CN117357269A - 锁紧装置、主手机械臂及微创手术机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了锁紧装置、主手机械臂及微创手术机器人，其中，锁紧装置，包括转动部件、固线器，转动部件具有至少部分封闭的内腔，固线器于内腔中至少设置一个，丝状物自转动部件上的通孔穿入内腔以缠绕固定在固线器上，本申请实施例中，采用上述的锁紧装置、主手机械臂及微创手术机器人，丝状物自转动部件外部穿入内腔并与固线器相连固定，从而使得转动部件外部无多余零部件，结构美观且不易堆积灰尘，同时通过锁套与台阶孔的配合，无需对丝状物进行打结操作即可实现其与固线器的固定，且使得绕线段外圆面上无多余凸起，绕线精度更高，通过第一螺纹段、第二螺纹段与加固螺母的配合，能够实现固线器的防松并加强其与转动部件的连接可靠性。

Description

锁紧装置、主手机械臂及微创手术机器人

本申请是于2022年7月7日提交的名称为“锁紧装置、主手机械臂及微创手术机器人”、申请号为“202210804283.X”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及锁紧装置、主手机械臂及微创手术机器人。

背景技术

微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。然而，微创手术中微创器械由于受到切口大小的限制，手术操作难度大为增加，且医生在长时间手术过程中的疲劳、颤抖等动作会被放大，这成为制约微创手术技术发展的关键因素。随着机器人技术的发展，一种可以克服缺点、继承优点的微创医疗领域新技术——微创手术机器人技术应运而生。

常见的微创手术机器人由医生控制台、患者侧手推车和显示设备组成，外科医生在医生控制台操作输入装置，并将输入传给与远程操作的外科器械连接的患者侧手推车。医生控制台也称为主手，在主手中经常需要用到钢丝绳等作为传动件，如何进行钢丝绳的固定是一个十分重要的问题。

(1)中国专利申请CN101637402B公开了一种微创外科丝传动、四自由度手术工具，在该方案中钢丝绳采用通过固丝结固定的方式，即钢丝绳进行打结以后由钎焊熔液或高强度胶水包覆固化，后修整形状加工成固丝结，固丝结与固丝凹槽焊接或胶接于一体，完成钢丝绳在驱动轮上的固定；

(2)中国专利申请CN204224140U公开了一种钢丝绳锁紧装置，在该方案中，包括钢丝绳锁紧架和锁紧组件，锁紧组件由锁紧螺栓、锁紧轴套和锁紧轴组成，锁紧轴穿过锁紧架上的大孔，通过锁紧螺栓和锁紧轴套连接在一起，钢丝绳从锁紧轴上的孔中间穿过，当拧紧锁紧螺栓时，锁紧轴与锁紧轴套之间的间隙减小，从而压紧钢丝绳；

(3)中国专利申请CN202220636992.7公开了一种钢丝固定结构，在该方案中，采用管夹夹紧钢丝，将钢丝穿过钢丝锁头，通过管夹与钢丝锁头的抵接实现钢丝固定。

然而，上述现有技术至少存在以下缺陷：

1、上述(1)中方案工艺步骤复杂，加工制造周期长、成本高，而且只能适用于事先在钢丝绳上加工好固丝结的场景，并且需要对钢丝绳进行打结操作，无疑又会增加工装或设备；

2、上述(1)中方案采用螺栓压紧钢丝绳的方式固定，长时间使用会由于螺栓的松动而造成钢丝绳松动，并且挤压的方式还容易损伤钢丝绳，严重地造成使用过程中的钢丝绳断裂，因此不能适用于医疗机器人这种对安全性要求高的场景；

3、上述(1)和(3)中方案无法对钢丝绳进行预紧，对装配误差的容忍度低，或者在其他位置需要增设预紧装置，增加了结构的复杂性和成本；

4、上述(2)和(3)中方案布置在基座的外周面上，外周面通常是面向工作环境的，影响了美观性，且在该结构上容易堆积灰尘；

5、上述(1)、(2)、(3)中方案的防松效果都不是很好，在长时间使用过程中需定期检修，否则会出现螺栓松动的情况。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种结构简单、美观性好、不易堆积灰尘且可靠性高的锁紧装置、主手机械臂及微创手术机器人。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现。

本申请提供了一种锁紧装置，包括：

转盘；

环形圈，呈圆环形且凸设于所述转盘至少一侧端面上；

固线器，于所述转盘上至少设置一个且位于所述环形圈内部；

其中，所述环形圈上关于所述固线器对应位置设有过线孔，所述固线器上设有绕线槽，自所述过线孔穿入的所述钢丝绳缠绕在所述绕线槽上且末端延伸并固定于所述固线器内部。

进一步限定，上述的锁紧装置，其中，所述过线孔轴线过所述环形圈轴线且与对应位置所述固线器上的所述绕线槽相切。

进一步限定，上述的锁紧装置，其中，所述绕线槽上的所述钢丝绳引入点与对应位置所述过线孔的轴线位于所述环形圈轴线的同一垂面上。

进一步限定，上述的锁紧装置，其中，所述固线器关于所述钢丝绳在所述绕线槽上的缠绕末端处贯通设有台阶孔，所述台阶孔具有大径端以及小径端，所述钢丝绳从所述台阶孔小径端穿过且末端设有卡设于所述台阶孔大径端内的锁套。

进一步限定，上述的锁紧装置，其中，所述固线器包括：

旋拧端：用于所述固线器的转动；

绕线段：与所述旋拧端一端连接且外圆面设有所述绕线槽；

第一螺纹段：与所述绕线段远离所述旋拧端一端连接且与所述转盘螺纹连接；

其中，所述钢丝绳缠绕在所述绕线槽上的方向与所述第一螺纹段的螺纹拧紧方向相同。

进一步限定，上述的锁紧装置，其中，所述固线器还包括：

第二螺纹段：与所述第一螺纹段远离所述绕线段一端连接；

加固螺母：与所述第二螺纹段螺纹连接并抵接所述转盘的一个端面；

其中，所述第二螺纹段的螺纹方向与所述第一螺纹段相反，所述第一螺纹段与所述转盘螺纹连接后所述第二螺纹段延伸至所述转盘远离对应位置所述绕线段一侧。

进一步限定，上述的锁紧装置，其中，还包括：

支撑凸起，凸设于转盘的其中一侧端面上；

螺纹孔，贯通设置于所述支撑凸起远离所述转盘一侧端面与所述转盘远离所述支撑凸起一侧端面之间；

其中，所述固线器与所述螺纹孔螺纹连接且所述绕线槽位于对应位置所述支撑凸起一侧。

进一步限定，上述的锁紧装置，其中，所述固线器设有两个且位于所述转盘关于对称中心线的对称位置；

与两个所述固线器对应的两个所述过线孔在所述转盘上的投影关于对称中心线对称；

其中，所述对称中心线为所述环形圈其中一条直径，两个所述固线器互不重叠。

进一步限定，上述的锁紧装置，其中，所述环形圈凸设于所述转盘的其中一侧端面上，两个所述固线器设置于所述转盘靠近所述环形圈一侧端面上。

进一步限定，上述的锁紧装置，其中，所述环形圈设有两个且分别凸设于所述转盘的两个端面上，两个所述固线器分别设置于所述转盘的两个端面上，与两个所述固线器配合的两个所述过线孔分别设置于两个所述环形圈上。

