本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)、手術(shù)器械及內(nèi)窺鏡。

背景技術(shù)：

隨著機(jī)器人的快速發(fā)展，各種具有特色的機(jī)器人不斷地涌現(xiàn)，而其中，對(duì)于仿生機(jī)器人的研究則顯得越發(fā)突出，蛇形機(jī)器人的研究也越來越多。蛇形機(jī)器人產(chǎn)生和發(fā)展的根本原因在于其可以完成正常機(jī)器人所不能完成的動(dòng)作。其運(yùn)動(dòng)與自然界中的蛇類似，可以實(shí)現(xiàn)平面扭轉(zhuǎn)和空間扭轉(zhuǎn)，在運(yùn)動(dòng)過程中躲避障礙物，用來完成人或其他機(jī)器無法完成的任務(wù)。

鑒于這一特征，用于醫(yī)療手術(shù)的蛇形機(jī)器人也慢慢地出現(xiàn)了。特別是在微創(chuàng)傷手術(shù)過程中，由于創(chuàng)口很小，為達(dá)到更佳的治療效果，減少手術(shù)過程中對(duì)于其他組織的損害，多采用蛇形關(guān)節(jié)的手術(shù)器械，以實(shí)現(xiàn)手術(shù)過程中對(duì)于其他器官的避讓。這一優(yōu)勢(shì)使得蛇形關(guān)節(jié)的手術(shù)器械可以很好的應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域。

然而，目前用于醫(yī)療器械的蛇形關(guān)節(jié)存結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件多，裝配繁瑣的缺點(diǎn)。美國專利us6817974b2提出了一種蛇形關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)間通過了一種類短連桿的結(jié)構(gòu)連接，其通過不同的排布方式可實(shí)現(xiàn)空間的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但是在彎曲扭轉(zhuǎn)過程中，存在運(yùn)動(dòng)精度低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)，以提高蛇形關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)精度或者降低其結(jié)構(gòu)復(fù)雜度；本發(fā)明的目的還在于提供一種具有蛇形關(guān)節(jié)的手術(shù)器械以及一種具有蛇形關(guān)節(jié)的內(nèi)窺鏡。

基于上述目的，本發(fā)明提供一種手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)，所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)具有至少一個(gè)自由度，并包括：至少一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)和柔性結(jié)構(gòu)；其中，

每個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)包括位于下端的第一關(guān)節(jié)接頭和位于上端的第二關(guān)節(jié)接頭；所述第一關(guān)節(jié)接頭包括第一底盤，所述第一底盤的第一表面上設(shè)置有第一支撐結(jié)構(gòu)和第二支撐結(jié)構(gòu)，所述第一支撐結(jié)構(gòu)上具有第一突出部，所述第二支撐結(jié)構(gòu)上具有第一連接孔；所述第二關(guān)節(jié)接頭包括第二底盤，所述第二底盤的第二表面上設(shè)置有第三支撐結(jié)構(gòu)和第四支撐結(jié)構(gòu)，所述第三支撐結(jié)構(gòu)上具有第二突出部，所述第四支撐結(jié)構(gòu)上具有第二連接孔；所述第一表面和所述第二表面相對(duì)設(shè)置，所述第一突出部位于所述第二連接孔中，并相對(duì)于所述第二連接孔轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二突出部位于所述第一連接孔中，并相對(duì)于所述第一連接孔轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述柔性結(jié)構(gòu)控制所述關(guān)節(jié)接頭對(duì)圍繞一關(guān)節(jié)軸線擺動(dòng)。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述第一突出部為一直線或一曲線圍繞第一軸線形成的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，所述第一連接孔為一直線或一曲線圍繞第二軸線形成的回轉(zhuǎn)面結(jié)構(gòu)，所述第一軸線和所述第二軸線均與所述第一底盤的軸線垂直相交；所述第二突出部為一直線或一曲線圍繞第三軸線形成的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，所述第二連接孔為一直線或一曲線圍繞第四軸線形成的回轉(zhuǎn)面結(jié)構(gòu)，且

所述關(guān)節(jié)軸線、所述第一軸線、所述第二軸線、所述第三軸線及所述第四軸線共線。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述第一突出部和所述第二突出部均為圓柱體結(jié)構(gòu)、圓臺(tái)結(jié)構(gòu)或者圓錐結(jié)構(gòu)；所述第一連接孔和所述第二連接孔均為圓柱面結(jié)構(gòu)、圓臺(tái)面結(jié)構(gòu)或者圓錐面結(jié)構(gòu)。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述第一突出部位于所述第一支撐結(jié)構(gòu)的第一側(cè)面，所述第一側(cè)面為所述第一支撐結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述第一底盤軸線的側(cè)面；

所述第一支撐結(jié)構(gòu)靠近所述第一底盤軸線的側(cè)面為第五側(cè)面；

所述第二突出部位于所述第三支撐結(jié)構(gòu)的第二側(cè)面，所述第二側(cè)面為所述第三支撐結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述第二底盤軸線的側(cè)面；

所述第三支撐結(jié)構(gòu)靠近所述第二底盤軸線的側(cè)面為第六側(cè)面；

所述第二支撐結(jié)構(gòu)靠近所述第一底盤軸線的側(cè)面為第三側(cè)面；

所述第四支撐結(jié)構(gòu)靠近所述第二底盤軸線的側(cè)面為第四側(cè)面；

所述第一側(cè)面與所述第三側(cè)面之間的距離l1與所述第二側(cè)面與所述第四側(cè)面之間的距離l2存在以下的關(guān)系：

l1-lp2＜l2＜l1+lp1，

或者，

l2-lp1＜l1＜l2+lp2，

其中，lp1為所述第一突出部的軸向長度，lp2為所述第二突出部的軸向長度；

同時(shí)，

所述第一側(cè)面與所述第五側(cè)面之間的距離與所述第一突出部的軸向長度之和，小于所述第四側(cè)面與所述第六側(cè)面之間的距離；

所述第二側(cè)面與所述第六側(cè)面之間的距離與所述第二突出部的軸向長度之和，小于所述第三側(cè)面與所述第五側(cè)面之間的距離。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述第一支撐結(jié)構(gòu)的第一側(cè)面至所述第二支撐結(jié)構(gòu)的第七側(cè)面之間的距離與所述第一突出部的軸向長度之和小于等于所述第一底盤的直徑，其中，所述第二支撐結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述第一底盤軸線的側(cè)面為所述第七側(cè)面；

