CN114404044B - 一种连续体构型的微创手术机器人及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种连续体构型的微创手术机器人及其工作方法，其中微创手术机器人，包括：机械臂平台模块、驱动模块和器械模块；所述驱动模块设置于所述机械臂平台模块的末端，并与所述器械模块驱动连接；所述器械模块，包括：驱动机构、与驱动机构连接的套管以及设置于套管末端的连续体模块；所述连续体模块，包括依次设置的：连续体基关节、近段连续体关节、连续体段过渡关节、远段连续体关节和连续体末端关节。本发明具有尺寸更小、灵活度更高、弯曲角度更大、操作简单的优点，其弯曲角度及末端可达到的范围可以满足整个耳鼻颅底狭窄空间的手术操作，满足临床手术需要，手术精确性高，重复性好，可以缩短医生的培养周期，降低手术风险。

Description

一种连续体构型的微创手术机器人及其工作方法
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体地，涉及一种连续体构型的微创手术机器人及其工作方法。
背景技术
耳、鼻、颅底是人体最复杂区域之一，包括外耳道、鼓室、咽鼓管、迷路管道、内耳道；鼻腔、鼻窦、鼻咽；前颅底、蝶鞍区、侧颅底等。由于进入病变位置腔道弯曲，空间狭小，耳鼻颅底手术存在许多手术盲区，微创手术难度大。
最近，自然腔道内镜手术(Natural Orifice Transluminal EndoscopicSurgery)是微创和无创手术趋势。这种手术有很多优点，比如，受影响的区域的创口小，操作时间短，痛苦小，病人的康复速度快。伴随着这一趋势，各种可弯曲的手术工具和机器人系统正在快速发展。然而，这些手术机器人系统仍有很多的局限性，特别是应用在耳鼻颅底领域。现有的微创手术机器人系统通常机械臂直径大且弯曲角度小，不适合应用于耳鼻颅底手术。因此迫切需要针对耳鼻颅底手术机器人开展研究。
经对现有技术的检索发现，中国发明专利公开号CN112971994A，公开了一种基于连续体构型的眼科手术机器人，该装置包括工作台、安装支架、驱动机构以及手术刀。能够实现实现手术刀俯仰、偏转自由度的调节以及伸缩自由度的调节，但是对于自然腔道更复杂的耳鼻颅底手术，其偏转自由度及器械功能不能满足耳鼻颅底手术的要求。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种连续体构型的微创手术机器人及其工作方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种连续体构型的微创手术机器人，包括：机械臂平台模块、驱动模块和器械模块；所述驱动模块设置于所述机械臂平台模块的末端，并与所述器械模块驱动连接；
所述器械模块，包括：驱动机构、与驱动机构连接的套管以及设置于套管末端的连续体模块；
所述连续体模块，包括依次设置的：连续体基关节、近段连续体关节、连续体段过渡关节、远段连续体关节和连续体末端关节；其中：
所述近段连续体关节包括多个串联连接的近段连续体子关节；其中，每一个所述近段连续体子关节均包括：关节本体，所述关节本体的第一端面设有两个半圆柱体，所述关节本体的第二端面设有两个与所述半圆柱体相适配的半圆柱面凹槽；相邻两个所述近段连续体子关节串联连接时，其中一个所述关节本体上的半圆柱体放置于另一个所述关节本体上的半圆柱面凹槽内；
