CN114668503B - 一种诊疗一体式手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种诊疗一体式手术机器人，包括内窥镜组件、手术器械、内窥镜组件控制机构、器械控制机构和集成装置；手术器械活动设置于内窥镜组件的器械通道内，手术器械能够伸出至器械通道外，以对内窥镜组件发现的病变区域进行手术操作；内窥镜组件控制机构通过内窥镜牵引件与内窥镜组件中末端关节相连，以调节末端关节相对连接管的倾斜角度；器械控制机构与手术器械相连，能够控制手术器械的伸缩、摆动以及动作操作。本发明不仅可以实现诊断和治疗一体化，有利于快速完成手术操作，而且可以减轻医务人员的工作量，提高医务人员的工作效率，克服现有内窥镜手术单个手术器械不方便操作的缺点，增加了手术操作的灵活性。

Description

一种诊疗一体式手术机器人

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种诊疗一体式手术机器人。

背景技术

医学领域已经研发了检查型内镜操控机器人系统，比如解放军总医院杨云生教授团队与中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室联合研发设计的一套主从式软式内镜操作机器人系统，即Yun-SRobot仿医生双手控镜，可控制现有的内窥镜系统进行诊断。Yun-SRobot系统从端由双机械臂(输送臂和操作臂)、软式内镜(Olympus胃镜GIF-H260)构成，主端由双控制手柄、人机交互界面组成。该机器人系统的工作原理为：仿医生双手控镜，即采用输送臂和操作臂的双机械臂构型，其中输送臂具有5个被动自由度和2个主动自由度，可实现软式内镜远端的托举与输送，操作臂具有5个主动自由度，可实现操作部拨轮的医生操纵手柄即可完成对内窥镜的操纵，完成人体自然腔道的诊断。

传统的手动操作内镜系统，由医生一手操纵控制旋钮的水汽输送按钮，另一只手将内窥镜组件送入人体病变部位，然后手动将手术器械通过内窥镜活检通道送至手术部位进行手术。该种方式虽然可以完成诊疗一体式操作，但其单个器械通道极大地制约了手术的灵活性和多样性，且医生长时间持镜会造成手部疲劳，给手术增加风险。

然而，目前并没有成熟的诊疗一体式手术机器人，均是使用人手动操纵手术器械来完成对胃肠的诊断，当发现存在病变组织时，再放置器械进行操作，只有一个器械通道在人体外来操作，这样远端操作对医生的操作要求较高，极大地制约了手术的灵活性。因此，有必要提出一种诊疗一体式手术机器人，仅通过操纵主手，就可以对主体和末端的器械进行操控，实现诊断和治疗一体化。

发明内容

本发明的目的是提供一种诊疗一体式手术机器人，以解决上述现有技术存在的单个器械通道制约手术的灵活性和多样性，以及医生长时间持镜造成的手部疲劳，给手术增加风险的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种诊疗一体式手术机器人，包括：

内窥镜组件，所述内窥镜组件包括用于伸入人体自然腔道的连接管和末端蛇骨骨架，所述末端蛇骨骨架包括末端关节和多个连接关节，多个所述连接关节连续设置，任意相邻两所述连接关节之间均铰接并形成第一相对转动轴线，且任意相邻两所述第一相对转动轴线均垂直；所述末端关节上设置有器械通道，位于多个所述连接关节中一端的所述连接关节与所述连接管的一端连接，位于多个所述连接关节中另一端的所述连接关节与所述末端关节铰接并形成有第二相对转动轴线，所述第二相对转动轴线和与之相邻的所述第一相对转动轴线垂直；

手术器械，所述手术器械活动设置于所述器械通道内，所述手术器械能够伸出至所述器械通道外，以对所述内窥镜组件发现的病变区域进行手术操作；

内窥镜组件控制机构，所述内窥镜组件控制机构通过内窥镜牵引件与所述末端关节相连，以调节所述末端关节相对所述连接管的倾斜角度；

器械控制机构，所述器械控制机构与所述手术器械相连，其能够控制所述手术器械的伸缩、摆动以及动作操作；

集成装置，所述集成装置上设置所述内窥镜组件控制机构和所述器械控制机构，所述连接管的另一端与所述集成装置相连。

可选的，所述末端关节包括：

末端关节本体，所述末端关节本体的两侧均开设有凹槽；

器械支撑块，所述器械支撑块上开设所述器械通道；所述器械支撑块嵌置于所述凹槽内，且所述器械支撑块的靠近所述连接关节的一端通过转轴与所述末端关节本体转动连接，所述转轴的端部套设有扭簧，所述扭簧的两端分别与所述器械支撑块、所述末端关节本体相抵，以使所述器械支撑块收纳于所述凹槽内；

L形支撑连杆，所述L形支撑连杆嵌置于所述器械支撑块的靠近所述凹槽的一侧，且所述L形支撑连杆的拐角处通过连杆与所述器械支撑块转动连接，所述L形支撑连杆的一端伸入所述器械通道内，并在所述手术器械经所述器械通道伸出时被拨动，以使所述L形支撑连杆的另一端转动并与所述凹槽接触，将所述器械支撑块的远离所述连接关节的一端推离所述凹槽。

可选的，所述手术器械包括：

器械连接关节，所述器械连接关节连续设置有多个，且任意相邻两所述器械连接关节之间均铰接并形成第三相对转动轴线，且任意相邻两所述第三相对转动轴线均平行；

剪刀，所述剪刀包括第一半剪刀和第二半剪刀，所述第一半剪刀与位于多个所述器械连接关节中一端的所述器械连接关节连接，所述第二半剪刀通过剪刀连杆与剪刀牵引件连接，所述剪刀牵引件与所述器械控制机构连接，并由所述器械控制机构控制所述第一半剪刀和所述第二半剪刀之间的开合；

