CN109567946B

CN109567946B - 机器人手术工具

Info

Publication number: CN109567946B
Application number: CN201811490583.5A
Authority: CN
Inventors: 金永根; 刘荣; 冉祥; 郑英柱
Original assignee: Qingdao Kezhixing Robot Co ltd
Current assignee: Qingdao Kezhixing Robot Co ltd
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2021-03-16
Anticipated expiration: 2038-12-06
Also published as: WO2020114095A1; CN109567946A

Abstract

本发明公开一种机器人手术工具，包括：外罩；主轴，所述主轴的第一端部用于连接施力器件；安装件，所述安装件一端与所述外罩连接，另一端与所述主轴连接，所述安装件包括与所述外罩连接的支撑壳、与所述支撑壳间隔设置的连接座、以及连接所述支撑壳和所述连接座的弹性连接件，所述连接座与所述主轴的第二端部连接，且所述弹性连接件与所述主轴呈夹角设置；以及，第一应变传感器，所述第一应变传感器连接在所述弹性连接件。本发明技术方案的机器人手术工具能够得到施力器件施力的反馈，所述机器人手术工具具有使用安全性高的优点。

Description

机器人手术工具

技术领域

本发明涉及手术工具领域，特别涉及一种机器人手术工具。

背景技术

机器人手术工具具有减轻医生肉体疲劳和精神疲劳的效果，还能提高手术精度，但还存在一些问题。例如在开腹手术或手动型腹腔镜手术可以直接或通过传统的手术工具感受到施压在脏器的力量或触感，而使用机器人手工具进行手术时，不能感受到这种力量或触感。如果施加于组织的力量过大，组织会受损，施加于组织的力量过小，会出现滑落或手术失误。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种机器人手术工具，旨在获得机器人手术工具施力数据，提升机器人手术工具使用的安全性。

为实现上述目的，本发明提出的机器人手术工具，包括：

外罩；

主轴，所述主轴的第一端部用于连接施力器件；

安装件，所述安装件一端与所述外罩连接，另一端与所述主轴连接，所述安装件包括与所述外罩连接的支撑壳、与所述支撑壳间隔设置的连接座、以及连接所述支撑壳和所述连接座的弹性连接件，所述连接座与所述主轴的第二端部连接，且所述弹性连接件与所述主轴呈夹角设置；以及，

第一应变传感器，所述第一应变传感器连接在所述弹性连接件。

可选地，所述机器人手术工具还包括第二应变传感器，所述第二应变传感器连接在所述主轴的第二端部的端面，且所述第二应变传感器远离所述主轴的一端与所述外罩连接。

可选地，所述安装件包括多个相互间隔设置弹性连接件，所述机器人手术工具包括多个第一应变传感器，至少两个所述弹性连接件上设有第一应变传感器。

可选地，所述机器人手术工具还包括径向限位件，所述径向限位件与所述安装件连接，且位于所述连接座靠近所述第一端部的一侧，所述主轴滑动穿设所述径向限位件，且所述主轴的外侧面与所述径向限位件抵接。

可选地，所述主轴为柔性轴，所述主轴的外侧面具有沿所述主轴周向间隔设置的第三应变传感器和第四应变传感器。

可选地，所述主轴与所述第三应变传感器和/或所述第四应变传感器连接的面为平面。

可选地，所述主轴具有空心段，所述第三应变传感器和第四应变传感器设置在所述空心段的外侧面，且所述空心段在所述第三应变传感器与所述第四应变传感器之间设有通孔。

可选地，所述空心段的内侧面设有所述第三应变传感器和/或所述第四应变传感器。

可选地，所述机器人手术工具还包括：

遮盖套，间隔套设所述主轴，且所述遮盖套的一端与所述安装件密封连接；以及，

外部轴，间隔套设所述主轴，且所述外部轴的一端与所述遮盖套远离所述安装件的一端连接，所述第三应变传感器和所述第四应变传感器位于所述遮盖套或所述外部轴内侧；

轴连接部，与所述外部轴远离所述遮盖套的一端密封连接，且所述轴连接部与所述主轴的外侧面密封连接；以及，

运算部，所述运算部设置在所述外套内，且所述运算部与所述第一应变传感器电连接。

可选地，所述支撑壳呈环状，所述连接座位于所述支撑壳的内侧，所述弹性连接件从所述支撑壳沿所述支撑壳的径向延伸至所述连接座，所述连接座套设在所述主轴的外侧面。

本发明技术方案通过采用安装件连接所述外罩和所述主轴，所述施力器件在Z轴方向施力后，会带动所述主轴在Z轴方向上移动，所述主轴又将带动弹性连接件发生形变，所述第一应变传感器随所述弹性连接件发生形变，因此所述第一应变传感器能够测量所述施力器件在Z轴方向施力对所述第一应变传感器造成的形变数据，分析计算所述第一应变传感器测试的数据能够得到所述施力器件在Z轴方向上施力的大小，有利于医生在手术中根据所得到的数据判断施力器件施力大小对器官组织的影响，从而提升手术的精准度和安全性能。

