CN120203795A - 手术器械和医疗系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手术器械和医疗系统。手术器械包括：近端关节、远端关节、末端执行组件、近端驱动线和远端驱动线；远端关节的近端与近端关节的远端连接；末端执行组件设置在远端关节的远端；近端驱动线的远端连接近端关节，用于驱动近端关节运动；远端驱动线的远端连接远端关节和/或末端执行组件，用于驱动远端关节和/或末端执行组件运动，远端驱动线穿过近端关节，其中，在近端关节中，远端驱动线相比于近端驱动线更靠近近端关节的中心轴线设置。本发明通过设置远端驱动线和近端驱动线在运动关节中的位置关系，显著减小了运动耦合的幅度，提高了手术器械的操控精准度。

Description

手术器械和医疗系统

技术领域

本发明总地涉及手术机器人技术领域，更具体地涉及一种手术器械和医疗系统。

背景技术

在机器人辅助微创手术中，机器人末端连接的手术器械穿过人体表面的创口或者自然孔道进入人体，对人体内的组织进行操作。此类手术器械主要包括位于远端的执行器(例如手术钳、剪切工具或烧灼工具)、为执行器提供多个自由度运动的腕关节、轴关节和/或其它关节、从器械近端延伸到远端的主管路、以及器械近端的动力和传动装置。执行器和各个关节通常通过固定在其上的多根线缆来驱动，这些线缆贯穿在手术工具的主管路内并由近端的动力和传动装置来驱动。

手术机器人用手术器械一般由若干个铰接关节串联连接组成并使用线驱动的驱动方式。远端关节(例如腕关节)的驱动线一般需要穿越近端关节(例如肘关节)上的过线孔而到达远端关节并固定于其上。这种结构型式会导致远端关节和近端关节的运动耦合，关节出现不需要的运动，造成手术器械不能被准确操控，降低手术效果。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明的第一方面提供一种手术器械，包括：

近端关节；

远端关节，所述远端关节的近端与所述近端关节的远端连接；

末端执行组件，所述末端执行组件设置在所述远端关节的远端；

近端驱动线，所述近端驱动线的远端连接所述近端关节，用于驱动所述近端关节运动；

远端驱动线，所述远端驱动线的远端连接所述远端关节和/或所述末端执行组件，用于驱动所述远端关节和/或所述末端执行组件运动，所述远端驱动线穿过所述近端关节，

其中，在所述近端关节中，所述远端驱动线相比于所述近端驱动线更靠近所述近端关节的中心轴线设置。

可选地，所述远端驱动线与所述近端关节的中心轴线距离小于或等于所述近端驱动线与所述近端关节的中心轴线距离的一半。

可选地，所述近端关节包括：

第一关节座，所述第一关节座设置在所述近端关节的近端；

第二关节座，所述第二关节座设置在所述第一关节座的远端，所述第二关节座能够相对于所述第一关节座沿第一平面摆动，所述第一平面穿过所述近端关节的中心轴线；

其中，所述近端驱动线包括第一近端驱动线对，所述第一近端驱动线对用于驱动所述第二关节座相对于所述第一关节座沿第一平面摆动。

可选地，所述第一近端驱动线对与第一法平面的距离大于或等于所述第一近端驱动线对与所述第一平面的距离，其中，所述第一法平面与所述第一平面垂直相交于所述近端关节的中心轴线。

可选地，所述第一关节座与所述第二关节座能够绕第一转动轴线相对彼此转动，所述第一转动轴线垂直于所述第一平面；或者

所述第一关节座与所述第二关节座能够同时绕第一轴线和第二轴线相对彼此转动，所述第一轴线和所述第二轴线垂直于所述第一平面，所述第一轴线穿过所述第一关节座，所述第二轴线穿过所述第二关节座。

可选地，所述第一关节座包括第一座主体，所述第一座主体上设置有用于与所述第二关节座配合的第一配合部，所述第一配合部包括齿和槽中的至少一个；和/或

所述第二关节座包括第二座主体，所述第二座主体上设置有用于与所述第一关节座配合的第二配合部，所述第二配合部包括齿和槽中的至少一个。

可选地，还包括第一连接件，所述第一连接件绕所述第一轴线与所述第一关节座可转动连接、且绕所述第二轴线与所述第二关节座可转动连接；或者

所述第一关节座包括第一滚动面，所述第一滚动面绕所述第一轴线延伸，所述第二关节座包括第二滚动面，所述第二滚动面绕所述第二轴线延伸，所述第一滚动面和所述第二滚动面接触。

可选地，所述近端关节还包括第三关节座，所述第三关节座设置在所述第二关节座的远端，所述第三关节座能够相对于所述第二关节座沿第二平面摆动，所述第二平面穿过所述近端关节的中心轴线；

所述近端驱动线还包括第二近端驱动线对，所述第二近端驱动线对用于驱动所述第三关节座相对于所述第二关节座沿第二平面摆动。

可选地，所述第二近端驱动线对与第二法平面的距离大于或等于所述第二近端驱动线对与所述第二平面的距离，其中，所述第二法平面与所述第二平面垂直相交于所述近端关节的中心轴线。

可选地，所述第二关节座与所述第三关节座能够绕第三转动轴线相对彼此转动，所述第三转动轴线垂直于所述第二平面；或者

所述第二关节座与所述第三关节座能够同时绕第三轴线和第四轴线相对彼此转动，所述第三轴线和所述第四轴线垂直于所述第二平面，所述第三轴线穿过所述第二关节座，所述第四轴线穿过所述第三关节座。

