CN213310266U - 手术器械、从操作设备及手术机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种手术器械、应用该手术器械的从操作设备以及具有该从操作设备的手术机器人，手术器械包括驱动装置和末端执行器，所述驱动装置包括多个驱动单元和驱动缆绳，驱动单元通过驱动缆绳操纵末端执行器的运动，操纵末端执行器偏航运动的驱动缆绳与操纵末端执行器驱动缆绳在末端执行器一侧存在耦合关系，驱动装置还包括用于解除上述耦合关系的解耦机构，解耦机构被配置为同时改变操纵末端执行器偏航运动驱动缆绳在驱动装置内的长度来解除上述耦合关系，本实用新型使用机械解耦的方式，相比软件算法解耦更精确可靠。

Description

手术器械、从操作设备及手术机器人

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，特别是涉及一种手术器械、使用该手术器械的从操作设备以及具有该从操作设备的手术机器人。

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控制台及从操作设备，主操作控制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控制台发送的控制命令，并进行相应的手术操作。

从操作设备上连接有可以与从操作设备可拆卸的手术器械，手术器械包括驱动装置和用于执行手术的末端执行器，驱动装置用于将手术器械连接到从操作设备并接受来自从操作设备的驱动力以驱动末端执行器运动，驱动装置通过驱动缆绳与末端执行器连接，驱动装置通过驱动缆绳来操纵末端执行器的运动。

末端执行器一般包括两个自由度的运动，即俯仰运动和偏航运动，其中偏航运动由一对的驱动缆绳控制的，俯仰运动的驱动缆绳是由另外一对的驱动缆绳操纵的，由于偏航运动与俯仰运动正交，因此在末端执行器进行俯仰运动时，控制俯仰的驱动缆绳与操纵和偏航的驱动缆绳之间存在耦合关系，即操纵俯仰的驱动缆绳的运动受于操纵偏航的驱动缆绳的影响，因此需要解除两者之间的这种耦合关系。现有技术采用的是软件解耦的方法，但软件解耦的方法的算法比较复杂，增加了系统控制程序的复杂度，且软件解耦的方法会在数据采集的时候存在误差，因此不能精确的解除两者之间的耦合关系。

实用新型内容

基于此，为解决上述问题，本实用新型提供一种手术器械和应用该手术器械的从操作设备以及具有该从操作设备的手术机器人，其中手术器械包括末端执行器、驱动装置及缆绳，驱动装置被配置为通过缆绳驱动末端执行器运动，缆绳包括用于驱动末端执行器运动第一驱动缆绳、第二驱动缆绳、第三驱动缆绳及第四驱动缆绳，驱动装置包括：

第一驱动单元，第一驱动缆绳和第二驱动缆绳的近端与第一驱动单元相连接；

第二驱动单元，第三驱缆绳和第四驱动缆绳的近端与第二驱动单元相连接，被第一驱动单元驱动的第一驱动缆绳和第二驱动缆绳配合被第二驱动单元操纵的第三驱动缆绳和第四驱动缆绳一起驱动末端执行器的偏航运动；

解耦机构，解耦机构包括主解耦件和与主解耦件连接的从解耦件，从解耦件包括滑架和分别安装在滑架两端的第一导向部和第二导向部，第一导向部被配置为第一驱动缆绳和第三驱动缆绳导向，第二导向部被配置为第二驱动缆绳和第四驱动缆绳导向，主解耦件被配置为在末端执行器俯仰运动时驱动滑架运动以同时增加第一驱动缆绳和第三驱动缆绳在驱动装置内的长度并同时减少第二驱动缆绳和第四驱动缆绳在驱动装置内的长度，或者减少第一驱动缆绳和第三驱动缆绳在驱动装置内的长度并同时增加第二驱动缆绳和第四驱动缆绳在驱动装置内的长度。

优选地，上述驱动装置还包括用于驱动末端执行器俯仰运动的第三驱动单元，第三驱动单元上缠有第五驱动缆绳和第六驱动缆绳的近端，第三驱动单元通过第五驱动缆绳和第六驱动缆绳驱动末端执行器执行俯仰运动，主解耦件与第三驱动单元同轴设置。

优选地，上述主解耦件和第三驱动单元用于沿第一方向旋转以释放第五驱动缆绳并收拉第六驱缆绳，并使得滑架在主解耦件的驱动下运动从而减少第一驱动缆绳和第三驱动缆绳在驱动装装置内的长度。

优选地，上述第三驱动单元与主解耦件沿与第一方向相反的第二方向旋转以收拉第五驱动缆绳并释放第六驱动缆绳，并使滑架在主解耦件的驱动下运动从而增加第一驱动缆绳和第三驱动缆绳在驱动装置内的长度。

优选地，上述驱动装置还包括第一导向轮，第一驱动缆绳和第三驱动缆绳先通过第一导向轮的导向然后再通过第一导向部的导向，滑架的运动方向与第一驱动缆绳和第三驱动缆绳在第一导向部与滑架之间的部分平行。

优选地，上述驱动装置还包括第二导向轮，第二驱动缆绳和第四驱动缆绳先通过第二导向轮的导向然后再通过第二导向部的导向，第二驱动缆绳和四驱动缆绳在第二导向轮和第二导向部之间的部分与滑架运动的方向平行。

优选地，上述主解耦件旋转使第一驱动缆绳、或者第二驱动缆绳、或者第三驱动缆绳、或者第四驱动缆绳中的任意一驱动缆绳在驱动装置内的长度的变化量等于滑架在驱动装置内移动的距离的两倍。

一种手术器械包括末端执行器、驱动装置及缆绳，驱动装置被配置为通过缆绳驱动末端执行器运动，缆绳包括用于驱动末端执行器运动第一驱动缆绳和第二驱动缆绳，驱动装置包括：

第一驱动单元，第一驱动缆绳和第二驱动缆绳的近端与第一驱动单元相连接，第一驱动单元用于通过第一驱动缆绳和第二驱动缆绳驱动末端执行器的偏航运动；

解耦机构，解耦机构包括主解耦件和与主解耦件连接的从解耦件，从解耦件包括滑架和分别安装在滑架两端的第一导向部和第二导向部，第一导向部被配置为第一驱动缆绳导向，第二导向部被配置为第二驱动缆绳导向，主解耦件被配置为在末端执行器执行俯仰运动时驱动滑架运动以同时增加第一驱动缆绳在驱动装置内的长度并同时减少第二驱动缆绳在驱动装置内的长度，或者减少第一驱动缆绳在驱动装置内的长度并同时增加第二驱动缆绳在驱动装置内的长度。

优选地，上述驱动装置还包括用于驱动末端执行器执行俯仰运动的第二驱动单元，第二驱动单元上缠有第三驱动缆绳和第四驱动缆绳的近端，第三驱动单元通过第三驱动缆绳和第四驱动缆绳驱动末端执行器执行俯仰运动，主解耦件与第二驱动单元同轴设置，主解耦件被配置为与第二驱动单元同轴旋转运动以驱动滑架运动。

优选地，上述主解耦件和第二驱动单元沿第一方向旋转以释放第三驱动缆绳并收拉第四驱缆绳，并使滑架在主解耦件的驱动下运动从而减少第一驱动缆绳和增加第二驱动缆绳在驱动装装置内的长度。

优选地，上述第二驱动单元与主解耦件沿与第一方向相反的第二方向旋转以收拉第三驱动缆绳并释放第四驱动缆绳，并使滑架在主解耦件的驱动下运动从而增加第一驱动缆绳和减少第二驱动缆绳在驱动装置内的长度。

优选地，上述驱动装置还包括第一导向轮，第一驱动缆绳先通过第一导向轮的导向然后再通过第一导向部的导向延伸至末端执行器，滑架的运动方向与第一驱动缆绳在第一导向部与滑架之间的部分平行。

优选地，上述驱动装置还包括第二导向轮，第二驱动缆绳先通过第二导向轮的导向然后再通过第二导向部的导向延伸至末端执行器，滑架的运动方向与第二驱动缆绳在第二导向部与滑架之间的部分平行。

优选地，上述主解耦件旋转使第一驱动缆绳或第二驱动缆绳在驱动装置内的长度的变化量等于滑架在驱动装置内移动的距离的两倍。

优选地，上述主解耦件被配置为驱动滑架沿直线运动。

优选地，上述从解耦件还包括第一解耦缆绳与第二解耦缆绳，主解耦件通过第一解耦缆绳和第二解耦缆绳连接到滑架，主解耦件被配置为通过第一解耦缆绳和第二解耦缆绳驱动滑架沿直线运动。

