CN115462904A - 手术机器人及其手术器械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手术机器人及其手术器械。手术器械包括：包括：末端执行器，具有关节；和倍力机构，包括滑轮组件，所述滑轮组件具有力输入端和力输出端，所述力输出端用于与所述关节连接，所述滑轮组件能够实现所述力输出端的输出力大于所述力输入端的输入力。手术机器人的手术器械进行手术时，在对滑轮组件提供的输入力量一定的情况下，滑轮组件输出至关节的输出力量增加，从而能够提高关节的输出力量，使得末端执行器能够完成一些对夹持力、牵扯力等力量要求更高的手术，进而不需要额外提高驱动装置的功率(即不需要增大驱动装置的体积)，实现了兼顾驱动装置的小型化设计和手术器械的输出力量需求的有益效果。

Description

手术机器人及其手术器械

技术领域

本发明涉及手术器械技术领域，特别是涉及手术机器人及其手术器械。

背景技术

具有灵巧多关节(即多个灵巧关节)运动能力的手术机器人的器械(即手术器械)已经在如今的临床手术治疗领域中有广泛的运用。其中大多数手术器械的灵巧多关节是分别由一对很细的绳索来驱动的。由于手术通常是由多只机械臂分别同时驱动多只手术器械运动而进行，所以需要尽量的避免不同的机械臂和手术器械之间的干涉，因此，机械臂和手术器械的小型化非常重要。

机械臂和手术器械的小型化设计会导致驱动灵巧多关节运动的多台驱动装置(如电机)也得选择小型化的结构，以满足机械臂小型化的需求。小型化的驱动装置通常功率比较小，从而容易导致手术器械的末端执行器的输出力量过小，进而导致无法满足某些手术场景对于力量性能的要求。

发明内容

基于此，有必要针对传统的手术器械由于小型化设计而导致输出力量不足的问题，提供一种能够兼顾驱动装置的小型化设计和手术器械的输出力量需求的手术机器人及其手术器械。

本申请实施例提供一种手术器械，包括：

末端执行器，具有一个或多个关节；和

倍力机构，包括滑轮组件，所述滑轮组件具有力输入端和力输出端，所述力输出端用于与所述关节连接，其中，所述滑轮组件能够实现所述力输出端的输出力大于所述力输入端的输入力。

上述的手术器械，通过对滑轮组件的力输入端提供输入力，从而滑轮组件的力输出端能够向对应的关节提供输出力，进而能够实现末端执行器执行相应的手术动作。由于滑轮组件能够实现力输出端的输出力大于力输入端的输入力，因此，手术机器人的手术器械进行手术时，在机械臂上的驱动装置对滑轮组件提供的输入力量一定的情况下，滑轮组件输出至关节的输出力量增加，从而能够提高关节的输出力量，使得末端执行器能够完成一些对夹持力、牵扯力等力量要求更高的手术，进而不需要额外提高驱动装置的功率(即不需要增大驱动装置的体积)，实现了兼顾驱动装置的小型化设计和手术器械的输出力量需求的有益效果。

在一实施例中，所述倍力机构还包括壳体，所述滑轮组件收容于所述壳体内；

所述滑轮组件包括：

至少一个动滑轮；

第一牵引绳，一端由所述动滑轮牵引，另一端为所述力输出端；及

第二牵引绳，一端为固定端，另一端为所述力输入端，所述力输入端绕过所述动滑轮，且所述第二牵引绳与所述动滑轮配合。

在一实施例中，每个所述关节分别与两个所述滑轮组件连接；

两个所述滑轮组件中，其中一个所述滑轮组件用于牵引对应的所述关节沿第一方向运动，另一个滑轮组件用于牵引对应的所述关节沿第二方向运动，其中，所述第二方向与所述第一方向为相反的方向。

在一实施例中，所述倍力机构还包括：绕线轮，收容于所述壳体内并与所述壳体转动连接；所述力输入端绕过所述动滑轮之后，连接于所述绕线轮。

在一实施例中，每个所述关节所对应的两个所述滑轮组件的两个所述第二牵引绳分别连接于同一个所述绕线轮；同一个所述绕线轮转动时，能够卷收其中一个所述第二牵引绳，并释放另一个所述第二牵引绳。

