CN216570196U - 多自由度手术机器人刚性夹钳及其远端夹钳机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了多自由度手术机器人刚性夹钳及其远端夹钳机构，远端夹钳机构包括：夹钳组件，包括第一夹钳、第二夹钳、第一驱动滑轮以及第二驱动滑轮，第一夹钳可转动地连接于第一驱动滑轮，第二夹钳可转动地连接于第二驱动滑轮；若干控制线索，若干控制线索的远端连接于第一驱动滑轮和第二驱动滑轮，拉动若干控制线索能够控制第一夹钳和第二夹钳的开合；两组错开机构，两组错开机构分别对应于第一驱动滑轮和第二驱动滑轮，同一个驱动滑轮两侧的控制线索经过错开机构后交错分开。远端夹钳机构的控制线索连接有错开机构，能够将控制线索分开，能够确保夹钳组件在控制线索的牵引下可以达到足够大的偏转和/或俯仰运动范围。

Description

多自由度手术机器人刚性夹钳及其远端夹钳机构

技术领域

本实用新型涉及医疗领域，进一步地涉及多自由度手术机器人刚性夹钳及其远端夹钳机构。

背景技术

现有的外科手术机器人专用器械其末端执行器一般具有三个姿态自由度及一个操作自由度(例如开合夹钳)。在常规多孔腔镜手术中，机器人器械末端执行器进入人体，配合机器人体外操作臂为其提供的三个移动自由度，可以腔壁切口作为不动点，对位于病人腔内的目标病灶进行全自由度外科手术操作。

然而随着外科医学发展，减孔、单孔腔镜手术以其更微创、术后恢复更快等显著临床优势被迅速推广。对满足减孔、单孔腔镜术式的手术机器人的特殊需求也日渐明确。目前用于多孔腔镜手术的机器人在应对入路深且狭窄、操作灵巧度要求高的操作场景时，其灵巧工作空间小，自由度退化等问题尤其明显，不能满足临床需求。

还需要指出的是，现有的通过线索控制的末端执行器的运动范围往往受限，不能够达到足够大的偏转和俯仰运动范围；并且线索相互接触摩擦，极易造成线索的损坏。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供多自由度手术机器人刚性夹钳及其远端夹钳机构，远端夹钳机构的控制线索连接有错开机构，能够将控制线索分开，能够确保夹钳组件在控制线索的牵引下可以达到足够大的偏转和/或俯仰运动范围；并且能够防止控制线索在使用的过程中摩擦损坏。

为了实现上述目的，本实用新型提供手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构，包括：

夹钳组件，包括第一夹钳、第二夹钳、第一驱动滑轮以及第二驱动滑轮，所述第一夹钳可转动地连接于所述第一驱动滑轮，所述第二夹钳可转动地连接于所述第二驱动滑轮；

若干控制线索，若干所述控制线索的远端连接于所述第一驱动滑轮和所述第二驱动滑轮，拉动若干所述控制线索能够控制所述第一夹钳和所述第二夹钳的开合；

两组错开机构，两组所述错开机构分别对应于所述第一驱动滑轮和所述第二驱动滑轮，同一个驱动滑轮两侧的所述控制线索经过所述错开机构后交错分开。

优选地，所述手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构还包括腕组件，若干所述控制线索的近端穿过所述腕组件，通过所述腕组件拉动所述控制线索能够控制所述夹钳组件的俯仰。

优选地，所述错开机构包括位于所述腕组件和所述夹钳组件之间的导向滑轮组，同一个驱动滑轮两侧的所述控制线索经过所述导向滑轮组后交错分开。

优选地，所述导向滑轮组包括对应于所述第一驱动滑轮的两个第一导向轮、对应于所述第二驱动滑轮的两个第二导向轮，其中两个所述第一导向轮错开设置，两个所述第二导向轮错开设置；

所述控制线索包括连接于所述第一驱动滑轮的第一控制线索、连接于所述第二驱动滑轮的第二控制线索；

所述第一控制线索经过所述第一驱动滑轮后的两部分分别绕设于两个所述第一导向轮后错开分布，所述第二控制线索经过所述第二驱动滑轮后的两部分分别绕设于两个所述第二导向轮后错开分布。

优选地，所述第一驱动滑轮的侧面具有两个第一容线槽，所述第二驱动滑轮的侧面具有两个第二容线槽；

所述控制线索包括连接于所述第一驱动滑轮的第一控制线索、连接于所述第二驱动滑轮的第二控制线索；

所述第一驱动滑轮的侧面设置有固定所述第一控制线索的第一远端固定件，所述第一远端固定件两侧的所述第一控制线索分别位于两个所述第一容线槽；

所述第二驱动滑轮的侧面设置有固定所述第二控制线索的第二远端固定件，所述第二远端固定件两侧的所述第二控制线索分别位于两个所述第二容线槽。

优选地，所述第一夹钳和所述第一驱动滑轮之间通过第五转轴转动连接，所述第二夹钳和所述第二驱动滑轮之间通过第六转轴转动连接，所述第一夹钳和所述第二夹钳之间通过第七转轴转动连接。

