具有雙自由度的機械臂和手術機器人的製作方法

2023-04-28 22:05:46 2

本發明涉及微創傷手術機器人和/或手術器械的機械臂，特別涉及一種具有雙自由度的機械臂和手術機器人。

背景技術：

微創傷手術是指通過小切口將細長的腹腔鏡、胸腔鏡及手術器械送入患者體內進行手術的一種新技術。其具有創口小、疼痛輕、恢復快、住院時間短、出血少等優點。雖然微創傷手術相較於傳統手術有如此多的優勢，但早期的微創傷手術受限於體表的小創口，醫生的操作空間相對減小，另外醫生在內窺鏡下手持器械操作時，其操作方向與在內窺鏡下觀察到的期望方向相反。此缺陷大大增加了手術的難度，醫生需要經過長期的訓練才能順利的操作器械。

隨著科學的發展，在早期微創傷手術中存在的問題找到了解決方案，世界各國開始研究機器人輔助微創傷手術技術，微創傷手術機器人問世。手術醫生在主操作臺處通過主操作臺上的顯示設備來觀察內窺鏡下患者體內的2D/3D畫面，畫面中顯示了手術操作點及兩把手術器械。醫生通過操作主控制臺上的操作杆，以主從控制的方式遙控從操作機器人上的機械臂及手術器械完成手術。手術機器人輔助的微創傷手術能夠提高醫生的操作精度，也能使醫生以一種和傳統手術相同的方式和觀感來進行手術，大大減小了微創傷手術的難度。

目前世界各國都在進行手術機器人的研究，其中有少數產品已經實現了商品化。美國Intuitive Surgical公司的Da Vinci手術機器人系統是其中代表性的產品。但是其存在體積龐大、結構複雜、價格昂貴等缺點。

手術機器人能完成微創傷手術的一個約束條件是：從操作機器人在運動的過程中，其器械臂上安裝的手術器械與患者接觸的創口部分應是一個不動點。這就要求從操作機器人的機械臂具有一個不動點機構。

具有不動點機構的機械臂構型是手術機器人技術研究的一個重點方向，但目前的研究發明都具有一定的不足之處。如中國專利申請CN201310556341.2，描述了一種採用雙平行四邊形機構的機械臂，實現了器械末端的不動點。雙平行四邊形不動點機構只有一個自由度，器械只能繞著不動點做一定範圍內的擺動運動。中國專利申請CN201010274701.6，採用了連杆雙平行四邊形機構，完成了一種大運動空間的機械臂，並使不動點能夠發生偏移，但其器械在不動點的運動仍舊只有一個自由度。

上述兩個專利所述機械臂構型都採用了雙平行四邊形來實現遠端不動點，其機械臂和器械在不動點的運動空間只有繞不動點擺動一個自由度。若要實現器械上下伸縮自由度就需增加上下滑動部件。增大了機械臂的體積，加大了設計難度。

因此，本領域需要一種可以相對於不動點伸縮和擺動運動的雙自由度機械臂。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種具有雙自由度的機械臂和手術機器人，以解決現有技術中的機械臂只具有繞不動點擺動即只有一個自由度的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種具有雙自由度的機械臂，所述具有雙自由度的機械臂包括：支撐結構，第一傳動結構，第二傳動結構和聯動結構；

所述支撐結構包括懸吊支撐杆、大臂支撐杆、中臂支撐杆、小臂支撐杆以及器械部件；

其中，所述懸吊支撐杆通過第一轉軸與所述大臂支撐杆轉動連接，所述大臂支撐杆通過第二轉軸與所述中臂支撐杆轉動連接，所述中臂支撐杆通過第三轉軸與所述小臂支撐杆轉動連接，所述器械部件包括器械支撐座及布置於所述器械支撐座上的器械安裝杆，所述小臂支撐杆通過第四轉軸與所述器械支撐座轉動連接，所述第一轉軸的軸線與第二轉軸、第三轉軸和第四轉軸的軸線垂直；

