CN214434485U - 手术器械、执行机构及手术机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗器械领域，特别是涉及一种手术器械、执行机构及手术机器人，所述手术器械包括包括套杆、第一推拉杆和第二推拉杆，以及手术工具，其中：所述套杆内设置有沿所述套杆轴向延伸的滑移腔室；所述第一推拉杆和所述第二推拉杆可滑动地设置于所述滑移腔室内；所述手术工具包括转动连接于所述套杆端部的第一摆动件和第二摆动件，所述第一推拉杆和所述第二推拉杆分别驱动连接于所述第一摆动件和所述第二摆动件，并分别独立驱动所述第一摆动件和所述第二摆动件在所述套杆的端部摆动，如此，两个摆动件既可以配合实现手术工具的开合，又可以摆动，手术工具的自由度更大。

Description

手术器械、执行机构及手术机器人

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、执行机构及手术机器人。

背景技术

微创手术是指在病人身体上开一个微小创口，手术机器人的部分执行机构穿过该微小创口并进入病灶位置，并使执行机构的远心不动点与创口位置重合，操作者通过对手术机器人的机械臂部分进行控制，带动执行机构以远心不动点为铰点做一定角度范围内的空间摆动，辅助以执行机构自身的动作，完成微创手术。微创手术由于创口小、出血少，近年来正逐步获得医务人员和患者的青睐。

现有的一些手术机器人的执行机构中，采用钢丝作为手术工具运动的驱动构件，然而，由于钢丝在一定次数的牵拉后容易伸长，会影响手术器械的操控精度，而采用其他驱动构件驱动手术工具动作时，又难以满足手术工具对于运动自由度的要求。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种手术器械、执行机构及手术机器人，该手术器械在采用硬质的第一推拉杆和第二推拉杆分别驱动两个摆动件摆动，使得操作端的手术工具既能够完成开合运动，还能够完成摆动运动。

本实用新型实施例首先提供一种手术器械，包括套杆、第一推拉杆和第二推拉杆，以及手术工具，其中：

所述第一推拉杆和所述第二推拉杆能够相对于所述套杆沿所述套杆的滑动；

所述手术工具包括转动连接于所述套杆端部的第一摆动件和第二摆动件，所述第一推拉杆和所述第二推拉杆分别驱动连接于所述第一摆动件和所述第二摆动件，并分别独立驱动所述第一摆动件和所述第二摆动件在所述套杆的端部摆动。

如此，通过采用硬质的第一推拉杆和第二推拉杆作为第一摆动件和第二摆动件的摆动驱动构件，避免了采用钢丝驱动而带来的操控精度下降、蠕变等问题；同时，通过第一推拉杆和第二推拉杆相对于所述套杆的滑动，可以分别地驱动第一摆动件和第二摆动件在套杆的端部摆动，提高了每个摆动件的摆动范围，这样，第一摆动件与第二摆动件能够在较大范围内灵活地完成预设的手术动作。

在一种可行的方案中，所述手术器械还包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆的一端分别连接至所述第一摆动件和所述第二摆动件，并错开所述第一摆动件和所述第二摆动件与所述套杆转动连接处，所述第一连杆和所述第二连杆的另一端分别连接至所述第一推拉杆和所述第二推拉杆。

在一种可行的方案中，所述第一连杆和所述第二连杆的一端分别转动连接至所述第一摆动件和所述第二摆动件，且，所述第一连杆和所述第二连杆的另一端分别转动连接至所述第一推拉杆和所述第二推拉杆。第一连杆和第二连杆的一端分别与第一推拉杆和第二推拉杆形成转动连接，另一端分别与第一摆动件和第二摆动件形成转动连接，这样，通过每根连杆两端所形成的转动连接关系，使得每个摆动件的运动自由度增大，手术工具的运动更加灵活。

在一种可行的方案中，所述手术器械还包括设置于所述套杆端部的中心转轴，所述第一摆动件和所述第二摆动件通过所述中心转轴转动连接至所述套杆的端部；所述第一连杆设置有第一避让部，且当所述第一摆动件摆动至极限位置时，所述中心枢轴位于所述第一避让部的避空区域内；及/或，所述第二连杆设置有第二避让部，且当所述第二摆动件摆动至极限位置时，所述中心枢轴位于所述第二避让部的避空区域内。