优选地，所述第一夹钳的近端具有第一销孔、远端具有第一活动槽，所述第一驱动滑轮的一侧具有第一销子，所述第一销子可转动地安装于所述第一销孔；

所述第二夹钳的近端具有第二销孔、远端具有第二活动槽，所述第二驱动滑轮的一侧具有第二销子，所述第二销子可转动地安装于所述第二销孔；

所述第一夹钳朝向所述第二夹钳的一侧具有第一活动凸起，所述第一活动凸起可滑动地安装于所述第二活动槽；

所述第二夹钳朝向所述第一夹钳的一侧具有第二活动凸起，所述第二活动凸起可滑动地安装于所述第一活动槽；

所述夹钳组件还包括转动轴杆，所述第一驱动滑轮、所述第一夹钳、所述第二夹钳以及所述第二驱动滑轮依次可转动地安装于所述转动轴杆。

优选地，所述腕组件包括同轴设置的两个偏转滑轮和同轴设置的两个反绕张紧轮，两个所述偏转滑轮的转轴和两个所述反绕张紧轮的转轴并排设置，并且与所述夹钳组件的两个驱动滑轮的转轴交错；

所述偏转滑轮包括外侧偏转滑轮和内侧偏转滑轮，所述反绕张紧轮包括内侧反绕张紧轮和外侧反绕张紧轮，绕过所述外侧偏转滑轮的所述控制线索对应反绕于同侧的所述外侧反绕张紧轮，绕过所述内侧偏转滑轮的所述控制线索对应反绕于同侧的所述内侧反绕张紧轮。

优选地，所述腕组件包括聚集滑轮组，所述聚集滑轮组包括相对设置的多个远端滑轮和近端滑轮，若干所述控制线依次经过多个所述远端滑轮和多个所述近端滑轮后，若干所述控制线索轴线之间的距离减小。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型进一步提供多自由度手术机器人刚性夹钳，包括：

上述任一项所述的手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构；

基杆，所述远端夹钳机构安装于所述基杆。

与现有技术相比，本实用新型所提供的多自由度手术机器人刚性夹钳及其远端夹钳机构具有以下有益效果：

1、本实用新型所提供的多自由度手术机器人刚性夹钳及其远端夹钳机构，夹钳组件的控制线索连接有错开机构，能够将控制线索分开，能够确保夹钳组件在控制线索的牵引下可以达到足够大的偏转和/或俯仰运动范围；并且能够防止控制线索在使用的过程中摩擦损坏；

2、本实用新型提供的多自由度手术机器人刚性夹钳及其远端夹钳机构，其能够完成多自由度的偏移，并且能够在所述远端夹钳机构与基杆保持平行的状态下控制夹钳相对于基杆偏移；

3、本实用新型所提供的多自由度手术机器人刚性夹钳及其远端夹钳机构，近端平行机构的连杆段和各个法兰通过约束线索拉紧，能够消除各个法兰沿器械轴线方向的间隙，使之相互贴近并能够精确绕轴转动。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本实用新型的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型的优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的立体图；

图2是本实用新型的优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的近端平行机构的立体图；

图3是本实用新型的优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的近端平行机构的内部结构示意图；

图4是本实用新型的优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的近端平行机构的线索结构示意图；

图5是本实用新型的优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的近端平行机构的线束装配不同截面投影对比视图；

图6是本实用新型的优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的近端平行机构的纵向位置移动示意图；

图7是本实用新型的优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的近端平行机构的横向位置移动示意图；

图8是本实用新型的优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构的内部结构示意图；

图9是本实用新型的优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的夹钳组件的正视图；

图10是本实用新型的优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳组件的打开状态和闭合状态的对比图；

图11是本实用新型的优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构的俯仰运动对比图；

图12是本实用新型的优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构的偏转运动对比图；

图13是本实用新型的优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构的滑轮与线索装配的示意图；

图14是本实用新型的优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构的滑轮与线索的正视和侧视的对比图；

图15是本实用新型的优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构的聚集滑轮组的装配示意图；

图16是本实用新型的第二优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构的内部装配图；

图17是本实用新型的第二优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构的分解图；

图18是本实用新型的第二优选实施例的多自由度手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构的局部分解图。