软管，所述软管的一端与位于多个所述器械连接关节中另一端的所述器械连接关节连接；所述软管的另一端与所述器械控制机构连接，并由所述器械控制机构推拉所述软管，以使所述手术器械伸出或缩回所述器械通道。

可选的，所述器械控制机构包括：

伸缩驱动组件，所述伸缩驱动组件包括平移驱动和与所述平移驱动连接的盒体，所述平移驱动能够推拉所述软管；

摆动驱动组件，所述摆动驱动组件设置于所述盒体内，其包括器械偏摆电机、器械偏摆传动组件和器械偏摆牵引组件，所述器械偏摆传动组件包括第一离合和与所述第一离合对接并通过限位柱销定位的第二离合，所述第一离合与所述器械偏摆电机的输出轴连接；所述器械偏摆牵引组件包括偏摆转轴、偏摆钢丝绳和偏摆钢丝绳走线轮，所述偏摆转轴的一端连接所述第二离合，所述偏摆转轴的另一端沿其轴向安装两所述偏摆钢丝绳走线轮，所述偏摆钢丝绳设置有两根，两根所述偏摆钢丝绳的一端分别卷绕于两所述偏摆钢丝绳走线轮上，且两根所述偏摆钢丝绳的卷绕方向相反，两根所述偏摆钢丝绳的另一端均与连接所述第一半剪刀的所述器械连接关节连接；

开合驱动机构，所述开合驱动机构设置于所述盒体内，其包括电推杆，所述剪刀牵引件为剪刀牵引钢丝，所述电推杆与所述剪刀牵引钢丝连接，以推拉所述剪刀牵引钢丝。

可选的，所述剪刀牵引钢丝为粗钢丝。

可选的，所述平移驱动为丝杆滑台机构，其包括丝杆驱动电机、丝杆、与所述丝杆螺纹连接的滑台以及与所述滑台滑动配合的滑轨，所述滑轨与所述丝杆平行布置，所述盒体安装于所述滑台上；所述丝杆驱动电机与所述丝杆的端部连接。

可选的，所述器械控制机构还包括：

第一偏摆钢丝绳导向轮，所述第一偏摆钢丝绳导向轮通过导轮架支设于所述偏摆转轴的一侧；

第二偏摆钢丝绳导向轮，所述第二偏摆钢丝绳导向轮通过所述导轮架与所述第一偏摆钢丝绳导向轮支设于所述偏摆转轴的同一侧；

所述第一偏摆钢丝绳导向轮和所述第二偏摆钢丝绳导向轮分别用于导引由两所述偏摆钢丝绳走线轮导出的所述偏摆钢丝绳。

可选的，所述器械控制机构还包括快换机构，所述快换机构包括：

L形器械控制盒，所述L形器械控制盒设置于所述盒体内，所述器械偏摆电机、所述第一离合和所述第二离合均位于所述L形器械控制盒的拐角内侧；

卡位组件，所述卡位组件包括限位装置和弹簧底座，所述限位装置安装于所述L形器械控制盒内，所述盒体的一侧设置为敞口结构，以使所述L形器械控制盒经所述敞口结构装入所述盒体内，所述盒体的与所述敞口结构相对的一侧安装所述弹簧底座；所述限位装置弹起时，所述L形器械控制盒与所述盒体锁紧，所述弹簧底座被压缩；按下所述限位装置时，所述弹簧底座弹起并将所述L形器械控制盒经所述敞口结构弹出；

离合配合组件，所述离合配合组件包括轴套、限位开关、所述限位柱销和与所述限位柱销匹配的柱销孔，所述轴套连接于所述器械偏摆电机的输出轴外端，所述轴套通过限位弹簧与所述第一离合连接，以使所述第一离合能够沿所述器械偏摆电机的输出轴的轴向往复移动，所述限位柱销设置于所述第一离合的靠近所述第二离合的一侧，所述第二离合的靠近所述第一离合的一侧开设所述柱销孔；所述限位开关位于所述第二离合与所述器械偏摆电机之间，并与所述器械偏摆电机电连接，当经所述敞口结构安装所述L形器械控制盒时，所述第二离合接触并朝向所述器械偏摆电机顶推所述限位柱销，进而压迫所述限位开关启动所述器械偏摆电机，以带动所述第一离合转动并使所述限位柱销与所述柱销孔插接，实现所述第一离合与所述第二离合的对接。

可选的，所述器械控制机构还包括连接杆，所述连接杆为带三爪卡扣的中空长杆，所述连接杆的所述三爪卡扣与所述L形器械控制盒上的卡扣旋转扣合；所述软管沿所述连接杆的轴向穿设于所述连接杆内，并与所述L形器械控制盒相连。

可选的，所述内窥镜牵引件包括第一内窥镜牵引钢丝、第二内窥镜牵引钢丝、第三内窥镜牵引钢丝和第四内窥镜牵引钢丝，所述内窥镜组件控制机构包括：

第一主体偏摆电机，所述第一主体偏摆电机与所述连接管同轴布置；

第二主体偏摆电机，所述第二主体偏摆电机与所述连接管同轴布置，且所述第二主体偏摆电机位于所述第一主体偏摆电机与所述连接管之间；

第一内窥镜牵引钢丝走线轮组，所述第一内窥镜牵引钢丝走线轮组包括第一内窥镜牵引钢丝走线轮和第二内窥镜牵引钢丝走线轮，所述第一内窥镜牵引钢丝走线轮和所述第二内窥镜牵引钢丝走线轮设置于所述第一主体偏摆电机的输出轴上；所述第一内窥镜牵引钢丝的一端和所述第二内窥镜牵引钢丝的一端呈第一对角连接于所述末端关节，所述第一内窥镜牵引钢丝的另一端和所述第二内窥镜牵引钢丝的另一端分别卷绕于所述第一内窥镜牵引钢丝走线轮和所述第二内窥镜牵引钢丝走线轮上，且所述第一内窥镜牵引钢丝和所述第二内窥镜牵引钢丝的卷绕方向相反；

