CN106236267A - 一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构 - Google Patents

一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构 Download PDF

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CN106236267A
CN106236267A CN201610701039.5A CN201610701039A CN106236267A CN 106236267 A CN106236267 A CN 106236267A CN 201610701039 A CN201610701039 A CN 201610701039A CN 106236267 A CN106236267 A CN 106236267A
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motion arm
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胡三元
冯红光
程晓林
周以齐
张光永
姜秀新
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Qilu Hospital of Shandong University
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    • A61B17/00234—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery

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Abstract

本发明公开了一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构，包括底座、立柱、顶部支架、调整臂I、调整臂II和操作臂，所述的底座支撑并固定整个辅助微创外科手术机器人；所述的立柱垂直固定于所述的底座上，其支撑并固定辅助微创外科手术机器人的顶部支架；所述的调整臂I安装于所述的顶部支架的关节I上，所述的调整臂II安装于所述的顶部支架的关节II上；所述的调整臂I、调整臂II能沿着各自的关节在水平方向内360度旋转；在所述的调整臂I、调整臂II分别安装有操作臂。

Description

一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构
技术领域
本发明涉及一种微创外科手术领域内的医疗设备，具体涉及一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构。
背景技术
以腹腔镜手术为代表的微创外科被誉为20世纪医学科学对人类文明的重要贡献之一，微创手术操作是指医生利用细长的手术工具通过人体表面的微小切口探入到体内进行手术操作。它与传统的开口手术相比具有手术切口小、出血量少、术后疤痕小、恢复时间快等优点，这使得病人遭受的痛苦大大减少；为此微创外科被广泛的应用于临床手术。微创手术能够为病人带来诸多利益，但对医生的操作增加了一系列难度，如：1)由于体表插入孔的限制，工具的自由度减少至四个，灵活性大大降低；2)器械操作方向与医生的直觉方向相反，协调性差；3)医生手部的抖动可能会被细长的手术工具放大；4)术野为二维平面成像，缺乏深度上的感觉；5)缺乏力感觉。因此，医生必须经过长期训练才能够进行微创手术操作，即便如此，目前微创手术也仅仅应用在操作相对比较简单的手术过程之中。因此，在微创外科手术领域中迫切需要一种机器人系统来辅助医生能够克服上述缺陷，更容易的完成微创手术操作。目前，我国市场上仍然没有自主生产的可以直接用到临床上使用的微创外科手术机器人系统。
