CN102488554B - 一种基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端，它包括模块顶端部分、模块底端部分、下支架与左右第一连接片组成第一四杆机构的转动模块，模块顶端部分、转动连接轴、上支架、左右第二连接片组成第二四杆机构的转动模块；第一钢丝绳两端与模块顶端部分顶面相连并且其另两端依次通过模块底端部分与第一转动驱动装置相连，第二钢丝绳两端与转动连接轴相连并且其另两端依次通过模块顶端部、所述模块底端部分与第一转动驱动装置相连，转动连接轴的上部插在转动杆的中心孔内并且与转动杆间隙转动配合，在转动杆上连接有手术工具。采用本装置能更加灵活地完成复杂手术。
Description
技术领域
本发明涉及一种微创外科手术机器人医疗设备，尤其涉及一种微创外科手术机器人用微器械末端接口。
背景技术
20世纪90年代以来，随着手术机器人技术的迅速发展及越来越广泛的应用，具有多自由度、高灵活性、手术创伤少的医疗手术机器人用微器械是其手术机器人中重要的核心关键之一。手术机器人用微器械用于微创手术，在手术过程中末端器械部分进入人体，对人体器官组织进行切割、缝合、打结等一系列的手术操作，要求具有多自由度、高灵活性、高精度、高安全性和稳定性等。目前，达到了商业临床运用水平应用的手术机器人系统分别是ZEUS、DA VINCI和LAPROTEK系统。纵观这些手术机器人末端器械，可以发现，手术机器人末端器械发展趋势是从传统杆传动、少自由度器械向丝传动、多自由度手术器械发展，从传统的一体化的手术机器人用微器械向模块化的、具有柔性的微器械发展。大量的手术机器人系统未能达到临床运用水平的一个重要原因是它们是杆传动、少自由度手术器械。ZEUS系统也因此而被DA VINCI系统收购，现存的两套商业化微创手术机器人系统都是采用丝传动的四自由度手术器械。丝传动、多自由度手术器械的研究也吸引了学术界越来越多的关注。而在我国，手术机器人的自主开发水平相对很低，对手术器械的研究也很有限。因此，开发基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械接口对于研究手术机器人系统，推进相关领域技术进步具有重要意义。
专利号为6394998、6969385的美国专利以及专利号为ZL200910306053的中国专利公开了微创外科手术机器人用微器械接口，该类手术器械结构为四自由度布置，采用钢丝绳进行各自由度运动传动，该类手术器械自由度布置不同的丝的布置型式来实现RPY（转动，偏转，俯仰）的运动型式，最后的开合自由度通过两个俯仰组合成开合。该结构的缺点是RPY的自由度布置型式不够灵活，而且需要多个丝传动导向轮，结构复杂，加工困难，增加了设计成本，同时降低了手术器械的可靠性和安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在医生的操作下可实现多手配合操作、采用模块关节转动、基于RPR(转动、偏转、转动)关节布置的、能胜任缝合打结等复杂手术操作的一种基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端。
为了达到上述目的，本发明的一种基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端,它包括模块底端部分，在所述的模块底端部分的上方依次设置有模块顶端部分和转动连接轴，所述的模块底端部分和模块顶端部分的顶面上分别开有上部圆弧槽，在所述的模块顶端部分的底面以及所述转动连接轴的底面上分别开有下部圆弧槽，在每个上部和下部圆弧槽的左右两侧的模块底端、顶端部分以及所述转动连接轴上分别设置有其上开有连接孔的左右连接座，每个上部和下部圆弧槽的轴线和位于其两侧的左右连接座上的连接孔的轴线平行偏置设置，下支撑架设置在模块底端部分和模块顶端部分的上、下部圆弧槽之间并且能够与模块底端部分和模块顶端部分的上、下部圆弧槽转动配合，所述的上支撑架设置在模块顶端部分和转动连接轴的上、下部圆弧槽之间并且能够与模块顶端部分和转动连接轴的上、下部圆弧槽转动配合，左右第一连接片一侧的孔分别通过连接轴与所述模块底端部分顶面上的左右连接座上的连接孔转动连接，所述左右第一连接片另一侧的孔分别通过连接轴与所述模块顶端部分底面上的左右连接座上的连接孔转动连接，左右第二连接片一侧的孔分别通过连接轴与所述模块顶端部分顶面上的左右连接座上的连接孔转动连接，所述左右第二连接片另一侧的孔通过连接轴与所述转动连接轴底面上的左右连接座上的连接孔转动连接，所述模块顶端部分、模块底端部分、下