第二内窥镜牵引钢丝走线轮组，所述第二内窥镜牵引钢丝走线轮组包括第三内窥镜牵引钢丝走线轮和第四内窥镜牵引钢丝走线轮，所述第三内窥镜牵引钢丝走线轮和所述第四内窥镜牵引钢丝走线轮设置于所述第二主体偏摆电机的输出轴上；所述第三内窥镜牵引钢丝的一端和所述第四内窥镜牵引钢丝的一端呈第二对角连接于所述末端关节，且所述第二对角与所述第一对角交叉布置；所述第三内窥镜牵引钢丝的另一端和所述第四内窥镜牵引钢丝的另一端分别卷绕于所述第三内窥镜牵引钢丝走线轮和所述第四内窥镜牵引钢丝走线轮上，且所述第三内窥镜牵引钢丝和所述第四内窥镜牵引钢丝的卷绕方向相反。

可选的，任意一所述连接关节上均设置有分别供所述第一内窥镜牵引钢丝、所述第二内窥镜牵引钢丝、所述第三内窥镜牵引钢丝和所述第四内窥镜牵引钢丝穿过的钢丝走线孔。

可选的，所述内窥镜组件控制机构还包括：

第一内窥镜牵引钢丝导轮和第二内窥镜牵引钢丝导轮，所述第一内窥镜牵引钢丝导轮和所述第二内窥镜牵引钢丝导轮均通过导轮架架设于所述第一内窥镜牵引钢丝走线轮组的上方，且所述第一内窥镜牵引钢丝导轮用于导引所述第一内窥镜牵引钢丝走线轮导出的所述第一内窥镜牵引钢丝，所述第二内窥镜牵引钢丝导轮用于导引所述第二内窥镜牵引钢丝走线轮导出的所述第二内窥镜牵引钢丝；

第三内窥镜牵引钢丝导轮和第四内窥镜牵引钢丝导轮，所述第三内窥镜牵引钢丝导轮和所述第四内窥镜牵引钢丝导轮均通过所述导轮架架设于所述第二内窥镜牵引钢丝走线轮组的上方，且所述第三内窥镜牵引钢丝导轮用于导引所述第三内窥镜牵引钢丝走线轮导出的所述第三内窥镜牵引钢丝，所述第四内窥镜牵引钢丝导轮用于导引所述第四内窥镜牵引钢丝走线轮导出的所述第四内窥镜牵引钢丝。

可选的，所述连接管为橡胶管。

可选的，所述橡胶管为具有一定硬度的软质橡胶管。

可选的，所述集成装置为顶部敞口的外壳。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提出的诊疗一体式手术机器人，为一种全新的内窥镜手术机器人，其不仅可以实现诊断和治疗一体化，有利于快速完成手术操作，而且可以减轻医务人员的工作量，提高医务人员的工作效率，克服现有内窥镜手术单个手术器械不方便操作的缺点，增加了手术操作的灵活性。

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例所公开的诊疗一体式手术机器人的整体结构示意图(其中隐藏了外壳盖和一个快换机构的上盖)；

图2为本发明实施例所公开的末端蛇骨骨架的结构示意图；

图3为本发明实施例所公开的末端关节的结构示意图；

图4为本发明实施例所公开的手术器械的结构示意图；

图5为本发明实施例所公开的器械控制机构的结构示意图；

图6为本发明实施例所公开的快换机构的结构示意图；

图7为本发明实施例所公开的L形器械控制盒的内部结构示意图；

图8为本发明实施例所公开的内窥镜主体控制机构的安装示意图。

其中，附图标记为：

内窥镜组件1，末端关节主体1-1，连接关节1-2，铆钉1-3，钢丝走线孔1-4，器械支撑块1-5，L形支撑连杆1-6，器械通道1-7；

手术器械2，末端器械连接关节2-1，中间器械连接关节2-2，初始器械连接关节2-3，剪刀连杆2-4，第二半剪刀2-5，第一半剪刀2-6；

器械控制机构3，平移驱动3-1，弹簧底座3-2，限位装置3-3，第二离合3-4，第一离合3-5，限位开关3-6，器械偏摆电机3-7，连接杆3-8，L形器械控制盒3-9，盒体3-10，器械偏摆电机机架3-11，轴套3-12，第一偏摆钢丝绳导向轮3-13，电推杆3-14，导轮架3-15，第二偏摆钢丝绳导向轮3-16，偏摆钢丝绳走线轮3-17，偏摆转轴3-18；

内窥镜组件控制机构4，导轮架4-1，电机架4-2，第一主体偏摆电机4-3，轴套4-4，第二主体偏摆电机4-5，第一内窥镜牵引钢丝走线轮组4-6，第一内窥镜牵引钢丝导轮4-7，第二内窥镜牵引钢丝导轮4-8，第二内窥镜牵引钢丝走线轮组4-9，第三内窥镜牵引钢丝导轮4-10，第四内窥镜牵引钢丝导轮4-11；