所述第一傳動結構用於控制所述中臂支撐杆擺動；

所述第二傳動結構用於控制所述小臂支撐杆擺動；

所述聯動結構包括滑塊、第一連杆、第二連杆、第三連杆及第三傳動結構，其中，

所述滑塊通過第五轉軸與所述大臂支撐杆轉動連接，所述第一連杆與所述滑塊滑動連接，所述第一連杆的近端側面經過所述第五轉軸，所述第二連杆的近端通過第六轉軸與所述中臂支撐杆轉動連接，所述第二連杆通過第七轉軸與所述第三連杆的近端轉動連接，所述第三連杆的遠端通過第八轉軸與所述小臂支撐杆轉動連接，且

所述第六轉軸、所述第七轉軸、所述第八轉軸及所述第三轉軸的軸心連線為一平行四邊形，

所述第三傳動結構包括，第一轉輪、第二轉輪、第三轉輪、第四轉輪及第一柔性件，其中，

所述第二轉輪通過第九轉軸與所述第二連杆轉動連接，且所述第二轉輪與所述第一連杆的遠端固定連接，所述第一轉輪通過第四轉軸與所述小臂支撐杆轉動連接，且所述第一轉輪與所述器械支撐座同步轉動，所述第二轉輪與所述第一轉輪的直徑相等，

所述第三轉輪與所述第七轉軸連接，所述第四轉輪與所述第八轉軸連接，所述第三轉輪與第四轉輪的直徑相等，所述第一柔性件分別與所述第一轉輪和所述第二轉輪套接，並且所述第一柔性件從所述第三轉輪和所述第四轉輪的遠離所述器械部件的一側通過；

所述第二轉軸和所述第六轉軸的軸心距離，與所述第二轉軸和第三轉軸的軸心距離之間存在第一比例，所述第一比例被配置為第一比值；所述第七轉軸和所述第六轉軸的軸心距離，與所述第六轉軸和第九轉軸的軸心距離之間存在第二比例，所述第二比例被配置為第一比值；所述第九轉軸軸心到所述第一連杆的近端側面之間的垂線段形成一第一線段，所述第四轉軸到所述器械安裝杆的垂線段形成一第二線段，所述第一線段長度與所述第二線段之間存在第三比例，所述第三比例被配置為第一比值；

所述第七轉軸位於所述第六轉軸和所述第九轉軸的軸心形成的第一連線下方，且所述第一連線與所述第六轉軸和所述第七轉軸的軸心形成的第二連線形成第一夾角，所述第一夾角被配置為第一角度值；所述第六轉軸位於所述第二轉軸和所述第三轉軸的軸心形成的第三連線左側，且第三連線與所述第二轉軸和所述第六轉軸的軸心形成的第四連線形成第二夾角，所述第二夾角被配置為第一角度值；一經過第四轉軸且平行於所述第一線段的平行線與第二線段之間形成第三夾角，所述第三夾角被配置為第一角度值，且所述平行線順時針旋轉第一角度值後至所述第二線段。

可選的，在所述的具有雙自由度的機械臂中，所述第一傳動結構包括：第一動力部件、第十轉軸、第五轉輪、第六轉輪及第二柔性件，其中，

所述第十轉軸布置於所述大臂支撐杆近端，所述第五轉輪設置在所述第十轉軸上，所述第六轉輪通過第二轉軸與所述大臂支撐杆轉動連接，並與所述中臂支撐杆同步轉動，所述第二柔性件分別與所述第五轉輪和所述第六轉輪固定連接，所述第一動力部件的輸出軸與所述第十轉軸連接，以驅動所述第十轉軸。

