CN111110357A - 机器人手术推车 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种用于机械手臂的机器人手术推车。该机器人手术推车包括具有第一端部和第二端部的柱体。该机器人手术推车还包括固定在柱体的第一端部上的顶板，其中顶板构造成在其上安装机械手臂，以及至少一个在一端固定到顶板的引导轴，该引导轴为机械手臂的移动提供受控通道。该机器人手术推车还包括伸缩支柱，该伸缩支柱包括两个或多个管状构件，该管状构件固定在顶板下方。该伸缩支柱限定纵向轴线，以在由至少一个引导轴提供的通道中提供两个或多个管状构件的向上和向下移动，使得该伸缩支柱将机械手臂移动到一位置处，该位置为暴露以接触手术台上的患者的机械手臂的一部分。

Description

机器人手术推车

技术领域

本公开一般涉及用于微创手术的机器人手术系统。尤其，本公开涉及机器人手术系统中的改进的机器人手术推车。

背景技术

该部分旨在向读者介绍可能与本公开的各个方面相关的技术的各个方面，其将在下面描述。相信本公开有助于向读者提供背景信息以促进更好地理解本公开的各个方面。因此，应该理解，这些说明应该从这个角度来阅读，而不仅仅是作为对现有技术的承认。

全世界已采用机器人辅助手术系统来代替传统的外科手术，以减少在手术或诊断过程中可能受损的外来组织的数量，从而减少患者恢复时间，患者不适，减少延长的住院时间，以及特别有害的副作用。在机器人辅助手术中，外科医生通常在手术控制台处操作主控制器以不间断地捕获和转移由外科医生执行的复杂动作，从而使人感觉外科医生在直接操纵外科工具来执行手术。在手术控制台上操作的外科医生可以位于距手术部位一定距离处，或者可以位于患者正在手术的手术室内。

机器人辅助手术已经彻底改变了医疗领域，也是医疗器械行业发展最快的领域之一。然而，机器人辅助手术的主要挑战是确保手术期间的安全性和精确性。机器人辅助手术的关键领域之一是用于微创手术的手术机器人的发展。在过去的几十年中，手术机器人呈指数级发展，并且一直是医疗器械行业的一个主要创新领域。

机器人辅助手术系统包括多种辅助进行机器手术的机械手臂。机器人辅助手术系统利用无菌屏障将机械手臂的非无菌部分与在操作端部连接到机械手臂的强制性无菌手术器械分开。该无菌屏障可包括包封机械手臂的无菌塑料盖布和在无菌区域中与无菌手术器械可操作地接合的无菌适配器。

传统上，机器人辅助手术系统包括一个或多个机械手臂，这些机械手臂一起装载在一个推车上。这些推车通常很难操纵并且需要大面积安装。而且，当机械手臂损坏或需要维护时，修复通常是困难且昂贵的，并且还可能导致外科手术中的显著延迟。

此外，这些推车很重并且在运输期间可能获得大量的动量，使得用户在接近手术台时可能不容易控制推车以避开物体和/或减慢推车的速度。在这种情况下，如果机械手臂以高速接触手术台或某些其他物体，则机械手臂和/或手术台可能由于接触引起的冲击或冲击力而损坏。

机器人辅助手术系统中的另一个挑战是机械手臂从患者台定位并且管理机械手臂的最佳高度以成功地执行外科手术。在目前使用的机器手术推车中，由于所有手臂都连接到单个推车或柱子上，因此难以保持从患者床处定位和管理适当的高度并计算每个手臂的距离以避免手臂碰撞并且可能导致手动干预以纠正通常由软件计算的差异，该差异也增加了手工劳动并延迟了外科手术。

鉴于上述挑战，需要一种具有改进结构的模块化机器人手术推车，以便解决与当前机器人手术推车相关的所有问题。

发明内容

本公开旨在提供机器人手术系统中的改进的机器人手术推车。

在一个方面，本公开的实施例提供了一种用于机械手臂的机器人手术推车。该机器人手术推车包括具有第一端部和第二端部的柱体。该机器人手术推车还包括固定在柱体的第一端部上的顶板，其中该顶板构造成在其上安装机械手臂，并且至少一个引导轴在一端部固定到顶板，该顶板提供用于机械手臂移动的受控通道。该机器人手术推车还包括固定在顶板下方的两个或更多个管状构件的伸缩支柱。该伸缩支柱限定纵向轴线，以在由至少一个引导轴提供的通道中提供两个或多个管状构件的向上和向下运动，使得该伸缩支柱在使机械手臂的一部分暴露以接触手术台上的患者的位置移动机械手臂。

可选地，两个或多个管状构件彼此同轴并且可伸缩地一个在另一个内部接合。

可选地，两个或多个管状构件构造成在1毫米至150毫米的范围内向上和向下移动。

可选地，该机器人手术推车还包括可枢转地固定到柱体的第一端部的用户界面，其中，该用户界面提供用于机械手臂运动的控制，并且其中，该用户界面包括显示机器人手术推车的高度和与手术台的距离的屏幕。

