CN217566311U - 主操作设备和手术机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种主操作设备，包括多根连杆，相邻的两根连杆通过一个关节活动连接；至少一个关节内设有驱动机构，驱动机构用于驱动与其所在的关节相连的两个连杆相对运动；第一检测部件设于具有驱动机构的关节内，用于检测相应驱动机构的运动状态；线缆束穿设于各关节内，每个关节内的线缆束包括第一线缆束和第二线缆束，每束第一线缆束包括用于连接第一检测部件与驱动器并传输时钟信号的第一信号线缆，每束第二线缆束包括用于连接驱动机构与驱动器的动力线缆。本实用新型可以降低甚至消除动力线缆对于信号传输的干扰，在改善数据传输的准确性和完整性的同时，保证了设备整体结构的紧凑性。

Description

主操作设备和手术机器人

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种主操作设备和手术机器人。

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。

随着微创手术技术与人工智能技术的发展，机器人辅助微创手术逐渐成为微创外科手术的发展趋势之一。微创手术机器人通常包括主操作台及从操作设备，主操作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台发送的控制命令，并进行相应的手术操作。从操作设备的手术器械包括驱动装置和用于执行手术的末端器械，从驱动装置引出的传动组件连接至末端器械，通过驱动装置控制传动组件的动作，从而驱动末端器械实现预定的动作。

在主操作台所在侧的主操作手是人机交互的接口，其内需要设置大量的电子元器件和线缆等，通常，为了保证主操作手的结构紧凑性，其内部几乎没有多余的闲置空间，这就导致关节内部的信号线缆容易受到电流干扰影响数据传输的准确性和完整性。

实用新型内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型提供了一种主操作设备和手术机器人，可以在改善数据传输的准确性和完整性的同时，不影响整体的结构紧凑性。

为了实现上述的目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种主操作设备，包括：

至少三根连杆，相邻的两根连杆通过一个关节活动连接；

驱动机构，至少一个所述关节内设有所述驱动机构，所述驱动机构用于驱动与其所在的关节相连的两个连杆相对运动；

第一检测部件，设于具有所述驱动机构的关节内，用于检测相应驱动机构的运动状态；

驱动器，用于驱动相应的所述驱动机构；

线缆束，穿设于各关节内，每个关节内的线缆束包括分别具有多根线缆的至少一束第一线缆束和至少一束第二线缆束，每束所述第一线缆束包括用于连接第一检测部件与驱动器并传输时钟信号的第一信号线缆，每束所述第二线缆束包括用于连接驱动机构与驱动器的动力线缆，所述第一信号线缆与所述动力线缆设于不同的线缆束中。

作为其中一种实施方式，至少一个所述第一检测部件包括增量编码器，所述线缆束还包括用于连接所述增量编码器与驱动器的第二信号线缆，至少一束所述第二线缆束中同时设有所述第二信号线缆和所述动力线缆。

作为其中一种实施方式，至少一束所述第二线缆束中同时设有多个所述驱动机构的动力线缆。

作为其中一种实施方式，至少一个所述第一检测部件包括绝对值编码器，所述第一信号线缆包括用于连接所述绝对值编码器与驱动器的信号线缆。

作为其中一种实施方式，至少一个所述第一检测部件包括绝对值编码器和增量编码器，至少一束所述第一线缆束同时包括用于连接所述增量编码器与驱动器的第二信号线缆和用于连接所述绝对值编码器与驱动器的信号线缆。

作为其中一种实施方式，至少一束所述第一线缆束内仅设有用于连接所述绝对值编码器与驱动器的信号线缆。

作为其中一种实施方式，至少一个所述驱动机构包括无刷电机，所述线缆束还包括用于连接所述无刷电机与驱动器以传输换向信号的第三信号线缆，所述第三信号线缆设于一束所述第一线缆束或一束所述第二线缆束内。

