手术器械、从操作设备及手术机器人

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种手术器械以及应用该手术器械的从操作设备以及具有该从操作设备的手术机器人。

背景技术

微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。

随着科技的进步，微创手术机器人技术逐渐成熟，并被广泛应用。微创手术机器人通常包括主操作控制台及从操作设备，主操作控制台用于根据医生的操作向从操作设备发送控制命令，以控制从操作设备，从操作设备用于响应主操作控制台发送的控制命令，并进行相应的手术操作。

从操作设备上连接有可以与从操作设备可拆卸的手术器械，手术器械包括驱动装置和用于执行手术的末端执行器，驱动装置用于将手术器械连接到从操作设备并接收来自从操作设备的驱动力以驱动末端执行器运动，驱动装置通过驱动缆绳与末端执行器连接，驱动装置通过驱动缆绳来操纵末端执行器的运动。末端执行器一般包括三个自由度的运动，即开合、俯仰运动和偏航运动，有些末端执行器还具有自转运动，现在技术中末端执行器的偏航和开合运动由一组驱动缆绳控制的，而末端执行器的俯仰运动则由另外一组的驱动缆绳控制的。

然而末端执行器的偏航、开合以及俯仰运动由两组不同的驱动缆绳来控制，增加了末端执行器的结构复杂，从而不利于末端执行器的体积做的更小，而末端执行器的体积越小则可以使得末端执行器适应更多的应用场景，例如末端执行器可以进入更小的人体腔道，或使得手术切口更小。而目前现有的末端执行器的驱动装置无法操纵同一组驱动缆绳来控制末端执行器的开合、偏航以及开合运动。

发明内容

基于此，为解决上述问题，本发明提供一种手术器械其可以通过同一组驱动缆绳来操纵末端执行器的开合、偏航以及俯仰运动，本发明还包括应用该手术器械的从操作设备以及具有该从操作设备的手术机器人。手术器械包括：

末端执行器和驱动装置，驱动装置用于驱动末端执行器运动，其特征在于，驱动装置包括：

第一对缆绳和第二对缆绳，第一对缆绳和第二对缆绳的一端连接到末端执行器，第一对缆绳和第二对缆绳的另一端连接到驱动装置，第一对缆绳与第二对缆绳配合用于驱动末端执行器的偏航和俯仰运动；

驱动单元和俯仰机构，俯仰机构与驱动单元连接，第一对缆绳和第二对缆绳经过俯仰机构的导向部导向后连接到末端执行器上，驱动单元用于驱动俯仰机构运动以增加第一对缆绳和第二对缆绳中的其中一对缆绳在驱动装置内的长度并减少其中另一对缆绳在驱动装置内的长度，以使驱动单元驱动末端执行器执行俯仰运动。

优选地，上述驱动单元用于驱动俯仰机构沿直线运动以改变第一对缆绳和第二对缆绳在驱动装置内的长度。

优选地，上述俯仰机构包括滑架，导向部包括分别设置在滑架两端的第一导向部和第二导向部，第一对缆绳和第二对缆绳分别通过第一导向部和第二导向部的导向后延伸至末端执行器，驱动单元驱动滑架运动改变第一对缆绳和第二对缆绳在驱动装置内的长度。

优选地，上述驱动装置还包括第一导向轮，第一对缆绳先通过第一导向轮的导向后再通过第一导向部的导向然后延伸至末端执行器，第一对缆绳在第一导向轮和第一导向部之间的部分与俯仰机构运动的方向平行。

优选地，上述驱动装置还包括第二导向轮，第二对缆绳先通过第二导向轮的导向后再通过第二导向部的导向然后延伸至末端执行器，第二对缆绳在第二导向轮和第二导向部之间的部分与俯仰机构运动的方向平行。

优选地，上述驱动装置还包括第三导向轮和第四导向轮，第一对缆绳通过第一导向部的导向后再通过第三导向轮的导向后延伸至末端执行器，第三驱动缆绳和第四驱动缆绳经过第二导向部的导向后再经过第四导向轮的导向后延伸至末端执行器。

优选地，上述俯仰机构的运动方向与第一对缆绳在第一导向部与第三导向轮之间的部分平行。

优选地，上述俯仰机构的运动方向与第二对缆绳在第二导向部与第四导向轮之间的部分平行。

优选地，上述第三导向轮的旋转轴与第四导向轮的旋转轴平行，第三导向轮的旋转轴与第一导向轮或第二导向轮的旋转轴垂直。

优选地，上述第一驱动缆绳和第二驱动缆绳在第一导向部与第三导向轮之间的部分关于第一平面对称，第一平面经过第三导向轮的中心处且垂直于第三导向轮的旋转轴线。

优选地，上述驱动单元与俯仰机构通过第一俯仰驱动缆绳和第二俯仰驱动缆绳相连接，第一俯仰驱动缆绳和第二俯仰驱动缆绳的一端以相反的绕线方式绕在第三驱动单元上，第一俯仰驱动缆绳和第二俯仰驱动缆绳的另一端分别固定在俯仰机构的两端，驱动单元用于通过第一俯仰驱动缆绳和第二俯仰驱动缆绳驱动俯仰机构运动。

优选地，上述驱动单元沿第一方向旋转以释放第一俯仰驱动缆绳并收拉第二俯仰驱动缆绳以使俯仰驱动机构运动从而减少第一对缆绳在驱动装置内的长度并增加第二对缆绳在驱动装置内的长度。

优选地，上述驱动单元沿与第一方向相反的第二方向旋转收拉第一俯仰驱动缆绳并释放第二俯仰驱动缆绳以使俯仰驱动机构运动从而增加第一对缆绳在驱动装置内的长度并减少第二对缆绳在驱动装置内的长度。

