CN208710056U - 一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构，由第一关节驱动机构、第二关节驱动机构、第三关节驱动机构、第四关节驱动机构、第五关节驱动机构、第六关节驱动机构、第七关节驱动机构、第八关节驱动机构和底座壳体、底座外罩、连接件和锁紧机构等组成。手术器械驱动机构采用控制解耦，完全解决了手术器械执行机构各关节摆转时产生的相互运动耦合问题；通过控制原理进行解耦，可以简化手术器械执行机构的结构设计，有利于手术器械执行机构的量产。本实用新型的用于单孔手术机器人的具有移动关节的控制解耦的快换机构具有方便拆装、易于调整、定位准确、刚度较大、布局合理、小型化、轻量化的优点。

Description

一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构

技术领域

本实用新型涉及一种微创外科手术领域内的医疗设备，尤其涉及一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构。

背景技术

以腹腔镜为代表的微创外科被誉为20世纪医学科学对人类文明的重要贡献之一，微创手术操作是指医生借助细长的手术器械通过人体表面的微小切口探入到体内进行手术操作的。它与传统的开口手术相比具有手术切口小、出血量少、术后疤痕小、恢复时间快等优点，达到与传统开口手术相同的疗效。手工操作的微创手术器械是被动操作形式，一般末端只具有一个运动自由度。手术过程中医生通过手指施加驱动实现末端器械动作，并依靠医生手臂与腕部的运动灵活性顺利完成包括缝合、打结在内的各种复杂操作。但是，对于辅助微创手术机器人***而言，由于手术器械的操作是通过机器人来完成的，而机器人***本身不具备人操作的灵活性。因此，对微创手术机器人专用手术器械的设计提出了更高的要求。为适应微创手术的要求，手术器械的设计应满足体积小、操作灵活、形式多样、便于与机器人手臂安装、有足够的刚度和强度、适于医疗环境要求(如多次消毒)等。特别是手术器械应具有较多的自由度以满足灵活性要求，才能适应缝合打结等复杂手术操作。

在微创手术机器人手术过程当中，手术工具是唯一与人体病变组织相接触的部分，也是直接执行手术操作的机器人部分，因此，手术工具的性能是微创手术机器人***综合性能的关键所在。为适应现代化微创手术的要求，手术工具的设计应满足结构精巧、操作灵活、形式多样、易于更换、适合医疗环境等要求，特别是手术工具应有较多的自由度以满足灵活性要求，且要易于更换才能实现复杂的手术操作。因此，与手术工具相配套的手术器械的性能也是微创手术机器人***综合性能的重要组成部分，其性能指标不仅影响着手术工具的使用，还直接决定了本体***的设计指标与布局方式。总之，手术工具与快换装置的性能是体现手术机器人***整体性能水平的关键因素。

在国际上，微创手术机器人***研究领域已有多套样机达到了商业临床应用水平，包括 da Vinci、Zeus、LAPROTEK***等。通过研究手术机器人***的发展发现手术工具***主要由工具部分和快换装置组成。工具部分的发展趋势是由杆传动、低自由度向丝传动、多自由度发展，其结构虽越来越简化，功能却变得越来越强大；快换装置则是逐渐向紧凑型、集成型发展，性能也变的越来越高效、稳定。现存的两套商业化微创手术机器人都是采用丝传动的四自由度手术工具***，但这些手术工具***仍存在结构布局分散，外形尺寸较大等缺点，所以手术工具***仍有很大的发展潜力。

在我国，微创外科单孔手术机器人的研发还处于起步阶段，尤其对手术工具***的研究与国外技术相比还有较大的差距，因此，开发丝传动、多自由度手术工具及相配套的性能更为稳定高效的快换装置对填补国内空白，推进相关领域技术进步具有重要意义。研究开发与现有***拥有不同的丝传动形式和快换方式的多自由度手术工具***对于提升我国在该科研领域的学术、技术地位具有深远意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种方便拆装、易于调整、定位准确、刚度较大、布局合理的小型化、轻量化的用于微创外科单孔手术机器人的具有移动关节的控制解耦的快换机构，它能够夹持手术工具辅助医生实施微创单孔手术操作。

本实用新型提供了一种方便拆装、易于调整、定位准确、刚度较大、布局合理的小型化、轻量化的一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构，具体方案如下：

一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构，包括一个固定座，在所述的固定座上安装有第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八关节驱动机构；

