述引导段941远离所述开口912的一端。相对应的，所述套管组件700还包括锁止件730，所述锁止件730包括沿所述插接部720的周向延伸的锁止段731，所述锁止段731用于沿轴向插入所述机械臂连接机构的锁止槽940的引导段941后，沿周向卡合入所述锁止槽940的卡合段942，以限制所述套管组件700相对于所述机械臂连接机构的轴向位置。

请参考图15b至图15f，锁止槽940如可呈Г形，引导段941沿基体910的轴向延伸，卡合段942沿基体910的周向延伸，两者垂直并相连通。相适配的，锁止件730的锁止段731能够先沿基体910的轴向伸入引导段941，进而围绕基体910周向转动而卡合入卡合段942中(如图15f所示)。在锁止段731卡合入卡合段942中之后，锁止段731能够与卡合段942相抵靠而限制套管组件700相对于基体910的轴向位置。相当于对套管组件700相对于基体910的位置进行了额外的锁定。

进一步的，所述锁止件730沿所述插接部720的周向可移动地与所述插接部720连接。在一个可替代的示范例中，锁止件730还包括与锁止段731连接的滑块732，插接部720具有沿周向开设的滑槽724，滑块732沿插接部720的周向可移动地设置在滑槽724中，滑槽724即限制了滑块732仅可沿周向移动。可选的，在其它的一些实施例中，滑块732上还可以开设沿周向延伸的导孔，滑槽724中设置导柱，导柱可活动地设置在导孔中，以进一步对锁止件730的移动进行限制。

如此配置，锁止件730可随插接部720一同沿基体910的轴向移动，在插接部720自基体910的开口912插入容置腔911至预定插合位置时，锁止段731亦正好进入引导段941，进而通过周向转动锁止件730，即可使锁止段731卡合入卡合段942中，实现锁止。

锁止件730围绕插接部720周向可移动设置，使得插接部720在插入基体910的容置腔911后，不需要转动，适应于插接部720与容置腔911的横截面形状防呆设置的情况(如插接部720与容置腔911的横截面呈弓形)。可选的，锁止件730的外表面可设置防滑纹，例如凹槽或凸起，以便于操作者使用。

本实施例四的锁止槽940与锁止件730的设置，可在插接部720插入容置腔911至预定插合位置后，在利用施力部920驱动限位部930转换至锁定状态而对插接部720进行一次锁定后，对插接部720相对于基体910的位置进行额外的二次锁定，其可以是二次保护设置，可以提高安全系数，防止误操作导致一次锁定失灵而引发的套管组件700脱落等问题。可以理解的，本实施例四的锁止槽940与锁止件730的设置，可与上述任一实施例结合设置。

综上所述，在本发明提供的机械臂连接机构、套管组件及手术机器人系统中，所述机械臂连接机构包括：基体、施力部以及限位部；所述基体具有沿自身轴向设置的容置腔，所述容置腔具有沿所述轴向的开口，所述容置腔用于供插接部自所述开口插入；所述限位部在所述施力部的驱动下，于锁定状态和解锁状态之间转换；所述限位部处于所述锁定状态时，用于在所述插接部沿所述容置腔的轴向插入至预定插合位置后限制所述插接部的位置；所述限位部处于所述解锁状态时，解除对所述插接部的位置的限制。如此配置，通过施力部驱动限位部转换至解锁状态时，可以方便地将无菌袋模块和套管组件插入基体的容置腔中，进而再通过施力部驱动限位部转换至锁定状态，即可将插接部锁定在预定插合位置；在移除无菌袋模块和套管组件时，也可以方便地通过施力部驱动限位部转换至解锁状态，而将无菌袋模块和套管组件撤除。

需要说明的，上述若干实施例之间可相互组合。上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (26)

1.一种机械臂连接机构，其特征在于，包括：基体、施力部以及限位部；

所述基体具有沿自身轴向设置的容置腔，所述容置腔具有沿所述轴向的开口，所述容置腔用于供插接部自所述开口插入；

所述限位部在所述施力部的驱动下，于锁定状态和解锁状态之间转换；所述限位部处于所述锁定状态时，用于在所述插接部沿所述容置腔的轴向插入至预定插合位置后限制所述插接部的位置；所述限位部处于所述解锁状态时，解除对所述插接部的位置的限制。

2.根据权利要求1所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述限位部包括滑动件和锁定件；所述滑动件沿所述基体的轴向和/或周向可移动地设置于所述基体外，所述锁定件沿所述基体的径向可移动地设置；所述插接部上设有能够容纳所述锁定件的卡合槽；

所述限位部处于所述锁定状态时，所述滑动件位于第一位置，限制所述锁定件沿所述基体的径向朝所述容置腔的内部凸出，自所述容置腔内部凸出的所述锁定件的部分用于卡入所述插接部的卡合槽而限制所述插接部的位置；

所述限位部处于所述解锁状态时，所述滑动件位于第二位置，允许所述锁定件沿径向向外移动进而从所述卡合槽中退出，以解除对所述插接部的位置的限制。

3.根据权利要求2所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述施力部包括推拉件，所述推拉件围绕推拉轴线可转动地与所述基体连接，所述推拉轴线沿所述基体的轴线的非平行方向设置；

所述推拉件与所述滑动件之一者具有导向槽，另一者具有导向块，所述导向块可活动地穿设于所述导向槽中，所述推拉件围绕所述推拉轴线转动，通过所述导向槽和所述导向块驱动所述滑动件移动。

4.根据权利要求2所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述限位部包括势能组件，所述滑动件通过所述势能组件与所述基体连接；所述势能组件于所述滑动件由所述第一位置移至所述第二位置的过程中存储势能，并于所述滑动件由所述第二位置移至所述第一位置的过程中释放势能。