优选地，上述驱动单元与俯仰机构通过齿轮啮合的方式相连接。

优选地，上述驱动单元具有凸轮结构，俯仰机构用于旋转而带动凸轮结构抵触滑架而驱动滑架运动。

优选地，上述驱动装置还包括安装座和本体，安装座固定安装在本体上，俯仰机构可滑动地设置在安装座上。

优选地，上述安装座上设置有第一引导轮、第二引导轮、第三引导轮以及第四引导轮，滑架的主体两侧分别形成有第一滑轨和第二滑轨，第一引导轮和第二引导轮对齐并且第一滑轨滑动安装在第一引导轮和第二引导轮上，第三引导轮和第四引导轮对齐并且第二滑轨滑动安装在第三引导轮和第四引导轮上。

优选地，上述滑架一端上具有第一固定孔和第一引导槽，第一引导槽用于引导第一俯仰驱动缆绳固定到第一固定孔中；

滑架的另一端具有第二固定孔和第二引导槽，第二引导槽用于引导第二俯仰驱动缆绳固定到第二固定孔中。

优选地，上述第一固定孔与第二固定孔在第一导向轮的轴向上相互错开，第一引导槽与第二引导槽在第一导向轮的轴向上相互错开。

优选地，上述安装座还包括第一凸台和设置在第一凸台上的第二凸台，第一凸台用于连接本体，第二凸台具有第一安装孔和第二安装孔，第一引导轮和第二引导轮的轮轴分别安装在第一安装孔中和第二安装孔中。

优选地，上述安装座还包括第三凸台，第三凸台设置在所第一凸台上，第三凸台上具有第三安装孔和第四安装孔，第一导向轮和第二导向轮的轮轴分别安装在第三安装孔和第四安装孔中。

优选地，上述驱动装置还包括第五导向轮，第一俯仰驱动缆绳通过第五导向轮引导后延伸并固定到第一固定孔中，第二俯仰驱动缆绳通过第五导向轮导向后延伸并固定到第二固定孔中。

优选地，上述第三引导轮与第五导向轮同轴设置。

优选地，上述安装座还包括第四凸台，第四凸台设置在所第一凸台上，第四凸台上具有第五安装孔，第五导向轮的轮轴安装在第五安装孔中。

优选地，上述安装座包括用于安装第四引导轮的第五凸台，第五凸台设置在第一凸台上。

优选地，上述安装座上还具有与第三凸台相对的第六凸台，第六凸台与第三凸台之间具有用于安装第三导向轮和第四导向轮的安装槽。

优选地，上述滑架具有开口，开口用于容纳第三凸台和第六凸台，开口的边缘用于在滑架滑动到第一位置时与第三凸台或第六凸台抵触而阻止滑架滑动。

一种从操作设备包括机械臂和上述手术器械，手术器械安装在机械臂上，机械臂用于操纵手术器械运动。

一种手术机器人包括主操作控制台和上述从操作设备，从操作设备根据主操作控制台的指令执行相应操作。

本发明的手术器械的驱动装置相对现有的驱动装置仅增加了俯仰机构即实现使用三个驱动单元来操纵一组驱动缆绳来控制末端执行器的开合、偏航以及俯仰运动，没有增加驱动单元，而且本发明的俯仰机构在操纵末端执行器俯仰运动的过程中始终是沿直线运动，并且引起的驱动缆绳在驱动装置内的长度变化也是线性的，能简单且精确的控制末端执行器俯仰的运动。

附图说明

图1为本发明一实施例的手术机器人的从操作设备的结构示意图；

图2为本发明一实施例的手术机器人的主操作控制台的结构示意图；

图3为本发明一实施例的从操作设备的机械臂的结构示意图；

图4为本发明一实施例的手术器械的结构示意图；

图5A-5G为本发明一实施例的末端执行器的结构示意图；

图6A为本发明一实施例的末端执行器的第一支架的立体图；

图6B为本发明一实施例的末端执行器的第一支架的俯视图；

图7为本发明另一实施例的末端执行器的第一支架的俯视图；

图8A-8C为本发明一实施例的驱动装置的俯仰图；

图9A为图8A所示的实施例中第一导向部和第一导向轮部分的放大示意图；

图9B为图8A所示的实施例的第一导向部和第三导向轮部分的放大示意图；

图10为本发明一实施例的驱动装置示意图；

图11为本发明一实施例的驱动装置示意图；

图12A为本发明一实施例的驱动装置的结构示意图；

图12B为图12A所示的实施例的俯视图；

图12C为图12A所示的实施例的俯仰机构和安装的爆炸图；

图12D为图12A所示的实施例的俯仰机构的滑架立体图；

图12E为图12A所示的实施例的驱动装置操纵末端执行器俯仰运动的状态图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。本文所使用的术语“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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

微创手术机器人一般包括从操作设备和主操作控制台，图1所示为本发明一实施例的从操作设备100，图2为本发明一实施例的主操作控制台200，外科医生在主操作控制台200上进行对从操作设备100的相关控制操作，从操作设备 100根据主操作控制台200的输入指令执行对人体的外科手术。主操作控制台 200和从操作设备100可以置于一个手术室内，也可以置于不同的房间，甚至主操作控制台200和从操作设备100可以相距很远，例如主操作控制台200和从操作设备100分别位于不同的城市，主操作控制台200与从操作设备100可以通过有线的方式进行数据的传输，也可以通过无线方式进行数据的传输，例如主操作控制台200与从操作设备100位于一个手术室内，两者之间通过有线的方式进行数据的传输，又如主操作控制台200与从操作设备100分别在不同的城市，两者之间通过5G无线信号进行远距离数据传输。