辅助微创外科手术机器人属于精密设备，辅助微创外科手术机器人整体结构布置的受力平衡性直接影响到辅助微创外科手术机器人因重力产生的变形，如果辅助微创外科手术机器人因重力产生的变形达到一定程度，将导致辅助微创外科手术机器人使用精度下降，不利于辅助微创外科手术机器人的长期维护保养和延长辅助微创外科手术机器人的使用寿命。现有国外的微创外科手术机器人结构布置存在着一种缺陷：即工作状态下机械臂布局的灵活性和非工作状态下整体结构受力的平衡性无法兼顾优化。
发明内容
为了解决工作状态下，机械臂布局的灵活性和非工作状态下整体结构受力的平衡性无法兼顾优化，本发明提出一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构，它通过优化的机械臂结构布局，使辅助微创外科手术机器人既能够在工作状态下使机械臂以最佳的角度到达病人手术部位的目标位置，方便地进行手术操作，并且扩大了病人身上手术开孔位置的分布范围，优化了辅助微创外科手术机器人在工作状态机械臂布局的灵活性，也能够在非工作状态下到达整机的受力平衡位置，优化了辅助微创外科手术机器人的整体结构受力的平衡性，有效地防止了辅助微创外科手术机器人因重力产生的微小变形，避免了辅助微创外科手术机器人因变形而导致使用精度下降问题的出现，采用此布置结构有利于辅助微创外科手术机器人的长期维护保养，并可以延长辅助微创外科手术机器人的使用寿命。本发明提出的辅助微创外科手术机器人在非工作状态下折叠后占用空间小，特别适用于手术场所空间有限，比如轮船、潜艇等，同时该结构也给辅助微创外科手术机器人的包装和运输带来的便利性。
本发明提出的一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构可以解决现有微创外科手术机器人存在的两大问题：1.无法兼顾优化机械臂在工作状态时的灵活性和非工作状态整体结构受力的平衡性问题；2.不利于微创外科手术机器人的长期维护保养、包装和运输的问题。
本发明所采用的技术方案是：
一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构，包括底座、立柱、顶部支架、调整臂I、调整臂II和操作臂，所述的底座支撑并固定整个辅助微创外科手术机器人；所述的立柱垂直固定于所述的底座上，其支撑并固定辅助微创外科手术机器人的顶部支架；所述的调整臂I安装于所述的顶部支架的关节I上，所述的调整臂II安装于所述的顶部支架的关节II上；所述的调整臂I、调整臂II能沿着各自的关节在水平方向内360度旋转；在所述的调整臂I、调整臂II分别安装有操作臂。
进一步的，在所述的调整臂I上安装有两个结构相同的操作臂I、操作臂II；所述的操作臂I、操作臂II分别各自沿着调整臂I的两个关节在水平面内360度旋转。
进一步的，所述的操作臂I、操作臂II各自均包括依次串联的多个臂段和一个连接座，相邻的臂段以及臂段与连接座之间通过旋转关节或者移动关节相连，且所述的连接座连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术工具。
进一步的，在所述的调整臂II上安装有两个结构相同的操作臂III、操作臂IV；所述的操作臂III、操作臂IV分别各自沿着调整臂II的两个关节在水平面内360度旋转。
进一步的，所述的操作臂III、操作臂IV各自均包括依次串联的多个臂段和一个连接座，相邻的臂段以及臂段与连接座之间通过旋转关节或者移动关节相连，且所述的连接座连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术工具。
进一步的，在所述的操作臂I、操作臂II、操作臂III、操作臂IV中，其中一个操作臂安装内窥镜，其余三个操作臂安装手术工具。
进一步的，在所述的操作臂I、操作臂II、操作臂III、操作臂IV中，四个操作臂均可安装内窥镜或刀具，可完全互换。
进一步的，所述的立柱为高度可调的立柱。
进一步的，在所述的调整臂I上安装的操作臂数量能根据不同的手术需要进行调整。
进一步的，在所述的调整臂II上安装的操作臂数量能根据不同的手术需要进行调整。
本发明的工作过程如下：
在工作状态下，所述的立柱可以相对于所述的底座升高到合适高度，所述的调整臂I与所述的调整臂II可以平行布置也可以互成一定夹角布置，安装在所述的调整臂I上的所述的操作臂I和所述的操作臂II和安装在所述的调整臂II上的所述的操作臂III和所述的操作臂IV可以更灵活地进行优化布置，使机械臂更容易地以最佳的角度到达病人手术部位的目标位置，利于手术的操作展开。而且由于调整臂I和调整臂II可以互成一定角度布置，使操作臂I、操作臂II、操作臂III、操作臂IV可以在人体上更大范围内进行手术开孔，扩大了病人身上手术开孔位置的分布范围。
