CN105287002A - 一种机器人辅助微创手术用柔性多关节手术微器械 - Google Patents

Abstract

一种机器人辅助微创手术用柔性多关节手术微器械，为解决现有微创外科机器人手术微器械不能在患者体内依靠手术微器械自身进行定位、移动等操作的问题。传动机构安装在驱动箱上面，六个连接孔分别与第一安装孔、第二安装孔、第三安装孔、第四安装孔、第五安装孔和第六安装孔一一对应，每个连接孔中安装一个传动件，第一弯曲传动机构、第二弯曲传动机构、第三弯曲传动机构、第四弯曲传动机构、手术钳开合传动机构和手术钳旋转传动机构分别与其对应的传动件连接，每个传动件的下端与微型驱动电机连接，导管的后端与导管固定件连接，导管的前端与柔性弯曲臂机构连接，柔性弯曲臂机构的前端与手术钳机构连接。本发明用于腹腔手术。

Description

一种机器人辅助微创手术用柔性多关节手术微器械

技术领域

本发明涉及一种微创手术用手术器械，具体涉及一种机器人辅助微创手术用柔性多关节手术微器械。

背景技术

微创手术具有出血少、恢复快、伤口感染风险低等优点，并在临床应用中得到了认可，而微创手术机器人系统的引入则在此基础上使手术操作更加精准稳定。微创手术用末端执行机构是微创手术中的关键器械，中国专利号为201310414968.4、公开日为2013年12月11日的发明专利公开了一种微创外科机器人手术微器械，由于该专利设计有柔性的腕部机构4，使得该专利能够完成腕部的摆动和俯仰运动；但该专利的导杆3在机器人手术微器械中相当于小臂，导杆3为直杆，它不能弯曲，因此控制腕部机构4就需要由远心机构和具有多个自由度的机械臂带动该专利在患者体内进行定位、移动等操作，因此，该专利不能在患者体内进行定位、移动等操作，从而使得该专利的工作范围和灵活性受到限制。

发明内容

本发明为解决现有微创外科机器人手术微器械不能在患者体内依靠手术微器械自身进行定位、移动等操作(即进行位置和姿态调整)的问题，进而提供一种机器人辅助微创手术用柔性多关节手术微器械。

本发明的一种机器人辅助微创手术用柔性多关节手术微器械包括驱动箱、传动机构、导管、柔性弯曲臂机构、手术钳机构、六个传动件和六个微型驱动电机，所述传动机构包括底板、上盖、第一弯曲传动机构、第二弯曲传动机构、第三弯曲传动机构、第四弯曲传动机构、手术钳开合传动机构、手术钳旋转传动机构、两个弯曲导向机构、解耦机构、第一顶板、第二顶板、第三顶板、第四顶板、第五顶板、导管固定件和导管挡板，底板的上下端面设有第一安装孔、第二安装孔、第三安装孔、第四安装孔、第五安装孔和第六安装孔，第一安装孔、第三安装孔和第五安装孔由前至后依次位于底板的纵向一侧，第二安装孔、第四安装孔和第六安装孔由前至后依次位于底板的纵向另一侧，第一安装孔和第二安装孔相对底板的纵向中心线对称设置，第三安装孔和第四安装孔相对底板的纵向中心线对称设置，第五安装孔和第六安装孔相对底板的纵向中心线对称设置，第一顶板支撑杆设置在第一安装孔与第三安装孔之间，第二顶板支撑杆设置在第二安装孔与第四安装孔之间，第三顶板支撑杆设置在第五安装孔与第六安装孔之间，导管固定座安装在底板的前端，两个弯曲导向机构设置在第一顶板支撑杆与第二顶板支撑杆之间，两个弯曲导向机构相对底板的纵向中心线对称设置，底板的上端面且位于弯曲导向机构与第三顶板支撑杆之间设有横向楔形槽，解耦机构设置在横向楔形槽上，且解耦机构上的弹簧座下端设置在楔形槽中，两个第四顶板支撑杆对称设置在弹簧座前后端并与底板固定连接，第一弯曲传动机构安装在第一安装孔中，第二弯曲传动机构安装在第二安装孔中，第三弯曲传动机构安装在第三安装孔中，第四弯曲传动机构安装在第四安装孔中，手术钳开合传动机构安装在第五安装孔中，手术钳旋转传动机构安装在第六安装孔中，第一顶板固装在第一弯曲传动机构和第三弯曲传动机构的上端，第二顶板固装在第二弯曲传动机构和第四弯曲传动机构的上端，第三顶板固装在手术钳开合传动机构和手术钳旋转传动机构的上端，第四顶板固装在两个弯曲导向机构的上端，第五顶板固装在解耦机构的上端，导管固定件安装在导管固定座中，导管挡板安装在导管固定座的前端，上盖扣合设置在底板上，传动机构安装在驱动箱上面，所述驱动箱上端面设有六个连接孔，六个连接孔分别与第一安装孔、第二安装孔、第三安装孔、第四安装孔、第五安装孔和第六安装孔一一对应，每个连接孔中安装一个传动件，第一弯曲传动机构、第二弯曲传动机构、第三弯曲传动机构、第四弯曲传动机构、手术钳开合传动机构和手术钳旋转传动机构分别与其对应的传动件连接，每个传动件的下端与微型驱动电机连接，导管的后端与导管固定件连接，导管的前端与柔性弯曲臂机构连接，柔性弯曲臂机构的前端与手术钳机构连接。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

一、本发明将刚性的导管前端设计了柔性弯曲臂机构，使得本发明的位姿调整和手术钳开合及旋转在内的所有操作全部在患者体内进行，柔性末端执行机构大大提高了手术器械在患者体内的工作范围和灵活性；本发明不需要通过远心机构和具有多个自由度的机械臂带动，因此，节省了成本。