所述远段连续体关节包括多个串联连接的远段连续体子关节；其中，每一个所述远段连续体子关节均采用仿生球窝关节结构，包括：本体部分、设置于本体部分第一端面的凸的球型部分和设置于本体部分第二端面的凹的关节座部分；相邻两个所述远段连续体子关节串联连接时，其中一个所述远段连续体子关节的球型部分与另一个所述远段连续体子关节的关节座部分配合连接，使得所述球型部分在所述关节座部分转动；
所述连续体基关节的一侧端面与所述套管末端连接，所述连续体基关节的另一侧端面结构与所述近段连续体子关节的第一端面结构相适配，并通过适配的结构与第一个所述近段连续体子关节配合连接；
所述连续体段过渡关节的一侧端面结构与所述近段连续体子关节的第二端面结构相适配，所述连续体段过渡关节的另一侧端面结构与所述远段连续体子关节的第一端面结构相适配，并分别通过适配的结构与最后一个所述近段连续体关节和第一个所述远段连续体关节配合连接；
所述连续体末端关节的一侧端面结构与所述远段连续体关节的第二端面结构相适配，并通过适配的结构与最后一个所述远段连续体关节配合连接；所述连续体末端关节的另一侧端面设有医疗器械安装结构。
优选地，所述连续体基关节、近段连续体关节、连续体段过渡关节、远段连续体关节和连续体末端关节上还设有如下任意一个或任意多个结构：
-分别设有一个或多个通孔；当所述通孔数量为多个时，多个所述通孔按照圆周方向均匀或非均匀分布；
-分别设有一个中间通孔，所述中间通孔与所述套管相对应，形成中间通道。
优选地，所述驱动机构，包括：器械底板、器械顶盖、分绕线器、驱动绳、旋转绕线器、导向轮和器械联轴器；其中：
所述器械联轴器、所述绕分线器和所述旋转绕线器分别连接在所述器械底板上，所述驱动绳缠绕在所述分绕线器和所述旋转绕线器上；
所述器械联轴器的一端与所述驱动模块驱动连接，所述器械联轴器的另一端分别与所述分绕线器和所述旋转绕线器连接；所述驱动模块通过所述器械连接轴驱动所述分绕线器和所述旋转绕线器转动，进而带动驱动绳实现拉紧和伸长，实现所述连续体模块的整体旋转、近段连续体关节和远段连续体关节的偏转；
所述套管固定在所述旋转绕线器中，所述分绕线器和所述旋转绕线器的转动，实现所述套管的整体旋转自由度以及所述连续体模块的整体旋转自由度。
优选地，所述驱动绳为多个，分别缠绕在每一个所述分绕线器上，并集中至所述旋转绕线器后，连接至所述连续体基关节、近段连续体关节、连续体段过渡关节、远段连续体关节和连续体末端关节上设置的通孔内，控制所述连续体模块的整体旋转以及近段连续体关节和远段连续体关节的偏转。
优选地，所述驱动模块，包括：驱动模块固定连接件、驱动电机和驱动模块联轴器；其中，所述驱动模块固定连接件的一端固定在机械臂平台模块的末端上，所述驱动电机固定在驱动模块固定连接件上，并与所述驱动模块联轴器相连；所述驱动模块联轴器与所述器械模块的驱动机构连接，在所述驱动电机的驱动下，带动所述器械模块实现所述连续体模块的整体旋转、近段连续体关节和远段连续体关节的偏转，使所述器械模块通过自然腔道到达预设位置。
优选地，所述驱动模块固定连接件的边缘设有卡扣部件，所述器械模块安装在所述驱动模块上，并通过所述卡扣部件固定。
优选地，该机器人还包括如下任意一个或任意多个部件：
-内窥镜，所述内窥镜设置于所述连续体模块的末端位置；
-末端执行机构，所述末端执行机构设置于所述连续体模块的末端端部。
优选地，所述末端执行机构包括如下任意一个：
-咬钳，所述咬钳通过所述连续体末端关节上的医疗器械安装结构安装在所述连续体模块的末端端部，并与所述驱动机构的驱动绳驱动连接，通过所述驱动机构的驱动绳控制所述咬钳的开合；
-活检钳，所述活检钳通过所述连续体末端关节上的医疗器械安装结构安装在所述连续体模块的末端端部；
-高频单极电刀，所述高频单极电刀通过所述连续体末端关节上的医疗器械安装结构安装在所述连续体模块的末端端部。