操作臂I、操作臂II、操作臂III、操作臂IV结构相同，各自包括臂段I-I、臂段I-II、臂段I-III、臂段I-IV、臂段I-V、臂段I-VI、臂段I-VII，连接座I-VIII；以操作臂I为例，进行说明：操作臂I的臂段I-VI的轴线和通过连接座I-VIII的轴线且与所述的臂段I-VI的轴线平行的直线平行；臂段I-VII的轴线与通过所述的臂段I-V与所述的臂段I-VI的旋转连接点与臂段I-VII的轴线平行且与所述的臂段I-V的轴线相交的直线平行。臂段I-VI的轴线、通过连接座I-VIII的轴线且与所述的臂段I-VI的轴线平行的直线、臂段I-VII的轴线、通过臂段I-V与臂段I-VI的旋转连接点与所述的臂段I-VII的轴线平行且与臂段I-V的轴线相交的直线构成一个“平行四边形”。
“通过所述的连接座I-VIII的轴线且与所述的臂段I-VI的轴线平行的直线”与“通过所述的臂段I-V与所述的臂段I-VI的旋转连接点与所述的臂段I-VII的轴线平行且与所述的臂段I-V的轴线相交的直线”的“交点”为“旋转固定点”。安装固定在所述的连接座I-VIII上的手术工具的轴线通过该“旋转固定点”，且安装固定在所述的连接座I-VIII上的手术工具以该“旋转固定点”为“旋转中心”进行“平行四边形前后摆动”和绕所述的臂段I-V的轴线做“左右摆动”运动，使手术工具围绕该“旋转固定点”做“球形旋转”运动。通过使该旋转固定点与人体手术部位的切入点“重合”，可以通过机械臂安全地定位手术工具，而不对人体腹壁施加危险的作用力。
在非工作状态下，立柱可以相对于所述的底座降低到合适高度，调整臂I与调整臂II可以旋转到所述的立柱两侧且相互平行的方向，安装在调整臂I上的操作臂I的臂段I-I和操作臂II的臂段II-I可以旋转到与所述的调整臂I平行且反向的角度布置，操作臂I的所述的臂段I-II旋转到与操作臂I的臂段I-I垂直且靠近立柱的方向布置，操作臂I的臂段I-III、臂段I-IV、臂段I-V、臂段I-VI、所述的臂段I-VII、连接座I-VIII旋转到与操作臂I的臂段I-II垂直且靠近立柱的方向布置；操作臂II的臂段II-II旋转到与操作臂II的臂段II-I垂直且靠近立柱的方向布置，操作臂II的臂段II-III、臂段II-IV、臂段II-V、臂段II-VI、臂段II-VII、连接座II-VIII旋转到与操作臂II的臂段II-II平行且靠近立柱的方向布置；安装在调整臂II上的操作臂III的臂段III-I可以旋转到与调整臂II平行且靠近立柱的方向布置，操作臂III的臂段III-II旋转到与操作臂III的臂段III-I平行且靠近立柱的方向布置，操作臂III的臂段III-III、臂段III-IV、臂段III-V、臂段III-VI、臂段III-VII、连接座III-VIII旋转到与所述的操作臂III的臂段III-II平行且靠近立柱的方向布置；安装在调整臂II上的操作臂IV的臂段IV-I可以旋转到与调整臂II垂直且靠近立柱的方向布置，操作臂IV的臂段IV-II旋转到与操作臂IV的臂段IV-I平行且靠近立柱的方向布置，操作臂IV的臂段IV-III、臂段IV-IV、臂段IV-V、臂段IV-VI、臂段IV-VII、连接座IV-VIII旋转到与操作臂IV的臂段IV-II平行且靠近立柱的方向布置。
在非工作状态下，调整臂I与调整臂II及所述的操作臂I、操作臂II、操作臂III、操作臂IV的优化布置可以使整个辅助微创外科手术机器人的重心接近落在立柱上，优化了辅助微创外科手术机器人的整体受力平衡，有效地防止了辅助微创外科手术机器人因重力产生的微小变形，避免了辅助微创外科手术机器人因变形而导致使用精度下降问题的出现，采用此布置结构有利于辅助微创外科手术机器人的长期维护保养，并可以延长辅助微创外科手术机器人的使用寿命。本发明提出的辅助微创外科手术机器人在非工作状态下折叠后占用空间小，特别适用于手术场所空间有限，比如轮船、潜艇等，同时该结构也给辅助微创外科手术机器人的包装和运输带来的便利性。
本发明的有益效果是：
