CN115645057A - 一种用于微创外科手术的四自由度夹持器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于微创外科手术的四自由度夹持器，包括沿Y轴方向依次连接的基座、俯仰关节、偏航关节、滚转关节及末端夹持钳，具有俯仰自由度R1、偏航自由度R2、滚转自由度R3、开合自由度C4。夹持器在机械臂本体系统辅助下通过细长杆进入人体内部进行手术操作，能够在较大工作空间内进行手术作业；夹持器是具有四个自由的微型操作工具，能够灵活地进行位置和姿态变换，完成多种手术任务。夹持器关节采用齿轮啮合连接，消除了各传动关节之间的运动耦合，保证可靠、高精度地进行驱动运动，减小了驱动控制的复杂度。

Description

一种用于微创外科手术的四自由度夹持器

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种用于微创外科手术的四自由度夹持器。

背景技术

上世纪80年代初，微创手术被首次提出并迅速地发展起来，如今微创手术已获得了极大发展，应用领域也很广泛。与传统手术相比，微创手术具有创伤小、出血量少、术后疤痕小、恢复时间短、住院时间短，术后并发症少等优点，这使得病人遭受的痛苦大大减少，手术过程中承受的风险得以降低。但是使用传统内窥镜进行的微创外科手术具有诸多弊端，如操作精度低，不够灵活，自由度少，手术视野受限，手术容易受医生疲劳和手抖的影响等。

在这样的背景下，微创外科手术机器人应运而生，其是指替代医生人手拿取手术工具来完成微创外科手术的机器人系统。世界各地的研究机构及企业已经为微创外科手术开发了诸多机器人系统。

现有技术中，在中国发明专利CN200910306053.5中公开了一种微创外科丝传动、四自由度手术工具，具有旋转、俯仰、偏转和工具开合四个自由端，四个自由度运动完全采用钢丝绳传动，且都是闭环钢丝绳传动，实现了闭环驱动绳传动系统。其中工具自转自由度R4传动钢丝一端缠绕于工具连接杆4上，钢丝绳另一端缠绕于电机轴2-61上，从而整个自转钢丝绳2-14组成一个闭环，电机转动带动自转钢丝绳2-14牵拉运动继而带动连接杆4与固定于其上的工具末端2相对于工具动力接口部分3转动，完成工具自转自由度R4。对于自转自由度R4的驱动，采用了连接杆4连接，该结构形式增加了工具的长度，手术时占用空间大，而且钢丝绳2-14与连接杆的后端连接，在自转时，连杆可能产生径向的跳动，影响工具的使用精度。另外，在工具进行俯仰和偏转动作后，仅通过电机轴的抱紧结构锁定，使各传动关节之间存在运动耦合，不能保证可靠、高精度地进行驱动运动，增加了驱动控制的复杂度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于微创外科手术的四自由度夹持器，保证可靠、高精度地对工具进行各自由度驱动。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种用于微创外科手术的四自由度夹持器，其特征在于：包括沿Y轴方向依次连接的基座、俯仰关节、偏航关节、滚转关节及末端夹持钳；

