CN115715702B - 一种软式内窥镜手术机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软式内窥镜手术机器人系统，包括机器人本体、内镜工作站和医生控制台；机器人本体包括机械臂和设置于机械臂的执行系统，机械臂用于调整执行系统的手术角度并将执行系统送达手术部位，执行系统包括内窥镜单元和器械单元，内镜工作站用于向机器人本体提供内镜手术所需的能量源；医生控制台分别与内镜工作站和机器人本体通讯连接，且用于控制内镜工作站、执行系统执行内镜诊疗动作。该软式内窥镜手术机器人系统的整个内镜诊疗过程中，仅需一名医生即可完成，有效减少了医护人员的数量，同时内镜诊疗过程中，医生主要在医生控制台进行操作，大大降低了医生的劳动强度，避免了医生因持镜等操作产生疲劳所带来的手术风险。

Description

一种软式内窥镜手术机器人系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，更具体地说，涉及一种软式内窥镜手术机器人系统。

背景技术

消化道、呼吸道等自然腔道是人类常见疾病好发部位，比如胃癌、膀胱癌、直肠癌等疾病发病率和死亡率呈逐年上升的趋势。由于软式内窥镜的介入治疗方式创口小、疼痛轻、恢复快、住院时间短等优点，已经成为自然腔道疾病的主要治疗方式。传统的软式内窥镜手术是由医生一手持镜一手持手术器械来完成的，由于自然腔道的手术操作空间狭窄且封闭，操作过程精细复杂，这对于手术操作的医生要求很高，长时间的持镜极其容易造成医生的疲劳，给手术带来风险。

现有的软式内窥镜机器人通过模仿医生双手持镜经自然腔道进入人体进行检查，后将手术器械通过内窥镜活检腔道送达手术部位，这种方式虽然减轻了医生的操作难度，但是仍然需要至少两个医生来完成手术，且由于活检腔道的数量限制，每次只能通过单只器械进行手术，而更换手术器械容易增大手术风险。

综上所述，如何解决软式内窥镜手术需要医生数量多和手术风险大的问题已经成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种软式内窥镜手术机器人系统，以解决软式内窥镜手术需要医生数量多和手术风险大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种软式内窥镜手术机器人系统，包括机器人本体、内镜工作站和医生控制台；

所述机器人本体包括机械臂和设置于所述机械臂的执行系统，所述机械臂用于调整所述执行系统的手术角度并将所述执行系统送达手术部位，所述执行系统包括内窥镜单元和器械单元，所述内窥镜单元包括内窥镜主体和与所述内窥镜主体连接且用于控制所述内窥镜主体动作的内窥镜驱动机构；所述器械单元包括器械主体和与所述器械主体连接且用于控制所述器械主体动作的器械驱动机构；

所述内镜工作站用于向所述机器人本体提供内镜手术所需的能量源；

所述医生控制台分别与所述内镜工作站和所述机器人本体通讯连接，且用于控制所述内镜工作站、所述机械臂、所述内窥镜驱动机构及器械驱动机构执行内镜诊疗动作。

可选地，所述医生控制台包括操作开关、操控手柄、显示设备和语音交互模块； 其中，所述操作开关用于控制所述机器人本体及所述内镜工作站的工作启停；所述操控手柄的数量为多个且分别用于控制所述机械臂、所述内窥镜驱动机构及器械驱动机构执行内镜诊疗动作；所述显示设备用于显示所述内窥镜主体及所述器械主体的当前运动位置；所述语音交互模块至少用于向操作者反馈内镜诊疗的操作信息。

可选地，所述医生控制台还包括急停开关和/或医生身份识别模块，其中，所述急停开关用于控制所述机器人本体及所述内镜工作站紧急停止；所述医生身份识别模块用于识别操作者的身份信息，当所述医生身份识别模块所识别的操作者的身份信息与预存的身份信息相符时，所述医生控制台的控制电路连通。

可选地，所述内镜工作站包括软式内镜工作站和高频电工作站，所述软式内镜工作站包括用于处理所述内窥镜主体的图像信息的软式内镜图像处理器、用于为所述内窥镜主体提供冷光源的软式内镜冷光源和用于向所述内窥镜主体提供水及气的水气源；所述高频电工作站用于为所述机器人本体提供高频工作电源。

可选地，所述机器人本体还包括车体，所述机械臂安装于所述车体，所述车体的下方设置有行走机构，且所述机械臂包括安装于所述车体的升降机构、设置于所述升降机构的旋转机构、设置于所述旋转机构的俯仰机构和设置于所述俯仰机构的直线进给机构，所述执行系统安装于所述直线进给机构，所述直线进给机构用于控制所述执行系统的整体线性运动。

可选地，所述内窥镜主体包括内镜盒、设置于所述内镜盒的前端的内镜插入管和设置于所述内镜插入管的前端的内镜弯曲部，其中，所述内镜盒内装载有内镜驱动构件，所述内镜盒的后端设置有与所述内镜驱动构件连接的第一对接组件，所述第一对接组件用于与内窥镜驱动机构的前端对接；所述内镜弯曲部具有四向弯曲能力，且所述内镜弯曲部的前端带有集成模块，所述集成模块上装载有摄像头、水喷头、气喷头和第一力传感器，所述内镜插入管内设置有用于供所述器械主体通过的钳道管、用于带动所述内镜弯曲部动作的第一驱动腱、用于为所述摄像头提供电能的电源线、与所述水喷头连接的水管及与所述气喷头连接的气管，所述第一力传感器设置于所述第一驱动腱的头端。