二、本发明的末端手术钳具有开合和旋转两个自由度的运动，结合可弯曲的柔性弯曲臂机构，方便定位和实现目标动作。

三、本发明的柔性臂与手术钳解耦机构采用自适应调整的方式，根据柔性臂结构的运动时时调整，很好的解决了多自由度的运动之间的耦合问题。

四、本发明适用于机器人辅助微创手术中，作为微创手术机器人系统的末端执行机构在手术过程中充当助理医生的左右手，完成夹持、按压、提拉等操作，辅助主刀医生完成手术。

五、本发明提供的柔性末端执行机构重量轻、体积小、操作灵活。

附图说明

图1是本发明的整体结构立体图；

图2是驱动箱1的立体图；

图3是传动机构2的立体图(去掉上盖7)；

图4是底板6的立体图；

图5是第一弯曲传动机构8、第二弯曲传动机构9、第三弯曲传动机构10或第四弯曲传动机构11的立体图；

图6是手术钳开合传动机构12或手术钳旋转传动机构13的立体图；

图7是柔性弯曲臂机构4和手术钳机构5的连接立体图；

图8是单头微型前联轴节37的立体图；

图9是单头前轴座42的立体图；

图10是双头微型联轴节38的立体图；

图11是单头微型后联轴节39的立体图；

图12是手术钳机构5的分解立体图；

图13是旋转外轴49的立体图；

图14是旋转内轴50的立体图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图11说明本实施方式包括驱动箱1、传动机构2、导管3、柔性弯曲臂机构4、手术钳机构5、六个传动件59和六个微型驱动电机，传动机构2包括底板6、上盖7、第一弯曲传动机构8、第二弯曲传动机构9、第三弯曲传动机构10、第四弯曲传动机构11、手术钳开合传动机构12、手术钳旋转传动机构13、两个弯曲导向机构14、解耦机构15、第一顶板16、第二顶板17、第三顶板18、第四顶板19、第五顶板20、导管固定件21和导管挡板22，底板6的上下端面设有第一安装孔6-1、第二安装孔6-2、第三安装孔6-3、第四安装孔6-4、第五安装孔6-5和第六安装孔6-6，第一安装孔6-1、第三安装孔6-3和第五安装孔6-5由前至后依次位于底板6的纵向一侧，第二安装孔6-2、第四安装孔6-4和第六安装孔6-6由前至后依次位于底板6的纵向另一侧，第一安装孔6-1和第二安装孔6-2相对底板6的纵向中心线N-N对称设置，第三安装孔6-3和第四安装孔6-4相对底板6的纵向中心线N-N对称设置，第五安装孔6-5和第六安装孔6-6相对底板6的纵向中心线N-N对称设置，第一顶板支撑杆6-7设置在第一安装孔6-1与第三安装孔6-3之间，第二顶板支撑杆6-8设置在第二安装孔6-2与第四安装孔6-4之间，第三顶板支撑杆6-9设置在第五安装孔6-5与第六安装孔6-6之间，导管固定座6-10安装在底板6的前端，两个弯曲导向机构14设置在第一顶板支撑杆6-7与第二顶板支撑杆6-8之间，两个弯曲导向机构14与第一顶板支撑杆6-7和第二顶板支撑杆6-8沿同一直线布置，两个弯曲导向机构14相对底板6的纵向中心线N-N对称设置，底板6的上端面且位于弯曲导向机构14与第三顶板支撑杆6-9之间设有横向楔形槽6-12，解耦机构15设置在横向楔形槽6-12上，且解耦机构15上的弹簧座32下端设置在楔形槽6-12中，两个第四顶板支撑杆6-11对称设置在弹簧座32前后端并与底板6固定连接，第一弯曲传动机构8安装在第一安装孔6-1中，第二弯曲传动机构9安装在第二安装孔6-2中，第三弯曲传动机构10安装在第三安装孔6-3中，第四弯曲传动机构11安装在第四安装孔6-4中，手术钳开合传动机构12安装在第五安装孔6-5中，手术钳旋转传动机构13安装在第六安装孔6-6中，第一顶板16固装在第一弯曲传动机构8和第三弯曲传动机构10的上端，第二顶板17固装在第二弯曲传动机构9和第四弯曲传动机构11的上端，第三顶板18固装在手术钳开合传动机构12和手术钳旋转传动机构13的上端，第四顶板19固装在两个弯曲导向机构14的上端，第五顶板20固装在解耦机构15的上端，导管固定件21安装在导管固定座6-10中，导管挡板22安装在导管固定座6-10的前端，上盖7扣合设置在底板6上，传动机构2安装在驱动箱1上面，所述驱动箱1上端面设有六个连接孔1-1，六个连接孔1-1分别与第一安装孔6-1、第二安装孔6-2、第三安装孔6-3、第四安装孔6-4、第五安装孔6-5和第六安装孔6-6一一对应，每个连接孔1-1中安装一个传动件59，第一弯曲传动机构8、第二弯曲传动机构9、第三弯曲传动机构10、第四弯曲传动机构11、手术钳开合传动机构12和手术钳旋转传动机构13分别与其对应的传动件59连接，每个传动件59的下端与微型驱动电机连接，见图2，导管3的后端与导管固定件21连接，导管3的前端与柔性弯曲臂机构4连接，柔性弯曲臂机构4的前端与手术钳机构5连接，见图1。解耦机构15将柔性弯曲臂机构4与手术钳机构5解耦。

