CN113440262B - 一种腹腔微创手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种腹腔微创手术机器人，包括手术床、弧形支撑臂、简化弧形远心机构和控制部；手术床两侧活动设置有多个弧形支撑臂，弧形支撑臂能够做沿手术床侧边的x向移动，靠近远离手术床的y向移动以及在手术床高度上变化的z向移动；弧形支撑臂上的弧形滑道内安装有简化弧形远心机构，简化弧形远心机构能够沿弧形支撑臂的弧形导轨滑动；简化弧形远心机构包括设置于弧形导轨末端的转动部，转动部连接有小弧形导轨，小弧形导轨上滑动安装有直线模组，直线模组连接有器械盒，直线模组能够控制器械盒直线伸缩。本发明结构操作简单，远心点易于确定，远心运动易实现，且空中姿态调节灵活。

Description

一种腹腔微创手术机器人

技术领域

本发明涉及外科微创手术器械技术领域，特别是涉及一种腹腔微创手术机器人。

背景技术

微创手术即微小创口的手术即使用微创手术器械在图像系统指引下通过体表微小创口进行手术的手术方式，具有伤口小，恢复快，感染可能性低的优点，已广泛应用于临床。但由于传统的微创手术操作时间长，疲劳会导致手术器械精准程度的偏差，且需要医生手眼结合，易影响手术操作。

随着机器人技术、计算机技术、智能识别、信息技术以及生物工程等新的技术兴起并发展，不断融入推动了机器人从工业制造领域不断向医疗服务领域的发展。而机器人技术与微创手术结合，由此发展起来的机器人辅助微创手术，解决手术中灵活性差，手颤引起的疲劳、干扰等问题，提高手术质量和成功率，并扩展了相关的术式类别，提高了手术操作的准确度和灵活度。但目前一般的微创手术机器人在结构复杂运动学模型建立较为困难，主从手映射较困难，手术器械部分空间小易于干涉，远心运动保证较为困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种腹腔微创手术机器人，以解决上述现有技术存在的问题，结构操作简单，远心点易于确定，远心运动易实现，且空中姿态调节灵活。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种腹腔微创手术机器人，包括手术床、机械臂、简化弧形远心机构和控制部；所述机械臂包括弧形支撑臂，所述手术床两侧活动设置有多个所述弧形支撑臂，所述弧形支撑臂能够做沿手术床侧边的x向移动，靠近远离手术床的y向移动以及在手术床高度上变化的z向移动；所述弧形支撑臂上的弧形滑道内安装有所述简化弧形远心机构，所述简化弧形远心机构能够沿所述弧形支撑臂的弧形导轨滑动；所述简化弧形远心机构包括设置于所述弧形导轨末端的转动部，所述转动部连接有小弧形导轨，所述小弧形导轨上滑动安装有直线模组，所述直线模组连接有器械盒，所述直线模组能够控制所述器械盒直线伸缩。由四个相同的七自由度机械臂均布于手术台两侧，机械臂形式及结构相同，手术准备过程中可以根据术者及术式选择合适的机械臂作为持镜臂，将内窥镜安装在圆弧轨道的器械位置用于提供视野，其余三臂根据术式特点选择合适的器械安装于远心机构上。控制面板安装于手术台侧面，单个机械臂包括弧形支撑臂与简化弧形远心机构，共具有七个自由度，弧形支撑臂主要以主动关节组成用于调节手术过程中切口的空间位置，简化弧形远心机构主要以被动关节为主，用电机做为动力源用于提供切口姿态及手术过程中器械末端的运动。主动关节部分在术前手术阶段以拖动方式来实现切口的位置调整，再通过电磁锁死及机械锁死来将机械臂位置定位，为下一步的手术器械的工作退供支撑。检测部分独立存在于各主动被动关节中，以确定各个机械臂相对于手术台坐标系下的位置，从而更好的进行手术过程中所需姿态角度的控制。上述装置的原理为，通过多个直线移动自由度实现切口点位置的空间坐标，并通过弧形支撑臂圆弧及简化弧形远心机构圆弧的圆心的相互重合来确定远心点，再通过调整简化弧形远心机构在弧形支撑臂上的伸出角度及简化弧形远心机构转动角度来调整切口方向。手术过程中通过改变旋转角度及器械盒在远心机构小圆弧部分的滑动距离来实现绕切口的远心运动的，以此来进行手术。