作为其中一种实施方式，每束所述第一线缆束和/或所述第二线缆束的外周面包覆有电磁屏蔽层。

作为其中一种实施方式，所述主操作设备还包括：

夹具，可开合地设于主操作设备的近端的所述连杆上；

第二检测部件，用于检测所述夹具的开合自由度；

所述线缆束包括用于连接所述第二检测部件与驱动器的第四线信号线缆，所述第四线信号线缆设于一束所述第一线缆束内。

作为其中一种实施方式，所述第二检测部件包括设于主操作设备的近端的所述连杆内的传感器，所述第四线信号线缆包括CAN(Controller Area Network，即控制器局域网总线)总线线缆。

作为其中一种实施方式，所述第二检测部件包括霍尔传感器。

作为其中一种实施方式，至少部分所述驱动器设于所述连杆外。

作为其中一种实施方式，靠近主操作设备的远端的至少一根连杆内的线缆束排列在连杆的外围区域，靠近主操作设备的近端的至少一根连杆内的线缆束排列在连杆的中心区域。

作为其中一种实施方式，至少一根靠近主操作设备的远端的连杆内设有隔离环，所述隔离环将其所在的连杆内的中心区域与外围区域隔开，所述隔离环内、外均设有线缆束。

作为其中一种实施方式，所述隔离环包括电磁屏蔽层。

为了实现上述的目的，本实用新型还提供了一种手术机器人，包括从操作设备和上述的一种主操作设备，所述从操作设备根据所述主控制台的指令执行相应操作。

本实用新型提供的线缆束中用于传输时钟信号的信号线缆与动力线缆被集成在不同的线缆束分组中，因此可以降低甚至消除动力线缆在传输电流的过程中对于信号传输的干扰，在改善数据传输的准确性和完整性的同时，保证了设备整体结构的紧凑性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例的一种手术机器人的从操作设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的一种手术机器人的主操作设备的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的一种主操作设备的输入装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的一种主操作设备的结构框图；

图5为本实用新型实施例的一种主手手臂的其中一个旋转关节内部的走线方式示意图；

图6示出了本实用新型实施例的一种主操作设备的线缆束的集成方式示意图。

元件符号说明：

10-从操作设备；11-机械臂；12-器械；20-主操作设备；21-主控制台；22-输入装置；23-基座；110、110a、110b、110c、110d-连杆；120-驱动机构；130-第一检测部件；130’-第二检测部件；140-线缆束；150-驱动器；141-第一线缆束；142-第二线缆束；221-主手手臂；222-主手手腕；1400-电磁屏蔽层；1401-隔离环；J、J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7-关节；X1、X2、X3、X4-旋转轴线；M-电机；INC-增量编码器；ABS-绝对值编码器；HALL-霍尔传感器；CAN-CAN接口；SPI-SPI接口。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

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。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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。

以下将结合附图进行详细描述。

本申请一个实施例的手术机器人如图1和图2所示，手术机器人包括从操作设备10及主操作设备20，从操作设备10位于患者一侧用于执行外科手术，其中从操作设备10包括多个机械臂11和安装在机械臂11上的器械12，器械12可以是用于执行手术操作的电烧灼器、钳夹器、吻合器、剪割器等，也可以是获取影像的相机或者其他外科器械，多个器械12从不同的切口插入患者身体。机械臂被配置成通过多个大臂被支柱所述支撑，在其他的一些施例中，从操作设备的机械臂也可以被安装在墙上或天花板上。

机械臂11进一步包括平行四边形连杆机构，器械12可拆卸地安装在平行四边形连杆机构的远端上，平行四边形连杆机构可以允许器械12移动或多个机械自由度(例如，全部六个笛卡尔自由度、五个或更少笛卡尔自由度等)移动。平行四边形连杆机构用于约束限制器械12在相对患者保持静止的外科手术器械上的远程运动中心(RCM)附近移动，该远程中心运动中心通常位于器械进入患者身体的位置。在其他的一些实施例中，另一种从操作设备的大臂构成不同，该类从操作设备的多个器械可拆卸地安装在大臂远端的动力机构上，多个器械从一个切口进入人体，多个大臂控制约束器械在远程运动中心附近移动。

手术机器人通常还包括使操作者能够从患者身体外部观察手术部位的影像系统部分(未示出)。该影像系统不同通常包括具有视频图像采集功能(例如具有图像获取功能的器械12)和用于显示被采集图像的一个或多个视频显示设备。一般地，具有图像获取能的器械12包括将获取患者身体内图像的一个或多个成像传感器(例如CCD或CMOS传感器)的光学器件。该一个或多个成像传感器可以被放置在的具有图像获取能的器械12远端处，并且该一个或多个传感器产生的信号可以沿电缆或通过无线传输以在视频显示设备上处理和显示。

