CN113100946A - 高度集成化的手术机器人执行器及手术机器人系统 - Google Patents

高度集成化的手术机器人执行器及手术机器人系统 Download PDF

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Abstract

一种高度集成化的手术机器人执行器包括底板(10)、被所述底板(10)分隔开来的夹持部(01)和控制部(02)，所述夹持部(01)配置为固定手术操作器，所述夹持部(01)包括固定安装于所述底板(10)上的前固定装置和后固定装置，所述前固定装置和/或后固定装置具有易拆装结构；所述控制部(02)配置为通过线缆与外部的手术控制装置通信，获得手术动作指令后，驱动所述手术操作器完成手术动作；所述手术操作器不具有操作手柄，并且所述手术操作器的所有线缆集成安装于所述高度集成化的手术机器人执行器中。

Description

高度集成化的手术机器人执行器及手术机器人系统
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域。具体涉及一种高度集成化的手术机器人执行器及手术机器人系统。
背景技术
近二十年来，机器人辅助微创外科手术获得了突飞猛进的发展。多种外科手术机器人系统在临床上得到了成功的应用，这引起了世界范围内医学界和科技界极大的关注。手术机器人系统融合诸多新兴学科，实现了外科手术微创化、智能化和数字化，最近以来，手术机器人已在全世界范围内得到了广泛的应用，手术种类涵盖泌尿科、妇产科、心脏外科、胸外科、肝胆外科、胃肠外科、耳鼻喉科等学科。
但是，当前还存在一个问题是，现有的手术机器人执行器的设计都是为了适应各种手术操作器械。手术机器人执行器反而处于从属地位。为了适应手术操作器械的结构和形状，手术机器人执行器的结构设计必然要做出许多妥协，从而影响了手术机器人操作手术的有效性和可靠性。
发明内容
随着手术机器人技术的进一步发展，以后临床手术中，手术机器人操作手术的比例会逐步加大。为了适应这一技术发展趋势，本发明的实施例提出一种高度集成化的手术机器人执行器及手术机器人系统。这种高度集成化的手术机器人执行器并不是为了现行通用的手术操作器而设计的，而是为了一种新型的、简约的、不设置操作手柄的手术操作器定制。并且，这种高度集成化的手术机器人执行器还将手术操作器的电缆集成到内部，使得外部结构更加简洁。
本发明的实施例提供一种高度集成化的手术机器人执行器，所述高度集成化的手术机器人执行器包括底板(10)、被所述底板(10)分隔开来的夹持部(01)和控制部(02)，所述夹持部(01)配置为固定手术操作器，所述夹持部(01)包括固定安装于所述底板(10)上的前固定装置和后固定装置，所述前固定装置和/或后固定装置具有易拆装结构；所述控制部(02)配置为通过线缆与外部的手术控制装置通信，获得手术动作指令后，驱动所述手术操作器完成手术动作；
所述手术操作器不具有操作手柄，并且所述手术操作器的所有线缆集成安装于所述高度集成化的手术机器人执行器中。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述前固定装置的所述易拆装结构包括在所述前固定装置本体侧面相对设置的两个活动按钮，所述两个活动按钮通过一个弹簧(11-03)隔开，每一个活动按钮上设置一个回勾结构，所述底板(14)上的适当位置设置适配所述回勾结构的通孔；和/或，
所述后固定装置(12)的所述易拆装结构包括在所述后固定装置(12)本体侧面相对设置的两个活动按钮，所述两个活动按钮通过一个弹簧隔开，每一个活动按钮上设置一个回勾结构，所述底板(10)上的适当位置设置适配所述回勾结构的通孔。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述前固定装置合盖内侧具有可更换的橡胶垫，和/或所述后固定装置合盖内侧具有可更换的橡胶垫；
优选的，在所述前固定装置和/或所述后固定装置合盖内侧边缘设置卡槽，将所述橡胶垫卡设到合盖内侧；或者，
在所述前固定装置和/或所述后固定装置合盖内侧设置粘接层，将所述橡胶垫粘接到合盖内侧。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述控制部(02)包括前轴承座(19)、光轴(20)、丝杠(21)、直线轴承(22)、前限位环(23)、丝杠螺母(24)、滑块(25)、遮光板(26)、光电传感器(27)、后限位环(28)、限位环(29)、后轴承座(30)、联轴器(31)、电机支撑座(32)、伺服电机(33)、按钮(34)。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述前限位环(23)和/或所述后限位环(28)具有至少一个易拆装垫片；