可选的，所述手术床包括安装底板，所述安装底板两端对称设置有控制柜，所述控制柜上端固定设置有手术台，所述控制柜内设置有控制器，所述控制柜外侧铰接有控制柜门，所述控制部包括设置于其中一个控制柜上的控制面板，所述控制面板位于所述控制柜门上方，所述控制面板上安装有总开关；所述控制柜两侧均设置有z向移动遥控器，所述安装底板底部对称连接有多个移动脚轮；所述弧形支撑臂安装于所述安装底板上。

可选的，所述弧形支撑臂能够通过X向移动副做X向移动，通过Y向移动副做Y向移动，所述X向移动副和Y向移动副结构相同，所述X向移动副包括安装于所述安装底板上的直线滑轨，所述直线滑轨上滑动连接有直线滑轨滑块，y向滑轨连接底板安装在所述直线滑轨滑块上，所述y向滑轨连接底板上方用于安装所述Y向移动副；所述直线滑轨一侧并排平行安装有磁栅尺，读数头连接块安装在y向滑轨连接底板上，磁栅尺读数头安装在读数头连接块上，在直线导轨的两端安装有y向限位块，y向限位块上安装有微动开关；电磁锁锁片安装在安装底板上与直线滑轨相平行，电磁锁主体安装在y向滑轨连接底板上与直线导轨滑块一起运动，当达到想要的位置时能够通过开关控制电磁锁主体通电吸附电磁锁锁片，两者相互接触产生摩擦力使x方向上的移动被限制无法进行移动实现锁死。

可选的，所述Y向移动副外设置有封装部，所述封装部包括安装于y向滑轨连接底板上的y向移动左侧板、y向移动后侧板以及y向移动右侧板。

可选的，所述弧形支撑臂能够通过z向移动副做z向移动，所述z向移动副包括安装在y向滑轨连接底板上的电动推杆，所述电动推杆的顶端用销连接安装有推杆连接件，推杆连接件从底部向上连接到弧形滑槽上，当电动推杆在控制下伸长时，电动推杆能够带动推杆连接件及弧形滑槽一起向上移动实现z向上的移动，z向移动的距离的测量采用与电动推杆一体安装的编码器；z向滑轨连接侧底板上安装有z向移动左侧板、z向移动前侧板、z向移动后侧板和z向移动端盖。弧形支撑臂由三个自由度构成，分别为沿手术床方向的移动，远离手术床方向上的移动，以及在高度方向上的移动用于术前准备阶段根据术者及术式调整远心点即切口位置。其中水平方向上的移动自由度为主动关节，通过拖动进行调整到达合适位置后通过电磁锁通电锁片于锁体吸附后锁死。高度方向上采用被动关节，以电动推杆作为驱动元件，通过点动控制可平缓调节至所需要的高度。其中移动的实现均采用滑块在滑动轨道上滑行的方式进行调节。且在移动过程中，检测元件间接安装于滑块上，于滑块同时移动，进行移动距离的记录，在滑动轨道的末端设有机械零点与控制零点，当滑块运动至末端时，机械臂主体触碰微动开关，此时为电控上的零点，结合检测元件移动距离的检测可以准确确定机械臂的位置，对于机械臂的精准控制提供条件。

可选的，所述弧形支撑臂包括与所述推杆连接件固定连接的所述弧形滑槽，所述弧形滑槽两侧固定安装有弧形滑槽端盖，两个弧形导轨滑块固定于弧形滑槽端盖上，弧形导轨底部滑动设置于所述弧形滑槽内，且能够沿弧形导轨滑块滑动，弧形轨道支撑板与弧形导轨相连接，第一弧形限位块安装于弧形导轨的末端用于滑动位置的限制，防止移动超过行程造成弧形导轨脱离弧形导轨滑块；弧形滑槽端盖和弧形滑槽端盖安装在弧形滑槽用于封装弧形滑动关节。