5.根据权利要求4所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述势能组件包括弹性件和弹性件基座，所述弹性件基座与所述基体连接，所述弹性件的一端与所述弹性件基座连接，所述弹性件基座用于限制所述弹性件的一端的位置；所述弹性件的另一端与所述滑动件连接。

6.根据权利要求4所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述基体具有滑动件限位结构，所述滑动件限位结构用于限制所述滑动件沿所述第二位置朝向所述第一位置的方向移动不超出所述第一位置。

7.根据权利要求2所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述滑动件具有沿所述基体的径向向外凹陷的避让区，所述限位部处于所述解锁状态时，所述避让区与所述锁定件对准，以允许所述锁定件的至少一部分沿径向向外移动进入所述避让区。

8.根据权利要求7所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述滑动件具有设置于所述避让区外侧的边界面，所述边界面沿所述基体的径向向内设置，用于限制所述锁定件沿径向向外从所述基体中脱出。

9.根据权利要求7所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述滑动件具有朝向所述锁定件的第一推动面，所述第一推动面为沿所述第二位置朝向所述第一位置的方向的内倾面。

10.根据权利要求2所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述滑动件和/或所述基体包括第一磁性件，所述锁定件为磁体或铁磁体，所述滑动件位于所述第一位置时，所述第一磁性件通过磁力作用于所述锁定件，使所述锁定件沿所述基体的径向向外移动进而从所述卡合槽中退出。

11.根据权利要求1所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述施力部包括第一电磁件，所述限位部包括锁定件，所述锁定为磁体或铁磁体，所述锁定件沿所述基体的径向可移动地设置；

所述第一电磁件改变通电状态时，改变对所述锁定件产生的磁力作用，使所述锁定件沿所述基体的径向移动，从而使所述限位部于所述锁定状态和所述解锁状态之间切换；

所述限位部处于所述锁定状态时，所述锁定件沿所述基体的径向朝所述容置腔的内部凸出，凸出的所述锁定件用于卡入所述插接部的卡合槽而限制所述插接部的位置；

所述限位部处于所述解锁状态时，所述锁定件沿径向向外移动而从所述卡合槽中退出，以解除对所述插接部的位置的限制。

12.根据权利要求11所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述第一电磁件沿所述基体的径向设置于所述锁定件外。

13.根据权利要求11所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述限位部处于所述锁定状态时，所述第一电磁件断电，所述限位部处于所述解锁状态时，所述第一电磁件通电；或者，所述限位部处于所述锁定状态和所述解锁状态时，所述第一电磁件的通电极性反转。

14.根据权利要求2或11所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述基体具有沿径向贯通的锁定件孔，所述锁定件孔与所述容置腔连通，所述锁定件孔用于容置所述锁定件。

15.根据权利要求14所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述锁定件孔具有限位结构，所述限位结构用于限制所述锁定件沿径向向内的最大位移。

16.根据权利要求15所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述限位结构包括沿所述基体的径向向内逐渐收缩的缩口段，所述缩口段的最小径向内尺寸小于所述锁定件的最大径向外尺寸。

17.根据权利要求2或11所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述锁定件呈球形。

18.根据权利要求1所述的机械臂连接机构，其特征在于，所述机械臂连接机构还包括锁止槽；

所述锁止槽包括沿所述基体的轴向开设的引导段及沿所述基体的周向开设的卡合段，所述引导段与所述卡合段相连通，所述卡合段位于所述引导段远离所述开口的一端。

19.一种套管组件，其特征在于，用于与根据权利要求1～18中任一项所述的机械臂连接机构装配连接；所述套管组件包括插接部，所述插接部用于插入所述机械臂连接机构的容置腔；并在所述限位部处于所述锁定状态时，沿轴向被锁定于预定插合位置。

20.根据权利要求19所述的套管组件，其特征在于，所述插接部具有卡合槽；所述卡合槽沿所述插接部的径向向外开放；所述插接部处于所述预定插合位置时，所述卡合槽沿所述插接部的轴向位置与所述限位部的锁定件沿所述基体的轴向位置适配。

21.根据权利要求20所述的套管组件，其特征在于，所述卡合槽沿所述插接部的周向延伸。

22.根据权利要求20所述的套管组件，其特征在于，所述卡合槽具有第二推动面，所述第二推动面为朝向所述插接部自所述容置腔中撤出方向的外倾面；所述第二推动面用于在所述插接部自所述容置腔中撤出的过程中推动所述锁定件沿所述基体的径向向外移动。

23.根据权利要求20所述的套管组件，其特征在于，所述套管组件还包括第二磁性件，所述插接部处于所述预定插合位置时，所述第二磁性件用于通过磁力作用于所述锁定件，使所述锁定件卡合于所述卡合槽中。

24.根据权利要求19所述的套管组件，其特征在于，所述套管组件还包括锁止件，所述锁止件包括沿所述插接部的周向延伸的锁止段，所述锁止段用于沿轴向插入所述机械臂连接机构的锁止槽的引导段后，沿周向卡合入所述锁止槽的卡合段，以限制所述套管组件相对于所述机械臂连接机构的轴向位置。

25.根据权利要求24所述的套管组件，其特征在于，所述锁止件沿所述插接部的周向可移动地与所述插接部连接。

26.一种手术机器人系统，其特征在于，包括机械臂、无菌袋模块和根据权利要求19～25中任一项所述的套管组件；所述机械臂包括根据权利要求1～18中任一项所述的机械臂连接机构，所述无菌袋模块和所述套管组件用于可拆卸地装配于所述机械臂连接机构的容置腔。

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