优选的，所述易拆装垫片由两个半圆环结构组成，每一半圆环结构具有凸起和凹槽，以与相邻的半圆环结构相嵌合；
进一步优选的，所述易拆装垫片的厚度可以设为相同，也可以设为不相同；所有易拆装垫片都设置为2mm厚，或者1mm厚；或者，其中部分易拆装垫片设置为2mm厚，部分易拆装垫片设置为1mm厚。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述夹持部(01)包括前垫块(1)、前合盖(2)、前弹簧块(3)、扭簧(4)、销轴(5)、后垫块(6)、后合盖(7)、后弹簧块(8)、推动块(9)、底板(10)、摄像垫块(11)、外壳(12)、线缆盖(13)、灯带(14)、互联件(35)；
前垫块(1)、后垫块(6)和摄像垫块(11)固定安装在底板(10)上；前垫块(1)、后垫块(6)在远离底板(10)的一侧具有与手术操作器的形状相适配的凹槽。
根据本发明的一种实施方式，例如，前合盖(2)、后合盖(7)的一侧通过转轴分别安装在前垫块(1)、后垫块(6)之上，另一侧通过锁紧机构可以分别与前垫块(1)、后垫块(6)锁紧。
根据本发明的一种实施方式，例如，伺服电机(33)与丝杠(21)连接并能够带动丝杠(21)转动，丝杠螺母(24)与滑块(25)连接并能够带动滑块(25)做往复直线运动，滑块(25)与推动块(9)连接，而推动块(9)与激光电切镜上的移动块(39)相连。
根据本发明的一种实施方式，例如，前限位环(23)、遮光板(26)、光电传感器(27)、后限位环(28)、限位环(29)为滑块(25)前后往复运动提供机械限位作用；其中前限位环(23)与后限位环(28)的间距即为滑块(25)的往复运动位移。
本发明的实施例还提供一种手术机器人系统，所述手术机器人系统包括手术机器人装置、手术监测装置和手术控制装置；
所述手术机器人装置包括机械臂、手术操作器以及将所述手术操作器连接并固定于所述机械臂之上的手术机器人执行器；所述手术机器人执行器为如前所述的高度集成化的手术机器人执行器。
本发明的技术方案具有以下优异的技术效果：
1)本发明首次提出要以手术机器人执行器为设计重心，要改变手术操作器来适应手术机器人执行器，而不是反过来，这符合未来技术发展趋势，有助于未来手术机器人技术的进一步发展进步。
2)本发明还提出具有易拆装结构的前/后固定装置，以及具有多个易拆装垫片的前/后限位环，使得从手术机器人执行器上更换手术操作器变得简单方便，有利于利用同一台手术机器人连续进行好几场手术。
3)本发明提出的手术机器人执行器具有夹持部和控制部，提供了从机械臂到手术操作器的过渡连接，使得采用机械臂进行各种细微精确的手术动作变为可能，有利于基于机械臂全自动化地操作各种外科手术。
附图说明
图1是本发明实施例提出的手术机器人系统所使用的机械臂结构示意图。
图2是包括机械臂、手术机器人执行器和连接件的手术机器人装置结构示意图。
图3是一种普通的手术操作器结构示意图。
图4是一种激光电切镜结构示意图。
图5是本发明实施例提供的一种手术机器人执行器的侧面剖视图。
图6是本发明实施例提供的一种手术机器人执行器的立体结构示意图。
图7是本发明实施例提供的一种手术机器人执行器控制部的内部结构示意图。
图8是本发明实施例提供的一种手术机器人执行器的平面结构示意图。
图9是本发明实施例提供的一种手术机器人执行器的固定结构示意图。
图10是本发明实施例提供的一种具有易拆装结构的前固定装置。
图11是具有易拆装结构的前固定装置固定安装到底板上的情形。
图12是本发明实施例提供的一种具有橡胶垫的前固定装置。
图13是本发明实施例提供的一种具有多个易拆装垫片的前限位环的结构。
图14是本发明实施例提供的一种高度集成化的手术机器人执行器结构示意图。
图15是本发明实施例提供的一种将手术操作器的线缆集成到内部结构中的手术机器人执行器侧面结构示意图。
图16是本发明实施例提供的手术机器人系统示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例。
