CN116919484A - 一种末端执行机构、手术器械及手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及手术机器人技术领域，公开了一种末端执行机构、手术器械及手术机器人。末端执行机构包括：执行件；腕部组件，包括第一座体和第二座体，第一座体设置有执行轴，执行件转动连接于执行轴，第一座体能够相对于第二座体绕第一轴线和/或第二轴线转动，第一轴线位于第一座体朝向第二座体一端的端面上，第二轴线位于第二座体朝向第一座体一端的端面上，第一座体上开设有若干第一丝孔，第二座体上开设有若干第二丝孔，若干第一丝孔与若干第二丝孔一一对应设置；执行牵引件，连接于执行件，执行牵引件穿设于对应设置的第一丝孔和第二丝孔；俯仰牵引件，用于操纵第一座体转动。本发明的执行牵引件不会被拉扯，延长使用寿命，提高手术的安全性。

Description

一种末端执行机构、手术器械及手术机器人

技术领域

本发明涉及手术机器人技术领域，尤其涉及一种末端执行机构、手术器械及手术机器人。

背景技术

手术机器人在医学领域内得到广泛应用。手术机器人包括患者手术端，患者手术端的台车上设置有若干个手术器械。手术器械用于对患者进行手术操作。

根据中国专利CN212788689U公开的一种手术器械、从操作设备及手术机器人。手术器械包括位于手术器械远端的末端执行器，末端执行器包括第一支架和第二支架。第一支架上设置有相互平行的第一销和第二销，第一销上设置有第一滑轮组，第二销上设置有第二滑轮组，第二支架通过第二销与第一支架转动连接。末端执行器的夹持部通过第三销转动地设置在第二支架上。末端执行器的驱动缆绳包括第一驱动缆绳、第二对缆绳以及第三对缆绳，第一驱动缆绳的远端连接于第二支架，能够操纵第二支架转动，实现末端执行器的俯仰运动。第二对缆绳实现操纵第一夹持部绕第三销旋转；第三对缆绳实现操纵第二夹持部绕第三销旋转。第二对缆绳与第三对缆绳实现末端执行器的开合和偏航运动。第三对缆绳与第二对缆绳中的缆绳均呈S型绕设在正对设置的第二滑轮组和第一滑轮组上，当第一驱动缆绳操纵第二支架转动时，第三对缆绳(或第二对缆绳)中的缆绳缠绕在第二滑轮组和第一滑轮组上的部分的长度变化，导致缆绳被拉扯，也加剧了缆绳与其他结构的磨损，增加了缆绳变形或断裂的可能性，影响了手术的顺利实施，缩短了手术器械的使用寿命，降低了手术器械在手术时的可靠程度以及手术的安全性，而且在实现俯仰运动时也需要同时补偿第三对缆绳(或第二对缆绳)中的缆绳的长度，增大了手术器械的控制难度。

基于此，亟需一种末端执行机构、手术器械及手术机器人用来解决如上提到的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种末端执行机构、手术器械及手术机器人，当第一座体转动时，执行牵引件不会被拉扯，降低维护成本，延长手术器械的使用寿命，提高手术的安全性，降低控制难度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种末端执行机构，包括：

执行件；

腕部组件，包括第一座体和第二座体，所述第一座体相背于所述第二座体的一端设置有执行轴，所述执行件转动连接于所述执行轴，所述第一座体能够相对于所述第二座体绕第一轴线和/或第二轴线转动，所述第一轴线与所述第二轴线平行设置，所述第一轴线与所述执行轴垂直设置，所述第一轴线位于所述第一座体朝向所述第二座体一端的端面上，所述第二轴线位于所述第二座体朝向所述第一座体一端的端面上，所述第一座体上开设有若干第一丝孔，所述第一丝孔的轴线与所述第一轴线相交，所述第二座体上开设有若干第二丝孔，所述第二丝孔的轴线与所述第二轴线相交，若干所述第一丝孔与若干所述第二丝孔一一对应设置；

执行牵引件，连接于所述执行件，所述执行牵引件穿设于对应设置的所述第一丝孔和所述第二丝孔；

俯仰牵引件，连接于所述第一座体，用于操纵所述第一座体转动。

作为末端执行机构的可选技术方案，所述末端执行机构还包括连接件，所述连接件绕所述第一轴线转动连接于所述第一座体，和/或，所述连接件绕所述第二轴线转动连接于所述第二座体。

作为末端执行机构的可选技术方案，所述第一座体上固定设置有第一轴，所述第一轴的轴线为所述第一轴线，所述连接件转动连接于所述第一轴；

和/或，所述第二座体上固定设置有第二轴，所述第二轴的轴线为所述第二轴线，所述连接件转动连接于所述第二轴。

作为末端执行机构的可选技术方案，所述第一座体朝向所述第二座体一端的端面为第一平面，所述第一平面上沿所述第一轴线开设有第一凹槽，所述第一轴置于所述第一凹槽内，且所述第一轴沿所述第一轴线的两端分别连接于所述第一座体的两侧，所述第一轴朝向所述第二座体的一侧设置有第一切平面，所述第一切平面与所述第一平面共面设置，所述第一切平面上开设有若干第一通道，每个所述第一丝孔均与一个所述第一通道对应设置，所述第一通道与对应的所述第一丝孔的延伸方向相同，所述执行牵引件穿设于所述第一通道。

作为末端执行机构的可选技术方案，所述第一凹槽的槽壁上凸设有第一凸出部，所述第一轴上开设有第一容纳结构，所述第一凸出部置于所述第一容纳结构内。

作为末端执行机构的可选技术方案，所述第一容纳结构为所述第一通道，所述第一丝孔开设在所述第一凸出部上，所述第一凸出部朝向所述第二座体的端面与所述第一平面共面设置。

作为末端执行机构的可选技术方案，所述第二座体朝向所述第一座体一端的端面为第二平面，所述第二平面上沿所述第二轴线开设有第二凹槽，所述第二轴置于所述第二凹槽内，且所述第二轴沿所述第二轴线的两端分别连接于所述第二座体的两侧，所述第二轴朝向所述第一座体的一侧设置有第二切平面，所述第二切平面与所述第二平面共面设置，所述第二切平面上开设有若干第二通道，每个所述第二丝孔均与一个所述第二通道对应设置，所述第二通道与对应的所述第二丝孔的延伸方向相同，所述执行牵引件穿设于所述第二通道。

