CN110916802B - 一种多末端单孔微创手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多末端单孔微创手术机器人，主要包括主机械臂、副机械臂、推送杆、锁止杆、固定块与紧固装置。手术时只需开一个创口，通过推送杆可以将不同微创手术器械送至主机械臂末端，并固定，即可实现不同器械的安装或转换。利用此手术机器人开展微创手术，可以达到安全、精准、高效等效果，具有手术创伤少、术中出血量少、住院时间短、术后恢复更快等优势。

Description

一种多末端单孔微创手术机器人

技术领域

本发明属于医疗机械领域，特别涉及一种多末端单孔微创手术机器人。

背景技术

在现代微创手术中，医生面临手术复杂度高、器械更换频繁等问题，这给手术带来巨大挑战。频繁地更换手术器械不仅耗时耗力，而且会对病人身体造成更大的负担。微创手术创口大小不等，一般为0.5-3cm左右，但创口较多，多为3个及以上。虽创口面积较小，但多个创口治愈时间较长，术后疤痕影响美观。

随着计算机、自动化等技术的发展，机器人在精度、可靠性等方面都有了较大的提高，采用机器人去解决临床手术中的难点已经成为可能，引入机器人辅助手术已成为一种必然的趋势。

发明内容

为了解决现代微创手术中手术器械更换频繁，对患者身体造成创口较多、较大的问。本发明提供一种多末端单孔微创手术机器人，解决了微创手术中器械更换频繁，创口较多较大的问题，利用此手术机器人开展微创手术，可以达到安全、精准、高效等效果，具有手术创伤少、术中出血量少、住院时间短、术后恢复更快等优势。为达此目的：

本发明提供一种多末端单孔微创手术机器人，包括主机械臂、推送杆、副机械臂、锁止杆、锁定块、锥齿轮一、锥齿轮二、电机、蜗轮蜗杆传动机构和紧固装置，所述主机械臂下方根据需要配套安装对应的副机械臂，所述副机械臂端部安装有对应微创手术器械，所述主机械臂结构为中空，所述主机械臂的末端臂上设有开口，所述主机械臂末端臂的开口安装有紧固装置，所述主机械臂下方根据需要配套安装对应的副机械臂，各副机械臂依次插入主机械臂的开口，所述紧固装置包括外撑杆、內杆、锥形套和平面轴承，所述內杆上部与外撑杆内螺纹配合，所述內杆下部安装锥形套和平面轴承，所述推送杆伸入主机械臂内，所述推送杆的末端一侧延伸一截并横向有轴，所述电机装于推送杆下部，所述电机的电机轴向下延伸安装有锥齿轮一，所述锥齿轮一与锥齿轮二啮合，所述锥齿轮二一侧有与其固连的轴延伸出，所述延伸轴外壁设有螺纹且内部有孔，所述孔与推送杆底部一侧延伸出的轴配合，所述锁定块中部有一螺纹孔，与锥齿轮二延长轴螺纹配合，所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮固定在锁定块的下端部分，所述副机械臂内部装有辅助电机，所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗杆安装固定在辅助电机的电机轴上，所述蜗杆与锁定块下端蜗轮进行传动，所述蜗轮相应位置有轴，与锁定块下端蜗轮对应中心孔和副机械臂上端的孔配合，为旋转中心，工作过程推送杆将锁定块以及副机械臂从主机械臂中穿入到达末端，再由电机驱动锥齿轮一从而带动锥齿二，进而旋转锥齿轮二一侧的延伸轴带动锁定块向Ω形缺口内移动，把对应副机械臂装置推入主机械臂末端开口，此时锁止杆下移卡入锁定块切口临时固定。

作为本发明进一步改进，所述副机械臂有3-4个，主机械臂下方可以根据需要设置3~4个Ω缺口，这样就可以安装3~4个副机械臂，内杆末端也可以固连一个手术机械臂，这样一共可以安装4~5个手术机械臂，就可以减少手术过程中手术器械的更换。