在发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“远”、“近”等所指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用以区别技术特征，不具有实质含义，不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。
附图1展示了本领域常见的机械臂的基本结构。从图1可见，机械臂外观看起来像是一个缺少了手掌和手指的人体手臂。具体的手术动作需要由连接在机械臂末端的手术机器人执行器及其上安装的手术操作器来完成。
附图2展示了包括机械臂、手术机器人执行器和连接件的手术机器人装置的结构。由图2可见，机械臂0011末端连接了手术机器人执行器0012，手术机器人执行器0012一般包括电路以及与电路连接的机械动力机构和传动机构，手术机器人执行器0012中的电路结构与机械臂0011中的电路连接，通过上述电路连接，手术机器人执行器0012获得动作指令以及驱动其机械运动的电能，从而完成手术动作。如图2所示，手术机器人执行器0012与机械臂0011之间需要通过连接件0013连接成为一体。
手术机器人执行器0012并不能直接实施手术。实际上，手术机器人执行器0012起到一个桥梁的作用，它通过与手术机器人相连接，接受外界的指令(例如，来自手术控制装置)，然后控制、把持着安装于其上的手术操作器来实施手术。作为示例，图3展示了一个常见的手术操作器的结构。如图3所示，操作器20X包括镜身200、镜体201，镜身200的尾端连接镜体201，镜身200与镜体201内设有相互连通的管腔，镜体201上设置有观察口2011、操作通道2012、进水阀2013和光源入口2014。手持上述手术操作器实施手术时，医生手持镜体在患者身旁操作，容易受到患者体液污染；其次，手术效果受医生个体影响大，难以保证手术的精准、安全，无法实现手术的标准化、规范化，若医生经验欠缺，可能出现穿刺损伤临近脏器或大血管导致出血等并发症。
图4展示了另一种手术操作器(激光电切镜)的结构。图4中，激光电切镜具有移动块39，移动块39可以带动激光纤维37前后移动，移动的行程即为图4中d所示的区间。对于不同类型的手术操作器，行程d也不尽相同。例如，激光电切镜和等离子电切镜的行程d就略有差异。激光电切镜可以用于前列腺病变组织剜除与汽化，也可用于膀胱癌肿瘤的切除，激光电切手术具有对患者的损伤都比较小、手术效果较好、术后恢复较快等特点。
对比图3和图4可知，这两种手术操作器的形状、不同位置的尺寸比例皆不相同。图4中，激光电切镜具有移动块39，移动块39可以带动激光纤维37前后移动，移动的行程即为图4中d所示的区间。对于不同的手术操作器，行程d也不尽相同。例如，激光电切镜和等离子电切镜的行程d就略有差异。而图3、图4仅展示了常用的两种手术操作器。实际手术过程中用到的手术操作器更加多样化。如果要更换不同的手术操作器，对于手术机器人执行器来说，最大的挑战在于，不同手术操作器的尺寸、形状不同，操作行程d也不同，如何设计相应的结构来适应这些种类繁多、形态各异的手术操作器？本发明的实施例提出了一种改进的手术机器人执行器及手术机器人系统，来解决上述问题。
参照图5，本发明实施例提出了一种手术机器人执行器，该手术机器人执行器够连接手术机器人的机械臂和手术操作器以执行各种外科手术，完成各种难度的手术操作。由于采用手术机器人来辅助实施手术，可以很好地解决上述医生手持手术操作器完成手术时存在的问题。图5展示了本发明实施例提供的一种手术机器人执行器的侧面剖视图，该手术机器人执行器已经安装了手术操作器(如激光电切镜)30X。如图5所示，手术机器人执行器包括夹持部01和控制部02，其中，夹持部01主要功能在于固定安装手术操作器30X，确保手术操作器30X在手术过程中不晃动；控制部02的主要功能在于通过线缆与外部的手术控制装置通信，获得手术动作指令后，驱动手术操作器30X完成手术动作。手术操作器30X与接口03不属于手术机器人执行器的一部分，但为了清楚地描述手术机器人的工作方式，也出现在附图中了。接口03的主要功能在于连接机械臂与手术机器人执行器。