可选地，所述第二关节座包括第二座主体，所述第二座主体上设置有用于与所述第三关节座可滚动连接的第三配合部，所述第三配合部包括齿和槽中的至少一个；和/或

所述第三关节座包括第三座主体，所述第三座主体上设置有用于与所述第二关节座可滚动连接的第四配合部，所述第四配合部包括齿和槽中的至少一个。

可选地，手术器械还包括第二连接件，所述第二连接件绕所述第三轴线与所述第二关节座可转动连接、且绕所述第四轴线与所述第三关节座可转动连接；或者

所述第二关节座包括第三滚动面，所述第三滚动面绕所述第三轴线延伸，所述第三关节座包括第四滚动面，所述第四滚动面绕所述第四轴线延伸，所述第三滚动面和所述第四滚动面接触。

可选地，在所述近端关节中，所述远端驱动线和所述近端驱动线平行于所述近端关节的中心轴线。

可选地，手术器械还包括第一轴部和后端传动装置，所述第一轴部的远端连接所述近端关节的近端，所述后端传动装置设置于所述第一轴部的近端，所述后端传动装置用于制动所述近端驱动线和所述远端驱动线。

本发明的第二方面提供一种医疗系统，包括：

从操作设备，所述从操作设备包括至少一个机械臂；以及

根据上述技术方案中任一项所述的手术器械，所述手术器械设置在所述机械臂上。

本申请的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本申请的其它特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。

附图说明

本发明实施方式的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为根据本发明的实施例的医疗系统的示意图；

图2为根据本发明的实施例的患旁机器人的示意图；

图3为根据本发明的实施例的手术器械的原理图；

图4为根据本发明的实施例的手术器械的立体图；

图5为根据本发明的实施例的手术器械的立体图，图中不包括第一连杆；

图6为根据本发明的实施例的近端关节的立体图；

图7为根据本发明的实施例的第一关节座和近端驱动线的配合关系立体图；

图8为根据本发明的实施例的第一关节座、第二关节座和近端驱动线的配合关系立体图；

图9为根据本发明的实施例的第一关节座、第二关节座、第三关节座和近端驱动线的配合关系立体图；

图10为根据本发明的实施例的近端驱动线和远端驱动线的分布图；

图11为根据本发明的实施例的近端驱动线和远端驱动线的分布图；

图12为根据本发明的实施例的第一关节座的俯视图；

图13为根据本发明的实施例的第一关节座的立体图；

图14为根据本发明的实施例的第二关节座的俯视图；

图15为根据本发明的实施例的第二关节座的立体图；

图16为根据本发明的实施例的第二关节座的立体图；

图17为根据本发明的实施例的第三关节座的立体图。

附图标记说明：

100：手术器械 10：第一轴部

20：近端关节 30：第二轴部

40：远端关节 50：末端执行组件

60：近端驱动线 61：第一近端驱动线对

62：第二近端驱动线对 70：远端驱动线

71：第一远端驱动线对 72：第二远端驱动线对

21：第一关节座 211：第一座主体

2111：第一限位部 212：第一配合部

213：第一过线孔部 2131：过线孔

2132：过线孔 2133：过线孔

2134：过线孔 214：第二过线孔部

215：第一滚动面 216：第一避让部

217：第一连接部 22：第二关节座

221：第二座主体 2211：第二限位部

2212：第三限位部 222：第二配合部

223：第三过线孔部 2231：过线孔

2232：过线孔 2233：过线孔

2234：过线孔 224：第四过线孔部

225：第二滚动面 226：第二避让部

227：第三滚动面 228：第三避让部

229：第三配合部 23：第三关节座

231：第三座主体 2311：第四限位部

232：第四配合部 233：第五过线孔部

234：第六过线孔部 235：第二连接部

200：医疗系统 210：医生控制台

220：患旁机器人 221：机械臂

222：持械臂 230：成像设备

80：后端传动装置 AX0：中心轴线

AX1：第一轴线 AX2：第二轴线

AX3：第三轴线 AX4：第四轴线

P1：第一平面 P2：第二平面

P3：第一法平面 P4：第二法平面

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。

需要说明的是，本发明中所使用的术语“上”“下”“前”“后”“左”“右”“内”“外”以及类似的表述只是为了说明目的，并非限制。

本发明中使用的术语“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。在远程操纵的手术机器人系统中，“操作者”指的是握持并制动手术器械的患旁机器人。

本发明中所使用的“平行”/“垂直”以及类似的表述包含了绝对平行/垂直关系和大致平行/垂直关系(例如，与绝对平行/垂直相差-5°至+5°范围内的关系)，能够起到等同的效果。

现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施方式。

根据本发明实施例的医疗系统200是可以远程操纵完成手术的手术机器人系统。参见图1，医疗系统200可以包括医生控制台210、患旁机器人220和成像设备230。

其中，医生控制台210上具有用于展示手术器械环境的显示单元、医生操作控制机构及扶手等。其中，显示单元上开设有观察窗用于医生观察，操作控制机构构造为其动作能够对应手术器械的动作，扶手用于放置医生手臂。除此之外，医生控制台210上，还具有其他方便手或脚触碰或按压的控制开关，用来进行各种功能操作，完成人机交互。

成像设备230具有显示屏幕、内窥镜控制器、系统电子设备、图像处理器等。

参见图2，患旁机器人220可以包括至少一个机械臂221，机械臂221上具有若干节连接臂，相邻的两节连接臂以特定的自由度相对活动，使得机械臂的末端可以达到多自由度(如7自由度，根据手术器械的不同会有不同的自由度)的活动，机械臂221的末端设置有持械臂222，手术器械100可拆卸地安装于持械臂222上。手术器械100可以是执行手术操作的器械，如电灼烧器、夹钳、血管封堵器等，也可以是用于对手术区域进行图像采集的相机，如内窥镜等，还可以是其它外科器械。