作为本发明进一步改进，所述主机械臂内臂均匀设有三条燕尾槽，末端在槽相对应位置下方有“Ω”形开口，内部轮廓切斜面，所述锁止杆截面形状与主机械臂内壁燕尾槽截面形状吻合，可上下移动，底部末端斜切成左高右低状。

作为本发明进一步改进，所述锁定块长度大于主机械臂末端“Ω”形开口长度，上部截面形状与之相同，靠近主机械臂轴线一侧尾部宽度逐渐变宽，变宽部分与主机械臂内壁“Ω”轮廓斜角吻合，尾部端面有内凹圆柱面，圆柱面直径与主机械臂内壁直径相同，上方设有切口。

作为本发明进一步改进，所述外撑杆中空，外撑杆末端分为三瓣支撑臂，与主机械臂末端三个开口位置相对应，每瓣底部中间有一凸起，可抵住锁定块尾部的内凹面进行锁定块的压紧固定，三瓣上侧内壁开有圆孔，提高外撑杆下方三瓣支撑臂的柔度，所述外撑杆末端三瓣尾部内径逐渐增大形成内锥面。

作为本发明进一步改进，所述副机械臂上集成控制板、无线通信模块以及电池，副机械臂上可以集成微型控制板、无线通信模块以及微型电池，通过主从控制进行对副机械臂的控制，也可以通过细导线穿出体外进行供能和信号传递。

作为本发明进一步改进，所述微创手术器械通过可拆卸方式安装在对应副机械臂端部，所述微创手术器械为手术刀或手术钳，方便手术需要安装相应的微创手术器械，本申请手术刀或手术钳均可以使用。

本发明提供一种多末端单孔微创手术机器人，主要包括主机械臂、副机械臂、推送杆、锁止杆、固定块与紧固装置。手术时只需开一个创口，通过推送杆可以将不同微创手术器械送至主机械臂末端，并固定，即可实现不同器械的安装或转换。利用此手术机器人开展微创手术，可以达到安全、精准、高效等效果，具有手术创伤少、术中出血量少、住院时间短、术后恢复更快等优势。本发明属于医疗机械领域。

附图说明

图1为推送杆安装副机械臂时的剖视视图；

图2为紧固装置剖面视图；

图3为推送杆安装副机械臂时的结构示意图；

图4为推送杆装有锁定块与副机械臂的结构示意图；

图5为紧固装置结构示意图；

图6为锁定块与其他组件连接结构示意图；

图7为装有一手术器械并紧固后示意图；

图8为在腹部伸入主机械臂示意图；

图9为用推送杆往主机械臂内送副机械臂等其余组件过程示意图；

图10为副机械臂及其余组件到达预定深度结构示意图；

图11为推送杆下锥齿轮传动机构将锁定块与副机械臂送入主机械臂下“Ω”开口内，锁止杆下落结构示意图；

图12为安装多个副机械臂后推送杆抽出，安装紧固装置至预定深度结构示意图；

图13为紧固装置外撑张紧锁定块示意图；

图示说明：1.主机械臂；2.推送杆；3.副机械臂；4.锁止杆；5.锁定块；6.锥齿轮一；7.锥齿轮二；8.电机；9.蜗轮蜗杆传动机构；10.辅助电机；11.外撑杆；12.內杆；13.锥形套；14.平面轴承。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明提供一种多末端单孔微创手术机器人，一种多末端单孔微创手术机器人，解决了微创手术中器械更换频繁，创口较多较大的问题，利用此手术机器人开展微创手术，可以达到安全、精准、高效等效果，具有手术创伤少、术中出血量少、住院时间短、术后恢复更快等优势。

