CN107981932A - 一种泌尿外科手术机器人机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泌尿外科手术机器人机械臂，属于医疗设备领域，旨在解决手术器材操作不方便的问题，包括安装座1、活动件2、固定装置3和执行件4；其中，安装座1用来安装到手术机器人臂，活动件可以绕着安装座转动，固定装置3可以在活动件上转动，固定装置上安装有可以在固定装置上移动的执行件4，其中执行件用来进行手术操作。

Description

一种泌尿外科手术机器人机械臂

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，具体来说是一种泌尿外科手术机器人机械臂。

背景技术

微创手术，通俗的来讲就是微小创伤的手术，是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备进行的手术。 一般情况下，为了进行手术，需要将手术的器材通过微小的皮肤表面开口伸进人体内，通过器材末端的执行结构进行相应的手术操作，而末端和人体的操作端之间为一个长管结构。

在现阶段开发的远程手术机器人（如达芬奇手术机器人、妙手手术机器人），可以让医生通过在远程操作发出相应的指令，而在手术室设有一个机器人手术台，机器人通过若干个机器人臂（一般为4-6个）末端的手术器材（一般是耗材可以拆卸）在人体进行手术操作。

腹腔镜及腹腔镜泌尿外科手术目前可以用于下列泌尿外科治疗中，如肾囊肿切除术、隐睾的睾丸引降术、精索静脉高位结扎术等。

而为了完成相应的手术操作（如切、夹、抓）等操作，特别是在器材末端动作幅度较大的时候，势必要导致器材的长管由较大幅度的移动，所以有时候为了手术的操作，需要在人体上开较大的开口，而这与微创手术的初衷是格格不入的，所以需要在手术的时候尽可能的将长管的某一个位置点固定，而又可以在器材的执行端进行自由操作。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种泌尿外科手术机器人机械臂，包括：

安装座，所述的安装座用来安装到手术机器人臂；

活动件，所述的活动件可以绕着安装座转动，活动件上设有固定装置，所述的固定装置可以在活动件上转动；

固定装置，所述的固定装置上安装有可以在固定装置上移动的的执行件；

执行件，所述的执行件用来进行手术操作。

其中，安装座用来将所述的执行臂安装在相应的机器人手臂上，并且在优选方案中，安装座为活动安装座，执行臂可以绕着机器人手臂转动，设有活动件，在活动件上的固定装置可以在活动件上移动，并且在固定装置上设有在固定装置上移动的执行件，这样在本发明中就可以提供多个自由度，执行件可以灵活的执行手术操作，并且创口小。

作为改进，所述的活动件具体包括弧形机构的活动板、连接于活动板和安装座之间并且与活动板板面垂直的连接件，在弧形结构和连接件的共同作用下，活动件绕着安装座转动的时候，所述的活动件在绕着一个虚拟的轴转动，在虚拟的轴的质点上只有转动，没有移动，能够满足微创的需要。

作为改进，所述的活动板上设有弧形导轨，所述的固定装置上设有卡位件卡在导轨上，弧形导轨和卡位件的配合使得固定装置可以沿着弧形导轨弧形的中心轴转动，在一些具体的实施例中，这些中心轴可以和为创口重合，使得可以开小创口完成大手术。

而为了驱动活动板沿着弧形导轨转动，需要对固定装置设定有驱动装置，所述的驱动装置可以是现有的各种驱动装置，对连接杆、拉丝等，但是由于外科手术的精细度较高，作为优选，所述的活动板上设有一个活动孔道，活动板相对于导轨的另一面设有驱动机构，所述的驱动机构，所述的驱动结构通过一个连接柱和固定装置连接，并驱动固定装置沿着导轨弧形方向转动，连接柱穿过活动孔道并能够沿着活动孔道移动，作为进一步的优选，所述的驱动结构包括电机、与电机连接的螺杆、套在螺杆上的螺母件，螺杆转动可以驱动螺母件移动，螺母件和连接柱连接，电机、螺杆、螺母件位于一个驱动壳体当中，驱动壳体连接于活动板，在此情况下的驱动装置具有稳定性好、容易控制、精度高等优选，可以在外科机器人手术操作上使用。

作为改进，所述的固定装置包括一个滑动槽，固定装置设有第二驱动结构，第二驱动结构和执行件连接。

作为改进，所述的连接件包括一个长轴、位于长轴两端的驱动装置和末端执行部件，驱动装置和固定装置连接，末端执行部件深入到人体内进行指令执行，其中长轴可以是可弯曲的，也可以是不可以弯曲的结构，本发明公开的执行臂能够实现多自由度、灵活高精细度操作，能够满足医疗机器人的高精度、高准确度需要。

