CN115054376A - 一种小型手术机器人的主手外部能量控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械研究技术领域，具体为一种小型手术机器人的主手外部能量控制系统，其包括机器臂、机器臂底部安装的控制器以及手术台，手术台的外围设置有用于驱动机器臂绕手术台运动且为机器臂提供电能的供能装置，供能装置包括用于支托机器臂的调位盒、调位盒后端设置的与齿环台啮合的传动齿轮、与传动齿轮同轴连接的伺服电机以及用于提供电能的供电组。本发明通过设置的供能装置，其能支托机器臂并带动其绕手术台悬空运动，并通过设置的供电组为机器臂的绕台运动持续提供电能，此装置支托机器臂使其下方悬空，为医务人员提供充足的活动空间，利于他们顺利进行配合机器臂的手术工作，具有推广使用价值。

Description

一种小型手术机器人的主手外部能量控制系统

技术领域

本发明涉及医疗器械研究技术领域，具体为一种小型手术机器人的主手外部能量控制系统。

背景技术

随着医学的发展和科技的进步，机器人中以机器臂为代表被普遍应用到成熟且量大的手术中，以减轻医务人员的工作强度，医务人员只需做配合辅助工作即可。由于小型手术机器人的机器臂大多安装到落地座上，其占用地面空间，阻碍了医护人员贴近手术台而施展工作，此外，医务人员绕手术台活动时容易脚踢到落地式小型机器人，造成震颤而影响手术精准度，促使得医务人员需要绕过很大的范围才能保证不踢到和手持物品不碰触机器人，进而不利于医务人员专心且顺心的施展工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型手术机器人的主手外部能量控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种小型手术机器人的主手外部能量控制系统，包括机器臂、机器臂底部安装的控制器以及手术台，所述手术台的外围设置有用于驱动机器臂绕手术台运动且为机器臂提供电能的供能装置，所述手术台的底面设置有与其侧边等距离的台座箱，所述手术台的底面外侧安装有齿环台且若干齿体均朝上设置，所述供能装置包括用于支托机器臂的调位盒、调位盒后端设置的与齿环台啮合的传动齿轮、与传动齿轮同轴连接的伺服电机以及用于提供电能的供电组，所述台座箱的顶部且位于手术台边缘下方间隔设置有支托环，所述调位盒的后端底边水平延伸设有滑台。

作为本技术方案的进一步改进，所述供电组包括套设于台座箱顶端的集电环、台座箱内部放置的与集电环通过导线电性连接的若干蓄电池组以及与集电环外侧面滑动设置的一对碳刷块，所述碳刷块的后端嵌设有电线，一对电线与伺服电机电性连接。

作为本技术方案的进一步改进，一对所述碳刷块的外侧套设有电刷套，所述电刷套与滑台通过螺栓固定连接，所述电刷套的后端开设有一对凹腔，凹腔的内部放置有压簧。

作为本技术方案的进一步改进，所述滑台呈水平和竖向折弯型，所述传动齿轮的后端齿体上设有限位块，所述手术台的顶端外侧设置有横截面呈垂直拐角结构的限位环，所述限位环内侧竖面与手术台侧面的间距与限位块沿传动齿轮轴向的长度相等，所述齿环台齿体内侧竖面与手术台侧面的间距与限位块沿传动齿轮轴向的长度相等。

作为本技术方案的进一步改进，所述滑台的竖直折弯面开设有延伸至调位盒前端处的一对穿槽，所述穿槽的前端开设有贯穿调位盒底部的穿孔，所述凹腔的内端开设有贯穿电刷套外端的线孔。

作为本技术方案的进一步改进，所述集电环采用导电金属制成，所述集电环的两端内侧焊接有集电柱，所述集电柱贯穿台座箱并与蓄电池组通过导线电性连接。

作为本技术方案的进一步改进，所述手术台的外围还设置有用于清洗手术器械污迹的洗器装置，所述洗器装置包括可围绕手术台外围运动的洗器盒、洗器盒底部内安装的电加热管以及洗器盒中层设置的分离网，所述洗器盒后端中部转动连接有传动齿轮，所述洗器盒的后端底边水平延伸设有滑台，所述洗器盒的前端底边设有与其内部相连通的排污嘴。

作为本技术方案的进一步改进，所述洗器盒的后方也设置有与电加热管电性连接的一对碳刷块，所述碳刷块的后端嵌设有电线，一对所述碳刷块的外侧套设有电刷套，置于电刷套内部的电线外部套设有压簧。

