CN116636887A - 末端执行组件、微创手术器械及微创手术系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及手术机器人技术领域，公开了一种末端执行组件、微创手术器械及微创手术系统。末端执行组件包括活动件、第一支架、第二支架、啮合组件、连接件、第一牵引丝和第二牵引丝。第一支架上设有第一销和第二销，活动件连接于第一销，第二销上套设有第一滑轮；第二支架设有与第二销平行的第三销，第三销上设有第二滑轮；啮合组件包括啮合的第一齿结构和第二齿结构，第一支架设第一齿结构，第二支架设第二齿结构；连接件活动套设于第三销且连接于第二销；第一牵引丝包括两个第一牵引段，第一牵引段绕设于第一滑轮与第二滑轮，第一牵引段与活动件连接；第二牵引丝连接于连接件。本发明的第一牵引丝不会被拉扯，延长使用寿命，提高手术的安全性。

Description

末端执行组件、微创手术器械及微创手术系统

技术领域

本发明涉及手术机器人技术领域，尤其涉及一种末端执行组件、微创手术器械及微创手术系统。

背景技术

手术机器人在医学领域内得到广泛应用。手术机器人包括手术操作设备，手术操作设备的台车上设置有若干个手术器械。手术器械用于对患者进行手术操作。

根据中国专利CN212788689U公开的一种手术器械、从操作设备及手术机器人。手术器械包括位于手术器械远端的末端执行器，末端执行器包括第一支架和第二支架。第一支架上设置有相互平行的第一销和第二销，第一销上设置有第一滑轮组，第二销上设置有第二滑轮组，第二支架通过第二销与第一支架转动连接。末端执行器的夹持部通过第三销转动地设置在第二支架上。末端执行器的驱动缆绳包括第一驱动缆绳、第二对缆绳以及第三对缆绳，第一驱动缆绳的远端连接于第二支架，能够操纵第二支架转动，实现末端执行器的俯仰运动。第二对缆绳实现操纵第一夹持部绕第三销旋转；第三对缆绳实现操纵第二夹持部绕第三销旋转。第二对缆绳与第三对缆绳实现末端执行器的开合和偏航运动。第三对缆绳与第二对缆绳中的缆绳均呈S型绕设在正对设置的第二滑轮组和第一滑轮组上，当第一驱动缆绳操纵第二支架转动时，第三对缆绳(或第二对缆绳)中的缆绳缠绕在第二滑轮组和第一滑轮组上的部分的长度变化，导致缆绳被拉扯，也加剧了缆绳与其他结构的磨损，增加了缆绳变形或断裂的可能性，影响了手术的顺利实施，也缩短了手术器械的使用寿命，降低了手术器械在手术时的可靠程度以及手术的安全性，而且在实现俯仰运动时也需要同时补偿第三对缆绳(或第二对缆绳)中的缆绳的长度，增大了手术器械的控制难度。

基于此，亟需一种末端执行组件、微创手术器械及微创手术系统用来解决如上提到的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种末端执行组件、微创手术器械及微创手术系统，以实现第一牵引丝不会被拉扯，降低维护成本，延长微创手术器械的使用寿命，保证手术的顺利实施，提高手术的安全性，降低控制难度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

末端执行组件，包括活动件和第一支架，所述第一支架上设有第一销和第二销，所述第一销与所述第二销垂直设置，所述活动件转动连接于所述第一销，所述第二销上同轴套设有第一滑轮；还包括：

第二支架，设置有与所述第二销平行的第三销，所述第三销上同轴套设有第二滑轮，所述第二支架设有与所述第三销同轴设置的下弧形面；

啮合组件，包括啮合设置的第一齿结构和第二齿结构，所述第一支架设有与所述第二销同轴设置的上弧形面，所述上弧形面设置所述第一齿结构，所述下弧形面设置所述第二齿结构，所述第一齿结构与所述第二齿结构的分度圆半径相同之比和所述第一滑轮与所述第二滑轮的半径之比相同；

连接件，活动套设于所述第三销且连接于所述第二销；

第一牵引丝，包括两个第一牵引段，所述第一牵引段呈S型绕设于正对设置的所述第一滑轮与所述第二滑轮上，两个所述第一牵引段位于所述第一滑轮与所述第二滑轮之间的部分相互平行，两个所述第一牵引段的一端分别与所述活动件沿所述第一销径向的两侧连接，两个所述第一牵引段的另一端均穿设于所述第二支架；

第二牵引丝，连接于所述连接件，并用于操纵所述连接件绕所述第三销转动。

作为末端执行组件的可选技术方案，所述连接件包括第三滑轮和连接部，所述第三滑轮上同轴开设有轴孔，所述第三销活动穿设于所述轴孔，所述第三滑轮通过所述连接部连接于所述第二销，所述第二牵引丝连接于所述第三滑轮。

作为末端执行组件的可选技术方案，所述连接部设置有两个，两个所述连接部分别位于所述第三滑轮沿轴向的两侧，所述第二牵引丝位于两个所述连接部之间。

作为末端执行组件的可选技术方案，所述连接件还包括接触凸部，所述接触凸部凸出设置在所述连接部相背于所述第三滑轮的端面上，所述接触凸部远离所述连接部的端面与所述第一滑轮和/或所述第二滑轮接触，所述接触凸部远离所述连接部的端面面积小于所述连接部相背于所述第三滑轮的端面面积。

作为末端执行组件的可选技术方案，所述第二牵引丝包括连接块和两个第二牵引段，两个所述第二牵引段分别位于所述第三滑轮沿径向的两侧，两个所述第二牵引丝的一端均连接于所述连接块，两个所述第二牵引段的另一端均穿设于所述第二支架；所述第三滑轮的侧壁上开设有容纳槽，至少部分所述连接块置于所述容纳槽内。