主操作设备20位于操作者一侧，主操作设备20用于根据操作者的操作向从操作设备10发送控制命令和显示从操作设备10获取的影像，操作者通过主从操作设备20可以观察到影像系统提供的患者体内的三维立体成像，操作者通过观察患者体内三维的影像，能以沉浸式的感觉控制从操作设备10执行相关操作(例如执行手术或获取患者体内影像)。

主操作设备20包括主控制台21和输入装置22，主控制台21包括显示装置、扶手、控制信号处理系统及观察装置，其中，显示装置用于显示上述影像系统所获取图像。扶手用于放置操作者的胳膊及/或手部，以使操作者更舒适地操作输入装置，观察装置用于观察显示装置所显示的所述图像。根据实际需要，也可以省略扶手；或省略观察装置，此时可直接观察。操作者通过操作输入装置22控制从操作设备10的运动，主控制台21的控制信号处理系统处理输入装置22的输入信号后向从操作设备发出控制命令，从操作设备300用于响应主控制台21发送的控制命令，并进行相应的操作。

其中，输入装置22可以看作由主手手臂221和主手手腕222两部分组成，主手手臂221具有至少一个活动自由度，其一端能够与主操作设备20的主控制台21连接，另一端通过一个关节与主手手腕222连接，主手手腕222允许操作者执行对应的操作，比如转动或者夹持等。较佳的是，主手手臂221和主手手腕222均可以具有多个自由度，通过关节将连杆活动连接在一起，在有的实施方式中，主手手臂221也可以省略。

主手手臂221及主手手腕222与从操作设备10的机械臂11和器械12之间通过主操作设备20建立起位姿的映射控制。这种映射可以位置关系相对应，位置关系相对应可为距离成比例、距离趋势对应等对应关系。或者，这种映射可以为运动关系对应，其可为运动姿态对应、运动趋势对应等。从而，使得操作者在操作主手手臂221及主手手腕222可以控制器械12执行相应的动作(例如俯仰、偏摆、滚转、夹持等)。图2中示出的是输入装置22连接至主控制台21，在其它的实施例中，输入装置22也可以连接至基座23。

结合图3～5所示，输入装置22包括至少三根连杆110、驱动机构120、第一检测部件130和线缆束140，相邻两根连杆110通过一个关节J转动连接，至少一个关节J内设有驱动机构120，驱动机构120用于驱动与其所在的关节J相连的两个连杆110相对旋转。

第一检测部件130设于具有驱动机构120的关节J内，用于检测相应驱动机构120的转动状态。线缆束穿设于各关节J内，每个关节J内的线缆束140包括分别具有多根线缆的至少一束第一线缆束141和至少一束第二线缆束142，每束第一线缆束141包括用于连接第一检测部件130与驱动器150并传输时钟信号的第一信号线缆，每束第二线缆束142包括用于连接驱动机构120与驱动器150的动力线缆，但不包括第一信号线缆。也就是说，动力线缆与第一信号线缆分别集成于不同的线缆束中，从而可以避免时钟信号受到较强电流的干扰。

上述关节J可以是连接两根相对移动的连杆的平移关节，也可以是连接两根相对旋转的连杆的旋转关节。如图3，示出了一种示例性的主操作设备20的主手手腕222，该主操作设备20的主手手腕222包括四个连杆110a、110b、110c、110d和四个旋转关节J1、J2、J3、J4，连杆110a作为供操作者操作的手柄，连杆110a通过旋转关节J1安装到连杆110b的一端，从而连杆110a可绕旋转轴线X1旋转，连杆110b的另一端通过旋转关节J2安装到连杆110c的一端，从而连杆110b可绕旋转轴线X2旋转，连杆110c的另一端通过旋转关节J3安装到连杆110d的一端，从而连杆110c可绕旋转轴线X3旋转，连杆110d的另一端通过旋转关节J4安装到主手手臂221，从而连杆110d可绕旋转轴线X4旋转。

