CN113040918A - 一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人 - Google Patents

一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN113040918A
CN113040918A CN202110286688.4A CN202110286688A CN113040918A CN 113040918 A CN113040918 A CN 113040918A CN 202110286688 A CN202110286688 A CN 202110286688A CN 113040918 A CN113040918 A CN 113040918A
Authority
CN
China
Prior art keywords
manipulator
cutter
shaft
motor
screw
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110286688.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113040918B (zh
Inventor
杜付鑫
张钢
苑宇龙
秦川界
李贻斌
宋锐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN202110286688.4A priority Critical patent/CN113040918B/zh
Publication of CN113040918A publication Critical patent/CN113040918A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113040918B publication Critical patent/CN113040918B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70Manipulators specially adapted for use in surgery
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/71Manipulators operated by drive cable mechanisms

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本公开提供了一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,包括底座和固定支撑机构,所述固定支撑机构包括固定平台和支撑件,所述固定平台安装在底座上,所述支撑件安装在固定平台上;刀具轴驱动机构,所述刀具驱动机构包括刀具进给机构和刀具旋转机构,所述刀具进给机构和刀具旋转机构安装在支撑件上;机械手驱动机构,所述机械手驱动结构包括机械手旋转机构和机械手弯曲机构;以及机械手,所述机械手与机械手驱动机构相连;所述刀具旋转机构带动刀具绕轴线旋转,所述刀具进给机构带动刀具轴向进给,所述机械手旋转机构带动机械手旋转,所述机械手弯曲机构带动机械手向一侧弯曲。具有快速、高效柔性实现受限空间骨病变区清楚的优点。

Description

一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人
技术领域
本公开属于机械制造和手术机器人领域,具体涉及一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息,不必然构成在先技术。
微创手术,是21世纪外科手术革命性的进步,其具备术前准备少、术中创伤小、术后恢复快等优点。连续体机械手(CM)因其柔顺、灵活、精细的特点,已应用于许多微创外科手术。自主手术是指由智能机器人或机械系统完成部分或全部任务的手术,可以有效地提高手术精度、效率等。骨科手术是最早应用自主机器人的医学应用之一,但迄今为止的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人系统普遍采用刚性机构作为核心构造,虽然有效地改善了手术结果,但仍存在一定的局限性,主要体现在灵巧性和空间性方面。为了解决这一问题,本发明设计了一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,包含刚性定位结构和柔性连续体机械手(CM)。