外壳5。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明的目的之一是提供一种诊疗一体式手术机器人，以解决上述现有技术存在的单个器械通道制约手术的灵活性和多样性，以及医生长时间持镜造成的手部疲劳，给手术增加风险的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1～图8所示，本实施例提供一种诊疗一体式手术机器人，具体为一种内窥镜下诊疗一体式手术机器人，其主要包括内窥镜组件1、手术器械2、器械控制机构3、内窥镜组件控制机构4和外壳5。器械控制机构3、内窥镜组件控制机构4均放置在外壳5内，内窥镜组件1与外壳5相连，手术器械2与器械控制机构3相连并置于内窥镜组件1上的器械通道1-7内，当内窥镜组件1在人体自然腔道内部发现病变区域时，手术器械2便可以在器械控制机构3的控制下从器械通道1-7内伸出，进行手术操作。上述诊疗一体式手术机器人，可解决现有的内窥镜下胃肠镜手术仅能在单个手术器械操作下完成例如套取、夹取和标记等操作的难题和手术过程中医生需要长时间持镜，易造成医生疲劳，带来手术风险的难题。

本实施例中，内窥镜组件1由末端蛇骨骨架和连接管连接而成，连接管为具有一定硬度的软质橡胶管，其与末端蛇骨骨架胶接。末端蛇骨骨架由一个具有多通道的末端关节和多个连接关节1-2通过铆钉1-3连接而成，具体为：多个连接关节1-2连续设置，任意相邻两连接关节1-2之间均铰接并形成第一相对转动轴线(即铆钉1-3所在轴线)，且任意相邻两第一相对转动轴线之间均是相互垂直的；位于多个连接关节1-2中一端(首端)的连接关节1-2与连接管的一端连接，位于多个连接关节1-2中另一端(末端)的连接关节1-2与末端关节铰接并形成有第二相对转动轴线，该第二相对转动轴线和与之相邻的第一相对转动轴线也是相互垂直的。末端关节主要由末端关节主体1-1、两个对称放置的器械支撑块1-5和L形支撑连杆1-6组成，器械支撑块1-5的与末端关节主体1-1连接的两侧平行平面对称放置有两个扭簧，器械支撑块1-5与L形支撑连杆1-6通过一根细杆相连，使L形支撑连杆1-6可以绕细杆转动。每个器械支撑块1-5上均开设一器械通道1-7，手术器械2从器械支撑块1-5中的器械通道1-7伸出时，手术器械2头部和器械管壁挤压L形支撑连杆1-6的短边，L形支撑连杆1-6受力绕细杆转动，将手术器械2连同器械支撑块1-5一起推开，使两个手术器械2和病灶区形成良好的操作三角区域。两个器械通道以及两个手术器械的结构设置，可以仿医生实际工作方式进行机器人操作，减少医生学习时间，可以两个手术器械同时操作，相互配合，例如一个提拉，一个切除，克服现有内窥镜手术单个手术器械不方便操作的缺点，增加手术操作的灵活性。

本实施例中，上述的手术器械2主要由软管、剪刀和多个器械连接关节组成，器械连接关节优选设置4个，其中，两个中间器械连接关节2-2、一个初始器械连接关节2-3和一个末端器械连接关节2-1，4个器械连接关节按照初始器械连接关节2-3、两个中间器械连接关节2-2、末端器械连接关节2-1的顺序依次铆接，使得相邻器械连接关节之间形成转动连接。剪刀和各器械连接关节的中心均设有粗钢丝孔，粗钢丝作为剪刀牵引钢丝穿过粗钢丝孔通过剪刀连杆2-4和第二半剪刀2-5连接，通过控制粗钢丝的长度控制第二半剪刀2-5相对第一半剪刀2-6的开合，以此实现器械剪刀的剪切运动。手术器械2中所有的连接孔均优选通过铆接相连。

本实施例中，上述的器械控制机构3主要由平移驱动3-1、盒体3-10、快换机构和连接杆3-8组成。快换机构设置于盒体3-10内，盒体3-10设置于外壳5内的一侧，且盒体3-10通过螺钉与平移驱动3-1相连，快换机构包括L形器械控制盒3-9，如图5所示，L形器械控制盒3-9放置在盒体3-10内部，通过限位装置3-3与盒体3-10相连，盒体3-10内壁装有两个弹簧底座3-2，限位装置3-3弹起时，将L形器械控制盒3-9与盒体3-10锁紧，按下限位装置3-3按钮时，弹簧底座3-2弹起，将L形器械控制盒3-9弹出，可实现手术器械2的快速更换。当L形器械控制盒3-9插入盒体3-10时，L形器械控制盒3-9内的第二离合3-4跟盒体3-10内的第一离合3-5接触并压紧与第一离合3-5相连的离合弹簧，此时第一离合3-5触动限位开关3-6，使盒体3-10内的器械偏摆电机3-7得电并带动第一离合3-5转动，当第一离合3-5上的柱销跟第二离合3-4上的销孔转至相同角度时(此时柱销与销孔对齐)，离合弹簧弹起复位使第二离合3-4与第一离合3-5结合，完成L形器械控制盒3-9在盒体3-10内的安装、更换以及定位。连接杆3-8为一个带三爪卡扣的中空长杆，L形器械控制盒3-9上的卡扣与连接杆3-8的卡扣通过旋转扣合在一起，使L形器械控制盒3-9随着平移驱动3-1运动时，L形器械控制盒3-9上连接的手术器械2的软管能在连接杆3-8的刚性、周向支撑作用下前进和后退。