作为末端执行组件的可选技术方案，一所述连接部朝向另一所述连接部的一侧开设有安装槽，所述安装槽沿所述第三销的径向贯通所述连接部朝向所述第二销的一端，所述安装槽与所述容纳槽连通。

作为末端执行组件的可选技术方案，所述第一支架朝向所述第二支架的一端凸出设置有两个第一连接耳，所述第二销的两端分别连接于两个所述第一连接耳，所述第一连接耳朝向所述第二支架的端面为所述上弧形面；和/或，

所述第二支架朝向所述第一支架的一端凸出设置有两个第二连接耳，所述第三销的两端分别连接于两个所述第二连接耳，所述第二连接耳朝向所述第一支架的端面为所述下弧形面。

作为末端执行组件的可选技术方案，所述末端执行组件还包括上环壳和下环壳，所述上环壳套设于所述第一支架的外部，所述下环壳套设于所述第二支架的外部；

所述上环壳朝向所述下环壳一端的端面包括首尾相连的两个上接触弧面和两个上限位面，所述上接触弧面与所述上限位面交替设置，所述上接触弧面与所述第二销同轴设置，且所述上接触弧面的半径与所述第一齿结构的分度圆半径相同，所述上限位面与所述上接触弧面相切；

所述下环壳朝向所述上环壳一端的端面包括首尾相连的两个下接触弧面和两个下限位面，所述下接触弧面与所述下限位面交替设置，所述下接触弧面与所述第三销同轴设置，且所述下接触弧面的半径与所述第二齿结构的分度圆半径相同，所述下限位面与所述下接触弧面相切；

所述上接触弧面与所述下接触弧面正对接触。

微创手术器械，包括器械座、连接管以及如上所述的末端执行组件，所述器械座与所述第二支架分别连接于所述连接管的两端。

微创手术系统，包括如上所述的微创手术器械。

本发明的有益效果：

本发明提供的末端执行组件，其包括活动件、第一支架、第二支架、啮合组件、连接件、第一牵引丝和第二牵引丝。本实施例提供的末端执行组件结构简单，便于生产加工，当第二牵引丝操纵连接件转动，实现末端执行组件的俯仰自由度时，第一牵引丝缠绕在第一滑轮和第二滑轮上的部分的长度不变，第一牵引丝不会被拉扯，降低了第一牵引丝变形或断裂的可能性，延长了末端执行组件的使用寿命，降低了维护成本，保证了手术的顺利实施，提高了微创手术器械在手术时的可靠程度，同时保证了末端执行组件的传动精度，也就保证了末端执行组件在执行手术操作时的精准度，提高了手术的安全性；同时，末端执行组件实现俯仰自由度时，第一牵引丝缠绕在第一滑轮和第二滑轮上的部分的长度不变，也就无需同时补偿第一牵引丝的长度，降低了末端执行组件的控制难度；此外，通过设置连接件，保证第一支架与第二支架之间的可靠连接，降低了第一支架与第二支架分离的可能性，保证了末端执行组件在手术时的结构稳定性以及结构的可靠程度，同时能够将第二牵引丝连接于连接件上，避免了第二牵引丝穿过第二支架与第一支架连接，缩短了第二牵引丝伸入末端执行组件的长度，也就缩短了第二牵引丝的长度，降低了成本，利于缩小第二牵引丝的弹性伸长量，进一步提高了末端执行组件的运动精度以及末端执行组件在执行手术操作时的精准度。

本发明提供的微创手术器械，其包括上述末端执行组件。当实现末端执行组件的俯仰自由度时，第一牵引丝不会被拉扯，降低了第一牵引丝变形或断裂的可能性，降低了维护成本，保证了手术的顺利实施，提高了微创手术器械在手术时的可靠程度，提高了手术的安全性，同时保证了微创手术器械在执行手术操作时的精准度，也降低了微创手术器械的控制难度。

本发明提供的微创手术系统，其包括上述微创手术器械，降低了维护成本，保证了手术的顺利实施，提高了微创手术系统在手术时的可靠程度，提高了手术的安全性，同时保证了微创手术器械在执行手术操作时的精准度，也降低了微创手术器械的控制难度。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的微创手术器械的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的末端执行组件的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的末端执行组件的第一方向的剖视图；

图4是本发明实施例一提供的末端执行组件的第二方向的剖视图；

图5是本发明实施例一提供的末端执行组件的分解图；

图6是本发明实施例一提供的末端执行组件的部分结构示意图；

图7是图6的分解图；

图8是本发明实施例一提供的末端执行组件处于初始位置时的结构示意图；

图9是本发明实施例一提供的末端执行组件处于第一位置时的结构示意图；

图10是本发明实施例一提供的末端执行组件处于第二位置时的结构示意图；

图11是本发明实施例一提供的连接件的结构示意图；

图12是本发明实施例一提供的连接件的剖视图；

图13是本发明实施例一提供的第一支架与第二支架的结构示意图；

图14是本发明实施例一提供的第一支架与上环壳的结构示意图；

图15是本发明实施例一提供的第二支架与下环壳的结构示意图；

图16是本发明实施例二提供的末端执行组件的结构示意图；

图17是本发明实施例二提供的末端执行组件的部分结构示意图；

图18是图17隐去导线、活动件和第二牵引丝的结构示意图。

图中：

10、末端执行组件；20、连接管；30、器械座；

1、第一支架；11、第一销；12、第二销；13、第一滑轮；14、第一连接耳；15、开口；

2、第二支架；21、第三销；22、穿丝孔；23、第二滑轮；24、第二连接耳；

3、连接件；31、第三滑轮；311、容纳槽；32、连接部；321、安装槽；33、接触凸部；34、轴孔；35、通孔；

4、第一牵引丝；41、第一牵引段；411、第一连接段；412、第二连接段；413、第三连接段；

5、第二牵引丝；51、第二牵引段；52、连接块；

6、活动件；7、啮合组件；71、第一齿结构；72、第二齿结构；

81、上环壳；811、上接触弧面；812、上限位面；82、下环壳；821、下接触弧面；822、下限位面；

9导线；91、绝缘滑轮。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

本实施例提供了一种微创手术系统。具体地，微创手术系统包括微创手术器械，微创手术器械用于对患者进行手术操作。

微创手术系统可为外科手术机器人，本实施例以外科手术机器人为例描述微创手术系统。进一步地，微创手术系统还包括主控制台和手术操作设备，手术操作设备包括微创手术器械，医生能够通过主控制台控制微创手术器械对患者进行手术操作。