附图标号说明：

远端夹钳机构1，夹钳组件11，第一夹钳101，第二夹钳102，夹钳承载体103，第一驱动滑轮104，第二驱动滑轮125，张开角100，第五转轴108，第六转轴107，第七转轴106，腕承载体105，第一连线109，第二连线110，第一控制线索115，第一端1151，第二端1152，第二控制线索116，第三端1161，第四端1162，导向滑轮117，第一远端固定件113，第二远端固定件114，第一俯仰角111，第二俯仰角112，外侧偏转滑轮119，内侧偏转滑轮120，外侧反绕张紧轮121，内侧反绕张紧轮122，左侧角度123，右侧角度124，腕组件12，近端平行机构2，连杆段204，套杆210，套壳2041，远端转动组件22，远端平行法兰201，远端虎克法兰202，远端节点法兰203，第一转轴211，第二转轴212，近端转动组件23，近端节点法兰205，近端虎克法兰206，近端平行法兰207，近端固定段208，第三转轴213，第四转轴214，第一约束线索215，第二约束线索216，第一固定件219，第二固定件220，第三固定件221，第一驱动线索2171，第二驱动线索2172，第三驱动线索2181，第四驱动线索2182，远端平行法兰轴线301，近端平行法兰轴线302，第一夹角303，第二夹角304，第一驱动滑轮104a，第一销子1041a，第一夹钳101a，第二驱动滑轮125a，走线轮126a，第二销子1251a，第二夹钳102a，第一远端固定件113a，第二远端固定件114a，第一控制线索115a，第二控制线索116a，转动轴杆117a，第一销孔1010a，第一活动槽1011a，第一活动凸起1012a，第二销孔1020a，第二活动槽1021a，第二活动凸起1022a。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

参考说明书附图1至图15，本实用新型所提供的多自由度手术机器人刚性夹钳被阐述。所述多自由度手术机器人刚性夹钳包括远端夹钳机构1和近端平行机构2以及基杆3。

所述近端平行机构2包括连杆段204、安装于所述连杆段204两端的远端转动组件22和近端转动组件23。所述近端转动组件23连接于所述基杆3，所述远端转动组件22连接于所述远端夹钳机构1，所述近端转动组件23和所述远端转动组件22转动时能够带动所述远端夹钳机构1相对于所述基杆3保持平行状态下向一侧偏移。

参考说明书附图2和图3，所述远端转动组件22包括远端平行法兰201、远端虎克法兰202以及远端节点法兰203。所述远端虎克法兰202位于所述远端平行法兰201和所述远端节点法兰203之间，并且绕第一转轴211可转动地连接于所述远端平行法兰201，绕第二转轴212可转动地连接于所述远端节点法兰203。所述第一转轴211和所述第二转轴212相互交错，所述远端平行法兰201连接于所述远端夹钳机构1，所述远端节点法兰203连接于所述连杆段204。

所述近端转动组件包括近端节点法兰205、近端虎克法兰206以及近端平行法兰207。所述近端虎克法兰206位于所述近端平行法兰207和所述近端节点法兰205之间，并且绕第三转轴213可转动地连接于所述近端平行法兰207，绕第四转轴214可转动地连接于所述近端节点法兰205，所述第三转轴213和所述第四转轴214相互交错，所述近端平行法兰207连接于所述基杆3，所述近端节点法兰205连接于所述连杆段204。

优选地，所述近端平行法兰207和所述基杆3之间还装配有近端固定段208。所述远端平行法兰201、所述远端虎克法兰202、所述远端节点法兰203、所述连杆段204、所述近端节点法兰205、所述近端虎克法兰206、所述近端平行法兰207、所述近端固定段208以及所述基杆3依次串联装配。

优选地，所述远端转动组件22和所述近端转动组件23相对于所述连杆段204中心对称。

进一步地，所述近端平行机构23还包括若干驱动线索，若干所述驱动线索的远端固定于所述远端平行法兰201，若干所述驱动线索的近端穿过所述远端转动组件22、所述连杆段204以及所述近端转动组件23后向所述基杆3延伸，并且若干所述驱动线索均匀盘绕所述连杆段204设置。

所述连杆段204包括衬套杆210和设置于所述套杆210外的套壳2041，所述衬套杆210的两端分别固定连接于所述远端节点法兰203和所述近端节点法兰205。所述套杆210的外表面具有若干盘绕槽，若干所述驱动线索分别可滑动地安装于若干所述盘绕槽。

优选地，所述驱动线索包括第一驱动线索2171、第二驱动线索2172、第三驱动线索2181以及第四驱动线索2182。所述远端转动组件22和所述近端转动组件23的内部设有供若干所述驱动线索穿过的走线通道。

进一步地，所述近端平行机构2还包括若干约束线索，若干所述约束线束215的远端固定于所述远端平行法兰201，近端固定于所述近端平行法兰207。通过所述约束线束能够将所述远端转动组件22、所述连杆段204以及所述近端转动组件23拉紧，以消除各个法兰沿器械轴线方向的间隙，使之相互贴近并能够精确绕轴转动。