所述俯仰关节与基座间具有相啮合的齿面结构，所述俯仰关节在第一绳轮组件的驱动下能够相对基座具有Z轴方向的俯仰自由度R1；

所述偏航关节与俯仰关节间具有相啮合的齿面结构，所述偏航关节在第二绳轮组件的驱动下能够相对俯仰关节具有X轴方向的偏航自由度R2；

所述滚转关节与偏航关节同轴可转动连接，所述滚转关节在第三绳轮组件的驱动下能够相对偏航关节具有滚转自由度R3；

所述末端夹持钳包括铰接的第一钳柄和第二钳柄，所述第一钳柄和第二钳柄在第四绳轮组件的驱动下具有开合自由度C4。

进一步的技术方案在于：

所述基座呈筒状结构，其前端向前伸出两个相对的第一连接臂，两个第一连接臂间形成第一夹槽；

所述俯仰关节呈筒状结构，其后端向后伸出两个相对的第二连接臂，两个第二连接臂间形成第二夹槽；

于第一夹槽和第二夹槽内设有同一第一连杆，所述第一连杆的两端与对应的夹槽通过销轴可转动连接；

所述第一连接臂和第二连接臂的末端均具有以对应的销轴为中心设置的齿形结构、并相互对应啮合。

进一步的技术方案在于：所述第一连杆呈H形，其两侧端面与第一夹槽和第二夹槽的内壁贴合，其中部具有供其后方绳轮组件穿过的穿孔。

进一步的技术方案在于：所述俯仰关节的前端向前伸出两个相对的第三连接臂，两个第三连接臂间形成第三夹槽；

所述偏航关节呈筒状结构，其后端向后伸出两个相对的第四连接臂，两个第四连接臂间形成第四夹槽；

于第三夹槽和第四夹槽内设有同一第二连杆，所述第二连杆的两端与对应的夹槽通过销轴可转动连接；

所述第三连接臂和第四连接臂的末端均具有以对应的销轴为中心设置的齿形结构、并相互对应啮合。

进一步的技术方案在于：所述第二连杆呈H形，其两侧端面与第三夹槽和第四夹槽的内壁贴合，其中部具有供其后方绳轮组件穿过的穿孔。

进一步的技术方案在于：所述基座内具有轴线均沿X轴方向设置的第一基准导轮，所述俯仰关节的中部具有轴线均沿Z轴方向设置的第二基准导轮，所述偏航关节的前端具有轴线均沿Z轴方向设置的第三基准导轮；

所述第一基准导轮、第二基准导轮和第三基准导轮的表面具有多道丝槽，用于对其前端的绳轮组件进行导向。

进一步的技术方案在于：所述第一绳轮组件包括：

四个俯仰导轮，位于第一基准导轮的前方，其轴线均沿X轴方向设置，且表面均具有多道丝槽，包括可转动的固定于基座前端、并上下布置的第一导轮和第二导轮，可转动的固定于俯仰关节后端、并上下布置的第三导轮和第四导轮；及

俯仰牵拉绳，其第一端依次绕过第一基准导轮、第一导轮、第三导轮、第一导轮、第三导轮、第一导轮后经六次变向后与基座固定，俯仰牵拉绳的第二端依次绕过第一基准导轮、第二导轮、第四导轮、第二导轮、第四导轮、第二导轮后经六次变向后与基座固定，所述俯仰牵拉绳的中部伸出基座外与第一电机轴连接循环驱动。

进一步的技术方案在于：所述第二绳轮组件包括：

四个偏航导轮，位于第二基准导轮和第三基准导轮之间，其轴线均沿Z轴方向设置，且表面均具有多道丝槽，包括可转动的固定于俯仰关节前端、并左右布置的的第六导轮和第七导轮，可转动的固定于偏航关节后端、并左右布置的第八导轮和第九导轮；及

偏航牵拉绳，其第一端依次绕过第一基准导轮、第二基准导轮、第六导轮、第八导轮、第六导轮、第八导轮、第六导轮后经六次变向后与俯仰关节固定，偏航牵拉绳的第二端依次绕过第一基准导轮、第二基准导轮、第七导轮、第九导轮、第七导轮、第九导轮、第七导轮后经六次变向后与俯仰关节固定固定，所述偏航牵拉绳的中部伸出基座外与第二电机轴连接循环驱动。

进一步的技术方案在于：

所述偏航关节的前端具有一圈向内的凸出的安装环，于安装环上开设有两个成180°布置的第一穿孔和第二穿孔，于安装环的前端形成安装腔，于安装腔内具有两道径向凸出的弧形的压块；

所述第三绳轮组件包括：

导柱，固定于俯仰关节的后端，并位于偏航关节的安装腔内，其轴线沿Y轴方向设置，且表面具有多道丝槽，丝槽与安装腔内的压块相对应，其中一道丝槽上开设有径向的第一沉孔，另一道丝槽上开设有径向的第二沉孔，所述第一沉孔与第二沉孔围绕导柱轴线成180°布置，所述导柱的前端与滚转关节固定、中部与偏航关节的内壁可转动连接；及

滚转牵拉绳，其第一端经第一基准导轮和第二基准导轮导向、穿过第一穿孔后保持直线、环绕于导柱一圈后与第一沉孔固定，所述滚转牵拉绳的第二端经第一基准导轮和第二基准导轮导向、穿过第二穿孔后保持直线、然后折弯与第二沉孔固定，所述滚转牵拉绳的中部伸出基座外与第三电机轴连接循环驱动。进一步的技术方案在于：所述滚转关节的前端向前伸出两个相对的第五连接臂，两个第五连接臂间形成第五夹槽，所述第五连接臂上开设有Y轴方向的滑槽；

