CN104783845A - 微创手术智能化器械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了微创手术智能化器械，它包括手柄驱动装置、中间连接装置、末端执行装置以及末端运动关节部分，所述手柄驱动装置包括手柄，手柄的后端通过第一轴承与手柄连杆的一端转动相连，手柄与偏转电位器相连；在手柄的前端安装有开合机构，其中自转座与手柄转动相连，自转座与自转电位器相连，两开合瓣用于实现开合运动，各运动分别通过电机以及传动结构输出给末端运动关节部分。本装置直觉操作，设备费用低、维护使用费用高、对医生操作技术要求低、与医生操作习惯相同。

Description

微创手术智能化器械

技术领域

本发明涉及一种微创外科手术医疗设备，特别是一种手持操作的智能化手术器械。

背景技术

在机器人辅助微创外科手术过程中，医生借助细长的微创手术器械实施手术操作任务。手术器械的一端安放在机器人从操作手末端的快换接口装置上，另一端通过人体表面的微小切口探入到体内进行手术操作的，因此，手术器械是唯一与人体病变组织相接触的部分，也是直接执行手术操作的机器人部分。在手术实施中，为满足不同手术操作任务(夹持、缝合、打结等)的动作需求，机器人应随时更换与要求相配套的器械，所以快速高效的器械更换功能也是体现微创手术机器人系统整体性能水平的关键因素之一。机器人辅助微创外科手术以其所具有的优势，成为了微创手术的发展趋势之一。

但是，机器人辅助微创外科手术技术的普及并不是一蹴而就的，限制机器人辅助微创手术技术普及的一些因素有：微创外科手术机器人造价昂贵，目前已有产品以da Vinci手术机器人为例，一台手术机器人在中国售价为2000万人民币，高昂的设备费用导致多数医院没有条件购置手术机器人或患者负担不起高昂的手术费用；实施机器人辅助微创外科手术的医生需要经过严格而系统的培训，且机器人辅助手术的操作方式与传统微创手术的操作方式有较大不同，医生的操作习惯须经过长期训练以适应机器人辅助手术的操作方式。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种兼有机器人辅助微创外科手术和传统微 创手术的优点，设备成本及使用维护费用低，直觉操作，能够输出复杂手术动作，操作方便、结构简单、灵活性高、可操作性好的微创手术智能化器械。

本发明的微创手术智能化器械，它包括手柄驱动装置、中间连接装置、末端执行装置以及末端运动关节部分，所述手柄驱动装置包括手柄，所述的手柄的后端通过第一轴承与手柄连杆的一端转动相连，在所述的手柄的后端上安装有用于测量手柄转动角度及转动速度的偏转电位器；在所述的手柄的前端安装有开合机构，所述开合机构包括自转座，所述的自转座通过第二轴承与手柄转动相连，在所述的自转座的后端上安装有用于测量开合机构转动角度及转动速度的自转电位器，在自转座上固定安装有开合连接座，两开合瓣分别通过转轴旋转的安装在开合连接座上，两开合瓣的旋转轴线平行设置，两开合瓣之间通过弹性元件连接并保持常开状态，在所述的开合连接座上固定安装有开合电位器，所述开合电位器用来检测开合瓣的转动角度及转动速度，所述的手柄连杆的另一端连接有电机连接座，在所述的电机连接座上同一圆周方向上均匀的安装有三台电机减速器，三台电机减速器分别与第一、第二、第三驱动电机的电机输出轴相连，在每一台减速器输出轴上套装有输出轮，所述输出轮与减速器输出轴轴线重合设置；所述的偏转电位器、自转电位器和开合电位器分别与第一、第二、第三驱动电机通过控制器以及驱动器相连以将运动控制信号传输给驱动电机；

