CN114366310B - 手术器械调节装置、手术器械总成及手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，提供一种手术器械调节装置、手术器械总成及手术机器人，手术器械安装装置包括前端安装座、旋转机构和器械安装座；前端安装座包括前端法兰，旋转机构包括固定部和旋转部，固定部与前端安装座连接并与旋转部转动连接；器械安装座适于与手术器械固定连接；旋转部在转动时带动手术器械同步转动。本发明提供的手术器械调节装置、手术器械总成及手术机器人能够增加机械臂的旋转自由度，便于根据需要调整手术器械的角度，满足手术过程中的角度调整需要，有利于提高准确度。又由于器械安装座与旋转机构为可拆卸连接结构，可将器械安装座与手术器械一同拆下，方便进行清洗、消毒灭菌等操作。

Description

手术器械调节装置、手术器械总成及手术机器人

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种手术器械调节装置、手术器械总成及手术机器人。

背景技术

随着手术机器人技术的发展，在临床医学的手术领域，出现了越来越多的手术机器人，在骨科手术机器人领域尤其膝关节关节置换手术过程中，需要将手术器械固定在机械臂的前端进行切除操作。

目前由于机械臂自由度不够造成病人骨头切除不准确、不彻底等情况，同时手术器械不易进行拆除、更换或消毒灭菌等操作。

发明内容

本发明提供一种手术器械调节装置、手术器械总成及手术机器人，用以解决现有技术中机械臂自由度不够造成病人骨头切除不准确、不彻底等情况的问题。

本发明提供一种手术器械调节装置，包括：

前端安装座，包括前端法兰，所述前端法兰适于与机械臂前端可拆卸连接；

旋转机构，所述旋转机构包括固定部和旋转部，所述固定部与所述前端安装座连接，并与所述旋转部转动连接；

器械安装座，可拆卸连接于旋转部，并适于与手术器械固定连接；

其中，所述旋转部在转动时，带动所述手术器械同步转动。

根据本发明提供的一种手术器械调节装置，所述旋转部包括：

旋转中轴，转动连接于所述固定部，所述旋转中轴的轴线垂直于所述前端法兰的轴线；

限位组件，分别与所述旋转中轴和所述器械安装座固定连接，所述限位组件用于对所述旋转中轴的旋转进行旋转限位。

根据本发明提供的一种手术器械调节装置，所述固定部包括安装罩和中轴安装箱，所述安装罩与所述前端安装座连接，所述中轴安装箱设置在所述安装罩内，所述中轴安装箱上设置有安装孔，所述旋转中轴贯穿所述安装孔，所述旋转中轴的一端转动连接在所述中轴安装箱内，另一端与所述限位组件固定连接。

根据本发明提供的一种手术器械调节装置，所述固定部还包括第一安装轴承和第二安装轴承，所述旋转中轴位于所述中轴安装箱内的一端外侧设置有支撑环，所述第一安装轴承和所述第二安装轴承分别支撑在所述支撑环的轴向两侧。

根据本发明提供的一种手术器械调节装置，所述固定部还包括端盖和端面盖板，所述端面盖板包括定位筒和板体，所述板体与所述中轴安装箱背离所述安装孔的一端可拆卸连接，所述定位筒与所述中轴安装箱套接，所述定位筒的一端与所述板体固定连接，另一端与所述第二安装轴承抵接，所述端盖、第一安装轴承和所述支撑环设置在所述定位筒内，所述端盖设置在所述第一安装轴承背离所述支撑环的一侧。

根据本发明提供的一种手术器械调节装置，所述限位组件包括限位法兰以及设置在所述限位法兰上的玻珠顶丝和限位立柱，所述限位法兰与所述旋转中轴固定连接，所述固定部上设置有定位槽和限位槽，所述定位槽绕所述旋转中轴的轴线布置有至少两个，所述限位槽为弧形槽，所述玻珠顶丝的滚珠适于嵌入任一所述定位槽内，所述限位立柱的端部滑动设置在所述弧形槽内。

根据本发明提供的一种手术器械调节装置，所述限位法兰上设置有螺纹沉孔和螺纹阶梯孔，所述螺纹沉孔设置在所述限位法兰靠近所述固定部的一侧，所述玻珠顶丝螺纹连接于所述螺纹沉孔内，所述限位立柱螺纹连接于所述螺纹阶梯孔，且所述限位立柱的一端穿过所述螺纹阶梯孔滑动设置在弧形槽内。