本申请还提供了一种主手机械臂，包括上述任一项的所述锁紧装置，还包括固定箱体、绕线单元；

其中，所述转盘转动设置于所述固定箱体上，所述绕线单元与所述锁紧机构通过所述钢丝绳耦合。

本申请还提供了一种微创手术机器人，包括主手、从手，所述主手包括基座、显示器及上述权利要求11所述的主手机械臂。

本发明至少具备以下有益效果：

1、钢丝绳贴沿环形圈外环面从过线孔进入环形圈内部并与固线器相连固定，从而使得环形圈外环面无多余零部件，结构美观且不易堆积灰尘。

2、由于过线孔轴线过环形圈轴线且与对应位置固线器上的绕线槽相切，从而避免钢丝绳产生较大的角度，保证钢丝绳的使用寿命；

3、在长期使用导致钢丝绳出现形变拉长时，由于钢丝绳旋入绕线槽的方向与第一螺纹段旋入螺纹孔的方向相同，故固线器旋转拧入螺纹孔的过程中，绕线槽内的钢丝绳将被进一步缠绕，从而实现钢丝绳的预紧，反之能够实现钢丝绳的放松，便于钢丝绳的调节；

4、通过第一螺纹段、第二螺纹段与加固螺母的配合，能够实现固线器的防松并加强其与转盘的连接可靠性；

5、通过锁套与台阶孔的配合，无需对钢丝绳进行打结操作即可实现与固线器的固定，且使得绕线段外圆面上无多余凸起，绕线精度更高；

6、绕线槽上的钢丝绳引入点与对应位置过线孔的轴线位于环形圈轴线的同一垂面上，从而减小钢丝绳由于各节点高度差而造成的形变，延长钢丝绳的使用寿命；

7、固线器、环形圈能够在转盘两侧端面分别设置，不仅能够平衡钢丝绳各节点的高度差，而且在不同的工作场景中能够提供更灵活的钢丝绳穿线、固定方式；

8、本方案结构简单，可靠性及泛用性强，加工制造成本以及安装难度均较低。

附图说明

图1为本申请实施例微创手术机器人的结构示意图；

图2为本申请实施例“主手机械臂10”的具体结构示意图；

图3为本申请实施例“主手机械臂10”的具体结构示意图；

图4为本申请实施例“主手机械臂10”隐去“转动组件200”后“大臂400”一侧的结构示意图；

图5为本申请实施例“主手机械臂10”隐去“转动组件200”后“联杆500”一侧的结构示意图；

图6为本申请实施例“驱动组件600”中“绕线轴620”的结构示意图；

图7为本申请实施例“驱动组件600”中“第一绕线槽621”部分的放大结构示意图；

图8为本申请实施例锁紧装置中“第一转盘650”部分的结构示意图；

图9为本申请实施例锁紧装置中“第一转盘650”部分的结构示意图；

图10为本申请实施例锁紧装置中“第二转盘660”部分的结构示意图；

图11为本申请实施例锁紧装置中“固线器670”的结构示意图；

图12为本申请实施例“平衡组件700”中“大臂400”一侧滑轮反馈单元的布置示意图；

图13为本申请实施例“平衡组件700”中“大臂400”一侧滑轮反馈单元的布置示意图；

图14为本申请实施例“平衡组件700”中“大臂400”一侧滑轮反馈单元的布置示意图；

图15为本申请实施例“平衡组件700”中“联杆500”一侧滑轮反馈单元的布置示意图；

图16为本申请实施例“平衡组件700”中“固定箱体300”关于平衡调节单元部分的剖视放大结构示意图；

图17为本申请实施例“平衡组件700”中重力平衡调节装置部分的结构示意图；

图18为本申请实施例“平衡组件700”中“弹簧固定座710”的结构示意图；

图19为本申请实施例“平衡组件700”中“弹簧张紧器730”的结构示意图；

图20为本申请实施例“平衡组件700”中“弹簧拉杆740”的结构示意图；

图21为本申请实施例“平衡组件700”中“导轮固定座720”的结构示意图；

图22为本申请实施例“平衡组件700”中“钢丝锁固器750”的结构示意图；

图23为本申请实施例“主手机械臂10”中“固定箱体300”的结构示意图。

附图标记

10-主手机械臂、100-安装架、200-转动组件、210-转动电机、220-支撑座、230-转动齿轮、240-环形齿段、300-固定箱体、310-支撑座安装槽、320-转轴孔、330-联轴器安装孔、340-固定件过孔、350-轴安装孔、360-避让凹陷部、370-限位槽、400-大臂、500-联杆、600-驱动组件、610-主轴、611-驱动电机、612-联轴器、620-绕线轴、621-第一绕线槽、622-轴连接部、623-第一台阶孔、630-驱动钢丝绳、640-编码器、650-第一转盘、651-第一环形圈、652-第一过线孔、653-转轴过孔、654-排线口、655-紧固圈、656-铝张紧套、657-第一螺纹孔、660-第二转盘、661-第二环形圈、662-第二过线孔、663-联杆安装座、664-轴承安装座、670-固线器、671-第二绕线槽、672-旋拧端、673-绕线段、674-第一螺纹段、675-第二螺纹段、676-第二台阶孔、680-支撑凸起、690-加固螺母、700-平衡组件、701-调节腔、702-拉力弹簧、710-弹簧固定座、711-第二螺纹孔、712-第一法兰、713-第一嵌套凸起、720-导轮固定座、721-导轮、722-固定耳、723-行程腔、724-第三过线孔、725-第二法兰、726-第二嵌套凸起、727-导轴、728-限位块、729-插销、730-弹簧张紧器、731-第三螺纹段、732-调节螺母、733-卡孔、734-拉杆过孔、735-锥面凹台、740-弹簧拉杆、741-拉杆本体、742-拉杆帽、743-球面过渡部、744-第一弹簧连接孔、750-钢丝锁固器、751-第二弹簧连接孔、752-第四过线孔、760-平衡钢丝绳、770-嵌套孔、781-第一滑轮固定架、782-第一动滑轮、783-第一静滑轮、784-第一滑轮安装座、791-第二滑轮固定架、792-第二动滑轮、793-第二静滑轮、794-中心滑轮、795-第二滑轮安装座、800-横向摆臂、900-手腕组件、20-基座、30-显示器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的锁紧装置、主手机械臂及微创手术机器人进行详细地说明。

如图1所示，本申请实施例提供了一种微创手术机器人，包括主手(也称医生控制台)、从手(也称患者侧手推车)，主手包括基座20、主手机械臂10及显示器30。主手用于由医生操作提供输入，从手用于与患者连接并提供根据医生输入而得到的输出。一般的，医生操作主手机械臂10上的主控输入装置，从手的机械臂上的器械或内窥镜等末端组件根据主控输入装置的运动提供相应动作，从而完成摆位、调整视角、手术操作等目的。显示器30用于向医生提供患者体内的手术视野，其图像来自于从手机械臂上的内窥镜。

如图2至图23所示，本申请实施例提供了一种主手机械臂10，用于适配医生手部的多自由度运动，一般的，主手机械臂10包括左右两个，由于两个结构对称，因此本实施例仅以其中一个为例进行说明。主手机械臂10包括用于安装在一预定位置以固定该主手机械臂10的安装架100，安装架100上设置有用于实现该主手机械臂10沿竖直方向转动的转动组件200，本实施例所指的竖直方向特指在该主手机械臂10安装状态下的朝地方向，转动组件200可以带动主手机械臂10整体的顺时针或逆时针的转动，可以理解的是，该转动可以是主动的也可以是被动的，相应的，其主手机械臂10相应的就是主动机械臂或被动机械臂。转动组件200的转动输出端固定设置有固定箱体300，固定箱体300作为一个容纳诸多部件并承上启下的壳体，其整体是可以随着转动组件200转动，除此之外，没有其他的运动自由度。固定箱体300上设置有大臂400、联杆500以及用于驱动大臂400、联杆500动作的驱动组件600、用于平衡大臂400和联杆500重力的平衡组件700，大臂400上转动设置有横向摆臂800，联杆500与横向摆臂800远离与大臂400连接位置处转动连接，横向摆臂800上设置有用于对使用者动作进行接收感应的手腕组件900。可以理解是，大臂400和联杆500都可以相对于固定箱体300在竖直平面内转动。