所述中间连接装置包括中间连接板，在所述的中间连接板上开有三个中间阶梯孔，在每一个中间阶梯孔内安装有一个能在中间阶梯孔内自由转动的中间传动轮，在每一个中间传动轮上开有插孔，中间传动轮挡环固定安装在阶梯孔一端，用来限制中间传动轮的轴向运动，所述的中间连接板扣装在电机连接座下端面上，三个输出轮上设置的凸起分别卡在对应设置的中间传动轮的插孔内，三个输出轮分别与三个中间传动轮轴线重合；

所述的末端执行装置包括器械座，在所述器械座上分别通过轴承转动安装有三个器械传动轮，三个器械传动轮上设置的凸起分别卡在中间传动轮的插孔内，所述的三个器械传动轮与三个中间转动轮轴线重合，在所述三个器械传动轮下端固定安装有传动轮连接轴，所述传动轮连接轴与器械传动轮轴线重合，在所述传动轮连接轴上依次套装有轴线与传动轮连接轴 重合的紧丝轮、张紧轮和抱紧块，在所述的器械座上转动套装有螺纹套环，所述螺纹套环固定安装在电机连接座上；中间连接管的一端固定在器械座上并且另一端与末端连接管一端固定相连，所述的末端连接管另一端固定连接末端运动关节部分，三个紧丝轮上分别固定安装有传动钢丝，其中第一紧丝轮与第一、第二传动钢丝缠绕相连，所述的第一传动钢丝的动力输出端以及第二传动钢丝的动力输出端经过导向轮并穿过中间连接管和末端连接管分别与末端运动关节部分相连作为驱动末端运动关节部分的偏转运动的传动钢丝，在第二紧丝轮上缠绕有第三传动钢丝并且所述的第三传动钢丝的动力输出端经过导向轮并穿过中间连接管和末端连接管与末端运动关节部分相连作为驱动末端运动关节部分的自转运动的传动钢丝，在第三紧丝轮上缠绕有第四传动钢丝，第四传动钢丝的动力输出端经过导向轮并穿过中间连接管和末端连接管与末端运动关节部分相连作为驱动末端运动关节部分的器械开合运动的传动钢丝。

1.本发明一种微创手术智能化器械，采用手持操作，电机驱动，通过操作手柄驱动装置为末端执行装置提供控制信号，驱动末端运动关节部分的空间多自由度运动，同传统微创手术器械相比，本发明能够输出空间多自由度手术动作，动作灵活，更适于进行动作复杂的微创手术；

2.本发明一种微创手术智能化器械，将传统主从式微创手术机器人的主操作端与从操作端集成为一体，直觉操作，能够克服微创手术辅助机器人设备昂贵、维护使用费用高、对医生操作技术要求苛刻、与医生操作习惯不同等缺点；

