CN217244794U - 操纵臂及手术机器人 - Google Patents

Abstract

本说明书一个或多个实施例涉及一种手术机器人及其操纵臂，操纵臂包括相互连接的偏摆机构和平行联动机构，平行联动机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆和虚拟连杆，第一连杆、第二连杆和第三连杆依次传动连接；偏摆机构与平行联动机构限定出一个不动点，不动点通过偏摆机构的偏摆轴线，且不动点为第三连杆与虚拟连杆的交点，虚拟连杆在平行联动机构运动时位置不变；偏摆轴线和虚拟连杆形成第一平面，第二连杆位于第一平面的一侧。

Description

操纵臂及手术机器人

技术领域

本说明书涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种医疗器械支架。

背景技术

在医疗领域中，利用手术机器人对患者进行手术越来越普遍。手术机器人通常包括多个操纵臂，每个操纵臂上设置特定的医疗器械，操作人员可以通过控制操纵臂来操控医疗器械进行手术。然而，由于手术的操作空间较小，各个操纵臂在运动过程中容易发生碰撞，可能会影响手术的效率，对患者造成伤害。

针对上述问题，提供一种操纵臂及手术机器人，增大了各个操纵臂之间的避让空间和操作空间，减小各个操纵臂发生碰撞的可能性，提高手术的效率以及安全性，降低了对患者的伤害。

实用新型内容

本说明书的目的之一在于提供一种手术机器人的操纵臂包括相互连接的偏摆机构和平行联动机构，所述平行联动机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆和虚拟连杆，所述第一连杆、所述第二连杆和所述第三连杆依次传动连接；所述偏摆机构与所述平行联动机构限定出一个不动点，所述不动点通过所述偏摆机构的偏摆轴线，且所述不动点为所述第三连杆与所述虚拟连杆的交点，所述虚拟连杆在所述平行联动机构运动时位置不变；所述偏摆轴线和所述虚拟连杆形成第一平面，所述第二连杆位于所述第一平面的一侧。

本说明书的目的之一在于提供一种手术机器人，包括：前述实施例中的操纵臂。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本说明书一些实施例所示的手术机器人的结构示意图；

图2是根据本说明书一些实施例所示的手术机器人在另一角度下的结构示意图；

图3是根据本说明书另一些实施例所示的手术机器人的结构示意图；

图4是根据本说明书一些实施例所示的操纵臂的结构示意图；

图5是根据本说明书另一些实施例所示的操纵臂的结构示意图；

图6是图5的操纵臂在另一角度下的示意图；

图7是根据本说明书一些实施例所示的操纵臂的结构示意图；

图8是图7的操纵臂在另一角度下的示意图；

图9是根据本说明书一些实施例所示的操纵臂的结构示意图；

图10是根据本说明书一些实施例所示的操纵臂的结构示意图；

图11是图9的操纵臂在另一角度下的示意图；

图12是根据本说明书一些实施例所示的操纵臂的结构示意图；

图13是图12的操纵臂在另一角度下的示意图；

图14是图13的操纵臂在D-D方向上的剖视图；

图15是根据本说明书一些实施例所示的执行器与万向节连接的结构示意图；

图16是图15中圆形区域的放大示意图。

附图标记：操纵臂100；偏摆机构10；第二驱动马达11；偏摆臂12；平行联动机构20；第一连杆21；第二臂210；第二连杆22；第三臂221；第四臂222；第三连杆23；滑台230；运动轨道231；虚拟连杆24；第一平面25；第一转动轴26；第二转动轴27；第三转动轴28；第四转动轴29；第一驱动马达30；第一臂40；第一滚轮51；第二滚轮52；第三滚轮53；第四滚轮54；第五滚轮55；第六滚轮56；第七滚轮57；第八滚轮58；医疗器械60；执行器70；万向节80；第一连接轴81；第二连接轴82；第三连接轴83；第一柔性关节84；第二柔性关节85；第一铰链86；第二铰链87；操纵臂110；手术机器人200。

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

本领域技术人员可以理解，本说明书中的“第一”“第二”等术语仅是用于区别不同设备、模块或参数等，既不代表任何特定技术含义，也不表示他们之间的必然逻辑顺序。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本说明书涵盖任何由权利要求定义的在本说明书的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本说明书有更好的了解，在下文对本说明书的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本说明书。