可選的，在所述的具有雙自由度的機械臂中，所述第一傳動結構還包括第一制動部件，所述第一制動部件制動所述第一傳動結構。

可選的，在所述的具有雙自由度的機械臂中，所述第一制動部件安裝於所述第十轉軸。

可選的，在所述的具有雙自由度的機械臂中，所述第一轉軸設置在所述大臂支撐杆的近端。

可選的，在所述的具有雙自由度的機械臂中，所述具有雙自由度的機械臂還包括第二動力部件，所述第一轉軸與所述第二動力部件的輸出軸固定連接，和/或，

所述機械臂還包括第一軸承，所述第一軸承套接在所述第一轉軸上。

可選的，在所述的具有雙自由度的機械臂中，所述第二傳動結構包括：第三動力部件、第十一轉軸、第七轉輪、第八轉輪及第三柔性件，其中，

所述第十一轉軸布置於所述中臂支撐杆的近端，所述第七轉輪設置在所述第十一轉軸上，所述第八轉輪通過所述第三轉軸與所述中臂支撐杆轉動連接，並且與所述小臂支撐杆同步轉動，所述第三柔性件分別與所述第七轉輪和所述第八轉輪固定連接，所述第三動力部件的輸出軸與所述第十一轉軸連接，以驅動所述第十一轉軸。

可選的，在所述的具有雙自由度的機械臂中，所述第二傳動結構還包括第二制動部件，所述第二制動部件制動所述第二傳動結構。

可選的，在所述的具有雙自由度的機械臂中，所述聯動機構還包括第四連杆，所述第四連杆通過第十二轉軸與所述第二連杆轉動連接，並通過第十三轉軸與所述小臂支撐杆轉動連接，所述第七轉軸、所述第八轉軸、所述第十三轉軸及第十二轉軸軸心的連線為一平行四邊形。

可選的，在所述的具有雙自由度的機械臂中，所述具有雙自由度的機械臂還包括基座支撐杆，所述基座支撐部件通過第十四轉軸與所述懸吊支撐杆轉動連接，且所述第十四轉軸的軸線與所述第二轉軸、所述第三轉軸以及所述第四轉軸的軸線垂直。

可選的，在所述的具有雙自由度的機械臂中，所述第十四轉軸的軸線與所述第一轉軸的軸線共面。

可選的，在所述的具有雙自由度的機械臂中，所述第一比值為1/12～1/2。

可選的，在所述的具有雙自由度的機械臂中，所述第一角度值為0～30°。

本發明還提供一種手術機器人，所述手術機器人包括工具臂，所述工具臂為如上具有雙自由度的機械臂中的任一種。

在本發明提供的具有雙自由度的機械臂和手術機器人中，通過第二傳動結構的驅動使小臂部件擺動，從而實現相對不動點的伸縮運動；通過第一傳動結構的驅動使中臂部件擺動，再通過第一柔性件使器械部件做同樣的擺動，從而實現繞不動點的擺動運動，即所述具有雙自由度的機械臂實現了伸縮和擺動的雙自由度。

附圖說明

圖1是本發明實施例一的具有雙自由度的機械臂的結構示意圖；

圖2是本發明實施例一的具有雙自由度的機械臂的剖視示意圖；

圖3是本發明實施例一的具有雙自由度的機械臂的局部放大圖；

圖4是本發明實施例一的具有雙自由度的機械臂的另一結構示意圖；

圖5是本發明實施例二的具有雙自由度的機械臂的結構示意圖；

其中，懸吊支撐杆10、大臂支撐杆20、中臂支撐杆30、小臂支撐杆40、器械支撐座50、器械安裝杆51、基座支撐杆60；第一轉軸101、第二轉軸102、第三轉軸103、第四轉軸104、第五轉軸105、第六轉軸106、第七轉軸107、第八轉軸108、第九轉軸109、第十轉軸110、第十一轉軸111；第十二轉軸112；第十三轉軸113；第十四轉軸114；第一轉輪201、第二轉輪202、第三轉輪203、第四轉輪204、第五轉輪205、第六轉輪206、第七轉輪207、第八轉輪208；第一連杆301、第二連杆302、第三連杆303、第四連杆304；第一柔性件401、第二柔性件402、第三柔性件403；滑塊結構501；第一動力部件601、第二動力部件602、第三動力部件603；第三制動部件701、第四制動部件702；第一軸承801、第二軸承802；不動點D。