可选地，所述内镜驱动构件包括第一传动轴、第一绕线轮和第一导向机构，其中，所述第一传动轴可转动的设置于所述内镜盒，且所述第一传动轴的后端与所述内窥镜驱动机构传动连接，所述第一绕线轮设置于所述第一传动轴的两端且用于固定及缠绕所述第一驱动腱，所述第一导向机构用于将所述内镜插入管的后端的第一驱动腱引导至所述第一绕线轮。

可选地，所述内镜盒包括第一壳主体和设置于所述第一壳主体的第一支撑构件，所述第一支撑构件包括第一支撑板、第二支撑板和支撑骨架，所述第一支撑板与所述第二支撑板相对布置，所述支撑骨架的一端与所述第一支撑板连接，另一端与所述第二支撑板连接，所述第一支撑板的前端设置有第一插入管固定件，所述第一插入管固定件用于固定在所述内镜插入管的后端，所述第一对接组件设置于所述第二支撑板的后端，所述内镜驱动构件安装于所述第一支撑板与所述第二支撑板之间。

可选地，所述内镜盒还包括罩设于所述第一支撑板的前端的插入管固定座。

可选地，所述内窥镜驱动机构包括第一驱动壳架，所述第一驱动壳架内装载有轴承固定盘、第一轴承、电机固定盘、第一电机、前转接盘、后转接盘和器械单元支撑板；其中，所述轴承固定盘的下端与所述机械臂连接，所述第一轴承的外圈安装于所述轴承固定盘的后端，所述电机固定盘设置于所述第一轴承的内圈的前端，所述第一电机安装于所述电机固定盘，所述第一电机包括第一弯曲电机和第一旋转电机，所述前转接盘与所述电机固定盘连接，所述后转接盘与所述第一轴承的内圈的后端连接，所述后转接盘的后端与所述器械单元支撑板连接，所述第一弯曲电机与所述内镜驱动构件连接以用于带动所述内镜弯曲部的偏转及摆动；所述第一旋转电机与所述轴承固定盘传动连接以用于带动所述内窥镜单元整体旋转。

可选地，所述器械主体包括执行器、器械弯曲部、器械插入管以及器械盒，其中，所述器械盒内装载有器械驱动构件，所述器械盒的前端设置有与所述器械驱动构件连接的第二对接组件，所述第二对接组件用于与器械驱动机构的后端对接；所述器械插入管设置于所述器械盒的前端；所述器械弯曲部设置于所述器械插入管的前端且具有六向弯曲能力；所述执行器设置于所述器械弯曲部的前端；所述器械插入管插入所述内窥镜主体的钳道管内且所述器械插入管内部设置有第二驱动腱和第三驱动腱；所述第二驱动腱用驱动所述器械弯曲部动作，且所述第二驱动腱的端部集成有第二力传感器及器械识别电路，所述第三驱动腱用于驱动执行器动作。

可选地，所述器械驱动构件包括第二传动轴、第二绕线轮、丝杠和螺母；所述第二传动轴及所述丝杠均可转动的设置于所述器械盒，且所述第二传动轴的前端和所述丝杠的前端均与所述器械驱动机构传动连接，所述第二绕线轮设置于所述第二传动轴的两端且用于固定及缠绕所述第二驱动腱；所述螺母与所述丝杠螺纹配合，所述螺母与所述第三驱动腱连接。

可选地，所述器械盒包括第二壳主体和设置于所述第二壳主体内的第二支撑构件，所述第二支撑构件包括在所述第二壳主体内依次间隔布置且通过连接骨架连接的前支撑板、中间支撑板和后支撑板；所述第二传动轴可转动地设置于所述前支撑板与所述中间支撑板之间，所述丝杠可转动地设置于所述前支撑板和所述后支撑板之间；所述前支撑板的前端固定有第二插入管固定件，所述第二插入管固定件用于固定在所述器械插入管的后端；所述前支撑板的后端和所述中间支撑板的前端固定有第二导向机构，所述第二导向机构用于将所述第二驱动腱引导至所述第二绕线轮；所述第二对接组件设置于所述前支撑板的前端。

可选地，所述器械驱动机构包括第二驱动壳架，所述第二驱动壳架内装载有第二轴承、外部固定桶、内部旋转桶、第二电机、第一转接盘、第二转接盘和直线驱动机构，其中，直线驱动机构用于控制所述器械单元整体的线性运动；所述第二轴承的外圈设置于所述外部固定桶的前端；所述外部固定桶的下端与所述直线驱动机构连接；所述第一转接盘固定在所述第二轴承的内圈的后端；所述内部旋转桶固定在所述第一转接盘的后端；所述第二转接盘固定于所述内部旋转桶的后端；所述第二电机包括第二弯曲电机、第二旋转电机和执行器电机；所述第二弯曲电机和所述执行器电机固定在所述内部旋转桶的后端；所述第二旋转电机固定在所述内部旋转桶的后端，所述第二旋转电机与所述外部固定桶传动连接以带动所述器械单元的整体旋转；所述第二弯曲电机与第二传动轴连接以带动所述器械弯曲部的偏转及摆动；所述执行器电机与所述丝杠连接以带动所述第三驱动腱运动。