作为末端执行机构的可选技术方案，所述第二凹槽的槽壁上凸设有第二凸出部，所述第二轴上开设有第二容纳结构，所述第二凸出部置于所述第二容纳结构内。

作为末端执行机构的可选技术方案，所述第二容纳结构为所述第二通道，所述第二丝孔开设在所述第二凸出部上，所述第二凸出部朝向所述第一座体的端面与所述第二平面共面设置。

作为末端执行机构的可选技术方案，所述执行件设置有两个，所述执行件的一侧具有用于接触待夹持物体的夹持面，两个所述执行件的所述夹持面能够相互靠近以夹紧待夹持物体；

若干第一丝孔包括第一执行丝孔和第二执行丝孔，设定经过所述执行轴轴线的参考平面，所述第一轴线与所述参考平面垂直，所述第一执行丝孔与所述参考平面之间的垂直距离小于第二执行丝孔与所述参考平面之间的垂直距离，每个所述执行件均对应设置有两个所述执行牵引件，一所述执行牵引件位于所述执行件相背于所述夹持面的一侧并穿设于所述第一执行丝孔，另一所述执行牵引件位于所述执行件设置所述夹持面的一侧并穿设于所述第二执行丝孔。

一种手术器械，包括如上所述的末端执行机构。

一种手术机器人，包括如上所述的手术器械。

本发明的有益效果：

本发明提供的末端执行机构，其包括执行件、腕部组件、执行牵引件和俯仰牵引件。本实施例提供的末端执行机构结构简单，便于生产加工，当俯仰牵引件操纵第一座体相对第二座体绕第一轴线和/或第二轴线转动时，由于第一轴线与第二轴线之间的间距不变，且第一丝孔的轴线与第一轴线相交，第二丝孔的轴线与第二轴线相交，故穿过对应设置的第一丝孔和第二丝孔的执行牵引件位于第一座体与第二座体朝向彼此的两个端面之间的部分的长度不变，即第一座体转动的过程中，执行牵引件不会被拉扯，降低了执行牵引件变形或断裂的可能性，延长了末端执行机构的使用寿命，降低了维护成本，保证了手术的顺利实施，提高了手术器械在手术时的可靠程度，同时保证了末端执行机构的传动精度，也就保证了末端执行机构在执行手术操作时的精准度，提高了手术的安全性；此外，在利用俯仰牵引件操纵第一座体转动，实现末端执行机构的俯仰自由度时，执行牵引件位于第一座体与第二座体朝向彼此的两个端面之间的部分的长度不变，也就无需同时补偿执行牵引件的长度，降低了末端执行机构的控制难度。

本发明提供的手术器械，其包括上述末端执行机构。当俯仰牵引件操纵第一座体转动时，执行牵引件不会被拉扯，延长了手术器械的使用寿命，降低了维护成本，保证了手术的顺利实施，提高了手术器械在手术时的可靠程度，提高了手术的安全性，也无需在利用俯仰牵引丝操纵第一座体转动的过程中同时补偿执行牵引件的长度，降低了手术器械的控制难度。

本发明提供的手术机器人，其包括上述手术器械，延长了手术器械的使用寿命，降低了维护成本，保证了手术的顺利实施，提高了手术机器人在手术时的可靠程度，提高了手术的安全性，同时保证了手术器械在执行手术操作时的精准度，也降低了手术器械的控制难度。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的手术器械的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的末端执行机构的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的末端执行机构的拆分图；

图4是本发明实施例一提供的腕部组件的结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的第一座体的结构示意图；

图6是本发明实施例一提供的第一座体部分结构的拆分图；

图7是本发明实施例一提供的第二座体的结构示意图；

图8是本发明实施例一提供的第二座体部分结构的拆分图；

图9是本发明实施例一提供的腕部组件处于初始位置的结构示意图；

图10是本发明实施例一提供的腕部组件由初始位置绕第一轴线转动后的结构示意图；

图11是本发明实施例一提供的腕部组件由初始位置绕第二轴线转动后的结构示意图；

图12是本发明实施例一提供的腕部组件由初始位置绕第一轴线和第二轴线转动后的结构示意图；

图13是本发明实施例一提供的末端执行机构的剖视图；

图14是本发明实施例二提供的末端执行机构的部分结构示意图。

图中：

10、末端执行机构；20、连接杆；30、器械盒；

1、执行件；11、执行部；111、夹持面；12、轮部；

2、腕部组件；21、第一座体；211、第一轴；211a、第一连接段；211b、第二连接段；211c、第五连接段；2111、第一切平面；2112、第一通道；2113、第一凹槽；2114、第一凸出部；212、第一丝孔；212a、第一执行丝孔；212b、第二执行丝孔；213、第一连接耳；2131、第一齿结构；214、执行连接耳；215、第一俯仰丝孔；22、第二座体；221、第二轴；221a、第三连接段；221b、第四连接段；221c、第六连接段；2211、第二切平面；2212、第二通道；2213、第二凹槽；2214、第二凸出部；222、第二丝孔；223、第二连接耳；2231、第二齿结构；224、第二俯仰丝孔；23、执行轴；

3、执行牵引件；4、俯仰牵引件；5、连接件；

6、第一壳体；61、第一接触弧面；62、第一限位面；

7、第二壳体；71、第二接触弧面；72、第二限位面；

8、钢丝连接件。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。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。

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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