可选的，所述简化弧形远心机构包括与弧形导轨上端连接的远心机构连接板，所述远心机构连接板上连接有电机连接板，所述电机连接板上安装有第一电机，所述第一电机与电机旋转连接件相连接，电机旋转连接件安装于小弧形导轨安装板上，同时小弧形导轨安装在弧形导轨安装板上，当第一电机旋转时电机轴能够通过电机旋转连接件带动小弧形导轨安装板与小弧形导轨整体旋转实现小圆弧的转动运动。弧形支撑臂与简化弧形远心机构连接为为圆弧形式，简化弧形远心机构可以在弧形支撑臂上进行伸缩运动，简化弧形远心机构也为圆弧形式，两者圆弧直径不同，但通过安装使得两个圆弧的圆心重合，这使得简化弧形远心机构的圆弧在大圆弧上转动，简化弧形远心机构在弧形支撑臂上的伸缩，以及器械盒在远心机构上小圆弧上的滑动均为绕定点圆心运动，这一点就是手术过程中定点即远心点。

可选的，小弧形导轨滑块滑动安装在小弧形导轨上；第二电机与第一伞齿轮相连接，另一同样结构的第二伞齿轮与第一伞齿轮垂直传动连接，使得第二伞齿轮的轴向发生变化与第一伞齿轮在轴向相垂直，第二伞齿轮通过轴承与第二链轮轴垂直于链轮安装板上，通过第二链轮轴安装在链轮安装板上的第二链轮经过链条传动连接有第一链轮，第一链轮通过第一链轮轴安装于链轮安装板另一侧；安装在外侧的小弧形导轨上的小弧形导轨滑块能够随着链条的运动沿着小弧形导轨同时运动，实现远心机构部分的沿弧形的滑动。

可选的，所述直线模组安装于模组连接快上，模组连接块安装在小弧形导轨滑块上与其同时运动，器械盒安装在直线模组上，直线模组在第三电机的控制下能够通过内部的丝杠螺母副的方式实现伸长缩短，同时带动安装在直线模组外侧移动滑块上的器械盒实现伸缩，完成探入探出运动。

本发明采用被动关节与主动关节相互结合的形式，弧形支撑臂及其与手术床连接部分，与简化弧形远心机构连接部分多采用主动式关节，用于确定手术过程中切口的位置，其中沿手术床方向及靠近远离手术床方向的运动在人为调整到合适的位置后，通过控制电磁锁的通断电来控制机械臂确定在手术过程中切口在平面上的位置，手术床高度上的变化采用电动推杆的方式实现高度上的升降已根据不同的患者来调节手术切口的高度上的位置。简化弧形远心机构在圆弧上的滑动也采用主动关节，术者根据手术切口术前规划的位置与姿态进行圆弧部分抽出角度的调整，在调整好伸出的角度后手动旋转锁死旋钮将其锁死，这一部分为定位关节，当根据患者体型及术式的不同调整好位置锁死后就不再变化，整个术中关节位置不再改变。

简化弧形远心机构多为被动关节，以电机进行驱动，在术前调整过程中，以转动关节并结合弧形滑动关节进行角度的调整，调整手术器械的切入姿态，在手术过程中，这些被动关节会根据手术过程中所需要的姿态进行相应的调整以实现手术过程中所需要的运动与姿态。被动关节的驱动以电机带动，针对不同的关节形式不同，电机的使用方式有所区别，其中，由于z向移动锁死在自重存在的条件下较难实现，故采用电动推杆的形式，在控制z向高度的基础上可以实现锁死。旋转关节电机采用直连方式，带动小圆弧部分整体进行旋转，小圆弧部分的滑动采用伞齿轮换向后以链轮链条为驱动方式带动器械部分在小圆弧部分的滑动。