如图1至图11所示，本说明书一些实施例提供一种手术机器人的操纵臂。图1至图2示例性的示出了一种手术机器人200。该手术机器人200可以包括多个间隔设置的操纵臂110，操纵臂上可以设置医疗器械，通过控制操纵臂来操控医疗器械进行手术。在一些实施例中，医疗器械60可以包括内窥镜、剪刀、抓钳、电离钩、持针钳、穿刺针、双极电离钳等。在一些实施例中，在手术过程中各个操纵臂110需要相互配合完成手术，所以操纵臂110在运动过程中就容易出现相互间的碰撞，如图2所示，两个操纵臂110之间存在碰撞区域。

图3示例性的示出了另一种手术机器人200。该手术机器人200可以包括多个间隔设置的操纵臂110以及设置在操纵臂110至少一侧的操纵臂100。操纵臂100可以包括相互连接的偏摆机构10和平行联动机构20。其中，平行联动机构20可以包括第一连杆21、第二连杆22、第三连杆23和虚拟连杆24，第一连杆21、第二连杆22和第三连杆23依次传动连接。偏摆机构10可以与平行联动机构20限定出一个不动点，不动点可以通过偏摆机构10的偏摆轴线，且不动点为第三连杆23与虚拟连杆24的交点，虚拟连杆24在平行联动机构20运动时位置不变。偏摆机构10的偏摆轴线可以与虚拟连杆24的中心轴线位于同一平面，从而限定出第一平面25，第二连杆22可以位于第一平面25的一侧。其中，不动点可以是指在操纵臂100运动时位置始终保持不变的虚拟的空间点。设置在操纵臂100上的医疗器械可以始终围绕该不动点进行运动，可以减轻医疗器械在运动过程中对患者的身体组织(例如，鼻腔内部皮肤)的拉扯，减小对患者身体组织的创伤。

在一些情况下，由于第二连杆22位于第一平面25的一侧，因此第二连杆22与第一平面25之间间隔一定距离从而能够形成避让空间，如图3所示，该避让空间可以有效避免操纵臂100与相邻的操纵臂110之间发生碰撞，方便操纵臂100或者操纵臂110进行更加精细的操作。

结合图4和图5所示，在一些实施例中，操纵臂100还可以包括第一驱动马达30和第一臂40，第一臂40的一端设置有第一滚轮51，第一臂40的第二端设置有第二滚轮52，第一滚轮51和第二滚轮52传动连接。第一滚轮51和第二滚轮52能够相对第一臂40转动。第一驱动马达30与第一滚轮51驱动连接。第二滚轮52与第一连杆21固定连接。此外，偏摆机构10还可以包括第二驱动马达11和与第二驱动马达11驱动连接的偏摆臂12，偏摆臂12与第一臂40的第一端固定连接。

其中，第一驱动马达30可以用于提供驱动力，带动与其连接的第一滚轮51转动。在一些实施例中，第一驱动马达30可以包括输出轴，第一驱动马达30的输出轴可以与第一滚轮51的转轴固定连接。当第一驱动马达30工作时，能够带动第一滚轮51绕第一驱动马达30的输出轴的中心轴线转动。在一些实施例中，当第一驱动马达30工作时，第一驱动马达30输出的扭矩可以经由第二滚轮52传递至平行联动机构20，最后传递至第三连杆23，使得第三连杆23绕过不动点且垂直于第一平面25的轴线(该轴线可称为平行联动轴线)转动。

第二驱动马达11可以用于提供驱动力，带动与其固定连接的偏摆臂12转动。其中，偏摆臂12可以是指能够带动与其连接的部件围绕特定轴线进行转动的组件。在一些实施例中，第二驱动马达11可以包括输出轴，偏摆臂12可以包括壳体。第二驱动马达11的输出轴可以与偏摆臂12的壳体固定连接，当第二驱动马达11工作时，输出轴可以将扭矩传递至偏摆臂12，进而带动偏摆臂12沿第二驱动马达11的输出轴的中心轴线转动，因此，第二驱动马达11的输出轴的中心轴线可称为偏摆轴线。此外，由于偏摆臂12与第一臂40固定连接，而第一臂40与平行联动机构20的第一连杆21连接，因此整个操纵臂100可以在第二驱动马达11的控制下沿偏摆轴线转动。

