CN114533275B - 末端关节臂、机械臂以及医疗台车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种末端关节臂、机械臂以及医疗台车，末端关节臂包括第一关节臂区段和多个安装结构，第一关节臂区段具有第一中心轴线，多个安装结构，多个安装结构至少设置在第一关节臂区段上，第一关节臂区段上设置的多个安装结构围绕第一中心轴线周向分布，安装结构被配置为用于可拆卸安装操作器械，使多个安装结构上的多个操作器械沿着第一中心轴线的轴向保持相互平行，且沿着第一中心轴线的径向相互汇集。上述技术方案中，安装结构可以根据需要任意安装或拆卸操作器械，满足实际的手术需求，未安装有操作器械的安装结构可以作为预留的安装位置，节省占用的空间，使实际的操作器械数量得以减少，提高手术机器人的灵活性。

Description

末端关节臂、机械臂以及医疗台车

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种末端关节臂、机械臂以及医疗台车。

背景技术

手术机器人可以通过微创的方法，实施复杂的外科手术，手术机器人通常可以包括主操控设备、操作设备以及安装在操作设备上用于手术的各类操作器械，医生可以通过主操控设备向操作设备发送控制命令，操作设备可以根据该控制命令控制操作器械的运动，从而对患者实施手术操作。例如，现有的单孔手术机器人通常可以包括一个内窥镜和三个手术器械，内窥镜和手术器械之间相互配合可以完成手术。但是，在大多手术中其实仅需要使用一个内窥镜和两个手术器械便可以完成全部手术，另一个手术器械的使用频次不仅很少，而且还会占用空间，这样降低手术机器人的灵活度，不利于手术进行。

发明内容

基于此，有必要针对提高手术机器人灵活性的技术问题，提供一种末端关节臂、机械臂以及医疗台车。

本发明提供了一种末端关节臂，所述末端关节臂包括：

第一关节臂区段，所述第一关节臂区段具有第一中心轴线；

多个安装结构，多个所述安装结构至少设置在所述第一关节臂区段上，所述第一关节臂区段上设置的多个所述安装结构围绕所述第一中心轴线周向分布，所述安装结构被配置为用于可拆卸安装操作器械，使多个所述安装结构上的多个所述操作器械的至少部分沿着所述第一中心轴线的轴向保持相互平行，且的至少部分沿着所述第一中心轴线的径向相互汇集。

在其中一个实施例中，所述第一关节臂区段的至少一部分为圆弧形结构；或者，

所述第一关节臂区段的至少一部分为圆环形结构；或者，

所述第一关节臂区段的至少一部分为椭圆弧形结构；或者，

所述第一关节臂区段的至少一部分为椭圆环形结构；或者，

所述第一关节臂区段的至少一部分为伞形结构；或者，

所述第一关节臂区段的至少一部分为方环形结构。

在其中一个实施例中，所述第一关节臂区段的至少一部分为圆弧形结构，所述第一关节臂区段的圆弧形结构具有第一圆弧轨迹，所述第一圆弧轨迹形成所述第一中心轴线。

在其中一个实施例中，所述末端关节臂还包括：

第二关节臂区段，所述第二关节臂区段与所述第一关节臂区段可拆卸地连接，所述第二关节臂区段的至少一部分为圆弧形结构，所述第二关节臂区段的圆弧形结构与所述第一圆弧轨迹的虚拟延长线重合，所述第一关节臂区段和所述第二关节臂区段上均设置有至少一个所述安装结构。

在其中一个实施例中，多个所述安装结构沿着所述第一关节臂区段的圆弧形结构和/或所述第二关节臂区段的圆弧形结构分布。

在其中一个实施例中，所述第一关节臂区段上设置有三个所述安装结构，所述第二关节臂区段上设置有一个所述安装结构；

其中，所述第一关节臂区段和所述第二关节臂区段所在的平面与所述第一中心轴线具有交集点，所述第一关节臂区段上任意的所述安装结构与所述交集点之间连接形成第一虚拟连线，所述第二关节臂区段上的所述安装结构与所述交集点之间连接形成第二虚拟连线，所述第一虚拟连线和所述第二虚拟连线的夹角大于45°。

在其中一个实施例中，所述第一关节臂区段和所述第二关节臂区段上分别设置有至少一个第一连接部和至少一个第二连接部，所述第二连接部与所述第一连接部可拆卸地连接。

在其中一个实施例中，所述第一连接部位于所述第一关节臂区段的一端，所述第二连接部位于所述第二关节臂区段的一端，所述第二关节臂区段的一端通过所述第二连接部和所述第一连接部与所述第一关节臂区段的一端连接；或者，

两个所述第一连接部分别位于所述第一关节臂区段的两端，两个所述第二连接部分别位于所述第二关节臂区段的两端，所述第二关节臂区段的两端通过所述第二连接部和所述第一连接部与所述第一关节臂区段的两端连接，所述第二关节臂区段和所述第一关节臂区段构成圆形结构。

在其中一个实施例中，所述第一连接部为接口，所述第二连接部为接头，所述接头与所述接口插接装配。

在其中一个实施例中，所述接口和所述接头通过螺纹件螺纹固定；或者，

所述接口和所述接头通过卡接件卡接固定。

在其中一个实施例中，所述接口和所述接头上均开设有至少一个螺纹孔，所述螺纹件穿设在所述接口和所述接头的螺纹孔内以固定所述接口和所述接头；或者，

所述接口内设置有卡接位，所述接头上开设槽口，所述槽口的侧壁开设有至少一对通孔，每对所述通孔内活动装配有至少一对卡件，所述卡件的内端位于所述槽口的内部，所述卡件的外端位于所述接头的外部，每对所述卡件的内端之间连接有至少一个弹性件，所述卡件的外端通过所述弹性件施加的弹性力与所述卡接位弹性卡接。