可选地，该柱体包括至少一个轴和至少一个稳定板，该稳定板在一端部与该轴连接在一起。

可选地，该机器人手术推车还包括固定在柱体内的控制箱，其中该控制箱构造成向伸缩支柱供电。

可选地，该机器人手术推车还包括固定到柱体的第二端部的二级电池，其中该二级电池是备用电池，以在控制箱发生故障的情况下为伸缩支柱供电。

可选地，该机器人手术推车还包括外壳，该外壳包围柱体和机器人手术推车的其他组件。

可选地，该机器人手术推车还包括可枢转地固定到柱体的第一端部的把手，其中该把手具有U形结构并且构造成允许用户将机器人手术推车从一个位置移动到另一个位置。

可选地，该机器人手术推车还包括固定在柱体的第二端部上的覆盖环，其中该覆盖环为机器人手术推车提供平台。

根据结合所附权利要求解释的说明性实施例的附图和详细描述，本公开的其他方面，优点，特征和目的将变得显而易见。

应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，本公开的特征易于以各种组合进行组合。

附图说明

当结合附图阅读时，可以更好地理解以上发明内容以及本公开的以下详细描述。出于说明本公开的目的，在附图中示出了本公开的示例性构造。然而，本公开不限于本公开的具体方法和手段。此外，本领域技术人员将理解，附图未按比例绘制。在任何可能的地方，类似的元素用相同的数字表示。

现在将参考以下附图仅通过示例的方式描述本公开的实施例，其中：

图1(a)示出了根据本公开的实施例的机器人手术系统的多个机械手臂的示意图；

图1(b)示出了根据本公开的实施例的机器人手术系统的手术控制台的示意图；

图1(c)示出了根据本公开的实施例的机器人手术系统的视觉推车的示意图；

图2示出了根据本公开实施例的安装在机械手臂上的工具接口组件的立体图；

图3(a)示出了根据本公开的实施例的机器人手术推车的立体图；

图3(b)示出了根据本公开实施例的具有安装的机械手臂的机器人手术推车的立体图；

图3(c)示出了根据本公开的实施例的没有外壳的机器人手术推车的立体图；

图4(a)示出了根据本公开的实施例的机器人手术推车的分解图；

图4(b)示出了根据本公开的实施例的机器人手术推车的剖视图；

图4(c)示出了根据本公开实施例的万向轮以及致动器的俯视图；

图4(d)示出了根据本公开的实施例的万向轮的仰视图；

图5(a)示出了根据本公开的实施例的机器人手术推车的柱体的主视图；和

图5(b)示出了根据本公开的实施例的机器人手术推车以及各种组件的立体图。

具体实施方式

为了促进对本公开的原理的理解，现在将参考附图中示出的实施例，并且将使用具体语言来描述该实施例。然而，将理解的是，并不意图限制本公开的范围，在所示系统中的这种改变和进一步修改，并且如本公开所示的本公开的原理的这种进一步应用被认为是在本公开涉及的领域中的技术人员通常会想到的。

本领域技术人员将理解，前面的一般性描述和以下的详细描述是本公开的示例性和说明性的描述，并不旨在限制本公开。在整个专利说明书中，采用的惯例是在附图中，相同的数字表示相同的组件。

贯穿本说明书对“实施例”，“另一实施例”，“实现”，“另一实现”或类似语言的引用意味着结合该实施例描述的具体特征，结构或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中出现短语和类似语言“在实施例中”，“在另一实施例中”，“在实现中”，“在另一实现中”可以但不是必须全部指代相同的实施例。

术语“包括”，“包含”或其任何其他变体旨在涵盖非排他性包含，使得包括步骤列表的过程或方法不仅包括那些步骤，而是可以包括未明确列出或固有的此类过程或方法的其他步骤。类似地，在没有更多限制的情况下，以“包括......”开头的一个或多个设备或子系统或元件或结构不排除其他设备或其他子系统或其他元件或其他结构或附加设备或其他子系统或附加元件或附加结构的存在。

除非另外定义，否则本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。本公开提供的装置，系统和示例仅是说明性的而不是限制性的。

本公开的术语“一”和“一个”不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所引用的项目。此外，术语无菌屏障和无菌适配器表示相同的含义，并且在整个说明书中可互换使用。

下面将参考附图详细描述本公开的实施例。

本公开涉及一种用于微创手术的机器人手术系统。该机器人手术系统通常涉及使用多个机械手臂。一个或多个机械手臂通常将支撑可以铰接的手术工具(例如钳口，剪刀，抓紧器，持针器，微型解剖器，钉子施放器，钉子，抽吸/灌溉工具，夹子，施放器等)或非铰接的手术工具(例如切割刀片，烧灼探针，冲洗器，导管，抽吸孔等)。一个或多个机械手臂通常用于支撑一个或多个手术图像捕获装置，例如内窥镜(其可以是各种结构中的任何一种，例如腹腔镜，关节镜，子宫镜等)，或者可选地，一些其他成像方式(诸如超声，荧光透视，磁共振成像等)。

图1(a)示出了根据本公开的实施例的机器人手术系统的多个机械手臂的示意图。具体地，图1示出了机器人手术系统100，其具有围绕患者推车101安装的四个机械手臂103a，103b，103c，103d。如图1所示的四个机械手臂103a，103b，103c，103d用于说明目的，并且机械手臂的数量可以根据手术类型或机器人手术系统而变化。四个机械手臂103a，103b，103c，103d沿着患者推车101安装，并且可以以不同的方式布置，但不限于安装在患者推车101的机械手臂103a，103b，103c，103d或分别安装在可移动装置上的机械手臂103a，103b，103c，103d或机械地和/或操作地彼此连接的机械手臂103a，103b上，103c，103d或连接到中央主体的机械手臂103a，103b，103c，103d，使得机械手臂103a，103d，103b，103c，103d从中央主体分支出来(未示出)。