在图示实施例中，四个连杆110a、110b、110c、110d均呈L形，每一连杆具有相互垂直连接的两端，每一连杆的两末端与相应的转动关节连接，可以提供多个旋转方向，还可以使输入装置旋转折叠至最小体积，减小占用空间。

在图示实施例中，连杆110a、110b、110c的旋转轴线X1、X2、X3交于一点，使得整个主手的姿态和位置相对解耦，方便运动学解算。

可以理解的是，在其他实施方式中，可以根据所实际需要的运动自由度来设置连杆和转动关节的数量。

在具有开合功能的器械12中，在需要控制器械12进行开合动作时，主操作设备20还可以包括夹具210，夹具210可开合地设于主操作设备的近端的连杆110a上，具体可包括两个连接到该连杆的弹性夹持片，夹具210相对连杆110a的开合自由度运动映射至器械后，可以控制末端执行器的开合动作(如夹持或剪切等)，夹具210和/或连杆110a围绕连杆110a的旋转轴线X1的旋转自由度运动映射至器械后，可以控制器械的末端执行器的滚转运动。同时，为了检测夹具210的开合自由度，主操作设备的近端的连杆110a上还设有第二检测部件130’，当夹具210的弹性夹持片进行动作时，第二检测部件130’可以实时捕捉到弹性夹持片动作的变化情况。

本实施例中，驱动机构120包括电机，第一检测部件130包括编码器，编码器可以将电机的角位移转换成电信号，从而判断出电机的转动方位。其中至少一个第一检测部件130包括绝对值编码器，第一信号线缆包括用于连接绝对值编码器与驱动器150的信号线缆，第一信号线缆集成在一束第一线缆束141中。也可以至少一个第一检测部件130包括增量编码器，线缆束还包括用于连接增量编码器与驱动器150的第二信号线缆。由于绝对值编码器的反馈信号具有时钟信号，增量编码器的反馈信号不具有时钟信号，因此，可以在至少一束第二线缆束142中同时设有第二信号线缆和动力线缆。为了尽可能地消除时钟信号受到的电流干扰，每束第一线缆束141、第二线缆束142的外周面还可以包覆有电磁屏蔽层1400。

考虑到增量式编码器断电后需要重新找零位，绝对式编码器本身可以记录位置信息，不用担心断电后的位置信息的读取问题，还可以通过同时采用增量式编码器与绝对式编码器检测电机的转动方位，提高系统的稳定性。与之对应地，至少一个第一检测部件130包括绝对值编码器和增量编码器，连接绝对值编码器与驱动器150的信号线缆和连接增量式编码器与驱动器150的第二信号线缆可以同时集成在一束第一线缆束141中，也可以分别集成在不同的第一线缆束141中，或者连接绝对值编码器与驱动器150的信号线缆集成在一束第一线缆束141中，连接增量式编码器与驱动器150的第二信号线缆集成在一束第二线缆束142中。

如图5和图6所示，示出了输入装置22包括7个旋转关节J的情形，其中的每个旋转关节J内都设有驱动机构120和第一检测部件130，每个驱动机构120都包括电机M，每个第一检测部件130均包括绝对值编码器ABS和增量编码器INC。

所有的驱动器150可以设于输入装置22之外的静止位置上，例如，可以设于输入装置22外的主控制台21上或基座23上，驱动机构120设于旋转关节J内，驱动器150设于输入装置22外，通过将驱动器和驱动机构分开布置，可以使得输入装置22轻量化，使得驱动器150不会随各连杆110的转动而转动，减少自由端的惯量。另外，所有的驱动器还可以集成为一体，将各驱动机构的端口集成在一个接口(如网口、电源接口等)上，各驱动机构120和检测部件可以顺着各连杆110和关节J引出至输入装置22外与同一个接口连接，可以实现简化布线、节省接口的目的。

可以理解的是，在其他实施方式中，也可以不必所有的驱动器150都设置在输入装置22外，例如，也可以部分驱动器150集中设置在其中一个连杆110上，或者部分驱动器150设置在输入装置22外，或者每个驱动器150设置在一个不同的连杆110上。