在一实施例中，所述的手术器械还包括套管，所述第一牵引绳穿设于所述套管。

在一实施例中，所述滑轮组件包括：至少两个动滑轮；所述至少两个动滑轮共同牵引所述第一牵引绳；

所述滑轮组件还包括定滑轮；相邻的两个所述动滑轮对应配置一个所述定滑轮；所述第二牵引绳与相邻的两个动滑轮及对应的所述定滑轮的配合关系配置为：所述第二牵引绳的力输入端依次绕过其中一个所述动滑轮、所述定滑轮以及另一个所述动滑轮。

在一实施例中，所述滑轮组件还包括：牵引杆，依次穿过所述至少两个动滑轮，并与所述至少两个动滑轮分别转动连接，所述牵引杆牵引所述第一牵引绳；

所述定滑轮用于改变所述第二牵引绳的牵引方向，使得所述第一动滑轮和所述第二动滑轮沿相同的方向带动所述牵引杆运动。

在一实施例中，所述滑轮组件还包括限位部，设置于所述牵引杆或所述动滑轮，所述限位部用于限制所述动滑轮沿所述牵引杆的轴向移动。

在一实施例中，所述滑轮组件还包括：第一转轴、第二转轴以及连接杆，所述连接杆的两端分别连接第一转轴和第二转轴；所述第一转轴穿设于且转动连接于相邻的两个动滑轮中的其中一个动滑轮，所述第二转轴穿设于且转动连接于相邻的动滑轮中的另一个动滑轮。

在一实施例中，所述的倍力机构还包括导向滑轨，用于限定所述动滑轮的移动方向。

在一实施例中，所述滑轮组件还包括换向轮，所述换向轮为定滑轮；所述力输出端绕过所述换向轮之后，连接于所述关节。

在一实施例中，所述关节的数量为复数个。

本申请另一实施例还提供一种手术机器人，包括：机械臂和上述任一项所述的手术器械，所述手术器械安装于所述机械臂，所述机械臂上设置的驱动装置用于为所述力输入端提供输入力。

上述手术机器人的手术器械，通过对滑轮组件的力输入端提供输入力，从而滑轮组件的力输出端能够向对应的关节提供输出力，进而能够实现末端执行器执行相应的手术动作。由于滑轮组件能够实现力输出端的输出力大于力输入端的输入力，因此，手术机器人的手术器械进行手术时，在机械臂上的驱动装置对滑轮组件提供的输入力量一定的情况下，滑轮组件输出至关节的输出力量增加，从而能够提高关节的输出力量，使得末端执行器能够完成一些对夹持力、牵扯力等力量要求更高的手术，进而不需要额外提高驱动装置的功率(即不需要增大驱动装置的体积)，实现了兼顾驱动装置的小型化设计和手术器械的输出力量需求的有益效果。

附图说明

图1是第一实施例的手术器械的结构示意图；

图2为第二实施例的手术器械的结构示意图；

图3为第三实施例的手术器械的倍力机构的结构示意图；

图4为第四实施例的手术器械的结构示意图。

附图标记说明：

手术器械100；

关节110；第一关节111；第二关节112；执行器本体120；第一开合瓣131；第二开合瓣132；

滑轮组件150；动滑轮151；第一牵引绳152；第二牵引绳153；第一滑轮组件150a；第二滑轮组件150b；

壳体160；固定部161；

绕线轮170；绕线轴171；

套管180；

手术器械200；

关节210；

滑轮组件250；第一牵引绳252；第二牵引绳253；定滑轮254；牵引杆255；

壳体260；

滑轮组件350；第一牵引绳352；第二牵引绳353；定滑轮354；连接杆356；第一转轴357；第二转轴358；

手术器械400；关节410；滑轮组件450；动滑轮451；第一牵引绳452；第二牵引绳453；壳体460；套管480；换向轮490。

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。

请参考图1，本申请实施例提供一种手术器械100。手术器械100包括：末端执行器和倍力机构。末端执行器具有关节110。倍力机构包括滑轮组件150。滑轮组件具有力输入端和力输出端。滑轮组件能够实现力输出端的输出力大于力输入端的输入力。