全髋关节置换术(THA)是最常见的骨科手术之一,主要用于治疗严重的骨关节炎以及其他不常见的病症(包括骨坏死、骨折、发育不良、骨肿瘤等),在当保守治疗(止痛药、物理疗法等)排除在外考虑,而近些年原发性THA的发病率不断上升。现有技术对受限空间内骨病变区清创存在较大难度。
发明内容
本公开为了解决上述问题,提出了一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,本公开为了解决现有刚性用于受限空间骨病变区清除的手术机器人结构灵巧性、空间性不足、精确性差的技术问题。
根据一些实施例,本公开采用如下技术方案:
一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,包括:
底座;
固定支撑机构,包括固定平台和支撑件,所述固定平台安装在底座上,所述支撑件安装在固定平台上;
刀具轴驱动机构,包括刀具进给机构和刀具旋转机构,所述刀具进给机构和刀具旋转机构安装在支撑件上;
机械手驱动机构,包括机械手旋转机构和机械手弯曲机构,机械手旋转机构和机械手弯曲机构安装于固定支撑机构上;以及
机械手,与机械手驱动机构相连;
其中,所述刀具旋转机构带动刀具绕轴线旋转,所述刀具进给机构带动刀具轴向进给,所述机械手旋转机构带动机械手旋转,所述机械手弯曲机构带动机械手向一侧弯曲。
另外,根据本公开实施例的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人还可以具有以下附加技术特征:
优选的,所述刀具进给机构包括:移动平台,所述移动平台位于固定平台上;第一丝杠,所述第一丝杠与移动平台相连;联轴器,所述联轴器位于第一丝杠端部;以及第一电机,所述第一电机安装于固定平台上,所述第一电机通过联轴器与第一丝杠相连;所述第一电机正反转运动带动第一丝杠转动,所述第一丝杠转动带动移动平台移动,所述移动平台移动带动刀具轴向进给。
优选的,所述旋转机构包括:驱动轴,所述驱动轴安装于支撑件上;第二电机,所述第二电机位于移动平台上;后置带轮,所述后置带轮与驱动轴相连;以及后置皮带,所述后置皮带与后置带轮连接驱动轴和第二电机;刀具轴,所述刀具轴与驱动轴相连;刀具,所述刀具与刀具轴相连;所述第二电机正反转带动驱动轴旋转,所述驱动轴旋转带动刀具轴旋转,所述刀具轴旋转带动刀具绕轴线旋转。
优选的,所述机械手旋转机构包括:第三电机,所述第三电机位于固定平台上;旋转轴,所述旋转轴位于支撑件上;前置带轮,所述前置带轮位于旋转轴端部;以及前置皮带,所述前置皮带与前置带轮配合,所述电机通过前置皮带和前置带轮与旋转轴相连;所述第三电机正反转带动机械手绕轴线旋转。
优选的,所述机械手弯曲机构包括:第四电机,所述第四电机安装在旋转轴上;第二丝杠,所述第二丝杠通过联轴器与第四电机相连;丝杠固定盘,所述丝杠固定盘固定丝杠;丝杠螺母,所述丝杠螺母套设在丝杠上,所述丝杠螺母与驱动缆线管相连;以及滑块,所述滑块与丝杠螺母相连,所述滑块还与旋转轴相连;拉力传感器,所述拉力传感器位于滑块上;所述第四电机带动第二丝杠转动,所述第二丝杠带动丝杠螺母移动,所述丝杠螺母通过滑块沿着导轨移动,所述丝杠螺母牵引驱动缆线管,所述驱动缆线管牵引机械手弯曲。
优选的,所述机械手包括:刀具轴,所述刀具轴穿设在旋转轴中;刀具,所述刀具设置在刀具轴末端;驱动缆线孔,所述驱动缆线孔设置在柔性连续体上;以及驱动缆线管,所述驱动缆线管穿设在驱动缆线孔内,所述驱动缆线管与丝杆螺母相连;所述丝杆螺母在第二丝杆上移动牵引驱动线缆管进而带动柔性连续体弯曲或伸展。
优选的,所述移动平台上设有丝孔,所述第一丝杆贯穿移动平台上的丝孔并与底座通过轴承相连。
优选的,所述丝杠固定盘包括第一丝杠固定盘和第二丝杠固定盘,所述第一丝杠固定盘和第二丝杠固定盘之间设有导杆。
优选的,所述支撑件包括第一支撑件和第二支撑件,所述第一支撑件和第二支撑件分别支撑刀具轴的两端。
优选的,所述旋转轴上设有与滑块配合的导轨。
与现有技术相比,本公开的有益效果为:
本公开的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,设置机械手通过旋转运动和弯曲运动的配合,实现空间上各个方向的定点操作;通过采用两条驱动缆线来完成机械手向一侧的弯曲,使得整个机构更加简洁、紧凑,避免了传统柔性连续体机械手结构的冗余,使得手术机器人更好的实现简洁化和一体化。