如图1所示，从操作设备100包括多个机械臂110，每个机械臂110包括多个关节和一个持械臂130，多个关节联动以实现持械臂130的多个自由度的运动，持械臂130上安装有用于执行外科手术的手术器械120，手术器械120穿过固定在持械臂130远端的套管针140进入人体体内，机械臂110用于操纵手术器械 120运动以执行手术。手术器械120可拆卸地安装在持械臂130上，从而可以随时更换不同类型的手术器械120或取下手术器械120以对手术器械120进行冲洗或消毒。如图3所示，持械臂130包括持械臂本体131和器械安装架132，器械安装架132用于安装手术器械120，器械安装架132可以在持械臂本体131上滑动，进而带动手术器械120沿持械臂本体131前进或退出。

如图4所示，手术器械120包括分别位于手术器械120近端的驱动装置170 和远端的末端执行器150，以及位于驱动装置170和末端执行器150之间的长轴 160，驱动装置170用于与持械臂130的器械安装架132相连接，器械安装架132 内具有多个致动器(图未示出)，多个致动器与驱动装置170进行接合，以将致动器的驱动力传输给驱动装置170。长轴160用于连接驱动装置170和末端器械 150，长轴160是中空的，供驱动缆绳穿过，驱动装置170通过驱动缆绳操纵的末端执行器150的运动，以使末端执行器150执行相关手术操作。

图5A-图5D为本发明一实施例的末端执行器150的结构示意图，如图5A和 5B所示，末端执行器150包括第一支架210和第二支架310，第一支架210的远端具有第一支柱211和第二支柱212，第一支架210的近端具有第一底架213，底架213的一端与长轴160相连接，第一底架213的另一端朝末端执行器150 的远端延伸形成第一支柱211和第二支柱212，第一支柱211、第二支柱212以及第一底架213形成大致U型夹的结构。

在第一支柱211与第二支柱212之间设置有第一销214和第二销215，第一销214一端固定连接在第一支柱211上，其另一端固定连接在第二支柱212上，同样的，第二销215的一端固定连接在第一支柱314上，其另一端固定连接在第二支柱212上，第一销214与第二销215并排地设置在第一支柱211和第二支柱212上，其中第一销214比第二销215更靠近第一支架210的底架213。

第一销214上设置有第一组滑轮组，第一组滑轮组包括依次设置在第一销214 上第一滑轮221、第二滑轮222、第三滑轮223和第四滑轮224，第二销215上设置有第二组滑轮组，第二组滑轮组包括依次设置在第二销215上的第五滑轮 225、第六滑轮226、第七滑轮227以及第八滑轮228，第一滑轮211至第八滑轮218都是用于引导驱动缆绳，由于用于引导驱动缆绳的滑轮都设置在第一支架上210，第二支架310上没有滑轮，因此第二支架310的体积可以制造的更小，使得末端执行器150的体积更小，并且不会存在滑轮脱落的风险。

第二支架310上设置有第三支柱311、第四支柱312以及第二底架314，从第二底架314上沿末端执行器150的远端延伸形成第三支柱311和第四支柱312，第三支柱311、第四支柱312以及第二底架314构成大致U型架的形状，第二支架310的第二底架314安装在通过第二销312安装在第一支架210上，第二支架310可以围绕经过第二销215的轴线的AA’旋转以实现末端执行器150的俯仰运动。

第二支架310的第三支柱311和第四支柱312之间设置有第三销313，第三销313一端固定连接在第三支柱311另一端固定连接在第四支柱312上。末端执行器150的夹持部410包括第一夹持部411和第二夹持部412，第一夹持部 411和第二夹持部412通过第三销313可转动地设置在第二支架310上，第一夹持部411和第二夹持部412可以围绕经过第三销313的轴线BB’旋转，以实现末端执行器150的开合和/或偏航运动，第一夹持部411和第二夹持部412可以是用于夹持组织的钳夹，或用于缝合的吻合器、或者用于电烧灼的烧灼器等。

如图5A-5D所示，图5A中的方向标识是为了方便描述驱动缆绳在末端执行器150上的绕线方式，标识中的远端和近端是指末端执行器150的远端和近端方向，前、后、左、右是指在图5A的视角下末端执行器150的前部方向、后部方向、左部方向以及右部方向，其他如图虽然没有方向标识，但能根据图5A较容易的推导出末端器械执行器150方向，设置在末端执行器150的驱动缆绳包括用于操纵末端执行器150俯仰、开合和偏航运动第一对缆绳和第二对缆绳，第一对缆绳包括第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B，第二对缆绳包括第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B，第一对缆绳和第二对缆绳配合实现末端执行器150的俯仰、开合和偏航的三个自由度的运动。

在末端执行器150一侧上，第一驱动缆绳151A在第一组滑轮和第二组滑轮上的绕线方式与第二驱动缆绳151B在第一组滑轮和第二组滑轮上的绕线方式相同，第三驱动缆绳152A在第一组滑轮和第二组滑轮上的绕线方式相同与第四驱动缆绳152B在第一组滑轮和第二组滑轮上的绕线方式相同。具体地如图5C所示，第一驱动缆绳151A的近端连接到驱动装置170内的驱动单元上，第一驱动缆绳151A的远端经过第一滑轮221的前部导向后朝末端执行器150的远端继续延伸，并经过第五滑轮225的后部导向后继续沿末端器械150的远端延伸并最后安装在第一夹持部411上，第二驱动缆绳151B经过第四滑轮224的前部导向后朝末端执行器150的远端继续延伸，并经过第八滑轮228的后部导向后朝末端执行器150的远端继续延伸并最后安装在第一夹持部411上。第三驱动缆绳 152A的远端经过第二滑轮222的后部导向后朝末端执行器150的远端继续延伸，并经过第六滑轮226的前部导向后朝末端器械150的远端继续延伸并最后安装在第二夹持部412上，第四驱动缆绳152B的远端经过第三滑轮223的后部导向后朝末端执行器150的远端继续延伸，并经过第七滑轮217的前部导向后朝末端器械150的远端继续延伸并最终安装在第二夹持部412上。