3.本发明可作为机器人辅助微创手术取代传统微创手术过程中的一种新形式，或一种电动智能化的腔镜手术器械，具有广阔市场前景。

附图说明

图1为本发明所述一种微创手术的智能化器械整体示意图；

图2-1为本发明所述一种微创手术智能化器械的手术操作示意图；

图2-2为图2-1所示的器械的末端运动关节部分的示意图；

图3为本发明所述一种微创手术的智能化器械功能单元示意图；

图4A为本发明所述一种微创手术智能化器械手柄驱动装置运动示意图；

图4B为本发明所述一种微创手术智能化器械末端执行装置运动示意图；

图5为本发明所述一种微创手术智能化器械的手柄驱动装置结构示意图；

图6为本发明所述一种微创手术智能化器械的中间连接装置结构示意图；

图7为本发明所述一种微创手术智能化器械的末端执行装置结构示意图；

图8-1、8-2、8-3为本发明所述一种微创手术智能化器械的末端运动关节部分运动示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如附图所示的本发明的微创手术智能化器械，它包括手柄驱动装置100、中间连接装置200、末端执行装置300以及末端运动关节部分330，所述手柄驱动装置100包括手柄116，所述的手柄的后端通过第一轴承115与手柄连杆110的一端转动相连构成手柄驱动装置100的偏转运动R1，在所述的手柄116的后端上安装有用于测量手柄转动角度及转动速度的偏转电位器113；在所述的手柄的前端安装有开合机构122，优选的在所述的手柄的前端安装有按钮开关120,所述按钮开关与三台驱动电机通过控制线相连，用来启动和停止驱动电机控制信号的传送。所述开合机构122包括自转座125，所述的自转座125通过第二轴承121与手柄116转动相连构成手柄驱动装置100的自转运动R2，在所述的自转座125的后端上安装有用于测量开合机构转动角度及转动速度的自转电位器119，在自转座125上固定安装有开合连接座126，两开合瓣123和124分别通过转轴旋转的安装在开合连接座126上，两开合瓣123和124的旋转转动轴线平行设置，两开合瓣之间通过弹性元件连接并保持常开状态，两开合瓣123和124的闭合构成手柄驱动装置100的开合运动R3，在所述的开合连接座126上固定安装有开合电位器127，所述开合电位器127用来检测开合瓣的转动角度及转动速度，所述 的手柄连杆110的另一端连接有电机连接座108，在所述的电机连接座108上同一圆周方向上均匀的安装有三台电机减速器103，三台电机减速器103分别与第一、第二、第三驱动电机101的电机输出轴相连，在每一台减速器输出轴107上套装有输出轮104，所述输出轮104与减速器输出轴107轴线重合设置；所述的偏转电位器113、自转电位器119和开合电位器127分别与第一、第二、第三驱动电机101通过控制器以及驱动器相连以将运动控制信号传输给驱动电机101。

所述中间连接装置200包括中间连接板201，在所述的中间连接板201上开有三个中间阶梯孔，在每一个中间阶梯孔内安装有一个能在中间阶梯孔内自由转动的中间传动轮203，在每一个中间传动轮203上开有插孔204，中间传动轮挡环202固定安装在阶梯孔一端，用来限制中间传动轮203的轴向运动，所述的中间连接板201扣装在电机连接座108下端面上，三个输出轮104上设置的凸起105分别卡在对应设置的中间传动轮203的插孔204内，三个输出轮104分别与三个中间传动轮203轴线重合。

所述的末端执行装置300包括器械座314，在所述器械座314上分别通过轴承302转动安装有三个器械传动轮301，三个器械传动轮301上设置的凸起322分别卡在中间传动轮203的插孔204内，所述的三个器械传动轮301与三个中间转动轮203轴线重合，在所述三个器械传动轮301下端固定安装有传动轮连接轴307，所述传动轮连接轴307与器械传动轮301轴线重合，在所述传动轮连接轴307上依次套装有轴线与传动轮连接轴307重合的紧丝轮303、张紧轮304和抱紧块305，在所述的器械座314上转动套装有螺纹套环315，所述螺纹套环315固定安装在电机连接座108上；中间连接管311的一端固定在器械座上并且另一端与末端连接管310一端固定相连，所述的末端连接管310另一端固定连接末端运动关节部分330，所述末端运动关节部分330具有偏转运动、自转运动和开合运动三个自由度，所述三个紧丝轮303上分别固定安装有传动钢丝323，其中第一紧丝轮与第一、第二传动钢丝323缠绕相连，所述的第一传动钢丝的动力输出端以及第二传动钢丝的动力输出端经过导向轮317并穿过中间连接管311和末端连接管310分别与末端运动关节部分330相连作为驱动末端运动关 节部分330的偏转运动的传动钢丝，在第二紧丝轮上缠绕有第三传动钢丝323并且所述的第三传动钢丝的动力输出端经过导向轮317并穿过中间连接管311和末端连接管310与末端运动关节部分330相连作为驱动末端运动关节部分330的自转运动的传动钢丝，在第三紧丝轮上缠绕有第四传动钢丝323，第四传动钢丝323的动力输出端经过导向轮317并穿过中间连接管311和末端连接管310与末端运动关节部分330相连作为驱动末端运动关节部分330的器械开合运动的传动钢丝。