所述末端夹持钳包括第一钳柄和第二钳柄，所述第一钳柄和第二钳柄中部交叉并通过第一转轴铰接，所述第一转轴固定于滚转关节上，于第一钳柄和第二钳柄中的尾端分别铰接有弧形的第三连杆和第四连杆，所述第三连杆和第四连杆的后端通过第二转轴铰接，所述第二转轴可滑动的位于滑槽内，

所述第四绳轮组件包括：

开合牵拉绳，其第一端经第一基准导轮和第二基准导轮导向后、穿过滚转关节后绕过第一转轴后与第二转轴固定，所述开合牵拉绳的第二端第一基准导轮和第二基准导轮导向后、穿过滚转关节后与第二转轴固定，且开合牵拉绳第一端和第二端的固定点成180°布置，所述开合牵拉绳的中部伸出基座外与第四电机轴连接循环驱动。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

夹持器在机械臂本体系统辅助下通过细长杆进入人体内部进行手术操作，能够在较大工作空间内进行手术作业；夹持器是具有四个自由的微型操作工具，能够灵活地进行位置和姿态变换，完成多种手术任务。

夹持器采用驱动绳远程控制驱动，运动灵活，传动高效可靠，而且在对滚转自由度R3进行驱动时，驱动绳连接于夹持器的前端，避免使用连杆造成径向跳动的问题，保证了对夹持器滚转驱动的精确性。

夹持器关节采用齿轮啮合连接，消除了各传动关节之间的运动耦合，保证可靠、高精度地进行驱动运动，减小了驱动控制的复杂度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明公开的四自由度夹持器的结构示意图；

图2是本发明公开的四自由度夹持器的内部结构示意图；

图3是本发明公开的四自由度夹持器的俯仰关节动作示意图；

图4是本发明公开的四自由度夹持器的偏航关节动作示意图；

图5是本发明公开的四自由度夹持器的滚转关节动作示意图；

图6是本发明公开的四自由度夹持器的末端夹持钳开合动作示意图；

图7是本发明公开的四自由度夹持器中基座与俯仰关节连接处的结构示意图；

图8是图7的爆炸结构示意图；

图9是本发明公开的四自由度夹持器中第一绳轮组件的结构示意图；

图10本发明公开的四自由度夹持器中偏航关节与俯仰关节连接处的结构示意图；

图11是图10的爆炸结构示意图；

图12是本发明公开的四自由度夹持器中第二绳轮组件的结构示意图；

图13是本发明公开的四自由度夹持器中第三绳轮组件的结构示意图；

图14是本发明公开的四自由度夹持器中偏航关节与滚转关节连接处的爆炸结构示意图；

图15是本发明公开的四自由度夹持器中偏航关节前端的结构示意图；

图16是本发明公开的四自由度夹持器中滚转关节部分的剖面结构示意图；

图17是本发明公开的四自由度夹持器中偏航关节与滚转关节连接处的剖面结构示意图；

图18是本发明公开的四自由度夹持器中滚转关节的结构示意图；

图19是本发明公开的四自由度夹持器中第四绳轮组件的结构示意图；

图20是图19的爆炸结构示意图；

图21是本发明公开的四自由度夹持器中第四绳轮组件与前端夹持钳连接部分的爆炸结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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，但是本发明还可以采用其他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推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1～图6所示，一种用于微创外科手术的四自由度夹持器，包括沿Y轴方向依次连接的基座1、俯仰关节2、偏航关节3、滚转关节4及末端夹持钳5。

俯仰关节2与基座1间具有相啮合的齿面结构。基座1呈筒状结构，其前端向前伸出两个相对的第一连接臂，两个第一连接臂间形成第一夹槽；俯仰关节2呈筒状结构，其后端向后伸出两个相对的第二连接臂，两个第二连接臂间形成第二夹槽。在第一夹槽和第二夹槽内设有同一第一连杆6，所述第一连杆6的两端与对应的夹槽通过销轴可转动连接；第一连接臂和第二连接臂的末端均具有以对应的销轴为中心设置的齿形结构、并相互对应啮合，实现俯仰关节2与基座1间齿面啮合的连接结构。