在一些实施例中，第一驱动马达30可以与偏摆臂12固定，以使得第二驱动马达11的扭矩能够传递至第一滚轮51，然后经由第一滚轮51传递给第二滚轮52。例如，在图4和图5所示的实施例中，第一驱动马达30可以固定在偏摆臂12的壳体上。

第一滚轮51和第二滚轮52传动连接可以是指第一滚轮51与第二滚轮52通过传动件进行连接，当第一滚轮51在第一驱动马达30驱动下绕转轴转动时，能够通过传动件将扭矩传递至第二滚轮52，带动第二滚轮52同步转动。在一些实施例中，传动件可以包括传动绳、传动带、链条等等。

需要说明的是，仅出于说明目的，第一滚轮51、第二滚轮52等并不是唯一能够实现本说明书中所描述的传递扭矩的部件。在一些实施例中，可以将第一滚轮51、第二滚轮52等替换为其他部件，例如，链轮。相应的，实现传动连接的传动件可以根据实际的部件类型进行更换，例如，当将滚轮替换为链轮时，传动件可以包括能够与齿轮啮合的链条，通过链轮和链条的配合同样能够实现传递扭矩的目的。

在一些实施例中，第一滚轮51和第二滚轮52的中心轴线方向可以与第一臂40的厚度方向平行。第一臂40的厚度方向可以通过图4至图12中的箭头X来表示。结合图5和图7所示，在一些实施例中，第一滚轮51和第二滚轮52可以设置在第一臂40内部。图7示例性的示出了完整的第一臂40的结构，图5示例性的示出了第一臂40部分结构，通过图5可以清楚展示第一滚轮51和第二滚轮52与第一臂40之间的位置关系。第一连杆21连接在与第一臂40的外部，且与第二滚轮52相对固定。由于第一滚轮51和第二滚轮52传动连接，因此当第一滚轮51在第一驱动马达30驱动下转动时，能够带动第二滚轮52转动，从而带动第一连杆21相对第一臂40绕第二滚轮52的中心轴线转动。

在一些实施例中，第一连杆21可以包括第二臂210，第二臂210的一端与第二滚轮52相对固定，第二滚轮52能够带动第二臂210相对第一臂40转动。第二臂210的一端设置有第三滚轮53，另一端设置有与第三滚轮53传动连接的第四滚轮54，第三滚轮53与第一臂40相对固定，第四滚轮54与第二连杆22固定连接。

在本实施例中，由于第二臂210的一端与第二滚轮52相对固定，而第二滚轮52能够相对第一臂40转动，因此当第二滚轮52转动(例如，通过第一滚轮51带动)时，能够带动第二臂210的一端相对第一臂40的第二端转动。又由于位于第二臂210的一端的第三滚轮53与第一臂40相对固定，因此当第二臂210相对第一臂40转动时，第一臂40会带动第三滚轮53与第二臂210相对转动。而设置在第二臂210的另一端的第四滚轮54与第三滚轮53传动连接，因此第三滚轮53会带动第四滚轮54相对第二臂210的另一端转动。又由于第四滚轮54与第二连杆22固定连接，因此第四滚轮54会带动第二连杆22相对第二臂210的另一端转动。由此，第一驱动马达30传递至第一滚轮51上的扭矩会经由第一滚轮51、第二滚轮52、第三滚轮53、第四滚轮54传递至第二连杆22，操作人员可以通过第一驱动马达30控制第二连杆22的运动。

在一些实施例中，第二滚轮52和第三滚轮53可以同轴设置。结合图5、图7和图14所示，在一些具体实施例中，操纵臂100还包括第一转动轴26，第一转动轴26与第二滚轮52的中心轴线方向平行或重合。第一转动轴26与第二滚轮52固定连接并且可以沿第一臂40的厚度方向穿过第一臂40与第二臂210固定连接。在一些实施例中，第三滚轮53和第四滚轮54可以设置在第二臂210内部。图7示例性的示出了完整的第一臂40的结构，图5示例性的示出了第二臂210部分结构，通过图5可以清楚展示第三滚轮53和第四滚轮54与第二臂210之间的位置关系。在一些实施例中，第三滚轮53设置有通孔，通孔的中心轴线方向与第三滚轮53的中心轴线方向重合，通孔的内径大于第一转动轴26的外径，使得第一转动轴26能够穿过第一臂40以及第三滚轮53的通孔以与第二臂210固定，第一转动轴26与第三滚轮53的通孔的中心轴线方向重合。在一些情况下，当第二滚轮52转动时，第二滚轮52可以通过第一转动轴26带动第二臂210相对第一臂40转动。又由于第三滚轮53与第一臂40固定，因此第三滚轮53会沿第一转动轴26相对第二滚轮52转动。

