CN107928792A - 一种用于微创外科机器人用多自由度持针器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于微创外科机器人用多自由度持针器，包括夹持机构、支撑机构、绕线机构、控制机构和驱动机构。与现有技术比较，本发明的有益效果在于，能够通过夹持钢丝绳和俯仰钢丝绳的运动实现所述夹持机构的俯仰、偏摆以及夹持自由度运动；同时所述夹持机构前端细小，适合于狭窄手术空间，且为大间距、大深度菱形结构，持针效果好，不松脱；两个夹持端交错连接，将所述夹持钢丝绳的排布偏向一端，增大了导轮放置的空间，使得导轮的直径增大，夹持钢丝绳在导轮上缠绕的包角也相继增大，从而延长了夹持钢丝绳的使用寿命，并且提高了夹持钢丝绳的等效许用强度，进而提高了微器械的使用寿命。

Description

一种用于微创外科机器人用多自由度持针器

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种用于微创外科机器人用多自由度持针器。

背景技术

机器人手术系统是集多项现代高科技手段于一体的综合体，外科医生可以远离手术台操纵机器进行手术，完全不同于传统的手术概念，在世界微创外科领域是当之无愧的革命性外科手术工具。而手术工具的设计优劣直接决定了手术机器人系统的成败与否，同时手术机器人手术工具的实际特征与性能指标也直接指导着手术机器人其他部分，比如本体系统的设计，进而影响被动部分与支撑定位部分的设计，而且前端手术工具的技术指标直接决定了主手操作系统的设计指标与布局方式要求。可见手术机器人手术工具影响和决定了整个机器人系统的设计工作，手术工具性能是一套手术机器人系统性能水平的关键因素。

典型的微创手术工具采用杆传动的传动方式，前端具有一个自由度，但是传统的微创手术工具仅一个自由度的设计决定了其不能完成复杂的手术操作，限制了微创手术的应用环境。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践提出了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种用于微创外科机器人用多自由度持针器，包括：

一夹持机构，包括两个夹持端，且两个夹持端交错插装连接，且所述夹持端上设置夹持钢丝绳；

一支撑机构，包括一开口、一俯仰沟槽和一俯仰钢丝绳，所述夹持机构设置在所述开口内，并与所述支撑机构通过一中承轴固连，所述俯仰钢丝绳设置在所述俯仰沟槽内；

一绕线机构，包括一绕线筒、第一固定轴、第一轴孔、第二固定轴、第二轴孔、第一主动轮组和第二主动轮组，所述支撑机构与所述第一主动轮组穿过所述第一轴孔，并通过所述第一固定轴连接在所述绕线筒上，所述第二轴孔与所述第二主动轮组通过所述第二固定轴连接在所述绕线筒上；

一驱动机构和一控制机构，且所述控制机构与所述绕线机构，所述驱动机构与所述控制机构相连接；

所述夹持钢丝绳和所述俯仰钢丝绳绕过所述支撑机构和所述绕线机构与所述控制结构相连接，在所述驱动机构的作用下，所述控制机构带动所述第一主动轮组和第二主动轮组运动，并通过所述夹持钢丝绳和所述俯仰钢丝绳将驱动力传递到所述夹持端，实现所述夹持端的多自由度运动。

较佳的，所述夹持端前部内侧为大间距、大深度的菱形结构。

较佳的，所述夹持端根部开有夹持沟槽，所述夹持钢丝绳设置在所述夹持沟槽内。

较佳的，所述夹持钢丝绳包括一闭合钢丝绳和一张开钢丝绳，且分别固定在所述夹持沟槽内。

较佳的，所述第一主动轮组和所述第二主动轮组分别包括四个大小相等、形状相同的导轮。

较佳的，所述第一主动轮组和所述第二主动轮组形状相同，但所述第一主动轮组中导轮的直径大于所述第二主动轮组中导轮的直径。

较佳的，所述俯仰钢丝绳的中点固定在所述俯仰沟槽上，且所述俯仰钢丝绳的两端向下顺延，并与所述控制机构相连接。

较佳的，所述绕线机构底部还包括若干走线孔。

与现有技术比较，本发明的有益效果在于：提供一种用于微创外科机器人用多自由度持针器，能够通过所述夹持钢丝绳和所述俯仰钢丝绳将驱动力传递到所述夹持端，实现所述夹持端的俯仰、偏摆以及夹持自由度运动；同时所述夹持端前端细小，适合于狭窄手术空间，且内侧为大间距、大深度菱形结构，持针效果好，不松脱；且两个夹持端交错连接，将所述夹持钢丝绳的排布偏向一端，增大了导轮放置的空间，使得导轮的直径增大，夹持钢丝绳在导轮上缠绕的包角也相继增大，从而延长了夹持钢丝绳的使用寿命，并且提高了夹持钢丝绳的等效许用强度，进而提高了微器械的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例1中左侧夹持端的结构简图，

