CN113974840A - 示踪器安装组件、手术器械装置及手术用机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种示踪器安装组件、手术器械装置及手术用机械手。示踪器安装组件用于安装示踪器，包括：安装支架，包括多个安装部，以安装多个示踪器；座体，具有多个安装面，相邻两个安装面之间具有第一夹角，安装支架选择性地与多个安装面中的一个连接。应用本发明的技术方案，可以解决现有技术中示踪器的追踪角度不足的问题。

Description

示踪器安装组件、手术器械装置及手术用机械手

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种示踪器安装组件、手术器械装置及手术用机械手。

背景技术

随着AI技术的发展，人工智能在医疗器械领域也得到了迅猛发展，手术机器人在关节领域也开始了临床医疗，通过AI技术在医疗上的加成可以给患者带来更加准确、更加个性化的医疗方案。手术机器人通过机械臂带动手术器械来辅助医师进行手术，可以大大提高手术的精准度。

相关技术中，手术机器人的机械臂前端通常设置有手术器械装置，其包括导向器和单一角度的示踪器适配器，导向器可以安装对应的手术器械。手术中往往需要将机械臂转动不同的角度以使手术器械到达操作位置，如果转动方向的变化角度过大，光学相机会识别不到示踪器，则无法通过机器人获得手术器械的位置，降低了手术的精准度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种示踪器安装组件、手术器械装置及手术用机械手，以解决现有技术中示踪器的追踪角度不足的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种示踪器安装组件，用于安装示踪器，包括：安装支架，包括多个安装部，以安装多个示踪器；座体，具有多个安装面，相邻两个安装面之间具有第一夹角，安装支架选择性地与多个安装面中的一个连接。

进一步地，安装面的数量N满足：N≥5，安装支架与安装面之间通过第一紧固件连接。

进一步地，每个安装面上设有安装结构，各安装面上的安装结构的结构相同，安装支架包括：框形结构，安装部设置在框形结构上；撑杆，与框形结构连接；安装接头，设置在撑杆的远离框形结构的一端，安装接头与安装结构嵌套配合。

进一步地，安装面为正五边形结构，任意相邻的两个安装面的相邻的边沿重合，安装结构为设置在安装面上的凹槽。

根据本发明的另一方面，提供了一种手术器械装置，包括：安装座；示踪器安装组件，与安装座连接；示踪器安装组件为上述的示踪器安装组件。

进一步地，座体与安装座的第一安装套插接配合，第一安装套的侧壁上设有第一装配孔，座体上设有第二装配孔，手术器械装置还包括第二紧固件，第二紧固件穿设在第一装配孔和第二装配孔内。

进一步地，手术器械装置还包括：导向器，与安装座连接，导向器上设有安装通槽；髋臼挫连杆和安装套，安装套用于安装髋臼杯植入器，安装通槽择一地与髋臼挫连杆和安装套中的一个连接。

进一步地，导向器包括本体部，安装通槽包括底壁以及与底壁连接的两个侧壁，至少一个侧壁上设置装配凹槽，髋臼挫连杆的外壁面上设有与装配凹槽配合的第一装配凸起，安装套的外壁面上设有与装配凹槽配合的第二装配凸起。

进一步地，安装通槽还包括设置在两个侧壁自由端部的止挡部。

进一步地，导向器与安装座的第二安装套插接连接，第二安装套的侧壁上设有第三装配孔，导向器上设有第四装配孔，手术器械装置还包括第三紧固件，第三紧固件穿设在第三装配孔和第四装配孔内。

根据本发明的另一方面，提供了一种手术用机械手，包括机械臂以及设置在机械臂上的手术器械装置，手术器械装置为上述的手术器械装置。

应用本发明的技术方案，由于座体上设有多个相互之间成夹角的安装面，安装支架上设有多个示踪器，从而在将示踪器装至安装部上时，每个示踪器的追踪角度及方向均不相同，进而实现了多角度多方向追踪，无需转动座体或者安装支架即可实现全方位的追踪效果，便于获取手术器械的位置，大大提高了手术的精度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的手术用机械手的实施例的结构示意图；

