CN107041781A - 一种应用机械臂的消化内镜机器人与消化内镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械领域，公开了一种应用机械臂的消化内镜机器人与消化内镜，其中机器人包括套环、第一机械臂、第二机械臂与若干的驱动绳，在相应驱动绳的驱动下，第一机械臂与第二机械臂可发生弯曲，且第一机械臂和/或第二机械臂可相对套环沿套环的轴向运动。本发明设置有机械臂，机械臂可以在驱动绳的驱动下发灵活运动，从而带动手术器械相对于消化内镜独立运动，相比于消化内镜带动手术器械运动的方式，本发明中消化内镜可以保持静止，手术器械可以在相应机械臂的带动下独立运动，从而可以保证手术器械的运动精度，减小手术器械运动所需的空间，扩展消化内镜的适用范围。

Description

一种应用机械臂的消化内镜机器人与消化内镜

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体是涉及一种消化内镜末端辅助装置，该装置可安装在不同规格的消化内镜末端，实现在内镜治疗过程中手术器械的自由活动，本发明还涉及一种应用上述消化内镜末端辅助装置的消化内镜。

背景技术

随着技术的发展，消化内镜越来越多的应用于疾病的诊断、治疗。消化内镜通常包括有光源、物镜与器械通道，其中物镜用于成像，光源用于在物镜成像时照亮人体组织，器械通道则用于引导手术器械(如电刀等)。使用时，首先将消化内镜沿人体腔道伸入患者体内，然后将手术器械插入消化内镜的器械通道中，并沿器械通道运动至病变位置。由于手术器械在操作过程中需要频繁地调整方向与角度，而手术器械自身不具备动力，故现有技术中通常采用通过消化内镜的运动带动手术器械运动的方案，然而此种方案难以实现手术器械的灵活变向，同时精度也难以保证，此外，消化内镜运动需要较大的空间，在实际使用过程中存在较多的限制。

发明内容

为了克服现有技术中手术器械运动方式的局限性，改善现有技术中手术器械难以实现灵活变向、运动精度低、空间占用大等问题，本发明提供一种应用机械臂的消化内镜机器人以及应用该机器人的消化内镜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种应用机械臂的消化内镜机器人，包括套环、第一机械臂、第二机械臂与若干的驱动绳，在相应驱动绳的驱动下，第一机械臂与第二机械臂可发生弯曲，且第一机械臂和/或第二机械臂可相对套环沿套环的轴向运动。

作为上述方案的进一步改进方式，第一机械臂包括第一臂段、第二臂段与第三臂段，其中，第一臂段与套环连接，第二臂段可相对第一臂段转动，第三臂段可相对第二臂段转动。

作为上述方案的进一步改进方式，第二臂段包括轴套，轴套的圆周上设有插销孔，驱动绳绕设在轴套的圆周上，驱动绳上固接有插销，插销插接在插销孔内，以使第二臂段可随驱动绳的来回牵引而相对第一臂段绕轴套的轴心转动。

作为上述方案的进一步改进方式，第三臂段包括转盘，转盘的圆周上设有驱动绳槽，驱动绳位于驱动绳槽内，以使第三臂段可随驱动绳的来回牵引而相对第二臂段绕转盘的轴心转动。

作为上述方案的进一步改进方式，第二机械臂包括第四臂段与第五臂段，其中，第四臂段与套环连接，第五臂段可相对第四臂段转动；第二机械臂可相对套环沿套环的轴向运动。

作为上述方案的进一步改进方式，套环上设有轴向的通孔，第四臂段包括滑动插接在通孔内的插接部，驱动绳与第四臂段固接，第二机械臂与套环之间还设有弹性件，第二机械臂可通过弹性件复位。

作为上述方案的进一步改进方式，第五臂段包括轴套，轴套的圆周上设有插销孔，驱动绳绕设在轴套的圆周上，其上固接有插销，插销插接在插销孔内，以使第五臂段可随驱动绳的来回牵引而相对第四臂段绕轴套的轴心转动。

作为上述方案的进一步改进方式，套环的中心设有轴向的第一通孔，套环上设有驱动绳孔、第二通孔、第三通孔、第一螺纹孔与第二螺纹孔，绳孔、第二通孔与第三通孔沿套环的轴向设置，第一螺纹孔与第二通孔垂直并与该第二通孔连通，第二螺纹孔沿套环的径向设置。