在一些应用场景中，机械臂221可以配置成通过机械方式绕远程运动中心(remotecenter of motion，RCM)运动。例如，在腹腔镜手术中，RCM被定义为手术中进入病人腹腔的端口，在手术过程中，操纵机械臂221使得持械臂222带动手术器械100实现俯仰、偏转、插入和转动等运动，在运动过程中手术器械100的纵轴始终保持经过RCM点，以避免手术器械100对患者腹部切口造成非手术性伤害。

手术器械100自近端至远端依次包括后端传动装置80、第一轴部10以及末端执行组件50。后端传动装置80与持械臂222内设置的驱动装置传动连接。后端传动装置80可以通过传动件与末端执行组件50连接，并通过传动件制动末端执行组件50，其中，传动件可以包括推拉杆、线、绳、带等。第一轴部10连接在后端传动装置80和末端执行组件50之间，以用于间隔后端传动装置80与末端执行组件50且用于支撑末端执行组件50。末端执行组件50可以包括对组织进行切割等手术操作的工具，如钩、铲、夹钳、剪刀等，也可以是进行图像采集的内窥镜镜头等。

进一步地，在末端执行组件50和第一轴部10之间还可以设置有关节，例如腕关节和肘关节等，以提高末端执行组件50的可活动性。其中，相比之下，腕关节更靠近手术器械100的远端，因此可称为远端关节，肘关节更靠近手术器械100的近端，因此可称为近端关节。远端关节和近端关节可以设置至少一个活动自由度，例如俯仰和/或偏航。后端驱动装置80可以通过推拉杆、线、绳、带等传动件带动这些关节进行运动。

然而发明人发现：目前的手术器械的柔性传动件容易造成关节在运动时发生耦合，例如远端关节和近端关节的运动耦合，造成手术器械不能被准确操控。这里所说的运动耦合有两种：一是近端关节运动时，引起通过它的远端关节驱动线的长度发生变化，导致此驱动线在远端关节上的长度发生变化，最终导致远端关节运动。二是远端关节运动时，它的驱动线在近端关节上产生额外的驱动力矩，导致近端关节运动。

本发明实施例的手术器械可以改善或者解决上述问题中的至少一个。本发明实施例中的柔性传动件包括线、绳、带等类型中的至少一种，以下统称为驱动线。

如图3、图4所示，手术器械100自近端至远端依次包括：

近端关节20、远端关节40、末端执行组件50、近端驱动线60和远端驱动线70。这里的近端靠近后端传动装置80，远端靠近末端执行组件50。

近端关节20(也称为肘关节)被传动件驱动可以做俯仰运动和偏摆运动.。

远端关节40(也称为腕关节)的近端与近端关节20的远端连接，远端关节40与近端关节20可以直接连接，也可以间接连接，例如远端关节40与近端关节20之间设置轴进行连接。远端关节40被传动件驱动可以做俯仰运动和偏航运动。

末端执行组件50设置在远端关节40的远端。末端执行组件50被传动件驱动可以做开合运动。

近端驱动线60属于线、绳、带等类型，近端驱动线60的远端连接近端关节20，用于驱动近端关节20运动。

远端驱动线70属于线、绳、带等类型，远端驱动线70的远端连接远端关节40和/或末端执行组件50，用于驱动远端关节40和/或末端执行组件50运动，远端驱动线70穿过近端关节20。

其中，在近端关节20中，远端驱动线70相比于近端驱动线60更靠近近端关节20的中心轴线AX0设置。

即：以中心轴线AX0为中心，近端驱动线60设置在远端驱动线70的外围。近端关节20的中心轴线AX0指的是当近端关节20处于零位状态(也可以称为中立状态)时的中心轴线。

运动耦合主要是因为杠杆作用的影响，从力臂和力矩角度考虑，近端驱动线60需要尽可能靠近近端关节20的边缘设置以增大对于近端关节20的作用力臂，远端驱动线70需要尽可能靠近近端关节20的中心轴线AX0设置以减小对于近端关节20的作用力臂，近端驱动线60驱动近端关节20运动时，近端驱动线60的长度变化才会变大，明显大于远端驱动线70的长度变化(近端关节20带动远端驱动线70变化)，从而可以减小第一种运动耦合，远端驱动线70驱动远端关节40运动时，远端驱动线70上的拉力在近端关节20产生的力矩尽可能小，就很难带动近端关节20运动，从而可以减小第二种运动耦合。运动耦合的减小有助于提高手术器械的操控精准度。

本实施例中的手术器械，通过设置远端驱动线70和近端驱动线60在运动关节中的位置关系，减小了运动耦合的幅度，提高了手术器械的操控精准度。

在一个例子中，如图3所示，在近端关节20中，当近端关节20处于零位状态时，远端驱动线70和近端驱动线60平行于近端关节20的中心轴线AX0。

近端驱动线60与近端关节20的中心轴线AX0距离为d1，远端驱动线70与近端关节20的中心轴线AX0距离为d2，d1和d2具有如下关系：0＜d2/d1＜1，通过该设置，保证了近端驱动线60设置在远端驱动线70的外围。d2/d1越小，第一种运动耦合越不明显；d2越小，第二种运动耦合越不明显。可选地，d1和d2具有如下关系：0＜d2/d1≤0.5，也即远端驱动线70与近端关节20的中心轴线AX0距离d2小于或等于近端驱动线60与近端关节20的中心轴线AX0距离d1的一半。