参考说明书附图3和图4，若干所述约束线索包括两条第一线索215和两条第二线索216。两条所述第一线索215的远端、所述第一驱动线索2171的远端以及所述第二驱动线索2172的远端分别固定连接于第一固定件219，两条所述第二线索216的远端、所述第三驱动线索2181的远端以及所述第四驱动线索2182的远端分别固定连接于第二固定件220，所述第一固定件219和所述第二固定件220分别固定安装于所述远端平行法兰201的端面的槽孔内。各线索分别穿过各法兰边缘对应的线索孔由远端走向近端；其中所述第一约束线索215和所述第二约束线索216的近端均连接有第三固定件221，所述第三固定件221嵌入所述近端固定段208。两条所述第一约束线索215和两条所述第二约束线索216均具有合适的预紧力，一方面能够拉紧各个法兰，消除各自间隙，另一方面消除由传动腕驱动线索而引起的位置机构的耦合弯曲现象，降低精度补偿控制算法的难度。

参考说明书附图5，其中两条所述第一约束线索215和两条所述第二约束线索216分别穿设在各法兰的周边区域。

对于所述第一驱动线索2171、所述第二驱动线索2172、所述第三驱动线索2181及所述第四驱动线索2182，其走线方式在空间中为图3和图4所示的螺旋线，对应的横截面投影如图5右侧所示；以所述第一驱动线索2171为例，其从所述远端平行法兰201出发至所述近端平行法兰207，之间需要逆时针跨过180°相位，所述第二驱动线索2172、所述第三驱动线索2181及所述第四驱动线索2182的走线方式均与所述第一驱动线索2171关于器械中心轴对称。

优选地，为了避免约束线索与驱动线索干涉，各法兰上的中心位置开设供驱动线索通过的走线通道，周边区域开设供约束线索通过的走线通道。直观来说，约束线索在外侧，驱动线索在内侧。

示例地，近端执行器牵拉所述第一驱动线索2171，推送所述第二驱动线索2182，可使远端平行法兰轴线301在平面C-C内向远离近端平行法兰轴线302的正方向运动(上方)，在牵拉行程与推送行程相等的情况下，可使所述远端平行法兰轴线301与所述近端平行法兰轴线302保持平行。

当近端执行器推送所述第一驱动线索2171，牵拉所述第三驱动线索2182时，可使所述远端平行法兰轴线301在平面C-C内向远离所述近端平行法兰轴线302的负方向运动(向下)，在牵拉行程与推送行程相等的情况下，可使所述远端平行法兰轴线301与所述近端平行法兰轴线302保持平行。

操作所述第二驱动线索2172及所述第四驱动线索2181，可使所述远端平行法兰轴线301在平面D-D内运动，在牵拉行程与推送行程相等的情况下，可使所述远端平行法兰轴线301与所述近端平行法兰轴线302保持平行。

以上所描述的驱动方案仅为典型的在C-C平面和D-D平面内的单自由度驱动案例，在实际使用中，按长度、速度比例对两对线索进行牵拉或推送，可实现所述远端平行法兰轴线301在空间中向任意径向方向的位置平移。

需要指出的是，当所述远端平行法兰轴线301在空间中向任意径向方向发生位置平移时，器械的所述远端夹钳机构1在所述近端平行法兰轴线302上的投影将发生指向近端伴生位移，此伴生位移需要通过沿所述近端平行法兰轴线302将整个器械向远端推送等量的位移来进行补偿；在牵拉和推送驱动线索时，不应采用“推拉不等”的驱动方案，当“推拉不等”发生时，位置机构的约束线索将承受巨大的拉应力，此时约束线索将有断裂的风险。

参考说明书附图6，器械执行纵向位置移动的示意图，其中所述远端平行法兰轴线301在平移运动中始终与所述安装近端平行法兰轴线302保持平行；所述远端平行法兰轴线301的可及工作空间由第一夹角303以及所述连杆段204的长度决定，对于所述第一夹角303应要求其不小于90°

参考说明书附图7，器械执行横向位置移动的示意图，其中所述远端平行法兰轴线301在平移运动中始终与所述近端平行法兰轴线302保持平行；所述远端平行法兰轴线301的可及工作空间由第二夹角304以及所述连杆段204的长度决定，对于所述第二夹角304应要求其不小于90°。

参考说明书附图8至图15，所述远端夹钳机构1包括夹钳组件11、腕组件12以及若干控制线索，所述夹钳组件1连接于所述腕组件12，所述腕组件12连接于所述近端平行机构2，所述控制线索的远端连接于所述夹钳组件11，近端穿过所述腕组件12、所述近端平行机构2向所述基杆3延伸，拉动所述控制线索能够控制所述夹钳组件11和所述腕组件12动作。