第一对缆绳和第二对缆绳的远端分别具有第一安装部151C和第二安装部 152C，第一夹持部411和第二夹持部412上分别具有第一安装腔411A和第二安装腔412A，第一安装腔411A和第二安装腔412A用于容纳第一安装部151C和第二安装部152C以实现将第一对缆绳和第二对缆绳分别安装到第一夹持部411 和第二夹持部412上。

第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B一起配合操纵第一夹持部411围绕第三销313的轴线BB’旋转，第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B一起配合操纵第二夹持部412围绕第三销313的轴线BB’旋转，进而第一驱动缆绳 151A、第二驱动缆绳151B、第三驱动缆绳152A以及第四驱动缆绳152B一起配合操纵第一夹持部411和第二夹持部412以实现末端执行器150的开合和/或偏航运动。

另外，第一驱动缆绳151A、第二驱动缆绳151B、第三驱动缆绳152A以及第四驱动缆绳152B一起配合操纵夹持部410和第二支架310围绕第二销215的轴线AA’旋转以实现末端执行器150的俯仰运动。

具体地，如图5C-5F所示，当驱动机构170收拉第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B并同时释放第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B时，第一对缆绳的末端给与第一夹持部411方向朝前的力矩，从而驱动夹持部410和第二支架310一起围绕第二销215的轴线AA’逆时针旋转，末端执行器150执行图 5D所示的俯仰运动；当驱动机构170收拉第二驱动缆绳151B和第四驱动缆绳 152B并同时释放第一驱动缆绳151A和第三驱动缆绳152A时，夹持部410围绕第三销313的轴线BB’顺时针旋转，末端执行器150执行图5E所示方向的偏航运动；当驱动装置170收拉第一驱动缆绳151A和第四驱动缆绳152B并同时释放第二驱动缆绳151B和第三驱动缆绳152A时，第一夹持部411围绕第三销313 的轴线BB’逆时针旋转，第二夹持部412围绕第三销313的轴线BB’顺时针旋转，末端执行器150执行图5F所示的夹持部410打开的运动。末端执行器150的上述俯仰、偏航以及开合运动也可以同时进行，如图5G所示为第一对缆绳和第二对缆绳配合一起操纵末端执行器150同时执行俯仰、偏航以及开合运动。可以理解的是，当驱动缆绳的运动方向与上述方向相反时，末端执行器150的俯仰、偏航以及开合方向与上述方向相反，这里不再赘述。

相比现有的末端执行器，本发明的末端执行器150没有专门的操纵末端执行器150俯仰运动的驱动缆绳，而是利用操纵末端执行器150偏航和/开合运动的第一对缆绳和第二对缆绳来实现末端执行器150的俯仰运动的，由于没有专门用于操纵末端执行器俯仰运动的驱动缆绳这样可以减少整个手术器械的驱动缆绳的数量，使得末端执行器150的体积更小，结构也更简，装配组装也更方便。具体的，第一对缆绳和第二对缆绳经过上述的绕线方式后，如图5C-5G所示，无论末端执行器150如何运动，第一对缆绳在第二滑轮组与第一夹持部411之间的部分和第二对缆绳在第二组滑轮组与第二夹持部412之间的部分位于经过第二销215的轴线AA’且垂直第三销313的轴线BB’的第一平面M的两侧，第一对缆绳在第二滑轮组与第一夹持部411之间的部分和第二对缆绳在第二组滑轮组与第二夹持部412之间的部分不包括第一对缆绳和第二对缆绳绕在第二组滑轮上的部分，如图5C所示，第一对缆绳在第二滑轮组与第一夹持部411之间的部分包括第一驱动缆绳151A在第五滑轮225和第一夹持部411之间的部分 151A’以及第二驱动缆绳151B在第八滑轮228和第一夹持部411之间的部分 151B’，第二对缆绳在在第二组滑轮组与第二夹持部412之间的部分包括第三驱动缆绳152A在第六滑轮226和第二夹持部412之间的部件152A’以及第四驱动缆绳152B在第七滑轮227和第二夹持部412之间的部件152B’。

因此，当驱动装置170同时收拉第二对缆绳的第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B并释放第一对缆绳的第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B时，第二夹持部412受到第二对缆绳的力矩的推动围绕第二销215的轴线AA’逆时针旋转，末端执行器150执行图5D所示的俯仰运动。与之相反地，当驱动装置 170收拉第一对缆绳并释放第二对缆绳时，第一夹持部411受到第一对缆绳的力矩的推动围绕第二销215的轴线AA’顺时针旋转，末端执行器150的俯仰运动与图5D所示相反。而且无论末端执行器150如何俯仰运动，第一对缆绳在第二滑轮组与第一夹持部411之间的部分和第二对缆绳在第二组滑轮组与第二夹持部 412之间的部分始终位于第一平面M的两侧，因此，无论末端执行器150处于任何位置，同时收拉第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B都能使末端执行器150受到驱动其绕轴线AA’顺时针运动的力矩而绕轴线AA’顺时针运动，相同地，无论末端执行器150处于任何位置，同时收拉第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B都能使末端执行器150受到驱动其绕轴线AA’逆时针运动的力矩而绕轴线AA’逆时针运动。

在末端执行器150的近端，第一对缆绳在第一滑轮组与第二支架210的第一底架213之间的部分和第二对缆绳在第一滑轮组与第一底架213之间的部分分别位于经过同时第一销214的轴线和第二销215的轴线AA’的第二平面P的两侧，第一对缆绳在第一滑轮组与第二支架210的第一底架213之间的部分和第二对缆绳在第一滑轮组与第一底架213之间的部分不包括绕在第一滑轮组上面的部分，在其他实施例中，若第一销214和第二销215不平行，则第二平面P 是指经过末端执行器150俯仰运动的旋转轴线AA’且垂直第一底架213的远端的端面。