在其中一个实施例中，所述操作器械包括：

器械臂，所述器械臂被配置为用于与所述安装结构连接；

动力器件，所述动力器件设置在所述器械臂上；

器械主体，所述动力器件与所述器械主体驱动连接。

本发明还提供了一种机械臂，所述机械臂包括：

悬吊关节臂；

所述末端关节臂，所述末端关节臂以所述第一中心轴线为转动基准，沿着所述第一圆弧轨迹转动装配在所述悬吊关节臂上。

在其中一个实施例中，所述机械臂包括：

第一悬吊组件，设置在所述悬吊关节臂上，所述末端关节臂沿着所述第一圆弧轨迹滑动装配在所述第一悬吊组件上。

在其中一个实施例中，所述机械臂包括：

第一导向轨，设置在所述末端关节臂上，所述第一悬吊组件开设有第一导向槽，所述第一导向轨与所述第一导向槽滑动导向装配；

第一驱动器件，设置在所述末端关节臂上，所述第一驱动器件与所述第一导向轨驱动连接。

在其中一个实施例中，所述悬吊关节臂的至少一部分为圆弧形结构，所述悬吊关节臂的圆弧形结构具有第二圆弧轨迹，所述第二圆弧轨迹具有第二中心轴线，所述第一中心轴线与所述第二中心轴线相互垂直并相交形成虚拟基准点。

在其中一个实施例中，所述机械臂包括：

横梁，所述悬吊关节臂以所述第二中心轴线为转动基准，沿着所述第二圆弧轨迹转动装配在所述横梁上。

在其中一个实施例中，所述横梁能够沿着第一直线轨迹伸缩，所述第一直线轨迹与所述第二中心轴线垂直。

在其中一个实施例中，所述机械臂包括：

第二悬吊组件，设置在所述横梁上，所述悬吊关节臂沿着所述第二圆弧轨迹滑动装配在所述第二悬吊组件上。

在其中一个实施例中，所述机械臂包括：

第二导向轨，设置在所述悬吊关节臂上，所述第二悬吊组件开设有第二导向槽，所述第二导向轨与所述第二导向槽滑动导向装配；

第二驱动器件，设置在所述悬吊关节臂上，所述第二驱动器件与所述第二导向轨驱动连接。

在其中一个实施例中，所述第一驱动器件为传动带机构或传动丝机构；和/或，

所述第二驱动器件为传动带机构或传动丝机构。

在其中一个实施例中，所述传动带机构包括带轮和传动带，所述传动带的两端与所述末端关节臂或所述悬吊关节臂的两端连接，所述带轮与所述传动带驱动连接；或者，

所述传动丝机构包括丝轮和至少两根传动丝，至少一根所述传动丝的一端与所述末端关节臂或所述悬吊关节臂的一端连接，至少另一根所述传动丝的一端与所述末端关节臂或所述悬吊关节臂的另一端连接，所述丝轮与所述传动丝的另一端驱动连接。

在其中一个实施例中，所述第二悬吊组件定轴转动装配在所述横梁上，所述第二悬吊组件的转动中心轴线与所述第二中心轴线垂直。

在其中一个实施例中，所述机械臂包括：

立柱，所述立柱能够沿着第二直线轨迹伸缩，所述横梁设置在所述立柱上，所述第二直线轨迹与所述第二中心轴线垂直。

在其中一个实施例中，所述横梁以第三中心轴线为转动基准定轴转动装配在所述立柱上，所述第三中心轴线与所述第二中心轴线垂直。

本发明还提供了一种医疗台车，所述医疗台车包括：

台车本体；

所述机械臂，所述机械臂设置在所述台车本体上。

上述末端关节臂、机械臂以及医疗台车中，所述安装结构的数量可以根据需要安装的操作器械的数量而定，实际使用的操作器械数量可以少于安装结构的数量，根据需要任意安装或拆卸操作器械，满足实际的手术需求，未安装有操作器械的安装结构可以作为预留的安装位置，节省出占用的空间，使实际的操作器械数量得以减少，提高手术机器人的灵活性。

附图说明

图1为本发明一个实施例中提供的末端关节臂的结构示意图；

图2为如图1所示的末端关节臂中第一连接部和第二连接部的连接结构示意图；

图3为本发明另一个实施例中提供的末端关节臂的结构示意图；

图4为本发明又一个实施例中提供的末端关节臂的结构示意图；

图5为如图3或图4所示的末端关节臂中卡接件的释放状态结构示意图；

图6为如图3或图4所示的末端关节臂中卡接件的按压状态结构示意图；

图7为如图3或图4所示的末端关节臂中第一连接部和第二连接部的连接结构示意图；

图8为本发明一个实施例中提供的末端关节臂和四个操作器械的布局结构立体示意图1；

图9为本发明一个实施例中提供的末端关节臂和四个操作器械的布局结构立体示意图2；

图10为本发明一个实施例中提供的末端关节臂和三个操作器械的布局结构立体示意图；

图11为如图8或图9所示的四个操作器械的布局结构平面示意图；

图12为如图10所示的三个操作器械的布局结构平面示意图；

图13为本发明一个实施例中提供的具有四个操作器械的末端关节臂的工作状态结构示意图；

图14为本发明一个实施例中提供的具有三个操作器械的末端关节臂的工作状态结构示意图；

图15为本发明一个实施例中提供的末端关节臂、悬吊关节臂和横梁的装配结构立体示意图；

图16为本发明一个实施例中提供的医疗台车的立体结构示意图；

图17为本发明一个实施例中提供的手术机器人的结构示意图。

附图标号：

0001、操作设备；0002、主操控设备；0003、可视化设备；0011、台车本体；0012、躺卧台；

1000、末端关节臂；2000、第一悬吊组件；3000、悬吊关节臂；4000、第二悬吊组件；5000、横梁；6000、立柱；7000、操作器械；8000、穿刺器件；