相比于背景技术介绍内容，上述软式内窥镜手术机器人系统，包括机器人本体、内镜工作站和医生控制台；机器人本体包括机械臂和设置于机械臂的执行系统，机械臂用于调整执行系统的手术角度并将执行系统送达手术部位，执行系统包括内窥镜单元和器械单元，内窥镜单元包括内窥镜主体和与内窥镜主体连接且用于控制内窥镜主体动作的内窥镜驱动机构；器械单元包括器械主体和与器械主体连接且用于控制器械主体动作的器械驱动机构；内镜工作站用于向机器人本体提供内镜手术所需的能量源；医生控制台分别与内镜工作站和机器人本体通讯连接，且用于控制内镜工作站、机械臂、内窥镜驱动机构及器械驱动机构执行内镜诊疗动作。该软式内窥镜手术机器人系统，在实际应用过程中，由于执行系统设置在机械臂上，通过机械臂可以调整执行系统的手术角度，调整好手术角度后将执行系统的内窥镜单元和器械单元的前端部分送入至待手术病人的腔道内，通过机械臂带动执行系统直线运动即可将执行系统的内窥镜主体及器械主体的前端送达手术部位，而医生控制台分别与内镜工作站和机器人本体通讯连接，因此，通过医生控制台即可控制内镜工作站、机械臂、内窥镜驱动机构及器械驱动机构执行内镜诊疗动作。整个内镜诊疗过程中，仅需一名医生即可完成，有效减少了医护人员的数量，同时内镜诊疗过程中，医生主要在医生控制台进行操作，大大降低了医生的劳动强度，避免了医生因持镜等操作产生疲劳所带来的手术风险。

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为本发明实施例提供的当软式内窥镜手术机器人系统的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的医生控制台的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的内镜工作站的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的执行系统安装于机械臂的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的执行系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的内镜插入管的前端的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的内窥镜主体的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的内窥镜驱动机构的前端侧的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的内窥镜驱动机构的后端侧的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的内窥镜驱动机构的内部结构示意图；

图11为本发明实施例提供的器械插入管的前端的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的器械主体的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的器械驱动机构的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的器械单元的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的内窥镜单元的结构示意图。

其中，图1-图15中：

机器人本体1、机械臂11、升降机构111、旋转机构112、俯仰机构113、直线进给机构114、位移传感器115、执行系统12、内窥镜单元121、内窥镜主体1211、内镜盒12111、第一壳主体12111a、第一支撑板12111b、第二支撑板12111c、支撑骨架12111d、第一插入管固定件12111e、插入管固定座12111f、内镜插入管12112、钳道管12112a、内镜弯曲部12113、第一对接组件12114、第一固定对接部12114a、第一传动对接部12114b、集成模块12115、摄像头12116、第一力传感器12117、第一传动轴12118a、第一绕线轮12118b、第一导向机构12118c、导向轮12118d、支撑轴承12118e、第一驱动腱12119、内窥镜驱动机构1212、第一驱动壳架12121、第二固定对接部12121a、第二传动对接部12121b、轴承固定盘12122、第二传动齿轮12122a、第一轴承12123、电机固定盘12124、第一电机12125、第一弯曲电机12125a、第一旋转电机12125b、第一传动齿轮12125c、前转接盘12126、转接块12126a、后转接盘12127、器械单元支撑板12128、器械引导机构12129、器械单元122、器械主体1221、执行器12211、活检钳12211a、电钩12211b、器械弯曲部12212、器械插入管12213、第二壳主体12214a、连接骨架12214b、前支撑板12214c、中间支撑板12214d、后支撑板12214e、第二插入管固定件12214f、第二导向机构12214g、第二驱动腱12215、第三驱动腱12216、第二力传感器12217、第二传动轴12218a、第二绕线轮12218b、丝杠12218c、螺母12218d、螺母导向件12218e第三固定对接部12219a、第三传动对接部12219b、器械驱动机构1222、第二驱动壳架12221、第二轴承12222、外部固定桶12223、内部旋转桶12224、第二电机12225、第二弯曲电机12225a、第二旋转电机12225b、执行器电机12225c、第三传动齿轮12225d、第四传动齿轮12225e、电机连接件12225f、第一转接盘12226、第二转接盘12227、直线驱动机构12228、电机模组12228a、线性模组12228b、转接连接件12228c、第四固定对接部12229a、第四传动对接部12229b、车体13、行走机构131；

内镜工作站2、软式内镜工作站21、高频电工作站22、显示器23；

医生控制台3、操作开关31、操控手柄32、显示设备33、语音交互模块34、急停开关35、医生身份识别模块36；

待手术病人4。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种软式内窥镜手术机器人系统，以解决软式内窥镜手术需要医生数量多和手术风险大的问题。

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。

参照图1-图15，其中，图1为本发明实施例提供的当软式内窥镜手术机器人系统的整体结构示意图；图2为本发明实施例提供的医生控制台的结构示意图；图3为本发明实施例提供的内镜工作站的结构示意图；图4为本发明实施例提供的执行系统安装于机械臂的结构示意图；图5为本发明实施例提供的执行系统的结构示意图；图6为本发明实施例提供的内镜插入管的前端的结构示意图；图7为本发明实施例提供的内窥镜主体的结构示意图；图8为本发明实施例提供的内窥镜驱动机构的前端侧的结构示意图；图9为本发明实施例提供的内窥镜驱动机构的后端侧的结构示意图；图10为本发明实施例提供的内窥镜驱动机构的内部结构示意图；图11为本发明实施例提供的器械插入管的前端的结构示意图；图12为本发明实施例提供的器械主体的结构示意图；图13为本发明实施例提供的器械驱动机构的结构示意图；图14为本发明实施例提供的器械单元的结构示意图；图15为本发明实施例提供的内窥镜单元的结构示意图。

本发明具体提供了一种软式内窥镜手术机器人系统，参照图1-图5，包括机器人本体1、内镜工作站2和医生控制台3；其中，机器人本体1包括机械臂11和设置于机械臂11的执行系统12，机械臂11用于调整执行系统12的手术角度并将执行系统12送达手术部位，执行系统12包括内窥镜单元121和器械单元122，内窥镜单元121包括内窥镜主体1211和与内窥镜主体1211连接且用于控制内窥镜主体1211动作的内窥镜驱动机构1212；器械单元122包括器械主体1221和与器械主体1221连接且用于控制器械主体1221动作的器械驱动机构1222；内镜工作站2用于向机器人本体1提供内镜手术所需的能量源；医生控制台3分别与内镜工作站2和机器人本体1通讯连接，且用于控制内镜工作站2、机械臂11、内窥镜驱动机构1212及器械驱动机构1222执行内镜诊疗动作。