在一种可行的方案中，所述第一连杆和所述第二连杆杆体的一侧向分别向避让所述中心转轴的方向内凹形成所述第一避让部和所述第二避让部。

在第一推拉杆和第二推拉杆的滑移驱动下，第一连杆和第二连杆分别驱动第一摆动件和第二摆动件绕中心转轴转动，当第一摆动件摆动至一侧的中心转轴与第一连杆的侧部发生干涉的位置时，第一摆动件到达其摆动运动的极限，通过在第一连杆上设避让部，使得第一摆动件能够相对于前述的干涉发生位置进一步摆动，在这一摆动过程中，随着第一摆动件的摆动，中心转轴进入该避让部的避空区域内，第一摆动件的摆动范围相比于不设置避让部的形式更大；类似地，第二连杆上的避让部可以对应增大第二摆动件的摆动范围，当两个连杆上均设置有该避让部时，手术工具可以向两侧做更大范围的自由摆动，手术工具的灵活程度更高。

在一种可行的方案中，所述第一连杆和所述第二连杆的局部杆体分别向避让所述中心转轴的方向弯曲形成所述第一避让部和所述第二避让部。通过第一连杆和第二连杆局部杆体向避让中心转轴的方向弯曲，使得中心转轴进入避让部的避空区域的时间延迟，从而允许两个摆动件具有更大的摆动范围。

在一种可行的方案中，沿垂直于所述套杆轴线的方向，所述第一推拉杆和所述第二推拉杆的端部向彼此远离的方向内凹形成有第一安装部和第二安装部，所述第一连杆和所述第二连杆分别转动连接至所述第一安装部和所述第二安装部相对向的一对侧面。通过在第一推拉杆和第二推拉杆的端部内凹形成第一安装部和第二安装部，并将第一连杆和第二连杆分别转动连接至该第一安装部和第二安装部处，这样，沿垂直于套杆轴线的方向，两根连杆的摆动运动平面可以相互错开，避免第一连杆和第二连杆在摆动时发生运动干涉。

在一种可行的方案中，所述第一连杆和所述第二连杆均设置为扁平状杆件，并且，所述第一连杆和所述第二连杆均具有贴靠所述第一安装部和所述第二安装部上相对向的一对侧面的第一表面，以及大致平行于所述第一表面的第二表面，沿垂直于所述套杆轴线的方向，所述第一连杆和所述第二连杆的所述第一表面上下间隔设置。通过将第一连杆和第二连杆上的第一表面和第二表面分别贴靠第一安装部和第二安装部装设，且将第一连杆和第二连杆设置为扁平状杆件，可以使得第一连杆和第二连杆在第一和第二安装部之间上下间隔设置，避免了两者在运动时发生干涉。

在一种可行的方案中，所述第一摆动件和所述第二摆动件均包括连接部和夹持部，两个所述连接部分别连接至所述第一连杆和所述第二连杆的所述第二表面，沿垂直于所述套杆轴线的方向，两个所述夹持部在两个所述连接部之间相向延伸以对接贴合。两个夹持部在两个连接部之间相向延伸，这样两者的对接贴合位置也位于两个连接部之间，这样可以使摆动件的连接在不占用过大的空间的同时，手术工具获得一个相对大的夹持面。

在一种可行的方案中，所述第一摆动件和所述第二摆动件均包括连接部，两个所述连接部的边缘均具有一凸部，两个所述凸部分别设置有用于转动连接所述第一连杆和所述第二连杆的第一转轴和第二转轴。通过在第一摆动件和第二摆动件的连接部边缘各设置一凸部，并将用于转动连接第一连杆和第二连杆的第一转轴和第二转轴分别设置于两个凸部上，这样，第一连杆和第二连杆在第一摆动件和第二摆动件上转动连接的位置距离中心转轴更远，从而使得第一推拉杆和第二推拉杆输入的、分别用于驱动第一摆动件和第二摆动件摆动的力转换为更大的力矩。

在一种可行的方案中，所述套杆的端部设置有向远离所述套杆端部延伸的一对转动支撑部，且一对所述转动支撑部间隔设置于所述套杆的轴线方向两侧，所述第一摆动件和所述第二摆动件转动连接于一对所述转动支撑部之间。间隔设置于套杆轴线方向两侧的两个转动支撑部之间可以在套杆的滑移腔室外形成近似U型的摆动空间，这样，由于第一摆动件和/或第二摆动件能够摆动至该U型的摆动空间中而不与套杆的端部发生干涉，因此，第一摆动件和第二摆动件的摆动运动范围更大。

在一种可行的方案中，所述手术器械还包括用于限制所述第一推拉杆和所述第二推拉杆滑动方位的导向限位件。

在一种可行的方案中，所述导向限位件固设于所述套杆内，所述导向限位件上间隔开设有用于对所述第一推拉杆和所述第二推拉杆进行滑移导向的两个滑移孔。导向限位件可以使第一推拉杆和第二推拉杆沿预设的轴线滑动，而不发生偏离滑移方向的摆动，手术器械的运动精度更高。