1100、第一中心轴线；1200、安装结构；1300、第一关节臂区段；1400、第二关节臂区段；1500、第一虚拟连线；1600、第二虚拟连线；

1310、第一连接部；1410、第二连接部；1420、螺纹件；1430、卡接件；

1431、卡件；1432、弹性件；

2100、第一导向轨；2200、第一导向槽；

3100、第二中心轴线；3200、虚拟基准点；

4100、第二导向轨；4200、第二导向槽；

7100、器械臂；7200、动力器件；7300、器械主体；

8100、轴向安装孔。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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的限制。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定。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。

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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1至图15所示，本发明一实施例提供了一种末端关节臂1000，所述末端关节臂1000包括第一关节臂区段1300和多个安装结构1200，所述第一关节臂区段1300具有第一中心轴线，多个所述安装结构1200至少设置在所述第一关节臂区段1300上，所述第一关节臂区段1300上设置的多个所述安装结构1200围绕所述第一中心轴线周向分布，所述安装结构1200被配置为用于可拆卸安装操作器械，使多个所述安装结构1200上的多个所述操作器械的至少部分沿着所述第一中心轴线的轴向保持相互平行，且的至少部分沿着所述第一中心轴线的径向相互汇集。

需要说明的是，操作器械的结构形式会根据种类的不同而产生结构差异，因此根据不同操作器械的具体结构形式，操作器械的至少部分或整体均可以沿着所述第一中心轴线的轴向保持相互平行，且操作器械的至少部分或整体同时沿着所述第一中心轴线的径向相互汇集，只要能够保证多个操作器械在相互汇集后可以集成在单孔穿刺器件上便可以，本领域技术人员可以根据需求选择合适的装配形式，在此不做限定。

第一关节臂区段1300可以采用任意结构形式，且第一关节臂区段1300的结构形式可以为独立的整体结构或多个部件构成的分体结构等，例如在其中一个实施例中，所述第一关节臂区段1300的至少一部分为圆弧形结构，或者所述第一关节臂区段1300的至少一部分为圆环形结构，或者所述第一关节臂区段1300的至少一部分为椭圆弧形结构，或者所述第一关节臂区段1300的至少一部分为椭圆环形结构，或者所述第一关节臂区段1300的至少一部分为伞形结构，或者所述第一关节臂区段1300的至少一部分为方环形结构，除此之外，所述第一关节臂区段1300还可以为其他结构形状，只要能够保证多个操作器械通过在安装结构1200上的装配，实现整体汇集即可，本领域技术人员可以根据需求选择第一关节臂区段1300的合适结构形状，在此不做限定。

所述安装结构1200的数量可以根据需要安装的操作器械7000的数量而定，例如，若一个安装结构1200上安装一个操作器械7000，当手术需要的操作器械7000的最大数量确定，安装结构1200的数量可以与操作器械7000的最大数量保持一致，在实际进行手术的过程中，实际使用的操作器械7000数量可以少于安装结构1200的数量，根据需要任意安装或拆卸操作器械7000，满足实际的手术需求，因为多一个操作器械7000带来的不仅是穿刺器件的布局困难，同时也给手术器械的布局、无菌屏障的设计和安装带来了困难，增加了操作不便，限制手术灵活性，所以未安装有操作器械7000的安装结构1200可以作为预留的安装位置，节省出占用的空间，使实际的操作器械7000数量得以减少，提高手术机器人的灵活性。

例如，可以将安装结构1200的数量设置为四个，在大多数手术中仅使用两个手术器械和一个腹腔镜即可完成手术操作，若需要其他手术器械时，更换其中一个手术器械即可完成，当进行复杂、需辅助的手术器械进行手术时，可以继续安装一个手术器械，组成一个腔镜和三个手术器械的手术操作组合，因此在某个安装结构1200中未安装有操作器械7000时，该安装结构1200的相应位置便可以节省出空间，使手术机器人具有更多的可操作空间，提高手术机器人灵活性。

所述第一关节臂区段1300的至少一部分为圆弧形结构，所述第一关节臂区段1300的圆弧形结构具有第一圆弧轨迹，所述第一圆弧轨迹具有第一中心轴线1100(图16中所示)，其中，第一关节臂区段1300可以在其部分区段或结构中构成圆弧形结构，也可以全部区段或结构为圆弧形结构，本领域技术人员可以根据需求设置，在此不做限定。基于第一关节臂区段1300的圆弧形结构，安装结构1200可以安装在第一关节臂区段1300的圆弧形结构上，因此当安装结构1200为多个时，例如三个、四个、五个等时，多个安装结构1200在圆弧形结构上可以采用周向的圆弧形方式进行排列，使操作器械7000设置在安装结构1200上后，也形成周向的圆弧形方式布局，此时多个操作器械7000与安装结构1200的连接位置在操作器械7000的外侧，在多个操作器械7000的相对中央位置可以留出空间。

不仅如此，第一关节臂区段1300的圆弧形结构还可以形成具有第一中心轴线1100的第一圆弧轨迹，这使得第一关节臂区段1300可以沿着该第一圆弧轨迹进行转动，转动运动为以第一中心轴线1100为基准的定轴转动，第一关节臂区段1300的转动会带动其上设置的多个操作器械7000也以第一中心轴线1100为基准的定轴转动，调整各个操作器械7000的实际位置，提高运动的灵活性。

第一关节臂区段1300的圆弧形结构可以根据操作器械7000的布置需求设置为合理的长度，或者第一关节臂区段1300可以根据需求接续或拆卸配合的辅助段，对圆弧形结构的长度进行适应性调节，进而满足操作器械7000的安装，例如在其中一个实施例中，所述末端关节臂1000还可以包括第二关节臂区段1400，所述第二关节臂区段1400与所述第一关节臂区段1300可拆卸地连接，所述第二关节臂区段1400的至少一部分为圆弧形结构，所述第二关节臂区段1400的圆弧形结构与所述第一圆弧轨迹的虚拟延长线重合，所述第一关节臂区段1300和所述第二关节臂区段1400上均设置有至少一个所述安装结构1200。