其中，主控制台的具体结构、手术操作设备的其他结构以及主控制台与手术操作设备之间的控制原理及控制方式均可参考现有技术，非本实施例的保护重点，在此不再赘述。

具体地，如图1所示，微创手术器械包括器械座30、连接管20以及末端执行组件10，器械座30与末端执行组件10分别连接于连接管20的两端。器械座30用于与手术操作设备的其他结构连接。

具体地，如图1-图15所示，末端执行组件10包括活动件6、第一支架1、第二支架2、啮合组件7、连接件3、第一牵引丝4和第二牵引丝5。第一支架1上设有第一销11和第二销12，第一销11与第二销12垂直设置，活动件6转动连接于第一销11，第一支架1能够相对于第二销12转动，第二销12上同轴套设有第一滑轮13，第一支架1设有与第二销12同轴设置的上弧形面。第二支架2上设置有与第二销12平行的第三销21，第三销21上同轴套设有第二滑轮23，第二支架2设有与第三销21同轴设置的下弧形面；啮合组件7包括啮合设置的第一齿结构71和第二齿结构72，上弧形面设置第一齿结构71，下弧形面设置第二齿结构72，第一齿结构71的分度圆圆心位于第二销12的轴线上，第二齿结构72的分度圆圆心位于第三销21的轴线上，第一齿结构71与第二齿结构72的分度圆半径之比和第一滑轮13与第二滑轮23的半径之比相同；连接件3活动套设于第三销21，且连接件3连接于第二销12；第一牵引丝4包括两个第一牵引段41，第一牵引段41呈S型绕设于正对设置的第一滑轮13与第二滑轮23上，两个第一牵引段41位于第一滑轮13与第二滑轮23之间的部分相互平行，两个第一牵引段41的一端分别与活动件6沿第一销11径向的两侧连接，两个第一牵引段41的另一端均穿设于第二支架2；第二牵引丝5连接于连接件3，第二牵引丝5用于操纵连接件3绕第三销21转动。

具体地，设定第一齿结构71的分度圆半径为r1，第二齿结构72的分度圆半径为R1，第一滑轮13的半径为r2，第二滑轮23的半径为R2。前文中描述的“第一齿结构71与第二齿结构72的分度圆半径之比和第一滑轮13与第二滑轮23的半径之比相同”，具体为r1/R1＝i＝r2/R2。

在本实施例中，i＝1。在其他实施例中，i的取值可适应性调整，在此不做限定。

在本实施例中，第二支架2连接于连接管20远离器械座30的一端。

具体地，器械座30内设置有执行驱动丝轴和俯仰驱动丝轴。第一牵引丝4的两端分别穿过第二支架2并与器械座30内的两个执行驱动丝轴对应连接。手术操作设备上设置有执行驱动电机，执行驱动电机设置于器械座30外部，每个执行驱动丝轴均对应设置有一个执行驱动电机，执行驱动电机的输出轴能够通过执行传动组件与执行驱动丝轴连接，实现执行驱动电机驱动对应的执行驱动丝轴转动，以收卷或释放第一牵引丝4。其中，上述执行传动组件的结构以及执行传动组件与器械座30之间的连接关系均可参考现有技术，非本实施例的保护重点，实现执行驱动电机驱动对应的执行驱动丝轴转动即可，在此不再赘述。

第二牵引丝5的两端分别穿过第二支架2并与器械座30内的两个俯仰驱动丝轴对应连接。手术操作设备上设置有两个俯仰驱动电机，俯仰驱动电机设置于器械座30外部，两个俯仰驱动电机的输出轴分别通过俯仰传动组件与两个俯仰驱动丝轴连接，实现两个俯仰驱动电机一一对应驱动两个俯仰驱动丝轴转动，以收卷或释放第二牵引丝5。其中，上述俯仰传动组件的结构以及俯仰传动组件与器械座30之间的连接关系均可参考现有技术，非本实施例的保护重点，实现俯仰驱动电机驱动对应的俯仰驱动丝轴转动即可，在此不再赘述。

其中，器械座30内还可设置其他形式的结构与第一牵引丝4以及第二牵引丝5连接，器械座30内部的结构可参考现有技术，非本实施例的保护重点，在此不再赘述。

可以理解的是，由于啮合组件7的设置，使得当第二牵引丝5操纵连接件3转动时，第一支架1也会相对于第二支架2绕第三销21的轴线转动，实现末端执行组件10的俯仰自由度。