图6是本发明实施例提供的一种过渡型手术机器人执行器的立体结构示意图，其中主要展示了夹持部01与接口03的主要结构部件。执行器上安装的手术操作器还带有操作手柄，这样，在必要的情况下，医生可以将手术操作器从执行器上取下来，手动操作手术。如图6所示，夹持部01包括前垫块1、前合盖2、前弹簧块3、扭簧4、销轴5、后垫块6、后合盖7、后弹簧块8、推动块9、底板10、摄像垫块11、外壳12、线缆盖13、灯带14、互联件35；接口03包括互联盖15、固定盘16、螺纹套17、螺纹盘18。前垫块1、后垫块6和摄像垫块11固定安装在底板10上，摄像头垫块11是一块具有一定厚度的板，作用是将安装于摄像头垫块11上方的摄像头垫起来，以便于摄像头与手术操作器30X的对接。前垫块1、后垫块6在远离底板10的一侧具有与手术操作器30X的形状相适配的凹槽。如图5所示，手术前，将手术操作器30X卡合到前垫块1、后垫块6的凹槽中，便可基本固定住手术操作器30X。例如，前垫块1、后垫块6可以采用塑料制作，前垫块1、后垫块6上的凹槽尺寸可稍微大于手术操作器30X相应部位的尺寸，这样，当手术操作器30X卡合到前垫块1、后垫块6的凹槽中时，凹槽可以顺利地将手术操作器30X卡合并固定住。如图6所示，手术操作器30X还带着可供医生手持操作的手柄，这样，当手术过程中需要医生手持操作时，医生可停止机械臂的运动，从手术执行器上取下手术操作器30X，手动进行手术。
手术过程中保持手术操作器30X的绝对固定是非常重要的，仅仅依靠前垫块1、后垫块6中凹槽的卡合，往往还不足以保证手术操作器30X的绝对固定。手术操作器30X卡合到前垫块1、后垫块6的凹槽中之后，前合盖2、后合盖7提供了进一步的固定和锁紧。前合盖2、后合盖7的一侧通过转轴分别安装在前垫块1、后垫块6之上，另一侧通过锁紧机构可以分别与前垫块1、后垫块6锁紧。安装手术操作器30X之前，先将前合盖2、后合盖7设置为打开状态，将手术操作器30X卡合到前垫块1、后垫块6的凹槽中之后，合上前合盖2、后合盖7，并将锁紧机构锁紧，如此手术操作器30X便可稳固地固定住、确保在整个手术过程中不松动。进一步的，前合盖2、后合盖7采用扭力弹簧按压形式固定，使安装过程方便简单。灯带14与内部电路连接，可以通过亮度、发光颜色等显示手术机器人执行器的工作状态。底板10是一块平板，将夹持部01与控制部02分隔开，并为诸多零件提供安装位置。
图7是本发明实施例提供的一种手术机器人执行器控制部02的内部结构示意图。如图7所示，控制部02主要包括前轴承座19、光轴20、丝杠21、直线轴承22、前限位环23、丝杠螺母24、滑块25、遮光板26、光电传感器27、后限位环28、限位环29、后轴承座30、联轴器31、电机支撑座32、伺服电机33、按钮34。手术过程中，伺服电机33带动丝杠21转动，丝杠螺母24带动滑块25做往复直线运动，滑块25与推动块9连接，而推动块9与手术操作器30X上的移动块39相连，这样便实现了由伺服电机33驱动手术操作器30X的前后伸缩运动。
图8是本发明实施例提供的一种手术机器人执行器的平面结构示意图。由图8可见，激光手术操作器的主体36通过前垫块1和后垫块6固定了前后左右2个自由度，再进一步通过前合盖2和后合盖7限制了上下方向自由度，实现了激光手术操作器的固定。激光纤维37固定在激光电切镜的移动块39上，移动块39可以带动激光纤维37前后移动。伺服电机33通过丝杠21带动丝杠螺母24在丝杠21上前后运动，其中执行器中滑块25、推动块9与丝杠21运动连接，推动块9推动激光手术操作器的移动块39前后运动，摄像模块38为激光手术操作器提供实时图像显示。前限位环23、遮光板26、光电传感器27、后限位环28、限位环29为滑块25前后往复运动提供机械限位作用。其中前限位环23与后限位环28的间距即为滑块25的往复运动位移，也是激光手术操作器(或其他手术操作器例如等离子电切镜)切割运动的位移。
如前所述，本发明实施例提供的前述手术机器人执行器实际上还存在两个方面进一步改进的空间。一是形态各异的手术操作器从手术机器人执行器上的更换还不够便捷；二是手术操作器还携带着操作手柄、电缆连接线等，妨碍手术机器人的操作。为此进一步提出了如下的改进。
图9是本发明实施例提供的一种手术机器人执行器的固定结构示意图。为将手术操作器固定于手术机器人执行器之上，夹持部01包括前固定装置和后固定装置。其中，前固定装置主要包括前垫块1、前合盖2、前弹簧块3、扭簧4、销轴5；后固定装置主要包括后垫块6、后合盖7、后弹簧块8。如图9所示，前固定装置和后固定装置固定安装于底板10之上，图9还展示了从底板10下方向上伸出的推动块9。底板10下方是用于驱动手术操作器的驱动结构(控制部02)。前合盖2和后合盖7一前一后将手术操作器固定在底板10上。如前所述，由于手术操作器种类繁多、形态各异，不太可能采用一套固定结构即适应所有的手术操作器，更换手术的时候，很多情况需要更换前固定装置和前固定装置。为了便于医生在手术间隙方便、快捷地更换前固定装置11和后固定装置12，本发明的实施例设计了具有易拆装结构的前固定装置和后固定装置。