图2示出了图1的手术器械装置的结构示意图；

图3示出了图2的手术器械装置安装髋臼挫连杆的结构示意图；

图4示出了图2的座体的结构示意图；

图5示出了图2的安装支架的结构示意图；

图6示出了图2的导向器的结构示意图；

图7示出了图2的安装套的结构示意图；

图8示出了图7的安装套安装在导向器内的结构示意图；以及

图9示出了图2的手术器械装置安装髋臼杯植入器的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、安装支架；11、安装部；12、框形结构；13、撑杆；14、安装接头；20、座体；21、安装结构；22、第二装配孔；30、安装座；31、第一装配孔；32、第三装配孔；33、第五装配孔；40、导向器；41、安装通槽；41、装配凹槽；42、本体部；43、第四装配孔；44、止挡部；50、髋臼挫连杆；60、安装套；61、第二装配凸起；62、髋臼杯植入器；70、机械臂；71、安装台。

具体实施方式

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

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申请的示例性实施方式。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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图2和图4所示，本实施例提供了一种示踪器安装组件，用于安装示踪器。其中，示踪器安装组件包括安装支架10和座体20。安装支架10包括多个安装部11，以安装多个示踪器；座体20具有多个安装面，相邻两个安装面之间具有第一夹角，安装支架10选择性地与多个安装面中的一个连接。

在本实施例中，由于座体20上设有多个相互之间成夹角的安装面，安装支架10上设有多个示踪器，从而在将示踪器装至安装部11上时，每个示踪器的追踪角度及方向均不相同，进而实现了多角度多方向追踪，无需转动座体20或者安装支架10即可实现全方位的追踪效果，便于获取手术器械的位置，大大提高了手术的精度。

相关技术中，手术机器人的机械臂前端通常设置有手术器械装置，其包括导向器和单一角度的示踪器适配器，导向器可以安装对应的手术器械。手术中往往需要将机械臂转动不同的角度以使手术器械到达操作位置，如果转动方向的变化角度过大，光学相机会识别不到示踪器，则无法通过机器人获得手术器械的位置，降低了手术的精准度。

采用本实施例中的示踪器安装组件，可以增加示踪器的安装数量及安装角度，进而增加示踪器对手术器械的观察角度，便于获取手术器械的位置，提高手术的精度。

值得说明的是，此处的示踪器是由3M反光材料制成，通过光学相机收集反光信号实现对手术器械位置信号的收集。

在附图未示出的替代实施例中，安装面不局限于平面结构，可以将座体加工为球体结构，将安装支架与球体结构的球形面连接，安装支架在球形面上的不同位置可以实现角度的调整，同样能够起到增加示踪器安装角度的作用。

进一步地，本实施例中的安装支架10为多个，多个安装支架10分别与不同的安装面连接，可以进一步增加示踪器的安装数量及安装角度。

优选地，安装面的数量N满足：N≥5，安装支架10与安装面之间通过第一紧固件连接。

具体地，当安装面为四边形结构时，可以设置5个互成夹角的安装面，当安装面为五边形结构时，可以设置11个互成夹角的安装面，用户可以根据实际需要进行设置。此处的实际需要为：手术的具体空间的大小、加工难度的大小等。

另外，安装支架10与安装面之间通过第一紧固件连接，便于装配和拆卸，用户在不同的手术场景中，可以调整安装支架10的安装位置，选择合适角度安装面进行安装，结构简单。

如图4和图5所示，在本实施例中，每个安装面上设有安装结构21，各安装面上的安装结构21的结构相同，安装支架10包括框形结构12、撑杆13和安装接头14。其中，安装部11设置在框形结构12上；撑杆13与框形结构12连接；安装接头14设置在撑杆13的远离框形结构12的一端，安装接头14与安装结构21嵌套配合。

在本实施例中，安装接头14的外形轮廓与安装结构21的轮廓相同，且安装结构21优选为安装凹槽，使得安装接头14陷入安装凹槽内，保证了安装支架10在座体20上安装的稳定性。