具体实施方式二：结合图3和图5说明本实施方式，本实施方式的第一弯曲传动机构8、第二弯曲传动机构9、第三弯曲传动机构10和第四弯曲传动机构11均由弯曲传动轴23、弯曲传动轮24、弯曲传动上轴承25、弯曲传动下轴承26和两个第一紧定螺钉27组成，弯曲传动轴23为阶梯轴，该阶梯轴由下至上依次为弯曲传动轴一段23-1、弯曲传动轴二段23-2、弯曲传动轴三段23-3和弯曲传动轴四段23-4，其中弯曲传动轴一段23-1上的前后面分别设有方扁，弯曲传动下轴承26的内圈安装在弯曲传动轴二段23-2的外侧壁上，弯曲传动轮24套装在弯曲传动轴三段23-3上，弯曲传动上轴承25的内圈安装在弯曲传动轴四段23-4的外侧壁上，所述弯曲传动轮24的外表面上设有第一环形钢丝槽24-1，第一环形钢丝槽24-1将弯曲传动轮24的外表面分为上传动轮24-2和下传动轮24-3，下传动轮24-3靠近第一环形钢丝槽24-1的边缘处设有第一凹孔24-4，下传动轮24-3上设有与第一凹孔24-4相通的第一竖孔24-5，下传动轮24-3的外表面上沿径向设有两个第一螺纹孔24-6，两个第一螺纹孔24-6以弯曲传动轮24的轴线对称设置，每个第一螺纹孔24-6中螺纹连接一个第一紧定螺钉27，通过第一紧定螺钉27使弯曲传动轮24与弯曲传动轴23固定，钢丝绳缠绕在第一环形钢丝槽24-1内，钢丝绳的末端经过第一凹孔24-4、第一竖孔24-5，打结后固定在第一竖孔24-5中，通过旋转弯曲传动轮24使钢丝绳预紧。弯曲传动下轴承26的外圈安装在第一安装孔6-1、第二安装孔6-2、第三安装孔6-3或第四安装孔6-4中。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图6说明本实施方式，本实施方式的手术钳开合传动机构12和手术钳旋转传动机构13均由末端传动轴28、末端传动上轴承30、末端传动下轴承31、两个末端传动轮29和四个第二紧定螺钉58，末端传动轮29的外表面上设有两个平行的第二环形钢丝槽29-1，两个第二环形钢丝槽29-1之间为宽传动轮29-3，两个第二环形钢丝槽29-1上下端为窄传动轮29-2，宽传动轮29-3靠近第二环形钢丝槽29-1的边缘处设有第二凹孔29-4，宽传动轮29-3上设有与第二凹孔29-4相通的第二竖孔29-5，所述宽传动轮29-3的外表面上沿径向设有两个第二螺纹孔29-6，两个第二螺纹孔29-6以末端传动轮29的轴线对称设置，每个第二螺纹孔29-6中螺纹连接一个第二紧定螺钉58，通过第二紧定螺钉58使末端传动轮29与末端传动轴28固定；末端传动轴28为阶梯轴，该阶梯轴由下至上依次为末端传动轴一段28-1、末端传动轴二段28-2、末端传动轴三段28-3和末端传动轴四段28-4，其中末端传动轴一段28-1上的前后面分别设有方扁，末端传动下轴承31的内圈安装在末端传动轴二段28-2的外侧壁上，两个末端传动下轮29均套装在末端传动轴三段28-3上，且两个末端传动下轮29上的宽传动轮29-3相接触，末端传动上轴承30的内圈套装在末端传动轴四段28-4的外侧壁上。两个第二环形钢丝槽29-1中的钢丝绳缠绕方向相反，钢丝绳缠绕在第二环形钢丝槽29-1内再穿过第二凹孔29-4、第二竖孔29-5，打结后固定在第二竖孔29-5中，通过旋转末端传动下轮29使钢丝绳预紧。末端传动下轴承31的外圈安装在第五安装孔6-5或第六安装孔6-6中。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式的每个弯曲导向机构14由导向轴14-1和两个导向轮14-2组成，两个导向轮14-2均固装在导向轴14-1上。每个导向轮14-2上传导一根钢丝绳。四根钢丝绳通过导管固定件21分别经由四个导向轮14-2(两个弯曲导向机构14上共计四个导向轮14-2)导向至第一弯曲传动机构8、第二弯曲传动机构9、第三弯曲传动机构10和第四弯曲传动机构11。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式的解耦机构15包括弹簧座32、弹簧轴33、螺栓37、两个弹簧34、两个弹簧滑轴35和四个末端导向机构36，弹簧座32置于底板6的纵向中心线N-N上，弹簧座32的前后两侧各设有一个耳板32-1，耳板32-1通过螺钉与第四顶板支撑杆6-11固定连接，弹簧轴33设置在弹簧座32的通孔内，在弹簧座32上方采用一颗螺栓37固定弹簧轴33，两个弹簧34分别从弹簧轴33左右两端套入，弹簧滑轴35中部设有弹簧孔35-1，两个弹簧滑轴35对称设置在弹簧轴33的两端，弹簧轴33端部及弹簧34端部均设置在相应的弹簧孔35-1中，弹簧滑轴35下端设有与楔形槽6-12相配合的楔形，弹簧轴33不移动，弹簧滑轴35沿楔形槽6-12滑动并压缩弹簧34，弹簧座32的前后侧分别设置有两个末端导向机构36，四个末端导向机构36呈矩形布置。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式的末端导向机构36的结构与弯曲导向机构14的结构相同。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图7～图10说明本实施方式，本实施方式的柔性弯曲臂机构4包括单头微型前联轴节37、单头微型后联轴节39、四个第三紧定螺钉60、五个双头微型联轴节38、六个十字轴40和八个第四紧定螺钉61，

