CN116077144B - 一种传动装置及多自由度手术器械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传动装置及多自由度手术器械，其包括：第一传动机构，包括第一线缆组件、第一传动杆组件和曲轴组件，所述第一传动杆组件与所述第一线缆组件连接，用于控制夹钳机构的开合和俯仰，所述曲轴组件与所述第一线缆组件连接，用于控制夹钳机构的偏转；第二传动机构，包括第二传动杆组件和齿轮组件，所述第二传动杆组件与所述齿轮组件连接，用于控制基杆绕其自身轴线转动；第三传动机构，包括第三传动杆组件和第三线缆组件，所述第三传动杆组件与所述第三线缆组件连接，用于控制连接机构的偏移。本发明中，传动装置能够通过多组传动机构将多驱动输入转换为远端多自由度运动，且多组传动机构独立运行互不干涉，等量传动，确保传动精度。

Description

一种传动装置及多自由度手术器械

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，进一步地涉及一种传动装置及多自由度手术器械。

背景技术

机器人辅助控制的外科手术器械通常应用于微创手术中。这种器械的一个结构包括在延伸部分的远端处安装在连接机构上的夹钳机构，延伸部分在此称为器械的基杆。在医疗手术中，夹钳机构和基杆的远端通过患者体表的小切口或自然腔道进入，直至患者病患部位。医生通过控制端进行操作，控制远端夹钳机构和连接机构执行预期的移动和动作。为实现对远端夹钳机构和连接机构的控制，通常使用电机驱动传动装置，传动装置通过基杆中的线缆或相似结构连接远端的夹钳机构和连接机构。在机器人控制的医疗器械中的常规结构采用线缆来驱动夹钳机构的绞盘。一般为了实现夹钳机构的开合、俯仰和偏转动作，需要使用到六根及以上的线缆或配合拉杆来驱动，导致基杆内的部件数量多，结构复杂，使得基杆的直径无法得到有效控制，对器械小型化、轻量化带来了难度。

因此，期望设计一种传动装置能够通过小数目的线缆操作，实现夹钳机构的开合、俯仰和偏转动作，以便于器械的小型化及等量精确控制。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种传动装置及多自由度手术器械，传动装置通过多组传动机构驱动四根线缆将输入驱动转化为远端机构的多自由度运动，每对驱动组内驱动量相等，且多组传动机构互不干涉，有效提高传动精度。

为了实现上述目的，本发明提供一种传动装置，包括：

第一传动机构，所述第一传动机构包括第一线缆组件、第一传动杆组件和曲轴组件，所述第一传动杆组件与所述第一线缆组件连接，用于控制夹钳机构的开合和俯仰，所述曲轴组件与所述第一线缆组件连接，用于控制夹钳机构的偏转；

第二传动机构，所述第二传动机构包括第二传动杆组件和齿轮组件，所述第二传动杆组件与所述齿轮组件连接，用于控制基杆绕其自身轴线转动；

第三传动机构，所述第三传动机构包括第三传动杆组件和第三线缆组件，所述第三传动杆组件与所述第三线缆组件连接，用于控制连接机构的偏移。

在一些实施方式中，所述曲轴组件包括第三传动杆、第一曲柄、连杆、第二曲柄、曲轴、曲轴滑轮导向架、两个连接杆和两个滑轮构件，所述第三传动杆的一端连接有第三驱动盘，所述第三传动杆的另一端与所述第一曲柄连接，所述第一曲柄远离所述第三传动杆的一端与所述连杆连接，所述连杆远离所述第一曲柄的一端与所述第二曲柄连接，且所述第一曲柄和所述第二曲柄位于所述连杆的同一侧，所述曲轴与所述第二曲柄远离所述连杆的一端连接，且所述曲轴设置于所述曲轴滑轮导向架上，两个所述连接杆分别通过销轴与所述曲轴连接，两个滑轮组件分别设置于对应的所述连接杆上。

在一些实施方式中，所述曲轴滑轮导向架具有两个侧板和若干个滑轮导向槽，两个所述侧板平行间隔设置，若干个所述滑轮导向槽设置于两个所述侧板之间；

所述曲轴具有两个连接杆孔和两个旋转轴，两个所述旋转轴分别设置于所述曲轴的两端，其中一个所述旋转轴与所述第二曲柄连接，另一个所述旋转轴与所述曲轴滑轮导向架连接，两个所述连接杆的曲轴孔分别通过所述销轴与对应的所述连接杆孔连接；

所述滑轮构件包括滑轮轴和两个滑轮，两个所述滑轮间隔套设于所述滑轮轴上，并能够相对所述滑轮轴进行转动，所述滑轮轴的两端分别穿过所述连接杆的滑轮孔并伸至对应的所述滑轮导向槽内。

在一些实施方式中，所述第一传动杆组件包括第一传动杆和第二传动杆，所述第一传动杆具有同轴连接的第一主绕线轴和第一副绕线轴，所述第一主绕线轴和所述第一副绕线轴设有旋向相反的螺旋槽，所述第二传动杆具有同轴连接的第二主绕线轴和第二副绕线轴，所述第二主绕线轴和所述第二副绕线轴设有旋向相反的螺旋槽。

在一些实施方式中，所述第一主绕线轴和所述第一副绕线轴上分别设有用于固定线缆的起始端的锁扣孔，所述第一主绕线轴的螺旋槽的螺距和所述第一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。

在一些实施方式中，所述第一传动杆上设置有第一驱动盘和第一连接器，所述第一驱动盘和所述第一连接器分别设置于所述第一传动杆的两端，所述第一副绕线轴为中空结构，所述第一主绕线轴的一端插设于所述第一副绕线轴内并伸出预设长度，所述第一驱动盘与所述第一主绕线轴远离所述第一副绕线轴的一端连接，所述第一连接器与所述第一主绕线轴远离所述第一驱动盘的一端连接，使得所述第一主绕线轴与所述第一副绕线轴相对固定；