在一种可行的方案中，所述第一推拉杆的位移和所述第一摆动件转过角度之间满足以下关系：

其中：s为所述第一推拉杆位移，为具有方向的矢量；

a为所述第一连杆与所述第一摆动件连接处至所述第一摆动件和所述第二摆动件转动连接处的连线长度；

b为所述第一连杆的长度；

c为所述第一推拉杆的中轴线与所述第一摆动件零位之间的垂直距离；

d为所述第一摆动件和所述第二摆动件转动连接处至所述第一连杆和所述第一推拉杆转动连接处的水平距离；

α为所述第一摆动件和所述第二摆动件转动连接处至所述第一连杆和所述第一摆动件转动连接处的连线与所述第一摆动件零位之间的夹角；

θ为在所述第一推拉杆驱动下，所述第一摆动件转过的角度，为具有方向的矢量。

在一种可行的方案中，所述第二推拉杆的位移和所述第二摆动件转过角度之间满足以下关系：

其中：s为所述第二推拉杆的位移，为具有方向的矢量；

a为所述第二连杆与所述第二摆动件连接处至所述第一摆动件和所述第二摆动件转动连接处的连线长度；

b为所述第二连杆的长度；

c为所述第二推拉杆的中轴线与所述第二摆动件零位之间的垂直距离；

d为所述第一摆动件和所述第二摆动件转动连接处至所述第二连杆和所述第二推拉杆转动连接处的水平距离；

α为所述第一摆动件和所述第二摆动件转动连接处至所述第二连杆和所述第二摆动件转动连接处的连线与所述第二摆动件零位之间的夹角；

θ为在所述第二推拉杆驱动下，所述第二摆动件转过的角度，为具有方向的矢量。

本实用新型实施例还提供一种执行机构，包括上述的手术器械，以及用于驱动所述第一推拉杆和所述第二推拉杆轴向伸缩滑移的驱动组件。

本实用新型实施例还提供一种手术机器人，包括上述的执行机构。

上述手术器械、执行机构及手术机器人中，通过硬质的第一推拉杆和第二推拉杆分别驱动手术工具中的第一摆动件和第二摆动件摆动，从而使得两个摆动件能够在两根推拉杆的驱动下配合完成开合运动，还能分别或共同向左或向右摆动，手术工具的运动自由度更大，同时不存在柔性的钢丝作为驱动件时的钢丝蠕变影响运动精度的问题。

附图说明

图1为本实用新型一种实施方式的手术器械的结构示意图；

图2为图1中所示手术器械的分解结构示意图，图中将套杆沿其轴线方向向远离手术工具的位置移开；

图3为图2中所示手术器械进一步分解的结构示意图，图中进一步将手术工具及两根连杆处分解开；

图4为本实用新型一种实施方式的套杆的结构示意图；

图5为图4中所示套杆结构的半剖视图，图中的套杆内一体设置有导向限位件；

图6为第一推拉杆的局部结构示意图；

图7为第一连杆的结构示意图；

图8为手术器械的运动简图，图中，第一摆动件处于零位；

图9为手术器械的运动简图，图中，第一摆动件展开至180°位置；

图10为手术器械中两个摆动件均处于零位时的结构示意图；

图11为图10中所示手术器械隐去套杆后的结构示意图；

图12为手术器械中两个摆动件互呈180°时的结构示意图；

图13为图12中所示手术器械隐去套杆后的结构示意图。

附图标记说明：1、套杆；11、转动支撑部；12、滑移腔室；2、第一推拉杆；21、第一安装部；22、第一驱动端；3、第二推拉杆；31、第二安装部；32、第二驱动端；4、第一连杆；41、第一表面；42、第二表面；43、避让部；44、第一转轴；5、第二连杆；6、手术工具；61、第一摆动件；611、连接部；6111、第一凸部；612、夹持部；62、第二摆动件；7、导向限位件；71、滑移孔；8、中心转轴。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介的间接连接，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。下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

一般现有技术中的手术工具的驱动，按照驱动件的结构区分，分为柔性钢丝驱动和硬质杆驱动。其中：柔性钢丝驱动以其能够灵活控制手术工具的动作而被广泛采纳，然而，钢丝的柔性使得其在使用一段时间后，会发生蠕变，继续使用蠕变后的钢丝作为驱动件时，会导致手术工具动作精度下降。虽然，采用特殊的钢材作为钢丝的制造毛坯可以缓解其使用中的蠕变问题，然则，这种材料本身的造价相对较高，尤其是，钢丝为柔性的，其并不能将手术工具受到的环境力反馈至手术机器人的控制端侧。