优选地，所述末端执行机构通过设置于所述套管和所述连接体模块之间形成的中间通道送至所述连续体模块的末端端部。
根据本发明的另一个方面，提供了一种连续体构型的微创手术机器人的工作方法，包括：
通过机械臂平台模块将器械模块以合适的姿态移动至病人前，到达指定位置；
控制驱动模块，带动器械模块的驱动机构控制连续体模块整体旋转、近段连续体关节和远段连续体关节的偏转；
控制机械臂平台模块，对器械模块的末端姿态和位置进行微调；
重复控制驱动模块和控制机械臂模块的步骤，并通过观察设置于器械模块末端位置的内窥镜，使得器械模块及其连续体模块以合适的姿态通过自然腔道进入手术操作区域；
重复控制驱动模块和控制机械臂模块的步骤，调整器械模块及其连续体模块在操作区域中的姿态和位置，直至设置于器械模块末端端部的末端执行机构到达目标病变区域；
控制末端执行机构进行操作和/或根据需求切换末端执行机构，直至完成手术操作。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下至少一项的有益效果：
本发明提供的连续体构型的微创手术机器人及其工作方法，连续体模块采用多种不同类型的连续体关节组合，实现近段和远段弯曲的不同效果，近段用于平面偏转，垂直于此平面的偏转会受到约束，结构稳定性强；远端连续体关节用于实现周向偏转，具有灵活性高的优点。
本发明提供的连续体构型的微创手术机器人及其工作方法，连续体模块中间通道可以通过咬钳驱动绳，也可以作为器械通道，通过活检钳以及高频单极电刀等手术器械，连续体模块功能多，利用率高。
本发明提供的连续体构型的微创手术机器人及其工作方法，内窥镜置于器械模块末端，可以实现内窥镜和器械模块集成在单臂上，不需要另外一个内窥镜臂；内窥镜置于器械模块末端，还具有与器械模块处于同一坐标系下的优势，医生操作更加直观。
本发明提供的连续体构型的微创手术机器人及其工作方法，具有尺寸更小、灵活度更高、弯曲角度更大、操作简单的优点，其弯曲角度及末端可达到的范围可以满足整个耳鼻颅底狭窄空间的手术操作，满足临床手术需要，手术精确性高，重复性好，可以缩短医生的培养周期，降低手术风险，适用于其他狭窄腔道的微创手术，比如肠道微创手术、经口或鼻的喉部微创手术，尤其适用于耳鼻颅底微创手术。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例中连续体构型的微创手术机器人的结构示意图。
图2为本发明一优选实施例中驱动模块的结构示意图。
图3为本发明一优选实施例中器械模块的结构示意图，其中，(a)为仰视角度示意图，(b)为俯视角度示意图。
图4为本发明一优选实施例中器械模块的驱动机构的结构示意图。
图5为本发明一优选实施例中连续体模块的结构示意图；其中，(a)为安装有咬钳的连续体模块的结构示意图，(b)为连续体模块的末端端部结构示意图，(c)为安装有活检钳的连续体模块的结构示意图，(d)为安装有高频单极电刀的连续体模块的结构示意图。
图6为本发明一优选实施例中连续体模块的近段连续体关节三个视角的结构示意图。
图7为本发明一优选实施例中连续体模块的连续体段过渡关节三个视角的结构示意图。
图8为本发明一优选实施例中连续体模块的远段连续体关节三个视角的结构示意图。
图9为本发明一实施例中连续体构型的微创手术机器人的工作方法的流程图。
图中：
1-机械臂平台模块，2-驱动模块，3-器械模块；
21-驱动模块固定连接件，22-驱动电机，23-驱动模块联轴器；
30-器械底板，31-器械顶盖，32-分绕线器，33-驱动绳，34-旋转绕线器，35-套管，36-连续体模块，37-内窥镜，38-导向轮，39-器械联轴器；
