CN211911796U

CN211911796U - 操作臂以及手术机器人

Info

Publication number: CN211911796U
Application number: CN202020156242.0U
Authority: CN
Inventors: 黄健; 王雪生; 高元倩; 王建辰
Original assignee: Shenzhen Edge Medical Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Edge Medical Co Ltd
Priority date: 2020-02-09
Filing date: 2020-02-09
Publication date: 2020-11-13
Anticipated expiration: 2030-02-09

Abstract

本实用新型公开了一种操作臂及手术机器人，操作臂包括驱动盒、连杆、末端器械以及贯穿连杆的第一组驱动丝和第二组驱动丝，末端器械包括与连杆连接的连接组件以及与连接组件连接的末端执行器；驱动盒包括与连杆连接的底座、设于底座上的第一转轴以及设于第一转轴上并与第一转轴同轴旋转的第二转轴；第一组驱动丝起始于第一转轴，并终止于连接组件的第一位置，第二组驱动丝起始于第二转轴，并终止于连接组件的第二位置，第一位置为远离连杆的位置，第二位置为靠近连杆的位置，通过第一组驱动丝和第二组驱动丝驱动末端器械实现对应自由度方向的运动。本实用新型可以提高操作臂在微创手术操作过程中的灵活度。

Description

操作臂以及手术机器人

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种操作臂以及手术机器人。

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。

随着科技的进步，微创手术机器人技术逐渐成熟，并被广泛应用。微创手术机器人通常包括主操作台及从操作设备，主操作台用于根据医生的操作向从操作设备发送控制命令，以控制从操作设备，从操作设备用于响应主操作台发送的控制命令，并进行相应的手术操作。

从操作设备通常包括机械臂、设置于机械臂上的动力机构以及操作臂，机械臂用于调节操作臂的位置，操作臂用于伸入体内，并执行手术操作，动力机构用于驱动操作臂的末端器械执行对应的操作。但现有操作臂在执行手术操作时，基于末端器械的结构限制，存在灵活性不够的情况。因此，提高操作臂在手术操作过程中的灵活度是业界亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种操作臂以及手术机器人，旨在提高操作臂在微创手术操作过程中的灵活度。

为实现上述目的，本实用新型提供一种操作臂，包括依次连接的驱动盒、连杆、末端器械以及贯穿所述连杆的第一组驱动丝和第二组驱动丝，所述末端器械包括与所述连杆连接的连接组件以及与所述连接组件连接的末端执行器；所述驱动盒包括与所述连杆连接的底座、设于所述底座上的驱动轴组件，所述驱动轴组件包括设于所述底座上的第一转轴以及设于所述第一转轴上并与所述第一转轴同轴旋转的第二转轴；所述第一组驱动丝起始于所述第一转轴，并终止于所述连接组件的第一位置，所述第二组驱动丝起始于所述第二转轴，并终止于所述连接组件的第二位置，所述第一位置为远离所述连杆的位置，所述第二位置为靠近所述连杆的位置，以在所述驱动轴组件转动时，通过所述第一组驱动丝和第二组驱动丝驱动所述末端器械实现对应自由度方向的运动。

优选地，所述连接组件包括与所述末端执行器连接的第一连接单元、与所述第一连接单元耦合的第二连接单元、与所述第二连接单元耦合的第三连接单元、与所述第三连接单元耦合的第四连接单元以及一端与所述第四连接单元耦合、另一端与所述连杆连接的第五连接单元；所述第一连接单元的旋转中心轴线与所述第三连接单元的旋转中心轴线平行，所述第二连接单元的旋转中心轴线与所述第四连接单元的旋转中心轴线平行，且所述第一连接单元和所述第二连接单元的旋转中心轴线垂直。

优选地，所述驱动轴组件包括俯仰角度驱动轴组件以及摇摆角度驱动轴组件，所述俯仰角度驱动轴组件包括设于底座上的第一粗轴以及设于所述第一粗轴上并与所述第一粗轴同轴旋转的第一细轴，所述第一组驱动丝包括起始于所述第一粗轴上的缠绕方向相反的第一驱动丝和第二驱动丝，以及起始于所述第一细轴上的缠绕方向相反的第三驱动丝和第四驱动丝；所述摇摆角度驱动轴组件包括设于底座上的第二粗轴以及设于所述第二粗轴上并与所述第二粗轴同轴旋转的第二细轴，所述第二组驱动丝包括起始于所述第二粗轴上的缠绕方向相反的第五驱动丝和第六驱动丝，以及起始于所述第二细轴上的缠绕方向相反的第七驱动丝和第八驱动丝。

优选地，所述第一驱动丝、第二驱动丝、第五驱动丝以及第六驱动丝终止于所述第一连接单元；所述第三驱动丝、第四驱动丝、第七驱动丝以及第八驱动丝终止于所述第三连接单元。

优选地，所述俯仰角度驱动轴组件驱动所述末端器械实现俯仰自由度方向的运动时，所述第一驱动丝的长度变化量等于第一长度变化量与第二长度变化量之和，所述第一长度变化量为所述第一驱动丝在所述第一连接单元与所述第二连接单元之间的部分的长度变化量，所述第二长度变化量为所述第一驱动丝在所述第三连接单元与所述第四连接单元之间的部分的长度变化量；

