CN215349145U - 张紧机构、手术器械、从操作设备及手术机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种张紧机构、具有该张紧机构的手术器械、从操作设备及手术机器人,张紧机构包括第一张紧件和抵挡部,第一张紧件包括第一张紧块和第一推杆,第一推杆与第一张紧块通过螺纹连接,第一推杆的末端抵接抵挡部,抵挡部用于在第一推杆驱动张紧块运动时阻止第一推杆朝靠近抵挡部的方向移动,以使第一推杆驱动第一张紧块沿远离抵挡部的第一方向运动从而张紧被第一张紧块导向的缆线,从而可以从手术器械的底部对缆线进行张紧,通过该第一张紧件的结构可以使张紧机构布置与第一张紧件对置设置的第二张紧件,以从张紧机构的两侧对不同的缆线进行张紧。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域,特别是涉及一种张紧机构、具有该张紧机构的手术器械、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器械,以及用于连接末端器械和驱动装置的长轴,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器械运动,驱动装置通过缆线与末端器械连接,驱动装置通过缆线来操纵末端器械的运动。驱动装置内包括多个驱动单元,多个驱动单元与从操作设备上的多个致动器相接合,缆线的近端绕在驱动单元上,缆线的远端与末端器械相连接,驱动单元通过缆线来驱动末端器械运动。在装配手术器械或使用手术器械的过程中会存在缆线松弛的情况,需要对缆线进行张紧,现有的张紧装置存在体积较大的问题,使得整个手术器械的体积增大,在操作和使用手术器械的过程中变得不方便。
发明内容
基于此,为解决上述问题,本发明提供一种张紧机构,所述张紧机构用于张紧缆线,所述缆线用于驱动手术器械的运动,所述张紧机构包括:
第一张紧件,所述第一张紧件包括第一张紧块和第一推杆,所述第一推杆与所述第一张紧块通过螺纹连接;
抵挡部,所述第一推杆的末端抵接所述抵挡部,所述第一张紧块上具有为所述缆线导向的第一导向部,所述第一导向部位于所述缆线与所述抵挡部之间,所述抵挡部用于在所述第一推杆驱动所述张紧块运动时阻止所述第一推杆朝靠近所述抵挡部的方向移动,以使所述第一推杆驱动所述第一张紧块沿远离所述抵挡部的第一方向运动从而张紧被所述第一导向部导向的缆线。
优选地,所述张紧机构还包括:
第二张紧件,所述张紧件的第二张紧件包括第二张紧块和第二推杆,所述第二推杆用于驱动所述第二张紧块沿第一方向移动以张紧被所述第二张紧块所导向的缆线,所述第一推杆和所述第二推杆位于所述第二张紧块的异侧,所述抵挡部设置在所述第一推杆与所述第二推杆之间。
优选地,所述第二张紧块具有远离所述第一张紧块的第一端和与所述第一端相对的靠近所述第一张紧块的第二端,所述抵挡部为所述第二张紧块的第二端,所述第一推杆的末端与所述第二端相抵接,所述第二推杆的末端与所述第二张紧块的第一端相抵接。
优选地,所述抵挡部为设置在所述第一张紧件和所述第二张紧件之间的挡板,所述挡板固定在所述张紧机构的壳体上,所述第二推杆的末端与所述挡板相抵接。
优选地,所述第二张紧件还包括套筒,所述套筒固定在所述张紧机构的壳体上,所述第一推杆与所述套筒通过螺纹连接,所述第二推杆的末端穿过所述套筒并与所述第二张紧块的第一端相抵接。
优选地,所述张紧机构还包括第三张紧件,所述第三张紧件包括第三张紧块和第三推杆,所述第三推杆与所述第三张紧块通过螺纹连接,所述第三推杆用于驱动所述第三张紧块沿所述第一方向移动以张紧被所述第三张紧块导向的缆线,所述第三推杆的末端与所述抵挡部相抵接,以使所述抵挡部在所述第三张紧块被驱动沿所述第一方向运动时阻止所述第三推杆沿与所述第一方向相反的第二方向移动。
优选地,所述第三张紧块包括第一孔,所述一张紧块包括具有内螺纹的第二孔,所述第一推杆依次穿所述第一孔和所述第二孔后与所述抵挡部相抵接抵接,所述第一推杆与所述第二孔通过螺纹连接。
优选地,所述第三张紧块还包括具有内螺纹的第三孔,所述第一张紧块还包括第四孔,所述三推杆依次穿过所述第三孔和所述第四孔后与所述抵挡部相抵接,所述第三推杆与所述第三孔通过螺纹连接。
优选地,所述第二张紧块还包括为缆线导向的第二导向部和第三导向部,所述第二导向部和第三导向部分别位于所述第一张紧块的两侧,所述第二张紧件用于张紧被所述第二导向部和所述第三导向部导向的缆线。
优选地,所述第三张紧块包括为缆线导向的第四导向部,所述第四导向部位于所述第三张紧块上与所述第一导向部相对的一侧,以使所述第三张紧件张紧被所述第四导向部导向的缆线。
优选地,所述张紧机构包括第一引导机构,所述第一引导机构用于引导所述第一张紧块、和/或所述第二张紧块、和/或所述第三张紧块的运动,所述第一引导机构包括位于所述第一张紧块、和/或所述第二张紧块、和/或所述第三张紧块上的凸起,以及位于所述张紧机构的壳体上的凹槽,所述凸起容纳在所述凹槽内。
优选地,所述张紧机构还包括导向杆,所述张紧机构设有贯穿所述第一张紧块、所述第二张紧块及所述第三张紧块的通孔,所述导向杆穿过所述通孔,所述导向杆与所述通孔配合以引导所述第一张紧块、和/或所述第二张紧块、和/ 或所述第三张紧块沿所述导向杆运动。
一种手术器械,所述手术器械包括驱动装置和末端器械,多个缆线连接于所述驱动装置与所述末端器械之间,所述驱动装置通过多个缆线驱动所述末端器械运动,其特征在于,所述驱动装置包括多个驱动单元和所述张紧机构,所述多个缆线的一端连接在所述多个驱动单元上,所述张紧机构用于张紧所述多个缆线。
一种从操作设备,所述从操作设备包括机械臂和所述的手术器械,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。
一种手术机器人,所述手术机器人包括主操作设备和所述的从操作设备,所述从操作设备根据所述主操作设备的指令执行相应操作。
本发明提供的张紧机构的第一张紧件从手术器械的底部对缆线进行张紧,通过该第一张紧件的结构可以使张紧机构布置与第一张紧件对置设置的第二张紧件,以从张紧机构的竖直的两端对不同的缆线进行张紧,使张紧机构的横向体积减少,方便在手术器械的驱动装置内部设置多个张紧机构,也方便执行张紧操作。
附图说明
图1为本发明一实施例的手术机器人的主操作控制台的结构示意图;
图2为本发明一实施例的手术机器人的从操作设备的结构示意图;
图3为本发明一实施例的手术器械的结构示意图;
图4为本发明一实施例的手术器械的示意图;
图5为本发明一实施例的驱动装置俯视图;
图6为本发明一实施例的多个手术器械的长轴靠拢状态的示意图;
图7为本发明另一实施例的手术器械的结构示意图;
图8为本发明一实施例的驱动装置的缆线布线的俯视图;
图9为本发明一实施例的驱动装置的缆线布线的俯视图;
图10为本发明一实施例的驱动装置的第一导向机构和第二导向机构的结构示意图;
图11和图12为本发明图3所示的实施例的手术器械的缆线布线示意图;
图13A为图11所示的实施例的缆线布线的俯视图;
图13B为本发明图示13A所示的实施例的缆线与第二导向机构接触的多个接触点分布示意图;
图14A至图14D为本发明一实施例的缆线与第二导向机构接触的多个接触点其他分布情况示意图;
图15为本发明一实施例的缆线布线侧视图;
图16为图15所示的实施例的缆线在第四导向机构处的布线示意图;
图17为图15所示的实施例中的第四导向机构立体图;
图18为图15所示的实施例中的缆线经过第四导向机构的示意图;
图19A-19D为本发明其他一些实施例中的第四导向机构的示意图;
图20为本发明一实施例的第一张紧机构与缆线连接的状态示意图;
图21为本发明一实施例的第一张紧机构的立体图;
图22为图21所示的实施例第一张紧机构爆炸图;
图23为本发明另一实施例的第一张紧机构的示意图;
图24A-图24C为本发明一实施例的腕部在被第一张紧机构调直的过程示意图;
图25为本发明一实施例的第二张紧机构示意图;
图26为本发明一实施例的驱动装置机座和导向组件安装示意图;
图27为本发明一实施例的导向组件的爆炸图;
图28为图26所示的实施例的导向组件的第一壳体仰视图;
图29为图26所示实施例的机座的仰视图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是,本发明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发明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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明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,不是旨在于限制本发明。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,文本中“缆线束”是指一束缆线中的每个缆线相互靠的比较近且延伸方向基本一致。若没有特别说明,本申请中的所称的缆线束方向或缆线的方向均指缆线束或缆线的沿长度方向的方向。
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所示为本发明一实施例的主操作控制台100,图2所示为本发明一实施例的从操作设备200,外科医生在主操作控制台100上进行对从操作设备200的相关控制操作,从操作设备200根据主操作控制台100的输入指令执行对人体的外科手术,主操作控制台100和从操作设备200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100和从操作设备200可以相距很远,例如主操作控制台100 和从操作设备200分别位于不同的城市,主操作控制台100与从操作设备200 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100与从操作设备200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100与从操作设备200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。
从操作设备200包括机械臂210和设置在机械臂210远端的致动装置220,用于执行外科手术的手术器械300与致动装置220相连接,致动装置220通过其内部的多个致动器驱动手术器械运动。一个致动装置220上可以连接多个手术器械300,多个手术器械300的远端通过一个切口进入人体,从而可以减少手术切口的数量,使术后恢复更加快速。