优选地，上述主解耦件用于沿第一方向旋转以释放第一解耦缆绳并收拉第二解耦缆绳使得滑架运动从而减少第一驱动缆绳在驱动装置内的长度并增加第二驱动在驱动装置内的长度。

优选地，上述主解耦件与从解耦件通过齿轮啮合方式相连接。

优选地，上述主解耦件具有凸轮结构，主解耦件用于旋转而带动凸轮结构抵触滑架而驱动滑架运动。

优选地，上述滑架还包括第一凸体和第二凸体，凸轮结构包括在主解耦件轴向上下相互错开设置的第一凸轮和第二凸轮，主解耦件旋转使得第一凸轮抵触第一凸体并且第二凸轮抵触第二凸体从而推动滑架运动。

优选地，上述第一凸轮和/或第二凸轮在垂直于主解耦件的旋转轴的平面上的投影的外轮廓具有渐开线，主解耦件旋转时渐开线到主解耦件的旋转轴的距离的变化量与主解耦件绕旋转轴转过的角度之间具有线性的变化关系。

优选地，上述外轮廓还包括位于渐开线两端的第一圆弧和第二圆弧，渐开线到主解耦件的旋转轴的距离从渐开线与第一圆弧连接的一端至渐开线与第二圆弧连接的一端逐渐增加。

一种从操作设备包括机械臂和上述手术器械，手术器械安装在机械臂上，机械臂用于操纵手术器械运动。

一种手术机器人，其特征在于，手术机器人包括主操作控制台和上述从操作设备，从操作设备根据主操作控制台的指令执行相应操作。

本实用新型的手术器械使用机械结构解除控制末端执行器俯仰运动的驱动缆绳与控制末端执行器偏航运动的驱动缆绳之间的耦合关系，能非常精确的解除两者之间的耦合关系，使用机械解耦能减少了整个手术机器人的程序算法，使手术机器人的运行更加稳定。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的手术机器人的从操作设备的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的手术机器人的主操作控制台的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例的从操作设备的机械臂的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例的手术器械的结构示意图；

图5A-5B为本实用新型一实施例的末端执行器的结构示意图；

图5C为图5A所示的实施例的夹持件的立体图；

图5D为图5A所示的实施例的末端执行器的侧视图；

图5E为本实用新型一实施例的驱动缆绳示意图；

图6A为图5A所示的实施例第一支架的立体图；

图6B为图6A从第一支架中心处沿滑轮轴的轴线的截面图；

图6C为本实用新型一实施例的第一支架的截面图；

图6D为本实用新型一实施例的第一支架的截面图；

图7A-7C为图6A所示实施例的末端执行器在没有解耦的情况下俯仰运动示意图；

图8A本实用新型一实施例的驱动装置示意图；

图8B-8C为图8A所示的驱动装置解耦过程示意图；

图9A-9B为图驱动缆绳在导向轮之间的走线路径示意图；

图10为本实用新型一实施例的驱动装置示意图；

图11为本实用新型一实施例主解耦件与从解耦件使用齿轮传动的驱动装置示意图；

图12A为本实用新型一实施例主解耦件与从解耦件使用凸轮传动的驱动装置示意图；

图12B为图12A所示的实施例的凸轮形式的主解耦件轮廓图；

图12C为图12A所示的实施例的驱动装置解耦过程示意图；

图13为本实用新型一实施例的适用于无开合功能的末端执行器的驱动装置示意图；

图14A和图14B为本实用新型另一实施例的驱动装置示意图；

图15为本实用新型另一实施例的适用于无开合功能的末端执行器的驱动装置示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。本文所使用的术语“远端”、“近端”作为方位词，该方位词为介入医疗器械领域惯用术语，其中“远端”表示手术过程中远离操作者的一端，“近端”表示手术过程中靠近操作者的一端。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

微创手术机器人一般包括从操作设备和主操作控制台，图1所示为本实用新型一实施例的从操作设备100，图2为本实用新型一实施例的主操作控制台200，外科医生在主操作控制台200上进行对从操作设备100的相关控制操作，从操作设备100根据主操作控制台200的输入指令执行对人体的外科手术。主操作控制台200和从操作设备100可以置于一个手术室内，也可以置于不同的房间，甚至主操作控制台200和从操作设备100可以相距很远，例如主操作控制台200 和从操作设备100分别位于不同的城市，主操作控制台200与从操作设备100 可以通过有线的方式进行数据的传输，也可以通过无线方式进行数据的传输，例如主操作控制台200与从操作设备100位于一个手术室内，两者之间通过有线的方式进行数据的传输，又如主操作控制台200与从操作设备100分别在不同的城市，两者之间通过5G无线信号进行远距离数据传输。

如图1所示，从操作设备100包括多个机械臂110，每个机械臂110包括多个关节和一个持械臂130，多个关节联动以实现持械臂130的多个自由度的运动，持械臂130上安装有用于执行外科手术的手术器械120，手术器械120穿过固定在持械臂130远端的套管针140进入人体体内，机械臂110用于操纵手术器械 120运动以执行手术。手术器械120可拆卸地安装在持械臂130上，从而可以随时更换不同类型的手术器械120或取下手术器械120以对手术器械120进行冲洗或消毒。如图3所示，持械臂130包括持械臂本体131和器械安装架132，器械安装架132用于安装手术器械120，器械安装架132可以在持械臂本体131上滑动，进而带动手术器械120沿持械臂本体131前进或退出。

如图4所示，手术器械120包括分别位于手术器械120近端的驱动装置170 和远端的末端执行器150，以及位于驱动装置170和末端执行器150之间的长轴 160，驱动装置170用于与持械臂130的器械安装架132相连接，器械安装架132 内具有多个致动器(图未示出)，多个致动器与驱动装置170进行接合，以将致动器的驱动力传输给驱动装置170。长轴160用于连接驱动装置170和末端器械 150，长轴160是中空的，供驱动缆绳穿过，驱动装置170通过驱动缆绳操纵的末端执行器150的运动，以使末端执行器150执行相关手术操作。

图5A-图5D为本实用新型一实施例的末端执行器150的结构示意图，图5A 中的方向标识是为了方便描述驱动缆绳在末端执行器150上的绕线方式，标识中的远端和近端是指末端执行器150的远端和近端方向，前、后、左、右是指在图5A的视角下末端执行器150的前部方向、后部方向、左部方向以及右部方向，其他如图虽然没有方向标识，但能根据图5A较容易的推导出末端器械执行器150方向。如图5A和5B所示，末端执行器150包括大致呈U形结构的第二支架210、第一支架310，以及执行器410和驱动缆绳，第二支架210的远端用于连接长轴160，第一支架310上设置有引导驱动缆绳的第一组滑轮，第二支架 210的远端的两个支柱之间设置有第二销211，第二销211上设置用于引导驱动缆绳的第二滑轮组。第一支架310的近端具有俯仰轮311，俯仰轮311设置在第二销211上，第一支架310可以绕第一销轴211的轴线AA’旋转。第一支架310 的远端的两个支柱之间设置有第一销312，第二销211和第一销312相互垂直，执行器410通过第一销312安装在第一支架310上，驱动缆绳包括操纵执行器 410开合和偏航运动的第一对缆绳和第二对缆绳，以及操纵末端执行器俯仰运动第三对缆绳。可以理解的是，在其他的一些实施例中，执行器410不需要开合运动，例如烧灼器械，此时驱动缆绳仅具有操纵执行器偏航运动的第一对缆绳，以及操纵末端执行器俯仰的第二对缆绳。在其他的一些施例中，第一销312也可以设置在执行器410上，例如第一销312和执行器410是一体成型的。

第一对缆绳的远端安装在执行器410的第一夹持部411上，其近端连接到驱动装置170内的第一驱动单元上，第二对缆绳的近端安装在执行器的第二夹持部412上，其近端连接到驱动装置170内的第二驱动单元上，第一对缆绳和第二对缆绳配合操纵第一夹持部411和第二夹持部412绕第一销312的轴线BB’旋转，实现末端执行器150的开合和偏航运动。第三对缆绳的远端安装在第一支架310上，近端连接到驱动装置170内的驱动单元上。第一对缆绳包括近端以相反方式缠绕在第一驱动单元上的第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B，第二对缆绳包括近端以相反方式缠绕在第二驱动单元上的第三驱动缆绳152A 和第三驱动缆绳152B，第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B构成一个回路，第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B构成一个回路后，则两者存在此消彼长的关系，这是因为第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B的近端以相反的方式缠绕在驱动装置170内的绞盘上，因此当绞盘旋转时绞盘则会收拉第一驱动缆绳151A并释放第二驱动缆绳151B，或者释放第一驱动缆绳151A并收拉第二驱动缆绳151B.同样地，第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B也构成一个回路。可以理解的是驱动缆绳可以是完整的条形件，也而可以是多段不同结构的条形件组成，如图5E所述，第一对缆绳的第一驱动缆绳151A包括用于连接到驱动装置内的第一段缆绳151A1，用于连接到末端执行器的第二段缆绳 151A2，第一段缆绳151A1和第二段缆绳151A2之间使用刚性的条形件151A3 相连接，这样的结构相比使用整条驱动缆绳传输效率更高，而且也容易产生多条驱动缆绳在长轴160内交缠的情况,可以理解的是，在其他的一些实施例中，驱动缆绳也可以一条完整而未分段的缆绳。