优选地，本实施例中的框形结构12为四边形，四边形的每个夹角处均设有安装位。

当然了，在附图未示出的替代实施例中，框形结构不局限于四边形，三角形或者五边形等多边形均可。

优选地，安装面为正五边形结构，任意相邻的两个安装面的相邻的边沿重合，安装结构21为设置在安装面上的凹槽。

上述设置能够满足示踪器的多角度安装要求，对座体20的加工难度较低。

在附图未示出的替代实施例中，安装面也可为其他多边形结构，用户可以根据实际需要进行设置。

本实施例中的示踪器安装组件适用于任何需要安装示踪器的手术。

如图2和图3所示，本实施例还提供了一种手术器械装置，包括安装座30和示踪器安装组件，示踪器安装组件与安装座30连接；示踪器安装组件为上述的示踪器安装组件。

在本实施例中，由于座体20上设有多个相互之间成夹角的安装面，安装支架10上设有多个示踪器，从而在将示踪器装至安装部11上时，每个示踪器的追踪角度及方向均不相同，进而实现了多角度多方向追踪，无需转动座体20或者安装支架10即可实现全方位的追踪效果，便于获取手术器械的位置，大大提高了手术的精度。

因此，具有上述示踪器安装组件的手术器械装置也具有上述优点。

如图2和图3所示，在本实施例中，座体20与安装座30的第一安装套插接配合，第一安装套的侧壁上设有第一装配孔31，座体20上设有第二装配孔22，手术器械装置还包括第二紧固件，第二紧固件穿设在第一装配孔31和第二装配孔22内。

具体地，座体20上设有第一安装套，第一装配孔31沿第一安装套的径向设置，座体20上设有第一安装轴，第二装配孔22沿第一安装轴的径向设置，在将座体20安装至安装座30上时，第一安装轴穿设在第一安装套内，第一装配孔31和第二装配孔22对应好，然后将第二紧固件同时穿过第一装配孔31和第二装配孔22，从而实现了座体20与安装座30之间装配。装配效果好，连接强度高。

如图2、图3和图9所示，在本实施例中，手术器械装置还包括导向器40、髋臼挫连杆50和安装套60。其中，导向器40与安装座30连接，导向器40上设有安装通槽41；安装套60用于安装髋臼杯植入器62，安装通槽41择一地与髋臼挫连杆50和安装套60中的一个连接。

在本实施例中，由于设置了髋臼挫连杆50和安装套60，从而使得本实施例的手术器械装置能够满足全髋关节置换手术的使用需要，且安装通槽41择一地与髋臼挫连杆50和安装套60中的一个连接，在手术过程中无需拆卸导向器40即可实现髋臼挫连杆50和安装套60之间的切换，减少了操作步骤及零部件的使用，提高了手术效率。

具体地，在全髋关节置换手术中，先将髋臼挫连杆50安装至导向器40内，再将髋臼挫连接至髋臼挫连杆50上进行髋臼磨挫，磨挫完成后，将髋臼挫连杆50由导向器40上取下，再将安装套60安装至导向器40内，将髋臼杯植入器62卡入安装套60内进行髋臼杯植入。整个手术器械的切换过程中，无需切换导向器40，此过程减少了手术中的操作步骤，节约了手术时间，提高了手术效率。

如图3、图6至图8所示，在本实施例中，导向器40包括本体部42，安装通槽包括底壁以及与底壁连接的两个侧壁，至少一个侧壁上设置装配凹槽411，髋臼挫连杆50的外壁面上设有与装配凹槽411配合的第一装配凸起，安装套60的外壁面上设有与装配凹槽411配合的第二装配凸起61。

优选地，本实施例中的第一装配凸起沿髋臼挫连杆50的长度方向设置，第二装配凸起61沿安装套60的长度方向设置，装配凹槽411为长条状凹槽。当将髋臼挫连杆50或者安装套60装配至安装通槽41内时，使第一装配凸起或者第二装配凸起61与装配凹槽411配合实现安装。

上述设置实现了髋臼挫连杆50与导向器40或者安装套60与导向器40之间的连接，且凹槽与凸起的配合能够实现髋臼挫连杆50或者安装套60在安装通槽内的定位，提高了连接精度。