器械探入部分采用丝杠螺母副的形式可以实现手术过程中器械部分伸缩的精准控制，器械盒上电机集中控制实现手术过程中器械末端所需要的的偏摆等运动。

主动关节部分在调整好所需要的位置姿态后需要进行锁死，手术过程中弧形支撑臂不再发生变化，锁死的实现有两种形式，其一为两个水平方向移动的锁死采用电控制下的电磁锁锁死，当达到所需位置后在接通电磁锁电源后，锁主体产生磁力吸附锁片起到锁死效果。第二种为伸缩关节部分的锁死，由于这部分的重力并不是直接沿着移动的方向，而是竖直向下的，所以只需提供较小的力即可实现这部分的锁死，故在侧面添加旋转把手锁死，当达到所需要的位置后，只需旋紧把手就会在伸缩板侧面产生一个较大的力实现锁死。

检测元件亦为两种，其一为磁栅尺于读数头，读数头在磁栅尺上移动时会进行记录，得出机械臂在移动方向的移动距离信息。另一种为编码器，编码器记录旋转角度，根据手术过程中所需要的手术姿态进行角度的调整。

由于移动距离的记录需要一个相对的参考点，所以就需要零点的存在。零点的设置方式如下，在机械臂移动的末端两侧分别设置有机械零点，在上方安装有微动开关，当手术结束后机械臂向两侧移动当接触到机械零点后触发微动开关，即为零点，每次术前手术阶段弧形机械臂均会从两端进行调整，读数头及磁栅尺会在移动的过程中进行记录。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明机器人结构操作简单，远心点易于确定，远心运动易实现，且空中姿态调节灵，准确性高。检测部分独立存在于各主动被动关节中，以确定各个机械臂相对于手术台坐标系下的位置，从而能够更好的进行手术过程中所需姿态角度的控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明七自由度弧形微创手术机器人整体图；