优选地，所述控制线索控制所述夹钳组件11和所述腕组件12产生的动作包括但不限于在空间中开合、俯仰以及偏移中的一种或多自由度的合成运动。

优选地，所述夹钳组件11包括第一夹钳101、第二夹钳102、第一驱动滑轮104以及第二驱动滑轮125，所述第一夹钳101可转动地连接于所述第一驱动滑轮104，所述第二夹钳102可转动地连接于所述第二驱动滑轮125，若干所述控制线索连接于所述第一驱动滑轮104和所述第二驱动滑轮125，拉动若干所述控制线索能够控制所述第一夹钳101和所述第二夹钳102的开合和俯仰。所述夹钳组件11还包括对应于所述第一驱动滑轮104和所述第二驱动滑轮125的两组错开机构，同一个驱动滑轮两侧的所述控制线索经过所述错开机构后交错分开。通过所述错开机构能够将同一个驱动滑轮两侧的所述控制线索交错分开，确保所述夹钳组件11在控制线索的牵引下可以达到足够大的偏转和俯仰运动范围；并且能够避免同一个驱动滑轮两侧的线索相互摩擦。

所述夹钳组件11还包括夹钳承载体103，所述第一驱动滑轮104和所述第二驱动滑轮125分别连接于所述夹钳承载体103，所述夹钳承载体103连接于所述腕组件12的腕承载体105。优选地，所述第一夹钳101和所述第二夹钳102之间的张开角100不小于60°。

参考说明书附图10，所述第一夹钳101与所述第一驱动滑轮104之间通过第五转轴108相连；同样地，所述第二夹钳102与所述第二驱动滑轮125之间通过第六转轴107相连；同时所述第一夹钳101与所述第二夹钳102之间通过第六转轴106相连。如此设计，当所述第一驱动滑轮104和/或所述第二驱动滑轮125被沿其自身轴转动时，所述第六转轴轴107和/或所述第五转轴108的位置发生改变，进而改变第一连线109与第二连线110的夹角，最终实现所述第一夹钳101与所述第二夹钳102的张开与闭合。换言之，所述第一夹钳101与所述第二夹钳102在空间中的开合状态由在空间中互相平行的所述第七转轴106、所述第六转轴107以及所述第五转轴108在其法平面上构成的三角形投影形状所确定。

参考说明书附图11至图14，若干所述控制线索包括第一控制线索115和第二控制线索116。所述第一驱动滑轮104和所述第二驱动滑轮125分别可绕自身几何中心轴线旋转。所述第一控制线索115通过第一远端固定件113与驱动滑轮104连接，所述第二控制线索116通过第二远端固定件114与驱动滑轮125连接。

优选地，所述错开机构包括设置于两个驱动滑轮和所述腕组件12之间的导向滑轮组117，经过两个驱动滑轮的所述第一控制线索115和所述第二控制线索116由所述导向滑轮组117交错张紧。

参考说明书附图11，两个夹钳和所述腕组件的俯仰运动的第一俯仰角111与第二俯仰角112，所述第一俯仰角111与所述第二俯仰角112一般要求相等，并且角度值不小于110°。但是在某些特殊临床需求下，所述第一俯仰角111和所述第二角度112还可以不相等。

当两个夹钳与所述腕组件12进行俯仰运动的极限位置时所述第一夹钳101与所述第二夹钳102都保证有不低于最大所述张开角100的张开角度。需要指出的是，此处所述第一俯仰角111和所述第二俯仰角112和最大的所述张开角100的定义来源于临床需求。

需要指出的是，所述导向滑轮组117将所述第一控制线索115和所述第二控制线索116交错张紧的方法使得所述第一控制线索115和所述第二控制线索116始终按照图11中的走线方向进行传动，即使当所述第一远端固定件113或所述第二固定件114靠近所述导向滑轮组117的位置时也可保证驱动线索对驱动滑轮的驱动力，如此设计可实现夹钳与腕组件的大范围俯仰运动。

所述导向滑轮组117包括对应于所述第一驱动滑轮104的两个第一导向轮、对应于所述第二驱动滑轮125的两个第二导向轮，其中两个所述第一导向轮错开设置，两个所述第二导向轮错开设置。所述第一控制线索115连接于所述第一驱动滑轮104，所述第二控制线索116连接于所述第二驱动滑轮125。所述第一控制线索115经过所述第一驱动滑轮104后的两部分分别绕设于两个所述第一导向轮后错开分布，所述第二控制线索116经过所述第二驱动滑轮125后的两部分分别绕设于两个所述第二导向轮后错开分布。

参考说明书附图8，所述腕组件12包括同轴设置的两个偏转滑轮和同轴设置的两个反绕张紧轮，两个所述偏转滑轮的转轴和两个所述反绕张紧轮的转轴并排设置，并且与所述夹钳组件11的两个驱动滑轮的转轴交错。所述偏转滑轮包括外侧偏转滑轮119和内侧偏转滑轮120，所述反绕张紧轮包括内侧反绕张紧轮122和外侧反绕张紧轮121，绕过所述外侧偏转滑轮119的所述控制线索对应反绕于同侧的所述外侧反绕张紧轮121，绕过所述内侧偏转滑轮120的所述控制线索对应反绕于同侧的所述内侧反绕张紧轮122。