本发明一实施例的手术器械如图3所示,手术器械300包括驱动装置310,长轴320以及位于长轴320远端的末端器械,末端器械包括腕部330和/或末端执行器器械340,驱动装置310通过接合部390与致动装置220相接合,驱动装置310内部的多个驱动单元通过多个缆线连接到腕部330和末端执行器340,驱动单元通过操纵多个缆线从而驱动腕部330和/或末端执行器340动作,缆线可以为柔性的,也可以包括柔性段和刚性的分段长条体,末端执行器340可以为电烧灼器、剪刀、钳夹、成像装置等。在其他的一些实施例中,长轴远端仅连接腕部,通过腕部的运动执行按压或挑起组织动作。
本发明一实施例的手术器械如图4所示,手术器械400的驱动装置410内具有多个驱动单元411,421,431,441,451,461,多个驱动单元411,421,431, 441,451,461围绕成一个多边形,多个驱动单元411,421,431,441,451, 461中的每一个驱动单元分别位于该多边形的顶点上,本实施例中的多个驱动单元为六个,从而多个驱动单元411,421,431,441,451分别位于六边形的顶点上,在其他的一些实施例中,驱动单元的数量也可以为其他数量,例如五个,七个等。
多个缆线412,422,432,442,452的近端分别绕在多个驱动单元411,421, 431,441,451上,多个缆线412,422,432,442,452的远端穿过长轴420连接到末端器械的腕部430和末端执行器440,多个驱动单元411,421,431,441, 451围绕其轴线旋转从而收拉或释放多个缆线412,422,432,442,452以驱动腕部430和末端执行器440的运动。
多个缆线412,422,432,442,452在驱动装置410内经过多个导向机构的导向后延伸至长轴420内,多个导向机构包括第一导向机构471,第二导向机构 472以及第三导向机构473,第一导向机构471位于多个驱动单元411,421,431, 441,451围成的多边形中间区域,第二导向机构472位于比第一导向机构471 更靠近驱动装置410的近端的位置,第三导向机构473位于长轴420的近端处。缆线462的一端绕在驱动单元461上,缆线462的另一端绕在长轴420的近端,驱动单元461绕其旋转轴旋转进而收拉或者释放缆线462从而驱动长轴420围绕长轴420进行旋转。在其他的实施例中,第二导向机构472可以位于比第一导向机构471更靠近驱动装置410的远端的位置。
多个缆线412,422,432,442,452经过第一导向机构471的导向后汇聚成缆线束并以缆线束的形式延伸末端器械,缆线束包括第一段缆线束Z1、第二段缆线束Z2及第三段缆线束Z3。第一段缆线束Z1沿第一方向延伸至第二导向机构472并经过第二导向机构472的导向后形成第二段缆线束Z2,第二段缆线束 Z2沿基本非平行于第一方向的第二方向延伸至第三导向机构473并经过第三导向机构473的导向后形成第三段缆线束Z3,第三段缆线束Z3穿过长轴420一直延伸至腕部430和末端执行器440。
第一导向机构471位于多个驱动单元411,421,431,441,451的多边形的中间位置,多个缆线412,422,432,442,452以从该多边形周围向中间汇聚的方式延伸至第一导向机构471,然后再经过第一导向机构471的导向后汇聚形成第一段缆线束Z1。具体的,多个缆线412,422,432,442,452在多个驱动单元411,421,431,441,451与第一导向机构471之间形成多个第一缆线段 4121,4221,4321,4421,4521,多个第一缆线段4121,4221,4321,4421,4521投影到垂直于多个驱动单元411,421,431,441,451中任一个驱动单元的旋转轴线的投影平面S1上的投影线段不相交。
如图5所示,多个第一缆线段4121,4221,4321,4421,4521的在投影平面S1上的多个投影线段4121a,4221a,4321a,4421a,4521a都不相交,多个第一缆线段4121,4221,4321,4421,4521之间存在多个第一夹角x1,x2,x3, x4,x5,多个第一夹角x1,x2,x3,x4,x5以第一导向机构471的中心作为顶点,多个第一夹角x1,x2,x3,x4,x5的边经过多个投影线段4121a,4221a, 4321a,4421a,4521a,多个第一夹角x1,x2,x3,x4,x5是指投影线段4121a,4221a,4321a,4421a,4521a中两条相邻的投影线段形成的较小的夹角,即多个第一夹角x1,x2,x3,x4,x5均为小于或等于180°。由于第一导向机构471 位于多个驱动单元411,421,431,441,451的中间位置,从而多个第一夹角 x1,x2,x3,x4,x5之和等于360°,这样使得多个第一夹角x1,x2,x3,x4, x5中的每个角度都尽可能的大,以使多个缆线412,422,432,442,452之间有更大的空间进行布线,避免多个缆线412,422,432,442,452之间出现相互干扰的情况。
再次回到图4,第一段缆线束Z1位于第一导向机构471和第二导向机构472 之间,第一段缆线束Z1包括多个缆线412,422,432,442,452的长度方向基本相同的多个第二缆线段4122,4222,4322,4422,4522,多个第二缆线段4122, 4222,4322,4422,4522相互之间基本平行且相距较近,从而使第二段缆线束 Z1所占空间尽可能的小,以充分利用驱动装置410内的空间来设置其他机构,例如缆线的张紧机构。在其他实施例中,第二段缆线束Z1中的多个第二缆线段也可以不都平行,但需使多个第二缆线段的方向基本一致。
多个第一缆线段4121,4221,4321,4421,4521呈从第一导向机构471向多个驱动单元411,421,431,441,451发散的状态,故多个第一缆线段4121, 4221,4321,4421,4521所占用是位于驱动装置470远端的水平方向第一空间。第一段缆线束Z1的方向垂直于多个第一缆线段4121,4221,4321,4421,4521 中任一线缆段的方向,而第二导向机构472位于第一导向机构471的近端,故位于第一导向机构471和第二导向机构472之间的第一段缆线束Z1所占的用是位于驱动装置470中间区域的竖直方向的第二空间,第一空间与第二空间基本垂直且仅在第一导向机构471处相交,但第一空间和第二空间不会重叠,因此第一段缆线束Z1不会影响多个第一缆线段4121,4221,4321,4421,4521的布线,也不会与多个第一缆线段4121,4221,4321,4421,4521相干扰。在其他一些实施例中,第一段缆线束Z1也可以不与多个第一缆线段4121,4221, 4321,4421,4521垂直,或者第一段缆线束Z1中的缆线段与多个第一缆线段 4121,4221,4321,4421,4521垂直,从而第一段缆线束Z1所在的第二空间与多个第一缆线段4121,4221,4321,4421,4521所在第一空间具有一定的夹角,但由于两个空间不重叠,第一段缆线束Z1依然不会影响到多个第一缆线段 4121,4221,4321,4421,4521的布线,也不会与多个第一缆线段4121,4221, 4321,4421,4521产生干扰。
第二段缆线束Z2位于第二导向机构472和第三导向机构473之间,第二段缆线束Z2包括多个缆线412,422,432,442,452的多个第三缆线段4123,4223, 4323,4423,4523,多个第三缆线段4123,4223,4323,4423,4523的方向大致相同且相距较近,以使第二段缆线束Z2所占用的第三空间也尽少,在其他的一些实施例中,第二段缆线束Z2的多个第三缆线段之间至少存在两个以上缆线段相互平行,以使第二段缆线束Z2所占用第三空间更少。
第二段缆线束Z2朝长轴420的近端所在的位置延伸,第一段缆线束Z1的方向(第一方向)基本垂直于第二段缆线束Z2的方向(第二方向),由于第二导向机构472将第二段缆线束Z2与多个第一缆线段4121,4221,4321,4421,4521 分别隔离在驱动装置410内的不同的水平面上,即第二段缆线束Z2位于驱动装置410的近端,而多个第一缆线段4121,4221,4321,4421,4521位于驱动装置410远端,故第二段缆线束Z2所在的第三空间不会与多个第一缆线段4121, 4221,4321,4421,4521所在的第一空间重叠,使第二线束Z2不会影响多个第一缆线段4121,4221,4321,4421,4521的布线,第二段缆线束Z2也不会与多个第一缆线段4121,4221,4321,4421,4521产生干扰,并且第二段缆线束 Z2所在的第三空间也不会于第一段缆线束Z1所在第二空间重叠,因此第二段缆线束Z2也不会影响第一段缆线束Z1的布线。在其他的一些实施例中,第二段缆线束Z2也可以不与第一段缆线束Z1垂直,由于第三导向机构473不位于多个第一缆线段4121,4221,4321,4421,4521所在第一空间内,因此即使第二段缆线束Z2也不与第一段缆线束Z1垂直,第二段缆线束Z2所在的第三空间依然不会与多个第一缆线段4121,4221,4321,4421,4521的第一空间重叠,第二线束Z2不会影响多个第一缆线段4121,4221,4321,4421,4521的布线,并且第二段缆线束Z2所在的第三空间也不会于第一段缆线束Z1所在第二空间重叠,因此第二段缆线束Z2也不会影响第一段缆线束Z1的布线。
第一导向机构471包括多个第一滑轮413,423,433,443,453,第二导向机构472包括多个第二滑轮414,424,234,444,454,多个第一滑轮413,423, 433,443,453和多个第二滑轮414,424,234,444,454中的每一滑轮都包括轮轴和用于为多个缆线412,422,432,442,452导向的导向部,导向部旋转安装在轮轴上,在其他的一些实施例中滑轮的导向部和轮轴也可以使固定连接,从而滑轮的导向部和轮轴一起旋转。
多个第一滑轮413,423,433,443,453的轮轴基本垂直于多个驱动单元411, 421,431,441,451中的任一驱动单元的旋转轴,第一段缆线束Z1的长度方向与多个驱动单元411,421,431,441,451的旋转轴相同或大致相同,调整第一导向机构471和张紧机构(图未示出)在驱动装置410中的高度即沿驱动装置410的近端或远端的方向调整第一导向机构471在驱动装置410的位置,不会对多个第一缆线段4121,4221,4321,4421,4521布线和第一段缆线束Z1 的方向产生影响,不会影响到第一段缆线束Z1的传输驱动力的效率,从而可以针对不同的缆线布线需要或驱动装置410的各部件的布局需要,调整第一导向机构471的高度。