图1(b)示出了根据本公开的实施例的机器人手术系统的手术控制台的示意图。该手术控制台117通过控制患者体内的机械手臂103a，103b，103c，103d来帮助外科医生远程操作躺在患者推车101上的患者。该手术控制台117构造成在器械位于患者体内时控制手术器械的移动(如图2所示)。该手术控制台117可以包括至少一个可调节的观察装置107，但不限于2D/3D监视器，可佩戴的观察装置((未示出))以及它们的组合。该手术控制台117可配备有多个显示器，其不仅显示患者推车101处的手术部位的3D高清(HD)内窥镜视图，而且还可显示在机器手术期间来自外科医生可使用的各种医疗设备的附加信息。此外，该观察装置107可以提供机器人手术系统100的各种模式，但不限于连接的机械手臂的识别和数量，连接的当前工具类型，当前工具尖端位置，碰撞信息以及诸如ECG的医疗数据，超声显示，透视图像，CT，MRI信息。该手术控制台117还可以包括用于控制机械手臂的装置，但不限于一个或多个手动控制器109，一个或多个脚控制器113，搭接装置((未示出))以及它们的组合的装置。在该手术控制台117处的手动控制器109需要不间断地捕获和转移由外科医生执行的复杂动作，从而给出外科医生直接连接外科手术工具的感觉。在手术期间，不同的控制器可能需要不同的目的。在一些实施例中，该手动控制器109可以是一个或多个手动操作的输入装置，例如操纵杆，外骨骼手套，动力和重力补偿操纵器等。这些手动控制器109控制远程操作的发动机，该发动机进而控制连接到机械手臂的外科器械的运动。外科医生可以坐在诸如椅子111的休息装置上，如图1(b)所示，同时控制手术控制台117。根据外科医生的容易程度，该椅子111可以通过高度，肘托等装置进行调节，并且还可以在该椅子111上设置各种控制装置。此外，该手术控制台117可以位于手术室内的单个位置，或者可以分布在医院中的任何其他位置，只要保持与机械手臂的连接。

图1(c)示出了根据本公开的实施例的机器人手术系统的视觉推车的示意图。该视觉推车119被构造为显示由内窥镜捕获的操作的2D和/或3D视图。该视觉推车119可以根据视图的容易度以各种角度和高度进行调节。该视觉推车(119)可以具有各种功能，但不限于提供触摸屏显示，预览/记录/回放设置，各种输入/输出装置，2D到3D转换器等。该视觉推车119可以包括视觉系统部分(未示出)，其使得旁观者或其他非操作外科医生能够从患者体外观察手术部位。机械手臂中的一个通常接合具有视频图像捕获功能的手术器械(即，相机仪器)，用于在视觉推车119上显示捕获的图像。在一些机器人手术系统构造中，相机仪器包括将图像从相机仪器的远端传输到患者身体外部的一个或多个成像传感器(例如，CCD或CMOS传感器)的光学器件。或者，成像传感器可以位于相机仪器的远端，并且由传感器产生的信号可以沿着导线或无线传输，以便在视觉推车119上进行处理和显示。

图2示出了根据本公开实施例的安装在机械手臂上的工具接口组件的立体图。该工具接口组件200安装在该机器人手术系统100的机械手臂201上。该工具接口组件200是用于对患者执行机器手术的主要元件。如图2所示的机械手臂201仅出于说明目的而示出，并且可以使用具有不同构造，自由度DOF和形状的其他机械手臂。

图3(a)示出了根据本公开的实施例的机器人手术推车的透视图，图3(b)示出了根据本公开的实施例的具有安装的机械手臂的机器人手术推车的立体图。该机器人手术推车300适于将机械手臂运输，递送和固定到具有顶部的手术台上，患者可以放置在该顶部上。该机器人手术推车300还保护连接的机械手臂201在机械手臂201的运输和连接到手术台期间免受损坏。该机器人手术推车300可包括例如减震装置，该减震装置减小由于机械手臂201进行与手术台接触而施加到机械手臂201的冲击力(例如，施加到机械手臂的吸收冲击)。而且，该机器人手术推车300被构造为将机械手臂201安装在其一个表面上。

在一实施例中，该机器人手术推车(300)放置在手术台附近，使得机械手臂(201)可以容易地接近手术台上的患者。在将机械手臂(201)放置到手术台之前，该机器人手术推车(300)可以在相对于手术台在横向，纵向或垂直方向中的至少一个方向上提供机械手臂的运动。

在机器人辅助外科手术过程中，一个或多个机械手臂201可以相对于设置在手术台上的患者设置在期望的操作位置。该机械手臂可用于对在手术台上的患者执行外科手术。特别地，每个机械手臂201的远端可以设置在期望的操作位置，使得联接到机械手臂201的远端的工具接口组件200(图2中示出)可以执行期望的手术功能。