在一种较佳的实施方式中，如图2、图3所示，转动组件200包括固定设置在安装架100上的转动电机210以及轴承转动设置在安装架100上的支撑座220，转动电机210输出轴上设置有转动齿轮230，支撑座220上设置有与转动齿轮230配合的环形齿段240，固定箱体300顶部设有支撑座安装槽，支撑座220底部凸出安装架100且固定设置在支撑座安装槽内。

可以理解的是，环形齿段240能够一体设置在支撑座220上，也能够是与支撑座220连接的其他零件上的部分，除此之外，转动组件200的形式也不局限于齿轮传动的方式，只要是能够带动固定箱体300关于竖直方向转动的传动机构，均能理解为本申请的转动组件200。

在一种较佳的实施方式中，如图2至图5所示，驱动组件600分别用于驱动大臂400和/或联杆500相对于固定箱体300的转动，其包括主轴610、绕线单元、锁紧装置，主轴610贯通且转动设置在固定箱体300关于大臂400、联杆500两侧端面之间，绕线单元包括关于主轴610竖直方向中垂线近似中心对称且分别固定设置在固定箱体300靠近、远离大臂400两侧端面上的两个驱动电机611，驱动电机611动力输出端连接联轴器612动力输入端，联轴器612动力输出端连接绕线轴620，绕线轴620上设置有第一绕线槽621，第一绕线槽621上固定且缠绕设有两条与锁紧装置连接且与大臂400或联杆500耦合的驱动钢丝绳630。可以理解的是，本实施方式中使用驱动钢丝绳630间接地驱动大臂400和/或联杆500，可增加驱动的力臂长度，减小对驱动电机611的力矩要求，从而可以选用更小的驱动电机611，一方面可以满足小型化的需求，另一方面还可以有足够的空间在驱动电机611和绕线轴620之间安装联轴器612，从而起到对驱动电机611的保护作用并且还能降低固定箱体300上的安装孔、绕线轴620等零部件的加工精度。

在一种较佳的实施方式中，固定箱体300上贯通设有转轴孔320，主轴610通过转轴孔320轴承转动设置在固定箱体300内，驱动电机611上连接设有用于对驱动电机611转动角度进行感应的编码器640，驱动电机611动力输出端位于靠近固定箱体300一侧，固定箱体300内关于主轴610竖直方向中垂线近似中心对称设有两个联轴器安装孔330，两个驱动电机611连接的联轴器612嵌设在对应位置联轴器安装孔330内，联轴器安装孔330与固定箱体300外端面之间贯通设有用于安装联轴器612固定件的固定件过孔340，联轴器安装孔330关于对应位置联轴器612输出端一侧内壁与固定箱体300对应侧端面之间贯通设有轴安装孔350，绕线轴620上设置有轴连接部622，轴连接部622与第一绕线槽621分别位于绕线轴620的两端，轴连接部622安装在轴安装孔350内且与对应位置联轴器612连接，第一绕线槽621位于对应位置驱动电机611关于固定箱体300的对侧。在本实施方式中，固定箱体300两侧驱动组件600的零部件大致呈中心对称分布，可以理解的是，也可以仅在固定箱体300一侧使用本实施方式的驱动组件600，而在另一侧使用其他的驱动结构，本申请对此不作限制。本实施例中关于固定箱体300两侧大致中心对称的结构布局的描述也不应理解为对本申请的限制。

在一种较佳的实施方式中，如图6、图7所示，绕线轴620上关于第一绕线槽621两个端点位置处分别贯通设有轴线过绕线轴620轴线第一台阶孔623，第一台阶孔623具有大径端以及小径端，第一台阶孔623大径端内卡设有直径大于第一台阶孔623小径端直径的锁套，驱动钢丝绳630一端固定设置在锁套上，另一端从对应位置第一台阶孔623小径端穿出并缠绕在第一绕线槽621上，两条驱动钢丝绳630自对应位置第一台阶孔623引出后向靠近绕线槽中部一侧缠绕且绕线的方向相反，此处绕线方向的参考视角为绕线轴620其中一端，两条驱动钢丝绳630于未交叉状态下从绕线槽中引出并固定在锁紧装置上。由于绕线轴620上的两条驱动钢丝绳630是从两边向中间的绕线方式，因此轴向引出的位置比较接近，一方面可以使得驱动钢丝绳630在大臂400或联杆500相应的引入位置在轴向上比较接近，不会产生较大的力矩(最理想的情况当然是引入位置在轴向上重合，不会有力矩产生，但实际无法做到)，另一方面也能使得大臂400或联杆500上相应固定驱动钢丝绳630的锁紧装置结构相似，降低加工制造难度。

如图2至图11所示，本申请实施例还提供了一种锁紧装置，包括固定设置在主轴610关于大臂400一侧端且与大臂400连接的第一转盘650、转动设置在主轴610关于联杆500一侧端且与联杆500连接的第二转盘660。本申请实施例通过转盘连接主轴610与大臂400或联杆500，转盘一方面可以为锁紧装置的零部件提供安装空间，另一方面还可以进一步增加驱动钢丝绳630相应的驱动力臂的长度，从而进一步减小对驱动电机611的性能要求，增强前文所述的优点和技术效果。

如图8、图9所示，第一转盘650远离固定箱体300一侧端面上固定设有与主轴610同轴的第一环形圈651，第一转盘650上设置有两个固线器670，固定器上设置有第二绕线槽671，第一环形圈651外环面与内环面之间关于两个第二绕线槽671对应位置贯通设有第一过线孔652，第一过线孔652轴线过主轴610轴线且与对于位置固线器670上的第二绕线槽671相切，对应位置两条驱动钢丝绳630分别沿第一环形圈651外环面从两个第一过线孔652穿至第一环形圈651内部与对应位置固线器670固定连接。

当驱动电机611带动大臂400对应侧的绕线轴620转动时，对应位置两根驱动钢丝绳630的长度变长或缩短，由于两根驱动钢丝绳630在绕线轴620上的绕线方向相反(此处的绕线方向相反指的是起始位置的相反，一根从外向里绕线，另一根从里向外绕线，但绕线槽的旋向是相同的)，因此两根驱动钢丝绳630一个变长的同时另一个必然是缩短的，进而带动第一转盘650转动，由于大臂400是与第一转盘650连接的，因此大臂400也就跟着转动了，可以理解的是，大臂400可以与第一转盘650固定连接，也可以与第一环形圈651固定连接，又或者与主轴610对应端固定连接，只要能够实现第一转盘650与大臂400的耦合关系即可。当然，为了便于加工制造和装配，优选的，在本实施例中，第一转盘620和第一环形圈651是一体成型的不锈钢部件，大臂400与第一转盘650通过螺栓固定连接。

可以理解的是，该方案中设置两个固线器670是为了适用于第一转盘650转动设置在主轴610上且由两条驱动钢丝绳630带动其进行两个方向转动的工作场景，在其他的工作场景下，如第一转盘650仅需由一根驱动钢丝绳630带动进行一个方向的转动，相应的结构可以简化为一个，如第一转盘650由多根驱动钢丝绳630耦合进行转动控制，同样可以增加相应的结构，此时固线器670的位置根据实际情况进行调整。