所述第三支撐結(jié)構(gòu)的第二側(cè)面至所述第四支撐結(jié)構(gòu)的第八側(cè)面之間的距離與所述第二突出部的軸向長度之和小于等于所述第二底盤的直徑，其中，所述第四支撐結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述第二底盤軸線的側(cè)面為所述第八側(cè)面；

在關(guān)節(jié)接頭對(duì)中，所述第一突出部的外側(cè)端面到第二突出部的外側(cè)端面之間的距離小于等于所述第一底盤的直徑，同時(shí)所述關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的所述第一突出部的外側(cè)端面到所述第二突出部的外側(cè)端面之間的距離也小于等于所述第二底盤的直徑。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述第二支撐結(jié)構(gòu)靠近所述第一底盤軸線的側(cè)面為第三側(cè)面；

所述第四支撐結(jié)構(gòu)靠近所述第二底盤軸線的側(cè)面為第四側(cè)面；

所述第一突出部位于所述第一支撐結(jié)構(gòu)的第五側(cè)面，所述第五側(cè)面為所述第一支撐結(jié)構(gòu)靠近所述第一底盤軸線的側(cè)面；

所述第二突出部位于所述第三支撐結(jié)構(gòu)的第六側(cè)面，所述第六側(cè)面為所述第三支撐結(jié)構(gòu)靠近所述第二底盤軸線的側(cè)面；

所述第二支撐結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述第一底盤軸線的側(cè)面為第七側(cè)面；

所述第四支撐結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述第二底盤軸線的側(cè)面為第八側(cè)面；

所述第五側(cè)面與第七側(cè)面之間的距離l3與所述第六側(cè)面與第八側(cè)面之間的距離l4存在以下的關(guān)系：

l3-lp1＜l4＜l3+lp2，

或者，

l4-lp2＜l3＜l4+lp1，

其中，lp1為所述第一突出部的軸向長度，lp2為所述第二突出部的軸向長度；

同時(shí)，

所述第四側(cè)面與所述第八側(cè)面之間的距離，小于所述第三側(cè)面與所述第五側(cè)面之間的距離與所述第一突出部的軸向長度之差值；

所述第三側(cè)面與所述第七側(cè)面之間的距離，小于所述第四側(cè)面與所述第六側(cè)面之間的距離與所述第二突出部的軸向長度之差值。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述第一支撐結(jié)構(gòu)的第一側(cè)面至所述第二支撐結(jié)構(gòu)的第七側(cè)面之間的距離小于等于所述第一底盤的直徑，其中，所述第一側(cè)面為所述第一支撐結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述第一底盤軸線的側(cè)面；

所述第三支撐結(jié)構(gòu)的第二側(cè)面至所述第四支撐結(jié)構(gòu)的第八側(cè)面之間的距離小于等于所述第二底盤的直徑，其中，所述第二側(cè)面為所述第三支撐結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述第二底盤軸線的側(cè)面；

在關(guān)節(jié)接頭對(duì)中，所述第一側(cè)面到所述第二側(cè)面之間的距離小于等于所述第一底盤的直徑，所述關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的所述第一側(cè)面到所述第二側(cè)面之間的距離同時(shí)也小于等于所述第二底盤的直徑。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述第一支撐結(jié)構(gòu)的厚度、所述第二支撐結(jié)構(gòu)的厚度及所述第一突出部的軸向長度三者相等；所述第三支撐結(jié)構(gòu)的厚度、所述第四支撐結(jié)構(gòu)的厚度及所述第二突出部的軸向長度三者相等。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述第一表面包括第一分表面及與所述第一分表面相交的第二分表面，所述第一支撐結(jié)構(gòu)及所述第二支撐結(jié)構(gòu)分別置于所述第一分表面；所述第二表面包括第三分表面及與所述第三分表面相交的第四分表面，所述第三支撐結(jié)構(gòu)及所述第四支撐結(jié)構(gòu)分別置所述第三分表面。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述第二分表面為一平面，且所述關(guān)節(jié)軸線經(jīng)過所述第二分表面所在的平面；

所述第四分表面為一平面，且所述關(guān)節(jié)軸線經(jīng)過所述第四分表面所在的平面。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述第二分表面與所述第一分表面的夾角為0°～45°；所述第四分表面與所述第三分表面的夾角為0°～45°。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述第二分表面與所述第四分表面均為曲面，且所述曲面被配置為，當(dāng)關(guān)節(jié)接頭對(duì)擺動(dòng)至所述第二分表面與所述第四分表面相接時(shí)，所述第二分表面與所述第四分表面形成一接觸部位，在所述接觸部位的所述曲面之間設(shè)有一共切面，且所述第一軸線經(jīng)過所述共切面。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述共切面與所述第一分表面之間的夾角為小于0°且大于等于45°，所述共切面與所述第三分表面之間的夾角為小于0°且大于等于45°。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，每個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)的擺動(dòng)角度為大于0°且小于等于90°。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述第一底盤的圓周設(shè)置有第一軸向通孔，所述第一軸向通孔使所述柔性結(jié)構(gòu)延伸通過；所述第二底盤的圓周設(shè)置有第二軸向通孔，所述第二軸向通孔使所述柔性結(jié)構(gòu)延伸通過。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述第一軸向通孔的數(shù)量和所述第二軸向通孔的數(shù)量均為至少兩個(gè)，并且至少兩個(gè)所述第一軸向通孔和所述第二軸向通孔的位置相對(duì)應(yīng)。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，每個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中，所述第一軸向通孔的數(shù)量與所述第二軸向通孔的數(shù)量相同，并且所述第一軸向通孔的位置與所述第二軸向孔的位置一一對(duì)應(yīng)。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，當(dāng)所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)具有n個(gè)自由度時(shí)，所述柔性結(jié)構(gòu)至少為2n個(gè)，其中n為大于等于1的自然數(shù)。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述關(guān)節(jié)接頭對(duì)的數(shù)量為2個(gè)～10個(gè)，相鄰的兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)可拆卸連接或固定連接。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述第一底盤設(shè)有一與所述第一表面相對(duì)的第三表面，所述第三表面上設(shè)置有第一扣合機(jī)構(gòu)；所述第二底盤設(shè)有一與所述第二表面相對(duì)的第四表面，所述第四表面上設(shè)置有第二扣合機(jī)構(gòu)；相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的第二扣合機(jī)構(gòu)和第一扣合機(jī)構(gòu)能夠相扣，以使得相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的第二關(guān)節(jié)接頭和第一關(guān)節(jié)接頭可拆卸連接。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，所述第一扣合機(jī)構(gòu)包括多個(gè)第一凸臺(tái)和多個(gè)第一凹臺(tái)，所述第一凸臺(tái)和所述第一凹臺(tái)間隔排布；所述第二扣合機(jī)構(gòu)包括多個(gè)第二凸臺(tái)和多個(gè)第二凹臺(tái)，所述第二凸臺(tái)和所述第二凹臺(tái)間隔排布；所述第一凸臺(tái)的形狀、數(shù)量和位置與相鄰關(guān)節(jié)接頭對(duì)的所述第二凹臺(tái)相對(duì)應(yīng)，同樣，所述第二凸臺(tái)的形狀、數(shù)量和位置與相鄰關(guān)節(jié)接頭對(duì)的所述第一凹臺(tái)相對(duì)應(yīng)。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中，近端關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的第二關(guān)節(jié)接頭和遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的第一關(guān)節(jié)接頭一體成型。