根据本发明提供的一种手术器械调节装置，所述器械安装座上设置有第一安装螺栓，并通过所述第一安装螺栓与所述旋转部可拆卸连接。

根据本发明提供的一种手术器械调节装置，所述旋转部上设置有第一定位凸起，所述器械安装座上设置有第二定位凸起，所述第一定位凸起与所述第二定位凸起插接配合。

根据本发明提供的一种手术器械调节装置，还包括跟踪标定架，所述跟踪标定架设置在所述器械安装座上，适于随所述器械安装座同步旋转。

本发明还提供一种手术器械总成，包括以上任一项所述的手术器械调节装置以及手术器械，所述手术器械与所述器械安装座固定连接。

本发明还提供一种手术机器人，包括手术器械、机械臂以及以上任一项所述的手术器械调节装置，或，包括机械臂以及如上所述的手术器械总成；

所述前端法兰与所述机械臂的前端可拆卸连接，所述手术器械与所述器械安装座固定连接。固定部固定部固定部固定部固定部固定部固定部

本发明提供的手术器械调节装置、手术器械总成及手术机器人，由于设置有旋转机构，能够增加机械臂的旋转自由度，便于根据需要调整手术器械的角度，满足手术过程中的角度调整需要，有利于提高准确度。又由于器械安装座与旋转机构为可拆卸连接结构，可将器械安装座与手术器械一同拆下，方便进行清洗、消毒灭菌等操作。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的一种手术器械调节装置的整体结构示意图；

图2是本发明提供的一种手术器械调节装置的剖视图之一；

图3是本发明提供的一种手术器械调节装置的剖视图之二；

图4是本发明提供的一种手术机器人的整体结构示意图。

附图标记：

1、前端安装座；1001、前端法兰；1002、连接臂；1003、紧固螺栓；1004、安装罩；2、旋转机构；2001、端面盖板；2002、第一安装轴承；2003、第二安装轴承；2004、中轴安装箱；2005、旋转中轴；2006、端盖；2007、定位筒；3、限位组件；3001、限位法兰；3002、限位立柱；3003、第一定位凸起；3004、玻珠顶丝；4、手术器械；4001、器械安装座；4002、第二定位凸起；4003、机身；4004、锯片；5、跟踪标定架；5001、第二安装螺栓；5002、架体；5003、定位球；5004、安装立柱；6、第一安装螺栓；101、机械臂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，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发明实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1-图3描述本发明实施例的手术器械调节装置，该手术器械调节装置可以将例如动力摆锯等手术器械4安装在机械臂101的前端。

根据本发明实施例的手术器械调节装置，包括前端安装座1、旋转机构2和器械安装座4001。其中，前端安装座1包括前端法兰1001，前端法兰1001适于与机械臂101的前端可拆卸连接；旋转机构2包括固定部和旋转部，固定部与前端安装座1连接，并与旋转部转动连接；器械安装座4001可拆卸连接于旋转部，并适于与手术器械4固定连接。旋转部在转动时，能够带动手术器械4同步转动。

根据本发明实施例的手术器械调节装置，通过旋转机构2使得手术器械4能够随器械安装座4001一起相对于机械臂101的旋转，增加整体调整的自由度，方便将手术器械4调整至合适的角度和位置，有利于提高手术的准确度。又由于器械安装座4001与旋转机构2为可拆卸连接结构，使得器械安装座4001能够与手术器械4一同拆下，便于进行例如清洗、消毒杀菌等操作。

可选地，旋转部的旋转轴线垂直于前端法兰1001的轴线，从而使手术器械4旋转时，其旋转轴线与机械臂101的前端垂直，易于控制手术器械4的角度。当然，在本发明一些其他实施方式中，也可以使旋转部的旋转轴线与前端法兰1001的轴线不垂直，同样能够起到增加整体调整的自由度，方便将手术器械4调整至合适的角度和位置的效果。为更清晰地表现本发明实施例中手术器械调节装置的整体结构，以下将示例性地在旋转部的旋转轴线垂直于前端法兰1001的轴线的方案下对手术器械调节装置的结构进行描述。