第一对缆绳和第二对缆绳在第一滑轮组和第二滑轮组上的绕线方式相同，但第一对缆绳的第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B在第一滑轮组和第二滑轮组上的绕线方式相反，第二对缆绳的第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B 在第一滑轮组和第二滑轮上的绕线方式相反。具体地，第一驱动缆绳151A经过第一滑轮组的第一滑轮221前部的导向然后再经过第二滑轮组的第五滑轮225 的后部导向然后穿过第二支架210延伸至长轴160内，第二驱动缆绳151B经过第一滑轮组的第三滑轮223后部的导向然后再经过第二滑轮组的第七滑轮227 的前部的导向后然后穿过第二支架210延伸至长轴160内。第三驱动缆绳152A 经过第一滑轮组的第二滑轮222前部的导向然后再经过第二滑轮组的第六滑轮 226的后部导向后穿过第二支架210延伸至长轴160内，第四驱动缆绳152B经过第一滑轮组的第四滑轮的后部的导向后然后再经过第二滑轮组的第八滑轮 228的前部的导向后穿过第二支架210延伸至末端长轴160内。在其他的一些实施例中，末端执行器也150可以只在第一支架310上滑轮组，在第二支架210 不设置滑轮组，从而第一对缆绳和第二对缆绳仅通过第一支架310上的滑轮组后直接穿过第二支架延伸至长轴160内，但因为缺少了第二支架上的滑轮组，在末端执行器俯仰的过程中驱动缆绳会受到来自第二支架的较大的摩擦力，从而降低了驱动缆绳的传输效率，也可能会引起驱动缆绳的松弛。

执行器410的第一夹持部411的结构如图5C所述，第一夹持411包括主体 4111，主体4111的远端具有夹持座4113，主体4111的近端具有旋转轮4112，旋转轮4112用于安装在第一销312上，旋转轮4112的侧壁上具有用于引导驱动缆绳的第一环形槽4114。夹持座4113设置有夹持件4115，加持件4115材料和夹持座4113由不同材料制成，一般夹持件4115由比夹持座4113硬度更大的钨钢制成，夹持件4115的近端一侧具有斜面4116，该斜面4116可以使得手术过程中缝合线落入夹持件4115和夹持座4113之间的空隙4117时，能沿斜面4116顺利脱离处空隙4117，防止缝合线卡死在空隙4117中。

第一驱动缆绳151A至第四驱动缆绳152B在经过上述多个滑轮的导向后，使得第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B在第二滑轮组与第二支架210之间的部分位于经过第二销211的轴线AA’且垂直第一销312的轴线BB’的第一平面 M异侧，同样的，第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B在第二滑轮组与第一之间210之间的部分位于第一平面M的异侧，而第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳152A在第二滑轮组与第二支架210之间位于第一平面M的同侧，第二驱动缆绳151B和第四驱动缆绳152B在第二滑轮组与第二支架210之间的部分位于第一平面M的同侧。

如图5D所示用于容纳第一驱动缆绳151A的第一环形槽4114和用于容纳第三驱动缆绳152A的第二环形槽4124在第一销312的轴线上相距H，为了使第一驱动缆绳151A在第一夹持部411上部分能位于第一夹持部411上的第一环形槽4114内，第三驱动缆绳152A在第二夹持部412上的部分能位于达第二夹持部412上的第二环形槽41244124内，以使第一驱动缆绳151A、第三驱动缆绳 152A在第一销312的轴线方向上不脱离第一环形槽4114、第二环形槽4124，后续在描述驱动缆绳不脱离第一环形槽4114或第二环形槽4124都是指在驱动缆绳在第一销312的轴线方向上不脱离第一环形槽4114或第二环形槽4124。相应的，第一滑轮221与第二滑轮222在径向的方向上也相距一段距离h，该距离 h大致等于第一环形槽4114与第二环形槽4124相距的H，在一些实施例中上述距离h与H相等。同样地，为了第二驱动缆绳151B、第四驱动缆绳152B也不脱离第一环形槽4114、第二环形槽4124，第三滑轮223和第四滑轮224在滑轮径上的也存在相应的距离。

具体地，如图6A、6B所示，第一支架310包括支架主体314，支架主体314 的近端具有俯仰轮311，支架主体314的远端具有第一支柱315和第二支柱316，执行器410通过第一销312设置在第一支柱315和第二支柱316之间，支架主体314的两侧分别设置有第一滑轮轴317和第二滑轮轴318，第一滑轮轴317和第二滑轮轴318与支架主体314一体成型，第一滑轮221和第二滑轮222安装在第一滑轮轴317上，第三滑轮223和第四滑轮224安装在第二滑轮轴318上，第一滑轮221至第四滑轮224的滑轮槽具有相同的槽底半径。第一滑轮轴317 包括第一轮轴317A和第二轮轴317B，第二轮轴317B一端与支架主体314连接，其另一端与第一轮轴317A连接，第一滑轮221安装在第一轮轴317A上，第二滑轮222安装在第二轮轴317B上，其中，第一轮轴317A的轴线a与第二滑轮轴的轴线b在第一滑轮221或第二滑轮222在径向上相距h，从而第一滑轮221 和第二滑轮222分别安装到第一轮轴317A和第二轮轴317B上后，第一滑轮221 和第二滑轮222的槽底在滑轮的径向方向上也相距h，使得第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳152A分别经过第一滑轮221和第二滑轮222的导向后，第一驱动缆绳151A在第一滑轮221的滑轮槽中的部分和第三驱动缆绳152A在所述第二滑轮222的滑轮槽中的部分到第一滑轮317A的轴线b的距离相差h，因此，第一驱动缆绳151A能保持不脱离第一环形槽4114的状态沿第一环形槽4114延伸至第一滑轮221，第三驱动缆绳152A能保持不脱离第二环形槽4124的状态沿第二环形槽4124延伸至第二滑轮222。特别地，当上述距离h与H相等时，第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳152A能沿第一支架310的中轴线c的方向延伸到第一滑轮221和第二滑轮222，第一支架310的中轴线c是指同时经过第一支架310的中心处且垂直于第二销211和第一销312的直线。

由于第一滑轮轴317与支架主体314是一体成型的，为了方便加工和安装滑轮，第一轮轴317A和第二滑轮317B侧壁相切，即第一轮轴317A在第一平面上的投影与所述第二轮轴317B在所述第一平面上的投影相内切，所述第一平面与所述第二轮轴的轴线垂直，如图6B所示，第一轮轴317A的侧壁与第二轮轴 317B侧壁相内切，两者的内切点P靠近第一支架310的中心位置，并且内切点 P位于经过第一轮轴317A的轴线且平行第一销312的轴线BB’的轴线的第二平面上，这样可以使得第一滑轮221和第二滑轮222在第二平面上的距离相距最大，从而最大程度使得h与H相等，可以最大程度使得第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳152A能沿第一支架310的中轴线的方向延伸到第一滑轮221和第二滑轮222。

同样地，第二滑轮轴318和第一滑轮轴317具有相同的设置，第二滑轮轴318 第三滑轮轴318A和第四滑轮轴318B在径向上也相距h，第三滑轮223和第四滑轮224分别安装在第三滑轮轴318A和第四滑轮轴318B上，故第二驱动缆绳 151B能保持不脱离第一环形槽4114的状态延伸的第一环形槽4114延伸至第三滑轮223，第四驱动缆绳152B能保持不脱离第二环形槽4124的状态沿第二环形槽4124延伸至第四滑轮224。

本实用新型一实施例的第二支架如图6C所示，本实施例使用滑轮槽的槽底半径不同的滑轮组合实现第一对缆绳保持不脱离第一环形槽4114的状态延伸至第一滑轮组，第二对缆绳保持不脱离第二环形槽4124的状态延伸至第二滑轮组。具体的，第二支架510上具有第一滑轮轴517和第二滑轮轴518，第一滑轮321 和第二滑轮322同心地安装在第一滑轮轴517上，第二滑轮322位于第一滑轮轴517的底部，第一滑轮321位于第一轴517的上部，第一滑轮321和第二滑轮322的槽底半径分别为r1和r2,其中r1大于r2，因此第一滑轮321和第二滑轮322安装到第一滑轮轴317上后，两者的底槽在第一滑轮321径向上相距h,其中h＝r1-r2，从而第一驱动缆绳151A能保持不脱离第一环形槽4114的形态沿第一环形槽4114延伸至第一滑轮321，第三驱动缆绳152A能保持不脱离第二环形槽4124的形态沿第二环形槽4124延伸至第二滑轮322。第三滑轮323、第四滑轮324与第一滑轮321、第二滑轮322有相同的设置，此处不再赘述。