因此，当第一关节臂区段1300上无法满足操作器械7000的布置需求时，可以将第二关节臂区段1400接续在第一关节臂区段1300上，并利用第二关节臂区段1400上的安装结构1200配合安装操作器械7000，使第一关节臂区段1300和第二关节臂区段1400上的操作器械7000可以共同配合使用，当第一关节臂区段1300本身已经可以满足操作器械7000的安装时，第二关节臂区段1400可以相对于第一关节臂区段1300拆卸下来，仅利用第一关节臂区段1300安装需要的操作器械7000即可，本领域技术人员可以根据需求选择第一关节臂区段1300和第二关节臂区段1400之间的安装和拆卸，可以根据需求将多个所述安装结构1200沿着所述第一关节臂区段1300的圆弧形结构分布，或者将多个所述安装结构1200沿着所述第二关节臂区段1400的圆弧形结构分布，或者将多个所述安装结构1200沿着所述第一关节臂区段1300的圆弧形结构和所述第二关节臂区段1400的圆弧形结构分布，在此不做限定。

第一关节臂区段1300和第二关节臂区段1400上的安装结构1200的数量可以根据需求设置，安装结构1200作为预留的安装位置可以供使用者选择安装操作器械7000，参阅图8至图12所示，例如在其中一个实施例中，所述第一关节臂区段1300上设置有三个所述安装结构1200，所述第二关节臂区段1400上设置有一个所述安装结构1200，其中，所述第一关节臂区段1300和所述第二关节臂区段1400所在的平面与所述第一中心轴线1100具有交集点，所述第一关节臂区段1300上任意的所述安装结构1200与所述交集点之间连接形成第一虚拟连线1500，所述第二关节臂区段1400上的所述安装结构1200与所述交集点之间连接形成第二虚拟连线1600，所述第一虚拟连线1500和所述第二虚拟连线1600的夹角大于45°，例如第一关节臂区段1300上具有多个安装结构1200与交集点形成的第一虚拟连线1500，不同所述第一虚拟连线1500和所述第二虚拟连线1600的夹角可以为45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、90°、95°、100°等，在此不做限定。

举例说明，当所述第一虚拟连线1500和所述第二虚拟连线1600的夹角为大于45°时，即距离第二虚拟连线1600最近的第一虚拟连线1500之间的夹角至少为45°，那么相邻第二虚拟连线1600的两个第一虚拟连线1500之间的夹角至少为90°，如果第二关节臂区段1400相对于第一关节臂区段1300拆卸下来后，第二关节臂区段1400连同其上操作器械7000所占用的空间便可以被节省下来，这至少可以在末端关节臂1000上空余出90°的空间大小，即至少节省了1/4的空间结构，可以有效地提高手术的可操作范围，参阅图13和图14所示，尤其是正对目标对象的一侧无任何干涉，使手术的操作范围和调整角度大大增加。

第一关节臂区段1300和第二关节臂区段1400之间的装配方式和相对装配位置可以根据需求任意设置，例如第一关节臂区段1300和第二关节臂区段1400之间的装配方式可以采用插接连接、螺纹连接、卡扣连接、粘接连接等任意的可拆卸连接方式，而且第一关节臂区段1300和第二关节臂区段1400之间的连接位置只要保证二者的圆弧形结构沿着第一圆弧轨迹及其虚拟延长线即可，利用快速拆卸形式便于器械的快捷安装和拆卸，安全有效，例如在其中一个实施例中，所述第一关节臂区段1300和所述第二关节臂区段1400上可以分别设置有至少一个第一连接部1310和至少一个第二连接部1410，所述第二连接部1410与所述第一连接部1310可拆卸地连接，进而实现对第一关节臂区段1300和第二关节臂区段1400之间的可拆卸连接。根据第一关节臂区段1300和第二关节臂区段1400之间的不同安装位置的设置，可以将第一连接部1310和第二连接部1410分别设置在第一关节臂区段1300和第二关节臂区段1400的不同位置，当第一连接部1310和第二连接部1410进行连接时，便可以实现第一关节臂区段1300和第二关节臂区段1400不同位置之间的连接。

第一连接部1310和第二连接部1410的数量可以根据需求选择，而且第一连接部1310和第二连接部1410可以均位于第一关节臂区段1300或第二关节臂区段1400的同一位置或不同位置，例如在其中一个实施例中，第一连接部1310和第二连接部1410可以为一个或多个，但是一个或多个所述第一连接部1310均位于所述第一关节臂区段1300的一端，一个或多个所述第二连接部1410均位于所述第二关节臂区段1400的一端，所述第二关节臂区段1400的一端通过所述第二连接部1410和所述第一连接部1310与所述第一关节臂区段1300的一端连接，参阅图3、图8和图9所示，此时第二关节臂区段1400可以为悬臂结构，仅一端与第一关节臂区段1300连接，另一端可以用来设置安装结构1200，对操作器械7000进行安装，继而通过第一关节臂区段1300和第二关节臂区段1400可以构成非完整的圆形结构。或者继续参阅图4所示，第一连接部1310和第二连接部1410可以为多个，如设置为两个，两个所述第一连接部1310可以分别位于所述第一关节臂区段1300的两端，两个所述第二连接部1410可以分别位于所述第二关节臂区段1400的两端，所述第二关节臂区段1400的两端通过所述第二连接部1410和所述第一连接部1310与所述第一关节臂区段1300的两端连接，所述第二关节臂区段1400和所述第一关节臂区段1300构成圆形结构，此时，安装结构1200可以设置在第二关节臂区段1400的中央位置，以实现对操作器械7000的安装。