作为本发明实施例，本发明包括主机械臂1、推送杆2、副机械臂3、锁止杆4、锁定块5、锥齿轮传动机构、蜗轮蜗杆传动机构、电机8和紧固装置，所述紧固装置如图5所示包括外撑杆11、內杆12、锥形套13和平面轴承14，主机械臂1的定位可以通过其他较大型机械臂末端与其固定，再通过控制较大型机械臂对其进行定位。推送杆2和外撑杆11的定位可以通过控制与其固定的较大型机械臂实现，也可以通过手动操作，本申请主机械臂1结构为中空，末端臂上设有开口，可安装紧固装置，所述主机械臂1下方根据需要配套安装对应的副机械臂3，各副机械臂3依次插入主机械臂1的开口，通过推送杆2将锁定块、副机械臂3从主机械臂1中穿入到达末端，再由电机8驱动把这一套装置推入主机械臂1末端开口，锁止杆4下移卡入锁定块切口临时固定。此时推送杆2可抽离主机械臂1，重复以上步骤就可完成第二把器械的安装。本发明设计最多可安装三把手术器械，可完全装满使用，反之亦可。在结束安装后，抽出推送杆2，放入紧固装置，通过旋转內杆12，下方锥形套13上升使外撑杆向外撑，达到紧固的目的。当需要更换手术器械或者撤回整个手术机器人时，只需反向操作此步骤即可完成。

如图1所示，在主机械臂1内均匀的排布有三道燕尾槽，用来安装锁止杆4，末端在槽相对应位置下方有“Ω”形开口直至末端，与锁定块5外形相匹配。推送杆2如图3所示内部竖直方向安装有电机，电机轴朝下驱动锥齿轮6，经过锥齿轮传动6,7改变旋转方向，锁定块5如图6所示与锥齿轮7延长轴之间为螺纹配合。副机械臂3与锁定块连接如图4所示，内部装有辅助电机10，通过蜗轮蜗杆传动机构9改变末端方向。推送杆2上的电机8旋转，通过锥齿轮组6,7传动，进而带动中空螺杆旋转，从而把锁定块5推至主机械臂末端的开口内，锁止杆4下移插入锁定块5的尾部的斜槽内，临时固定。

如图2所示，紧固装置由外撑杆11、內杆12、锥形套13和平面轴承14组成。外撑杆11末端分为三瓣，与主机械臂1三个安装副机械臂3位置相对应。內杆12上部直径较大，与外撑杆11内螺纹配合，下部直径略窄用来安装锥形套13和平面轴承14，到末端直径较大，装有锥形套13和平面轴承14。在锁止杆4下移临时固定后，推送杆2抽出主机械臂1，装入紧固装置。外撑杆11固定，内杆12旋转时会带动自身上移，锥形套13撑开外撑杆11下端外壁并固定住锁定块，使之牢固。平面轴承14保证在內杆12旋转的同时锥形套13不会旋转，减小运动时与外撑杆11之间的摩擦力。