支撑架与左右第一连接片组成第一四杆机构的转动模块，所述模块顶端部分、转动连接轴、上支撑架、左右第二连接片组成第二四杆机构的转动模块；第一钢丝绳一端与所述模块顶端部分顶面相连并且所述第一钢丝绳另一端依次通过所述模块底端部分与第一转动驱动装置相连，第二钢丝绳一端与所述转动连接轴相连并且所述第二钢丝绳另一端依次通过模块顶端部分、所述模块底端部分与第一转动驱动装置相连，所述转动连接轴的上部插在转动杆的中心孔内并且与转动杆间隙转动配合，在所述转动连接轴上安装有两个导向轮轴，两个所述的导向轮轴上各自安装有一个导向轮，在所述的转动连接轴上连接有固定结，第三钢丝绳一端与固定结相连并且所述第三钢丝绳另一端通过所述导向轮导向并经过模块底端部分、模块顶端部分与第二转动驱动装置相连,在所述的转动杆上连接有手术工具。
本发明的微创外科手术机器人用微器械末端，与现有技术相比具有以下有益效果：
1.本发明的微器械采用RPR的关节布局型式，能更加灵活地完成复杂手术。
2.本发明采用模块化的转动关节，其结构保证了钢丝绳闭环传动总长度不变。从而保证了运动过程中传动钢丝绳不被拉长与缩短，保证了传动系统可靠与高精度地驱动钳体。
3.本发明的微器械是偏转关节由模块化的单元组成，方便增加、减少或者维修替换，具备很好的扩展延伸能力。
4.本发明的器械全部采用钢丝绳传动，微器械极大减少了导向轮的使用，极大提高了加工和装配的简易性和使用的可靠性。
5.本发明由于采用新型的关节结构布置方式和新型的模块化关节，减少手术微器械的复杂程度，有利于手术微器械尺寸的缩小，进一步减少手术器械探入点的创伤。
6.本发明针对实际手术对手术器械的要求，可以很大程度上增加末端开合驱动的钢丝绳尺寸，能为手术器械提供更大的夹持力，能够更好地胜任手术腹腔微创手术中的缝合、打结工作。
7.本发明装置的模块化关节具有易组装性，能够用于构建其他蛇形或者柔性手术器械以实现不同手术要求。
附图说明
图1本发明的一种基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端的腕部偏转动作图；
图2是图1所示的手术微器械末端的前端自转动作图；
图3是图1所示的手术微器械末端的前端开合动作图；
图4A是图1所示的手术微器械末端的腕部模块关节分解图；
图4B是图1所示的手术微器械末端的腕部模块关节核心零件结构布局图；
图5是图1所示的手术微器械末端的模块关节转动原理示意图；
图6是本发明的一种基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端的结构示意图；
图7是图6中末端自转部分驱动钢丝绳导向图；
图8是图6中末端开合部分放大示意图；
图9是本发明的基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端的安装使用整体图；
图10是本发明的基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端的安装使用时自由度布局图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明的基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端做出详细说明。
本发明的一种基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端,它包括模块底端部分1-1，在模块底端部分的上方依次设置有模块顶端部分1-2和转动连接轴1-3，模块底端部分1-1和模块顶端部分1-2的顶面上分别开有上部圆弧槽1-20，在模块顶端部分的底面以及转动连接轴的底面上分别开有下部圆弧槽1-18，在每个上部圆弧槽1-20和下部圆弧槽1-18的左右两侧的模块底端部分1-1、顶端部分1-2以及转动连接轴1-3上分别设置有其上开有连接孔1-22的左右连接座，每个上部和下部的圆弧槽1-20的轴线和位于其两侧的左右连接座上的连接孔1-22的轴线平行偏置设置，下支撑架1-7设置在模块底端部分1-1和模块顶端部分1-2的上、下部的圆弧槽1-20之间并且能够与模块底端部分1-1的上部圆弧槽1-20和模块顶端部分下部圆弧槽1-18转动配合。