本發明涉及醫療器械技術領域，特別涉及一種手術機器人用蛇形關節、手術器械及內窺鏡。

背景技術：

隨著機器人的快速發展，各種具有特色的機器人不斷地涌現，而其中，對于仿生機器人的研究則顯得越發突出，蛇形機器人的研究也越來越多。蛇形機器人產生和發展的根本原因在于其可以完成正常機器人所不能完成的動作。其運動與自然界中的蛇類似，可以實現平面扭轉和空間扭轉，在運動過程中躲避障礙物，用來完成人或其他機器無法完成的任務。

鑒于這一特征，用于醫療手術的蛇形機器人也慢慢地出現了。特別是在微創傷手術過程中，由于創口很小，為達到更佳的治療效果，減少手術過程中對于其他組織的損害，多采用蛇形關節的手術器械，以實現手術過程中對于其他器官的避讓。這一優勢使得蛇形關節的手術器械可以很好的應用在醫療領域。

然而，目前用于醫療器械的蛇形關節存結構復雜，零部件多，裝配繁瑣的缺點。美國專利us6817974b2提出了一種蛇形關節，關節間通過了一種類短連桿的結構連接，其通過不同的排布方式可實現空間的扭轉運動，但是在彎曲扭轉過程中，存在運動精度低，結構復雜的缺點。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種手術機器人用蛇形關節，以提高蛇形關節的運動精度或者降低其結構復雜度；本發明的目的還在于提供一種具有蛇形關節的手術器械以及一種具有蛇形關節的內窺鏡。

基于上述目的，本發明提供一種手術機器人用蛇形關節，所述手術機器人用蛇形關節具有至少一個自由度，并包括：至少一個關節接頭對和柔性結構；其中，

每個關節接頭對包括位于下端的第一關節接頭和位于上端的第二關節接頭；所述第一關節接頭包括第一底盤，所述第一底盤的第一表面上設置有第一支撐結構和第二支撐結構，所述第一支撐結構上具有第一突出部，所述第二支撐結構上具有第一連接孔；所述第二關節接頭包括第二底盤，所述第二底盤的第二表面上設置有第三支撐結構和第四支撐結構，所述第三支撐結構上具有第二突出部，所述第四支撐結構上具有第二連接孔；所述第一表面和所述第二表面相對設置，所述第一突出部位于所述第二連接孔中，并相對于所述第二連接孔轉動，所述第二突出部位于所述第一連接孔中，并相對于所述第一連接孔轉動；

所述柔性結構控制所述關節接頭對圍繞一關節軸線擺動。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，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體結構，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面結構，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體結構，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面結構，且

所述關節軸線、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，在所述的手術機器人用蛇形關節中，所述第一突出部和所述第二突出部均為圓柱體結構、圓臺結構或者圓錐結構；所述第一連接孔和所述第二連接孔均為圓柱面結構、圓臺面結構或者圓錐面結構。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，所述第一突出部位于所述第一支撐結構的第一側面，所述第一側面為所述第一支撐結構遠離所述第一底盤軸線的側面；

所述第一支撐結構靠近所述第一底盤軸線的側面為第五側面；

所述第二突出部位于所述第三支撐結構的第二側面，所述第二側面為所述第三支撐結構遠離所述第二底盤軸線的側面；

所述第三支撐結構靠近所述第二底盤軸線的側面為第六側面；

所述第二支撐結構靠近所述第一底盤軸線的側面為第三側面；

所述第四支撐結構靠近所述第二底盤軸線的側面為第四側面；

所述第一側面與所述第三側面之間的距離l1與所述第二側面與所述第四側面之間的距離l2存在以下的關系：

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，

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

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

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，所述第一支撐結構的第一側面至所述第二支撐結構的第七側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，所述第二支撐結構遠離所述第一底盤軸線的側面為所述第七側面；

所述第三支撐結構的第二側面至所述第四支撐結構的第八側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，所述第四支撐結構遠離所述第二底盤軸線的側面為所述第八側面；

在關節接頭對中，所述第一突出部的外側端面到第二突出部的外側端面之間的距離小于等于所述第一底盤的直徑，同時所述關節接頭對中的所述第一突出部的外側端面到所述第二突出部的外側端面之間的距離也小于等于所述第二底盤的直徑。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，所述第二支撐結構靠近所述第一底盤軸線的側面為第三側面；