每个双头微型联轴节38由双头轴座43、两个双连轴节前贴板44和两个双连轴节后贴板45组成，两个双连轴节前贴板44以双头轴座43的轴线对称固装在双头轴座43的前端两侧，两个双连轴节后贴板45以双头轴座43的轴线对称固装在双头轴座43的后端两侧，两个双连轴节前贴板44与两个双连轴节后贴板45错开90°布置，双头轴座43沿轴心设有双头轴座中心孔43-1，双头轴座43的侧壁上沿同一圆周均布设有四个双头轴座通孔43-2，单头微型前联轴节37由单头前轴座42和两个单连轴节前贴板41组成，单头前轴座42的前端沿轴线设有前连接管42-5，单头前轴座42的后端安装有两个单连轴节前贴板41，两个单连轴节前贴板41以单头前轴座42的轴线对称固装在单头前轴座42的两侧，单头前轴座42的沿轴心设有单头轴座前中心孔42-4，单头前轴座42的前端面设有四个通槽42-1，每个通槽42-1内设有一个单头前轴座通孔42-2，四个单头前轴座通孔42-2与四个双头轴座通孔43-2一一正对且相通，单头前轴座42的前端面且位于单头轴座前中心孔42-4的根部设有两个斜孔42-3，斜孔42-3的外端与连接管42外部相通，斜孔42-3的内端与单头轴座前中心孔42-4相通，前连接管42-5的管壁上设有四个第一径向螺纹孔42-6，单头微型前联轴节37通过四个第三紧定螺钉60与旋转外轴49连接，单头微型后联轴节39由单头后轴座39-1和两个单连轴节后贴板39-2组成，单头后轴座39-1的后端沿轴线设有后连接管39-3，单头后轴座39-1的前端安装有两个单连轴节后贴板39-2，两个单连轴节后贴板39-2以单头后轴座39-1的轴线对称固装在单头后轴座39-1的两侧，单头后轴座39-1的沿轴心设有单头轴座后中心孔39-4，单头后轴座39-1的壁厚上设有与四个双头轴座通孔43-2一一正对的单头后轴座通孔39-5，后连接管39-3的管壁上设有八个第二径向螺纹孔39-6，单头微型后联轴节39通过八个第四紧定螺钉61与导管3连接，五个双头微型联轴节38依次首尾相接且连接处通过十字轴40连接，单头微型前联轴节37设置在五个双头微型联轴节38的前端，单头微型前联轴节37上的单连轴节前贴板41与双头微型联轴节38上的双连轴节后贴板45通过十字轴40连接，单头微型后联轴节39设置在五个双头微型联轴节38的后端，单头微型后联轴节39上的单连轴节后贴板39-2与双头微型联轴节38上的双连轴节前贴板44通过十字轴40连接，十字轴40的中心处设有过渡孔40-1。柔性弯曲臂机构4在每个十字轴40处可沿X轴或Y轴方向最大弯曲17°，即柔性弯曲臂机构4可沿X轴方向最大弯曲102°、沿Y轴方向最大弯曲102°，柔性弯曲臂机构4也可以沿X轴和Y轴方向同时弯曲。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图7说明本实施方式，本实施方式的柔性弯曲臂机构4的外径为10mm。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：结合图7和图11说明本实施方式，本实施方式的手术钳机构5包括旋转机构46和末端手术钳47，旋转机构46由旋转套筒48、旋转外轴49、旋转内轴50和两个侧盖51组成，旋转外轴49沿轴线设有螺纹孔49-1，旋转外轴49的中部设有两个引线窗49-2，两个引线窗49-2相对旋转外轴49的轴线对称设置，旋转外轴49后端设有两个第一引导槽49-3，两个第一引导槽49-3相对旋转外轴49的轴线对称设置，旋转内轴50设置在旋转外轴49中且与旋转外轴49螺纹连接，旋转内轴50中段设有两个旋转钢丝固定孔50-1，每个引线窗49-2处扣合设置一个侧盖51，通过侧盖销52将两个侧盖51固定，每个侧盖51上设有一个第二引导槽51-1，第二引导槽51-1与第一引导槽49-3相通，旋转套筒48套装在旋转外轴49上以防止钢丝绳暴露在外，末端手术钳47由固定钳53、活动钳54和手术钳座55组成，手术钳座55的前端上端面设有销杆55-1，活动钳54的前端为钳夹54-1，活动钳54的前端为圆台54-2，圆台54-2的壁厚上设有两个径向钢丝固定孔54-3，两个径向钢丝固定孔54-3相对圆台54-2的轴线对称设置，活动钳54和固定钳53依次套装在销杆55-1上，活动钳54可绕销杆55-1上转动，固定钳53通过紧固螺钉56与手术钳座55固定连接，手术钳座55的后端与旋转外轴49的内孔配合连接，并用平端螺钉57将手术钳座55与旋转外轴49固定，所述手术钳机构5的总长度为48mm，最大外径处为10mm。活动钳54最大可以开合95°。其它组成及连接关系与具体实施方式八相同。

具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式的导管3的外径为10mm。其它组成及连接关系与具体实施方式九相同。

本发明的工作原理：

1、本发明的开合动作：

两根牵引开合钢丝绳分别为第一牵引开合钢丝绳A1和第一牵引开合钢丝绳A2，第一牵引开合钢丝绳A1和第一牵引开合钢丝绳A2分别缠绕在手术钳开合传动机构12上的两个第二环形钢丝槽29-1中，且第一牵引开合钢丝绳A1与第一牵引开合钢丝绳A2的缠绕方向相反；