本实用新型一实施例的第二支架如图6D所示，本实施例的第二支架610和图6C所示的实施例不同的是，槽底半径大的滑轮设置第二支架610内侧，槽底半径小的滑轮设置在第二支架610的外侧，具体地，第一滑轮421的槽底半径为r1，第二滑轮422的槽底半径为r2，r2>r1第一滑轮421和第二滑轮422安装到第一滑轮轴617上后，两者的滑轮槽在第一滑轮421的径向上上相距h，其中 h＝r1-r2，此时对应的第一对缆绳和第二对缆绳与执行器410的连接方式与上两个实施例相反，具体地，第一对缆绳与第二夹持部412相连接，第二对缆绳与第一夹持部411相连接，由此第一对缆绳的第一驱动缆绳151能保持不脱离第二环形槽4124的形态沿第二环形槽4124延伸至第一滑轮421，第二对缆绳的的第三驱动缆绳152A能保持不脱离第一环形槽4114的形态沿第一环形槽4114延伸至第二滑轮422。第三滑轮423、第四滑轮424与第一滑轮421、第二滑轮422 有相同的设置，此处不再赘述。由于槽底半径较小的第一滑轮421位于第一滑轮轴617的上部，而槽底半径较大的第二滑轮422位于第一滑轮轴421的底部，因此使得第一滑轮组安装到第一支架上后整个末端执行器150的外轮廓横截面的更接近于圆形，使得末端执行器150的横截面更接近圆形护套160A的横截面，从而整个末端执行器150的结构相比前面两个实施例更加紧凑，护套160A装到末端执行器150上后两者贴合更加紧密。

但驱动缆绳经过上述绕线方式绕在第一滑轮组和第二滑轮组上后，使得操纵末端执行器俯仰运动的第三对缆绳与操纵末端执行器偏航及开合运动第一对缆绳、第二对缆绳之间存在耦合关系。具体地，如图7所示，当手术器械的驱动装置170释放第三对缆绳的第五驱动缆绳153A并收拉第三对缆绳的第六驱动缆绳153B时，期望的末端执行器150俯仰运动是末端执行器150的第一支架310 和执行器410一起绕第二销211的轴线AA’顺时针方向旋转，并且在旋转的过程中执行器410不绕第一销312运动，但是由于驱动缆绳经过上述绕线方式后，第一支架310和执行器410一起绕第二销211的轴线AA’逆时针旋转的过程中，使得第一对缆绳的第一驱动缆绳151A和第二对缆绳的第三驱动缆绳152B分别在第五滑轮225和第六滑轮226上的包角长度将增加，同时第一对缆绳的第二驱动缆绳152B和第二对缆绳的第四驱动缆绳152B分别在第七滑轮227和第八滑轮228上的包角长度将减少，从而使得第一驱动缆绳151A在第一夹持部411 到第五滑轮225之间的部分151A’以及第三驱动缆绳152A在第二夹持部412到第六滑轮226之间的部分152A’将减少，第二驱动缆绳152B在第一夹持部411 到第七滑轮227之间的部分152B’以及第四驱动缆绳152B在第二夹持部412到第八滑轮228之间的部分152B’的长度将增加，从而促使执行器410绕第一销 312的轴线BB’逆时针旋转，这是不期望发生的。

因此，在末端执行器一侧，操纵末端执行器俯仰运动的第三对缆绳的运动会引起操纵末端执行器偏航运动的第一对缆绳和第二对缆绳的运动，将这种一个元件的变化影响另一个元件的关系称之为耦合关系，即一个元件与另一元件之间存在耦合关系，即第三对缆绳与第一对缆绳、第二对缆绳之间存在耦合关系。由于第三对缆绳与第一对缆绳、第二对缆绳之间存在着这种耦合关系使得末端执行器150无法正确的执行俯仰操纵，从而无法正确的执行手术操作。因此需要解除第三对缆绳和第一对缆绳、第二对缆绳之间的这种耦合关系，使第三对缆绳的运动不再影响第一对缆绳、第二对缆绳的运动，三者之间的运动能相互独立、互不干扰或影响，将这种解除第三对缆绳和第一对缆绳、第二对缆绳之间这种耦合关系称之为解耦。

对于如何解除上述两个实施例中驱动缆绳之间的耦合关系，一种现有的解耦方法是使用软件算法进行解耦，主操作控制台200控制第三对缆绳运动的同时，也控制第一对缆绳和第二对缆绳运动，但是使用软件算法解耦的方法会导致手术机器人的控制程序复杂，容易出错，而且这种软件算法解耦的方法会使得手术器械的驱动机构的每个驱动单元失去独立性，具体而言，驱动装置内具有分别驱动第一对缆绳的第一驱动单元、驱动第二对缆绳的第二驱动单元以及驱动第三对缆绳的第三驱动单元，理想的状况各驱动单元的控制是彼此独立的，然而当使用软件算法解耦时，需要同时控制上述三个驱动单元一起运动，从而导致三个驱动单元失去了独立性，容易出现控制错误。

因此本实用新型还提供了一种用于驱动上述末端执行器的驱动装置，本实用新型的驱动装置使用机械解耦的方法解除上述耦合关系，如图8A所示为本实用新型一实施例的驱动装置170的示意图，驱动装置170包括壳体178和位于壳体178内用于驱动末端执行器150执行开合、偏航的第一驱动单元171和第二驱动单元172，用于驱动末端执行器150执行俯仰运动的第一驱动单元173，以及用于驱动长轴160自转运动的第四驱动单元174。第一对缆绳的第一驱动缆绳 151A和第二驱动缆绳151B的近端以相反的缠绕方式绕在第一驱动单元171上，第二对缆绳的第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B的近端分别以相反的缠绕方式绕在第二驱动单元172上，第三对缆绳的第五驱动缆绳153A和第六驱动缆绳153B分别以相反的缠绕方式绕在第三驱动单元173上，第四缆绳的第六驱动缆绳154A和第七驱动缆绳154B分别以相反的缠绕方式绕在第四驱动单元 174上。

当器械安装架132内的致动器驱动第一驱动单元171旋转时，第一驱动单元 171收拉/释放第一驱动缆绳151A，同时释放/收拉第二驱动缆绳151B以使第一夹持部411围绕第一销312的轴线BB’旋转，第二支架310围绕第二销215的轴线AA’旋转，当器械安装架132内的致动器驱动第二驱动单元172旋转时，第二驱动单元172收拉/释放第三驱动缆绳152A，同时释放/收拉第四驱动缆绳152B 以使第二夹持部412围绕第一销312的轴线BB’旋转，当致动器驱动第三驱动单元173旋转时，第三驱动单元173收拉/释放第五驱动缆绳153A，同时释放/收拉第六驱动缆绳153B以使第一支架310第二销211的轴线AA’旋转，实现末端执行器150的俯仰运。当器械安装架132内的致动器驱动第四驱动单元174随其轴174A旋转时，第四驱动单元174收拉或释放第七驱动缆绳154A或第八驱动缆绳154B实现驱动长轴160的自转运动。

驱动装置170还包括用于解除第一对缆绳与第二对缆绳、第三对缆绳之间在末端执行器150一侧的耦合关系的解耦机构，解耦机构包括主解耦件175和从解耦件176，主解耦件175与第三驱单元173同轴设置，主解耦件1751与第三驱动单元171接受来自相同的动力源驱动，动力源即为上述的从操作设备中的致动器，故主解耦件175与第三驱动单元173同角速旋转。从解耦件176包括滑架171和分别设置在滑架两端的第一导向部1763和第二导向部1764，第一对缆绳的第一驱动缆绳151A和第二对缆绳的第三驱动缆绳152A通过第一导向部 1763的导向后然后进入长轴内，第一对缆绳的第二驱动缆绳151B和第二对缆绳的第四驱动缆绳152B通过第二导向部1764的导向后然后进入长轴内。主解耦件175用于驱动从解耦件176移动以改变第一对缆绳和第二对缆绳在驱动装置内的长度，从而解除第三对缆绳与第一对缆绳、第二对缆绳之间的耦合关系。

驱动装置170还包括用于引导驱动缆绳的多个导向轮，第一驱动缆绳151A 和第三驱动缆绳152A先通过第一导向轮177A导向后然后再经过第一导向部 1763的导向后最后通过第二导向轮177B的导向延伸到长轴160内，第二驱动缆绳151B和第四驱动缆绳152B先通过第三导向轮177C的导向后然后再通过第二导向部1764的导向最后通过第四导向轮177D的导向后延伸到长轴160内，第五驱动缆绳153A和第六驱动缆绳153B分别通过第五导向轮177G和第六导向轮177H延伸至长轴160内。