可選的，在所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)的夾角為大于等于0°且小于等于180°。

本發(fā)明還提供一種手術(shù)器械，所述手術(shù)器械包括器械末端、如上所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)、管狀物、柔性件以及控制器；其中，所述器械末端、所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)、所述管狀物和所述控制器依次連接；所述柔性件一端連接所述控制器，另一端經(jīng)過所述管狀物與所述器械末端連接；所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的柔性結(jié)構(gòu)的近端經(jīng)過所述管狀物與控制器連接；所述控制器通過所述柔性件控制所述器械末端運(yùn)動(dòng)，通過手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的柔性結(jié)構(gòu)控制所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的擺動(dòng)。

本發(fā)明還提供一種內(nèi)窺鏡，所述內(nèi)窺鏡包括成像系統(tǒng)、如上所述的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)、管狀物以及控制器；其中，所述成像系統(tǒng)、所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)、所述管狀物和所述控制器依次連接；所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的柔性結(jié)構(gòu)的近端經(jīng)過所述管狀物后與控制器連接；所述控制器通過所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的柔性結(jié)構(gòu)控制所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)擺動(dòng)，進(jìn)而調(diào)整所述成像系統(tǒng)的位姿。

在本發(fā)明提供的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，通過關(guān)節(jié)接頭對(duì)的擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)了平面扭轉(zhuǎn)或者空間扭轉(zhuǎn)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的蛇形關(guān)節(jié)，降低了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。在本發(fā)明提供的手術(shù)器械和內(nèi)窺鏡中，包括所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)，從而能夠使得器械末端或者成像系統(tǒng)到達(dá)期望的位置和姿態(tài)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中的一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)的分離狀態(tài)立體示意圖；

圖2是圖1所示的一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)的主視示意圖；

圖3是圖2所示的一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)的連接狀態(tài)主視示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中的第一底盤/第二底盤的一俯視示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中的第一底盤/第二底盤的另一俯視示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中的相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中相鄰的第二關(guān)節(jié)接頭和第一關(guān)節(jié)接頭的分離狀態(tài)立體示意圖；

圖7是圖6所示的相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中相鄰的第二關(guān)節(jié)接頭和第一關(guān)節(jié)接頭的主視示意圖；

圖8是圖7所示的相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中相鄰的第二關(guān)節(jié)接頭和第一關(guān)節(jié)接頭的連接狀態(tài)主視示意圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中的相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中相鄰的第二關(guān)節(jié)接頭和第一關(guān)節(jié)接頭的分離狀態(tài)立體示意圖；

圖10是圖9所示的相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中相鄰的第二關(guān)節(jié)接頭和第一關(guān)節(jié)接頭的主視示意圖；

圖11是圖10所示的相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中相鄰的第二關(guān)節(jié)接頭和第一關(guān)節(jié)接頭的連接狀態(tài)主視示意圖；

圖12是本發(fā)明實(shí)施例的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中的多個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)的分離狀態(tài)立體示意圖；

圖13是圖12所示的多個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)的彎曲狀態(tài)立體示意圖；

圖14是圖13所示的多個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)的彎曲狀態(tài)主視示意圖；

圖15是本發(fā)明實(shí)施例的手術(shù)器械的自然狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16是本發(fā)明實(shí)施例的手術(shù)器械的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，關(guān)節(jié)接頭對(duì)-10、10a、10b、10c、10d；第一關(guān)節(jié)接頭-11、11a、11b、11c、11d；第二關(guān)節(jié)接頭-12、12a、12b、12c、12d；第一支撐結(jié)構(gòu)-111；第二支撐結(jié)構(gòu)-112；第三支撐結(jié)構(gòu)-121；第四支撐結(jié)構(gòu)-122；第一突出部-113；第二突出部-123；第一連接孔-114；第二連接孔-124；第一分表面-115；第二分表面-116；第三分表面-125；第四分表面-126；第一軸向通孔-117；第二軸向通孔-127；第一扣合機(jī)構(gòu)-118；第二扣合機(jī)構(gòu)-128；手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)-1；器械末端-2。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)、手術(shù)器械及內(nèi)窺鏡作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。特別的，各附圖需要展示的側(cè)重點(diǎn)不同，往往都采用了不同的比例。

在本申請(qǐng)中，“近端”和“遠(yuǎn)端”、“上端”和“下端”是從使用該醫(yī)療器械的醫(yī)生角度來看相對(duì)于彼此的元件或動(dòng)作的相對(duì)方位、相對(duì)位置、方向，盡管“近端”和“遠(yuǎn)端”、“上端”和“下端”并非是限制性的，但是“近端”、“下端”通常指該醫(yī)療設(shè)備在正常操作過程中靠近操作者的一端，而“遠(yuǎn)端”、“上端”通常是指遠(yuǎn)離操作者的一端。