⑴、第一牵引开合钢丝绳A1的末端打结后固定在手术钳开合传动机构12上的其中一个第二竖孔29-5中，第一牵引开合钢丝绳A1的前端绕过与手术钳开合传动机构12同侧的第一个末端导向机构36-1的上端导向轮、弹簧滑轴35、第二个末端导向机构36-2的上端导向轮后，穿过导管固定件21、导管3、单头轴座后中心孔39-4、双头轴座中心孔43-1、单头轴座前中心孔42-4、旋转内轴50的中心孔、在圆台54-2上顺时针方向缠绕四分之三圈后打结后固定在其中一个径向钢丝固定孔54-3内；

⑵、第二牵引开合钢丝绳A2的末端打结后固定在手术钳开合传动机构12上的其中另一个第二竖孔29-5中，第二牵引开合钢丝绳A2的前端绕过与手术钳开合传动机构12同侧的第一个末端导向机构36-1的下端导向轮、弹簧滑轴35、第二个末端导向机构36-2下端导向轮后，穿过导管固定件21、导管3、单头轴座后中心孔39-4、双头轴座中心孔43-1、单头轴座前中心孔42-4、旋转内轴50的中心孔、在圆台54-2上逆时针方向缠绕四分之三圈后打结后固定在其中另一个径向钢丝固定孔54-3内。

手术钳开合传动机构12通过与其连接的传动件59和微型驱动电机驱动，通过第一牵引开合钢丝绳A1和第二牵引开合钢丝绳A2实现钳夹54-1的开合动作。

2、本发明的旋转动作：

两根牵引旋转钢丝绳分别为第一牵引旋转钢丝绳B1和第二牵引旋转钢丝绳B2，第一牵引旋转钢丝绳B1和第一牵引旋转钢丝绳B2分别缠绕在手术钳旋转传动机构13上的两个第二环形钢丝槽29-1中，且第一牵引旋转钢丝绳B1与第二牵引旋转钢丝绳B2的缠绕方向相反；

⑴、第一牵引旋转钢丝绳B1的末端打结后固定在手术钳旋转传动机构13上的其中一个第二竖孔29-5中，第一牵引旋转钢丝绳B1的前端绕过与手术钳旋转传动机构13同侧的第三个末端导向机构36-3的上端导向轮、弹簧滑轴35、第四个末端导向机构36-4的上端导向轮后，穿过导管固定件21、导管3、单头轴座后中心孔39-4、双头轴座中心孔43-1、单头轴座前中心孔42-4、斜孔42-3、旋转外轴49上的其中一个引导槽49-3、侧盖51上的钢丝引导槽51-1、旋转内轴50上的螺纹段后打结并固定在其中一个旋转钢丝固定孔50-1内。

⑵、第二牵引旋转钢丝绳B2的末端打结后固定在手术钳旋转传动机构13上的其中另一个第二竖孔29-5中，第二牵引旋转钢丝绳B2的前端绕过与手术钳旋转传动机构13同侧的第三个末端导向机构36-3的下端导向轮、弹簧滑轴35、第四个末端导向机构36-4下端导向轮后，穿过导管固定件21、导管3、单头轴座后中心孔39-4、双头轴座中心孔43-1、单头轴座前中心孔42-4、斜孔42-3、旋转外轴49上的其中另一个引导槽49-3、侧盖51上的钢丝引导槽51-1、旋转内轴50上的螺纹段后打结并固定在其中另一个旋转钢丝固定孔50-1内。

手术钳旋转传动机构13通过与其连接的传动件59和微型驱动电机驱动，通过第一牵引旋转钢丝绳B1和第二牵引旋转钢丝绳B2实现末端手术钳47的旋转动作。

3、本发明的弯曲动作：

四根弯曲钢丝绳分别为第一弯曲钢丝绳C1、第二弯曲钢丝绳C2、第三弯曲钢丝绳C3、第四弯曲钢丝绳C4，分别缠绕在第一弯曲传动机构8、第二弯曲传动机构9、第三弯曲传动机构10和第四弯曲传动机构11上的第一环形钢丝槽24-1中，

⑴、第一弯曲钢丝绳C1的末端打结后固定在第一弯曲传动机构8上的第一环形钢丝槽24-1中，第一弯曲钢丝绳C1的前端绕过与第一弯曲传动机构8同侧的弯曲导向机构14上的上端导向轮14-2后，穿过导管固定件21、导管3、第一个单头轴座通孔39-5(四个单头后轴座通孔39-5中的第一个单头轴座通孔39-5)、第一个双头轴座通孔43-2(四个双头轴座通孔43-2中的第一个双头轴座通孔43-2)、第一个单头轴座通孔42-2(四个单头轴座通孔42-2中的第一个单头轴座通孔42-2)后打结并固定在其对应的通槽42-1中。

⑵、第二弯曲钢丝绳C2的末端打结后固定在第二弯曲传动机构9上的第一环形钢丝槽24-1中，第二弯曲钢丝绳C2的前端绕过与第二弯曲传动机构9同侧的弯曲导向机构14上的上端导向轮14-2后，穿过导管固定件21、导管3、第二个单头轴座通孔39-5(四个单头后轴座通孔39-5中的第二个单头轴座通孔39-5)、第二个双头轴座通孔43-2(四个双头轴座通孔43-2中的第二个双头轴座通孔43-2)、第二个单头轴座通孔42-2(四个单头轴座通孔42-2中的第二个单头轴座通孔42-2)后打结并固定在其对应的通槽42-1中。

⑶、第三弯曲钢丝绳C3的末端打结后固定在第三弯曲传动机构10上的第一环形钢丝槽24-1中，第三弯曲钢丝绳C3的前端绕过与第三弯曲传动机构10同侧的弯曲导向机构14上的下端导向轮14-2后，穿过导管固定件21、导管3、第三个单头轴座通孔39-5(四个单头后轴座通孔39-5中的第三个单头轴座通孔39-5)、第三个双头轴座通孔43-2(四个双头轴座通孔43-2中的第三个双头轴座通孔43-2)、第三个单头轴座通孔42-2(四个单头轴座通孔42-2中的第三个单头轴座通孔42-2)后打结并固定在其对应的通槽42-1中。