如图3(b)中示意性所示，该机械手臂201可包括远端305和近端307。该远端305可包括或具有与其联接的医疗器械或工具接口组件200(如图2所示)。该近端307可包括联接部分，以允许机械手臂201联接到机器人手术推车300。该机械手臂201可包括在接头303处联接在一起的两个或多个连杆构件或区段301，该接头可提供沿X和Y或/或Z轴中的一个或多个的平移和/或旋转(如图3(b)所示。

该机器人手术推车300可以以各种构造支撑机械手臂201。在一些实施例中，该机器人手术推车300可以支撑机械手臂201，使得机械手臂201的重心位于机器热手术推车300的一个或多个支撑结构位置(例如，支架)下方，使得机械手臂201和机器人手术推车300的稳定性增加。在一些实施例中，机器人手术推车300可以支撑机械手臂201，使得机器人手术推车300承受机械手臂201的大部分或全部重量以及机械手臂201的联接机构((未示出))可以由用户手动操纵，而无需用户承受机械手臂201的大部分或全部重量。例如，机械手臂201可以悬挂在机器人手术推车300的结构上或者搁置在机器手术推车300的基座上。

此外，机器人手术推车300可以包括用于调节机器人手术推车300和/或机械手臂201的高度的任何合适的装置，使得机械手臂201的高度可以相对手术台调节。因此，机器人手术推车300可沿X，Y和/或Z轴移动机械手臂201和/或围绕X，Y和/或Z轴旋转机械手臂201，使得机械手臂201的连接部分可以对准以配合与手术台上的连接部分接合。

图3(c)示出了根据本公开的实施例的没有外壳的机器手术推车的立体图。上述图示出了机器人手术推车300及其组件的内视图。组件的详细说明应在附图中说明。

如在图3(b)的说明中所讨论的，机械手臂201可包括在接头303处连接在一起的多个连杆301。机械手臂201具有适当位置的电动机((未示出))以提供反馈。此外，适当位置的定位传感器，例如编码器或电位计等，放置在接头303上，以便能够确定主控制器的连接位置。轴X，Y和Z表示机械手臂201的位置自由度。通常，围绕连杆301的接头的运动主要适应和感测连接到工具接口组件200的末端执行器的定向运动，并且围绕机械手臂201的接头的运动主要适应和感测连接到工具接口组件200末端执行器的定向运动。

在一实施例中，每个机械手臂201可操作地连接到一个或多个主控制器，使得通过操纵主控制器来控制安装在机械手臂201上的工具接口组件200的移动。该承载在机械手臂201上的工具接口组件200具有末端执行器，其安装在工具接口组件201的细长轴的远端。

图4(a)示出了根据本公开的实施例的机器人手术推车的分解图。如图3(c)所示，机器人手术推车300示例了机械手臂201，其被构造为能够通过各种锁定机构可释放地安装在机器手术推车300上，但不仅限于螺栓，搭扣配合，按钮锁定机构等。

本公开的一个实施例公开了机器人手术推车300，其可包括具有第一端部403和第二端部405的柱体401。在附图的描述中提供了该柱体的详细说明。

机器人手术推车300还可包括固定在柱体401的第一端部403上的顶板407。顶板407可包括圆柱形轮廓，在其内圆周上具有引导槽409。引导槽409可以构造成接收机械手臂201的部分，其可以帮助机械手臂201安装在机器人手术推车300上。引导槽409的形状可以是矩形或圆形。

顶板407可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。用于顶板(407)的材料可选自铝，钢，铁，镍，铜，锌，锡或其任何组合。根据本公开的具体实施例，顶板407由铝制成。顶板407可以涂漆或可以具有保护涂层，例如合金涂层。根据一实施例，阳极氧化工艺可用于涂覆顶板407，以便在顶板407的表面上形成氧化铝保护涂层。顶板407可以具有任何合适的尺寸，其可以方便地连接到机械手臂201而不影响外科手术的容易性。顶板407可具有提供足够强度的合适厚度。

顶板407可以具有任何合适的形状，以便保持固定机械手臂201的容易性。根据本公开的实施例，顶板407基本上是圆形板，其中顶板407构造成由顶板407的外周边上的多个开口组成。而且，顶板407可以构造成在其底端包括圆形突起457，用于连接到机器人手术推车300的其他组件，这将在下面说明。

现在参考图4(b)以及图4(a)，机器人手术推车300还可包括在一端固定到顶板407的至少一个引导轴411，以提供用于机械手臂201的移动的受控通道。

在一实施例中，有三个连接到顶板407的引导轴411a，411b和411c。这些引导轴411a，411b和411c彼此间隔开并且在一端连接到顶板407的基部。引导轴411a，411b和411c在套管441的帮助下在另一端连接到圆形带413。三个引导轴411a，411b和411c中的每一个在相应的套管441的帮助下连接到圆形带413。

在展开状态下，如图4(b)所示，引导轴411a，411b和411c构造成提供向上/向下运动，使得连接到顶板407的机械手臂201在直通道中移动。或者，在如图3(c)所示的对接位置，引导轴411a，411b和411c处于收缩状态，使得顶板407搁置在圆形带413上。

机器人手术推车300还可包括伸缩支柱415，其包括两个或更多个管状构件，固定在柱体401中的顶板407下方。伸缩支柱415限定纵向轴线A，以在由引导轴411a，411b，411c提供的通道中提供两个或多个管状构件的向上和向下运动，使得伸缩支柱415在使机械手臂的一部分暴露以接触手术台上的患者的位置移动机械手臂201。