本發(fā)明的核心思想在于，提供一種手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)，所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)包括：至少一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)和柔性結(jié)構(gòu)；其中，每個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)包括位于下端的第一關(guān)節(jié)接頭和位于上端的第二關(guān)節(jié)接頭；所述第一關(guān)節(jié)接頭包括第一底盤，所述第一底盤的第一表面上設(shè)置有第一支撐結(jié)構(gòu)和第二支撐結(jié)構(gòu)，所述第一支撐結(jié)構(gòu)上具有第一突出部，所述第二支撐結(jié)構(gòu)上具有第一連接孔；所述第二關(guān)節(jié)接頭包括第二底盤，所述第二底盤的第二表面上設(shè)置有第三支撐結(jié)構(gòu)和第四支撐結(jié)構(gòu)，所述第三支撐結(jié)構(gòu)上具有第二突出部，所述第四支撐結(jié)構(gòu)上具有第二連接孔；所述第一表面和所述第二表面相對(duì)設(shè)置，所述第一突出部位于所述第二連接孔中，并可以相對(duì)于所述第二連接孔轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二突出部位于所述第一連接孔中，并可以相對(duì)于所述第一連接孔轉(zhuǎn)動(dòng)；所述柔性結(jié)構(gòu)控制所述關(guān)節(jié)接頭對(duì)圍繞一關(guān)節(jié)軸線擺動(dòng)。通過關(guān)節(jié)接頭對(duì)的擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)了平面扭轉(zhuǎn)或者空間扭轉(zhuǎn)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的蛇形關(guān)節(jié)，降低了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。進(jìn)一步的，提供一種手術(shù)器械和內(nèi)窺鏡，包括所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)，從而能夠使得器械末端或者成像系統(tǒng)到達(dá)期望的位置和姿態(tài)。

具體的，請(qǐng)參考圖1至圖3，其中，圖1為本發(fā)明手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)一實(shí)施例中的一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)的分離狀態(tài)立體示意圖；圖2為圖1所示的一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)的主視示意圖；圖3為圖2所示的一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)的連接狀態(tài)主視示意圖。如圖1至圖3所示，每個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10包括位于下端的第一關(guān)節(jié)接頭11和位于上端的第二關(guān)節(jié)接頭12；所述第一關(guān)節(jié)接頭11包括第一底盤110，所述第一底盤110的第一表面上設(shè)置有第一支撐結(jié)構(gòu)111和第二支撐結(jié)構(gòu)112，所述第一支撐結(jié)構(gòu)111上具有第一突出部113，所述第二支撐結(jié)構(gòu)112上具有第一連接孔114；所述第二關(guān)節(jié)接頭12包括第二底盤120，所述第二底盤120的第二表面上設(shè)置有第三支撐結(jié)構(gòu)121和第四支撐結(jié)構(gòu)122，所述第三支撐結(jié)構(gòu)121上具有第二突出部123，所述第四支撐結(jié)構(gòu)122上具有第二連接孔124；所述第一表面和所述第二表面相對(duì)設(shè)置，所述第一突出部113位于所述第二連接孔124中，并可以相對(duì)于所述第二連接孔轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二突出部123位于所述第一連接孔114中，并可以相對(duì)于所述第一連接孔轉(zhuǎn)動(dòng)。

在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述第一突出部113為一直線或一曲線圍繞第一軸線形成的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，所述第一連接孔114為一直線或一曲線圍繞第二軸線形成的回轉(zhuǎn)面結(jié)構(gòu)，所述第一軸線和所述第二軸線均與所述第一底盤110的軸線垂直相交；所述第二突出部123為一直線或一曲線圍繞第三軸線形成的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，所述第二連接孔124為一直線或一曲線圍繞第四軸線形成的回轉(zhuǎn)面結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述第一軸線和所述第二軸線共線；所述第三軸線和所述第四軸線共線，同一關(guān)節(jié)接頭對(duì)10中的第一軸線、第二軸線、第三軸線和第四軸線共線。顯然這里的第一軸線、第二軸線、第三軸線、第四軸線和關(guān)節(jié)軸線也共線。由此可以使得所述第一突出部113與所述第二連接孔124很好的貼合，所述第二突出部123與所述第一連接孔114很好的貼合，從而保證了所述第一關(guān)節(jié)接頭11和所述第二關(guān)節(jié)接頭12在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的穩(wěn)定性與可靠性。具體的，所述第一突出部113和所述第二突出部123可以為圓柱體結(jié)構(gòu)、圓臺(tái)結(jié)構(gòu)或者圓錐結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)；所述第一連接孔114和所述第二連接孔124可以為圓柱面結(jié)構(gòu)、圓臺(tái)面結(jié)構(gòu)或者圓錐面結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖1至圖3，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述第一突出部113位于所述第一支撐結(jié)構(gòu)111的第一側(cè)面，所述第一側(cè)面為所述第一支撐結(jié)構(gòu)111遠(yuǎn)離所述第一底盤110軸線的側(cè)面；所述第一支撐結(jié)構(gòu)111靠近所述第一底盤110軸線的側(cè)面為第五側(cè)面；所述第二突出部123位于所述第三支撐結(jié)構(gòu)121的第二側(cè)面，所述第二側(cè)面為所述第三支撐結(jié)構(gòu)121遠(yuǎn)離所述第二底盤120軸線的側(cè)面；所述第三支撐結(jié)構(gòu)121靠近所述第二底盤120軸線的側(cè)面為第六側(cè)面；所述第二支撐結(jié)構(gòu)112靠近所述第一底盤110軸線的側(cè)面為第三側(cè)面；所述第四支撐結(jié)構(gòu)122靠近所述第二底盤120軸線的側(cè)面為所述第四側(cè)面；所述第二支撐結(jié)構(gòu)112遠(yuǎn)離所述第一底盤110軸線的側(cè)面為所述第七側(cè)面；所述第四支撐結(jié)構(gòu)122遠(yuǎn)離所述第二底盤120軸線的側(cè)面為所述第八側(cè)面。優(yōu)選，以上第一側(cè)面至第八側(cè)面均相互平行。所述第一側(cè)面與所述第三側(cè)面之間的距離l1與所述第二側(cè)面與所述第四側(cè)面之間的距離l2存在以下的關(guān)系：l1-lp2＜l2＜l1+lp1，或者，l2-lp1＜l1＜l2+lp2，其中，lp2為所述第二突出部的軸向長度，lp1為所述第一突出部的軸向長度；同時(shí)，所述第一側(cè)面與所述第五側(cè)面之間的距離與所述第一突出部的軸向長度之和，小于所述第四側(cè)面與所述第六側(cè)面之間的距離；所述第二側(cè)面與所述第六側(cè)面之間的距離與所述第二突出部的軸向長度之和，小于所述第三側(cè)面與所述第五側(cè)面之間的距離。這里一側(cè)面到另一側(cè)面的距離，以兩側(cè)面所限定的關(guān)節(jié)軸線的長度來計(jì)量。第一突出部、第二突出部的長度，也以突出部的端面、突出部鄰接的側(cè)面所限定的關(guān)節(jié)軸線長度來計(jì)量。下面實(shí)施例也是如此。由此可以實(shí)現(xiàn)所述第一關(guān)節(jié)接頭11和所述第二關(guān)節(jié)接頭12連接，即第一突出部113能夠置于第二連接孔124中，第二突出部123能夠置于第一連接孔114中。

