一种关节走线结构的制作方法

1.本实用新型涉及医疗设备技术领域，具体而言，涉及一种关节走线结构。


背景技术：

2.操作手是微创手术机器人系统的重要组成部分，是外科医生和从端机械臂之间传递信息的载体，外科医生进行微创手术的过程中，可通过操作操作手使得从端机械臂跟随操作手运动从而进行手术操作，操作手的各个运动关节在运动时，各种线材需要做相应的跟随运动。
3.由于操作手受限于操控台的布局需求，并且要实现多个自由度的平移、旋转以及夹持动作，因此其运动关节需要设置成外形尺寸小巧的结构，而且其运动关节的内部还需排布电机以及齿轮等相关结构件，因此其运动关节的转动轴直径较小，难以采用在转动轴的内部设置穿线孔的方式布设线材，而且在转动轴的内部设置穿线孔布设线材的方式，线材容易跟随关节一起转动发生扭转造成损伤。
4.同时，操作手运动关节的内部由于需要排布电机以及齿轮等相关结构件，使得走线空间狭窄，线材的运动空间不足，容易被其他相关结构件挤压造成卡扣松脱或线材损坏，导致接触不良或无法工作等后果。


技术实现要素：

5.本实用新型解决的问题是如何布设操作手关节处的线材，使其能适应关节的运动并且不容易被损坏。
6.为解决上述问题，本实用新型提供一种关节走线结构，包括排线结构和弯折结构，所述排线结构的一端适于与关节的固定部分连接，所述排线结构的另一端适于与所述关节的活动部分连接，且所述排线结构的一部分沿所述关节的运动正方向布设在所述关节的外侧，所述排线结构的另一部分反向弯折形成所述弯折结构后沿所述关节的运动反方向布设在所述关节的外侧。
7.可选地，所述排线结构包括排线本体和触点结构，所述触点结构设置在所述排线本体的端部，所述关节上设有端子结构，所述端子结构适于卡紧所述触点结构。
8.可选地，所述端子结构包括端子母头和端子盖板，所述端子母头包括容纳结构，所述触点结构适于容纳在所述容纳结构内，所述端子盖板适于与所述端子母头扣合并锁紧所述触点结构。
9.可选地，所述排线结构还包括第一防脱结构，所述第一防脱结构设置在所述排线本体上靠近所述触点结构的位置处，所述端子结构还包括第二防脱结构，所述第二防脱结构设置在所述端子母头上，并与所述第一防脱结构相匹配的。
10.可选地，所述排线本体的厚度设置在0.1mm至0.3mm之间。
11.可选地，所述弯折结构为圆弧形弯折结构，所述圆弧形弯折结构的半径设置在0.5mm至3mm之间。
12.可选地，所述关节为姿态俯仰关节、姿态偏摆关节或姿态冗余偏摆关节中的至少一个，所述活动部分为姿态俯仰关节的姿态俯仰组件、所述姿态偏摆关节的姿态偏摆组件或所述姿态冗余偏摆关节的姿态冗余偏摆组件，所述固定部分为所述姿态俯仰关节、所述姿态偏摆关节或所述姿态冗余偏摆关节相对应的固定套筒。
13.可选地，于平行于所述关节的轴向的平面上，所述排线结构与所述固定部分连接的部分的投影与所述排线结构沿所述运动正方向布设的部分的投影呈一定夹角,所述排线结构与所述活动部分连接的部分的投影与所述排线结构沿所述运动反方向布设的部分的投影呈一定夹角。
14.可选地，该关节走线结构还包括撑平结构，所述关节为位置肘部俯仰关节，所述固定部分为位置肘部俯仰关节的固定件，所述活动部分为所述位置肘部俯仰关节的直线运动件，所述撑平结构设置在所述位置肘部俯仰关节上，并适于撑平相应的所述排线结构。
15.可选地，所述撑平结构包括弹簧和滚轮，所述滚轮设置在相应的所述弯折结构处，所述弹簧的一端与所述滚轮连接，所述弹簧的另一端与所述位置肘部俯仰关节连接。
16.本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：
17.通过将排线结构设置在关节的外侧，其一端与关节的固定部分连接，其另一端与关节的活动部分连接，关节外侧的走线空间大，可为排线结构提供充足的运动空间，可避免将排线结构设置在关节的内部被关节内部的其他相关结构挤压造成线材松脱或损坏；同时，排线结构的一部分沿关节的运动正方向布设，排线结构的另一部分反向弯折形成弯折结构后沿关节的运动反方向布设，使得排线结构的布设更加整洁，不易钩挂在其他元器件上造成松脱或损坏；并且，当关节正向运动时，其与关节的活动部分连接的一端可带动弯折结构沿关节的运动正方向移动，当关节反向运动时，其与关节的活动部分连接的一端可带动弯折结构沿关节的运动反方向移动，可防止排线结构在随关节运动时产生褶皱，从而使得排线结构在能适应关节运动的同时不容易被损坏。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例中关节及关节走线结构的结构示意图；