该软式内窥镜手术机器人系统，在实际应用过程中，由于执行系统12设置在机械臂11上，通过机械臂11可以调整执行系统12的手术角度，调整好手术角度后将执行系统12的内窥镜单元121和器械单元122的前端部分送入至待手术病人的腔道内，通过机械臂11带动执行系统12直线运动即可将执行系统12的内窥镜主体1211及器械主体1221的前端送达手术部位，而医生控制台3分别与内镜工作站2和机器人本体1通讯连接，因此，通过医生控制台3即可控制内镜工作站2、机械臂11、内窥镜驱动机构1212及器械驱动机构1222执行内镜诊疗动作。整个内镜诊疗过程中，仅需一名医生即可完成，有效减少了医护人员的数量，同时内镜诊疗过程中，医生主要在医生控制台进行操作，大大降低了医生的劳动强度，避免了医生因持镜等操作产生疲劳所带来的手术风险。

需要说明的是，参照图1-图5，结合图14和图15，上述器械主体1221从后插入器械驱动机构1222，经过器械驱动机构1222中的器械引导管和内镜引导管进入钳道管，最后到达内镜前端，器械主体1221与器械驱动机构1222通过快接机构连接，驱动所需的电机可以通过转接盘弹性对接。

在一些具体的实施方案中，参照图2，结合图5所示，上述医生控制台3具体可以包括操作开关31、操控手柄32、显示设备33和语音交互模块34； 其中，操作开关31用于控制机器人本体1及内镜工作站2的工作启停，具体结构形式可以采用脚踏开关的方式，也可以采用按钮的方式，实际应用过程中，可以根据实际需求选择配置；操控手柄32的数量为多个且分别用于控制机械臂11、内窥镜驱动机构1212及器械驱动机构1222执行内镜诊疗动作，通过控制操控手柄32即可完成内镜诊断的各种动作操作；而显示设备33可以显示窥镜主体1211及器械主体1221的当前运动位置，因此在诊疗过程中，可以通过观察显示设备33的图像信息帮助医生更好的完成诊疗过程；另外还可以设计有语音交互模块34，该语音交互模块34至少用于向操作者反馈内镜诊疗的操作信息，通过设计该语音交互模块34能够及时提醒医护人员的操作信息，有助于医生顺利完成诊疗过程，降低医疗事故风险。

进一步的实施方案中，参照图2所示，上述医生控制台3上还可以设置有急停开关35，急停开关35用于控制机器人本体1及内镜工作站2紧急停止，以应对突出状况下手术的紧急停止；为了进一步提升诊疗的安全性，医生控制台3上还可以设置有医生身份识别模块36，该医生身份识别模块36用于识别操作者的身份信息，当医生身份识别模块36所识别的操作者的身份信息与预存的身份信息相符时，医生控制台3的控制电路连通。

在一些具体的实施方案中，参照图3结合图5，上述内镜工作站2具体可以包括软式内镜工作站21和高频电工作站22，其中，软式内镜工作站21包括用于处理内窥镜主体1211的图像信息的软式内镜图像处理器、用于为内窥镜主体1211提供冷光源的软式内镜冷光源和用于向内窥镜主体1211提供水及气的水气源；高频电工作站22用于为机器人本体1提供高频工作电源。需要说明的是，医生控制台3作为控制终端，可以通过线缆或者远程遥感控制机器人本体1和内镜工作站2，机器人本体1负责执行手术操作，内镜工作站2负责提供水气源、高频工作电源和内镜光源。通过在内镜工作站2上配置软式内镜工作站21和高频电工作站22，使得机器人本体1所需的各种能源均能够得到有效的保障。另外，内镜工作站2还可以包括由显示器23，该显示器23用于显示内镜工作站2的工作状态，从而能够使医生及时了解设备当前的运行状况。

在另外一些具体的实施方案中，参照图4所示，机器人本体1还可以包括车体13，机械臂11安装于车体13，车体13的下方设置有行走机构131，且机械臂11包括安装于车体13的升降机构111、设置于升降机构111的旋转机构112、设置于旋转机构112的俯仰机构113和设置于俯仰机构113的直线进给机构114，执行系统12安装于直线进给机构114，直线进给机构114用于控制执行系统的整体线性运动。其中直线进给机构114还可以配备有位移传感器115，可以更好地获取执行系统12的当前位置。通过将机械臂11安装于具有行走机构131的车体13上，使得软式内窥镜手术机器人系统的转移更加方便，上述机械臂11设计成上述结构形式，能够使得机械臂11能够在三维空间内进行角度调整，有助于更好地满足手术需求，当然可以理解的是，上述机械臂11的结构形式，仅仅是本发明实施例对于多维运动结构的举例而已，实际应用过程中，还可以设计成其他结构形式，比如旋转机构位于升降机构的下方，俯仰机构位于升降机构的上方，直线进给机构设置于俯仰机构的上方的方式，实际应用过程中，可以根据实际需求进行配置，在此不做更具体的限定。