所述第四支撐結構靠近所述第二底盤軸線的側面為第四側面；

所述第一突出部位于所述第一支撐結構的第五側面，所述第五側面為所述第一支撐結構靠近所述第一底盤軸線的側面；

所述第二突出部位于所述第三支撐結構的第六側面，所述第六側面為所述第三支撐結構靠近所述第二底盤軸線的側面；

所述第二支撐結構遠離所述第一底盤軸線的側面為第七側面；

所述第四支撐結構遠離所述第二底盤軸線的側面為第八側面；

所述第五側面與第七側面之間的距離l3與所述第六側面與第八側面之間的距離l4存在以下的關系：

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，

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

所述第三側面與所述第七側面之間的距離，小于所述第四側面與所述第六側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，在所述的手術機器人用蛇形關節中，所述第一支撐結構的第一側面至所述第二支撐結構的第七側面之間的距離小于等于所述第一底盤的直徑，其中，所述第一側面為所述第一支撐結構遠離所述第一底盤軸線的側面；

所述第三支撐結構的第二側面至所述第四支撐結構的第八側面之間的距離小于等于所述第二底盤的直徑，其中，所述第二側面為所述第三支撐結構遠離所述第二底盤軸線的側面；

在關節接頭對中，所述第一側面到所述第二側面之間的距離小于等于所述第一底盤的直徑，所述關節接頭對中的所述第一側面到所述第二側面之間的距離同時也小于等于所述第二底盤的直徑。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，所述第一支撐結構的厚度、所述第二支撐結構的厚度及所述第一突出部的軸向長度三者相等；所述第三支撐結構的厚度、所述第四支撐結構的厚度及所述第二突出部的軸向長度三者相等。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，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，所述第一支撐結構及所述第二支撐結構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，所述第三支撐結構及所述第四支撐結構分別置所述第三分表面。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，所述第二分表面為一平面，且所述關節軸線經過所述第二分表面所在的平面；

所述第四分表面為一平面，且所述關節軸線經過所述第四分表面所在的平面。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，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，在所述的手術機器人用蛇形關節中，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，當關節接頭對擺動至所述第二分表面與所述第四分表面相接時，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有一共切面，且所述第一軸線經過所述共切面。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，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，在所述的手術機器人用蛇形關節中，每個關節接頭對的擺動角度為大于0°且小于等于90°。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，所述第一底盤的圓周設置有第一軸向通孔，所述第一軸向通孔使所述柔性結構延伸通過；所述第二底盤的圓周設置有第二軸向通孔，所述第二軸向通孔使所述柔性結構延伸通過。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，所述第一軸向通孔的數量和所述第二軸向通孔的數量均為至少兩個，并且至少兩個所述第一軸向通孔和所述第二軸向通孔的位置相對應。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，每個關節接頭對中，所述第一軸向通孔的數量與所述第二軸向通孔的數量相同，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應。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，當所述手術機器人用蛇形關節具有n個自由度時，所述柔性結構至少為2n個，其中n為大于等于1的自然數。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，所述關節接頭對的數量為2個～10個，相鄰的兩個關節接頭對可拆卸連接或固定連接。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，所述第一底盤設有一與所述第一表面相對的第三表面，所述第三表面上設置有第一扣合機構；所述第二底盤設有一與所述第二表面相對的第四表面，所述第四表面上設置有第二扣合機構；相鄰兩個關節接頭對中的第二扣合機構和第一扣合機構能夠相扣，以使得相鄰兩個關節接頭對中的第二關節接頭和第一關節接頭可拆卸連接。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，所述第一扣合機構包括多個第一凸臺和多個第一凹臺，所述第一凸臺和所述第一凹臺間隔排布；所述第二扣合機構包括多個第二凸臺和多個第二凹臺，所述第二凸臺和所述第二凹臺間隔排布；所述第一凸臺的形狀、數量和位置與相鄰關節接頭對的所述第二凹臺相對應，同樣，所述第二凸臺的形狀、數量和位置與相鄰關節接頭對的所述第一凹臺相對應。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，相鄰兩個關節接頭對中，近端關節接頭對中的第二關節接頭和遠端關節接頭對中的第一關節接頭一體成型。