另一支撑架设置在模块顶端部分1-1的上部圆弧槽1-20和转动连接轴1-3的下部圆弧槽1-18之间并且能够与模块顶端部分1-2和转动连接轴1-3的上、下部圆弧槽转动配合，左右第一连接片1-8一侧的孔1-23分别通过连接轴1-9与模块底端部分1-1顶面上的连接座上的左右连接孔1-22转动连接，左右第一连接片1-8另一侧的孔1-24分别通过连接轴1-32与模块顶端部分1-2底面上的左右连接座上的连接孔1-31转动连接，通过这种连接，模块顶端部分1-2、模块底端部分1-1、下支撑架1-7与左右第一连接片1-8组成第一四杆机构转动模块J1，通过所述第一四杆机构转动模块J1的连接方式，模块顶端部分1-2、转动连接轴1-3、上支撑架1-34、左右第二连接片1-33组成第二四杆机构转动模块J2；第一钢丝绳1-10一端与模块顶端部分1-2顶面相连并且所述第一钢丝绳1-10另一端依次通过模块底端部分1-1与第一转动驱动装置相连（作为本发明的一种实施方式，所述驱动装置位于动力接口部分3内，见专利公开号为ZL200910305201的机构），第二钢丝绳1-11一端与转动连接轴1-3相连并且所述第二钢丝绳1-11另一端依次通过模块顶端部分1-2、模块底端部分1-1与第一转动驱动装置相连（作为本发明的一种实施方式，所述驱动装置位于动力接口部分3内，见专利公开号为ZL200910305201的机构），转动连接轴1-3的上部插在转动杆1-4的中心孔内并且与转动杆1-4间隙转动配合。间隙转动配合结构优选的为：所述转动连接轴1-3的上部通过销1-17与所述转动杆1-4的下部相连，所述转动杆1-4一端与转动垫片1-27相连，所述转动杆1-4能够通过所述的转动垫片1-27与转动连接轴1-3上部凸台转动配合。当然也可以采用轴承结构。在转动连接轴1-3上安装有两个导向轮轴1-19，两个导向轮轴1-19上各自安装有一个导向轮1-29，在转动连接轴1-3上连接有固定结1-26，第三钢丝绳1-16一端与固定结1-26相连并且所述第三钢丝绳1-16另一端通过导向轮1-29导向并经过模块顶端部分1-2、模块底端部分1-1与第二转动驱动装置相连（作为本发明的一种实施方式，所述驱动装置位于动力接口部分3内，见专利公开号为ZL200910305201的机构）；在所述的转动杆上连接有手术工具。
所述的手术工具可以为手术刀、单极电刀、手术剪、双极电刀或开合钳中的一种。
优选的手术工具为开合钳，所述的开合钳包括左钳和右钳，左钳1-6和右钳1-5通过开合轴1-12连接在转动杆1-4的上端，左钳1-6和右钳1-5能绕开合轴1-12转动，在开合轴1-12上安装有扭簧1-13，扭簧1-13的两端与左钳1-6和右钳1-5内侧接触，在左钳1-6和右钳1-5的下端开有滑槽1-28，在滑槽1-28内穿有一个与开合轴1-12的轴线平行设置的滑杆1-30，滑杆1-30能够在滑槽1-28中自由滑动，滑杆1-30与开合滑块1-14一端固连，开合滑块1-14另一端与连接体1-15一端固连，连接体1-15另一端与第四转动驱动装置相连（作为本发明的一种实施方式，所述驱动装置位于动力接口部分3内，见专利公开号为ZL200910305201的机构）。在连接体1-15拉紧状况下，滑杆1-30在左钳1-6和右钳1-5的滑槽1-28中滑动，左钳1-6和右钳1-5克服扭簧1-12的张力作闭合运动。所述的连接体与上、下部圆弧槽的轴线垂直设置。所述的导向轮轴与开合轴平行设置。所述的连接体1-15可以是一钢丝绳，也可以是一个刚性软轴，其效果相同。
下面再结合每一幅图对本发明加以详细说明：
如图1，图2，图3所示：微器械末端具有三个自由度，分别是微器械末端的腕部偏转自由度R2，微器械末端的前端自转自由度R3，微器械末端的开合自由度R4。腕部偏转自由度R2由腕部模块关节J1和J2共同转动构成。R2转动轴线垂直于模块底端部分1-1的轴线和末端自转自由度R3。
如图4A所示为模块关节J1部分。模块关节J1由模块底端部分1-1、模块顶端部分1-2、下支撑架1-7、左右第一连接片1-8组成。下支撑架1-7置于模块底端部分1-1中的上部圆弧槽1-20中，绕上部圆弧槽1-20中心轴线自由转动，下支撑架1-7另一端与模块顶端部分1-2连接，连接方式同支撑架1-7与模块底端部分1-1连接相同。模块底端部分1-1连接孔1-23，如图4B所示连接孔1-22与底端部分1-1中心线偏离一段距离d。连接轴1-9穿过第左右一连接片1-8中的孔1-23与底端部分1-1中的孔1-22，把左右第一连接片1-8与底端部分1-1连接起来，左右第一连接片1-8可绕连接轴1-9自由转动；左右第一连接片1-8另一侧用同样连接方法通过连接轴1-32与顶端部分1-2连接起来且能绕连接轴1-32自由转动。模块J2部分与J1部分结构相同，其具体转动原理图5所示。上、下支撑架1-7的顶面、底面在设置的上、下部圆弧槽1-20、1-18中转动。