驱动器150引出的线缆束包括两种，一种是第一线缆束141，其内没有动力线缆，另一种是第二线缆束142，动力线缆设于其中，而没有动力线缆的第一线缆束141又分为具有传输时钟信号的第一信号线缆的第一线缆束141和不具有传输时钟信号的第一信号线缆的第一线缆束141。

图5和图6所示的实施方式中，旋转关节J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7自输入装置22的近端至远端依次设置，旋转关节J1靠近操作者，旋转关节J7靠近主控制台21。各线缆自驱动器150引出，被集成在多束第一线缆束141、第二线缆束142后在各旋转关节J内引出至相应的驱动机构120的电机M、第一检测部件130的绝对值编码器ABS和增量编码器INC。

如图6所示，可选地，一部分电机M(如旋转关节J6、J7、J5、J4的电机)分别通过一束不同的第二线缆束142连接至驱动器150，该部分电机M所连接的第二线缆束142内还集成有用于连接对应电机的增量编码器的不包含时钟信号的第二信号线缆，又一部分电机M(如旋转关节J1、J2、J3的电机)共用同一束第二线缆束142连接至驱动器150，这一部分电机M所连接的该束第二线缆束142内可仅包含电机的动力线缆而无信号线缆。

具体地，从驱动器150引出的多束第二线缆束142到达自驱动器150开始的第一个旋转关节J7后，从其中一束第二线缆束142中分出动力线缆与电机M相连，分出不具有时钟信号的信号线缆与增量编码器INC相连，从其中一束第一线缆束141中分出传输时钟信号的第一信号线缆与绝对值编码器ABS相连；当多束第二线缆束142到达自驱动器150开始的第二个旋转关节J6后，从其中一束第二线缆束142中分出动力线缆与电机M相连，分出不具有时钟信号的信号线缆与增量编码器INC相连，从其中一束第一线缆束141中分出传输时钟信号的第一信号线缆与绝对值编码器ABS相连；当多束第二线缆束142到达自驱动器150开始的第三个旋转关节J5后，从其中一束第二线缆束142中分出动力线缆与电机M相连，分出不具有时钟信号的信号线缆与增量编码器INC相连，从其中一束第一线缆束141中分出传输时钟信号的第一信号线缆与绝对值编码器ABS相连；当多束第二线缆束142到达自驱动器150开始的第四个旋转关节J4后，从其中一束第二线缆束142中分出动力线缆与电机M相连，分出不具有时钟信号的信号线缆与增量编码器INC相连，从其中一束第一线缆束141中分出传输时钟信号的第一信号线缆与绝对值编码器ABS相连。与此同时，从驱动器150引出的一束第二线缆束142包含旋转关节J1、J2、J3的电机M的动力线缆，在该束第二线缆束142到达旋转关节J1、J2、J3的每一个时，分别分出一束动力线缆与对应的电机M相连。

由于旋转关节J1、J2、J3的动力线缆集成在同一束第二线缆束142内，旋转关节J1、J2、J3的信号线缆的布置则更灵活，为了减少线缆束的数量，可以将旋转关节J1、J2、J3的至少一个内的信号线缆集成在一束第一线缆束141中进行走线，也可以将旋转关节J1、J2、J3的至少两个内的同种信号线缆，集成在一束第一线缆束141中进行走线。如图6中，当多束第一线缆束141到达自驱动器150开始的第五个旋转关节J3后，从其中一束第一线缆束141中分出第一信号线缆与绝对值编码器ABS相连，分出第二信号线缆与增量编码器INC相连；当多束第一线缆束141到达自驱动器150开始的第六个旋转关节J2后，从其中一束第一线缆束141中分出第一信号线缆与绝对值编码器ABS相连，分出第二信号线缆与旋转关节J2内的增量编码器INC相连，且该束第一线缆束141继续延伸至与其相邻的第七个旋转关节J1，分出第二信号线缆与旋转关节J1内的增量编码器INC相连，从另一束第一线缆束141中分出第二信号线缆与旋转关节J1内的绝对值编码器ABS相连。