以第一缆线412的布线为例,第一缆线412经过第一导向机构471的第一滑轮413的导向后延伸到第二导向机构472,第一滑轮413的轮轴与驱动单元411 旋转轴D1垂直,第一缆线412沿滑轮413的导向部上用于容纳第一缆线412的沟槽的切线方向进入该沟槽,使无论如何调整第一滑轮413的在驱动装置410 内的高度,第一缆线412都能沿第一滑轮413的沟槽的切线进入或离开该沟槽,以使调节第一滑轮413的高度不会影响到第一缆线412进入第一滑轮413的沟槽的方向,不会影响到第一缆线412的传输驱动力的效率,使第一滑轮413的高度可调节,即第一导向机构471的高度可调节。
多个第二滑轮414,424,234,444,454的轮轴也都基本垂直于多个驱动单元411,421,431,441,451中的任一驱动单元的旋转轴,故调整第二导向机构472和/或张紧机构的高度,不会影响到第一段缆线束Z1和第二段缆线束Z3 的传输驱动力的效率。以第一缆线412为例,第一缆线412经过第二导向机构 472的第二滑轮414的导向后延伸至第三导向机构473,由于第二滑轮414的轮轴与驱动单元411的旋转轴D1垂直,无论如何调整滑轮414位于驱动装置410 的高度,第一缆线412的第二缆线段4122和第三缆线段4123都能沿第二滑轮 412的导向部上的沟槽的切线方向进入或离开第二滑轮414的沟槽,使第二导向机构472和第一导向机构471一样在驱动装置410内的高度可以调节。
长轴420的近端位于驱动装置410的外壳410a的边缘处(所谓边缘处是指外壳的沿周边附近,即外壳的两个或三个侧面交汇处附近),这可以使多个手术器械的长轴420可以靠拢在一起,以使多个长轴420的远端可以聚拢在一起从一个切口进入人体,减少了手术切口的数量。如图6所示为多个手术器械300 的俯视图,手术器械300的长轴320位于手术器械300的边缘处,因此多个手术器械300的手术长轴320能靠拢在一起,使多个长轴320远端的末端器械从一个切口进入人体。
再次回到图4,第三段缆线束Z3包括多个缆线412,422,432,442,452 的多个第三缆线段4124,4224,4324,4424,4524,第三缆线段4124,4224,4324,4424,4524相互之间基本平行,第三导向机构473位于手术器械400的边缘处,且第三导向机构473位于长轴420的近端附近的位置。
第三导向机构473包括为多个缆线412,422,432,442,452导向的多个第三滑轮,第三导向机构473的多个第三滑轮中的各个滑轮相距比较近,使第三段缆线束Z3的多个第三缆线段4124,4224,4324,4424,4524中的各缆线段彼此靠的更近,以使第三段缆线束Z3能通过空间较小的长轴420延伸至腕部430 和末端执行器440。
一实施例中,多个第三滑轮的轮轴和多个第一滑轮的轮轴,多个第二滑轮的轮轴一样,也与多个驱动单元411,421,431,441,451中的任一驱动单元的旋转轴垂直,因此,第三导向机构473也和第一导向机构471,第二导向机构 472一样在驱动装置410内的高度可以调节。
上述的第一导向机构471,第二导向机构472以及第三导向机构473在驱动装置410的高度可调节,不仅是第一导向机构471或第二导向机构472或第三导向机构473作为一个整体可以调节,也可以是第一导向机构471或第二导向机构472或第三导向机构473中一个导向机构中的某部分元件在驱动装置410 内的高度可以调节,例如第一导向机构471作为一个整体在驱动装置410内的高度可以调节,可以是第一导向机构471的多个第一滑轮413,423,433,443, 453中的一个滑轮或者多个滑轮在驱动装置410内的高度可以调节。
通过调节第一导向机构471和/或第二导向机构472,和/或第三导向机构473 导向机构在驱动装置410内的高度,可以调节多个缆线412,422,432,442, 452的张紧度和多个缆线412,422,432,442,452在驱动装置410内水平高度的布线。
多个缆线412,422,432,442,452的第一缆线412经过第一导向机构471 的第一滑轮413的导向后再经过第二导向机构472的第二滑轮414的导向后延伸至第三导向机构473,第一缆线412在驱动单元411和第一滑轮413之间具有第一缆线段4121,在第一滑轮413和第二滑轮423之间具有第二缆线段4122,在第二滑轮423和第三导向机构473之间具有第三缆线段4223,第一缆线段4121 和第二缆线段4122位于第一平面上,第二缆线段4122和第三缆线段4123位于第二平面上,第一滑轮413的轮轴与第二滑轮414的轮轴之间的夹角为锐角,即滑轮413的轮轴与滑轮414的轮轴即非垂直与非平行第一平面,从而第一平面和第二平面相交且不重叠。
本发明一实施例中,多个缆线412,422,432,442,452的第二缆线422的第一缆线段4221和第二缆线422的第二缆线段4222位于第三平面上,第二缆线段4222和第二缆线422的第三缆线段4223位于第四平面上,为第二缆线422 导向的第一滑轮423的轮轴基本垂直于为第二缆线422导向的第二滑轮424的轮轴,从而第三平面基本垂直于第四平面。
本发明一实施例中,多个缆线412,422,432,442,452的第三缆线432的第一缆线段4321和第三缆线422的第二缆线段4322位于第五平面上,第二缆线段4322和第二缆线432的第三缆线段4323位于第六平面上,为第三缆线432 导向的第一滑轮433的轮轴基本平行于为第三缆线432导向的第二滑轮434的轮轴,从而第五平面基本平行于第六平面。
可以理解的是,驱动装置400中的多个缆线412,422,432,442,452可以全部是如第一缆线412的布线方式布线;或者多个缆线412,422,432,442, 452的部分缆线如第一缆线412的布线方式布线,而其他部分缆线如第二缆线 422的布线方式部分或如第三缆线432的布线方式布线;或者多个缆线412,422, 432,442,452的部分缆线如第二缆线422的布线方式布线,其他部分如第三缆线432的布线方式布线。
驱动装置400中的多个缆线412,422,432,442,452经过上述布线方式布线后,多个缆线412,422,432,442,452中至少一个缆线经过第二导向机构 472的导向后进行重新换面,即多个缆线412,422,432,442,452中至少一个缆线在第一导向机构471两侧的缆线段所在的平面与该缆线第二导向机构472 两侧的缆线段所在的平面相交不重叠。从而多个缆线412,422,432,442,452 在经过第二导向机构472的导向后形成的第二段缆线束Z2沿驱动装置410的边缘处延伸,多个缆线412,422,432,442,452在经过第二导向机构472的导向后能从驱动装置472的边缘处进入长轴472内,以使长轴420能被设置在驱动装置410的边缘处。
如图4所示的实施例中,第二段缆线束Z2在经过第三导向机构473的导向后进入位于驱动装置410边缘处的长轴420内,长轴420的轴线与接合部490 垂直,从而致动装置220的近端与驱动装置410的接合部490进行接合。在其他的一些实施例中,驱动装置410的接合部490位于驱动装置470的近端,从而致动装置220的远端与驱动装置140的接合部490进行接合。
本发明一实施例的手术器械如图7所示,多个缆线512,522,532,542,552 的近端固定在多个驱动单元511,521,531,541,551,多个缆线512,522, 532,542,552的远端经过第一导向机构571和第二导向机构572的导向后以缆线束的方式延伸至驱动装置410边缘处然后直接进入至长轴520内最后延伸至腕部530和末端器械540,相比较图4所示的实施例使用三个导向机构对多个缆线进行导向,本实施例仅使用两个导向机构进行导向,使用较少数量的导向机构可以使缆线与导向机构的摩擦力减少,缆线传输的驱动力消耗较少,使缆线对驱动力的传输效率更高。但由于驱动装置510的结合部590与长轴520的轴线平行,因此致动装置220的侧面与驱动装置510的接部590进行接合,使手术器械510安装到致动装置220上的过程不方便。
本发明一实施例的手术器械的驱动装置如图8所示,图8为驱动装置610的俯视图,驱动装置610的多个驱动单元611,621,631,641,651排列成一排,第一导向机构671位于多个驱动单元611,621,631,641,651的一侧,多个缆线612,622,632,642,652从多个驱动单元611,621,631,641,651引出后经过第一导向机构671的导向后汇聚成第一段缆线束Z1,Z1经过第二导向机构(图未示出)的导向后汇聚成第二段缆线束Z2,第二段缆线束Z2延伸至驱动装置610的边缘处后直接进入或者通过第三导向机构导向后再进入长轴内,本施例中的第一导向机构671虽然不是位于多个驱动单元611,621,631,641, 651中间,多个缆线612,622,632,642,652在多个驱动单元611,621,631, 641,651与第一导向机构671之间的各线缆段之间的夹角虽然没有图5所示的夹角大,但仍然会大于现有技术中的类似夹角。
本发明一实施例的手术器械的驱动装置如图9所示,如图9为驱动装置710 的俯视图,驱动装置710包括多个驱动单元701,711,721,731,741,751,761,771,781,791,在多个驱动单元701,711,721,731,741,751,761, 771,781,791所围成的多边形内具有两个第一导向机构和两个第二导向机构(图未示出),多个缆线702,712,722,732,742从多个驱动单元701,711,721, 731,741引出后经过第一导向机构导向后汇聚成第一段缆线束Z1,Z1经过第二导向机构导向后汇聚成第二段缆线束Z2,多各缆线752,762,772,782,792 从多个驱动单元751,761,771,781,791引出后经过另一第一导向机构的导向后汇聚成第一段缆线束Z1’,Z1’经过另一第二导向机构后汇聚成第二段缆线束Z2’,第二段缆线束Z2和Z2’延伸至驱动装置710的边缘处后直接进入或者通过第三导向机构的导向后进入手术器械的长轴内,由于驱动装置710具有更多数量的驱动单元,可以驱动手术器械的腕部和末端器械的更多自由度的运动。
本发明一实施例的驱动装置的导向机构如图10所示,第一导向机构871和第二导向机构872都为管道形式,第一导向机构871包括呈分散状态的多个导向管871a,871b,871c,871d,871e,多个缆线812,822,832,842,852经过多个导向管871a,871b,871c,871d,871e的导向后汇聚成第一段缆线束Z1, Z1经过第二导向机构3872的导向后形成第二导向束Z2。第一导向机构871的多个导向管871a,871b,871c,871d,871e可以位于不同的高度,以接收来自不同高度的驱动单元的缆线。管道形式的导向机构没有复杂的为缆线导向的滑轮布局,结构更简单。在其他一些实施例中,第一导向机构可以为图10所示的管道形式结构而第二导向机构为图4所示的多滑轮形式结构,或者第一导向机构为图4所示的多滑轮形式结构,第二导向机构为图10所示的管道形式。