本发明提出一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构，它通过优化的机械臂结构布局，使辅助微创外科手术机器人既能够在工作状态下使机械臂以最佳的角度到达病人手术部位的目标位置，方便地进行手术操作，而且扩大了病人身上手术开孔位置的分布范围，优化了辅助微创外科手术机器人在工作状态机械臂布局的灵活性，也能够在非工作状态下到达整机的受力平衡位置，优化了辅助微创外科手术机器人的整体结构受力的平衡性，有效地防止了辅助微创外科手术机器人因重力产生的微小变形，避免了辅助微创外科手术机器人因变形而导致使用精度下降问题的出现，采用此布置结构有利于辅助微创外科手术机器人的长期维护保养，并可以延长辅助微创外科手术机器人的使用寿命。本发明提出的辅助微创外科手术机器人在非工作状态下折叠后占用空间小，特别适用于手术场所空间有限，比如轮船、潜艇等，同时该结构也给辅助微创外科手术机器人的包装和运输带来的便利性。本发明提出的一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构可以克服国外现有微创外科手术机器人布置结构中存在工作状态下机械臂布局的灵活性和非工作状态下整体结构受力的平衡性无法兼顾优化的缺陷，同时该结构还有利于微创外科手术机器人的长期维护保养、包装和运输。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构的实施例1工作状态调整臂平行布置时的机械臂主视示意图。
图2是本发明一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构的实施例1工作状态调整臂平行布置时的机械臂分布示意图。
图3是本发明一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构的实施例1工作状态调整臂呈成一定夹角布置时的机械臂分布示意图。
图4是本发明一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构的实施例1工作状态调整臂呈成一定夹角布置时的机械臂分布俯视示意图。
图5是本发明一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构的实施例1非工作状态机械臂分布示意图。
图6是本发明一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构的实施例1工作状态机械臂分布仰视示意图。
图7是本发明一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构的实施例2工作状态调整臂平行布置时的机械臂分布示意图。
图8是本发明一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构的实施例3工作状态调整臂平行布置时的机械臂分布示意图。
图9是本发明一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构的实施例4工作状态调整臂平行布置时的机械臂分布示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明提出一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构，它通过优化的机械臂结构布局，使辅助微创外科手术机器人既能够在工作状态下使机械臂以最佳的角度到达病人手术部位的目标位置，方便地进行手术操作，而且扩大了病人身上手术开孔位置的分布范围，优化了辅助微创外科手术机器人在工作状态机械臂布局的灵活性，也能够在非工作状态下到达整机的受力平衡位置，优化了辅助微创外科手术机器人的整体结构受力的平衡性，有效地防止了辅助微创外科手术机器人因重力产生的微小变形，避免了辅助微创外科手术机器人因变形而导致使用精度下降问题的出现，采用此布置结构有利于辅助微创外科手术机器人的长期维护保养，并可以延长辅助微创外科手术机器人的使用寿命。本发明提出的辅助微创外科手术机器人在非工作状态下折叠后占用空间小，特别适用于手术场所空间有限，比如轮船、潜艇等，同时该结构也给辅助微创外科手术机器人的包装和运输带来的便利性。本发明提出的一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构可以克服国外现有微创外科手术机器人布置结构中存在工作状态下机械臂布局的灵活性和非工作状态下整体结构受力的平衡性无法兼顾优化的缺陷，同时该结构还有利于微创外科手术机器人的长期维护保养、包装和运输。