本公开的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,通过更改结构,使每根驱动缆线与两个传感器连结,更加有利于提高弯曲运动的精准度,更加便于进行手术操作;通过采用进给装置,更好的实现了刀具的快速更换以及手术区更深区域的操作,提高了手术操作的效率。
本公开的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,结构简单,易于操作,减少了传统骨科手术的人员配置,提高了手术执行的效率。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解,本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开,并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开的用于受限空间骨病变区清除手术机器人整体结构示意图;
图2为本公开的用于受限空间骨病变区清除手术机器人侧视图;
图3为本公开的用于受限空间骨病变区清除手术机器人的柔性连续体机械手驱动装置结构示意图;
图4为本公开的用于受限空间骨病变区清除手术机器人的刀具轴驱动装置结构示意图;
图5为本公开的用于受限空间骨病变区清除手术机器人的柔性连续体机械手示意图;
图6为本公开的用于受限空间骨病变区清除手术机器人的驱动电缆的连接示意图。
附图标记说明:
在图1-图6中,第一支撑件1;后置皮带2;驱动轴3;第二支撑件4;联轴器5;刀具轴6;旋转轴7;第四电机8;第三支撑件9;第一丝杠固定盘10;导杆11;滑块12;第二丝杠固定盘13;第四支撑件14;前导板15;驱动缆线管16;柔性连续体17;刀具18;固定平台19;底座20;第三电机21;拉力传感器22;丝杠螺母23;第二丝杠24;第一电机25;联轴器26;第一丝杠27;第二电机28;移动平台29;后置带轮30;驱动缆线孔31;光纤传感器32;前置皮带33;前置带轮34;导轨35。
具体实施方式:
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中,术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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,只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词,并非特指本公开中任一部件或元件,不能理解为对本公开的限制。
本公开中,术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解,表示可以是固定连接,也可以是一体地连接或可拆卸连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员,可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义,不能理解为对本公开的限制。
如图1-6所示,一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,包括底座20;固定支撑机构,所述固定支撑机构包括固定平台19和支撑件,所述固定平台19安装在底座20上,所述支撑件安装在固定平台19上;刀具轴6驱动机构,所述刀具18驱动机构包括刀具18进给机构和刀具18旋转机构,所述刀具18进给机构和刀具18旋转机构安装在支撑件上;机械手驱动机构,所述机械手驱动结构包括机械手旋转机构和机械手弯曲机构;以及机械手,所述机械手与机械手驱动机构相连;所述刀具18旋转机构带动刀具18绕轴线旋转,所述刀具18进给机构带动刀具轴6向进给,所述机械手旋转机构带动机械手旋转,所述机械手弯曲机构带动机械手向一侧弯曲。
具体的,用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,包括刀具轴6驱动机构、机械手驱动机构、机械手和固定支撑机构。