所述第二驱动丝的长度变化量等于第三长度变化量与第四长度变化量之和，所述第三长度变化量为所述第二驱动丝在所述第一连接单元与所述第二连接单元之间的部分的长度变化量，第四长度变化量为所述第二驱动丝在所述第三连接单元与所述第四连接单元之间的部分的长度变化量；

所述第三驱动丝的第五长度变化量等于所述第四驱动丝的第六长度变化量，所述第五长度变化量为所述第三驱动丝在所述第三连接单元与所述第四连接单元之间的部分的长度变化量，所述第六长度变化量为所述第四驱动丝在所述第三连接单元与所述第四连接单元之间的部分的长度变化量。

优选地，所述第一长度变化量等于所述第三长度变化量，所述第二长度变化量等于所述第四长度变化量。

优选地，所述第一粗轴与所述第一细轴的直径之比，等于所述第一驱动丝的长度变化量与所述第三驱动丝的长度变化量之比；或等于所述第二驱动丝的长度变化量与所述第四驱动丝的长度变化量之比。

优选地，所述摇摆角度驱动轴组件驱动所述末端器械实现摇摆自由度方向的运动时，所述第五驱动丝的长度变化量等于第七长度变化量与第八长度变化量之和，所述第七长度变化量为所述第五驱动丝在所述第二连接单元与所述第三连接单元之间的部分的长度变化量，所述第八长度变化量为所述第五驱动丝在所述第四连接单元与所述第五连接单元之间的部分的长度变化量；

所述第六驱动丝的长度变化量等于第九长度变化量与第十长度变化量之和，所述第九长度变化量为所述第六驱动丝在所述第二连接单元与所述第三连接单元之间的部分的长度变化量，所述第十长度变化量为所述第六驱动丝在所述第四连接单元与所述第五连接单元之间的部分的长度变化量；

所述第七驱动丝的第十一长度变化量等于所述第八驱动丝的第十二长度变化量，所述第十一长度变化量为所述第七驱动丝在所述第四连接单元与所述第五连接单元之间的部分的长度变化量，所述第十二长度变化量为所述第八驱动丝在所述第四连接单元与所述第五连接单元之间的部分的长度变化量。

优选地，所述第七长度变化量等于所述第九长度变化量，所述第八长度变化量等于所述第十长度变化量。

优选地，所述第二粗轴与所述第二细轴的直径之比，等于所述第五驱动丝的长度变化量与所述第七驱动丝的长度变化量之比；或等于所述第六驱动丝的长度变化量与所述第八驱动丝的长度变化量之比。

优选地，所述第一驱动丝与所述第二驱动丝在所述第一连接单元上围绕所述连杆的轴心相对设置，所述第五驱动丝与所述第六驱动丝在所述第一连接单元上围绕所述连杆的轴心相对设置。

优选地，所述第一驱动丝与所述第五驱动丝形成一根连续驱动丝，所述第二驱动丝与所述第六驱动丝形成一根连续驱动丝。

优选地，所述第一驱动丝、第二驱动丝、第五驱动丝以及第六驱动丝在对应所述连接组件的末端位置为球状结构。

优选地，所述第三驱动丝与所述第四驱动丝在所述第三连接单元上围绕所述连杆的轴心相对设置，所述第七驱动丝与所述第八驱动丝在所述第三连接单元上围绕所述连杆的轴心相对设置。

优选地，所述第三驱动丝与所述第七驱动丝在一根完整的第一连续驱动丝上。

优选地，所述第三连接单元在所述第三驱动丝以及所述第七驱动丝之间还设有第一限位孔和第二限位孔；所述第一连续驱动丝还包括分别连接所述第三驱动丝与所述第七驱动丝的第一连接丝，所述第一连接丝的一端与所述第三驱动丝连接，另一端依次穿过所述第一限位孔和所述第二限位孔后与所述第七驱动丝连接。

优选地，所述第四驱动丝与所述第八驱动丝在一根完整的第二连续驱动丝上。

优选地，所述第三连接单元在所述第四驱动丝以及所述第八驱动丝之间还设有第三限位孔和第四限位孔；所述第二连续驱动丝还包括分别连接所述第四驱动丝与所述第八驱动丝的第二连接丝，所述第二连接丝的一端与所述第四驱动丝连接，另一端依次穿过所述第三限位孔和所述第四限位孔后与所述第八驱动丝连接。

优选地，所述第三驱动丝、第四驱动丝、第七驱动丝以及第八驱动丝在对应所述连接组件的末端位置为球状结构。

优选地，所述第一驱动丝与所述第三驱动丝、所述第二驱动丝与所述第四驱动丝、所述第五驱动丝与所述第七驱动丝、所述第六驱动丝与所述第八驱动丝分别临近设置，且所述第三驱动丝、第四驱动丝、第七驱动丝与第八驱动丝相对位于所述第三连接单元的外围位置。