本申请实施例中，采用上述的锁紧装置，驱动钢丝绳630贴沿第一环形圈651外环面从第一过线孔652进入第一环形圈651内部并与固线器670相连固定，从而使得第一环形圈651外环面无多余零部件，结构美观且不易堆积灰尘，降低了设备的清洁难度。由于第一过线孔652轴线过第一转盘650圆心且与对于位置固线器670上的第二绕线槽671相切，从而避免驱动钢丝绳630产生较大的角度，保证驱动钢丝绳630的使用寿命。

在一种较佳的实施方式中，第一转盘650上贯通设有转轴过孔653以及用于电线穿过的排线口654，第一转盘650远离固定箱体300一侧端面上关于转轴过孔653对应位置固定设有与转轴过孔653同轴的紧固圈655，主轴610对应端穿过转轴过孔653后通过设置在紧固圈655内的铝张紧套656实现与第一转盘650的固定连接。在本实施方式中，第一转盘650与主轴610固定连接，因此第一转盘650被驱动钢丝绳630带动转动时，主轴610也会跟着转动。而为了保证大臂400和联杆500的运动不耦合，可以理解的是，就需要将联杆500侧的第二转盘660与主轴610转动连接，例如通过轴承连接二者，使其各自的转动不影响对方。

可以理解的是，第一转盘650与主轴610的连接方式不局限于上述方案，例如可以利用螺母与主轴610配合实现第一转盘650的固定，或者直接将第一转盘650焊接在主轴610上，只要实现第一转盘650与主轴610的固定连接关系即可。

在一种较佳的实施方式中，第一转盘650上的两个固线器670关于主轴610与对应侧绕线轴620的连线对称，与之对应的两个第一过线孔652同样关于主轴610与对应侧绕线轴620的连线对称。

可以理解的是，第一转盘650上的两个固线器670、第一过线孔652也可以不关于主轴610与对应侧绕线轴620的连线对称，只要通过两根驱动钢丝绳630的张紧、松弛调整能够带动第一转盘650转动即可，而采用对称的布置方式是为了便于第一转盘650以及第一环形圈651的加工以及提高驱动钢丝绳630的驱动精准度和最大化驱动力臂(当两个第一过线孔652关于第一转盘中心650对称时，驱动钢丝绳630的驱动力臂最大)。

在一种较佳的实施方式中，第一转盘650远离固定箱体300一侧端面上关于两个固线器670对应位置固定设有两个支撑凸起680，支撑凸起680远离转盘一侧端面与转盘远离该支撑凸起680一侧端面之间贯通设有第一螺纹孔657，支撑凸起680是为了固定固线器670而设，如果转盘的厚度够厚，当然可以没有支撑凸起680，但是这会使得转盘过重，加重对驱动电机611的负担，不符合前面提到的技术要求。固线器670包括依次连接的旋拧端672、绕线段673、第一螺纹段674、第二螺纹段675，其中，旋拧端672采用任意便于使用现有工具旋拧的结构，如交叉板状、方块状、六角状，为了便于加工，绕线段673的直径大于第一螺纹孔657的直径。第二绕线槽671设置在绕线段673上，第一螺纹段674与第一螺纹孔657相配合，驱动钢丝绳630旋入绕线槽的方向与第一螺纹段674旋入第一螺纹孔657的方向相同，第二螺纹段675上的螺纹与第一螺纹段674的螺纹方向相反(同样的，为了便于加工，第二螺纹段675的直径小于第一螺纹段674的直径)，固线器670通过第一螺纹段674与第一螺纹孔657配合固定在第一转盘650上，第二螺纹段675通过第一螺纹孔657延伸至第一转盘650远离对应支撑凸起680一侧，并采用直径大于第一螺纹孔657直径的加固螺母690与第二螺纹段675配合加强固线器670与第一转盘650的连接，第一螺纹段674的长度小于第一螺纹孔657的深度，防止第一螺纹段674拧出第一螺纹孔657导致加固螺母690无法压紧第一转盘650，影响紧固效果。

本申请实施例中，采用上述的锁紧装置，通过第一螺纹段674与第二螺纹段675的配合，能够实现固线器670的防松并加强其与转盘的连接可靠性，在长期使用驱动钢丝绳导致其形变拉长时，由于驱动钢丝绳630旋入第二绕线槽671的方向与第一螺纹段674旋入第一螺纹孔657的方向相同，故固线器670旋转拧入第一螺纹孔657的过程中，固线器670上的驱动钢丝绳630将被进一步缠绕，从而实现钢丝绳的预紧。当然，如果还是出现了钢丝绳变松的情况，还可以旋转旋拧端672重新预紧驱动钢丝绳630并调节加固螺母690以保证对固线器670的加固效果。

可以理解的是，如果使用螺纹胶或者直接将固线器670与第一转盘650焊接等形式，也可以起到防松的作用，此时不需要在固线器670上设置复杂的螺纹结构，但是会带来难以拆卸、且无法重新张紧驱动钢丝绳630的问题，故一般在医疗设备中不会采用这种不可拆卸的连接结构。

在一种较佳的实施方式中，绕线段673关于第二绕线槽671的起始位置，即驱动钢丝绳630的固定端位置处贯通设置有第二台阶孔676，第二台阶孔676轴线过绕线段673的轴线且贯通方向与绕线段673贯通点的切面大致垂直，以减少驱动钢丝绳630在第二台阶孔676内的弯折。

第二台阶孔676与第一台阶孔623的结构相同，具有大径端以及小径端，驱动钢丝绳630引入第二绕线槽671且缠绕至台阶孔处时，该位置驱动钢丝绳630末端穿过第二台阶孔676的小径端且固定设置锁套，锁套直径大于第二台阶孔676小径端直径且卡设在第二台阶孔676大径端内，从而实现驱动钢丝绳630的固定。

本申请实施例中，采用上述的锁紧装置，通过锁套与第一台阶孔623、第二台阶孔676的配合，无需对驱动钢丝绳630进行打结操作，且使得绕线轴620、绕线段673外圆面上无多余凸起，绕线的精准度更高。具体的，关于锁套与钢丝绳的压接配合结构，可以使用压接钳或压接机来实现两者的固定，更详细的内容可以参考本申请人的中国实用新型专利申请202220636992.7，在此不再赘述。

在一种较佳的实施方式中，由于两根驱动钢丝绳630在第一绕线槽621上从两端向中部缠绕，从而两根驱动钢丝绳630从第一绕线槽621引出时在该绕线轴620轴向上存在一定的错位，两个第一过线孔652的轴线不在第一环形圈651轴线的同一个垂面上，即两个第一过线孔652在第一环形圈651轴向上是错位的，使得第一过线孔652与对应驱动钢丝绳630从绕线轴620上的引出方向大致位于主轴610轴线的同一垂面上，对应位置两个支撑凸起680基于两个第一过线孔652在第一环形圈651轴向上的距离也具有相应的高度差，使得固线器670安装在对应位置的支撑凸起680后，驱动钢丝绳630引入第二绕线槽671的方向与对应位置的第一过线孔652轴线大致平行，从而避免驱动钢丝绳630引入第二绕线槽671的位置与对应第一过线孔652有较大高度差，进而避免驱动钢丝绳630的延伸方向的改变，减少驱动钢丝绳630延伸出第一绕线槽621位置处和在第一过线孔652位置处的摩擦。也就是说，两个支撑凸起680的高度尺寸上是有差异的，从而能够适应两个第一过线孔652在轴向的高度差，即两个支撑凸起680的高度差等于两个第一过线孔652在轴向的高度差。当然，由于绕线轴620与两个第一过线孔652之间存在一定的距离(本实施例中介于第一转盘650的半径和直径之间)，该距离越大，上述影响越小。