在一些实施例中，第三滚轮53可以通过焊接、胶接(或焊接)、螺纹连接、卡接等方式与第一臂40固定连接。在一些实施例中，第三滚轮53和第四滚轮54的传动连接方式的原理可以与第一滚轮51与第二滚轮52的传动连接方式的原理相同或相似，此处不再赘述。

在一些实施例中，第二连杆22可以连接在第二臂210远离第一平面25的一侧。示例性的，结合图5和图7的实施例所示，第三滚轮53和第四滚轮54均位于第二臂210的内部，其中，第二连杆22通过第四滚轮54固定在第二臂210的外部。

在一些实施例中，第二臂210远离第一臂40的一端(即设置有第四滚轮54的一端)与第一平面25之间的距离相较于第二臂210靠近第一臂40的一端(即设置有第三滚轮53的一端)与第一平面25之间的距离更大。这里所说的第二臂210与第一平面25之间的距离可以是指在第二臂210的厚度方向上的中点与第一平面25之间的距离。在本实施例中，由于第二臂210远离第一臂40的一端相较靠近第一臂40距离第一平面25更远，因此连接在第二臂210的远离第一臂40的一端的第二连杆22与第一平面25之间的距离会更大，能够使得第二连杆22相对于第一平面25偏移一定距离(可称为偏移距离)，以形成一个避让空间，减小手术机器人200的相邻操纵臂(例如，图3中的操纵臂100和操纵臂110)之间发生碰撞的可能。在一些实施例中，偏移距离可以等同于在第二臂210的厚度方向上，第二臂210远离第一臂40的一端的中点与第二臂210靠近第一臂40的一端的中点之间的距离。

在一些实施例中，可以通过将第二臂210相对第一臂40倾斜设置，以使得第二臂210远离第一臂40的一端与第一平面25之间的距离相较于靠近第一臂40的一端与第一平面25之间的距离更大。第二臂210相对第一臂40倾斜设置可以是指第二臂210靠近第一臂40的一端与远离第一臂40的一端的连线(例如，第一转动轴26与第二转动轴27之间的连线)与第一平面25斜交。

在另一些实施例中，可以通过增大第二臂210远离第一臂40的一端的厚度使得第二臂210远离第一臂40的一端与第一平面25之间的距离相较于靠近第一臂40的一端与第一平面25之间的距离更大。示例性的，可以将第二臂210设置成从靠近第一臂40的一端至远离第一臂40的一端，第二臂210的厚度逐渐增大来实现上述目的。

在一些替代性实施例中，可以将第二臂210相对第一臂40倾斜设置，同时增大第二臂210远离第一臂40的一端的厚度，以进一步增大第二臂210远离第一臂40的一端与第一平面25之间的距离，从而增大避让空间的尺寸。

在一些实施例中，第二臂210可以包括第一子臂(图中未示出)和与第一子臂固定连接的第二子臂(图中未示出)。第一子臂的一端可以与第二滚轮52固定连接，另一端可以与第二子臂固定连接。第二子臂可以连接在第一子臂远离第一平面25的一侧。第二连杆22可以连接在第二子臂远离第一平面25的一侧。第三滚轮53可以设置于第一子臂，第四滚轮54可以设置于第二子臂。在本实施例中，第二臂210由第一子臂和第二子臂组成，并且第二子臂固定连接在第一臂40远离第一平面25的一侧，由于第二子臂本身具有厚度，因此第二子臂与第一平面25之间的距离会大于第一子臂与第一平面25之间的距离。在另一些实施例中，第二连杆22可以直接连接在第二子臂远离第一子臂的端面。

在一些实施例中，第一子臂靠近第二子臂的一端设置有第一中间轮(图中未示出)，第一中间轮与第三滚轮53传动连接。第二子臂靠近第一子臂的一端设置有第二中间轮(图中未示出)，第二中间轮与第四滚轮54传动连接。第一中间轮与第二中间轮连接。在本实施例中，由于第一中间轮与第三滚轮53传动连接，因此第二臂210相对第一臂40转动时，第三滚轮53会带动第一中间轮转动，第一中间轮会带动第二中间轮转动，第二中间轮会带动第四滚轮54转动，即通过第一中间轮和第二中间轮实现第三滚轮53和第四滚轮54的传动连接。