为实现上述目的，本实用新型还提供一种手术机器人，所述手术机器人包括如上所述的操作臂。

本实用新型提供的操作臂以及手术机器人，通过设置第一组驱动丝起始于第一转轴并终止于连接组件的第一位置，第二组驱动丝起始于第二转轴并终止于连接组件的第二位置，通过不同驱动丝不同的起始位置和不同的终止位置驱动连接组件向不同的方向运动不同的幅度，从而实现通过所述第一组驱动丝和第二组驱动丝驱动所述末端器械实现对应自由度方向的运动，进而提高了操作臂在执行手术操作过程中的灵活度。

附图说明

图1为本实用新型操作臂一实施例的结构示意图；

图2为图1中俯仰角度驱动轴组件或摇摆角度驱动轴组件一实施例的部分结构示意图；

图3为图1中末端器械第一实施例的结构示意图；

图4为图1中连接组件的部分结构示意图；

图5为图4中侧面视角的简化结构示意图；

图6为图3中末端器械实现俯仰自由度方向运动时的一实施例的结构示意图；

图7为图3中末端器械实现摇摆自由度方向运动时的一实施例的结构示意图；

图8为图3中第一连接单元俯视角度一实施例的结构示意图；

图9为图3中第三连接单元俯视角度一实施例的结构示意图；

图10为图1中末端器械第二实施例的结构示意图；

图11为图10中第一连接单元俯视角度一实施例的结构示意图；

图12为图10中第三连接单元俯视角度一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供一种手术机器人，所述手术机器人包括主操作台及从操作设备，主操作台用于根据医生的操作向从操作设备发送控制命令，以控制从操作设备；从操作设备用于响应主操作台发送的控制命令，并进行相应的手术操作。所述从操作设备包括机械臂、设置于机械臂上的动力机构以及操作臂，所述操作臂用于在动力机构的驱动作用下伸入体内执行相应的手术操作。

如图1、图2所示，所述操作臂100包括依次连接的驱动盒1、连杆2、末端器械3以及贯穿所述连杆2的第一组驱动丝4和第二组驱动丝5。所述末端器械3包括与所述连杆2连接的连接组件6以及与所述连接组件6连接的末端执行器7。

如图3所示，所述连接组件6包括与所述末端执行器7连接的第一连接单元61、与所述第一连接单元61耦合的第二连接单元62、与所述第二连接单元62耦合的第三连接单元63、与所述第三连接单元63耦合的第四连接单元64以及一端与所述第四连接单元64耦合、另一端与所述连杆2连接的第五连接单元65。当然，在其他实施例中，所述连接组件所具有的连接单元并不限于上述列举的5个，其他能够实现本实用新型相同方案的不同数量的连接单元也包含在本实用新型保护范围之内。

参照图3，所述第一组驱动丝4终止于所述第一连接单元61，所述第二组驱动丝5终止于所述第三连接单元63。参照图4，连接组件6包括连接单元60及转动部200。其中，连接单元60具有连接部(图中未示出)，用于与相邻的连接单元100上的连接部110匹配连接。具体地，一实施例中，连接部包括匹配的第一连接部300及/或第二连接部400，分别用于与相邻连接单元60的第二连接部400及/或第一连接部300相连接。转动部200具有两个转动轴210及连接两个转动轴210的连接件220，两个转动轴210用于分别连接相邻两个连接单元100，以使相邻两个连接单元100相对转动，并形成一个关节组件，其中，连接件220令两个转动轴210之间的距离固定，当关节组件转动时，两个转动轴210之间的距离不变，第一连接部300、第二连接部400 相对运动。一实施例中，第一连接部300相对第二连接部400可转动，且沿第二连接部400可移动。

参照图5，一个关节组件具有3个旋转轴，各自对应的旋转中心分别为A 线、O线和B线，所述A线、O线和B线三者共同构成，连接单元在转动过程中的旋转中心轴线。在一实施例中，为方便说明和计算，令上述A线、O 线和B线为A点、O点和B点，所述旋转中心轴线可以为：连接A点与B 点，然后过O点作垂直于AB连线的垂线，所述AB连线与所述垂线之间的交点为所述旋转中心轴线。具体地，所述第一连接单元的旋转中心轴线(图中未示出)与所述第三连接单元的旋转中心轴线(图中未示出)平行，所述第二连接单元的旋转中心轴线(图中未示出)与所述第四连接单元的旋转中心轴线(图中未示出)平行，且所述第一连接单元和所述第二连接单元的旋转中心轴线(图中未示出)垂直。可以理解的是，上述各个旋转中心轴线为各个连接单元旋转时，所围绕旋转的旋转中心。可以理解的是，各个连接单元的旋转中心轴线，在旋转时是沿一定的运动轨迹变化的。也即，所述第一连接单元61和第三连接单元63的旋转方向相同，所述第二连接单元62和所述第四连接单元64的旋转方向相同，而所述第一连接单元61、第三连接单元 63与第二连接单元62、第四连接单元64的旋转方向呈正交状态。

可以理解的是，本实用新型并不限定上述正交状态，其他实施例中，还可以为其他非正交状态。所述第一连接单元61、第二连接单元62、第三连接单元63、第四连接单元64以及第五连接单元65在对应位置设有多个通孔，以供所述第一组驱动丝4和第二组驱动丝5穿过。