本实施例中，上述平移驱动3-1优选为丝杆滑台机构，其包括丝杆驱动电机、丝杆、与丝杆螺纹连接的滑台以及与滑台滑动配合的滑轨，滑轨与丝杆平行布置，盒体3-10可通过螺钉安装于滑台上，以随滑台沿滑轨往复移动；丝杆驱动电机与丝杆的端部连接，以驱动丝杆转动，进而驱动滑台沿滑轨往复移动。实际操作中，平移驱动3-1还可以采用伸缩杆、伸缩气缸以及齿轮齿条啮合组件等结构，来实现对盒体3-10的往复驱动。

本实施例中，上述器械偏摆电机3-7通过器械偏摆电机机架3-11和盒体3-10的底面螺钉连接；器械偏摆电机机架3-11为L型结构，器械偏摆电机3-7通过螺钉与器械偏摆电机机架3-11的短边相连，器械偏摆电机3-7的输出端从器械偏摆电机机架3-11的孔中伸出，通过顶丝与轴套3-12相连，轴套3-12通过限位螺钉和离合弹簧与第一离合3-5相连，第一离合3-5可以沿着限位螺钉在离合弹簧限度内往复运动，在器械偏摆电机机架3-11的与长边相对的另一边螺钉连接有一个限位开关3-6，可以通过按压第一离合3-5实现限位开关3-6的开合。

本实施例中，上述L形器械控制盒3-9还配置有上盖，其内设置有可控制器械开合的电推杆3-14和第二离合传动装置。电推杆3-14通过螺钉与L形器械控制盒3-9的底板相连，电推杆3-14与剪刀牵引钢丝连接，通过控制剪刀牵引钢丝的前进和后退控制剪刀中第二半剪刀2-5的开合。上述剪刀牵引钢丝优选为一种直径较大的粗钢丝。上述第二离合传动装置中，第二离合3-4放置在L形器械控制盒3-9的L形拐角内侧，通过顶丝与偏摆转轴3-18固定连接，偏摆转轴3-18通过两个滚珠轴承与在L形器械控制盒3-9的短边侧壁形成简支梁结构，在L形器械控制盒3-9内部的偏摆转轴3-18上放置有两个通过螺钉锁紧的反向放置的偏摆钢丝绳走线轮3-17，钢丝绕在偏摆钢丝绳走线轮3-17上，从导轮槽绕过伸入L形器械控制盒3-9的钢丝孔中，在偏摆转轴3-18转动时，一个偏摆钢丝绳走线轮3-17拉紧钢丝，另一个偏摆钢丝绳走线轮3-17松开钢丝，从而达到控制手术器械2末端剪刀整体的左右偏摆或者是上下偏摆，一般采用的是左右偏摆的方式。

本实施例中，还在L形器械控制盒3-9内设置了第一偏摆钢丝绳导向轮3-13和第二偏摆钢丝绳导向轮3-16，第一偏摆钢丝绳导向轮3-13通过导轮架3-15支设于偏摆转轴3-18的一侧；第二偏摆钢丝绳导向轮3-16通过另一导轮架3-15与第一偏摆钢丝绳导向轮3-13支设于偏摆转轴3-18的同一侧；第一偏摆钢丝绳导向轮3-13和第二偏摆钢丝绳导向轮3-16分别用于导引由两偏摆钢丝绳走线轮3-17导出的偏摆钢丝绳。上述导轮架3-15可通过螺钉与L形器械控制盒3-9的底板连接，导轮架3-15上有两根垂直底面放置的立柱，每根立柱上通过卡簧卡着第一偏摆钢丝绳导向轮3-13或第二偏摆钢丝绳导向轮3-16，第一偏摆钢丝绳导向轮3-13和第二偏摆钢丝绳导向轮3-16的外圈均设置有用于容纳钢丝绳的V形槽，且第一偏摆钢丝绳导向轮3-13和第二偏摆钢丝绳导向轮3-16的V形槽下沿的高度分别对应两偏摆钢丝绳走线轮3-17的线槽高度，并和L形器械控制盒3-9上的走线小孔相对应。

本实施例中，内窥镜组件控制机构4通过内窥镜牵引件与末端关节相连，以调节末端关节相对连接管的倾斜角度，内窥镜牵引件为钢丝，设置为4根，分别为第一内窥镜牵引钢丝、第二内窥镜牵引钢丝、第三内窥镜牵引钢丝和第四内窥镜牵引钢丝。末端关节上设有钢丝锁紧孔位，任意一连接关节1-2上均设有与上述四根内窥镜牵引钢丝对应的钢丝走线孔1-4，四根内窥镜牵引钢丝分别从对应的钢丝走线孔1-4中穿过并在对应的钢丝锁紧孔位中锁紧，所谓的“末端关节相对连接管的倾斜”具体是指内窥镜组件控制机构4可以通过控制上述四根内窥镜牵引钢丝的长度，来控制内窥镜组件1末端蛇骨关节的上、下、左、右四个方向的摆动。