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具有雙自由度的機械臂和手術機器人作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採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，由於各附圖所要突出的內容不同，往往採用了不同的比例。

以下實施例中，如果沒有特別說明，「遠端」是指靠近不動點的一端，「近端」是指遠離不動點的一端。

【實施例一】

請參考圖1至圖3，其中，圖1為本發明實施例一的具有雙自由度的機械臂的結構示意圖；圖2為本發明實施例一的具有雙自由度的機械臂的剖視示意圖；圖3為本發明實施例一的具有雙自由度的機械臂的局部放大圖。

如圖1至圖3所示，所述具有雙自由度的機械臂包括：起到機械臂支撐作用的支撐結構，用於驅動機械臂圍繞不動點擺動的第一傳動結構，用於驅動機械臂相對於不動點做伸縮運動的第二傳動結構和起到關節運動聯動的聯動結構。通過上述部件組合可以實現所述機械臂圍繞不動點擺動，以及相對於不動點的伸縮運動。

具體而言，支撐結構包括懸吊支撐杆10、大臂支撐杆20、中臂支撐杆30、小臂支撐杆40以及器械部件，所述懸吊支撐杆10通過第一轉軸101與所述大臂支撐杆20轉動連接，所述大臂支撐杆20通過第二轉軸102與所述中臂支撐杆30轉動連接，所述中臂支撐杆30通過第三轉軸103與所述小臂支撐杆40轉動連接，所述器械部件包括器械支撐座50及布置於所述器械支撐座50上的器械安裝杆51，所述小臂支撐杆40通過第四轉軸104與所述器械支撐座50轉動連接，所述第一轉軸101的軸線與第二轉軸102、第三轉軸103和第四轉軸104的軸線垂直。

所述懸吊支撐杆10的近端設有第二動力部件602以驅動所述大臂支撐杆20的轉動。這裡「近端」是指所述懸吊支撐杆10靠近所述大臂支撐杆20的一端。進一步，所述懸吊支撐杆10的近端還設有第三制動部件701，所述第三制動部件701用於制動所述大臂支撐杆20的轉動。具體的，所述第三制動部件701與所述懸吊支撐杆10、所述大臂支撐杆20連接，當所述第三制動部件701處於鬆開狀態時，所述大臂支撐杆20能夠與所述懸吊支撐杆10相對運動，當所述第三制動部件701處於制動狀態時，所述第三制動部件701與所述大臂支撐杆20產生足夠的摩擦力，以保證懸吊支撐杆10與大臂支撐杆20不發生相對轉動。進一步的，所述懸吊支撐杆10還包括第一軸承801，以對所述大臂支撐杆20的更好的支撐，減少轉動摩擦力。

所述小臂支撐杆40通過所述第三轉軸103與所述中臂支撐杆30連接。進一步，所述小臂支撐杆40通過所述第三轉軸103與第八轉輪208固定連接或者直接與第八轉輪208固定連接，使所述小臂支撐杆40與所述第八轉輪208同步轉動。此外，所述小臂支撐杆40遠端設有第四轉軸104與所述器械部件轉動連接。

所述器械部件包括器械支撐座50及布置於所述器械支撐座50上的器械安裝杆51。所述器械支撐座50通過第四轉軸104與所述小臂支撐杆40轉動連接。所述第四轉軸104軸心至所述器械安裝杆51軸線的垂線段形成第二線段。顯而易見，知道第二線段的位置和長度，即可知道所述器械安裝杆51軸線的位置。