作为上述方案的进一步改进方式，还包括固定在第一臂段上的弹簧管，用于驱动第二臂段转动的驱动绳穿过第一臂段上的弹簧管；

和/或包括固定在第二臂段上的弹簧管，用于驱动第三臂段转动的驱动绳穿过第二臂段上的弹簧管；

和/或包括固定在套环上的弹簧管，用于驱动第二机械臂沿轴向运动的驱动绳穿过套环上的弹簧管；

和/或包括固定在第四臂段上的弹簧管，用于驱动第五臂段转动的驱动绳穿过第四臂段上的弹簧管。

一种消化内镜，包括伸入人体的前端部，还包括上述应用机械臂的消化内镜机器人，机器人通过套环套接在前端部上，第一机械臂与第二机械臂上连接有手术器械。

本发明的有益效果是：

本发明设置有机械臂，机械臂可以在驱动绳的驱动下发灵活运动，从而带动手术器械相对于消化内镜独立运动，相比于消化内镜带动手术器械运动的方式，本发明中消化内镜可以保持静止，手术器械可以在相应机械臂的带动下独立运动，从而可以保证手术器械的运动精度，减小手术器械运动所需的空间，扩展消化内镜的适用范围；

在本发明的优选实施例中，驱动绳通过弹簧管进行限位导向，避免驱动绳之间发生缠绕；

在本发明的优选实施例中，机器人还包括用于执行手术操作的手术器械；

在本发明的优选实施例中，手术器械分别为电刀与夹持钳，通过不同器械之间的组合可以简化手术操作的步骤，缩短手术时间。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明消化内镜机器人一个实施例的立体示意图；

图2是本发明套环一个实施例的立体示意图；

图3是本发明第一机械臂一个实施例的立体示意图；

图4是本发明第一机械臂一个实施例的分解示意图；

图5是本发明第二机械臂一个实施例的立体示意图；

图6是本发明消化内镜机器人与手术器械连接的示意图；

图7是本发明消化内镜的立体示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

参照图1，示出了本发明机器人一个实施例的立体示意图。如图所示，消化内镜机器人包括套环100、第一机械臂200、第二机械臂300与若干的驱动绳，其中套环100用于实现机器人与外部设备如消化内镜的连接，第一机械臂200与第二机械臂300用于安装手术器械，并在相应驱动绳的驱动下带动手术器械灵活运动，第一机械臂200与第二机械臂300的运动包括但不限于：自身的弯曲，以及第一机械臂200和/或第二机械臂300相对套环100沿套环100轴向的运动。

具体的，参照图2，示出了本发明套环一个实施例的立体示意图。如图所示，套环100的中心部位设有供消化内镜穿过的通孔101(即上述第一通孔)，套环100的本体上设有轴向的通孔102(即上述第二通孔)与通孔103(即上述第三通孔)，通孔102与通孔103的周围还设有若干轴向的驱动绳孔104，此外，套环100的本体上还设有若干与上述轴向通孔垂直的螺纹孔，包括与通孔102连通的螺纹孔105(即上述第一螺纹孔)，以及沿套环100本体径向设置的螺纹孔106(即上述第二螺纹孔)。

参照图3、图4，分别示出了本发明第一机械臂一个实施例的立体示意图与分解示意图。如图所示，第一机械臂200包括第一臂段210、第二臂段220与第三臂段230，其中，第二臂段220可相对第一臂段210转动，第三臂段230可相对第二臂段转动220，从而实现第一机械臂200的弯曲。优选的，第二臂段220的转动方向与第三臂段230的转动方向垂直，从而实现第一机械臂200灵活变向。

第一臂段210优选包括用于与第二臂段220连接的铰接座211，以及用于与套环100连接的插接端212。插接端212插入套环100上的通孔102内，并通过旋在螺纹孔105内的螺钉进行紧固。

第二臂段220包括轴套221、轴套222以及连接轴套221、轴套222的连接部223，轴套221与轴套222的轴心优选相互垂直。轴套221与连接部223之间设有沿轴套221的周向设置的驱动绳槽224，轴套221的圆周上还设有插销孔225。轴套222上设有轴承孔226。

第三臂段230优选包括安装套环231、转盘232以及连接安装套环231、转盘232的连接部233。转盘232的圆周上设有驱动绳槽234。

作为第一机械臂中各臂段转动连接的优选实施方式，第一臂段的铰接座211上设有转轴241，转轴241插接在第二臂段220的轴套221内。第三臂段230的连接部233插接在第二臂段220的轴套222内，并通过安装在轴承孔226内的轴承242灵活转动。