前端安装座1还包括连接臂1002，连接臂1002的一端通过紧固螺栓1003与前端法兰1001固定连接，连接臂1002的下侧与固定部连接。

在本发明一些实施例中，旋转部包括旋转中轴2005、限位组件3和器械安装座4001。其中，固定部适于与前端安装座1连接，旋转中轴2005转动连接于固定部，旋转中轴2005的轴线垂直于前端法兰1001的轴线。限位组件3与旋转中轴2005固定连接，能够随旋转中轴2005进行旋转，限位组件3用于进行旋转限位，使旋转中轴2005转动到特定角度时停留，并且能够对旋转中轴2005的最大旋转角度进行限制。器械安装座4001与限位组件3固定连接，可随限位组件3一同旋转或固定。

需要说明的是，上述的使旋转中轴2005转动到特定角度时停留，并非指使旋转中轴2005固定在特定角度无法继续旋转，而是使旋转中轴2005在其旋转范围内形成多个档位，在任意档位位置旋转中轴2005旋转具有更大的阻力，从而便于将旋转中轴2005定位档位所在的角度，也即便于将器械安装座4001和手术器械4定位在该角度。当旋转中轴2005停留在特定角度时，若需要继续转动旋转中轴2005，仅需要向旋转中轴2005施加较大的扭力即可。

可选地，固定部包括安装罩1004和中轴安装箱2004。安装罩1004的上端形成凹槽和螺纹孔，连接臂1002的下侧嵌入该凹槽内，并通过贯穿该螺纹孔的螺栓与安装罩1004固定连接。用于连接安装罩1004和连接臂1002的螺栓可以由安装罩1004的内部穿入，避免该螺栓外露。连接臂1002与安装罩1004螺栓固定后，还可以再进行焊接并打磨，增加其牢固程度。

安装罩1004的下端设置有开口，中轴安装箱2004通过该安装孔安装到安装罩1004内。可选地，中轴安装箱2004与安装罩1004可拆卸连接，具体可通过螺栓与安装罩1004的顶部可拆卸连接。进一步地，中轴安装箱2004与安装罩1004之间以及安装罩1004与连接臂1002之间通过同一组螺栓进行固定，能够减少开孔数量，减少占用的空间。

中轴安装箱2004上设置有安装孔，安装孔为通孔结构，且位于中轴安装箱2004的下侧，旋转中轴2005贯穿安装孔，旋转中轴2005的一端转动连接在中轴安装箱2004内，另一端与限位组件3固定连接，限位组件3能够与旋转中轴2005同步旋转。

可选地，固定部还包括第一安装轴承2002和第二安装轴承2003，第一安装轴承2002和第二安装轴承2003均采用压力轴承。旋转中轴2005位于中轴安装箱2004内的一端外侧设置有支撑环，第一安装轴承2002和第二安装轴承2003均与旋转中轴2005同轴设置，且分别支撑在支撑环的轴向两侧，其中，第二安装轴承2003套设在旋转中轴2005的外侧。在第一安装轴承2002和第二安装轴承2003的作用下，旋转中轴2005转动更平稳，具有更小的旋转阻力。

可选地，固定部还包括定位筒2007、端盖2006和端面盖板2001。定位筒2007的一端与中轴安装箱2004套接，另一端与中轴安装箱2004背离安装孔的一端可拆卸连接。具体地，定位筒2007的筒壁与中轴安装箱2004的内壁贴合，定位筒2007的顶端形成有环形的折边，该折边通过螺栓与中轴安装箱2004的顶端固定，实现定位筒2007与中轴安装箱2004的可拆卸连接。进一步地，中轴安装箱2004的顶部形成有环形的阶梯槽，定位筒2007顶部的折边位于该阶梯槽内，能够使其上侧与中轴安装箱2004的上侧齐平。

定位筒2007的底端与第二安装轴承2003抵接，第二安装轴承2003的下侧与中轴安装箱2004的底部内壁抵接。由此，定位筒2007能够对第二轴承进行轴向移动限位。第一安装轴承2002和支撑环设置在定位筒2007内，且定位筒2007的内壁分别与第一安装轴承2002的侧壁、支撑环的侧壁贴合，对第一安装轴承2002和支撑环进行径向移动限位。

端面盖板2001与定位筒2007背离第二安装轴承2003的一端可拆卸连接，具体可以为螺纹连接。端面盖板2001的上侧与定位筒2007的上侧齐平，其下侧与端盖2006的上侧抵接。端盖2006的下侧与第一安装轴承2002背离支撑环的一侧(即第一安装轴承2002的上侧)抵接，对第一安装轴承2002和旋转中轴2005的上侧进行限位。