所述的第一关节驱动机构安装在一个固定座上，所述的第二、第三、第四关、第五、第六、第七和第八关节驱动机构安装在同一个底座上，所述的第一关节驱动机构还与所述底座相连；所述的底座能相对于所述的固定座沿手术器械执行机构的臂段一轴线方向轴向移动；进而实现所述的第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八关节驱动机构和手术器械执行机构相对于与所述的第一关节驱动机构固连的固定座沿手术器械执行机构的臂段一轴线方向轴向移动；

所述的第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八关节驱动机构各自通过一个接口离合盘与所述的手术器械执行机构相连；所述的第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八关节驱动机构通过传动件分别对应驱动手术器械执行机构的第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八关节执行机构的旋转。

所述的第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八关节驱动机构的结构相同，各自包括一个电机，该电机驱动传动轴旋转，所述的传动轴和与其相对应的接口离合盘相连；

进一步的，所述的第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八关节驱动机构的传动轴两端通过轴承轴向固定，轴承固定在底座上。

进一步的，所述的第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八关节驱动机构的所述的传动轴截面呈“D”字形，传动轴通过“D”字形截面周向固定。

进一步的，所述的第二、第三、第四、第五、第六关节驱动机构在所述的底座上单列依次串联布置；第七关节驱动机构和第八关节驱动机构与第六关节驱动机构在所述的底座上并联布置。

进一步的，所述的接口底座包括底座壳体和底座外罩，所述的底座壳体上设有两道定位凸台，底座壳体两侧面分别设有两个长螺栓孔，所述的长螺栓孔与底座外罩相连。

进一步的，所述的底座外罩有两个，分别安装并固定于底座壳体的两侧；底座外罩上面设计导向滑槽，导向滑槽顶端呈“喇叭口”形状，以方便手术器械执行机构的安装，底座外罩上面导向滑槽末端及中部槽底呈“圆弧”形，导向滑槽末端及中部的“圆弧”形滑槽槽底开口方向与导向滑槽轴线方向垂直，并且该“圆弧”形的导向滑槽末端及中部槽底与手术器械执行机构的固定销轴形成“过盈”配合，以防止手术器械执行机构的固定销轴从底座外罩上面的导向滑槽末端及中部槽底中“滑出”，导致手术器械执行机构与快换机构“分离”；

进一步的，手术器械执行机构可以沿底座外罩上面的导向滑槽安装到快换机构上；底座外罩上设计有两个长螺栓孔，底座外罩上面的两个长螺栓孔与底座壳体上面的长螺栓孔长孔轴线垂直，方便底座外罩安装并固定于底座壳体上时调整底座外罩与底座壳体的安装相对位置。

进一步的，所述的用于微创外科单孔手术机器人的快换机构接口底座，还包括一个用于将手术器械执行机构固定到接口底座上的锁紧机构；所述的锁紧机构包括两组，每组包括一个锁紧挂钩，两个锁紧挂钩的一端旋转安装在同一个底座外罩上，锁紧挂钩另一端设有凹槽，手术器械执行机构外壳上对应位置设有凸台，锁紧挂钩上面的凹槽与手术器械执行机构外壳上对应位置的凸台配合用于固定手术器械执行机构。

进一步的，所述第一关节驱动机构为一个滚珠丝杠机构、或者一个伸缩杆或者液压、气缸驱动装置；其只要能实现所述的第二关节驱动机构、第三关节驱动机构、第四关节驱动机构、第五关节驱动机构、第六关节驱动机构、第七关节驱动机构和第八关节驱动机构和手术器械执行机构相对于与所述的第一关节驱动机构固连的固定座沿臂段一轴线方向轴向移动即可。

有益效果：

本实用新型的一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构，与现有技术相比具有以下有益效果：

1.本实用新型的用于微创外科单孔手术机器人的具有移动关节的控制解耦的快换机构方便拆装、易于调整，定位准确、刚度较大、布局合理、小型化、轻量化。

2.手术器械快换机构采用控制解耦，完全解决了手术器械执行机构各关节摆转时产生的相互运动耦合问题。

3.通过调整底座外罩与底座壳体之间相对安装位置，可以调整底座外罩上面的导向滑槽与底座壳体上面的接口离合盘之间相对安装位置，从而使手术器械执行机构M安装到快换机构N上时，手术器械执行机构M上面的接口离合盘能够与底座壳体上面的接口离合盘恰好能够配合到位进行传动，不会因为干涉而导致手术器械执行机构M上面的接口离合盘与底座壳体上面的接口离合盘无法配合。