而为了解决钢丝材料昂贵、无法建立力反馈的问题，一些手术机器人设计方案中提出，采用单根硬质杆连接类似剪刀臂的连杆机构，实现手术工具两个部分的开合。但是，在这种方式中，单根的硬质杆作为驱动件，硬质杆的运动通过连杆机构传递至手术工具的两个部分时，手术工具的两个部分发生协同动作，即，由于运动是由同一连杆机构输出的，因此，手术工具的两个部分之间的运动必然存在关联，且运动的自由度也受制于连杆机构本身的运动自由度，因此，在这种结构中，手术工具往往仅具有开合两个运动自由度，而手术工具本身无法发生偏摆运动，因此手术工具的运动不够灵活。

手术机器人在进行微创手术时，由于患者身体上的创口尺寸较小，操作者往往希望手术工具能够尽可能触及较大范围的病灶，以高效完成手术动作。单杆驱动的形式由于摆动自由度的缺失，使手术工具的自由度及运动范围受到极大的限制。

基于相关现有技术中的上述问题，参考图1中所示，根据本实用新型首先提供一种实施方式的手术器械，包括套杆1、第一推拉杆2和第二推拉杆3，以及手术工具6，其中：手术工具6包括转动连接于套杆1端部的第一摆动件61和第二摆动件62，两者能够对合以完成夹持动作，或者向彼此远离的方向相对摆动件至张开的状态。

第一推拉杆2和第二推拉杆3均为硬质杆，这里所称的“硬质杆”是指：相对于前述提及的柔性钢丝而言，第一推拉杆2和第二推拉杆3既可以向外输出牵拉的拉力，也可以输出推力，这样，以第一摆动件61为例，在第一推拉杆2驱动第一摆动件61向两个方向摆动时，可以直接通过第一推拉杆2的拉力或推力实现，而无需像以柔性钢丝作为驱动件时必须配合滑轮装置完成；第一推拉杆2和第二推拉杆3在外力超过一定大小时，也可能发生一定的弹性形变，只是相比于柔性钢丝而言，硬质的第一推拉杆2和第二推拉杆3在相同条件下发生伸长变形的概率更低，因此，可以很好的克服柔性钢丝伸长变形而引起的蠕变。

此外，第一摆动件61和第二摆动件62可以构成为任意存在开合运动、偏转运动的手术工具，例如，第一摆动件61和第二摆动件62分别为手术剪的一部分时，第一摆动件61和第二摆动件62能够构成手术剪；类似地，第一摆动件61和第二摆动件62分别为手术钳的一部分时，两者构成手术钳。可以理解，第一摆动件61和第二摆动件62还可以为其他任意的手术工具的两部分结构。

进一步结合图5中所示，套杆1内设置有沿套杆1的轴线方向延伸的滑移腔室12，该滑移腔室12内可滑动地设置有第一推拉杆2和第二推拉杆3，两者分别驱动连接至第一摆动件61和第二摆动件62，以分别独立驱动对应的摆动件摆动。这样，当第一摆动件61和第二摆动件62相向摆动至对合状态时，可以使手术工具6获得夹持状态，例如图10和图11中所示状态；在该夹持状态下，第一推拉杆2和第二推拉杆3还可以同步地驱动第一摆动件61和第二摆动件62共同向一侧摆动，从而使手术工具6在夹持状态下完成摆动动作；类似，当第一摆动件61和第二摆动件62背向彼此摆动时，可以使手术工具6获得张开状态，例如图12和图13中所示的两个摆动件之间互呈180°的状态；同样地，在手术工具6张开任意角度的状态下，手术工具6还可以整体保持该张开的角度向一侧摆动。

本实用新型实施例中的手术器械，将第一摆动件61和第二摆动件62的摆动驱动分开由两根推拉杆实现，从而使得手术工具6中两个摆动件的摆动在驱动层面是相互独立的，实际操作时，可以通过控制第一推拉杆2和第二推拉杆3轴向滑动的距离，单独驱动第一摆动件61和第二摆动件62发生预设角度的摆动；而通过两个推拉杆运动距离与运动方向的配合控制，还可以使第一摆动件61和第二摆动件62协同完成夹持、张开、摆动等动作，手术工具6的运动自由度更高。相比之下，单根硬质杆驱动的形式，手术工具的两个部分之间始终是由同一硬质杆驱动，在动作时必然存在运动上的关联，而为了而完成开合动作，手术工具的两个部分之间相对运动关系基本确定，因此，这种结构不可能实现手术工具在夹持或张开预设角度的姿态下整体摆动。

可以理解，第一推拉杆2和第二推拉杆3驱动连接摆动件，并不限定于每个推拉杆与对应摆动件直接连接，也可以通过连杆机构、齿轮传动机构等间接连接，只要能够使得推拉杆被推或被拉时，对应的摆动件能够发生摆动即可。