本实施例提供了一种手术机器人。具体地，手术机器人包括手术器械，手术器械用于对患者进行手术操作。

进一步地，手术机器人还包括医生控制端和患者手术端，患者手术端包括手术器械，操作者能够通过医生控制端控制手术器械对患者进行手术操作。

其中，医生控制端的具体结构、患者手术端的其他结构以及医生控制端与患者手术端之间的控制原理及控制方式均可参考现有技术，非本实施例的保护重点，在此不再赘述。

具体地，如图1所示，手术器械包括器械盒30、连接杆20以及末端执行机构10。器械盒30连接于患者手术端的结构。连接杆20连接在末端执行机构10与器械盒30之间。

具体地，如图1-图13所示，末端执行机构10包括执行件1、腕部组件2、执行牵引件3和俯仰牵引件4。腕部组件2包括第一座体21和第二座体22，第一座体21相背于第二座体22的一端设置有执行轴23，执行件1转动连接于执行轴23，第一座体21能够相对于第二座体22绕第一轴线和/或第二轴线转动，第一轴线与第二轴线平行设置，第一轴线与执行轴23垂直设置，第一轴线位于第一座体21朝向第二座体22一端的端面上，第二轴线位于第二座体22朝向第一座体21一端的端面上，第一座体21上贯通开设有若干第一丝孔212，第一丝孔212的轴线与第一轴线相交，第二座体22上贯通开设有若干第二丝孔222，第二丝孔222的轴线与第二轴线相交，若干第一丝孔212与若干第二丝孔222一一对应设置；执行牵引件3连接于执行件1，执行牵引件3穿设于对应设置的第一丝孔212和第二丝孔222；俯仰牵引件4连接于第一座体21，用于操纵第一座体21转动。

在本实施例中，器械盒30连接于连接杆20的一端，第二座体22连接于连接杆20的另一端。

其中，“第一座体21能够相对于第二座体22绕第一轴线和/或第二轴线转动”，即为“第一座体21能够相对于第二座体22绕第一轴线转动；和/或，第一座体21能够相对于第二座体22绕第二轴线转动”。

具体地，器械盒30上设置有执行驱动丝轴和俯仰驱动丝轴。执行牵引件3穿过第二座体22并与器械盒30内的执行驱动丝轴连接。患者手术端上设置有执行驱动电机，执行驱动电机设置于器械盒30外部，每个执行驱动丝轴均对应设置有一个执行驱动电机，执行驱动电机的输出轴能够通过执行传动组件与执行驱动丝轴连接，实现执行驱动电机驱动对应的执行驱动丝轴转动，以收卷或释放执行牵引件3。其中，上述执行传动组件的结构以及执行传动组件与器械盒30之间的连接关系均可参考现有技术，非本实施例的保护重点，实现执行驱动电机驱动执行驱动丝轴转动即可，在此不再赘述。

俯仰牵引件4穿过第二座体22并与器械盒30内的俯仰驱动丝轴连接。患者手术端上设置有俯仰驱动电机，俯仰驱动电机设置于器械盒30外部，俯仰驱动电机的输出轴通过俯仰传动组件与俯仰驱动丝轴连接，实现俯仰驱动电机驱动俯仰驱动丝轴转动，以收卷或释放俯仰牵引件4。其中，上述俯仰传动组件的结构以及俯仰传动组件与器械盒30之间的连接关系均可参考现有技术，非本实施例的保护重点，实现俯仰驱动电机驱动俯仰驱动丝轴转动即可，在此不再赘述。

其中，器械盒30内还可设置其他形式的结构与俯仰牵引件4以及执行牵引件3连接，器械盒30内部的结构可参考现有技术，非本实施例的保护重点，在此不再赘述。

本实施例提供的末端执行机构10，其包括执行件1、腕部组件2、执行牵引件3和俯仰牵引件4。本实施例提供的末端执行机构10结构简单，便于生产加工，当俯仰牵引件4操纵第一座体21相对第二座体22绕第一轴线和/或第二轴线转动时，由于第一轴线与第二轴线之间的间距不变，且第一丝孔212的轴线与第一轴线相交，第二丝孔222的轴线与第二轴线相交，故穿过对应设置的第一丝孔212和第二丝孔222的执行牵引件3位于第一座体21与第二座体22朝向彼此的两个端面之间的部分的长度不变，即第一座体21转动的过程中，执行牵引件3不会被拉扯，降低了执行牵引件3变形或断裂的可能性，延长了末端执行机构10的使用寿命，降低了维护成本，保证了手术的顺利实施，提高了手术器械在手术时的可靠程度，同时保证了末端执行机构10的传动精度，也就保证了末端执行机构10在执行手术操作时的精准度，提高了手术的安全性；此外，在利用俯仰牵引件4操纵第一座体21转动，实现末端执行机构10的俯仰自由度时，执行牵引件3位于第一座体21与第二座体22朝向彼此的两个端面之间的部分的长度不变，也就无需同时补偿执行牵引件3的长度，降低了末端执行机构10的控制难度。

本实施例提供的手术器械，其包括上述末端执行机构10。当俯仰牵引件4操纵第一座体21转动时，执行牵引件3不会被拉扯，延长了手术器械的使用寿命，降低了维护成本，保证了手术的顺利实施，提高了手术器械在手术时的可靠程度，提高了手术的安全性，也无需在利用俯仰牵引丝4操纵第一座体21转动的过程中同时补偿执行牵引件3的长度，降低了手术器械的控制难度。

本实施例提供的手术机器人，其包括上述手术器械，延长了手术器械的使用寿命，降低了维护成本，保证了手术的顺利实施，提高了手术机器人在手术时的可靠程度，提高了手术的安全性，同时保证了手术器械在执行手术操作时的精准度，也降低了手术器械的控制难度。

在本实施例中，第一座体21相背于第二座体22的一端凸出设置有两个执行连接耳214，执行轴23的两端分别连接于两个执行连接耳214。

设定第一座体21朝向第二座体22一端的端面为第一平面，设定第二座体22朝向第一座体21一端的端面为第二平面，设定当第一座体21转动至第一平面与第二平面平行时，腕部组件2为初始位置。如图9所示即为腕部组件2的初始位置。