具体结构如图2所示：
辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构，包括底座1、立柱2、顶部支架3、调整臂I4、调整臂II5、操作臂，底座1放置于地面上或者其他工作位置，支撑并固定整个辅助微创外科手术机器人；立柱2固定于所述的底座1上并且可以相对于底座1升降，所述的立柱支撑并固定辅助微创外科手术机器人的顶部支架及机械臂；立柱2可以是一个伸缩杆，也可以是液压、气缸等驱动的升降杆，其只要能实现顶部支架的升降即可。所述的调整臂I4旋转地安装于所述的顶部支架3的关节I3-1上，所述的调整臂II5旋转地安装于所述的顶部支架3的关节II3-2上；
进一步的，在所述的调整臂I4上安装有两个结构相同的操作臂I6、操作臂II7；所述的操作臂I6、操作臂II7分别各自沿着调整臂I的两个关节在水平面内360度旋转。
进一步的，在所述的调整臂II5上安装有两个结构相同的操作臂III8、操作臂IV9；所述的操作臂III8、操作臂IV9分别各自沿着调整臂II5的两个关节在水平面内360度旋转。
操作臂I6包括臂段I-I6-1、臂段I-II6-2、臂段I-III6-3、臂段I-IV6-4、臂段I-V6-5、臂段I-VI6-6、臂段I-VII6-7，连接座I-VIII6-8，
所述的臂段I-I6-1旋转地安装于所述的调整臂I4的关节I4-1上，所述的臂段I-II6-2旋转地安装于所述的臂段I-I6-1的关节上，所述的臂段I-III6-3移动地安装于所述的调整臂I-II6-2的关节上，所述的臂段I-IV6-4旋转地安装于所述的臂段I-III6-3的关节上，所述的臂段I-V6-5旋转地安装于所述的臂段I-IV6-4的关节上，所述的臂段I-VI6-6旋转地安装于所述的臂段I-V6-5的关节上，所述的臂段I-VII6-7旋转地安装于所述的臂段I-VI6-6的关节上，所述的连接座I-VIII6-8旋转地安装于所述的臂段I-VII6-7的关节上，所述的连接座I-VIII6-8连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术工具。
操作臂II7、操作臂III8、操作臂IV9与操作臂I6结构相同，所述的操作臂II7旋转地安装于所述的调整臂I4的关节II4-2上，所述的操作臂III8旋转地安装于所述的调整臂II5的关节I5-1上，所述的操作臂IV9旋转地安装于所述的调整臂II5的关节II5-2上，位于中间的一个操作臂安装内窥镜，其余三个操作臂安装手术工具。
本发明的工作过程如下：
在工作状态下，所述的立柱可以相对于所述的底座升高到合适高度，所述的调整臂I4与所述的调整臂II5可以平行布置也可以互成一定夹角布置，安装在所述的调整臂I4上的所述的操作臂I6和所述的操作臂II7和安装在所述的调整臂II5上的所述的操作臂III8和所述的操作臂IV9可以更灵活地进行优化布置，使机械臂更容易地以最佳的角度到达病人手术部位的目标位置，利于手术的操作展开。而且由于调整臂I4和调整臂II5可以互成一定角度布置，使操作臂I6、操作臂II7、操作臂III8、操作臂IV9可以在人体上更大范围内进行手术开孔，扩大了病人身上手术开孔位置的分布范围。
所述的操作臂I6的所述的臂段I-VI6-6的轴线和通过所述的连接座I-VIII6-8的轴线且与所述的臂段I-VI6-6的轴线平行的直线平行；所述的臂段I-VII6-7的轴线与通过所述的臂段I-V6-5与所述的臂段I-VI6-6的旋转连接点与所述的臂段I-VII6-7的轴线平行且与所述的臂段I-V6-5的轴线相交的直线平行。所述的臂段I-VI6-6的轴线、通过所述的连接座I-VIII6-8的轴线且与所述的臂段I-VI6-6的轴线平行的直线、所述的臂段I-VII6-7的轴线、通过所述的臂段I-V6-5与所述的臂段I-VI6-6的旋转连接点与所述的臂段I-VII6-7的轴线平行且与所述的臂段I-V6-5的轴线相交的直线构成一个“平行四边形”。