在另外一些具体的实施方案中，参照图7-图9，结合图15，内窥镜主体1211具体可以包括内镜盒12111、设置于内镜盒12111的前端的内镜插入管12112和设置于内镜插入管12112的前端的内镜弯曲部12113，其中，内镜盒12111内装载有内镜驱动构件，内镜盒12111的后端设置有与内镜驱动构件连接的第一对接组件12114，第一对接组件12114用于与内窥镜驱动机构1212的前端对接，其中第一对接组件12114具体可以包括第一固定对接部12114a和第一传动对接部12114b，对应的内窥镜驱动机构1212的前端可以配置有与第一固定对接部12114a匹配的第二固定对接部12121a和与第一传动对接部12114b匹配的第二传动对接部12121b；内镜弯曲部12113具有四向弯曲能力，也即两个自由度，具体可以采用蛇骨铰接的结构形式，且内镜弯曲部12113的前端带有集成模块12115，集成模块12115上装载有摄像头12116、水喷头、气喷头和第一力传感器12117，内镜插入管12112内设置有用于供器械主体1221通过的钳道管12112a、用于带动内镜弯曲部12113动作的第一驱动腱12119、用于为摄像头12116提供电能的电源线、与水喷头连接的水管及与气喷头连接的气管，第一力传感器12117设置于第一驱动腱的头端。通过在内镜弯曲部12113的前端配置上述集成模块12115，使得内窥镜主体1211的集成度更好，能够适应更多的手术需求工况。

进一步的实施方案中，参照图7-图9，结合图15，上述内镜驱动构件具体可以包括第一传动轴12118a、第一绕线轮12118b和第一导向机构12118c，其中，第一传动轴12118a可转动的设置于内镜盒12111，且第一传动轴12118a的后端与内窥镜驱动机构1212传动连接，第一绕线轮12118b设置于第一传动轴12118a的两端且用于固定及缠绕第一驱动腱，第一导向机构12118c用于将内镜插入管12112的后端的第一驱动腱引导至第一绕线轮12118b。其中，第一传动轴12118a的可以设置有法兰轴承，法兰轴承固定于内镜盒12111内，第一传动轴12118a的后端设置有弹性转接盘与对应的驱动电机对接，当对接完成后，通过对应的驱动电机带动第一传动轴12118a，第一传动轴12118a带动第一绕线轮12118b，控制内镜弯曲部12113的蛇骨左右偏摆或者上下偏摆。具体地，两个第一驱动腱缠绕在同一个第一传动轴12118a上，一前一后分布且缠绕方向相反，也即一个第一驱动腱按照顺时针缠绕，另一第一驱动腱按照逆时针缠绕，这样第一传动轴12118a转动时，一个第一驱动腱拉紧，一个第一驱动腱放松，实现内镜弯曲部12113的前端的偏摆动作。通过将内镜驱动构件设计成上述结构形式，使得内窥镜驱动机构1212可以控制第一驱动腱的动作，结构更加简单，控制更加方便灵活。

在另外一些具体的实施方案中，参照图7-图9，结合图15，上述内镜盒12111还可以包括第一壳主体12111a和设置于第一壳主体12111a的第一支撑构件，第一支撑构件包括第一支撑板12111b、第二支撑板12111c和支撑骨架12111d，第一支撑板12111b与第二支撑板12111c相对布置，支撑骨架12111d的一端与第一支撑板12111b连接，另一端与第二支撑板12111c连接，第一支撑板12111b的前端设置有第一插入管固定件12111e，第一插入管固定件12111e用于固定在内镜插入管12112的后端以对内镜插入管12112进行固定，第一对接组件12114设置于第二支撑板12111c的后端，内镜驱动构件安装于第一支撑板12111b与第二支撑板12111c之间。通过将内镜盒12111设计成上述结构形式，使得内镜盒12111的内部结构构架更加稳定可靠，且更加方便内部器件的装配。

更进一步的实施方案中，参照图7-图9，结合图15，上述内镜盒12111还可以包括罩设于第一支撑板12111b的前端的插入管固定座12111f。通过设计该插入管固定座12111f，使得整个内镜盒12111的外管更加整齐，封闭性更好，能够降低外界环境污染器械内部的风险。

在另外一些具体的实施方案中，参照图10，结合图5和图15，上述内窥镜驱动机构1212具体可以包括第一驱动壳架12121，第一驱动壳架12121内装载有轴承固定盘12122、第一轴承12123、电机固定盘12124、第一电机12125、前转接盘12126、后转接盘12127和器械单元支撑板12128；其中，轴承固定盘12122的下端与机械臂11连接，第一轴承12123的外圈安装于轴承固定盘12122的后端，电机固定盘12124设置于第一轴承12123的内圈的前端，第一电机12125安装于电机固定盘12124，第一电机12125包括第一弯曲电机12125a和第一旋转电机12125b，前转接盘12126与电机固定盘12124连接，后转接盘12127与第一轴承12123的内圈的后端连接，后转接盘12127的后端与器械单元支撑板12128连接，第一弯曲电机12125a与内镜驱动构件连接以用于带动内镜弯曲部12113的偏转及摆动；第一旋转电机12125b与轴承固定盘12122传动连接以用于带动内窥镜单元121整体旋转，其中，第一旋转电机12125b与轴承固定盘12122传动连接方式，可以采用齿轮传动，比如，第一旋转电机12125b上设置有第一传动齿轮12125c，轴承固定盘12122上设置有与第一传动齿轮12125c啮合的第二传动齿轮12122a，当然也可以采用本领域技术人员所熟知的其他传动结构形式，在此不做更具体的限定。另外，后转接盘12127的后端还可以设计有器械引导机构12129，以方便器械插入管12213的引入。通过将内窥镜驱动机构1212设计成上述结构形式，能够更好的满足内窥镜单元121的各项诊疗动作，同时结构更加紧凑。需要说明的是，上述第一轴承12123具体可以选用交叉滚子轴承，交叉滚子轴承的外圈用于支撑整个固定结构，内圈用于支撑整体的旋转结构；由于当采用齿轮传动时，第二传动齿轮12122a固定在交叉滚子轴承外圈，第一旋转电机通过带动第一传动齿轮12125c转动，从而带动旋转结构的转动；由于器械单元支撑板固定在交叉滚子轴承的内圈，器械单元固定在器械单元支撑板上，这样器械单元也可以跟着整体进行旋转。