第一导向轮176A至第六导向轮176F、第一导向部1763以及第二导向部1764 都是具有并排的两个滑轮的结构，以用于引导两条驱动缆绳。如图9A所示，第一导向轮177A、第一导向轮177B、第一导向部1753都具有两个并排的滑轮结构，以分别用于引导第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳152A，其中第一导向轮177A的轴线与第一导向部1763的轴线相互平行，第一导向部1763的轴线与第二导向轮177B的轴线相互垂直。经过上述第一导向轮177A、第一导向部1753 以及第二导向轮177B的导向后，第一驱动缆绳151A在第一导向轮177A和第一导向部1763之间形成有第一部分缆绳151Aa，第三驱动缆绳152A在第一导向轮177A和第一导向部1763之间形成有第二部分缆绳152Aa，第一不缆绳 151Aa、第二部分缆绳152Aa与滑架1761的运动方向平行，第一部分缆绳151Aa、第二部分缆绳152Aa不包括绕在滑轮上的部分。因此，当从解耦件176在主解耦件1751的驱动下沿直线运动的过程中引起的第一部分缆绳151Aa和第二部分缆绳152Aa的长度变化始终是线性的。

如图9B所示，第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳152A在第一导向部1763 和第二导向轮177B之间分别形成有第三部分缆绳151Ab和第四部分缆绳 152Ab，第三部分缆绳151Ab和第四部分缆绳152Ab相对于第三导向轮176C的中心平面H1对称，第三导向轮176C的中心平面S1是指位于第三导向轮176C 的两个并排滑轮的中心且垂直于第三导向轮176C的轴线c1的平面，同样地，第三部分缆绳151Ab和第四部分缆绳152Ab也不包括绕在滑轮上的部分。第三部分缆绳151Bb和第四部分缆绳152Bb与中心面S1的夹角都为θ，且夹角θ足够小，从而使得第三部分缆绳152Ab和第四部分缆绳152Bb的长度几乎等于第一导向部1753到第三导向176C距离h，从而第三部分缆绳152Ab和第四部分缆绳152Bb也与从解耦件的运动方向大致平行。因此，当从解耦件176在主解耦件175的驱动下沿直线运动的过程中引起的第三部分缆绳152Ab和第四部分缆绳152Bb的长度变化也基本上是线性的。

同样地，第一对缆绳的第二驱动缆绳151B和第二对缆绳的第四驱动缆绳 152B在第三导向轮176C、第二导向部1754以及第四导向轮176D之间的部分也和上述第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳152A在第一导向轮、第一导向部 1763、第二导向轮177B上的设置相同，此处不再赘述。因此在解耦的过程中，第一驱动缆绳151A至第四驱动缆绳152B中的任意一条驱动缆绳在驱动装置内的长度变化速度与滑架1761的移动速度成正比例关系。

在本实施例中，从解耦件176还包括第一解耦缆绳1765和第二解耦缆绳 1766，第一解耦缆绳1761和第二解耦缆绳1762的一端连接在主解耦件175上，另一分别连接在滑架1761的两端，主解耦件175通过操作第一解耦缆绳1761 和第二解耦缆绳1762进而操纵从解耦件176的滑架1761运动。第一解耦缆绳 1761和第二解耦缆绳1762以相反方式绕在主解耦件175上，主解耦件175的半径为r3，第三驱动单元173的半径为R3，其中r3<R3，主解耦件175通过收拉/ 释放第一解耦缆绳1765，并同时释放/收拉第二解耦缆绳1766实现操纵从解耦件176的滑架1761的运动。

以下详细说明解耦机构是如何实现解耦的，如图8B所示，当第三驱动单元 173沿第一方向(逆时针)旋转时，第三驱动单元173收拉第六驱动单元153B 并同时释放第五驱动缆绳153A，从而使得末端执行器150的第一支架310沿第二销211的轴线AA’如图7所示方向旋转。由于主解耦件173与第三驱动单元 173同轴设置，因此主解耦件173与第三驱动单元173同角速度沿第一方向旋转，主解耦件175沿第一方向旋转时释放第一解耦缆绳1765并同时收拉第二解耦缆绳1766从而牵引从解耦件176的滑架1761在驱动装置170内沿A方向移动，从而使得第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳152A在驱动装置内的长度同时减少，第二驱动缆绳151B和第四驱动缆绳152B在驱动装置内的长度同时增加。

为了使在解耦机构能精确解除第三对缆绳与第一对缆绳、第二对缆绳之间耦合关系，主解耦件175驱动的从解耦件176始终沿直线运动，并且使得从解耦件176运动引起的第一驱动缆绳151A至第四驱动缆绳152B的在驱动装置170 内长度变化始终是线性的。具体地，如8A-8C所示，第一解耦缆绳1765通过多个导向轮的第五导向轮176E重新定向后沿滑架1761的运动方向延伸并固定到滑架1761的一端，同样地，第二解耦缆绳1766通过第六导向轮176G重新定向后沿滑架1761的运动的方向延伸并固定到滑架1761的另一端，这样使得第一解耦缆绳1765在第五导向轮177E和滑架1761之间的部分与滑架1761的运动方向平行，同样地，第二解耦缆绳1767在第七导向轮177G和滑架1761之间的部分也与滑架1761运动的方向平行，因此在解耦过程中，滑架1761的运动速度与主解耦件175旋转线速度及第三驱动单元173的旋转线速度成正比例关系，而如上所述，第一驱动缆绳151A至第四驱动缆绳152B中的任意一条驱动缆绳在驱动装置内的长度变化速度与滑架1761的移动速度成正比例关系，从而第一驱动缆绳151A至第四驱动缆绳152B中的任意一条驱动缆绳在驱动装置内的长度变化速度与主解耦件175旋转线速度及第三驱动单元173的旋转线速度成正比例关系使解耦可以精确可控。本实施例中，第一驱动缆绳151A至第四驱动缆绳152B中的任意一条驱动缆绳在驱动装置内的长度变化速度为主解耦件175旋转线速度的2倍。

若本实施例中第二组滑轮的半径都为槽底半径r1，第一支架310的俯仰轮311 的环形槽4114、4124的槽底半径为R1，而末端执行器沿第一方向转过α角度时，使得第一对缆绳的第一驱动缆绳151A和第二对缆绳的第三驱动缆绳152A分别在第五滑轮225和第六滑轮226上的包角长度将增加L，其中L＝α*r1，同时第一对缆绳的第二驱动缆绳151B和第二对缆绳的第四驱动缆绳152B分别在第七滑轮227和第八滑轮228上的包角长度将减少L。

再次回到图7A，当末端执行器150俯仰运动时，第五驱动缆绳153A或第六驱动缆绳153B的能在环形槽4114、4124中形成包角。如图7B、7C所示，当末端执行器150俯仰的角度为α时，第五驱动缆绳153A在俯仰轮311上环形槽内的包角长度增加了L1，第六驱动缆绳153B在俯仰轮311上的包角长度同时减少了L1，其中L1＝α*R1，由于末端执行器150的俯仰运动是由驱动装置170 内的第三驱动单元173驱动的，如图8B所示，此时假若第三驱动单元173为使末端执行器150俯仰运动的角度为α沿第一方向转过的角度为β，第三驱动单元 173释放第五驱动缆绳153A并同时收拉第六驱动缆绳153B，使得第五驱动缆绳 153A绕在第三驱动单元173上的长度减少了L1，第六驱动缆绳153B绕在第三驱动单元173的长度增加了L1，其中L1＝β*R2。由于主解耦件1761和第三驱动单元同角速旋转，此时相应地，主解耦件175释放第一解耦缆绳1765并同时收拉第二解耦缆绳1766，使得第一解耦缆绳1767绕在主解耦件175上的长度减少了L/2，即第一解耦缆绳1767被释放了L/2，第二解耦缆绳1768绕在主解耦件175上的长度增加了L/2，其中L/2＝β*r2，而第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳152A在驱动装置170内的长度都减少了L，第二驱动缆绳151B和第四驱动缆绳152B在驱动装置170内的长度都增加了L，由前面所述可知，L＝α*r1。综上所述，通过以上四个式子：L1＝α*R1，L1＝β*R2，L/2＝β*r2，L＝α*r1可以得到以下关系：

上述关系式表明第三驱动单元173的半径与主解耦件176的半径之比为俯仰轮311的半径与第二组滑轮半径之比的2倍，引起该2倍的关系是因为从解耦件176具有2个移动导向轮，即第一移动导向轮1763和第二移动导向轮1764。在其他实施例中，从解耦件的导向轮个数也可以为其他数量，从而第三驱动单元的半径与主解耦件的半径之比和俯仰轮的半径与第二组滑轮半径之比的关系也与之发生变化，例如从解耦件可以具有N个导向轮，第三驱动单元的半径与主解耦件的半径之比为俯仰轮的半径与第二组滑轮半径之比的N倍，即：