图3中还示出了驱动第一机械臂的若干驱动绳，具体包括驱动第二臂段220的驱动绳301与驱动第三臂段230的驱动绳302。驱动绳301上通过焊接等方式固定有插销243，驱动绳301设于第二臂段220的驱动绳槽224内，插销243插入插销孔225内。如此，随着驱动绳301的来回牵引，插销243便可以带动第二臂段220相对第一臂段210绕轴套221的轴心转动。

驱动绳302位于转盘232的驱动绳槽234内，随着驱动绳302的来回牵引，转盘232便可在摩擦力的作用下带动整个第三臂段230相对第二臂段220绕轴套222的轴心转动。

本发明优选还设有弹簧管，弹簧管的安装位置需满足一定的条件：在两个可以发生相对运动的部件之间，弹簧管与相对静止的部件连接，从而保证弹簧管尽可能地靠近相应驱动绳上与被其驱动的部件进行连接的部位。具体到图中，弹簧管包括固定在第一臂段210上的弹簧管401以及固定在第二臂段220上的弹簧管402。其中弹簧管401与弹簧管402均为两根，驱动绳301的两端分别从弹簧管401中穿过，驱动绳302的两端分别从弹簧管402中穿过。弹簧管具有一定的强度，同时又可在弯曲后发生弹性复位，从而可以对驱动绳进行导向限位，避免驱动绳之间发生缠绕。

参照图5，示出了本发明第二机械臂一个实施例的立体示意图。如图所示，第二机械臂300包括第四臂段310与第五臂段320，第五臂段320可相对第四臂段310转动，以实现第二机械臂300的弯曲。

第四臂段310包括铰接座311与插接部312，铰接座311的两侧设有驱动绳连接座313。插接部312插入套环100上的通孔103内，同时第二机械臂300还可以通过插接部312相对套环100沿轴向运动，由于驱动绳只能给予第二机械臂300沿一个方向的作用力，本发明优选还设有用于第二机械臂复位的弹性件(本实施例中优选采用弹簧330)，弹簧330套接在插接部312的外侧，并设于第四臂段310与套环100之间。

第五臂段320包括轴套321、铰接座322与连接轴套321、铰接座322的连接部323。铰接座311与轴套321之间通过转轴连接，以实现第五臂段320相对第四臂段310的转动。

图5中还示出了驱动第二机械臂的驱动绳，具体包括驱动第二机械臂整体沿轴向运动的驱动绳303与驱动第五臂段320转动的驱动绳304。驱动绳303优选为两根，分别与铰接座311两侧的驱动绳连接座313固定连接以平衡受力。驱动绳304与第五臂段320的连接关系与上述驱动绳301与第二臂段220的连接关系相同，即通过固定在驱动绳304上的插销带动第五臂段转动，在此不再详述。

第二机械臂上同样设有用于驱动绳限位导向的弹簧管，具体包括固定在套环100上的弹簧管403与固定在第四臂段310上的弹簧管404，其中弹簧管403与弹簧管404均为两根，驱动绳303穿过弹簧管403，驱动绳304的两端穿过弹簧管404。

上述驱动绳与相应臂段之间的连接方式可以自由选择，比如驱动绳可以如驱动第三臂段一样通过摩擦力驱动第二臂段转动，同理驱动绳也可以如驱动第二臂段一样通过插销与插销孔的配合驱动第三臂段转动，本发明对此不作具体限定。

参照图6，示出了本发明机器人与手术器械连接的示意图。如图所示，第一机械臂200、第二机械臂300上分别连接有手术器械，本发明所称的手术器械包括但不限于切割解剖刀具(如电刀、激光刀)、缝合器械、夹持钳制器械(如夹持钳等)、牵拉类器械(如吸盘等)等，优选的，本实施例中选用切割解剖刀具与夹持钳制器械的组合，更优选的，第一机械臂200与电刀510连接，第二机械臂300与夹持钳520连接，其中，电刀510插接在第三臂段230上的安装套环231内，并可沿安装套环231的轴向运动，夹持钳520与第五臂段320上的铰接座322转动连接，优选的，夹持钳520的两侧夹爪均可由未示出的驱动绳驱动而独立转动。