优选的在所述的手柄的前端安装有按钮开关，所述按钮开关与第一、第二驱动电机通过控制线相连，在所述手柄驱动装置上的第一轴承、第二轴承处分别设置有限位块作为手柄以及自转座的极限位置，当手柄转动或者自转座转动到达极限位置时，按动安装在手柄前端上的按钮开关停止第一驱动电机或第二驱动电机的转动；当手动将手柄和自转座转动离开极限位置时，按动按钮开关启动第一驱动电机或二驱动电机的转动。

所述的控制器包括安全控制模块，所述的安全控制模块用于在驱动电机101转动过程中，读取驱动电机输出的电流信号并与设定值比较，当电机实际电流值超过预设值时，输出停止信号给驱动电机停止运动，从而使手柄驱动装置与末端运动关节部分所对应的主从映射自动切断，保证所述驱动钢丝不被拉断以及避免本发明所述的微创手术智能器械对人体组织的加持力过大，损伤组织；以及当手柄以及自转座运动过程中，读取偏转电位器113以及自转电位器119的位置信号，当位置信号值大于设定值时，输出停止信号给第一、第二驱动电机停止运动，此时主从映射自动切断，直到偏转运动R1、自转运动R2反向运动离开极限位置；并且读取偏转电位器113、自转电位器119的转动速度信号，当转动速度信号大于设定值时，输出停止信号给第一、第二驱动电机停止运动，保证手术操作的安全性，当发生误操作时，能够实现主从映射切断，保证手术安全。

本发明中末端运动关节部分330的结构可采用专利ZL201110359616.4的形式。

下面结合每一幅图对本发明腔镜下微创手术智能化器械进行详细说明。

图1为所述的微创手术智能化器械整体示意图，其整体可应用于腹腔、胸腔、泌尿、妇 科等领域的微创手术中。在手术实施过程中，所述微创手术智能器械通过病人体表的上的戳卡孔，由医生手持器械进入体内实行手术操作。

图2-1、2-2为手术实施示意图，所述微创手术智能化器械由医生手持，其可以实现普通腔镜器械的所有操作，包括前后偏摆运动R4及左右摆动运动R5，器械的进出运动T7及整体自转运动R6，所述运动R4、R5、R6、T7由操作医生人手直接操作。同时，手术操作医生还能通过操作微创手术智能器械的控制机构实现器械末端的三自由度运动：偏转运动R1，末端自转运动R2以及器械开合运动R3，所述运动R1、R2、R3由电机驱动、钢丝绳传动完成。

对照图3，所述微创手术智能化器械整体由三个部分组成：手柄驱动装置100，中间连接装置200以及末端执行装置300。手柄驱动装置100由操作医生直接握持，中间连接装置200为连接所述手柄驱动装置100与末端执行装置300的一个过渡装置，其为一次性使用或者可消毒。末端执行装置300为进入人体内工作部件，为一次性使用或者可重复消毒使用部件。

对照图4A和图4B，所述手柄驱动装置100上具有三个关节，产生的三个运动：偏转运动R1、自转运动R2、开合运动R3，其产生的运动信号分别经过电位器控制三个驱动电机101转动，驱动电机101的运动通过中间连接装置200驱动末端执行装置300，从而驱动图4B中末端执行装置300的末端实现偏转运动R1、自转运动R2、开合运动R3。操作医生人手操作所述手柄驱动装置100产生偏转运动R1、自转运动R2、开合运动R3间接控制驱动末端执行装置300的三个运动。