可選的，在所述的手術機器人用蛇形關節中，相鄰兩個關節接頭對的夾角為大于等于0°且小于等于180°。

本發明還提供一種手術器械，所述手術器械包括器械末端、如上所述的手術機器人用蛇形關節、管狀物、柔性件以及控制器；其中，所述器械末端、所述手術機器人用蛇形關節、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，另一端經過所述管狀物與所述器械末端連接；所述手術機器人用蛇形關節的柔性結構的近端經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動，通過手術機器人用蛇形關節的柔性結構控制所述手術機器人用蛇形關節的擺動。

本發明還提供一種內窺鏡，所述內窺鏡包括成像系統、如上所述的手術機器人用蛇形關節、管狀物以及控制器；其中，所述成像系統、所述手術機器人用蛇形關節、所述管狀物和所述控制器依次連接；所述手術機器人用蛇形關節的柔性結構的近端經過所述管狀物后與控制器連接；所述控制器通過所述手術機器人用蛇形關節的柔性結構控制所述手術機器人用蛇形關節擺動，進而調整所述成像系統的位姿。

在本發明提供的手術機器人用蛇形關節中，通過關節接頭對的擺動實現了平面扭轉或者空間扭轉，相對于現有技術的蛇形關節，降低了結構的復雜度。在本發明提供的手術器械和內窺鏡中，包括所述手術機器人用蛇形關節，從而能夠使得器械末端或者成像系統到達期望的位置和姿態。

附圖說明

圖1是本發明實施例的手術機器人用蛇形關節中的一個關節接頭對的分離狀態立體示意圖；

圖2是圖1所示的一個關節接頭對的主視示意圖；

圖3是圖2所示的一個關節接頭對的連接狀態主視示意圖；

圖4是本發明實施例的手術機器人用蛇形關節中的第一底盤/第二底盤的一俯視示意圖；

圖5是本發明實施例的手術機器人用蛇形關節中的第一底盤/第二底盤的另一俯視示意圖；

圖6是本發明實施例的手術機器人用蛇形關節中的相鄰兩個關節接頭對中相鄰的第二關節接頭和第一關節接頭的分離狀態立體示意圖；

圖7是圖6所示的相鄰兩個關節接頭對中相鄰的第二關節接頭和第一關節接頭的主視示意圖；

圖8是圖7所示的相鄰兩個關節接頭對中相鄰的第二關節接頭和第一關節接頭的連接狀態主視示意圖；

圖9是本發明實施例的手術機器人用蛇形關節中的相鄰兩個關節接頭對中相鄰的第二關節接頭和第一關節接頭的分離狀態立體示意圖；

圖10是圖9所示的相鄰兩個關節接頭對中相鄰的第二關節接頭和第一關節接頭的主視示意圖；

圖11是圖10所示的相鄰兩個關節接頭對中相鄰的第二關節接頭和第一關節接頭的連接狀態主視示意圖；

圖12是本發明實施例的手術機器人用蛇形關節中的多個關節接頭對的分離狀態立體示意圖；

圖13是圖12所示的多個關節接頭對的彎曲狀態立體示意圖；

圖14是圖13所示的多個關節接頭對的彎曲狀態主視示意圖；

圖15是本發明實施例的手術器械的自然狀態的結構示意圖；

圖16是本發明實施例的手術器械的轉動狀態的結構示意圖；

其中，關節接頭對-10、10a、10b、10c、10d；第一關節接頭-11、11a、11b、11c、11d；第二關節接頭-12、12a、12b、12c、12d；第一支撐結構-111；第二支撐結構-112；第三支撐結構-121；第四支撐結構-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；第一扣合機構-118；第二扣合機構-128；手術機器人用蛇形關節-1；器械末端-2。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的手術機器人用蛇形關節、手術器械及內窺鏡作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。特別的，各附圖需要展示的側重點不同，往往都采用了不同的比例。

在本申請中，“近端”和“遠端”、“上端”和“下端”是從使用該醫療器械的醫生角度來看相對于彼此的元件或動作的相對方位、相對位置、方向，盡管“近端”和“遠端”、“上端”和“下端”并非是限制性的，但是“近端”、“下端”通常指該醫療設備在正常操作過程中靠近操作者的一端，而“遠端”、“上端”通常是指遠離操作者的一端。