附图说明

图1是实施例1的整体结构图；

图2是实施例1第一驱动结构的示意图；

图3是实施例1第一驱动结构和固定装置的连接示意图；

图4是实施例2的整体结构示意图；

图5是实施例2从另一个面观察的结构示意图；

图6是实施例2优选导轨的示意图；

图7是实施例2优选方案中固定装置动力部件的示意图；

图8是实施例2优选方案中第二连接件安装位置示意图；

图9是实施例2第二驱动装置的结构图；

图中标记：

实施例1：1-安装座，2-活动件，21-活动板，22-连接件，23-导轨，24-活动孔道，25-驱动壳体，26-螺杆，27-电机，28-螺母件，29-连接柱3-固定装置，31-活动槽，4-执行件，41-驱动装置，42-长轴，43-末端执行部件；

实施例2：1-连接件，11-导轨，111-第一凹槽，112-第二凹槽，12-安装座，13-L型连接杆，21-卡位件，22-第二固定座，23-第二电机，24-第二螺杆，25-第二螺母件，26-第二盖板，31-电机，32-螺杆件，33-螺母件，34-第一固定座，35-第二连接件，36-盖板。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

具体实施例1：

如图1是一种泌尿外科手术机器人机械臂，包括安装座1、活动件2、固定装置3和执行件4；其中，安装座1用来安装到手术机器人臂，活动件可以绕着安装座转动，固定装置3可以在活动件上转动，固定装置上安装有可以在固定装置上移动的的执行件4，其中执行件用来进行手术操作。

活动件2包括弧形机构的活动板21、连接于活动板和安装座1之间并且与活动板板面垂直的连接件22，活动板21上设有弧形导轨23，导轨的方向沿着活动板弧形结构的方向，固定装置上设有卡位件卡在导轨23上。

活动板21上设有一个活动孔道24，活动板相对于导轨的另一面设有第一驱动机构，第一驱动结构的具体可通过附图2看出。

如图1中，固定装置包括一个滑动槽，固定装置设有第二驱动结构，所述的第二驱动结构可以按照第一驱动结构的设计，第二驱动结构和执行件4连接。执行件4包括一个长轴42、位于长轴两端的驱动装置41和末端执行部件43，驱动装置和固定装置连接，末端执行部件深入到人体内进行指令执行。

图2是第一驱动结构的示意图，具体包括电机27、与电机连接的螺杆26、套在螺杆上的螺母件28，螺杆转动可以驱动螺母件移动，螺母件和连接柱29连接，电机、螺杆、螺母件位于一个驱动壳体25当中，驱动壳体连接于活动板21。

图3是第一驱动结构和固定装置的连接示意图，第一驱动机构通过一个连接柱29和固定装置连接，并驱动固定装置沿着导轨弧形方向转动，连接柱29穿过活动孔道24并能够沿着活动孔道24移动。

具体实施例2：本实施例公开了一种微创手术机器人执行臂，根据附图对各其作出详细说明。

图4是本实施例的整体结构示意图，在图中主要包括两部分；

第一部件是连接件1，在连接件1的末端设有安装在机器人人上的安装座12，以及中间为L型连接杆13，在L型连接杆的下端设有不在同一平面的两个平板结构，较上的一个设有导轨11，导轨11固定在连接件1上，较下的一个安装有动力装置，在安装座12端，整个连接件1可以绕着安装座12的转动。

第二部分是固定装置结构，在本实施例中可以称为滑板，在使用的时候固定装置上是固定安装有手术器材的，通常情况下，手术器材是顺着滑板的方向放置，具体可以参照图5的一种放置方式。滑板是通过两个位置和连接件1连接，第一个位置是在导轨处1，第二个位置是滑板的中间位置动力装置处，通过动力装置拉动滑板，使得滑板在导轨的约束下转动，这样手术器材就会沿着远端的一个点转动（如图中的黑点，而黑点在优选在安装座12转动轴的延长线上，可以连接件1转动，连接件在黑点处也保持没有水平位置），这个远端就可以作为皮肤的开口带你，由于手术器材在这个远端点是保持不动的，所以这个开口点就可以开的很小，达到微创的效果。