图2为本发明七自由度弧形微创手术机器人手术床及控制面板部分；

图3为本发明七自由度弧形微创手术机器人弧形支撑臂内部结构；

图4为本发明七自由度弧形微创手术机器人弧形支撑臂部分带封装正视图结构；

图5为本发明七自由度弧形微创手术机器人弧形支撑臂部分带封装后视图结构；

图6为简化圆弧远心机构的三维示意图；

图7为远心机构部分的内部结构图；

图8为器械盒探入部分示意图；

附图标记说明：100腹腔微创手术机器人，1控制部，2弧形支撑臂，3简化弧形远心机构，1-1z向移动遥控器，1-2控制面板，1-3总开关，1-4控制柜，1-5控制柜门，1-6移动脚轮，1-7安装底板，2-2弧形轨道支撑板，2-3弧形导轨，2-4弧形滑槽端盖，2-5弧形导轨滑块，2-6第一弧形限位块，2-7弧形滑槽，2-8z向移动端盖，2-9推杆连接件，2-10电动推杆，2-11z向移动前侧板，2-12z向滑轨连接侧底板，2-13x向限位块，2-14磁栅尺，2-15直线滑轨，2-16直线滑轨滑块，2-17电磁锁锁片，2-18磁栅尺读数头，2-19读数头连接块，2-20电磁锁主体，2-21y向滑轨连接底板，2-22y向移动后侧板，2-23z向移动后侧板，2-24y向移动右侧板，2-25y向限位块，2-26微动开关，2-27弧形滑槽端盖，2-28z向移动左侧板，2-29y向移动左侧板，2-30旋转把手，3-1远心机构连接板，3-2第一电机，3-3电机连接板，3-4电机旋转连接件，3-5小弧形导轨，3-6器械盒，3-7直线模组，3-8模组连接块，3-9小弧形导轨滑块，3-10小弧形导轨安装板，3-11第二弧形限位块，3-13第二电机，3-14链条，3-15链轮安装板，3-16第一链轮，3-17轴承，3-18第一链轮轴，3-19第二链轮轴，3-20第二链轮，3-21第二伞齿轮，3-22第一伞齿轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种腹腔微创手术机器人，以解决上述现有技术存在的问题，结构操作简单，远心点易于确定，远心运动易实现，且空中姿态调节灵活。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图8所示：本发明提供了一种腹腔微创手术机器人100，为床旁式手术机器人，具体形式为手术床旁两侧分布为四个机械臂，单侧为两个机械臂。整体包括手术床及控制部1，机械臂和简化弧形远心机构3。其中，机械臂包括弧形支撑臂2，弧形支撑臂2安装于手术床旁，简化弧形远心机构3安装于弧形支撑臂2上的弧形滑道中，并可以沿弧形进行滑动实现伸长与缩短。本发明一共具有七个自由度，分别为五个移动自由度，一个转动自由度和一个探入自由度。首先弧形支撑臂部分具有三个直线移动自由度，分别为沿手术床旁的x向移动，靠近远离手术床的y向移动以及在手术床高度上变化的z向移动。其次简化弧形远心机构3在弧形支撑臂2上伸缩运动为弧线移动自由度。简化弧形远心机构3上电机带动小圆弧轨道的转动为转动自由度，器械部分在小圆弧上的滑动为弧形移动自由度，器械盒3-6在关节模组上的移动为探入自由度，共七个自由度。弧形支撑臂2部分主要以主动关节组成用于调节手术过程中切口的空间位置，简化圆弧远心机构3主要以被动关节为主，用电机做为动力源用于提供切口姿态及手术过程中器械末端的运动。主动关节部分在术前手术阶段以拖动方式来实现切口的位置调整，再通过电磁锁死及机械锁死来将机械臂位置定位，为下一步的手术器械的工作退供支撑。检测部分独立存在于各主动被动关节中，以确定各个机械臂相对于手术台坐标系下的位置，从而更好的进行手术过程中所需姿态角度的控制。机械臂形式及结构相同，手术准备过程中可以根据术者及术式选择合适的机械臂作为持镜臂，将内窥镜安装在圆弧轨道的器械位置用于提供视野，其余三臂根据术式特点选择合适的器械安装于远心机构上。

具体的，手术床及控制部1包括z向移动遥控器1-1、控制面板1-2、总开关1-3、控制柜1-4、控制柜门1-5、移动脚轮1-6、安装底板1-7。控制器等均集中于控制柜1-4中，并安装于安装底板1-7上，四个机械臂结构也均安装于安装底板1-7上。

具体的，四条直线滑轨2-15安装在安装底板1-7上，y向滑轨连接底板2-21安装在直线滑轨滑块2-16上并一起在直线滑轨2-15上左右滑动实现x方向上的移动自由度，相应的磁栅尺2-14与直线滑轨2-15并排安装相互平行，读数头连接块2-19安装在y向滑轨连接底板2-21上，磁栅尺读数头2-18安装在读数头连接块2-19上和y向滑轨连接底板2-21一起左右移动实现移动副距离的测量用于运动学模型的建立实现机器人手臂的控制和与主手的映射。在直线滑轨2-15的左右两侧的末端安装有y向限位块2-25，微动开关2-26安装于y向限位块2-25上，微动开关2-26用于确定机械臂移动副方向的零点，y向限位块2-25用于限制移动副移动的距离。电磁锁锁片2-17安装在安装底板1-7上与直线滑轨2-15相平行，电磁锁主体2-20安装在y向滑轨连接底板2-21上与直线导轨滑块2-16一起运动，当达到想要的位置时，当达到想要的位置时通过开关控制电磁锁主体2-20通电吸附电磁锁锁片2-17，两者相互接触产生摩擦力使x方向上的移动被限制无法进行移动实现锁死。

