一种多自由度微创手术末端执行器

本发明属于医疗器械，具体地，涉及一种多自由度微创手术末端执行器。

背景技术：

1、微创手术机器人主要由控制台系统、操作臂系统和成像系统组成，操作臂系统的末端一般包括rcm机构以及设在rcm机构上的手术器械。rcm机构利用自身存在远端不动点的特点，实现对病灶点更大自由度的操作，能够在医生和成像系统的辅助下，调整末端姿态，最终实现手术机器人的手术操作。

2、相关技术中，微创手术末端执行器部分设计自由度有限，难以在狭小空间内实现多角度、高精度的操作；部分机构体积相对较大，增加了对患者组织的潜在损伤风险；还有的设计在灵活性、力反馈及操控性等方面有待提升，难以完全满足复杂手术场景的需求。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的实施例提出一种多自由度微创手术末端执行器，所述多自由度微创手术末端执行器，结构紧凑与灵活性强，满足了复杂微创手术场景对末端执行器多角度、高精度、低损伤操控的需求。

3、本发明实施例的多自由度微创手术末端执行器，包括：

4、基座；

5、驱动组件，所述驱动组件包括固定设于所述基座的第一驱动部件、第二驱动部件和第三驱动部件；

6、传动组件，所述传动组件包括第一传动部件、第二传动部件和执行部件，所述第一传动部件绕第一轴向可转动地与所述第一驱动部件相连，且所述第一驱动部件用去驱动所述第一传动部件绕第二轴向可转动，所述第二轴向平行于所述第一驱动部件的输出轴的轴向，所述第一轴向正交于所述第二轴向，

7、所述第二传动部件与所述第二驱动部件和第三驱动部件相连，所述执行部件的第一端通过连接部件与所述第一传动部件和所述第二传动部件相连，所述第二传动部件具有第一状态和第二状态，在所述第一状态，所述驱动组件用于通过所述第二传动部件驱动所述执行部件的第二端绕第一轴向转动，在所述第二状态，所述驱动组件用于通过所述第二传动部件驱动所述执行部件沿第一方向可移动，所述第一方向与所述第一轴向和所述第二轴向所在的平面之间具有夹角。

8、本发明实施例的多自由度微创手术末端执行器，通过第一传动部件和第二传动部件汇合至执行部件第一端，用最少的中间构件实现了多自由度复合运动；第一方向与两轴所在平面成夹角的设计，更将执行部件的运动从平面拓展到三维空间，适应复杂手术路径。结构紧凑与灵活性强，满足了复杂微创手术场景对末端执行器多角度、高精度、低损伤操控的需求。

9、在一些实施例中，所述第一传动部件包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述连接部件包括第一横杆，所述第一连杆和所述第二连杆均为两个，两个所述第一连杆和两个所述第二连杆均沿第二轴向间隔布置，所述第一连杆的第一端与所述第三连杆可转动地相连，所述第一连杆的第二端分别与所述基座和所述第一驱动部件的输出轴可转动地相连，所述第一连杆、所述第三连杆以及所述第二连杆的第二端之间的连线构成平行四边形结构，

10、所述第二连杆的第一端与所述第三连杆可转动地相连，所述第二连杆的第二端均与所述第一横杆的第一端可转动地相连，所述第二连杆、所述第三连杆以及所述第一横杆的第一端构成平行四边形结构。

11、在一些实施例中，所述传动组件还包括轴承座，所述轴承座设于所述基座，所述轴承座与所述第一驱动部件在所述第二轴向上间隔布置，一个所述第一连杆的第二端与所述轴承座可转动相连，所述轴承座的轴向平行于所述第二轴向。

12、在一些实施例中，所述第一连杆包括相连的直杆和曲杆，所述直杆和曲杆大体为l形，所述直杆与所述第三连杆相连，所述曲杆分别与所述轴承座和第一驱动部件的输出轴相连。

13、在一些实施例中，所述连接部件还包括第二横杆，所述第二横杆的两端分别与所述第二传动部件和所述执行部件可转动地相连，所述第一横杆的第二端、所述执行部件的第一端、所述第二横杆以及所述第二传动部件的部分构成平行四边形结构。

14、在一些实施例中，所述第二横杆位于所述第一横杆远离所述基座的一侧。

15、在一些实施例中，所述第二传动部件包括差动齿轮组和输出件，所述差动齿轮组包括第一输入轴和第二输入轴，所述第一输入轴和所述第二输入轴分别与所述第二驱动部件的输出轴和第三驱动部件的输出轴相连，

16、所述输出件包括输出转动件和输出移动件，所述输出转动件与所述差动齿轮组通过齿轮啮合，所述输出移动件套设于所述输出转动件，所述第一横杆和所述第二横杆均与所述输出移动件可转动地相连，所述输出转动件转动以带动所述输出移动件沿所述第一方向移动。