刀具轴6驱动装置包括刀具轴6进给机构和旋转机构,刀具轴6进给机构包括移动平台29、第一丝杠27、联轴器26、第一电机25,刀具轴6旋转机构安装在移动平台29上,包括第二电机28、后置带轮30、后置皮带2和驱动轴3,驱动轴3与第二电机28通过皮带传动,通过联轴器26与刀具轴6连接;机械手驱动机构安装在固定平台19上,包括第四电机8、电机固定片、第二丝杠24、联轴器、导杆11、滑块12、导轨35、拉力传感器22、前置皮带33、前置带轮34、丝杠固定盘、旋转轴7,旋转轴7通过支撑件固定,与第三电机21通过皮带传动,通过前导板15与柔性通道连接,丝杠固定盘、导轨35均安装于旋转轴7上,第四电机8通过第四电机8固定片安装于旋转轴7,丝杠和导杆11两端分别固定于丝杠固定盘上,滑块12与丝杠螺母23连接安装于导轨35和丝杠上;柔性连续体17机械手包括柔性通道、光纤传感器32、刀具轴6、刀具18、驱动缆线孔31、驱动缆线管16,柔性连续体17与支撑件固定,光纤传感器32和刀具轴6穿过柔性连续体17的驱动缆线孔31,刀具18安装于刀具轴6上,驱动缆线管16一端与滑块12连接,另一端穿过柔性连续体17固定于柔性连续体17端面;固定结构支撑包括底座20、固定平台19、支撑件,固定平台19安装于底座20上,支撑件安装于固定平台19上。
柔性连续体17机械手能够实现绕轴线旋转运动和向一侧弯曲运动,刀具轴6能够实现绕轴线旋转和轴向进给运动。机械手绕轴线的旋转装置包括旋转轴7、第四电机8、前置皮带33、前置带轮34;旋转轴7两端分别固定于支撑件,通过前导板15与柔性连续体17连接;旋转轴7与第三电机21通过前置皮带33传动;第三电机21正反转运动带动旋转轴7旋转实现机械手绕轴线旋转。机械手向一侧弯曲装置包括第四电机8、丝杠、丝杠螺母23、驱动缆线孔31、驱动缆线管16,第四电机8固定于旋转轴7上,通过联轴器与第二丝杠24连接,第二丝杠24穿过丝杠螺母23两端固定于丝杠固定盘;驱动缆线通过驱动缆线管16,一端与丝杠螺母23连接,另一端穿过柔性连续体17固定于柔性通道端面;第四电机8正反转运动带动丝杠转动,带动丝杠螺母23前后运动,拉动驱动缆线管16进而实现机械手向一侧弯曲运动。
刀具18绕轴线的旋转装置包括驱动轴3、后置皮带2、后置带轮30、第二电机28;驱动轴3固定于支撑件上,通过联轴器5与刀具轴6连接;驱动轴3与第二电机28通过后置皮带2传动;第二电机28正反转运动带动驱动轴3旋转,从而带动刀具轴6旋转,实现刀具18绕轴线旋转。刀具轴6的轴向进给装置包括支撑件、移动平台29、第一丝杠27、第一电机25;支撑件固定于移动平台29上;第一电机25置于固定平台19,通过联轴器26与第一丝杠27连接,第一丝杠27穿过移动平台29底部的丝孔并于底座20通过轴承连接;第一电机25的正反转运动带动丝杠转动,带动移动平台29前后移动,从而实现刀具18的轴向进给运动。
刀具轴6驱动装置包括刀具轴6旋转结构和刀具轴6进给结构,刀具轴6旋转结构固定于刀具轴6进给结构的移动平台29上。柔性连续体17机械手驱动装置包括第四电机8、丝杠、丝杠螺母23、拉力传感器22,该装置固定于固定平台19,拉力传感器22安装在滑块12上。柔性连续体17包括柔性通道、刀具轴6、刀具18、驱动缆线、光纤传感器32;所述驱动缆线与光纤传感器32通过柔性连续体17两侧小通道。第一驱动缆线管16连接于第一丝杠27螺母23,第二驱动揽线管连接于第二丝杠24螺母23。固定结构包括底座20、固定平台19、支撑件、角座;固定平台19安装于底座20上,所述支撑件安装于固定平台19和移动平台29上。柔性连续体17机械手能够实现绕轴线旋转运动和向一侧弯曲运动,所述刀具轴6能够实现绕轴线旋转和轴向进给运动。机械手绕轴线的旋转装置包括旋转轴7、第四电机8、前置皮带33、带轮;旋转轴7两端分别固定于支撑件,通过前导板15与柔性通道连接;旋转轴7与第四电机8通过前置皮带33传动;第四电机8正反转运动带动旋转轴7旋转实现机械手绕轴线旋转。
支撑件包括第一支撑件1、第二支撑件4、第三支撑件9和第四支撑件14,其中第一支撑件1、第四支撑件14安装于移动平台29上,第三支撑件9、第四支撑件14安装于固定平台19上,通过角座固定位置,固定平台19安装在底座20上;后置皮带2安装在后置带轮30上,后置带轮30分别安装在驱动轴3和第二电机28上,驱动轴3和第二电机28通过后置皮带2传动;前置皮带33安装在前置带轮34上,前置带轮34分别安装在旋转轴7和第三电机21上,旋转轴7和第三电机21通过前置皮带33传动。驱动轴3通过第一支撑件1和第四支撑件14实现周向固定,通过联轴器5与刀具轴6连接;刀具轴6分别穿过旋转轴7和柔性连续体17中心开口管腔,前端安装有刀具18;旋转轴7通过第三支撑件9和第四支撑件14实现周向固定,通过前导板15与柔性连续体17连接。