和/或，所述第二传动杆上设置有第二驱动盘和第二连接器，所述第二驱动盘和所述第二连接器分别设置于所述第二传动杆的两端，所述第二副绕线轴为中空结构，所述第二主绕线轴的一端插设于所述第二副绕线轴内并伸出预设长度，所述第二驱动盘与所述第二主绕线轴远离所述第二副绕线轴的一端连接，所述第二连接器与所述第二主绕线轴远离所述第二驱动盘的一端连接，使得所述第二主绕线轴与所述第二副绕线轴相对固定。

在一些实施方式中，还包括：

第一滑轮组，所述第一滑轮组包括若干个第一滑轮轴和若干个第一滑轮，所述第一滑轮转动设置于所述第一滑轮轴上；

第二滑轮组，所述第二滑轮组包括若干个第二滑轮轴和若干个第二滑轮，所述第二滑轮转动设置于所述第二滑轮轴上。

在一些实施方式中，所述第一线缆组件包括：

第一线缆，所述第一线缆的一端缠绕于所述第一主绕线轴的螺旋槽，所述第一线缆的另一端依次绕过一所述第一滑轮、其中一所述滑轮构件的一滑轮、一所述第二滑轮并与夹钳机构连接；

第二线缆，所述第二线缆的一端缠绕于所述第一副绕线轴的螺旋槽，所述第二线缆的另一端依次绕过另一所述第一滑轮、其中一所述滑轮构件的另一滑轮、另一所述第二滑轮并与夹钳机构连接，所述第一线缆与所述第二线缆的缠绕方向相反；

第三线缆，所述第三线缆的一端缠绕于所述第二主绕线轴的螺旋槽，所述第三线缆的另一端依次绕过另一所述第一滑轮、其中另一所述滑轮构件的一滑轮、另一所述第二滑轮并与夹钳机构连接；

第四线缆，所述第四线缆的一端缠绕于所述第二副绕线轴的螺旋槽，所述第四线缆的另一端依次绕过另一所述第一滑轮、其中另一所述滑轮构件的另一滑轮、另一所述第二滑轮并与夹钳机构连接，所述第三线缆与所述第四线缆的缠绕方向相反。

在一些实施方式中，所述第二传动杆组件包括第四传动杆，所述第四传动杆的一端连接有第四驱动盘；

所述齿轮组件包括第一直齿轮和第二直齿轮，所述第一直齿轮设置于所述第四传动杆远离所述第四驱动盘的一端，所述第二直齿轮设置于基杆上，所述第二直齿轮与所述第一直齿轮之间通过一个或多个第三直齿轮啮合传动；

所述第四驱动盘驱动所述第四传动杆转动，进而带动所述基杆沿其自身轴线转动。

在一些实施方式中，还包括：

限位机构，设置于所述第二直齿轮与所述基杆之间；

所述限位机构包括依次套设于所述基杆上的第一限位环、第二限位环和第三限位环，所述第一限位环固定于所述基杆上，所述第一限位环的外侧设置有第一限位凸台，所述第二限位环的部分结构套设于所述第一限位环上；所述第二限位环的内部设置有第二限位凸台，所述第一限位凸台与所述第二限位凸台能够进行限位，所述第二限位环的外侧设置有第三限位凸台，所述第三限位环靠近所述第二限位环的一侧设置有第四限位凸台，所述第三限位凸台与所述第四限位凸台能够进行限位，使得所述限位机构能够对所述基杆的旋转角度进行限制。

在一些实施方式中，所述第三传动杆组件包括第五传动杆和第六传动杆，所述第五传动杆具有同轴连接的第五主绕线轴和第五副绕线轴，所述第五主绕线轴和所述第五副绕线轴设有旋向相反的螺旋槽，所述第六传动杆具有同轴连接的第六主绕线轴和第六副绕线轴，所述第六主绕线轴和所述第六副绕线轴设有旋向相反的螺旋槽。

在一些实施方式中，所述第五传动杆上设置有第五驱动盘和第五连接器，所述第五驱动盘和所述第五连接器分别设置于所述第五传动杆的两端，所述第五副绕线轴为中空结构，所述第五主绕线轴的一端插设于所述第五副绕线轴内并伸出预设长度，所述第五驱动盘与所述第五主绕线轴远离所述第五副绕线轴的一端连接，所述第五连接器与所述第五主绕线轴远离所述第五驱动盘的一端连接，使得所述第五主绕线轴与所述第五副绕线轴相对固定；

和/或，所述第六传动杆上设置有第六驱动盘和第六连接器，所述第六驱动盘和所述第六连接器分别设置于所述第六传动杆的两端，所述第六副绕线轴为中空结构，所述第六主绕线轴的一端插设于所述第六副绕线轴内并伸出预设长度，所述第六驱动盘与所述第六主绕线轴远离所述第六副绕线轴的一端连接，所述第六连接器与所述第六主绕线轴远离所述第六驱动盘的一端连接，使得所述第六主绕线轴与所述第六副绕线轴相对固定。

在一些实施方式中，还包括：

第三滑轮组，所述第三滑轮组包括若干个第三滑轮轴和若干个第三滑轮，所述第三滑轮转动设置于对应的所述第三滑轮轴上；

第四滑轮组，所述第四滑轮组包括若干个第四滑轮轴和若干个第四滑轮，所述第四滑轮转动设置于对应的所述第四滑轮轴上。

在一些实施方式中，所述第三线缆组件包括：

第五线缆，所述第五线缆的一端缠绕于所述第五主绕线轴的螺旋槽，所述第五线缆的另一端依次绕过一所述第三滑轮、一所述第四滑轮并与连接机构连接；

第六线缆，所述第六线缆的一端缠绕于所述第五副绕线轴的螺旋槽，所述第六线缆的另一端依次绕过另一所述第三滑轮、另一所述第四滑轮并与连接机构连接，所述第五线缆与所述第六线缆的缠绕方向相反；