⑷、第四弯曲钢丝绳C4的末端打结后固定在第四弯曲传动机构11上的第一环形钢丝槽24-1中，第四弯曲钢丝绳C4的前端绕过与第四弯曲传动机构11同侧的弯曲导向机构14上的下端导向轮14-2后，穿过导管固定件21、导管3、第四个单头轴座通孔39-5(四个单头后轴座通孔39-5中的第四个单头轴座通孔39-5)、第四个双头轴座通孔43-2(四个双头轴座通孔43-2中的第四个双头轴座通孔43-2)、第四个单头轴座通孔42-2(四个单头轴座通孔42-2中的第四个单头轴座通孔42-2)后打结并固定在其对应的通槽42-1中。

第一弯曲传动机构8、第二弯曲传动机构9、第三弯曲传动机构10、第四弯曲传动机构11分别通过与其连接的传动件59和微型驱动电机驱动，通过第一弯曲钢丝绳C1、第二弯曲钢丝绳C2、第三弯曲钢丝绳C3和第四弯曲钢丝绳C4实现末端手术钳47的弯曲动作。

Claims (10)

1.一种机器人辅助微创手术用柔性多关节手术微器械，其特征在于：所述柔性末端执行机构包括驱动箱(1)、传动机构(2)、导管(3)、柔性弯曲臂机构(4)、手术钳机构(5)、六个传动件(59)和六个微型驱动电机，所述传动机构(2)包括底板(6)、上盖(7)、第一弯曲传动机构(8)、第二弯曲传动机构(9)、第三弯曲传动机构(10)、第四弯曲传动机构(11)、手术钳开合传动机构(12)、手术钳旋转传动机构(13)、两个弯曲导向机构(14)、解耦机构(15)、第一顶板(16)、第二顶板(17)、第三顶板(18)、第四顶板(19)、第五顶板(20)、导管固定件(21)和导管挡板(22)，底板(6)的上下端面设有第一安装孔(6-1)、第二安装孔(6-2)、第三安装孔(6-3)、第四安装孔(6-4)、第五安装孔(6-5)和第六安装孔(6-6)，第一安装孔(6-1)、第三安装孔(6-3)和第五安装孔(6-5)由前至后依次位于底板(6)的纵向一侧，第二安装孔(6-2)、第四安装孔(6-4)和第六安装孔(6-6)由前至后依次位于底板(6)的纵向另一侧，第一安装孔(6-1)和第二安装孔(6-2)相对底板(6)的纵向中心线(N-N)对称设置，第三安装孔(6-3)和第四安装孔(6-4)相对底板(6)的纵向中心线(N-N)对称设置，第五安装孔(6-5)和第六安装孔(6-6)相对底板(6)的纵向中心线(N-N)对称设置，第一顶板支撑杆(6-7)设置在第一安装孔(6-1)与第三安装孔(6-3)之间，第二顶板支撑杆(6-8)设置在第二安装孔(6-2)与第四安装孔(6-4)之间，第三顶板支撑杆(6-9)设置在第五安装孔(6-5)与第六安装孔(6-6)之间，导管固定座(6-10)安装在底板(6)的前端，两个弯曲导向机构(14)设置在第一顶板支撑杆(6-7)与第二顶板支撑杆(6-8)之间，两个弯曲导向机构(14)相对底板(6)的纵向中心线(N-N)对称设置，底板(6)的上端面且位于弯曲导向机构(14)与第三顶板支撑杆(6-9)之间设有横向楔形槽(6-12)，解耦机构(15)设置在横向楔形槽(6-12)上，且解耦机构(15)上的弹簧座(32)下端设置在楔形槽(6-12)中，两个第四顶板支撑杆(6-11)对称设置在弹簧座(32)前后端并与底板(6)固定连接，第一弯曲传动机构(8)安装在第一安装孔(6-1)中，第二弯曲传动机构(9)安装在第二安装孔(6-2)中，第三弯曲传动机构(10)安装在第三安装孔(6-3)中，第四弯曲传动机构(11)安装在第四安装孔(6-4)中，手术钳开合传动机构(12)安装在第五安装孔(6-5)中，手术钳旋转传动机构(13)安装在第六安装孔(6-6)中，第一顶板(16)固装在第一弯曲传动机构(8)和第三弯曲传动机构(10)的上端，第二顶板(17)固装在第二弯曲传动机构(9)和第四弯曲传动机构(11)的上端，第三顶板(18)固装在手术钳开合传动机构(12)和手术钳旋转传动机构(13)的上端，第四顶板(19)固装在两个弯曲导向机构(14)的上端，第五顶板(20)固装在解耦机构(15)的上端，导管固定件(21)安装在导管固定座(6-10)中，导管挡板(22)安装在导管固定座(6-10)的前端，上盖(7)扣合设置在底板(6)上，传动机构(2)安装在驱动箱(1)上面，所述驱动箱(1)上端面设有六个连接孔(1-1)，六个连接孔(1-1)分别与第一安装孔(6-1)、第二安装孔(6-2)、第三安装孔(6-3)、第四安装孔(6-4)、第五安装孔(6-5)和第六安装孔(6-6)一一对应，每个连接孔(1-1)中安装一个传动件(59)，第一弯曲传动机构(8)、第二弯曲传动机构(9)、第三弯曲传动机构(10)、第四弯曲传动机构(11)、手术钳开合传动机构(12)和手术钳旋转传动机构(13)分别与其对应的传动件(59)连接，每个传动件(59)的下端与微型驱动电机连接，导管(3)的后端与导管固定件(21)连接，导管(3)的前端与柔性弯曲臂机构(4)连接，柔性弯曲臂机构(4)的前端与手术钳机构(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种机器人辅助微创手术用柔性多关节手术微器械，其特征在于：所述第一弯曲传动机构(8)、第二弯曲传动机构(9)、第三弯曲传动机构(10)和第四弯曲传动机构(11)均由弯曲传动轴(23)、弯曲传动轮(24)、弯曲传动上轴承(25)、弯曲传动下轴承(26)和两个第一紧定螺钉(27)组成，弯曲传动轴(23)为阶梯轴，该阶梯轴由下至上依次为弯曲传动轴一段(23-1)、弯曲传动轴二段(23-2)、弯曲传动轴三段(23-3)和弯曲传动轴四段(23-4)，其中弯曲传动轴一段(23-1)上的前后面分别设有方扁，弯曲传动下轴承(26)的内圈安装在弯曲传动轴二段(23-2)的外侧壁上，弯曲传动轮(24)套装在弯曲传动轴三段(23-3)上，弯曲传动上轴承(25)的内圈安装在弯曲传动轴四段(23-4)的外侧壁上，所述弯曲传动轮(24)的外表面上设有第一环形钢丝槽(24-1)，第一环形钢丝槽(24-1)将弯曲传动轮(24)的外表面分为上传动轮(24-2)和下传动轮(24-3)，下传动轮(24-3)靠近第一环形钢丝槽(24-1)的边缘处设有第一凹孔(24-4)，下传动轮(24-3)上设有与第一凹孔(24-4)相通的第一竖孔(24-5)，所述下传动轮(24-3)的外表面上沿径向设有两个第一螺纹孔(24-6)，两个第一螺纹孔(24-6)以弯曲传动轮(24)的轴线对称设置，每个第一螺纹孔(24-6)中螺纹连接一个第一紧定螺钉(27)，弯曲传动下轴承(26)的外圈安装在第一安装孔(6-1)、第二安装孔(6-2)、第三安装孔(6-3)或第四安装孔(6-4)中。