在一个例子中，近端关节20具有两个自由度。相应地，如图6、图7、图8、图9所示，近端关节20包括：第一关节座21、第二关节座22和第三关节座23。

第一关节座21设置在近端关节20的近端。

第二关节座22设置在第一关节座21的远端，第二关节座22能够相对于第一关节座21沿第一平面P1摆动。由此实现近端关节20在一个自由度上的运动，在此可称为俯仰运动。

第三关节座23设置在第二关节座22的远端，第三关节座23能够相对于第二关节座22沿第二平面P2摆动。由此实现近端关节20在另一个自由度上的运动，在此可称为偏航运动。其中，第一平面P1和第二平面P2相交于近端关节20的中心轴线AX0。

近端驱动线60依次穿过第一关节座21、第二关节座22之后与第三关节座23连接。

其中，第一平面P1和第二平面P2选定为穿过近端关节20的中心轴线AX0的两个平面，也就是说第一平面P1和第二平面P2在立体几何关系中相交于近端关节20的中心轴线AX0。可选地，第一平面P1垂直于第二平面P2，或者第一平面P1不垂直于第二平面P2。

近端驱动线60与第三关节座23连接，可以是近端驱动线60的端部连接第三关节座23，近端驱动线60被牵引时首先驱动第三关节座23运动，因为第一关节座21、第二关节座22和第三关节座23三者之间的铰接关系，而且近端驱动线60依次穿过第一关节座21、第二关节座22和第三关节座23，第一关节座21、第二关节座22就可以同时被驱动运动。

图10和图11示出了各驱动线在近端关节20中的排布，近端关节20的中心轴线AX0垂直于纸面。其中，以中心轴线AX0为中心，近端驱动线60设置在远端驱动线70的外围。

在一个例子中，如图10、图11所示，为了驱动近端关节20在两个自由度上的运动，近端驱动线60包括第一近端驱动线对61和第二近端驱动线对62，即共包括四根线，第一近端驱动线对61用于驱动第二关节座22相对于第一关节座21沿第一平面P1摆动，第二近端驱动线对62用于驱动第三关节座23相对于第二关节座22沿第二平面P2摆动。

第一近端驱动线对61包括两根线，牵引其中一根线并同时释放另外一根线，第二关节座22可以沿第一平面P1向上或向下摆动；第二近端驱动线对62包括两根线，牵引其中一根线并同时释放另外一根线，第三关节座23可以沿第二平面P2向左或向右摆动。

为使得第一近端驱动线对61能够驱动第二关节座22相对于第一关节座21沿第一平面P1摆动，第一近端驱动线对61的两根线分别位于第一法平面P3的两侧，其中第一法平面P3与第一平面P1垂直相交于中心轴线AX0。可选地，为便于控制，第一近端驱动线对61的两根线可以沿第一平面P1排列；或者，第一近端驱动线对61的两根线可以分别位于第一平面P1的两侧。在本申请的示例中，第一近端驱动线对61的两根线关于中心轴线AX0中心对称。

在一个例子中，第一近端驱动线对61与第一法平面P3的距离a1大于或等于第一近端驱动线对61与第一平面P1的距离a2。通过该设置，可以增大有效控制力矩，即第一近端驱动线对61对于第二关节座22的有效作用力矩，减小无效力矩，有利于驱动第二关节座22可以沿第一平面P1上下摆动，避免出现对第二关节座22牵引阻力大、摆动方向不可控的现象。

为使得第二近端驱动线对62能够驱动第三关节座23相对于第二关节座22沿第二平面P2摆动，第二近端驱动线对62的两根线分别位于第二法平面P4的两侧，其中第二法平面P4与第二平面P2垂直相交于中心轴线AX0。可选地，为便于控制，第二近端驱动线对62的两根线可以沿第二平面P2排列；或者，第二近端驱动线对62的两根线可以分别位于第二平面P2的两侧。在本申请的示例中，第二近端驱动线对62的两根线关于中心轴线AX0中心对称。

在一个例子中，第二近端驱动线对62与第二法平面P4的距离b1大于或等于第二近端驱动线对62与第二平面P2的距离b2。通过该设置，可以增大有效控制力矩，即第二近端驱动线对62对于第三关节座23的有效作用力矩，减小无效力矩，有利于驱动第三关节座23可以沿第二平面P2左右摆动，避免出现对第三关节座23牵引阻力大、摆动方向不可控的现象。

在第一平面P1垂直于第二平面P2的例子中，第一法平面P3与第二平面P2重合，第二法平面P4与第一平面P1重合。

远端驱动线70的数量与远端关节40和末端执行组件50的自由度相关。例如，远端关节40包括两个自由度，即俯仰和偏航，因此可以设置两对远端驱动线，其中一对远端驱动线控制远端关节40的俯仰运动，另一对远端驱动线控制远端关节40的偏航运动。对于末端执行组件50包括需要进行开合运动的夹钳、剪刀等工具时，可以通过控制偏航运动的一对末端驱动线来控制末端执行组件50的开合运动，具体控制方式以及与其配合的后端传动装置80的具体结构和工作原理可以参考现有方案，例如中国发明专利CN113208732A或中国发明专利CN113367796A中已经公开，此处不再详细说明；可替换地，也可以通过额外的远端驱动线来控制末端执行组件50的开合运动。

相应地，每个关节座均设置有允许驱动线通过的过线孔，过线孔用于引导驱动线，从而限定驱动线在近端关节内的延伸路径。

在一个例子中，如图12、图13所示，第一关节座21包括：第一过线孔部213和第二过线孔部214。

第一过线孔部213靠近第一关节座21的边缘设置，近端驱动线60从第一过线孔部213穿过。具体地，第一过线孔部213包括四个过线孔，分别为：过线孔2131、过线孔2132、过线孔2133、过线孔2134；第一近端驱动线对61从过线孔2133、过线孔2134中穿过，第二近端驱动线对62从过线孔2131、过线孔2132中穿过。