设定垂直于第一轴线与第二轴线的投影平面，如图9-图12所示为正对投影平面的视图。点M为第一轴线与执行牵引件3之间的交点，点N为第二轴线与执行牵引件3之间的交点。在如图9-图12所示的视角下，第一座体21能够相对于第二座体22绕点M和/或点N转动。

其中，图10为第一座体21绕点M转动后的示意图，即第一座体21相对于第二座体22绕第一轴线转动后的示意图；图11为第一座体21绕点N转动后的示意图，即第一座体21相对于第二座体22绕第二轴线转动后的示意图；图12为第一座体21绕点M和点N转动后的示意图，即第一座体21相对于第二座体22绕第一轴线和第二轴线转动后的示意图。

前文中“穿过对应设置的第一丝孔212和第二丝孔222的执行牵引件3位于第一座体21与第二座体22朝向彼此的两个端面之间的部分”，为执行牵引件3上的MN段。可以理解的是，当第一座体21转动时，点M与点N之间的间距不变，即执行牵引件3上的MN段的长度不变，也就是说“穿过对应设置的第一丝孔212和第二丝孔222的执行牵引件3位于第一座体21与第二座体22朝向彼此的两个端面之间的部分的长度不变”。

在本实施例中，第一丝孔212的轴线与第一平面垂直设置，第二丝孔222的轴线与第二平面垂直设置。进一步地，当腕部组件2处于初始位置时，第一丝孔212与对应设置的第二丝孔222的轴线共线。

在其他实施例中，第一丝孔212的轴线也可与第一平面倾斜设置，第二丝孔222的轴线也可与第二平面垂直设置，同时，当腕部组件2处于初始位置时，第一丝孔212也可不与对应设置的第二丝孔222的轴线共线，在此均不做限定。

作为优选方案，如图3和图4所示，末端执行机构还包括连接件5。连接件5绕第一轴线转动连接于第一座体21，和/或，连接件5绕第二轴线转动连接于第二座体22。通过设置连接件5，能够保证第一座体21与第二座体22之间的可靠连接，降低了第一座体21与第二座体22分离的可能性，保证了末端执行机构10在手术时的结构稳定性以及结构的可靠程度，同时也保证第一轴线与第二轴线之间的间距不变，即图9-图12中的MN段长度不变，进一步保证了执行牵引件3不会被拉扯。

在本实施例中，连接件5呈杆状。在其他实施例中，连接件5也可为柔性结构，例如丝或带，连接件5呈闭环结构，且张紧设置在第一轴211和第二轴221上，在此不做限定。

在本实施例中，第一座体21能够相对于第二座体22绕第一轴线和第二轴线转动。具体地，第一座体21上固定设置有第一轴211，第一轴211的轴线为第一轴线，可以理解的是，第一轴211与执行轴23垂直设置。连接件5转动连接于第一轴211，从而实现第一座体21能够相对于第二座体22绕第一轴线转动。上述设置，简化了第一座体21与连接件5之间的连接结构，便于装配。

进一步地，第二座体22上固定设置有第二轴221，第二轴221的轴线为第二轴线，连接件5转动连接于第二轴221，从而实现第一座体21能够相对于第二座体22绕第二轴线转动。上述设置，简化了第二座体22与连接件5之间的连接结构，便于装配。

进一步地，如图5-图8所示，第一平面上凸出设置有第一连接耳213，第一轴211连接于第一连接耳213。第一连接耳213上设置有第一弧形面，第一弧形面与第一轴211同轴设置，第一弧形面上设有第一齿结构2131，第一齿结构2131的分度圆圆心位于第一轴线上。第二平面上凸出设置有第二连接耳223，第二轴221连接于第二连接耳223。第二连接耳223上设置有第二弧形面，第二弧形面与第二轴221同轴设置，第二弧形面上设有第二齿结构2231，第二齿结构2231的分度圆圆心位于第二轴线上。第一齿结构2131与第二齿结构2231啮合。可以理解的是，当俯仰牵引体4操纵第一座体21在绕第一轴线转动的同时，第一座体21会相对于第二座体22绕第二轴线也转动一定角度；同理，当俯仰牵引体4操纵第一座体21在绕第二轴线转动的同时，第一座体21会相对于第二座体22绕第一轴线也转动一定角度，即第一座体21能够相对于第二座体22绕第一轴线和第二轴线转动。

优选地，第一平面沿第一轴线的两端均凸出设置有第一连接耳213，第二平面沿第二轴线的两端均凸出设置有第二连接耳223，两个第一连接耳213与两个第二连接耳223一一对应连接，增加了第一座体21与第二座体22之间的连接位置，进一步增加了腕部组件2的结构稳定性。

在其他实施例中，第一座体21与第二座体22之间可设置为其他形式的连接结构，第一座体21能够仅相对于第二座体22绕第一轴线或第二轴线转动，在此不做限定。

作为优选方案，第一平面上沿第一轴线开设有第一凹槽2113，第一轴211置于第一凹槽2113内，第一轴211沿第一轴线的两端分别连接于第一座体21，第一轴211朝向第二座体22的一侧设置有第一切平面2111，第一切平面2111与第一平面共面设置，第一切平面2111上开设有若干第一通道2112，第一通道2112贯通第一轴211，每个第一丝孔212均与一个第一通道2112对应设置，第一通道2112与对应的第一丝孔212的延伸方向相同，执行牵引件3穿设于第一通道2112。上述结构设置，避免了将第一丝孔212开设在第一轴211沿径向的一侧，缩小了第一座体21沿第一轴211径向的尺寸，减小了腕部组件2的体积，提高了手术器械的灵活性，降低了末端执行机构10在手术过程中误触患者的可能性，提高了手术的安全性；同时，第一通道2112的开设也能够适当增加第一轴211的径向尺寸，增大了第一轴211的结构强度，提高了末端执行机构10的可靠程度，延长了使用寿命；此外，第一轴211的两端均与第一座体21连接，也增加了第一轴211与第一座体21之间的连接位置，进一步提高了腕部组件2的结构稳定性。在本实施例中，第一通道2112为通孔。