图3所示实施例中的的手术器械300的驱动装置310的内部结构如图11所示,驱动装置310多个驱动单元、第一导向机构371,第二导向机构372和第三导向机构373,多个驱动单元包括多个第一驱动单元311,321和多个第二驱动单元331,341,351,第一导向机构371位于多个驱动单元的中心区域,第二导向机构372位于第一导向机构371的近端,第三导向机构373位于外壳310a的边缘处。
多个缆线312a,312b,312c,312d,322a,322b,322c,322d的一端绕在第一驱动单元311,321上,多个缆线332a,332b,342a,342b,351a,351b的一端绕在第二驱动单元331,341,351,多个缆线312a,312b,312c,312d,322a, 322b,322c,322d,332a,332b,342a,342b,351a,351b经过第一导向机构 371的导向后以缆线束的形式延伸,缆线束具有多层子缆线束,各层子缆线束相互之间基本平行。
缆线束包括第一段缆线束Z1、第二段缆线束Z2及第三段缆线束Z3,其中第一段缆线束Z1中的各缆线相互之间基本平行。第一线束Z1沿(图12所示B1 方向)延伸至第二导向机构372并经过第二导向机构372的导向后形成第二段缆线束Z2,第二段缆线束Z2中至少两条以上的缆线相互之间是平行的,第二段缆线束Z2沿第二方向(图12所示B2方向)延伸至第三导向机构373,并经过第三导向机构373的导向后沿第三方向(图12所示B3方向)形成第三段缆线束 Z3,第三段缆线束Z3中的各缆线之间也基本平行,第三段缆线束Z3穿过长轴 320连接到腕部330和末端执行器340。在其他一些实施例中,驱动装置310仅设置第一导向机构371和第二导向机构372,从而和图7所示的实施例一样,第二段缆线束Z2直接进入长轴320内。
第一驱动单元311包括一体成型的主轴311a、第一绞盘316a、第二绞盘316b、第一固定块317a、第二固定块317b以及第三固定块317c,第二固定块317b设置在主轴311a的近端,第三固定块317c设置在主轴311a的远端,第一绞盘316a 和第二绞盘316b的直径不同,第一绞盘316a设置在第一固定块317a和第二固定块317b之间,第二绞盘316b设置在第二固定块317b和第三固定块317c之间。第一驱动单元311一体成型,使第一驱动单元311的制造和装配都比较方便。在其他的一些实施例中,第一驱动单元也可以不是一体成型的,即第一驱动单元的第一绞盘的第二绞盘独立安装在主轴上,且能相对主轴分别转动。
缆线312a的第一端固定在第一固定317a上,缆线312a以第一绕线方式(如逆时针方向)绕在第一绞盘316a上,缆线312b的第一端固定在第二固定块317b,缆线312b以与第一绕线方式相反的第二绕线方式(如顺时针方向)绕在第一绞盘316a,缆线312c和312d的第一端分别固定在第三固定块317c上,并且分别以第一绕线方式和第二绕线方式绕在第二绞盘316b上,缆线312a,312b,312c, 312d以相互之间基本平行的方式从第一驱动单元311延伸至第一导向机构371 的第一滑轮组313,经过第一滑轮组313的导向后仍然以相互之间基本平行的方式延伸至第二导向机构372。
第一驱动单元311的主轴311a围绕旋转轴D1旋转时,第一驱动单元311可以通过操纵缆线312a,312b,312c,312d来驱动腕部330上距离末端执行器340 的距离不同的两个关节的运动。第一驱动单元321与第一驱动单元311具有基本相同的结构,同样的缆线322a,322b,322c,322d也以相互之间基本平行的方式从第一驱动单元311延伸至第一导向机构370的第一滑轮323,并经过第一滑轮323的导向后仍然以相互之间基本平行的方式延伸至第二导向机构372。
第二驱动单元341也是一体成型,第二驱动单元341包括分别设置在主轴 341a远端和近端的第一固定块347a和第二固定块347b,第一绞盘346设置在第一固定块347a和第二固定块347b之间,缆线342a的一端固定在第一固定块347a 上,缆线342b的一端固定在第二固定块347b上,缆线342a,342b从第二驱动单元341以相互之间基本平行的方式从第二驱动单元341延伸至第一导向机构 371的第一滑轮组343,并经过第一滑轮组343的导向后仍然以基本平行的方式延伸至第二导向机构372,第二驱动单元341通过操纵缆线342a,342b来驱动腕部330的关节或者末端执行器340的运动。第二驱动单元331,351和第二驱动单元341的结构基本相同,缆线332a和332b以相互之间基本平行的方式从第二驱动单元331经过第一滑轮333延伸至第二导向机构372,缆线352a和352b 以相互之间基本平行的方式从第二驱动单元351经过第一滑轮333延伸至第二导向机构372。在其他的一些实施例中,驱动装置的多个驱动单元也可以都是第一驱动单元或者都是第二驱动单元。
和图4所示的实施例类似,多个缆线312a,312b,312c,312d,322a,322b, 322c,322d,332a,332b,342a,342b,351a,351b中的从不同驱动单元引出的相邻两缆线之间的多个第一夹角之为360,从而使多个缆线312a,312b,312c, 312d,322a,322b,322c,322d,332a,332b,342a,342b,351a,351b获得更大的布线空间。图13为图11的俯视图,图13隐藏了第二导向机构372以更清楚地展示缆线的布线。如图13所示,从同一驱动单元所引出的多个缆线在该驱动单元和第一导向机构371之间的缆线段相互之间基本平行,因此多个缆线312a,312b,312c,312d,322a,322b,322c,322d,332a,332b,342a,342b, 351a,351b在驱动单元311,321,331,341,351与第一导向机构371之间的第一空间内不会相互干扰。
第一导向机构371的多个第一滑轮组313,323,333,343,353位于三个不同的水平面上,其中,多个第一滑轮组313,323,333,343,353中的相邻的两个第一滑轮位于不同的水平面上,以使在第一段缆线束Z1中的各缆线相互之间不干扰的前提下整个第一导向机构371在水平方向上所占用的体积更小。具体地,第一滑轮组313和第一滑轮组323位于驱动装置310近端的同一水平面上,第一滑轮组333和第一滑轮组353位于驱动装置310远端的同一水平面上,第一滑轮组343位于第一滑轮组313与第一滑轮组333之间的水平面上。
第二导向机构372的包括用于为第一线束Z1导向的多个第二滑轮组372a, 372b,372c,372d,多个第二滑轮组372a,372b,372c,372d中的每一滑轮组中的各滑轮共用一个轮轴,多个第二滑轮组372a,372b,372c,372d的各轮轴之间基本相互平行,多个第二滑轮组372a,372b,372c,372d分别位于多个第一平面C1,C2,C3,C4上,每个第二滑轮组可以为多个缆线导向,其中一个第二滑轮组既可以为来自同一驱动单元的多个缆线导向,也可以为来自不同的驱动单元的多个缆线导向。
如图12所示,第二导向机构372的第二滑轮组372a包括轮轴3721和设置在轮轴3721上的多个滑轮导向部3722,3723,3724,导向部3722、导向部3723 和导向部3724分别为来自第二驱动单元321的缆线322c,来自第一驱动单元 341的缆线342a和来自第二驱动单元311的缆线312d导向。
如图15所示,第三导向机构373的多个第三滑轮组373a,373b,373c,373d 也分别位于多个第二滑轮组372a,372b,372c,372d所在的多个第一平面 C1,C2,C3,C4上,使得第三滑轮组373a,373b,373c,373d与多个第二滑轮组 372a,372b,372c,372d两两分列在多个第一平面C1,C2,C3,C4上,即第二滑轮组372a与第三滑轮组373a基本位于第一平面C1上,第二滑轮组372b与第三滑轮组373b基本位于第一平面C2上,第二滑轮组372c与第三滑轮组373c 基本位于第一平面C3上,第二滑轮组372d与第三滑轮组373d基本位于第一平面上C4,多个第一平面C1,C2,C3,C4的各平面相互之间基本平行。
多个缆线312a,312b,312c,312d,322a,322b,322c,322d,332a,332b, 342a,342b,351a,351b经过上述方式的布线后,使第二导向机构372的多个第二滑轮组372a,372b,372c,372d中的每个滑轮组的导向部的数量基本与处于同一第一平面上的第三滑轮组的导向部的数量相同,而且至少存在一个第二滑轮组的导向部数量与处于同一第一平面上的第三滑轮组的导向部数量完全相同,从而使第二段缆线束Z2的缆线分层分布,如图12和图15所示,第二段缆线束Z2被分成多层子缆线束Z2a,Z2b,Z2c,Z2d,不同层的子缆线束Z2a,Z2b,Z2c,Z2d中之间相互基本平行,使不同层的子缆线束Z2a,Z2b,Z2c, Z2d之间不会相互干扰。
处于同一第一平面上的第二滑轮组和第三滑轮组之间的距离从驱动装置的远端向近端依次递减,使得第一段缆线束Z1和第三段缆线束Z3位于第二导向机构372和第三导向机构的373的外侧,第一段缆线束Z1和第三段缆线束Z3 相互之间基本平行,第二段缆线束Z2位于第二导向机构372和第三导向机构的 372之间,第二段缆线束Z2基本垂直于第一段缆线束Z1和第三段缆线束Z3,从而第一缆绳束Z1和第三段缆线束Z3不会与第二段缆线束Z2的不同层的子缆线束Z2a,Z2b,Z2c,Z2d交叉,使第一缆绳束Z1和第三段缆线束Z3不会影响第二段缆线束Z2的布线。
和图4所示的实施例一样,多个缆线312a,312b,312c,312d,322a,322b, 322c,322d,332a,332b,342a,342b,351a,351b经过第二导向机构的导向后,每个缆线都进行了重新换面的布线,例如,第一缆线312a在第一滑轮313 和驱动单元311之间的缆线段与第一缆线312a在第一滑轮313和第二滑轮372d 之间的缆线段位于第二平面上,第一缆线312a在第一滑轮313和第二滑轮372d 之间的缆线段与第一缆线312a在第二滑轮372d与第三滑轮373c之间的缆线段位于第三平面上,第二平面与第三平面相交不重叠。从而多个缆线312a,312b, 312c,312d,322a,322b,322c,322d,332a,332b,342a,342b,351a,351b 在经过第二导向机构372的导向后形成的第二段缆线束Z2沿驱动装置310的边缘处延伸,以使长轴320能被设置在驱动装置310的边缘处。