偏航关节3与俯仰关节2间具有相啮合的齿面结构。俯仰关节2的前端向前伸出两个相对的第三连接臂，两个第三连接臂间形成第三夹槽；偏航关节3呈筒状结构，其后端向后伸出两个相对的第四连接臂，两个第四连接臂间形成第四夹槽。在第三夹槽和第四夹槽内设有同一第二连杆7，第二连杆7的两端与对应的夹槽通过销轴可转动连接，第三连接臂和第四连接臂的末端均具有以对应的销轴为中心设置的齿形结构、并相互对应啮合，实现偏航关节3与俯仰关节2间齿面啮合的连接结构。

俯仰关节2在第一绳轮组件110的驱动下能够相对基座1具有Z轴方向的俯仰自由度R1。偏航关节3在第二绳轮组件120的驱动下能够相对俯仰关节2具有X轴方向的偏航自由度R2。滚转关节4与偏航关节3同轴可转动连接，所述滚转关节4在第三绳轮组件130的驱动下能够相对偏航关节3具有滚转自由度R3。末端夹持钳5包括铰接的第一钳柄501和第二钳柄502，所述第一钳柄501和第二钳柄502在第四绳轮组件140的驱动下具有开合自由度C4。

其中，第一连杆6呈H形，其两侧端面与第一夹槽和第二夹槽的内壁贴合，第二连杆7同样呈H形，其两侧端面与第三夹槽和第四夹槽的内壁贴合，增加了连接处的连接强度。并且在第一连杆6的中部具有供其后方绳轮组件穿过的穿孔，在第一连杆6的中部也具有供其后方绳轮组件穿过的穿孔，可对绳索进行导向。

在基座1内具有轴线均沿X轴方向设置的第一基准导轮11，俯仰关节2的中部具有轴线均沿Z轴方向设置的第二基准导轮12，偏航关节3的前端具有轴线均沿Z轴方向设置的第三基准导轮13。第一基准导轮11、第二基准导轮12和第三基准导轮13的表面具有多道丝槽，用于对其前端的绳轮组件进行导向。

如图7-9所示，第一绳轮组件110包括四个俯仰导轮和俯仰牵拉绳115，四个俯仰导轮位于第一基准导轮11的前方，并围绕第一连杆6设置。四个俯仰导轮的轴线均沿X轴方向设置，且表面均具有多道丝槽，四个俯仰导轮包括可转动的固定于基座1前端、并上下布置的第一导轮111和第二导轮112，可转动的固定于俯仰关节2后端、并上下布置的第三导轮113和第四导轮114。俯仰牵拉绳115的第一端向前依次绕过第一基准导轮11后一次变向、绕过第一导轮111后二次变向、绕过第三导轮113后三次变向、一次折回后再绕过第一导轮111四次变向、绕过第三导轮113五次变向、二次这回后再经第一导轮111后六次变向，最后与基座1固定，俯仰牵拉绳115的第二端依次绕过第一基准导轮11、第二导轮112、第四导轮114、第二导轮112、第四导轮114、第二导轮112后经六次变向后与基座1固定，俯仰牵拉绳115的中部伸出基座1外与第一电机轴连接循环驱动。第一电机轴转动能够带动俯仰牵拉绳115循环运动，进而带动俯仰关节2围绕基座1做行星齿轮式转动，继而带动末端夹持钳5做俯仰运动，完成夹持器的俯仰自由度R1。

其中，在俯仰牵拉绳115的两端连接有固丝结，固丝结接入基座1内部的孔内，并使用强力胶水固定。

如图10-12所示，第二绳轮组件120包括四个偏航导轮和偏航牵拉绳125，四个偏航导轮位于第二基准导轮12和第三基准导轮13之间，并围绕第二连杆7布置，四个偏航导轮的轴线均沿Z轴方向设置，且表面均具有多道丝槽。四个偏航导轮包括可转动的固定于俯仰关节2前端、并左右布置的的第六导轮121和第七导轮122，可转动的固定于偏航关节3后端、并左右布置的第八导轮123和第九导轮124。偏航牵拉绳125的第一端向前直线胫骨第一基准导轮11后经第二基准导轮12后一次变向、经第六导轮121后二次变向、经第八导轮123后三次变向、一次折回后再环绕第六导轮121四次变向、经第八导轮123五次变向、二次折回后再经第六导轮121六次变向后与俯仰关节2固定，偏航牵拉绳125的第二端依次绕过第一基准导轮11、第二基准导轮12、第七导轮122、第九导轮124、第七导轮122、第九导轮124、第七导轮122后经六次变向后与俯仰关节2固定固定，偏航牵拉绳125的中部伸出基座1外与第二电机轴连接循环驱动。第二电机轴转动能够带动偏航牵拉绳125循环运动，进而带动偏航关节3围绕俯仰关节2做行星齿轮式转动，继而带动末端夹持钳5做俯仰运动，完成夹持器的偏航自由度R2。