本發明的核心思想在于，提供一種手術機器人用蛇形關節，所述手術機器人用蛇形關節包括：至少一個關節接頭對和柔性結構；其中，每個關節接頭對包括位于下端的第一關節接頭和位于上端的第二關節接頭；所述第一關節接頭包括第一底盤，所述第一底盤的第一表面上設置有第一支撐結構和第二支撐結構，所述第一支撐結構上具有第一突出部，所述第二支撐結構上具有第一連接孔；所述第二關節接頭包括第二底盤，所述第二底盤的第二表面上設置有第三支撐結構和第四支撐結構，所述第三支撐結構上具有第二突出部，所述第四支撐結構上具有第二連接孔；所述第一表面和所述第二表面相對設置，所述第一突出部位于所述第二連接孔中，并可以相對于所述第二連接孔轉動，所述第二突出部位于所述第一連接孔中，并可以相對于所述第一連接孔轉動；所述柔性結構控制所述關節接頭對圍繞一關節軸線擺動。通過關節接頭對的擺動實現了平面扭轉或者空間扭轉，相對于現有技術的蛇形關節，降低了結構的復雜度。進一步的，提供一種手術器械和內窺鏡，包括所述手術機器人用蛇形關節，從而能夠使得器械末端或者成像系統到達期望的位置和姿態。

具體的，請參考圖1至圖3，其中，圖1為本發明手術機器人用蛇形關節一實施例中的一個關節接頭對的分離狀態立體示意圖；圖2為圖1所示的一個關節接頭對的主視示意圖；圖3為圖2所示的一個關節接頭對的連接狀態主視示意圖。如圖1至圖3所示，每個關節接頭對10包括位于下端的第一關節接頭11和位于上端的第二關節接頭12；所述第一關節接頭11包括第一底盤110，所述第一底盤110的第一表面上設置有第一支撐結構111和第二支撐結構112，所述第一支撐結構111上具有第一突出部113，所述第二支撐結構112上具有第一連接孔114；所述第二關節接頭12包括第二底盤120，所述第二底盤120的第二表面上設置有第三支撐結構121和第四支撐結構122，所述第三支撐結構121上具有第二突出部123，所述第四支撐結構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設置，所述第一突出部113位于所述第二連接孔124中，并可以相對于所述第二連接孔轉動，所述第二突出部123位于所述第一連接孔114中，并可以相對于所述第一連接孔轉動。

在本申請實施例中，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體結構，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面結構，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體結構，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面結構。進一步的，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，同一關節接頭對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、第四軸線和關節軸線也共線。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節接頭11和所述第二關節接頭12在轉動過程中的穩定性與可靠性。具體的，所述第一突出部113和所述第二突出部123可以為圓柱體結構、圓臺結構或者圓錐結構等結構；所述第一連接孔114和所述第二連接孔124可以為圓柱面結構、圓臺面結構或者圓錐面結構等結構。

請繼續參考圖1至圖3，在本申請實施例中，所述第一突出部113位于所述第一支撐結構111的第一側面，所述第一側面為所述第一支撐結構111遠離所述第一底盤110軸線的側面；所述第一支撐結構111靠近所述第一底盤110軸線的側面為第五側面；所述第二突出部123位于所述第三支撐結構121的第二側面，所述第二側面為所述第三支撐結構121遠離所述第二底盤120軸線的側面；所述第三支撐結構121靠近所述第二底盤120軸線的側面為第六側面；所述第二支撐結構112靠近所述第一底盤110軸線的側面為第三側面；所述第四支撐結構122靠近所述第二底盤120軸線的側面為所述第四側面；所述第二支撐結構112遠離所述第一底盤110軸線的側面為所述第七側面；所述第四支撐結構122遠離所述第二底盤120軸線的側面為所述第八側面。優選，以上第一側面至第八側面均相互平行。所述第一側面與所述第三側面之間的距離l1與所述第二側面與所述第四側面之間的距離l2存在以下的關系：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，所述第一側面與所述第五側面之間的距離與所述第一突出部的軸向長度之和，小于所述第四側面與所述第六側面之間的距離；所述第二側面與所述第六側面之間的距離與所述第二突出部的軸向長度之和，小于所述第三側面與所述第五側面之間的距離。這里一側面到另一側面的距離，以兩側面所限定的關節軸線的長度來計量。第一突出部、第二突出部的長度，也以突出部的端面、突出部鄰接的側面所限定的關節軸線長度來計量。下面實施例也是如此。由此可以實現所述第一關節接頭11和所述第二關節接頭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，所述第一支撐結構111的第一側面至所述第二支撐結構112的第七側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；所述第三支撐結構121的第二側面至所述第四支撐結構122的第八側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，所述關節接頭對中的第一突出部113的外側端面到第二突出部123的外側端面之間的距離小于等于所述第一底盤110的直徑、同時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構111、所述第二支撐結構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，所述第三支撐結構121、所述第四支撐結構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，從而可以使得所述手術機器人用蛇形關節的安全性與可靠性更高，避免使用時所述第一突出部113或者所述第二突出部123劃傷人體組織等。