在一些具体的实施方案中，参照图12，结合图5和图14，上述器械主体1221可以包括执行器12211、器械弯曲部12212、器械插入管12213以及器械盒，其中，器械盒内装载有器械驱动构件，器械盒的前端设置有与器械驱动构件连接的第二对接组件，第二对接组件用于与器械驱动机构1222的后端对接；器械插入管12213设置于器械盒的前端；器械弯曲部12212设置于器械插入管12213的前端且具有六向弯曲能力；执行器12211设置于器械弯曲部12212的前端；器械插入管12213插入内窥镜主体1211的钳道管12112a内，且器械插入管12213内部设置有第二驱动腱12215和第三驱动腱12216；第二驱动腱12215用驱动器械弯曲部12212动作，且第二驱动腱12215的端部集成有第二力传感器12217及器械识别电路，第三驱动腱12216用于驱动执行器12211动作。其中，第二对接组件具体可以包括第三固定对接部12219a和第三传动对接部12219b，器械驱动机构1222的后端设置有与第三固定对接部12219a匹配的第四固定对接部12229a和与第三传动对接部12219b匹配的第四传动对接部12229b；通过将器械主体1221设计成上述结构形式，使得器械主体1221的整体结构更加紧凑。

进一步的实施方案中，参照图12，结合图5和图14，上述器械驱动构件具体可以包括第二传动轴12218a、第二绕线轮12218b、丝杠12218c和螺母12218d；第二传动轴12218a及丝杠12218c均可转动的设置于器械盒，且第二传动轴12218a的前端和丝杠12218c的前端均与器械驱动机构1222传动连接，第二绕线轮12218b设置于第二传动轴12218a的两端且用于固定及缠绕第二驱动腱12215；螺母12218d与丝杠12218c螺纹配合，螺母12218d与第三驱动腱12216连接。其中，为了保证螺母12218d能够随丝杠12218c的转动做直线运动，器械盒内还应用设计有螺母导向件12218e。通过将器械驱动构件设计成上述结构形式，使得第二驱动腱12215和第三驱动腱12216均能够满足各自的驱动需求，且结构布局更加紧凑合理。

更进一步的实施方案中，参照图12，结合图5和图14，上述器械盒可以包括第二壳主体12214a和设置于第二壳主体12214a内的第二支撑构件，第二支撑构件包括在第二壳主体12214a内依次间隔布置且通过连接骨架12214b连接的前支撑板12214c、中间支撑板12214d和后支撑板12214e；第二传动轴12218a可转动地设置于前支撑板12214c与中间支撑板12214d之间，丝杠12218c可转动地设置于前支撑板12214c和后支撑板12214e之间，螺母导向件12218e设置于中间支撑板12214d和后支撑板12214e之间；前支撑板12214c的前端固定有第二插入管固定件12214f，第二插入管固定件12214f用于固定在器械插入管12213的后端；前支撑板12214c的后端和中间支撑板12214d的前端固定有第二导向机构12214g，第二导向机构12214g用于将第二驱动腱12215引导至第二绕线轮12218b；第二对接组件设置于前支撑板12214c的前端。通过将器械盒设计成上述结构形式，使得器械盒的内部结构构架更加稳定可靠，且更加方便内部器件的装配。

在另外一些具体的实施方案中，参照图13，结合图5和图14，上述器械驱动机构1222还可以包括第二驱动壳架12221，第二驱动壳架12221内装载有第二轴承12222、外部固定桶12223、内部旋转桶12224、第二电机12225、第一转接盘12226、第二转接盘12227和直线驱动机构12228，其中，直线驱动机构12228用于控制器械单元122整体的线性运动，具体地，直线驱动机构12228可以包括电机模组12228a、线性模组12228b和转接连接件12228c，其中，电机模组12228a用于带动线性模组12228b运动，线性模组12228b的运动件可以通过转接连接件12228c与器械单元122连接；第二轴承12222的外圈设置于外部固定桶12223的前端；外部固定桶12223的下端与直线驱动机构12228连接；第一转接盘12226固定在第二轴承12222的内圈的后端；内部旋转桶12224固定在第一转接盘12226的后端；第二转接盘12227固定于内部旋转桶12224的后端；第二电机12225包括第二弯曲电机12225a、第二旋转电机12225b和执行器电机12225c；第二弯曲电机12225a和执行器电机12225c固定在内部旋转桶12224的后端；第二旋转电机12225b固定在内部旋转桶12224的后端，第二旋转电机12225b与外部固定桶12223传动连接以带动器械单元122的整体旋转；第二弯曲电机12225a与第二传动轴12218a连接以带动器械弯曲部12212的偏转及摆动；执行器电机12225c与丝杠12218c连接以带动第三驱动腱12216运动。需要说明的是，前支撑板前端固定有快接装置用于与内镜驱动机构对接，当对接完成后，通过第二弯曲电机12225a带动第二传动轴转动，第二传动轴带动第二绕线轮转动，控制器械弯曲部12212的蛇骨左右偏摆或者上下偏摆，两个第二驱动腱缠绕在同一个第二传动轴上，一前一后分布且两个第二驱动腱缠绕方向相反，这样第二传动轴转动时，一个第二驱动腱拉紧，另一个第二驱动腱放松，实现器械单元前端的偏摆；通过执行器电机12225c带动丝杠后，丝杠带动螺母，螺母上固定有执行器驱动腱也即第三驱动腱12216，通过螺母的前后运动，带动执行器的开合。其中，第二旋转电机12225b与外部固定桶12223传动连接的具体结构形式，可以是第二旋转电机12225b上设置有第三传动齿轮12225d，外部固定桶12223上设置有与第三传动齿轮12225d啮合的第四传动齿轮12225e，通过齿轮传动的方式使得传动精度更加容易保证，当然可以理解的是，实际应用过程中，还可以采用本领域技术人员常用的其他传动方式，在此不做更具体的限定；另外，上述第二旋转电机12225b可以通过电机连接件12225f与内部旋转桶12224固定，具体可以采用如图13所示的L型构件。通过将器械驱动机构1222设计成上述结构形式，不仅能够满足器械单元122的各种动作需求，而且旋转驱动、偏转及摆转以及执行器所连接的第三驱动键采用独立的驱动电机，使得动作调整更加灵活，能够更好的适应手术需求。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