19.图2为本实用新型实施例中排线结构、弯折结构及端子结构的结构示意图；
20.图3为本实用新型实施例中排线结构、弯折结构及端子结构另一视角的结构示意图；
21.图4为本实用新型实施例中排线结构与端子结构分离时的结构示意图；
22.图5为本实用新型实施例中排线结构与端子结构未扣合时的结构示意图；
23.图6为本实用新型实施例中排线结构与端子结构扣合时的结构示意图；
24.图7为本实用新型实施例中排线结构、端子结构及撑平结构的结构示意图；
25.图8为本实用新型实施例中操作手及操控台的结构示意图。
26.附图标记说明：
27.1-排线结构、11-排线本体、12-触点结构、13-第一防脱结构、2-弯折结构、3-端子结构、31-端子母头、311-容纳结构、32-端子盖板、33-第二防脱结构、4-撑平结构、41-弹簧、42-滚轮、100-关节、101-固定部分、102-活动部分。
具体实施方式
28.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
29.在本实用新型的描述中，需要理解的是，附图中“x”的正向代表左方，相应地，“x”的反向代表右方；“y”的正向代表前方，相应地，“y”的反向代表后方；“z”的正向代表上方，相应地，“z”的反向代表下方，术语“x”、“y”、“z”等指示的方位或位置关系为基于说明书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。
30.术语“第一”和“第二”等仅用于描述目的，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。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
31.如图8所示，手术机器人系统的操作手采用底面正装的方式安装在操控台上并位于显示器与扶手之间，操作手主要由夹子捏合关节、姿态回转关节、姿态偏摆关节、姿态俯仰关节、姿态冗余偏摆关节、位置肘部俯仰关节、位置肩部俯仰关节以及位置肩部偏摆关节等多个关节活动连接而成，可实现多个自由度的平移、旋转以及夹持动作，但是，由于操作手的安装位置受限于操控台的布局，因此其运动关节需要设置成外形尺寸小巧的结构，而且其运动关节的内部还需排布电机齿轮等相关结构件，因此其运动关节的转动轴直径较小，难以采用在转动轴的内部设置穿线孔的方式布设线材，而且在转动轴的内部设置穿线孔布设线材的方式，线材容易跟随关节一起转动发生扭转造成损伤；同时，操作手运动关节的内部由于需要排布电机齿轮等相关结构件，使得走线空间狭窄，线材的运动空间不足，容易被其他相关结构件挤压造成卡扣松脱或线材损坏，导致接触不良或无法工作等后果。
32.为解决上述问题，本实用新型的实施例提供一种关节走线结构，包括排线结构1和弯折结构2，排线结构1的一端适于与关节100的固定部分101连接，排线结构1的另一端适于与关节100的活动部分102连接，且排线结构1的一部分沿关节100的运动正方向布设在关节100的外侧，排线结构1的另一部分反向弯折形成弯折结构2后沿关节100的运动反方向布设在关节100的外侧。
33.如图1、图2和图3所示，操作手的关节100的活动部分102可以相对于固定部分101转动或进行直线运动，以关节100为姿态俯仰关节为例，其固定部分101与活动部分102同轴设置并转动轴连接，布设在关节100内部的电机以及齿轮等相关结构件可以驱动其活动部分102相对于其固定部分101转动。
34.弯折结构2可以是由排线结构1朝面向关节100的一侧弯折而成，此时，排线结构1与关节100的固定部分101连接的一端位于与关节100的活动部分102连接的一端的外侧，弯折结构2也可以是由排线结构1朝背向关节100的一侧弯折而成，此时，排线结构1与关节100的固定部分101连接的一端位于与关节100的活动部分102连接的一端的内侧。
35.本实施例中，由于排线结构1与关节100的活动部分102连接的一端需要随关节100的活动部分102一起运动并带动弯折结构2移动，因此，为了避免排线结构1与关节100的固定部分101连接的部分对排线结构1与关节100的活动部分102连接的一端的移动造成阻碍，弯折结构2采用由排线结构1朝背向关节100的一侧弯折而成。
