CN111544118A - 一种交叠共轴外科手术机器人 - Google Patents

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CN111544118A CN202010420707.3A CN202010420707A CN111544118A CN 111544118 A CN111544118 A CN 111544118A CN 202010420707 A CN202010420707 A CN 202010420707A CN 111544118 A CN111544118 A CN 111544118A
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Abstract

本发明涉及一种交叠共轴外科手术机器人，包括：滑动组件以及与滑动组件配合连接的导向组件；所述滑动组件包括第一滑动件与第二滑动件，所述第一滑动件与所述第二滑动件对称设置；所述导向组件包括第一导向件与第二导向件，所述第一导向件与所述第二导向件通过转轴活动连接，所述转轴分别贯穿所述第一导向件与第二导向件，所述转轴底部设置有摄像头，所述摄像头能够采集图像信息；所述第一导向件与所述第二导向件内侧均配合连接有若干个机械手；任二机械手配合形成交叠区，通过所述机械手预定动作对所述交叠区内的部位进行手术操作。

Description

一种交叠共轴外科手术机器人
技术领域
本发明涉及医学领域、区块链、大数据处理以及物联网领域，尤其涉及一种交叠共轴外科手术机器人。
背景技术
外科是研究外科疾病的发生，发展规律及其临床表现、诊断、预防和治疗的科学，是以手术切除、修补为主要治病手段的专业科室，外科手术机器人是通过微小切口进行手术，与普通的开放式手术相比，具有创伤小，失血少，痛楚轻、感染风险低、术后恢复快等优点，因而得以在外科手术的诸多领域快速发展。
区块链技术，简称BT(Blockchain technology)，也被称之为分布式账本技术，是一种互联网数据库技术，其特点是去中心化、公开透明，让每个人均可参与数据库记录，每个人都能够将自己的病例信息上传至数据库内，形成一个新的区块，将数据上传过程中，采用物联网技术进行数据智能识别，提高数据识别的快速性，在进行手术时，通过大数据分析处理，机器人根据分析结果，自动识别手术区域，自动生成手术操作，进行控制交叠共轴的角度以及机械手动作，然而将区块链、物联网技术与外科手术结合起来的技术还亟待解决。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种交叠共轴外科手术机器人及其工具箱。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种交叠共轴外科手术机器人，包括：滑动组件以及与滑动组件配合连接的导向组件；其特征在于，
所述滑动组件包括第一滑动件与第二滑动件，所述第一滑动件与所述第二滑动件对称设置；
所述导向组件包括第一导向件与第二导向件，所述第一导向件与所述第二导向件通过转轴活动连接，所述转轴分别贯穿所述第一导向件与第二导向件，所述转轴底部设置有摄像头，所述摄像头能够采集图像信息；
所述第一导向件与所述第二导向件内侧均配合连接有若干个机械手；
任二机械手配合形成交叠区，所述机械手自由端设置有端口，所述机械手内部设置有若干个手术工具，所述机械手外侧沿周向设置有若干个推进机构，所述推进机构与所述手术工具对应设置，所述推进机构上设置有第一传感器，所述推进机构能够推动手术工具沿机械手的端口移动，所述端口处设置有第二传感器，所述第一传感器与所述第二传感器实现信号连接；
通过所述机械手预定动作对所述交叠区内的部位进行手术操作。
本发明一个较佳实施例中，所述第一导向件内侧配合连接有第一机械手与第二机械手，所述第一机械手与所述第二机械手分别位于所述转轴的两侧，所述第一机械手与所述第二机械手能够沿所述第一导向件滑动。