多个第一滑轮组313,323,333,343,353包括多个第一共轴滑轮313,323, 343和多个第一分轴滑轮353,333,多个第一共轴滑轮313,323,343中的每个滑轮共用一个轮轴,即一个轮轴上具有多个导向部,多个第一分轴滑轮353, 333的每个滑轮中的每个滑轮包括一个轮轴和一个导向部,即每个导向部单独安装在一个轮轴上。
在第一共轴滑轮的轮轴不与第二导向机构372的多个第二滑轮组372a,372b,372c,372d的轮轴平行时,通过同一第一共轴滑轮导向的缆线被不同的第二滑轮所导向,如图12所示,多个第一共轴滑轮313,323,343的轮轴都不与多个第二滑轮多个第二滑轮372a,372b,372c,372d的轮轴平行,其中第一共轴滑轮343的轮轴与多个第二滑轮372a,372b,372c,372d的轮轴成锐角的夹角,第一共轴滑轮313和323的轮轴与多个第二滑轮372a,372b,372c,372d的轮轴基本垂直。第一共轴滑轮313的轮轴3131上设置有导向部3132,3133,3134, 3135,经过导向部3132,3133,3134,3135导向的缆线312d,312b,312a,312c 分别被第二导向机构372的第二滑轮372a,372b,372c,372d所导向后延伸至第三导向机构373的第三滑轮373a,373b,373c,373d。
如图12和图13A所示,第一段缆线束Z1在进入第二导向机构372的第二滑轮组372a上的多个导向部3722,3723,3724的沟槽时与多个导向部3722,3723, 3724的沟槽相接触,第一段缆线束Z1与多个导向部3722,3723,3724相接触的多个接触点位于直线r1上,相同地,第一段缆线束Z1与第二滑轮组372b, 372c,372d开始接触时也具有多个接触点,接触点为图13中黑点所示,其中多个方形的黑点表示固定接触点P1,固定接触点P1是经第一共轴滑轮313,323, 343导向后的缆线与第二滑轮组的接触点,多个圆形的黑点表示可调接触点P2,可调接触点P2是经第一分轴滑轮333,353导向后的缆线与第二滑轮组的接触点,多个接触点P1、P2分别位于相互之间基本平行的直线r2,r3,r4上。
多个第二滑轮组372a,372b,372c,372d的位置固定不变,故直线r1,r2, r3,r4的中各直线之间的距离基本固定不变,因此第一共轴滑轮313,323,343 的轮轴相对于直线r1,r2,r3,r4的位置也固定,若第一共轴滑轮313,323, 343相对直线r1,r2,r3,r4的位置改变,则可能出现第一段缆线束Z1中的部分缆线段相互之间不平行的情况。例如第一共轴滑轮343的轮轴与直线r1之间的夹角大概为45°,缆线342a经过第一共轴滑轮343的一个导向部导向后延伸至第二滑轮372a,缆绳342a与第二滑轮372a的接触点位于直线r1,缆线342b经过第一共轴滑轮343的另一个导向部导向后延伸至第二滑轮372b,缆线342b 与第二滑轮372b的接触点位于直线r2上,若第一共轴滑轮343的位置偏移,则可能出现以下两种情况:缆绳342a与第二滑轮372a的接触点偏移出直线r1,或者缆线342b与第二滑轮372b的接触点偏移出直线r2。出现上述两种情况中的任一种情况,都将使缆线342a或缆线342a与第一段缆线束Z1中的其他缆线不平行,从而影响到缆线传输驱动力效率。
通过调整多个第一分轴滑轮333,353的各子滑轮的相对位置可以改变上述僵硬的布线方式,通过调整多个第一分轴滑轮333,353的各子滑轮可以使缆线灵活地被选择由第二导向机构372的哪个第二滑轮组所导向,换而言之,通过调整多个第一分轴滑轮333,353的各子滑轮的相对位置可以使缆线适应具有不同导向部数量的第二滑轮组,从而可以灵活的配置第二滑轮372a,372b,372c, 372d上的每个滑轮所导向的缆线的数量。例如第一分轴滑轮353包括子滑轮 353a,353b,子滑轮353a和子滑轮353b不共用轮轴,使得子滑轮353a和子滑轮353b可以在水平面上相对移动,从而可以使经过第一分轴滑轮353导向的缆线352a,352b都通过第二导向机构372的第二滑轮组372b的导向,而不是像第一共轴滑轮那样需要使通过该共轴滑轮导向的多个缆线通过不同第二滑轮组导向。
第一分轴滑轮333,353设置在第一导向机构371的最远端,从而在在调整第一分轴滑轮333,353的各子滑轮时,第一分轴滑轮333,353的各子滑轮不会和第一段缆线束Z1中的缆线产生干扰。
图13B为图13A接触点处的放大示意图,如图13B所示,缆线322c,342a, 352a经过第一导向机构371的导向后延伸至第二导向机构372的第二滑轮372a 并经过第二滑轮372a的导向后延伸至第三导向机构的第三滑轮组373a,从而直线r1上具有三个固定接触点P1。
缆线322a,342b,352b,352a,312b经过第一导向机构371的导向后延伸至第二导向机构372的第二滑轮组372b并经过第二滑轮372b的导向后延伸至第三导向机构373的第三滑轮组373b,从而直线r2上具有五个接触点,该五个接触点包括三个固定接触点P1和两个可调接触点P2。
缆线322b,332a,332b,312a经过第一导向机构371的延伸至第二导向机构372的第二滑轮372c并经过第二滑轮组372c的导向后延伸至第三导向机构373 的第三滑轮组373c,从而直线r3上具有四个接触点,该四个接触点包括两个固定接触点P1和两个可调接触点P2。
缆线322d,312c经过第一导向机构371的导向后延伸至第二导向机构372 的第二滑轮组372d并经过第二滑轮组372d的导向后延伸至第三导向机构373 的第三滑轮组373d,从而直线r4上具有两个固定接触点P1。通过调整第一分轴滑轮333,353可以使多个可调接触点P2位于直线r1至直线r4上的任一位置。
通过调整第一分轴滑轮333,353,可以得到一些其他缆线布线方式的接触点分布。如图14A所示,通过调整第一分轴滑轮333的各子滑轮使其适应第二滑轮组372c和第二滑轮组372d具有三个导向部的情形,即直线r3和直线r4上具有3个接触点情形。
如图14B所示,通过调整第一分轴滑轮353的各子滑轮使其适应第二滑轮组 372a具有五个导向部和第二滑轮组372b三个导向部的情形,即直线r1上具有五个接触点,直线r2上具有3个接触点。
如图14C所示,通过调整第一分轴滑轮333的各子滑轮使其适应第二滑轮组 372c具有两个导向部和第二滑轮组372d具有四个导向部的情形,即r3上具有2 个接触点,r4上具有4个接触点。
如图14D所示,通过调整第一分轴滑轮333和第一分轴滑轮353的各子滑轮,使其适应于第二滑轮组372b上具有4个导向部和第二组滑372d上具有3个导向部的情形,即直线r2上具有4个接触点,直线r4上具有三个接触点。
在其他的一些施例中,驱动装置310可以如图7所示的实施例一样,仅包括第一导向机构371和第二导向机构372,而不包括第三导向机构373,使长轴320 沿于驱动单元的旋转方向垂直的方向延伸。
图15为图12的侧视图,为了更清楚的展示驱动装置310的缆线布线情况,图15隐去了部分驱动单元并显示了一些图12中不具有的部件。如图15所示,第一段缆线束Z1在经过第一导向机构371的导向布线后,第一段缆线束Z1中的各缆线相互之间基本平行,且第一段缆线束Z1形成多层缆线束的结构,即第一段缆线束Z1包括多层子缆线束Z1a,Z1b,Z1c,Z1d,多层子线束Z1a,Z1b, Z1c,Z1d经过第二导向机构372的多个第二滑轮372a,372b,372c,372d的导向后形成多层子缆线束Z2a,Z2b,Z2c,Z2d。
如图16和图17所示,第二段缆线束Z2经过第三导向机构373的导向后形成第三段缆线束Z3,第三段缆线束Z3经过第四导向机构374形成第四段缆线束Z4,第四段缆线束Z4穿过长轴320延伸至腕部330和末端执行器340,第四导向机构374包括本体3741,本体3741往壳体310a内侧延伸出两个固定座 3742,固定座用于将本体3741固定在外壳310a上,本体3741上还具有供多个缆线312a,312b,312c,312d,322a,322b,322c,322d,332a,332b,342a,342b,351a,351b通过的多个导向孔312a’,312b’,312c’,312d’,322a’,322b’, 322c’,322d’,332a’,332b’,342a’,342b’,351a’,351b’。
多个缆线312a,312b,312c,312d,322a,322b,322c,322d,332a,332b, 342a,342b,351a,351b在经过第三导向机构373的多个第三滑轮组372a,372b, 372c,372d的导向后而离开多个第三滑轮组373a,373b,373c,373d的多个接触点分别位于多个第二直线r5,r6,r7,r8上,多个第二直线r5,r6,r7,r8投影到第四导向机构3741上形成多个第三直线j1,j2,j3,j4,多个第三直线j1, j2,j3,j4基本平行于多个第二滑轮372a,372b,372c,372d的轮轴,多个导向孔312a’,312b’,312c’,312d’,322a’,322b’,322c’,322d’,332a’,332b’,342a’,342b’,351a’,351b’分别排列在多个第三直线j1,j2,j3,j4上,即多个导向孔的排数与第三滑轮组的数量相同。
多个第三直线j1,j2,j3,j4中每条直线上的导向孔的排序方式与多个第二直线r5,r6,r7,r8中每条直线上的导向部的排列方式基本相同,即多个第三直线j1,j2,j3,j4中每条直线上的导向孔的数量与多个第二直线r5,r6,r7,r8 中每条直线上的导向部的数量相同,多个第三直线j1,j2,j3,j4中每条直线上的导向孔之间的距离与多个第二直线r5,r6,r7,r8中每条直线上的导向部之间的距离也基本相同,从而使第三段缆线束Z3的依然是分层的布线机构,且第三段缆线束Z3的层数与第二段缆线束Z2的层数相同,而且第三段缆线束Z3与第二段缆线束Z2对应层缆线上的缆线数量相同。