本实施例提供的末端执行组件10，其包括活动件6、第一支架1、第二支架2、啮合组件7、连接件3、第一牵引丝4和第二牵引丝5。本实施例提供的末端执行组件10结构简单，便于生产加工，当第二牵引丝5操纵连接件3转动，实现末端执行组件10的俯仰自由度时，第一牵引丝4缠绕在第一滑轮13和第二滑轮23上的部分的长度不变，第一牵引丝4不会被拉扯，降低了第一牵引丝4变形或断裂的可能性，延长了末端执行组件10的使用寿命，降低了维护成本，保证了手术的顺利实施，提高了微创手术器械在手术时的可靠程度，同时保证了末端执行组件10的传动精度，也就保证了末端执行组件10在执行手术操作时的精准度，提高了手术的安全性；同时，末端执行组件10实现俯仰自由度时，第一牵引丝4缠绕在第一滑轮13和第二滑轮23上的部分的长度不变，也就无需同时补偿第一牵引丝4的长度，降低了末端执行组件10的控制难度；此外，通过设置连接件3，保证第一支架1与第二支架2之间的可靠连接，降低了第一支架1与第二支架2分离的可能性，保证了末端执行组件10在手术时的结构稳定性以及结构的可靠程度，同时能够将第二牵引丝5连接于连接件3上，避免了第二牵引丝5穿过第二支架2与第一支架1连接，缩短了第二牵引丝5伸入末端执行组件10的长度，也就缩短了第二牵引丝5的长度，降低了成本，利于缩小第二牵引丝5的弹性伸长量，进一步提高了末端执行组件10的运动精度以及末端执行组件10在执行手术操作时的精准度。

本实施例提供的微创手术器械，其包括上述末端执行组件10。当实现末端执行组件10的俯仰自由度时，第一牵引丝4不会被拉扯，降低了第一牵引丝4变形或断裂的可能性，降低了维护成本，保证了手术的顺利实施，提高了微创手术器械在手术时的可靠程度，提高了手术的安全性，同时保证了微创手术器械在执行手术操作时的精准度，也降低了微创手术器械的控制难度。

本实施例提供的微创手术系统，其包括上述微创手术器械，降低了维护成本，保证了手术的顺利实施，提高了微创手术系统在手术时的可靠程度，提高了手术的安全性，同时保证了微创手术器械在执行手术操作时的精准度，也降低了微创手术器械的控制难度。

在本实施例中，第一销11与第二销12分别设置于第一支架1的两端，且第一销11设置在第一支架1远离第二支架2的一端。

如图8所示，末端执行组件10处于初始位置。第一牵引段41包括第一连接段411、第二连接段412和第三连接段413。第一连接段411的一端连接于活动件6，另一端连接于第二连接段412的第一端；第二连接段412的第二端连接于第三连接段413的第一端；第三连接段413的第二端穿过第二支架2后并与器械座30内的执行驱动丝轴连接。其中，第二连接段412的第一端和第一连接段411均与第一滑轮13相切于点L，且第一连接段411仅在L点处与第一滑轮13接触；第二连接段412的第二端和第三连接段413均与第二滑轮23相切于点Q，且第三连接段413仅在Q点处与第二滑轮23接触。

可以理解的是，前文中描述的“第一牵引丝4缠绕在第一滑轮13与第二滑轮23上的部分”为第一牵引段41上的LQ段(第二连接段412)，也就是说当利用第二牵引丝5实现末端执行组件10的俯仰自由度时，第一牵引段41上的LQ段(第二连接段412)的长度不变。

第二连接段412包括第一包覆段、轮间连接段和第二包覆段，第一包覆段包覆在第一滑轮13上，第二包覆段包覆在第二滑轮23上，轮间连接段的第一端连接于第一包覆段，轮间连接段的第二端连接于第二包覆段。轮间连接段的第一端与第一滑轮13相切于M点，轮间连接段的第二端与第二滑轮23相切于P点，即第一包覆段为第二连接段412上的LM段，轮间连接段为第二连接段412上的MP段，第二包覆段为第二连接段412上的PQ段。可以理解的是，轮间连接段仅在M点处与第一滑轮13接触，轮间连接段仅在P点处与第二滑轮23接触。此时，LM段对应的圆心角为γ，PQ段对应的圆心角为θ。

可以理解的是，前文中描述的“两个第一牵引段41位于第一滑轮13与第二滑轮23之间的部分”为第二连接段412上的MP段(轮间连接段)，也就是说位于同一第一牵引丝4的两个第一牵引段41上的MP段相互平行设置。

如图8所示，点A位于第三销21的轴线上，点B位于第二销12的轴线上。虚线AB与第二销12的轴线垂直相交，虚线AB与第三销21的轴线垂直相交。虚线BC与第二销12的轴线垂直相交，虚线BC与第一销11的轴线垂直相交。第一支架1与第二支架2大致呈圆柱形，当末端执行组件10处于初始位置时，第一支架1与第二支架2同轴设置，虚线BC与虚线AB均沿第一支架1的轴向方向延伸。虚线h沿第一支架1的轴向方向延伸，且虚线h与虚线BC和虚线AB重合。

当连接件3相对于第三销21沿第一方向(x方向)转动角度ε后，末端执行组件10处于第一位置，如图9所示，即虚线AB与虚线h之间的夹角β’＝ε。在连接件3转动的过程中，第二滑轮23包覆了部分PQ段，使得PQ段加长为P’Q’段，P’Q’段对应的圆心角为θ’，且θ’-θ＝ε，P’Q’段的长度-PQ段的长度＝εR2。

可以理解的是，由于连接件3与第二销12连接，使得连接件3在绕第三销21转动的同时，能够带动第一支架1绕第三销21同步转动；又由于第一齿结构71与第二齿结构72的设置，第一支架1会相对于第二支架2绕第三销21的轴线也转动一定角度，且根据第一齿结构71的分度圆半径与第二齿结构72的分度圆半径之比为r1/R1＝i，即虚线BC与虚线AB之间的夹角α’＝ε/i。

在第一支架1转动的过程中，第一滑轮13释放了部分LM段，使得LM段缩短为L’M’段，L’M’段对应的圆心角为γ’，且γ-γ’＝ε/i，LM段的长度-L’M’段的长度＝εr2/i。

