CN114587602B - 用于腹腔镜手术机器人的力反馈感知装置及其腹腔镜手术机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种涉及腹腔镜手术机器人领域的用于腹腔镜手术机器人的力反馈感知装置及其腹腔镜手术机器人，包括机械臂、执行机构、透明无菌薄膜、连接器、器械以及力传感器，执行机构连接于机械臂上，器械通过连接器连接于执行机构上，透明无菌薄膜一端套于机械臂上，透明无菌薄膜另一端连接于连接器上；力传感器固定于执行结构上，力传感器穿过连接器延伸于器械上，器械将末端轴向受力传递给力传感器。本发明将力传感器固定执行器上，并通过整个器械传递轴向上的力来实现对力的感知；力传感器与器械通过透明无菌薄膜隔离，再通过一个弹性体与器械进行接触，实现了无菌隔离，无须对传感器进行灭菌消毒。

Description

用于腹腔镜手术机器人的力反馈感知装置及其腹腔镜手术机 器人
技术领域
本发明涉及医疗器械领域中的腹腔镜手术机器人领域，具体地，涉及用于腹腔镜手术机器人的力反馈感知装置及其腹腔镜手术机器人。
背景技术
已有的相似技术方案：
1)专利名称：WIRELESS FORCE SENSOR ON A DISTAL PORTION OF A SURGICALINSTRUMENT AND METHOD
申请人：直观外科手术操作公司
Patent No.US 10,905,502B2
2)专利名称：驱动组件、手术器械系统和手术机器人
申请人：上海微创医疗机器人(集团)股份有限公司
申请号：202011613535.8
直观外科手术操作公司采用的将器械末端直接设计成一个具有无线传输功能的力传感器，这种方法感知精度高，但制造难度和成本也很高。
上海微创医疗机器人(集团)股份有限公司通过在电机输出端加柔连杆和电阻应变片来感知末端器械锁受到的力，虽然相比于直观外科手术操作公司的方案降低了难度，但同时也降低其测量精度，而且设计制造这种定制化的柔连杆力传感器成本也比较高。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于腹腔镜手术机器人的力反馈感知装置及其腹腔镜手术机器人。
根据本发明提供的一种用于腹腔镜手术机器人的力反馈感知装置，包括机械臂、执行机构、透明无菌薄膜、连接器、器械以及力传感器，执行机构连接于机械臂上，器械通过连接器连接于执行机构上，透明无菌薄膜一端套于机械臂上，透明无菌薄膜另一端连接于连接器上；
力传感器固定于执行结构上，力传感器穿过连接器延伸于器械上，器械将末端轴向受力传递给力传感器。
一些实施例中，力传感器一端固定于执行结构上，力传感器另一端穿过连接器的中间孔与器械上的弹性体接触。
一些实施例中，弹性体填充于器械与连接器的轴向间隙。
一些实施例中，力传感器与弹性体的接触面通过局部透明无菌薄膜隔开，局部透明无菌薄膜连接于器械上。
一些实施例中，透明无菌薄膜另一端粘结于连接器上。
一些实施例中，将机械臂、执行机构以及力传感器套于透明无菌薄膜内部。
一些实施例中，执行机构上设有LED灯，LED灯根据器械的安装状况进行提示；
LED灯提示操作者器械安装就绪后，当器械末端轴向受力时，力传递给被压紧的弹性体，再传递给力传感器从而实现器械轴向上的力感知；即，力传感器识别器械末端的钳子在运动过程中受到的阻力。
一些实施例中，连接器通过快换开关与执行结构进行连接。
一些实施例中，器械通过卡扣连接于连接器上。
本发明还提供了一种腹腔镜手术机器人，包括用于腹腔镜手术机器人的力反馈感知装置。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明将力传感器固定在有菌的执行器上，并通过整个器械传递轴向上的力来实现对力的感知，满足对于手术过程中能覆盖大部分操作者的力反馈需求；力传感器与器械通过透明无菌薄膜隔离，再通过一个弹性体与器械进行接触，实现了无菌隔离，无须对传感器进行灭菌消毒；实现对器械单独进行高温高压蒸汽灭菌，不会造成对传感器的破坏，本发明采用的方法实现起来很容易，极大降低了制造难度和成本。
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为本发明的结构示意图；
图2为本发明的局部结构示意图；
图3为本发明的局部结构侧视图；
图4为本发明力传感器与局部透明无菌薄膜的连接关系图。
图中标号：
机械臂1、执行机构2、透明无菌薄膜3、连接器4、器械5、力传感器6、弹性体7、局部透明无菌薄膜8、卡扣9。
