CN109199592A - 一种高灵活性的微创手术机器人 - Google Patents

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王沫楠
李东辉
杨骐佑
唐力
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Abstract

本发明涉及医用机器人技术领域，尤其涉及一种高灵活性的微创手术机器人，包括手术刀头和机架，所述手术刀头包括手术刀头尾部、圆管、手术刀头顶部，所述手术刀头尾部、圆管、手术刀头顶部三者一体加工而成，所述手术刀头尾部的一端与所述圆管的一端加工成嵌入式铰链，所述圆管另一端与所述手术刀头顶部一端加工成嵌入式铰链，所述手术刀头尾部的另一端与所述机架固定连接。本发明通过设置机架，可实现手术刀头沿Y轴移动、绕X轴转动、绕Z轴转动。在使用时，手术刀头会表现的更加灵活，定位更加准确，亦可实现两自由度的摆动，能够到达人体器官的范围更大。

Description

一种高灵活性的微创手术机器人
技术领域
本发明涉及医用机器人技术领域，尤其涉及一种高灵活性的微创手术机器人。
背景技术
微创手术与传统手术相比显著的特点就是手术创口小。对于患者而言，在实施手术期间手术伤口小从而出血量少，减轻痛苦，恢复期时能达到更快的恢复效果，而患者与医生在治疗方面想获得的不单单是切口微小、伤口创伤轻微，更主要的是受损处能够获取最大的治疗效果；微创手术对于医生而言，不需要投入大量的手术操作就能够实施手术，减轻了医生的工作量从而减少了手术操作的失误率，并且使得手术能够更加精准的实施。与传统手术相比，微创手术有着很多的优点：第一方面，从视觉角度来看：微创手术机器人能更加精准地识别3D图像，从而定位，改善了手术操作的可实施性；第二方面，从可操作性角度来看：微创手术机器人能减少医生不必须的手术操作，从而提高手术精准性能，并可进行微细操作；第三方面，从触觉角度来看：外科医生通过传感器操作手术器械，避免了医生手动操作失误对患者造成的伤害。微创手术相比传统手术而言优点较多，但现有的微创手术机器人结构臃肿，调整位置不灵活，定位精度不高，手术刀够到达人体器官的范围较窄。
发明内容
本发明克服了上述现有技术的不足，提供了一种高灵活性的微创手术机器人，有效解决了现有手术机器人结构臃肿、灵活度不高、定位精度不高、手术刀够到达人体器官范围较窄的问题。
本发明的技术方案：
一种高灵活性的微创手术机器人，包括手术刀头和机架；所述手术刀头一端设置有所述机架。
进一步的，所述手术刀头包括手术刀头尾部、圆管、手术刀头顶部，所述手术刀头尾部、圆管、手术刀头顶部三者一体加工而成，所述手术刀头尾部的一端与所述圆管的一端加工成嵌入式铰链，所述圆管另一端与所述手术刀头顶部一端加工成嵌入式铰链，所述手术刀头尾部的另一端与所述机架固定连接。
进一步的，所述机架包括电动推杆、绕Z轴转动装置、绕X轴转动装置。
进一步的，所述电动推杆的移动端与所述手术刀头尾部的另一端固定连接；所述电动推杆的另一端与所述绕X轴转动装置固定连接。
进一步的，所述绕Z轴转动装置包括底座、轴承、旋转体、驱动电机、驱动齿轮；所述底座上设置有轴承，所述轴承支撑旋转体，所述旋转体靠近轴承一端的内侧加工有与所述驱动齿轮配合的从动内齿，所述驱动电机主轴上设有所述驱动齿轮，所述驱动电机设置在所述底座上。
进一步的，所述绕X轴转动装置包括转动架、从动主轴、从动滚筒、齿条、滑轨、驱动齿轮、驱动电机；所述驱动齿轮与所述驱动电机主轴键连接，所述驱动齿轮与所述齿条啮合，所述齿条设置在滑轨上。所述从动主轴上设置有所述从动滚筒，所述从动滚筒外端加工有与所述齿条配合的从动齿，所述齿条和所述从动滚筒通过驱动齿和从动齿的啮合关系配合连接，所述从动主轴上还固定设置有所述转动架，所述从动主轴的两端通过安装轴承安装在所述旋转体上，所述转动架上设置有所述电动推杆。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