具体地，关节110可以是灵巧关节。滑轮组件包括：至少一个动滑轮151、第一牵引绳152及第二牵引绳153。第一牵引绳152一端由动滑轮151牵引，另一端为力输出端并连接至关节110。第二牵引绳153一端为固定端且位置固定不变，另一端为力输入端。力输入端绕过动滑轮151，且第二牵引绳153与动滑轮151配合。

本领域技术人员可以理解，末端执行器的种类很多，常见的例如有手术剪、手术钳、手术刀、手术镊子等。手术器械100用于进行手术时，是通过末端执行器执行具体的手术动作。末端执行器的执行元件执行具体的手术动作时，则需要通过其关节110的运动来实现。不同类型的末端执行器用于执行不同的动作，例如，开合动作、旋转动作、俯仰动作、偏摆动作等。下面本实施例以执行开合动作的开合型末端执行器为例进行说明。如图1所示，该开合型末端执行器可以是手术钳、手术剪等，其包括执行器本体120、第一关节111、第一开合瓣131、第二关节112以及第二开合瓣132。第一开合瓣131通过第一关节111与执行器本体120转动连接，第二开合瓣132通过第二关节112与执行器本体120转动连接，从而能够实现第一开合瓣131与第二开合瓣132的相对张开运动和相对闭合运动。

滑轮组件150与关节110(111、112)连接，并用于带动关节110转动，以便末端执行器通过关节110(111、112)的转动而执行手术动作。而滑轮组件150可通过另外配置的驱动装置来驱动，例如，手术器械100应用于手术机器人(未示出)时，可通过手术机器人的机械臂上设置的驱动电机来驱动滑轮组件150。

如图1所示，在本实施例中，每个关节110分别与两个滑轮组件150连接。两个滑轮组件150分别为第一滑轮组件150a和第二滑轮组件150b。下面以第一关节111为例进行说明。第一关节111分别与其对应第一滑轮组件150a和第二滑轮组件150b连接。其中，第一滑轮组件150a用于带动第一关节111沿第一方向W1转动，以实现第一开合瓣131(相对于第二开合瓣132)做张开的动作。第二滑轮组件150b用于带动第一关节111沿第二方向W2转动，以实现第一开合瓣131(相对于第二开合瓣132)做闭合的动作。在图1中，第一方向W1为顺时针方向，第二方向W2为与第一方向W1相反的方向，具体为逆时针方向。

如图1所示，在本实施例中，第一滑轮组件150a包括一个动滑轮151、第一牵引绳152及第二牵引绳153。第一牵引绳152一端与动滑轮151连接，另一端为力输出端并连接第一关节111。第二牵引绳153的一端为固定端，另一端为力输入端。相对于手术器械100的整体结构，固定端的位置固定不变。第二牵引绳153的固定端位于动滑轮151背向第一关节111的一侧。第二牵引绳153的力输入端绕过动滑轮151后，也位于动滑轮151背向第一关节111的一侧。并且，第二牵引绳153与动滑轮151的外周面配合。

从图1可以理解，通过对第二牵引绳153的力输入端施加牵引力，使得第二牵引绳153的力输入端朝远离第一关节111的方向移动时，则第二牵引绳153能够带动动滑轮151朝远离第一关节111的方向移动，从而，动滑轮151则会朝远离第一关节111的方向牵引第一牵引绳152，进而，第一牵引绳152对第一关节111施加牵引力，使得第一关节111沿第一方向W1转动，实现第一开合瓣131相对于第二开合瓣132做张开的动作。其中，第一牵引绳152的一端可绑在动滑轮151的轴心位置，另一端(力输出端)可绑在第一关节111的外周面上。

图1中还示出了第一牵引绳152和第二牵引绳153的受力分布。再结合动滑轮的省力原理可以得知，通过动滑轮151与第一牵引绳152和第二牵引绳153的配合，能够使得第一牵引绳152的牵引力为第二牵引绳153的牵引力两倍，从而，第一关节111所受到的来自第一牵引绳152的牵引力大小为第二牵引绳153的牵引力两倍。因此，手术机器人的手术器械100进行手术时，在驱动装置对滑轮组件150(第二牵引绳153的力输入端)提供的输入力量一定的情况下，滑轮组件150(第一牵引绳152的力输出端)输出至第一关节111的输出力量成倍的增加，从而能够显著提高第一关节111的输出力量。