参照图7，示出了本发明消化内镜与机器人的连接示意图。如图所示，消化内镜包括用于伸入人体内部的末端530，末端530上设有物镜与光源，末端530、物镜、光源等均可采用公知技术，在此不作详述。末端530上设有未示出的器械通道，机器人通过套环100套接在末端530上，并通过旋在螺纹孔106内的螺钉进行锁紧。电刀510插接在器械通道内，使用时，电刀510可以在第一机械臂200的驱动下灵活转动，同时还可以通过人工推拉的方式相对第一机械臂200伸缩以调整操作范围，夹持钳520同理可以通过第二机械臂300灵活转动以及调整操作范围，相比于消化内镜带动手术器械运动的方式而言，本发明中消化内镜可以保持静止，手术器械可以在相应机械臂的带动下独立运动，从而可以保证手术器械的运动精度，减小手术器械运动所需的空间，扩展消化内镜的适用范围。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种应用机械臂的消化内镜机器人，其特征在于，包括套环、第一机械臂、第二机械臂与若干的驱动绳，在相应所述驱动绳的驱动下，所述第一机械臂与第二机械臂可发生弯曲，且所述第一机械臂和/或所述第二机械臂可相对所述套环沿所述套环的轴向运动。

2.根据权利要求1所述的应用机械臂的消化内镜机器人，其特征在于，所述第一机械臂包括第一臂段、第二臂段与第三臂段，其中，所述第一臂段与所述套环连接，所述第二臂段可相对所述第一臂段转动，所述第三臂段可相对所述第二臂段转动。

3.根据权利要求2所述的应用机械臂的消化内镜机器人，其特征在于，所述第二臂段包括轴套，所述轴套的圆周上设有插销孔，所述驱动绳绕设在所述轴套的圆周上，所述驱动绳上固接有插销，所述插销插接在所述插销孔内，以使所述第二臂段可随所述驱动绳的来回牵引而相对所述第一臂段绕所述轴套的轴心转动。

4.根据权利要求2所述的应用机械臂的消化内镜机器人，其特征在于，所述第三臂段包括转盘，所述转盘的圆周上设有驱动绳槽，所述驱动绳位于所述驱动绳槽内，以使所述第三臂段可随所述驱动绳的来回牵引而相对所述第二臂段绕所述转盘的轴心转动。

5.根据权利要求1所述的应用机械臂的消化内镜机器人，其特征在于，所述第二机械臂包括第四臂段与第五臂段，其中，所述第四臂段与所述套环连接，所述第五臂段可相对所述第四臂段转动；所述第二机械臂可相对所述套环沿所述套环的轴向运动。

6.根据权利要求5所述的应用机械臂的消化内镜机器人，其特征在于，所述套环上设有轴向的通孔，所述第四臂段包括滑动插接在所述通孔内的插接部，所述驱动绳与所述第四臂段固接，所述第二机械臂与所述套环之间还设有弹性件，所述第二机械臂可通过所述弹性件复位。

7.根据权利要求5所述的应用机械臂的消化内镜机器人，其特征在于，所述第五臂段包括轴套，所述轴套的圆周上设有插销孔，所述驱动绳绕设在所述轴套的圆周上，其上固接有插销，所述插销插接在所述插销孔内，以使所述第五臂段可随所述驱动绳的来回牵引而相对所述第四臂段绕所述轴套的轴心转动。

8.根据权利要求1所述的应用机械臂的消化内镜机器人，其特征在于，所述套环的中心设有轴向的第一通孔，所述套环上设有驱动绳孔、第二通孔、第三通孔、第一螺纹孔与第二螺纹孔，所述绳孔、第二通孔与第三通孔沿所述套环的轴向设置，所述第一螺纹孔与所述第二通孔垂直并与该第二通孔连通，所述第二螺纹孔沿所述套环的径向设置。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的应用机械臂的消化内镜机器人，其特征在于，还包括固定在所述第一臂段上的弹簧管，用于驱动所述第二臂段转动的所述驱动绳穿过第一臂段上的所述弹簧管；

和/或包括固定在所述第二臂段上的弹簧管，用于驱动所述第三臂段转动的所述驱动绳穿过第二臂段上的所述弹簧管；

和/或包括固定在所述套环上的弹簧管，用于驱动所述第二机械臂沿轴向运动的所述驱动绳穿过套环上的所述弹簧管；

和/或包括固定在所述第四臂段上的弹簧管，用于驱动所述第五臂段转动的所述驱动绳穿过第四臂段上的所述弹簧管。

10.一种消化内镜，包括伸入人体的前端部，其特征在于，还包括权利要求1至9中任一项所述的应用机械臂的消化内镜机器人，所述机器人通过所述套环套接在所述前端部上，所述第一机械臂与第二机械臂上连接有手术器械。