如图6所示，在本实施例中，安装通槽还包括设置在两个侧壁自由端部的止挡部44。

上述设置能够防止髋臼挫连杆50或者安装套60由安装通槽内脱出，保证了连接或者使用过程的稳定性。

如图2和图8所示，在本实施例中，导向器40与安装座30的第二安装套插接连接，第二安装套的侧壁上设有第三装配孔32，导向器40上设有第四装配孔43，手术器械装置还包括第三紧固件，第三紧固件穿设在第三装配孔32和第四装配孔43内。

具体地，安装座30上设有第二安装套，第三装配孔32沿第二安装套的径向设置，导向器40上设有第二安装轴，第四装配孔43沿第二安装轴的径向设置，在将导向器40安装至安装座30上时，第二安装轴穿设在第二安装套内，第三装配孔32和第四装配孔43对应好，然后将第三紧固件同时穿过第三装配孔32和第四装配孔43，从而实现了导向器40与安装座30之间装配。装配效果好，连接强度高。

如图1所示，本实施例还提供了一种手术用机械手，包括机械臂70以及设置在机械臂70上的手术器械装置，手术器械装置为上述的手术器械装置。

在本实施例中，手术器械装置具有多角度多方向追踪的特点，且无需转动座体20或者安装支架10即可实现全方位的追踪效果，便于获取手术器械的位置，大大提高了手术的精度，同时导向器40能够实现髋臼挫连杆50或者安装套60的连接，在手术过程中无需拆卸导向器40即可实现髋臼挫连杆50和安装套60之间的切换，减少了操作步骤及零部件的使用，提高了手术效率。因此，具有上述手术器械装置的手术用机械手也具有上述优点。

如图2所示，在本实施例中，安装座30上还设有第五装配孔33，手术用机械手包括第四紧固件，机械臂70上设有安装台71，第四紧固件穿设在第五装配孔33内并锁定在安装台71上。

由于设置了安装台71，从而为安装座30提供了安装空间，保证整个手术器械装置能够有个平整的安装结构。安装座30为柱形结构，第五装配孔33贯穿柱形结构的上下底面设置。

本实施例提供的手术器械装置可以同时连接多个处于不同朝向的示踪器，识别面覆盖更广，识别角度更大，可以让光学相机更容易去追踪到示踪器，使手术机器人更容易去获取手术器械的位置，提高了手术的精准度；同时，手术器械切换过程中，机械臂无需改变位置，无需去拆卸导向器便可切换髋臼挫连杆和安装套两种手术器械，操作简单、便捷，减少了手术时间，提高了手术效率。

该手术器械装置设置有可多角度调整的座体20和可安装两种手术器械的导向器40。多角度调整的目的是为了让光学相机更大角度的识别到示踪器，使手术机器人更容易地去获取手术器械的位置，提高手术的精准度；同时，导向器组件可以安装髋臼挫连杆和安装套两种手术器械，手术过程中无需去拆卸导向器便可切换手术器械，减少了手术中的操作步骤，提高手术效率。

手术器械装置由四个部分组成：安装座30、座体20、安装支架10、导向器40。

使用6个螺栓通过第五装配孔33将安装座30与手术机器人机械臂70的前端接口相连接固定；机械臂前端可以通过编程实现360°的旋转，从而带动固定于其上的手术器械装置作同步旋转以运动至目标位置。

安装座30两端的第一安装套和第二安装套分别与座体20的第一安装轴和导向器40的第二安装轴通过第二紧固件和第三紧固件相连接固定。

座体20表面有11个花朵形的安装结构21，并且每个安装结构的朝向各不同；安装支架10底端平台为一个花朵形安装接头14可嵌入示踪器表面上任一花朵形的安装结构21内，并通过将其上的5个螺钉斜槽孔与花朵形的安装结构21表面5个螺纹孔对齐，拧上螺钉使安装支架10固定在座体20上想要的朝向上；同时安装支架10上有4个螺纹孔用来连接固定示踪器。安装支架10安装在不同朝向的安装结构21上便可实现多种识别角度的调整，让光学相机能够更大角度的识别到示踪器，从而使手术机器人更容易去获取位置信息。