具体地,如图15所示,第三段缆线束Z3包括多层子缆线束Z3a,Z3b,Z3c, Z3d,多层子缆线束Z3a,Z3b,Z3c,Z3d相互之间基本平行。如图16和图18 所示,子缆线束Z3a中的三个缆线322d,342b,312c经过第三导向机构373的第三滑轮373a上的三个导向部的导向后穿过排列在第三直线J1的导向孔322d’, 342b’,312c’,子缆线束Z3b中的四个缆线322b,332a,332b,312a经过第三滑轮373b上的四个导向部的导向后穿过排列在第三直线J2的导向孔322b’, 332a’,332b’,312a’,子缆线束Z3c中的四个缆线322a,352b,352a,312b经过第三滑轮373c上的四个导向部的导向后穿过排列在第三直线J3的导向孔 322a’,352b’,352a’,312b’,子缆线束Z3d中的三个缆线322c,342a,312d经过第三滑轮373c上的四个导向部的导向后穿过排列在第三直线J4的导向孔 322c’,342a’,312d’,多个缆线312a,312b,312c,312d,322a,322b,322c, 322d,332a,332b,342a,342b,351a,351b穿过多个导向孔312a’,312b’, 312c’,312d’,322a’,322b’,322c’,322d’,332a’,332b’,342a’,342b’, 351a’,351b’后进入长轴320内,最后延伸至腕部330和末端执行器340。
由于多个第三直线j1,j2,j3,j4中每条直线上的导向孔的数量与多个第二直线r5,r6,r7,r8中每条直线上的导向部的数量相同,以使穿过多个第三直线 j1,j2,j3,j4中一条直线上的多个导向孔的缆线能一一对应到第三滑轮上,从而能比较方便地将多个缆线312a,312b,312c,312d,322a,322b,322c,322d, 332a,332b,342a,342b,351a,351b从第四导向机构374依次通过第三导向机构373、第二导向机构372以及第一导向机构371导向后装配到多个驱动单元 311、321、331、341、351。
具体地,在装配缆线322c,342a,312d时,缆线322c,342a,312d的近端穿过主体374上远离安装座3742一侧的边缘处位于第三直线j1上的导向孔 322c’,342a’,312d’延伸到第三导向机构373的第三滑轮组373a,由于导向孔 322c’,342a’,312d’在主体374上的位置明显区别于其他导向孔的位置,因此在装配时不会将穿过到导向孔322c’,342a’,312d’的缆线322c,342a,312d与其他缆线混淆,在将缆线322c,342a,312d装配到对应的第三导向机构373的第三滑轮组373a时,由于第三滑轮373a位置及其导向部的数量与导向孔322c’,342a’,312d’是唯一对应的,故能准确无误地将缆线322c,342a,312d装配到第三滑轮组373a上,避免发生将缆线332d,342b,312c装配到其他的滑轮上的错误。
由于第二导向机构372上的第二滑轮组372a与第三滑轮组373a位于同一第一平面上且两者的导向轮数量相同,两者对应关系唯一,因此能非常方便和准确地将322c,342a,312d从第三滑轮373a装配到第二滑轮372a上,在此过程中能避免发生将缆线322c,342a,312d中的某个缆线装配到其他的第二滑轮组上的错误。
在将缆线322c,342a,312d从第二滑轮372a装配的第一导向机构371的过程中,如图13A所示,由于322c,342a,312d位于第一段缆线束的最外侧一层,只需将缆线322c,342a,312d装配到第一导向机构371的第一滑轮组323,343, 313的最远离第三导向机构373的导向部即可,即可形成子缆线束Z1a,从而也避免发生将缆线322c,342a,312d装配到其他第一滑轮组上的错误,其他层缆线装配方法相同,此处不再复述。这种分层布线的缆线束结构,按层安装缆线的方法,可以提高缆线装配的准确性和效率。
第四导向机构374的主体3741上还具有直径与导向孔直径不同的多个通孔 374a,多个通孔374a用于供非缆线的其他形式的线通过,例如多个通孔374a 供电线通过,或者供传输影像数据的线通过。多个通孔374a和多个导向孔312a’, 312b’,312c’,312d’,322a’,322b’,322c’,322d’,332a’,332b’,342a’, 342b’,351a’,351b’一起并列分为多排分布在主体3741上一个圆形区域320a,圆形区域320a的面积基本与长轴320的近端开口的面积相等,从而使多个缆线 312a,312b,312c,312d,322a,322b,322c,322d,332a,332b,342a,342b, 351a,351b集中在圆形区域320a笔直穿过多个导向孔进入长轴320内。
如图18所示,多个通孔374a排列在主体3741上远离安装座3742一侧的边缘处,一般通孔374a的直径大于导向孔的半径,通孔374a中的一个通孔所占用主体3741的空间大于一个导向孔所占用的空间,将通孔374a排布在主体3741 边缘处能减少通孔374a占用导向孔所需要的位置。在圆形区域320a中间区域即第三直线j2附近空间较大,在圆形区域320a的边缘处即第三直线j1,j4附近空间较小,因此在第三直线j2和第三直线j3上都排布4个导向孔,而在第三直线 j1和第三直线j4上都排布3个导向孔,使主体3741上能有更多的空间提供给两个通孔374a。
本发明一实施例的第四导向机构374的通孔374a和导向孔分布如图19A所示,在第三直线j1,j2,j3都分布四个导向孔,而在第四导向机构374的主体边缘处的第三直线j4仅分布两个导向孔,从而使j4上的导向孔可以向第四导向机构的主体边缘处偏移更多,从而使主体的另一侧的边缘处有更大空间提供给两个通孔374a,以使通孔374a直径更大,从而允许通过更大直径的电线或数据线。
本发明一实施例的第四导向机构374的通孔374a和导向孔分布如图19B所示,第三直线j1,j2,j3,j4上排布的导向孔数量分别为3,5,4,2,相比较图 19A所示的实施例,本实施例中在圆形区域320a,第三直线j1上的导向孔数量更少,从而使两个通孔374a可以具有更大的直径。
本发明一些其他实施例中第四导向机构374的通孔374b和导向孔分布如图 19C和图19D所示,图19C和图19D中的通孔374b的仅为一个,一般通孔374b 用于通过传输影像数据的数据线或光缆,通孔374b是具有比上述施例中的通孔 374a的横截面积更大的横截面积。如图19C所示,第三直线j1,j2,j3,j4上排布的导向孔数量分别为4,5,4,1,由于位于第三直线j4上的仅具有分布一个导向孔,因此可以使第四导向机构的主体在远离第三直线j74一侧的边缘处能有更大的空间提供通孔374b,使通孔374b能具有更大的横截面积。如图19D 所示,第三直线j1,j2,j3,j4上排布的导向孔数量分别为2,5,4,3,通孔 374b位于第三直线j1上的两个导向孔中间,使通孔374b能具有更大的横截面积。
多个驱动单元311,321,331,341,351与第一导向机构317之间设有张紧装置,张紧装置用于张紧多个缆线312a,312b,312c,312d,322a,322b,322c, 322d,332a,332b,342a,342b,351a,351b,张紧装置包括壳体和安装在壳体内的多个第一张紧机构380和/或多第二张紧机构390,多个第一张紧机构380 设置在第一驱动单元311,321与第一导向机构317之间,多个第二张紧机构设置在第二驱动单元331,341,351与第一导向机构317之间。
本发明一实施例的第一张紧机构如图20-22所示,第一张紧机构380设置在第一驱动单元311与第一导向机构317的第一滑轮组313之间,第一张紧机构 380用于张紧第一缆线312a,312b以及第二缆线312c和第三缆线312d。第一张紧机构380包括第一张紧件3821、第二张紧件3811、第三张紧件3831以及抵挡部,第二张紧件3811用于同时张紧第一缆线312a和第一缆线312b,第一张紧件3821和第三张紧件3831用于分别张紧第二缆线312c和第三缆线312d。在其他的施例中,在不需要张紧更多的缆线的情况下,第一张紧机构380也可以仅包括第一张紧件3821和第二张紧件3811,或仅包括第一张紧件3821。
第一张紧件3821包括第一张紧块3822和第一推杆3823,第一张紧块3822 的第一侧面上设置有第一导向部3824,第二缆线312c经过保持机构314的导向后再经过第一导向部3824的导向后延伸到第一滑轮组313,第一导向部3824位于第二缆线312c在保持机构314和第一滑轮组313之间的缆线段位与抵挡部之间,第一推杆3823与第一张紧块3822通过螺纹配合并穿过第一张紧块3822与抵挡部抵接,旋转第一推杆3823可以带动第一张紧块3822沿第一方向(图20 所示Z方向)或沿与第一方向相反的第二方向移动,从而第一张紧块3822上的第一导向部3824带动缆线312c在保持机构314与第一滑轮组313之间的缆线段在驱动装置310的远端和近端之间移动,进而张紧或松弛缆线312c。
第二张紧件3811包括第二张紧块3812和第二推杆3813,第一推杆3823与第二推杆3813对置设置,抵挡部设置在第一推杆3823与第二推杆3813之间,第二张紧块3812的两个第一侧面上分别设置有第二导向部3814和第三导向部 3815,第一缆线312a和第一缆线312b经过保持机构314的导向后再分别经过第二导向部3814和第三导向部3815的导向,然后再被第一导向机构317的第一滑轮组313所导向。在其他的一些实施例中,第二张紧件也可以仅包括一个导向部为一个缆线导向,此时第二张紧件用于张紧一个缆线。
第一张紧机构380的壳体上安装有套筒3813b,套筒3813b与第二推杆3813 通过螺纹配合,第二张紧块3812具有远离第一张紧块3822的第一端3812a和与第一端3812a相对而靠近第一张紧块3822的第二端3812b,第二推杆3813的末端与第二张紧块3812的第一端3812a相抵接,沿张紧方向旋转第二推杆3813 的与其末端相对的调节端3813a使第二推杆3813推动第二张紧块3812沿第一方向移动,从而第二张紧块3812上的第二导向部3814和第三导向部3815分别带动第一缆线312a和第一缆线312b在保持机构314与第一滑轮组313之间的缆线段沿第一方向运动,以张紧第一缆线312a和第一缆线312b,上述张紧方向是指沿该方向旋转推杆使被该推杆驱动的张紧块张紧缆线。在其他的一些实施例中,第二推杆也可以与第二张紧块通过螺纹配合。
当沿与张紧方向相反的方向旋转调节端3813a时,第二推杆3813沿与第一方向相反的第二方向运动,从而释放第二张紧块3812,由于第一缆线312a和第一缆线312b本身具有一定的张紧力,使得第二张紧块3812被第一缆线312a、 312b自身的张紧力驱使沿第二方向移动,从而第一缆线312a,312b被松弛。