参照图1、图2，所述驱动盒1包括与所述连杆2连接的底座10、设于所述底座10上的驱动轴组件11。具体地，如图1所示，所述驱动轴组件11包括设于所述底座10上的第一转轴111以及设于所述第一转轴上并与所述第一转轴同轴旋转的第二转轴112。所述第二转轴相对所述第一转轴可旋转调节，以调节所述末端器械的姿态至初始状态。可以理解的是，当需要调节所述末端器械30的姿态至初始状态时，可以先使用零位工装调节件(图中未示出)夹紧所述末端器械30的各个连接单元，使各个连接单元保持直线状态；此时，若仍未使所述末端器械30的姿态处于初始状态，则可以进一步通过调节所述第一转轴相对所述第二转轴的位置，来进一步使所述末端器械30处于初始状态。

所述第一组驱动丝4起始于所述第一转轴，并终止于所述连接组件6的第一位置，所述第二组驱动丝5起始于所述第二转轴，并终止于所述连接组件6的第二位置，所述第一位置为远离所述连杆2的位置，所述第二位置为靠近所述连杆2的位置。

本实施例中，所述第一转轴的直径大于所述第二转轴的直径。如此，第一转轴和第二转轴在转动相同的圈数时，所述第一转轴对应释放/张紧的所述第一组驱动丝4的长度大于所述第二转轴对应释放/张紧的所述第二组驱动丝 5的长度。这样，所述第一连接单元61转动的幅度大于所述第三连接单元63 转动的幅度，从而使得所述末端器械3在俯仰或摇摆自由度方向的运动更加灵活。当然，在其他实施例中，所述第一转轴的直径也可以与所述第二转轴的直径相等。

可以理解的是，所述驱动轴组件11可以为俯仰角度驱动轴组件或摇摆角度驱动轴组件。当所述驱动轴组件11为俯仰角度驱动轴组件时，通过在所述俯仰角度驱动轴组件转动时，通过所述第一组驱动丝4和第二组驱动丝5驱动所述末端器械3实现对应俯仰角度方向的运动。当所述驱动在组件为摇摆角度驱动轴组件时，通过所述摇摆角度驱动轴组件转动时，通过所述第一组驱动丝4盒第二组驱动丝5驱动所述末端器械3实现对应摇摆角度方向的运动。当然，俯仰角度驱动轴组件和所述摇摆角度驱动轴组件对应的所述第一组驱动丝4和第二组驱动丝5，在所述第一连接单元61和第三连接单元63上的终止位置不同。

所述驱动轴组件11也可以既包括俯仰驱动轴组件，也可以包括摇摆角度驱动轴组件。此方案将在下文中详细介绍。

参照图1，所述驱动轴组件11包括在所述底座10上相对设置的俯仰角度驱动轴组件113以及摇摆角度驱动轴组件114，二者的结构相同，因此，在附图中主要对俯仰角度驱动轴组件113进行标号。参照图2，所述俯仰角度驱动轴组件113包括设于底座10上的第一粗轴115以及设于所述第一粗轴115上并与所述第一粗轴115同轴旋转的第一细轴116。参照图8至图9，所述第一组驱动丝4包括起始于所述第一粗轴115上的缠绕方向相反的第一驱动丝41 和第二驱动丝42，以及起始于所述第一细轴116上的缠绕方向相反的第三驱动丝43和第四驱动丝44。所述摇摆角度驱动轴组件114包括设于底座10上的第二粗轴(图中未示出)以及设于所述第二粗轴上并与所述第二粗轴同轴旋转的第二细轴(图中未示出)，所述第二组驱动丝5包括起始于所述第二粗轴上的缠绕方向相反的第五驱动丝51和第六驱动丝52，以及起始于所述第二细轴上的缠绕方向相反的第七驱动丝53和第八驱动丝54。

其中，所述第一驱动丝41、第二驱动丝42、第五驱动丝51以及第六驱动丝52终止于所述第一连接单元61；所述第三驱动丝43、第四驱动丝44、第七驱动丝53以及第八驱动丝54终止于所述第三连接单元63。应理解，本实用新型并不限定为8根驱动丝，其他可以实现本实用新型方案的数量的驱动丝也包含在本实用新型的范围内。

参照图6，所述俯仰角度驱动轴组件驱动所述末端器械实现俯仰自由度方向的运动时，所述第一驱动丝的长度变化量△L₄₁等于第一长度变化量△La₁与第二长度变化量△L’a₁之和，也即：△L₄₁＝△La₁₊△L’a₁。其中，所述第一长度变化量△La₁为所述第一驱动丝在所述第一连接单元与所述第二连接单元之间的部分的长度变化量(△La₁＝La₁-L₀)，所述第二长度变化量△L’a₁为所述第一驱动丝在所述第三连接单元与所述第四连接单元之间的部分的长度变化量(△L’a₁＝L’a₁-L₀)。