第四电机8安装在第三支撑件9上,安装在旋转轴7的两侧,通过联轴器26与第二丝杠24连接,第二丝杠24通过轴承安装在丝杠固定盘上实现周向固定,且穿过丝杠螺母23;导轨35安装在旋转轴7上,且穿过滑块12;拉力传感器22安装在滑块12上,并与丝杠螺母23相连;导杆11安装在丝杠固定盘上。柔性连续体17为超弹性镍钛合金(NiTi)管,带有几个等距缺口,以实现关节平面的柔韧性,同时在所有其他平面上保持刚性和受力;包含中心开口管腔作为仪器通道,四个小通道(每侧两个),用于嵌入驱动电缆管和光纤传感器32。驱动缆线管16穿过驱动缆线孔31,一端固定于丝杠螺母23上,另一端穿过柔性连续体17小通道固定于柔性连续体17端面。
本公开的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人能够实现柔性连续体17机械手能够实现绕轴线旋转运动和向一侧弯曲运动,所述刀具轴6能够实现绕轴线旋转和轴向进给运动:刀具18进给机构包括:移动平台29,所述移动平台29位于固定平台19上;第一丝杠27,所述第一丝杠27与移动平台29相连;联轴器26,所述联轴器26位于第一丝杠27端部;以及第一电机25,所述第一电机25安装于固定平台19上,所述第一电机25通过联轴器26与第一丝杠27相连;所述第一电机25正反转运动带动第一丝杠27转动,所述第一丝杠27转动带动移动平台29移动,所述移动平台29移动带动刀具轴6向进给。旋转机构包括:驱动轴3,所述驱动轴3安装于支撑件上;第二电机28,所述第二电机28位于移动平台29上;后置带轮30,所述后置带轮30与驱动轴3相连;以及后置皮带2,所述后置皮带2与后置带轮30连接驱动轴3和第二电机28刀具轴6,所述刀具轴6与驱动轴3相连;刀具18,所述刀具18与刀具轴6相连;所述第二电机28正反转带动驱动轴3旋转,所述驱动轴3旋转带动刀具轴6旋转,所述刀具轴6旋转带动刀具18绕轴线旋转。
机械手旋转机构包括:第三电机21,所述第三电机21位于固定平台19上;旋转轴7,所述旋转轴7位于支撑件上;前置带轮34,所述前置带轮34位于旋转轴7端部;以及前置皮带33,所述前置皮带33与前置带轮34配合,所述电机通过前置皮带33和前置带轮34与旋转轴7相连;所述第三电机21正反转带动机械手绕轴线旋转。机械手弯曲机构包括:第四电机8,所述第四电机8安装在旋转轴7上;第二丝杠24,所述第二丝杠24通过联轴器与第四电机8相连;丝杠固定盘,所述丝杠固定盘固定丝杠;丝杠螺母23,所述丝杠螺母23套设在丝杠上,所述丝杠螺母23与驱动缆线管16相连;以及滑块12,所述滑块12与丝杠螺母23相连,所述滑块12还与旋转轴7相连;拉力传感器22,所述拉力传感器22位于滑块12上;所述第四电机8带动第二丝杠24转动,所述第二丝杠24带动丝杠螺母23移动,所述丝杠螺母23通过滑块12沿着导轨35移动,所述丝杠螺母23牵引驱动缆线管16,所述驱动缆线管16牵引机械手弯曲。
机械手包括:刀具轴6,所述刀具轴6穿设在旋转轴7中;刀具18,所述刀具18设置在刀具轴6末端;驱动缆线孔31,所述驱动缆线孔31设置在柔性连续体17上;以及驱动缆线管16,所述驱动缆线管16穿设在驱动缆线孔31内,所述驱动缆线管16与丝杆螺母相连;所述丝杆螺母在第二丝杆上移动牵引驱动线缆管进而带动柔性连续体17弯曲或伸展。移动平台29上设有丝孔,所述第一丝杆贯穿移动平台29上的丝孔并与底座20通过轴承相连。所述丝杠固定盘包括第一丝杠27固定盘10和第二丝杠24固定盘13,所述第一丝杠27固定盘10和第二丝杠24固定盘13之间设有导杆11。所述支撑件包括第一支撑件和第二支撑件,所述第一支撑件和第二支撑件分别支撑刀具轴6的两端。旋转轴7上设有与滑块12配合的导轨35。
工作前,第一电机25的正反转运动,实现刀具轴6的轴向进给运动,可快速安装刀具18。工作时,第三电机21和第四电机8的正反转运动相互配合,可实现柔性连续体17向任意方向的弯曲合伸展;第二电机28的正反转运动带动刀具18快速旋转,在手术区可实现快速切除病灶;同时可通过第一电机25的正反转运动,带动刀具轴6轴向进给,实现对手术区同一方向更深区域病灶的切除。本公开通过更改结构,使弯曲和旋转相结合,实现柔性连续体17机械手向任意方向的弯曲,有效的节省了电机数量,明显的减轻了用于受限空间骨病变区清除手术机器人的重量,大大增强了对手术操作的协助作用,提高了手术机器人的轻便性和安全性。