第三张紧件3831包括第三张紧块3832和第三推杆3833,第三张紧块3832 的第一侧面上设置有第四导向部3834,第四导向部3834设置在第一导向部3824 相对一侧的抵挡部与第三缆线312d之间,第三缆线312d经过保持机构314的导向后再经过第四导向部3834的导向后延伸到第一滑轮组313,第三推杆3833 与第三张紧块3832通过螺纹配合并穿过第三张紧块3823与抵挡部抵接,旋转第三推杆3833可以带动第三张紧块3832沿第一方向或第二方向运动,从而第三张紧块3832上的第一导向部3834带动第三缆线312d在保持机构314与第一滑轮组313之间的缆线段在驱动装置310的远端和近端之间移动,进而张紧或松弛缆线312d。
第一张紧机构380还包括用于引导第一张紧块3822、第二张紧块3812及第三张紧块3833运动的引导凸起386和导向柱3841,引导凸起386包括分别设置在第二张紧块3812、第一张紧块3822及第三张紧块3833的第二侧面上的第二凸起3816、第一凸起3826及第三凸起3836,以及设置在第一张紧机构380的壳体内与第二凸起3816、第一凸起3826及第三凸起3836配合凹槽,在第二张紧块3812、第一张紧块3822及第三张紧块3833沿第一方向或第二方向运动时,第二凸起3816、第一凸起3826及第三凸起3836在该凹槽内滑动以引导第二张紧块3812、第一张紧块3822及第三张紧块3833的运动。
导向柱3841穿过贯穿第一张紧块3822、第二张紧块3812及第三张紧块3833,上的通孔在第二张紧块3812、第一张紧块3822及第三张紧块3833在张紧装置的近端和远端运动的过程中,第二张紧块3812、第一张紧块3822及第三张紧块3833沿导向柱3841上下滑动。
如图22所示,第一张紧块3822、第二张紧块3812及第三张紧块3833上具有多个孔,本实施例中的抵挡部为第二张紧块3812的第二端3812b,利用第二张紧块3812的第二端3812b作为抵挡部,使第一张紧机构380的机构更紧凑。第一推杆3823的末端穿过第三张紧块3823上的第一孔382a和第一张紧块3822 上的第二孔382b后与第二张紧块3811的第二端3812b相抵接,第三推杆3833 近端穿过第三张紧块3823上的第三孔383a和第一张紧块3822上的第四孔383b 后与第二张紧块3811的第二端3812b相抵接,导向柱3841穿过第二张紧块3811 上的第五孔381a、第一张紧块3822上的第六孔381b及第三张紧块3832上的第七孔381c,以使第二张紧块3811、第一张紧块3822和第三张紧块3832能沿导向柱3841上下滑动。
第一张紧件3821的第二孔382b具有内螺纹以和第一推杆3823上的外螺纹配合,在张紧缆线312c时,沿张紧方向旋转第一推杆3823远端的调节端3823a 时,由于第一推杆3823的末端抵接第二张紧块3811的第二端3812b,此时第一推杆3823因被第二端3812a阻挡而不能沿与第二方向运动,从而迫使第一张紧块沿第一方向运动从而张紧缆线312c。
由于第二缆线312c本身就具有一定的张紧力,当沿与张紧方向相反的方向旋转第一推杆3823远端的调节端3823a时,第一张紧块3822在第二缆线312c 的张紧力驱使下沿第二方向运动,从而第二缆线312c被松弛。
在第一张紧块3822沿第一方向或第二方向运动的过程中,第一张紧块3822 被双重导向,即第一张紧块3822的第一凸起3826在壳体内的凹槽内运动,第一张紧块3822沿导向柱3841上下运动,使得第一张紧块3822沿第一方向或第二方向运动的过程中不会出现运动轨迹的偏离。
第三张紧件3833的第三孔383a具有内螺纹以与第三推杆3833上的外螺纹配合,第三推杆3833的末端抵接第二张紧块3811的第二端3812b,在需要张紧或松弛缆线312d时,旋转第三推杆3833远端的调节端3833a可使第三张紧块 3833的第三凸起3836在壳体内的凹槽内运动,第三张紧块3832沿导向柱3841 上下运动,从而张紧或松弛第三缆线312d,第三张紧件3833张紧或松弛第三缆线312d的方法与上述第一张紧件3823张紧或松弛第二缆线312c方法相同,此处不再复述。
由于第二张紧件3811与第一张紧件3821及第三张紧件3823的调节端是对置设置的,即第二张紧件3811的调节端3813a位于第二张紧块3812的第一端 3812a一侧,第一张紧件3821的调节端3823a和第三张紧件3831的调节端3833a 位于第二张紧块3812的第二端3812b的一侧,第二推杆3813与第一推杆3823 及第三推杆3833相互错开,使整个第一张紧机构380沿推杆的轴向排布,第一张紧机构380在纵向上(推杆的轴向方向)所占空间大于横向所占的空间,可以使得整个驱动装置380的横向体积更小,从而多个手术器械300如图6所示聚拢在一起时,整体在横向上的体积更小。
本发明另一实施例的第一张紧机构如图23所示,本实施例中的第一张紧机构480和图21所示的第一张紧机构380不同的是本施例中的抵挡部为设置在第一张紧件3821和第二张紧件3811之间的档板485,挡板485与第一张紧机构480的壳体固定连接。第一推杆3823和第三推杆3833的末端与挡板485相抵接,在张紧第二缆线312c和第三缆线312d时,由于挡板485阻止第一推杆3823和第三推杆3833沿第二方向的运动,从而第一张紧块3822和第三张紧块3832将沿第一方向运动使第二缆线312c和第三缆线312d被张紧。由于第一推杆3823和第三推杆3833的末端没有抵接到第二张紧块3812,从而调节第二张紧块3812 的运动不会影响到第一张紧块3822和第三张紧块3823,三个张紧件的运动相互独立,从而被三个张紧件所张紧的缆线也相互独立被张紧。
张紧装置还包括多个第二张紧机构,第二张紧机构390用于同时张紧两个缆线,第二张紧机构390相当于第一张紧机构380的第二张紧件3811,如图25所示,第二张紧机构390包括第四张紧块3911和第四推杆3912,第四推杆3912 的末端抵接到第四张紧块3911,第二张紧块3911通过引导凸起396和张紧装置的壳体内凹槽配合,以及引导柱3914实现引导第四张紧块3911的运动。
第四张紧块3911的两侧设置有用于分别引导缆线352a,352b的第五导向部 3913和第六导向部3914,通过旋转第四推杆3912的调节端3912a实现对缆线 352a,352b的张紧或松弛,具体张紧过程和上述第一张紧机构380的第二张紧件3811的张紧过程相同,此处不再复述。
如图24A所示,第一缆线312a,312b的远端连接腕部330的第一关节330a,第一驱动单元311通过第一缆线312a,312b控制第一关节330a的转动,第二缆线312c和第三缆线312d的远端分别连接第二关节330b的两侧,第一驱动单元 311通过第二缆线312c和第三缆线312d控制第二关节330b的转动。
在装配手术器械300的过程中,可能出现调节了第一缆线312a,312b、第二缆线312c及第三缆线312d的张紧度后第一关节330a和第二关节330b不是笔直姿态(即零位姿态)的情况。
如图24A所示,腕部330的第三关节330c是笔直姿态,第一关节330a和第二关节330b处于相对笔直姿态转动了一定角度处于偏摆姿态,因此需要在张紧缆线后使第一关节330a和第二关节330b调整回到笔直姿态,以使在操作手术器械300前,手术器械300的腕部330和末端执行器340都处于零位状态,使手术器械300的控制更加精准。
因此,本发明还提供了一种用于张紧方法,该方法适用于第一张紧机构380 对来自第一驱动单元311的四个缆线321a,312b,312c,312d进行张紧,张紧方法如下:
首先调节第二推杆3813、第一推杆3823以及第三推杆3833,使第二张紧块 3811同时将第一缆线312a和第一缆线312b张紧,第一张紧块3821和第三张紧块3831分别将第二缆线312c和第三缆线312d进行张紧。
然后旋转调节第一驱动单元311,使第一驱动单元311通过第一缆线312a、 312b将第一关节330a调整到笔直姿态。最后再通过单独调节第一推杆3823,使第一张紧块3821张紧或松弛第二缆线312c,和/或单独调节第三推杆3833使第一张紧块3821张紧或松弛第三缆线312c,从而使第二关节330b被调整到笔直姿态。
具体地,先通过旋转调节第一驱动单元311,使第一驱动单元311收拉第一缆线312a并同时释放第一缆线312b,以使第一关节330a从图24A所示的位置向左转动至图24B所示与第三关节330c对齐的位置,即第一关节330a被调整到笔直姿态。
虽然经过上一步第一关节330a已被调整到了笔直姿态,但第二关节330b此时仍没有被调整到笔直姿态,由于第一绞盘316a和第二绞盘316b是一体成型的,因此不能再通过旋转调节第一驱动单元311来调整关节330b的姿态,因为若再旋转第一驱动单元311,在第二缆线312c和第三缆线312d被收拉或释放的同时,第一缆线312a、312b也会再次被收拉或释放,从而使已经被调整到笔直姿态的第一关节330a再次转动到非笔直姿态。
为解决这一问题,在通过调节第一驱动单元311将第一关节330a调整到笔直姿态后,通过调整第一张紧件3821和/或第三张紧件3831将第二关节330b调整到笔直姿态。具体地,可以通过以下三种方式调节方式将第二关节330b调整到笔直姿态:
(1)单独旋转调节第一推杆3823使第一张紧块3822沿第一方向运动,第一张紧块进一步张紧第二缆线312c,使第二缆线312c的张紧力大于第三缆线 312d的张紧力,从而第二缆线312c牵引第二关节330b向左转动,使得第二关节330b从图24B所示的偏摆姿态向左转动至图24C所示笔直姿态。
(2)单独旋转调节第三推杆3833使第三张紧块3832沿与第一方向相反的第二方向运动,使第三张紧块3832松弛第三缆线312d,由于第三缆线312d被松弛,从而第二缆线312c的张紧力大于第三缆线312d的张紧力,第二缆线312c 将牵引第二关节330b向左转动,使得第二关节330b从图24B所示的偏摆姿态向左转动至图24C所示笔直姿态。
(3)旋转调节第一推杆3823使第一张紧块3822沿第一方向运动,使第一张紧块3822将第二缆线312c进一步张紧,并旋转调节第三推杆3833使第三张紧块3832沿第二方向运动,第三张紧块3832将第三缆线312d进行松弛,使得第二缆线312c的张紧力大于第三缆线312d的张紧力,从而使第二缆线312c牵引第二关节330b向左转动,使得第二关节330b从图24B所示的偏摆姿态向左转动至图24C所示笔直姿态。
本发发明一实施例的驱动装置如图26所示,驱动装置310包括机座3110和导向组件3120,机座3110包括机座本体3111和从机座本体3111延伸出的安装部3112,多个驱动单元311,321,331,341,351安装在安装部3112内,安装部3112中间区域形成有容纳腔3114,导向组件3120安装在容纳腔3114内。