第七线缆，所述第七线缆的一端缠绕于所述第六主绕线轴的螺旋槽，所述第七线缆的另一端依次绕过另一所述第三滑轮、另一所述第四滑轮并与连接机构连接；

第八线缆，所述第八线缆的一端缠绕于所述第六副绕线轴的螺旋槽，所述第八线缆的另一端依次绕过另一所述第三滑轮、另一所述第四滑轮并与连接机构连接，所述第七线缆与所述第八线缆的缠绕方向相反。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供一种多自由度手术器械，包括：

器械盒体，所述器械盒体内设置有如上述中任意一项所述的传动装置；

基杆，所述基杆与所述第二传动机构连接，所述第二传动机构能够控制所述基杆绕其自身轴线转动；

连接机构，所述连接机构设置于所述基杆远离所述器械盒体的一端，所述连接机构与所述第三传动机构连接，所述第三传动机构能够控制所述连接机构进行偏移；

夹钳机构，所述夹钳机构设置于所述连接机构远离所述基杆的一端，所述夹钳机构与所述第一传动机构连接，所述第一传动机构能够控制所述夹钳机构进行开合、偏转和俯仰。

与现有技术相比，本发明所提供的传动装置及多自由度手术器械具有以下有益效果：

1、本发明所提供的传动装置，其通过第一传动机构，采用线缆组件将第一传动杆组件和曲轴组件的输入转换为夹钳机构的开合、俯仰和偏转；只需四根线缆配合曲轴组件即可实现夹钳机构的开合、俯仰和偏转，穿过基杆内的部件数量少，结构简单，使得基杆的直径能够得到有效控制，方便器械小型化、轻量化；通过第二传动机构，采用齿轮组件将第二传动杆组件的转动输入转换为基杆的旋转运动；通过第三传动机构，采用线缆组件将第三传动杆组件的转动输入转换为连接机构的偏移；传动装置通过多组传动机构驱动四根线缆将输入驱动转化为远端机构的多自由度运动，每对驱动组内驱动量相等，且多组传动机构互不干涉，有效提高传动精度。

2、本发明所提供的多自由度手术器械，该手术夹钳能够完成多自由度的姿态调整，及连接机构能够带动夹钳机构与基杆保持平行的状态下相对于基杆使夹钳机构在经过皮肤切口或自然腔道进入内部空间后拥有三个位置自由度，从原理上提供了新的解决方案，可大大提升手术应用场景。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明的优选实施例多自由度手术器械的结构示意图；

图2是本发明的优选实施例传动装置的主视图；

图3是本发明的优选实施例曲轴组件安装结构的分解示意图；

图4是本发明的优选实施例曲轴组件的分解结构示意图；

图5是本发明的优选实施例器械盒体的内部结构示意图；

图6是本发明的优选实施例传动装置的结构示意图；

图7是本发明的优选实施例传动装置的左视图；

图8是本发明的优选实施例第一传动杆的结构示意图；

图9是本发明的另一优选实施例第一传动杆的结构示意图；

图10是本发明的优选实施例第二传动机构的结构示意图；

图11是本发明的优选实施例曲轴水平状态的剖视图；

图12是本发明的优选实施例曲轴偏转状态的剖视图；

图13是本发明的优选实施例第一驱动盘的主视图；

图14是本发明的优选实施例第一驱动盘的侧视图；

图15是本发明的优选实施例器械盒体的结构示意图；

图16是本发明的优选实施例器械盒体另一视角的结构示意图；

图17是本发明的优选实施例限位机构的分解结构示意图；

图18是本发明的优选实施例限位机构另一视角的分解结构示意图。

附图标号说明：

夹钳机构1，连接机构2，基杆3，第一限位环31，第一限位凸台311，第二限位环32，第二限位凸台321，第三限位凸台322，第三限位环33，第四限位凸台331，螺栓34，器械盒体4，基座41，前上盖42，前下盖43，后盖44，安装架45，滑轮支架46，分离开关47，通信接口48，轴承49，第一传动机构5，第一线缆组件51，第一线缆511，第二线缆512，第三线缆513，第四线缆514，第一传动杆组件52，第一传动杆521，第一主绕线轴522，第一副绕线轴523，锁线孔5231，螺旋槽5232，第一驱动盘524，U型槽侧壁5241，外U型槽5242，内U型槽5243，轴转中心孔5244，螺栓孔5245，第一连接器525，第二传动杆526，第二驱动盘529，曲轴组件53，第三传动杆531，第三驱动盘532，第一曲柄533，连杆534，第二曲柄535，曲轴536，连接杆孔5361，旋转轴5362，曲轴滑轮导向架537，侧板5371，滑轮导向槽5372，连接杆538，曲轴孔5381，滑轮孔5382，滑轮构件539，滑轮轴5391，滑轮5392，第一滑轮组54，第二滑轮组55，第二传动机构6，第四传动杆61，第四驱动盘62，第一直齿轮63，第二直齿轮64，第三直齿轮65，第三传动机构7，第三传动杆组件71，第五传动杆711，第六传动杆712，第五驱动盘713，第五连接器714，第六驱动盘715，第六连接器716，第三线缆组件72，第五线缆721，第六线缆722，第七线缆723，第八线缆724，第三滑轮组73，第四滑轮组74。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在一实施例中，参考说明书附图1至图18，本发明提供一种传动装置，包括：第一传动机构5、第二传动机构6和第三传动机构7。第一传动机构5包括第一线缆组件51、第一传动杆组件52和曲轴组件53。如附图1，此视图为器械使用时的方位图，第一传动杆组件52与第一线缆组件51连接，用于控制夹钳机构1的开合和俯仰，曲轴组件53与第一线缆组件51连接，用于控制夹钳机构1的偏转。第二传动机构6包括第二传动杆组件和齿轮组件，第二传动杆组件与齿轮组件连接，用于控制基杆3绕其自身轴线转动。第三传动机构7包括第三传动杆组件71和第三线缆组件72，第三传动杆组件71与第三线缆组件72连接，用于控制连接机构2的偏移。