其中，在偏航牵拉绳125的两端连接有固丝结，固丝结接入俯仰关节2内部的孔内，并使用强力胶水固定。

本公开的用于微创外科手术的四自由度夹持器中，如图15所示，在偏航关节3的前端具有一圈向内的凸出的安装环301，于安装环301上开设有两个成180°布置的第一穿孔302和第二穿孔303，于安装环301的前端形成安装腔，于安装腔内具有两道径向凸出的弧形的压块304，压块304两侧加工有圆角保证驱动绳移动顺滑。

如图13-17所示，第三绳轮组件130包括导柱131和滚转牵拉绳132。导柱131固定于俯仰关节2的后端，并位于偏航关节3的安装腔内，其轴线沿Y轴方向设置，且表面具有多道丝槽，丝槽与安装腔内的压块304相对应，对牵拉绳进行导向，使经过此处的牵拉绳被限制保持直线，其中一道丝槽上开设有径向的第一沉孔1311，另一道丝槽上开设有径向的第二沉孔1312，所述第一沉孔1311与第二沉孔1312围绕导柱131轴线成180°布置，导柱131的前端与滚转关节4固定、中部与偏航关节3的内壁通过深沟球轴承可转动连接，并使用端盖进行轴向固定。滚转牵拉绳132的第一端向前经第一基准导轮11和第二基准导轮12导向、穿过第一穿孔302后保持直线、环绕于导柱131一圈后与第一沉孔1311固定，滚转牵拉绳132的第二端经第一基准导轮11和第二基准导轮12导向、穿过第二穿孔303后保持直线，末端弯折后直接与第二沉孔1312固定，滚转牵拉绳132的中部伸出基座1外与第三电机轴连接循环驱动。第三电机轴转动能够带动滚转牵拉绳132循环运动，进而带动滚转关节4围绕其转动轴线转动，继而带动末端夹持钳5做滚转运动，完成夹持器的滚转自由度R3。

本公开的用于微创外科手术的四自由度夹持器中，如图18-21所示，滚转关节4的前端向前伸出两个相对的第五连接臂，两个第五连接臂间形成第五夹槽，所述第五连接臂上开设有Y轴方向的滑槽401。

末端夹持钳5包括第一钳柄501和第二钳柄502，第一钳柄501和第二钳柄502中部交叉并通过第一转轴503铰接，第一转轴503位于第五夹槽内并固定于滚转关节4上，于第一钳柄501和第二钳柄502中的尾端分别铰接有弧形的第三连杆504和第四连杆505，所述第三连杆504和第四连杆505的后端通过第二转轴506铰接，第二转轴506可滑动的位于滑槽401内。

第四绳轮组件140包括开合牵拉绳，开合牵拉绳的第一端经第一基准导轮11和第二基准导轮12导向后、穿过滚转关节4后绕过第一转轴503后与第二转轴506固定，所述开合牵拉绳的第二端第一基准导轮11和第二基准导轮12导向后、穿过滚转关节4后与第二转轴506固定，且开合牵拉绳第一端和第二端的固定可通过焊接固定，且两固定点成180°布置。所述开合牵拉绳的中部伸出基座1外与第四电机轴连接循环驱动。第三电机轴转动能够带动开合牵拉绳循环运动，进而带动第二转轴506沿滑槽401直线滑动，继而带动第三连杆504和第四连杆505运动，由于第一转轴503位置固定，最终可带动末端夹持钳5的两个钳柄做开合运动，完成夹持器的开合自由度C4。

夹持器在机械臂本体系统辅助下通过细长杆进入人体内部进行手术操作，能够在较大工作空间内进行手术作业；夹持器是具有四个自由的微型操作工具，能够灵活地进行位置和姿态变换，完成多种手术任务。