作为本技术方案的进一步改进，所述分离网的上方连接有与洗器盒顶端卡接的套盒台，所述套盒台的顶面开口且套接有套框，所述套框的内部设置有清污块，所述清污块的顶面开设有若干插缝，所述插缝的宽度为2-4mm。

作为本技术方案的进一步改进，所述清污块的正上方设置有插器组，所述插器组包括位于插缝正上方的插器环、插器环底面对称设置的插板和用于支托插器环上下运动的导柱座，每对插板呈倾斜设置且其底端相靠近。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该小型手术机器人的主手外部能量控制系统中，通过设置的供能装置，其能支托机器臂并带动其绕手术台悬空运动，并通过设置的供电组为机器臂的绕台运动持续提供电能，主要通过调位盒固定支撑机器臂，并通过调位盒内的伺服电机驱动传动齿轮与手术台侧边外围的齿环台啮合滚动而移位，且通过手术台下一圈的集电环配合碳刷块始终接触导电而为伺服电机通过电能，此装置支托机器臂使其下方悬空，为医务人员提供充足的活动空间，利于他们顺利进行配合机器臂的手术工作，具有推广使用价值。

2、该小型手术机器人的主手外部能量控制系统中，通过设置的洗器装置，其能利用供电组提供的电能而加热洗器盒内的无菌水，使得医务人员能随时将沾有血迹的手术刀、镊子、剪刀等放入洗器洗器盒内及时清理掉，以便再次持械进行手术时看清伤口，具有实用价值。

3、该小型手术机器人的主手外部能量控制系统中，通过洗器盒后端中部转动连接设置的传动齿轮，利用传动齿轮与齿环台啮合滚动，而便于手动拨动洗器盒围绕手术台运动，以跟随医务人员身边被随时清理器械使用，具有实用价值。

4、该小型手术机器人的主手外部能量控制系统中，通过在洗器盒内悬置的分离网而支托手术器械，保证它们置于热的无菌水中清洗污迹。

5、该小型手术机器人的主手外部能量控制系统中，通过在分离网上设置的清污块，利用其顶面插缝的弹性收缩而在拔出手术器械时能擦干净血迹等污迹，使得手术器械进一步洁净，适于快速投入到手术中。

6、该小型手术机器人的主手外部能量控制系统中，通过的插器组，利用插器环卡住手术器械不一直下落，并通过下压插器环使得一对插板挤入插缝中而将其撑开，使得手术器械顺利穿过张开的插缝，避免血迹等留在清污块顶面，而无法被洗器盒内的无菌水洗掉。

附图说明

图1为实施例1的整体装配结构示意图之一；

图2为实施例1的整体装配结构示意图之二；

图3为实施例1的供能装置装配结构示意图；

图4为实施例1的手术台全剖图；

图5为实施例1的集电环和蓄电池组布置示意图；

图6为实施例1的供能装置拆分图；

图7为实施例1的调位盒拆分图；

图8为实施例1的调位盒结构示意图；

图9为实施例1的碳刷块装配结构示意图；

图10为实施例1的洗器装置装配结构示意图；

图11为实施例1的洗器盒拆分图；

图12为实施例1的电加热管与碳刷块的连接结构示意图；

图13为实施例1的套盒台拆分图；

图14为实施例1的插器组装配结构示意图。

图中各个标号意义为：

100、机器臂；

200、手术台；210、台座箱；220、齿环台；230、支托环；240、限位环；

300、供能装置；310、调位盒；311、滑台；312、穿槽；313、穿孔；

320、供电组；321、集电环；3211、集电柱；3212、蓄电池组；322、电刷套；3221、凹腔；3222、线孔；323、碳刷块；3231、电线；3232、压簧；

330、伺服电机；340、传动齿轮；341、限位块；

400、洗器装置；410、洗器盒；411、排污嘴；412、橡胶塞；420、电加热管；430、分离网；431、套盒台；432、套框；433、托台；

440、清污块；441、插缝；450、插器组；451、插器环；452、插板；453、导柱座；454、悬撑杆。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心轴”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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。