“通过所述的连接座I-VIII6-8的轴线且与所述的臂段I-VI6-6的轴线平行的直线”与“通过所述的臂段I-V6-5与所述的臂段I-VI6-6的旋转连接点与所述的臂段I-VII6-7的轴线平行且与所述的臂段I-V6-5的轴线相交的直线”的“交点”为“旋转固定点”。安装固定在所述的连接座I-VIII6-8上的手术工具的轴线通过该“旋转固定点”，且安装固定在所述的连接座I-VIII6-8上的手术工具以该“旋转固定点”为“旋转中心”进行“平行四边形前后摆动”和绕所述的臂段I-V6-5的轴线做“左右摆动”运动，使手术工具围绕该“旋转固定点”做“球形旋转”运动。通过使该旋转固定点与人体手术部位的切入点“重合”，可以通过机械臂安全地定位手术工具，而不对人体腹壁施加危险的作用力。
在非工作状态下，所述的立柱可以相对于所述的底座降低到合适高度，所述的调整臂I4与所述的调整臂II5可以旋转到所述的立柱两侧且相互平行的方向，安装在所述的调整臂I4上的所述的操作臂I6的所述的臂段I-I6-1和所述的操作臂II7的所述的臂段II-I7-1可以旋转到与所述的调整臂I4平行且反向的角度布置，所述的操作臂I4的所述的臂段I-II6-2旋转到与所述的操作臂I6的臂段I-I6-1垂直且靠近立柱的方向布置，所述的操作臂I4的所述的臂段I-III6-3、所述的臂段I-IV6-4、所述的臂段I-V6-5、所述的臂段I-VI6-6、所述的臂段I-VII6-7、所述的连接座I-VIII6-8旋转到与所述的操作臂I4的臂段I-II6-2垂直且靠近立柱的方向布置(参考图6)；所述的操作臂II7的所述的臂段II-II7-2旋转到与所述的操作臂II7的臂段II-I7-1垂直且靠近立柱的方向布置，所述的操作臂II7的所述的臂段II-III7-3、所述的臂段II-IV7-4、所述的臂段II-V7-5、所述的臂段II-VI7-6、所述的臂段II-VII7-7、所述的连接座II-VIII7-8旋转到与所述的操作臂II7的臂段II-II7-2平行且靠近立柱的方向布置(参考图6)；安装在所述的调整臂II5上的所述的操作臂III8的所述的臂段III-I8-1可以旋转到与所述的调整臂II5平行且靠近立柱的方向布置，所述的操作臂III8的所述的臂段III-II8-2旋转到与所述的操作臂III8的臂段III-I8-1平行且靠近立柱的方向布置，所述的操作臂III8的所述的臂段III-III8-3、所述的臂段III-IV8-4、所述的臂段III-V8-5、所述的臂段III-VI8-6、所述的臂段III-VII8-7、所述的连接座III-VIII8-8旋转到与所述的操作臂III8的臂段III-II8-2平行且靠近立柱的方向布置(参考图6)；安装在所述的调整臂II5上的所述的操作臂IV9的所述的臂段IV-I9-1可以旋转到与所述的调整臂II5垂直且靠近立柱的方向布置，所述的操作臂IV9的所述的臂段IV-II9-2旋转到与所述的操作臂IV9的臂段IV-I9-1平行且靠近立柱的方向布置，所述的操作臂IV9的所述的臂段IV-III9-3、所述的臂段IV-IV9-4、所述的臂段IV-V9-5、所述的臂段IV-VI9-6、所述的臂段IV-VII9-7、所述的连接座IV-VIII9-8旋转到与所述的操作臂IV9的臂段IV-II9-2平行且靠近立柱的方向布置(参考图6)。
在非工作状态下，所述的调整臂I4与所述的调整臂II5及所述的操作臂I6、操作臂II7、操作臂III8、操作臂IV9的优化布置可以使整个辅助微创外科手术机器人的重心接近落在立柱上，优化了辅助微创外科手术机器人的整体受力平衡，有效地防止了辅助微创外科手术机器人因重力产生的微小变形，避免了辅助微创外科手术机器人因变形而导致使用精度下降问题的出现，采用此布置结构有利于辅助微创外科手术机器人的长期维护保养，并可以延长辅助微创外科手术机器人的使用寿命。本发明提出的辅助微创外科手术机器人在非工作状态下折叠后占用空间小，特别适用于手术场所空间有限，比如轮船、潜艇等，同时该结构也给辅助微创外科手术机器人的包装和运输带来的便利性。