3.根据权利要求2所述的一种机器人辅助微创手术用柔性多关节手术微器械，其特征在于：所述手术钳开合传动机构(12)和手术钳旋转传动机构(13)均由末端传动轴(28)、末端传动上轴承(30)、末端传动下轴承(31)、两个末端传动轮(29)和四个第二紧定螺钉(58)，所述末端传动轮(29)的外表面上设有两个平行的第二环形钢丝槽(29-1)，两个第二环形钢丝槽(29-1)之间为宽传动轮(29-3)，两个第二环形钢丝槽(29-1)上下端为窄传动轮(29-2)，宽传动轮(29-3)靠近第二环形钢丝槽(29-1)的边缘处设有第二凹孔(29-4)，宽传动轮(29-3)上设有与第二凹孔(29-4)相通的第二竖孔(29-5)，所述宽传动轮(29-3)的外表面上沿径向设有两个第二螺纹孔(29-6)，两个第二螺纹孔(29-6)以末端传动轮(29)的轴线对称设置，每个第二螺纹孔(29-6)中螺纹连接一个第二紧定螺钉(58)，末端传动轴(28)为阶梯轴，该阶梯轴由下至上依次为末端传动轴一段(28-1)、末端传动轴二段(28-2)、末端传动轴三段(28-3)和末端传动轴四段(28-4)，其中末端传动轴一段(28-1)上的前后面分别设有方扁，末端传动下轴承(31)的内圈安装在末端传动轴二段(28-2)的外侧壁上，两个末端传动下轮(29)均套装在末端传动轴三段(28-3)上，且两个末端传动下轮(29)上的宽传动轮(29-3)相接触，末端传动上轴承(30)的内圈套装在末端传动轴四段(28-4)的外侧壁上，末端传动下轴承(31)的外圈安装在第五安装孔(6-5)或第六安装孔(6-6)中。

4.根据权利要求3所述的一种机器人辅助微创手术用柔性多关节手术微器械，其特征在于：所述每个弯曲导向机构(14)由导向轴(14-1)和两个导向轮(14-2)组成，两个导向轮(14-2)均固装在导向轴(14-1)上。

5.根据权利要求4所述的一种机器人辅助微创手术用柔性多关节手术微器械，其特征在于：所述解耦机构(15)包括弹簧座(32)、弹簧轴(33)、螺栓(37)、两个弹簧(34)、两个弹簧滑轴(35)和四个末端导向机构(36)，弹簧座(32)的前后两侧各设有一个耳板(32-1)，耳板(32-1)通过螺钉与第四顶板支撑杆(6-11)固定连接，弹簧轴(33)设置在弹簧座(32)的通孔内，在弹簧座(32)上方采用一颗螺栓(37)固定弹簧轴(33)，两个弹簧(34)分别从弹簧轴(33)左右两端套入，弹簧滑轴(35)中部设有弹簧孔(35-1)，两个弹簧滑轴(35)对称设置在弹簧轴(33)的两端，弹簧轴(33)端部及弹簧(34)端部均设置在相应的弹簧孔(35-1)中，弹簧滑轴(35)下端设有与楔形槽(6-12)相配合的楔形，弹簧座(32)的前后侧分别设置有两个末端导向机构(36)，四个末端导向机构(36)呈矩形布置。