本实施例中，内窥镜组件控制机构4主要包括第一主体偏摆电机4-3、第二主体偏摆电机4-5、第一内窥镜牵引钢丝走线轮组4-6和第二内窥镜牵引钢丝走线轮组4-9，其中第一主体偏摆电机4-3与连接管同轴布置，第二主体偏摆电机4-5与连接管同轴布置，且第二主体偏摆电机4-5位于第一主体偏摆电机4-3与连接管之间。第一内窥镜牵引钢丝走线轮组4-6包括第一内窥镜牵引钢丝走线轮和第二内窥镜牵引钢丝走线轮，第一内窥镜牵引钢丝走线轮和第二内窥镜牵引钢丝走线轮设置于第一主体偏摆电机4-3的输出轴上；第一内窥镜牵引钢丝的一端和第二内窥镜牵引钢丝的一端呈第一对角连接于末端关节主体1-1，第一内窥镜牵引钢丝的另一端和第二内窥镜牵引钢丝的另一端分别卷绕于第一内窥镜牵引钢丝走线轮和第二内窥镜牵引钢丝走线轮上，且第一内窥镜牵引钢丝和第二内窥镜牵引钢丝的卷绕方向相反。相应的，第二内窥镜牵引钢丝走线轮组4-9包括第三内窥镜牵引钢丝走线轮和第四内窥镜牵引钢丝走线轮，第三内窥镜牵引钢丝走线轮和第四内窥镜牵引钢丝走线轮设置于第二主体偏摆电机4-5的输出轴上，第三内窥镜牵引钢丝的一端和第四内窥镜牵引钢丝的一端呈第二对角连接于末端关节主体1-1，且第二对角与第一对角交叉布置，第三内窥镜牵引钢丝的另一端和第四内窥镜牵引钢丝的另一端分别卷绕于第三内窥镜牵引钢丝走线轮和第四内窥镜牵引钢丝走线轮上，且第三内窥镜牵引钢丝和第四内窥镜牵引钢丝的卷绕方向相反。上述四根内窥镜牵引钢丝两两一组且成对交叉布置，在正常使用状态下，四根内窥镜牵引钢丝在末端关节主体1-1的固定点分别位于矩形或正方形的四角，四根内窥镜牵引钢丝是相互平行的。

本实施例中，上述的第一主体偏摆电机4-3和第二主体偏摆电机4-5均优选通过电机架4-2安装于外壳5内。由于手术器械2设置了两组，且对称分布，故与两组手术器械2分别对应的器械控制机构3在外壳5内对称分布，为了提升外壳5内结构布置的紧凑性，可将第一主体偏摆电机4-3和第二主体偏摆电机4-5设置于两组器械控制机构3之间。

为了提升内窥镜牵引钢丝的使用流畅性，可内窥镜组件控制机构4中配置导轮组件。该导轮组件包括第一内窥镜牵引钢丝导轮4-7、第二内窥镜牵引钢丝导轮4-8、第三内窥镜牵引钢丝导轮4-10和第四内窥镜牵引钢丝导轮4-11；第一内窥镜牵引钢丝导轮4-7和第二内窥镜牵引钢丝导轮4-8均通过导轮架4-1架设于第一内窥镜牵引钢丝走线轮组4-6的上方，且第一内窥镜牵引钢丝导轮4-7用于导引第一内窥镜牵引钢丝走线轮导出的第一内窥镜牵引钢丝，第二内窥镜牵引钢丝导轮4-8用于导引第二内窥镜牵引钢丝走线轮导出的第二内窥镜牵引钢丝；第三内窥镜牵引钢丝导轮4-10和第四内窥镜牵引钢丝导轮4-11均通过导轮架4-1架设于第二内窥镜牵引钢丝走线轮组4-9的上方，且第三内窥镜牵引钢丝导轮4-10用于导引第三内窥镜牵引钢丝走线轮导出的第三内窥镜牵引钢丝，第四内窥镜牵引钢丝导轮4-11用于导引第四内窥镜牵引钢丝走线轮导出的第四内窥镜牵引钢丝。上述第一内窥镜牵引钢丝导轮4-7、第二内窥镜牵引钢丝导轮4-8、第三内窥镜牵引钢丝导轮4-10和第四内窥镜牵引钢丝导轮4-11通过卡簧安装于对应的导轮架4-1顶部，各导轮上的导轮槽与对应的走线轮的线槽上下位置对应，并与外壳5走线通道高度对应，第一内窥镜牵引钢丝导轮4-7、第二内窥镜牵引钢丝导轮4-8、第三内窥镜牵引钢丝导轮4-10和第四内窥镜牵引钢丝导轮4-11中每一个导轮对应外壳5内壁上的一个走线通道。

本实施例提出的诊疗一体式手术机器人，是针对胃肠镜的新型诊疗一体式手术机器人，与现有手动操作时先诊断后治疗大有不同。内窥镜组件上的末端关节设计有两个对称放置的器械支撑块，通过扭簧与末端关节主体两侧凹槽的侧壁相连，当手术器械从器械支撑块的器械通道中伸出时，手术器械会挤压L形支撑连杆，使手术器械在伸出器械通道时器械支撑自动向两侧打开，形成较好的操作三角区，方便医生利用双器械进行手术操作。其中的手术器械设计为多关节形式，可以有更多的操作自由度。此外，快换机构中盒体一侧开口，可以将L形器械控制盒从开口处插入，L形器械控制盒内部装有限位装置，侧壁装有弹簧底座，将L形器械控制盒推进去就可以通过限位装置锁紧，按下限位装置按钮，就可以通过弹簧底座将L形器械控制盒弹出，实现L形器械控制盒的快换，便于快速更换其他手术器械。

此外，本实施例盒体在滑台的作用下沿滑轨前后运动时，软管位于连接杆的中空腔内，连接杆预装在外壳孔中，可以在外壳中沿器械通道滑动，装入手术器械后，即将连接杆拔出，跟L形器械控制盒上的三爪卡扣接合，用于支撑软管前后运动。

本实施例用电推杆控制钢丝的前进后退来控制手术器械中剪刀的开合，改变原本用电机连接走线轮和导向机构通过两根钢丝控制的方式，使手术器械开合的控制变得更简单，提高了器械盒空间的利用率。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种诊疗一体式手术机器人，其特征在于，包括：