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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明机器人手术工具一实施例的结构示意图；

图2为图1中机器人手术工具的局部剖视图；

图3为图1中机器人手术工具的主轴的空心段的结构示意图；

图4为图1中机器人手术工具的主轴的空心段的径向截面剖视图；

图5为图1中机器人手术工具的安装件的结构示意图；

图6为图1中机器人手术工具的安装件和主轴的轴向剖视图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	施力器件	11	主轴
12	外部轴	13	轴连接部
				20	第三应变传感器	21	第四应变传感器
22	第一应变传感器	23	第二应变传感器
				61	径向限位件	71	安装件
711	支撑壳	712	弹性连接件
				713	连接座	81	外罩
82	遮盖套	91	运算部
				92	驱动源	112	通孔

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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、完整地描述，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个技术方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种机器人手术工具。

在本发明实施例中，定义所述主轴11的轴心线所在的轴为Z轴，定义与Z轴垂直的轴为Y轴，定义与所述Z轴和所述Y轴相互垂直的轴为X轴。

在本发明实施例中，如图1、图2、图5和图6所示，该机器人手术工具，包括：外罩81，所述外罩81具有收容腔，所述驱动源92用于为所述运算部91提供能源；主轴11，所述主轴11的第一端部用于连接施力器件10；安装件71，所述安装件71一端与所述外罩81连接，另一端与所述主轴11连接，所述安装件71包括与所述外罩81连接的支撑壳711、与所述支撑壳711间隔设置的连接座713、以及连接所述支撑壳711和所述连接座713的弹性连接件712，所述连接座713与所述主轴11的第二端部连接，且所述弹性连接件712与所述主轴11呈夹角设置；以及，第一应变传感器22，所述第一应变传感器22连接在所述弹性连接件712。所述主轴11在轴向发生所述弹性连接件712发生形变时，带动所述第一应变传感器22发生形变。所述施力器件10在本实施例中为钳具，但不限于钳具，在其他实施例中，也可以是，所述施力器件为手术刀。

本发明技术方案通过采用安装件71连接所述主轴11和所述外罩81，所述主轴11沿Z轴方向运动时，带动所述连接座713运动，从而使得所述弹性连接件712发生形变，所述第一应变传感器22能够测量所述弹性连接件712发生的形变，根据所述第一应变传感器22测量得到的应变数据，能够分析计算出所述主轴11在Z轴方向上的施力，从而得到所述施力器件10在手术时在Z轴方向上施加的力度，所述机器人手术工具的使用者能够根据Z轴施力的数据判断所述施力器件10上的组织的状况，并调整下一步施力的大小，从而提升手术的精确度，并提升手术的安全性能。

进一步地，在本实施例中，如图2和图6所示，所述机器人手术工具还包括第二应变传感器23，所述第二应变传感器23连接在所述主轴11的第二端部的端面，且所述第二应变传感器23远离所述主轴11的一端与所述外罩81连接。所述主轴11在Z轴方向上发生位移时，会对所述第二应变传感器23进行拉伸或者压缩，因此所述第二应变传感器23测量得到的数据能够反映所述主轴11在Z轴方向上施力的情况，根据所述第二应变传感器23能够分析计算出所述主轴11在Z轴方向上的施力的数据，有利于提升手术的精确度，并提升手术的安全性能。

进一步地，在本实施例中，如图5所示，所述安装件71包括多个相互间隔设置弹性连接件712，所述机器人手术工具包括多个第一应变传感器22，至少两个所述弹性连接件712上设有第一应变传感器22。设有在相互间隔设置的弹性连接件712上的所述第一应变传感器22之间相互独立，因此多个所述第一应变传感器22测量的数据相对独立，综合分析多个所述第一应变传感器22测量的数据，有利于分析和计算所述主轴11在Z轴方向上施力的数据，提升施力的数据的准确性。