在本申請的其他實施例中，所述第二支撐結構112靠近所述第一底盤110軸線的側面為第三側面；所述第四支撐結構122靠近所述第二底盤120軸線的側面為所述第四側面；所述第一突出部113也可以位于所述第一支撐結構111的第五側面，所述第五側面為所述第一支撐結構111靠近所述第一底盤110軸線的側面；所述第二突出部123位于所述第三支撐結構121的第六側面，所述第六側面為所述第三支撐結構121靠近所述第二底盤120軸線的側面；所述第二支撐結構112遠離所述第一底盤110軸線的側面為所述第七側面；所述第四支撐結構122遠離所述第二底盤120軸線的側面為所述第八側面；所述第一支撐結構111遠離所述第一底盤110軸線的側面為第一側面；所述第三支撐結構121遠離所述第二底盤120軸線的側面為第二側面。優選，以上第一側面至第八側面均相互平行。所述第五側面與第七側面之間的距離l3與所述第六側面與第八側面之間的距離l4存在以下的關系：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，所述第四側面與所述第八側面之間的距離，小于所述第三側面與所述第五側面之間的距離與所述第一突出部的軸向長度之差值；所述第三側面與所述第七側面之間的距離，小于所述第四側面與所述第六側面之間的距離與所述第二突出部的軸向長度之差值。

同樣，所述第一支撐結構111的第一側面至所述第二支撐結構112的第七側面之間的距離小于等于所述第一底盤110的直徑；所述第三支撐結構121的第二側面至所述第四支撐結構122的第八側面之間的距離小于等于所述第二底盤120的直徑；裝配后，所述關節接頭對中的第一側面到第二側面之間的距離小于等于所述第一底盤110的直徑、同時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構111、所述第二支撐結構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，所述第三支撐結構121、所述第四支撐結構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，從而可以使得所述手術機器人用蛇形關節的安全性與可靠性更高，避免使用時所述第一側面、第二側面劃傷人體組織等。

更優的，所述第一支撐結構111的厚度、所述第二支撐結構112的厚度及所述第一突出部113的軸向長度三者相等；所述第三支撐結構121的厚度、所述第四支撐結構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節接頭對10的穩定性更好，關節接頭較為容易替換。

請繼續參考圖1至圖3，在本申請實施例中，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，所述第一支撐結構111及所述第二支撐結構112分別置于，優選垂直于，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，所述第三支撐結構121及所述第四支撐結構122分別置于，優選垂直于，所述第三分表面125。優選，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，當關節接頭對擺動至第二分表面116與所述第四分表面126相接時，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，且所述第一軸線經過所述共切面。進一步，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°。由此能夠使得每個關節接頭對10的擺動角度為0°～90°，優選為0～45°。此處擺動角度以第一表面與第二表面之間的夾角計，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。即在此，蛇形關節放置時，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設置為斜面，可以在關節接頭對10轉動過程中，使得近端的第一關節接頭11給予遠端的第二關節接頭12一定的支撐，從而保證所述手術機器人用蛇形關節的可靠性；另一方面通過調節所述第二分表面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的夾角可以調整關節接頭對10之間的擺動角度。