此外，在本发明的描述中，“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

请参阅图1-图14所示，本发明提供一种小型手术机器人的主手外部能量控制系统，包括机器臂100、机器臂100底部安装的控制器以及手术台200，控制器连接电脑，通过电脑软件控制机器臂100工作。手术台200的外围设置有用于驱动机器臂100绕手术台200运动且为机器臂100提供电能的供能装置300，由于小型手术机器人的机器臂100大多安装到落地座上，其占用地面空间，阻碍了医护人员贴近手术台200而施展工作，此外，医务人员绕手术台200活动时容易脚踢到落地式小型机器人，造成震颤而影响手术精准度，促使得医务人员需要绕过很大的范围才能保证不踢到和手持物品不碰触机器人，进而不利于医务人员专心且顺心的施展工作。此供能装置300能带着机器臂100悬空而绕着手术台200外围运动，进而调整方位，其下方悬空，为医务人员提供充足的活动空间，利于他们顺利进行配合机器臂100的手术工作。手术台200的底面设置有与其侧边等距离的台座箱210，通过将长方体结构的手术台200拐角处设置成圆角结构，而台座箱210则呈圆角矩形柱结构，使其外侧面轨迹与手术台200轨迹同圈设置。

本实施例中，手术台200的底面外侧安装有齿环台220且若干齿体均朝上设置，供能装置300包括用于支托机器臂100的调位盒310、调位盒310后端设置的与齿环台220啮合的传动齿轮340、与传动齿轮340同轴连接的伺服电机330以及用于提供电能的供电组320，伺服电机330安装于调位盒310内部且其输出轴贯穿调位盒310后端，调位盒310的前端开口且卡接有盖板，盖板侧面上开设有若干通孔，用于散热透气。台座箱210的顶部且位于手术台200边缘下方间隔设置有支托环230，调位盒310的后端底边水平延伸设有滑台311，通过滑台311插入手术台200与支托环230的间隔处滑动，保证调位盒310稳定滑移且使伺服电机330稳定工作。

具体的，供电组320包括套设于台座箱210顶端的集电环321、台座箱210内部放置的与集电环321通过导线电性连接的若干蓄电池组3212以及与集电环321外侧面滑动设置的一对碳刷块323，集电环321采用导电金属制成，集电环321的两端内侧焊接有集电柱3211，集电柱3211贯穿台座箱210并与蓄电池组3212通过导线电性连接。碳刷块323应用材质主要有石墨，金属（含铜，银）石墨，其导电性能好，使得绕手术台200外围运动状态下的伺服电机330能得到供电组320中碳刷块323引导集电环321电流产生的电能而通电工作。碳刷块323的后端嵌设有电线3231，一对电线3231与伺服电机330电性连接，即一对碳刷块323代表正负极端而与伺服电机330的正负极通过电线3231连接。调位盒310外侧安装有常开开关，其连接到正极电线3231上，用于控制伺服电机330通断电。

进一步的，一对碳刷块323的外侧套设有电刷套322，用于固定碳刷块323。电刷套322与滑台311通过螺栓固定连接，保证调位盒310内的伺服电机330能始终得到电能而工作。电刷套322的后端开设有一对凹腔3221，凹腔3221的内部放置有压簧3232，凹腔3221的深度小于压簧3232的自然长度，由于碳刷块323与集电环321摩擦会损耗而变短，则通过压簧3232顶推碳刷块323始终与集电环321接触导电。

具体的，滑台311呈水平和竖向折弯型，以此形成限位结构，通过滑台311竖向段卡接于支托环230的内侧，而避免调位盒310滑脱，且用于承受机器臂100的重力。传动齿轮340的后端齿体上设有限位块341，以此形成限位结构，手术台200的顶端外侧设置有横截面呈垂直拐角结构的限位环240，以此形成限位结构，限位环240内侧竖面与手术台200侧面的间距与限位块341沿传动齿轮340轴向的长度相等，齿环台220齿体内侧竖面与手术台200侧面的间距与限位块341沿传动齿轮340轴向的长度相等，其中限位块341与限位环240竖直内侧接触的端面为圆弧面，以便限位块341顺利通过手术台200圆角处，在此主要利用限位块341在限位环240和齿环台220间缝处旋转，而保证传动齿轮340不滑脱，进一步保证调位盒310稳定运动，限位块341的设置利于分担滑台311对机器臂100的承重力。

进一步的，滑台311的竖直折弯面开设有延伸至调位盒310前端处的一对穿槽312，穿槽312的前端开设有贯穿调位盒310底部的穿孔313，凹腔3221的内端开设有贯穿电刷套322外端的线孔3222，用于穿过电线3231，其中一对穿槽312与一对线孔3222的间距相等，以便电线3231穿入穿槽312再经穿孔313穿入调位盒310内，进而与伺服电机330电性连接，通过在调位盒310底面内设置的穿槽312，使得电线3231嵌入进去不外露，避免与支托环230摩擦受损。