361-连续体基关节，362-近段连续体关节，363-连续体段过渡关节，364-远段连续体关节，365-连续体末端关节，366-咬钳，367-活检钳，368-高频单极电刀。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1为本发明一实施例提供的连续体构型的微创手术机器人的结构示意图。
如图1所示，该实施例提供的连续体构型的微创手术机器人，可以包括：机械臂平台模块、驱动模块和器械模块；驱动模块设置于机械臂平台模块的末端，并与器械模块驱动连接；
器械模块，可以包括：驱动机构、与驱动机构连接的套管以及设置于套管末端的连续体模块；
连续体模块，可以包括依次设置的：连续体基关节、近段连续体关节、连续体段过渡关节、远段连续体关节和连续体末端关节；其中：
近段连续体关节可以包括多个串联连接的近段连续体子关节；其中，每一个近段连续体子关节均包括：关节本体，关节本体的第一端面设有两个半圆柱体，关节本体的第二端面设有两个与半圆柱体相适配的半圆柱面凹槽；相邻两个近段连续体子关节串联连接时，其中一个关节本体上的半圆柱体放置于另一个关节本体上的半圆柱面凹槽内；
远段连续体关节可以包括多个串联连接的远段连续体子关节；其中，每一个远段连续体子关节均采用仿生球窝关节结构，包括：本体部分、设置于本体部分第一端面的凸的球型部分和设置于本体部分第二端面的凹的关节座部分；相邻两个远段连续体子关节串联连接时，其中一个远段连续体子关节的球型部分与另一个远段连续体子关节的关节座部分配合连接，使得球型部分在关节座部分转动；
连续体基关节的一侧端面与套管末端连接，连续体基关节的另一侧端面结构与近段连续体子关节的第一端面结构相适配，并通过适配的结构与第一个近段连续体子关节配合连接；
连续体段过渡关节的一侧端面结构与近段连续体子关节的第二端面结构相适配，连续体段过渡关节的另一侧端面结构与远段连续体子关节的第一端面结构相适配，并分别通过适配的结构与最后一个近段连续体关节和第一个远段连续体关节配合连接；
连续体末端关节的一侧端面结构与远段连续体关节的第二端面结构相适配，并通过适配的结构与最后一个远段连续体关节配合连接；连续体末端关节的另一侧端面设有医疗器械安装结构。
在该实施例中，作为一优选实施例，连续体基关节、近段连续体关节、连续体段过渡关节、远段连续体关节和连续体末端关节上还可以设有如下任意一个或任意多个结构：
-分别设有一个或多个通孔；当通孔数量为多个时，多个通孔按照圆周方向均匀或非均匀分布；
-分别设有一个中间通孔，中间通孔与套管相对应，形成中间通道。
在该实施例中，作为一优选实施例，驱动机构，可以包括：器械底板、器械顶盖、分绕线器、驱动绳、旋转绕线器、导向轮和器械联轴器；其中：
器械联轴器、绕分线器和旋转绕线器分别连接在器械底板上，驱动绳缠绕在分绕线器和旋转绕线器上；
器械联轴器的一端与驱动模块驱动连接，器械联轴器的另一端分别与分绕线器和旋转绕线器连接；驱动模块通过器械连接轴驱动分绕线器和旋转绕线器转动，进而带动驱动绳实现拉紧和伸长，实现连续体模块的整体旋转、近段连续体关节和远段连续体关节的偏转；
套管固定在旋转绕线器中，分绕线器和旋转绕线器的转动，实现套管的整体旋转自由度以及连续体模块的整体旋转自由度。
在该实施例中，作为一优选实施例，驱动绳可以为多个，分别缠绕在每一个分绕线器上，并集中至旋转绕线器后，连接至连续体基关节、近段连续体关节、连续体段过渡关节、远段连续体关节和连续体末端关节上设置的通孔内，控制连续体模块的整体旋转以及近段连续体关节和远段连续体关节的偏转。