在本申請實施例中，所述第一底盤110的周向設置有第一軸向通孔117，所述第一軸向通孔117使所述柔性結構延伸通過；所述第二底盤120的周向設置有第二軸向通孔127，所述第二軸向通孔127使所述柔性結構延伸通過。進一步的，所述第一軸向通孔117的數量和所述第二軸向通孔127的數量均為至少兩個，并且至少有兩個所述第一軸向通孔117和所述第二軸向通孔127的位置相對應。優選，所述第一軸向通孔117的數量和所述第二軸向通孔127的數量、位置一一對應。進一步，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第一軸向通孔117，每組第二軸向通孔只包含一個第二軸向通孔127；如圖5所示，所述每組第一軸向通孔組包含三個第一軸向通孔117，每組第二軸向通孔包含三個第二軸向通孔127，優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。

在本申請實施例中，所述柔性結構為金屬絲。對于圖4所示的底盤(即第一底盤110，也即第二底盤120)結構而言，兩個金屬絲如要控制一關節接頭對的擺動，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)，且這兩組通孔應分布在該關節接頭對的第一軸線的兩側。對于圖5所示的底盤(即第一底盤110，也即第二底盤120)結構而言，金屬絲亦是如此配置。采用更多根金屬絲對一個關節接頭對的擺動控制，可以提高所述關節接頭對的可靠性，不會出現一根金屬絲斷裂，導致該關節接頭對失效。在本申請的其他實施例中，還可以通過四根、六根金屬絲實現對于一個關節接頭對的擺動的控制。

進一步的，所述手術機器人用蛇形關節包含有多個關節接頭對10，例如2個～10個，所述關節接頭對10依次可拆卸連接或者固定連接。較佳的，所述第一底盤110設有一與所述第一表面相對的第三表面，所述第三表面上設置有第一扣合機構118；所述第二底盤120設有一與所述第二表面相對的第四表面，所述第四表面上設置有第二扣合機構128；相鄰兩個關節接頭對10中的第二扣合機構128和第一扣合機構118能夠相扣，以使得相鄰兩個關節接頭對10中的第二關節接頭12和第一關節接頭11固定。在本申請的其他實施例中，相鄰兩個關節接頭對10中的第二關節接頭12和第一關節接頭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，所述扣合機構包括與鄰接的扣合機構中的凹臺相配合的凸臺，以及容納鄰接的扣合機構中的凸臺的凹臺，其中所述凸臺、凹臺的分布方式沒有特別的限制。在一個實施例中，所述第一扣合機構118包括多個第一凸臺和多個第一凹臺，所述第一凸臺和所述第一凹臺間隔排布；所述第二扣合機構128包括多個第二凸臺和多個第二凹臺，所述第二凸臺和所述第二凹臺間隔排布；所述第一凸臺的形狀、數量和位置與相鄰關節接頭對的所述第二凹臺相對應，同樣，所述第二凸臺的形狀、數量和位置與相鄰關節接頭對的所述第一凹臺相對應。

進一步的，通過關節接頭對10之間不同的配合關系，實現關節接頭對10具有不同的擺動方向，使手術機器人用蛇形關節具有多個自由度。

具體而言，改變相鄰兩個關節接頭對10中的位于近端的第二關節接頭12的第三軸線與位于遠端的第一關節接頭11的第一軸線之間的角度，從而使得相鄰兩個關節接頭對的夾角不同，即可實現相鄰兩個關節接頭對不同的擺動方向。較佳的，相鄰兩個關節接頭對10中的夾角為大于等于0°且小于等于180°。

接著，請參考圖6至圖8以及圖9至圖11，其為本發明實施例的相鄰兩個關節接頭對中相鄰的第二關節接頭和第一關節接頭的結構示意圖，在此僅示出了近端關節接頭對中的第二關節接頭12及遠端關節接頭對中的第一關節接頭11。如圖6至圖8所示，其示出了相鄰兩個關節接頭對中的夾角為90°的情況，由此可以實現相鄰兩個關節接頭對向兩個方向擺動，使手術機器人用蛇形關節具有兩個自由度。如圖9至圖11所示，其示出了相鄰兩個關節接頭對中的夾角為0°的情況，此時通過相鄰兩個關節接頭對可以實現一個方向的大角度擺動(即較一個關節接頭對的擺動角度大)，此時手術機器人用蛇形關節只具有一個自由度。