图10是本发明实施例提供的一种具有易拆装结构的前固定装置。如图10所示，前固定装置包括在其本体侧面相对设置的两个活动按钮11-01和11-02，所述两个活动按钮通过一个弹簧11-03隔开，每一个活动按钮上设置一个回勾结构，底板10上的适当位置设置适配所述回勾结构的通孔。安装前固定装置时，医生不需要借助工具，只需用手同时按压所述两个活动按钮，并且将前固定装置对准底板10上的通孔，然后松开手，回勾结构即在弹簧11-03的作用下，紧扣住底板10，从而将前固定装置固定在底板10上。拆卸时，按压所述两个活动按钮，回勾结构脱离底板10，即可将前固定装置拿下来。后固定装置也可以设置相同的易拆装结构。当然，前固定装置和后固定装置可以同时设置上述易拆装结构，也可以其中之一设置易拆装结构，具体根据实际情况而定。具有易拆装结构的前固定装置固定安装到底板上的情形可以参见图11。
直接更换前固定装置和后固定装置当然是一种彻底地适应不同手术操作器的方式。在某些情况下，需要进行替换的两个手术操作器形状和结构都比较类似，可能只是尺寸方面稍有差异，这种情况下就可以采用更加简便的方式来适应不同的手术操作器。图12是本发明实施例提供的一种具有橡胶垫的前固定装置。如图12所示，在前固定装置合盖内侧设置可更换的橡胶垫11-04，可以准备若干种厚度不同的橡胶垫，如果手术操作器较细，则采用厚度较大的橡胶垫；如果手术操作器较粗，则采用厚度较小的橡胶垫。橡胶垫可以采用多种方式固定到合盖内侧。例如，可以在合盖内侧边缘设置卡槽，将橡胶垫卡设到合盖内侧；也可以在合盖内侧设置粘接层，将橡胶垫粘接到合盖内侧。同样的，前固定装置和后固定装置可以同时设置橡胶垫，也可以其中之一设置橡胶垫，具体根据实际情况而定。
除了固定结构需要适应不同手术操作器的外形和尺寸外，控制部02也需要适应不同手术操作器的不同行程。如图7所示，手术过程中，伺服电机33带动丝杠21转动，丝杠螺母24带动滑块25做往复直线运动，滑块25与推动块9连接，而推动块9与手术操作器上的移动块39连接，这样便实现了由伺服电机33驱动手术操作器的前后伸缩运动。如前所述，对于不同的手术操作器，行程d也不尽相同。与手术操作器的行程d相对应，驱动结构的前限位环23与后限位环28之间的距离应与手术操作器的行程d基本相同。更换不同的手术操作器时，如果手术操作器的行程d发生了改变，而前限位环23与后限位环28之间的距离不进行相应的调整，将导致手术操作器无法在其整个设计行程内操作，从而影响手术效果。为了解决此问题，本发明的实施例设计了一种具有多个易拆装垫片的限位环。图13展示了本发明实施例提供的一种具有多个易拆装垫片的前限位环的结构。如图13所示，前限位环23在朝向后限位环28的一侧设置多个易拆装垫片。例如，易拆装垫片由两个半圆环结构组成，每一半圆环结构具有凸起和凹槽，以与相邻的半圆环结构相嵌合。同样的，后限位环28在朝向前限位环23的一侧也可以设置多个易拆装垫片。当更换手术操作器时，如果待安装的手术操作器具有较大的行程，则可以从前限位环23和/或后限位环28上拆卸下若干个易拆装垫片。反之，则可以往前限位环23和/或后限位环28上加装若干个易拆装垫片。易拆装垫片的厚度可以设为相同，也可以设为不相同。例如，所有易拆装垫片都设置为2mm厚，或者1mm厚。或者，其中部分易拆装垫片设置为2mm厚，部分易拆装垫片设置为1mm厚。
通过上述手段，成功解决了上述提出的第一个问题，即形态各异的手术操作器得以顺利而且便捷地从手术机器人执行器上的进行更换。下面继续着手解决第二方面的问题，即手术操作器还携带着操作手柄、电缆连接线等，妨碍手术机器人的操作。图14是本发明实施例提供的一种高度集成化的手术机器人执行器结构示意图。对比图14与图8，可以得到一个显著的印象便是图14中的手术操作器30X的结构非常简洁。图14所示的高度集成化的手术机器人执行器的一个明显改进是，手术操作器的操作把手全部省略，所有线缆都集成到手术机器人执行器内部结构中了。由于操作把手省略了，手术机器人执行器的诸多部件可以自由设计形状和尺寸，特别是前垫块1、前合盖2、前弹簧块3、扭簧4、销轴5、后垫块6、后合盖7、后弹簧块8等固定装置。这样，手术操作器可以在手术机器人执行器上得到更好的固定安装。而将所有线缆都集成到手术机器人执行器内部结构中，则使得手术机器人的动作更加自由。如图7所示，传统的手术操作器一般都带着独立的连接线缆，图7中展示了一种激光电切镜，其拖着一根长长的如同辫子一般的激光纤维37。