第一傳動結構用於控制所述中臂支撐杆30擺動。所述第一傳動結構包括：第一動力部件601、第十轉軸110、第五轉輪205、第六轉輪206及第二柔性件402。其中，所述第十轉軸110布置於所述大臂支撐杆10的近端，所述第五轉輪205設置在所述第十轉軸110上。所述第六轉輪206通過第二轉軸102與所述大臂支撐杆20轉動連接，並與所述中臂支撐杆30同步轉動。優選，所述第六轉輪206與所述中臂支撐杆30，均與第二轉軸102固定連接，或者所述第六轉輪206與所述中臂支撐杆30直接連接，以實現同步轉動。上述所述第二柔性件402分別與所述第五轉輪205和所述第六轉輪206固定連接。這裡所述「固定連接」是指所述第二柔性件402圍繞於所述第五轉輪205和所述第六轉輪206，且與所述第五轉輪205和所述第六轉輪206之間均沒有相對滑動，保證所述第五轉輪205和所述第六轉輪206能夠形成固定傳動比。所述第一動力部件601用以驅動所述第十轉軸110，並通過所述第五轉輪205、所述第二柔性件402、所述第六轉輪206以及所述第二轉軸102，實現對所述中臂支撐杆30的驅動。優選，所述第一動力部件601的輸出軸與所述第十轉軸110直接連接，或者所述第一動力部件601的輸出軸與所述第十轉軸110通過傳動機構連接。進一步，所述第一傳動結構還包括第一制動部件，以使當所述第一制動部件處於制動狀態時，所述第一傳動結構也處於制動狀態。本發明對於所述第一制動部件的安裝位置並不做限定，只需保證所述第一制動部件在制動狀態下能夠保證所述第一傳動結構處於制動狀態即可。同樣，本發明中第一制動部件作用的對象也沒有特別的限制，其只要實現對於所述第五轉輪205、所述第六轉輪206和所述第二柔性件402中的一個或者多個部件的制動即可。在本實施例中所述第一制動部件與所述第十轉軸110同軸安裝，用於制動第十轉軸110。

第二傳動結構用於控制所述小臂支撐杆40擺動。所述第二傳動結構包括：第三動力部件603、第十一轉軸111、第七轉輪207、第八轉輪208及第三柔性件403。其中，所述第十一轉軸111布置於所述中臂支撐杆30的近端，所述第七轉輪207布置在所述第十一轉軸111上。所述第八轉輪208通過所述第三轉軸103與所述中臂支撐杆30轉動連接，並且與所述小臂支撐杆40同步轉動。優選，所述第八轉輪208與所述小臂支撐杆40，均與第三轉軸103固定連接，或者所述第八轉輪208與所述小臂支撐杆40直接連接，以實現同步轉動。所述第三柔性件403分別與所述第七轉輪207和所述第八轉輪208固定連接。這裡所述「固定連接」是指所述第三柔性件403圍繞於所述第七轉輪207和所述第八轉輪208，且與所述第七轉輪207和所述第八轉輪208之間均沒有相對滑動，以保證所述第七轉輪207和所述第八轉輪208能形成固定傳動比。第三動力部件603以驅動所述第十一轉軸111，同時，通過第七轉輪207、第三柔性件403、第八轉輪208以及第三轉軸103，實現對所述小臂支撐杆40的驅動。優選，第三動力部件603的輸出軸與所述第十一轉軸111直接固定連接，也可以通過傳動機構與所述第十一轉軸111連接。進一步，所述第二傳動結構還包括第二制動部件，以使當所述第二制動部件處於制動狀態時，所述第二傳動結構也處於制動狀態。本發明對於所述第二制動部件的安裝位置並不做限定，只需保證所述第二制動部件在制動狀態下能夠保證所述第二傳動結構處於制動狀態即可。另外，本發明中第二制動部件其只要實現對於所述第七轉輪207、所述第八轉輪208和所述第三柔性件403中的一個或者多個部件的制動即可。在本實施例中所述第二制動部件與所述第十一轉軸111同軸安裝，用於制動第十一轉軸111。所述第三動力部件603的輸出軸與所述第十一轉軸111連接，以驅動所述第十一轉軸111。