接著，請同時參考圖1至圖3以及圖12至圖14，其中，圖12至圖14是本發明手術機器人用蛇形關節實施例中的多個關節接頭對的結構示意圖。與上一實施例相比，本實施例的手術機器人用蛇形關節具有兩個自由度，包括四對如圖1至圖3所示的關節接頭對10。在此，由近端至遠端(或者說自下而上)分別為第一個關節接頭對10a、第二個關節接頭對10b、第三個關節接頭對10c以及第四個關節接頭對10d，其中，第二個關節接頭對10b與第一個關節接頭對10a之間的夾角為90°，第三個關節接頭對10c與第二個關節接頭對10b之間的夾角為0°(即相互平行)，第四個關節接頭對10d與第三個關節接頭對10c之間的夾角為90°。在圖12至圖14中，第二個關節接頭對10b和第三個關節接頭對10c的擺動方向相同，第一個關節接頭對10a和第四個關節接頭對10d的擺動方向相同，并且第二個關節接頭對10b和第三個關節接頭對10c的擺動方向，與第一個關節接頭對10a和第四個關節接頭對10d的擺動方向相互垂直，相應的手術機器人用蛇形關節具有兩個自由度。由此，通過配置關節接頭對10之間相對位置關系，使蛇形關節具有多個自由度，實現蛇形關節平面扭轉或者空間扭轉。

進一步的，在圖12至圖14中，每個關節接頭對(即第一個關節接頭對10a、第二個關節接頭對10b、第三個關節接頭對10c以及第四個關節接頭對10d)之間的最大擺動角度為45°，由此，通過配置兩個關節接頭對10的擺動方向相同，可以實現在每個擺動方向上最大擺動角度為90°。在此，通過兩個關節接頭對10實現在每個擺動方向上最大擺動角度為90°，減小了單獨一個關節接頭對10的最大擺動角度，可以使得所述手術機器人用蛇形關節具有更高的可靠性和穩定性。

在本申請的其他實施例中，所述手術機器人用蛇形關節可以根據自由度、最大擺動角度等設計需求，包括更多個關節接頭對10，例如五個、六個或者十個等。進一步的，相鄰兩個關節接頭對10之間的夾角可以為0°～180°，例如0°、30°、45°、60°、90°、120°、150°或者180°等，從而實現更加豐富的空間扭轉。

接著可相應參考圖12至圖14，具體的，近端的第一個關節接頭對10a和遠端的第四個關節接頭對10d通過兩根金屬絲控制，近端的第二個關節接頭對10b和遠端的第三個關節接頭對10c通過另外兩根金屬絲控制。在本申請實施例中，控制第一個關節接頭對10a和第四個關節接頭對10d的兩根金屬絲的一端固定于所述第四個關節接頭對10d的第二關節接頭12d上；控制第二個關節接頭對10b和第三個關節接頭對10c的兩根金屬絲的一端可以固定于所述第三個關節接頭對10c的第二關節接頭12c上，也可以固定在第四個關節接頭對10d的第二關節接頭12d上。由此，通過控制四根金屬絲能夠控制具有兩個自由度的手術機器人用蛇形關節的擺動，即可實現手術機器人用蛇形關節的空間扭轉。當然，本領域人員應理解，本實施例中金屬絲的數量可以更多，例如，金屬絲的數量為八根，每兩根控制一關節接頭對，這樣可以更加精準的控制蛇形關節的擺動角度。

進一步的，所述蛇形關節具有n(n大于等于1的自然數)個自由度，即所述蛇形關節中的關節接頭對的擺動方向為n種時，所述關節接頭對為大于等于n個，所述柔性結構的數量至少為2n個。在此基礎上，所述蛇形關節可以增加所述柔性結構的數量(例如，同一擺動方向的關節接頭對都由兩個柔性結構控制擺動角度)以實現關節接頭對擺動更加精準的控制。

進一步，控制關節接頭對擺動方向的柔性結構的固定位置，可以在該關節接頭對的第二關節接頭上，也可以在該關節接頭對的遠端的關節接頭對的第二關節接頭上(如果有)。因此，至少2個柔性結構的遠端與關節接頭對中位于最遠端的一個關節接頭對中的第二關節接頭固定。更優選的，所述柔性結構的一端均與多個關節接頭對中位于最遠端的一個關節接頭對中的第二關節接頭固定。在此為金屬絲穿過每個關節接頭對上的第一軸向通孔和第二軸向通孔后固定于最遠端的一個關節接頭對中的第二關節接頭的第二端面，從而通過鋼絲繩的拉伸實現對于手術機器人用蛇形關節的彎曲(運動)控制。