而且由于第一滑轮13与第二滑轮23的轴间距不变，故轮间连接段(MP段)的长度不变，即MP段的长度-M’P’段的长度＝0。

又由于r2/R2＝i，则P’Q’段的长度-PQ段的长度＝εR2＝εr2/i＝LM段的长度-L’M’段的长度，即第一包覆段缩短了εR2，第二包覆段加长了εR2，轮间连接段的长度不变，故当第二牵引丝5操纵连接件3沿第一方向转动，实现末端执行组件10的俯仰自由度时，第一牵引段41上的LQ段(第二连接段412)的长度不变。

同理可知，当连接件3相对于第三销21沿第二方向(y方向)转动角度ε后，末端执行组件10处于第二位置，如图10所示，即虚线AB与虚线h之间的夹角β”＝ε。在连接件3转动的过程中，第二滑轮23释放了部分PQ段，使得PQ段缩短为P”Q”段，P”Q”段对应的圆心角为θ”，且θ-θ”＝ε，PQ段的长度-P”Q”段的长度＝εR2。

可以理解的是，由于连接件3与第二销12连接，使得连接件3在绕第三销21转动的同时，能够带动第一支架1绕第三销21同步转动；又由于第一齿结构71与第二齿结构72的设置，第一支架1会相对于第二支架2绕第三销21的轴线也一定转动角度，且根据第一齿结构71的分度圆半径与第二齿结构72的分度圆半径之比为r1/R1＝i，即虚线BC与虚线AB之间的夹角α”＝ε/i。

在连接件3转动的过程中，第一滑轮13包覆了部分LM段，使得LM段加长为L”M”段，L”M”段对应的圆心角为γ”，且γ”-γ＝ε/i，L”M”段的长度-LM段的长度＝εr2/i。

而且由于第一滑轮13与第二滑轮23的轴间距不变，故轮间连接段(MP段)的长度不变，即MP段的长度-M”P”段的长度＝0。

又由于r2/R2＝i，则PQ段的长度-P”Q”段的长度＝εR2＝εr2/i＝L”M”段的长度-LM段的长度，即第一包覆段加长了εR2，第二包覆段缩短了εR2，轮间连接段的长度不变，故当第二牵引丝5操纵连接件3沿第二方向转动，实现末端执行组件10的俯仰自由度时，第一牵引段41上的LQ段(第二连接段412)的长度不变。

在本实施例中，x方向为逆时针方向，y方向为顺时针方向。在其他实施例中，也可以是x方向为顺时针方向，y方向为逆时针方向，在此不做限定。

其中，第一滑轮13与第二滑轮23的侧壁上均沿周向开设有环状凹槽，环状凹槽的截面呈弧形，弧形截面的半径大于第一牵引段41的半径，且环状凹槽的深度为第一牵引段41的半径，第一牵引段41置于环状凹槽内时，第一牵引段41的轴线置于第一滑轮13和第二滑轮23的侧壁，从而使得第一牵引段41的轴线与第一滑轮13的轴线之间的距离为第一滑轮13的半径，第一牵引段41的轴线与第二滑轮23的轴线之间的距离为第二滑轮23的半径；或者，第一滑轮13与第二滑轮23呈圆柱状，第一牵引段41的半径较小，可忽略不计。

作为优选方案，第二销12上活动套设有若干第一滑轮13，第三销21上活动套设有若干第二滑轮23，第一滑轮13与第二滑轮23一一正对设置，第一牵引段41呈S型绕设于正对设置的第一滑轮13与第二滑轮23上。通过设置上述结构，通过拉拽第一牵引段41实现活动件6转动时，第一牵引段41能够带动第一滑轮13与第二滑轮23转动，减小了第一牵引段41与第一滑轮13和第二滑轮23之间的摩擦力，降低了第一牵引丝4磨损断裂的风险，保证了手术的顺利实施，也降低了维护成本，提高了微创手术器械在手术过程中的可靠性。

在本实施例中，第一牵引丝4为钢丝绳，结构强度较高，保证了耐用性。两个第一牵引段41也可分体设置，两个第一牵引段41的端部分别与活动件6连接；或者，其中一个第一牵引段41连接于活动件6的一端也可与另一个第一牵引段41连接于活动件6的一端通过绳结、钢丝绳或其他连接结构连接，即第一牵引丝4绕设在活动件6上，通过第一牵引丝4与活动件6之间的摩擦力实现带动活动件6转动。

在本实施例中，活动件6设置有两个，使得末端执行组件10具有开合动作，从而实现抓取或夹持的功能。具体地，微创手术器械可为开窗夹钳、抓钳、手术剪、持针钳或打结钳等。本实施例的微创手术器械以无损钳为例，活动件6为无损钳钳瓣。其中，活动件6的具体结构可参考现有技术，非本实施例的保护重点，在此不再赘述。

在其他实施例中，活动件6可仅设置有一个，此时微创手术器械为单极电钩，活动件6为钩状金属件。此时，第一滑轮13与第二滑轮23可分别设置有两个。

可以理解的是，第一牵引丝4对应设置有两个，两个第一牵引丝4分别与两个活动件6连接。具体地，第一牵引段41设置有四个，故第一滑轮13与第二滑轮23分别设置有四个，四个第一滑轮13与四个第二滑轮23分别一一正对设置，保证对于每个第一牵引段41均能够起到导向作用。

在本实施例中，四个第二滑轮23分为两组，每组第二滑轮23包括两个第二滑轮23，位于第一销11沿径向的同一侧且来自不同第一牵引丝4的两个第一牵引段41分别绕设于同一组内的两个第二滑轮23。

具体地，两个活动件6分别设置在第二销12沿径向的两侧，使得来自不同第一牵引丝4的两个第一牵引段41位于第二销12与第三销21之间的部分错位交叉设置。

在本实施例中，第一支架1上贯通开设有开口15，开口15供第一牵引段41穿过。第一支架1的中部开设开口15，四个第一牵引段41均通过开口15内穿过。优选地，开口15的开口面积较大，且开口15大致呈四边形，四个第一牵引段41分别位于开口15的四个拐角处，使得四个第一牵引段41间隔设置，利于减小各个第一牵引段41之间的摩擦力，降低了第一牵引段41磨损的可能性，也减少了第一支架1上的开孔数量，便于生产加工。