本发明实施例的固定部具有结构稳定、紧凑、占用空间小的优点，并且便于进行拆装维护，旋转中轴2005可以平稳转动。

在本发明一些实施例中，限位组件3包括限位法兰3001以及设置在限位法兰3001上的玻珠顶丝3004和限位立柱3002。限位法兰3001与旋转中轴2005固定连接，具体可在旋转中轴2005的底部设置沿旋转中轴2005的轴向延伸的螺纹孔，通过由限位法兰3001下侧穿入的螺栓将限位法兰3001与旋转中轴2005固定连接，使限位法兰3001能够与旋转中轴2005同步旋转。

固定部上设置有定位槽和限位槽，定位槽绕旋转中轴2005的轴线布置有至少两个，限位槽为弧形槽，玻珠顶丝3004的滚珠适于嵌入任一定位槽内，限位立柱3002的端部滑动设置在弧形槽内。

可选地，定位槽和限位槽设置在中轴安装箱2004的下端，玻珠顶丝3004和限位立柱3002布置在限位法兰3001的上侧并沿旋转中轴2005的轴向设置。当限位法兰3001随旋转中轴2005转动时，可以带动玻珠顶丝3004切换到不同的定位槽位置，并且带动限位立柱3002的端部在弧形槽内滑动。

可选地，限位法兰3001上设置有螺纹沉孔和螺纹阶梯孔。螺纹沉孔设置在限位法兰3001靠近固定部的一侧，玻珠顶丝3004螺纹连接于螺纹沉孔内，玻珠顶丝3004的珠体凸出限位法兰3001的上表面。

螺纹阶梯孔的下部分直径较大，限位立柱3002采用由上到下直径阶梯增大的立柱结构，限位立柱3002螺纹连接于螺纹阶梯孔，限位立柱3002的上端穿过螺纹阶梯孔滑动设置在弧形槽内。螺纹阶梯孔的阶梯结构能够对限位立柱3002起到定位作用，避免限位立柱3002安装时旋入过深影响限位法兰3001和旋转中轴2005的正常旋转。

可选地，玻珠顶丝3004和限位立柱3002中的至少一者设置有两个以上，当玻珠顶丝3004和限位立柱3002设置有两个以上时，能够提高旋转的平稳性，使限位法兰3001的受力更均衡。

可选地，限位法兰3001的直径与安装罩1004的内径相同，且限位法兰3001的下侧与安装罩1004的下端齐平，由此，限位法兰3001能够封堵安装罩1004的下端开口。

根据本发明实施例的手术器械调节装置，器械安装座4001设置在限位法兰3001的下侧，器械安装座4001上设置有第一安装螺栓6，并通过第一安装螺栓6与旋转部可拆卸连接。

可选地，器械安装座4001上设置有通孔，第一安装螺栓6的螺纹端穿过该通孔后与限位法兰3001连接固定，器械安装座4001能够与限位法兰3001同轴旋转。

可选地，旋转部上设置有第一定位凸起3003，第一定位凸起3003可设置在限位法兰3001的下侧，器械安装座4001上设置有第二定位凸起4002，第二定位凸起4002起设置在器械安装座4001的上侧，第一定位凸起3003与第二定位凸起4002插接配合，能够对器械安装座4001的安装角度进行限制，避免器械安装座4001错误安装。

可选地，第一定位凸起3003和第二定位凸起4002的其中一者设置有锥形的尖端，其中的另一者的端部设置有锥形的凹槽，当尖端与凹槽插接配合时可以实现定位，并且，锥形的设计还能使第一定位凸起3003和第二定位凸起4002的插接更方便。

在本发明一些实施例中，手术器械调节装置还包括跟踪标定架5，跟踪标定架5设置在器械安装座4001上，适于随器械安装座4001同步旋转。跟踪标定架5能够被导航定位机器人的光学仪器识别，从而获得手术器械4的位置信息。例如，当手术器械4为动力摆锯时，将动力摆锯的机身4003固定在器械安装座4001上后，可以通过跟踪标定架5确定动力摆锤的锯片4004位置。

可选地，跟踪标定架5包括架体5002、安装立柱5004、定位球5003和第二安装螺栓5001。架体5002上设置有螺纹孔，定位球5003上设置有沉孔，定位球5003和安装立柱5004的数量与架体5002上螺纹孔的数量对应，安装立柱5004螺纹连接在架体5002上的螺纹孔内，定位球5003与安装立柱5004插接配合。架体5002通过第二安装螺栓5001与器械安装座4001固定连接，第二安装螺栓5001可以大体设置在架体5002的中部位置，便于安装和调整角度。