本申请实施例中，采用上述的锁紧装置，通过两个第一过线孔652、两个支撑凸起680的高度差满足：于第一转盘650一侧，驱动钢丝绳630自第一绕线槽621的引出端、第一过线孔652、第二绕线槽671的驱动钢丝绳630引入端大致位于同一平面上，从而减小驱动钢丝绳630由于各节点高度差而造成的形变，进一步提高驱动钢丝绳630的使用寿命和驱动精度。

在一种较佳的实施方式中，如图10所示，第二转盘660为圆形且外环面上固定设有与主轴610同轴的第二环形圈661，第二环形圈661的两端面分别凸伸(凸伸是凸起、延伸的意思)出第二转盘660的两侧，第二转盘660上同样设置有两个固线器670以及与固线器670配合的支撑凸起680，第二环形圈661上设置有与对应位置固线器670配合的第二过线孔662，第二转盘660上的固线器670与第一转盘650上固线器670布置位置相似，其区别点在于，两个支撑凸起680分别设置在第二转盘660的两侧端面上，即此时两个固线器670虽然位于主轴610与对应侧绕线轴620连线的对称位置处，但两个固线器670的安装方向相反，且该固线器670绕线槽对应的第二过线孔662也分别位于第二环形圈661关于第二转盘660的两侧位置处，对应位置两条驱动钢丝绳630分别沿第二环形圈661外环面从两个第二过线孔662穿至第二环形圈661内部与对应位置固线器670固定连接，两个支撑凸起680的凸伸高度以及第二过线孔662的位置满足：于第二转盘660一侧，驱动钢丝绳630自第一绕线槽621的引出端、第一过线孔652、第二绕线槽671的驱动钢丝绳630引入端大致位于同一平面上。

其中，第二过线孔662与第二转盘660上固线器670的位置关系、驱动钢丝绳630与第二转盘660上固线器670的连接方式均与第一转盘650上的对应结构相同。

本申请实施例中，采用上述的锁紧装置，通过固线器670、第二环形圈661以及两个支撑凸起680的高度差，使得第二转盘660的两侧均能够实现驱动钢丝绳630的固定，不仅能够减小驱动钢丝绳630由于各节点高度差而造成的形变，进一步提高驱动钢丝绳630的使用寿命和驱动精度，而且在不同的工作场景中能够提供更灵活的驱动钢丝绳630穿线、固定方式。

可以理解的是，第二转盘660也可以对称设置两个且分别位于第二转盘660靠近、远离固定箱体300两侧端面上。

同样的，由于第一转盘650与第二转盘660均由对应位置绕线轴620上引出的两条驱动钢丝绳630带动转动，故第一转盘650、第二转盘660上固线器670的布置方式可以互换，同时与固线器670布置的相应结构也进行互换，即两侧驱动钢丝绳630的锁线结构可以互换，在本申请中，之所以大臂400与联杆500侧的锁线结构不同，是为了配合各部件的尺寸，对于第一转盘650上的锁线结构而言，该锁线结构能够使得第一转盘650与固定箱体300的连接更为紧凑，对于第二转盘660上的锁线结构而言，该锁线结构能够扩大第二转盘660与固定箱体300之间的间隙，便于第二转盘660靠近固定箱体300一侧零件的安装、调整。

在一种较佳的实施方式中，第二环形圈661外圆面上固定设有联杆安装座663，联杆500远离横向摆臂800一侧端与联杆安装座663转动连接，第二转盘660上贯通设有与主轴610同轴且呈中空结构的轴承安装座664，第二转盘660通过设置于轴承安装座664中的轴承与主轴610转动连接，因此第一转盘650的转动和第二转盘660的转动不发生耦合，便于两个驱动电机611对大臂400、联杆500的独立控制。

可以理解的是，轴承安装座664的结构不局限于上述结构，只要能够实现主轴610与第二转盘660的轴承转动连接即可。

本申请实施例中，采用上述的主手机械臂10，使用驱动钢丝绳630直接驱动第一转盘650和第二转盘660转动，从而带动大臂400和联杆500转动，相比于驱动电机611直接驱动的方式，力臂更大(力臂具体大小取决于第一转盘650、第二转盘660的直径)，可以减小对驱动电机611的要求，进一步减小驱动电机611的空间占用。

由于对驱动电机611的要求小，故驱动电机611的尺寸可以更小，因此能够在驱动电机611和绕线轴620之间设置联轴器612，一方面可以对驱动电机611起到保护作用，另一方面也能降低零部件的加工(主要针对绕线轴620和固定箱体300)和装配(主要针对电机、绕线轴620和固定箱体300)要求。

如图12至图22所示，本申请实施例还提供了一种平衡组件700，用于平衡大臂400、联杆500、横向摆臂800和手腕组件900等的重力，其包括重力平衡调节装置以及与重力平衡调节装置连接的滑轮反馈单元，滑轮反馈单元与第一转盘650或第二转盘660连接且通过重力平衡调节装置为二者对应部件提供一个变化的平衡力，从而在不同工作姿态下均能够很好地平衡前述部件的重力矩。需要说明的是，此处虽然只说了重力矩，但是其中也有需要平衡掉的各部件的转动的摩擦力矩，由于摩擦力矩相比于重力矩小得多，因此业内往往只说重力矩，但不可忽略摩擦力矩的存在和需要消除，后文不再赘述。

在一种较佳的实施方式中，如图16至图22所示，重力平衡调节装置包括关于主轴610竖直方向中垂线对称且贯通设置在固定箱体300靠近、远离大臂400两侧端面上的两个调节腔701，调节腔701两端对应的固定箱体300端面上固定设有弹簧固定座710以及导轮固定座720，两个调节腔701对应设置的弹簧固定座710以及导轮固定座720位置相反，即在大臂400至联杆500的方向上，靠近大臂400一侧的导轮固定座720位于弹簧固定座710的左侧，在联杆500至大臂400的方向上，靠近联杆500一侧的导轮固定座720位于弹簧固定座710的左侧。

弹簧固定座710内螺纹连接设有弹簧张紧器730，弹簧张紧器730上连接设有可与弹簧张紧器730相对转动的弹簧拉杆740，弹簧拉杆740上连接设有拉力弹簧702，拉力弹簧702远离弹簧拉杆740一端连接设有钢丝锁固器750，钢丝锁固器750上连接设有平衡钢丝绳760，导轮固定座720上设置有导轮721，平衡钢丝绳760穿出对应位置调节腔701且通过导轮721与滑轮反馈单元连接，平衡钢丝绳760对拉力弹簧702的受力方向与拉力弹簧的伸缩轴线平行或共线，其中，当平衡钢丝绳760对拉力弹簧702的受力方向与拉力弹簧702的伸缩轴线共线时，拉力弹簧702的受力最为均匀，平衡效果最佳。

本申请实施例中，采用上述的平衡组件700，通过转动弹簧张紧器730能够调节弹簧张紧器730与调节腔701的相对位置，从而调节拉力弹簧702的伸缩量，进而实现拉力弹簧702的平衡力变化，而平衡力的调节对于主手机械臂10来说是十分重要的：一来，在主手机械臂10的安装调试环节，由于制造误差和装配误差，需要调节平衡力使其正好能够平衡所需平衡的重力矩；二来，在主手使用过程中，平衡钢丝绳760和拉力弹簧702由于长期使用发生不可逆形变，需要调节平衡力使其恢复原始的设定值；三来，在手腕组件900、横向摆臂800等部件发生维修或更换时，需平衡的重力矩可能会发生变化，此时也需要重新调节平衡力。