本发明一个较佳实施例中，所述第二导向件内侧配合连接有第三机械手与所述第四机械手，所述第三机械手与所述第四机械手分别位于所述转轴的两侧，所述第三机械手与所述第四机械手能够沿所述第二导向件滑动。
本发明一个较佳实施例中，所述第一导向件与所述第二导向件均为弧形结构，所述转轴贯穿连接所述第一导向件与所述第二导向件的中心位置。
本发明一个较佳实施例中，所述第一导向件与所述第二导向件均为弧形结构，所述转轴贯穿连接所述第一导向件的弧形中心位置，且所述转轴贯穿连接所述第二导向件的非中心位置；或
所述转轴贯穿连接所述第一导向件的非中心位置，且所述转轴贯穿连接所述第二导向件的弧形中心位置。
本发明一个较佳实施例中，所述第一滑动件与所述第二滑动件内侧两端均设置有挡块，所述挡块一侧设置有限位件，所述第一滑动件与所述第二滑动件内侧均设置有隔板，同一滑动件内的两限位件与所述隔板配合连接；
所述隔板能够将所述第一滑动件与所述第二滑动件分隔成第一滑槽与所述第二滑槽，所述第一滑槽与所述第一导向件配合连接，所述第二滑槽与所述第二导向件配合连接。
本发明一个较佳实施例中，所述第一滑动件与所述第二滑动件均为弧形结构，所述第一滑动件与所述第二滑动件内侧设置有导轨，所述导轨上设置有病床，所述病床能够沿所述导轨滑动。
本发明一个较佳实施例中，所述导轨上设置有若干个位置传感器，若干个位置传感器沿所述导轨长度方向间隔分布。
本发明一个较佳实施例中，任一推进机构均连接有一手术工具，所述推进机构与所述手术工具联动配合，若干个手术工具能够相同或不同。
本发明一个较佳实施例中，所述端口尺寸不小于手术工具连接端尺寸，且所述端口截面形状与所述手术工具连接端截面形状相同。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
(1)通过设置两导向件对机械手进行导向，两导向件实现正交叠即两导向件的中心通过转轴连接，两导向件在旋转的过程中能够相互配合，形成单球面手术区域，两导向件也能够去中心交叠，即转轴连接其中一导向件的中心位置，连接另一导向件的非中心位置，实现导向件的轴位变化与夹角变化，使两导向件在旋转手术过程中相互配合，形成双球面手术区域，提高手术灵活性。
(2)通过摄像头进行图像采集，实时监测病床移动状态及病床上病人的动态信息，病床能够沿导轨灵活移动，病床移动的过程中，位置传感器实时监测病床的位置信息，并通过大数据分析精准定位病人位置及状态，实现机械手安全高效的手术操作。
(3)手术工具与机械手一体结构，手术工具为内置式结构设置在机械手内部，能够对手术工具整体消毒，使整个手术工具均安全无菌，手术工具在机械手的内部环状分布，在使用手术工具时，通过推进机构将位于机械手内部的手术工具推出，更换手术工具时，将当前手术工具收回消毒，然后即将使用的手术工具推出，实现手术工具更换的智能化。
(4)两个导向件上的若干个机械手分别位于转轴的两侧，机械手沿第一导向件移动过程中，对两侧区域进行操作，避免单侧区域操作，提高手术区位度，同时任意两个或多个机械手的操作区域发生交叠，交叠区内能够实现两个或多个机械手同时配合手术操作，手术方式更加灵活多样。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的优选实施例的整体结构示意图；
图2是本发明的优选实施例的滑动组件俯视图；
图3是本发明的优选实施例的机械手局部结构示意图；
图4是本发明的优选实施例的机械手端口内部结构示意图；
图中：
1、转轴，2、摄像头，3、第一导向件，4、第三配合件，5、第三机械手，51、推进机构，52、消毒机构，53、第二传感器，54、第一传感器，6、第一配合件，7、第一机械手，8、滑动组件，801、第一滑槽，802、第二滑槽，9第一滑动件，10、检测件，11、导轨，111、位置传感器，12、病床，14、第二滑动件，15、隔板，16、第四机械手，17、第四配合件，18、第二机械手，19、第二配合件，20、第二导向件，21、挡块，22、限位件。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图1所示,本发明公开了一种交叠共轴外科手术机器人整体结构示意图。