本发明提出一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构，它通过优化的机械臂结构布局，使辅助微创外科手术机器人既能够在工作状态下使机械臂以最佳的角度到达病人手术部位的目标位置，方便地进行手术操作，而且扩大了病人身上手术开孔位置的分布范围，优化了辅助微创外科手术机器人在工作状态机械臂布局的灵活性，也能够在非工作状态下到达整机的受力平衡位置，优化了辅助微创外科手术机器人的整体结构受力的平衡性，也能够在非工作状态下到达整机的受力平衡位置，优化了辅助微创外科手术机器人的整体结构受力的平衡性，有效地防止了辅助微创外科手术机器人因重力产生的微小变形，避免了辅助微创外科手术机器人因变形而导致使用精度下降问题的出现，采用此布置结构有利于辅助微创外科手术机器人的长期维护保养，并可以延长辅助微创外科手术机器人的使用寿命。本发明提出的辅助微创外科手术机器人在非工作状态下折叠后占用空间小，特别适用于手术场所空间有限，比如轮船、潜艇等，同时该结构也给辅助微创外科手术机器人的包装和运输带来的便利性。本发明提出的一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构可以克服国外现有微创外科手术机器人布置结构中存在工作状态下机械臂布局的灵活性和非工作状态下整体结构受力的平衡性无法兼顾优化的缺陷，同时该结构还有利于微创外科手术机器人的长期维护保养、包装和运输。
本发明提出的一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构，可以安装三个操作臂，也可以在调整臂I4或调整臂II5上再增加一个关节，安装五个操作臂，以适应不同类型的手术的开展。
操作臂I6、操作臂II7、操作臂III8、操作臂IV9都是串联结构，包含多个移动关节和转动关节，各个关节可以互换而不影响最终末端的运动，实施例2-4是将移动关节和转动关节互换到不同安装位置顺序的结构进行了列举，具体如下：
实施例2
具体结构如图7所示：
在实施例1的基础上，将所述的操作臂I6的臂段I-I6-1旋转地安装于所述的调整臂I4的关节I4-1上，所述的臂段I-II6-2移动地安装于所述的臂段I-I6-1的关节上，所述的臂段I-III6-3移动地安装于所述的调整臂I-II6-2的关节上，所述的臂段I-IV6-4旋转地安装于所述的臂段I-III6-3的关节上，所述的臂段I-V6-5旋转地安装于所述的臂段I-IV6-4的关节上，所述的臂段I-VI6-6旋转地安装于所述的臂段I-V6-5的关节上，所述的臂段I-VII6-7旋转地安装于所述的臂段I-VI6-6的关节上，所述的连接座I-VIII6-8旋转地安装于所述的臂段I-VII6-7的关节上，所述的连接座I-VIII6-8连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术工具。
操作臂II7、操作臂III8、操作臂IV9与操作臂I6结构相同，所述的操作臂II7旋转地安装于所述的调整臂I4的关节II4-2上，所述的操作臂III8旋转地安装于所述的调整臂II5的关节I5-1上，所述的操作臂IV9旋转地安装于所述的调整臂II5的关节II5-2上，位于中间的一个操作臂安装内窥镜，其余三个操作臂安装手术工具。
实施例3
具体结构如图8所示：
在实施例1的基础上，将所述的操作臂I6的臂段I-I6-1旋转地安装于所述的调整臂I4的关节I4-1上，所述的臂段I-II6-2旋转地安装于所述的臂段I-I6-1的关节上，所述的臂段I-III6-3旋转地安装于所述的调整臂I-II3-2的关节上，所述的臂段I-IV6-4移动地安装于所述的臂段I-III6-3的关节上，所述的臂段I-V6-5旋转地安装于所述的臂段I-IV6-4的关节上，所述的臂段I-VI6-6旋转地安装于所述的臂段I-V6-5的关节上，所述的臂段I-VII6-7旋转地安装于所述的臂段I-VI6-6的关节上，所述的连接座I-VIII6-8旋转地安装于所述的臂段I-VII6-7的关节上，所述的连接座I-VIII6-8连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术工具。