可以理解的是，弹簧张紧器730调节拉力弹簧702平衡力的原理在于调节弹簧张紧器730与调节腔701的相对位置关系，同时应保证弹簧张紧器730与调节腔701相对位置关系的稳定，即弹簧张紧器730能够沿拉力弹簧702伸缩方向移动且相对于调节腔701具有多个限位点，而弹簧张紧器730与弹簧固定座710螺纹连接可以理解为弹簧张紧器730相对于调节腔701具有无数个限位点，即二者的相对位置关系为无极调节。

在一种较佳的实施方式中，弹簧张紧器730与调节腔701的相对位置关系及相对位置关系的稳定性还能够通过其他连接方式实现，例如弹簧张紧器730与弹簧固定座710滑动连接，在弹簧张紧器730上设置可控制的伸缩卡件，同时在调节腔701内沿拉力弹簧702伸缩方向阵列设置多个与伸缩卡件配合的限制孔，只需控制伸缩卡件回缩即可实现弹簧张紧器730在调节腔701内沿拉力弹簧702伸缩方向的移动，在对应位置的限制孔处控制伸缩卡件伸出嵌入该限制孔即可实现弹簧张紧器730相对调节腔701的限位，此时弹簧张紧器730与调节腔701相对位置关系为多极调节，该调节方式需要预设限位点，对拉力弹簧702的拉力控制精确度不高。

在一种较佳的实施方式中，固定箱体300关于调节腔701两端对应侧端面上分别设置有两个与调节腔701同轴且贯通的嵌套孔770，弹簧固定座710内贯通设有第二螺纹孔711且外圆面上固定设有第一法兰712，弹簧张紧器730上设有与第二螺纹孔711配合的外螺纹，弹簧固定座710关于第一法兰712其中一侧的外圆面上设有第一嵌套凸起713，弹簧固定座710通过第一法兰712螺栓固定设置在固定箱体300上，第一嵌套凸起713嵌设在对应位置嵌套孔770内。

导轮固定座720其中一侧端面上对称且固定设有两个固定耳722，导轮721转动设置在两个固定耳722之间，导轮固定座720内设有开口向远离导轮721一侧的行程腔723，导轮固定座720靠近导轮721一侧端面与行程腔723对应侧内壁之间贯通设有第三过线孔724，导轮固定座720远离导轮721一侧的外圆面上固定设有第二法兰725，导轮固定座720关于第二法兰725远离导轮721一侧的外圆面上设有第二嵌套凸起726，导轮固定座720通过第二法兰725螺栓固定设置在固定箱体300上，第二嵌套凸起726嵌设在对应位置嵌套孔770内。

其中，第二螺纹孔711与行程腔723的直径大于拉力弹簧702的直径，从而使得拉力弹簧702有更长的调节行程空间，且不会与弹簧固定座710或导轮固定座720干涉。

可以理解的是，弹簧固定座710或导轮固定座720也可以取消设置，即弹簧张紧器730直接与调节腔701螺纹连接，导轮721直接设置在固定箱体300关于平衡钢丝绳760的引出位置处，此时同样能够实现上述效果，而之所以设置弹簧固定座710以及导轮固定座720，是为了在简化固定箱体300的同时尽量增加拉力弹簧702的调节行程长度，若不设置弹簧固定座710以及导轮固定座720，为了增加拉力弹簧702的调节行程长度，只能提升调节腔701的长度，即提高固定箱体300关于调节腔701位置处的厚度，或者在固定箱体300关于调节腔701两端位置处的端面上设置凸起以延长调节腔701。

在一种较佳的实施方式中，两个固定耳722之间贯通且转动设有导轴727，导轴727两端分别凸伸出对应位置固定耳722且分别设置限位部，导轮721位于两个固定之间且转动设置在导轴727上。

导轴727两端的限位部分别为限位块728、插销729，限位块728固定设置在端部，插销729沿径向插设在导轴727内。

在一种较佳的实施方式中，弹簧张紧器730包括柱状的第三螺纹段731以及位于第三螺纹段731其中一端的调节段，外螺纹设置在第三螺纹段731上，调节段具体为调节螺母732，可以理解的是，调节段能够设置为任何便于人工或者工具旋拧的结构。

弹簧张紧器730内设有开口向靠近调节段一侧的卡孔733，第三螺纹段731远离调节段一侧端面与卡孔733对应侧内壁之间贯通设有拉杆过孔734，拉杆过孔734与卡孔733同轴且直径小于卡孔733的直径，弹簧拉杆740卡设在卡孔733内且一端通过拉杆过孔734延伸至调节腔701内。

在一种较佳的实施方式中，弹簧拉杆740包括拉杆本体741以及拉杆帽742，拉杆帽742直径大于拉杆过孔734的直径且卡设在卡孔733内，拉杆本体741通过拉杆过孔734延伸至调节腔701内。

卡孔733与拉杆过孔734连接位置处内壁上设有锥面凹台735，锥面凹台735的收拢方向为靠近拉杆过孔734一侧方向，拉杆帽742靠近拉杆本体741一侧设有与锥面凹台735配合的球面过渡部743，拉杆本体741远离拉杆帽742一侧端沿径向贯通设有用于安装拉力弹簧702的第一弹簧连接孔744，拉杆本体741关于第一弹簧连接孔744两端的外圆面均切削设置平台，从而缩短第一弹簧连接孔744的长度，便于拉力弹簧702的安装。

本申请实施例中，采用上述的平衡组件700，由于弹簧张紧器730调节过程是旋转的，若弹簧拉杆740跟随弹簧张紧器730转动会导致拉力弹簧702转动，而拉力弹簧702转动会导致平衡钢丝绳760转动带来不利影响，为了防止拉力弹簧702跟随转动，当拉杆帽742卡设在卡孔733内且受拉力弹簧702的拉力与卡孔733的锥面凹台735倾斜凹面抵触时，通过球面过渡部743大大减小拉杆帽742与锥面凹台735的接触面积，使得二者的连接为环形线性抵触，从而减小二者之间的摩擦，进而避免弹簧拉杆740在弹簧张紧器730调节转动时跟转。

可以理解的是，由阿蒙顿-库仑定律，即f＝μF_n可知，摩擦力与接触面积无关，但实际中，摩擦副测出的摩擦系数常与上式有较大的出入，这是因为阿蒙顿-库仑定律只考虑了法向荷载这一种因素，同时认为对于给定的摩擦副，摩擦系数是一定的，现实中，摩擦系数的大小取决于多种因素，如摩擦副表面膜状况、表面的性质、温度、相对滑动的速度的高低、法向荷载的大小等，对应的摩擦理论有“黏着摩擦理论”、“分子-机械理论”等，在这些理论中，摩擦系数是和表面压强有关的，所以就间接的和接触面积相关了，在此基础上，通过减小拉杆帽742与锥面凹台735的接触面积能够改变二者之间的摩擦系数，进而对二者之间的摩擦力产生影响。

在一种较佳的实施方式中，为了进一步避免弹簧拉杆740在弹簧张紧器730调节转动时跟转，可以将球面过渡部743或者锥面凹台735替换为抵触凸起点，从而使得拉杆帽742与卡孔733内壁的连接为点接触，进一步减小二者之间的摩擦，或者在弹簧拉杆740与弹簧张紧器730之间设置轴承，也可以在弹簧拉杆740与调节腔701之间设置相应的转动限制机构，例如在弹簧拉杆740外圆上设置限位凸起，同时在调节腔701内壁上设置与之配合的限制槽，这样能够完全限制弹簧拉杆740的转动，但是会增加重力平衡调节装置的整体制造成本。