一种交叠共轴外科手术机器人，包括：滑动组件8以及与滑动组件8配合连接的导向组件；
滑动组件8包括第一滑动件9与第二滑动件14，第一滑动件9与第二滑动件14对称设置；
导向组件包括第一导向件3与第二导向件20，第一导向件3与第二导向件20通过转轴1活动连接，转轴1分别贯穿第一导向件3与第二导向件20，转轴1底部设置有摄像头2，摄像头2能够采集图像信息；
第一导向件3与第二导向件20内侧均配合连接有若干个机械手；
任二机械手配合形成交叠区，机械手自由端设置有端口，机械手内部设置有若干个手术工具，机械手外侧沿周向设置有若干个推进机构51，推进机构51与手术工具对应设置，推进机构51上设置有第一传感器54，推进机构51能够推动手术工具沿机械手的端口移动，端口处设置有第二传感器53，第一传感器54与第二传感器53实现信号连接；
通过机械手预定动作对交叠区内的部位进行手术操作。
需要说明的是，通过设置两导向件对机械手进行导向，两导向件实现正交叠即两导向件的中心通过转轴1连接，两导向件在旋转的过程中能够相互配合，形成单球面手术区域，两导向件也能够去中心交叠，即转轴1连接其中一导向件的中心位置，连接另一导向件的非中心位置，实现导向件的轴位变化与夹角变化，使两导向件在旋转手术过程中相互配合，形成双球面手术区域，提高手术灵活性，摄像头2采集图像信息，获取病历数据，并将病历数据形成区块链，病历数据去中心化处理，通过大数据分析原始病历数据，进行自动定位手术位置，通过机械手的旋转、伸缩、抓取、按压等操作实现部位的手术精准操作。
根据本发明实施例，第一导向件3内侧配合连接有第一机械手7与第二机械手18，第一机械手7与第二机械手18分别位于转轴1的两侧，第一机械手7与第二机械手18能够沿第一导向件3滑动。
需要说明的是，第一机械手7通过第一配合件6连接在第一导向件内侧，第二机械手18通过第二配合件19连接在第一导向件内侧，第一机械手7与第二机械手18分别通过第一配合件6与第二配合件19均能够实现万向转动，第一机械手7与第二机械手18端部设置有探头，通过探头能够实时监测手术状态信息，第一机械手7与第二机械手18在不同的弧段移动，使第一机械手7与第二机械手18具有不同的操作区域，能够实现多角度手术操作。
根据本发明实施例，第二导向件20内侧配合连接有第三机械手5与第四机械手16，第三机械手5与第四机械手16分别位于转轴1的两侧，第三机械手5与第四机械手16能够沿第二导向件20滑动。
需要说明的是，第三机械手5通过第三配合件4连接在第二导向件20内侧，第四机械手16通过第四配合件17连接在第二导向件20内侧，两个导向件上的若干个机械手分别位于转轴1的两侧，机械手沿第二导向件20移动过程中，对两侧区域进行操作，避免单侧区域操作，提高手术区位度，同时任意两个或多个机械手的操作区域发生交叠，交叠区内能够实现两个或多个机械手同时配合手术操作，手术方式更加灵活多样。
根据本发明实施例，第一导向件3与第二导向件20均为弧形结构，转轴1贯穿连接第一导向件3与第二导向件20的中心位置。
需要说明的是，转轴1连接第一导向件3与第二导向件20的中心位置，此时第一导向件3与第二导向件20实现正交叠，相互配合操作的机械手形成单球面操作区域，多个机械手联动配合进行同一项手术的操作。
根据本发明实施例，第一导向件3与第二导向件20均为弧形结构，转轴1贯穿连接第一导向件3的弧形中心位置，且转轴1贯穿连接第二导向件20的非中心位置；或
转轴1贯穿连接第一导向件3的非中心位置，且转轴1贯穿连接第二导向件20的弧形中心位置。
需要说明的是，转轴1连接一导向件的中心位置，并连接另一导向件的非中心位置，此时形成去中心交叠，若干个机械手在操作过程中能够形成多球面操作区域，即通过位于不同区位的机械手实现两个手术或多个手术同时操作，互不干扰，第一导向件3上的机械手操作过程中，第二导向件20上的机械手能够配合完成辅助工作。
如图2所示，本发明公开了滑动组件俯视图；