在该实施例中，作为一优选实施例，驱动模块，可以包括：驱动模块固定连接件、驱动电机和驱动模块联轴器；其中，驱动模块固定连接件的一端固定在机械臂平台模块的末端上，驱动电机固定在驱动模块固定连接件上，并与驱动模块联轴器相连；驱动模块联轴器与器械模块的驱动机构连接，在驱动电机的驱动下，带动器械模块实现连续体模块的整体旋转、近段连续体关节和远段连续体关节的偏转，使器械模块通过自然腔道到达预设位置。
在该实施例中，作为一优选实施例，驱动模块固定连接件的边缘还可以设有卡扣部件，器械模块安装在驱动模块上，并通过卡扣部件固定。
在该实施例中，作为一优选实施例，该机器人还可以包括如下任意一个或任意多个部件：
-内窥镜，内窥镜设置于连续体模块的末端位置；
-末端执行机构，末端执行机构设置于连续体模块的末端端部。
在该实施例中，作为一优选实施例，末端执行机构可以包括如下任意一个：
-咬钳，咬钳通过连续体末端关节上的医疗器械安装结构安装在连续体模块的末端端部，并与驱动机构的驱动绳驱动连接，通过驱动机构的驱动绳控制咬钳的开合；
-活检钳，活检钳通过连续体末端关节上的医疗器械安装结构安装在连续体模块的末端端部；
-高频单极电刀，高频单极电刀通过连续体末端关节上的医疗器械安装结构安装在连续体模块的末端端部。
在该实施例中，作为一优选实施例，末端执行机构可以通过设置于套管和连接体模块之间形成的中间通道送至所述连续体模块的末端端部。
在该实施例中，活检钳和高频单极电刀均为单独的器械，无需通过驱动绳驱动。活检钳可以采用一次性活检钳器械，由医生手动控制开合；高频单极电刀设有另外的高频设备连接通电使用。活检钳和高频单极电刀均可以通过器械底板30后面的通道，经套管、连续体模块的中间通道至连续体模块的末端。
本发明上述实施例提供的连续体构型的微创手术机器人，设计了近段连续体关节，此关节可以实现更多自由度，近段连续体关节和远段连续体关节分别实现不同的弯曲效果，可以顺应人体腔道结构，尤其在鼻部手术中具有显著的优势。同时，近段连续体关节相比远段连续体关节更加稳定，进入腔道并弯曲顺应腔道结构，为远端操作提供稳定支撑，远段连续体关节相比近段连续体关节更加灵活，周向灵活转动实现不同方向的手术操作，各有特点，相互配合在保证了稳定性的同时，还保证了灵活性。内窥镜固定在连续体模块末端，观察视角直观，并可以实现组织观察、器械操作观察的功能。
本发明上述实施例提供的连续体构型的微创手术机器人，驱动模块可以带动器械实现连续体模块的整体旋转、连续体模块近段和远端的偏转、末端执行器(如咬钳)的开合，使器械通过自然腔道到达预设位置；连续体模块包括连续体基关节、近段连续体关节、连续体段过渡关节、远段连续体关节和连续体末端关节，具有尺寸更小、灵活度更高、弯曲角度更大、操作简单的优点，能够满足临床手术需要，手术精确性高，重复性好，可以缩短医生的培养周期，降低手术风险，可以适用于狭窄腔道的微创手术，比如肠道微创手术、经口或鼻的喉部微创手术，尤其适用于耳鼻颅底微创手术。
下面结合附图，对本发明上述实施例提供的连续体构型的微创手术机器人的技术方案进一步说明。
如图1所示，连续体构型的微创手术机器人包括：机械臂平台模块1，驱动模块2，器械模块3。
在微创手术准备时，机械臂平台模块1先提供机器人空间中姿态位置调整的大范围运动，在微创手术进行时，机械臂平台模块1可以提供器械姿态和位置微调的自由度，驱动模块2固定在机械臂平台模块1的末端，器械模块3安装在驱动模块3上，并通过驱动模块3上的卡扣固定。
如图2所示，驱动模块2的机械机构部分包括：驱动模块固定连接件21，驱动电机22,驱动模块联轴器23。其中：驱动模块固定连接件21一端固定在机械臂平台模块1的末端上，驱动电机22可固定在驱动模块固定连接件上，并与驱动模块联轴器23相连。