本发明通过设置电动推杆、绕X轴转动装置、绕Z轴转动装置，使得机架调整位置更加灵活，定位更加准确，选择定位的方式更加多样；通过设置一体加工而成的手术刀头，在节省材料的同时实现了手术刀头的两自由度摆动，在手术期间，手术刀头会表现的更加灵活，使得能够到达人体器官的范围更大，手术治疗效果更加显著，并且操作简单，减少医生操作过程中不必须的动作，减少手术失误，患者在手术过程中伤痛也会减少，手术后的恢复期也会更短，也会得到更好的恢复效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的机架的结构示意图；
图3是本发明的手术刀头的结构示意图；
图4是本发明的手术刀头分解的正视图；
图5是本发明的手术刀头圆管的左视图；
图6是本发明的绕X轴转动装置的部分正视图；
图7是本发明的绕Z轴转动装置的部分正视图；
图8是本发明的绕Z轴转动装置的部分俯视图。
图中1-手术刀头；11-手术刀头尾部；111-手术刀头尾部带销端；12-圆管；121-圆管带槽端；13-手术刀头顶部；131-手术刀头顶部带销端；2-机架；21-电动推杆；22-绕X轴转动装置；221-驱动电机；222-驱动齿轮；223-齿条；224-滑轨；225-从动滚筒；226-转动架；227-从动主轴；23-绕Z轴转动装置；231-旋转体；2311-从动内齿；232-绕Z轴转动装置驱动齿轮；233-绕Z轴转动装置驱动电机；234-轴承；235-底座。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
如图1至图8所示，本发明所述的一种高灵活性的微创手术机器人包括手术刀头1和机架2；所述手术刀头1的一端设置有所述机架2。
具体的，所述手术刀头1包括手术刀头尾部11、圆管12、手术刀头顶部13，所述手术刀头尾部11、圆管12、手术刀头顶部13三者一体加工而成，所述手术刀头尾部11加工有一对手术刀头尾部带销端111，所述圆管12加工有两对圆管带槽端121，所述手术刀头顶部13加工有一对手术刀头顶部带销端131，所述手术刀头尾部带销端111在所述圆管带槽端121的槽内，加工成嵌入式铰链，所述手术刀头顶部带销端131在所述圆管12另一侧的所述圆管带槽端121的槽内，加工成嵌入式铰链，所述手术刀头尾部11的另一端与所述机架2固定连接。
具体的，机架2包括电动推杆21、绕Z轴转动装置23、绕X轴转动装置22。
具体的，所述电动推杆21的移动端与所述手术刀头尾部11的另一端固定连接；所述电动推杆21的另一端与所述绕X轴转动装置22固定连接。
具体的，所述绕Z轴转动装置23包括底座235、轴承234、旋转体231、绕Z轴转动装置驱动电机233、绕Z轴转动装置驱动齿轮232；所述底座235上设置有轴承234，所述轴承234支撑旋转体231，所述旋转体231靠近轴承234一端的内侧加工有与所述绕Z轴转动装置驱动齿轮232配合的从动内齿2311，所述绕Z轴转动装置驱动齿轮232与绕Z轴转动装置驱动电机233的主轴键连接，所述绕Z轴转动装置驱动电机233设置在所述底座235上。
具体的，所述绕X轴转动装置22包括驱动电机221、驱动齿轮222、齿条223、滑轨224、从动滚筒225、转动架226；从动主轴227；所述驱动电机221设置在旋转体231内侧，所述驱动齿轮222与所述驱动电机221的主轴键连接，所述驱动齿轮222与所述齿条223通过啮合关系配合连接，所述齿条223设置在滑轨224上，所述滑轨224设置在旋转体231内侧，所述旋转体231上端通过安装轴承安装有一组从动主轴227，所述从动主轴227上还固定设置有转动架226，所述转动架226上固定连接电动推杆21。所述从动主轴227上设置有所述从动滚筒225，所述从动滚筒225外端加工有与所述齿条223配合的从动齿，所述齿条223和从动滚筒225通过驱动齿和从动齿的啮合关系配合连接。
本发明的工作过程：
工作时，驱动电机221带动驱动齿轮222转动，驱动齿轮222通过啮合关系带动齿条223在滑轨224上实现往复运动，齿条223通过啮合关系带动从动主轴227上设置的从动滚筒225转动，从而带动从动主轴227上固定设置的转动架226转动，转动架226带动电动推杆21转动，从而实现手术刀头绕X轴转动；