根据本发明实施例，第一滑动组件与第二滑动组件内侧两端均设置有挡块21，挡块21一侧设置有限位件22，第一滑动组件8与第二滑动组件8内侧均设置有隔板15，同一滑动组件8内的两限位件22与隔板15配合连接；
隔板15能够将第一滑动件与第二滑动件均分隔成第一滑槽801与第二滑槽802，第一滑槽801与第一导向件3配合连接，第二滑槽802与第二导向件20配合连接。
需要说明的是，第一导向件3两端均设置有第一滑块，第一导向件3一端的第一滑块设置在第一滑动件9内的第一滑槽801，第一导向件3的另一端的第一滑块设置在第二滑动件14内的第一滑槽801；第二导向件20两端均设置有第二滑块，第二导向件20一端的第二滑块设置在第二滑动件14内的第二滑槽802，第二导向件20的另一端的第二滑块设置在第二滑动件14内的第二滑槽802，第一滑槽801设置在第二滑槽802外侧，即可以理解为第一导向件3分别设置在第一滑动件9与第二滑动件14的第一滑槽801内，能够沿第一滑槽801滑动，第二导向件20分别设置在第一滑动件9与第二滑动件14的第二滑槽802内，能够沿第二滑槽802滑动，第一导向件3与第二导向件20滑动过程中，第一导向件3与第二导向件20之间的角度发生变化，角度变化范围0-120度，优选的角度范围30度、45度、60度、90度。
根据本发明实施例，第一滑动组件与第二滑动组件均为弧形结构，第一滑动组件与第二滑动组件内侧设置有导轨11，导轨11上设置有病床12，病床12能够沿导轨11滑动。
需要说明的是，病床12位于第一滑动件9与第二滑动件14的弧形下方，病人躺在病床12上，病床12上方的摄像头2能够实时监测病床12的位置信息以及病人的姿态信息，通过摄像头2监测的信息，实时调整第一导向件3与第二导向件20的位置及角度，以配合病人姿态信息，精准的进行手术操作。
根据本发明实施例，导轨11上设置有若干个位置传感器111，若干个位置传感器111沿导轨11长度方向间隔分布。
需要说明的是，第一滑动件9与第二滑动件14端部设置有检测件10，当病床12即将进入手术区域时，检测件10检测到病床12信号，病床12信号传输至控制器，控制器控制摄像头2进行采集图像信息，手术操作过程中，第一导向件3与第二导向件20滑动调整时，可以根据病床12的实时位置进行相应的调整角度。
如图3所示，本发明公开了机械手局部结构示意图。
根据本发明实施例，任一推进机构51均连接有一手术工具，推进机构51与手术工具联动配合，若干个手术工具能够相同或不同。
需要说明的是，任一一个机械手上设置有消毒机构52，通过消毒机构52能够对机械手内部的手术工具进行消毒，推进机构51与手术工具一一对应，根据手术操作进行选择不同的手术工具进行使用，在进行选择手术工具时，控制对应的推动机构伸缩，将手术工具从端口推出。
如图4所示，本发明公开了机械手端口内部结构示意图；
根据本发明实施例，端口尺寸不小于手术工具连接端尺寸，且端口截面形状与手术工具连接端截面形状相同。
需要说明的是，端口截面形状与手术工具截面形状相同，端口尺寸大于或等于手术工具连接端尺寸，保证手术工具能够从端口内灵活推出，不会出现卡住手术工具的情况，保证手术过程顺利进行。
通过设置两导向件对机械手进行导向，两导向件实现正交叠即两导向件的中心通过转轴1连接，两导向件在旋转的过程中能够相互配合，形成单球面手术区域，两导向件也能够去中心交叠，即转轴1连接其中一导向件的中心位置，连接另一导向件的非中心位置，实现导向件的轴位变化与夹角变化，使两导向件在旋转手术过程中相互配合，形成双球面手术区域，提高手术灵活性。
通过摄像头2进行图像采集，实时监测病床12移动状态及病床12上病人的动态信息，病床12能够沿导轨11灵活移动，病床12移动的过程中，位置传感器111实时监测病床12的位置信息，并通过大数据分析精准定位病人位置及状态，实现机械手安全高效的手术操作。