内窥镜组件，所述内窥镜组件包括用于伸入人体自然腔道的连接管和末端蛇骨骨架，所述末端蛇骨骨架包括末端关节和多个连接关节，多个所述连接关节连续设置，任意相邻两所述连接关节之间均铰接并形成第一相对转动轴线，且任意相邻两所述第一相对转动轴线均垂直；所述末端关节上设置有器械通道，位于多个所述连接关节中一端的所述连接关节与所述连接管的一端连接，位于多个所述连接关节中另一端的所述连接关节与所述末端关节铰接并形成有第二相对转动轴线，所述第二相对转动轴线和与之相邻的所述第一相对转动轴线垂直；

手术器械，所述手术器械活动设置于所述器械通道内，所述手术器械能够伸出至所述器械通道外，以对所述内窥镜组件发现的病变区域进行手术操作；所述手术器械包括器械连接关节、剪刀和软管，所述器械连接关节连续设置有多个，且任意相邻两所述器械连接关节之间均铰接并形成第三相对转动轴线，且任意相邻两所述第三相对转动轴线均平行；所述剪刀包括第一半剪刀和第二半剪刀，所述第一半剪刀与位于多个所述器械连接关节中一端的所述器械连接关节连接，所述第二半剪刀通过剪刀连杆与剪刀牵引件连接，所述剪刀牵引件与所述器械控制机构连接，并由所述器械控制机构控制所述第一半剪刀和所述第二半剪刀之间的开合；所述软管的一端与位于多个所述器械连接关节中另一端的所述器械连接关节连接；所述软管的另一端与所述器械控制机构连接，并由所述器械控制机构推拉所述软管，以使所述手术器械伸出或缩回所述器械通道；

内窥镜组件控制机构，所述内窥镜组件控制机构通过内窥镜牵引件与所述末端关节相连，以调节所述末端关节相对所述连接管的倾斜角度；所述内窥镜牵引件包括第一内窥镜牵引钢丝、第二内窥镜牵引钢丝、第三内窥镜牵引钢丝和第四内窥镜牵引钢丝，所述内窥镜组件控制机构包括第一主体偏摆电机、第二主体偏摆电机、第一内窥镜牵引钢丝走线轮组和第二内窥镜牵引钢丝走线轮组，所述第一主体偏摆电机与所述连接管同轴布置；所述第二主体偏摆电机与所述连接管同轴布置，且所述第二主体偏摆电机位于所述第一主体偏摆电机与所述连接管之间；所述第一内窥镜牵引钢丝走线轮组包括第一内窥镜牵引钢丝走线轮和第二内窥镜牵引钢丝走线轮，所述第一内窥镜牵引钢丝走线轮和所述第二内窥镜牵引钢丝走线轮设置于所述第一主体偏摆电机的输出轴上；所述第一内窥镜牵引钢丝的一端和所述第二内窥镜牵引钢丝的一端呈第一对角连接于所述末端关节，所述第一内窥镜牵引钢丝的另一端和所述第二内窥镜牵引钢丝的另一端分别卷绕于所述第一内窥镜牵引钢丝走线轮和所述第二内窥镜牵引钢丝走线轮上，且所述第一内窥镜牵引钢丝和所述第二内窥镜牵引钢丝的卷绕方向相反；所述第二内窥镜牵引钢丝走线轮组包括第三内窥镜牵引钢丝走线轮和第四内窥镜牵引钢丝走线轮，所述第三内窥镜牵引钢丝走线轮和所述第四内窥镜牵引钢丝走线轮设置于所述第二主体偏摆电机的输出轴上；所述第三内窥镜牵引钢丝的一端和所述第四内窥镜牵引钢丝的一端呈第二对角连接于所述末端关节，且所述第二对角与所述第一对角交叉布置；所述第三内窥镜牵引钢丝的另一端和所述第四内窥镜牵引钢丝的另一端分别卷绕于所述第三内窥镜牵引钢丝走线轮和所述第四内窥镜牵引钢丝走线轮上，且所述第三内窥镜牵引钢丝和所述第四内窥镜牵引钢丝的卷绕方向相反；

器械控制机构，所述器械控制机构与所述手术器械相连，其能够控制所述手术器械的伸缩、摆动以及动作操作；所述器械控制机构包括伸缩驱动组件、摆动驱动组件和开合驱动机构，所述伸缩驱动组件包括平移驱动和与所述平移驱动连接的盒体，所述平移驱动能够推拉所述软管；所述摆动驱动组件设置于所述盒体内，其包括器械偏摆电机、器械偏摆传动组件和器械偏摆牵引组件，所述器械偏摆传动组件包括第一离合和与所述第一离合对接并通过限位柱销定位的第二离合，所述第一离合与所述器械偏摆电机的输出轴连接；所述器械偏摆牵引组件包括偏摆转轴、偏摆钢丝绳和偏摆钢丝绳走线轮，所述偏摆转轴的一端连接所述第二离合，所述偏摆转轴的另一端沿其轴向安装两所述偏摆钢丝绳走线轮，所述偏摆钢丝绳设置有两根，两根所述偏摆钢丝绳的一端分别卷绕于两所述偏摆钢丝绳走线轮上，且两根所述偏摆钢丝绳的卷绕方向相反，两根所述偏摆钢丝绳的另一端均与连接所述第一半剪刀的所述器械连接关节连接；所述开合驱动机构设置于所述盒体内，其包括电推杆，所述剪刀牵引件为剪刀牵引钢丝，所述电推杆与所述剪刀牵引钢丝连接，以推拉所述剪刀牵引钢丝；