Y向的移动副的移动结构，检测及锁死形式均与x向相同，这里就不在进行赘述。与x向不太相同的是y向上对导轨等具有封装，具体的，y向移动左侧板2-29、y向移动后侧板2-22以及y向移动右侧板2-24安装于y向滑轨连接底板2-21上用于封装y向移动副，y向滑轨前后两端设置有x向限位块2-13。

z向的移动实现有所不同，具体的，电动推杆2-10安装在y向滑轨连接底板2-21上，推杆连接件2-9安装在电动推杆2-10的顶端用销连接，推杆连接件2-9从底部向上连接到弧形滑槽2-7上，当电动推杆2-10在控制下伸长时，电动推杆2-10带动推杆连接件2-9及弧形滑槽2-7一起向上移动实现z向上的移动，z向移动的距离的测量采用与电动推杆一体安装的编码器。z方向上同样也具有封装，具体的，z向移动左侧板2-28、z向移动前侧板2-11、z向移动后侧板2-23、z向移动端盖2-8安装在z向滑轨连接侧底板2-12上，用于封装z向移动副。在移动过程中，检测元件间安装于滑块上，与滑块同时移动，进行移动距离的记录，在滑动轨道的末端设有机械零点与控制零点，当滑块运动至末端时，机械臂主体触碰微动开关，此时为电控上的零点，结合检测元件移动距离的检测可以准确确定机械臂的位置，对于机械臂的精准控制提供条件。

沿弧形的伸缩方式不同于前几个自由度。具体的，弧形滑槽端盖2-27为固定件安装在弧形滑槽2-7上，两个弧形导轨滑块2-5固定于弧形滑槽端盖2-27上，弧形导轨2-3在弧形导轨滑块2-5中滑动，弧形轨道支撑板2-2与弧形导轨2-3相连接，同样移动距离的检测采用读数头在磁栅尺上运动进行测量。第一弧形限位块2-6安装于弧形导轨2-3的末端用于滑动位置的限制，防止移动超过行程造成弧形导轨2-3脱离弧形导轨滑块2-5。同样的，弧形滑槽端盖2-27和弧形滑槽端盖2-4安装在弧形滑槽2-7用于封装弧形滑动关节。

简化远心机构安装于支撑臂上端的弧形轨道上可以进行弧形伸缩，沿弧形的伸缩方式仍为拖动，术前准备阶段根据患者及术式设置合适的切口方向将远心机构抽出合适的角度，并结合远心机构部分的弧形运动可以调整至合适的切口方向。

简化弧形远心机构提供了三个自由度，分别为电机带动小圆弧的转动运动，沿小圆弧的滑动移动以及器械盒的探入运动。具体的，弧形导轨2-3与弧形轨道支撑板2-2相连接，远心机构连接板3-1连接弧形导轨2-3，电机连接板3-3连接远心机构连接板3-1，第一电机3-2安装于电机连接板3-3上，第一电机3-2与电机旋转连接件3-4相连接，电机旋转连接件3-4安装于小弧形导轨安装板3-10上，同时小弧形导轨3-5安装在弧形导轨安装板3-10上，小弧形导轨3-5端部安装有第二弧形限位块3-11，当第一电机3-2旋转时电机轴通过电机旋转连接件3-4带动小弧形导轨安装板3-10与小弧形导轨3-5整体旋转实现小圆弧的转动运动。

小弧形导轨滑块3-9安装在小弧形导轨3-5上并且可以进行沿弧形的滑动。小弧形导轨滑块3-9沿小弧形导轨3-5的移动也由电机进行驱动。具体的，第二电机3-13与第一伞齿轮3-22相连接，另一同样结构的第二伞齿轮3-21与第一伞齿轮3-22垂直放置，使得第二伞齿轮3-21轴向发生变化与第一伞齿轮3-22轴向相垂直，垂直安装的伞齿轮将电机轴的输入方向变换为垂直方向，再经过轴承3-17与第二链轮轴3-19垂直于链轮安装板3-15上，安装在链轮安装板3-15上的第二链轮3-20再经过链条3-14将转动传递到通过第一链轮轴3-18安装于链轮安装板3-15另一侧的第一链轮3-16上。第二链轮3-20与第二伞齿轮一起运动，起到输入动力的作用，而第一链轮3-16作为动力的传输，二者之间通过链条形成闭环，小圆弧导轨滑块与链条中的其中一段链节相连接并和其一起运动，当电机工作时，通过伞齿轮转向的动力带动链轮链条，安装在外侧的小弧形导轨3-5上的小弧形导轨滑块3-9随着链条的运动沿着小弧形导轨3-5同时运动，实现远心机构部分的沿弧形的滑动。