如图6A和6B，第一底架213上设置有用于供第一对缆绳和第二对缆绳通过的通孔，具体地，第一底架213具有用于第一驱动缆绳151A通过的第一通孔 213A、用于第二驱动缆绳151B通过的第二通孔213B、用于第三驱动缆绳152A 通过的第三通孔213C以及用于第四驱动缆绳152B通过的第四通孔213D，其中第一通孔213A和第二通孔213B位于平面P的相同的一侧，第三通孔213C和第四通孔213D位于平面P的另一侧，这样可以使得第一对缆绳在第一滑轮组与第一底架213之间的部分和第二对缆绳在第一滑轮组与第一底架213之间的部分分别位于经过同时第二平面P的两侧。

经过第一通孔213A的圆心又第二通孔213B的圆心的直线与经过第三通孔 213C的圆心又第四通孔213D的圆心的直线平行，如图6B所示第一通孔213A、第二通孔213B、第三通孔213C以及第四通孔213D圆心的连线构成一个梯形。另一实施例如图7所示，第一之间220上的第一通孔223A、第二通孔223B、第三通孔223C以及第四通孔223D的圆心的连线构成一个平行四边形。第一对缆绳和第二对缆绳的近端穿过第一支架210、220上的通孔后进入长轴160内并最终固定到驱动装置170内。这样可以使驱动缆绳的能笔直地穿过第一底架213延伸至第一滑轮组，驱动缆绳的传输效率最高，

由于第一对缆绳的第一驱动缆绳151A和第二对缆绳151B以及第二对缆绳的第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B的近端都缠绕在驱动装置170内的驱动单元上，而驱动单元只能旋转运动以实现收拉或释放第一驱动缆绳151A、第二驱动缆绳151B、第三驱动缆绳152A以及第四驱动缆绳152B。但是由于驱动单元不能平移故其无法同时收拉第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B，或同时释放第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B，同样地，驱动单元也无法同时收拉第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B，或同时释放第三驱动缆绳 152A和第四驱动缆绳152B。而末端执行器150的俯仰运动是通过同时收拉第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B，或同时收拉第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B实现的，因此现有的驱动装置不再适用驱动本发明的末端执行器 150了，故本发明还提出了一种驱动装置，其可以驱动本发明的末端执行器150，可以理解的是本发明的驱动装置不仅可以适用本发明的末端执行器150，也可以适用虽然结构与本发明的末端执行器150不同，但原理相同的其他末端执行器。

本发明一实施例的驱动装置如图8A所示，驱动装置170包括第一驱动单元 171、第二驱动单元172、第三驱动单元173以及第四驱动单元174，第一对缆绳的第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B的近端以相反的方式绕在第一驱动单元171上，因此第一驱动单元171的转轴171A转动时带动第一驱动单元 171收拉/释放第一驱动缆绳151A或第二驱动缆绳151B，从而使得第一夹持部411绕第三销313的轴线BB’旋转。第二对缆绳的第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B的近端以相反的方式绕在第二驱动单元172上，因此当第二驱动单元172的转轴172A转动时带动第二驱动单元172收拉/释放第三驱动缆绳152A 或第四驱动缆绳152B，从而使得第二夹持部412绕第三销313的轴线BB’旋转，第一驱动单元171和第二驱动单元172的旋转带动第一对缆绳和第二对缆绳配合实现末端执行器150的开合和/或偏航运动。第四对缆绳的第七驱动缆绳154A 和第八驱动缆绳154B的一端以相反的方式绕在第四驱动单元174上，另一端绕在长轴160上，因此当第四驱动单元174的转轴174A旋转时带动第四驱动单元 174收拉/释放第七驱动缆绳154A或第八驱动缆绳154B从而带动长轴160的滚动。

驱动装置还包括俯仰机构、第三驱动单元以及第三对缆绳，第三对缆绳的第一俯仰驱动缆绳153A和第二俯仰驱动缆绳153B的一端以相反的方式绕在第三驱动单元173上，第一俯仰驱动缆绳153A和第二俯仰驱动缆绳153B的另一端连接到俯仰机构175上，第三驱动单元173、第一对缆绳、第二对缆绳、第三对缆绳以及俯仰机构175一起配合实现末端执行器150的俯仰运动。

以下详细说明驱动装置170是如何实现末端执行器150俯仰运动的，俯仰机构175包括滑架1751和设置在滑架1751两端的第一导向部1752和第二导向部 1753，驱动装置170内还具有第一导向轮176A、第二导向轮176B、第三导向轮 176C以及第四导向轮176D。第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B经过第一导向轮176A的导向后再经过第一导向部1752的导向后最后经过第三导向轮 176C的导向后进入长轴160内，并沿手术器械120的远端延伸最后安装到末端执行器150上。类似地，第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B经过第二导向轮176B的导向后再经过第二导向部1753的导向后最后后经过第四导向轮 176D的导向后进入长轴160内，并沿手术器械120的远端延伸最后安装到到末端执行器150的第二夹持部412上。

俯仰机构175被第三驱动单元173驱动可以相对驱动机构170的壳体177滑动，具体地，第三驱动单元173旋转时收拉第一俯仰驱动缆绳153A并同时释放第二俯仰驱动缆绳153B，或释放第一俯仰驱动缆绳153A并同时收拉第二俯仰驱动缆绳153B，从而牵引俯仰机构175在驱动装置170内移动，由于第一对缆绳绕在第一导向部1752的部分上，第二对缆绳绕在第二导向部1753的部分上，因此当俯仰机构175被牵引移动时会使得第一对缆绳和第二对缆绳在驱动装置 170内长改变从而实现末端执行器150的俯仰运动。