第二过线孔部214靠近中心轴线AX0设置，第二驱动线70从第二过线孔部214穿过。第二过线孔部214也包括四个过线孔。

在一个例子中，如图14、图15、图16所示，第二关节座22包括：第三过线孔部223和第四过线孔部224。

第三过线孔部223靠近第二关节座22的边缘设置，近端驱动线60从第三过线孔部223穿过。具体地，第三过线孔部223包括四个过线孔，分别为：过线孔2231、过线孔2232、过线孔2233、过线孔2234；第一近端驱动线对61从过线孔2233、过线孔2234中穿过，第二近端驱动线对62从过线孔2231、过线孔2232中穿过。

第四过线孔部224靠近中心轴线AX0设置，第二驱动线70从第四过线孔部224穿过。第四过线孔部224也包括四个过线孔。

在一个例子中，如图17所示，第三关节座23包括：第五过线孔部233和第六过线孔部234。

第五过线孔部233靠近第三关节座23的边缘设置，近端驱动线60从第五过线孔部233穿过。第五过线孔部233包括四个过线孔。近端驱动线60的端部可以设置卡接端子，卡接端子与第五过线孔部233卡接，从而实现近端驱动线60的端部连接第三关节座23。

第六过线孔部234靠近中心轴线AX0设置，第二驱动线70从第六过线孔部234穿过。第六过线孔部234也包括四个过线孔。

当近端关节20处于零位状态(也可以称为中立状态)时，过线孔2131与过线孔2231以及第五过线孔部233中一个过线孔对齐，过线孔2132与过线孔2232以及第五过线孔部233中一个过线孔对齐，过线孔2133与过线孔2233以及第五过线孔部233中一个过线孔对齐，过线孔2134与过线孔2234以及第五过线孔部233中一个过线孔对齐。

需要补充说明的是，第三关节座23可以不设置第五过线孔部233，但是需要设置连接机构与近端驱动线60的端部连接，连接位置可以参考第五过线孔部233的位置。

在一个未示出的例子中，第一关节座21与第二关节座22能够绕第一转动轴线相对彼此转动，第一转动轴线垂直于第一平面P1。即第一关节座21与第二关节座22是绕同一轴线转动，属于转动关节结构。第一关节座21与第二关节座22可以通过销轴等结构铰接。

可替换地，在另一个例子中，如图12、图13、图14、图15所示，第一关节座21与第二关节座22能够同时绕第一轴线AX1和第二轴线AX2相对彼此转动，第一轴线AX1和第二轴线AX2垂直于第一平面P1，第一轴线AX1穿过第一关节座21，第二轴线AX2穿过第二关节座22。即第一关节座21与第二关节座22是分别绕不同轴线转动，属于滚动关节结构，第一关节座21与第二关节座22可以进行相对纯滚动。

在一个例子中，如图12、图13所示，第一关节座21包括第一座主体211，第一座主体211上设置有用于与第二关节座22配合的第一配合部212，第一配合部212包括齿和槽中的至少一个。

在一个例子中，如图14、图15、图16所示，第二关节座22包括第二座主体221，第二座主体221上设置有用于与第一关节座21配合的第二配合部222，第二配合部222包括齿和槽中的至少一个。第一配合部212和第二配合部222相互配合以将第一关节座21与第二关节座22的相对运动限定为纯滚动。

例如，在本申请图中所示的例子中，第一配合部212包括两个传动齿，设置在第一关节座21靠近第二关节座22的一侧，沿第一关节座21的轴向凸出并且对称分布，传动齿的齿廓为摆线或渐开线。相应地，第二配合部222包括两个齿槽，设置在第二关节座22靠近第一关节座21的一侧，并且对称分布，齿槽的形状与传动齿的形状配合，使得第一关节座21和第二关节座22相对摆动期间第二配合部222的每个齿槽开口处的两边缘与对应第一配合部212的传动齿的齿面始终接触，从而将第一关节座21与第二关节座22的相对运动限定为纯滚动。图中第一轴线AX1穿过两个传动齿，第二轴线AX2穿过两个齿槽。

在其它未示出的例子中，第一配合部212包括两个齿盘，每个齿盘设置有多个交替设置的齿和槽。第二配合部222亦包括两个齿盘，每个齿盘设置有多个交替设置的齿和槽。在第一关节座21和第二关节座22相对摆动期间，第一配合部212的每个齿盘与第二配合部222对应的齿盘相啮合，从而将第一关节座21与第二关节座22的相对运动限定为纯滚动。

在一个例子中，第一座主体211的远端设置有第一限位部2111，第一限位部2111与第一配合部212呈垂直交叉关系，第一限位部2111包括至少两个限位面，限位面相对于第一座主体211的端面倾斜设置。

第二座主体221的近端设置有第二限位部2211，第二限位部2211与第二配合部222呈垂直交叉关系，第二限位部2211包括至少两个限位面，限位面相对于第二座主体221的端面倾斜设置，第二限位部2211与第一限位部2111配合限制第一关节座21和第二关节座22的转动角度。当第二关节座22相对于第一关节座21沿第一平面P1摆动时，转过适当角度第二限位部2211的限位面与第一限位部2111的限位面接触，第二关节座22即停止转动。