本实施例中，其通过第一传动机构5，采用线缆组件将第一传动杆组件52和曲轴组件53的输入转换为夹钳机构1的开合、俯仰和偏转；只需四根线缆配合曲轴组件53即可实现夹钳机构1的开合、俯仰和偏转，穿过基杆3内的部件数量少，结构简单，使得基杆3的直径能够得到有效控制，方便器械小型化、轻量化，并且降低了成本；通过第二传动机构6，采用齿轮组件将第二传动杆组件的转动输入转换为基杆3的旋转运动；通过第三传动机构7，采用线缆组件将第三传动杆组件71的转动输入转换为连接机构2的偏移；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。

参考说明书附图2至图4、图11、图12，曲轴组件53包括第三传动杆531、第一曲柄533、连杆534、第二曲柄535、曲轴536、曲轴滑轮导向架537、两个连接杆538和两个滑轮构件539。第三传动杆531的一端连接有第三驱动盘532，第三传动杆531的另一端与第一曲柄533连接。第一曲柄533远离第三传动杆531的一端与连杆534连接，连杆534远离第一曲柄533的一端与第二曲柄535连接，且第一曲柄533和第二曲柄535位于连杆534的同一侧。曲轴536与第二曲柄535远离连杆534的一端连接，且曲轴536设置于曲轴滑轮导向架537上，两个连接杆538分别通过销轴与曲轴536连接，两个滑轮组件539分别设置于对应的连接杆538上。

其中，曲轴滑轮导向架537具有两个侧板5371和若干个滑轮导向槽5372，两个侧板5372平行间隔设置，若干个滑轮导向槽5372设置于两个侧板5371之间。曲轴536具有两个连接杆孔5361和两个旋转轴5362，两个旋转轴5362分别设置于曲轴536的两端。其中一个旋转轴5362与第二曲柄535连接，另一个旋转轴5362与曲轴滑轮导向架537连接，两个连接杆538的曲轴孔5381分别通过销轴与对应的连接杆孔5361连接。每个滑轮构件539包括滑轮轴5391和两个滑轮5392，两个滑轮5392间隔套设于滑轮轴5391上，并能够相对滑轮轴5391进行转动，滑轮轴5391的两端分别穿过连接杆538的滑轮孔5382并伸至对应的滑轮导向槽5372内。当驱动曲轴536绕旋转轴5362逆时针转动，曲轴536左侧下移，带动左侧连接杆538下移，随之带动安装在连接杆538上滑轮沿着曲轴滑轮导向架537的滑轮导向槽5372向下滑动；同时曲轴536右侧上移，带动右侧连接杆538上移，随之带动安装在连接杆538上滑轮沿着曲轴滑轮导向架537的滑轮导向槽5372向上滑动相等距离。

参考说明书附图5至图8，第一传动杆组件52包括第一传动杆521和第二传动杆526，第一传动杆521具有同轴连接的第一主绕线轴522和第一副绕线轴523，第一主绕线轴522和第一副绕线轴523设有旋向相反的螺旋槽。第一传动杆526上设置有第一驱动盘524和第一连接器525，第一驱动盘524和第一连接器525分别设置于第一传动杆521的两端。第一副绕线轴523为中空结构，第一主绕线轴522的一端插设于第一副绕线轴523内并伸出预设长度，第一驱动盘524与第一主绕线轴522远离第一副绕线轴523的一端连接，第一连接器525与第一主绕线轴522远离第一驱动盘524的一端连接，使得第一主绕线轴522与第一副绕线轴523相对固定。

第二传动杆526具有同轴连接的第二主绕线轴和第二副绕线轴，第二主绕线轴和第二副绕线轴设有旋向相反的螺旋槽。第二传动杆526上设置有第二驱动盘529和第二连接器，第二驱动盘529和第二连接器分别设置于第二传动杆526的两端。第二副绕线轴为中空结构，第二主绕线轴的一端插设于第二副绕线轴内并伸出预设长度，第二驱动盘529与第二主绕线轴远离第二副绕线轴的一端连接，第二连接器与第二主绕线轴远离第二驱动盘529的一端连接，使得第二主绕线轴与第二副绕线轴相对固定。

进一步地，参考说明书附图9，第一主绕线轴522和第一副绕线轴523上分别设有用于固定线缆的起始端的锁扣孔5231，第一主绕线轴522的螺旋槽的螺距和第一副绕线轴523的螺旋槽5232的螺距分别自相背离的端部向相靠近的端部逐渐减小。例如：前三圈用于绕线的螺旋槽5232采用小螺距设计，使线缆缠绕时的轴向偏移减少，减少线缆斜走线，防止与滑轮侧壁摩擦，导致线缆磨损；后一圈采用大螺距设计，增大与绕线时的轴向偏移，从而提供空间便于设计放置锁扣孔5231。

器械盒体4内还设置有第一滑轮组54和第二滑轮组55，第一滑轮组54包括若干个第一滑轮轴和若干个第一滑轮，第一滑轮转动设置于第一滑轮轴上。第二滑轮组55包括若干个第二滑轮轴和若干个第二滑轮，第二滑轮转动设置于第二滑轮轴上。第一滑轮组54和第二滑轮组55用于对线缆的走向进行调整，避免线缆之间相互干涉。