4.刀座外罩上面的导向滑槽顶部做成喇叭口，使手术器械执行机构M安装进入快换机构 N时更方便快捷；导向滑槽曲线可保证刀具传动圆盘自然滑动进行对接而不干涉；导向滑槽末端及中部槽底采用过盈配合可以精确定位手术器械执行机构M与快换机构N的相对安装位置。手术器械执行机构M从快换机构N前上方安装进入和拆下，符合习惯操作方向，减小了安装和拆下难度。

5.挂钩锁紧机构可以准确可靠地将手术器械执行机构M固定到快换机构N上面；也可以方便的锁紧与松开手术器械执行机构M。

6.快换机构N上面的接口离合盘采用单列布置，使手术器械执行机构M在接口底座上面的固定点之间的力臂更长，更有利于于保证手术器械执行机构M在接口底座上面的固定。

7.快换机构N上面的接口离合盘采用单列布置，电机与接口离合盘“同轴布置”，可以将第二关节驱动机构、第三关节驱动机构、第四关节驱动机构、第五关节驱动机构、第六关节驱动机构、第七关节驱动机构和第八关节驱动机构的电机单列布置，减少了多个快换机构协同动作时发生干涉的可能性，空间布置合理。

8.在快换机构N上进行控制解耦，解耦机构不设计在手术器械执行机构M上，这样可以简化手术器械执行机构M的结构设计，有利于手术器械执行机构M大量生产。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图不一定按照比例，仅是示例性地描述本实用新型，下面描述的附图仅仅是本实用新型中的一些实施例，不是限制本实用新型，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构的双头类器械解耦结构右视示意图。

图2是本实用新型一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构的双头类器械解耦结构主视示意图。

图3是本实用新型一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构的双头类器械解耦结构俯视示意图。

图4是本实用新型一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构的单头类器械解耦结构主视示意图。

图5是本实用新型一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构与器械执行机构的装配右视示意图。

图6是本实用新型一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构与器械执行机构的装配主视示意图。

图7是本实用新型一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构与器械执行机构的装配俯视示意图。

图8是本实用新型一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构的底座外罩结构示意图。

图9是本实用新型一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构的双头类器械解耦结构实施例二结构主视示意图。

图10是本实用新型一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构的单头类器械解耦结构实施例二结构主视示意图。

图11-图13是图5中的局部放大图。

图14-图15是图6中的局部放大图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。

下面所述标号中具体省略标号的解释：2_1～8_1代表的是：2_1、3_1、4_1、5_1、6_1、7_1、8_1；2_2～8_2代表的是：2_2、3_2、4_2、5_2、6_2、7_2、8_2；2_3～8_3代表的是： 2_3、3_3、4_3、5_3、6_3、7_3、8_3；2_1～8_1代表的是：2_1、3_1、4_1、5_1、6_1、7_1、 8_1；2_4～8_4代表的是：2_4、3_4、4_4、5_4、6_4、7_4、8_4；2_5～8_5代表的是：2_5、 3_5、4_5、5_5、6_5、7_5、8_5；2_6～8_6代表的是：2_6、3_6、4_6、5_6、6_6、7_6、8_6； 3_3～6_3代表的是：3_3、4_3、5_3、6_3；3_4～6_4代表的是：3_4、4_4、5_4、6_4。

实施例一

结合图1～图3、图5～图8、图11～图15说明本实施方式，所述一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构，包括一个固定座1_1，及在所述的固定座1_1上安装的第一关节驱动机构1、第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6、第七关节驱动机构7和第八关节驱动机构8等组成。

所述的第一关节驱动机构1通过一个滚珠丝杠机构1_2与固定座1_1固连，所述的第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6、第七关节驱动机构7和第八关节驱动机构8安装在同一个底座1_3上，所述的第一关节驱动机构1通过一个滚珠丝杠机构1_2的螺母1_2_1与所述的第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6、第七关节驱动机构7和第八关节驱动机构8的底座1_3相连；所述的第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6、第七关节驱动机构7和第八关节驱动机构8的底座1_3可以相对于与所述的第一关节驱动机构 1固连的固定座1_1沿手术器械执行机构M的臂段一9_2轴线方向轴向移动；进而实现所述的第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6、第七关节驱动机构7和第八关节驱动机构8和手术器械执行机构M相对于与所述的第一关节驱动机构1固连的固定座1_1沿手术器械执行机构M的臂段一9_2轴线方向轴向移动；