所述第二驱动丝的长度变化量△L₄₂等于第三长度变化量△Lb₁与第四长度变化量△L’b₁之和，也即：△L₄₂＝△Lb₁₊△L’b₁。其中，所述第三长度变化量△Lb₁为所述第二驱动丝在所述第一连接单元与所述第二连接单元之间的部分的长度变化量(△Lb₁＝L₀-Lb₁)，第四长度变化量为所述第二驱动丝在所述第三连接单元与所述第四连接单元之间的部分的长度变化量(△ L’b₁＝L₀-L’b₁)。

所述第三驱动丝的第五长度变化量△La₂等于所述第四驱动丝的第六长度变化量△Lb₂，所述第五长度变化量为所述第三驱动丝在所述第三连接单元与所述第四连接单元之间的部分的长度变化量(△La₂＝La₂-L₀)，所述第六长度变化量为所述第四驱动丝在所述第三连接单元与所述第四连接单元之间的部分的长度变化量(△Lb₂＝L₀-Lb₂)。

其中，所述第一长度变化量等于所述第三长度变化量，即△La₁＝△Lb₁。所述第二长度变化量等于所述第四长度变化量，即△L’a₁＝△L’b₁；所述第一长度变化量与所述第二长度变化量之和，等于所述第三长度变化量与所述第四长度变化量之和，也即：△La₁+△L’a₁＝△Lb₁+△L’b₁。

另外，可以理解的是，La₁+Lb₁＝2L₀，L’a₁+L’b₁＝2L₀，La₂+Lb₂＝2L₀。

应理解，上述L₀表示相邻连接组件之间的驱动丝的初始长度，本实施例中，不同的相邻连接组件之间的距离可以相等，也即各个相邻连接组件之间的驱动丝的初始长度可以相等。在其他实施例中，不同的相邻连接组件之间的距离也可以不等。

可以理解的是，末端器械实现俯仰自由度方向的运动时，所述第二连接单元与所述第三连接单元之间的所述第一驱动丝和所述第二驱动丝的长度，以及所述第四连接单元与所述第五连接单元之间的所述第一驱动丝和第二驱动丝的长度均不变。所述第四连接单元与所述第五连接单元之间的所述第三驱动丝和第四驱动丝的长度不变。

如图2所示，所述第一粗轴与所述第一细轴的直径之比D₁/D₂，等于所述第一驱动丝的长度变化量△L₄₁与所述第三驱动丝△La₂的长度变化量之比，也即：D₁/D₂＝△L₄₁/△La₂，或等于所述第二驱动丝的长度变化量△L₄₂与所述第四驱动丝的长度变化量△Lb₂之比，也即：D₁/D₂＝△L₄₂/△Lb₂。

参照图7，所述摇摆角度驱动轴组件驱动所述末端器械实现摇摆自由度方向的运动时，所述第五驱动丝的长度变化量△L₅₁等于第七长度变化量△Lc₁与第八长度变化量△L’c₁之和，也即△L₅₁＝△Lc₁+△L’c₁。所述第七长度变化量△Lc₁为所述第五驱动丝在所述第二连接单元与所述第三连接单元之间的部分的长度变化量，所述第八长度变化量△L’c₁为所述第五驱动丝在所述第四连接单元与所述第五连接单元之间的部分的长度变化量。

所述第六驱动丝的长度变化量△L₅₂等于第九长度变化量△Ld₁与第十长度变化量△L’d₁之和，也即：△L₅₂＝△Ld₁+△L’d₁。所述第九长度变化量△Ld₁为所述第六驱动丝在所述第二连接单元与所述第三连接单元之间的部分的长度变化量，所述第十长度变化量△L’d₁为所述第六驱动丝在所述第四连接单元与所述第五连接单元之间的部分的长度变化量。

所述第七驱动丝的第十一长度变化量△Lc₂等于所述第八驱动丝的第十二长度变化量△Ld₂，所述第十一长度变化量△Lc₂为所述第七驱动丝在所述第四连接单元与所述第五连接单元之间的部分的长度变化量(△Lc₂＝Lc₂-L₀)，所述第十二长度变化量△Ld₂为所述第八驱动丝在所述第四连接单元与所述第五连接单元之间的部分的长度变化量(△Ld₂＝Ld₂-L₀)。

其中，所述第七长度变化量△Lc₁等于所述第九长度变化量△Ld₁，即△ Lc₁＝△Ld₁。所述第八长度变化量△L’c₁等于所述第十长度变化量△L’d₁，即△ L’c₁＝△L’d₁；所述第七长度变化量与所述第八长度变化量之和，等于所述第九长度变化量与所述第十长度变化量之和，即：△Lc₁+△L’c₁＝△Ld₁+△L’d₁。

另外，可以理解的是，Lc₁+Ld₁＝2L₀，L’c₁+L’d₁＝2L₀，Lc₂+Ld₂＝2L₀。

应理解，上述L₀表示相邻连接组件之间的驱动丝的初始长度，本实施例中，不同的相邻连接组件之间的距离可以相等，也即，各个相邻连接组件之间的驱动丝的初始长度可以相等。在其他实施例中，不同的相邻连接组件之间的距离也可以不等。