应当理解，本申请中如若使用了“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”，仅是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请中如若使用了流程图，则该流程图是用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

本文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核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种软式内窥镜手术机器人系统，其特征在于，包括机器人本体（1）、内镜工作站（2）和医生控制台（3）；

所述机器人本体（1）包括机械臂（11）和设置于所述机械臂（11）的执行系统（12），所述机械臂（11）用于调整所述执行系统（12）的手术角度并将所述执行系统（12）送达手术部位，所述执行系统（12）包括内窥镜单元（121）和器械单元（122），所述内窥镜单元（121）包括内窥镜主体（1211）和与所述内窥镜主体（1211）连接且用于控制所述内窥镜主体（1211）动作的内窥镜驱动机构（1212）；所述器械单元（122）包括器械主体（1221）和与所述器械主体（1221）连接且用于控制所述器械主体（1221）动作的器械驱动机构（1222）；

所述内镜工作站（2）用于向所述机器人本体（1）提供内镜手术所需的能量源；

所述医生控制台（3）分别与所述内镜工作站（2）和所述机器人本体（1）通讯连接，且用于控制所述内镜工作站（2）、所述机械臂（11）、所述内窥镜驱动机构（1212）及器械驱动机构（1222）执行内镜诊疗动作；

所述内窥镜主体（1211）包括内镜盒（12111）、设置于所述内镜盒（12111）的前端的内镜插入管（12112）和设置于所述内镜插入管（12112）的前端的内镜弯曲部（12113），其中，所述内镜盒（12111）内装载有内镜驱动构件，所述内镜盒（12111）的后端设置有与所述内镜驱动构件连接的第一对接组件（12114），所述第一对接组件（12114）用于与内窥镜驱动机构（1212）的前端对接；所述内镜弯曲部（12113）具有四向弯曲能力，且所述内镜弯曲部（12113）的前端带有集成模块（12115），所述集成模块（12115）上装载有摄像头（12116）、水喷头、气喷头和第一力传感器（12117），所述内镜插入管（12112）内设置有用于供所述器械主体（1221）通过的钳道管（12112a）、用于带动所述内镜弯曲部（12113）动作的第一驱动腱（12119）、用于为所述摄像头（12116）提供电能的电源线、与所述水喷头连接的水管及与所述气喷头连接的气管，所述第一力传感器（12117）设置于所述第一驱动腱的头端；

所述内镜驱动构件包括第一传动轴（12118a）、第一绕线轮（12118b）和第一导向机构（12118c），其中，所述第一传动轴（12118a）可转动的设置于所述内镜盒（12111），且所述第一传动轴（12118a）的后端与所述内窥镜驱动机构（1212）传动连接，所述第一绕线轮（12118b）设置于所述第一传动轴（12118a）的两端且用于固定及缠绕所述第一驱动腱，所述第一导向机构（12118c）用于将所述内镜插入管（12112）的后端的第一驱动腱引导至所述第一绕线轮（12118b）；其中，两个所述第一驱动腱缠绕在同一个所述第一传动轴（12118a）上，一前一后分布且缠绕方向相反；

所述器械主体（1221）包括执行器（12211）、器械弯曲部（12212）、器械插入管（12213）以及器械盒，其中，所述器械盒内装载有器械驱动构件，所述器械盒的前端设置有与所述器械驱动构件连接的第二对接组件，所述第二对接组件用于与所述器械驱动机构（1222）的后端对接；所述器械插入管（12213）设置于所述器械盒的前端；所述器械弯曲部（12212）设置于所述器械插入管（12213）的前端且具有六向弯曲能力；所述执行器（12211）设置于所述器械弯曲部（12212）的前端；所述器械插入管（12213）插入所述内窥镜主体（1211）的钳道管（12112a）内，且所述器械插入管（12213）内部设置有第二驱动腱（12215）和第三驱动腱（12216）；所述第二驱动腱（12215）用驱动所述器械弯曲部（12212）动作，且所述第二驱动腱（12215）的端部集成有第二力传感器（12217）及器械识别电路，所述第三驱动腱（12216）用于驱动所述执行器（12211）动作；

所述器械驱动构件包括第二传动轴（12218a）、第二绕线轮（12218b）、丝杠（12218c）和螺母（12218d）；所述第二传动轴（12218a）及所述丝杠（12218c）均可转动的设置于所述器械盒，且所述第二传动轴（12218a）的前端和所述丝杠（12218c）的前端均与所述器械驱动机构（1222）传动连接，所述第二绕线轮（12218b）设置于所述第二传动轴（12218a）的两端且用于固定及缠绕所述第二驱动腱（12215）；所述螺母（12218d）与所述丝杠（12218c）螺纹配合，所述螺母（12218d）与所述第三驱动腱（12216）连接；其中，两个所述第二驱动腱缠绕在同一个所述第二传动轴上，一前一后分布且两个所述第二驱动腱缠绕方向相反；