图2为本发明实施例1中右侧夹持端的结构简图，

图3为本发明实施例1中一种用于微创外科机器人用多自由度持针器的正视图，

图4为本发明实施例1中一种用于微创外科机器人用多自由度持针器的后视图，

图5为本发明实施例1中一种用于微创外科机器人用多自由度持针器的侧视图。

图中数字表示：101-左侧夹持端、102-左侧闭合钢丝绳、103-左侧张开钢丝绳、104-右侧夹持端、105-右侧闭合钢丝绳、106-右侧张开钢丝绳、107-支撑机构、108-中承轴、109-右侧外部小导轮、110-右侧内部小导轮、111-左侧内部大导轮、112-左侧外部大导轮、113-右侧外部大导轮、114-右侧内部大导轮、115-俯仰钢丝绳、116-左侧内部小导轮、117-左侧外部小导轮、118-第一固定轴、119-第二固定轴、120-绕线筒。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

在对本发明技术特征的描述过程中，术语、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

实施例1

请参见图1、图2、图3、图4和图5，

图1为本实施例中左侧夹持端的结构简图，

图2为本实施例中右侧夹持端的结构简图，

图3为本实施例中一种用于微创外科机器人用多自由度持针器的正视图，

图4为本实施例中一种用于微创外科机器人用多自由度持针器的后视图，

图5为本实施例中一种用于微创外科机器人用多自由度持针器的侧视图。

本实施例提供一种用于微创外科机器人用多自由度持针器，包括夹持机构、支撑机构107、绕线机构、控制机构和驱动机构。

所述夹持机构包括左侧夹持端101和右侧夹持端104，且所述左侧夹持端101和所述右侧夹持端104的前端细小，适合于狭窄手术空间，且内侧为大间距、大深度菱形结构，持针效果好，不松脱；所述左侧夹持端101和所述右侧夹持端104的根部均开有非整圆的夹持沟槽，所述夹持沟槽内设置夹持钢丝绳，所述夹持钢丝绳包括左侧闭合钢丝绳102、左侧张开钢丝绳103、右侧闭合钢丝绳105右侧张开钢丝绳106，所述左侧闭合钢丝绳102和所述左侧张开钢丝绳103分别固定在所述左侧夹持端101的夹持沟槽内，所述右侧闭合钢丝绳105和所述右侧张开钢丝绳106分别固定在所述右侧夹持端104的夹持沟槽内。

所述支撑机构107包括一开口、一俯仰沟槽和一俯仰钢丝绳115，所述左侧夹持端101和所述右侧夹持端104交错插装在所述开口内，并通过一中承轴108连接在一起，此种交错插装连接方式将所述夹持钢丝绳的排布偏向一端，增大了所述绕线机构中各导轮放置的空间，使得导轮的直径增大，所述夹持钢丝绳在导轮上缠绕的包角也相继增大，从而延长了所述夹持钢丝绳的使用寿命，并且提高了夹持钢丝绳的等效许用强度，进而提高了微器械的使用寿命。所述俯仰钢丝绳115的中点固定在所述俯仰沟槽上，且所述俯仰钢丝绳115的两端向下顺延，并与所述控制机构相连接，且所述支撑机构107中部为梯形结构，无导轮，过度圆滑。

所述绕线机构，包括绕线筒120、第一固定轴118、第一轴孔、第二固定轴119、第二轴孔、第一主动轮组和第二主动轮组，所述支撑机构107与所述第一主动轮组穿过所述第一轴孔，并通过所述第一固定轴118连接在所述绕线筒120上，所述第二轴孔与所述第二主动轮组通过所述第二固定轴119连接在所述绕线筒120上，所述第一主动轮组和所述第二主动轮组形状相同，且所述第一主动轮组中导轮的直径大于所述第二主动轮组中导轮的直径；所述第一主动轮组包括左侧外部大导轮112、左侧内部大导轮111、右侧外部大导轮113、右侧内部大导轮114，且所述第一主动轮组的四个大导轮大小相等，形状相同；所述第二主动轮组包括左侧外部小导轮117、左侧内部小导轮116、右侧外部小导轮109、右侧内部小导轮110，且所述第二主动轮组的四个大导轮大小相等，形状相同。