本公开的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,既有轻便、清洁、结构简单、操作等优点,又减少了对手术执行人员数量的要求,这样就最大限度地减少了执行人员对手术器械的无意干扰,能够进行更多的协同运动,对我国骨科机器人领域发展具有重要意义。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已,并不用于限制本公开,对于本领域的技术人员来说,本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述,但并非对本公开保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本公开的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,其特征在于,包括:
底座;
固定支撑机构,包括固定平台和支撑件,所述固定平台安装在底座上,所述支撑件安装在固定平台上;
刀具轴驱动机构,包括刀具进给机构和刀具旋转机构,所述刀具进给机构和刀具旋转机构安装在支撑件上;
机械手驱动机构,包括机械手旋转机构和机械手弯曲机构,机械手旋转机构和机械手弯曲机构安装于固定支撑机构上;以及
机械手,与机械手驱动机构相连;
其中,所述刀具旋转机构带动刀具绕轴线旋转,所述刀具进给机构带动刀具轴向进给,所述机械手旋转机构带动机械手旋转,所述机械手弯曲机构带动机械手向一侧弯曲。
2.根据权利要求1所述的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,其特征在于,所述刀具进给机构包括:
移动平台,所述移动平台位于固定平台上;
第一丝杠,所述第一丝杠与移动平台相连;
联轴器,所述联轴器位于第一丝杠端部;以及
第一电机,所述第一电机安装于固定平台上,所述第一电机通过联轴器与第一丝杠相连;
所述第一电机正反转运动带动第一丝杠转动,所述第一丝杠转动带动移动平台移动,所述移动平台移动带动刀具轴向进给。
3.根据权利要求1所述的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,其特征在于,所述旋转机构包括:
驱动轴,所述驱动轴安装于支撑件上;
第二电机,所述第二电机位于移动平台上;
后置带轮,所述后置带轮与驱动轴相连;以及
后置皮带,所述后置皮带与后置带轮连接驱动轴和第二电机;
刀具轴,所述刀具轴与驱动轴相连;
刀具,所述刀具与刀具轴相连;
所述第二电机正反转带动驱动轴旋转,所述驱动轴旋转带动刀具轴旋转,所述刀具轴旋转带动刀具绕轴线旋转。
4.根据权利要求1所述的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,其特征在于,所述机械手旋转机构包括:
第三电机,所述第三电机位于固定平台上;
旋转轴,所述旋转轴位于支撑件上;
前置带轮,所述前置带轮位于旋转轴端部;以及
前置皮带,所述前置皮带与前置带轮配合,所述电机通过前置皮带和前置带轮与旋转轴相连;
所述第三电机正反转带动机械手绕轴线旋转。
5.根据权利要求1所述的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,其特征在于,所述机械手弯曲机构包括:
第四电机,所述第四电机安装在旋转轴上;
第二丝杠,所述第二丝杠通过联轴器与第四电机相连;
丝杠固定盘,所述丝杠固定盘固定丝杠;
丝杠螺母,所述丝杠螺母套设在丝杠上,所述丝杠螺母与驱动缆线管相连;以及
滑块,所述滑块与丝杠螺母相连,所述滑块还与旋转轴相连;
拉力传感器,所述拉力传感器位于滑块上;
所述第四电机带动第二丝杠转动,所述第二丝杠带动丝杠螺母移动,所述丝杠螺母通过滑块沿着导轨移动,所述丝杠螺母牵引驱动缆线管,所述驱动缆线管牵引机械手弯曲。
6.根据权利要求1所述的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,其特征在于,所述机械手包括:
刀具轴,所述刀具轴穿设在旋转轴中;
刀具,所述刀具设置在刀具轴末端;
驱动缆线孔,所述驱动缆线孔设置在柔性连续体上;以及
驱动缆线管,所述驱动缆线管穿设在驱动缆线孔内,所述驱动缆线管与丝杆螺母相连;
所述丝杆螺母在第二丝杆上移动牵引驱动线缆管进而带动柔性连续体弯曲或伸展。
7.根据权利要求2所述的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,其特征在于,所述移动平台上设有丝孔,所述第一丝杆贯穿移动平台上的丝孔并与底座通过轴承相连。
8.根据权利要求5所述的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,其特征在于,所述丝杠固定盘包括第一丝杠固定盘和第二丝杠固定盘,所述第一丝杠固定盘和第二丝杠固定盘之间设有导杆。