在本实施例中，第一轴211转动穿设于连接件5。可以理解的是，第一轴211的径向尺寸增大，也就增大了连接件5的尺寸，增大了连接件5的结构强度。

进一步地，第一轴211沿第一轴线的两端分别连接于两个第一连接耳213，相较于沿第一轴线间隔设置有两个第一轴211，且两个第一轴211分别与两个第一连接耳213连接，上述结构设置，第一轴211的轴向尺寸较大，增大了第一轴211的结构强度，提高了末端执行机构10的可靠程度，延长了使用寿命。

具体地，第一轴211包括同轴设置的第一连接段211a和第二连接段211b。第一连接段211a呈圆柱状；第二连接段211b呈柱状，且第二连接段211b的侧壁包括首尾连接的第一切平面2111和第一弧形侧壁，第一弧形侧壁的截面呈半圆形，第一弧形侧壁的圆心角为180°。第一连接段211a和第一弧形侧壁的半径相同，第一连接段211a和第一弧形侧壁的轴线均与第一轴线共线。第一连接段211a设置有两个，两个第一连接段211a分别与两个第一连接耳213连接，第二连接段211b连接于两个第一连接段211a。第一通道2112沿第一弧形侧壁的径向贯通第一轴211。

作为优选方案，第一凹槽2113的槽壁上凸设有第一凸出部2114，第一轴211上开设有第一容纳结构，第一凸出部2114置于第一容纳结构内。通过设置第一凸出部2114和第一容纳结构，能够避免第一轴211转动，降低了由于第一轴211带动执行牵引体3转动，而导致的拉扯执行牵引体3或第一丝孔212的轴线与第一轴线不能相交的可能性，保证了执行牵引件3上的MN段的长度不变，进一步保证了当俯仰牵引件4操纵第一座体21转动时，执行牵引件3不会被拉扯，延长了手术器械的使用寿命，降低了维护成本，保证了手术的顺利实施，提高了手术器械在手术时的可靠程度，提高了手术的安全性，也无需在利用俯仰牵引丝4操纵第一座体21转动的过程中同时补偿执行牵引件3的长度，降低了手术器械的控制难度。

进一步地，第一容纳结构为第一通道2112，第一丝孔212开设在第一凸出部2114上。可以理解的是，由于第一凸出部2114位于第一通道2112内，故当执行牵引体3穿过第一丝孔212时，执行牵引体3也就穿设于第一通道2112。第一凸出部2114朝向第二座体22的端面与第一平面共面设置。上述设置，减少了在第一轴211上开设孔槽结构的数量，保证了第一轴211结构强度，进一步提高了末端执行机构10的可靠程度，延长了使用寿命。

作为优选方案，第二平面上沿第二轴线开设有第二凹槽2213，第二轴221置于第二凹槽2213内，第二轴221沿第二轴线的两端分别连接于第二座体22。第二轴221朝向第一座体21的一侧设置有第二切平面2211，第二切平面2211与第二平面共面设置，第二切平面2211上开设有若干第二通道2212，第二通道2212贯通第二轴221，每个第二丝孔222均与一个第二通道2212对应设置，第二通道2212与对应的第二丝孔222的延伸方向相同，执行牵引件3穿设于第二通道2212。上述结构设置，避免了将第二丝孔222开设在第二轴221沿径向的一侧，缩小了第二座体22沿第二轴221径向的尺寸，减小了腕部组件2的体积，提高了手术器械的灵活性，降低了末端执行机构10在手术过程中误触患者的可能性，提高了手术的安全性；同时，第二通道2212的开设也能够适当增加第二轴221的径向尺寸，增大了第二轴221的结构强度，提高了末端执行机构10的可靠程度，延长了使用寿命；此外，第二轴221的两端均与第二座体22连接，也增加了第二轴221与第二座体22之间的连接位置，进一步提高了腕部组件2的结构稳定性。在本实施例中，第二通道2212为通孔。

在本实施例中，第二轴221转动穿设于连接件5。可以理解的是，第二轴221的径向尺寸增大，也就增大了连接件5的尺寸，进一步增大了连接件5的结构强度。

进一步地，第二轴221沿第二轴线的两端分别连接于两个第二连接耳223，相较于沿第二轴线间隔设置有两个第二轴221，且两个第二轴221分别与两个第二连接耳223连接，上述结构设置，第二轴221的轴向尺寸较大，增大了第二轴221的结构强度，提高了末端执行机构10的可靠程度，延长了使用寿命。

具体地，第二轴221包括同轴设置的第三连接段221a和第四连接段221b。第三连接段221a呈圆柱状；第四连接段221b呈柱状，且第四连接段221b的侧壁包括首尾连接的第二切平面2211和第二弧形侧壁，第二弧形侧壁的截面呈半圆形，第二弧形侧壁的圆心角为180°。第三连接段221a的半径与第二弧形侧壁的半径相同。第三连接段221a和第二弧形侧壁的轴线均与第二轴线共线。第三连接段221a设置有两个，两个第三连接段221a分别与两个第二连接耳223连接，第四连接段221b连接于两个第三连接段221a。第二通道2212沿第二弧形侧壁的径向贯通第二轴221。