作为优选方案，连接件3包括第三滑轮31和连接部32，第三滑轮31上同轴开设有轴孔34，第三销21活动穿设于轴孔34，第三滑轮31通过连接部32连接于第二销12，第二牵引丝5绕设于第三滑轮31。上述设置，利于简化连接件3的结构，同时便于确定轴孔34在第三滑轮31上的设置位置，提高了加工时的便利性，便于生产加工。

在本实施例中，连接部32位于第三滑轮31沿轴向的一侧，第三滑轮31连接于连接部32的一端侧壁，且第三滑轮31上的轴孔34贯通连接部32。连接部32的另一端开设有一通孔35，第二销12穿设于通孔35。

进一步地，第二销12活动穿设于通孔35，使得连接件3能够相对于第二销12转动，避免了由于连接件3卡滞对第一支架1的转动造成阻碍，保证了末端执行组件10顺利实现俯仰自由度，降低了维护成本，保证了手术的顺利实施，提高了微创手术器械在手术时的可靠程度，同时保证了末端执行组件10的传动精度，也就保证了末端执行组件10在执行手术操作时的精准度，提高了手术的安全性。

优选地，连接部32设置有两个，两个连接部32分别位于第三滑轮31沿轴向的两侧，第二牵引丝5位于两个连接部32之间。通过上述结构设置，两个连接部32能够止挡第二牵引丝5，避免了第二牵引丝5沿第三滑轮31的轴向脱离第三滑轮31，进一步保证了手术的顺利实施，提高了微创手术器械在手术时的可靠程度。可以理解的是，轴孔34贯通两个连接部32和第三滑轮31。

进一步地，两个连接部32上均开设有通孔35，两个通孔35正对设置。

在本实施例中，第二牵引丝5包括连接块52和两个第二牵引段51，两个第二牵引段51分别位于第三滑轮31沿径向的两侧，两个第二牵引丝51的一端均连接于连接块52，两个第二牵引段51的另一端均穿设于第二支架2并与俯仰驱动丝轴连接。

作为优选方案，第三滑轮31的侧壁上开设有容纳槽311，至少部分连接块52置于容纳槽311内，便于缩小连接块52凸出于第三滑轮31的高度，利于实现连接件3与末端执行组件10的小型化；同时连接块52置于容纳槽311内，也能够使容纳槽311的槽壁能够止挡连接块52，在拉拽第二牵引段51时，避免了利用摩擦力带动连接件3，保证了末端执行组件10的传动精度，也就保证了末端执行组件10在执行手术操作时的精准度，提高了手术的安全性。

在本实施例中，第二牵引段51为钢丝绳，结构强度较高，保证了耐用性。第二牵引段51与连接块52之间可通过焊接、粘接、绳结连接或压接等方式固定，在此不做限定。其中，第二牵引丝5的弹性伸长量与第二牵引丝5的长度正相关，弹性伸长量的计算公式为现有技术，在此不再赘述。

进一步地，一连接部32朝向另一连接部32的一侧开设有安装槽321，安装槽321沿第三销21的径向贯通连接部32朝向第二销12的一端，安装槽321与容纳槽311连通。上述结构设置，便于通过安装槽321拆装连接块52，提高了装配的便利性；在连接块52安装完成后，部分连接块52也能够置于安装槽321内，缩小了连接件3的体积，进一步利于实现连接件3与末端执行组件10的小型化。

在本实施例中，两个连接部32朝向彼此的一侧均开设有安装槽321，安装槽321的宽度与容纳槽311的宽度相同。

作为优选方案，连接件3还包括接触凸部33，接触凸部33凸出设置在连接部32相背于第三滑轮31的端面上，接触凸部33远离连接部32的端面与第一滑轮13和/或第二滑轮23接触，接触凸部33远离连接部32的端面面积小于连接部32相背于第三滑轮31的端面面积。通过设置接触凸部33，能够减少连接件3用于与第一滑轮13和第二滑轮23接触的面积，减少了连接件3与第一滑轮13和第二滑轮23之间的摩擦力，保证连接件3能够相对第一滑轮13或第二滑轮23顺利转动，降低了末端执行组件10卡滞的可能性，保证了手术的顺利实施。

优选地，第二支架2上贯通开设有穿丝孔22，穿丝孔22供第二牵引段51或第一牵引段41穿设。在本实施例中，穿丝孔22开设有六个，两个第二牵引段51与四个第一牵引段41一一对应穿设六个穿丝孔22。

本实施例提供的末端执行组件10能够实现开合、偏摆以及俯仰三个自由度。当同时拉拽位于第一销11沿径向的两侧且来自不同第一牵引丝4的两个第一牵引段41时，两个活动件6即可相互靠近或远离，实现开合自由度。当同时拉拽位于第一销11沿径向的同一侧且来自不同第一牵引丝4的两个第一牵引段41时，两个活动件6即可沿同一方向绕第一销11转动，实现偏摆自由度。当拉拽其中一个第二牵引段51时，连接件3转动，实现俯仰自由度。可以理解的是，第三销21的轴线为末端执行组件10实现俯仰自由度的转动轴线。

作为优选方案，第一支架1朝向第二支架2的一端凸出设置有两个第一连接耳14，第二销12的两端分别连接于两个第一连接耳14，第一连接耳14朝向第二支架2的端面为上弧形面。上述设置，便于确定第一齿结构71的设置位置，便于生产加工，两个第一连接耳14的设置也增加了第一支架1与第二支架2之间的连接位置，同时第二销12能够被两个第一连接耳14支撑，提高了末端执行组件10结构的稳定性。