較佳的，所述第一支撐結(jié)構(gòu)111的第一側(cè)面至所述第二支撐結(jié)構(gòu)112的第七側(cè)面之間的距離與所述第一突出部113的軸向長度之和小于等于所述第一底盤110的直徑；所述第三支撐結(jié)構(gòu)121的第二側(cè)面至所述第四支撐結(jié)構(gòu)122的第八側(cè)面之間的距離與所述第二突出部123的軸向長度之和小于等于所述第二底盤120的直徑；裝配后，所述關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的第一突出部113的外側(cè)端面到第二突出部123的外側(cè)端面之間的距離小于等于所述第一底盤110的直徑、同時(shí)也小于等于所述第二底盤120的直徑。即使得所述第一支撐結(jié)構(gòu)111、所述第二支撐結(jié)構(gòu)112及所述第一突出部113均位于所述第一底盤110的投影之內(nèi)，所述第三支撐結(jié)構(gòu)121、所述第四支撐結(jié)構(gòu)122及所述第二突出部123均位于所述第二底盤120的投影之內(nèi)，從而可以使得所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的安全性與可靠性更高，避免使用時(shí)所述第一突出部113或者所述第二突出部123劃傷人體組織等。

在本申請(qǐng)的其他實(shí)施例中，所述第二支撐結(jié)構(gòu)112靠近所述第一底盤110軸線的側(cè)面為第三側(cè)面；所述第四支撐結(jié)構(gòu)122靠近所述第二底盤120軸線的側(cè)面為所述第四側(cè)面；所述第一突出部113也可以位于所述第一支撐結(jié)構(gòu)111的第五側(cè)面，所述第五側(cè)面為所述第一支撐結(jié)構(gòu)111靠近所述第一底盤110軸線的側(cè)面；所述第二突出部123位于所述第三支撐結(jié)構(gòu)121的第六側(cè)面，所述第六側(cè)面為所述第三支撐結(jié)構(gòu)121靠近所述第二底盤120軸線的側(cè)面；所述第二支撐結(jié)構(gòu)112遠(yuǎn)離所述第一底盤110軸線的側(cè)面為所述第七側(cè)面；所述第四支撐結(jié)構(gòu)122遠(yuǎn)離所述第二底盤120軸線的側(cè)面為所述第八側(cè)面；所述第一支撐結(jié)構(gòu)111遠(yuǎn)離所述第一底盤110軸線的側(cè)面為第一側(cè)面；所述第三支撐結(jié)構(gòu)121遠(yuǎn)離所述第二底盤120軸線的側(cè)面為第二側(cè)面。優(yōu)選，以上第一側(cè)面至第八側(cè)面均相互平行。所述第五側(cè)面與第七側(cè)面之間的距離l3與所述第六側(cè)面與第八側(cè)面之間的距離l4存在以下的關(guān)系：l3-lp1＜l4＜l3+lp2，其中，lp2為所述第二突出部的軸向長度，或者，l4-lp2＜l3＜l4+lp1，其中，lp1為所述第一突出部的軸向長度，同時(shí)，所述第四側(cè)面與所述第八側(cè)面之間的距離，小于所述第三側(cè)面與所述第五側(cè)面之間的距離與所述第一突出部的軸向長度之差值；所述第三側(cè)面與所述第七側(cè)面之間的距離，小于所述第四側(cè)面與所述第六側(cè)面之間的距離與所述第二突出部的軸向長度之差值。

同樣，所述第一支撐結(jié)構(gòu)111的第一側(cè)面至所述第二支撐結(jié)構(gòu)112的第七側(cè)面之間的距離小于等于所述第一底盤110的直徑；所述第三支撐結(jié)構(gòu)121的第二側(cè)面至所述第四支撐結(jié)構(gòu)122的第八側(cè)面之間的距離小于等于所述第二底盤120的直徑；裝配后，所述關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的第一側(cè)面到第二側(cè)面之間的距離小于等于所述第一底盤110的直徑、同時(shí)也小于等于所述第二底盤120的直徑。即使得所述第一支撐結(jié)構(gòu)111、所述第二支撐結(jié)構(gòu)112及所述第一突出部113均位于所述第一底盤110的投影之內(nèi)，所述第三支撐結(jié)構(gòu)121、所述第四支撐結(jié)構(gòu)122及所述第二突出部123均位于所述第二底盤120的投影之內(nèi)，從而可以使得所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的安全性與可靠性更高，避免使用時(shí)所述第一側(cè)面、第二側(cè)面劃傷人體組織等。