在其中一个实施例中，第一连接部1310和第二连接部1410采用插接方式连接时，第一连接部1310和第二连接部1410上可以分别设置配合的可插接结构，例如所述第一连接部1310为接口，所述第二连接部1410为接头，所述接头与所述接口插接装配，其中接头和接口可以采用过盈配合，以保证插接连接的稳定性。除此之外，当接头和接口相互插接装配后，为了保证接头和接口的连接稳定性，还可以同时采用螺纹连接、卡扣连接、粘接连接等连接方式辅助连接，例如在其中一个实施例中，所述接口和所述接头通过螺纹件1420螺纹固定，进而利用螺纹件1420加固接头和接口的插接连接，或者，所述接口和所述接头通过卡接件1430卡接固定，利用卡接件1430加固接头和接口的插接连接。

螺纹件1420的螺纹连接方式可以采用多种结构形式，例如参阅图1和图2所示，在其中一个实施例中，所述接口和所述接头上均开设有至少一个螺纹孔，所述螺纹件1420穿设在所述接口和所述接头的螺纹孔内，通过螺纹件1420与所述接口和所述接头的螺纹孔之间的螺纹连接来固定所述接口和所述接头。

卡接件1430的卡扣连接方式也可以采用多种结构形式，例如参阅图3至图7所示，在其中一个实施例中，可以在所述接口内设置有卡接位，所述接头上开设槽口，所述槽口的侧壁开设有至少一对通孔，每对所述通孔内活动装配有至少一对卡件1431，所述卡件1431的内端位于所述槽口的内部，所述卡件1431的外端位于所述接头的外部，每对所述卡件1431的内端之间连接有至少一个弹性件1432，所述卡件1431的外端通过所述弹性件1432施加的弹性力与所述卡接位弹性卡接。

对比图5和图6可知，当向一对或多对卡件1431的外端施加作用力后，一对或多对卡件1431会相互靠近并克服弹性件1432的弹性力，卡接件1430呈现为按压状态，进而使卡件1431的外端与接头的外表面保持基本平齐，基本平齐表现为可以将接头向接口内插入的状态，卡接件1430不会对接头和接口的相互插接形成干涉。当接头和接口相互插接完毕，可以将向一对或多对卡件1431的外端施加的作用力撤销，一对或多对卡件1431会在弹性件1432的弹性力作用下相互分开，卡接件1430呈现为释放状态，进而使卡件1431的外端突出于接头的外表面并卡接在接口内的卡接位上，卡接位可以为槽结构、凸起结构等，只要能够满足对卡件1431的卡接即可，使卡件1431的突出对接头和接口的相互分离形成干涉，进而实现对接头和接口的锁紧。

本领域技术人员可以根据手术需求以及与安装结构1200的相互装配需求设置安装结构1200以及操作器械7000的实际结构形式，在此不做限定，例如在其中一个实施例中，所述操作器械7000可以包括器械臂7100、动力器件7200和器械主体7300，所述器械臂7100被配置为用于与所述安装结构1200连接，使器械臂7100作为器械主体7300等结构的安装基础，所述动力器件7200和动力器件7200均可以设置在所述器械臂7100上，所述动力器件7200与所述器械主体7300驱动连接，启动动力器件7200便可以实施对器械主体7300的操控，例如动力器件7200可以为医疗领域中使用的动力盒等，所述器械主体7300可以包括内窥镜和手术器械中的至少一者。

在其中一个实施例中，所述末端关节臂1000可以包括穿刺器件8000，所述穿刺器件8000的轴线与所述第一中心轴线1100重合，所述穿刺器件8000具有至少一个轴向安装孔8100，例如轴向安装孔8100可以根据器械主体7300的数量采用三个或四个以及更多，当手术需要使用相应数量的器械主体7300时，便可以将所需的所述器械主体7300穿设于所述轴向安装孔8100，利用穿刺器件8000将多个器械主体7300构建在一起并形成集束状态。

继续参阅图15所示，本发明还提供了一种机械臂，所述机械臂包括悬吊关节臂3000以及所述末端关节臂1000，所述末端关节臂1000以所述第一中心轴线1100为转动基准，沿着所述第一圆弧轨迹转动装配在所述悬吊关节臂3000上，末端关节臂1000相对于所述悬吊关节臂3000的活动装配以及定轴转动可以带动末端关节臂1000上的操作器械7000形成同步转动，使一个或多个操作器械7000也可以以所述第一中心轴线1100为转动基准进行定轴转动，这可以通过末端关节臂1000相对于悬吊关节臂3000的定轴转动调节一个或多个操作器械7000的角度和位置，而非直接驱动一个或多个操作器械7000进行运动，不仅可以提高手术的灵活性，而且也可以保证多个操作器械7000之间的同步性，降低手术的风险。

末端关节臂1000相对于悬吊关节臂3000的活动装配可以直接装配或通过其他部件间接装配，例如在其中一个实施例中，所述机械臂可以包括第一悬吊组件2000，第一悬吊组件2000设置在所述悬吊关节臂3000上，所述末端关节臂1000沿着所述第一圆弧轨迹滑动装配在所述第一悬吊组件2000上，本领域技术人员可以根据需求采用合适的装配结构。

第一悬吊组件2000可以采用任意结构形式或组成部件，同时末端关节臂1000上也可以设置相应的配合结构与第一悬吊组件2000进行组装，例如在其中一个实施例中，所述机械臂可以包括第一导向轨2100和第一驱动器件，第一导向轨2100设置在所述末端关节臂1000上，第一导向轨2100具有与圆弧形结构一致的圆弧度，使第一导向轨2100与第一圆弧轨迹重合，可以实现沿着第一圆弧轨迹的导向效果，在第一悬吊组件2000与第一导向轨2100迹之间的装配中，所述第一悬吊组件2000可以开设有第一导向槽2200，并将所述第一导向轨2100与所述第一导向槽2200滑动导向装配，进而满足末端关节臂1000沿着第一圆弧轨迹相对于第一悬吊组件2000定轴转动的效果，在此过程中，第一驱动器件设置在所述末端关节臂1000上，所述第一驱动器件与所述第一导向轨2100驱动连接，第一驱动器件作为驱动源对末端关节臂1000相对于第一悬吊组件2000的运动进行驱动控制。