电动推杆21的移动端沿Y轴移动，从而实现手术刀头沿Y轴移动；
绕Z轴转动装置驱动电机233带动绕Z轴转动装置驱动齿轮232转动，绕Z轴转动装置驱动齿轮232通过驱动齿与从动内齿的啮合关系带动旋转体231转动，从而实现手术刀头绕Z轴转动；
由于手术刀头尾部带销端111在圆管带槽端121的槽内，一体加工成嵌入式铰链，手术刀头顶部带销端131在圆管12另一侧的圆管带槽端121的槽内，一体加工成嵌入式铰链，手术刀头1可实现两自由度摆动，而手术刀头尾部11和手术刀头顶部13也不会沿圆管12的轴向脱落；由于手术刀头尾部带销端111和手术刀头顶部带销端131分别在圆管12两侧的圆管带槽端121的槽内，所以手术刀头尾部11和手术刀头顶部13也不会沿转动轴向脱落。
以上实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高灵活性的微创手术机器人，其特征在于：包括手术刀头(1)和机架(2)；所述手术刀头(1)的一端设置有所述机架(2)；所述手术刀头(1)包括手术刀头尾部(11)、圆管(12)、手术刀头顶部(13)，所述手术刀头尾部(11)、圆管(12)、手术刀头顶部(13)三者一体加工而成，所述手术刀头尾部(11)加工有一对手术刀头尾部带销端(111)，所述圆管(12)加工有两对圆管带槽端(121)，所述手术刀头顶部(13)加工有一对手术刀头顶部带销端(131)，所述手术刀头尾部带销端(111)在所述圆管带槽端(121)的槽内，加工成嵌入式铰链，所述手术刀头顶部带销端(131)在所述圆管(12)另一侧的所述圆管带槽端(121)的槽内，加工成嵌入式铰链，所述手术刀头尾部(11)的另一端与所述机架(2)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种高灵活性的微创手术机器人，其特征在于：机架(2)包括电动推杆(21)、绕Z轴转动装置(23)、绕X轴转动装置(22)。
3.根据权利要求2所述的一种高灵活性的微创手术机器人，其特征在于：所述电动推杆(21)的移动端与所述手术刀头尾部(11)的另一端固定连接；所述电动推杆(21)的另一端与所述绕X轴转动装置(22)固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种高灵活性的微创手术机器人，其特征在于：所述绕Z轴转动装置(23)包括底座(235)、轴承(234)、旋转体(231)、绕Z轴转动装置驱动电机(233)、绕Z轴转动装置驱动齿轮(232)；所述底座(235)上设置有轴承(234)，所述轴承(234)支撑旋转体(231)，所述旋转体(231)靠近轴承(234)一端的内侧加工有与所述绕Z轴转动装置驱动齿轮(232)配合的从动内齿(2311)，所述绕Z轴转动装置驱动齿轮(232)与绕Z轴转动装置驱动电机(233)的主轴键连接，所述绕Z轴转动装置驱动电机(233)设置在所述底座(235)上。
5.根据权利要求4所述的一种高灵活性的微创手术机器人，其特征在于：所述绕X轴转动装置(22)包括驱动电机(221)、驱动齿轮(222)、齿条(223)、滑轨(224)、从动滚筒(225)、转动架(226)；从动主轴(227)；所述驱动电机(221)设置在旋转体(231)内侧，所述驱动齿轮(222)与所述驱动电机(221)的主轴键连接，所述驱动齿轮(222)与所述齿条(223)通过啮合关系配合连接，所述齿条(223)设置在滑轨(224)上，所述滑轨(224)设置在旋转体(231)内侧，所述旋转体(231)上端通过安装轴承安装有一组从动主轴(227)，所述从动主轴(227)上还固定设置有转动架(226)，所述转动架(226)上固定连接电动推杆(21)。所述从动主轴(227)上设置有所述从动滚筒(225)，所述从动滚筒(225)外端加工有与所述齿条(223)配合的从动齿，所述齿条(223)和从动滚筒(225)通过驱动齿和从动齿的啮合关系配合连接。
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