如图3中(a)、(b)和图4所示，器械模块3的机械机构部分包括：器械底板30，器械顶盖31，分绕线器32，驱动绳33，旋转绕线器34，套管35，连续体模块36，内窥镜37，导向轮38，器械联轴器39。其中：器械底板30上连接器械联轴器39和分绕线器32，驱动绳33绕在分绕线器32和旋转绕线器34上，分绕线器32和旋转绕线器34的转动可以带动驱动绳33实现拉紧和伸长，旋转绕线器34固定在器械底板30上,套管35固定在旋转绕线器34中，连续体模块36固定在人套管35前端，内窥镜37通过胶水固定在连续体模块36的末端。电机22的转动可以通过驱动模块联轴器23与器械联轴器39相连，带动分绕线器32和旋转绕线器34的转动实现连续体模块36的近端偏转、远端偏转、末端执行器开合以及套管35及连续体模块36的整体旋转自由度。
如图5中(a)～(d)所示，连续体模块36的机械机构部分包括：连续体基关节361，近段连续体关节362，连续体段过渡关节363，远段连续体关节364，连续体末端关节365，其末端端部可以设置三种末端执行器，分别是咬钳366，活检钳367，高频单极电刀368。其中：连续体模块36由连续体基关节361，近段连续体关节362，连续体段过渡关节363，远段连续体关节364，连续体末端关节365顺次连接组成，驱动绳33绕过导向轮38经套管35穿过连续体关节周围的孔,并固定在连续体段过渡关节363和连续体末端关节365上实现近段连续体和远段连续体的偏转，连续体模块36的末端执行器有多种形式，有咬钳366固定在连续体末端关节365上的形式，也有活检钳367或者高频单极电刀368通过连续体关节的中间通道的形式。近段连续体关节362、连续体段过渡关节363、远段连续体关节364的关节详细视图如图6、图7和图8所示，近段连续体关节362下方为两个半圆柱形状，连接时可以放置在对应的近段连续体关节362上方半圆柱面凹槽，可以约束连续体偏转方向，实现平面偏转，远段连续体关节364的下方为球形，连接时可以放置在对应的远段连续体关节364上方球面凹槽，可以实现周向偏转。需要说明的是，连续体关节的数量为多个时，连续体关节依次串联，用于完成连续体机构的偏转,连续体模块的各关节中间可以设置也可不设置通孔，或者内孔为带有圆弧过渡的孔。本实施例不限定连续体关节的数量，本领域的技术人员可以根据实际情况增加或者减少连续体关节的数量。
图9为本发明一实施例提供的微创手术机器人的工作方法的流程图。
如图9所示，该实施例提供的连续体构型的微创手术机器人的工作方法，可以包括如下步骤：
S100，通过机械臂平台模块将器械模块以合适的姿态移动至病人前，到达指定位置；
S200，控制驱动模块，带动器械模块的驱动机构控制连续体模块整体旋转、近段连续体关节和远段连续体关节的偏转；
S300，控制机械臂平台模块，对器械模块的末端姿态和位置进行微调；
S400，重复控制驱动模块和控制机械臂模块的步骤，并通过观察设置于器械模块末端位置的内窥镜，使得器械模块及其连续体模块以合适的姿态通过自然腔道进入手术操作区域；
S500，重复控制驱动模块和控制机械臂模块的步骤，调整器械模块及其连续体模块在操作区域中的姿态和位置，直至设置于器械模块末端端部的末端执行机构到达目标病变区域；
S600，控制末端执行机构进行操作和/或根据需求切换末端执行机构，直至完成手术操作。
下面对本发明上述实施例提供的连续体构型的微创手术机器人的工作方法的技术方案进一步说明。