对照图5，所述手柄驱动装置包括手柄116，所述的手柄的后端通过轴承115与手柄连杆110的一端转动相连，手柄116的转动即为所述手柄驱动装置上的偏转运动R1，在所述的手柄116的后端上安装有用于测量手柄转动角度的偏转电位器113；在所述的手柄的前端安装有按钮开关120，所述按钮开关120用来启动和停止驱动电机控制信号的传送；所述手柄116前端还安装有开合机构122，所述开合机构122的自转座125通过轴承121与手柄116转动相连，开合机构122整体可在手柄116上转动，自转座125的转动即为所述手柄驱动装置上 的自转运动R2，在所述的自转座125的后端上安装有用于测量开合机构转动角度的自转电位器119，在自转座125上固定安装有开合连接座126，两开合瓣123和124分别旋转的安装在开合连接座126上，两开合瓣123和124的旋转转动轴线平行设置，两开合瓣之间通过弹性元件连接并保持常开状态，手指按压开合瓣可闭合，两开合瓣相对于开合连接座126的闭合动作即为所述手柄驱动装置上的开合运动R3，在所述的开合连接座126上固定安装有开合电位器127，所述电位器127用来检测开合瓣的闭合动作；所述的手柄连杆110的另一端连接有电机连接座108，在所述的电机连接座108上同一圆周方向上均匀的安装有三台电机减速器103，三台电机减速器103各自与一台驱动电机101的电机输出轴相连，在每一台减速器输出轴107上分别套装有一个输出轮104，所述输出轮104与减速器输出轴107轴线重合设置。

对照图5，所述手柄116上设置按钮开关120，用来启动和停止驱动电机控制信号的传送。所述手柄驱动装置上的三个运动R1、R2、R3的运动副处设置有限位块作为三个运动的极限位置，用来防止运动部件行程过大导致失控，当R1、R2、R3中任意一个或多个运动到极限位置后，按下所述按钮开关停止主从控制，可中断驱动电机的控制信号，偏转电位器113、自转电位器119和开合电位器127不再控制驱动电机，驱动电机保持停止状态；调整所述手柄驱动装置上三个运动R1、R2、R3，离开极限位置回到正常位置，再次按下所述按钮开关启动主从控制，恢复驱动电机的控制信号，偏转电位器113、自转电位器119和开合电位器127继续控制驱动电机。所述按钮开关可设置为多种形式，机械式的开关、按钮、脚踏等开关设备，或采用声控、触控等方法实现相同功能，均属于本专利的范围。

对照图6，所述中间连接装置200包括中间连接板201，中间传动轮203以及中间传动轮挡环202。所述中间传动轮203安装在所述的中间连接板201的阶梯孔中，中间传动轮203可在所述阶梯孔内自由转动，所述中间传动轮挡环202固定安装在阶梯孔一端，用来限制中间传动轮203的轴向运动，防止中间传动轮203掉出阶梯孔。所述中间连接装置的中间连接板扣装在电机连接座108下端，输出轮104上设置的凸起105卡在中间传动轮203上设置的 插孔204内，三个输出轮104与三个中间传动轮203轴线重合，输出轮104与中间传动轮203可实现同步转动。

对照图7，所述的末端执行装置300包括器械座314，所述器械座314上通过轴承302安装有器械传动轮301，所述器械传动轮301可以在所述器械座314上转动，器械传动轮301上设置的凸起322卡在中间传动轮203上设置的插孔204内，三个器械传动轮301与三个中间转动轮203轴线重合，器械传动轮301与中间传动轮203可实现同步转动；所述器械传动轮301下端固定安装有传动轮连接轴307，所述传动轮连接轴307与器械传动轮301轴线重合，传动轮连接轴307可随器械传动轮301同步转动；在所述传动轮连接轴307上套装有紧丝轮303、张紧轮304、抱紧块305，所述紧丝轮303、张紧轮304、抱紧块305轴线与传动轮连接轴307重合，通过调节所述抱紧块305与张紧轮304的夹紧力，可将紧丝轮303固定在传动轮连接轴307上，使所述紧丝轮303、张紧轮304、抱紧块305与传动轮连接轴307实现同步转动，作为本发明的一种实施方式，紧丝轮303、张紧轮304、抱紧块305在传动轮连接轴307上的固定方式可采用专利ZL201110025933.2中图1、图2的形式。