在一实施例中，伸缩支柱415包括两个彼此同轴并且可伸缩地一个接合在另一个内部的管状构件417，419，其限定了用于相对于外管状构件417的内管状构件419的延伸和缩回的纵向位移轴线A，从而延伸或缩回连接到顶板407的机械手臂201。

本公开描述的实施例涉及包括两个管状构件417，419的伸缩支柱415，但是在其他实施例中，伸缩支柱415可以明显地包括两个以上的同轴管状构件。

两个管状构件417，419可以与包含在任何管状构件417，419内的驱动单元(未示出)相关联。驱动单元还可以与用于控制位移的装置相关联并可操作地连接，以能够控制内管状构件419的延伸或缩回。

在一实施例中，两个管状构件417，419中的一个构造成通过各种锁定机构在一端与顶板407的圆形突起457连接，但不限于螺栓，搭扣配合，按钮锁定机构等。

在一实施例中，伸缩支柱415可以包括安全装置(未示出)，该安全装置可操作地与控制装置配合，以在任何抵消元件阻碍顶板407下降的情况下，在管状构件417，419缩回期间停止驱动单元。

伸缩支柱415可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。用于伸缩支柱415的材料可选自铝，钢，铁，镍，铜，锌，锡或其任何组合。根据本公开的具体实施例，伸缩支柱415由铝制成。伸缩支柱415可以涂漆或者可以具有保护涂层，例如合金涂层。根据一实施例，阳极氧化工艺可用于涂覆伸缩支柱415，以便在伸缩支柱415的表面上形成氧化铝保护涂层。伸缩支柱415可以具有任何合适的尺寸，其可以方便地连接到机器人手术推车300的柱体401，而不会影响外科手术的容易性。伸缩支柱415可具有提供足够强度的合适厚度。

伸缩支柱415可以具有任何合适的形状，以便保持将伸缩支柱415固定在柱体401中的容易性。根据本公开的一实施例，伸缩支柱415基本上是圆柱形管，其中两个管状构件417，419一个位于另一个内并且可伸缩地一个接合在另一个内。根据一实施例，管状构件417，419都构造成相对于另一个管状构件的延伸和缩回。

在一实施例中，引导轴411a，411b和411c以及伸缩支柱415同时工作以在通道中向上和向下驱动机械手臂201。在另一实施例中，两个管状构件417，419构造成在1毫米至150毫米的范围内向上和向下移动。

机器人手术推车300还可包括固定在柱体401内的控制箱421，其中控制箱421构造成向伸缩支柱415供电。在一实施例中，控制箱421构造成通过各种锁定机构固定到柱体401，但不限于螺栓，搭扣配合，按钮锁定机构等。

在一实施例中，控制箱421可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。用于控制箱421的材料可选自铝，钢，铁，镍，铜，锌，锡或其任何组合。根据本公开的具体实施例，控制箱421由铝制成。控制箱421可以是任何合适的形状，以便保持将控制箱421固定在柱体401中的容易性。根据本公开的一实施例，控制箱421基本上为矩形盒，其中控制箱421通过各种连接机构连接到伸缩支柱415，但不限于电线。

机器人手术推车300还可包括固定到柱体401的第二端部405的二级电池423，其中二级电池423用作备用电池在控制箱421发生故障的情况下为伸缩支柱供电415。在一实施例中，二级电池423被构造为通过各种锁定机构固定到柱体401的第二端部部部405，但不限于螺栓，搭扣配合，按钮锁定机构等。

在一实施例中，提供了包围二级电池423的盒子(未示出)，并且盒子可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。用于包围二级电池423的盒子的材料可选自铝，钢，铁，镍，铜，锌，锡或其任何组合。根据本公开的具体实施例，包围二级电池423的盒子由钢制成。包围二级电池423的盒子可以是任何合适的形状，以便保持将二级电池423固定在柱体401中的容易性。根据本公开的实施例，二级电池423基本上是矩形电池，其通过各种连接机构连接到伸缩支柱415，但不限于电线或任何电连接。

现在参照图4(c)，机器人手术推车300还可包括一组万向轮425，其固定在柱体401的第二端部405处的基板427上。在一实施例中，机器人手术推车300可包括四个万向轮425a，425b，425c和425d，每个万向轮425a，425b，425c和425d具有连接在一起形成一组的另一个支撑轮。

在一实施例中，每一个万向轮425a，425b，425c和425d均包括轮毂433，连接到轮毂433的多个滚轴安装支架435，及多个滚轴437，每个滚轴可旋转地连接到至少一个滚轴安装支架435上。

轮毂433构造成在多个滚轴安装支架435上支撑多个滚轴437。轮毂433位于万向轮425a，425b，425c和425d的中央，并安装在与基板427连接的轮轴(未示出)上。轮轴可以是圆柱形管，其在一端通过各种锁定机构连接到基板427的一部分并且在另一端连接到轮毂433，但不限于螺栓，搭扣配合，按钮锁定机构等。

多个滚轴437通过滚轴安装支架435在轮毂433的外周边的固定位置连接到轮毂433，使得滚轴的轴(未示出)处于相对于轮轴的固定角度，即基本垂直的角度。或者，可以通过将滚轴的轴的中心线伸出到轮轴的中心线上来形成锐角，该锐角被定义为滚轴安装角。每个万向轮425a，425b，425c和425d可以设计成具有大约20度和90度之间的滚轴安装角度，但是大约45度和90度的滚轴安装角度在实践中最常用。