操作臂II7、操作臂III8、操作臂IV9与操作臂I6结构相同，所述的操作臂II7旋转地安装于所述的调整臂I4的关节II4-2上，所述的操作臂III8旋转地安装于所述的调整臂II5的关节I5-1上，所述的操作臂IV9旋转地安装于所述的调整臂II5的关节II5-2上，位于中间的一个操作臂安装内窥镜，其余三个操作臂安装手术工具。
实施例4
具体结构如图9所示：
在实施例1的基础上，将所述的操作臂I的臂段I-I6-1旋转地安装于所述的调整臂I4的关节I4-1上，所述的臂段I-II6-2移动地安装于所述的臂段I-I6-1的关节上，所述的臂段I-III6-3旋转地安装于所述的调整臂I-II6-2的关节上，所述的臂段I-IV6-4移动地安装于所述的臂段I-III6-3的关节上，所述的臂段I-V6-5旋转地安装于所述的臂段I-IV6-4的关节上，所述的臂段I-VI6-6旋转地安装于所述的臂段I-V6-5的关节上，所述的臂段I-VII6-7旋转地安装于所述的臂段I-VI6-6的关节上，所述的连接座I-VIII6-8旋转地安装于所述的臂段I-VII6-7的关节上，所述的连接座I-VIII6-8连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术工具。
操作臂II7、操作臂III8、操作臂IV9与操作臂I6结构相同，所述的操作臂II7旋转地安装于所述的调整臂I4的关节II4-1上，所述的操作臂III8旋转地安装于所述的调整臂II5的关节I5-1上，所述的操作臂IV9旋转地安装于所述的调整臂II5的关节II5-2上，位于中间的一个操作臂安装内窥镜，其余三个操作臂安装手术工具。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构，其特征在于：包括底座、立柱、顶部支架、调整臂I、调整臂II和操作臂，所述的底座支撑并固定整个辅助微创外科手术机器人；所述的立柱垂直固定于所述的底座上，其支撑并固定辅助微创外科手术机器人的顶部支架；所述的调整臂I安装于所述的顶部支架的关节I上，所述的调整臂II安装于所述的顶部支架的关节II上；所述的调整臂I、调整臂II能沿着各自的关节在水平方向内360度旋转；在所述的调整臂I、调整臂II分别安装有操作臂。
2.如权利要求1所述的机械臂布置结构，其特征在于：在所述的调整臂I上安装有两个结构相同的操作臂I、操作臂II；所述的操作臂I、操作臂II分别各自沿着调整臂I的两个关节在水平面内360度旋转。
3.如权利要求2所述的机械臂布置结构，其特征在于：所述的操作臂I、操作臂II各自均包括依次串联的多个臂段和一个连接座，相邻的臂段以及臂段与连接座之间通过旋转关节或者移动关节相连，且所述的连接座连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术工具。
4.如权利要求2所述的机械臂布置结构，其特征在于：在所述的调整臂II上安装有两个结构相同的操作臂III、操作臂IV；所述的操作臂III、操作臂IV分别各自沿着调整臂II的两个关节在水平面内360度旋转。
5.如权利要求4所述的机械臂布置结构，其特征在于：所述的操作臂III、操作臂IV各自均包括依次串联的多个臂段和一个连接座，相邻的臂段以及臂段与连接座之间通过旋转关节或者移动关节相连，且所述的连接座连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术工具。
6.如权利要求4所述的机械臂布置结构，其特征在于：在所述的操作臂I、操作臂II、操作臂III、操作臂IV中，其中一个操作臂安装内窥镜，其余三个操作臂安装手术工具。
7.如权利要求4所述的机械臂布置结构，其特征在于：在所述的操作臂I、操作臂II、操作臂III、操作臂IV均可安装内窥镜或手术工具。
8.如权利要求1-7任一所述的机械臂布置结构，其特征在于：所述的立柱为高度可调的立柱。
9.如权利要求1所述的机械臂布置结构，其特征在于：在所述的调整臂I上安装的操作臂数量能根据不同的手术需要进行调整。
10.如权利要求1或9所述的机械臂布置结构，其特征在于：在所述的调整臂II上安装的操作臂数量能根据不同的手术需要进行调整。
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