第一线缆组件51包括：第一线缆511、第二线缆512、第三线缆513和第四线缆514。第一线缆511的一端缠绕于第一主绕线轴522的螺旋槽，第一线缆511的另一端依次绕过一第一滑轮、其中一滑轮构件539的一滑轮5392、一第二滑轮并与夹钳机构1连接。第二线缆512的一端缠绕于第一副绕线轴523的螺旋槽，第二线缆512的另一端依次绕过另一第一滑轮、其中一滑轮构件539的另一滑轮5392、另一第二滑轮并与夹钳机构1连接，第一线缆511与第二线缆512的缠绕方向相反。第三线缆513的一端缠绕于第二主绕线轴的螺旋槽，第三线缆513的另一端依次绕过另一第一滑轮、其中另一滑轮构件539的一滑轮5392、另一第二滑轮并与夹钳机构1连接。第四线缆514的一端缠绕于第二副绕线轴的螺旋槽，第四线缆514的另一端依次绕过另一第一滑轮、其中另一滑轮构件539的另一滑轮5392、另一第二滑轮并与夹钳机构1连接，第三线缆513与第四线缆514的缠绕方向相反。

本实施例中，通过组合控制第一线缆511、第二线缆512、第三线缆513和第四线缆514，实现对夹钳机构1的偏转、俯仰、开合三种运动的驱动。

顺时针转动第二主绕线轴和第二副绕线轴时，第四线缆514收线，第三线缆513放等量线长；逆时针转动第二主绕线轴和第二副绕线轴时，第四线缆514放线，第三线缆513收等量线长。

顺时针转动第一主绕线轴522和第一副绕线轴523时，第二线缆512放线，第一线缆511收等量线长；逆时针转动第一主绕线轴522和第一副绕线轴523时，第二线缆512收线，第一线缆511放等量线长。

顺时针转动曲轴536时，第三线缆513和第四线缆514放线，第一线缆511和第二线缆512收等量线长；逆时针转动曲轴536时，第三线缆513和第四线缆514收线，第一线缆511和第二线缆512放等量线长。

当曲轴536固定，顺时针转动第一主绕线轴522、第一副绕线轴523、第二主绕线轴和第二副绕线轴时，通过第一线缆组件51驱动夹钳机构1向左偏转；当曲轴536固定，逆时针转动第一主绕线轴522、第一副绕线轴523、第二主绕线轴和第二副绕线轴时，通过第一线缆组件51驱动夹钳机构1向右偏转。

当曲轴536固定，顺时针转动第二主绕线轴和第二副绕线轴，逆时针转动第一主绕线轴522和第一副绕线轴523时，通过第一线缆组件51驱动夹钳机构1闭合；当曲轴536固定，逆时针转动第二主绕线轴和第二副绕线轴，顺时针转动第一主绕线轴522和第一副绕线轴523时，通过第一线缆组件51驱动夹钳机构1打开。

当第一主绕线轴522、第一副绕线轴523、第二主绕线轴和第二副绕线轴固定，顺时针转动曲轴536时，通过第一线缆组件51驱动夹钳机构1向下俯仰；当第一主绕线轴522、第一副绕线轴523、第二主绕线轴和第二副绕线轴固定，逆时针转动曲轴536时，通过第一线缆组件51驱动夹钳机构1向上俯仰。

本实施例中，用四根线缆实现对夹钳机构1偏转、俯仰、开合的控制；通过曲轴组件53各部分结构按特定比例设计，使第三驱动盘532转动分度值与其余5个驱动盘处于同一数量级；通过使用滑轮组、连杆机构等组合，使所有线缆对夹钳机构1的驱动控制分度值处于相同数量级，从而可以更精准控制夹钳机构1的运动。

参考说明书附图10，第二传动杆组件包括第四传动杆61，第四传动杆61的一端连接有第四驱动盘62；齿轮组件包括第一直齿轮63和第二直齿轮64，第一直齿轮63设置于第四传动杆61远离第四驱动盘62的一端，第二直齿轮64设置于基杆3上，第二直齿轮64与第一直齿轮63之间通过一个或多个第三直齿轮65啮合传动。第四驱动盘62驱动第四传动杆61转动，进而带动基杆3沿其自身轴线转动。

参考说明书附图5至图7，第三传动杆组件71包括第五传动杆711和第六传动杆712，第五传动杆711具有同轴连接的第五主绕线轴和第五副绕线轴，第五主绕线轴和第五副绕线轴设有旋向相反的螺旋槽。第五传动杆711上设置有第五驱动盘713和第五连接器714，第五驱动盘713和第五连接器714分别设置于第五传动杆711的两端。第五副绕线轴为中空结构，第五主绕线轴的一端插设于第五副绕线轴内并伸出预设长度。第五驱动盘713与第五主绕线轴远离第五副绕线轴的一端连接，第五连接器714与第五主绕线轴远离第五驱动盘713的一端连接，使得第五主绕线轴与第五副绕线轴相对固定。

第六传动杆712具有同轴连接的第六主绕线轴和第六副绕线轴，第六主绕线轴和第六副绕线轴设有旋向相反的螺旋槽。第六传动杆712上设置有第六驱动盘715和第六连接器716，第六驱动盘715和第六连接器716分别设置于第六传动杆712的两端。第六副绕线轴为中空结构，第六主绕线轴的一端插设于第六副绕线轴内并伸出预设长度。第六驱动盘715与第六主绕线轴远离第六副绕线轴的一端连接，第六连接器716与第六主绕线轴远离第六驱动盘715的一端连接，使得第六主绕线轴与第六副绕线轴相对固定。

器械盒体4内还设置有第三滑轮组73和第四滑轮组74，第三滑轮组73包括若干个第三滑轮轴和若干个第三滑轮，第三滑轮转动设置于对应的第三滑轮轴上。第四滑轮组74包括若干个第四滑轮轴和若干个第四滑轮，第四滑轮转动设置于对应的第四滑轮轴上。第三滑轮组73和第四滑轮组74用于对线缆的走向进行调整，避免线缆之间相互干涉。