所述的第一关节驱动机构1通过滚珠丝杠机构1_2驱动第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6、第七关节驱动机构7和第八关节驱动机构8和手术器械执行机构M相对于与所述的第一关节驱动机构1 固连的固定座1_1沿手术器械执行机构M的臂段一9_2轴线方向轴向移动；

所述的第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6、第七关节驱动机构7和第八关节驱动机构8通过钢丝绳分别对应驱动手术器械执行机构M的第二关节执行机构10、第三关节执行机构11、第四关节执行机构12、第五关节执行机构13、第六关节执行机构14、第七关节执行机构15和第八关节执行机构16的旋转；

所述的第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6、第七关节驱动机构7和第八关节驱动机构8各自通过一个接口离合盘2_4～8_4与所述的手术器械执行机构M相连；

所述的第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6、第七关节驱动机构7和第八关节驱动机构8的结构相同，各自包括一个电机2_1～8_1，该电机2_1～8_1通过连轴器2_2～8_2与传动轴2_3～8_3相连，所述的传动轴2_3～8_3和与其相对应的接口离合盘2_4～8_4相连；

进一步的，所述的第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6、第七关节驱动机构7和第八关节驱动机构8的所述的传动轴2_3～8_3两端通过轴承2_5～8_5和轴承2_6～8_6轴向固定，轴承2_5～8_5和轴承2_6～8_6固定在底座1_3上。

进一步的，所述的第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6、第七关节驱动机构7和第八关节驱动机构8的所述的传动轴2_3～8_3的“D”字形截面形成过盈配合，传动轴2_3～8_3通过“D”字形截面周向固定。

进一步的，所述的第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6在所述的底座1_3上单列依次串联布置；第七关节驱动机构7和第八关节驱动机构8与第六关节驱动机构6在所述的底座1_3上并联布置。

进一步的，所述的接口底座1_3包括底座壳体1_3_1和底座外罩1_3_2，所述的底座壳体1_3_1上设有两道定位凸台，底座壳体1_3_1两侧面分别设有两个长螺栓孔，所述的长螺栓孔与底座外罩1_3_2相连。

进一步的，所述的底座外罩1_3_2有两个，分别安装并固定于底座壳体1_3_1的两侧；底座外罩1_3_2上面设计导向滑槽，导向滑槽顶端呈“喇叭口”形状，以方便手术器械执行机构M的安装，底座外罩1_3_2上面导向滑槽末端及中部槽底呈“圆弧”形，导向滑槽末端及中部的“圆弧”形滑槽槽底开口方向与导向滑槽轴线方向垂直，并且该“圆弧”形的导向滑槽末端及中部槽底与手术器械执行机构M的固定销轴1_3_4形成“过盈”配合，以防止手术器械执行机构M的固定销轴1_3_4从底座外罩1_3_2上面的导向滑槽末端及中部槽底中“滑出”，导致手术器械执行机构M与快换机构N“分离”；

进一步的，手术器械执行机构M可以沿底座外罩1_3_2上面的导向滑槽安装到快换机构 N上；底座外罩1_3_2上设计有两个长螺栓孔，底座外罩1_3_2上面的两个长螺栓孔与底座壳体1_3_1上面的长螺栓孔长孔轴线垂直，方便底座外罩1_3_2安装并固定于底座壳体1_3_1 上时调整底座外罩1_3_2与底座壳体1_3_1的安装相对位置。

进一步的，所述的用于微创外科单孔手术机器人的快换机构N接口底座1_3，还包括一个用于将手术器械执行机构M固定到接口底座1_3上的锁紧机构1_3_3；所述的锁紧机构 1_3_3包括两组，每组包括一个锁紧挂钩，分别为锁紧挂钩1_3_3_1和锁紧挂钩1_3_3_2，锁紧挂钩1_3_3_1和锁紧挂钩1_3_3_2的一端旋转安装在同一个底座外罩1_3_2上，锁紧挂钩 1_3_3_1和锁紧挂钩1_3_3_2另一端设有凹槽，手术器械执行机构M外壳上对应位置设有凸台，锁紧挂钩1_3_3_1、1_3_3_2上面的凹槽与手术器械执行机构M外壳上对应位置的凸台配合用于固定手术器械执行机构M。