对照图7，在所述的器械座314上转动套装有螺纹套环315，作为本发明的一种转动连接方式，所述螺纹套环315底部内壁设有环形凸台，所述器械座314顶部外壁设有环形凸台，所述器械座环形凸台吊装在螺纹套环315的环形凸台上使两凸台相互搭接转动连接，螺纹套环315可相对器械座314转动。当然也可以采用其它转动连接结构。将所述螺纹套环315固定安装在手柄驱动装置100的电基连接座108上，即可将末端执行装置300固定到手柄驱动装置100上，所述螺纹套环315用于固连手柄驱动装置100和末端执行装置300，并使两部分可快速拆卸，所述两部分的固连方式不限于单一形式，亦可以通过其他的固连方式如螺钉固定、过盈配合等，均属于本专利的权利范围。

对照图7，末端连接管310用于连接末端运动关节部分330，所述末端连接管310一端与中间连接管311的一端固连，作为本发明的一种固连结构：在所述中间连接管311插入器械座314的一端的外壁上设有环形凸台，在所述中间连接管311上套装有固定螺母309，所述 固定螺母309与中间连接管311以及器械座螺纹相连并且固定螺母309内壁压紧在环形凸台底壁上，环形凸台顶壁顶在器械座314下部端面上，将所述中间连接管311固定安装在器械座304上，即可将末端连接管310固定到器械座314上，所述两部分的固连方式不限于单一形式，亦可以通过其他的固连方式如螺钉固定、过盈配合等，均属于本专利的权利范围。

对照图7，所述三个紧丝轮303上分别缠绕有传动钢丝323，所述传动钢丝323的动力输出端绕过安装在器械座内的导向轮317，并穿过中间连接管311和连接导管310，分别固定安装在末端运动关节部分330上，作为本发明的一种实施方式，所述传动钢丝323在紧丝轮303上的固定方式可采用专利ZL201110025933.2中图1、图2的形式。

对照图8-1、8-2、8-3，所述末端执行装置300的末端运动关节部分330具有三个自由度，能实现末端的偏转运动R1、自转运动R2和开合运动R3三个自由度，作为本发明的一种实施方式，所述末端运动关节部分的结构可采用专利ZL201110359616.4的形式。

下面再结合每一幅图对本发明微创手术智能化器械的安装使用时的动作实施过程进行详细叙述：

对照图4A、图4B，本发明所述微创手术智能化器械整体的输出端为手柄驱动装置100，输出端为末端运动关节部分330，手柄驱动装置上手柄116的偏转运动R1控制末端运动关节部分330的偏转运动R1，手柄驱动装置116上开合机构122的自转运动R2控制末端运动关节部分330的自转运动R2，开合机构122上开合瓣123、124的开合运动R3控制末端运动关节部分330的开运动R3。

使用本发明所述微创手术智能化器械时，手持手柄驱动装置100，单手握持手柄116，拇指食指分别放在开合瓣123、124上。

转动手柄116，偏转电位器113检测手柄116的转动角度及转动速度并向控制器发出I/O信号，控制器将I/O信号转换成控制信号并发送至驱动器，驱动器再将控制信号传至第一驱动电机101，第一驱动电机101启动，电机输出轴带动减速器输出轴107转动，减速器输出轴107可带动输出轮104转动，进而带动中间传动轮203、器械传动轮301、传动轮连接轴 307、紧丝轮303、张紧轮304、抱紧块305的同步转动，紧丝轮303的转动可拉动缠绕在其上的第一、第二传动钢丝323，第一、第二传动钢丝323将驱动力传递至末端运动关节部分330，从而驱动末端运动关节部分330的偏转运动R1，所述偏转运动R1的动作由第一、第二传动钢丝323驱动完成，所述第一、第二传动钢丝与末端运动关节部分330的连接方式见专利ZL201110359616.4，所述第一、第二传动钢丝作为偏转运动的驱动钢丝与ZL201110359616.4中的第一钢丝和第二钢丝的连接方式一致，即所述第一传动钢丝的运动输出端与所述ZL201110359616.4中的模块顶端部分顶面相连。所述第二传动钢丝的运动输出端与所述ZL201110359616.4中的转动连接轴相连。