在具有夹具210的输入装置22中，线缆束还包括用于连接第二检测部件130’与驱动器的第四线信号线缆，通过第二检测部件130’可检测夹具210的开合自由度，该第四线信号线缆设于一束第一线缆束141内。例如，在图6所示的实施方式中，该第四线信号线缆与绝对值编码器ABS的第二信号线缆集成在同一束第一线缆束141内。该第二检测部件130’包括传感器、模数转换器、发送单片机、接收单片机，其中，传感器、模数转换器、发送单片机依次相连且均设于输入装置22的自由端(近端)的连杆内，接收单片机则靠近驱动器的控制器设置，传感器检测到的模拟信号在模数转换器处进行魔数转换后，由模数转换器上的SPI接口经SPI(serial peripheral interface，即串行外围设备接口)线缆传输至发送单片机的CAN接口，经CAN总线线缆传输至接收单片机后传输至控制器和驱动器。第四线信号线缆包括CAN总线线缆和SPI线缆，也带有时钟信号。由于信号采用CAN的传输方式，CAN总线具有强大的抗干扰机制，因此能够抵抗电机工作过程中的电磁干扰，提升抗线缆的干扰能力。

其中，第二检测部件130’中的传感器可以为霍尔传感器，通过检测夹具开合过程中的磁场变化情况来检测开合自由度，在其他实施方式中，该传感器也可以采用光电传感器、压力传感器等代替。

可选地，至少一个驱动机构120包括无刷电机，无刷电机内置霍尔传感器，线缆束中还具有用于连接无刷电机霍尔传感器与驱动器以传输换向信号的第三信号线缆，由于不需传输时钟信号，第三信号线缆可设于一束第一线缆束141或一束第二线缆束142内。图6所示的实施方式中，旋转关节J4内的驱动机构120包括无刷电机，连接无刷电机的霍尔传感器HALL的第三信号线缆与增量编码器INC的第二信号线缆集成在同一束第一线缆束141内。

为了便于线缆束的分出，可以将靠近输入装置22的远端的各连杆内的线缆束排列在连杆/旋转关节的外围区域，靠近输入装置22的近端的各连杆内的线缆束排列在连杆的中心区域。如图5所示，图中示出了靠近输入装置22的近端的旋转关节J1、J2、J3、J4内的第一线缆束141、第二线缆束142排列在旋转关节的中心区域的情形，靠近输入装置22的远端的旋转关节J5、J6、J7的第一线缆束141、第二线缆束142排列在旋转关节的外围区域。这样，从驱动器150开始引出线缆时，线缆束依次经过旋转关节J7、J6、J5，每经过一个旋转关节J，外围的线缆束可以方便地引出；当线缆束穿过旋转关节J5后，依次经过旋转关节J4、J3、J2、J1，由于外围的第一线缆束141、第二线缆束142在旋转关节J5后已分完，则开始从中心区域的线缆束分出线缆，不再有外围的线缆束阻挡线缆分出，因此便利性得以提升。本实施例中，旋转关节的中心区域和外围区域的线缆束呈环向排列，外围区域有一圈，中心区域有两圈，在其他实施方式中，中心区域和外围区域线缆束的排列圈数可以根据需要相应增加或减少，线缆束排列在连杆/旋转关节的外围区域的连杆的数量、线缆束排列在连杆的中心区域的连杆的数量可以根据需要增加或减少。

进一步地，至少一根靠近主操作设备的远端的连杆内设有隔离环1401，隔离环1401将其所在的连杆内的中心区域与外围区域隔开，使得隔离环1401内、外均设有线缆束，当隔离环表面具有电磁屏蔽层时，可以在起到限位的同时，进一步避免中心区域与外围区域的线缆束之间的电磁干扰。图5所示的实施例中，隔离环1401可以形成在旋转关节J7、J6、J5和与之相连的连杆内，完全包裹引出至旋转关节J4、J3、J2、J1前的所有线缆束，随后从旋转关节J4开始，旋转关节J4和连杆内可以不设置隔离环1401或部分区域设置隔离环1401。

综上所述，本实用新型实施例提供的线缆束中用于传输时钟信号的信号线缆与动力线缆被集成在不同的线缆束分组中，因此可以降低甚至消除动力线缆在传输电流的过程中对于信号传输的干扰，在改善数据传输的准确性和完整性的同时，保证了设备整体结构的紧凑性。通过对各旋转关节和连杆内的线缆束进行合理布置，还可以提高线缆分出的便利性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (16)