可以理解的是，末端器械实现摇摆自由度方向的运动时，所述第一连接单元与所述第二连接单元之间的所述第五驱动丝和第六驱动丝的长度，以及所述第三连接单元与所述第四连接单元之间的所述第五驱动丝和第六驱动丝的长度均不变。所述第三连接单元与所述第四连接单元之间的所述第五驱动丝和第六驱动丝的长度不变。

所述第二粗轴与所述第二细轴的直径(图中未示出)之比D₃/D₄，等于所述第五驱动丝的长度变化量△L₅₁与所述第七驱动丝的长度变化量△Lc₁之比，即D₃/D₄＝△L₅₁/△Lc₂；或等于所述第六驱动丝的长度变化量△L₅₂与所述第八驱动丝的长度变化量△L’c₁之比，即D₃/D₄＝△L₅₂/△L’c₁。

所述连接组件6具有一轴心，且与所述连杆2的轴心同轴，因此，下文以连杆2的轴心作为参照进行描述。参照图8和图9，所述第一连接单元61 在其外周缘设有相对所述连杆2轴心设置的第一通孔611和第二通孔612，所述第一通孔611用于供所述第一驱动丝41穿过，所述第二通孔612用于供所述第二驱动丝42穿过。也即，所述第一驱动丝41与所述第二驱动丝42在所述第一连接单元61上围绕所述连杆2的轴心相对设置，同样地，所述第一连接单元61还在其外周缘设有相对所述连杆2轴心设置的第五通孔615和第六通孔616，所述第五通孔615用于供所述第五驱动丝51穿过，所述第六通孔 616用于供所述第六驱动丝52穿过。也即，所述第五驱动丝51与所述第六驱动丝52在所述第一连接单元61上围绕所述连杆2的轴心相对设置。其中，所述第五通孔615和第六通孔616均相邻所述第一通孔611和第二通孔612 设置。

具体地，如图9所示，第三连接单元63在其外周缘设有相对所述连杆2 轴心设置的第三通孔633和第四通孔634，所述第三通孔633用于供所述第三驱动丝43穿过，所述第四通孔634用于供所述第四驱动丝44穿过。也即，所述第三驱动丝43与所述第四驱动丝44在所述第三连接单元63上围绕所述连杆2的轴心相对设置。同样地，所述第三连接单元63还在其外周缘设有相对所述连杆2轴心设置的第七通孔637和第八通孔638，所述第七通孔637用于供所述第七驱动丝53穿过，所述第八通孔638用于供所述第八驱动丝54 穿过。也即，所述第七驱动丝53与所述第八驱动丝54在所述第三连接单元 63上围绕所述连杆2的轴心相对设置。

所述第三连接单元63在与所述第一连接单元61的对应位置设有所述第一通孔611、第二通孔612、第五通孔615和第六通孔616，所述第一通孔611、第二通孔612、第五通孔615和第六通孔616相对所述第三通孔633、第四通孔634、第七通孔637和第八通孔638位于所述第三连接单元63的内侧，且所述第一通孔611与所述第三通孔633相邻设置，所述第二通孔612与所述第四通孔634相邻设置，所述第五通孔615与所述第七通孔637相邻设置，所述第六通孔616与所述第八通孔638相邻设置。也即，所述第一驱动丝41 与所述第三驱动丝43、所述第二驱动丝42与所述第四驱动丝44、所述第五驱动丝51与所述第七驱动丝53、所述第六驱动丝52与所述第八驱动丝54分别临近设置，且所述第三驱动丝43、第四驱动丝44、第七驱动丝53与第八驱动丝54相对位于所述第三连接单元63的外缘位置。

参照图9，所述第三连接单元63在所述第三通孔633以及所述第七通孔 637之间还设有第一限位孔661和第二限位孔662，也即所述第三驱动丝43 以及所述第七驱动丝53之间设有所述第一限位孔661和所述第二限位孔662，所述第一限位孔661和第二限位孔662可以均临近所述第三通孔633设置。当然，在其他实施例中，所述第一限位孔661和第二限位孔662也可以均临近所述第七通孔637设置，所述第一限位孔661还可以与所述第三通孔633临近设置，所述第二限位孔662与所述第七通孔637临近设置。

所述第三连接单元63在所述第四通孔634以及所述第八通孔638之间还设有第三限位孔663和第四限位孔664，也即所述第四驱动丝44以及所述第八驱动丝54之间设有所述第三限位孔663和所述第四限位孔664，所述第三限位孔663和第四限位孔664可以均临近所述第四通孔634设置。当然，在其他实施例中，所述第三限位孔663和第四限位孔664也可以均临近所述第八通孔638设置，所述第三限位孔663还可以与所述第四通孔634临近设置，所述第四限位孔664与所述第八通孔638临近设置。