导向组件3120包括壳体和安装在壳体的内的第一导向机构370、保持机构 314及上述的多个张紧机构,多个缆线312a,312b,312c,312d,322a,322b, 322c,322d,332a,332b,342a,342b,351a,351b先经过保持机构314的导向后再经过张紧装置的导向后最后经过第一导向机构371的导向后汇聚成第一段线束Z1。由于第一导向机构370、保持机构314及上述的多个张紧机构集成在一个导向组件3120中,多个缆线312a,312b,312c,312d,322a,322b,322c, 322d,332a,332b,342a,342b,351a,351b闯过导向组件3120后即可以被张紧又可以被导向成缆线束,节约了驱动装置310的空间,使整个驱动装置310 的结构更加紧凑。
为了方便展示导向组件3120的内部结构,图26中第一导向机构370、张紧机构及保持机构314的部分组件未显示。如图26所示,导向组件3120的壳体包括第一壳体3150和第二壳体3140,第二壳体3140嵌入安装在第一壳体3130 内,第一壳体3150包括第一主体3151、侧壁3152及顶部3153,侧壁3152从第一主体3151上向近端延伸出,各侧壁3152的近端通过顶部3153相连接,多个侧壁3152间隔设置,多个侧壁3152间隔之间具有缺口3158,通过缺口3158 将张紧机构安装到导向组件3120的壳体上。在其他的一些实施例中,第一壳体 3150和第二壳体3140一体成型。
第二壳体3140包括第二主体3140和从第二主体3140上朝近端延伸出的中心柱3142,中心柱3142嵌入安装在第一壳体3130的侧壁3132和顶部3133所构成的腔体内,第二主体3140的边缘处抵接第一主体3131。
第一导向机构370远端的第一滑轮组323,313安装在第一壳体3150的顶部 3153中,第一导向机构370近端的第一滑轮组333,353安装在第二壳体3140 的中心柱3142中,第一导向机构370的中间位置的第一滑轮组343安装在中心柱3142上的第一滑轮组323与第一分轴滑轮组333中间位置,从而使多个第一滑轮组313,323,333,343,353位于三个不同的水平面上,其中,多个第一滑轮313,323,333,343,353中的相邻的两个第一滑轮组位于不同的水平面上。
保持机构314安装在第一壳体3150的侧壁3132上,保持机构314用于张紧装置在张紧缆线的过程中始终保持位于驱动单元和保持机构之间的缆线处于长度恒定的状态,即位于驱动单元和保持机构之间的缆线在张紧缆线的过程中的方向被保持不变。本实施例中保持机构314为多个滑轮组314,在其他的实施例中,保持机构314也可以是其他的保持元件,例如多个轴。在其他的一些实施例中,导向组件3120也可以仅包括第一导向机构371和张紧装置,此时张紧装置的推杆与驱动单元的轴线垂直,此时可以不设置保持机构。
张紧装置安装在第一壳体3150的侧壁3132与第二壳体3140的中心柱3142 之间,第一壳体3150的侧壁3152的内侧部具有第一凹槽3156和第二凹槽3157,第二壳体3140的中心柱3142的外侧壁上具有多个与第一凹槽3156即第二凹槽 3157匹配的中心槽3146,张紧装置的第一张紧机构380的引导凸起386容纳在中心槽3146和第一凹槽3156中,在第一张紧机构380在张紧缆线时,第一张紧机构380引导凸起386在第一凹槽3156和中心槽3146内滑动。
第二张紧机构390的引导凸起396容纳在第二凹槽3157和中心凹槽3146内,在第二张紧机构390在张紧缆线时,第二张紧机构390引导凸起396在第二凹槽3157和中心槽3146内滑动。
第一壳体3150的顶部3153上具有多个张紧孔3154和多个导线孔3155,中心柱3142的近端的顶端具有多个导线孔3144,被第一导向机构371导向后的缆线穿过多个导线孔3144,3155后汇聚成第一段缆线束Z1。
导向组件3120的中心槽3146的两侧具有沟槽3147,沟槽3147用于引导缆线从第一滑轮组向第二导向机构372延伸,沟槽3147的槽底从中心柱3142的远端到顶端具有一定的坡度,即在靠近中心柱3120的顶端的槽底与中心柱3142 的中心轴线具有一定夹角,使缆线经过沟槽3147后靠近中心柱的3142中心轴线,从而使第一段缆线束Z1中的各缆线段相距较近。
一实施例中,从上述第一张紧机构的抵挡部为侧壁和/或中心柱侧面延伸出挡板,挡板设置在第二张紧件和第一张紧件之间,第一推杆的末端与挡板相抵接,阻止第二推杆和第一推杆在张紧缆线沿第二方向运动。
如图28所示,机座主体311的底部具有张紧口3113,导向组件3120的第一凹槽3156和中心槽3146穿过张紧口3113向机座主体311的远端延伸,使第一张紧机构380的第一张紧块3822和第三张紧块3823能沿第一凹槽3156和中心槽3146朝导向组件3120的远端移动更大距离。第一推杆3823和第三推杆3833 穿过张紧孔3113分别连接到第一张紧块3822和第三张紧块3823,第二调节端 3823a和第三调节端3833a位于机座主体3111底部。
与第一推杆3823及第三推杆3833相反的,第一张紧机构380和第二张紧机构390的第二推杆3813穿过张紧孔3154抵接到第二张紧块3812,第二推杆3813 的调节端3813a位于第一壳体3150的顶部3153上,从而第一张紧机构380成对置设置,即第二推杆3813的调节端3813a设置在导向组件3120的顶部,而第一推杆3823和第三推杆3833的调节端3823a,8833a设置在导向组件3120 的底部,使第一张紧机构380和第二张紧机构390呈长条形,减少整个导向组件3120的横向体积,同时可以从机座底部对张紧机构进行调节,避免从一侧调节三个张紧件,增加了张紧调节的方便性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (15)
1.一种张紧机构,所述张紧机构用于张紧缆线,所述缆线用于驱动手术器械的运动,其特征在于,所述张紧机构包括:
第一张紧件,所述第一张紧件包括第一张紧块和第一推杆,所述第一推杆与所述第一张紧块通过螺纹连接;
抵挡部,所述第一推杆的末端抵接所述抵挡部,所述第一张紧块上具有为所述缆线导向的第一导向部,所述第一导向部位于所述缆线与所述抵挡部之间,所述抵挡部用于在所述第一推杆驱动所述张紧块运动时阻止所述第一推杆朝靠近所述抵挡部的方向移动,以使所述第一推杆驱动所述第一张紧块沿远离所述抵挡部的第一方向运动从而张紧被所述第一导向部导向的缆线。
2.如权利要求1所述的张紧机构,其特征在于,所述张紧机构还包括:
第二张紧件,所述张紧件的第二张紧件包括第二张紧块和第二推杆,所述第二推杆用于驱动所述第二张紧块沿第一方向移动以张紧被所述第二张紧块所导向的缆线,所述第一推杆和所述第二推杆位于所述第二张紧块的异侧,所述抵挡部设置在所述第一推杆与所述第二推杆之间。
3.如权利要求2所述的张紧机构,其特征在于,所述第二张紧块具有远离所述第一张紧块的第一端和与所述第一端相对的靠近所述第一张紧块的第二端,所述抵挡部为所述第二张紧块的第二端,所述第一推杆的末端与所述第二端相抵接,所述第二推杆的末端与所述第二张紧块的第一端相抵接。
4.如权利要求2所述的张紧机构,其特征在于,所述抵挡部为设置在所述第一张紧件和所述第二张紧件之间的挡板,所述挡板固定在所述张紧机构的壳体上,所述第二推杆的末端与所述挡板相抵接。
5.如权利要求2所述的张紧机构,其特征在于,所述第二张紧件还包括套筒,所述套筒固定在所述张紧机构的壳体上,所述第一推杆与所述套筒通过螺纹连接,所述第二推杆的末端穿过所述套筒并与所述第二张紧块的第一端相抵接。
6.如权利要求2所述的张紧机构,其特征在于,所述张紧机构还包括第三张紧件,所述第三张紧件包括第三张紧块和第三推杆,所述第三推杆与所述第三张紧块通过螺纹连接,所述第三推杆用于驱动所述第三张紧块沿所述第一方向移动以张紧被所述第三张紧块导向的缆线,所述第三推杆的末端与所述抵挡部相抵接,以使所述抵挡部在所述第三张紧块被驱动沿所述第一方向运动时阻止所述第三推杆沿与所述第一方向相反的第二方向移动。
7.如权利要求6所述的张紧机构,其特征在于,所述第三张紧块包括第一孔,所述一张紧块包括具有内螺纹的第二孔,所述第一推杆依次穿所述第一孔和所述第二孔后与所述抵挡部相抵接抵接,所述第一推杆与所述第二孔通过螺纹连接。
8.如权利要求7所述的张紧机构,其特征在于,所述第三张紧块还包括具有内螺纹的第三孔,所述第一张紧块还包括第四孔,所述三推杆依次穿过所述第三孔和所述第四孔后与所述抵挡部相抵接,所述第三推杆与所述第三孔通过螺纹连接。
9.如权利要求3所述的张紧机构,其特征在于,所述第二张紧块还包括为缆线导向的第二导向部和第三导向部,所述第二导向部和第三导向部分别位于所述第一张紧块的两侧,所述第二张紧件用于张紧被所述第二导向部和所述第三导向部导向的缆线。
10.如权利要求6所述的张紧机构,其特征在于,所述第三张紧块包括为缆线导向的第四导向部,所述第四导向部位于所述第三张紧块上与所述第一导向部相对的一侧,以使所述第三张紧件张紧被所述第四导向部导向的缆线。
11.如权利要求6所述的张紧机构,其特征在于,所述张紧机构包括第一引导机构,所述第一引导机构用于引导所述第一张紧块、和/或所述第二张紧块、和/或所述第三张紧块的运动,所述第一引导机构包括位于所述第一张紧块、和/或所述第二张紧块、和/或所述第三张紧块上的凸起,以及位于所述张紧机构的壳体上的凹槽,所述凸起容纳在所述凹槽内。
12.如权利要求6所述的张紧机构,其特征在于,所述张紧机构还包括导向杆,所述张紧机构设有贯穿所述第一张紧块、所述第二张紧块及所述第三张紧块的通孔,所述导向杆穿过所述通孔,所述导向杆与所述通孔配合以引导所述第一张紧块、和/或所述第二张紧块、和/或所述第三张紧块沿所述导向杆运动。
13.一种手术器械,所述手术器械包括驱动装置和末端器械,多个缆线连接于所述驱动装置与所述末端器械之间,所述驱动装置通过多个缆线驱动所述末端器械运动,其特征在于,所述驱动装置包括多个驱动单元和如权利要求1-12任一项所述的张紧机构,所述多个缆线的一端连接在所述多个驱动单元上,所述张紧机构用于张紧所述多个缆线。
14.一种从操作设备,其特征在于,所述从操作设备包括机械臂和如权利要求13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。
15.一种手术机器人,其特征在于,所述手术机器人包括主操作设备和如权利要求14所述的从操作设备,所述从操作设备根据所述主操作设备的指令执行相应操作。
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