所述安装于外侧偏转滑轮119与所述内侧偏转滑轮120同轴连接于所述夹钳承载体103，以上组装体可绕所述第五转轴118旋转。所述外侧反绕张紧轮121与所述内侧反绕张紧轮122分列位于所述第五转轴118的同轴近端。当按照方案传动所述第一控制线索115与所述第二控制线索116时，所述夹钳承载体103可携带所述第一夹钳101、所述第二夹钳102及其他相关零部件绕所述第五转轴118旋转。所述夹钳承载体103的极限偏转角度为左侧角度123及右侧角度124，在一般情况下上述两者相等，角度值不低于90°，但在某些特殊临床需求下可以不相等。需要指出的是，所述外侧反绕张紧轮121与所述内侧反绕张紧轮122的作用是使得所述第一控制线索115及所述第二控制线索116始终按照图8中的走线方向进行传动，即使当所述夹钳承载体103的偏转角度接近极限时也可保证控制线索对所述夹钳承载体103的驱动力，如此设计可实现夹钳与所述腕组件的大范围偏转运动。

所述腕组件12还包括聚集滑轮组126，所述聚集滑轮组126包括相对设置的多个远端滑轮和近端滑轮，若干所述控制线依次经过多个所述远端滑轮和多个所述近端滑轮后，若干所述控制线索之间的距离减小。

参考说明书附图10，所述第一夹钳101与所述第一驱动滑轮104通过所述第五转轴108相连，所述第一控制线索115通过所述第一远端固定件113与所述第一驱动滑轮104径向固定，并经由所述第一驱动滑轮104的圆周凹槽跨过所述第一驱动滑轮104。所述第一控制线索115的第一端1151经过左上侧的所述导向滑轮117引导后进入所述内侧偏转滑轮120，在转向约90°后从右侧经过所述内侧反绕张紧轮122，随后进入右上侧所述聚集滑轮组126，最后进入器械的近端；所述控制线索115的第二端1152经过左下侧的所述导向滑轮117引导后进入所述外侧偏转滑轮119，在转向约90°后从右侧经过所述外侧反绕张紧轮121，随后进入右下侧所述聚集滑轮组126，最后进入器械的近端。

所述第二夹钳102与所述第二驱动滑轮125通所述第六转轴107相连，所述控制线索116通过所述第二远端固定件114与所述第二驱动滑轮125径向固定，并经由所述第二驱动滑轮125的圆周凹槽跨过所述第二驱动滑轮125；所述控制线索116的第三端1161走线方式与所述第一控制线索的所述第二端1152关于器械中心轴对称；所述第二控制线索116的第四端1162的走线方式与所述第一控制线索115的所述第一端1151关于器械中心轴对称。

参考说明书附图13，A-A线左侧的两个所述导向滑轮117在水平方向上有合适距离的错位，同样A-A线右侧的两个所述导向滑轮117在水平方向上有合适距离的错位，如此设计的目的是在所述第一控制线索115与所述第二控制线索116经过各自驱动滑轮后将其错位张紧并分别导出所述第一端1151、所述第二端1152、所述第三端1161及所述第四端1162；从竖直方向看，器械左右两侧的所述导向滑轮117也有合适距离的上下错位，如此设计的目的是配合层叠放置的所述内侧偏转滑轮120与所述外侧偏转导向轮119，使线索可以正切进入各个偏转滑轮的凹槽，消除了线索在传动过程中滑出滑轮凹槽的风险。

参考说明书附图8和图15，所述第一端1151、所述第二端1152、所述第三1161及所述第四端1162经由各自所述导向滑轮117引导后均以正切方向进入所述内侧偏转滑轮120或所述外侧偏转滑轮119。所述外侧反绕张紧轮121或所述内侧反绕张紧轮122与所述内侧偏转滑轮120或所述外侧偏转滑轮119分度圆相切，如此布置的目的是充分张紧所述第一端1151、所述第二端1152、所述第三端1161及所述第四端1162，使各线索在器械夹钳执行偏转运动时，尤其是接近极限偏转角时，保持稳定的传动路径和传动力，消除因线索滑出滑轮而导致的传动系统崩溃问题。

图8为器械夹钳及腕的驱动线索与聚集滑轮组的装配布置图，设计聚集滑轮组126的目的是将驱动线索1151、1152、1161及1162的走线集中至距离器械中心轴线合适距离的位置，方便驱动线索集中穿过较近端的位置机构，最终走向近端的驱动盒；聚集滑轮组126也采用成对张紧轮的布置方式，目的是为了保证各驱动线索的走线方向和传动力的稳定。