在一种较佳的实施方式中，钢丝锁固器750其中一端沿径向贯通设有用于安装拉力弹簧702的第二弹簧连接孔751，钢丝锁固器750关于第二弹簧连接孔751两端的外圆面均切削设置平台，从而缩短第二弹簧连接孔751的长度，便于拉力弹簧702的安装。

钢丝锁固器750两端关于轴线贯通设有第四过线孔752，平衡钢丝绳760起始端固定设置锁套，锁套的直径大于第四过线孔752的直径，平衡钢丝绳760从钢丝锁固器750靠近拉力弹簧702一侧穿过第四过线孔752并延伸至与滑轮反馈单元连接后，平衡钢丝绳760起始端的锁套受到第四过线孔752的限制并与钢丝锁固器750抵接。

本申请实施例中，采用上述的主手机械臂10，使用拉力弹簧702和平衡钢丝绳760平衡大臂400、横向摆臂800以及手腕组件900的重力，相比于电机平衡的方式，本方案采用纯机械结构，不仅结构简单，而且无电控系统，即使在断电的情况下也不会发生平衡失效，确保了结构的安全性。

在一种较佳的实施方式中，如图12所示，滑轮反馈单元包括设置在固定箱体300关于大臂400一侧的第一滑轮固定架781、第一动滑轮782、第一静滑轮783、第一滑轮安装座784，第一滑轮固定架781固定设置在固定箱体300靠近大臂400一侧端面上，第一滑轮安装座784固定设置在第一转盘650远离固定箱体300一侧端面上，第一动滑轮782设置在第一滑轮安装座784上，第一静滑轮783固定设置在第一滑轮固定架781上，自大臂400一侧导轮721引出的平衡钢丝绳760绕过第一动滑轮782后与第一静滑轮783固定连接。

自大臂400至联杆500方向上(即大臂400侧)，第一动滑轮782位于第一转盘650左下角位置处，第一静滑轮783位于第一转盘650右上角位置处，在大臂400竖直的状态下，第一动滑轮782与第一静滑轮783之间的平衡钢丝绳760过主轴610的轴线，平衡钢丝绳760的该走线方式能够给第一转盘650一个以图示方向为基准的顺时针的转矩(因为平衡钢丝绳760给第一动滑轮782的力矩方向在第一转盘650的左侧)，从而平衡掉需要平衡的重力矩。本申请实施例中，以大臂400竖直的状态为初始位置，在大臂400顺时针转动时，平衡钢丝绳760伸出的部分长度减小(即处于收缩状态)，相应的，平衡力也就会减小；而在大臂400逆时针转动时，平衡钢丝绳760伸出的部分长度先增加再减小，在增加到减小的临界处，平衡钢丝绳760给第一动滑轮782的力矩方向经过第一转盘650的中心，此时平衡力最大，但不会对大臂400产生转矩，在临界处继续逆时针转动时，平衡力会给给第一转盘650一个以图示方向为基准的逆时针的转矩(因为平衡钢丝绳760给第一动滑轮782的力矩方向在第一转盘650的右侧)。该临界处称为平衡力的零点，在零点处大臂400顺时针转动时，平衡力会给一个顺时针的力矩，大臂400逆时针转动时，平衡力会给一个逆时针的力矩，从而平衡掉所需平衡的重力矩，降低医生手部的操作负担。可以理解的是，零点处的位置取决于第一动滑轮782、第一静滑轮783、导轮721与大臂400(也可以说是第一转盘650)之间的相对位置关系。优选的，将零点处的位置设置为大臂400竖直向下时的位置，这样比较符合使用习惯，也便于受力分析和计算，减低设备设计的难度。

需要说明的是，其中滑轮的动静定义指的是相对于固定箱体300是动还是静，此处的定义也适用于全文其他部分。不论是静滑轮还是动滑轮，只要是固定平衡钢丝绳760的滑轮，其自身就是不转动的，而过线平衡钢丝绳760的滑轮，其自身是转动的，例如第一动滑轮782可以跟随第一转盘650转动，其自身固定在第一转盘650上且可转动，第一静滑轮783固定在第一滑轮固定架781上且不可转动。

在一种较佳的实施方式中，如图13所示，自大臂400至联杆500方向上(即大臂400侧)，第一静滑轮783位于第一转盘650左下角位置处，第一动滑轮782位于第一转盘650右上角位置处，自大臂400一侧导轮721引出的平衡钢丝绳760绕过第一静滑轮783后与第一动滑轮782固定连接，在大臂400竖直的状态下，第一动滑轮782与第一静滑轮783之间的平衡钢丝绳760过主轴610的轴线，第一动滑轮782可以跟随第一转盘650转动，其自身固定在第一转盘650上且不可转动，第一静滑轮783固定在第一滑轮固定架781上且可转动，平衡钢丝绳760的该走线方式能够给第一转盘650一个变化的转矩，从而平衡掉需要平衡的重力矩。本申请实施例中，采用上述的平衡组件700，在大臂400竖直的状态下，第一动滑轮782和第一静滑轮783之间的平衡钢丝绳760穿过主轴610轴线，此时平衡力最大，但是由于力经过主轴610轴线，因此不会对大臂400产生转矩，而在大臂400左右转动带动第一动滑轮782绕主轴610转动的时候，平衡钢丝绳760偏离主轴610轴线，从而产生变化的平衡力，即当第一转盘650顺逆时针转动时，平衡钢丝绳760长度减少，平衡力也相应减小。具体来说，大臂400(也可以说第一转盘650)顺时针转动时，平衡钢丝绳760给第一动滑轮782的力会产生一个顺时针的转矩；而大臂400逆时针转动时，平衡钢丝绳760给第一动滑轮782的力会产生一个逆时针的转矩，从而平衡掉所需平衡的重力矩，降低医生手部的操作负担。

需要进一步说明的是，虽然平衡钢丝绳760随着转动的进行产生的平衡力是逐渐变小的，但是由于其力与第一转盘650的转动中心的力臂是不断变大的，因此其平衡力矩反而是不断变大的。当然，超过极限位置(也就是第一动滑轮782从转盘中心水平面的一侧跳变到另一侧)时力臂变化情况不一样，不过不在本申请的考虑范围内，因为大臂400的转动角度很有限(一般不会超过90°)，第一动滑轮782运动范围有限。

在一种较佳的实施方式中，如图14所示，自大臂400至联杆500方向上(即大臂400侧)，第一动滑轮782位于第一转盘650左下角位置处，第一静滑轮783位于第一转盘650右上角位置处，自大臂400一侧导轮721引出的平衡钢丝绳760绕过第一静滑轮783后与第一动滑轮782固定连接，在大臂400竖直的状态下，第一动滑轮782与第一静滑轮783之间的平衡钢丝绳760过主轴610的轴线，第一动滑轮782可以跟随第一转盘650转动，其自身固定在第一转盘650上且不可转动，第一静滑轮783固定在第一滑轮固定架781上且可转动，平衡钢丝绳760的该走线方式能够给第一转盘650一个变化的转矩，从而平衡掉需要平衡的重力矩。本申请实施例的工作原理与如图13所示的实施例相似(只是将第一动滑轮782和第一静滑轮782的位置做了互换)，不再赘述。