作为优选方案，第二凹槽2213的槽壁上凸设有第二凸出部2214，第二轴221上开设有第二容纳结构，第二凸出部2214置于第二容纳结构内。通过设置第二凸出部2214和第二容纳结构，能够避免第二轴221转动，降低了由于第二轴221带动执行牵引体3转动，而导致的拉扯执行牵引体3或第二丝孔222的轴线与第二轴线不能相交的可能性，进一步保证了执行牵引件3上的MN段的长度不变，从而进一步保证了当俯仰牵引件4操纵第一座体21转动时，执行牵引件3不会被拉扯，延长了手术器械的使用寿命，降低了维护成本，保证了手术的顺利实施，提高了手术器械在手术时的可靠程度，提高了手术的安全性，也无需在利用俯仰牵引丝4操纵第一座体21转动的过程中同时补偿执行牵引件3的长度，降低了手术器械的控制难度。

进一步地，第二容纳结构为第二通道2212，第二丝孔222开设在第二凸出部2214上。可以理解的是，由于第二凸出部2214位于第二通道2212内，故当执行牵引体3穿过第二丝孔222时，执行牵引体3也就穿设于第二通道2212。第二凸出部2214朝向第一座体21的端面与第二平面共面设置。上述设置，减少了在第二轴221上开设孔槽结构的数量，保证了第二轴221结构强度，进一步提高了末端执行机构10的可靠程度，延长了使用寿命。

具体地，执行件1设置有两个，每个执行件1上均设置有两个执行牵引件3，两个执行牵引件3分别位于执行轴23沿径向的两侧，能够分别操纵执行件1绕执行轴23沿相反方向转动，使得末端执行机构10具有开合动作，从而实现抓取或夹持的功能。

在本实施例中，手术器械为无源器械，例如开窗夹钳、抓钳、手术剪、持针钳或打结钳等。进一步地，手术器械为无损钳，执行件1为无损钳钳瓣。其中，执行件1的具体结构可参考现有技术，非本实施例的保护重点，在此不再赘述。

可以理解的是，由于执行件1设置有两个，故执行牵引件3设置有四个，第一丝孔212设置有四个，第二丝孔222设置有四个，四个第一丝孔212分别与四个第二丝孔222正对设置。

第一轴211还包括第五连接段211c，第五连接段211c置于两个第一连接段211a之间，第二连接段211b设置有两个，第五连接段211c的两端与两个第一连接段211a之间均连接有第二连接段211b。第五连接段211c呈圆柱状，第五连接段211c的半径与第一连接段211a的半径相同，通过第五连接段211c的设置，能够增大第一轴211的结构强度。具体地，两个第一切平面2111处均开设有一个第一通道2112，每个第一通道2112内均设置有一个第一凸出部2114，每个第一凸出部2114上均开设有两个第一丝孔212。

第二轴221还包括第六连接段221c，第六连接段221c置于两个第三连接段221a之间，第四连接段221b设置有两个，第六连接段221c的两端与两个第三连接段221a之间均连接有第四连接段221b。第六连接段221c呈圆柱状，第六连接段221c的半径与第三连接段221a的半径相同，通过第六连接段221c的设置，能够增大第二轴221的结构强度。具体地，两个第二切平面2211处均开设有一个第二通道2212，每个第二通道2212内均设置有一个第二凸出部2214，每个第二凸出部2214上均开设有两个第二丝孔222。

具体地，连接件5的两端分别与第五连接段211c和第六连接段221c连接，便于确定连接件5与第一轴211和第二轴221之间的连接位置。

在本实施例中，执行牵引件3为钢丝绳，结构强度较高，保证了耐用性。具体地，两个执行牵引件3均与钢丝连接件8连接，钢丝连接件8与执行件1固定连接。在其他实施例中，两个执行牵引件3的端部分别与执行件1连接，在此不做限定。

具体地，如图3所示，执行件1包括轮部12和执行部11，执行部11连接于轮部12的侧壁上，并沿轮部12的径向延伸。轮部12同轴活动套设在执行轴23上。执行部11的一侧具有用于接触待夹持物体的夹持面111，两个执行件1的夹持面111能够相互靠近以夹紧待夹持物体。每个执行件1上的两个执行牵引件3均连接于轮部12，且其中一个执行牵引件3位于执行件1相背于夹持面111的一侧，另一执行牵引件3位于执行件1设置夹持面111的一侧。

设定经过执行轴23轴线的参考平面，第一轴线与参考平面垂直。如图5、图6和图13所示，若干第一丝孔212包括第一执行丝孔212a和第二执行丝孔212b，第一执行丝孔212a与参考平面之间的垂直距离小于第二执行丝孔212b与参考平面之间的垂直距离，执行件1上相背于夹持面111一侧的执行牵引件3穿设于第一执行丝孔212a，执行件1上的另一执行牵引件3穿设于第二执行丝孔212b。当执行部11垂直于第一平面设置时，上述设置，使得执行件1上相背于夹持面111一侧的执行牵引件3在轮部12上的包角大于另一执行牵引件3在轮部12上的包角，当执行件1朝向相背于夹持面111的一侧转动时，保证执行件1上相背于夹持面111一侧的执行牵引件3始终能够包覆在轮部12上，避免执行件1上相背于夹持面111一侧的执行牵引件3脱离轮部12，保证了执行牵引件3操纵执行件1转动的功能，保证了手术的顺利实施；同时，避免了执行件1上相背于夹持面111一侧的执行牵引件3松弛，也就无需调整执行牵引件3的长度，进一步降低了末端执行机构10的控制难度。

进一步地，第一执行丝孔212a与参考平面之间的垂直距离小于轮部12的半径，当执行件1朝向相背于夹持面111的一侧转动至执行部11与第一平面平行后，上述设置能够进一步保证执行件1上相背于夹持面111一侧的执行牵引件3始终能够包覆在轮部12上。

在本实施例中，四个第一丝孔212包括两个第一执行丝孔212a和两个第二执行丝孔212b。每个第一凸出部2114上均设置有一个第一执行丝孔212a和一个第二执行丝孔212b，第一执行丝孔212a位于第二执行丝孔212b靠近第五连接段211c的一侧。同一第一凸出部2114上的第一执行丝孔212a和第二执行丝孔212b分别与两个不同执行件1对应。