参考图2和图3中所示，在一种实施方式中，手术器械还可以包括第一连杆4和第二连杆5，该第一连杆4的两端分别转动连接至第一推拉杆2和第一摆动件61的一端，类似地，第二连杆5的两端分别转动连接至第二推拉杆3和第二摆动件62的一端。第一连杆4和第二连杆5在各自的两端各形成两处转动连接，这样，第一推拉杆2、第一连杆4以及第一摆动件61所在的运动机构中，第一连杆4的两端分别具有一个自由度，整个运动机构的自由度增大，第一摆动件61的运动自由度随之增大；第二推拉杆3、第二连杆5以及第二摆动件62所在的运动机构中，第二连杆5的两端分别具有一个自由度，整个运动机构的自由度增大，第二摆动件62的运动自由度随之增大。

继续参考图2和图3中所示，第一摆动件61和第二摆动件62可以通过穿设于该一对转动支撑部11上的中心转轴8与套杆1建立转动连接关系。可以理解，中心转轴8并不一定是独立于第一摆动件61和第二摆动件62的独立部件，其也可以是第一摆动件61或第二摆动件62上固定的一个可以作为转轴的凸起结构，又或者是一对转动支撑部11上安装或一体形成的可以作为转轴的凸起结构。

应当说明的是，在图示的实施方式中，第一推拉杆2和第二推拉杆3结构相同，与两根推拉杆对应连接的两根连杆、两个摆动件结构也均相同，因此，以下的描述以第一推拉杆2、第一连杆4及第一摆动件61为例进行说明，本领域技术人员可以知晓，这些结构也均可以适用于第二推拉杆3、第二连杆5及第二摆动件62。

参考图2和图3中所示，当第一摆动件61向图示的第二摆动件62所在一侧摆动时，中心转轴8会逐渐靠近第一连杆4的侧部，当两者发生运动干涉时，第一连杆4的侧部阻碍第一摆动件61沿上述方向进一步摆动。为了使第一摆动件61获得更大的摆动范围，需要使第一连杆4“延迟”与中心转轴8发生干涉，因此，在图示的实施方式中，第一连杆4上设置有第一避让部43，当第一摆动件61摆动至极限位置时，中心转轴8位于第一避让部43的避空区域内，这样，相比于不设置避让部43的实施方式，当第一摆动件61摆动至与第一连杆4侧部干涉时，由于避让部43避让形成的避空区域能够容中心转轴8进入，因此，第一摆动件61可以沿原方向进一步摆动，扩大了第一摆动件61的摆动范围。

在一种实施方式中，第一连杆4杆体的一侧向避让中心转轴8的方向内凹形成第一避让部43。或者，第一连杆4的局部杆体整体向避让中心转轴8的方向弯曲，形成第一避让部43。可以理解，第一连杆4局部杆体弯曲的形式形成第一避让部43，此时，即使第一连杆4沿第一避让部43形成方向的宽度较小，也不影响第一避让部43避让的距离。

类似地，第二连杆5上设置有第二避让部(与第一避让部43相同的位置，只是未对第二避让部做标记)，该第二避让部也可以通过第二连杆5杆体一侧的内凹或局部杆体的弯曲形成。此外，第一连杆4与第二连杆5也可以分别通过上述记载的两种方式形成第一避让部43和第二避让部，这并不影响整体方案的实现。

此外，可以理解，第一避让部43和第二避让部的设置位置，与两根连杆和中心转轴8发生运动干涉的位置相关；而第一避让部43和第二避让部的避空区域形状及尺寸，与两个摆动件摆动的极限位置相关，即，仍以第一摆动件61为例，第一摆动件61摆动至中心转轴8抵靠第一避让部43避空区域的边缘时，第一连杆4与中心转轴8之间会再次发生运动干涉，此时，第一摆动件61到达极限位置无法进一步转动。

参考图4中所示，套杆1的端部设置有一对转动支撑部11，该一对转动支撑部11向远离套杆1端部的方向延伸，并且，一对转动支撑部11间隔设置于套杆1轴线方向的两侧，以使两转动支撑部11之间形成有近似为U形的摆动空间。

在图4的基础上结合图1中所示，第一摆动件61和第二摆动件62转动连接于该一对转动支撑部11上，并能够在两者之间形成的该U形的摆动空间内做较大幅度的摆动运动。

参考图2、图3和图6中所示，沿垂直于套杆1轴线的方向，第一推拉杆2和第二推拉杆3的端部向彼此远离的方向内凹形成有第一安装部21和第二安装部31，第一连杆4和第二连杆5分别转动连接至该第一安装部21和第二安装部31相对向的一对侧面，以使得第一连杆4和第二连杆5摆动运动所在的两个平面沿垂直于套杆1轴线的方向错开。第一推拉杆2和第二推拉杆3可以通过在端部去除部分材料形成第一安装部21和第二安装部31，这里的第一安装部21和第二安装部31可以同时起到下述两个作用：第一，使得第一连杆4和第二连杆5的运动平面相互错开，避免两者发生运动干涉；第二，第一安装部21和第二安装部31的内凹处形成有用于分别用于定位安装第一连杆4和第二连杆5一端的连接平面。