在一些实施例中，第二连杆22可以包括第三臂221和与第三臂221固定连接的第四臂222。第三臂221可以连接在第二臂210远离第一平面25的一侧。第四臂222可以连接在第三臂221远离第一平面25的一侧。第三臂221的两端可以分别设置有第五滚轮55和与第五滚轮55传动连接的第六滚轮56，第五滚轮55可以与第三臂221固定连接。第四滚轮54可以与第三臂221固定连接。第四臂222的两端分别设置有第七滚轮57和与第七滚轮57传动连接的第八滚轮58，第七滚轮57与第六滚轮56固定连接，第八滚轮58与第三连杆23固定连接。

在本实施例中，当第四滚轮54(通过第三滚轮53带动)转动时，第四滚轮54会带动第三臂221沿相对第二臂210转动。此时，由于第五滚轮55与第三臂221固定连接，因此第三臂221会带动第五滚轮55相对第二臂210同步转动，从而带动与第五滚轮55传动连接的第六滚轮56相对第三臂221转动。又由于第六滚轮56与第七滚轮57连接，且第三臂221和第四臂222固定，因此第六滚轮56会带动第七滚轮57相对第四臂222转动，进而通过第七滚轮57带动第八滚轮58相对第四臂222转动，最后带动与第八滚轮58固定连接的第三连杆23相对第四臂222转动。

此外，由于第三臂221连接在第二臂210远离第一平面25的一侧，且第四臂222连接在第三臂221远离第一平面25的一侧，第三臂221和第四臂222本身具有一定厚度，这使得第四臂222相对于第三臂221朝远离第一平面25的方向偏移了一定距离(即偏移距离)，该偏移距离同样增加了操纵臂100的避让空间。如图9所示，在厚度方向上，第四臂222的中点的相对第三臂221的中点朝远离第一平面25的方向偏移的距离为S。

在一些实施例中，第四滚轮54和第五滚轮55同轴设置且能够相对转动。如图5和图14所示，在一些具体实施例中，操纵臂100还包括第二转动轴27，第二转动轴27与第四滚轮54固定连接，并且第二转动轴27与第四滚轮54的中心轴线方向重合。第五滚轮55的转轴与第三臂221固定，第二转动轴27穿过第二臂210和第五滚轮55的通孔与第三臂221固定，同时第二转动轴27与第五滚轮55的中心轴线方向重合。当第四滚轮54带动第三臂221相对第二臂210转动时，第五滚轮55能够沿第二转动轴27与第四滚轮54相对转动。

在一些实施例中，第六滚轮56和第七滚轮57同样为同轴设置。结合图5、图7、图10和图14所示，在一些具体实施例中，第五滚轮55和第六滚轮56容纳在第三臂221的内部。第七滚轮57和第八滚轮58容纳在第四臂222的内部。操纵臂100还包括第三转动轴28，第三转动轴28的一端与第三臂221转动连接，另一端依次穿过第六滚轮56和第七滚轮57与第四臂222转动连接，这使得第三臂221与第四臂222相对固定，且第三转动轴28能够相对第三臂221和第四臂222转动。此外，第三转动轴28还与第六滚轮56和第七滚轮57固定连接且第三转动轴28与第六滚轮56的中心轴线方向和第七滚轮57的中心轴线方向重合。这使得第六滚轮56和第七滚轮57能够沿第三转动轴28相对第三臂221和第四臂222转动，并且当第六滚轮56转动时能够带动第七滚轮57同步转动。

结合图5、图7、图10和图14所示，在一些实施例中，操纵臂100还包括第四转动轴29，第八滚轮58与第三连杆23可以通过第四转动轴29固定连接。例如，第四转动轴29可以与第八滚轮58和第三连杆23固定且第四转动轴29可以与第四臂222转动连接，以将第三连杆23与第四臂222铰接。