但是从解耦件的导向轮个数的增加相应的从解耦件的体积也相应的增加，比较优选的是上述实施例中从解耦件使用2个导向轮。

如图8C所示，当第三驱动单元173和主解耦件175一起沿与第一方向相反的第二方向旋转时，整个解耦过程和上述第三驱动单元173和主解耦件175沿第一方向旋转的过程相反，因此所引起的驱动缆绳和解耦缆绳的变化也和上述沿第一方向运动相反。即第三驱动单元173沿第二方向旋转收拉第五驱动缆绳 153A并释放第六驱动缆绳153B，从而使得末端执行器150的第一支架绕轴线 AA’轴沿与图7相反的方向旋转，使得第一驱动缆绳151A和第二对缆绳的第三驱动缆绳152A分别在第五滑轮225和第六滑轮226上的包角长度减少，以及第二驱动缆绳151B和第四驱动缆绳152B分别在第七滑轮227和第八滑轮228上的包角长增加。解耦元175与第三驱动单元173同角速沿第二方向旋转收拉第一解耦缆绳1765并同时释放第二解耦缆绳1766，从而驱动从解耦件176的滑架 1761沿与方向A相反的方向B运动，从而增加第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳152A在驱动装置170内的长度，并减少第二驱动缆绳151B和第四驱动缆绳152B在驱动装置170的长度。

由此末端执行器150俯仰运动所需要第一对缆绳的第一驱动缆绳151A和第二对缆绳的第三驱动缆绳152A分别在第五滑轮225和第六滑轮226上的包角长度的变化量，以及第二驱动缆绳151B和第四驱动缆绳152B分别在第七滑轮227 和第八滑轮228上的包角长的变化量，全部由解耦机构的从解耦件176运动引起的第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳152A在驱动装置内的长度的变化量，以及第二驱动缆绳152B和第四驱动缆绳152B在驱动装置内的长度的变化量提供，从而使得第三对缆绳的运动不再受第一对缆绳、第二对缆绳的限制，实现第三对缆绳和第一对缆绳、第二对缆绳之间的精确解耦。在整个解耦过程中可以始终维持第一路径151Aa、第二路径151Ba、第三路径152Aa以及第四路径 152Ba的长度都是恒定不变的，整个第一对缆绳、第二对缆绳的张紧度也始终维持不变，而且由于整个解耦过程中，只有第三驱动单元173的轴173A运动，第一驱动单元171和第二驱动单元172与第三驱动单元173完全独立，使得解耦过程中末端执行器150的俯仰运动并不会引起末端执行器150的任何的开合和/ 或偏航运动。另外，由于主解耦件1761与与引起耦合关系的耦合源即第三驱动单元173同轴旋转运动，从而主解耦件1761与耦合源第三驱动单元173同角速度运动，因此由耦合源第三驱动单元173引起的第一对缆绳和第二对缆绳在末端执行器150一侧的长度变化量，可以完全地、精确地映射到第一对缆绳和第二对缆绳在解耦机构176上的长度变化量，从而解耦机构176可以完全地、精确地解除掉第三对缆绳与第一对缆绳、第二对缆绳之间的耦合关系。另外，由于从解耦件始终是被主解耦件1761驱动移动到相应位置，第一对缆绳和第二对缆绳在从解耦件上始终是不受力的，故第一对缆绳和第二对缆绳在解耦过程中的张力基本不变，增加了第一对缆绳和第二对缆绳的使用寿命。

本实用新型一实施例如图10所示，本实施例的驱动装置270相比较图8A的实施例增加更多的导向轮，具体地，在第一导向部1763和第二导向轮177B之间增加了用于引导第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳152A的第六导向轮177I，在第二导向部1764与第四导向轮177D之间增加了用于引导第二驱动缆绳151B 和第四驱动缆绳152B的第七导向轮177J，通过第六导向轮177I和第七导向轮 177J的导向轮后，使得第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳152A在第一导向部 1763两侧都是与滑架1761运动的方向平行，第二驱动缆绳151B和第四驱动缆绳152B在第二导向部1764两侧与滑架1761的运动方向平行，从而使得滑架 1761的运动引起的第一驱动缆绳151A至第四驱动缆绳152B在驱动装置内的长度的变化量完全为线性的。

本实用新型一实施例的驱动装置如图11所示，驱动装置370的解耦机构275 的主解耦件1751与从解耦件1752通过齿轮啮合的方式相连，具体的，从解耦件具有滑架2752，滑架2752两端分别连接第一导向部2753和第二导向部2754，滑架3751的本体具有齿条结构，主解耦件2751具有与滑架3751的齿条机构啮合的齿轮结构，主解耦件2751与第三驱动单元173设置在同一轴上，当第三驱动单元173与主解耦件2751一起旋转时，主解耦件2751将带动俯仰机构沿直线运动，从而改变第一对缆绳和第二对缆绳在驱动装置370内长度，从而实现解除第一驱动缆绳151。可以理解的是，解耦机构275的主解耦件2751与从解耦件不仅可以通过齿轮齿条方式啮合，在其他一些实施例中，主解耦件2751与从解耦件也可以通过两个齿轮的方式进行啮合。

本实用新型一实施例的驱动装置如图12A-12C所示，驱动装置470包括与第三驱动单元173设置在同一旋转轴173A上的具有凸轮结构的主解耦件375，与主解耦件375相连接的从解耦件376，主解耦件375通过凸轮形式的驱动方式驱动从解耦件376直线运动。

具体地，从解耦件376包括滑架3761和安装在滑架3761两端用于给第一对缆绳和第二对缆绳导向的第一移动滑轮3763和第二解耦3764，第一移动滑轮 3763和第二解耦3764给第一对缆绳和第二对缆绳导向的方式和上一实施例相同，不再赘述。主解耦件375包括设置在同一上的第一凸轮375a和第二凸轮 375b，滑架376还包括容纳框3762，容纳框3762形成有用于容纳主解耦件375 的通孔，滑架375往通孔内延伸有第一凸柱3762a和第二凸柱3762b，第一凸柱 3762a用于与第一凸轮375a相抵接，第二凸柱3762b与第二凸轮375b相抵接。

如图12B所示，主解耦件375的第一凸轮375a和第二凸轮375b均半心形凸轮，第二凸轮375b和第一凸轮375a具有相同的外轮廓，第一凸轮375a具有心形渐开线S1和位于渐开线S1两端的第一圆弧S2以及第二圆弧S3，第一圆弧 S2与第二圆弧S3的半径不同，渐开线S1到旋转轴173A的轴心的距离具有从第一圆弧S2开始往第二圆弧S3方向逐渐增加，而且渐开线S1具有如下轮廓线：即渐开线S1到旋转轴173A的轴心的距离的变化量P与第一凸轮375a围绕轴 173A旋转的角度θ1之间是线性关系，P＝K1*θ1+K2，其中K1和K2为常数，这样使得当主解耦件375均速转动时，第一凸柱3762a与第一凸轮375a的渐开线S1的接触点到旋转轴173A的距离及第二凸柱3762b与第二凸轮375b的渐开线S1’的接触点到旋转轴173A的距离也匀速线性变化。

主解耦件315的第一凸轮375a和第二凸轮375b在凸轮的轴向上上下错开，第一凸轮375a与滑架376的第一凸柱3762a配合运动，第二凸轮375b与滑架 376的第二凸柱3762b配合运动。如图12B所示，当第三驱动单元173和主解耦件375沿第一方向(图12B所示顺时正方向)旋转时，主解耦件375的第一凸轮375a顺时针旋转使得第一凸柱3762a在第一凸轮375a的渐开线S1上沿渐开线S1上到旋转轴173A的距离增大的方向移动，与之相反地，主解耦件375的第二凸轮375b逆时针旋转使得第一凸柱3762a在第二凸轮375b的渐开线S1上沿渐开线S1上到旋转轴173A的距离减少的方向移动，使得主解耦件375推动滑架沿A方向运动，从而第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳152A在驱动装置 170内的长度同时减少，第二驱动缆绳151B和第四驱动缆绳152B在驱动装置470内的长度同时增加，实现主解耦件375驱动从解耦件5762的运动从而解除第一对缆绳与第二对缆绳、第三对缆绳之间的耦合关系。

若主解耦件375继续沿第一方向旋转使得滑架375移动到极限位置，此时第一凸柱3762a离开第一凸轮375a的渐开线S1进入第二圆弧S3，第二凸柱3762b 离开第二凸轮375b的渐开线S1’进入第一圆弧S2’，而由于第一凸柱3762a在第一凸轮375a的第一圆弧S1和第二圆弧S2上移动时第一凸柱3762a与第一凸轮 375a的接触点到旋转轴573A的距离不再改变，同样地，第二凸柱3762b在第二凸轮375b的第一圆弧S1’和第二圆弧S2’上移动时第一凸柱3762a的与第一凸轮 375a的接触点到旋转轴573A的距离不再改变，因此滑架375沿A方向不再移动，滑架375此时处于沿A方向运动的极限位置，因此由于主解耦件375的存在第一圆弧S1、S1’和第二圆弧S2、S2’使得主解耦件375旋转到极限位置是仍继续旋转而使滑架继续运动。相反的，当主解耦件375顺时针旋转时，第一凸轮375a、第二凸轮375b以及滑架的运动与主解耦件375逆时针运动相反，这里不再赘述。