6.根据权利要求5所述的一种机器人辅助微创手术用柔性多关节手术微器械，其特征在于：所述末端导向机构(36)的结构与弯曲导向机构(14)的结构相同。

7.根据权利要求6所述的一种机器人辅助微创手术用柔性多关节手术微器械，其特征在于：所述柔性弯曲臂机构(4)包括单头微型前联轴节(37)、单头微型后联轴节(39)、四个第三紧定螺钉(60)、五个双头微型联轴节(38)、六个十字轴(40)和八个第四紧定螺钉(61)，每个双头微型联轴节(38)由双头轴座(43)、两个双连轴节前贴板(44)和两个双连轴节后贴板(45)组成，两个双连轴节前贴板(44)以双头轴座(43)的轴线对称固装在双头轴座(43)的前端两侧，两个双连轴节后贴板(45)以双头轴座(43)的轴线对称固装在双头轴座(43)的后端两侧，两个双连轴节前贴板(44)与两个双连轴节后贴板(45)错开90°布置，双头轴座(43)沿轴心设有双头轴座中心孔(43-1)，双头轴座(43)的侧壁上沿同一圆周均布设有四个双头轴座通孔(43-2)，每个单头微型前联轴节(37)由单头前轴座(42)和两个单连轴节前贴板(41)组成，单头前轴座(42)的前端沿轴线设有前连接管(42-5)，单头前轴座(42)的后端安装有两个单连轴节前贴板(41)，两个单连轴节前贴板(41)以单头前轴座(42)的轴线对称固装在单头前轴座(42)的两侧，单头前轴座(42)的沿轴心设有单头轴座前中心孔(42-4)，单头前轴座(42)的前端面设有四个通槽(42-1)，每个通槽(42-1)内设有一个单头前轴座通孔(42-2)，四个单头前轴座通孔(42-2)与四个双头轴座通孔(43-2)一一正对且相通，单头前轴座(42)的前端面且位于单头轴座前中心孔(42-4)的根部设有两个斜孔(42-3)，斜孔(42-3)的外端与连接管(42)外部相通，斜孔(42-3)的内端与单头轴座前中心孔(42-4)相通，前连接管(42-5)的管壁上设有四个第一径向螺纹孔(42-6)，单头微型前联轴节(37)通过四个第三紧定螺钉(60)与旋转外轴(49)连接，单头微型后联轴节(39)由单头后轴座(39-1)和两个单连轴节后贴板(39-2)组成，单头后轴座(39-1)的后端沿轴线设有后连接管(39-3)，单头后轴座(39-1)的前端安装有两个单连轴节后贴板(39-2)，两个单连轴节后贴板(39-2)以单头后轴座(39-1)的轴线对称固装在单头后轴座(39-1)的两侧，单头后轴座(39-1)的沿轴心设有单头轴座后中心孔(39-4)，单头后轴座(39-1)的壁厚上设有与四个双头轴座通孔(43-2)一一正对的单头后轴座通孔(39-5)，后连接管(39-3)的管壁上设有八个第二径向螺纹孔(39-6)，单头微型后联轴节(39)通过八个第四紧定螺钉(61)与导管(3)连接，五个双头微型联轴节(38)依次首尾相接且连接处通过十字轴(40)连接，单头微型前联轴节(37)设置在五个双头微型联轴节(38)的前端，单头微型前联轴节(37)上的单连轴节前贴板(41)与双头微型联轴节(38)上的双连轴节后贴板(45)通过十字轴(40)连接，单头微型后联轴节(39)设置在五个双头微型联轴节(38)的后端，单头微型后联轴节(39)上的单连轴节后贴板(39-2)与双头微型联轴节(38)上的双连轴节前贴板(44)通过十字轴(40)连接，十字轴(40)的中心处设有过渡孔(40-1)。

8.根据权利要求7所述的一种机器人辅助微创手术用柔性多关节手术微器械，其特征在于：所述柔性弯曲臂机构(4)的外径为10mm。

9.根据权利要求8所述的一种机器人辅助微创手术用柔性多关节手术微器械，其特征在于：所述手术钳机构(5)包括旋转机构(46)和末端手术钳(47)，旋转机构(46)由旋转套筒(48)、旋转外轴(49)、旋转内轴(50)和两个侧盖(51)组成，旋转外轴(49)沿轴线设有螺纹孔(49-1)，旋转外轴(49)的中部设有两个引线窗(49-2)，两个引线窗(49-2)相对旋转外轴(49)的轴线对称设置，旋转外轴(49)后端设有两个第一引导槽(49-3)，两个第一引导槽(49-3)相对旋转外轴(49)的轴线对称设置，旋转内轴(50)设置在旋转外轴(49)中且与旋转外轴(49)螺纹连接，旋转内轴(50)中段设有两个旋转钢丝固定孔(50-1)，每个引线窗(49-2)处扣合设置一个侧盖(51)，每个侧盖(51)上设有一个第二引导槽(51-1)，第二引导槽(51-1)与第一引导槽(49-3)相通，旋转套筒(48)套装在旋转外轴(49)上，末端手术钳(47)由固定钳(53)、活动钳(54)和手术钳座(55)组成，手术钳座(55)的前端上端面设有销杆(55-1)，活动钳(54)的前端为钳夹(54-1)，活动钳(54)的前端为圆台(54-2)，圆台(54-2)的壁厚上设有两个径向钢丝固定孔(54-3)，两个径向钢丝固定孔(54-3)相对圆台(54-2)的轴线对称设置，活动钳(54)和固定钳(53)依次套装在销杆(55-1)上，固定钳(53)通过紧固螺钉(56)与手术钳座(55)固定连接，手术钳座(55)的后端与旋转外轴(49)的内孔配合连接。

10.根据权利要求7所述的一种机器人辅助微创手术用柔性多关节手术微器械，其特征在于：所述导管(3)的外径为10mm。