在一些实施例中，第二连杆22可以包括完整的第五臂(图中未示出)，第五臂远离第二臂210的一端与第一平面25之间的距离相较于第五臂靠近第二臂210的一端与第一平面25之间的距离更大。在本实施例中，通过使第五臂远离第二臂210的一端相较第五臂靠近第二臂210距离第一平面25更远，从而增大连接在第五臂的另一端的第三连杆23与第一平面25之间的距离，进而能够在第三连杆23与第一平面25之间形成一个避让空间。在一些实施例中，可以通过将第五臂相对第二臂210倾斜设置，以使得第五臂远离第二臂210的一端与第一平面25之间的距离相较于靠近第二臂210的一端与第一平面25之间的距离更大。在另一些实施例中，可以通过增大第五臂远离第二臂210的厚度来实现上述目的。在一些实施例中，增大第五臂远离第二臂210的一端与第一平面25之间的距离可以与增大第二臂210远离第一臂40的一端与第一平面25之间的距离的方式相同或相似，此处不再赘述。

如图4至图13所示，在一些实施例中，第三连杆23可以包括滑台230，滑台230能够相对第二连杆22转动，滑台230能够夹持医疗器械60，医疗器械60通过不动点。在本实施例中，由于医疗器械60始终通过不动点，因此可以减小当医疗器械60在操纵臂100带动(通过第一驱动马达30和/或第二驱动马达11驱动)下运动时对患者的身体组织造成创伤。

在一些实施例中，滑台230上设置有运动轨道231，运动轨道231沿滑台230的长度方向设置，滑台230的长度方向可以通过图6、图8以及图11中的箭头Y来表示。在设置滑台230后，使得医疗器械60可以沿着运动轨道231设置方向进行运动，从而调节医疗器械60的位置。

本实施例可以与前述一个或多个实施例中的第一连杆21以及第二连杆22结合，在提高操纵臂100的避让空间，避免滑台230与相邻操纵臂(例如，图3中的操纵臂100和操纵臂110)碰撞的同时，使得设置在滑台230上的医疗器械60通过不动点，以保证不动点始终位于偏摆机构10的偏摆轴线上。

在一些实施例中，滑台230可以位于第一平面25的一侧，滑台230上可以设置有执行器70，执行器70可以通过万向节80与医疗器械60传动连接。其中，执行器70可以是指连接在操纵臂100关节边缘的具备特定功能的部件，例如，在图4至图13所示的实施例中，执行器70设置在滑台230的运动轨道231上，可以沿运动轨道231滑动，并且可以用于夹持医疗器械60。以便于通过控制执行器70沿滑台230的运动轨道231运动来控制医疗器械60的位置。万向节80可以是指变角度动力传递的机件，用于改变传动轴线的方向。例如，在图11所示的实施例中，医疗器械60的中心轴线和执行器70的中心轴线并没有重合，而通过万向节80将两者进行连接，可以将执行器70的扭矩传递至医疗器械60上，实现对医疗器械60的控制。

结合图6、图8、图11以及图15至图16所示，在一些实施例中，万向节80可以包括依次连接的第一连接轴81、第二连接轴82和第三连接轴83，第一连接轴81与执行器70驱动连接，第三连接轴83与医疗器械60连接。第一连接轴81的中心轴线与第三连接轴83的中心轴线平行。第一连接轴81与第二连接轴82以及第二连接轴82与第三连接轴83通过柔性关节连接。柔性关节可以将第一连接轴81上的转动转换为第三连接轴83的转动。

在一些实施例中，第一连接轴81的中心轴线α与第三连接轴83的中心轴线β之间的距离可以等于偏移距离。其中，第一连接轴81的中心轴线α与第三连接轴83的中心轴线β之间的距离可以称为修正距离。在本说明书的一个或多个实施例中，通过对第一连杆21和第二连杆22进行改进使得操纵臂100具有一定的避让空间，但这可能会导致医疗器械60偏离了偏摆轴线(即医疗器械60没有经过偏摆轴线)，而通过万向节80连接执行器70和医疗器械60，能够使医疗器械60的中心轴线向靠近第一平面25的方向偏移一定距离(如图11所示，修正距离为e)，该距离刚好等于偏移距离(如图9中的偏移距离S)，从而保证医疗器械60经过偏摆轴线，不动点始终位于偏摆轴线上。