示例地，所述夹钳组件11及腕组件12的线索可按以下方式驱动：近端执行器恰拉所述第二端1152，推送所述第一端1151，牵拉所述第三端1161，推送所述第四端1162可使所述第一夹钳101和所述第二夹钳102之间的夹角增大，相反方向推拉各线索可使夹钳夹角减小。近端执行器牵拉所述第二端1152，推送所述第一端1151，牵拉所述第四端1162，推送所述第一端1161，可使夹钳的俯仰角向正方向增大，相反方向推拉各线索可使夹钳的俯仰角向负方向增大。近端执行器同步牵拉所述第一端1151及所述第二端1152并推送所述第三端1161和所述第四端1162可使夹钳的偏转角向左方向增大，相反方向推拉各线索可使夹钳的偏转角度向右方向增大。以上所描述的驱动方案仅为典型的单自由度驱动案例，在实际使用中，按长度、速度比例对各线索进行牵拉或推送，可实现夹钳在空间中开合、俯仰、偏转多自由度的合成运动。

实施例2

参考说明书附图16至图18，本实用新型所提供的多自由度手术机器人刚性夹钳的第二优选实施例被阐述，第二优选实施例的所述多自由度手术机器人刚性夹钳与上述第一实施例的区别之处在于夹钳组件和错开机构的不同，下面主要针对这两个区别点阐述所述第二优选实施例。

所述第一夹钳101a的近端具有第一销孔1010a、远端具有第一活动槽1011a，所述第一驱动滑轮104a的一侧具有第一销子1041a，所述第一销子1041a可转动地安装于所述第一销孔1010a。所述第二夹钳102a的近端具有第二销孔1020a、远端具有第二活动槽1021a，所述第二驱动滑轮125a的一侧具有第二销子1251a，所述第二销子1251a可转动地安装于所述第二销孔1020a。所述第一夹钳101a朝向所述第二夹钳102a的一侧具有第一活动凸起1012a，所述第一活动凸起1012a可滑动地安装于所述第二活动槽1021a。所述第二夹钳102a朝向所述第一夹钳101a的一侧具有第二活动凸起1022a，所述第二活动凸起1022a可滑动地安装于所述第一活动槽1011a。所述夹钳组件还包括转动轴杆117a，所述第一驱动滑轮104a、所述第一夹钳101a、所述第二夹钳102a以及所述第二驱动滑轮125a依次可转动地安装于所述转动轴杆117a。

参考说明书附图17，第一驱动滑轮104a上的第一销子1041a插在第一夹钳101a的第一销孔1010a里面来驱动所述第一夹钳101a。同时，第二驱动滑轮125a上的第二销子1251a插在第二夹钳102a的第二销孔1020a里面使得所述第一夹钳101a和所述第二夹钳102a可以互为对方的旋转的支点。

当所述第一驱动滑轮104a顺时针旋转一定的角度，且所述第二驱动滑轮125a逆时针旋转相同的角度时，所述第一夹钳101a和所述第二夹钳102a会产生闭合的动作，反之则产生开合的动作。当所述第一夹钳101a和所述第二夹钳102a接近闭合时，所述第一夹钳101a的旋转支点为所述第一销子1041a，此时的驱动旋转的力臂为第一长度，当夹钳完全打开时，此时的驱动旋转的力臂为长度第二长度，所述第一长度大于所述第二长度。通过两个长度的不同可知，当闭合时为省力杠杆，当完全打开时为费力杠杆。此驱动方式可以提高所述第一夹钳和所述第二夹钳的最大夹持力。

优选地，所述第一驱动滑轮104a上具有两个并排设置的第一容线槽，所述第二驱动滑轮125a上具有两个并排设置的第二容线槽，第一远端固定件113a设置于所述第一驱动滑轮104a的两个所述第一容线槽之间，所述第一远端固定件113a两侧的第一控制线索115a分别位于两个不同的所述第一容线槽中；第二远端固定件114a设置于所述第二驱动滑轮125a的两个第二容线槽之间，所述第二远端固定件114a两侧的第二控制线索116a分别位于不同的两个所述第二容线槽中，从而实现错开机构的功能，达到防止控制线索相互接触的效果。

所述第一驱动滑轮104a和所述第二驱动滑轮125a靠近近端的一侧还设置一组走线轮126a，穿过所述第一驱动滑轮104a后的两条所述第一控制线索115a反绕于所述第一驱动滑轮104a和所述走线轮126a之间，穿过所述第二驱动滑轮125a后的两条所述第二控制线索116a反绕于所述第二驱动滑轮125a和所述走线轮126a之间，从而能够使得更多的控制线索与所述第一驱动滑轮104a和所述第二驱动滑轮125a接触。换句话说，穿过所述第一驱动滑轮104a后的两条所述第一控制线索115a以8字型走线的方式缠绕于所述第一驱动滑轮104a和所述走线轮126a之间，穿过所述第二驱动滑轮125a后的两条所述第二控制线索116a以8字型走线的方式缠绕于所述第二驱动滑轮125a和所述走线轮126a之间。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构，其特征在于，包括：