悬吊关节臂3000可以采用任意的结构形式，例如悬吊关节臂3000可以为块状结构、柱状结构、台状结构以及圆弧形结构等，只要满足于末端关节臂1000的活动装配即可，例如在其中一个实施例中，所述悬吊关节臂3000的至少一部分可以为圆弧形结构，所述悬吊关节臂3000的圆弧形结构具有第二圆弧轨迹，所述第二圆弧轨迹具有第二中心轴线3100，所述第一中心轴线1100与所述第二中心轴线3100相互垂直并相交形成虚拟基准点3200，悬吊关节臂3000可以与末端关节臂1000相同，通过其圆弧形结构具备的第二圆弧轨迹和第二中心轴线3100实现定轴转动，同样带动末端关节臂1000上的操作器械7000形成同步转动。

由于所述第一中心轴线1100与所述第二中心轴线3100相互垂直并相交形成虚拟基准点3200，所以末端关节臂1000和悬吊关节臂3000的定轴转动会保证一个或多个操作器械7000既能够以所述第一中心轴线1100为转动基准进行定轴转动，也能够以所述第二中心轴线3100为转动基准进行定轴转动，无论一个或多个操作器械7000如何定轴转动，均能够在虚拟基准点3200的位置构建出“不动点”，该虚拟基准点3200可以为目标对象的创口位置，因此通过末端关节臂1000和悬吊关节臂3000带动一个或多个操作器械7000在不同转动基准下进行定轴转动时，不仅可以完成操作器械7000在二维角度下的位置和角度的调节，而且可以保证无论操作器械7000如何转动，都能够保证其精准对位“不动点”，即目标对象的创口位置，保证手术的精准性、稳定性和安全性。

除此之外，操作器械7000还可以通过其他控制结构实现其他角度或位置的运动，进一步提高手术的灵活性，例如在其中一个实施例中，所述机械臂可以包括横梁5000，所述悬吊关节臂3000以所述第二中心轴线3100为转动基准，沿着所述第二圆弧轨迹转动装配在所述横梁5000上，将横梁5000作为装配基础。而且，所述横梁5000能够沿着第一直线轨迹伸缩，例如横梁5000可以采用可伸缩的伸缩杆结构，包括横梁5000的固定段和伸缩段，横梁5000的伸缩段相对于横梁5000的伸固定段沿着第一直线轨迹伸缩，进而实现横梁5000整体的伸缩效果，其中，所述第一直线轨迹可以与所述第二中心轴线3100垂直，从而通过第一直线轨迹、第二中心轴线3100和第一中心轴线1100构建出三维的运动空间，横梁5000的伸缩可以对虚拟基准点3200的横向位置进行调整。

悬吊关节臂3000相对于横梁5000的活动装配可以直接装配或通过其他部件间接装配，例如在其中一个实施例中，所述机械臂可以包括第二悬吊组件4000，第二悬吊组件4000设置在所述横梁5000上，所述悬吊关节臂3000沿着所述第二圆弧轨迹滑动装配在所述第二悬吊组件4000上，本领域技术人员可以根据需求采用合适的装配结构。

第二悬吊组件4000可以采用任意结构形式或组成部件，同时悬吊关节臂3000上也可以设置相应的配合结构与第二悬吊组件4000进行组装，例如在其中一个实施例中，所述机械臂包括第二导向轨4100和第二驱动器件，第二导向轨4100设置在所述悬吊关节臂3000上，第二导向轨4100具有与圆弧形结构一致的圆弧度，使第二导向轨4100与第二圆弧轨迹重合，可以实现沿着第二圆弧轨迹的导向效果，在第二悬吊组件4000与第二导向轨4100迹之间的装配中，所述第二悬吊组件4000可以开设有第二导向槽4200，并将所述第二导向轨4100与所述第二导向槽4200滑动导向装配，进而满足悬吊关节臂3000沿着第二圆弧轨迹相对于第二悬吊组件4000定轴转动的效果，在此过程中，第二驱动器件设置在所述悬吊关节臂3000上，所述第二驱动器件与所述第二导向轨4100驱动连接，第二驱动器件作为驱动源对悬吊关节臂3000相对于第二悬吊组件4000的运动进行驱动控制。

第一驱动器件和第二驱动器件均可以采用任意的器件形式，例如各种传动机构和动力机构等，在其中一个实施例中，所述第一驱动器件可以为传动带机构或传动丝机构，所述第二驱动器件也可以为传动带机构或传动丝机构。

当采用传动带机构时，在其中一个实施例中，所述传动带机构可以包括带轮和传动带，所述传动带的两端与所述末端关节臂1000或所述悬吊关节臂3000的两端连接，所述带轮与所述传动带驱动连接，带轮可以采用各类型电机作为动力源，电机驱动带轮转动，带轮会驱动传动带运动，传动带在带轮的驱动下会对末端关节臂1000或悬吊关节臂3000的相应一端施加拉动力，使末端关节臂1000或悬吊关节臂3000能够沿着第一圆弧轨迹或第二圆弧轨迹滑动，实现各自的定轴转动。

当采用传动丝机构时，在其中一个实施例中，所述传动丝机构可以包括丝轮和至少两根传动丝，至少一根所述传动丝的一端与所述末端关节臂1000或所述悬吊关节臂3000的一端连接，至少另一根所述传动丝的一端与所述末端关节臂1000或所述悬吊关节臂3000的另一端连接，所述丝轮与所述传动丝的另一端驱动连接，丝轮可以采用各类型电机作为动力源，电机驱动丝轮转动，丝轮对传动丝的一端进行缠绕或释放，当两根传动丝分别被丝纶缠绕和释放时，两跟传动丝的总长度不会发生变化，被缠绕的传动丝会对末端关节臂1000或悬吊关节臂3000的相应一端施加拉动力，使末端关节臂1000或悬吊关节臂3000能够沿着第一圆弧轨迹或第二圆弧轨迹滑动，实现各自的定轴转动。