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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供的一种用于腹腔镜手术机器人的力反馈感知装置，如图1-4所示，包括机械臂1、执行机构2、透明无菌薄膜3、连接器4、器械5、力传感器6、弹性体7、局部透明无菌薄膜8以及卡扣9，执行机构2连接于机械臂1上，执行机构2上设有LED灯，LED灯根据器械5的安装状况进行提示。连接器4通过快换开关与执行结构2进行连接，器械5通过卡扣9连接于连接器4上，透明无菌薄膜3一端套于机械臂1上，透明无菌薄膜3另一端粘结于连接器4上，透明无菌薄膜3将机械臂1、执行机构2以及力传感器6套于透明无菌薄膜3内部。
力传感器6一端固定于执行结构2上，力传感器6另一端穿过连接器4的中间孔与器械5上的弹性体7接触，器械5将末端轴向受力传递给力传感器6。弹性体7填充于器械5与连接器4的轴向间隙。力传感器6与弹性体7的接触面通过局部透明无菌薄膜8隔开，局部透明无菌薄膜8连接于器械5上。
工作原理：LED灯提示操作者器械5安装就绪后，当器械5末端轴向受力时，力传递给被压紧的弹性体7，再传递给力传感器6从而实现器械5轴向上的力感知；即，力传感器6识别器械5末端的钳子在运动过程中受到的阻力。
实施例2
本发明还提供了一种腹腔镜手术机器人，包括用于腹腔镜手术机器人的力反馈感知装置。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“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申请和简化描述，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申请的限制。
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化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种用于腹腔镜手术机器人的力反馈感知装置，其特征在于，包括机械臂(1)、执行机构(2)、透明无菌薄膜(3)、连接器(4)、器械(5)以及力传感器(6)，所述执行机构(2)连接于所述机械臂(1)上，所述器械(5)通过所述连接器(4)连接于所述执行机构(2)上，所述透明无菌薄膜(3)一端套于所述机械臂(1)上，所述透明无菌薄膜(3)另一端连接于所述连接器(4)上，所述机械臂(1)、所述执行机构(2)以及所述力传感器(6)套于所述透明无菌薄膜(3)内部；
所述力传感器(6)一端固定于所述执行机构(2)上，所述力传感器(6)另一端穿过所述连接器(4)的中间孔与所述器械(5)上的弹性体(7)接触，所述力传感器(6)与所述弹性体(7)的接触面通过局部透明无菌薄膜(8)隔开，所述局部透明无菌薄膜(8)连接于所述器械(5)上；所述器械(5)将末端轴向受力传递给所述力传感器(6)。
2.根据权利要求1所述的用于腹腔镜手术机器人的力反馈感知装置，其特征在于，所述弹性体(7)填充于所述器械(5)与所述连接器(4)的轴向间隙。
3.根据权利要求1所述的用于腹腔镜手术机器人的力反馈感知装置，其特征在于，所述透明无菌薄膜(3)另一端粘结于所述连接器(4)上。
4.根据权利要求1所述的用于腹腔镜手术机器人的力反馈感知装置，其特征在于，所述执行机构(2)上设有LED灯，所述LED灯根据所述器械(5)的安装状况进行提示；
所述LED灯提示操作者所述器械(5)安装就绪后，当所述器械(5)末端轴向受力时，力传递给被压紧的所述弹性体(7)，再传递给所述力传感器(6)从而实现所述器械(5)轴向上的力感知；即，所述力传感器(6)识别所述器械(5)末端的钳子在运动过程中受到的阻力。
5.根据权利要求1所述的用于腹腔镜手术机器人的力反馈感知装置，其特征在于，所述连接器(4)通过快换开关与所述执行机构(2)进行连接。
6.根据权利要求1所述的用于腹腔镜手术机器人的力反馈感知装置，其特征在于，所述器械(5)通过卡扣(9)连接于所述连接器(4)上。
7.一种腹腔镜手术机器人，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的用于腹腔镜手术机器人的力反馈感知装置。
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