除此之外，手术台200的外围还设置有用于清洗手术器械污迹的洗器装置400，使得医务人员能随时将沾有血迹的手术刀、镊子、剪刀等放入洗器装置400内及时清理掉，以便再次持械进行手术时看清伤口。洗器装置400包括可围绕手术台200外围运动的洗器盒410、洗器盒410底部内安装的电加热管420以及洗器盒410中层设置的分离网430，洗器盒410顶端开口，其内部盛装有杀菌水，通过电加热管420煮沸无菌水对置于分离网430上的手术器械高温杀菌和除血，分离网430用于支托手术器械，同时利用自身网孔使得无菌水串通温度。洗器盒410后端中部转动连接有传动齿轮340，传动齿轮340的中心轴嵌设于洗器盒410后端中部而旋转，通过手动拨动洗器盒410而围绕手术台200运动，以跟随医务人员身边被随时清理器械使用。洗器盒410的后端底边水平延伸设有滑台311，通过滑台311插入手术台200与支托环230的间隔处滑动，保证洗器盒410稳定滑移。洗器盒410的前端底边设有与其内部相连通的排污嘴411，排污嘴411呈梯台结构，以便顺利排出洗器盒410底部沉淀物，排污嘴411的前端开口处紧密插接有橡胶塞412，起到密封作用。

进一步的，洗器盒410的后方也设置有与电加热管420电性连接的一对碳刷块323，碳刷块323的后端嵌设有电线3231，一对碳刷块323的外侧套设有电刷套322，置于电刷套322内部的电线3231外部套设有压簧3232，通过一对碳刷块323上的电线3231与电加热管420正负极电性连接，使得电加热管420通电发热，洗器盒410外侧安装有常开开关，其连接到正极电线3231上，用于控制电加热管420通断电。

具体的，分离网430的上方连接有与洗器盒410顶端卡接的套盒台431，使得分离网430悬于洗器盒410内部，而不接触电加热管420。套盒台431的顶面开口且套接有套框432，套框432的内部设置有清污块440，套框432的底端开口且内侧面设有托台433，以便支托清污块440。清污块440的顶面开设有若干插缝441，插缝441的宽度为2-4mm，清污块440采用硅胶材质制成，其柔韧性好、密封性好，将手术器械穿过插缝441而置于清污块440下方，然后利用插缝441弹性收缩而在拔出手术器械时能擦干净上面的血迹等污迹。

具体的，清污块440的正上方设置有插器组450，插器组450包括位于插缝441正上方的插器环451、插器环451底面对称设置的插板452和用于支托插器环451上下运动的导柱座453，插器环451用于卡住手术器械不一直下落，插器环451的短边两端设有悬撑杆454，导柱座453由若干竖向设置的圆柱形导柱一体组成，悬撑杆454的两端设有圆环，圆环与导柱套接并可滑动，利用两者的摩擦力而使得插器环451悬空位置任意停留。每对插板452呈倾斜设置且其底端相靠近，通过下压插器环451使得一对插板452挤入插缝441中而将其撑开，使得手术器械顺利穿过张开的插缝441，避免血迹等留在清污块440顶面，而无法被洗器盒410内的无菌水洗掉。

本发明的小型手术机器人的主手外部能量控制系统在运行时，将机器臂100固定到调位盒310上，启动伺服电机330开关，在供电组320持续供电的情况下，驱动传动齿轮340在齿环台220上滚动而带动机器臂100绕着手术台200外围移动，直至移动到设定的手术位置即可，然后操作电脑软件控制机器臂100进行手术工作；手术过程中，提前向洗器装置400中的洗器盒410加入无菌水，并通电电加热管420发热煮沸无菌水，医务人员根据自身站立的位置，拨动洗器盒410绕在手术台200外围移动而贴近身边，便能随时将沾有血迹的手术刀、镊子、剪刀等放入洗器装置400内及时清理掉，以便再次持械进行手术时看清伤口，从而为医务人员提供充足的活动空间，利于他们顺利进行配合机器臂100的手术工作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种小型手术机器人的主手外部能量控制系统，包括机器臂（100）、机器臂（100）底部安装的控制器以及手术台（200），其特征在于：所述手术台（200）的外围设置有用于驱动机器臂（100）绕手术台（200）运动且为机器臂（100）提供电能的供能装置（300），所述手术台（200）的底面设置有与其侧边等距离的台座箱（210），所述手术台（200）的底面外侧安装有齿环台（220）且若干齿体均朝上设置，所述供能装置（300）包括用于支托机器臂（100）的调位盒（310）、调位盒（310）后端设置的与齿环台（220）啮合的传动齿轮（340）、与传动齿轮（340）同轴连接的伺服电机（330）以及用于提供电能的供电组（320），所述台座箱（210）的顶部且位于手术台（200）边缘下方间隔设置有支托环（230），所述调位盒（310）的后端底边水平延伸设有滑台（311）。