作为优选方案，第一座体21上开设有若干个第一俯仰丝孔215，第二座体22上开设有若干个第二俯仰丝孔224，若干个第一俯仰丝孔215与若干个第二俯仰丝孔224分别对应设置，俯仰牵引件4穿设于对应设置的第一俯仰丝孔215与第二俯仰丝孔224。俯仰牵引件4连接于第一座体21。第一俯仰丝孔215的轴线与第一平面垂直设置，第二俯仰丝孔224的轴线与第二平面垂直设置。当腕部组件2处于初始位置时，对应设置的第一俯仰丝孔215与第二俯仰丝孔224的轴线共线。

俯仰牵引件4设置有两个。也就是说，第一俯仰丝孔215与第二俯仰丝孔224也设置有两个，两个第一俯仰丝孔215与两个第二俯仰丝孔224分别对应设置，两个第一俯仰丝孔215分别位于第一轴211的两侧，两个第二俯仰丝孔224分别位于第二轴221的两侧。

如图9-图12所示，两个第一俯仰丝孔215的轴线与第一平面分别相交于点A和点B，点A与第一轴线之间的间距＝点B与第一轴线之间的间距，在图9中即为：点A与点M之间的间距＝点B与点M之间的间距＝L1。两个第二俯仰丝孔224的轴线与第二平面分别相交于点C和点D，点C与第二轴线之间的间距＝点D与第二轴线之间的间距，在图9中即为：点C与点N之间的间距＝点D与点N之间的间距＝L2。

优选地，L1＝L2，点A、点B、点C和点D顺次连接形成等腰梯形。AB边长＝2L1＝CD边长＝2L2。点M为AB边长的中点，点N为CD边长的中点，点N与点M之间的间距＝L3。此时，AD边长+BC边长＝2L3。图9中，腕部组件2处于初始位置时，AD边长＝BC边长。在第一座体21转动的过程中，点A、点B、点C和点D始终顺次连接形成等腰梯形，且L1为恒定值，故AD边长+BC边长＝2L3始终成立。也就是说，第一座体21在由图9的位置转动至图12的位置后，AD边长＜BC边长，且AD边长的缩小值＝BC边长的增大值，若两个俯仰牵引件4远离第一座体21的一端一体连接，则在第一座体21转动的过程中，两个俯仰牵引件4的总长度之和不变，器械盒30内可仅设置一个俯仰驱动丝轴，两个俯仰牵引件4均与俯仰驱动丝轴连接，此时可仅设置一个俯仰驱动丝电机，减少了驱动电机的数量，降低了成本，同时也无需设置两个俯仰驱动丝电机分别调整两个俯仰牵引件4的长度，进一步简化了末端执行机构10与手术器械的控制难度。

本实施例提供的末端执行机构10能够实现开合、偏摆以及俯仰三个自由度。当同时拉拽位于来自两个执行件1不同侧的两个执行牵引件3时，两个执行件1即可沿不同方向绕执行轴23转动，两个执行件1能够相互靠近或远离，实现开合自由度。当同时拉拽来自两个执行件1同一侧的两个执行牵引件3时，两个执行件1即可沿同一方向绕执行轴23转动，实现偏摆自由度。当拉拽其中一个俯仰牵引件4时，第一座体21转动，实现俯仰自由度。

作为优选方案，如图2、图5和图7所示，末端执行机构10还包括第一壳体6和第二壳体7。第一壳体6套设于第一座体21的外部，第二壳体7套设于第二座体22的外部。第一壳体6朝向第二壳体7的一端端面包括首尾相连的两个第一接触弧面61和两个第一限位面62，第一接触弧面61与第一限位面62交替设置，第一接触弧面61与第一轴线同轴设置，且第一接触弧面61的半径与第一齿结构2131的分度圆半径相同，第一限位面62与第一接触弧面61相切。第二壳体7朝向第一壳体6的一端端面包括首尾相连的两个第二接触弧面71和两个第二限位面72，第二接触弧面71与第二限位面72交替设置，第二接触弧面71与第二轴线同轴设置，且第二接触弧面71的半径与第二齿结构2231的分度圆半径相同，第二限位面72与第二接触弧面71相切。第一接触弧面61与第二接触弧面71正对接触。

第一壳体6与第二壳体7的设置，能够保护第一座体21与第二座体22，保证了末端执行机构10的耐用性；同时第一接触弧面61能够遮挡部分第一齿结构2131，第二接触弧面71能够遮挡部分第二齿结构2231，在手术过程中，能够避免人体组织由于被第一齿结构2131与第二齿结构2231咬合导致的破损，降低了对患者造成二次伤害的可能性，提高了手术的安全性；此外，还能够通过第一限位面62和第二限位面72限制腕部组件2的转动范围，避免了腕部组件2由于转动角度过大导致的与其他器械干涉，保证了手术的顺利实施。

在本实施例中，第一壳体6与第一座体21分体设置，并通过粘接、焊接或其他方式固定连接；第二壳体7与第二座体22分体设置，并通过粘接、焊接或其他方式固定连接。在其他实施例中，第一壳体6可与第一座体21一体成型，第二壳体7可与第二座体22一体成型。

实施例二

本实施例提供了一种末端执行机构、手术器械及手术机器人，且本实施例的结构与实施例一的结构基本相同，仅部分结构不同，本实施例不再对其他与实施例一相同的结构进行赘述。

如图14所示，第一座体21上仅设置一个第一连接耳213，第一连接耳213位于第一座体21的中部。第二座体22上仅设置一个第二连接耳223，第二连接耳223位于第二座体22的中部。

优选地，连接件5设置有两个，两个连接件5分别位于第一连接耳213和第二连接耳223的两侧，能够遮挡至少部分第一齿结构2131和至少部分第二齿结构2231，在手术过程中，能够避免人体组织由于被第一齿结构2131与第二齿结构2231咬合导致的破损，降低了对患者造成二次伤害的可能性，提高了手术的安全性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种末端执行机构，其特征在于，包括：