第三线缆组件72包括：第五线缆721、第六线缆722、第七线缆723和第八线缆724。第五线缆721的一端缠绕于第五主绕线轴的螺旋槽，第五线缆721的另一端依次绕过一第三滑轮、一第四滑轮并与连接机构2连接。第六线缆722的一端缠绕于第五副绕线轴的螺旋槽，第六线缆722的另一端依次绕过另一第三滑轮、另一第四滑轮并与连接机构2连接，第五线缆721与第六线缆722的缠绕方向相反。第七线缆723的一端缠绕于第六主绕线轴的螺旋槽，第七线缆723的另一端依次绕过另一第三滑轮、另一第四滑轮并与连接机构2连接。第八线缆724的一端缠绕于第六副绕线轴的螺旋槽，第八线缆724的另一端依次绕过另一第三滑轮、另一第四滑轮并与连接机构2连接，第七线缆723与第八线缆724的缠绕方向相反。

本实施例中，通过控制第五线缆721、第六线缆722、第七线缆723和第八线缆724，实现对连接机构2各向运动的驱动。顺时针转动第六主绕线轴和第六副绕线轴时，第六线缆722收线，第五线缆721放等量线长；逆时针转动第六主绕线轴和第六副绕线轴时，第六线缆722放线，第五线缆721收等量线长。顺时针转动第五主绕线轴和第五副绕线轴时，第八线缆724放线，第七线缆723收等量线长；逆时针转动第五主绕线轴和第五副绕线轴时，第八线缆724收线，第七线缆723放等量线长。

第六主绕线轴、第六副绕线轴和第五主绕线轴、第五副绕线轴正交解耦。当顺时针转动第六主绕线轴、第六副绕线轴时，通过第三线缆组件72驱动连接机构2向左下45°方向运动。当逆时针转动第六主绕线轴、第六副绕线轴时，通过第三线缆组件72驱动连接机构2向右上45°方向运动。当顺时针转动第五主绕线轴、第五副绕线轴时，通过第三线缆组件72驱动连接机构2向左上45°方向运动。当逆时针转动第五主绕线轴、第五副绕线轴时，通过第三线缆组件72驱动连接机构2向右下45°方向运动。当同时转动第六主绕线轴、第六副绕线轴、第五主绕线轴、第五副绕线轴时，通过第三线缆组件72驱动连接机构2耦合各向运动。

需要说明的是，上述实施例中，各主绕线轴均是指与驱动盘连接的一端，而副绕线轴是指与连接器连接的一端；各绕线轴上绕线槽的位置需要根据实际的布线需求进行相应改变，避免各线缆相互干涉；并且也可以根据实际需求增设相应的滚轮对线缆的走向进行相应的调整。

参考说明书附图13、图14，第一驱动盘524上设置有外U型槽5242、内U型槽5243、轴转中心孔5244和螺栓孔5245。外U型槽5242和内U型槽5243均具有锥形设计的U型槽侧壁5241，当与联轴器连接时，能够轴向顶紧消除回差。轴转中心孔5244设置于第一驱动盘524的中部，外U型槽5242和内U型槽5243距离轴转中心孔5244距离不同，确保在整圈位置中只有唯一的位置可与联轴器嵌合连接。四个螺栓孔5245均布在第一驱动盘524的四周，用于螺栓旋入，顶紧固定驱动轴。当然，其他的驱动盘可以采用其他的结构，也可以采用此结构，在此不多做赘述。

在一实施例中，参考说明书附图15至图18，本发明所提供的一种多自由度手术器械，包括：器械盒体4、基杆3、连接机构2和夹钳机构1，传动装置设置于器械盒体4内。基杆3与第二传动机构6连接，第二传动机构6能够控制基杆3绕其自身轴线转动。连接机构2设置于基杆3远离器械盒体4的一端，连接机构2与第三传动机构7连接，第三传动机构7能够控制连接机构2进行偏移。夹钳机构1设置于连接机构2远离基杆1的一端，夹钳机构1与第一传动机构5连接，第一传动机构5能够控制夹钳机构1进行开合、偏转和俯仰。

器械盒体4为中空的结构，其包括基座41、前上盖42、前下盖43、后盖44、安装架45和滑轮支架46。基座41和安装架45平行间隔设置，滑轮支架46设置于基座41和安装架45之间，前上盖42、前下盖43、后盖44包覆于基座41、安装架45、滑轮支架46的外侧。基座41固定于盒体内部一侧，其上开设有若干个轴承孔，传动杆的一端通过轴承49转动安装于轴承孔内。安装架45固定于盒体内部另一侧，其上开设有若干个轴承孔，传动杆的另一端通过轴承49转动安装于轴承孔内。器械盒体4还设置有分离开关47和通信接口48，分离开关47用于分离器械盒和驱动机构的联轴器模块；通信接口48用于与其他设备通信连接。

参考说明书附图17、图18，基杆3与器械盒体4的连接处设置有限位机构，限位机构能够对基杆3的旋转角度进行限制。前上盖42上设置有安装孔，基杆3远离夹钳机构1的一端通过轴承49转动连接于前上盖42的安装孔内。限位机构包括依次套设于基杆3上的第一限位环31、第二限位环32和第三限位环33，第一限位环31固定于基杆3上，第一限位环31的外侧设置有第一限位凸台311，第二限位环32的部分结构套设于第一限位环31上。第二限位环32的内部设置有第二限位凸台321，第一限位凸台311与第二限位凸台321能够进行限位，第二限位环32的外侧设置有第三限位凸台322。第三限位环33通过螺栓34固定于前上盖42上，第三限位环33靠近第二限位环32的一侧设置有第四限位凸台331，第三限位凸台322与第四限位凸台331能够进行限位，使得限位机构能够对基杆3的旋转角度进行限制。第一限位环31、第二限位环32和第三限位环33组成一套限位机构，限制基杆3轴转在630°范围内，防止过度转动。

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。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种传动装置，其特征在于，包括：