如图13所述为本实用新型一实施例的驱动装置，该驱动装置150适用于只有偏航运动而无开合运动的末端执行器，例如烧灼的电钩类末端执行器，相比图5A所示的末端执行器少了一对驱动缆绳，即仅具有第一对缆绳，驱动装置 570适用于驱动该类型的末端执行器，驱动装置570相比前几个实施例中的驱动装置少了一个用于配合第一驱动单元驱动末端执行器开合的驱动单元，其他结构和上述几个实施例中的驱动装置基本类似。具体地，驱动装置570包括第一驱动单元271和一端以相反方式绕在第一驱动单元271上的第一驱动缆绳271A 和第二驱动缆绳271B，第一驱动单元通过第一驱动缆绳271A和第二驱动缆绳271B用于操纵所述末端执行器偏航运动；用于驱动末端执行器俯仰运动第二驱动单元272，第三驱动缆绳252A和第四驱动缆绳252B的一端以相反的绕在第二驱动单元上，第二驱动单元272通过第三驱动缆绳252A和第四驱动缆绳252B 操纵末端执行器俯仰运动；第三驱动单元273通过第五驱动缆绳153A和第六驱动缆绳153B操纵长轴160自转。

驱动装置的解耦机构包括从解耦件3761和与第二驱动装置同轴设置的主解耦件475，主解耦件475通过从解耦件476第一解耦缆绳2765和第二解耦2766 操纵从解耦件476的滑架4761直线运动，以该第一驱动缆绳251A和第二驱动缆绳251B在驱动装置570内的长度，可以理解的是，和上述几个实施例类似，主解耦件475和从解耦件476也可以通过齿轮啮合方式连接，或通过凸轮形式连接，对于如何使用齿轮、凸轮连接，上述几个实施例已经阐述非常详细，此处不再赘述。

和上述几个施例例类似地，当第二驱动单元272和主解耦件475一起同角速沿第一方向旋转时，第二驱动单元272释放第三驱动缆绳152A并收拉第四驱动缆绳252B，于此同时主解耦件475释放第一解耦缆绳2765并收拉第二解耦缆绳 2766，使得从解耦件476的滑架沿减少第一驱动缆绳251在驱动装置570内的长度并增加第二驱动缆绳251B在驱动装置570的长度的方向移动。相反地，当第二驱动单元272和主解耦件475一起同角速沿与第一方向相相反的第二方向旋转时，第二驱动单元272收拉第三驱动缆绳152A并释放第四驱动缆绳252B，于此同时主解耦件475收拉第一解耦缆绳2765并释放第二解耦缆绳2766，使得从解耦件476的滑架沿增加第一驱动缆绳251在驱动装置570内的长度并减少第二驱动缆绳251B在驱动装置570的长度的方向移动，从而解耦操纵俯仰的第三驱动缆绳、第四驱动缆绳与第一驱动缆绳、第二驱动缆绳之间的耦合关系。

驱动装置570内的多个导向轮177A-177H的作用上述几个实施例相同，都是使第一驱动缆绳251A在第一导向部4763两侧的部分与滑架的运动方向平行，第二驱动缆绳251B在第二导向部4764两侧的部分与滑架的运动方向平行，此处不再赘述。

在其他的一些实施例中，主解耦件也可以不与驱动俯仰运动的第三驱动单元同轴设置，主解耦件可以和第三驱动单元设置在不同的旋转轴上，并由不同的动力源驱动，主解耦件通过设置在第三驱动单元上的编码器来检测第三驱动单元的运动，从而实现和第三驱动单元同步运转并驱动从解耦件的运动。或者操纵末端执行器上的驱动缆绳上设有张力传感器，主解耦件根据张力传感器检测到的张力数据来驱动从解耦件的运动。

本实用新型另一实施例的驱动装置如图14A和图14B所示，驱动装置670 与图8A所示的驱动装置170大部分相同，不同的是本实施例中的驱动装置670 的解耦机构576仅具有图8A所示的实施例中的解耦机构的从解耦件部分，而没有主解耦件，即本实施例中的解耦机构576仅包括滑架1761和设置在滑架两端的第一导向部1763和第二导向部1764，依靠第一对缆绳和第二对缆绳的张力变化驱动装置670的解耦机构576的滑架1761的运动，其他的都与图8A所示的实施例中的驱动装置170相同，此处不再赘述。

具体地，如图14B所示，当第三驱动单元173沿第一方向(逆时针)旋转时，第三驱动单元173收拉第六驱动缆绳153B并释放第五驱动缆绳153A使末端执行器的第一支架310绕轴AA’沿图7B所示的方向旋转，从而第一驱动缆绳151A 和第三驱动缆绳152A分别在第五滑轮225和第六滑轮226上的包角长度逐渐开始增加，第二驱动缆绳151B和第四驱动缆绳152B分别在第七滑轮227和第八滑轮228上的包角长度开始逐渐减少，导致第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳 152A上的张力增大，相反地，第二驱动缆绳151B和第四驱动缆绳152B上的张力减少，故第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳152B施加在第一导向部1763 上的力大于第二驱动缆绳151B和第四驱动缆绳152B施加在第二导向部1764 上的力，使得滑架1761在第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳152A施加在第一导向部1763上的力的驱动下沿A方向移动，从而实现与图8B所示实施例相同解耦效果，滑架1761沿A方向运动的具体解耦过程参照上述对图8B所示的实施例的解耦过程的说明，此处不再赘述。

当第三驱动单元173沿与第一方向相反的第二方向旋转时，第一驱动缆绳 151A和第三驱动缆绳152A上的张力减少，相反地，第二驱动缆绳151B和第四驱动缆绳152B上的张力增加，从而第二驱动缆绳151B和第四驱动缆绳152B 施加在第二导向部1764上的力大于第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳152A 施加在第一导向部1763上的力，使得滑架1761在第二驱动缆绳151B和第四驱动缆绳152B施加在第二导向部1764的力的驱动下沿与A方向相反的方向移动，从而实现与图8C所示实施例相同解耦效果，具体解耦过程参照上述对图8C所示的实施例的解耦过程的说明，此处不再赘述。

本实用新型另一实施例的适用于无开合功能的末端执行器的驱动装置如图15所示，本实施例中的驱动装置770相比图13所示的实施例的驱动装置570也仅解耦机构不同，其他都相同，此处不再赘述。具体地，驱动装置770的解耦机构676仅具有图13所示的实施例中的解耦机构的从解耦件部分，没有主解耦件，解耦结构576包括滑架4761和设置在滑架4761两端的第一导向部4763和第二导向部4764。

和图14A所示的实施例中的解耦机构576的驱动方式类似，解耦机构676被第一驱动缆绳251A和第二驱动缆绳251B上的张力变化所驱动，具体地，当第二驱动单元272旋转时，末端执行器执行俯仰运动的过程中将导向第一驱动缆绳251A和第二驱动缆绳251A上的张力变化，导致第一驱动缆绳251A施加在第一导向部4763上的力和第二驱动缆绳251B施加在第二导向部5764上的力不同，从而驱动滑架4761运动从而解除第一对缆绳和第二对缆绳的耦合关系，滑架4761运动引起解耦过程和上述图13所示的解耦过程相同，此处不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (24)

1.一种手术器械，所述手术器械包括末端执行器、驱动装置及缆绳，所述驱动装置被配置为通过所述缆绳驱动所述末端执行器运动，所述缆绳包括用于驱动所述末端执行器运动的第一驱动缆绳、第二驱动缆绳、第三驱动缆绳及第四驱动缆绳，其特征在于，所述驱动装置包括：

第一驱动单元，所述第一驱动缆绳和第二驱动缆绳的近端与所述第一驱动单元相连接；

第二驱动单元，所述第三驱动缆绳和所述第四驱动缆绳的近端与所述第二驱动单元相连接，被所述第一驱动单元驱动的所述第一驱动缆绳和所述第二驱动缆绳配合被所述第二驱动单元驱动的所述第三驱动缆绳及所述第四驱动缆绳一起驱动所述末端执行器执行偏航运动；