所述驱动机构用于给整个持针器提供动力输入，并与所述控制机构相连接，而所述夹持钢丝绳和所述俯仰钢丝绳115绕过所述支撑机构107和所述绕线机构与所述控制结构相连接，在所述驱动机构的作用下，所述控制机构带动所述第一主动轮组和第二主动轮组运动，并通过所述夹持钢丝绳和所述俯仰钢丝绳115将驱动力传递到所述夹持机构，实现持针器的多自由度运动。

所述夹持钢丝绳和所述俯仰钢丝绳115与所述第一主动轮组和所述二主动轮组的具体连接方式如下所述：

所述左侧闭合钢丝绳102与所述左侧张开钢丝绳103分别固定在所述左侧夹持端101上，所述左侧闭合钢丝绳102向下顺延经过所述支撑机构107，绕过所述右侧外部大导轮113后，顺延切向绕过所述右侧外部小导轮109直至所述控制机构；所述左侧张开钢丝绳103向下顺延经过所述支撑机构107，绕过所述左侧内部大导轮111后，顺延切向绕过所述左侧内部小导轮116直至所述控制机构；所述右侧闭合钢丝绳105与所述右侧张开钢丝绳106分别固定在右侧夹持端104上，所述右侧闭合钢丝绳105向下顺延经过所述支撑机构107，绕过所述左侧外部大导轮112后，顺延切向绕过所述左侧外部小导轮117直至所述控制机构；所述右侧张开钢丝绳106向下顺延经过所述中部支撑，绕过所述左侧内部大导轮114后，顺延切向绕过所述左侧内部小导轮116直至所述控制机构；所述俯仰钢丝绳115的中点固定在所述支撑机构107底部的俯仰沟槽上，两端分别向下顺延直至所述控制机构，通过所述夹持钢丝绳和所述俯仰钢丝绳115的运动，实现所述夹持端的俯仰、偏摆以及夹持自由度运动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于微创外科机器人用多自由度持针器，其特征在于，其包括：

一夹持机构，包括两个夹持端，且两个夹持端交错插装连接，且所述夹持端上设置夹持钢丝绳；

一支撑机构，包括一开口、一俯仰沟槽和一俯仰钢丝绳，所述夹持机构设置在所述开口内，并与所述支撑机构通过一中承轴固连，所述俯仰钢丝绳设置在所述俯仰沟槽内；

一绕线机构，包括一绕线筒、第一固定轴、第一轴孔、第二固定轴、第二轴孔、第一主动轮组和第二主动轮组，所述支撑机构与所述第一主动轮组穿过所述第一轴孔，并通过所述第一固定轴连接在所述绕线筒上，所述第二轴孔与所述第二主动轮组通过所述第二固定轴连接在所述绕线筒上；

一驱动机构和一控制机构，且所述控制机构与所述绕线机构，所述驱动机构与所述控制机构相连接；

所述夹持钢丝绳和所述俯仰钢丝绳绕过所述支撑机构和所述绕线机构与所述控制结构相连接，在所述驱动机构的作用下，所述控制机构带动所述第一主动轮组和第二主动轮组运动，并通过所述夹持钢丝绳和所述俯仰钢丝绳将驱动力传递到所述夹持端，实现所述夹持端的多自由度运动。

2.根据权利要求1所述的用于微创外科机器人用多自由度持针器，其特征在于，所述夹持端前部内侧为大间距、大深度的菱形结构。

3.根据权利要求1或2所述的用于微创外科机器人用多自由度持针器，其特征在于，所述夹持端根部开有夹持沟槽，所述夹持钢丝绳设置在所述夹持沟槽内。

4.根据权利要求3所述的用于微创外科机器人用多自由度持针器，其特征在于，所述夹持钢丝绳包括一闭合钢丝绳和一张开钢丝绳，且分别固定在所述夹持沟槽内。

5.根据权利要求1所述的用于微创外科机器人用多自由度持针器，其特征在于，所述第一主动轮组和所述第二主动轮组分别包括四个大小相等、形状相同的导轮。

6.根据权利要求5所述的用于微创外科机器人用多自由度持针器，其特征在于，所述第一主动轮组和所述第二主动轮组形状相同，但所述第一主动轮组中导轮的直径大于所述第二主动轮组中导轮的直径。

7.根据权利要求1所述的用于微创外科机器人用多自由度持针器，其特征在于，所述俯仰钢丝绳的中点固定在所述俯仰沟槽上，且所述俯仰钢丝绳的两端向下顺延，并与所述控制机构相连接。

8.根据权利要求7所述的用于微创外科机器人用多自由度持针器，其特征在于，所述绕线机构底部还包括若干走线孔。