1.一种主操作设备，其特征在于，包括：

至少三根连杆，相邻的两根连杆通过一个关节活动连接；

驱动机构，至少一个所述关节内设有所述驱动机构，所述驱动机构用于驱动与其所在的关节相连的两个连杆相对运动；

第一检测部件，设于具有所述驱动机构的关节内，用于检测相应驱动机构的运动状态；

驱动器，用于驱动相应的所述驱动机构；

线缆束，穿设于各关节内，每个关节内的线缆束包括分别具有多根线缆的至少一束第一线缆束和至少一束第二线缆束，每束所述第一线缆束包括用于连接第一检测部件与驱动器并传输时钟信号的第一信号线缆，每束所述第二线缆束包括用于连接驱动机构与驱动器的动力线缆，所述第一信号线缆与所述动力线缆设于不同的线缆束中。

2.根据权利要求1所述的主操作设备，其特征在于，至少一个所述第一检测部件包括增量编码器，所述线缆束还包括用于连接所述增量编码器与驱动器的第二信号线缆，至少一束所述第二线缆束中同时设有所述第二信号线缆和所述动力线缆。

3.根据权利要求1所述的主操作设备，其特征在于，至少一束所述第二线缆束中同时设有多个所述驱动机构的动力线缆。

4.根据权利要求1所述的主操作设备，其特征在于，至少一个所述第一检测部件包括绝对值编码器，所述第一信号线缆包括用于连接所述绝对值编码器与驱动器的信号线缆。

5.根据权利要求4所述的主操作设备，其特征在于，至少一个所述第一检测部件包括绝对值编码器和增量编码器，至少一束所述第一线缆束包括用于连接所述增量编码器与驱动器的第二信号线缆和用于连接所述绝对值编码器与驱动器的信号线缆。

6.根据权利要求4所述的主操作设备，其特征在于，至少一束所述第一线缆束内仅设有用于连接所述绝对值编码器与驱动器的信号线缆。

7.根据权利要求1所述的主操作设备，其特征在于，至少一个所述驱动机构包括无刷电机，所述线缆束还包括用于连接所述无刷电机与驱动器以传输换向信号的第三信号线缆，所述第三信号线缆设于一束所述第一线缆束或一束所述第二线缆束内。

8.根据权利要求1所述的主操作设备，其特征在于，每束所述第一线缆束和/或所述第二线缆束的外周面包覆有电磁屏蔽层。

9.根据权利要求1所述的主操作设备，其特征在于，还包括：

夹具，可开合地设于主操作设备的近端的所述连杆上；

第二检测部件，用于检测所述夹具的开合自由度；

所述线缆束包括用于连接所述第二检测部件与驱动器的第四线信号线缆，所述第四线信号线缆设于一束所述第一线缆束内。

10.根据权利要求9所述的主操作设备，其特征在于，所述第二检测部件包括设于主操作设备的近端的所述连杆内的传感器，所述第四线信号线缆包括CAN总线线缆。

11.根据权利要求9所述的主操作设备，其特征在于，所述第二检测部件包括霍尔传感器。

12.根据权利要求1～11任一所述的主操作设备，其特征在于，至少部分所述驱动器设于所述连杆外。

13.根据权利要求12所述的主操作设备，其特征在于，靠近主操作设备的远端的至少一根连杆内的线缆束排列在连杆的外围区域，靠近主操作设备的近端的至少一根连杆内的线缆束排列在连杆的中心区域。

14.根据权利要求13所述的主操作设备，其特征在于，至少一根靠近主操作设备的远端的连杆内设有隔离环，所述隔离环将其所在的连杆内的中心区域与外围区域隔开，所述隔离环内、外均设有线缆束。

15.根据权利要求14所述的主操作设备，其特征在于，所述隔离环包括电磁屏蔽层。

16.一种手术机器人，其特征在于，包括从操作设备和权利要求1～15任一项所述的主操作设备，所述从操作设备根据所述主操作设备的主控制台的指令执行相应操作。

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