参考图2、图3和图7中所示，第一连杆4和第二连杆5均设置为扁平状杆件，由前所述，第一连杆4和第二连杆5的可以采用大致相同的结构，因此，以下描述依然以第一连杆4为主体进行。第一连杆4具有大致彼此平行的第一表面41和第二表面42，并且，在手术器械的装配状态下，第一表面41贴靠至第一安装部21的一侧面。类似地，第二连杆5的第一表面也相应地贴靠至第二安装部31的一侧面，这样，由于第一安装部21和第二安装部31向彼此远离的方向内凹，因此，第一连杆4的第一表面41与第二连杆5的第一表面上下间隔，即，参考图2中所示方位，第一连杆4的第一表面41与第二连杆5的上表面上下间隔不共面。

继续参考图2中所示，第一摆动件61和第二摆动件62的结构大致相同，以第一摆动件61的结构为例，其包括连接部611和夹持部612。两个摆动件的连接部分别贴靠至两个连杆的第二表面。沿垂直于套杆1轴线的方向，两个夹持部在两个连接部之间相向延伸，这样，第一摆动件61和第二摆动件62对合夹持的区域在两个连接部之间。

结合第一安装部21和第二安装部31的设置方向，以及呈扁平状杆件设置的第一连杆4和第二连杆5，使得第一摆动件61和第二摆动件62的连接部之间上下间隔，两个夹持部对向延伸，可以在满足夹持的同时，获得一个较大的夹持对合面。

参考图2中所示，第一摆动件61的连接部611边缘设置有第一凸部6111，该第一凸部6111上设置有用于转动连接第一连杆4的第一转轴44。类似地，第二摆动件62的连接部上也设置有第二凸部和第二转轴。第一转轴44和第二转轴可以是单独的构件并装设至第一凸部6111和第二凸部上，或者，该第一转轴44和第二转轴为两个连接部上一体设置的转轴状凸起，又或者，该第一转轴44和第二转轴为第一连杆4和第二连杆5上一体设置的转轴状凸起。

参考图1和图5中所示，为了使第一推拉杆2和第二推拉杆3在套杆1内的滑移路径确定，避免两者滑移时发生运动干涉，手术器械还可以包括导向限位件7，其用于在第一推拉杆2和第二推拉杆3滑移路径上对其进行导向。

在图1和图5所示的实施方式中，导向限位件7设置于套杆1的滑移腔室12内，或者与之一体成型。导向限位件7上间隔开设有两个滑移孔71，两个滑移孔71的孔轴方向均平行于滑移腔室12(或套杆1)的轴线方向。第一推拉杆2和第二推拉杆3分别从两个滑移孔71伸出。

在这种实施方式中，第一推拉杆2和第二推拉杆3伸出套杆1外的一端还可以设置有第一驱动端22和第二驱动端32，该两个驱动端可以用于连接外部的驱动机构，以驱动第一推拉杆2和第二推拉杆3沿滑移孔71的伸缩滑移。

可以理解，在其他实施方式中，导向限位件7可以采用其他的形式，其设置位置也并不局限于固定至套杆1内，该导向限位件7也可以是其他能够实现对两根推拉杆进行滑移方向导向的结构。

图8中给出了手术器械的运动简图，图中，第一摆动件61处于零位；图9中给出了手术器械的运动简图，图中，第一摆动件61展开至180°位置。

参考图8和图9中所示，本实用新型提供的手术器械中，第一摆动件61和第二摆动件62的结构相同，因此，图8和图9中以第一摆动件61为分析对象。根据第一推拉杆2、第一连杆4、第一摆动件61及它们之间的转动连接结构，第一摆动件61的驱动结构近似构成一个偏心曲柄滑块机构，其中：第一连杆4与第一摆动件61转动连接处的第一转轴44与中心转轴8之间的连线构成一个虚拟曲柄，该虚拟曲柄的运动规律与第一摆动件61的运动规律相同，因此，可以通过该虚拟曲柄的运动规律，掌握第一摆动件61的运动规律。此外，第一推拉杆2在滑移孔71内滑动，其运动方式可以看做是由具有预设滑动方向的滑块带动的滑移。