在一实施例中，如图8所示，所述第一驱动丝41与所述第五驱动丝51 形成一根连续驱动丝，所述第二驱动丝42与所述第六驱动丝52形成一根连续驱动丝。如图9所示，所述第三驱动丝43与所述第七驱动丝53在一根完整的第一连续驱动丝81上，所述第四驱动丝44与所述第八驱动丝54在一根完整的第二连续驱动丝82上。可以理解的是，所述第三驱动丝43与所述第七驱动丝53实际是属于同一根驱动丝，只不过是同一根驱动丝的不同部分；同样地，所述第四驱动丝44与所述第八驱动丝54实际属于同一根驱动丝，只不过是同一根驱动丝的不同部分。如此，可以用较少数量的驱动丝即可实现所述驱动轴组件11的驱动功能，因此，减少了驱动丝的制造工序。

具体地，所述第一连续驱动丝81包括分别连接所述第三驱动丝43与所述第七驱动丝53的第一连接丝83，所述第一连接丝83的一端与所述第三驱动丝43连接，另一端依次穿过所述第一限位孔661和所述第二限位孔662后与所述第七驱动丝53连接。也即，所述第一连续驱动丝81依次穿过所述第三通孔633、第一限位孔661、第二限位孔662以及第七通孔637，形成“W”型。

所述第二连续驱动丝82包括分别连接所述第四驱动丝44与所述第八驱动丝54的第二连接丝84，所述第二连接丝84的一端与所述第四驱动丝44连接，另一端依次穿过所述第三限位孔663和所述第四限位孔664后与所述第八驱动丝54连接。也即，所述第二连续驱动丝82依次穿过所述第四通孔634、第三限位孔663、第四限位孔664以及第八通孔638，形成“W”型。

在另一实施例中，如图10至图12所示，所述第一驱动丝41、第二驱动丝42、第五驱动丝51以及第六驱动丝52在对应所述连接组件的末端位置为球状结构。所述第三驱动丝43、第四驱动丝44、第七驱动丝53以及第八驱动丝54在对应所述连接组件的末端位置为球状结构。也即，第一驱动丝41、第二驱动丝42、第五驱动丝51、第六驱动丝52、第三驱动丝43、第四驱动丝44、第七驱动丝53以及第八驱动丝54均为独立的一根驱动丝。如此，减少了驱动丝的安装工序，更方便对驱动丝的安装，从而提高了安装效率。可以理解的是，各个驱动丝的末端球状结构的直径大于各个通孔的直径。

本实用新型提供的操作臂100以及手术机器人，通过设置直径不同的第一转轴和第二转轴，利用第一组驱动丝4起始于第一转轴并终止于连接组件6 的第一位置，第二组驱动丝5起始于第二转轴并终止于连接组件6的第二位置，通过不同驱动丝不同的起始位置和不同的终止位置驱动连接组件6向不同的方向运动不同的幅度，从而实现通过所述第一组驱动丝4和第二组驱动丝5驱动所述末端器械3实现对应自由度方向的运动，进而提高了操作臂100 在执行手术操作过程中的灵活度。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种操作臂，其特征在于，所述操作臂包括依次连接的驱动盒、连杆、末端器械以及贯穿所述连杆的第一组驱动丝和第二组驱动丝，所述末端器械包括与所述连杆连接的连接组件以及与所述连接组件连接的末端执行器；所述驱动盒包括与所述连杆连接的底座、设于所述底座上的驱动轴组件，所述驱动轴组件包括设于所述底座上的第一转轴以及设于所述第一转轴上并与所述第一转轴同轴旋转的第二转轴；所述第一组驱动丝起始于所述第一转轴，并终止于所述连接组件的第一位置，所述第二组驱动丝起始于所述第二转轴，并终止于所述连接组件的第二位置，所述第一位置为远离所述连杆的位置，所述第二位置为靠近所述连杆的位置，以在所述驱动轴组件转动时，通过所述第一组驱动丝和第二组驱动丝驱动所述末端器械实现对应自由度方向的运动。

2.如权利要求1所述的操作臂，其特征在于，所述连接组件包括与所述末端执行器连接的第一连接单元、与所述第一连接单元耦合的第二连接单元、与所述第二连接单元耦合的第三连接单元、与所述第三连接单元耦合的第四连接单元以及一端与所述第四连接单元耦合、另一端与所述连杆连接的第五连接单元；所述第一连接单元的旋转中心轴线与所述第三连接单元的旋转中心轴线平行，所述第二连接单元的旋转中心轴线与所述第四连接单元的旋转中心轴线平行，且所述第一连接单元和所述第二连接单元的旋转中心轴线垂直。

3.如权利要求2所述的操作臂，其特征在于，所述驱动轴组件包括俯仰角度驱动轴组件以及摇摆角度驱动轴组件，所述俯仰角度驱动轴组件包括设于底座上的第一粗轴以及设于所述第一粗轴上并与所述第一粗轴同轴旋转的第一细轴，所述第一组驱动丝包括起始于所述第一粗轴上的缠绕方向相反的第一驱动丝和第二驱动丝，以及起始于所述第一细轴上的缠绕方向相反的第三驱动丝和第四驱动丝；

所述摇摆角度驱动轴组件包括设于底座上的第二粗轴以及设于所述第二粗轴上并与所述第二粗轴同轴旋转的第二细轴，所述第二组驱动丝包括起始于所述第二粗轴上的缠绕方向相反的第五驱动丝和第六驱动丝，以及起始于所述第二细轴上的缠绕方向相反的第七驱动丝和第八驱动丝。