9.根据权利要求1所述的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,其特征在于,所述支撑件包括第一支撑件和第二支撑件,所述第一支撑件和第二支撑件分别支撑刀具轴的两端。
10.根据权利要求4所述的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,其特征在于,所述旋转轴上设有与滑块配合的导轨。
CN202110286688.4A 2021-03-17 2021-03-17 一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人 Active CN113040918B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110286688.4A CN113040918B (zh) 2021-03-17 2021-03-17 一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110286688.4A CN113040918B (zh) 2021-03-17 2021-03-17 一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113040918A true CN113040918A (zh) 2021-06-29
CN113040918B CN113040918B (zh) 2022-07-26

Family

ID=76513027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110286688.4A Active CN113040918B (zh) 2021-03-17 2021-03-17 一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113040918B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114947966A (zh) * 2022-08-01 2022-08-30 中国科学院自动化研究所 柔性医疗设备
CN115089301A (zh) * 2022-06-21 2022-09-23 山东大学 一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人及其控制方法
CN115281585A (zh) * 2022-06-30 2022-11-04 中国科学院自动化研究所 柔性可控器械的拉线驱动装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080064921A1 (en) * 2006-06-13 2008-03-13 Intuitive Surgical, Inc. Guide tube control of minimally invasive surgical instruments
CN104997549A (zh) * 2015-08-24 2015-10-28 深圳市鑫君特智能医疗器械有限公司 用于骨科机器人的智能骨钻
CN106687054A (zh) * 2014-08-14 2017-05-17 拜欧米特制造有限责任公司 柔性骨钻孔器
CN108245254A (zh) * 2018-01-10 2018-07-06 北京术锐技术有限公司 一种多用途的柔性手术工具系统
CN110269684A (zh) * 2019-06-18 2019-09-24 上海交通大学 一种柔性手术终端模块及喉部微创手术柔性机器人
CN111568552A (zh) * 2020-04-14 2020-08-25 山东大学 一种经自然腔道的窥镜手术机器人

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7023110B2 (ja) * 2015-07-09 2022-02-21 川崎重工業株式会社 手術用ロボット
CN110368091A (zh) * 2019-07-23 2019-10-25 南开大学 一种单孔腹腔手术机器人系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080064921A1 (en) * 2006-06-13 2008-03-13 Intuitive Surgical, Inc. Guide tube control of minimally invasive surgical instruments