进一步地，第二支架2朝向第一支架1的一端凸出设置有两个第二连接耳24，第三销21的两端分别连接于两个第二连接耳24，第二连接耳24朝向第一支架1的端面为下弧形面。上述设置，便于确定第二齿结构72的设置位置，便于生产加工，两个第二连接耳24的设置也增加了第一支架1与第二支架2之间的连接位置，同时第三销21能够被两个第二连接耳24支撑，提高了末端执行组件10结构的稳定性。

在本实施例中，连接件3以及第二销12上的第一滑轮13均位于两个第一连接耳14之间，连接件3以及第三销21上的第二滑轮23均位于两个第二连接耳24之间，使得第一连接耳14与第二连接耳24能够将人体组织与第一滑轮13和第二滑轮23分隔开，降低了人体组织由于被卷入第一滑轮13和第二滑轮23之间导致的破损，降低了对患者造成二次伤害的可能性，提高了手术的安全性。

其他实施例中，第一连接耳14可位于连接件3与第一滑轮13之间，第二连接耳24可位于连接件3与第二滑轮23之间，在此不做限定。

作为优选方案，末端执行组件还包括上环壳81和下环壳82，上环壳81套设于第一支架1的外部，下环壳82套设于第二支架2的外部。上环壳81朝向下环壳82的一端端面包括首尾相连的两个上接触弧面811和两个上限位面812，上接触弧面811与上限位面812交替设置，上接触弧面811与第二销12同轴设置，且上接触弧面811的半径与第一齿结构71的分度圆半径相同，上限位面812与上接触弧面811相切。下环壳82朝向上环壳81的一端端面包括首尾相连的两个下接触弧面821和两个下限位面822，下接触弧面821与下限位面822交替设置，下接触弧面821与第三销21同轴设置，且下接触弧面821的半径与第二齿结构72的分度圆半径相同，下限位面822与下接触弧面821相切。上接触弧面811与下接触弧面821正对接触。上环壳81与下环壳82的设置，能够保护第一支架1与第二支架2，提高了末端执行组件10的耐用性；同时上接触弧面811能够遮挡部分第一齿结构71，下接触弧面821能够遮挡部分第二齿结构72，在手术过程中，能够避免人体组织由于被第一齿结构71与第二齿结构72咬合导致的破损，降低了对患者造成二次伤害的可能性，提高了手术的安全性；此外，还能够通过上限位面812和下限位面822限制末端执行组件10的转动范围，避免了末端执行组件10由于转动角度过大导致的与其他器械干涉，保证了手术的顺利实施。

在本实施例中，上环壳81与第一支架1分体设置，并通过粘接、焊接或其他方式固定连接；下环壳82与第二支架2分体设置，并通过粘接、焊接或其他方式固定连接。在其他实施例中，上环壳81可与第一支架1一体成型，下环壳82可与第二支架2一体成型。

实施例二

本实施例提供了一种末端执行组件、微创手术器械及微创手术系统，且本实施例的结构与实施例一的结构基本相同，仅部分结构不同，本实施例不再对其他与实施例一相同的结构进行赘述。

如图16-图18所示，在本实施例中，活动件6设置有两个。具体地，微创手术器械可为能够实现开合功能的有源器械，例如双极无损钳，实现切割、止血等功能。活动件6为无损钳钳瓣。

末端执行组件10还包括导线9，导线9设置有两个，两个导线9穿设于连接管20，两个导线9的一端均伸入器械座30内并分别与两个供电结构连接，两个供电结构能够分别为导线9提供正极与负极的电能。为了避免两个活动件6导电接触，第一销11上套设有绝缘管，活动件6套设在绝缘管上，提高了安全性。

优选地，导线9呈S型绕设于第二销12与第三销21上，且两个导线9位于第二销12与第三销21之间的部分错位交叉设置。进一步地，第二销12上同轴套设有两个绝缘滑轮91，第三销21上同轴套设有两个绝缘滑轮91，第二销12上的两个绝缘滑轮91与第三销21上的两个绝缘滑轮91一一正对设置，导线9呈S型绕设于正对设置的两个绝缘滑轮91上。正对设置的两个绝缘滑轮91的直径相同。当利用第二牵引丝5实现末端执行组件10的俯仰自由度时，缠绕在正对设置的两个绝缘滑轮91上的导线9的长度不变，导线9不会被拉扯，降低了导线9变形或断裂的可能性，延长了末端执行组件10的使用寿命，降低了维护成本，保证了手术的顺利实施，提高了微创手术器械在手术时的可靠程度，同时保证了末端执行组件10的传动精度，也就保证了末端执行组件10在执行手术操作时的精准度，同时更降低了漏电的风险，提高了手术的安全性；此外，绝缘滑轮91采用绝缘材质，进一步降低了漏电的风险，提高了手术的安全性。

在其他实施例中，与实施例一同理，使得设置在第二销12上的绝缘滑轮91的半径/设置在第三销21上的绝缘滑轮91的半径＝i’＝第一齿结构71与第二齿结构72的分度圆半径之比即可，在此不再赘述。

其中，“当利用第二牵引丝5实现末端执行组件10的俯仰自由度时，缠绕在正对设置的两个绝缘滑轮91上的导线9的长度不变”的具体原理与第二连接段412的长度不变的原理相同，在此不再赘述。

优选地，第二销12上的绝缘滑轮91活动套设于第二销12，第三销21上的绝缘滑轮91活动套设于第三销21。通过设置上述结构，当实现连接件3与第一支架1转动时，减小了导线9与绝缘滑轮91之间的摩擦力，降低了导线9磨损漏电的风险，也降低了维护成本，提高了手术的安全性。连接件3与第一滑轮13之间以及连接件3与第二滑轮23之间设置绝缘滑轮91。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.末端执行组件，包括活动件(6)和第一支架(1)，所述第一支架(1)上设有第一销(11)和第二销(12)，所述第一销(11)与所述第二销(12)垂直设置，所述活动件(6)转动连接于所述第一销(11)，所述第二销(12)上同轴套设有第一滑轮(13)；其特征在于，还包括：