在一实施例中，每个万向轮425a，425b，425c和425d可以具有连接到它们的另一个支撑轮，使得两排轮子放置在连接到基板427上的每个轮轴上，如图4(c)所示。两个轮子的构造是相同的。

在另一实施例中，在每一个万向轮425a，425b，425c和425d上的滚轴437的数量可从轮上的最少四个到八个滚轴变化。在一实施例中，每一个万向轮425a，425b，425c和425d在每个轮上具有八个滚轴，使得一组中有十六个滚轴。在另一实施例中，如图4(c)所示的圆形轮廓描绘了具有与轮轴成90度角的十六个滚轴组的万向轮425a，425b，425c和425d。

滚轴437具有柔性的地面接触材料，通常由弹性体如橡胶或聚氨酯制成。滚轴437的地面接触表面可具有凸起的拱形外部轮廓或圆形轮廓，其可基于安装在轮毂433上的滚轴437的数量，万向轮425的直径，滚轴437的中心直径和滚轴角度，使得当万向轮425旋转接触地面时，万向轮425以连续的方式不停滚动。

滚轴437接触表面由柔性材料制成，该柔性材料将在与地面接触的点处转向，以将施加的负载分散到地面上的有限区域上。滚轴437的接触表面可以由弹性体制成，例如聚氨酯或天然橡胶，其具有提供与地面的牵引力的附加益处。弹性可以用如玻璃纤维的纤维增强，并用诸如炭黑的材料的摩擦增强。此外，其他材料可用于较高负载应用，例如玻璃填充尼龙。

在一实施例中，当万向轮425支撑医疗推车300的重量时，重量通过轮轴传递到轮毂433，然后通过滚轴安装支架435传递到滚轴437，滚轴437将重量传递到一个或多个滚轴437的芯部并穿过该芯部传递到一个或多个滚轴437的与地面接触的表面，该表面将重量施加到地面上。

在使用中，如图3(a)或3(b)所示，万向机器人手术推车300由于滚轴437和万向轮425之间的相互作用而能够在任何方向上移动。通常，万向轮425是独特的，因为它们能够像普通轮子的纵向滚轴一样在两个方向上自由滚动，或者使用轮子沿其圆周横向滚动。

图4(d)示出了根据本公开实施例的连接到基板的万向轮的仰视图。基板427的形状为一种形式，其中基板427是一个扁平圆板，其部分439从水平基板427向内放置至少90度，使得万向轮425a，425b，425c和425d可以通过各种锁定机构固定到部分439，但不限于螺栓，搭扣配合，按钮锁定机构等。

在一实施例中，万向轮425a，425b，425c和425d固定到基板427的相应部分439a，439b，439c和439d。在一实施例中，基板427可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。用于基板427的材料可选自铝，钢，铁，镍，铜，锌，锡或其任何组合。根据本公开的一具体实施例，基板427由钢制成。

回到图4(c)，机器人手术推车300还可包括至少一个引导轴429，该引导轴在一端固定到基板427并且在另一端固定到柱体401。至少一个引导轴429构造成为万向轮组425的运动提供受控通道。根据一实施例，有四个引导轴429a，429b，429c和429d连接到基板427并且在其上连接到腔室401。

引导轴429a，429b，429c和429d彼此间隔开并借助于管套455在一端连接到基板427并进一步在其上用螺栓固定到基板427。引导轴429a，429b，429c和429d在螺栓(未示出)的帮助下在另一端连接到腔室401。

在展开状态下，如图4(b)所示，引导轴429a，429b，429c和429d构造成在直的通道中移动连接到基板427的万向轮425，并且在覆盖环443的外侧可见地突出。或者，在对接位置，引导轴429a，429b，429c和429d处于收缩状态，使得万向轮425不可见并且随着覆盖环向内搁置443。

现在参照图4(c)，机器人手术推车300还可包括致动器431，该致动器431在一端连接到基板427并在另一端连接到腔室401。限定轴B的致动器431，以在由至少一个引导轴429提供的通道中提供万向轮组425的向上和向下运动。在一实施例中，致动器431是线性致动器。

致动器431在一端连接到基板427，在另一端连接到腔室401。限定轴B的致动器431，以在由至少一个引导轴429提供的通道中提供万向轮组425的向上和向下运动，使得致动器431在一组万向轮425从收缩状态向外突出的位置上移动连接到基板427上的一组万向轮425。致动器431将万向轮组425在两个阈值或两个端点之间移动，从而提供对机器人手术推车300的高度的调节。

在一实施例中，致动器431构造成通过各种锁定机构在一端与基板427连接，但不限于螺栓，搭扣配合，按钮锁定机构等。而且，致动器431构造成通过各种锁定机构在另一端与腔室401的一部分连接，但不限于螺栓，搭扣配合，按钮锁定机构等。