進一步，在一關節接頭對上所述第一軸向通孔117與所述第二軸向通孔127的數量可以相同，也可以不相同。同樣，蛇形關節中多個關節接頭對之間的第一軸向通孔數量可以相同，也可以不相同，第二軸向通孔數量亦是如此，但此時要求所述蛇形關節提供至少兩個通道供所述柔性結構延伸通過。具體而言，一個關節接頭對中至少有兩個所述第一軸向通孔117與所述第二軸向通孔127的位置相對應，以便于控制該關節接頭對的柔性結構延伸通過，同時至少該關節接頭對近端的所有關節接頭對在對應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構延伸通過。即該關節接頭對所述第一軸向通孔117還與近端相鄰的關節接頭對中的第二軸向通孔127的位置相對應，而該近端相鄰的關節接頭對中的第二軸向通孔127與關節接頭對中的第一軸向通孔117位置對應，以此類推。優選，該關節接頭對遠端的關節接頭對在對應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構延伸通過(即此時柔性結構固定在遠端的關節接頭對上)。

本發明還提供了一種手術器械，如圖15和圖16所示，所述手術器械包括器械末端2、手術機器人用蛇形關節1(所述手術機器人用蛇形關節1包括多個關節接頭對10和柔性結構20)、管狀物、柔性件以及控制器；其中，所述器械末端、所述手術機器人用蛇形關節、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，另一端經過所述管狀物分別與所述手術機器人用蛇形關節和所述器械末端連接；所述手術機器人用蛇形關節的柔性結構的近端經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動，通過所述手術機器人用蛇形關節的柔性結構控制所述手術機器人用蛇形關節的運動。具體而言，所述器械末端主要包括直接在人體內進行手術操作的剪刀、鉗子、電鉤等手術工具；手術機器人用蛇形關節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的同時，而手術器械的前端置于體外；所述控制器用于控制器械末端運動和手術機器人用蛇形關節運動；所述柔性件一端連接控制器，一端經過管狀物與器械末端連接；所述手術機器人用蛇形關節的柔性結構的近端經過所述管狀物與控制器連接。手術器械通過對所述手術機器人用蛇形關節姿態的控制，使器械末端到達期望的位置和姿態，通過對器械末端的控制，是器械末端實現夾持，切割等動作。

進一步的，本發明還提供了一種內窺鏡，所述內窺鏡包括成像系統、手術機器人用蛇形關節、管狀物以及控制器；其中，所述成像系統、所述手術機器人用蛇形關節、所述管狀物和所述控制器依次連接；所述手術機器人用蛇形關節的柔性結構的近端經過所述管狀物與所述手術機器人用蛇形關節連接；所述控制器通過所述手術機器人用蛇形關節的柔性結構控制所述手術機器人用蛇形關節運動。所述成像系統包括內窺鏡的物鏡組，實現內窺鏡視場中畫面的采集；所述手術機器人用蛇形關節用于連接成像系統和管狀物，調整成像系統的姿態；所述管狀物為中空薄壁管，用于支撐內窺鏡的末端和首端，使內窺鏡的末端可伸入人體內的同時，內窺鏡的首端置于體外；所述的控制器用于控制手術機器人用蛇形關節運動；所述手術機器人用蛇形關節的柔性結構的近端經過管狀物與控制器連接。所述內窺鏡通過所述控制器實現對手術機器人用蛇形關節的姿態的控制，使內窺鏡成像系統可以到達期望的位姿。

綜上可見，在本發明實施例提供的手術機器人用蛇形關節中，通過關節接頭對的擺動實現了平面扭轉或者空間扭轉，相對于現有技術的蛇形關節，降低了結構的復雜度。在本發明實施例提供的手術器械和內窺鏡中，包括所述手術機器人用蛇形關節，從而能夠使得器械末端或者成像系統到達期望的位置和姿態。

上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，并非對本發明范圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護范圍。