在一些实施例中，柔性关节包括第一柔性关节84和第二柔性关节85，第一柔性关节84用于将第一连接轴81与第二连接轴82铰接，第二柔性关节85用于将第二连接轴82与第三连接轴83铰接。第一柔性关节84和第二柔性关节85均包括相互连接的第一铰链86和第二铰链87，第一铰链86的中心轴线α与第二铰链87的中心轴线β垂直。以第一柔性关节84为例，第一柔性关节84的第一铰链86与第一连接轴81固定，第二铰链87与第二连接轴82固定，由于第一铰链86与第二铰链87铰接，因此第一连接轴81的转动(即第一连接轴81绕第一连接轴81中心轴线的转动)可以转换为第二连接轴82的转动(即第二连接轴82绕第二连接轴82中心轴线的转动)。类似的，第二连接轴82的转动可以通过第二柔性关节85转换为第三连接轴83的转动(即第三连接轴83绕第三连接轴83中心轴线的转动)，最终带动医疗器械60绕第三连接轴83中心轴线转动。

在一些实施例中，在柔性关节、第一连接轴81、第二连接轴82以及第三连接轴83上可以各自开设有穿孔，穿孔可以用于设置其他部件，例如，钢丝、电线以及水管等。

在一些实施例中，平行联动机构20可以限定出一个平行四边形，不动点可以为平行四边形的其中一个顶点。不动点相对于相邻的两个连杆之间的转动轴线的垂点可以为平行四边形的另外三个顶点。偏摆轴线可以位于平行四边形所在的平面上。

在一些实施例，由于虚拟连杆24为不动点与第二滚轮52的转轴之间的连线(例如，不动点到第二滚轮52的转轴的垂线)，而第二滚轮52在转动时会牵动第三臂221以及第四臂222相对第二臂210转动，因此第三臂221和第四臂222(即第三连杆23)始终与虚拟连杆24平行。这里的平行是指第八滚轮58的转轴与第五滚轮55的转轴之间的连线(例如，第二转动轴27与第四转动轴29之间的垂线)与虚拟连杆24平行。在一些实施例中，当本说明书的操纵臂100的第二滚轮52转动时，能够带动第二臂210相对第一臂40转动，使得与第一臂40固定的第三滚轮53相对第二臂210转动，进而通过第四滚轮54带动第三臂221相对第二臂210转动。并且第五滚轮55和第三臂221固定连接，第五滚轮55和第六滚轮56传动连接，第六滚轮56和第七滚轮57连接，第七滚轮57和第八滚轮58传动连接，第八滚轮58和滑台230连接，使得第二滚轮52在转动时，能够将扭矩依次通过第二臂210、第三滚轮53、第四滚轮54、第三臂221、第五滚轮55、第六滚轮56、第七滚轮57、第八滚轮58而传递给滑台230，形成滑台230的转动，从而使第八滚轮58的转轴和远端不动点的连线(例如，第四转动轴29与不动点的垂线)始终和第二臂210保持平行(例如，第一转动轴26与第二转动轴27之间的垂线)。因此，平行联动机构20存在两对平行的边，平行联动机构20能够限定出一个平行四边形。

在一些实施例中，第一连杆21和第二连杆22的转动轴线可以为同轴设置的第四滚轮54和第五滚轮55的转轴(例如，第二转动轴27)，不动点与第二转动轴27的垂点可以为其中一个顶点，不动点与第二转动轴27的垂点可以是指不动点到第二转动轴27的垂线与第二转动轴27的交点。第二连杆22和第三连杆23的转动轴线可以为第八滚轮58的转轴(例如，第四转动轴29)，不动点与第四转动轴29的垂点可以为其中一个顶点，不动点与第四转动轴29的垂点可以是指不动点到第四转动轴29的垂线与第四转动轴29的交点。虚拟连杆24和第一连杆21的转动轴线可以为同轴设置的第二滚轮52和第三滚轮53的转轴(例如，第一转动轴26)，不动点与第一转动轴26的垂点可以为其中一个顶点，不动点与第一转动轴26的垂点可以是指不动点到第一转动轴26的垂线与第一转动轴26的交点。