导向器40可以安装髋臼挫连杆50和安装套60两种手术器械，全髋置换手术中通常先使用髋臼挫连杆接上髋臼挫后进行髋臼磨挫，再使用安装套将髋臼杯植入器安装好后进行髋臼杯植入操作中。整个手术器械的切换过程中，无需改变机械臂的位置，无需拆卸导向器，直接将髋臼挫连杆由导向器40中拆下并加装安装套便可，此过程减少了手术中的操作步骤，减少了手术时间，提高手术效率。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

在本实施例中，手术器械装置具有多角度多方向追踪的特点，且无需转动座体或者安装支架即可实现全方位的追踪效果，便于获取手术器械的位置，大大提高了手术的精度，同时导向器能够实现髋臼挫连杆或者安装套的连接，在手术过程中无需拆卸导向器即可实现髋臼挫连杆和安装套之间的切换，减少了操作步骤及零部件的使用，提高了手术效率。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种示踪器安装组件，用于安装示踪器，其特征在于，包括：

安装支架（10），包括多个安装部（11），以安装多个所述示踪器；

座体（20），具有多个安装面，相邻两个所述安装面之间具有第一夹角，所述安装支架（10）选择性地与多个所述安装面中的一个连接，所述安装面的数量N满足：N≥5，任意相邻的两个所述安装面的相邻的边沿重合。

2.根据权利要求1所述的示踪器安装组件，其特征在于，所述安装支架（10）与所述安装面之间通过第一紧固件连接。

3.根据权利要求1所述的示踪器安装组件，其特征在于，每个所述安装面上设有安装结构（21），各所述安装面上的安装结构（21）的结构相同，所述安装支架（10）包括：

框形结构（12），所述安装部（11）设置在所述框形结构（12）上；

撑杆（13），与所述框形结构（12）连接；

安装接头（14），设置在所述撑杆（13）的远离所述框形结构（12）的一端，所述安装接头（14）与所述安装结构（21）嵌套配合。

4.根据权利要求3所述的示踪器安装组件，其特征在于，所述安装面为正五边形结构，所述安装结构（21）为设置在所述安装面上的凹槽。

5.一种手术器械装置，包括：

安装座（30）；

示踪器安装组件，与所述安装座（30）连接；

其特征在于，所述示踪器安装组件为权利要求1至4中任一项所述的示踪器安装组件。

6.根据权利要求5所述的手术器械装置，其特征在于，所述座体（20）与所述安装座（30）的第一安装套插接配合，所述第一安装套的侧壁上设有第一装配孔（31），所述座体（20）上设有第二装配孔（22），所述手术器械装置还包括第二紧固件，所述第二紧固件穿设在所述第一装配孔（31）和所述第二装配孔（22）内。

7.根据权利要求5所述的手术器械装置，其特征在于，所述手术器械装置还包括：

导向器（40），与所述安装座（30）连接，所述导向器（40）上设有安装通槽（41）；

髋臼挫连杆（50）和安装套（60），所述安装套（60）用于安装髋臼杯植入器（62），所述安装通槽（41）择一地与所述髋臼挫连杆（50）和所述安装套（60）中的一个连接。

8.根据权利要求7所述的手术器械装置，其特征在于，所述导向器（40）包括本体部（42），所述安装通槽包括底壁以及与所述底壁连接的两个侧壁，至少一个所述侧壁上设置装配凹槽（411），所述髋臼挫连杆（50）的外壁面上设有与所述装配凹槽（411）配合的第一装配凸起，所述安装套（60）的外壁面上设有与所述装配凹槽（411）配合的第二装配凸起（61）。

9.根据权利要求8所述的手术器械装置，其特征在于，所述安装通槽还包括设置在两个所述侧壁自由端部的止挡部（44）。

10.根据权利要求7所述的手术器械装置，其特征在于，所述导向器（40）与所述安装座（30）的第二安装套插接连接，所述第二安装套的侧壁上设有第三装配孔（32），所述导向器（40）上设有第四装配孔（43），所述手术器械装置还包括第三紧固件，所述第三紧固件穿设在所述第三装配孔（32）和所述第四装配孔（43）内。

11.一种手术用机械手，包括机械臂（70）以及设置在所述机械臂（70）上的手术器械装置，其特征在于，所述手术器械装置为权利要求5至10中任一项所述的手术器械装置。

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