更優(yōu)的，所述第一支撐結(jié)構(gòu)111的厚度、所述第二支撐結(jié)構(gòu)112的厚度及所述第一突出部113的軸向長度三者相等；所述第三支撐結(jié)構(gòu)121的厚度、所述第四支撐結(jié)構(gòu)122的厚度及所述第二突出部123的軸向長度三者相等，由此可以使得所述關(guān)節(jié)接頭對(duì)10的穩(wěn)定性更好，關(guān)節(jié)接頭較為容易替換。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖1至圖3，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述第一表面包括第一分表面115及與所述第一分表面115相交的第二分表面116，所述第一支撐結(jié)構(gòu)111及所述第二支撐結(jié)構(gòu)112分別置于，優(yōu)選垂直于，所述第一分表面115；所述第二表面包括第三分表面125及與所述第三分表面125相交的第四分表面126，所述第三支撐結(jié)構(gòu)121及所述第四支撐結(jié)構(gòu)122分別置于，優(yōu)選垂直于，所述第三分表面125。優(yōu)選，所述第二分表面116與第四分表面126為一平面，且第一軸線在第二分表面116所在的平面上，第三軸線在第四分表面126所在的平面上。進(jìn)一步，所述第二分表面116與所述第一分表面115的夾角為0°～45°；所述第四分表面126與所述第三分表面125的夾角為0°～45°。此外，所述第二分表面116可以為第一曲面，所述第四分表面126可以為第二曲面，且所述第一曲面、第二曲面被配置為，當(dāng)關(guān)節(jié)接頭對(duì)擺動(dòng)至第二分表面116與所述第四分表面126相接時(shí)，第二分表面116與所述第四分表面126形成一接觸部位，在所述的接觸部位有一平面，該平面分別與第一曲面、第二曲面相切，即該平面為所述第一曲面、第二曲面的共切面，且所述第一軸線經(jīng)過所述共切面。進(jìn)一步，所述共切面與第一分表面115之間的夾角為小于0°且大于等于45°，所述共切面與第三分表面125之間的夾角為小于0°且大于等于45°。優(yōu)選，所述共切面與第一分表面115之間的夾角為小于0°且大于等于22.5°，所述共切面與第三分表面125之間的夾角為小于0°且大于等于22.5°。由此能夠使得每個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10的擺動(dòng)角度為0°～90°，優(yōu)選為0～45°。此處擺動(dòng)角度以第一表面與第二表面之間的夾角計(jì)，如果第一表面包含第一分表面115、第二分表面116，則以第一分表面115與第三分表面125之間的夾角計(jì)。即在此，蛇形關(guān)節(jié)放置時(shí)，如所述第一分表面115和所述第三分表面125所在的平面為一水平面，則所述第二分表面116和所述第四分表面126為一斜面。通過將所述第二分表面116和所述第四分表面126設(shè)置為斜面，可以在關(guān)節(jié)接頭對(duì)10轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，使得近端的第一關(guān)節(jié)接頭11給予遠(yuǎn)端的第二關(guān)節(jié)接頭12一定的支撐，從而保證所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的可靠性；另一方面通過調(diào)節(jié)所述第二分表面116與所述第一分表面115的夾角以及所述第四分表面126與所述第三分表面125的夾角可以調(diào)整關(guān)節(jié)接頭對(duì)10之間的擺動(dòng)角度。

在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述第一底盤110的周向設(shè)置有第一軸向通孔117，所述第一軸向通孔117使所述柔性結(jié)構(gòu)延伸通過；所述第二底盤120的周向設(shè)置有第二軸向通孔127，所述第二軸向通孔127使所述柔性結(jié)構(gòu)延伸通過。進(jìn)一步的，所述第一軸向通孔117的數(shù)量和所述第二軸向通孔127的數(shù)量均為至少兩個(gè)，并且至少有兩個(gè)所述第一軸向通孔117和所述第二軸向通孔127的位置相對(duì)應(yīng)。優(yōu)選，所述第一軸向通孔117的數(shù)量和所述第二軸向通孔127的數(shù)量、位置一一對(duì)應(yīng)。進(jìn)一步，所述第一軸向通孔117在所述第一底盤110上的分布方式以及所述第二軸向通孔127在所述第二底盤120上的分布方式可以參考圖4及圖5。具體的，所述第一軸向通孔117、所述第二軸向通孔127以多組的形式周向均勻布置，其中每組軸向通孔組包含至少一個(gè)軸向通孔。如圖4所示，所述每組第一軸向通孔組只包含一個(gè)第一軸向通孔117，每組第二軸向通孔只包含一個(gè)第二軸向通孔127；如圖5所示，所述每組第一軸向通孔組包含三個(gè)第一軸向通孔117，每組第二軸向通孔包含三個(gè)第二軸向通孔127，優(yōu)選每組第一軸向通孔組中的第一軸向通孔117均勻布置，每組第二軸向通孔組中的第二軸向通孔127均勻布置。

在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述柔性結(jié)構(gòu)為金屬絲。對(duì)于圖4所示的底盤(即第一底盤110，也即第二底盤120)結(jié)構(gòu)而言，兩個(gè)金屬絲如要控制一關(guān)節(jié)接頭對(duì)的擺動(dòng)，則這兩根金屬絲分別穿過不同組通孔中的通孔(即第一軸向通孔117，也即第二軸向通孔127)，且這兩組通孔應(yīng)分布在該關(guān)節(jié)接頭對(duì)的第一軸線的兩側(cè)。對(duì)于圖5所示的底盤(即第一底盤110，也即第二底盤120)結(jié)構(gòu)而言，金屬絲亦是如此配置。采用更多根金屬絲對(duì)一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)的擺動(dòng)控制，可以提高所述關(guān)節(jié)接頭對(duì)的可靠性，不會(huì)出現(xiàn)一根金屬絲斷裂，導(dǎo)致該關(guān)節(jié)接頭對(duì)失效。在本申請(qǐng)的其他實(shí)施例中，還可以通過四根、六根金屬絲實(shí)現(xiàn)對(duì)于一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)的擺動(dòng)的控制。

進(jìn)一步的，所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)包含有多個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10，例如2個(gè)～10個(gè)，所述關(guān)節(jié)接頭對(duì)10依次可拆卸連接或者固定連接。較佳的，所述第一底盤110設(shè)有一與所述第一表面相對(duì)的第三表面，所述第三表面上設(shè)置有第一扣合機(jī)構(gòu)118；所述第二底盤120設(shè)有一與所述第二表面相對(duì)的第四表面，所述第四表面上設(shè)置有第二扣合機(jī)構(gòu)128；相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10中的第二扣合機(jī)構(gòu)128和第一扣合機(jī)構(gòu)118能夠相扣，以使得相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10中的第二關(guān)節(jié)接頭12和第一關(guān)節(jié)接頭11固定。在本申請(qǐng)的其他實(shí)施例中，相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10中的第二關(guān)節(jié)接頭12和第一關(guān)節(jié)接頭11也可以其他方式固定連接，可以是一體成型。