进一步地，在本实施例中，如图2所示，所述机器人手术工具还包括径向限位件61，所述径向限位件61与所述安装件71连接，且位于所述连接座713靠近所述第一端部的一侧，所述主轴11滑动穿设所述径向限位件61，且所述主轴11的外侧面与所述径向限位件61抵接。由于所述主轴11的外侧面与所述径向限位件61抵接，因此所述主轴11位于所述径向限位件61靠近所述连接座713的一侧主能发生Z轴方向上位移，因此所述径向限位件61能够防止所述主轴11在X轴方向和Y轴方向上的形变传导到所述主轴11与所述连接座713的连接处，避免所述主轴11的X轴方向和Y轴方向上的形变干扰所述第一应变传感器22的测量，有利于提升所述机器人手术工具测量Z轴方向上施力的精确度。

进一步地，在本实施例中，如图2至图4所示，所述主轴11为柔性轴，因此，所述施力器件10在手术时对组织施加了X轴方向或Y轴方向上的力时，所述主轴11会相应地在X轴方向或Y轴方向上发生形变，所述主轴11的外侧面具有沿所述主轴11周向间隔设置的第三应变传感器20和第四应变传感器21，所述第三应变传感器20和所述第四应变传感器21用于测量所述主轴11在X轴方向和Y轴方向上发生的形变，从而分析计算出所述施力器件10在手术时对组织施加了X轴方向或Y轴方向上的力的大小，有利于提升手术的精确度，并提升手术的安全性能。

进一步地，在本实施例中，如图3和图4所示，所述主轴11与所述第三应变传感器20和第四应变传感器21连接的面为平面，有利于所述第三应变传感器20和所述第四应变传感器21平置，便于所述第三应变传感器20和所述第四应变传感器21根据所述主轴11的形变而发生形变，有利于提升第三应变传感器20和所述第四应变传感器21的测量精度和灵敏度。本实施例不仅限于上述技术方案，在其他实施例中，也可以是，所述主轴与所述第三应变传感器连接的面为平面；或者是，所述主轴与第四应变传感器连接的面为平面；还可以是，所述主轴与所述第三应变传感器和/或第四应变传感器连接的面为弧面。

进一步地，在本实施例中，如图3和图4所示，所述主轴11具有空心段，所述第三应变传感器20和第四应变传感器21设置在所述空心段的外侧面，且所述空心段在所述第三应变传感器20与所述第四应变传感器21之间设有通孔112。所述空心段处的机械强度比所述主轴11的其他部分要第，因此所述空心段处容易发生形变，所述第三应变传感器20和第四应变传感器21设置在所述空心段，便于第三应变传感器20和第四应变传感器21获得形变数据；所述通孔112有利于进一步减小所述空心段处的机械强度，使得所述空心段发生形变的量更大，所述第三应变传感器20和第四应变传感器21更容易获得形变数据，有利于分析计算出主轴11上X轴和Y轴方向上的施力数据。

进一步地，在本实施例中，如图4所示，所述空心段的内侧面设有第三应变传感器20和第四应变传感器21。所述空心段内侧面的第三应变传感器20和第四应变传感器21用于测试所述主轴11在X轴和Y轴上的形变，与所述空心段外侧面的第三应变传感器20和第四应变传感器21配合，能够提升测量所述主轴11在X轴和Y轴方向上施力情况的准确度。本实施例不仅限于上述技术方案，在其他实施例中，也可以是，所述空心段的内侧面设有第三应变传感器；或者是，空心段的内侧面设有第四应变传感器。

进一步地，在本实施例中，如图1和图2所示，所述机器人手术工具还包括：遮盖套82，间隔套设所述主轴11，且所述遮盖套82的一端与所述安装件71密封连接；以及，外部轴12，间隔套设所述主轴11，且所述外部轴12的一端与所述遮盖套82远离所述安装件71的一端连接，所述第三应变传感器20和所述第四应变传感器21位于所述遮盖套82或所述外部轴12内侧；轴连接部13，与所述外部轴12远离所述遮盖套82的一端密封连接，且所述轴连接部13与所述主轴11的外侧面密封连接；以及，运算部91，所述运算部91设置在所述外套内，且所述运算部91与所述第一应变传感器22电连接。所述遮盖套82、所述外部轴12和所述轴连接部13用于保护所述第一应变传感器22、所述第二应变传感器23、所述第三应变传感器20和所述第四应变传感器21，能够避免手术时，所述施器件处的组织液流入所述遮盖套82或外部轴12的内部，避免组织液影响所述机器人手术工具测量所述施力器件10施加的力度。所述运算部91能够将所述第一应变传感器22测量的数据分析计算得到所述Z轴方向上所述主轴11施加的力。