第二支架(2)，设置有与所述第二销(12)平行的第三销(21)，所述第三销(21)上同轴套设有第二滑轮(23)，所述第二支架(2)设有与所述第三销(21)同轴设置的下弧形面；

啮合组件(7)，包括啮合设置的第一齿结构(71)和第二齿结构(72)，所述第一支架(1)设有与所述第二销(12)同轴设置的上弧形面，所述上弧形面设置所述第一齿结构(71)，所述下弧形面设置所述第二齿结构(72)，所述第一齿结构(71)与所述第二齿结构(72)的分度圆半径之比和所述第一滑轮(13)与所述第二滑轮(23)的半径之比相同；

连接件(3)，活动套设于所述第三销(21)且连接于所述第二销(12)；

第一牵引丝(4)，包括两个第一牵引段(41)，所述第一牵引段(41)呈S型绕设于正对设置的所述第一滑轮(13)与所述第二滑轮(23)上，两个所述第一牵引段(41)位于所述第一滑轮(13)与所述第二滑轮(23)之间的部分相互平行，两个所述第一牵引段(41)的一端分别与所述活动件(6)沿所述第一销(11)径向的两侧连接，两个所述第一牵引段(41)的另一端均穿设于所述第二支架(2)；

第二牵引丝(5)，连接于所述连接件(3)，并用于操纵所述连接件(3)绕所述第三销(21)转动。

2.根据权利要求1所述的末端执行组件，其特征在于，所述连接件(3)包括第三滑轮(31)和连接部(32)，所述第三滑轮(31)上同轴开设有轴孔(34)，所述第三销(21)活动穿设于所述轴孔(34)，所述第三滑轮(31)通过所述连接部(32)连接于所述第二销(12)，所述第二牵引丝(5)绕设于所述第三滑轮(31)。

3.根据权利要求2所述的末端执行组件，其特征在于，所述连接部(32)设置有两个，两个所述连接部(32)分别位于所述第三滑轮(31)沿轴向的两侧，所述第二牵引丝(5)位于两个所述连接部(32)之间。

4.根据权利要求3所述的末端执行组件，其特征在于，所述连接件(3)还包括接触凸部(33)，所述接触凸部(33)凸出设置在所述连接部(32)相背于所述第三滑轮(31)的端面上，所述接触凸部(33)远离所述连接部(32)的端面与所述第一滑轮(13)和/或所述第二滑轮(23)接触，所述接触凸部(33)远离所述连接部(32)的端面面积小于所述连接部(32)相背于所述第三滑轮(31)的端面面积。

5.根据权利要求3所述的末端执行组件，其特征在于，所述第二牵引丝(5)包括连接块(52)和两个第二牵引段(51)，两个所述第二牵引段(51)分别位于所述第三滑轮(31)沿径向的两侧，两个所述第二牵引丝(51)的一端均连接于所述连接块(52)，两个所述第二牵引段(51)的另一端均穿设于所述第二支架(2)；所述第三滑轮(31)的侧壁上开设有容纳槽(311)，至少部分所述连接块(52)置于所述容纳槽(311)内。

6.根据权利要求5所述的末端执行组件，其特征在于，一所述连接部(32)朝向另一所述连接部(32)的一侧开设有安装槽(321)，所述安装槽(321)沿所述第三销(21)的径向贯通所述连接部(32)朝向所述第二销(12)的一端，所述安装槽(321)与所述容纳槽(311)连通。

7.根据权利要求1-6任一项所述的末端执行组件，其特征在于，所述第一支架(1)朝向所述第二支架(2)的一端凸出设置有两个第一连接耳(14)，所述第二销(12)的两端分别连接于两个所述第一连接耳(14)，所述第一连接耳(14)朝向所述第二支架(2)的端面为所述上弧形面；和/或，

所述第二支架(2)朝向所述第一支架(1)的一端凸出设置有两个第二连接耳(24)，所述第三销(21)的两端分别连接于两个所述第二连接耳(24)，所述第二连接耳(24)朝向所述第一支架(1)的端面为所述下弧形面。

8.根据权利要求7所述的末端执行组件，其特征在于，所述末端执行组件还包括上环壳(81)和下环壳(82)，所述上环壳(81)套设于所述第一支架(1)的外部，所述下环壳(82)套设于所述第二支架(2)的外部；

所述上环壳(81)朝向所述下环壳(82)一端的端面包括首尾相连的两个上接触弧面(811)和两个上限位面(812)，所述上接触弧面(811)与所述上限位面(812)交替设置，所述上接触弧面(811)与所述第二销(12)同轴设置，且所述上接触弧面(811)的半径与所述第一齿结构(71)的分度圆半径相同，所述上限位面(812)与所述上接触弧面(811)相切；

所述下环壳(82)朝向所述上环壳(81)一端的端面包括首尾相连的两个下接触弧面(821)和两个下限位面(822)，所述下接触弧面(821)与所述下限位面(822)交替设置，所述下接触弧面(821)与所述第三销(21)同轴设置，且所述下接触弧面(821)的半径与所述第二齿结构(72)的分度圆半径相同，所述下限位面(822)与所述下接触弧面(821)相切；

所述上接触弧面(811)与所述下接触弧面(821)正对接触。

9.微创手术器械，其特征在于，包括器械座(30)、连接管(20)以及如权利要求1-8任一项所述的末端执行组件，所述器械座(30)与所述第二支架(2)分别连接于所述连接管(20)的两端。

10.微创手术系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的微创手术器械。