夹持器采用驱动绳远程控制驱动，运动灵活，传动高效可靠，而且在对滚转自由度R3进行驱动时，驱动绳连接于夹持器的前端，避免使用连杆造成径向跳动的问题，保证了对夹持器滚转驱动的精确性。

夹持器关节采用齿轮啮合连接，消除了各传动关节之间的运动耦合，保证可靠、高精度地进行驱动运动，减小了驱动控制的复杂度。

以上仅是本发明的较佳实施例，任何人根据本发明的内容对本发明作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于微创外科手术的四自由度夹持器，其特征在于：包括沿Y轴方向依次连接的基座(1)、俯仰关节(2)、偏航关节(3)、滚转关节(4)及末端夹持钳(5)；

所述俯仰关节(2)与基座(1)间具有相啮合的齿面结构，所述俯仰关节(2)在第一绳轮组件(110)的驱动下能够相对基座(1)具有Z轴方向的俯仰自由度R1；

所述偏航关节(3)与俯仰关节(2)间具有相啮合的齿面结构，所述偏航关节(3)在第二绳轮组件(120)的驱动下能够相对俯仰关节(2)具有X轴方向的偏航自由度R2；

所述滚转关节(4)与偏航关节(3)同轴可转动连接，所述滚转关节(4)在第三绳轮组件(130)的驱动下能够相对偏航关节(3)具有滚转自由度R3；

所述末端夹持钳(5)包括铰接的第一钳柄(501)和第二钳柄(502)，所述第一钳柄(501)和第二钳柄(502)在第四绳轮组件(140)的驱动下具有开合自由度C4；其中

所述基座(1)内具有轴线均沿X轴方向设置的第一基准导轮(11)，所述俯仰关节(2)的中部具有轴线均沿Z轴方向设置的第二基准导轮(12)，所述偏航关节(3)的前端具有轴线均沿Z轴方向设置的第三基准导轮(13)；

所述偏航关节(3)的前端具有一圈向内的凸出的安装环(301)，于安装环(301)上开设有两个成180°布置的第一穿孔(302)和第二穿孔(303)，于安装环(301)的前端形成安装腔，于安装腔内具有两道径向凸出的弧形的压块(304)；

所述第三绳轮组件(130)包括：

导柱(131)，固定于俯仰关节(2)的后端，并位于偏航关节(3)的安装腔内，其轴线沿Y轴方向设置，且表面具有多道丝槽，丝槽与安装腔内的压块(304)相对应，其中一道丝槽上开设有径向的第一沉孔(1311)，另一道丝槽上开设有径向的第二沉孔(1312)，所述第一沉孔(1311)与第二沉孔(1312)围绕导柱(131)轴线成180°布置，所述导柱(131)的前端与滚转关节(4)固定、中部与偏航关节(3)的内壁可转动连接；及

滚转牵拉绳(132)，其第一端经第一基准导轮(11)和第二基准导轮(12)导向、穿过第一穿孔(302)后保持直线、环绕于导柱(131)一圈后与第一沉孔(1311)固定，所述滚转牵拉绳(132)的第二端经第一基准导轮(11)和第二基准导轮(12)导向、穿过第二穿孔(303)后保持直线、然后折弯与第二沉孔(1312)固定，所述滚转牵拉绳(132)的中部伸出基座(1)外与第三电机轴连接循环驱动。