本发明实施例还提供一种手术器械总成，包括手术器械4和如上所述的手术器械调节装置，手术器械4固定在器械安装座4001上。

如图4所示，本发明实施例还提供一种手术机器人，其包括机械臂101、手术器械4和上述任一项的手术器械调节装置，或，手术机器人包括如上所述的手术器械总成。

根据本发明实施例的手术机器人，前端法兰1001与机械臂101的前端可拆卸连接，手术器械4与器械安装座4001固定连接。本发明实施例中，通过手术器械调节装置将手术器械4安装在机械臂101上，能够便于对手术器械4的角度进行调整，还能够便于将手术器械4拆下以进行维护、杀菌、消毒等操作。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种手术器械调节装置，其特征在于，包括：

前端安装座，包括前端法兰，所述前端法兰适于与机械臂前端可拆卸连接；

旋转机构，所述旋转机构包括固定部和旋转部，所述固定部与所述前端安装座连接，并与所述旋转部转动连接；

器械安装座，可拆卸连接于旋转部，并适于与手术器械固定连接；

其中，所述旋转部在转动时，带动所述手术器械同步转动；

所述旋转部包括：

旋转中轴，转动连接于所述固定部，所述旋转中轴的轴线垂直于所述前端法兰的轴线；

限位组件，分别与所述旋转中轴和所述器械安装座固定连接，所述限位组件用于对所述旋转中轴的旋转进行旋转限位；

所述固定部包括安装罩和中轴安装箱，所述安装罩与所述前端安装座连接，所述中轴安装箱设置在所述安装罩内，所述中轴安装箱上设置有安装孔，所述旋转中轴贯穿所述安装孔，所述旋转中轴的一端转动连接在所述中轴安装箱内，另一端与所述限位组件固定连接；

所述固定部还包括第一安装轴承和第二安装轴承，所述旋转中轴位于所述中轴安装箱内的一端外侧设置有支撑环，所述第一安装轴承和所述第二安装轴承分别支撑在所述支撑环的轴向两侧；

所述固定部还包括端盖和端面盖板，所述端面盖板包括定位筒和板体，所述板体与所述中轴安装箱背离所述安装孔的一端可拆卸连接，所述定位筒与所述中轴安装箱套接，所述定位筒的一端与所述板体固定连接，另一端与所述第二安装轴承抵接，所述端盖、第一安装轴承和所述支撑环设置在所述定位筒内，所述端盖设置在所述第一安装轴承背离所述支撑环的一侧。

2.根据权利要求1所述的手术器械调节装置，其特征在于，所述限位组件包括限位法兰以及设置在所述限位法兰上的玻珠顶丝和限位立柱，所述限位法兰与所述旋转中轴固定连接，所述固定部上设置有定位槽和限位槽，所述定位槽绕所述旋转中轴的轴线布置有至少两个，所述限位槽为弧形槽，所述玻珠顶丝的滚珠适于嵌入任一所述定位槽内，所述限位立柱的端部滑动设置在所述弧形槽内。

3.根据权利要求2所述的手术器械调节装置，其特征在于，所述限位法兰上设置有螺纹沉孔和螺纹阶梯孔，所述螺纹沉孔设置在所述限位法兰靠近所述固定部的一侧，所述玻珠顶丝螺纹连接于所述螺纹沉孔内，所述限位立柱螺纹连接于所述螺纹阶梯孔，且所述限位立柱的一端穿过所述螺纹阶梯孔滑动设置在弧形槽内。

4.根据权利要求1所述的手术器械调节装置，其特征在于，所述器械安装座上设置有第一安装螺栓，并通过所述第一安装螺栓与所述旋转部可拆卸连接。

5.根据权利要求1所述的手术器械调节装置，其特征在于，所述旋转部上设置有第一定位凸起，所述器械安装座上设置有第二定位凸起，所述第一定位凸起与所述第二定位凸起插接配合。

6.根据权利要求1所述的手术器械调节装置，其特征在于，还包括跟踪标定架，所述跟踪标定架设置在所述器械安装座上，适于随所述器械安装座同步旋转。

7.一种手术器械总成，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的手术器械调节装置以及手术器械。

8.一种手术机器人，其特征在于，包括手术器械、机械臂以及如权利要求1至6中任一项所述的手术器械调节装置，或，包括机械臂以及如权利要求7所述的手术器械总成。

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