如图5所示：模块底端部分1-1、模块顶端部分1-2、下支撑架1-7和左右第一连接片1-8通过图6所示的结构连接起来后组成一个四杆机构ABCD，A、B、C、D分别为四个转轴点，在第一钢丝绳1-10的作用下，模块顶端部分1-2绕模块底端部分1-1的转动是通过A、B、C、D四个转轴点的转动来复合实现的。
如图6所示：第一钢丝绳1-10驱动关节J1运动，第二钢丝绳1-11驱动关节J2运动，J1和J2同时关联运动组成偏转自由度R2；第三钢丝绳1-16驱动微器械末端自转自由度R3的转动，第三钢丝绳1-16通过固丝结1-26与转动杆1-4固连，具体连接方式采用专利号为CN101637402B中的连接方法，第三钢丝绳1-16经过导向轴1-19上的导向轮1-29（如图7所示）。转动连接轴1-3与转动杆1-4相对运动构成转动自由度R3；转动连接轴1-3与转动杆1-4之间垫一转动垫片1-27，转动垫片1-27由聚四氟乙烯等低摩擦系数材料组成，在关节转动时转动垫片1-27上涂上润滑液.通过转动杆1-4中的孔1-25把销1-17安装到转动连接轴1-3中，限制转动杆1-3轴向运动。
如图7所示，导向轮轴1-19与转动连接轴1-3相连，导向轮1-29安装在导向轮轴1-19上，第三钢丝绳1-16经过导向轮1-29导向后进入连接轴1-3排丝孔中。
如图8所示：作为本发明一种基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端工具种类，开合滑块1-14在右钳1-5的滑槽1-28中滑动，开合滑块1-14通过同样方法与左钳1-6连接，开合滑块1-14与滑杆1-30一端固连，滑杆1-30另一端与钢丝绳1-15固连。左钳1-6和右钳1-5通过开合轴1-12与转动杆1-4一起形成开合自由度R4。在钢丝绳拉紧时沿R3转轴轴线向下运动，左钳1-6和右钳1-5闭合。扭簧1-13安装在开合轴1-12上，其两端与左钳1-6和右钳1-5内侧接触，由于扭簧1-13的张力作用，微器械末端的左钳1-6和右钳1-5总是受张开的力，钢丝绳1-15松开时，扭簧1-13作用使左钳1-6和右钳1-5分开。
如图9所示：作为本发明一种基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端的使用方式，微器械末端的两端分别与微器械连接杆2和微器械末端1相连。微器械连接杆2连接到微器械动力接口部分3上，微器械动力接口部分3为动力输入口，其安装在专利号为：ZL200810152764的机构上，安装方法与专利号为ZL200910306053中微器械安装方法一致。微器械连接杆2提供微器械动力接口部分3和微器械末端1的刚性连接，内部通过驱动前端各自由度的6根传动钢丝绳。其中微器械动力接口部分3提供自转自由度R1，动力接口部分见专利公开号为ZL200910305201的机构。
如图10所示，本发明的基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端的安装使用时具有4个自由度，主要有微器械的自转自由度R1、腕部的偏转自由度R2、微器械末端的自转自由度R3和开合自由度R4组成。微器械末端自由度R1、R2、R3一起构成了RPR关节结构型式。前端开合自由度R4的转动轴线垂直于微器械末端自转自由度R3，负责手术微器械末端开合。
下面说明本发明的基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端的安装使用时的动作实施过程。
1.四自由度运动
机器人用微器械具有四个自由度以完成手术器械末端的末端执行器的小范围位置调整、姿态调整和开合操作。上述自由度分别是：器械自转自由度R1；末端器械腕部偏转自由度R2；末端器械前端自转自由度R3；末端器械开合自由度R4。
机器人用微器械自转自由度R1采用专利号ZL200910306053的结构中的方法。
腕部偏转自由度R2通过两个模块转动关节J1和J2关联运动共同来实现，在实际实施过程中，可以增加或者减少模块关节的数量来实现偏转自由度，其实施原理与方法相同，均属于本专利的保护范围。关节J1和J2分别通过第一钢丝绳1-10和第二钢丝绳1-11共同驱动，在另一端，第一钢丝绳1-10和第二钢丝绳1-11绕于同一电机轴上，从而两根钢丝绳组成两个闭环但同时关联运动。电机转动带动第一钢丝绳1-10和第二钢丝绳1-11牵拉运动继而带动转动关节J1和J2转动，完成腕部俯仰自由度R2；机器人用微器械前端自转自由度R3，通过转动连接轴1-3与转动杆1-4相对转动实现。转动杆1-4通过第三钢丝绳1-16牵拉绕转动连接轴1-3转动。第三钢丝绳1-16另一端绕于另一电机轴上，从而组成闭环，电机转动带动第三钢丝绳1-16牵拉转动杆1-4绕连接轴1-3转动，完成前端自由度R3。