如图1所示，第二滑轮组件150b与第一滑轮组件150a的结构和运动原理完全相同，在此不再详述。但是，在本实施例中，第二滑轮组件150b的安装方向与第一滑轮组件150a的安装方向相反。因此，牵引第二滑轮组件150b的第二牵引绳153的力输入端朝远离第一关节111的方向移动时，第二滑轮组件150b的动滑轮151朝远离第一关节111的方向移动，第二滑轮组件150b的第一牵引绳152带动第一关节111沿第二方向W2转动，实现第一开合瓣131相对于第二开合瓣132做闭合的动作。

与第一关节111类似地，第二关节112也分别与其对应第一滑轮组件150a和第二滑轮组件150b连接。第二关节112与其对应的第一滑轮组件150a和第二滑轮组件150b的连接关系和运动原理与第一关节111类似，在此不再详述，具体可参考对第一关节111的上述记载。通过第二关节112与其对应的第一滑轮组件150a和第二滑轮组件150b的配合，则能够实现第二开合瓣132相对于第一开合瓣131做张开和闭合的动作，并且还能够实现：在驱动装置对滑轮组件150(第二牵引绳153的力输入端)提供的输入力量一定的情况下，滑轮组件150(第一牵引绳152的力输出端)输出至第二关节112的输出力量成倍的增加，从而能够显著提高第二关节112的输出力量。

由于在驱动装置提供的输入力量一定的情况下，第一关节111的输出力量和第二关节112的输出力量均能够得到显著提高，从而在驱动装置的功率一定的情况下，末端执行器能够完成一些对夹持力、牵扯力等力量要求更高的手术，不需要额外提高驱动装置的功率，则不需要增大驱动装置的体积，进而能够兼顾驱动装置的小型化设计和手术器械100的输出力量需求。

上述的手术器械100，通过对滑轮组件150的力输入端提供输入力，从而滑轮组件的力输出端能够向对应的关节提供输出力，进而能够实现末端执行器执行相应的手术动作。由于滑轮组件能够实现力输出端的输出力大于力输入端的输入力，因此，手术机器人的手术器械100进行手术时，在机械臂上的驱动装置对滑轮组件150提供的输入力量一定的情况下，滑轮组件150输出至关节110的输出力量增加，从而能够提高关节110的输出力量，使得末端执行器能够完成一些对夹持力、牵扯力等力量要求更高的手术，进而不需要额外提高驱动装置的功率(即不需要增大驱动装置的体积)，实现了兼顾驱动装置的小型化设计和手术器械100的输出力量需求的有益效果。

请参考图1，在一实施例中，倍力机构还包括壳体160，滑轮组件收容于壳体160内。

具体地，在本实施例中，壳体160呈盒状，则可以作为手术器械100的器械盒。壳体160方便收容滑轮组件150，使滑轮组件150不外露。手术器械100应用于手术机器人时，通过将壳体160安装在手术机器人的机械臂上，则可以将手术器械100整体安装在机械臂上，从而也方便手术器械100的安装。

此外，第二牵引绳153的固定端可连接至壳体160的内壁上。如图1所示，或者也可以在壳体160内设置一固定部161，然后将第二牵引绳153的固定端系在该固定部161上，从而方便使第二牵引绳153的固定端的位置固定不变。

进一步地，在一实施例中，滑轮组件150还包括连接轴(未示出)。动滑轮151设置于该连接轴上，并且动滑轮151轴向与该连接轴的轴向相同。壳体160内设有导向滑轨(未示出)。导向滑轨例如是设置于壳体160内壁的导向槽。该连接轴与该导向槽滑动配合，从而该导向槽能够限定动该连接轴的移动方向，进而能够限定动滑轮151的移动方向。由于动滑轮151的移动方向得到准确限定，从而能够第二牵引绳153牵引动滑轮151移动时，能够保证第一牵引绳152、第二牵引绳153的受力是符合需求的，进而能够保证末端执行器的输出力量是符合需求的。

可以理解的是，在其他实施例中，末端执行器还可以是非开合型末端执行器。如前文所述，不同类型的末端执行器用于执行不同的动作，例如，开合动作、旋转动作、俯仰动作、偏摆动作等。而不同类型的末端执行器所具有的关节的数量也不同。因此，关节的数量不限于是两个，例如还可以是一个、三个或更多个，其数量取决于末端执行器的具体类型。关节的数量为多个时，多个关节对应的滑轮组件150分别可以收容于同一个壳体160内。