在一个例子中，通过在第一关节座21和第二关节座22上分别设置承力结构实现力的传递。如图12、图13、图14、图15所示，第一关节座21包括第一滚动面215，第一滚动面215绕第一轴线AX1延伸，第二关节座22包括第二滚动面225，第二滚动面225绕第二轴线AX2延伸，第一滚动面215和第二滚动面225接触。第一滚动面215和第二滚动面225均为弧形面，在接触时满足滚动要求。在第一关节座21和第二关节座22相对摆动期间，第一滚动面215和第二滚动面225保持接触并相对彼此纯滚动。滚动面能够承受由驱动线拉力导致的第一关节座21和第二关节座22之间的相互作用力，以提高俯仰关节的刚度，并减小第一配合部212和第二配合部222的磨损。

具体地，如图12、图13所示，第一关节座21靠近第二关节座22的一侧设置有第一滚动支撑部，第一滚动支撑部沿轴向凸出于第一座主体211，第一滚动支撑部与第一配合部212对应设置并且相比第一配合部212更靠近中心轴线AX0，第一滚动支撑部设置有弧形顶部构成第一滚动面215。第一轴线AX1穿过第一滚动支撑部。

如图14、图15所示，第二关节座22靠近第一关节座21的一侧设置有第二滚动支撑部，第二滚动支撑部沿轴向凸出于第二座主体221，第二滚动支撑部与第二配合部222对应设置并且相比第二配合部222更靠近中心轴线AX0，第二滚动支撑部设置有弧形顶部构成第二滚动面225。第二轴线AX2穿过第二滚动支撑部。

可选地，第一滚动支撑部的侧面对应相邻的第一驱动线60设置有内凹的第一避让部216，第二滚动支撑部的侧面对应相邻的第一驱动线60设置有内凹的第二避让部226。通过设置避让部，可以避开驱动线的扫掠空间，防止凸出的支撑部对牵引第一驱动线60产生干涉或者与第一驱动线60产生摩擦。

在另一个未示出的例子中，手术器械100还可以包括第一连接件，第一连接件绕第一轴线AX1与第一关节座21可转动连接、且绕第二轴线AX2与第二关节座22可转动连接。例如，第一连接件可以通过销轴分别与第一关节座21、第二关节座22铰接。第一连接件用于在第一关节座21和第二关节座22之间传递力，以提高俯仰关节的刚度，并减小第一配合部212和第二配合部222的磨损。因此，在设置第一连接件的情况下，也可以省去第一滚动面215和第二滚动面225。

在一个未示出的例子中，第二关节座22与第三关节座23能够绕第三转动轴线相对彼此转动，第三转动轴线垂直于第二平面P2。即第二关节座22与第三关节座23是绕同一轴线转动，属于转动关节结构。第二关节座22与第三关节座23可以通过销轴等结构铰接。

可替换地，在另一个例子中，如图16、图17所示，第二关节座22与第三关节座23能够同时绕第三轴线AX3和第四轴线AX4相对彼此转动，第三轴线AX3和第四轴线AX4垂直于第二平面P2，第三轴线AX3穿过第二关节座22，第四轴线AX4穿过第三关节座23。即第二关节座22与第三关节座23是分别绕不同轴线转动，属于滚动关节结构，第二关节座22与第三关节座23可以进行相对纯滚动。

在一个例子中，第二关节座22包括第二座主体221，第二座主体221上设置有用于与第三关节座23可滚动连接的第三配合部229，第三配合部229包括齿和槽中的至少一个。

在一个例子中，第三关节座23包括第三座主体231，第三座主体231上设置有用于与第二关节座22可滚动连接的第四配合部232，第四配合部232包括齿和槽中的至少一个。第三配合部229和第四配合部232相互配合以将第二关节座22与第三关节座23的相对运动限定为纯滚动。

例如，在本申请图中所示的例子中，第四配合部232包括两个传动齿，设置在第三关节座23靠近第二关节座22的一侧，沿第三关节座23的轴向凸出并且对称分布，传动齿的齿廓为摆线或渐开线。第三配合部229包括两个齿槽，设置在第二关节座22靠近第三关节座23的一侧，并且对称分布，齿槽的形状与传动齿的形状配合，使得第二关节座22和第三关节座23相对摆动期间第三配合部229的每个齿槽开口处的两边缘与对应第四配合部232的传动齿的齿面始终接触，从而将第二关节座22和第三关节座23的相对运动限定为纯滚动。图中第三轴线AX3穿过两个齿槽、第四轴线AX4穿过两个传动齿。

在其它未示出的例子中，第三配合部229包括两个齿盘，每个齿盘设置有多个交替设置的齿和槽。第四配合部232亦包括两个齿盘，每个齿盘设置有多个交替设置的齿和槽。在第二关节座22和第三关节座23相对摆动期间，第三配合部229的每个齿盘与第四配合部232对应的齿盘相啮合，从而将第二关节座22和第三关节座23的相对运动限定为纯滚动。

在一个例子中，第二座主体221的远端设置有第三限位部2112，第三限位部2112包括至少两个限位面，限位面设置在第二座主体221的远端，限位面相对于第二座主体221的端面倾斜设置。

第三座主体231的近端设置有第四限位部(图中未标示)，第四限位部包括至少两个限位面，限位面设置在第三座主体231的近端，限位面相对于第三座主体231的端面倾斜设置，第四限位部与第三限位部2112配合限制第三关节座23和第二关节座22的转动角度。当第三关节座23相对于第二关节座22沿第二平面P2摆动时，转过适当角度第四限位部的限位面与第三限位部2112的限位面接触，第三关节座23即停止转动。