所述的第一关节驱动机构1可以使用一个滚珠丝杠机构1_2，也可以是一个伸缩杆，也可以是液压、气缸等驱动的升降杆，其只要能实现所述的第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6、第七关节驱动机构7和第八关节驱动机构8和手术器械执行机构M相对于与所述的第一关节驱动机构1固连的固定座1_1沿手术器械执行机构M的臂段一9_2轴线方向轴向移动即可。

本实用新型的工作原理：

第一关节驱动机构1沿手术器械执行机构M的臂段一9_2的轴线实现轴向前进移动：启动第一关节驱动机构1上的电机1_4，使其输出轴顺时针转动，带动第一关节驱动机构1上的联轴器1_5、丝杠1_2_2顺时针转动，带动第一关节驱动机构1上的螺母1_2_1实现轴向前进移动，第一关节驱动机构1上的螺母1_2_1带动第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6、第七关节驱动机构 7和第八关节驱动机构8的底座1_3相对于与所述的第一关节驱动机构1固连的固定座1_1 沿臂段一9_2的轴线方向前进移动；进而实现带动第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6、第七关节驱动机构7和第八关节驱动机构8相对于与第一关节驱动机构1固连的固定座1_1沿手术器械执行机构M的臂段一9_2的轴线实现轴向前进移动。

第一关节驱动机构1沿手术器械执行机构M的臂段一9_2的轴线实现轴向后退移动：启动第一关节驱动机构1上的电机1_4，使其输出轴逆时针转动，带动第一关节驱动机构1上的联轴器1_5、丝杠1_2_2逆时针转动，带动第一关节驱动机构1上的螺母1_2_1实现轴向后退移动，第一关节驱动机构1上的螺母1_2_1带动第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6、第七关节驱动机构 7和第八关节驱动机构8的底座1_3相对于与所述的第一关节驱动机构1固连的固定座1_1 沿臂段一9_2的轴线方向后退移动；进而实现带动第二关节驱动机构2、第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6、第七关节驱动机构7和第八关节驱动机构8相对于与第一关节驱动机构1固连的固定座1_1沿手术器械执行机构M的臂段一9_2的轴线实现轴向后退移动。

第二关节驱动机构2的接口离合盘2_4的绕传动轴2_3的轴线实现顺时针转动：启动第二关节驱动机构2上的电机2_1，使其输出轴顺时针转动，带动第二关节驱动机构2上的联轴器2_2、传动轴2_3、接口离合盘2_4顺时针转动，手术器械执行机构M的臂段二10_2相对于臂段一9_2顺时针主动摆转而使臂段二10_2与臂段一9_2相对夹角发生变化。

同时启动第三关节驱动机构3上的电机3_1，使其输出轴顺时针转动，带动第三关节驱动机构3上的联轴器3_2、传动轴3_3、接口离合盘3_4顺时针转动，第二关节10_1在进行顺时针摆转的同时第三关节11_1也在进行顺时针摆转，设置恰当比例，可以使第三关节11_1 与第二关节10_1“转向相同，转速相等”，手术器械执行机构M的臂段二10_2相对于臂段一9_2顺时针主动摆转而使臂段二10_2与臂段一9_2相对夹角发生变化时，臂段三11_2相对于臂段二10_2不发生被动摆转而使臂段三11_2与臂段二10_2相对夹角不发生变化，达到通过控制实现“解耦”的目的。

同时启动第四关节驱动机构4上的电机4_1，使其输出轴顺时针转动，带动第四关节驱动机构4上的联轴器4_2、传动轴4_3、接口离合盘4_4顺时针转动，第二关节10_1在进行顺时针摆转的同时第四关节12_1也在进行顺时针摆转，设置恰当比例，可以使第四关节12_1 与第二关节10_1“转向相同，转速相等”，手术器械执行机构M的臂段二10_2相对于臂段一9_2顺时针主动摆转而使臂段二10_2与臂段一9_2相对夹角发生变化时，臂段四12_2相对于臂段三11_2不发生被动摆转而使臂段四12_2与臂段三11_2相对夹角不发生变化，达到通过控制实现“解耦”的目的。

同时启动第五关节驱动机构5上的电机5_1，使其输出轴顺时针转动，带动第五关节驱动机构上5的联轴器5_2、传动轴5_3、接口离合盘5_4顺时针转动，第二关节10_1在进行顺时针摆转的同时第五关节13_1也在进行顺时针摆转，设置恰当比例，可以使第五关节13_1 与第二关节10_1“转向相同，转速相等”，手术器械执行机构M的臂段二10_2相对于臂段一9_2顺时针主动摆转而使臂段二10_2与臂段一9_2相对夹角发生变化时，臂段五13_2相对于臂段四12_2不发生被动摆转而使臂段五13_2与臂段四12_2相对夹角不发生变化，达到通过控制实现“解耦”的目的。