36.需要说明的是，排线结构1是指具有较小厚度和一定宽度并能够在合理弯折范围内进行弯折而不损坏内部结构的软性线缆，例如弱电线或数据线等。
37.其中，如图1所示，排线结构1的宽度是指其上下两条边在z轴方向上的距离，排线结构1的厚度是指其平行于z轴的相对的两个侧面之间的距离。
38.需要说明的是，活动部分102可相对于固定部分101转动或直线移动，当活动部分102相对于固定部分101转动时，关节100的运动正方向可以是顺时针或逆时针方向，相应地，关节100的运动反方向则与之相反；当活动部分102相对于固定部分101直线移动时，关节100的运动正方向可以是向上、向下、向前、向后、向上、向下或朝任一方向，相应地，关节100的运动反方向则与之相反。
39.这样，通过将排线结构1设置在关节100的外侧，其一端与关节100的固定部分101连接，其另一端与关节100的活动部分102连接，关节100外侧的走线空间大，可为排线结构1提供充足的运动空间，可避免将排线结构1设置在关节100的内部被关节100内部的其他相关结构挤压造成线材松脱或损坏；同时，排线结构1的一部分沿关节100的运动正方向布设，排线结构1的另一部分反向弯折形成弯折结构2后沿关节100的运动反方向布设，使得排线结构1的布设更加整洁，不易钩挂在其他元器件上造成松脱或损坏；并且，当关节100正向运动时，其与关节100的活动部分102连接的一端可带动弯折结构2沿关节100的运动正方向移动，当关节100反向运动时，其与关节100的活动部分102连接的一端可带动弯折结构2沿关节100的运动反方向移动，可防止排线结构1在随关节100运动时产生褶皱，从而使得排线结构1在能适应关节100运动的同时不容易被损坏。
40.可选地，排线结构1包括排线本体11和触点结构12，触点结构12设置在排线本体11的端部，关节100上设有端子结构3，端子结构3适于卡紧触点结构12。
41.如图1和图4所示，本实施例中，排线本体11的端部由两侧向中间收拢形成插接结构，触点结构12由多个金属片沿排线结构1的宽度方向间隔设置在排线本体11的端部，端子结构3可通过粘接的方式或通过螺钉、螺栓等结构固定在关节100的固定部分101或活动部分102的外壁上，触点结构12可伸入端子结构3内并被端子结构3卡紧，从而使排线结构1的两端分别与关节100的固定部分101以及活动部分102可拆卸连接。
42.这样，通过在关节100上设置端子结构3，端子结构3适于卡紧设置在排线本体11端部的触点结构12，使得排线结构1的两端可分别与关节100的固定部分101以及活动部分102可拆卸连接，可使排线结构1的布设更加方便，同时，使得排线结构1的两端与关节100的固定部分101以及活动部分102连接的更加牢固，不易松脱。
43.可选地，端子结构3包括端子母头31和端子盖板32，端子母头31包括容纳结构311，触点结构12适于容纳在容纳结构311内，端子盖板32适于与端子母头31扣合并锁紧触点结构12。
44.如图4、图5和图6所示，本实施例中，容纳结构311可以是设置在端子母头31一侧端面上的槽结构，也可以是设置在端子母头31内部的空腔结构，容纳结构311的尺寸与触点结构12相匹配，端子盖板32可通过铰链或转轴等结构与端子母头31铰接，也可以是与端子母头31分开的独立板件，当触点结构12容纳在容纳结构311内后，端子盖板32与端子母头31扣合后可通过设置在端子母头31上的限位结构限制在端子母头31上，从而与端子母头31连成一体并将触点结构12锁紧。
45.可选地，排线结构1还包括第一防脱结构13，第一防脱结构13设置在排线本体11上靠近触点结构12的位置处，端子结构3还包括第二防脱结构33，第二防脱结构33设置在端子母头31上，并与第一防脱结构13相匹配的。
46.如图4、图5和图6所示，本实施例中，第一防脱结构13可以是设置在排线本体11上靠近触点结构12位置处的凹槽结构，相应地，第二防脱结构33为设置在端子母头31上与凹槽结构对应位置处的凸起结构，或者，第一防脱结构13可以是设置在排线本体11上靠近触点结构12位置处的凸起结构，相应地，第二防脱结构33为设置在端子母头31上与凸起结构对应位置处的凹槽结构。
47.这样，通过第一防脱结构13与第二防脱结构33相互配合，可防止排线结构1从端子结构3上松脱，使得排线结构1的两端与关节100的固定部分101以及活动部分102连接的更加牢固，不易松脱。
48.可选地，排线本体11的厚度设置在0.1mm至0.3mm之间。