进一步的，在其中一个实施例中，所述第二悬吊组件4000也可以定轴转动装配在所述横梁5000上，所述第二悬吊组件4000的转动中心轴线与所述第二中心轴线3100垂直，或者，所述第二悬吊组件4000的转动中心轴线与所述第一直线轨迹和所述第二中心轴线3100均垂直，第二悬吊组件4000的定轴转动可以在横向上控制机械臂转动，进一步实现操作器械7000在横向上调整角度。

在其中一个实施例中，所述机械臂还可以包括立柱6000，所述立柱6000能够沿着第二直线轨迹伸缩，例如立柱6000可以采用可伸缩的伸缩杆结构，包括立柱6000的固定段和伸缩段，立柱6000的伸缩段相对于立柱6000的固定段沿着第二直线轨迹伸缩，进而实现立柱6000整体的伸缩效果，所述横梁5000设置在所述立柱6000上，其中，所述第二直线轨迹与所述第二中心轴线3100垂直，或者，所述第二直线轨迹与所述第一直线轨迹和所述第二中心轴线3100均垂直，从而通过立柱6000的伸缩对虚拟基准点3200的纵向位置进行调整。所述横梁5000也能够以第三中心轴线为转动基准定轴转动装配在所述立柱6000上，所述第三中心轴线与所述第二中心轴线3100垂直，或者，所述横梁5000的转动中心轴线与所述第一直线轨迹和所述第二中心轴线3100均垂直，横梁5000相对于立柱6000的定轴转动可以在空间中调整虚拟基准点3200的横向位置，提高手术的灵活性。

参阅图16所示，本发明还提供了一种医疗台车，所述医疗台车包括台车本体0011和所述机械臂，所述机械臂设置在所述台车本体0011上，台车本体0011作为装配基础，可以集成移动功能，进而通过台车本体0011实施对机械臂整体的运输。由于所述机械臂的具体结构、功能原理以及技术效果均在前文详述，在此便不做赘述，任何有关于所述机械臂的技术内容，均可参考前文的记载。

本发明还提供了一种操作设备0001，所述操作设备0001包括躺卧台0012和所述医疗台车，可以继续参阅图13和图14所示，躺卧台0012可以供患者躺卧，以保持在手术所需的静止状态，医疗台车可以通过其移动功能根据需求移动至躺卧台0012附近的合适位置对患者进行手术操作。

参阅图16所示，本发明还提供了一种手术机器人，所述手术机器人包括所述操作设备0001、主操控设备0002和可视化设备0003，操作设备0001可以实施具体的手术操作，例如打孔定位、手术区域摆位、末端内窥镜和手术器械的手术操作等，所述主操控设备0002与所述操作设备0001数据连接，使用者可以通过主操控设备0002控制操作设备0001进行运动，实施各种手术操作，可视化设备0003可以用于图像显示、搭载图像平台或能量平台，所述可视化设备0003与所述操作设备0001数据连接，可以通过操作设备0001获取手术的图像信息，供使用者参考，实施精准的控制操作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (27)

1.一种末端关节臂，其特征在于，所述末端关节臂包括：

第一关节臂区段，所述第一关节臂区段具有第一中心轴线；

第二关节臂区段，所述第二关节臂区段与所述第一关节臂区段可拆卸地连接；

多个安装结构，多个所述安装结构设置在所述第一关节臂区段和所述第二关节臂区段上，所述第一关节臂区段上设置的多个所述安装结构围绕所述第一中心轴线周向分布，所述安装结构被配置为用于可拆卸安装操作器械，所述操作器械包括器械臂、动力器件和器械主体，所述动力器件设置在所述器械臂上，所述动力器件与所述器械主体驱动连接，所述器械臂与所述安装结构可拆卸连接，使得所述器械臂相对于所述安装结构拆卸后，在所述安装结构的相应位置节省出更多的可操作空间，多个所述安装结构上的多个所述操作器械的至少部分沿着所述第一中心轴线的轴向保持相互平行，且至少部分沿着所述第一中心轴线的径向相互汇集。

2.根据权利要求1所述的末端关节臂，其特征在于，所述第一关节臂区段的至少一部分为圆弧形结构；或者，

所述第一关节臂区段的至少一部分为圆环形结构；或者，

所述第一关节臂区段的至少一部分为椭圆弧形结构；或者，

所述第一关节臂区段的至少一部分为椭圆环形结构；或者，

所述第一关节臂区段的至少一部分为伞形结构；或者，

所述第一关节臂区段的至少一部分为方环形结构。

3.根据权利要求2所述的末端关节臂，其特征在于，所述第一关节臂区段的至少一部分为圆弧形结构，所述第一关节臂区段的圆弧形结构具有第一圆弧轨迹，所述第一圆弧轨迹形成所述第一中心轴线。

4.根据权利要求3所述的末端关节臂，其特征在于，所述末端关节臂包括：

所述第二关节臂区段的至少一部分为圆弧形结构，所述第二关节臂区段的圆弧形结构与所述第一圆弧轨迹的虚拟延长线重合。

5.根据权利要求4所述的末端关节臂，其特征在于，多个所述安装结构沿着所述第一关节臂区段的圆弧形结构和/或所述第二关节臂区段的圆弧形结构分布。

6.根据权利要求5所述的末端关节臂，其特征在于，所述第一关节臂区段上设置有三个所述安装结构，所述第二关节臂区段上设置有一个所述安装结构；

其中，所述第一关节臂区段和所述第二关节臂区段所在的平面与所述第一中心轴线具有交集点，所述第一关节臂区段上任意的所述安装结构与所述交集点之间连接形成第一虚拟连线，所述第二关节臂区段上的所述安装结构与所述交集点之间连接形成第二虚拟连线，所述第一虚拟连线和所述第二虚拟连线的夹角大于45°。

