[发明专利]一种耦合运动链的连续体机构及手术工具

说明书

本发明涉及医疗器械领域，公开一种耦合运动链的连续体机构及手术工具。其包括：连续体机构和运动链，连续体机构包括基盘、止盘和结构骨，结构骨与止盘固定连接并贯穿基盘。运动链与止盘和基盘连接，运动链包括至少一个多面体单元，各多面体单元包括在空间交错且相互垂直的两条棱边，相邻的两个多面体单元的棱边彼此重合。所述手术工具包括上述连续体机构。本发明提供的耦合运动链的连续体机构及手术工具，具有灵活弯曲能力的同时，提高了连续体机构沿管体轴向的抗扭能力，提升了负载能力和运动精确性，降低了手术操作难度，延长了手术工具的使用寿命。

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种耦合运动链的连续体机构及手术工具。

背景技术

传统的刚性手术器械多为细长的杆状结构，其末端设置有手术执行器，杆状结构通过多杆件串联铰接，采用钢丝绳拉力驱动，使手术器械在铰接关节处实现弯转，由于存在复杂的手眼协同操作需求，传统的刚性手术器械存在灵活度有限、工作范围较小等缺点，限制了其推广应用。随着手术机器人系统的研究和开发，目前开始采用柔性机械臂取代传统的刚性手术器械，极大地提高了手术器械的自由度和柔性，增加了器械运动的灵活性。

现有的柔性机械臂通过驱动丝与驱动机构耦接，使柔性机械臂产生对应的弯曲变形，从而产生期望的运动。但是，现有的柔性机械臂普通存在刚性不足、负载能力较低的问题。由于柔性机械臂具有弹性且极易弯曲，使得柔性机械臂绕着轴向的抗扭能力较差。当柔性机械臂受到外部负载时，容易产生绕着轴向的扭转，导致柔性机械臂失去运动的精确性，同时，柔性机械臂的扭转运动容易造成柔性机械臂发生弯折或损坏，降低手术器械的使用寿命。

发明内容

基于以上问题，本发明的目的在于提供一种耦合运动链的连续体机构及手术工具，提高抗扭性能，延长使用寿命。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：耦合运动链的连续体机构，包括：连续体机构和运动链；

所述连续体机构包括基盘、止盘和结构骨；

所述基盘和所述止盘间隔设置；

所述结构骨的远端与所述止盘固定连接，所述结构骨的近端贯穿所述基盘；

所述运动链的远端和近端分别与所述止盘和所述基盘连接；

所述运动链包括至少一个多面体单元，各所述多面体单元包括在空间交错且相互垂直的两条棱边，相邻的两个所述多面体单元的棱边彼此重合；

采用上述配置，从而使运动链本身不具有绕着轴线方向的旋转能力，因而限制约束连续体机构绕轴线的旋转能力，且不影响连续体的弯曲运动。

作为本发明的连续体机构的优选方案，所述多面体单元为片状物折叠而成的多面体结构，或者所述多面体单元设置成通过3D打印形成。

作为本发明的连续体机构的优选方案，所述多面体单元包括彼此固定连接的第一V型结构和第二V型结构；

所述第一V型结构的两平面相交于第一棱边；

所述第二V型结构的两平面相交于第二棱边；

所述第一棱边和所述第二棱边在空间交错且相互垂直。

作为本发明的连续体机构的优选方案，多个所述多面体单元相互堆叠形成塔状结构，相邻两个所述多面体单元的棱边重合，且各相邻重合棱边之间相互垂直；

设置多个相互垂直的棱边，从而增加运动链在弯曲运动时的自由度，避免因运动链影响连续体机构的弯曲运动。作为本发明的连续体机构的优选方案，所述结构骨设置有多根，每根所述结构骨的近端均被配置为能够与一个驱动机构连接；

或者多根所述结构骨被配置为能够与一个驱动机构连接。