请参考图1，在一实施例中，倍力机构还包括：绕线轮170。绕线轮170收容于壳体160内并与壳体160转动连接。第二牵引绳153的另一端(力输入端)绕过动滑轮151之后，连接于绕线轮170。

具体地，可在壳体160内设置一与壳体160固定连接的绕线轴171，并将绕线轮170与该绕线轴171转动连接。第二牵引绳153的力输入端可绑在绕线轮170上，并部分地缠绕绕线轮170的外周面。

如图1所示，在本实施例中，绕线轮170位于动滑轮151远离关节110的一侧。通过手术机器人的机械臂上的驱动装置驱动绕线轮170转动，从而绕线轮170能够做卷收第二牵引绳153的动作，使得第二牵引绳153朝远离关节110的方向牵引动滑轮151。需要释放第二牵引绳153时，则绕线轮170沿与卷收第二牵引绳153的方向相反的方向转动即可。

请参考图1，在一实施例中，每个关节110所连接的两个滑轮组件150的两个第二牵引绳153分别连接于同一个绕线轮170。绕线轮170转动时，能够卷收其中一个第二牵引绳153并释放另一个第二牵引绳153。

具体地，在图1中，第一关节111对应的两个滑轮组件150中，第一滑轮组件150a对应的第二牵引绳153的力输入端连接于对应的绕线轮170的下端，第二滑轮组件150b对应的第二牵引绳153的力输入端连接于绕线轮170的上端。

由图1可以理解，绕线轮170沿第一方向W1(顺时针方向)转动时，则会卷收其下端(第一滑轮组件150a)的第二牵引绳153，并同时释放其上端(第二滑轮组件150b)的第二牵引绳153。从而，下端(第一滑轮组件150a)的第二牵引绳153通过动滑轮151和第一牵引绳152带动第一关节111沿第一方向W1(顺时针方向)转动，使得第一开合瓣131做张开运动。同时，第一关节111沿第一方向W1(顺时针方向)转动时，牵引并卷收第二滑轮组件150b的第一牵引绳152，使得该第一牵引绳152带动对应的动滑轮151向靠近第一关节111的方向运动，该动滑轮151则带动而上端(第二滑轮组件150b)的第二牵引绳153向靠近第一关节111的方向运动。此时，由于绕线轮170沿第一方向W1(顺时针方向)转动时，同时释放其上端(第二滑轮组件150b)的第二牵引绳153，从而使得上端(第二滑轮组件150b)的第二牵引绳153能够适应于被对应的动滑轮151向靠近第一关节111的方向移动。

绕线轮170沿第二方向W2(逆时针方向)转动时，则会释放其下端(第一滑轮组件150a)的第二牵引绳153，并同时卷收其上端(第二滑轮组件150b)的第二牵引绳153。可以理解，绕线轮170沿第二方向W2(逆时针方向)转动时，与绕线轮170沿第一方向W1(顺时针方向)转动时相比，滑轮组件150和末端执行器的运动过程相反。故不再赘述绕线轮170沿第二方向W2(逆时针方向)转动时，滑轮组件150和末端执行器的运动过程。

由此可见，本实施例中，将每个关节110所连接的两个滑轮组件150的两个第二牵引绳153分别连接于同一个绕线轮170。绕线轮170转动时，能够卷收其中一个第二牵引绳153并释放另一个第二牵引绳153，从而，通过同一个绕线轮170沿顺/逆时针方向转动，即可带动对应的关节110沿顺/逆时针方向转动，进而，只需要为一个关节110配置一个驱动装置和一个绕线轮170即可实现该关节110沿顺/逆时针两个时针方向转动。不需要对配置过多的绕线轮170，也不需要配置过多的驱动装置。

请参考图1，在一实施例中，手术器械100还包括套管180。第一牵引绳152穿设于套管180。

具体地，如图1所示，在本实施例中，套管180位于壳体160与末端执行器之间。套管180可安装于壳体160靠近末端执行器的一端。

通过将第一牵引绳152穿设于套管180，则能够避免多个第一牵引绳152之间，或第一牵引绳152与手术器械100的其他零部件之间缠绕干涉，从而方便管理第一牵引绳152。尤其是当第一牵引绳152的数量较多时，将多个第一牵引绳152同时穿设于该套管180，可以很好的收纳第一牵引绳152。