机器人用微器械前端开合自由度R4。钢丝绳1-15一端与开合滑块1-14连接，另一端绕于一电机轴上，电机轴转动收紧钢丝绳1-15时牵拉开合滑块1-14向下运动带动左钳1-6和右钳1-5闭合，电机轴反转放松钢丝绳1-15时，扭簧1-13张力作用下带动左钳1-6和右钳1-5分开。完成开合自由度R4。
2.四自由度的布置方式
以往的四自由度手术机器人用微器械除开合自由度外的其余三个自由度都采用RPY的自由度布置结构型式，本微创器械采用的是RPR的自由度布局型式，可以增加手术缝合动作的灵活性。
3.模块关节运动原理
模块关节运动原理如图10所示，模块底端部分1-1、模块顶端部分1-2、下支撑架1-7和左右第一连接片1-8通过图4A所示的结构连接起来后组成一个四杆机构ABCD，A、B、C、D分别为四个转轴点，在第一钢丝绳1-10的作用下，模块顶端部分1-2绕模块底端部分1-1的转动是通过A、B、C、D四个转轴点的转动来复合实现的，通过此机构原理，可以实现在关节一定转角范围内，闭环钢丝绳传动中要求的传动钢丝绳总长度不变。
4.微器械末端工具的种类
本微器械末端的工具为一开合钳，其也可是手术刀、单极电刀，手术剪、双极电刀等手术刀具。当末端的工具为手术刀、单极电刀，图8中转动杆1-4的上端可以设计成所需刀具，此时，本发明微器械末端不包括左钳1-6、右钳1-5、扭簧1-13、开合轴1-12、开合滑块1-14、滑杆1-30与连接体1-15。此时，其区别仅仅在于把末端的开合自由度去掉，当末端工具为其他手术剪、双极电刀等开合刀具时，结构原理与实施方法原理也相同，均属于本专利保护范畴。
5.开合的实施方式
左钳1-6和右钳1-5一端开有滑槽1-28，在滑槽1-28内穿有一个与开合轴1-12平行设置的滑杆1-30，滑杆1-30能够在滑槽1-28中自由滑动，滑杆1-30与开合滑块1-14固连，左钳1-6和右钳1-5的闭合通过连接体1-15拉动开合滑块1-14沿转动杆轴1-3向运动实现，连接体1-15可以是一钢丝绳，也可以用一个刚性软轴实现，其实施方法原理相同，均属本专利保护范畴。
Claims (5)
1.一种基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端,其特征在于：它包括模块底端部分，在所述的模块底端部分的上方依次设置有模块顶端部分和转动连接轴，所述的模块底端部分和模块顶端部分的顶面上分别开有上部圆弧槽，在所述的模块顶端部分的底面以及所述转动连接轴的底面上分别开有下部圆弧槽，在每个上部和下部圆弧槽的左右两侧的模块底端、顶端部分以及所述转动连接轴上分别设置有其上开有连接孔的左右连接座，每个上部和下部圆弧槽的轴线和位于其两侧的左右连接座上的连接孔的轴线平行偏置设置，下支撑架设置在模块底端部分和模块顶端部分的上、下部圆弧槽之间并且能够与模块底端部分和模块顶端部分的上、下部圆弧槽转动配合，上支撑架设置在模块顶端部分和转动连接轴的上、下部圆弧槽之间并且能够与模块顶端部分和转动连接轴的上、下部圆弧槽转动配合，左右第一连接片一侧的孔分别通过连接轴与所述模块底端部分顶面上的左右连接座上的连接孔转动连接，所述左右第一连接片另一侧的孔分别通过连接轴与所述模块顶端部分底面上的左右连接座上的连接孔转动连接，左右第二连接片一侧的孔分别通过连接轴与所述模块顶端部分顶面上的左右连接座上的连接孔转动连接，所述左右第二连接片另一侧的孔通过连接轴与所述转动连接轴底面上的左右连接座上的连接孔转动连接，所述模块顶端部分、模块底端部分、下支撑架与左右第一连接片组成第一四杆机构的转动模块，所述模块顶端部分、转动连接轴、上支撑架、左右第二连接片组成第二四杆机构的转动模块；第一钢丝绳一端与所述模块顶端部分顶面相连并且所述第一钢丝绳另一端依次通过所述模块底端部分与第一转动驱动装置相连，第二钢丝绳一端与所述转动连接轴相连并且所述第二钢丝绳另一端依次通过模块顶端部分、所述模块底端部分与第一转动驱动装置相连，所述转动连接轴的上部插在转动杆的中心孔内并且与转动杆间隙转动配合，在所述转动连接轴上安装有两个导向轮轴，两个所述的导向轮轴上各自安装有一个导向轮，在所述的转动连接轴上连接有固定结，第三钢丝绳一端与固定结相连并且所述第三钢丝绳另一端通过所述导向轮导向并经过模块底端部分、模块顶端部分与第二转动驱动装置相连,在所述的转动杆上连接有手术工具。
2.根据权利要求1所述的基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端,其特征在于：所述转动连接轴的上部通过销与所述转动杆的下部相连，所述转动杆一端与转动垫片相连，所述转动杆能够通过所述的转动垫片与转动连接轴上部凸台转动配合。