步骤1，首先通过机械臂平台模块1将器械模块3以合适的姿态移动到病人前，到达手术指定位置；
步骤2，计算机发送控制指令时，驱动模块2中的驱动电机22连接驱动模块联轴器23，带动器械联轴器39上固定接的分绕线器32转动，会进而带动驱动绳33前后移动，驱动绳33末端固定在旋转绕线器34、连续体段过渡关节363、连续体末端关节365和咬钳366上，分别实现连续体模块36的整体旋转、近段连续体的偏转、远段连续体的偏转、咬钳366的开合；
步骤3，通过计算机控制控制机械臂平台模块1，实现其末端的器械模块3的的姿态和位置微调；
步骤4，重复步骤2和步骤3，并且通过观察内窥镜37，使得器械模块3及其连续体模块36以合适的姿态通过自然腔道进入手术操作区域，手术操作过程中需要重复步骤2和步骤3调整器械模块3及其连续体模块36在操作区域中的姿态和位置；
步骤5，步骤4实施完毕后，器械到达目标病变区域进行手术操作，通过计算机控制不同器械进行操作，在手术中可以根据手术需求切换器械，可以切换咬钳366、活检钳367以及高频单极电刀368进行操作；
步骤6，手术操作动作完毕后，可重复步骤5进而完成病变组织的去除。
本发明上述实施例提供的连续体构型的微创手术机器人及其工作方法，尤其可用于耳鼻颅底微创手术，具有尺寸更小、弯曲角度更大、操作简单的优点，其弯曲角度及末端可达到的范围可以满足整个耳鼻颅底狭窄空间的手术操作，满足临床手术需要，手术精确性高，重复性好，可以缩短医生的培养周期，降低手术风险。也可以适用于其他狭窄腔道的微创手术，比如肠道微创手术、经口或鼻的喉部微创手术等。
本发明上述实施例中未尽事宜均为本领域公知技术。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种连续体构型的微创手术机器人，其特征在于，包括：机械臂平台模块、驱动模块和器械模块；所述驱动模块设置于所述机械臂平台模块的末端，并与所述器械模块驱动连接；
所述器械模块，包括：驱动机构、与驱动机构连接的套管以及设置于套管末端的连续体模块；
所述连续体模块，包括依次设置的：连续体基关节、近段连续体关节、连续体段过渡关节、远段连续体关节和连续体末端关节；其中：
所述近段连续体关节包括多个串联连接的近段连续体子关节；其中，每一个所述近段连续体子关节均包括：关节本体，所述关节本体的第一端面设有两个半圆柱体，所述关节本体的第二端面设有两个与所述半圆柱体相适配的半圆柱面凹槽；相邻两个所述近段连续体子关节串联连接时，其中一个所述关节本体上的半圆柱体放置于另一个所述关节本体上的半圆柱面凹槽内；
所述远段连续体关节包括多个串联连接的远段连续体子关节；其中，每一个所述远段连续体子关节均采用仿生球窝关节结构，包括：本体部分、设置于本体部分第一端面的凸的球型部分和设置于本体部分第二端面的凹的关节座部分；相邻两个所述远段连续体子关节串联连接时，其中一个所述远段连续体子关节的球型部分与另一个所述远段连续体子关节的关节座部分配合连接，使得所述球型部分在所述关节座部分转动；
所述连续体基关节的一侧端面与所述套管末端连接，所述连续体基关节的另一侧端面结构与所述近段连续体子关节的第一端面结构相适配，并通过适配的结构与第一个所述近段连续体子关节配合连接；
所述连续体段过渡关节的一侧端面结构与所述近段连续体子关节的第二端面结构相适配，所述连续体段过渡关节的另一侧端面结构与所述远段连续体子关节的第一端面结构相适配，并分别通过适配的结构与最后一个所述近段连续体关节和第一个所述远段连续体关节配合连接；
所述连续体末端关节的一侧端面结构与所述远段连续体关节的第二端面结构相适配，并通过适配的结构与最后一个所述远段连续体关节配合连接；所述连续体末端关节的另一侧端面设有医疗器械安装结构。