模组连接块3-8安装在小弧形导轨滑块3-9上与其同时运动，直线模组3-7安装于模组连接块3-8上，器械盒3-6安装在直线模组3-7上，直线模组3-7在电机的控制下通过内部的丝杠螺母副的方式实现伸长缩短，同时带动安装在直线模组3-7外侧移动滑块上的器械盒3-6实现伸缩，完成探入探出运动。

本发明四个相同的机械臂分别安装在手术床两侧，两侧各两个，其中一个为持镜臂，其余三个为器械臂，四个机械臂除直线模组上结构不同，其他均相同，手术过程中可以根据具体的术式类型及患者特点选择相适应的持镜臂。

主动关节部分在调整好所需要的位置姿态后需要进行锁死，手术过程中支撑臂不在发生变化，锁死的实现有两种形式，其一为两个水平方向移动的锁死采用电控制下的电磁锁锁死，当达到所需位置后在接通电磁锁电源后，锁主体产生磁力吸附锁片起到锁死效果。第二种为伸缩关节部分的锁死，由于这部分的重力并不是直接沿着移动的方向，而是竖直向下的，所以只需提供较小的力即可实现这部分的锁死，故在侧面添加旋转把手2-30锁死，当达到所需要的位置后，只需旋紧旋转把手2-30就会在伸缩板侧面产生一个较大的力实现锁。

检测部分的存在是为了确定各个机械臂相对于手术台坐标系下的位置，从而更好的进行手术过程中所需姿态角度的控制。检测元件亦为两种，其一为磁栅尺于读数头，读数头在磁栅尺上移动时会进行记录，得出机械臂在移动方向的移动距离信息。另一种为编码器，编码器记录旋转角度，根据手术过程中所需要的手术姿态进行角度的调整。由于移动距离的记录需要一个相对的参考点，所以就需要零点的存在。零点的设置方式如下，在机械臂移动的末端两侧分别设置有机械零点，在上方安装有微动开关，当手术结束后机械臂向两侧移动当接触到机械零点后触发微动开关，即为零点，每次术前手术阶段机械臂均会从两端进行调整，读数头及磁栅尺会在移动的过程中进行记录。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种腹腔微创手术机器人，其特征在于：包括手术床、弧形支撑臂、简化弧形远心机构和控制部；所述手术床两侧活动设置有多个所述弧形支撑臂，所述弧形支撑臂能够做沿手术床侧边的x向移动，靠近远离手术床的y向移动以及在手术床高度上变化的z向移动；所述弧形支撑臂上的弧形滑道内安装有所述简化弧形远心机构，所述简化弧形远心机构能够沿所述弧形支撑臂的弧形导轨滑动；所述简化弧形远心机构包括设置于所述弧形导轨末端的转动部，所述转动部连接有小弧形导轨，所述小弧形导轨上滑动安装有直线模组，所述直线模组连接有器械盒，所述直线模组能够控制所述器械盒直线伸缩；所述弧形支撑臂能够通过z向移动副做z向移动，所述z向移动副包括安装在y向滑轨连接底板上的电动推杆，所述电动推杆的顶端用销连接安装有推杆连接件，推杆连接件从底部向上连接到弧形滑槽上，当电动推杆在控制下伸长时，电动推杆能够带动推杆连接件及弧形滑槽一起向上移动实现z向上的移动，z向移动的距离的测量采用与电动推杆一体安装的编码器；z向滑轨连接侧底板上安装有z向移动左侧板、z向移动前侧板、z向移动后侧板和z向移动端盖；所述弧形支撑臂包括与所述推杆连接件固定连接的所述弧形滑槽，所述弧形滑槽两侧固定安装有弧形滑槽端盖，两个弧形导轨滑块固定于弧形滑槽端盖上，弧形导轨底部滑动设置于所述弧形滑槽内，且能够沿弧形导轨滑块滑动，弧形轨道支撑板与弧形导轨相连接，第一弧形限位块安装于弧形导轨的末端用于滑动位置的限制，防止移动超过行程造成弧形导轨脱离弧形导轨滑块；弧形滑槽端盖和弧形滑槽端盖安装在弧形滑槽用于封装弧形滑动关节；所述简化弧形远心机构包括与弧形导轨上端连接的远心机构连接板，所述远心机构连接板上连接有电机连接板，所述电机连接板上安装有第一电机，所述第一电机与电机旋转连接件相连接，电机旋转连接件安装于小弧形导轨安装板上，同时小弧形导轨安装在弧形导轨安装板上，当第一电机旋转时电机轴能够通过电机旋转连接件带动小弧形导轨安装板与小弧形导轨整体旋转实现小圆弧的转动运动。