解耦机构，所述解耦机构包括主解耦件和与所述主解耦件连接的从解耦件，所述从解耦件包括滑架和分别安装在所述滑架两端的第一导向部和第二导向部，所述第一导向部被配置为所述第一驱动缆绳和所述第三驱动缆绳导向，所述第二导向部被配置为所述第二驱动缆绳和所述第四驱动缆绳导向，所述主解耦件被配置为在所述末端执行器执行俯仰运动时驱动所述滑架运动以增加所述第一驱动缆绳和第三驱动缆绳在所述驱动装置内的长度并同时减少所述第二驱动缆绳和第四驱动缆绳在所述驱动装置内的长度，或者减少所述第一驱动缆绳和所述第三驱动缆绳在所述驱动装置内的长度并同时增加所述第二驱动缆绳和所述第四驱动缆绳在所述驱动装置内的长度。

2.如权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述驱动装置还包括用于驱动所述末端执行器执行俯仰运动的第三驱动单元，所述第三驱动单元上缠有第五驱动缆绳和第六驱动缆绳的近端，所述第三驱动单元通过所述第五驱动缆绳和第六驱动缆绳驱动所述末端执行器执行俯仰运动，所述主解耦件与所述第三驱动单元同轴设置。

3.如权利要求2所述的手术器械，其特征在于，所述主解耦件和所述第三驱动单元用于沿第一方向旋转以释放所述第五驱动缆绳并收拉所述第六驱动缆绳，并使所述滑架在所述主解耦件的驱动下运动从而减少所述第一驱动缆绳和所述第三驱动缆绳在所述驱动装装置内的长度。

4.如权利要求3所述的手术器械，其特征在于，所述第三驱动单元与所述主解耦件沿与所述第一方向相反的第二方向旋转以收拉所述第五驱动缆绳并释放所述第六驱动缆绳，并使所述滑架在所述主解耦件的驱动下运动从而增加所述第一驱动缆绳和所述第三驱动缆绳在所述驱动装置内的长度。

5.如权利要求4所述的手术器械，其特征在于，所述驱动装置还包括第一导向轮，所述第一驱动缆绳和所述第三驱动缆绳先通过所述第一导向轮的导向然后再通过所述第一导向部的导向，所述滑架的运动方向与所述第一驱动缆绳或第三驱动缆绳在所述第一导向部与所述滑架之间的部分平行。

6.如权利要求5所述的手术器械，其特征在于，所述驱动装置还包括第二导向轮，所述第二驱动缆绳和所述第四驱动缆绳先通过所述第二导向轮的导向然后再通过所述第二导向部的导向，所述第二驱动缆绳或所述四驱动缆绳在所述第二导向轮和所述第二导向部之间的部分与所述滑架运动的方向平行。

7.如权利要求6所述的手术器械，其特征在于，所述主解耦件旋转使所述第一驱动缆绳、所述第二驱动缆绳、所述第三驱动缆绳、所述第四驱动缆绳中的任意一驱动缆绳在所述驱动装置内的长度的变化量等于所述滑架在所述驱动装置内移动的距离的两倍。

8.一种手术器械，所述手术器械包括末端执行器、驱动装置及缆绳，所述驱动装置被配置为通过所述缆绳驱动所述末端执行器运动，所述缆绳包括用于驱动所述末端执行器运动的第一驱动缆绳和第二驱动缆绳，其特征在于，所述驱动装置包括：

第一驱动单元，所述第一驱动缆绳和第二驱动缆绳的近端与所述第一驱动单元相连接，所述第一驱动单元用于通过所述第一驱动缆绳和所述第二驱动缆绳驱动所述末端执行器执行偏航运动；

解耦机构，所述解耦机构包括主解耦件和与所述主解耦件连接的从解耦件，所述从解耦件包括滑架和分别安装在所述滑架两端的第一导向部和第二导向部，所述第一导向部被配置为所述第一驱动缆绳导向，所述第二导向部被配置为所述第二驱动缆绳导向，所述主解耦件被配置为在所述末端执行器执行俯仰运动时驱动所述滑架运动以同时增加所述第一驱动缆绳在所述驱动装置内的长度并同时减少所述第二驱动缆绳在所述驱动装置内的长度，或者减少所述第一驱动缆绳在所述驱动装置内的长度并同时增加所述第二驱动缆绳在所述驱动装置内的长度。

9.如权利要求8所述的手术器械，其特征在于，所述驱动装置还包括用于驱动所述末端执行器执行俯仰运动的第二驱动单元，所述第二驱动单元上缠有第三驱动缆绳和第四驱动缆绳的近端，所述第三驱动单元通过所述第三驱动缆绳和第四驱动缆绳驱动所述末端执行器执行俯仰运动，所述主解耦件与所述第二驱动单元同轴设置，所述主解耦件被配置为与所述第二驱动单元同轴旋转运动以驱动所述滑架运动。

10.如权利要求9所述的手术器械，其特征在于，所述主解耦件和第二驱动单元沿第一方向旋转以释放所述第三驱动缆绳并收拉所述第四驱缆绳，并使所述滑架在所述主解耦件的驱动下运动从而减少所述第一驱动缆绳和增加所述第二驱动缆绳在所述驱动装装置内的长度。

11.如权利要求10所述的手术器械，其特征在于，所述第二驱动单元与所述主解耦件沿与所述第一方向相反的第二方向旋转以收拉所述第三驱动缆绳并释放所述第四驱动缆绳，并使所述滑架在所述主解耦件的驱动下运动从而增加所述第一驱动缆绳和减少所述第二驱动缆绳在所述驱动装置内的长度。

12.如权利要求11所述的手术器械，其特征在于，所述驱动装置还包括第一导向轮，所述第一驱动缆绳先通过所述第一导向轮的导向然后再通过所述第一导向部的导向延伸至所述末端执行器，所述滑架的运动方向与所述第一驱动缆绳在所述第一导向部与所述滑架之间的部分平行。

13.如权利要求12所述的手术器械，其特征在于，所述驱动装置还包括第二导向轮，所述第二驱动缆绳先通过所述第二导向轮的导向然后再通过所述第二导向部的导向延伸至所述末端执行器，所述滑架的运动方向与所述第二驱动缆绳在所述第二导向部与所述滑架之间的部分平行。

14.如权利要求13所述的手术器械，其特征在于，所述主解耦件旋转使所述第一驱动缆绳或第二驱动缆绳在所述驱动装置内的长度的变化量等于所述滑架在所述驱动装置内移动的距离的两倍。

15.如权利要求1或8所述的手术器械，其特征在于，所述主解耦件被配置为驱动所述滑架沿直线运动。

16.如权利要求15所述的手术器械，其特征在于，所述从解耦件还包括第一解耦缆绳与第二解耦缆绳，所述主解耦件通过所述第一解耦缆绳和所述第二解耦缆绳连接到所述滑架，所述主解耦件被配置为通过所述第一解耦缆绳和所述第二解耦缆绳驱动所述滑架沿直线运动。

17.如权利要求16所述的手术器械，其特征在于，所述主解耦件用于沿第一方向旋转以释放所述第一解耦缆绳并收拉所述第二解耦缆绳使得所述滑架运动从而减少所述第一驱动缆绳在所述驱动装置内的长度并增加所述第二驱动在所述驱动装置内的长度。

18.如权利要求15所述的手术器械，其特征在于，所述主解耦件与所述从解耦件通过齿轮啮合方式相连接。

19.如权利要求16所述的手术器械，其特征在于，所述主解耦件具有凸轮结构，所述主解耦件用于旋转而带动所述凸轮结构抵触所述滑架而驱动所述滑架运动。

20.如权利要求19所述的手术器械，其特征在于，所述滑架还包括第一凸体和第二凸体，所述凸轮结构包括在所述主解耦件轴向上下相互错开设置的第一凸轮和第二凸轮，所述主解耦件旋转使得所述第一凸轮抵触所述第一凸体并且所述第二凸轮抵触所述第二凸体从而推动所述滑架运动。

21.如权利要求20所述的手术器械，其特征在于，所述第一凸轮和/或所述第二凸轮在垂直于所述主解耦件的旋转轴的平面上的投影的外轮廓具有渐开线，所述主解耦件旋转时所述渐开线到所述主解耦件的旋转轴的距离的变化量与所述主解耦件绕所述旋转轴转过的角度之间具有线性的变化关系。

22.如权利要求21所述的手术器械，其特征在于，所述外轮廓还包括位于所述渐开线两端的第一圆弧和第二圆弧，所述渐开线到所述主解耦件的旋转轴的距离从所述渐开线与所述第一圆弧连接的一端至所述渐开线与所述第二圆弧连接的一端逐渐增加。

23.一种从操作设备，其特征在于，所述从操作设备包括机械臂和如权利要求1-22任一项所述的手术器械，所述手术器械安装在所述机械臂上，所述机械臂用于操纵所述手术器械运动。

24.一种手术机器人，其特征在于，所述手术机器人包括主操作控制台和如权利要求23所述的从操作设备，所述从操作设备根据所述主操作控制台的指令执行相应操作。

Images