夹钳组件，包括第一夹钳、第二夹钳、第一驱动滑轮以及第二驱动滑轮，所述第一夹钳可转动地连接于所述第一驱动滑轮，所述第二夹钳可转动地连接于所述第二驱动滑轮；

若干控制线索，若干所述控制线索的远端连接于所述第一驱动滑轮和所述第二驱动滑轮，拉动若干所述控制线索能够控制所述第一夹钳和所述第二夹钳的开合；

两组错开机构，两组所述错开机构分别对应于所述第一驱动滑轮和所述第二驱动滑轮，同一个驱动滑轮两侧的所述控制线索经过所述错开机构后交错分开。

2.根据权利要求1所述的手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构，其特征在于，还包括腕组件，若干所述控制线索的近端穿过所述腕组件，通过所述腕组件拉动所述控制线索能够控制所述夹钳组件的俯仰。

3.根据权利要求2所述的手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构，其特征在于，其中所述错开机构包括位于所述腕组件和所述夹钳组件之间的导向滑轮组，同一个驱动滑轮两侧的所述控制线索经过所述导向滑轮组后交错分开。

4.根据权利要求3所述的手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构，其特征在于，其中所述导向滑轮组包括对应于所述第一驱动滑轮的两个第一导向轮、对应于所述第二驱动滑轮的两个第二导向轮，其中两个所述第一导向轮错开设置，两个所述第二导向轮错开设置；

所述控制线索包括连接于所述第一驱动滑轮的第一控制线索、连接于所述第二驱动滑轮的第二控制线索；

所述第一控制线索经过所述第一驱动滑轮后的两部分分别绕设于两个所述第一导向轮后错开分布，所述第二控制线索经过所述第二驱动滑轮后的两部分分别绕设于两个所述第二导向轮后错开分布。

5.根据权利要求1所述的手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构，其特征在于，其中所述第一驱动滑轮的侧面具有两个第一容线槽，所述第二驱动滑轮的侧面具有两个第二容线槽；

所述控制线索包括连接于所述第一驱动滑轮的第一控制线索、连接于所述第二驱动滑轮的第二控制线索；

所述第一驱动滑轮的侧面设置有固定所述第一控制线索的第一远端固定件，所述第一远端固定件两侧的所述第一控制线索分别位于两个所述第一容线槽；

所述第二驱动滑轮的侧面设置有固定所述第二控制线索的第二远端固定件，所述第二远端固定件两侧的所述第二控制线索分别位于两个所述第二容线槽。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构，其特征在于，其中所述第一夹钳和所述第一驱动滑轮之间通过第五转轴转动连接，所述第二夹钳和所述第二驱动滑轮之间通过第六转轴转动连接，所述第一夹钳和所述第二夹钳之间通过第七转轴转动连接。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构，其特征在于，其中所述第一夹钳的近端具有第一销孔、远端具有第一活动槽，所述第一驱动滑轮的一侧具有第一销子，所述第一销子可转动地安装于所述第一销孔；

所述第二夹钳的近端具有第二销孔、远端具有第二活动槽，所述第二驱动滑轮的一侧具有第二销子，所述第二销子可转动地安装于所述第二销孔；

所述第一夹钳朝向所述第二夹钳的一侧具有第一活动凸起，所述第一活动凸起可滑动地安装于所述第二活动槽；

所述第二夹钳朝向所述第一夹钳的一侧具有第二活动凸起，所述第二活动凸起可滑动地安装于所述第一活动槽；

所述夹钳组件还包括转动轴杆，所述第一驱动滑轮、所述第一夹钳、所述第二夹钳以及所述第二驱动滑轮依次可转动地安装于所述转动轴杆。

8.根据权利要求2-4中任一项所述的手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构，其特征在于，所述腕组件包括同轴设置的两个偏转滑轮和同轴设置的两个反绕张紧轮，两个所述偏转滑轮的转轴和两个所述反绕张紧轮的转轴并排设置，并且与所述夹钳组件的两个驱动滑轮的转轴交错；

所述偏转滑轮包括外侧偏转滑轮和内侧偏转滑轮，所述反绕张紧轮包括内侧反绕张紧轮和外侧反绕张紧轮，绕过所述外侧偏转滑轮的所述控制线索对应反绕于同侧的所述外侧反绕张紧轮，绕过所述内侧偏转滑轮的所述控制线索对应反绕于同侧的所述内侧反绕张紧轮。

9.根据权利要求8所述的手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构，其特征在于，其中所述腕组件包括聚集滑轮组，所述聚集滑轮组包括相对设置的多个远端滑轮和近端滑轮，若干所述控制线依次经过多个所述远端滑轮和多个所述近端滑轮后，若干所述控制线索轴线之间的距离减小。

10.多自由度手术机器人刚性夹钳，其特征在于，包括：

权利要求1-9中任一项所述的手术机器人刚性夹钳的远端夹钳机构；

基杆，所述远端夹钳机构安装于所述基杆。

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