请参考图2，本申请第二实施例还提供一种手术器械200。手术器械200包括末端执行器和倍力机构。末端执行器具有关节210。倍力机构包括滑轮组件250。滑轮组件250包括：至少一个动滑轮、第一牵引绳252及第二牵引绳253。第一牵引绳252一端由动滑轮牵引，另一端(力输出端)连接关节210。第二牵引绳253一端的位置固定不变，另一端(力输入端)绕过动滑轮，且第二牵引绳253与动滑轮配合。第二实施例的手术器械200与第一实施例的手术器械100的结构基本相同。第二实施例的手术器械200与第一实施例的手术器械100的相同之处在此不再赘述。下面重点介绍第二实施例的手术器械200与第一实施例的手术器械100的区别之处。

在本实施例中，所述至少一个动滑轮包括至少两个动滑轮。滑轮组件还包括定滑轮254。相邻的两个动滑轮对应配置一个定滑轮254。第二牵引绳253与相邻的两个动滑轮和对应的定滑轮254的配合关系配置为：第二牵引绳253的力输入端绕过其中一个动滑轮后，再绕过对应的定滑轮254，再绕过另一个动滑轮。第一牵引绳252由所述至少两个动滑轮共同牵引。

具体地，如图2所示，本实施例以动滑轮的数量为两个为例进行说明。该两个动滑轮分别为第一动滑轮251a和第二动滑轮251b。滑轮组件250还包括：牵引杆255。牵引杆255设置在壳体260内并与壳体260可移动式连接。具体地，可在壳体260内设置两个导向滑轨。牵引杆255的两端分别与两个导向滑轨配合，从而导向滑轨能够限定牵引杆255的移动方向。牵引杆255依次穿过第一动滑轮251a的轴心和第二动滑轮251b的轴心，并分别与第一动滑轮251a和第二动滑轮251b转动连接。第一牵引绳252与牵引杆255连接，并由牵引杆255牵引。

第二牵引绳253的力输入端依次绕过第一动滑轮251a、定滑轮254以及第二动滑轮251b，第二牵引绳253分别与第一动滑轮251a、定滑轮254以及第二动滑轮251b配合。定滑轮254用于改变第二牵引绳253的牵引方向，使得第一动滑轮251a和第二动滑轮251b能够沿相同的方向带动牵引杆255运动。

具体地，从图2可以理解，通过对第二牵引绳253的力输入端施加牵引力，使得第二牵引绳253的力输入端朝远离关节210的方向移动时，则第二牵引绳253能够带动第一动滑轮251a和第二动滑轮251b朝远离关节210的方向移动。由于牵引杆255依次穿设于第一动滑轮251a和第二动滑轮251b，从而，第一动滑轮251a和第二动滑轮251b能够同时带动牵引杆255朝远离关节210的方向移动，进而使得牵引杆255带动第一牵引绳252牵引关节210转动，实现末端执行器执行手术动作。

其中，由于第二牵引绳253的力输入端依次绕过第一动滑轮251a、定滑轮254以及第二动滑轮251b，从而通过定滑轮254能够平衡第一动滑轮251a和第二动滑轮251b的受力方向，使得第一动滑轮251a和第二动滑轮251b在第二牵引绳253的牵引下能够沿相同的方向运动，进而能够确保牵引杆255能够沿稳定的方向带动第一牵引绳252牵引关节210转动。

通过牵引杆255穿过第一动滑轮251a和第二动滑轮251b，从而可以使得第一牵引绳252通过与牵引杆255的连接，间接地与第一动滑轮251a和第二动滑轮251b连接，进而方便第一动滑轮251a和第二动滑轮251b共同牵引第一牵引绳252运动。

图2中还示出了第一牵引绳252和第二牵引绳253的受力分布。再结合动滑轮的省力原理可以得知，通过两个动滑轮与第一牵引绳252和第二牵引绳253的配合，能够使得第一牵引绳252的牵引力为第二牵引绳253的牵引力的四倍，从而，关节210所受到的来自第一牵引绳252的牵引力大小为第二牵引绳253的牵引力的四倍。因此，手术机器人的手术器械200进行手术时，在驱动装置对滑轮组件250提供的输入力量一定的情况下，滑轮组件250输出至关节210的输出力量超过两倍的增加，从而能够进一步显著提高关节210的输出力量。