4.如权利要求3所述的操作臂，其特征在于，所述第一驱动丝、第二驱动丝、第五驱动丝以及第六驱动丝终止于所述第一连接单元；所述第三驱动丝、第四驱动丝、第七驱动丝以及第八驱动丝终止于所述第三连接单元。

5.如权利要求4所述的操作臂，其特征在于，所述俯仰角度驱动轴组件驱动所述末端器械实现俯仰自由度方向的运动时，所述第一驱动丝的长度变化量等于第一长度变化量与第二长度变化量之和，所述第一长度变化量为所述第一驱动丝在所述第一连接单元与所述第二连接单元之间的部分的长度变化量，所述第二长度变化量为所述第一驱动丝在所述第三连接单元与所述第四连接单元之间的部分的长度变化量；

6.如权利要求5所述的操作臂，其特征在于，所述第一长度变化量等于所述第三长度变化量，所述第二长度变化量等于所述第四长度变化量。

7.如权利要求5所述的操作臂，其特征在于，所述第一粗轴与所述第一细轴的直径之比，等于所述第一驱动丝的长度变化量与所述第三驱动丝的长度变化量之比；或等于所述第二驱动丝的长度变化量与所述第四驱动丝的长度变化量之比。

8.如权利要求4所述的操作臂，其特征在于，所述摇摆角度驱动轴组件驱动所述末端器械实现摇摆自由度方向的运动时，所述第五驱动丝的长度变化量等于第七长度变化量与第八长度变化量之和，所述第七长度变化量为所述第五驱动丝在所述第二连接单元与所述第三连接单元之间的部分的长度变化量，所述第八长度变化量为所述第五驱动丝在所述第四连接单元与所述第五连接单元之间的部分的长度变化量；

9.如权利要求8所述的操作臂，其特征在于，所述第七长度变化量等于所述第九长度变化量，所述第八长度变化量等于所述第十长度变化量。

10.如权利要求8所述的操作臂，其特征在于，所述第二粗轴与所述第二细轴的直径之比，等于所述第五驱动丝的长度变化量与所述第七驱动丝的长度变化量之比；或等于所述第六驱动丝的长度变化量与所述第八驱动丝的长度变化量之比。

11.如权利要求4所述的操作臂，其特征在于，所述第一驱动丝与所述第二驱动丝在所述第一连接单元上围绕所述连杆的轴心相对设置，所述第五驱动丝与所述第六驱动丝在所述第一连接单元上围绕所述连杆的轴心相对设置。

12.如权利要求11所述的操作臂，其特征在于，所述第一驱动丝与所述第五驱动丝形成一根连续驱动丝，所述第二驱动丝与所述第六驱动丝形成一根连续驱动丝。

13.如权利要求12所述的操作臂，其特征在于，所述第一驱动丝、第二驱动丝、第五驱动丝以及第六驱动丝在对应所述连接组件的末端位置为球状结构。

14.如权利要求4所述的操作臂，其特征在于，所述第三驱动丝与所述第四驱动丝在所述第三连接单元上围绕所述连杆的轴心相对设置，所述第七驱动丝与所述第八驱动丝在所述第三连接单元上围绕所述连杆的轴心相对设置。

15.如权利要求14所述的操作臂，其特征在于，所述第三驱动丝与所述第七驱动丝在一根完整的第一连续驱动丝上。

16.如权利要求15所述的操作臂，其特征在于，所述第三连接单元在所述第三驱动丝以及所述第七驱动丝之间还设有第一限位孔和第二限位孔；所述第一连续驱动丝还包括分别连接所述第三驱动丝与所述第七驱动丝的第一连接丝，所述第一连接丝的一端与所述第三驱动丝连接，另一端依次穿过所述第一限位孔和所述第二限位孔后与所述第七驱动丝连接。

17.如权利要求14所述的操作臂，其特征在于，所述第四驱动丝与所述第八驱动丝在一根完整的第二连续驱动丝上。

18.如权利要求17所述的操作臂，其特征在于，所述第三连接单元在所述第四驱动丝以及所述第八驱动丝之间还设有第三限位孔和第四限位孔；所述第二连续驱动丝还包括分别连接所述第四驱动丝与所述第八驱动丝的第二连接丝，所述第二连接丝的一端与所述第四驱动丝连接，另一端依次穿过所述第三限位孔和所述第四限位孔后与所述第八驱动丝连接。

19.如权利要求14所述的操作臂，其特征在于，所述第三驱动丝、第四驱动丝、第七驱动丝以及第八驱动丝在对应所述连接组件的末端位置为球状结构。

20.如权利要求14所述的操作臂，其特征在于，所述第一驱动丝与所述第三驱动丝、所述第二驱动丝与所述第四驱动丝、所述第五驱动丝与所述第七驱动丝、所述第六驱动丝与所述第八驱动丝分别临近设置，且所述第三驱动丝、第四驱动丝、第七驱动丝与第八驱动丝相对位于所述第三连接单元的外围位置。

21.一种手术机器人，其特征在于，所述手术机器人包括如权利要求1至20中任一项所述的操作臂。