拇指和食指配合转动开合机构122，自转电位器119检测开合机构122的转动角度及转动速度并向控制器发出I/O信号，控制器将I/O信号转换成控制信号并发送至驱动器，驱动器再将控制信号传至第二驱动电机101，第二驱动电机101启动，电机输出轴带动减速器输出轴107转动，减速器输出轴107可带动输出轮104转动，进而带动中间传动轮203、器械传动轮301、传动轮连接轴307、紧丝轮303、张紧轮304、抱紧块305的同步转动，紧丝轮303的转动可拉动缠绕在其上的第三传动钢丝323，第三传动钢丝323将驱动力传递至末端运动关节部分330，从而驱动末端运动关节部分330的自转运动R2，所述自转运动R2的动作由第三传动钢丝323驱动完成，所述第三传动钢丝与末端运动关节部分330的连接方式见专利ZL201110359616.4，所述第三传动钢丝作为自转运动的驱动钢丝与ZL201110359616.4中的第三钢丝的连接方式一致，即所述第三传动钢丝的运动输出端通过所述ZL201110359616.4中的固丝结与转动杆固连。

拇指和食指配合捏动开合开合瓣123、124，开合电位器127检测开合瓣的转动角度及转动速度并向控制器发出I/O信号，控制器将I/O信号转换成控制信号并发送至驱动器，驱动器再将控制信号传至第三驱动电机101，第三驱动电机101启动，电机输出轴带动减速器输出轴107转动，减速器输出轴107可带动输出轮104转动，进而带动中间传动轮203、器械传动轮301、传动轮连接轴307、紧丝轮303、张紧轮304、抱紧块305的同步转动，紧丝轮 303的转动可拉动缠绕在其上的第四传动钢丝323，第四传动钢丝323将驱动力传递至末端运动关节部分330，从而驱动末端运动关节部分330的开合运动R3，所述开合运动R3的动作由第四传动钢丝323驱动完成。所述第四传动钢丝与末端运动关节部分330的连接方式见专利ZL201110359616.4，所述第四传动钢丝作为开合运动的驱动钢丝与ZL201110359616.4中的钢丝绳(在ZL201110359616.4中的序号为1-15)的连接方式一致，即所述第四传动钢丝的运动输出端与所述ZL201110359616.4中的滑杆固连。

Claims (5)

1.微创手术智能化器械，其特征在于：它包括手柄驱动装置、中间连接装置、末端执行装置以及末端运动关节部分，所述手柄驱动装置包括手柄，所述的手柄的后端通过第一轴承与手柄连杆的一端转动相连，在所述的手柄的后端上安装有用于测量手柄转动角度及转动速度的偏转电位器；在所述的手柄的前端安装有开合机构，所述开合机构包括自转座，所述的自转座通过第二轴承与手柄转动相连，在所述的自转座的后端上安装有用于测量开合机构转动角度及转动速度的自转电位器，在自转座上固定安装有开合连接座，两开合瓣分别通过转轴旋转的安装在开合连接座上，两开合瓣的旋转轴线平行设置，两开合瓣之间通过弹性元件连接并保持常开状态，在所述的开合连接座上固定安装有开合电位器，所述开合电位器用来检测开合瓣的转动角度及转动速度，所述的手柄连杆的另一端连接有电机连接座，在所述的电机连接座上同一圆周方向上均匀的安装有三台电机减速器，三台电机减速器分别与第一、第二、第三驱动电机的电机输出轴相连，在每一台减速器输出轴上套装有输出轮，所述输出轮与减速器输出轴轴线重合设置；所述的偏转电位器、自转电位器和开合电位器分别与第一、第二、第三驱动电机通过控制器以及驱动器相连以将运动控制信号传输给驱动电机；