如图8B所示，当第三驱动单元173逆时针(第一方向)旋转时，第三驱动单元 173收拉第一俯仰驱动缆绳153A并同时释放第二俯仰驱动缆绳153B，从而牵引俯仰机构175沿A方向移动，由于第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B绕在第一导向部1752上，因此当俯仰机构175被牵引沿A方向移动时，第一导向部1752带动第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B在驱动装置170内的长度同时增加，且两者增加的长度是一样的，与此同时，由于第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B绕在第二导向部1753上，因此当俯仰机构175被牵引沿A方向移动时，第二导向部1753第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B在驱动装置170内的长度同时减少，且两者减少的长度是一样的。此时相当于俯仰机构175同时收拉第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B，并同时释放第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B，此时末端执行器150执行与图5D相反方向的俯仰运动。相反地，如图8C所示，当第三驱动单元173顺时针(第二方向) 旋转时，第三驱动单元驱动俯仰机构175沿B方向方向移动，此时第一导向部 1752带动第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B在驱动装置内的长度同时减少，第二导向部1753带动第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B在驱动装置内的长度同时增加，反映到末端执行器150上，相对于驱动装置170同时释放第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B，并同时收拉第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B，此时驱动装置170驱动末端执行器150执行与图5D所示的俯仰运动。

为了使在俯仰机构175能精确操纵末端执行器150的俯仰运动，第三驱动单元173驱动俯仰机构175始终沿直线运动，并且使得俯仰机构175运动引起的第一驱动缆绳151A至第四驱动缆绳152B的在驱动装置170内长度变化始终是线性变化的。具体地，如8B所示，第一俯仰驱动缆绳153A通过第五导向轮176E 重新定向后沿俯仰机构175的运动方向延伸并固定到俯仰机构的一端，同样地，第二俯仰驱动缆绳153B通过第五导向轮176E重新定向后沿俯仰机构175运动的方向延伸并固定到俯仰机构175的另一端，这样使得第一俯仰驱动缆绳153A 在第五导向轮176E和第一导向部1752之间的部分与俯仰机构175运动方向平行，同样地，第二俯仰驱动缆绳153B在第六导向轮176F和第二导向部1753之间的部分也与俯仰机构175运动方向平行，因此末端执行器150俯仰运动的过程中，第三驱动单元173将通过第一俯仰驱动缆绳153A和第二俯仰驱动缆绳 153B使得驱动机构175始终是沿直线运动，俯仰机构175沿直线运动的速度与第三驱动单元173的旋转线速度成正比例关系，这个可以使俯仰运动的控制更加精确。

另外，第一导向轮176A至第六导向轮176F、第一导向部1752以及第二导向部1753都是具有并排的两个滑轮的结构，以用于引导两条驱动缆绳。如图9A 所示，第一导向轮176A和第一导向部1752的轴线平行，第三导向轮176C与第一导向轮176A、第一导向部1752的轴线平行，第一导向轮176A以及第三导向轮1762的两个滑轮分别用于引导第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B，第一驱动缆绳151A在经过第一导向轮176A的导向后在第一导向轮176A和第一导向部1752之间形成有第一部分缆绳151Aa，以及第二驱动缆绳151B在第一导向轮176A和第一导向部1752之间形成有第二部分缆绳151Ba，第一部分缆绳151Aa和第二部分缆绳151Ba不包括绕在滑轮上的部分，其中第一部分缆绳 151Aa和第二部分缆绳151Ba都与俯仰机构175的运动方向平行。因此，当俯仰机构175在第三驱动单元173的驱动下沿直线运动的过程中引起的第一部分缆绳151Aa和第二部分缆绳151Ba的长度变化始终是线性的。

如图9B所示，第一驱动缆绳151A在第一导向部1752和第三导向轮176C 之间形成有第三部分缆绳151Ab，第二驱动缆绳151B在第一导向部1752和第三导向轮176C之间形成有第四部分缆绳151Bb，第三部分缆绳151Ab和第四部分缆绳151Bb相对于第三导向轮176C的中心平面H1对称，中心平面H1是指位于第三导向轮176C的两个并排滑轮的中间且垂直于第三导向轮176C的轴线 c1的直线，同样地，第三部分缆绳151Ab和第四部分缆绳151Bb也不包括绕在滑轮上的部分。第三部分缆绳151Ab和第四部分缆绳151Bb与中心线H1的夹角都为θ，且夹角θ足够小，从而使得第三部分缆绳151Ab和第四部分缆绳151Bb 的长度几乎等于第一导向部1752和第三导向176C在中心平面H1上的最短直线的距离，从而第三部分缆绳151Ab和第四部分缆绳151Bb也与俯仰机构175运动方向大致平行。因此，在末端执行器150的俯仰过程中，俯仰机构175的移动速度与第一驱动缆绳151A至第四驱动缆绳152B中的任一驱动缆绳在驱动装置170的长度变化的速度成正比例关系，如前所述，俯仰机构175沿直线运动的速度与第三驱动单元173的旋转线速度成正比例关系，故末端执行器150执行俯仰运动的过程中，第一驱动缆绳151A至第四驱动缆绳152B中的任一驱动缆绳在驱动装置170的长度变化的速度与第三驱动单元173的旋转线速度成正比例关系，这样末端执行器150的整个俯仰运动将精确可控。本实施例中第一驱动缆绳151A至第四驱动缆绳152B中的任一驱动缆绳在驱动装置170的长度变化的速度为第三驱动单元173的旋转线速度的两倍。

同样地，第二对缆绳的第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B在第二导向轮176B、第二导向部1753以及第四导向轮176D之间的部分也和上述第一对缆绳具有相同的设置，此处不再赘述。因此，当俯仰机构175在第三驱动单元173 的驱动下沿直线运动的过程中引起的第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B 的长度变化也基本上是线性的。