第一传动机构，所述第一传动机构包括第一线缆组件、第一传动杆组件和曲轴组件，所述第一传动杆组件与所述第一线缆组件连接，用于控制夹钳机构的开合和俯仰，所述曲轴组件与所述第一线缆组件连接，用于控制夹钳机构的偏转；

第二传动机构，所述第二传动机构包括第二传动杆组件和齿轮组件，所述第二传动杆组件与所述齿轮组件连接，用于控制基杆绕其自身轴线转动；

第三传动机构，所述第三传动机构包括第三传动杆组件和第三线缆组件，所述第三传动杆组件与所述第三线缆组件连接，用于控制连接机构的偏移；

所述曲轴组件包括第三传动杆、第一曲柄、连杆、第二曲柄、曲轴、曲轴滑轮导向架、两个连接杆和两个滑轮构件，所述第三传动杆的一端连接有第三驱动盘，所述第三传动杆的另一端与所述第一曲柄连接，所述第一曲柄远离所述第三传动杆的一端与所述连杆连接，所述连杆远离所述第一曲柄的一端与所述第二曲柄连接，且所述第一曲柄和所述第二曲柄位于所述连杆的同一侧，所述曲轴与所述第二曲柄远离所述连杆的一端连接，且所述曲轴设置于所述曲轴滑轮导向架上，两个所述连接杆分别通过销轴与所述曲轴连接，两个滑轮组件分别设置于对应的所述连接杆上；

所述曲轴滑轮导向架具有两个侧板和若干个滑轮导向槽，两个所述侧板平行间隔设置，若干个所述滑轮导向槽设置于两个所述侧板之间；

所述曲轴具有两个连接杆孔和两个旋转轴，两个所述旋转轴分别设置于所述曲轴的两端，其中一个所述旋转轴与所述第二曲柄连接，另一个所述旋转轴与所述曲轴滑轮导向架连接，两个所述连接杆的曲轴孔分别通过所述销轴与对应的所述连接杆孔连接；

所述滑轮构件包括滑轮轴和两个滑轮，两个所述滑轮间隔套设于所述滑轮轴上，并能够相对所述滑轮轴进行转动，所述滑轮轴的两端分别穿过所述连接杆的滑轮孔并伸至对应的所述滑轮导向槽内；

所述第一线缆组件包括第一线缆、第二线缆、第三线缆及第四线缆，所述第一线缆的一端缠绕于所述第一传动杆组件，所述第一线缆的另一端依次绕过第一滑轮组、其中一所述滑轮构件的一滑轮、第二滑轮组并与夹钳机构连接；所述第二线缆的一端缠绕于所述第一传动杆组件，所述第二线缆的另一端依次绕过第一滑轮组、其中一所述滑轮构件的另一滑轮、第二滑轮组并与夹钳机构连接，所述第一线缆与所述第二线缆的缠绕方向相反；所述第三线缆的一端缠绕于所述第一传动杆组件，所述第三线缆的另一端依次绕过第一滑轮组、其中另一所述滑轮构件的一滑轮、第二滑轮组与夹钳机构连接；所述第四线缆的一端缠绕于所述第一传动杆组件，所述第四线缆的另一端依次绕过第一滑轮组、其中另一所述滑轮构件的另一滑轮、第二滑轮组并与夹钳机构连接，所述第三线缆与所述第四线缆的缠绕方向相反。

2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，

所述第一传动杆组件包括第一传动杆和第二传动杆，所述第一传动杆具有同轴连接的第一主绕线轴和第一副绕线轴，所述第一主绕线轴和所述第一副绕线轴设有旋向相反的螺旋槽，所述第二传动杆具有同轴连接的第二主绕线轴和第二副绕线轴，所述第二主绕线轴和所述第二副绕线轴设有旋向相反的螺旋槽。

3.根据权利要求2所述的传动装置，其特征在于，

所述第一主绕线轴和所述第一副绕线轴上分别设有用于固定线缆的起始端的锁扣孔，所述第一主绕线轴的螺旋槽的螺距和所述第一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.根据权利要求2所述的传动装置，其特征在于，

所述第一传动杆上设置有第一驱动盘和第一连接器，所述第一驱动盘和所述第一连接器分别设置于所述第一传动杆的两端，所述第一副绕线轴为中空结构，所述第一主绕线轴的一端插设于所述第一副绕线轴内并伸出预设长度，所述第一驱动盘与所述第一主绕线轴远离所述第一副绕线轴的一端连接，所述第一连接器与所述第一主绕线轴远离所述第一驱动盘的一端连接，使得所述第一主绕线轴与所述第一副绕线轴相对固定；

和/或，所述第二传动杆上设置有第二驱动盘和第二连接器，所述第二驱动盘和所述第二连接器分别设置于所述第二传动杆的两端，所述第二副绕线轴为中空结构，所述第二主绕线轴的一端插设于所述第二副绕线轴内并伸出预设长度，所述第二驱动盘与所述第二主绕线轴远离所述第二副绕线轴的一端连接，所述第二连接器与所述第二主绕线轴远离所述第二驱动盘的一端连接，使得所述第二主绕线轴与所述第二副绕线轴相对固定。

5.根据权利要求4所述的传动装置，其特征在于，

所述第一滑轮组包括若干个第一滑轮轴和若干个第一滑轮，所述第一滑轮转动设置于所述第一滑轮轴上；

所述第二滑轮组包括若干个第二滑轮轴和若干个第二滑轮，所述第二滑轮转动设置于所述第二滑轮轴上。

6.根据权利要求5所述的传动装置，其特征在于，

所述第一线缆的一端缠绕于所述第一主绕线轴的螺旋槽，所述第一线缆的另一端依次绕过一所述第一滑轮、其中一所述滑轮构件的一滑轮、一所述第二滑轮并与夹钳机构连接；

所述第二线缆的一端缠绕于所述第一副绕线轴的螺旋槽，所述第二线缆的另一端依次绕过另一所述第一滑轮、其中一所述滑轮构件的另一滑轮、另一所述第二滑轮并与夹钳机构连接，所述第一线缆与所述第二线缆的缠绕方向相反；