其中，平衡钢丝绳760绕过第一静滑轮783的方向可以是从第一静滑轮783的顺时针方向，也可以是从第一静滑轮783的逆时针方向。

可以理解的是，第一动滑轮782与第一静滑轮783的布置不局限于上述形式，只要满足第一动滑轮782与第一静滑轮783之间的平衡钢丝绳760过主轴610轴线，且平衡钢丝绳760的走线方式能够给第一转盘650一个顺时针的转矩即可。

在一种较佳的实施方式中，如图15所示，滑轮反馈单元包括设置在固定箱体300关于联杆500一侧的第二滑轮固定架791、第二动滑轮792、第二静滑轮793、中心滑轮794、第二滑轮安装座795，第二滑轮固定架791固定设置在固定箱体300靠近联杆500一侧端面上，第二滑轮安装座795固定设置在第二转盘660远离固定箱体300一侧端面上，第二动滑轮792设置在第二滑轮安装座795上，第二静滑轮793固定设置在第二滑轮固定架791上，中心滑轮794转动设置在主轴610上，自联杆500一侧导轮721引出的平衡钢丝绳760绕过中心滑轮794、第二动滑轮792后与第一静滑轮783固定连接。

自联杆500至大臂400方向上(即联杆500侧)，第二动滑轮792位于第二转盘660右上角位置处，第二静滑轮793位于第二转盘660左上角位置处，由于平衡钢丝绳760的该走线方式，给第二转盘660一个逆时针的转矩，因此可以平衡掉剩余的另一部分所需平衡的重力矩(横向摆臂800、手腕组件900等)。

在一种较佳的实施方式中，联杆500侧导轮721与中心滑轮794之间的平衡钢丝绳760与第二静滑轮793与中心滑轮794的中心连线相平行，第二静滑轮793与对应位置的导轮固定座720的外周接近相切，即第二静滑轮793与自联杆500至大臂400方向上位于左上角的导轮固定座720越接近越好，但第二静滑轮793与对应位置的导轮固定座720最近也只能相切，否则会产生干涉。

本申请实施例中，采用上述的平衡组件700，导轮721与中心滑轮794之间的平衡钢丝绳760与第二静滑轮793与中心滑轮794的中心连线相平行且第二静滑轮793与对应位置的导轮固定座720的外周接近相切，通过上述布置能够更大程度上减小拉力弹簧702的拉力的损失，而且可以降低零部件(包括拉力弹簧702)的技术要求，提高装置整体的使用寿命。

可以理解的是，自大臂400至联杆500方向上(即大臂400侧)平衡钢丝绳760的走线方式用于给第一转盘650一个顺时针或变化的转矩，自联杆500至大臂400方向上(即联杆500侧)平衡钢丝绳760的走线方式用于给第二转盘660一个逆时针的转矩，而重力平衡调节装置在固定箱体300上呈中心对称布置，故大臂400、联杆500两侧的滑轮反馈单元布置无法通用，但是如果更换重力平衡调节装置的布置，即大臂400、联杆500两侧的平衡钢丝绳760引出端位于固定箱体300同一侧，则大臂400、联杆500两侧的滑轮反馈单元能够镜像布置，大臂400一侧的滑轮反馈单元镜像布置到联杆500一侧时，从联杆500至大臂400方向上平衡钢丝绳760能够给第二转盘660一个逆时针的转矩，同理，联杆500一侧的滑轮反馈单元镜像布置到大臂400一侧时，从大臂400至联杆500方向上平衡钢丝绳760能够给第一转盘650一个顺时针的转矩。

本申请实施例中，如图23所示，采用上述的主手机械臂10，固定箱体300起到连接转动组件200、驱动组件600和平衡组件700的作用，其整体呈近似中心对称结构，固定箱体300靠近大臂400一侧端面关于转轴孔320对应位置设有避让凹陷部360，避让凹陷部360用于安装用于感应大臂400转动角度的编码器并对大臂400安装提供空间，避让凹陷部360上设置有限位槽370，限位槽370用于与固定在大臂400或第一转盘650上的限位柱配合以限定大臂400的转动角度。

由于驱动组件600、平衡组件700整体上在固定箱体300上呈中心对称布置，因此主轴610可以更好地受力，提高结构稳定性和使用寿命。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种锁紧机构，其特征在于，包括：

转动部件，所述转动部件具有至少部分封闭的内腔；

丝状物，从驱动端引出并绕设于所述转动部件上以提供所述转动部件所需的旋转动力输入；

固线器，于所述内腔中至少设置一个；

其中，所述转动部件上关于所述固线器对应位置设有通孔，所述丝状物自所述通孔穿入所述内腔以缠绕在所述固线器上，并且末端固定于所述固线器。

2.根据权利要求1所述的锁紧机构，其特征在于，所述固线器上贯通设有台阶孔，所述台阶孔具有大径端以及小径端，所述丝状物从所述小径端穿过且所述末端设有卡设于所述大径端内的锁套以被单向固定于所述固线器。

3.根据权利要求1或2所述的锁紧机构，其特征在于，所述固线器包括：

旋拧端，用于所述固线器安装于所述转动部件时的转动；

绕线段，与所述旋拧端一端连接用于提供所述丝状物缠绕所需的空间；

第一螺纹段，与所述绕线段远离所述旋拧端一端连接且与所述转动部件螺纹连接；

其中，所述丝状物在所述绕线段上的缠绕方向与所述第一螺纹段的螺纹拧紧方向相同，所述缠绕方向是以所述末端为起点的顺时针或逆时针方向。

4.根据权利要求3所述的锁紧机构，其特征在于，所述固线器还包括：

第二螺纹段，与所述第一螺纹段上远离所述绕线段的一端连接；

加固螺母，与所述第二螺纹段螺纹连接并抵接于所述转动部件；

其中，所述第二螺纹段的螺纹方向与所述第一螺纹段相反，所述第二螺纹段的直径小于所述第一螺纹段的直径，并且在所述第一螺纹段与所述转动部件螺纹连接的状态下，所述第二螺纹段至少部分延伸至所述转动部件中。

5.根据权利要求1或4所述的锁紧机构，其特征在于，还包括：

支撑凸起，凸设于所述内腔的底部端面上；

螺纹孔，贯通设置于所述支撑凸起中；

其中，所述固线器与所述螺纹孔螺纹连接。

6.根据权利要求1或4所述的锁紧机构，其特征在于，所述固线器设有两个且位于所述转动部件关于对称中心线的对称位置；

与两个所述固线器对应的两个所述通孔在所述转动部件上的投影关于所述对称中心线对称；

其中，所述对称中心线为所述转动部件其中一条直径，且两个所述固线器互不重叠。

7.根据权利要求6所述的锁紧机构，其特征在于，所述转动部件为转盘，且在所述转盘的至少一侧端面凸设有呈圆环形的环形圈以形成所述内腔，两个所述固线器设置于所述转盘靠近所述环形圈一侧的端面上。

8.根据权利要求7所述的锁紧机构，其特征在于，所述环形圈设有两个且分别凸设于所述转盘的两个端面上，两个所述固线器分别设置于所述转盘的两个端面上，与两个所述固线器配合的两个所述通孔分别设置于两个所述环形圈上。

9.一种主手机械臂，其特征在于，包括上述权利要求1至8任一项的所述锁紧机构，还包括固定箱体、提供驱动力的绕线单元；

其中，所述转动部件转动设置于所述固定箱体上，所述绕线单元与所述锁紧机构通过所述丝状物耦合。

10.一种微创手术机器人，其特征在于，包括主手、从手，所述主手包括基座、显示器及上述权利要求9所述的主手机械臂。