在一个例子中，通过在第二关节座22和第三关节座23上分别设置承力结构实现力的传递。如图14、图15、图16、图17所示，第二关节座22包括第三滚动面227，第三滚动面227绕第三轴线AX3延伸，第三关节座23包括第四滚动面(图中未示出)，第四滚动面绕第四轴线AX4延伸，第三滚动面227和第四滚动面接触。第三滚动面227和第四滚动面均为弧形面，在接触时满足滚动要求。在第二关节座22和第三关节座23相对摆动期间，第三滚动面227和第四滚动面保持接触并相对彼此纯滚动。滚动面能够承受由驱动线拉力导致的第二关节座22和第三关节座23之间的相互作用力，以提高俯仰关节的刚度，并减小第三配合部229和第四配合部232的磨损。

具体地，如图16所示，第二关节座22靠近第三关节座23的一侧设置有第三滚动支撑部，第三滚动支撑部沿轴向凸出于第二座主体221，第二滚动支撑部与第三配合部229对应设置并且相比第三配合部229更靠近中心轴线AX0，第三滚动支撑部设置有弧形顶部构成第三滚动面227。第三轴线AX3穿过第三滚动支撑部。第三滚动支撑部的形状和结构可以设置成与第二滚动支撑部的形状和结构形状和结构类似。

第三关节座23靠近第二关节座22的一侧设置有第四滚动支撑部，第四滚动支撑部沿轴向凸出于第三座主体231，第四滚动支撑部与第四配合部232对应设置并且相比第四配合部232更靠近中心轴线AX0，第四滚动支撑部设置有弧形顶部构成第四滚动面。第四轴线AX4穿过第四滚动支撑部。第四滚动支撑部的形状和结构可以设置成与第一滚动支撑部的形状和结构形状和结构类似。

可选地，第三滚动支撑部的侧面对应相邻的第一驱动线60设置有内凹的第三避让部228，第四滚动支撑部的侧面对应相邻的第一驱动线60设置有内凹的第四避让部(未图示)。通过设置避让部，可以避开驱动线的扫掠空间，防止凸出的支撑部对牵引第一驱动线60产生干涉或者与第一驱动线60产生摩擦。

在另一个未示出的例子中，手术器械100还包括第二连接件，第二连接件绕第三轴线AX3与第二关节座22可转动连接、且绕第四轴线AX4与第三关节座23可转动连接。例如，第一连接件可以通过销轴分别与第二关节座22、第三关节座23铰接。第二连接件用于在第二关节座22和第三关节座23之间传递力，以提高俯仰关节的刚度，并减小第三配合部229和第四配合部232的磨损。因此，在设置第一连接件的情况下，也可以省去第三滚动面227和第四滚动面。

在本申请中的附图中，描述了近端关节20具有两个自由度的应用场景，且两个自由度分别通过滚动关节结构来实现。然而，可以理解的是，在其它未示出的例子中，两个自由度也可以分别通过转动关节结构来实现，或者，其中一个自由度通过转动关节结构来实现，另一个自由度通过滚动关节结构来实现。

此外，还应当理解的是，在其它未示出的例子中，近端关节20也可以具有其它数量的自由度。例如，近端关节20也可以具有三个或三个以上的自由度，近端关节20在上述两个自由度的例子的基础上增加关节座以实现自由度的增加。又例如，近端关节20也可以仅具有一个自由度，近端关节20只包括上述第一关节座21和第二关节座22。近端驱动线对的数量可以根据自由度的数量进行增减。

在一个例子中，如图2所示，第一轴部10的远端连接近端关节20的近端，后端传动装置80设置于第一轴部10的近端，后端传动装置用于制动近端驱动线60和远端驱动线70。

第一轴部10内部中空，第一驱动线60和第二驱动线70从第一轴部10的内部穿过。

在一个例子中，后端传动装置80包括多个转动件，每个转动件均连接后端驱动装置80中的驱动电机，驱动线绕于转动件上，控制驱动电机的运行可以控制转动件的旋转，随着转动件的旋转，驱动线进一步绕于转动件的表面或者从转动件的表面释放，从而操作末端执行组件120。在本申请的示例中，由于驱动线有两对，因此可以通过四线驱动方式控制末端执行组件120的俯仰运动、偏航运动和开合运动。四线驱动方式的控制远离以及后端传动装置80的具体结构和工作原理可以参考现有技术，例如中国发明专利CN113208732A或中国发明专利CN113367796A中已经公开，此处不再详细说明。

如图3、图4所示，手术器械100还包括第二轴部30，第二轴部30的近端与第三关节座23的远端连接，第二轴部30的远端与远端关节40的近端连接，第二轴部30内部中空，第二驱动线70从第二轴部30的内部穿过。

在一个例子中，如图7、图8、图9所示，第一关节座21的近端设置有轴向凸出的第一连接部217，第一连接部217与第一轴部10的远端连接；

第三关节座23的远端设置有轴向凸出的第二连接部235，第二连接部235与第二轴部30的近端连接。

在理解本发明的范围时，如本文所使用的术语“包含”及其派生词旨在是开放式术语，其指定所记载的特征、元件、部件、群组、整体和/或步骤的存在，但不排除其他未记载的特征、元件、部件、群组、整体和/或步骤的存在。这种概念也适用于具有类似含义的词语，例如术语“包括”“具有”及其衍生词。

这里使用的术语“被附接”或“附接”包括：通过将元件直接固定到另一元件而将元件直接固定到另一元件的构造；通过将元件固定到中间构件上，中间构件转而固定到另一元件而将元件间接固定到另一元件上的构造；以及一个元件与另一个元件是一体，即一个元件基本上是另一个元件的一部分的构造。该定义也适用于具有相似含义的词，例如“连接”“联接”“耦合”“安装”“粘合”“固定”及其衍生词。最后，这里使用的诸如“基本上”“大约”和“近似”的程度术语表示修改术语使得最终结果不会显着改变的偏差量。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中在一个例子中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