由于俯仰机构175是直线运动且由于俯仰机构175运动而引起的第一对缆绳和第二对缆绳在驱动装置170内的变化量也是线性的，且第一对缆绳和第二对缆绳的长度线性变化率也相同。如图8C所示，若俯仰机构175在第三驱动单元 173的驱动下从图8A所示的零点位置沿B方向移动的距离为L/2，则第一驱动缆绳151A的第一部分缆绳151Aa和第三部分缆绳151Ab长度都分别减少了L/2，第二驱动缆绳151B的第二部分缆绳151Ba和第四部分缆绳151Ab长度有都分别减少了L/2，因此使得第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B在驱动装置 170内长度都分别减少了L。相反地，第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B 在第而导向轮176B和第二导向部1753之间的部分以及在第二导向部1753与第四导向轮176D之间的部分的长度都分别增加了L/2，因此使得第三驱动缆绳 152A和第四驱动缆绳152B在驱动装置170内的长度增加了L。于此同时由于俯仰机构175的移动而引起了第一对缆绳和第二对缆绳在末端执行器150上的变化，再回到图5C和5D，驱动机构175同时收拉第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B并同时释放第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B，使得第一驱动缆绳151A在第五滑轮225上的包角长度增加了L，第二驱动缆绳在第八滑轮 228上的包角长度增加了L，第三驱动缆绳152A在第六滑轮226上的包角长度减少了L，第四驱动缆绳152B在第七滑轮227上的包角长度减少了L,使得末端执行器150执行如图5D所示的俯仰运动。相反地，当第三驱动单元173逆时针旋转时，其牵引俯仰机构175沿A方向运动，使得驱动机构175同时收拉第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B并同时释放第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B，使得第一驱动缆绳151A在第五滑轮225上的包角长度减少了L，第二驱动缆绳在第八滑轮228上的包角长度减少了L，第三驱动缆绳152A在第六滑轮226上的包角长度增加了L，第四驱动缆绳152B在第七滑轮227上的包角长度增加了L,使得末端执行器150执行与图5D相反方向的俯仰运动。

因此，在俯仰机构175通过第一对缆绳和第二对缆绳操纵末端执行器150执行俯仰运动的过程中，第一对缆绳在驱动装置的长度变化量与第二对缆绳在驱动装置内的长度变化量相等，第一对缆绳在第二组滑轮上的包角长度变化量的长度与第二对缆绳在第二组滑轮上的包角长度变化量的长度相等。从而俯仰机构175精确地实现对末端执行器150的俯仰运动操纵，不会存在末端执行器150 俯仰运动后驱动缆绳松弛的情况，且由于俯仰机构175直线运动引起第一对缆绳和第二对缆绳在操纵末端执行器150俯仰运动的过程中的长度变化是线性的，因此末端执行器150俯仰运动位置也可以精确计算。

本发明另一实施例的驱动装置如图10所示，驱动装置270和上一实施例的驱动装置170大部分相同，不同的是驱动装置270增加了用于引导第一对缆绳和第二对缆绳的导向轮，即驱动装置270增加了第七导向轮176G、第八导向轮 176H、第九导向轮176I以及第十导向轮176J，第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B依次经过第一导向轮176A、第一导向部1752、第三导向轮176C、第七导向轮176G以及第九导向轮176I的引导后进入长轴160内并延伸到末端执行器150，第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B依次经过第二导向轮176B、第二导向部1753、第四导向轮176D、第八导向轮176H以及第十导向轮176J 的引导后进入长轴160内并延伸到末端执行器150。和上一实施例相比较，第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B在第一导向部1752与第三导向轮176C之间的部分以及第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B在第二导向部1753与 176D之间的部分都与俯仰机构175的运动方向平行，从而使得俯仰机构175移动引起的第一对缆绳和第二对缆绳在驱动装置270内的长度的线性变化的误差比上一实施例更小。

本发明另一实施例的驱动装置如图11所示，驱动装置370的俯仰机构375 与第三驱动单元373通过齿轮啮合的方式相连，具体的，驱动装置370的俯仰机构375具有滑架3751，滑架3751两端分别连接第一导向部1752和第二导向部173，滑架3751的本体具有齿条结构，第三驱动单元372具有与滑架3751的齿条机构啮合的齿轮结构，第三驱动单元373旋转时，第三驱动单元373将带动俯仰机构沿直线运动，从而改变第一对缆绳和第二对缆绳在驱动装置370内长度，从而实现操纵末端执行器150的俯仰运动。可以理解的是，第三驱动单元373与俯仰机构375不仅可以通过齿轮齿条方式啮合，在其他一些实施例中，第三驱动单元373与俯仰机构375也可以通过两个齿轮的方式进行啮合。在其他一些实施例中，第三驱动单元与俯仰机构也可以通过凸轮形式进行连接，即第三驱动单元包括凸轮结构，该凸轮结构于俯仰机构的滑架相抵接，当第三驱动单元旋转时，该凸轮结构将抵触俯仰机构的滑架从而推动俯仰机构沿直线运动。

图12A-12E示出了本发明另一实施例的驱动装置，驱动装置470包括本体 479，本体479上设置有第一驱动单元471、第二驱动单元472、第三驱动单元473、第四驱动单元474以及俯仰机构475，第四驱动单元474用于驱动长轴160 滚动。长轴160通过轴承与本体479连接，俯仰机构475和第三驱动单元473 通过俯仰缆绳连接。俯仰机构475包括滑架4731和设置在滑架4731两端的第一导向部4732和第二导向部4733，滑架4731可滑动的安装在安装座478上，安装座478固定安装在本体478上，安装座478上设置有用于引导滑架4731滑动的第一引导轮477A、第二引导轮477B、第三引导轮477C以及第四引导轮 477D，第一引导轮477A、第二引导轮477B、第三引导轮477C以及第四引导轮 477D形成一个供滑架4731在其中滑动的滑动区域，滑架4731被限制在改滑动区域内滑动。