49.如图2和图3所示，本实施例中，为了最大程度的节约关节100的外侧空间，防止其他元器件干扰排线结构的运动，排线本体11的厚度设置在0.1mm至0.3mm之间，例如0.15mm、0.2mm或0.25mm等，由此，可减小线材的整体体积，最大限度地减少设备整体尺寸。
50.可选地，弯折结构2为圆弧形弯折结构，圆弧形弯折结构的半径设置在0.5mm至3mm之间。
51.如图2和图3所示，本实施例中，为了避免弯折对排线本体11的造成损伤，应尽量使排线本体11在弯折时过度更加平滑，因此，采用圆弧形弯折结构，圆弧形弯折结构的半径设置在0.5mm至3mm之间，例如1.0mm、1.5mm、2.0mm或2.5mm等，具体可根据排线本体11的柔韧性等线材特性以及关节100的外侧空间大小等情况进行设置，以不损伤排线本体11并使弯折结构2能顺利随关节100的活动部分102一起移动为宜。
52.可选地，关节100为姿态俯仰关节、姿态偏摆关节或姿态冗余偏摆关节中的至少一个，活动部分102为姿态俯仰关节的姿态俯仰组件、姿态偏摆关节的姿态偏摆组件或姿态冗余偏摆关节的姿态冗余偏摆组件，固定部分101为姿态俯仰关节、姿态偏摆关节或姿态冗余偏摆关节相对应的固定套筒，于平行于关节100的轴向的平面上，排线结构1与固定部分101连接的部分的投影与排线结构1沿运动正方向布设的部分的投影呈一定夹角,排线结构1与活动部分102连接的部分的投影与排线结构1沿运动反方向布设的部分的投影呈一定夹角。
53.如图1、图2和图3所示，本实施例中，姿态俯仰关节、姿态偏摆关节或姿态冗余偏摆关节的结构类似，均为活动部分102能够相对于固定部分101转动的关节100，为了描述方便，以姿态俯仰关节为例进行示例性说明。
54.如图1所示，姿态俯仰关节的活动部分102为姿态俯仰组件，其能够带动夹子顺时针转动60
°
或逆时针转动60
°
，排线结构1的一端通过端子结构3固定在姿态俯仰关节的固定套筒外侧，排线结构1的另一端固定通过端子结构3固定在姿态俯仰组件上，排线结构1的一部分沿顺时针方向布设在姿态俯仰组件的外侧至姿态俯仰组件的最大转动位置处后反向弯折形成弯折结构2，再沿逆时针方向布设在姿态俯仰组件的外侧以便预留转动余量，保证排线结构1在随姿态俯仰组件转动的过程中，能够一直在合理的弯折范围内跟随转动，由于排线结构1本身具有一定弹性，因此不会产生死褶，可提高关节外侧空间的利用率，从而方便在狭小空间布设关节走线结构。
55.由于端子结构3设置在关节100的固定部分101以及活动部分102上，并且与排线结构1在关节100的轴向上存在一定距离，因此，需要将排线结构1靠近两端的部分分别进行折叠，使得排线结构1与固定部分101连接的部分在平行于关节100的轴向的平面上的投影与排线结构1沿运动正方向布设的部分的投影呈一定夹角，排线结构1与活动部分102连接的部分的投影与排线结构1沿运动反方向布设的部分的投影也呈一定夹角，从而方便将排线结构1的两端与端子结构3连接。
56.其中，如图1所示，关节100的轴向是指z轴方向，平行于关节100的轴向的平面是指xz面、yz面或平行于z轴的任一平面。
57.可选地，该关节走线结构还包括撑平结构4，关节100为位置肘部俯仰关节，固定部分101为位置肘部俯仰关节的固定件，活动部分102为位置肘部俯仰关节的直线运动件，撑平结构4包括弹簧41和滚轮42，滚轮42设置在相应的弯折结构2处，弹簧41的一端与滚轮42连接，弹簧41的另一端与位置肘部俯仰关节连接。
58.如图7所示，本实施例中，由于位置肘部俯仰关节相对于其他关节100，其运动幅度更大，因此位置肘部俯仰关节处的排线结构1需要预留的转动余量更大，而位置肘部俯仰关节又由于尺寸较大，其外侧没有足够的弯折空间来满足更大的转动余量，因此，位置肘部俯仰关节处的排线结构1的一端固定在位置肘部俯仰关节的固定件上，排线结构1的另一端固定在位置肘部俯仰关节的直线运动件，通过将滚轮42设置在相应的弯折结构2处，并通过弹簧41为滚轮42提供拉力，使得当排线结构1与直线运动件连接的一端在随直线运动件一起做直线运动时，弹簧41被拉长并对滚轮42施加反作用力，从而将排线结构1撑平理顺，使得排线结构1在狭小空间内能够不弯折死褶，运动顺滑无挤压，从而使得排线结构1在能适应关节100运动的同时不容易被损坏。
59.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。