如上所述，在第一实施例中，每个滑轮组件仅配置有一个动滑轮。在第二实施例中，每个倍力机构仅配置有两个动滑轮。可以理解，在其他实施例中，每个滑轮组件可以包括三个、四个等更多个动滑轮。根据动滑轮的省力原理，动滑轮的数量越多，则可以使得倍力机构的输出力量越大，从而能够提供更大的输出力量。

在一实施例中，滑轮组件还包括限位部(未示出)。限位部设置在牵引杆255上，用于限制动滑轮沿牵引杆255的轴向移动。

具体地，限位部例如是自牵引杆255的表面凸出的凸缘。每个动滑轮的轴向两侧可分别设置一个限位部，从而，动滑轮夹在两个限位部之间，进而能够限制动滑轮沿牵引杆255的轴向移动，防止动滑轮沿牵引杆255的轴向偏移。

在其他实施例中，也可以将限位部设置在动滑轮上，限位部与动滑轮同轴设置，在牵引杆上设置环形凹槽，通过将限位部与环形凹槽配合，从而也能够限制动滑轮沿牵引杆255的轴向移动。

请参考图3，本申请第三实施例还提供一种手术器械。第三实施例的手术器械与第二实施例的手术器械200的结构基本相同。第三实施例的手术器械与第二实施例的手术器械200的相同之处在此不再赘述。下面重点介绍第三实施例的手术器械与第二实施例的手术器械200的结构的区别之处。

在本实施例中，滑轮组件包括：第一动滑轮351a和第二动滑轮351b、定滑轮354、第一牵引绳352及第二牵引绳353。此外，滑轮组件350还包括：第一转轴357、第二转轴358以及连接杆356。第一转轴357穿设于第一动滑轮351a并与第一动滑轮351a转动连接。第二转轴358穿设于第二动滑轮351b并与第二动滑轮351b转动连接。连接杆356连接第一转轴357和第二转轴358，从而能够使得第一动滑轮351a和第二动滑轮351b实现连接，第一转轴357和第二转轴358能够沿相同的方向移动，进而能够第一动滑轮351a和第二动滑轮351b共同运动。

第一转轴357和第二转轴358可设置在壳体(未示出)内，并通过壳体内设置的导向滑轨限定第一转轴357和第二转轴358的移动方向，从而第一动滑轮351a和第二动滑轮351b的移动方向准确。

图3中还示出了第一牵引绳352和第二牵引绳353的受力分布。结合动滑轮的省力原理可以得知，在本实施例中，第一牵引绳352的牵引力为第二牵引绳353的牵引力的四倍。

请参考图4，本申请第四实施例还提供一种手术器械400。手术器械400包括末端执行器和倍力机构。末端执行器具有关节410。倍力机构包括滑轮组件450。滑轮组件450包括：至少一个动滑轮451、第一牵引绳452及第二牵引绳453。第一牵引绳452一端由动滑轮451牵引，另一端(力输出端)连接关节410。第二牵引绳453一端的位置固定不变，另一端(力输入端)绕过动滑轮451，且第二牵引绳453与动滑轮451配合。第四实施例的手术器械400与第一实施例、第二实施例、第三实施例的手术器械的结构基本相同，相同之处在此不再赘述。下面重点介绍第四实施例的手术器械400与第一实施例、第二实施例、第三实施例的手术器械的区别之处。

在本实施例中，滑轮组件450还包括换向轮490。换向轮490为定滑轮。第一牵引绳452的另一端(力输出端)绕过换向轮490之后，连接于关节410。

具体地，在本实施例中，换向轮490可设置在套管480内。每个第一牵引绳452可对应配置一个换向轮490，从而换向轮490的数量可以与第一牵引绳452的数量一致。

通过换向轮490对第一牵引绳452的换向作用，可以改变第一牵引绳452的牵引方向，例如，在图4中，通过换向轮490使得第一牵引绳252的牵引方向改变90°，从而可以将壳体460的方位与末端执行器的方位改变90°。由于通过换向轮490可以灵活改变动滑轮451与末端执行器的空间方位关系，从而可以灵活设置壳体460与末端执行器的空间方位关系，进而使得手术器械400在进行手术操作时操纵更加灵活。