参考图8、图10和图11中所示，定义第一摆动件61和第二摆动件62沿第一推拉杆2延伸方向布置时的方位为零位；参考图9、图12和图13中所示，第一摆动件61和第二摆动件62在零位的基础上向彼此远离的方向摆动至第一摆动件61与第二摆动件62互呈180°展开角度后停止，该位置为第一摆动件61和第二摆动件62展开至180°位置。此外，定义图中的各个符号含义如下：

a为虚拟曲柄的长度，即第一转轴44与中心转轴8的连线长度；

b为第一连杆4的长度；

c为第一推拉杆2中轴线与第一摆动件61零位之间的垂直距离，为一个定值；

d为中心转轴8至第一连杆4和第一推拉杆2连接点的水平距离，为一个变量；

α为虚拟曲柄与第一摆动件61零位之间的夹角，为一个变量；

θ为虚拟曲柄绕中心转轴8转过的角度，或者第一摆动件61转过的角度，为一个具有方向的矢量；

β为第一连杆4与竖直方向的夹角，为一个变量；

s为第一推拉杆2随滑块滑动的位移，为一个具有方向的矢量；

当第一推拉杆2向右移动，位移为s时，参考图9中的几何关系可以得到下面的方程组：

联立上述方程组可以得到s与θ之间的数学关系为：

由前所述，θ为虚拟曲柄转过的角度，其同时代表第一摆动件61转过的角度及方向，因此，基于上述数学关系可以获得第一推拉杆2的位移与第一摆动件61运动角度之间的关系，以便于对手术器械进行精确控制。

可以理解的，第一推拉杆2、第一连杆4及第一摆动件61之间形成的结构，与第二推拉杆3、第二连杆5及第二摆动件62之间形成的结构相同，因此，第二推拉杆3的位移与第二摆动件62转过的角度之间亦满足上述关系，即，

第二推拉杆3的位移和第二摆动件62转过角度之间满足以下关系：

其中：s为第二推拉杆3的位移，为具有方向的矢量；

a为此处的虚拟曲柄长度，即，第二转轴与中心转轴8的连线长度；

b为第二连杆5的长度；

c为第二推拉杆3的中轴线与第二摆动件62零位之间的垂直距离；

d为中心转轴8至第二连杆5和第二推拉杆3转动连接处的水平距离；

α为中心转轴8至第二连杆5和第二摆动件62转动连接处的连线(即这里的虚拟曲柄)与第二摆动件62零位之间的夹角；

θ为在第二推拉杆3驱动下，第二摆动件62转过的角度，为具有方向的矢量。

本实用新型第二方面还提供一种执行机构，该执行机构包括前述任一实施方式的手术器械，以及用于驱动第一推拉杆2和第二推拉杆3轴向伸缩滑移的驱动组件。可以理解，驱动组件可以分别对两个推拉杆进行伸缩滑移的驱动，但并不一定采用分开的两个驱动组件来实现，在可能的实施方式中，驱动组件可以为一组，只是具有两个运动输出位置，可以分别对应连接至前述的第一驱动端22和第二驱动端32上。

此外，本实用新型还提供一种手术机器人，该手术机器人包括上述的执行机构。在一些实施方式中，手术机器人可以采用stewart平台结构作为远心操控机构，执行机构对应地可以安装于该远心操控机构的动平台上。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (17)

1.一种手术器械，其特征在于，包括套杆、第一推拉杆和第二推拉杆，以及手术工具，其中：

所述第一推拉杆和所述第二推拉杆能够相对于所述套杆沿所述套杆的滑动；

所述手术工具包括转动连接于所述套杆端部的第一摆动件和第二摆动件，所述第一推拉杆和所述第二推拉杆分别驱动连接于所述第一摆动件和所述第二摆动件，并分别独立驱动所述第一摆动件和所述第二摆动件在所述套杆的端部摆动。

2.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述手术器械还包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆的一端分别连接至所述第一摆动件和所述第二摆动件，并错开所述第一摆动件和所述第二摆动件与所述套杆转动连接处，所述第一连杆和所述第二连杆的另一端分别连接至所述第一推拉杆和所述第二推拉杆。

3.根据权利要求2所述的手术器械，其特征在于，所述第一连杆和所述第二连杆的一端分别转动连接至所述第一摆动件和所述第二摆动件，且，所述第一连杆和所述第二连杆的另一端分别转动连接至所述第一推拉杆和所述第二推拉杆。

4.根据权利要求3所述的手术器械，其特征在于，所述手术器械还包括设置于所述套杆端部的中心转轴，所述第一摆动件和所述第二摆动件通过所述中心转轴转动连接至所述套杆的端部；