在手术过程中，这跟长长的激光纤维37可能会缠绕到手术机器人执行器或者机械臂之上，对手术动作造成干扰。为此，本发明的实施例将手术操作器的所有线缆(例如，激光电切镜的激光纤维37)集成到手术机器人执行器的内部结构中，一种可能的结构如图15所示。如图15所示，激光电切镜的激光纤维37从激光电切镜引出后，随即向下弯曲，穿过底板10进入控制部02内部，然后进一步穿过接口03，与机械臂中的电子电路连接。如此设置后，手术机器人执行器将变得非常简洁，集成度很高，不再有任何其他的电缆对手术机器人的手术动作造成干扰，大大提高了手术机器人操作手术的准确性和可靠性。
图16为本发明实施例提供的一种手术机器人系统结构示意图。如图16所示，手术机器人系统包括：手术机器人装置001、手术监测装置002和手术控制装置003。
所述手术机器人装置001与手术控制装置003相连接，根据所述手术控制装置003发送过来的手术控制指令，按照预设路径进行手术操作。
所述手术监测装置002与所述手术控制装置003连接，在手术中对当前手术实施位置进行实时扫描，将获取到的当前手术实施位置的扫描数据发送给所述手术控制装置003，并将所述扫描数据以图像形式展示给手术操作者。
所述手术控制装置003从外部扫描设备获取手术部位扫描数据，根据所述手术部位扫描数据建立病变部位三维模型；根据所述三维模型和预设模型的匹配结果，确定手术路径，根据所述手术路径和所述扫描数据确定导航信息，根据所述导航信息生成手术控制指令发送至所述手术机器人装置001，由所述手术机器人装置001执行手术操作。
在实施手术之前，先通过外部扫描装置对患者的病变部位进行扫描，然后通过手术控制装置003获取外部扫描装置扫描所得到的扫描数据，建立患者的病变部位三维模型。例如，所述手术控制装置003可以为计算机，并安装有根据扫描数据建立三维模型的软件，所述外部扫描装置例如是磁共振检查装置、电子计算机断层扫描装置和超声扫描装置中的至少一种。在建立三维模型后，可以通过与手术控制装置003连接的显示器将该三维模型展示给医生，以便医生根据该三维模型确定手术方案，并经计算机软件进行手术规划及模拟预穿刺验证，通过所述手术控制装置003配置的输入设备(例如，鼠标和键盘)，输入针对该患者实施手术时的手术路径，还可以通过所述手术控制装置003中安装的手术方案制定软件，根据三维模型和预先存储的手术模型，确定手术路径。之后，需要医生确认软件得出的方案，或修改软件得出的方案。所述手术控制装置003根据设定好的手术路径以及所述手术监测装置002发送的扫描数据，确定实施手术的导航信息，向手术机器人装置001发送手术控制指令，所述手术机器人装置001中配置的手术装置实施手术。例如，手术机器人装置001包括本发明实施例提供的高度集成化的手术机器人执行器。

Claims (10)

1.一种高度集成化的手术机器人执行器，其特征在于，所述高度集成化的手术机器人执行器包括底板(10)、被所述底板(10)分隔开来的夹持部(01)和控制部(02)，所述夹持部(01)配置为固定手术操作器，所述夹持部(01)包括固定安装于所述底板(10)上的前固定装置和后固定装置，所述前固定装置和/或后固定装置具有易拆装结构；所述控制部(02)配置为通过线缆与外部的手术控制装置通信，获得手术动作指令后，驱动所述手术操作器完成手术动作；
所述手术操作器不具有操作手柄，并且所述手术操作器的所有线缆集成安装于所述高度集成化的手术机器人执行器中。
2.根据权利要求1所述的高度集成化的手术机器人执行器，其特征在于，所述前固定装置的所述易拆装结构包括在所述前固定装置本体侧面相对设置的两个活动按钮，所述两个活动按钮通过一个弹簧(11-03)隔开，每一个活动按钮上设置一个回勾结构，所述底板(10)上的适当位置设置适配所述回勾结构的通孔；和/或，
所述后固定装置的所述易拆装结构包括在所述后固定装置本体侧面相对设置的两个活动按钮，所述两个活动按钮通过一个弹簧隔开，每一个活动按钮上设置一个回勾结构，所述底板(10)上的适当位置设置适配所述回勾结构的通孔。
3.根据权利要求1或2所述的高度集成化的手术机器人执行器，其特征在于，所述前固定装置合盖内侧具有可更换的橡胶垫，和/或所述后固定装置合盖内侧具有可更换的橡胶垫；
优选的，在所述前固定装置和/或所述后固定装置合盖内侧边缘设置卡槽，将所述橡胶垫卡设到合盖内侧；或者，