本申请具体手术过程如下，其中腹部伸入主机械臂示意图如图8所示，用推送杆往主机械臂内送副机械臂等其余组件过程示意图如图9所示，副机械臂及其余组件到达预定深度结构示意图如图10所示，推送杆下锥齿轮传动机构将锁定块与副机械臂送入主机械臂下“Ω”开口内，锁止杆下落结构示意图如图11所示，安装多个副机械臂后推送杆抽出，安装紧固装置至预定深度结构示意图如图12所示，紧固装置外撑张紧锁定块示意图如图13所示。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种多末端单孔微创手术机器人，包括主机械臂（1）、推送杆（2）、副机械臂（3）、锁止杆（4）、锁定块（5）、锥齿轮一（6）、锥齿轮二（7）、电机（8）、蜗轮蜗杆传动机构（9）和紧固装置，其特征在于：所述副机械臂（3）端部安装有对应微创手术器械，所述主机械臂（1）结构为中空，所述主机械臂（1）的末端臂上设有开口，所述主机械臂（1）末端臂的开口安装有紧固装置，所述主机械臂（1）下方根据需要配套安装对应的副机械臂（3），各副机械臂（3）依次插入主机械臂（1）的开口，所述紧固装置包括外撑杆（11）、內杆（12）、锥形套（13）和平面轴承（14），所述內杆（12）上部与外撑杆（11）内螺纹配合，所述內杆（12）下部安装锥形套（13）和平面轴承(14)，所述推送杆（2）伸入主机械臂（1）内，所述推送杆（2）的末端一侧延伸一截并横向有轴，所述电机（8）装于推送杆（2）下部，所述电机（8）的电机轴向下延伸安装有锥齿轮一（6），所述锥齿轮一（6）与锥齿轮二（7）啮合，所述锥齿轮二（7）一侧有与其固连的轴延伸出，延伸轴外壁设有螺纹且内部有孔，所述孔与推送杆（2）底部一侧延伸出的轴配合，所述锁定块（5）中部有一螺纹孔，与锥齿轮二（7）延长轴螺纹配合，所述蜗轮蜗杆传动机构（9）的蜗轮固定在锁定块（5）的下端部分，所述副机械臂（3）内部装有辅助电机（10），所述蜗轮蜗杆传动机构（9）的蜗杆安装在辅助电机（10）的电机轴上，所述蜗杆与锁定块（5）下端蜗轮进行传动，所述蜗轮相应位置有轴，与锁定块（5）下端蜗轮对应中心孔和副机械臂（3）上端的孔配合，为旋转中心，工作过程推送杆（2）将锁定块（5）以及副机械臂（3）从主机械臂（1）中穿入到达末端，再由电机（8）驱动锥齿轮一（6）从而带动锥齿二（7），进而旋转锥齿轮二（7）一侧的延伸轴带动锁定块向Ω形缺口内移动，把对应副机械臂装置推入主机械臂（1）末端开口，此时锁止杆（4）下移卡入锁定块切口临时固定。

2.根据权利要求1所述的一种多末端单孔微创手术机器人，其特征在于：所述副机械臂（3）有3-4个。

3.根据权利要求1所述的一种多末端单孔微创手术机器人，其特征在于：所述主机械臂（1）内臂均匀设有三条燕尾槽，末端在槽相对应位置下方有“Ω”形开口，内部轮廓切斜面，所述锁止杆（4）截面形状与主机械臂（1）内壁燕尾槽截面形状吻合，可上下移动，底部末端斜切成左高右低状。

4.根据权利要求1所述的一种多末端单孔微创手术机器人，其特征在于：所述锁定块（5）长度大于主机械臂（1）末端“Ω”形开口的长度，上部重合部分截面形状与之相同，靠近主机械臂（1）轴线一侧尾部宽度逐渐变宽，变宽部分与主机械臂（1）内壁“Ω”轮廓斜角吻合，尾部端面有内凹圆柱面，圆柱面直径与主机械臂（1）内壁直径相同，上方设有切口。

5.根据权利要求1所述的一种多末端单孔微创手术机器人，其特征在于：所述外撑杆（11）中空，外撑杆（11）末端分为三瓣支撑臂，与主机械臂（1）末端三个开口位置相对应，每瓣底部中间有一凸起，可抵住锁定块（5）尾部的内凹面进行锁定块（5）的压紧固定，三瓣上侧内壁开有圆孔，提高外撑杆（11）下方三瓣支撑臂的柔度，所述外撑杆（11）末端三瓣尾部内径逐渐增大形成内锥面。

6.根据权利要求1所述的一种多末端单孔微创手术机器人，其特征在于：所述副机械臂（3）上集成控制板、无线通信模块以及电池。

7.根据权利要求1所述的一种多末端单孔微创手术机器人，其特征在于：所述微创手术器械通过可拆卸方式安装在对应副机械臂（3）端部。

8.根据权利要求1所述的一种多末端单孔微创手术机器人，其特征在于：所述微创手术器械为手术刀或手术钳。

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