进一步地，在本实施例中，如图1所示，所述运算部91与所述外罩81连接，且所述运算部91与所述第二应变传感器23远离所述主轴11的侧面连接。

进一步地，在本实施例中，如图1所示，所述运算部91与所述第三应变传感器20和所述第四应变传感器21电连接，所述运算部91用于计算分离所述主轴11在X轴和Y轴上施加的力度。

进一步地，在本实施例中，多个所述第一应变传感器22连接成半桥结构或全桥结构，使得所述运算部91能够提高对Z轴方向施力的精确度。

进一步地，在本实施例中，多个所述第三应变传感器20和所述第四应变传感器21连接成半桥结构或全桥结构，使得所述运算部91能够提高对X轴和Y轴方向施力的精确度。

进一步地，在本实施例中，如图2所示，所述支撑壳711呈环状，所述连接座713位于所述支撑壳711的内侧，所述弹性连接件712从所述支撑壳711沿所述支撑壳711的径向延伸至所述连接座713，所述连接座713套设在所述主轴11的外侧面。本实施例不仅限于上述技术方案，在其他实施例中，也可以是，所述支撑壳为中空的矩形边框，所述连接座位于所述矩形边框的内侧，所述弹性连接件从所述支撑壳向所述连接座延伸。

进一步地，在本实施例中，如图2所示，所述径向固定件的外侧表面与所述遮盖套82的内侧壁连接，所述径向固定件通过所述遮盖套82与所述安装件71连接。

进一步地，在本实施例中，如图1所示，所述外罩81的收容腔中还设有驱动源92，所述驱动源92与所述运算部91连接，所述驱动源92为所述运算部91提供能量。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种机器人手术工具，其特征在于，包括：

外罩；

主轴，所述主轴的第一端部用于连接施力器件；

第一应变传感器，所述第一应变传感器连接在所述弹性连接件；

所述主轴为柔性轴，所述主轴的外侧面具有沿所述主轴周向间隔设置的第三应变传感器和第四应变传感器；

所述机器人手术工具还包括第二应变传感器，所述第二应变传感器连接在所述主轴的第二端部的端面，且所述第二应变传感器远离所述主轴的一端与所述外罩连接；

所述机器人手术工具还包括径向限位件，所述径向限位件与所述安装件连接，且位于所述连接座靠近所述第一端部的一侧，所述主轴滑动穿设所述径向限位件，且所述主轴的外侧面与所述径向限位件抵接。

2.如权利要求1所述的机器人手术工具，其特征在于，所述安装件包括多个相互间隔设置的弹性连接件，所述机器人手术工具包括多个第一应变传感器，至少两个所述弹性连接件上设有第一应变传感器。

3.如权利要求1所述的机器人手术工具，其特征在于，所述主轴与所述第三应变传感器和/或所述第四应变传感器连接的面为平面。

4.如权利要求1所述的机器人手术工具，其特征在于，所述主轴具有空心段，所述第三应变传感器和所述第四应变传感器设置在所述空心段的外侧面，且所述空心段在所述第三应变传感器与所述第四应变传感器之间设有通孔。

5.如权利要求4所述的机器人手术工具，其特征在于，所述空心段的内侧面还设有所述第三应变传感器和/或所述第四应变传感器。

6.如权利要求1所述的机器人手术工具，其特征在于，所述机器人手术工具还包括：

遮盖套，套设所述主轴，且所述遮盖套的一端与所述安装件密封连接；以及，

外部轴，套设所述主轴，且所述外部轴的一端与所述遮盖套远离所述安装件的一端连接，所述第三应变传感器和所述第四应变传感器位于所述遮盖套内侧或所述外部轴内侧；

运算部，所述运算部设置在所述外罩内，且所述运算部与所述第一应变传感器电连接。

7.如权利要求1至6任一项所述的机器人手术工具，其特征在于，所述支撑壳呈环状，所述连接座位于所述支撑壳的内侧，所述弹性连接件从所述支撑壳沿所述支撑壳的径向延伸至所述连接座，所述连接座套设在所述主轴的外侧面。