所述第一连杆设置有第一避让部，且当所述第一摆动件摆动至极限位置时，所述中心转轴位于所述第一避让部的避空区域内；及/或，

所述第二连杆设置有第二避让部，且当所述第二摆动件摆动至极限位置时，所述中心转轴位于所述第二避让部的避空区域内。

5.根据权利要求4所述的手术器械，其特征在于，所述第一连杆和所述第二连杆杆体的一侧向分别向避让所述中心转轴的方向内凹形成所述第一避让部和所述第二避让部。

6.根据权利要求4所述的手术器械，其特征在于，所述第一连杆和所述第二连杆的局部杆体分别向避让所述中心转轴的方向弯曲形成所述第一避让部和所述第二避让部。

7.根据权利要求2所述的手术器械，其特征在于，沿垂直于所述套杆轴线的方向，所述第一推拉杆和所述第二推拉杆的端部向彼此远离的方向内凹形成有第一安装部和第二安装部，所述第一连杆和所述第二连杆分别转动连接至所述第一安装部和所述第二安装部相对向的一对侧面。

8.根据权利要求7所述的手术器械，其特征在于，所述第一连杆和所述第二连杆均设置为扁平状杆件，并且，所述第一连杆和所述第二连杆均具有贴靠所述第一安装部和所述第二安装部上相对向的一对侧面的第一表面，以及大致平行于所述第一表面的第二表面，沿垂直于所述套杆轴线的方向，所述第一连杆和所述第二连杆的所述第一表面上下间隔设置。

9.根据权利要求8所述的手术器械，其特征在于，所述第一摆动件和所述第二摆动件均包括连接部和夹持部，两个所述连接部分别连接至所述第一连杆和所述第二连杆的所述第二表面，沿垂直于所述套杆轴线的方向，两个所述夹持部在两个所述连接部之间相向延伸以对接贴合。

10.根据权利要求3所述的手术器械，其特征在于，所述第一摆动件和所述第二摆动件均包括连接部，两个所述连接部的边缘均具有一凸部，两个所述凸部分别设置有用于转动连接所述第一连杆和所述第二连杆的第一转轴和第二转轴。

11.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述套杆的端部设置有向远离所述套杆端部延伸的一对转动支撑部，且一对所述转动支撑部间隔设置于所述套杆的轴线方向两侧，所述第一摆动件和所述第二摆动件转动连接于一对所述转动支撑部之间。

12.根据权利要求1-11中任意一项所述的手术器械，其特征在于，所述手术器械还包括用于限制所述第一推拉杆和所述第二推拉杆滑动方位的导向限位件。

13.根据权利要求12所述的手术器械，其特征在于，所述导向限位件固设于所述套杆内，所述导向限位件上间隔开设有用于对所述第一推拉杆和所述第二推拉杆进行滑移导向的两个滑移孔。

14.根据权利要求3所述的手术器械，其特征在于，所述第一推拉杆的位移和所述第一摆动件转过角度之间满足以下关系：

其中：s为所述第一推拉杆位移，为具有方向的矢量；

a为所述第一连杆与所述第一摆动件连接处至所述第一摆动件和所述第二摆动件转动连接处的连线长度；

b为所述第一连杆的长度；

c为所述第一推拉杆的中轴线与所述第一摆动件零位之间的垂直距离；

d为所述第一摆动件和所述第二摆动件转动连接处至所述第一连杆和所述第一推拉杆转动连接处的水平距离；

α为所述第一摆动件和所述第二摆动件转动连接处至所述第一连杆和所述第一摆动件转动连接处的连线与所述第一摆动件零位之间的夹角；

θ为在所述第一推拉杆驱动下，所述第一摆动件转过的角度，为具有方向的矢量。

15.根据权利要求3所述的手术器械，其特征在于，所述第二推拉杆的位移和所述第二摆动件转过角度之间满足以下关系：

其中：s为所述第二推拉杆的位移，为具有方向的矢量；

a为所述第二连杆与所述第二摆动件连接处至所述第一摆动件和所述第二摆动件转动连接处的连线长度；

b为所述第二连杆的长度；

c为所述第二推拉杆的中轴线与所述第二摆动件零位之间的垂直距离；

d为所述第一摆动件和所述第二摆动件转动连接处至所述第二连杆和所述第二推拉杆转动连接处的水平距离；

α为所述第一摆动件和所述第二摆动件转动连接处至所述第二连杆和所述第二摆动件转动连接处的连线与所述第二摆动件零位之间的夹角；

θ为在所述第二推拉杆驱动下，所述第二摆动件转过的角度，为具有方向的矢量。

16.一种执行机构，其特征在于，包括权利要求1-15中任意一项所述的手术器械，以及用于驱动所述第一推拉杆和所述第二推拉杆轴向伸缩滑移的驱动组件。

17.一种手术机器人，其特征在于，包括权利要求16所述的执行机构。

Images