Claims (15)

1.一种手术器械，其特征在于，包括

近端关节；

远端关节，所述远端关节的近端与所述近端关节的远端连接；

末端执行组件，所述末端执行组件设置在所述远端关节的远端；

近端驱动线，所述近端驱动线的远端连接所述近端关节，用于驱动所述近端关节运动；

远端驱动线，所述远端驱动线的远端连接所述远端关节和/或所述末端执行组件，用于驱动所述远端关节和/或所述末端执行组件运动，所述远端驱动线穿过所述近端关节，

其中，在所述近端关节中，所述远端驱动线相比于所述近端驱动线更靠近所述近端关节的中心轴线设置。

2.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述远端驱动线与所述近端关节的中心轴线距离小于或等于所述近端驱动线与所述近端关节的中心轴线距离的一半。

3.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述近端关节包括：

第一关节座，所述第一关节座设置在所述近端关节的近端；

第二关节座，所述第二关节座设置在所述第一关节座的远端，所述第二关节座能够相对于所述第一关节座沿第一平面摆动，所述第一平面穿过所述近端关节的中心轴线；

其中，所述近端驱动线包括第一近端驱动线对，所述第一近端驱动线对用于驱动所述第二关节座相对于所述第一关节座沿第一平面摆动。

4.根据权利要求3所述的手术器械，其特征在于，所述第一近端驱动线对与第一法平面的距离大于或等于所述第一近端驱动线对与所述第一平面的距离，其中，所述第一法平面与所述第一平面垂直相交于所述近端关节的中心轴线。

5.根据权利要求3所述的手术器械，其特征在于，

所述第一关节座与所述第二关节座能够绕第一转动轴线相对彼此转动，所述第一转动轴线垂直于所述第一平面；或者

所述第一关节座与所述第二关节座能够同时绕第一轴线和第二轴线相对彼此转动，所述第一轴线和所述第二轴线垂直于所述第一平面，所述第一轴线穿过所述第一关节座，所述第二轴线穿过所述第二关节座。

6.根据权利要求5所述的手术器械，其特征在于，

所述第一关节座包括第一座主体，所述第一座主体上设置有用于与所述第二关节座配合的第一配合部，所述第一配合部包括齿和槽中的至少一个；和/或

所述第二关节座包括第二座主体，所述第二座主体上设置有用于与所述第一关节座配合的第二配合部，所述第二配合部包括齿和槽中的至少一个。

7.根据权利要求5或6所述的手术器械，其特征在于，还包括第一连接件，所述第一连接件绕所述第一轴线与所述第一关节座可转动连接、且绕所述第二轴线与所述第二关节座可转动连接；或者

所述第一关节座包括第一滚动面，所述第一滚动面绕所述第一轴线延伸，所述第二关节座包括第二滚动面，所述第二滚动面绕所述第二轴线延伸，所述第一滚动面和所述第二滚动面接触。

8.根据权利要求3所述的手术器械，其特征在于，所述近端关节还包括第三关节座，所述第三关节座设置在所述第二关节座的远端，所述第三关节座能够相对于所述第二关节座沿第二平面摆动，所述第二平面穿过所述近端关节的中心轴线；

所述近端驱动线还包括第二近端驱动线对，所述第二近端驱动线对用于驱动所述第三关节座相对于所述第二关节座沿第二平面摆动。

9.根据权利要求8所述的手术器械，其特征在于，所述第二近端驱动线对与第二法平面的距离大于或等于所述第二近端驱动线对与所述第二平面的距离，其中，所述第二法平面与所述第二平面垂直相交于所述近端关节的中心轴线。

10.根据权利要求8所述的手术器械，其特征在于，

所述第二关节座与所述第三关节座能够绕第三转动轴线相对彼此转动，所述第三转动轴线垂直于所述第二平面；或者

所述第二关节座与所述第三关节座能够同时绕第三轴线和第四轴线相对彼此转动，所述第三轴线和所述第四轴线垂直于所述第二平面，所述第三轴线穿过所述第二关节座，所述第四轴线穿过所述第三关节座。

11.根据权利要求10所述的手术器械，其特征在于，

所述第二关节座包括第二座主体，所述第二座主体上设置有用于与所述第三关节座可滚动连接的第三配合部，所述第三配合部包括齿和槽中的至少一个；和/或

所述第三关节座包括第三座主体，所述第三座主体上设置有用于与所述第二关节座可滚动连接的第四配合部，所述第四配合部包括齿和槽中的至少一个。

12.根据权利要求10或11所述的手术器械，其特征在于，还包括第二连接件，所述第二连接件绕所述第三轴线与所述第二关节座可转动连接、且绕所述第四轴线与所述第三关节座可转动连接；或者

所述第二关节座包括第三滚动面，所述第三滚动面绕所述第三轴线延伸，所述第三关节座包括第四滚动面，所述第四滚动面绕所述第四轴线延伸，所述第三滚动面和所述第四滚动面接触。

13.根据权利要求1或2所述的手术器械，其特征在于，在所述近端关节中，所述远端驱动线和所述近端驱动线平行于所述近端关节的中心轴线。

14.根据权利要求1或2所述的手术器械，其特征在于，还包括第一轴部和后端传动装置，所述第一轴部的远端连接所述近端关节的近端，所述后端传动装置设置于所述第一轴部的近端，所述后端传动装置用于制动所述近端驱动线和所述远端驱动线。

15.一种医疗系统，其特征在于，包括：

从操作设备，所述从操作设备包括至少一个机械臂；以及

根据权利要求1至14任一项所述的手术器械，所述手术器械设置在所述机械臂上。