集成装置，所述集成装置上设置所述内窥镜组件控制机构和所述器械控制机构，所述连接管的另一端与所述集成装置相连。

2.根据权利要求1所述的诊疗一体式手术机器人，其特征在于，所述末端关节包括：

末端关节本体，所述末端关节本体的两侧均开设有凹槽；

器械支撑块，所述器械支撑块上开设所述器械通道；所述器械支撑块嵌置于所述凹槽内，且所述器械支撑块的靠近所述连接关节的一端通过转轴与所述末端关节本体转动连接，所述转轴的端部套设有扭簧，所述扭簧的两端分别与所述器械支撑块、所述末端关节本体相抵，以使所述器械支撑块收纳于所述凹槽内；

L形支撑连杆，所述L形支撑连杆嵌置于所述器械支撑块的靠近所述凹槽的一侧，且所述L形支撑连杆的拐角处通过连杆与所述器械支撑块转动连接，所述L形支撑连杆的一端伸入所述器械通道内，并在所述手术器械经所述器械通道伸出时被拨动，以使所述L形支撑连杆的另一端转动并与所述凹槽接触，将所述器械支撑块的远离所述连接关节的一端推离所述凹槽。

3.根据权利要求1所述的诊疗一体式手术机器人，其特征在于，所述器械控制机构还包括：

第一偏摆钢丝绳导向轮，所述第一偏摆钢丝绳导向轮通过导轮架支设于所述偏摆转轴的一侧；

第二偏摆钢丝绳导向轮，所述第二偏摆钢丝绳导向轮通过所述导轮架与所述第一偏摆钢丝绳导向轮支设于所述偏摆转轴的同一侧；

所述第一偏摆钢丝绳导向轮和所述第二偏摆钢丝绳导向轮分别用于导引由两所述偏摆钢丝绳走线轮导出的所述偏摆钢丝绳。

4.根据权利要求1所述的诊疗一体式手术机器人，其特征在于，所述器械控制机构还包括快换机构，所述快换机构包括：

L形器械控制盒，所述L形器械控制盒设置于所述盒体内，所述器械偏摆电机、所述第一离合和所述第二离合均位于所述L形器械控制盒的拐角内侧；

卡位组件，所述卡位组件包括限位装置和弹簧底座，所述限位装置安装于所述L形器械控制盒内，所述盒体的一侧设置为敞口结构，以使所述L形器械控制盒经所述敞口结构装入所述盒体内，所述盒体的与所述敞口结构相对的一侧安装所述弹簧底座；所述限位装置弹起时，所述L形器械控制盒与所述盒体锁紧，所述弹簧底座被压缩；按下所述限位装置时，所述弹簧底座弹起并将所述L形器械控制盒经所述敞口结构弹出；

离合配合组件，所述离合配合组件包括轴套、限位开关、所述限位柱销和与所述限位柱销匹配的柱销孔，所述轴套连接于所述器械偏摆电机的输出轴外端，所述轴套通过限位弹簧与所述第一离合连接，以使所述第一离合能够沿所述器械偏摆电机的输出轴的轴向往复移动，所述限位柱销设置于所述第一离合的靠近所述第二离合的一侧，所述第二离合的靠近所述第一离合的一侧开设所述柱销孔；所述限位开关位于所述第二离合与所述器械偏摆电机之间，并与所述器械偏摆电机电连接，当经所述敞口结构安装所述L形器械控制盒时，所述第二离合接触并朝向所述器械偏摆电机顶推所述限位柱销，进而压迫所述限位开关启动所述器械偏摆电机，以带动所述第一离合转动并使所述限位柱销与所述柱销孔插接，实现所述第一离合与所述第二离合的对接。

5.根据权利要求4所述的诊疗一体式手术机器人，其特征在于，所述器械控制机构还包括连接杆，所述连接杆为带三爪卡扣的中空长杆，所述连接杆的所述三爪卡扣与所述L形器械控制盒上的卡扣旋转扣合；所述软管沿所述连接杆的轴向穿设于所述连接杆内，并与所述L形器械控制盒相连。

6.根据权利要求1所述的诊疗一体式手术机器人，其特征在于，所述内窥镜组件控制机构还包括：

第一内窥镜牵引钢丝导轮和第二内窥镜牵引钢丝导轮，所述第一内窥镜牵引钢丝导轮和所述第二内窥镜牵引钢丝导轮均通过导轮架架设于所述第一内窥镜牵引钢丝走线轮组的上方，且所述第一内窥镜牵引钢丝导轮用于导引所述第一内窥镜牵引钢丝走线轮导出的所述第一内窥镜牵引钢丝，所述第二内窥镜牵引钢丝导轮用于导引所述第二内窥镜牵引钢丝走线轮导出的所述第二内窥镜牵引钢丝；

第三内窥镜牵引钢丝导轮和第四内窥镜牵引钢丝导轮，所述第三内窥镜牵引钢丝导轮和所述第四内窥镜牵引钢丝导轮均通过所述导轮架架设于所述第二内窥镜牵引钢丝走线轮组的上方，且所述第三内窥镜牵引钢丝导轮用于导引所述第三内窥镜牵引钢丝走线轮导出的所述第三内窥镜牵引钢丝，所述第四内窥镜牵引钢丝导轮用于导引所述第四内窥镜牵引钢丝走线轮导出的所述第四内窥镜牵引钢丝。

7.根据权利要求1所述的诊疗一体式手术机器人，其特征在于，所述集成装置为顶部敞口的外壳。