17、在一些实施例中，所述输出件的传动方式包括丝杠螺母螺旋传动‌、滚珠花键螺旋传动、螺旋槽销钉传动以及差动螺纹传动中的一者。

18、在一些实施例中，所述差动齿轮组还包括辅助连杆、第一锥齿轮组、第二锥齿轮组、第三锥齿轮组、第四锥齿轮和传动锥齿轮，所述第一锥齿轮组与所述第一输入轴相连，所述第二锥齿轮组通过所述辅助连杆可转动地与所述第一输入轴相连，所述第二锥齿轮组通过所述辅助连杆可转动地与所述第二输入轴相连，所述第四锥齿轮与所述第二输出轴相连，

19、所述第一锥齿轮组包括第一主动齿轮和第一从动齿轮，所述第二锥齿轮组包括第二主动齿轮和第二从动齿轮，所述第三锥齿轮组包括第三主动齿轮和第三从动齿轮，

20、所述第一主动齿轮与第三主动齿轮啮合，所述第一从动齿轮与所述第二主动齿轮啮合，所述第二主动齿轮与所述第四锥齿轮啮合，所述输出转动件与所述传动锥齿轮相连，所述第二从动齿轮和所述第三从动齿轮与所述传动锥齿轮啮合。

21、在一些实施例中，所述第一主动齿轮和所述第三主动齿轮为相同的齿轮，所述第一从动齿轮、所述第二主动齿轮和所述第四锥齿轮为相同的齿轮，所述第二从动齿轮、所述第三从动齿轮和所述传动锥齿轮为相同的齿轮。

1.一种多自由度微创手术末端执行器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多自由度微创手术末端执行器，其特征在于，所述第一传动部件包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述连接部件包括第一横杆，所述第一连杆和所述第二连杆均为两个，两个所述第一连杆和两个所述第二连杆均沿第二轴向间隔布置，所述第一连杆的第一端与所述第三连杆可转动地相连，所述第一连杆的第二端分别与所述基座和所述第一驱动部件的输出轴可转动地相连，所述第一连杆、所述第三连杆以及所述第二连杆的第二端之间的连线构成平行四边形结构，

3.根据权利要求2所述的多自由度微创手术末端执行器，其特征在于，所述传动组件还包括轴承座，所述轴承座设于所述基座，所述轴承座与所述第一驱动部件在所述第二轴向上间隔布置，一个所述第一连杆的第二端与所述轴承座可转动相连，所述轴承座的轴向平行于所述第二轴向。

4.根据权利要求3所述的多自由度微创手术末端执行器，其特征在于，所述第一连杆包括相连的直杆和曲杆，所述直杆和曲杆大体为l形，所述直杆与所述第三连杆相连，所述曲杆分别与所述轴承座和第一驱动部件的输出轴相连。

5.根据权利要求2所述的多自由度微创手术末端执行器，其特征在于，所述连接部件还包括第二横杆，所述第二横杆的两端分别与所述第二传动部件和所述执行部件可转动地相连，所述第一横杆的第二端、所述执行部件的第一端、所述第二横杆以及所述第二传动部件的部分构成平行四边形结构。

6.根据权利要求5所述的多自由度微创手术末端执行器，其特征在于，所述第二横杆位于所述第一横杆远离所述基座的一侧。

7.根据权利要求5所述的多自由度微创手术末端执行器，其特征在于，所述第二传动部件包括差动齿轮组和输出件，所述差动齿轮组包括第一输入轴和第二输入轴，所述第一输入轴和所述第二输入轴分别与所述第二驱动部件的输出轴和第三驱动部件的输出轴相连，

8.根据权利要求7所述的多自由度微创手术末端执行器，其特征在于，所述输出件的传动方式包括丝杠螺母螺旋传动‌、滚珠花键螺旋传动、螺旋槽销钉传动以及差动螺纹传动中的一者。

9.根据权利要求8所述的多自由度微创手术末端执行器，其特征在于，所述差动齿轮组还包括辅助连杆、第一锥齿轮组、第二锥齿轮组、第三锥齿轮组、第四锥齿轮和传动锥齿轮，所述第一锥齿轮组与所述第一输入轴相连，所述第二锥齿轮组通过所述辅助连杆可转动地与所述第一输入轴相连，所述第二锥齿轮组通过所述辅助连杆可转动地与所述第二输入轴相连，所述第四锥齿轮与所述第二输出轴相连，

10.根据权利要求9所述的多自由度微创手术末端执行器，其特征在于，所述第一主动齿轮和所述第三主动齿轮为相同的齿轮，所述第一从动齿轮、所述第二主动齿轮和所述第四锥齿轮为相同的齿轮，所述第二从动齿轮、所述第三从动齿轮和所述传动锥齿轮为相同的齿轮。