7.根据权利要求4所述的末端关节臂，其特征在于，所述第一关节臂区段和所述第二关节臂区段上分别设置有至少一个第一连接部和至少一个第二连接部，所述第二连接部与所述第一连接部可拆卸地连接。

8.根据权利要求7所述的末端关节臂，其特征在于，所述第一连接部位于所述第一关节臂区段的一端，所述第二连接部位于所述第二关节臂区段的一端，所述第二关节臂区段的一端通过所述第二连接部和所述第一连接部与所述第一关节臂区段的一端连接；或者，

两个所述第一连接部分别位于所述第一关节臂区段的两端，两个所述第二连接部分别位于所述第二关节臂区段的两端，所述第二关节臂区段的两端通过所述第二连接部和所述第一连接部与所述第一关节臂区段的两端连接，所述第二关节臂区段和所述第一关节臂区段构成圆形结构。

9.根据权利要求7所述的末端关节臂，其特征在于，所述第一连接部为接口，所述第二连接部为接头，所述接头与所述接口插接装配。

10.根据权利要求9所述的末端关节臂，其特征在于，所述接口和所述接头通过螺纹件螺纹固定；或者，

所述接口和所述接头通过卡接件卡接固定。

11.根据权利要求10所述的末端关节臂，其特征在于，所述接口和所述接头上均开设有至少一个螺纹孔，所述螺纹件穿设在所述接口和所述接头的螺纹孔内以固定所述接口和所述接头；或者，

所述接口内设置有卡接位，所述接头上开设槽口，所述槽口的侧壁开设有至少一对通孔，每对所述通孔内活动装配有至少一对卡件，所述卡件的内端位于所述槽口的内部，所述卡件的外端位于所述接头的外部，每对所述卡件的内端之间连接有至少一个弹性件，所述卡件的外端通过所述弹性件施加的弹性力与所述卡接位弹性卡接。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的末端关节臂，其特征在于，所述操作器械包括：

器械臂，所述器械臂被配置为用于与所述安装结构连接；

动力器件，所述动力器件设置在所述器械臂上；

器械主体，所述动力器件与所述器械主体驱动连接。

13.一种机械臂，其特征在于，所述机械臂包括：

悬吊关节臂；

如权利要求3-11中任一项所述的末端关节臂，所述末端关节臂以所述第一中心轴线为转动基准，沿着所述第一圆弧轨迹转动装配在所述悬吊关节臂上。

14.根据权利要求13所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂包括：

第一悬吊组件，设置在所述悬吊关节臂上，所述末端关节臂沿着所述第一圆弧轨迹滑动装配在所述第一悬吊组件上。

15.根据权利要求14所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂包括：

第一导向轨，设置在所述末端关节臂上，所述第一悬吊组件开设有第一导向槽，所述第一导向轨与所述第一导向槽滑动导向装配；

第一驱动器件，设置在所述末端关节臂上，所述第一驱动器件与所述第一导向轨驱动连接。

16.根据权利要求13所述的机械臂，其特征在于，所述悬吊关节臂的至少一部分为圆弧形结构，所述悬吊关节臂的圆弧形结构具有第二圆弧轨迹，所述第二圆弧轨迹具有第二中心轴线，所述第一中心轴线与所述第二中心轴线相互垂直并相交形成虚拟基准点。

17.根据权利要求16所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂包括：

横梁，所述悬吊关节臂以所述第二中心轴线为转动基准，沿着所述第二圆弧轨迹转动装配在所述横梁上。

18.根据权利要求17所述的机械臂，其特征在于，所述横梁能够沿着第一直线轨迹伸缩，所述第一直线轨迹与所述第二中心轴线垂直。

19.根据权利要求17所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂包括：

第二悬吊组件，设置在所述横梁上，所述悬吊关节臂沿着所述第二圆弧轨迹滑动装配在所述第二悬吊组件上。

20.根据权利要求19所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂包括：

第二导向轨，设置在所述悬吊关节臂上，所述第二悬吊组件开设有第二导向槽，所述第二导向轨与所述第二导向槽滑动导向装配；

第二驱动器件，设置在所述悬吊关节臂上，所述第二驱动器件与所述第二导向轨驱动连接。

21.根据权利要求15所述的机械臂，其特征在于，所述第一驱动器件为传动带机构或传动丝机构。

22.根据权利要求20所述的机械臂，其特征在于，所述第二驱动器件为传动带机构或传动丝机构。

23.根据权利要求21或22所述的机械臂，其特征在于，所述传动带机构包括带轮和传动带，所述传动带的两端与所述末端关节臂或所述悬吊关节臂的两端连接，所述带轮与所述传动带驱动连接；或者，

所述传动丝机构包括丝轮和至少两根传动丝，至少一根所述传动丝的一端与所述末端关节臂或所述悬吊关节臂的一端连接，至少另一根所述传动丝的一端与所述末端关节臂或所述悬吊关节臂的另一端连接，所述丝轮与所述传动丝的另一端驱动连接。

24.根据权利要求19所述的机械臂，其特征在于，所述第二悬吊组件定轴转动装配在所述横梁上，所述第二悬吊组件的转动中心轴线与所述第二中心轴线垂直。

25.根据权利要求17所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂包括：

立柱，所述立柱能够沿着第二直线轨迹伸缩，所述横梁设置在所述立柱上，所述第二直线轨迹与所述第二中心轴线垂直。

26.根据权利要求25所述的机械臂，其特征在于，所述横梁以第三中心轴线为转动基准定轴转动装配在所述立柱上，所述第三中心轴线与所述第二中心轴线垂直。

27.一种医疗台车，其特征在于，所述医疗台车包括：

台车本体；

如权利要求13-26中任一项所述的机械臂，所述机械臂设置在所述台车本体上。