具體而言，如圖6、圖7所示，所述扣合機(jī)構(gòu)包括與鄰接的扣合機(jī)構(gòu)中的凹臺(tái)相配合的凸臺(tái)，以及容納鄰接的扣合機(jī)構(gòu)中的凸臺(tái)的凹臺(tái)，其中所述凸臺(tái)、凹臺(tái)的分布方式?jīng)]有特別的限制。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一扣合機(jī)構(gòu)118包括多個(gè)第一凸臺(tái)和多個(gè)第一凹臺(tái)，所述第一凸臺(tái)和所述第一凹臺(tái)間隔排布；所述第二扣合機(jī)構(gòu)128包括多個(gè)第二凸臺(tái)和多個(gè)第二凹臺(tái)，所述第二凸臺(tái)和所述第二凹臺(tái)間隔排布；所述第一凸臺(tái)的形狀、數(shù)量和位置與相鄰關(guān)節(jié)接頭對(duì)的所述第二凹臺(tái)相對(duì)應(yīng)，同樣，所述第二凸臺(tái)的形狀、數(shù)量和位置與相鄰關(guān)節(jié)接頭對(duì)的所述第一凹臺(tái)相對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步的，通過關(guān)節(jié)接頭對(duì)10之間不同的配合關(guān)系，實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10具有不同的擺動(dòng)方向，使手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)具有多個(gè)自由度。

具體而言，改變相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10中的位于近端的第二關(guān)節(jié)接頭12的第三軸線與位于遠(yuǎn)端的第一關(guān)節(jié)接頭11的第一軸線之間的角度，從而使得相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)的夾角不同，即可實(shí)現(xiàn)相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)不同的擺動(dòng)方向。較佳的，相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10中的夾角為大于等于0°且小于等于180°。

接著，請(qǐng)參考圖6至圖8以及圖9至圖11，其為本發(fā)明實(shí)施例的相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中相鄰的第二關(guān)節(jié)接頭和第一關(guān)節(jié)接頭的結(jié)構(gòu)示意圖，在此僅示出了近端關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的第二關(guān)節(jié)接頭12及遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的第一關(guān)節(jié)接頭11。如圖6至圖8所示，其示出了相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的夾角為90°的情況，由此可以實(shí)現(xiàn)相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)向兩個(gè)方向擺動(dòng)，使手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)具有兩個(gè)自由度。如圖9至圖11所示，其示出了相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的夾角為0°的情況，此時(shí)通過相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的大角度擺動(dòng)(即較一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)的擺動(dòng)角度大)，此時(shí)手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)只具有一個(gè)自由度。

接著，請(qǐng)同時(shí)參考圖1至圖3以及圖12至圖14，其中，圖12至圖14是本發(fā)明手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)實(shí)施例中的多個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)的結(jié)構(gòu)示意圖。與上一實(shí)施例相比，本實(shí)施例的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)具有兩個(gè)自由度，包括四對(duì)如圖1至圖3所示的關(guān)節(jié)接頭對(duì)10。在此，由近端至遠(yuǎn)端(或者說自下而上)分別為第一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10a、第二個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10b、第三個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10c以及第四個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10d，其中，第二個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10b與第一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10a之間的夾角為90°，第三個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10c與第二個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10b之間的夾角為0°(即相互平行)，第四個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10d與第三個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10c之間的夾角為90°。在圖12至圖14中，第二個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10b和第三個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10c的擺動(dòng)方向相同，第一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10a和第四個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10d的擺動(dòng)方向相同，并且第二個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10b和第三個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10c的擺動(dòng)方向，與第一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10a和第四個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10d的擺動(dòng)方向相互垂直，相應(yīng)的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)具有兩個(gè)自由度。由此，通過配置關(guān)節(jié)接頭對(duì)10之間相對(duì)位置關(guān)系，使蛇形關(guān)節(jié)具有多個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)蛇形關(guān)節(jié)平面扭轉(zhuǎn)或者空間扭轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步的，在圖12至圖14中，每個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)(即第一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10a、第二個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10b、第三個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10c以及第四個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10d)之間的最大擺動(dòng)角度為45°，由此，通過配置兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10的擺動(dòng)方向相同，可以實(shí)現(xiàn)在每個(gè)擺動(dòng)方向上最大擺動(dòng)角度為90°。在此，通過兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10實(shí)現(xiàn)在每個(gè)擺動(dòng)方向上最大擺動(dòng)角度為90°，減小了單獨(dú)一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10的最大擺動(dòng)角度，可以使得所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)具有更高的可靠性和穩(wěn)定性。

在本申請(qǐng)的其他實(shí)施例中，所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)可以根據(jù)自由度、最大擺動(dòng)角度等設(shè)計(jì)需求，包括更多個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10，例如五個(gè)、六個(gè)或者十個(gè)等。進(jìn)一步的，相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10之間的夾角可以為0°～180°，例如0°、30°、45°、60°、90°、120°、150°或者180°等，從而實(shí)現(xiàn)更加豐富的空間扭轉(zhuǎn)。

接著可相應(yīng)參考圖12至圖14，具體的，近端的第一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10a和遠(yuǎn)端的第四個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10d通過兩根金屬絲控制，近端的第二個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10b和遠(yuǎn)端的第三個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10c通過另外兩根金屬絲控制。在本申請(qǐng)實(shí)施例中，控制第一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10a和第四個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10d的兩根金屬絲的一端固定于所述第四個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10d的第二關(guān)節(jié)接頭12d上；控制第二個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10b和第三個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10c的兩根金屬絲的一端可以固定于所述第三個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10c的第二關(guān)節(jié)接頭12c上，也可以固定在第四個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10d的第二關(guān)節(jié)接頭12d上。由此，通過控制四根金屬絲能夠控制具有兩個(gè)自由度的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的擺動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的空間扭轉(zhuǎn)。當(dāng)然，本領(lǐng)域人員應(yīng)理解，本實(shí)施例中金屬絲的數(shù)量可以更多，例如，金屬絲的數(shù)量為八根，每兩根控制一關(guān)節(jié)接頭對(duì)，這樣可以更加精準(zhǔn)的控制蛇形關(guān)節(jié)的擺動(dòng)角度。

進(jìn)一步的，所述蛇形關(guān)節(jié)具有n(n大于等于1的自然數(shù))個(gè)自由度，即所述蛇形關(guān)節(jié)中的關(guān)節(jié)接頭對(duì)的擺動(dòng)方向?yàn)閚種時(shí)，所述關(guān)節(jié)接頭對(duì)為大于等于n個(gè)，所述柔性結(jié)構(gòu)的數(shù)量至少為2n個(gè)。在此基礎(chǔ)上，所述蛇形關(guān)節(jié)可以增加所述柔性結(jié)構(gòu)的數(shù)量(例如，同一擺動(dòng)方向的關(guān)節(jié)接頭對(duì)都由兩個(gè)柔性結(jié)構(gòu)控制擺動(dòng)角度)以實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)接頭對(duì)擺動(dòng)更加精準(zhǔn)的控制。