本申请一实施例还提供一种手术机器人(未示出)。手术机器人包括：机械臂和如上述任一项的手术器械，手术器械安装于机械臂，所述机械臂上设置的驱动装置用于为所述力输入端提供输入力。

上述的手术机器人的手术器械，通过对滑轮组件的力输入端提供输入力，从而滑轮组件的力输出端能够向对应的关节提供输出力，进而能够实现末端执行器执行相应的手术动作。由于滑轮组件能够实现力输出端的输出力大于力输入端的输入力，因此，手术机器人的手术器械进行手术时，在驱动装置对倍力机构提供的输入力量一定的情况下，倍力机构输出至关节的输出力量增加，从而能够提高关节的输出力量，使得末端执行器能够完成一些对夹持力、牵扯力等力量要求更高的手术，进而不需要额外提高驱动装置的功率(即不需要增大驱动装置的体积)，实现了兼顾驱动装置的小型化设计和手术器械的输出力量需求的有益效果。

以上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本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 (10)

1.一种手术器械，其特征在于，包括：

末端执行器，具有一个或多个关节；和

倍力机构，包括滑轮组件，所述滑轮组件具有力输入端和力输出端，所述力输出端用于与所述关节连接，其中，所述滑轮组件能够实现所述力输出端的输出力大于所述力输入端的输入力。

2.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述倍力机构还包括壳体，所述滑轮组件收容于所述壳体内；

所述滑轮组件包括：

至少一个动滑轮；

第一牵引绳，一端由所述动滑轮牵引，另一端为所述力输出端；及

第二牵引绳，一端为固定端，另一端为所述力输入端，所述力输入端绕过所述动滑轮，且所述第二牵引绳与所述动滑轮配合。

3.根据权利要求2所述的手术器械，其特征在于，

每个所述关节分别与两个所述滑轮组件连接；

两个所述滑轮组件中，其中一个所述滑轮组件用于牵引对应的所述关节沿第一方向运动，另一个滑轮组件用于牵引对应的所述关节沿第二方向运动，其中，所述第二方向与所述第一方向为相反的方向。

4.根据权利要求3所述的手术器械，其特征在于，所述倍力机构还包括：绕线轮，收容于所述壳体内并与所述壳体转动连接；所述力输入端连接于所述绕线轮。

5.根据权利要求4所述的手术器械，其特征在于，每个所述关节所对应的两个所述滑轮组件的两个所述第二牵引绳分别连接于同一个所述绕线轮；同一个所述绕线轮转动时，能够卷收其中一个所述第二牵引绳，并释放另一个所述第二牵引绳。

6.根据权利要求2所述的手术器械，其特征在于，

所述滑轮组件包括：至少两个动滑轮；所述至少两个动滑轮共同牵引所述第一牵引绳；

所述滑轮组件还包括定滑轮；相邻的两个所述动滑轮对应配置一个所述定滑轮；所述第二牵引绳与相邻的两个动滑轮及对应的所述定滑轮的配合关系配置为：所述第二牵引绳的力输入端依次绕过其中一个所述动滑轮、所述定滑轮以及另一个所述动滑轮。

7.根据权利要求6所述的手术器械，其特征在于，

所述滑轮组件还包括：牵引杆，依次穿过所述至少两个动滑轮，并与所述至少两个动滑轮分别转动连接，所述牵引杆牵引所述第一牵引绳；

所述定滑轮用于改变所述第二牵引绳的牵引方向，使得所述第一动滑轮和所述第二动滑轮沿相同的方向带动所述牵引杆运动。

8.根据权利要求2所述的手术器械，其特征在于，

所述倍力机构还包括导向滑轨，用于限定所述动滑轮的移动方向。

9.根据权利要求2所述的手术器械，其特征在于，所述滑轮组件还包括换向轮，所述换向轮为定滑轮；所述力输出端绕过所述换向轮之后，连接于所述关节。

10.一种手术机器人，其特征在于，包括：机械臂和如权利要求1～9中任一项所述的手术器械，所述手术器械安装于所述机械臂，所述机械臂上设置的驱动装置用于为所述力输入端提供输入力。

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