CN106687054A (zh) * 2014-08-14 2017-05-17 拜欧米特制造有限责任公司 柔性骨钻孔器
CN104997549A (zh) * 2015-08-24 2015-10-28 深圳市鑫君特智能医疗器械有限公司 用于骨科机器人的智能骨钻
CN108245254A (zh) * 2018-01-10 2018-07-06 北京术锐技术有限公司 一种多用途的柔性手术工具系统
CN110269684A (zh) * 2019-06-18 2019-09-24 上海交通大学 一种柔性手术终端模块及喉部微创手术柔性机器人
CN111568552A (zh) * 2020-04-14 2020-08-25 山东大学 一种经自然腔道的窥镜手术机器人

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115089301A (zh) * 2022-06-21 2022-09-23 山东大学 一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人及其控制方法
CN115281585A (zh) * 2022-06-30 2022-11-04 中国科学院自动化研究所 柔性可控器械的拉线驱动装置
WO2024000922A1 (zh) * 2022-06-30 2024-01-04 中国科学院自动化研究所 柔性可控器械的拉线驱动装置
CN114947966A (zh) * 2022-08-01 2022-08-30 中国科学院自动化研究所 柔性医疗设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN113040918B (zh) 2022-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113040918B (zh) 一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人
CN111437036B (zh) 一种应用于微创手术的蛇形手术机器人
CN109452976B (zh) 一种柔性手术工具系统
CN107789059B (zh) 一种微创腹腔手术机器人
CN106344160B (zh) 一种含有弧形移动副的外科手术机器人
CN112998862B (zh) 柔性手术工具和柔性手术工具系统
CN106725650B (zh) 一种用于微创外科手术机器人快换机构
CN101945616A (zh) 手术器械的联结结构
CN110123457B (zh) 一种面向微创手术的变刚度机器人及工作方法
CN109498154A (zh) 一种双弯曲型柔性手术工具系统
CN108309455B (zh) 一种用于单孔手术机器人的具有移动定位关节的手术器械
CN110916801B (zh) 一种可实现高精度定位和姿态调整的手术机器人机械臂
CN110269684A (zh) 一种柔性手术终端模块及喉部微创手术柔性机器人
CN116392255A (zh) 一种基于同心管连续体的耳鼻喉科专用多自由度柔性内窥镜机器人
CN112022239A (zh) 一种微创手术机器人用模块化形变驱动装置
CN113598951A (zh) 一种导管驱动机构、血管介入机器人及导管驱动方法
CN116036445A (zh) 导丝直线和旋转同步执行机构、手术器械及手术机器人
CN108433811B (zh) 一种具有自转定位关节的单孔手术机器人的整体布局结构
CN108420533B (zh) 具有移动和自转定位关节的单孔手术机器人整体布局结构
CN213310266U (zh) 手术器械、从操作设备及手术机器人
CN206424149U (zh) 一种含有弧形移动副的外科手术机器人
CN114848148A (zh) 支气管镜手术机器人
CN115605140A (zh) 连续体器械及手术机器人
CN112402021A (zh) 手术器械、从操作设备及手术机器人
CN108113717B (zh) 一种用于单孔手术机器人的具有自转定位关节的手术器械

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant