CN114521963A - 手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手术机器人，包括机架、至少两个转接机构和至少两个手术机械臂，至少一个手术机械臂通过一个转接机构设于机架，转接机构带动与其相连的手术机械臂相对机架周向旋转，相邻两个转接机构在机架上层叠设置，以使不同转接机构上的手术机械臂位于机架的不同高度位置上。本发明中手术机器人的手术机械臂通过具有不同高度位置的转接机构分层设置，与传统的位于同一平面的机械臂相比，在空间上采用了多层布置的设计，并且两条手术机械臂之间不会发生干涉碰撞，提高了不同层次的手术机械臂在空间任意平面内的多臂协作的能力，能够减小手术机器人所需的空间体积，满足多样化的手术要求，并且整体受力平衡性好。

Description

手术机器人

技术领域

本发明实施例涉及医疗器械领域，尤其涉及一种手术机器人。

背景技术

在机器人辅助微创外科手术过程中，复杂的手术环境和操作任务要求机器人具有灵活的位姿调整能力和大范围的运动特性。目前在临床上使用的微创外科手术机器人中，多个手术机械臂都是位于同一平面，不仅导致手术机器人体积较大、占地面积大，而且每个手术机械臂的运动范围小，多个手术机械臂之间容易产生运动干涉，影响手术进程。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种手术机器人。

本发明实施例提供一种手术机器人，包括机架、至少两个转接机构和至少两个手术机械臂，至少一个手术机械臂通过一个转接机构设于所述机架，所述转接机构带动与其相连的手术机械臂相对所述机架周向旋转，相邻两个转接机构在所述机架上层叠设置，以使不同转接机构上的手术机械臂位于所述机架的不同高度位置上。

本发明中手术机器人的手术机械臂通过具有不同高度位置的转接机构分层设置，与传统的位于同一平面的机械臂相比，在空间上采用了多层布置的设计，提高了不同层次的手术机械臂在空间任意平面内的多臂协作的能力，能够减小手术机器人所需的空间体积，满足多样化的手术要求。

在一种可行的方案中，所述转接机构包括至少一个驱动器，所述手术机械臂与所述驱动器转动连接；或，所述转接机构包括至少一个驱动器和至少一个减速器，所述驱动器通过所述减速器与所述手术机械臂转动连接。如此设置，能够提高手术机械臂在运动时的运动精度，便于医生进行手术操作。

在一种可行的方案中，所述机架包括吊旋机构及吊连支架，所述转接机构设于所述吊连支架，所述吊旋机构与所述吊连支架转动连接。如此设置，能够增加吊连支架的灵活性，使得手术机械臂的运动也更加灵活，便于医生进行多种手术操作。

在一种可行的方案中，所述手术机械臂还包括横臂及滑臂，所述横臂与所述转接机构固定连接，所述滑臂与所述横臂活动连接。如此设置，通过调节滑臂与横臂之间的相对位置，能够调节手术机械臂与支架之间的距离，有效地避规避了多个手术机械臂在转动时产生位置冲突的问题，并且能够使得手术机械臂的调节更加灵活。

在一种可行的方案中，所述手术机械臂还包括相互连接的术前摆位机构以及执行机构，所述术前摆位机构与所述滑臂转动连接，所述术前摆位机构能够带动所述执行机构运动，所述执行机构具有多个自由度并能够进行手术操作。如此设置，术前摆位机构能够实现手术机械臂大范围的粗调，执行机构具有多个自由度，能够实现对手术器械的微调，使得手术器械在执行手术操作时更加灵活。

在一种可行的方案中，所述术前摆位机构包括至少两个伸缩臂，两个所述伸缩臂之间通过转动关节转动连接，所述执行机构包括并联运动平台和手术器械，所述并联运动平台包括静平台、动平台和多个设置在所述静平台与所述动平台之间的伸缩组件，所述手术器械设于所述动平台，其中一个所述伸缩臂与所述静平台连接，另一个所述伸缩臂与所述滑臂转动连接。如此设置，术前摆位机构通过伸缩臂和转动关节能够实现灵活地调整，从而快速达到预设姿态，缩短手术时长。

在一种可行的方案中，所述手术机器人还包括悬吊机构，所述悬吊机构包括至少一个悬吊臂和至少一组悬吊组件，所述悬吊臂安装于所述手术机械臂，每组悬吊组件包括悬吊索和悬吊件，所述悬吊索的直径小于所述悬吊件在所述悬吊索直径方向上的宽度尺寸，至少一组悬吊组件的悬吊索上端与一个所述悬吊臂连接，所述悬吊索的下端与所述悬吊件直接或间接连接。本发明提供的手术机械臂装置上具有悬吊机构，能够通过悬吊机构拉动腹壁组织，使得腹壁组织与腹内器官之间形成一定空间，增加了医生的手术视野，便于医生进行手术操作，并且不对腹内器官造成伤害，能够避免腹内器官位移。相对于现有的气腹技术，悬吊腹壁的方法手术风险更小，减小了术后发生高碳酸血症、空气栓塞、血流淤滞等并发症的概率。悬吊索用于缩小开设穿线通道(腹腔内的悬吊索通过所述穿线通道贯穿腹壁并延伸至人体外) 所需的径向尺寸，悬吊件用于提升腹壁的高度，由于悬吊索是柔性的，因此，悬吊索为悬吊件留出高度调整空间和角度调整空间。如此设置，使得医生在实施微创手术的过程中，不会被悬吊机构影响视线。

在一种可行的方案中，所述悬吊件的上端向内凹陷并形成凹槽，所述凹槽的槽壁上开设有用于供所述悬吊索穿过的容置通道，所述悬吊索穿过所述凹槽插入所述容置通道。在悬吊件上设置凹槽，凹槽可以容纳腹壁组织，尤其是腹部位于穿线通道附近的腹壁将挤入凹槽内，当悬吊索通过悬吊件提起腹壁时，位于凹槽外的腹壁挤入凹槽内，在凹槽外的腹壁挤入凹槽后，凹槽内的腹壁在外力挤压下其抗变形能力得到提升，换句话说，凹槽内腹壁的硬度得到提升，以实现削弱悬吊索对腹壁的创伤。此外，当悬吊索通过悬吊件提起腹壁时，悬吊件还通过凹槽改变了悬吊件与腹壁的主要接触位置，即悬吊件通过凹槽的槽壁施加作用力至腹壁上。如此设计，当悬吊索通过悬吊件提起腹壁时，凹槽有效削弱悬吊件钻出肚皮的趋势。

在一种可行的方案中，所述悬吊机构还包括驱动器，所述驱动器设于所述手术机械臂，所述悬吊臂与所述驱动器连接，所述驱动器通过所述悬吊臂带动所述悬吊机构靠近或者远离所述手术机械臂。悬吊臂可伸缩具有以下优点：1、悬吊索角度可调，通过改变悬吊索拉动腹壁的方向以调整悬吊索与腹壁之间的夹角；2、避免相邻悬吊索之间发生相互干涉；3、通过调整悬吊索的位置，避免悬吊索遮挡医生在手术过程中的视野。

在一种可行的方案中，所述机架包括立柱和横梁，至少一个手术机械臂通过一个转接机构设于所述横梁，所述横梁与所述立柱转动连接，所述立柱为伸缩立柱和/或所述横梁为伸缩横梁。如此设置，立柱能够实现机架在高度方向上的调整，横梁能够实现机架在水平方向上的调整，并且横梁还能够调整手术机械臂与立柱之间的距离，便于手术机器人位于最佳手术位置。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中手术机器人的结构示意图。

图2为图1所示手术机器人中一个手术机械臂的结构示意图。

图3为图1所示手术机器人中部分结构的示意图。

图4为图1所示执行机构的结构示意图。

图5为本发明实施例四中手术机器人的结构示意图。

图6为本发明实施例四中悬吊件的剖视图。

图7为本发明实施例四中悬吊件的剖视图。

图8为本发明实施例五中悬吊件的剖视图。

图9为本发明实施例五中悬吊件的剖视图。

图10为本发明实施例六中部分手术机器人的立体图。

图11为图10的仰视图。

图12为图11中A-A截面的剖面示意图。

图中标号：

100、手术机器人；10、机架；11、底座；12、立柱；13、横梁；20、手术机械臂；21、术前摆位机构；211、第一套筒；212、第二套筒；213、第三套筒；214、第四套筒；22、执行机构；221、静平台；222、动平台；223、伸缩组件；224、手术器械；24、横臂；241、让位凹槽；25、滑臂；30、转接机构；40、吊旋机构；50、吊连支架；51、固定板；52、支撑板；53、转动连接部；60、悬吊机构；61、悬吊臂；611、驱动杆；612、连杆；613、限位部； 62、悬吊索；63、悬吊件；631、容置槽；632、容置通道；633、抵接部；634、凹槽；635、夹持部；636、环形抵接面；64、电机；65、转盘；66、外套筒；661、止挡件；67、导向件。

具体实施例

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“竖向”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介的间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

请参阅图1至图3，图1为本发明实施例一中手术机器人100的结构示意图；图2为图1 所示手术机器人100中一个手术机械臂20的结构示意图；图3为图1所示手术机器人100中部分结构的示意图。

本发明提供一种手术机器人100，其用于协助医生进行外科手术。本实施例中，手术机器人100用于微创手术。可以理解，在其他实施例中，手术机器人100还可以用于协助医生进行其他的手术操作。

手术机器人100包括机架10及多个手术机械臂20，机架10用于承载手术机械臂20。

机架10包括立柱12及横梁13，至少一个手术机械臂20通过一个转接机构30设于横梁 13，横梁13与立柱12转动连接，立柱12为伸缩立柱和/或横梁13为伸缩横梁，伸缩横梁能够带动手术机械臂20在水平方向上移动，伸缩立柱带动横梁13在竖直方向上移动，所述“竖直方向”是指垂直于水平面的方向。

优选的，机架10还包括底座11，立柱12与底座11固定连接。

在实施例一中，立柱12与横梁13之间为转动连接，便于调节横梁13的位置。可以理解，在其他实施例中，立柱12与横梁13之间也可以为固定连接，通过其他位置实现横梁13相对于底座11转动，例如，立柱12与底座11之间为转动连接，当需要调整横梁13的位置时，立柱12相对于底座11转动并带动横梁13转动。

本发明提供的手术机械臂20包括术前摆位机构21及执行机构22，术前摆位机构21与执行机构22相互连接。术前摆位机构21用于将执行机构22大致移动到靠近病灶处的位置；执行机构22上的并联运动平台用于微调控制执行机构22上的手术器械224在一定范围内的空间位置。

在实施例一中，术前摆位机构21用于在一定范围内的空间位置粗调执行机构22。术前摆位机构21包括至少一个伸缩臂(未标号)和至少一个转动关节(未标号)，伸缩臂能够带动执行机构22进行移动，转动关节能够带动执行机构22进行旋转。

进一步细说，术前摆位机构21包括第一伸缩臂(未标号)和第二伸缩臂(未标号)，第一伸缩臂的下端与第二伸缩臂的上端通过转动关节转动连接，第一伸缩臂的上端与手术机器人100的机架10连接，第二伸缩臂的下端与执行机构22连接。第一伸缩臂包括第一套筒211 及第二套筒212，第一套筒211与手术机器人100的机架10固定连接，第二套筒212与转动关节转动连接，第一套筒211套设第二套筒212，第一套筒211能够相对于第二套筒212轴向移动；第二伸缩臂包括第三套筒213及第四套筒214，第三套筒213与转动关节转动连接，第四套筒214与执行机构22固定连接，第三套筒213套设第四套筒214，第四套筒214能够相对于第三套筒213轴向移动。

其中，第一套筒211相对第二套筒212轴向移动所需的动力源可以来源于气缸、油缸、电机等驱动器，第四套筒214相对第三套筒213轴向移动所需的动力源可以来源于气缸、油缸、电机等驱动器。

可以理解，在其他实施例中，术前摆位机构21也可以仅设置一个伸缩臂，通过转动关节转动连接于执行机构22；当然，术前摆位机构21也可以设置更多个伸缩臂，并根据需要设置各个机械臂之间的连接方式。

执行机构22包括并联运动平台(未标号)以及手术器械224，并联运动平台具有多个自由度，能够带动执行机构22进行灵活的手术操作，使得手术器械224以远心不动点为摆动中心进行细微的位置调整；手术器械224位于并联运动平台相对远离术前摆位机构21的一端，手术器械224能够通过自身的摆动、转动等动作进行微移动，以执行手术操作。手术器械224 可以是电刀、镊、夹或钩，也可以是其他手术器械224，在此不一一赘述。手术器械224通常为可拆卸地安装于并联运动平台，根据不同手术需要，或者根据同一台手术的不同手术阶段的需要，能够更换不同的手术器械224以完成不同的手术操作。

在实施例一中，并联运动平台具有六个运动自由度；并联运动平台连接于术前摆位机构 21。通过设置六个运动自由度的并联运动平台，既能够保证手术机械臂20末端的运动精度及远心不动点的要求，又能够使得术前摆位机构21在手术过程中位置固定，提高了手术机械臂 20在进行手术时的手术精度。

可以理解，执行机构22进行手术操作时，术前摆位机构21的位置固定是基于执行机构 22具有多个自由度实现的，而现有的达芬奇手术机器人中的手术机械臂中多个臂节均为串联设置的，在手术过程中，必须要多个臂节配合协作，才能够实现对手术器械的灵活调整。当然，也可以根据实际需要替换执行机构22中的并联运动平台，而采用其他的驱动方式。

需要特别说明的是，本文所称的远心不动点，是指在手术器械224沿其长度方向选取的一个固定的不动点，在并联运动平台的控制作用下手术器械224所进行的运动具有绕该点摆动的规律性，而该点不发生位移。具体表现在手术器械224的摆动会以该远心不动点作为摆动中心，手术器械224的前后伸缩运动会沿着该远心不动点运动。

手术器械224通过腹壁上的创口进入腹腔内，在具体手术过程中，远心不动点的位置即为手术中腹壁外表面处的创口位置；手术器械224所进行的运动具有相对该远心不动点的规律性的目的，是保证在手术器械224的运动过程中，不会因为手术器械224的运动而扩大腹壁创口的面积，这是微创手术的前提。

需要额外强调的是，在整台手术的进行中远心不动点的位置并非一定固定，远心不动点的位置在单次的手术操作中是选定的，而在不同次的手术操作中是可变化的。例如医生在不同处的创口进行手术操作，这两次创口所进行的手术操作就会使得控制设备根据实际的手术器械224长度等参数在不同时间段选定不同位置的远心不动点，只要保证在单次的手术操作下的运动形成相对远心不动点的规律性运动即可。

目前达芬奇手术机器人通常采用串联机构来执行手术操作，串联机构的特点是结构纤长，多条机械臂在手术中时而出现干涉碰撞，会影响手术的正常进行。此外，串联设置会导致每个机械结构的误差和响应时长依次累加，最终手术器械运动时的误差较大，增加了手术操作的风险。

请一并参阅图4，图4为图1所示执行机构22的结构示意图。

具体地，并联运动平台包括静平台221、动平台222与设置在静平台221与动平台222 之间的多个伸缩组件223，静平台221相对远离动平台222的一侧连接于术前摆位机构21，动平台222相对远离静平台221的一侧连接于手术器械224；多个伸缩组件223的两端分别转动连接于静平台221及动平台222，多个伸缩组件223之间的配合伸缩，动平台222与静平台221之间的伸缩组件223的数量决定了动平台222相对静平台221的运动自由度，动平台222与静平台221之间具有六个伸缩组件223，使得动平台222相对静平台221具有六个运动自由度，并能够带动执行机构22以远心不动点为摆动中心运动并进行手术操作。

静平台221大致呈圆柱形或圆台形，静平台221的一侧用于连接术前摆位机构21，另一侧用于连接伸缩组件223；静平台221相对靠近伸缩组件223的一侧开设有多个用于安装转动件的安装槽，能够容纳部分转动件，以减小手术机器人100的整体尺寸。为了减小静平台 221与伸缩组件223安装后的体积，在本实施例中，第二套筒212的端部兼顾了静平台221 的作用，与伸缩组件223转动连接。可以理解，在其他实施例中，也可另设用于安装伸缩组件223的静平台221。

动平台222大致呈圆柱形或圆台形，动平台222的一侧用于连接伸缩组件223，另一侧用于连接执行机构22；动平台222相对靠近伸缩组件223的一侧开设有多个用于安装转动件的安装槽，能够容纳部分转动件，以减小手术机器人100的整体尺寸。

伸缩组件223的一端转动连接于静平台221，另一端转动连接于动平台222，每个伸缩组件223都包括能够独立驱动的驱动件，且每个伸缩组件223配合伸缩能够改变动平台222与静平台221之间的相对位置关系，实现动平台222的旋转、摆动、偏转等运动。

如此设置，多个伸缩组件223是并联设置而非串联设置，多个伸缩组件223的误差不仅不会累积传递，还可能存在相互抵消的现象。另外，由于每一个伸缩组件223之间均为独立驱动，多个伸缩组件223的响应时长不会累积传递，因此通过并联运动平台实现对手术器械 224的精准控制能够减小手术中的位移误差和缩短响应时长。另一方面，由于并联运动平台对手术器械224控制精度的提高，在与传统的达芬奇手术机器人100相同精度的条件下，手术器械224能够承载的载荷更大，因此能够完成更加复杂的手术。

在实施例一中，由于并联运动平台具有六个自由度，能够灵活地带动执行机构22进行位置调整，因此，当进行手术操作时，术前摆位机构21静止，仅通过并联运动平台实现执行机构22的位置调整。

需要说明的是，“当进行手术操作时，术前摆位机构21静止”，是指在进行某一阶段的手术操作时术前摆位机构21静止，当需要更换不同的手术机械臂20进行下一阶段的手术操作时，可以通过移动术前摆位机构21实现手术机械臂20的变更。例如，某一手术需要先使用刀具对病灶位置进行切除，然后使用线缝合病灶位置，此时，至少需要两个手术机械臂20，其中一个手术机械臂20的手术器械224为刀具，另一手术机械臂20的手术器械224为镊子。在进行切割阶段的手术操作时，将带刀具的手术机械臂20通过术前摆位机构21移动至病灶附近，在切割阶段的手术过程中，整个术前摆位机构21不再移动，而是通过并联运动平台实现对病灶处的切割。切割完成后，再通过术前摆位机构21将带刀具的手术机械臂20移走，另一个带有镊子的手术机械臂20通过其手术机械臂20上的术前摆位机构21移动至病灶处，并进行缝合阶段的手术操作；在缝合阶段的手术过程中，术前摆位机构21也是静止不动的，仅通过并联运动平台即可实现对病灶处的缝合。

这种“当进行手术操作时，术前摆位机构21静止”的手术方式是基于上述的并联运动平台实现的，正是由于并联运动平台具有多个自由度，能够实现对手术器械224的灵活调整，才能够实现手术操作时术前摆位机构21静止。而现有的达芬奇手术机器人中的手术机械臂中多个调节结构为串联设置的，在手术过程中，必须要多个调节结构配合协作，才能够实现对手术器械的灵活调整。

为了提高并联运动平台的稳定性，在本实施例中，各伸缩组件223与动平台222之间的多个转动连接点共圆设置，各伸缩组件223与静平台221之间的转动连接点共圆设置；位于动平台222上的转动连接点所围设形成的圆形直径大于静平台221上的转动连接点所围设形成的圆形直径。如此设置，动平台222在相对静平台221运动的过程中具有较小的颤动，各个伸缩组件223之间的误差总量能够相互弥补，从而使得并联运动平台的稳定性提升。

可以理解的是，静平台221及动平台222沿径向方向的截面可以是圆形，也可以是多边形，还可以是其他不规则形状，只要满足各伸缩组件223的多个转动连接点在静平台221及动平台222上共圆设置即可。

目前在临床上使用的微创外科手术机器人100中，多个手术机械臂20都是位于同一平面，不仅导致手术机器人100体积较大、占地面积大，而且每个手术机械臂20的运动范围小，多个手术机械臂20之间容易产生运动干涉，影响手术进程。

基于此，本发明中的手术机器人100还包括至少两个转接机构30，至少一个手术机械臂 20通过一个转接机构30设于机架10的横梁13，转接机构30带动与其相连的手术机械臂20 相对机架10周向旋转，相邻两个转接机构30在机架10上层叠设置，以使不同转接机构30 上的手术机械臂20位于机架10的不同高度位置上。

本发明中手术机器人100的手术机械臂20通过层叠设置的转动机构具有不同的高度，与传统的位于同一平面的手术机械臂相比，在空间上采用了分层布置的设计，提高了不同层次的手术机械臂20在空间任意平面内的多臂协作的能力，能够减小手术机器人100所需的空间体积，满足多样化的手术要求。

在实施例一中，转接机构30包括至少一个驱动器(图未示)，手术机械臂20与驱动器转动连接；或，转接机构30包括至少一个驱动器(图未示)和至少一个减速器(图未示)，驱动器通过减速器与手术机械臂20转动连接。作为优选，每个手术机械臂20由一个驱动器单独驱动。驱动器可选用电机或其他常见的驱动器。

手术机器人100还包括吊旋机构40及吊连支架50，吊旋机构40安装于机架10的横梁 13的端部，转接机构30设于吊连支架50，吊旋机构40与吊连支架50转动连接。

在实施例一中，每个吊连支架50包括固定板51及支撑板52，支撑板52设置在两个固定板51之间并固定连接于固定板51；两个固定板51与支撑板52之间形成转动连接部53，转动连接部53连接对应的转接机构30。如此设置，吊连支架50的结构简单，便于加工生产，并且能够较好地固定转接机构30及手术机械臂20。

可以理解，在其他实施例中，也可以通过其他方式固定多个手术机械臂20，使得多个手术机械臂20呈多层设置。例如，可以在转接机构30上设置可拆卸连接的结构，使得多个转接机构30之间能够相互插接固定，并且能够带动相应的手术机械臂20各自转动，此时也可以不设置吊连支架50。

进一步的，支撑板52设置于两个固定板51的中部，且支撑板52将两个固定板51之间均匀地分隔成两个或三个转动连接部53，每个转动连接部53能够对应连接一个转接机构30。如此设置，吊连支架50的结构设置简单，并且多个手术机械臂20之间较为平衡，便于使用。可以理解，支撑板52的设置位置可以根据实际需要改变，转动连接部53的个数也可以为一个、四个或更多个，在此不做限定。

更进一步的，在实施例一中，吊连支架50被配置为多层，每层设置有两个转动连接部 53，每层吊连支架50的转动连接部53沿水平方向排列设置；或者，每层吊连支架50上设置有三个转动连接部53，每层吊连支架50的转动连接部53沿水平方向环形排列设置。如此设置，能够满足不同手术的需求，并且手术机器人100的受力平衡性较好。

作为优选，吊连支架50被配置为两层或三层。如此设置，既能够大幅提高手术机器人 100的灵活性，又不会结构过于冗余，影响医生进行手术操作。

在实施例一中，吊连支架50中相邻的两层共用一个固定板51。如此设置，能够精简吊连支架50的结构，便于手术机器人100向小型化方向发展。可以理解，每层吊连支架50也可以均包括两个固定板51和一个支撑板52，且每层吊连支架50之间不共用固定板51。此时，可将吊连支架50中的多层做成可拆卸连接的方式，便于医生根据不同的手术需求拆卸或安装不同个数的手术机械臂20。

在实施例一中，相对位于下层的手术机械臂20，能够转动并从内侧穿过相对位于上层的手术机械臂20。如此设置，能够实现两个不同高度的手术机械臂20在相对转动时不发生干涉碰撞，并且每层手术机械臂20的转动范围较大。

需要说明的是，“相对位于下层的手术机械臂20，能够转动并从内侧穿过相对位于上层的手术机械臂20”是指，相对位于上层的手术机械臂20的运动内径，能够大于相对位于下层的手术机械臂20的运动外径，使得下层的手术机械臂20能够在上层的手术机械臂20内部完成旋转而不与上层的手术机械臂20发生位置干涉。

在实施例一中，术前摆位机构21还包括横臂24及滑臂25，横臂24通过转接机构30可转动地安装于转动连接部53，滑臂25的一端连接于横臂24，并能够沿横臂24滑动。

可以理解的是，为了保证不同层级的手术机械臂20在转动时不相互干涉，可以将不同层级手术机械臂20的横臂24设置成不同的长度，此时无需设置滑臂25；也可以将每层的横臂 24和滑臂25设置成相同的长度和相同的配置，以减少生产成本，在使用时只需移动滑臂25 改变横臂24及滑臂25的总长度，即可实现不同层级的手术机械臂20在转动时不相互干涉。

作为优选，相对位于上层的手术机械臂20的最小运动内径，大于相对位于下层的手术机械臂20的最大运动外径，以保证无论手术机械臂20如何转动，都不会发生位置干涉。

在实施例一中，转接机构30相对靠近横臂24一端的侧壁上设有让位凹槽241，或者，横臂24相对靠近转接机构30的一端的侧壁上设有让位凹槽241。如此设置，手术机械臂20 的转动范围更大，并且可以避免与支撑板52碰撞。

在实施例一中，仅在横臂24上设置了让位凹槽241，让位凹槽241的个数为两个，分别位于横臂24的两个转动极限位置相对靠近支撑板52的侧边上。可以理解，在其他实施例中，也可以根据实际手术需要，仅在横臂24的一侧设置让位凹槽241；还可以在支撑板52上也设置让位凹槽241。

作为优选，每层手术机械臂20在水平方向上的转动范围相加大于或等于360°。如此设置，使得手术机械臂20的移动和使用更加灵活，并且有部分手术区域能够重叠，便于医生的操作，减少手术时长。

本发明还提供了实施例二，实施例二是基于实施例一的改进方案，实施例二的改进之处在于手术机械臂20的布置方式。在实施例二中，吊连支架50被配置为多层，且每层设置有一个转动连接部53，每个转动连接部53能够对应连接一个转接机构30。

作为优选，在让位凹槽241的作用下，每个手术机械臂20的可旋转角度为360°及以上，以完成不同手术的操作需求。此时，支撑板52可以位于每个转动连接部53的中部，并且可以穿设手术机械臂20，从而避免支撑板52影响手术机械臂20旋转。

当然，也可以是支撑板52位于每个转动连接部53的边缘，便于手术机械臂20的安装与拆卸。此时，虽然手术机械臂20也具有较大的转动范围，但小于360°。

为了保证手术机器人100的平衡性，每层吊连支架50的支撑板52可以交错设置，从而使得手术机械臂20位于不同的方位。

本发明还提供了实施例三，实施例三是基于实施例一的改进方案，实施例三的改进之处在于手术机械臂20的布置方式。在实施例三中，吊连支架50被配置为多层，每层设置的转动连接部53的个数不同，每个转动连接部53能够对应连接一个转接机构30；沿相对远离横梁13的方向，每层转接机构30的个数逐渐增加，对应地，每层手术机械臂20的个数也逐渐增加。

具体的，不同层级的手术机械臂20可以分别采用一字型、三角形、四边形、六边形的多个顶点作为多个点位，来布局转动连接部53的位置；也可以是采用其他形状来布局转动连接部53的位置，在此不做限定。

本发明还提供了实施例四，实施例四是基于实施例一的改进方案，其改进之处在于实施例四的手术机器人100还包括悬吊机构60。

请一并参阅图5至图7，图5为本发明实施例四中手术机器人100的结构示意图；图6为本发明实施例四中悬吊件63的剖视图；图7为本发明实施例四中悬吊件63的剖视图。

在实施例四中，悬吊机构60包括至少一个悬吊臂61和至少一组悬吊组件，悬吊臂61安装于术前摆位机构21，每组悬吊组件包括悬吊索62以及悬吊件63，悬吊索62的直径小于悬吊件63在悬吊索62直径方向上的宽度尺寸，至少一组悬吊机构60的悬吊索62上端与一个悬吊臂61连接，悬吊索62的下端与悬吊件63直接或间接连接。如此设置，悬吊机构60的结构简单，便于安装和进行悬吊操作。

需要特别说明的是，本发明中所指的悬吊索62上端是指悬吊索62相对远离患者的一端，也即竖向高度较高的一端；悬吊索62下端是指悬吊索62相对靠近患者的一端，也即竖向高度较低的一端。

可以理解，悬吊臂61可以是可拆卸安装于术前摆位机构21，也可以是不可拆卸地安装于术前摆位机构21；悬吊臂61可以是固定连接于术前摆位机构21，也可以能够沿术前摆位机构21上下滑动或左右滑动；悬吊索62的下端可以与悬吊件63直接连接，也可以通过其他方式如卡扣连接等间接连接。

当悬吊索62的下端与悬吊件63直接连接时，本发明中悬吊机构60的工作步骤为：在手术前，根据手术悬吊需求将至少一个带有悬吊索62的悬吊件63由脐部递物通道放入患者体内，悬吊件63优选为成对进行悬吊，将悬吊件63及悬吊索62放入体内后，根据病灶位置及手术需求确定悬吊件63的悬吊位置，利用穿刺针将悬吊件63上的悬吊索62从腹腔中勾出，并将悬吊索62上端固定在悬吊臂61上，悬吊臂61上端可以事先固定在术前摆位机构21上，也可以悬吊臂61与悬吊索62连接后再固定在术前摆位机构21上；依次将不同位置的悬吊机构60固定，调整术前摆位机构21的位置，通过悬吊机构60将腹壁悬吊起来，避免悬吊件63及悬吊索62与手术器械224发生位置干涉。

当悬吊索62的下端与悬吊件63间接连接时，悬吊索62的下端设有穿刺针(图未示)，悬吊件63上设有连接结构，悬吊索62的下端可以通过穿刺针与连接结构的对接实现与悬吊件63间接连接。此时悬吊机构60的工作步骤为：在手术前，根据手术悬吊需求将多个悬吊件63由脐部递物通道放入患者体内，悬吊件63优选为成对进行悬吊，将悬吊件63放入体内后，根据病灶位置及手术需求确定悬吊件63的悬吊位置，利用穿刺针将悬吊索62送入腹腔中，并将穿刺针与悬吊件63的连接结构对接，从而实现悬吊件63与悬吊索62的连接。将悬吊索62上端固定在悬吊臂61上，悬吊臂61上端可以事先固定在术前摆位机构21上，也可以悬吊件63与悬吊索62连接后再固定在术前摆位机构21上；依次将不同位置的悬吊机构 60固定，调整术前摆位机构21的位置，通过悬吊机构60将腹壁悬吊起来，避免悬吊件63 及悬吊索62与手术器械224发生位置干涉。

悬吊索62与腹壁固定的其中一种方法为：悬吊索62从腹壁的一侧插入腹腔，并从腹壁的另一侧穿出腹腔。与该方法相比，本发明中，采用悬吊件63对腹壁进行悬吊，能够大大减小患者的悬吊伤口，加快创口的愈合速度。

具体地，悬吊臂61安装于术前摆位机构21的第一套筒211。第一套筒211套设第二套筒212，将悬吊臂61安装于第一套筒211能够保障悬吊臂61安装的可靠性，并且避免由于第一套筒211与第二套筒212之间的伸缩移动影响悬吊臂61的安装；此外，由于第三套筒213相对于第一套筒211更加靠近病灶处，将悬吊臂61安装于第一套筒211而非第三套筒213，能够保障医生的手术视野不被影响。可以理解，若不考虑对医生手术视野的影响，悬吊臂61 也可以安装在第三套筒213上；若不考虑伸缩臂伸缩对悬吊臂61的影响，安装在第二套筒 212或第四套筒214上；或者也可以将悬吊臂61安装在其他伸缩臂上，在此不一一赘述。

在本发明的实施例四中，悬吊件63为碗形、樱桃形、椭球形或球形。将悬吊件63设置为碗形、樱桃形、椭球形或球形，悬吊件63的外壁光滑，不会对患者造成二次伤害，并且能够较好地撑起患者的腹腔。可以理解，悬吊件63也可以是其他外壁光滑的形状。

优选的，悬吊件63由弹性材料制成，具有弹性的悬吊件63能够进一步防止对患者的二次伤害，以达到微创手术的治疗目的。

在实施例四中，悬吊件63的上端向内凹陷并形成凹槽634，凹槽634的槽壁上开设有用于供悬吊索62穿过的容置通道632，悬吊索62穿过凹槽634插入容置通道632。在悬吊件63上设置凹槽634，凹槽634可以容纳更多的腹壁组织，当悬吊索62带动悬吊件63提起腹壁时，悬吊件63通过凹槽634减小悬吊索62对腹壁造成的伤害，阻止腹壁创口的进一步扩大，以缩短患者伤口的愈合时长。

作为优选，悬吊件63包括环形抵接面636，环形抵接面636环绕于凹槽634的周侧。悬吊件63通过环形抵接面636与人体腹壁接触，避免悬吊件63划伤腹壁组织，并且与腹壁组织的接触面积较大，能够较好地支撑腹壁组织。

可以理解，在不影响手术视野及手术操作的条件下，悬吊件63与腹壁接触的面积越大越好，接触的面积越大越不容易对腹壁的创口造成二次伤害。

在实施例四中，悬吊件63上端的宽度尺寸大于悬吊件63下端的宽度尺寸。如此设置，悬吊件63上端的尺寸较大，能够增加与腹壁组织的接触面积；下端尺寸较小，便于悬吊件 63从递物通道中通过，使得悬吊件63向小型化方向发展。

请再次参阅图6，悬吊件63内还开设有容置槽631，容置槽631连通于容置通道632，容置槽631位于容置通道632相对远离凹槽634的一侧；容置槽631的内径大于容置通道632的内径，且容置槽631相对靠近容置通道632的周壁形成抵接部633。在悬吊件63内设置容置槽631及容置通道632，能够较好的固定悬吊索62，避免悬吊索62外露划伤人体内脏组织；抵接部633能够止挡悬吊索62的打结部，并且容置槽631能够容纳悬吊索62的打结部，避免打结部外露对人体内脏组织造成伤害。

请再次参阅图7，悬吊件63下端设有夹持部635，夹持部635包括两个向内凹陷的夹持面。在悬吊件63上设置夹持部635，便于医生使用工具夹持悬吊件63并以预定的姿态送入脐部递物通道，夹持悬吊件63时更加稳定，节省手术时长，减小手术风险。并且，夹持部 635位于相对背离凹槽634的一侧，能够避免悬吊时夹持部635的凹凸面对人体表皮组织造成伤害。

进一步的，悬吊件63在容置槽631的两侧向内凹陷并形成两个相互平行的夹持面，两个相互平行的夹持面形成夹持部635。两个相互平行的夹持面形成的夹持部635加工简便，夹持悬吊件63时稳定性高，便于医生操作。

可以理解，在其他实施方式中，也可以设置其他常见的便于夹持的形状，只要能够实现便于夹持的效果即可。

在实施例四中，悬吊臂61可拆卸安装于第一套筒211。将悬吊臂61设置为可拆卸安装，能够提高手术机械臂20的使用灵活性，根据实际手术需要安装悬吊臂61或将悬吊臂61拆卸。可以理解，悬吊机构60可以通过悬吊臂61直接可拆卸安装于第一套筒211，也可以通过其他零件间接地可拆卸安装于第一套筒211。

在实施例四中，悬吊臂61为长杆状。将悬吊臂61设置成长杆状，便于悬吊臂61的加工成型，生产成本低。

在实施例四中，手术机械臂20为多个，每个手术机械臂20的术前摆位机构21上设置有两个悬吊机构60，两个悬吊机构60分别位于术前摆位机构21相对背离的两侧。如此设置，多个机械臂能够相互配合完成手术操作，在每个手术机械臂20上设置两个悬吊机构60，既能够增加悬吊件63的个数，提高腹壁悬吊的稳定性，又能够使得手术机械臂20两侧的受力平衡，避免出现因长期受力不平衡引起的手术机械臂20使用寿命缩短等问题。

可以理解，在其他实施方式在，若手术场景较为简单，手术机械臂20也可以仅设置一个；每个手术机械臂20上也可以仅设置一个悬吊机构60；还可以每个手术机械臂20上设置多于两个悬吊机构60，以适应更复杂的手术场景。

在实施例四中，悬吊机构60还包括照明件(图未示)，照明件设置于悬吊件63。优选的，照明件与悬吊件63一同设置在悬吊索62相对远离悬吊臂61的一端。在悬吊机构60上设置照明件，能够增加手术视野的亮度，便于医生进行更加精准的手术操作。作为优选，照明件选用冷光源灯。可以理解，在其他实施方式中，照明件也可以选用其他常见的医用照明件，在此不一一赘述。

在实施例四中，悬吊机构60还包括摄像件(图未示)，摄像件设置于悬吊件63。优选的，摄像件与悬吊件63一同设置在悬吊索62相对远离悬吊臂61的一端。在悬吊机构60上设置摄像件，能够呈现患者腹腔内的病灶场景，便于医生进行更加精准的手术操作。作为优选，摄像件选用无线摄像头。可以理解，在其他实施方式中，照明件也可以选用其他常见的摄像件，在此不一一赘述。

在手术过程中，手术器械224的运动不依赖于术前摆位机构21，仅依靠执行机构22即可完成手术操作。若无需调整悬吊机构60的位置，在手术过程中术前摆位机构21的位置固定不变。

为了避免患者的创口过大，优选地采用直径为2mm至3mm的穿刺针将悬吊索62从腹腔中勾出。如此设置，既能够较为便捷准确地将悬吊索62勾出，又能够避免患者创口过大，影响患者恢复。

本发明还提供了实施例五，实施例五是基于实施例四的改进方案，实施例五的改进之处在于悬吊件63，参阅图8和图9，悬吊件63上开设有至少两个容置槽631，每个容置槽631 连通于容置通道632，每个容置槽631位于容置通道632远离凹槽634的一端。在悬吊件63 中设置两条容置通道632，使得悬吊索62从一条容置通道632中穿入，从另一条容置通道632 中穿出，不仅增加了悬吊索62的稳定性及可靠性，还能够通过调整穿入悬吊索62和穿出悬吊索62来调整悬吊件63在人体内的姿态。

具体的，两条容置通道632在相对靠近凹槽634的一侧连通，便于医生预先将悬吊索62 穿设进悬吊件63中。可以理解，在其他实施方式中，两条容置通道632也可以不连通，只要能够实现悬吊索62的固定即可。

图10为本发明实施例六中部分手术机器人100的立体图，图11为图10的仰视图，图12为图11中A-A截面的剖面示意图，实施例六是基于实施例四的改进方案，实施例六的改进之处在于悬吊机构60。

在实施例六中，悬吊机构60优选包括驱动器(未标号)，即悬吊机构60包括驱动器、至少一个悬吊臂61和至少一组悬吊组件(未标号)，悬吊臂61设于外部支撑结构，每组悬吊组件包括悬吊索62和悬吊件63，悬吊索62的直径小于悬吊件63在悬吊索62直径方向上的宽度尺寸，悬吊索62的下端与悬吊件63直接或间接连接，至少一组悬吊组件的悬吊索62上端与一个悬吊臂61连接，悬吊臂61与驱动器连接，驱动器通过悬吊臂61带动悬吊组件靠近或远离外部支撑结构。悬吊臂61能够相对于术前摆位机构21运动并带动悬吊索62调节位置，便于医生在手术操作过程中对悬吊件63高度位置调整和角度朝向调整，使得医生更加灵活方便地进行手术操作。通过驱动器带动悬吊臂61，能够快捷灵敏地对悬吊臂61的位置进行调整，悬吊臂61灵活性较高。

具体的，在实施例六中，悬吊臂61设置在术前摆位机构21的外壁上，并且能够相对于术前摆位机构21的径向伸缩。需要说明的是，悬吊臂61沿术前摆位机构21的径向伸缩指的是，悬吊臂61能够改变凸出于术前摆位机构21外周壁的长度。