同时启动第六关节驱动机构6上的电机6_1，使其输出轴顺时针转动，带动第六关节驱动机构上6的联轴器6_2、传动轴6_3、接口离合盘6_4顺时针转动，第二关节10_1在进行顺时针摆转的同时第六关节14_1也在进行顺时针摆转，设置恰当比例，可以使第六关节14_1 与第二关节10_1“转向相同，转速相等”，手术器械执行机构M的臂段二10_2相对于臂段一9_2顺时针主动摆转而使臂段二10_2与臂段一9_2相对夹角发生变化时，臂段六14_2相对于臂段五13_2不发生被动摆转而使臂段六14_2与臂段五13_2相对夹角不发生变化，达到通过控制实现“解耦”的目的。

同时启动第七关节驱动机构7上的电机7_1，使其输出轴顺时针转动，带动第七关节驱动机构7上的联轴器7_2、传动轴7_3、接口离合盘7_4顺时针转动，第二关节10_1在进行顺时针摆转的同时第七关节15_1也在进行顺时针摆转，设置恰当比例，可以使第七关节15_1 与第二关节10_1“转向相同，转速相等”，手术器械执行机构M的臂段二10_2相对于臂段一9_2顺时针主动摆转而使臂段二10_2与臂段一9_2相对夹角发生变化时，臂段七15_2相对于臂段六14_2不发生被动摆转而使臂段七15_2与臂段六14_2相对夹角不发生变化，达到通过控制实现“解耦”的目的。

同时启动第八关节驱动机构8上的电机8_1，使其输出轴顺时针转动，带动第八关节驱动机构8上的联轴器8_2、传动轴8_3、接口离合盘8_4顺时针转动，第二关节10_1在进行顺时针摆转的同时第八关节16_1也在进行顺时针摆转，设置恰当比例，可以使第八关节16_1 与第二关节10_1“转向相同，转速相等”，手术器械执行机构M的臂段二10_2相对于臂段一9_2顺时针主动摆转而使臂段二10_2与臂段一9_2相对夹角发生变化时，臂段八16_2相对于臂段六14_2不发生被动摆转而使臂段八16_2与臂段六14_2相对夹角不发生变化，达到通过控制实现“解耦”的目的。

第二关节驱动机构2的接口离合盘2_4的绕齿轮轴2_3的轴线实现逆时针转动：第二关节驱动机构2的接口离合盘2_4的绕齿轮轴2_3的轴线实现逆时针转动与第二关节驱动机构 2的接口离合盘2_4的绕齿轮轴2_3的轴线实现顺时针转动“传动路线相同，转向相反”。

第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6 的接口离合盘3_4～6_4的绕齿轮轴3_3～6_3的轴线实现顺时针转动：与第二关节驱动机构 2的接口离合盘2_4的绕齿轮轴2_3的轴线实现顺时针转动“传动方式相似”，均是该关节驱动机构主动转动，将该主动转动关节驱动机构后面(靠近手术器械执行机构M末端关节(关节七15_1和关节八16_1)的一侧)的所有关节驱动机构同时主动转动，设置恰当比例，可以使该主动转动关节驱动机构后面(靠近手术器械执行机构M末端关节(关节七15_1和关节八16_1)的一侧)的所有关节驱动机构均与该主动转动关节驱动机构“转向相同，转速相等”，使该主动转动关节驱动机构控制的手术器械执行机构M的臂段相对于前一相邻臂段(远离手术器械执行机构M末端关节(关节七15_1和关节八16_1)的一侧)顺时针主动摆转而使该主动转动关节驱动机构控制的手术器械执行机构M的臂段与前一相邻臂段(远离手术器械执行机构M末端关节(关节七15_1和关节八16_1)的一侧)相对夹角发生变化时，该主动转动关节驱动机构后面(靠近手术器械执行机构M末端关节(关节七15_1和关节八16_1) 的一侧)的所有关节驱动机构对应控制的手术器械执行机构M的臂段相对于该主动转动关节驱动机构控制的手术器械执行机构M的臂段不发生被动摆转而使该主动转动关节驱动机构后面(靠近手术器械执行机构M末端关节(关节七15_1和关节八16_1)的一侧)的所有关节驱动机构对应控制的手术器械执行机构M的臂段与该主动转动关节驱动机构控制的手术器械执行机构M的臂段相对夹角不发生变化，达到通过控制实现“解耦”的目的。