所述第三线缆的一端缠绕于所述第二主绕线轴的螺旋槽，所述第三线缆的另一端依次绕过另一所述第一滑轮、其中另一所述滑轮构件的一滑轮、另一所述第二滑轮并与夹钳机构连接；

所述第四线缆的一端缠绕于所述第二副绕线轴的螺旋槽，所述第四线缆的另一端依次绕过另一所述第一滑轮、其中另一所述滑轮构件的另一滑轮、另一所述第二滑轮并与夹钳机构连接，所述第三线缆与所述第四线缆的缠绕方向相反。

7.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，

所述第二传动杆组件包括第四传动杆，所述第四传动杆的一端连接有第四驱动盘；

所述齿轮组件包括第一直齿轮和第二直齿轮，所述第一直齿轮设置于所述第四传动杆远离所述第四驱动盘的一端，所述第二直齿轮设置于基杆上，所述第二直齿轮与所述第一直齿轮之间通过一个或多个第三直齿轮啮合传动；

所述第四驱动盘驱动所述第四传动杆转动，进而带动所述基杆沿其自身轴线转动。

8.根据权利要求7所述的传动装置，其特征在于，还包括：

限位机构，设置于所述第二直齿轮与所述基杆之间；

所述限位机构包括依次套设于所述基杆上的第一限位环、第二限位环和第三限位环，所述第一限位环固定于所述基杆上，所述第一限位环的外侧设置有第一限位凸台，所述第二限位环的部分结构套设于所述第一限位环上；所述第二限位环的内部设置有第二限位凸台，所述第一限位凸台与所述第二限位凸台能够进行限位，所述第二限位环的外侧设置有第三限位凸台，所述第三限位环靠近所述第二限位环的一侧设置有第四限位凸台，所述第三限位凸台与所述第四限位凸台能够进行限位，使得所述限位机构能够对所述基杆的旋转角度进行限制。

9.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，

所述第三传动杆组件包括第五传动杆和第六传动杆，所述第五传动杆具有同轴连接的第五主绕线轴和第五副绕线轴，所述第五主绕线轴和所述第五副绕线轴设有旋向相反的螺旋槽，所述第六传动杆具有同轴连接的第六主绕线轴和第六副绕线轴，所述第六主绕线轴和所述第六副绕线轴设有旋向相反的螺旋槽。

10.根据权利要求9所述的传动装置，其特征在于，

所述第五传动杆上设置有第五驱动盘和第五连接器，所述第五驱动盘和所述第五连接器分别设置于所述第五传动杆的两端，所述第五副绕线轴为中空结构，所述第五主绕线轴的一端插设于所述第五副绕线轴内并伸出预设长度，所述第五驱动盘与所述第五主绕线轴远离所述第五副绕线轴的一端连接，所述第五连接器与所述第五主绕线轴远离所述第五驱动盘的一端连接，使得所述第五主绕线轴与所述第五副绕线轴相对固定；

和/或，所述第六传动杆上设置有第六驱动盘和第六连接器，所述第六驱动盘和所述第六连接器分别设置于所述第六传动杆的两端，所述第六副绕线轴为中空结构，所述第六主绕线轴的一端插设于所述第六副绕线轴内并伸出预设长度，所述第六驱动盘与所述第六主绕线轴远离所述第六副绕线轴的一端连接，所述第六连接器与所述第六主绕线轴远离所述第六驱动盘的一端连接，使得所述第六主绕线轴与所述第六副绕线轴相对固定。

11.根据权利要求10所述的传动装置，其特征在于，还包括：

第三滑轮组，所述第三滑轮组包括若干个第三滑轮轴和若干个第三滑轮，所述第三滑轮转动设置于对应的所述第三滑轮轴上；

第四滑轮组，所述第四滑轮组包括若干个第四滑轮轴和若干个第四滑轮，所述第四滑轮转动设置于对应的所述第四滑轮轴上。

12.根据权利要求11所述的传动装置，其特征在于，所述第三线缆组件包括：

第五线缆，所述第五线缆的一端缠绕于所述第五主绕线轴的螺旋槽，所述第五线缆的另一端依次绕过一所述第三滑轮、一所述第四滑轮并与连接机构连接；

第六线缆，所述第六线缆的一端缠绕于所述第五副绕线轴的螺旋槽，所述第六线缆的另一端依次绕过另一所述第三滑轮、另一所述第四滑轮并与连接机构连接，所述第五线缆与所述第六线缆的缠绕方向相反；

第七线缆，所述第七线缆的一端缠绕于所述第六主绕线轴的螺旋槽，所述第七线缆的另一端依次绕过另一所述第三滑轮、另一所述第四滑轮并与连接机构连接；

第八线缆，所述第八线缆的一端缠绕于所述第六副绕线轴的螺旋槽，所述第八线缆的另一端依次绕过另一所述第三滑轮、另一所述第四滑轮并与连接机构连接，所述第七线缆与所述第八线缆的缠绕方向相反。

13.一种多自由度手术器械，其特征在于，包括：

器械盒体，所述器械盒体内设置有如权利要求1-12中任意一项所述的传动装置；

基杆，所述基杆与所述第二传动机构连接，所述第二传动机构能够控制所述基杆绕其自身轴线转动；

连接机构，所述连接机构设置于所述基杆远离所述器械盒体的一端，所述连接机构与所述第三传动机构连接，所述第三传动机构能够控制所述连接机构进行偏移；

夹钳机构，所述夹钳机构设置于所述连接机构远离所述基杆的一端，所述夹钳机构与所述第一传动机构连接，所述第一传动机构能够控制所述夹钳机构进行开合、偏转和俯仰。

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