2.根据权利要求1所述的连续体构型的微创手术机器人，其特征在于，所述连续体基关节、近段连续体关节、连续体段过渡关节、远段连续体关节和连续体末端关节上还设有如下任意一个或任意多个结构：
-分别设有一个或多个通孔；当所述通孔数量为多个时，多个所述通孔按照圆周方向均匀或非均匀分布；
-分别设有一个中间通孔，所述中间通孔与所述套管相对应，形成中间通道。
3.根据权利要求1所述的连续体构型的微创手术机器人，其特征在于，所述驱动机构，包括：器械底板、器械顶盖、分绕线器、驱动绳、旋转绕线器、导向轮和器械联轴器；其中：
所述器械联轴器、所述分绕线器和所述旋转绕线器分别连接在所述器械底板上，所述驱动绳缠绕在所述分绕线器和所述旋转绕线器上；
所述器械联轴器的一端与所述驱动模块驱动连接，所述器械联轴器的另一端分别与所述分绕线器和所述旋转绕线器连接；所述驱动模块通过所述器械连接轴驱动所述分绕线器和所述旋转绕线器转动，进而带动驱动绳实现拉紧和伸长，实现所述连续体模块的整体旋转、近段连续体关节和远段连续体关节的偏转；
所述套管固定在所述旋转绕线器中，所述分绕线器和所述旋转绕线器的转动，实现所述套管的整体旋转自由度以及所述连续体模块的整体旋转自由度。
4.根据权利要求3所述的连续体构型的微创手术机器人，其特征在于，所述驱动绳为多个，分别缠绕在每一个所述分绕线器上，并集中至所述旋转绕线器后，连接至所述连续体基关节、近段连续体关节、连续体段过渡关节、远段连续体关节和连续体末端关节上设置的通孔内，控制所述连续体模块的整体旋转以及近段连续体关节和远段连续体关节的偏转。
5.根据权利要求1所述的连续体构型的微创手术机器人，其特征在于，所述驱动模块，包括：驱动模块固定连接件、驱动电机和驱动模块联轴器；其中，所述驱动模块固定连接件的一端固定在机械臂平台模块的末端上，所述驱动电机固定在驱动模块固定连接件上，并与所述驱动模块联轴器相连；所述驱动模块联轴器与所述器械模块的驱动机构连接，在所述驱动电机的驱动下，带动所述器械模块实现所述连续体模块的整体旋转、近段连续体关节和远段连续体关节的偏转，使所述器械模块通过自然腔道到达预设位置。
6.根据权利要求5所述的连续体构型的微创手术机器人，其特征在于，所述驱动模块固定连接件的边缘设有卡扣部件，所述器械模块安装在所述驱动模块上，并通过所述卡扣部件固定。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的连续体构型的微创手术机器人，其特征在于，还包括如下任意一个或任意多个部件：
-内窥镜，所述内窥镜设置于所述连续体模块的末端位置；
-末端执行机构，所述末端执行机构设置于所述连续体模块的末端端部。
8.根据权利要求7所述的连续体构型的微创手术机器人，其特征在于，所述末端执行机构包括如下任意一个：
-咬钳，所述咬钳通过所述连续体末端关节上的医疗器械安装结构安装在所述连续体模块的末端端部，并与所述驱动机构的驱动绳驱动连接，通过所述驱动机构的驱动绳控制所述咬钳的开合；
-活检钳，所述活检钳通过所述连续体末端关节上的医疗器械安装结构安装在所述连续体模块的末端端部；
-高频单极电刀，所述高频单极电刀通过所述连续体末端关节上的医疗器械安装结构安装在所述连续体模块的末端端部。
9.根据权利要求7所述的连续体构型的微创手术机器人，其特征在于，所述末端执行机构通过设置于所述套管和所述连接体模块之间形成的中间通道送至所述连续体模块的末端端部。
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