進(jìn)一步，控制關(guān)節(jié)接頭對(duì)擺動(dòng)方向的柔性結(jié)構(gòu)的固定位置，可以在該關(guān)節(jié)接頭對(duì)的第二關(guān)節(jié)接頭上，也可以在該關(guān)節(jié)接頭對(duì)的遠(yuǎn)端的關(guān)節(jié)接頭對(duì)的第二關(guān)節(jié)接頭上(如果有)。因此，至少2個(gè)柔性結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)端與關(guān)節(jié)接頭對(duì)中位于最遠(yuǎn)端的一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的第二關(guān)節(jié)接頭固定。更優(yōu)選的，所述柔性結(jié)構(gòu)的一端均與多個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中位于最遠(yuǎn)端的一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的第二關(guān)節(jié)接頭固定。在此為金屬絲穿過每個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)上的第一軸向通孔和第二軸向通孔后固定于最遠(yuǎn)端的一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的第二關(guān)節(jié)接頭的第二端面，從而通過鋼絲繩的拉伸實(shí)現(xiàn)對(duì)于手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的彎曲(運(yùn)動(dòng))控制。

進(jìn)一步，在一關(guān)節(jié)接頭對(duì)上所述第一軸向通孔117與所述第二軸向通孔127的數(shù)量可以相同，也可以不相同。同樣，蛇形關(guān)節(jié)中多個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)之間的第一軸向通孔數(shù)量可以相同，也可以不相同，第二軸向通孔數(shù)量亦是如此，但此時(shí)要求所述蛇形關(guān)節(jié)提供至少兩個(gè)通道供所述柔性結(jié)構(gòu)延伸通過。具體而言，一個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)中至少有兩個(gè)所述第一軸向通孔117與所述第二軸向通孔127的位置相對(duì)應(yīng)，以便于控制該關(guān)節(jié)接頭對(duì)的柔性結(jié)構(gòu)延伸通過，同時(shí)至少該關(guān)節(jié)接頭對(duì)近端的所有關(guān)節(jié)接頭對(duì)在對(duì)應(yīng)位置上都要提供第一軸向通孔117與所述第二軸向通孔127，形成一通道以便于所述柔性結(jié)構(gòu)延伸通過。即該關(guān)節(jié)接頭對(duì)所述第一軸向通孔117還與近端相鄰的關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的第二軸向通孔127的位置相對(duì)應(yīng)，而該近端相鄰的關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的第二軸向通孔127與關(guān)節(jié)接頭對(duì)中的第一軸向通孔117位置對(duì)應(yīng)，以此類推。優(yōu)選，該關(guān)節(jié)接頭對(duì)遠(yuǎn)端的關(guān)節(jié)接頭對(duì)在對(duì)應(yīng)位置上都要提供第一軸向通孔117與所述第二軸向通孔127，形成一通道以便于所述柔性結(jié)構(gòu)延伸通過(即此時(shí)柔性結(jié)構(gòu)固定在遠(yuǎn)端的關(guān)節(jié)接頭對(duì)上)。

本發(fā)明還提供了一種手術(shù)器械，如圖15和圖16所示，所述手術(shù)器械包括器械末端2、手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)1(所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)1包括多個(gè)關(guān)節(jié)接頭對(duì)10和柔性結(jié)構(gòu)20)、管狀物、柔性件以及控制器；其中，所述器械末端、所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)、所述管狀物和所述控制器依次連接；所述柔性件一端連接所述控制器，另一端經(jīng)過所述管狀物分別與所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)和所述器械末端連接；所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的柔性結(jié)構(gòu)的近端經(jīng)過所述管狀物與控制器連接；所述控制器通過所述柔性件控制所述器械末端運(yùn)動(dòng)，通過所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的柔性結(jié)構(gòu)控制所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。具體而言，所述器械末端主要包括直接在人體內(nèi)進(jìn)行手術(shù)操作的剪刀、鉗子、電鉤等手術(shù)工具；手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)兩端分別連接器械末端和管狀物，所述管狀物為中空薄壁管，用于支撐器械末端，使器械末端可伸入人體內(nèi)的同時(shí)，而手術(shù)器械的前端置于體外；所述控制器用于控制器械末端運(yùn)動(dòng)和手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)；所述柔性件一端連接控制器，一端經(jīng)過管狀物與器械末端連接；所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的柔性結(jié)構(gòu)的近端經(jīng)過所述管狀物與控制器連接。手術(shù)器械通過對(duì)所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)姿態(tài)的控制，使器械末端到達(dá)期望的位置和姿態(tài)，通過對(duì)器械末端的控制，是器械末端實(shí)現(xiàn)夾持，切割等動(dòng)作。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了一種內(nèi)窺鏡，所述內(nèi)窺鏡包括成像系統(tǒng)、手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)、管狀物以及控制器；其中，所述成像系統(tǒng)、所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)、所述管狀物和所述控制器依次連接；所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的柔性結(jié)構(gòu)的近端經(jīng)過所述管狀物與所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)連接；所述控制器通過所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的柔性結(jié)構(gòu)控制所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。所述成像系統(tǒng)包括內(nèi)窺鏡的物鏡組，實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺鏡視場(chǎng)中畫面的采集；所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)用于連接成像系統(tǒng)和管狀物，調(diào)整成像系統(tǒng)的姿態(tài)；所述管狀物為中空薄壁管，用于支撐內(nèi)窺鏡的末端和首端，使內(nèi)窺鏡的末端可伸入人體內(nèi)的同時(shí)，內(nèi)窺鏡的首端置于體外；所述的控制器用于控制手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)；所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的柔性結(jié)構(gòu)的近端經(jīng)過管狀物與控制器連接。所述內(nèi)窺鏡通過所述控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)的姿態(tài)的控制，使內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)可以到達(dá)期望的位姿。

綜上可見，在本發(fā)明實(shí)施例提供的手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)中，通過關(guān)節(jié)接頭對(duì)的擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)了平面扭轉(zhuǎn)或者空間扭轉(zhuǎn)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的蛇形關(guān)節(jié)，降低了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。在本發(fā)明實(shí)施例提供的手術(shù)器械和內(nèi)窺鏡中，包括所述手術(shù)機(jī)器人用蛇形關(guān)節(jié)，從而能夠使得器械末端或者成像系統(tǒng)到達(dá)期望的位置和姿態(tài)。

上述描述僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。