所述聯動結構包括滑塊501、第一連杆301、第二連杆302、第三連杆303及第三傳動結構。其中，所述滑塊501通過第五轉軸105與所述大臂支撐杆20轉動連接，所述第一連杆301與所述滑塊501滑動連接，且所述第一連杆301經過所述第五轉軸105。更具體，所述第一連杆301具有遠離所述器械部件的近端側面和靠近所述器械部件的遠端側面，在這裡為所述第一連杆301的近端側面所在的平面經過所述第五轉軸105。這裡的「滑動連接」，是指所述第一連杆301與所述滑塊結構501組成導軌滑塊結構，即所述第一連杆301隻能沿著所述滑塊結構501約束的方向移動。所述第二連杆302的近端通過第六轉軸106與所述中臂支撐杆30轉動連接，並通過第七轉軸107與第三連杆303的近端轉動連接。所述第三連杆303遠端通過第八轉軸108與所述小臂支撐杆40轉動連接。這裡「近端」顯然是指第三連杆303靠近第二連杆302的一端，「遠端」為第三連杆303遠離第二連杆302的一端。進一步，第六轉軸106、第七轉軸107、第八轉軸108與第三轉軸103的軸心連線為一平行四邊形。

所述第二轉軸102和所述第六轉軸106的軸心距離，與所述第二轉軸102和第三轉軸103的軸心距離之間存在第一比例，所述第一比例被配置為第一比值；所述第七轉軸107和所述第六轉軸106的軸心距離，與所述第六轉軸106和第九轉軸109之間的軸心距離之間存在第二比例，所述第二比例被配置為第一比值；所述第九轉軸109軸心到所述第一連杆301的近端側面之間的垂線段形成一第一線段，所述第四轉軸104軸心到所述器械安裝杆51的垂線段形成一第二線段，所述第一線段長度與所述第二線段之間存在第三比例，所述第三比例被配置為第一比值。優選，所述第一比值範圍為1/12～1/2，更優選為1/6。

所述第三傳動結構包括，第一轉輪201、第二轉輪202、第三轉輪203、第四轉輪204及第一柔性件401。其中，所述第二轉輪202通過第九轉軸109與所述第二連杆轉動302轉動連接，且所述第二轉輪202與所述第一連杆301的遠端固定連接。所述第九轉軸109至所述第一連杆301的近端側面之間的垂線段形成一第一線段。所述第一轉輪201通過第四轉軸104與所述小臂支撐杆40轉動連接，且所述第一轉輪201通過所述第四轉軸104或直接與所述器械支撐座50固定連接，以使所述器械支撐座50與所述第一轉輪201同步轉動。所述第二轉輪202與第一轉輪201的直徑相等。所述第三轉輪203與所述第七轉軸107連接，所述第四轉輪204與所述第八轉軸108連接，所述第三轉輪203與第四轉輪204的直徑相等。所述第一柔性件401件分別與所述第一轉輪201和所述第二轉輪202套接，，且相互之間作用力足夠大使第一柔性件401與所述第一轉輪201和所述第二轉輪202同步運動，不發生相對位移，並且所述第一柔性件401從所述第三轉輪203和所述第四轉輪204的遠離所述器械部件的一側通過。

這樣，所述第一柔性件401離開所述第三轉輪203時的切點與進入所述第四轉輪204時形成的切點的連線與所述第三轉輪203和所述第四轉輪204的軸心的連線相互平行。即，所述第一柔性件401從所述第三轉輪203與所述第四轉輪204的一側通過，並與所述第三轉輪203形成有第一包覆角、與所述第四轉輪204形成有第二包覆角，在驅動力作用在滑塊結構501或者第一動力部件601驅動所述第五轉輪205、第三動力部件603驅動所述第七轉輪207下，所述第一包覆角的變動值與第二包覆角的變動值數值上相等。