第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6 的接口离合盘3_4～6_4的绕齿轮轴3_3～6_3的轴线实现逆时针转动：第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6的接口离合盘3_4～6_4的绕齿轮轴3_3～6_3的轴线实现逆时针转动与第三关节驱动机构3、第四关节驱动机构4、第五关节驱动机构5、第六关节驱动机构6的接口离合盘3_4～6_4的绕齿轮轴3_3～6_3的轴线实现顺时针转动“传动路线相同，转向相反”。

第七关节驱动机构7的接口离合盘7_4的绕传动轴7_3的轴线实现顺时针转动：启动第七关节驱动机构7上的电机7_1，使其输出轴顺时针转动，带动第七关节驱动机构7上的联轴器7_2、传动轴7_3、接口离合盘7_4顺时针转动，手术器械执行机构M的臂段七15_2相对于臂段六14_2顺时针主动摆转而使臂段七15_2与臂段六14_2相对夹角发生变化。

第七关节驱动机构7的接口离合盘7_4的绕太阳轮轴7_3的轴线实现逆时针转动：第七关节驱动机构7的接口离合盘7_4的绕太阳轮轴7_3的轴线实现逆时针转动与第七关节驱动机构7的接口离合盘7_4的绕太阳轮轴7_3的轴线实现顺时针转动“传动路线相同，转向相反”。

第八关节驱动机构8的接口离合盘8_4的绕传动轴8_3的轴线实现顺时针转动：启动第八关节驱动机构8上的电机8_1，使其输出轴顺时针转动，带动第八关节驱动机构上8的联轴器8_2、传动轴8_3、接口离合盘8_4顺时针转动，手术器械执行机构M的臂段八16_2相对于臂段六14_2顺时针主动摆转而使臂段八16_2与臂段六14_2相对夹角发生变化。

第八关节驱动机构8的接口离合盘8_4的绕太阳轮轴8_3的轴线实现逆时针转动：第八关节驱动机构8的接口离合盘8_4的绕太阳轮轴8_3的轴线实现逆时针转动与第八关节驱动机构8的接口离合盘8_4的绕太阳轮轴8_3的轴线实现顺时针转动“传动路线相同，转向相反”。

底座外罩1_3_2与底座壳体1_3_1之间相对安装位置的调整：

底座外罩1_3_2上设计有两个长螺栓孔，底座壳体1_3_1两侧面分别设计有两个长螺栓孔，底座外罩1_3_2上面的两个长螺栓孔与底座壳体1_3_1上面的长螺栓孔长孔轴线垂直，在将两个底座外罩1_3_2固定于底座壳体1_3_1上时，可通过调整底座外罩1_3_2与底座壳体1_3_1的长螺栓孔的相对固定位置来调整底座外罩1_3_2与底座壳体1_3_1的安装相对位置。

手术器械执行机构M与关节驱动机构N之间的安装与拆卸：

手术器械执行机构M安装到关节驱动机构N中时，手术器械执行机构M沿着底座外罩 1_3_2上面的“喇叭口”形状的导向滑槽顶端滑入底座外罩1_3_2上面导向滑槽末端及中部槽底，底座外罩1_3_2上面的导向滑槽末端及中部槽底与手术器械执行机构M的固定销轴形成“过盈”配合，同时分别旋转两个底座外罩1_3_2上面的两个锁紧挂钩1_3_3_1、1_3_3_2，使锁紧挂钩1_3_3_1、1_3_3_2上面的凹槽与手术器械执行机构M外壳上对应位置的凸台配合，以防止手术器械执行机构M的固定销轴1_3_4从底座外罩1_3_2上面的导向滑槽中“滑出”，导致手术器械执行机构M与关节驱动机构N“分离”。同时，底座壳体1_3_1上的两道定位凸台，可以对手术器械执行机构M进行定位与固定；

当手术器械执行机构M从关节驱动机构N中分离时，同时分别旋转两个底座外罩1_3_2 上面的两个锁紧挂钩1_3_3_1、1_3_3_2，使锁紧挂钩1_3_3_1、1_3_3_2上面的凹槽与手术器械执行机构M外壳上对应位置的凸台分离，手术器械执行机构M沿着底座外罩1_3_2上面的导向滑槽末端及中部槽底从“喇叭口”形状的导向滑槽顶端滑出底座外罩1_3_2，使手术器械执行机构M与关节驱动机构N“分离”。