执行件(1)；

腕部组件(2)，包括第一座体(21)和第二座体(22)，所述第一座体(21)相背于所述第二座体(22)的一端设置有执行轴(23)，所述执行件(1)转动连接于所述执行轴(23)，所述第一座体(21)能够相对于所述第二座体(22)绕第一轴线和/或第二轴线转动，所述第一轴线与所述第二轴线平行设置，所述第一轴线与所述执行轴(23)垂直设置，所述第一轴线位于所述第一座体(21)朝向所述第二座体(22)一端的端面上，所述第二轴线位于所述第二座体(22)朝向所述第一座体(21)一端的端面上，所述第一座体(21)上开设有若干第一丝孔(212)，所述第一丝孔(212)的轴线与所述第一轴线相交，所述第二座体(22)上开设有若干第二丝孔(222)，所述第二丝孔(222)的轴线与所述第二轴线相交，若干所述第一丝孔(212)与若干所述第二丝孔(222)一一对应设置；

执行牵引件(3)，连接于所述执行件(1)，所述执行牵引件(3)穿设于对应设置的所述第一丝孔(212)和所述第二丝孔(222)；

俯仰牵引件(4)，连接于所述第一座体(21)，用于操纵所述第一座体(21)转动。

2.根据权利要求1所述的末端执行机构，其特征在于，所述末端执行机构还包括连接件(5)，所述连接件(5)绕所述第一轴线转动连接于所述第一座体(21)，和/或，所述连接件(5)绕所述第二轴线转动连接于所述第二座体(22)。

3.根据权利要求2所述的末端执行机构，其特征在于，所述第一座体(21)上固定设置有第一轴(211)，所述第一轴(211)的轴线为所述第一轴线，所述连接件(5)转动连接于所述第一轴(211)；

和/或，所述第二座体(22)上固定设置有第二轴(221)，所述第二轴(221)的轴线为所述第二轴线，所述连接件(5)转动连接于所述第二轴(221)。

4.根据权利要求3所述的末端执行机构，其特征在于，所述第一座体(21)朝向所述第二座体(22)一端的端面为第一平面，所述第一平面上沿所述第一轴线开设有第一凹槽(2113)，所述第一轴(211)置于所述第一凹槽(2113)内，且所述第一轴(211)沿所述第一轴线的两端分别连接于所述第一座体(21)的两侧，所述第一轴(211)朝向所述第二座体(22)的一侧设置有第一切平面(2111)，所述第一切平面(2111)与所述第一平面共面设置，所述第一切平面(2111)上开设有若干第一通道(2112)，每个所述第一丝孔(212)均与一个所述第一通道(2112)对应设置，所述第一通道(2112)与对应的所述第一丝孔(212)的延伸方向相同，所述执行牵引件(3)穿设于所述第一通道(2112)。

5.根据权利要求4所述的末端执行机构，其特征在于，所述第一凹槽(2113)的槽壁上凸设有第一凸出部(2114)，所述第一轴(211)上开设有第一容纳结构，所述第一凸出部(2114)置于所述第一容纳结构内。

6.根据权利要求5所述的末端执行机构，其特征在于，所述第一容纳结构为所述第一通道(2112)，所述第一丝孔(212)开设在所述第一凸出部(2114)上，所述第一凸出部(2114)朝向所述第二座体(22)的端面与所述第一平面共面设置。

7.根据权利要求3所述的末端执行机构，其特征在于，所述第二座体(22)朝向所述第一座体(21)一端的端面为第二平面，所述第二平面上沿所述第二轴线开设有第二凹槽(2213)，所述第二轴(221)置于所述第二凹槽(2213)内，且所述第二轴(221)沿所述第二轴线的两端分别连接于所述第二座体(22)的两侧，所述第二轴(221)朝向所述第一座体(21)的一侧设置有第二切平面(2211)，所述第二切平面(2211)与所述第二平面共面设置，所述第二切平面(2211)上开设有若干第二通道(2212)，每个所述第二丝孔(222)均与一个所述第二通道(2212)对应设置，所述第二通道(2212)与对应的所述第二丝孔(222)的延伸方向相同，所述执行牵引件(3)穿设于所述第二通道(2212)。

8.根据权利要求7所述的末端执行机构，其特征在于，所述第二凹槽(2213)的槽壁上凸设有第二凸出部(2214)，所述第二轴(221)上开设有第二容纳结构，所述第二凸出部(2214)置于所述第二容纳结构内。

9.根据权利要求8所述的末端执行机构，其特征在于，所述第二容纳结构为所述第二通道(2212)，所述第二丝孔(222)开设在所述第二凸出部(2214)上，所述第二凸出部(2214)朝向所述第一座体(21)的端面与所述第二平面共面设置。

10.根据权利要求1-9任一项所述的末端执行机构，其特征在于，所述执行件(1)设置有两个，所述执行件(1)的一侧具有用于接触待夹持物体的夹持面(111)，两个所述执行件(1)的所述夹持面(111)能够相互靠近以夹紧待夹持物体；

若干第一丝孔(212)包括第一执行丝孔(212a)和第二执行丝孔(212b)，设定经过所述执行轴(23)轴线的参考平面，所述第一轴线与所述参考平面垂直，所述第一执行丝孔(212a)与所述参考平面之间的垂直距离小于第二执行丝孔(212b)与所述参考平面之间的垂直距离，每个所述执行件(1)均对应设置有两个所述执行牵引件(3)，一所述执行牵引件(3)位于所述执行件(1)相背于所述夹持面(111)的一侧并穿设于所述第一执行丝孔(212a)，另一所述执行牵引件(3)位于所述执行件(1)设置所述夹持面(111)的一侧并穿设于所述第二执行丝孔(212b)。

11.一种手术器械，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的末端执行机构。

12.一种手术机器人，其特征在于，包括如权利要求11所述的手术器械。