手术工具与机械手一体结构，手术工具为内置式结构设置在机械手内部，能够对手术工具整体消毒，使整个手术工具均安全无菌，手术工具在机械手的内部环状分布，在使用手术工具时，通过推进机构51将位于机械手内部的手术工具推出，更换手术工具时，将当前手术工具收回消毒，然后即将使用的手术工具推出，实现手术工具更换的智能化。
两个导向件上的若干个机械手分别位于转轴1的两侧，机械手沿第一导向件3移动过程中，对两侧区域进行操作，避免单侧区域操作，提高手术区位度，同时任意两个或多个机械手的操作区域发生交叠，交叠区内能够实现两个或多个机械手同时配合手术操作，手术方式更加灵活多样。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种交叠共轴外科手术机器人，包括：滑动组件以及与滑动组件配合连接的导向组件；其特征在于，
所述滑动组件包括第一滑动件与第二滑动件，所述第一滑动件与所述第二滑动件对称设置；
所述导向组件包括第一导向件与第二导向件，所述第一导向件与所述第二导向件通过转轴活动连接，所述转轴分别贯穿所述第一导向件与第二导向件，所述转轴底部设置有摄像头，所述摄像头能够采集图像信息；
所述第一导向件与所述第二导向件内侧均配合连接有若干个机械手；
任二机械手配合形成交叠区，所述机械手自由端设置有端口，所述机械手内部设置有若干个手术工具，所述机械手外侧沿周向设置有若干个推进机构，所述推进机构与所述手术工具对应设置，所述推进机构上设置有第一传感器，所述推进机构能够推动手术工具沿机械手的端口移动，所述端口处设置有第二传感器，所述第一传感器与所述第二传感器实现信号连接；
通过所述机械手预定动作对所述交叠区内的部位进行手术操作。
2.根据权利要求1所述的一种交叠共轴外科手术机器人，其特征在于：所述第一导向件内侧配合连接有第一机械手与第二机械手，所述第一机械手与所述第二机械手分别位于所述转轴的两侧，所述第一机械手与所述第二机械手能够沿所述第一导向件滑动。
3.根据权利要求1所述的一种交叠共轴外科手术机器人，其特征在于：所述第二导向件内侧配合连接有第三机械手与所述第四机械手，所述第三机械手与所述第四机械手分别位于所述转轴的两侧，所述第三机械手与所述第四机械手能够沿所述第二导向件滑动。
4.根据权利要求1所述的一种交叠共轴外科手术机器人，其特征在于：所述第一导向件与所述第二导向件均为弧形结构，所述转轴贯穿连接所述第一导向件与所述第二导向件的中心位置。
5.根据权利要求1所述的一种交叠共轴外科手术机器人，其特征在于：所述第一导向件与所述第二导向件均为弧形结构，所述转轴贯穿连接所述第一导向件的弧形中心位置，且所述转轴贯穿连接所述第二导向件的非中心位置；或
所述转轴贯穿连接所述第一导向件的非中心位置，且所述转轴贯穿连接所述第二导向件的弧形中心位置。
6.根据权利要求1所述的一种交叠共轴外科手术机器人，其特征在于：所述第一滑动件与所述第二滑动件内侧两端均设置有挡块，所述挡块一侧设置有限位件，所述第一滑动件与所述第二滑动件内侧均设置有隔板，同一滑动组件内的两限位件与所述隔板配合连接；
所述隔板能够将所述第一滑动件与所述第二滑动件分隔成第一滑槽与所述第二滑槽，所述第一滑槽与所述第一导向件配合连接，所述第二滑槽与所述第二导向件配合连接。
7.根据权利要求1所述的一种交叠共轴外科手术机器人，其特征在于：
所述第一滑动件与所述第二滑动件均为弧形结构，所述第一滑动件与所述第二滑动件内侧设置有导轨，所述导轨上设置有病床，所述病床能够沿所述导轨滑动。
8.根据权利要求1所述的一种交叠共轴外科手术机器人，其特征在于：所述导轨上设置有若干个位置传感器，若干个位置传感器沿所述导轨长度方向间隔分布。
9.根据权利要求1所述的一种交叠共轴外科手术机器人，其特征在于：任一推进机构均连接有一手术工具，所述推进机构与所述手术工具联动配合，若干个手术工具能够相同或不同。
10.根据权利要求1所述的一种交叠共轴外科手术机器人，其特征在于：所述端口尺寸不小于手术工具连接端尺寸，且所述端口截面形状与所述手术工具连接端截面形状相同。
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