2.根据权利要求1所述的腹腔微创手术机器人，其特征在于：所述手术床包括安装底板，所述安装底板两端对称设置有控制柜，所述控制柜上端固定设置有手术台，所述控制柜内设置有控制器，所述控制柜外侧铰接有控制柜门，所述控制部包括设置于其中一个控制柜上的控制面板，所述控制面板位于所述控制柜门上方，所述控制面板上安装有与控制器电连接的总开关；所述控制柜两侧均设置有z向移动遥控器，所述安装底板底部对称连接有多个移动脚轮；所述弧形支撑臂安装于所述安装底板上。

3.根据权利要求2所述的腹腔微创手术机器人，其特征在于：所述弧形支撑臂能够通过X向移动副做X向移动，通过Y向移动副做Y向移动，所述X向移动副和Y向移动副结构相同，所述X向移动副包括安装于所述安装底板上的直线滑轨，所述直线滑轨上滑动连接有直线滑轨滑块，y向滑轨连接底板安装在所述直线滑轨滑块上，所述y向滑轨连接底板上方用于安装所述Y向移动副；所述直线滑轨一侧并排平行安装有磁栅尺，读数头连接块安装在y向滑轨连接底板上，磁栅尺读数头安装在读数头连接块上，在直线导轨的两端安装有y向限位块，y向限位块上安装有微动开关；电磁锁锁片安装在安装底板上，且电磁锁锁片与直线滑轨相平行，电磁锁主体安装在y向滑轨连接底板上，并能够与直线导轨滑块一起运动，当达到想要的位置时能够通过开关控制电磁锁主体通电吸附电磁锁锁片，两者相互接触产生摩擦力使x方向上的移动被限制无法进行移动实现锁死。

4.根据权利要求3所述的腹腔微创手术机器人，其特征在于：所述Y向移动副外设置有封装部，所述封装部包括安装于y向滑轨连接底板上的y向移动左侧板、y向移动后侧板以及y向移动右侧板。

5.根据权利要求1所述的腹腔微创手术机器人，其特征在于：小弧形导轨滑块滑动安装在小弧形导轨上；第二电机与第一伞齿轮相连接，另一同样结构的第二伞齿轮与第一伞齿轮垂直传动连接，使得第二伞齿轮的轴向发生变化与第一伞齿轮在轴向相垂直，第二伞齿轮通过轴承与第二链轮轴垂直于链轮安装板上，通过第二链轮轴安装在链轮安装板上的第二链轮经过链条传动连接有第一链轮，第一链轮通过第一链轮轴安装于链轮安装板另一侧；安装在外侧的小弧形导轨上的小弧形导轨滑块能够随着链条的运动沿着小弧形导轨同时运动，实现远心机构部分的沿弧形的滑动。

6.根据权利要求5所述的腹腔微创手术机器人，其特征在于：所述直线模组安装于模组连接快上，模组连接块安装在小弧形导轨滑块上与其同时运动，器械盒安装在直线模组上，直线模组在第三电机的控制下能够通过内部的丝杠螺母副的方式实现伸长缩短，同时带动安装在直线模组外侧移动滑块上的器械盒实现伸缩，完成探入探出运动。

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