在一实施例中，致动器431可以包括壳体445，该壳体445可以包括机械连接以旋转导螺杆(未示出)的电动机(未示出)。导螺杆在其圆周上沿其长度方向加工有螺旋形螺纹。可以顺着相应的螺旋螺纹将导螺母或滚珠螺母拧到导螺杆上。通过导螺杆防止导螺母旋转，并且导螺母与致动器壳体的非旋转部分互锁。因此，当导螺杆旋转时，导螺母将沿着螺纹被驱动。导螺母的运动方向取决于导螺杆的旋转方向。通过将连杆连接到导螺母，可以将运动转换成可用的线性位移，从而使万向轮组425沿向上或向下的线性方向移动。

在另一实施例中，许多类型的电动机可用于致动器系统中。这些包括直流有刷电动机，直流无刷电动机，步进电动机或感应电动机。致动器431的壳体445可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。用于壳体445的材料可选自铝，钢，铁，镍，铜，锌，锡或其任何组合。根据本公开的具体实施例，壳体445由铝或钢制成。

致动器431可以具有任何合适的形状，从而保持将致动器431固定在柱体401中的容易性。根据本公开的一实施例，致动器431基本上是圆柱形管，其中放置有电动机和导螺杆和导螺母。

在一实施例中，引导轴429a，429b，429c和429d以及致动器431同时工作以在通道中向上和向下驱动万向轮组425。在另一实施例中，万向轮组425被配置为在1毫米至50毫米的范围内向上和向下移动。

回到图4(a)，机器人手术推车300还可包括包围柱体401外壳447和机器人手术推车300的其他组件。外壳447构造成覆盖机器人手术推车300的所有组件以提供简单的外观。外壳447构造成通过各种锁定机构连接到柱体401，但不限于螺栓，搭扣配合，按钮锁定机构等。

在一实施例中，外壳447可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。外壳447可选自铝，钢，铁，镍，铜，锌，锡或其任何组合。根据本公开的一具体实施例，外壳447由钢制成。外壳447可以具有任何合适的形状，以便保持将外壳447固定在柱体401中的容易性。根据本公开的实施例，外壳447基本上是凹形的，其中外壳447的顶部基本上比外壳447的底部逐渐变细。

机器人手术推车300还可包括固定在柱体401的第二端部405上的覆盖环443，其中覆盖环443为机器人手术推车300提供稳定的平台。覆盖环443的形状为圆形，并且在机器人手术推车300的底部包围万向轮425。在一实施例中，覆盖环443可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。覆盖环443可选自铝，钢，铁，镍，铜，锌，锡或其任何组合。根据本公开的一具体实施例，覆盖环443由钢制成。在另一实施例中，另一组外壳449配置为包围覆盖环443。

机器人手术推车300还可包括可枢转地固定到柱体401的第一端部403的把手451，其中外壳447可包围柱体401。把手451具有U形结构并且构造成允许用户将机器人手术推车300从一个位置移动到另一个位置。这在用户拉动或推动机器人手术推车300时允许抓握机器人手术推车300柄部分的用户的手自动移动到其最自然或无应变的位置。把手451包括两个模制或铸造的半部(未示出)，优选地由坚固的，坚韧的塑料材料制成，例如尼龙。螺栓用于将把手半部固定在一起并固定到外壳447上。

机器人手术推车300还可包括可枢转地固定到外壳447的用户界面453，其中外壳447包围柱体401的第一端部403，其中用户界面453提供用于机械手臂201的运动的控制，并且其中用户界面453包括显示机器人手术推车的高度和距手术台的距离的屏幕。

图5(a)示出了根据本公开的实施例的柱体的立体图。柱体401包括至少一个轴和至少一个稳定板，该稳定板在一端与轴连接在一起。

在一实施例中，柱体401包括三个隔室501，503和505，其中第一隔室501包括四个轴507a，507b，507c和507d，这些轴通过各种锁定机构在一端连接到顶板407并且在另一端连接到第一稳定板509，但不限于螺栓，焊接，搭扣配合，按钮锁定机构等。在一实施例中，四个轴507a，507b，507c和507d焊接到顶板407和第一稳定板509。

在另一实施例中，第二隔室503包括四个轴511a，511b，511c和511d，这些轴通过各种锁定机构在一端连接到第一稳定板509并且在另一端连接到第二稳定板513，但不限于螺栓，焊接，搭扣配合，按钮锁定机构等。在一实施例中，四个轴511a，511b，511c和511d焊接到第一稳定板509和第二稳定板513。

在另一实施例中，第三隔室505包括四个轴515a，515b，515c和515d，这些轴通过各种锁定机构在一端连接到第二稳定板513并且在另一端连接到第三稳定板517，但不限于螺栓，焊接，搭扣配合，按钮锁定机构等。根据一具体实施例，四个轴515a，515b，515c和515d焊接到第二稳定板513和第三稳定板517。第三稳定板517包括凹槽519以容纳致动器431的壳体445。

柱体401可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。用于柱体401的材料可选自铝，钢，铁，镍，铜，锌，锡或其任何组合。根据本公开的具体实施例，柱体401由钢制成。柱体401可以涂漆或可以具有保护涂层，例如合金涂层。根据一实施例，阳极氧化工艺可用于涂覆柱体401，以便在柱体401的表面上形成氧化铝保护涂层。柱体401可以具有任何合适的尺寸，其可以方便地连接在机器人手术推车300内，而不会影响外科手术的容易性。柱体401可具有提供足够强度的合适厚度。