在所述前固定装置和/或所述后固定装置合盖内侧设置粘接层，将所述橡胶垫粘接到合盖内侧。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高度集成化的手术机器人执行器，其特征在于，所述控制部(02)包括前轴承座(19)、光轴(20)、丝杠(21)、直线轴承(22)、前限位环(23)、丝杠螺母(24)、滑块(25)、遮光板(26)、光电传感器(27)、后限位环(28)、限位环(29)、后轴承座(30)、联轴器(31)、电机支撑座(32)、伺服电机(33)、按钮(34)。
5.根据权利要求4所述的高度集成化的手术机器人执行器，其特征在于，所述前限位环(23)和/或所述后限位环(28)具有至少一个易拆装垫片；
优选的，所述易拆装垫片由两个半圆环结构组成，每一半圆环结构具有凸起和凹槽，以与相邻的半圆环结构相嵌合；
进一步优选的，所述易拆装垫片的厚度可以设为相同，也可以设为不相同；所有易拆装垫片都设置为2mm厚，或者1mm厚；或者，其中部分易拆装垫片设置为2mm厚，部分易拆装垫片设置为1mm厚。
6.根据权利要求1-5任一项所述的高度集成化的手术机器人执行器，其特征在于，所述夹持部(01)包括前垫块(1)、前合盖(2)、前弹簧块(3)、扭簧(4)、销轴(5)、后垫块(6)、后合盖(7)、后弹簧块(8)、推动块(9)、底板(10)、摄像垫块(11)、外壳(12)、线缆盖(13)、灯带(14)、互联件(35)；
前垫块(1)、后垫块(6)和摄像垫块(11)固定安装在底板(10)上；前垫块(1)、后垫块(6)在远离底板(10)的一侧具有与手术操作器的形状相适配的凹槽。
7.根据权利要求1-6任一项所述的高度集成化的手术机器人执行器，其特征在于，前合盖(2)、后合盖(7)的一侧通过转轴分别安装在前垫块(1)、后垫块(6)之上，另一侧通过锁紧机构可以分别与前垫块(1)、后垫块(6)锁紧。
8.根据权利要求4-7任一项所述的高度集成化的手术机器人执行器，其特征在于，伺服电机(33)与丝杠(21)连接并能够带动丝杠(21)转动，丝杠螺母(24)与滑块(25)连接并能够带动滑块(25)做往复直线运动，滑块(25)与推动块(9)连接，而推动块(9)与激光电切镜上的移动块(39)相连。
9.根据权利要求4-8任一项所述的高度集成化的手术机器人执行器，其特征在于，前限位环(23)、遮光板(26)、光电传感器(27)、后限位环(28)、限位环(29)为滑块(25)前后往复运动提供机械限位作用；其中前限位环(23)与后限位环(28)的间距即为滑块(25)的往复运动位移。
10.一种手术机器人系统，其特征在于，所述手术机器人系统包括手术机器人装置、手术监测装置和手术控制装置；
所述手术机器人装置包括机械臂、手术操作器以及将所述手术操作器连接并固定于所述机械臂之上的手术机器人执行器；所述手术机器人执行器为如权利要求1-9任一项所述的高度集成化的手术机器人执行器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113952036A (zh) * 2021-09-09 2022-01-21 杭州微引科技有限公司 一种手术机械手执行集成头及手术机械手装置
CN114770573A (zh) * 2022-04-07 2022-07-22 北京科迈玄机医疗科技有限公司 具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2860487A1 (en) * 2006-06-14 2007-12-21 Macdonald, Dettwiler And Associates Inc. Serially jointed manipulator arm
US20090248041A1 (en) * 2008-03-31 2009-10-01 Intuitive Surgical, Inc. Robotic surgical tools for laser marking and laser cutting
CN103110440A (zh) * 2013-01-29 2013-05-22 北京中法派尔特医疗设备有限公司 电动外科装订器械
CN106344092A (zh) * 2016-09-30 2017-01-25 苏州英途康医疗科技有限公司 智能吻合器
CN106618656A (zh) * 2017-02-28 2017-05-10 苏州法兰克曼医疗器械有限公司 一种吻合器
CN108175510A (zh) * 2018-01-19 2018-06-19 上海联影医疗科技有限公司 医疗机器人以及医疗系统