3.根据权利要求1所述的基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端,其特征在于：所述的手术工具为手术刀、单极电刀、手术剪、双极电刀或开合钳中的一种。
4.根据权利要求3所述的基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端,其特征在于：所述的开合钳包括左钳和右钳，所述的左钳和右钳通过开合轴连接在转动杆的上端，所述左钳和所述右钳能绕所述开合轴转动，在所述的开合轴上安装有扭簧，所述的扭簧的两端与所述左钳和所述右钳内侧接触，在所述的左钳和右钳的下端开有滑槽，在所述的滑槽内穿有一个与所述的开合轴平行设置的滑杆，所述滑杆能够在所述滑槽中滑动，所述滑杆与一个开合滑块一端固连，所述的开合滑块另一端与连接体一端固连，所述连接体另一端与第四转动驱动装置相连，所述的开合滑块的轴线与上、下部圆弧槽的轴线垂直设置，所述的导向轮轴与开合轴平行设置。
5.根据权利要求4所述的基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端,其特征在于：所述的连接体为钢丝绳或刚性软轴。
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|---|---|---|---|---|
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| CN103106831A (zh) * | 2013-03-04 | 2013-05-15 | 合肥德易电子有限公司 | 一种内腔体微创手术训练操作装置 |
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| EP3708105B1 (en) * | 2013-08-15 | 2022-02-09 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Preloaded surgical instrument interface |
| CN103932794B (zh) * | 2014-04-02 | 2015-12-09 | 西安交通大学 | 一种基于de驱动器的微创手术操作臂结构 |
| CN104224324A (zh) * | 2014-09-28 | 2014-12-24 | 广西壮族自治区人民医院 | 一种经自然腔道内镜手术用的机器人手术平台 |
| CN104490429B (zh) * | 2014-12-29 | 2018-01-23 | 天津工业大学 | 具有可快速更换末端执行器功能的微创外科手术器械 |
| CN104546133B (zh) * | 2014-12-29 | 2016-11-30 | 天津大学 | 一种用于微创手术机器人的可调视角内窥镜 |
| CN104783845B (zh) * | 2015-01-22 | 2017-05-17 | 天津手智医疗科技有限责任公司 | 微创手术智能化器械 |
| CN104783846B (zh) * | 2015-01-22 | 2017-09-01 | 天津手智医疗科技有限责任公司 | 一种采用微创手术智能化器械的手术操作装置 |
| CN104783844B (zh) * | 2015-01-22 | 2017-05-17 | 天津手智医疗科技有限责任公司 | 一种智能化微创手术器械 |
| CN104622523A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-05-20 | 苏州华奥医药科技有限公司 | 一种内窥镜手术操作系统 |
| CN104622524A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-05-20 | 苏州华奥医药科技有限公司 | 一种自动化内窥镜手术操作系统 |
| CN104758012B (zh) * | 2015-04-07 | 2017-04-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于单孔腹腔微创手术多自由度柔性机器人的末端器械 |
| CN105232149B (zh) * | 2015-10-13 | 2017-10-20 | 西安交通大学 | 混合驱动的柔性微创手术操作臂及制备方法 |