柱体401可以具有任何合适的形状，以便保持固定机械手臂201的容易性。根据本公开的实施例，稳定板509，513和517基本上是圆形板，其中上述稳定板具有连接机器人手术推车300的多个组件的构造。上述轴基本上是管状结构，并且构造成连接到相应的稳定板上。

图5(b)示出了根据一个实施例的放置在各个隔室中的各种组件。第一隔室501包括伸缩支柱415，该伸缩支柱415在一端连接到顶板407并且在另一端通过诸如螺栓的连接装置连接到第一稳定板509。

在另一实施例中，第二隔室503包含控制盒421，该控制盒421在另一端通过诸如螺栓的连接装置连接到第二稳定板513。

在另一实施例中，第三隔室505包含致动器431，该致动器431在一端连接到第二稳定板513并且在另一端通过诸如螺栓的连接装置连接到基板427。而且，第三隔室505通过诸如螺栓的连接装置将二级电池423的一端保持在第三稳定板517上。

已经出于说明和描述的目的呈现了本公开的示例性实施例的前述描述。它们并非旨在穷举或限制本公开于所公开的精确形式，并且显然根据上述教导可以进行许多修改和变化。选择和描述示例性实施例是为了最好地解释本公开的原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够最好地利用本公开和具有适合于预期的具体用途的各种修改的各种实施例。应当理解，在不脱离本公开的权利要求的精神或范围的情况下，可以预期各种省略，等同替换，因为环境可以建议或使其变得有利，但是旨在覆盖本申请或实现。

上面已经针对具体实施例描述了益处，其他优点和问题的解决方案。然而，可能导致任何益处，优点或解决方案发生或变得更加明显的益处，优点，问题的解决方案和任何组件不应被解释为任何或所有权利要求的关键的，必需的或必要的特征或组件。

虽然已经使用特定语言来描述本公开，但是并非旨在由此产生的任何限制。对于本领域技术人员显而易见的是，可以对该装置进行各种修改工作，以实现如本文所教导的发明实施。

Claims (10)

1.一种用于机械手臂(201)的机器人手术推车(300)，其特征在于，包括：

柱体(401)，所述柱体(401)具有第一端部和第二端部；

顶板(401)，所述顶板(401)固定在所述柱体(401)的第一端部上，其中所述顶板(401)构造成在其上安装述所机械手臂(201)；

至少一个引导轴(411)，所述引导轴(411)在一端固定到所述顶板(407)，用于为所述机械手臂(201)的移动提供受控通道；和

伸缩支柱(415)，所述伸缩支柱(415)包括两个或多个管状构件(417，419)，所述伸缩支柱(415)固定在所述顶板(407)之下，所述伸缩支柱(415)限定纵向轴线以在由至少一个所述引导轴(411)提供的所述通道中提供两个或多个所述管状构件(417，419)的向上或向下移动，使得所述伸缩支柱(415)在使机械手臂(201)的一部分暴露以接触手术台上的患者的位置移动所述机械手臂(201)。

2.根据权利要求1所述的机器人手术推车(300)，其特征在于，两个或多个所述管状构件(417，419)彼此同轴并且彼此可伸缩地接合。

3.根据权利要求1所述的机器人手术推车(300)，其特征在于，两个或多个所述管状构件(417，419)构造成在1毫米至150毫米的范围内向上或向下移动。

4.根据权利要求1所述的机器人手术推车(300)，其特征在于，所述机器人手术推车(300)还包括用户界面(453)，所述用户界面(453)枢转地固定到所述柱体(401)的所述第一端部(401)，其中所述用户界面(453)提供用于所述机械手臂(201)移动的控制，并且其中所述用户界面(453)包括显示所述机器人手术推车(300)的高度与手术台的距离的屏幕。

5.根据权利要求1所述的机器人手术推车(300)，其特征在于，所述柱体(401)包括至少一个轴和至少一个在一端与所述轴连接在一起的稳定板。

6.根据权利要求1所述的机器人手术推车(300)，其特征在于，所述机器人手术推车(300)还包括控制箱(421)，所述控制箱(421)固定在所述柱体(401)内，其中所述控制箱(421)构造成为所述伸缩支柱(415)供电。

7.根据权利要求1所述的机器人手术推车(300)，其特征在于，所述机器人手术推车(300)还包括二级电池(423)，所述二级电池(423)固定在所述柱体(401)的第二端部(405)，其中所述二级电池(423)为在所述控制箱(421)故障的情况下为所述伸缩支柱(415)供电的备用电池。

8.根据权利要求1所述的机器人手术推车(300)，其特征在于，所述机器人手术推车(300)还包括外壳(447)，所述外壳(447)包围所述机器人手术推车(300)的所述柱体(401)和其他组件(415,421,423)。

9.根据权利要求1所述的机器人手术推车(300)，其特征在于，所述机器人手术推车(300)还包括把手(451)，所述把手(451)枢转地固定在所述柱体(401)的所述第一端部(403)，其中所述把手具有U形结构，并且构造成允许用户将所述机器人手术推车(300)从一个位置移动到另一个位置。

10.根据权利要求1所述的机器人手术推车(300)，其特征在于，所述机器人手术推车(300)还包括覆盖环(443)，所述覆盖环(443)固定到所述柱体(401)的所述第二端部(405)，其中所述覆盖环(443)为所述机器人手术推车(300)提供平台。

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