CN111249008A (zh) * 2020-01-23 2020-06-09 诺创智能医疗科技(杭州)有限公司 手术机械臂及手术机器人
CN211512043U (zh) * 2019-09-26 2020-09-18 王君臣 一种经尿道电切镜手术机器人执行器
CN112168354A (zh) * 2020-10-14 2021-01-05 北京科迈启元科技有限公司 防水型、轻量化的手术机器人执行器及手术机器人系统
CN212490143U (zh) * 2020-08-28 2021-02-09 中国科学院沈阳自动化研究所 可用于微创手术机器人的手术器械
CN112450855A (zh) * 2020-11-24 2021-03-09 北京科迈启元科技有限公司 电子输尿管软镜手术执行器及手术机器人系统
CN112450996A (zh) * 2020-11-11 2021-03-09 北京科迈启元科技有限公司 软式内镜手术执行器及手术机器人系统

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2860487A1 (en) * 2006-06-14 2007-12-21 Macdonald, Dettwiler And Associates Inc. Serially jointed manipulator arm
US20090248041A1 (en) * 2008-03-31 2009-10-01 Intuitive Surgical, Inc. Robotic surgical tools for laser marking and laser cutting
CN103110440A (zh) * 2013-01-29 2013-05-22 北京中法派尔特医疗设备有限公司 电动外科装订器械
CN106344092A (zh) * 2016-09-30 2017-01-25 苏州英途康医疗科技有限公司 智能吻合器
CN106618656A (zh) * 2017-02-28 2017-05-10 苏州法兰克曼医疗器械有限公司 一种吻合器
CN108175510A (zh) * 2018-01-19 2018-06-19 上海联影医疗科技有限公司 医疗机器人以及医疗系统
CN211512043U (zh) * 2019-09-26 2020-09-18 王君臣 一种经尿道电切镜手术机器人执行器
CN111249008A (zh) * 2020-01-23 2020-06-09 诺创智能医疗科技(杭州)有限公司 手术机械臂及手术机器人
CN212490143U (zh) * 2020-08-28 2021-02-09 中国科学院沈阳自动化研究所 可用于微创手术机器人的手术器械
CN112168354A (zh) * 2020-10-14 2021-01-05 北京科迈启元科技有限公司 防水型、轻量化的手术机器人执行器及手术机器人系统
CN112450996A (zh) * 2020-11-11 2021-03-09 北京科迈启元科技有限公司 软式内镜手术执行器及手术机器人系统
CN112450855A (zh) * 2020-11-24 2021-03-09 北京科迈启元科技有限公司 电子输尿管软镜手术执行器及手术机器人系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113952036A (zh) * 2021-09-09 2022-01-21 杭州微引科技有限公司 一种手术机械手执行集成头及手术机械手装置
CN113952036B (zh) * 2021-09-09 2022-09-02 杭州微引科技有限公司 一种手术机械手执行集成头及手术机械手装置
CN114770573A (zh) * 2022-04-07 2022-07-22 北京科迈玄机医疗科技有限公司 具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器
CN114770573B (zh) * 2022-04-07 2024-04-09 北京科迈玄机医疗科技有限公司 具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器

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