| CN105286999B (zh) * | 2015-10-15 | 2017-09-29 | 天津大学 | 具有末端自转功能的微创手术器械 |
| CN105286989B (zh) * | 2015-10-15 | 2017-08-15 | 天津大学 | 一种微创手术机器人用双极能量工具 |
| GB201521810D0 (en) * | 2015-12-10 | 2016-01-27 | Cambridge Medical Robotics Ltd | Supporting body of a surgical instrument articulation |
| CN105796138B (zh) * | 2016-05-11 | 2018-04-10 | 天津大学 | 基于自然腔道的柔性微创手术器械 |
| CN106236194A (zh) * | 2016-08-18 | 2016-12-21 | 北京大学第三医院 | 一种电动组织把持钳 |
| CN106109019B (zh) * | 2016-08-31 | 2018-11-09 | 微创（上海）医疗机器人有限公司 | 器械盒及手术器械 |
| JP6989594B2 (ja) | 2016-09-09 | 2022-01-05 | インテュイティブ サージカル オペレーションズ， インコーポレイテッド | 手首構造 |
| EP3723651A4 (en) | 2017-12-14 | 2021-09-22 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | MEDICAL TOOLS WITH DRAWBARS |
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| CN113171178B (zh) * | 2021-04-23 | 2023-09-22 | 上海微创医疗机器人（集团）股份有限公司 | 蛇形关节、手术器械和内窥镜 |
| CN114176660A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-03-15 | 深圳市罗伯医疗科技有限公司 | 手术执行器 |
| CN114129228A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-03-04 | 深圳市罗伯医疗科技有限公司 | 手术执行器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1654174A (zh) * | 2005-02-01 | 2005-08-17 | 天津大学 | 外科手术机器人从操作手 |
| KR20090086656A (ko) * | 2008-02-11 | 2009-08-14 | 한양대학교 산학협력단 | 수술도구 위치 설정용 5자유도 매니퓰레이터 |
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8971597B2 (en) * | 2005-05-16 | 2015-03-03 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Efficient vision and kinematic data fusion for robotic surgical instruments and other applications |
-
2011
- 2011-11-14 CN CN2011103596164A patent/CN102488554B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1654174A (zh) * | 2005-02-01 | 2005-08-17 | 天津大学 | 外科手术机器人从操作手 |
| KR20090086656A (ko) * | 2008-02-11 | 2009-08-14 | 한양대학교 산학협력단 | 수술도구 위치 설정용 5자유도 매니퓰레이터 |
| CN101584594A (zh) * | 2009-06-18 | 2009-11-25 | 天津大学 | 腹腔微创外科手术机器人用变胞工具手 |
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