2.根据权利要求1所述的四自由度夹持器，其特征在于：

所述基座(1)呈筒状结构，其前端向前伸出两个相对的第一连接臂，两个第一连接臂间形成第一夹槽；

所述俯仰关节(2)呈筒状结构，其后端向后伸出两个相对的第二连接臂，两个第二连接臂间形成第二夹槽；

于第一夹槽和第二夹槽内设有同一第一连杆(6)，所述第一连杆(6)的两端与对应的夹槽通过销轴可转动连接；

所述第一连接臂和第二连接臂的末端均具有以对应的销轴为中心设置的齿形结构、并相互对应啮合。

3.根据权利要求2所述的四自由度夹持器，其特征在于：所述第一连杆(6)呈H形，其两侧端面与第一夹槽和第二夹槽的内壁贴合，其中部具有供其后方绳轮组件穿过的穿孔。

4.根据权利要求1所述的四自由度夹持器，其特征在于：

所述俯仰关节(2)的前端向前伸出两个相对的第三连接臂，两个第三连接臂间形成第三夹槽；

所述偏航关节(3)呈筒状结构，其后端向后伸出两个相对的第四连接臂，两个第四连接臂间形成第四夹槽；

于第三夹槽和第四夹槽内设有同一第二连杆(7)，所述第二连杆(7)的两端与对应的夹槽通过销轴可转动连接；

所述第三连接臂和第四连接臂的末端均具有以对应的销轴为中心设置的齿形结构、并相互对应啮合。

5.根据权利要求4所述的四自由度夹持器，其特征在于：所述第二连杆(7)呈H形，其两侧端面与第三夹槽和第四夹槽的内壁贴合，其中部具有供其后方绳轮组件穿过的穿孔。

6.根据权利要求1所述的四自由度夹持器，其特征在于：所述第一绳轮组件(110)包括：

四个俯仰导轮，位于第一基准导轮(11)的前方，其轴线均沿X轴方向设置，且表面均具有多道丝槽，包括可转动的固定于基座(1)前端、并上下布置的第一导轮(111)和第二导轮(112)，可转动的固定于俯仰关节(2)后端、并上下布置的第三导轮(113)和第四导轮(114)；及

俯仰牵拉绳(115)，其第一端依次绕过第一基准导轮(11)、第一导轮(111)、第三导轮(113)、第一导轮(111)、第三导轮(113)、第一导轮(111)后经六次变向后与基座(1)固定，俯仰牵拉绳(115)的第二端依次绕过第一基准导轮(11)、第二导轮(112)、第四导轮(114)、第二导轮(112)、第四导轮(114)、第二导轮(112)后经六次变向后与基座(1)固定，所述俯仰牵拉绳(115)的中部伸出基座(1)外与第一电机轴连接循环驱动。

7.根据权利要求1所述的四自由度夹持器，其特征在于：所述第二绳轮组件(120)包括：

四个偏航导轮，位于第二基准导轮(12)和第三基准导轮(13)之间，其轴线均沿Z轴方向设置，且表面均具有多道丝槽，包括可转动的固定于俯仰关节(2)前端、并左右布置的的第六导轮(121)和第七导轮(122)，可转动的固定于偏航关节(3)后端、并左右布置的第八导轮(123)和第九导轮(124)；及

偏航牵拉绳(125)，其第一端依次绕过第一基准导轮(11)、第二基准导轮(12)、第六导轮(121)、第八导轮(123)、第六导轮(121)、第八导轮(123)、第六导轮(121)后经六次变向后与俯仰关节(2)固定，偏航牵拉绳(125)的第二端依次绕过第一基准导轮(11)、第二基准导轮(12)、第七导轮(122)、第九导轮(124)、第七导轮(122)、第九导轮(124)、第七导轮(122)后经六次变向后与俯仰关节(2)固定固定，所述偏航牵拉绳(125)的中部伸出基座(1)外与第二电机轴连接循环驱动。

8.根据权利要求1所述的四自由度夹持器，其特征在于：所述滚转关节(4)的前端向前伸出两个相对的第五连接臂，两个第五连接臂间形成第五夹槽，所述第五连接臂上开设有Y轴方向的滑槽(401)；

所述末端夹持钳(5)上第一钳柄(501)和第二钳柄(502)中部交叉并通过第一转轴(503)铰接，所述第一转轴(503)固定于滚转关节(4)上，于第一钳柄(501)和第二钳柄(502)中的尾端分别铰接有弧形的第三连杆(504)和第四连杆(505)，所述第三连杆(504)和第四连杆(505)的后端通过第二转轴(506)铰接，所述第二转轴(506)可滑动的位于滑槽(401)内；

所述第四绳轮组件(140)包括：

开合牵拉绳，其第一端经第一基准导轮(11)和第二基准导轮(12)导向后、穿过滚转关节(4)后绕过第一转轴(503)后与第二转轴(506)固定，所述开合牵拉绳的第二端第一基准导轮(11)和第二基准导轮(12)导向后、穿过滚转关节(4)后与第二转轴(506)固定，且开合牵拉绳第一端和第二端的固定点成180°布置，所述开合牵拉绳的中部伸出基座(1)外与第四电机轴连接循环驱动。

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