請繼續參考圖1和圖2，在本申請實施例中，所述第二連杆302為一折杆。即所述第七轉軸107位於所述第六轉軸106和所述第九轉軸109的軸心形成的第一連線下方，且所述第一連線與所述第六轉軸106和所述第七轉軸107的軸心形成的第二連線形成的第一夾角被配置為第一角度值。在本申請實施例中，所述第六轉軸106位於所述第二轉軸102和所述第三轉軸103的軸心形成的第三連線左側，且第三連線與所述第二轉軸102和所述第六轉軸106的軸心形成的第四連線形成的第二夾角被配置為第一角度值。同時，一經過第四轉軸104且平行於所述第一線段的平行線與第二線段之間的第三夾角被配置為第一角度值，且所述平行線順時針旋轉第一角度值後至所述第二線段。優選，第一角度值範圍為0～30°，更有選為15°。這樣，所述第二轉軸102和所述第五轉軸105的軸心的連線以所述第二轉軸102為端點順時針轉動所述第一角度值所成的連線與所述器械安裝杆51軸線的交點為不動點D。

在本申請實施例中，通過第三動力部件603的驅動使小臂支撐杆40擺動，就實現相對不動點D的伸縮運動；通過第一動力部件602的驅動使中臂支撐杆30擺動，再通過第一柔性件401使器械部件做同樣的擺動，從而實現繞不動點D的擺動運動，即所述具有雙自由度的機械臂實現了伸縮和擺動的雙自由度。

請繼續參考圖1和圖2，在本申請實施例中，所述具有雙自由度的機械臂的支撐結構還包括基座支撐杆60，所述基座支撐杆60通過設置在所述懸吊支撐杆10遠端的第十四轉軸114與所述懸吊支撐杆10轉動連接，且第十四轉軸114的軸線與第二轉軸102、第三轉軸103以及第四轉軸104的軸線垂直。優選的，所述第十四轉軸114的軸線與第一轉軸101的軸線共面。這裡的「遠端」是指所述懸吊支撐杆10靠近基座支撐杆60的一端。進一步的，所述基座支撐杆60還設有第二軸承802，所述第二軸承802可以對所述懸吊支撐杆10更好的支撐，減少轉動摩擦力。所述基座支撐杆60還設有第四制動部件702，所述第四制動部件702用於制動所述懸吊支撐杆10的轉動。具體的，當所述第四制動部件702處於鬆開狀態時，所述懸吊支撐杆10能夠與所述基座支撐杆60相對運動，當所述第四制動部件702處於制動狀態時，所述第四制動部件702與所述懸吊支撐杆10形成足夠的摩擦力，保證懸吊支撐杆10與基座支撐杆60不發生相對轉動。

在本申請實施例中，所述懸吊支撐杆10位於所述基座支撐杆60的下方，此時，通常的，所述大臂支撐杆20、中臂支撐杆30、小臂支撐杆40以及器械部件均位於所述基座支撐杆60的下方。在本申請的其他實施例中，所述懸吊支撐杆10也可以位於所述基座支撐杆60的上方(具體可參考圖4)，此時，通常的，所述大臂支撐杆20、中臂支撐杆30、小臂支撐杆40以及器械部件均位於所述基座支撐部杆60的上方。

【實施例二】

請同時參考圖5和圖2，本實施例二與實施例一的差別在於：在本實施例二中，所述聯動結構還包括第四連杆304，所述第四連杆304通過第十二轉軸112與所述第二連杆302轉動連接，並通過第十三轉軸113與所述小臂支撐杆40轉動連接；所述第十二轉軸112、所述第十三轉軸113、所述第七轉軸107及所述第八轉軸108的軸心的連線形成平行四邊形。在此，通過所述第四連杆304可形成具有虛約束的強固結構。進一步的，所述第四連杆304可以位於所述第二連杆302遠離所述器械部件的一側；或者所述第四連杆304也可以位於所述第二連杆302靠近所述器械部件的一側。

本發明還公開了一種手術機器人，包括醫生端和病人端，其中病人端包括基座，調整臂，工具臂和手術器械，所述工具臂為上述的具有雙自由度的機械臂中的任一種。

上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，並非對本發明範圍的任何限定，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，均屬於權利要求書的保護範圍。