用于操纵末端执行器150俯仰、偏航以及开合运动的第一对缆绳和第二对缆绳的近端分别绕在第一驱动单元471和第二驱动单元472上，第一对缆绳的第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳451B经过设置在安装座478第一导向轮476A 引导后再经过第一导向部4732的引导后最后经过设置在安装座478上的第三导向轮476C的引导后进入长轴160内，并一直沿长轴160远端延伸最后固定到末端执行器150上的第一夹持部411上。第二对缆绳的第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B经过设置在安装座上的第二导向轮476B的引导后再经过第二导向部4733的引导后最后经过设置在安装座478上的第四导向轮476D后进入长轴160内，并一直沿长轴160远端延伸最后固定到末端执行器150的第二夹持部412上。用于操纵末端执行器150俯仰运动的俯仰缆绳的近端绕在第三驱动单元473上，第一俯仰缆绳153A和第二俯仰缆绳153B经过第五导向轮476E 的引导后连接到俯仰机构475的滑架4731上，第三驱动单元473的通过第一俯仰缆绳153A和第二俯仰缆绳153B驱动滑架4731在安装座478上移动。

安装座478包括第一凸台4781，第一凸台4781用于与本体479固定连接上，第一凸台4781上设置有第二凸台4782、第三凸台4783、第四凸台4784以及第五凸台4785。第二凸台4782上具有第一安装孔4791和第二安装孔4792，第一引导轮477A和第二引导轮477B分别通过第二安装孔4792和第一安装孔4791 安装到第二凸台4782上。第三凸台4783上具有第三安装孔4793和第四安装孔 4794，第一导向轮476A和第二导向轮476B分别通过第三安装孔4793和第四安装孔4794安装到第三凸台4783。第四凸台4784上具有第五安装孔4795，第三引导轮477C和位于第三引导轮477C下方的第五导向轮476E通过同一根轴安装到第五安装孔4795中。第五台面4775上具有第七安装孔4797，第四引导轮 477D通过第七安装孔安装到第五台面4775上。为了保持第三引导轮477C和第四引导轮477D安装到安装座478上后可以位于同一高度，第四凸台4784和第五台面4785具有一定的高度差，该高度差大致等于第五导向轮476E的高度。

安装座478上还具有与第三凸台4783相对的第六凸台4786，第六凸台4786 与第三凸台4783之间具有安装槽4796和过线孔4787，第三导向轮476C和第四导向轮476D通过安装槽4796安装到安装座478上，过线孔4787位于安装到安装座478上的第三导向轮476C和第四导向轮477D之间，过线孔4775与长轴 160联通用于将驱动缆绳引导入长轴160内。

俯仰机构475的滑架4731的主体部两侧设有第一滑轨4776A和第二滑轨 4776B，滑架4731连接到安装座478后，第一滑轨4776A滑动安装在对齐地第一引导轮477A和第二引导轮477B上，第二滑轨4776B滑动安装在对齐地第三引导轮477C和第四引导轮477D上，第一滑轨4776被限制在在第一引导轮 477A、第二引导轮477B、第三引导轮477C以及第四引导轮477D形成的滑动区域内滑动。滑架4731的两端分别具有第一安装空间4777和第二安装空间4778，第一导向部4732和第二导向部4733分别安装到第一安装空间4777和第二安装空间4778内。滑架4731还具有中心开口4771，中心开口4771用于容纳第三凸台4783和第六凸台4786，当滑架4731滑动到极限位置时中心开4771的内侧将抵触到第三凸台4783和第六凸轮4786，从而三凸台4783、第六凸台478 可以限制滑架4731在安装座478上滑动区域内的滑动行程。

滑架4731一端具有第一引导槽4674和第一固定孔4772，另一端具有第二引导槽4675和第二固定孔4773，第一引导槽4784用于引导第一俯仰驱动缆绳 153A固定到第一固定孔4772中，第二引导槽4775用于引导第二俯仰驱动缆绳 153B固定到第二固定孔4773中。第一引导槽4674和第二引导槽4675在第一导向轮476A的轴向的方向相互错开，以使第一俯仰驱动缆绳153A和第二俯仰驱动缆绳153B能不相互干涉的固定到滑架4731上。

本实施例的驱动装置470操纵末端执行器150俯仰运动的过程如图12E所示，当致动器驱动轴473A带动第三驱动单元473沿第一方向(逆时针)旋转时，第三驱动单元473收拉第二俯仰驱动缆绳153B并同时释放第一俯仰驱动缆绳153A，从而使得俯仰机构475沿图12E所示的方向运动，若图12E中的俯仰机构475 相对于图12B中的俯仰机构475所在的零位状态移动的距离L/2，则第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B在第一导向部4732和第一导向轮476A之间的长度，以及在第一导向部4732和第三导向轮476C之间的长度都同时分别减少了 L/2，从而使得第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳151B在驱动装置470内的长度都分别减少了L。相应地，第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B在第二导向部4733和第二导向轮476B之间的长度，以及在第二导向部4733和第四导向轮476D之间的长度同时都分别增加了L/2，从而使得第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B在驱动装置内的长度都分别增加了L。俯仰机构475的移动而引起了第一对缆绳和第二对缆绳在末端执行器150上的变化如5B所示，相对于驱动机构175同时收拉第三驱动缆绳152A和第四驱动缆绳152B并同时释放第一驱动缆绳151A和第二驱动缆绳152B，使得第三驱动缆绳152A在第六滑轮 226上的包角长度减少了L，第四驱动缆绳152B在第七滑轮227上的包角长度减少了L，第一驱动缆绳151A在第五滑轮225上的包角长度增加了L，第二驱动缆绳在第八滑轮228上的包角长度增加了L，从而末端执行器150执行如图 5D所示的俯仰运动。当第三驱动单元473沿与第一方向相反的第二方向(顺时针) 旋转时，俯仰机构475的运动方向与第三驱动单元473沿第一方向旋转相反，具体中间过程和上述第三驱动单元473沿第一方向旋转相反，此处不再赘述，从而第三驱动单元473操纵末端执行器150执行与图5D所示相反方向的俯仰运动。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。