本说明书实施例的操纵臂以及手术机器人可能带来的有益效果包括但不限于：(1)通过将第二臂设置成使其远离第一臂的一端与第一平面之间的距离相较于靠近第一臂的一端与第一平面之间的距离更大，以增大第二臂远离第一臂的一端以及第二连杆与第一平面之间的距离，形成避让空间和操作空间，减小操纵臂发生碰撞的可能；(2)由于存在虚拟的不动点，因此当医生对医疗器械的位置和角度进行调整时，该不动点始终保持静止，可以减少对于患者的身体组织的拉扯，减轻对患者的创伤；(3)通过万向节连接执行器与医疗器械，并使得万向节的修正距离等于第一连杆或者第二连杆的偏移距离，能够在形成避让空间的同时，保证不动点始终位于偏摆轴线上。

以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本说明书的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种手术机器人的操纵臂，其特征在于，包括相互连接的偏摆机构和平行联动机构，所述平行联动机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆和虚拟连杆，所述第一连杆、所述第二连杆和所述第三连杆依次传动连接；

所述偏摆机构与所述平行联动机构限定出一个不动点，所述不动点通过所述偏摆机构的偏摆轴线，且所述不动点为所述第三连杆与所述虚拟连杆的交点，所述虚拟连杆在所述平行联动机构运动时位置不变；

所述偏摆轴线和所述虚拟连杆形成第一平面，所述第二连杆位于所述第一平面的一侧。

2.根据权利要求1所述的操纵臂，其特征在于，

所述操纵臂还包括第一驱动马达和第一臂，所述第一臂的第一端设置有第一滚轮，所述第一臂的第二端设置有第二滚轮，所述第一滚轮与所述第二滚轮传动连接，所述第一滚轮和所述第二滚轮能够相对所述第一臂转动，所述第一驱动马达与所述第一滚轮驱动连接，所述第二滚轮与所述第一连杆固定连接；

所述偏摆机构包括第二驱动马达和与所述第二驱动马达驱动连接的偏摆臂，所述偏摆臂与所述第一臂的第一端固定连接。

3.根据权利要求2所述的操纵臂，其特征在于，

所述第一连杆包括第二臂，所述第二臂的一端与所述第二滚轮相对固定，所述第二滚轮能够带动所述第二臂相对所述第一臂转动；

所述第二臂的一端设置有第三滚轮，另一端设置有与所述第三滚轮传动连接的第四滚轮，所述第三滚轮与所述第一臂相对固定，所述第四滚轮与所述第二连杆固定连接。

4.根据权利要求3所述的操纵臂，其特征在于，所述第二连杆连接在所述第二臂远离所述第一平面的一侧。

5.根据权利要求4所述的操纵臂，其特征在于，

所述第二连杆包括第三臂和与所述第三臂固定连接的第四臂，所述第三臂连接在所述第二臂远离所述第一平面的一侧，所述第四臂连接在所述第三臂远离所述第一平面的一侧；

所述第三臂的两端分别设置有第五滚轮和与所述第五滚轮传动连接的第六滚轮，所述第五滚轮与所述第三臂固定连接，所述第四滚轮与所述第三臂固定连接；

所述第四臂的两端分别设置有第七滚轮和与所述第七滚轮传动连接的第八滚轮，所述第六滚轮与所述第七滚轮固定连接，第八滚轮与第三连杆固定连接。

6.根据权利要求4所述的操纵臂，其特征在于，所述第二连杆包括完整的第五臂，所述第五臂远离所述第二臂的一端与所述第一平面之间的距离相较于所述第五臂靠近所述第二臂的一端与所述第一平面之间的距离更大。

7.根据权利要求1所述的操纵臂，其特征在于，所述第三连杆包括滑台，所述滑台能够相对所述第二连杆转动，所述滑台能够夹持医疗器械，所述医疗器械通过所述不动点。

8.根据权利要求7所述的操纵臂，其特征在于，所述滑台位于所述第一平面的一侧，所述滑台上设置有执行器，所述执行器通过万向节与所述医疗器械传动连接。

9.根据权利要求1所述的操纵臂，其特征在于，所述平行联动机构限定出一个平行四边形，所述不动点为所述平行四边形的其中一个顶点，所述不动点相对于相邻的两个连杆之间的转动轴线的垂点为所述平行四边形的另外三个顶点；

所述偏摆轴线位于所述平行四边形所在平面上。

10.一种手术机器人，其特征在于，包括：如权利要求1-9中任一项所述的操纵臂。

11.根据权利要求10所述的手术机器人，其特征在于，所述手术机器人包括间隔排列的多个操纵臂，其中，如权利要求1-9任一项所述的操纵臂设置在所述多个操纵臂的至少一侧。

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