2.根据权利要求1所述的小型手术机器人的主手外部能量控制系统，其特征在于：所述供电组（320）包括套设于台座箱（210）顶端的集电环（321）、台座箱（210）内部放置的与集电环（321）通过导线电性连接的若干蓄电池组（3212）以及与集电环（321）外侧面滑动设置的一对碳刷块（323），所述碳刷块（323）的后端嵌设有电线（3231），一对电线（3231）与伺服电机（330）电性连接。

3.根据权利要求2所述的小型手术机器人的主手外部能量控制系统，其特征在于：一对所述碳刷块（323）的外侧套设有电刷套（322），所述电刷套（322）与滑台（311）通过螺栓固定连接，所述电刷套（322）的后端开设有一对凹腔（3221），凹腔（3221）的内部放置有压簧（3232）。

4.根据权利要求1所述的小型手术机器人的主手外部能量控制系统，其特征在于：所述滑台（311）呈水平和竖向折弯型，所述传动齿轮（340）的后端齿体上设有限位块（341），所述手术台（200）的顶端外侧设置有横截面呈垂直拐角结构的限位环（240），所述限位环（240）内侧竖面与手术台（200）侧面的间距与限位块（341）沿传动齿轮（340）轴向的长度相等，所述齿环台（220）齿体内侧竖面与手术台（200）侧面的间距与限位块（341）沿传动齿轮（340）轴向的长度相等。

5.根据权利要求3所述的小型手术机器人的主手外部能量控制系统，其特征在于：所述滑台（311）的竖直折弯面开设有延伸至调位盒（310）前端处的一对穿槽（312），所述穿槽（312）的前端开设有贯穿调位盒（310）底部的穿孔（313），所述凹腔（3221）的内端开设有贯穿电刷套（322）外端的线孔（3222）。

6.根据权利要求5所述的小型手术机器人的主手外部能量控制系统，其特征在于：所述集电环（321）采用导电金属制成，所述集电环（321）的两端内侧焊接有集电柱（3211），所述集电柱（3211）贯穿台座箱（210）并与蓄电池组（3212）通过导线电性连接。

7.根据权利要求1所述的小型手术机器人的主手外部能量控制系统，其特征在于：所述手术台（200）的外围还设置有用于清洗手术器械污迹的洗器装置（400），所述洗器装置（400）包括可围绕手术台（200）外围运动的洗器盒（410）、洗器盒（410）底部内安装的电加热管（420）以及洗器盒（410）中层设置的分离网（430），所述洗器盒（410）后端中部转动连接有传动齿轮（340），所述洗器盒（410）的后端底边水平延伸设有滑台（311），所述洗器盒（410）的前端底边设有与其内部相连通的排污嘴（411）。

8.根据权利要求7所述的小型手术机器人的主手外部能量控制系统，其特征在于：所述洗器盒（410）的后方也设置有与电加热管（420）电性连接的一对碳刷块（323），所述碳刷块（323）的后端嵌设有电线（3231），一对所述碳刷块（323）的外侧套设有电刷套（322），置于电刷套（322）内部的电线（3231）外部套设有压簧（3232）。

9.根据权利要求8所述的小型手术机器人的主手外部能量控制系统，其特征在于：所述分离网（430）的上方连接有与洗器盒（410）顶端卡接的套盒台（431），所述套盒台（431）的顶面开口且套接有套框（432），所述套框（432）的内部设置有清污块（440），所述清污块（440）的顶面开设有若干插缝（441），所述插缝（441）的宽度为2-4mm。

10.根据权利要求9所述的小型手术机器人的主手外部能量控制系统，其特征在于：所述清污块（440）的正上方设置有插器组（450），所述插器组（450）包括位于插缝（441）正上方的插器环（451）、插器环（451）底面对称设置的插板（452）和用于支托插器环（451）上下运动的导柱座（453），每对插板（452）呈倾斜设置且其底端相靠近。

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