所述中间连接装置包括中间连接板，在所述的中间连接板上开有三个中间阶梯孔，在每一个中间阶梯孔内安装有一个能在中间阶梯孔内自由转动的中间传动轮，在每一个中间传动轮上开有插孔，中间传动轮挡环固定安装在阶梯孔一端，用来限制中间传动轮的轴向运动，所述的中间连接板扣装在电机连接座下端面上，三个输出轮上设置的凸起分别卡在对应设置的中间传动轮的插孔内，三个输出轮分别与三个中间传动轮轴线重合；

所述的末端执行装置包括器械座，在所述器械座上分别通过轴承转动安装有三个器械传动轮，三个器械传动轮上设置的凸起分别卡在中间传动轮的插孔内，所述的三个器械传动轮与三个中间转动轮轴线重合，在所述三个器械传动轮下端固定安装有传动轮连接轴，所述传动轮连接轴与器械传动轮轴线重合，在所述传动轮连接轴上依次套装有轴线与传动轮连接轴重合的紧丝轮、张紧轮和抱紧块，在所述的器械座上转动套装有螺纹套环，所述螺纹套环固定安装在电机连接座上；中间连接管的一端固定在器械座上并且另一端与末端连接管一端固定相连，所述的末端连接管另一端固定连接末端运动关节部分，三个紧丝轮上分别固定安装有传动钢丝，其中第一紧丝轮与第一、第二传动钢丝缠绕相连，所述的第一传动钢丝的动力输出端以及第二传动钢丝的动力输出端经过导向轮并穿过中间连接管和末端连接管分别与末端运动关节部分相连作为驱动末端运动关节部分的偏转运动的传动钢丝，在第二紧丝轮上缠绕有第三传动钢丝并且所述的第三传动钢丝的动力输出端经过导向轮并穿过中间连接管和末端连接管与末端运动关节部分相连作为驱动末端运动关节部分的自转运动的传动钢丝，在第三紧丝轮上缠绕有第四传动钢丝，第四传动钢丝的动力输出端经过导向轮并穿过中间连接管和末端连接管与末端运动关节部分相连作为驱动末端运动关节部分的器械开合运动的传动钢丝。

2.根据权利要求1所述的微创手术智能化器械，其特征在于：所述的器械座与螺纹套环转动连接结构为：所述螺纹套环底部内壁设有环形凸台，所述器械座顶部外壁设有环形凸台，所述器械座环形凸台吊装在螺纹套环的环形凸台上使两凸台相互搭接转动连接，螺纹套环可相对器械座转动。

3.根据权利要求1或2之一所述的微创手术智能化器械，其特征在于：所述的中间连接管的一端固定在器械座上的固连结构为：在所述中间连接管插入器械座的一端的外壁上设有环形凸台，在所述中间连接管上套装有固定螺母，所述固定螺母与中间连接管以及器械座螺纹相连并且固定螺母内壁压紧在环形凸台底壁上，环形凸台顶壁顶在器械座下部端面上，将所述中间连接管固定安装在器械座上。

4.根据权利要求3所述的微创手术智能化器械，其特征在于：在所述的手柄的前端安装有按钮开关，所述按钮开关与第一、第二驱动电机通过控制线相连，在所述手柄驱动装置上的第一轴承、第二轴承处分别设置有限位块作为手柄以及自转座的极限位置，当手柄转动或者自转座转动到达极限位置时，按动安装在手柄前端上的按钮开关停止第一驱动电机或第二驱动电机的转动；当手动将手柄和自转座转动离开极限位置时，按动按钮开关启动第一驱动电机或二驱动电机的转动。

5.根据权利要求4所述的微创手术智能化器械，其特征在于：所述的控制器包括安全控制模块，所述的安全控制模块用于在驱动电机转动过程中，读取驱动电机输出的电流信号并与设定值比较，当电机实际电流值超过预设值时，输出停止信号给驱动电机停止运动；以及当手柄以及自转座运动过程中，读取偏转电位器以及自转电位器的位置信号，当位置信号值大于设定值时，输出停止信号给第一、第二驱动电机停止运动；并且读取偏转电位器和自转电位器的转动速度信号，当转动速度信号大于设定值时，输出停止信号给第一、第二驱动电机停止运动。