图5可以看出固定装置和连接件1的具体连接图，在图中，固定装置上设有用于和导轨11配合的卡位件21，同时也可以很清楚看到连接件1的截面结构以及动力装置安装的位置。

图6上导轨的一个较优选择的具体结构，由于手术对器材的位置精度要求非常高，所以导轨和卡位件21的配合误差也需要尽可能的小，在多次实验改进的基础上，设置出一种特殊的导轨，导轨11的两侧中间设有第一凹槽111，两侧的上端设有第二凹槽112，所述的第一凹槽111底部为平面，所述的第二凹槽的地面为曲面结构，与第一凹槽111的下端与第一凹槽的底部连接的面为平面。才次方案中发现器材能够平稳误差即小的运行。

图9是位于连接件1上的动力装置的结构图，包括电机31、与电机连接的螺杆件32、套在螺杆件上的螺母件33，螺母件通过第一固定座34和固定装置连接，在使用的时候控制系统控制电机31，电机带动螺杆机32旋转，进而带动螺母件平移，螺母件带动固定装置绕着导轨旋转。

图8是固定装置和动力装置连接方式的一个优选方式，固定装置设有一个带有凹槽的第二连接件35，所述的第一固定座35通过一个连接柱卡在第二连接件的凹槽里。

图7是优选方案中固定装置动力部件的示意图，固定装置上还设有一个安装手术器材的第二固定座22，第二固定座22连接有驱动第二固定座移动的第二动力装置驱动手术器材沿着滑板反向移动，第二驱动装置具体包括第二电机23，与第二连接连接的第二螺杆24、套在螺杆上的第二螺母件25，所述的第二螺母件和第二固定座22连接，第二固定座22中间设有通道，第二动力装置上设有盖住第二螺杆的第二盖板26，所述的第二盖板通过第二固定座22的通道。

在本实施例中手术器材末端执行器上可以形成多个自由度： 第一，执行执行臂在安装座12下绕着机器人机械臂转动，形成第一个自由度；

第二，在动力装置的带动下滑板绕着导轨弧形转动形成第二个自由度；

第三，在第二动力装置下，手术器材在滑板方向上移动，引起器材的移动形成第三个自由度；

手术器材上可以形成相应的自由度。

本发明公开的产品常规情况下可以采用铁、不绣钢等，但在机器人末端要受到重力、阻力等的影响，对其稳定性要求较高，所以需要抗弯强度大等力学性能好的产品，为此，本发明使用了一种特殊的铜合金材料，铜合金材料采用高纯度的铜真空熔融制备，具体按照重量份包括铜100份、镍2份、锌2份、锡1份、镓1份，铅1份，通过常规的真空熔融技术，其结构制备，抗弯强度可以达到1200mpa以上。

Claims (7)

1.一种泌尿外科手术机器人机械臂，其特征在于，包括：

安装座，所述的安装座用来安装到手术机器人臂；

活动件，所述的活动件可以绕着安装座转动，活动件上设有固定装置，所述的固定装置可以在活动件上转动；

固定装置，所述的固定装置上安装有可以在固定装置上移动的的执行件；

执行件，所述的执行件用来进行手术操作。

2.根据权利要求1所述的泌尿外科手术机器人机械臂，其特征在于，所述的活动件具体包括弧形机构的活动板、连接于活动板和安装座之间并且与活动板板面垂直的连接件。

3.根据权利要求2所述的泌尿外科手术机器人机械臂，其特征在于，所述的活动板上设有弧形导轨，所述的固定装置上设有卡位件卡在导轨上。

4.根据权利要求3所述的泌尿外科手术机器人机械臂，其特征在于，所述的活动板上设有一个活动孔道，活动板相对于导轨的另一面设有第一驱动机构，所述的第一驱动机构通过一个连接柱和固定装置连接，并驱动固定装置沿着导轨弧形方向转动，连接柱穿过活动孔道并能够沿着活动孔道移动。

5.根据权利要求4所述的泌尿外科手术机器人机械臂，其特征在于，所述的第一驱动结构包括电机、与电机连接的螺杆、套在螺杆上的螺母件，螺杆转动可以驱动螺母件移动，螺母件和连接柱连接，电机、螺杆、螺母件位于一个驱动壳体当中，驱动壳体连接于活动板。

6.根据权利要求4所述的泌尿外科手术机器人机械臂，其特征在于，所述的固定装置包括一个滑动槽，固定装置设有第二驱动结构，第二驱动结构和执行件连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的泌尿外科手术机器人机械臂，其特征在于，所述的连接件包括一个长轴、位于长轴两端的驱动装置和末端执行部件，驱动装置和固定装置连接，末端执行部件深入到人体内进行指令执行。