实施例2

结合图9～图10说明本实施方式，在实施例一的技术方案的基础上，可将一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构的布局改为附图9～图10中的结构。即将实施例一的技术方案中的一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构的布局调整为实施例二的技术方案，同时将手术器械执行机构M的传动盒的布局也调整为实施例二的技术方案，同样可以正确驱动及控制解耦。

上述一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构N可以应用于双头类器械的驱动及控制解耦，如夹持类器械、剪切类器械的驱动及控制解耦；将上述一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构的第八关节驱动机构8去掉，如图4，可以将一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构应用于单头类器械的驱动及控制解耦，如切割类器械、30°腔镜类器械的驱动及控制解耦。将上述一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构的第七关节驱动机构7、第八关节驱动机构8去掉，可以将一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构应用于360°腔镜类器械的驱动及控制解耦。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构，其特征在于，包括一个固定座，在所述的固定座上安装有第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八关节驱动机构；

所述的第一关节驱动机构安装在一个固定座上，所述的第二、第三、第四关、第五、第六、第七和第八关节驱动机构安装在同一个底座上，所述的第一关节驱动机构还与所述底座相连；所述的底座能相对于所述的固定座沿手术器械执行机构的臂段一轴线方向轴向移动；进而实现所述的第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八关节驱动机构和手术器械执行机构相对于与所述的第一关节驱动机构固连的固定座沿手术器械执行机构的臂段一轴线方向轴向移动；

所述的第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八关节驱动机构各自通过一个接口离合盘与所述的手术器械执行机构相连；所述的第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八关节驱动机构通过传动件分别对应驱动手术器械执行机构的第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八关节执行机构的旋转；

所述的第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八关节驱动机构的结构相同，各自包括一个电机，该电机驱动传动轴旋转，所述的传动轴和与其相对应的接口离合盘相连。

2.如权利要求1所述的一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构，其特征在于，所述的第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八关节驱动机构的传动轴两端通过轴承轴向固定，轴承固定在底座上。

3.如权利要求1所述的一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构，其特征在于，所述的第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八关节驱动机构的所述的传动轴截面呈“D”字形，传动轴通过“D”字形截面周向固定。

4.如权利要求1所述的一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构，其特征在于，所述的第二、第三、第四、第五、第六关节驱动机构在所述的底座上单列依次串联布置；第七关节驱动机构和第八关节驱动机构与第六关节驱动机构在所述的底座上并联布置。

5.如权利要求1所述的一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构，其特征在于，所述的底座包括底座壳体和底座外罩，所述的底座壳体上设有两道定位凸台，底座壳体两侧面分别设有两个长螺栓孔，所述的长螺栓孔与底座外罩相连。

6.如权利要求5所述的一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构，其特征在于，所述的底座外罩有两个，分别安装并固定于底座壳体的两侧；底座外罩上面设计导向滑槽，导向滑槽顶端呈“喇叭口”形状；底座外罩上面导向滑槽末端及中部槽底呈“圆弧”形，导向滑槽末端及中部的“圆弧”形滑槽槽底开口方向与导向滑槽轴线方向垂直，并且该“圆弧”形的导向滑槽末端及中部槽底与手术器械执行机构的固定销轴形成“过盈”配合。

7.如权利要求5所述的一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构，其特征在于，所述的底座外罩上设计有两个长螺栓孔，底座外罩上面的两个长螺栓孔与底座壳体上面的长螺栓孔长孔轴线垂直，方便底座外罩安装并固定于底座壳体上时调整底座外罩与底座壳体的安装相对位置。

8.如权利要求5所述的一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构，其特征在于，还包括一个用于将手术器械执行机构固定到接口底座上的锁紧机构；所述的锁紧机构包括两组，每组包括一个锁紧挂钩，两个锁紧挂钩的一端旋转安装在同一个底座外罩上，锁紧挂钩另一端设有凹槽，手术器械执行机构外壳上对应位置设有凸台，锁紧挂钩上面的凹槽与手术器械执行机构外壳上对应位置的凸台配合用于固定手术器械执行机构。

9.如权利要求1所述的一种具有移动关节的控制解耦的单孔手术机器人快换机构，其特征在于，所述第一关节驱动机构为一个滚珠丝杠机构、或者一个伸缩杆或者液压、气缸驱动的升降杆。