参阅图10，悬吊臂61包括驱动杆611和连杆612，至少一组悬吊组件设于连杆612外侧，连杆612内侧与驱动杆611转动连接，驱动杆611与驱动器转动连接。可以理解，在其他实施方式中，也可以是悬吊臂61包括连杆612，至少一组悬吊组件与驱动器通过连杆612连接。通过杆件实现悬吊臂61的伸缩，占用体积小，灵活度较高，并且安装简便，生产成本低。

需要说明的是，连杆612外侧是指连杆612相对靠近外部支撑结构的一侧，连杆612内侧是指连杆612相对远离外部支撑结构的一侧。

在一种可行的方案中，驱动器包括电机64和转盘65，电机64与转盘65转动连接，悬吊臂61与转盘65转动连接。转盘65在电机64的带动下产生一定的偏转角度，从而使得悬吊臂61能够相对于外部支撑结构伸缩。可以理解，在其他实施方式中，也可以是驱动器包括气缸(图未示)或油缸(图未示)，气缸和油缸的其中之一与悬吊臂61固定连接，悬吊臂61 通过气缸或油缸相对于外部支撑结构伸缩。本发明中的悬吊机构60中悬吊臂61的集成性好，整体尺寸较小，避免了安装有悬吊臂61的手术机械臂20在手术过程中产生位置冲突，并且能够进一步扩大医生的手术视野。

在本发明的实施例六中，悬吊机构60还包括外套筒66，外套筒66安装于术前摆位机构 21的外周壁，外套筒66为中空且外套筒66套设悬吊臂61。在悬吊臂61外设置外套筒66能够保护驱动杆611和连杆612，延长悬吊臂61的使用寿命，并且便于安装悬吊机构60。优选的，悬吊机构60通过外套筒66可拆卸安装于术前摆位机构21。

在本发明的其它实施例中，导向件67固设于外套筒66的内壁，伸缩部穿设导向件67且能够沿导向件67伸缩。在外套筒66与伸缩部之间设置导向件67，既能够保证连杆612进行轴向运动过程中的平稳顺滑，又能够避免连杆612在进行轴向运动过程中发生颤动而对腹壁创口造成二次切割伤害。

外套筒66的端部还设置有止挡件661，用于保护外套筒66内的导向件67。优选的，导向件67为两个，两个导向件67并排设置，且导向件67为直线轴承。可以理解，在其他实施例中，导向件67也可以为一个或者更多个，导向件67也可以选择滑轨、滑块等其他结构，只要能够起到导向效果即可。

本发明中手术机器人100的手术机械臂20通过具有不同高度位置的转接机构30分层设置，与传统的位于同一平面的机械臂相比，在空间上采用了多层布置的设计，并且两条手术机械臂20之间不会发生干涉碰撞，提高了不同层次的手术机械臂20在空间任意平面内的多臂协作的能力，能够减小手术机器人100所需的空间体积，满足多样化的手术要求，并且整体受力平衡性好。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征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”可以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低于第二特征。

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意一个或者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。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种手术机器人，其特征在于，包括机架、至少两个转接机构和至少两个手术机械臂，至少一个手术机械臂通过一个转接机构设于所述机架，所述转接机构带动与其相连的手术机械臂相对所述机架周向旋转，相邻两个转接机构在所述机架上层叠设置，以使不同转接机构上的手术机械臂位于所述机架的不同高度位置上。

2.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述转接机构包括至少一个驱动器，所述手术机械臂与所述驱动器转动连接；或，所述转接机构包括至少一个驱动器和至少一个减速器，所述驱动器通过所述减速器与所述手术机械臂转动连接。

3.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述机架包括吊旋机构及吊连支架，所述转接机构设于所述吊连支架，所述吊旋机构与所述吊连支架转动连接。

4.根据权利要求3所述的手术机器人，其特征在于，所述手术机械臂还包括横臂及滑臂，所述横臂与所述转接机构固定连接，所述滑臂与所述横臂活动连接。

5.根据权利要求4所述的手术机器人，其特征在于，所述手术机械臂还包括相互连接的术前摆位机构以及执行机构，所述术前摆位机构与所述滑臂转动连接，所述术前摆位机构能够带动所述执行机构运动，所述执行机构具有多个自由度并能够进行手术操作。

6.根据权利要求5所述的手术机器人，其特征在于，所述术前摆位机构包括至少两个伸缩臂，两个所述伸缩臂之间通过转动关节转动连接，所述执行机构包括并联运动平台和手术器械，所述并联运动平台包括静平台、动平台和多个设置在所述静平台与所述动平台之间的伸缩组件，所述手术器械设于所述动平台，其中一个所述伸缩臂与所述静平台连接，另一个所述伸缩臂与所述滑臂转动连接。

7.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述手术机器人还包括悬吊机构，所述悬吊机构包括至少一个悬吊臂和至少一组悬吊组件，所述悬吊臂安装于所述手术机械臂，每组悬吊组件包括悬吊索和悬吊件，所述悬吊索的直径小于所述悬吊件在所述悬吊索直径方向上的宽度尺寸，至少一组悬吊组件的悬吊索上端与一个所述悬吊臂连接，所述悬吊索的下端与所述悬吊件直接或间接连接。

8.根据权利要求7所述的手术机器人，其特征在于，所述悬吊件的上端向内凹陷并形成凹槽，所述凹槽的槽壁上开设有用于供所述悬吊索穿过的容置通道，所述悬吊索穿过所述凹槽插入所述容置通道。

9.根据权利要求7所述的手术机器人，其特征在于，所述悬吊机构还包括驱动器，所述驱动器设于所述手术机械臂，所述悬吊臂与所述驱动器连接，所述驱动器通过所述悬吊臂带动所述悬吊机构靠近或者远离所述手术机械臂。

10.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述机架包括立柱和横梁，至少一个手术机械臂通过一个转接机构设于所述横梁，所述横梁与所述立柱转动连接，所述立柱为伸缩立柱和/或所述横梁为伸缩横梁。

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