所述器械盒包括第二壳主体（12214a）和设置于所述第二壳主体（12214a）内的第二支撑构件，所述第二支撑构件包括在所述第二壳主体（12214a）内依次间隔布置且通过连接骨架（12214b）连接的前支撑板（12214c）、中间支撑板（12214d）和后支撑板（12214e）；所述第二传动轴（12218a）可转动地设置于所述前支撑板（12214c）与所述中间支撑板（12214d）之间，所述丝杠（12218c）可转动地设置于所述前支撑板（12214c）和所述后支撑板（12214e）之间；所述前支撑板（12214c）的前端固定有第二插入管固定件（12214f），所述第二插入管固定件（12214f）用于固定在所述器械插入管（12213）的后端；所述前支撑板（12214c）的后端和所述中间支撑板（12214d）的前端固定有第二导向机构（12214g），所述第二导向机构（12214g）用于将所述第二驱动腱（12215）引导至所述第二绕线轮（12218b）；所述第二对接组件设置于所述前支撑板（12214c）的前端。

2.如权利要求1所述的软式内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述医生控制台（3）包括操作开关（31）、操控手柄（32）、显示设备（33）和语音交互模块（34）； 其中，所述操作开关（31）用于控制所述机器人本体（1）及所述内镜工作站（2）的工作启停；所述操控手柄（32）的数量为多个且分别用于控制所述机械臂（11）、所述内窥镜驱动机构（1212）及器械驱动机构（1222）执行内镜诊疗动作；所述显示设备（33）用于显示所述内窥镜主体（1211）及所述器械主体（1221）的当前运动位置；所述语音交互模块（34）至少用于向操作者反馈内镜诊疗的操作信息。

3.如权利要求2所述的软式内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述医生控制台（3）还包括急停开关（35）和/或医生身份识别模块（36），其中，所述急停开关（35）用于控制所述机器人本体（1）及所述内镜工作站（2）紧急停止；所述医生身份识别模块（36）用于识别操作者的身份信息，当所述医生身份识别模块（36）所识别的操作者的身份信息与预存的身份信息相符时，所述医生控制台（3）的控制电路连通。

4.如权利要求1所述的软式内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述内镜工作站（2）包括软式内镜工作站（21）和高频电工作站（22），所述软式内镜工作站（21）包括用于处理所述内窥镜主体（1211）的图像信息的软式内镜图像处理器、用于为所述内窥镜主体（1211）提供冷光源的软式内镜冷光源和用于向所述内窥镜主体（1211）提供水及气的水气源；所述高频电工作站（22）用于为所述机器人本体（1）提供高频工作电源。

5.如权利要求1所述的软式内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述机器人本体（1）还包括车体（13），所述机械臂（11）安装于所述车体（13），所述车体（13）的下方设置有行走机构（131），且所述机械臂（11）包括安装于所述车体（13）的升降机构（111）、设置于所述升降机构（111）的旋转机构（112）、设置于所述旋转机构（112）的俯仰机构（113）和设置于所述俯仰机构（113）的直线进给机构（114），所述执行系统（12）安装于所述直线进给机构（114），所述直线进给机构（114）用于控制所述执行系统的整体线性运动。

6.如权利要求1所述的软式内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述内镜盒（12111）包括第一壳主体（12111a）和设置于所述第一壳主体（12111a）的第一支撑构件，所述第一支撑构件包括第一支撑板（12111b）、第二支撑板（12111c）和支撑骨架（12111d），所述第一支撑板（12111b）与所述第二支撑板（12111c）相对布置，所述支撑骨架（12111d）的一端与所述第一支撑板（12111b）连接，另一端与所述第二支撑板（12111c）连接，所述第一支撑板（12111b）的前端设置有第一插入管固定件（12111e），所述第一插入管固定件（12111e）用于固定在所述内镜插入管（12112）的后端，所述第一对接组件（12114）设置于所述第二支撑板（12111c）的后端，所述内镜驱动构件安装于所述第一支撑板（12111b）与所述第二支撑板（12111c）之间。

7.如权利要求6所述的软式内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述内镜盒（12111）还包括罩设于所述第一支撑板（12111b）的前端的插入管固定座（12111f）。

8.如权利要求1所述的软式内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述内窥镜驱动机构（1212）包括第一驱动壳架（12121），所述第一驱动壳架（12121）内装载有轴承固定盘（12122）、第一轴承（12123）、电机固定盘（12124）、第一电机（12125）、前转接盘（12126）、后转接盘（12127）和器械单元支撑板（12128）；其中，所述轴承固定盘（12122）的下端与所述机械臂（11）连接，所述第一轴承（12123）的外圈安装于所述轴承固定盘（12122）的后端，所述电机固定盘（12124）设置于所述第一轴承（12123）的内圈的前端，所述第一电机（12125）安装于所述电机固定盘（12124），所述第一电机（12125）包括第一弯曲电机（12125a）和第一旋转电机（12125b），所述前转接盘（12126）与所述电机固定盘（12124）连接，所述后转接盘（12127）与所述第一轴承（12123）的内圈的后端连接，所述后转接盘（12127）的后端与所述器械单元支撑板（12128）连接，所述第一弯曲电机（12125a）与所述内镜驱动构件连接以用于带动所述内镜弯曲部（12113）的偏转及摆动；所述第一旋转电机（12125b）与所述轴承固定盘（12122）传动连接以用于带动所述内窥镜单元（121）整体旋转。

9.如权利要求1所述的软式内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述器械驱动机构（1222）包括第二驱动壳架（12221），所述第二驱动壳架（12221）内装载有第二轴承（12222）、外部固定桶（12223）、内部旋转桶（12224）、第二电机（12225）、第一转接盘（12226）、第二转接盘（12227）和直线驱动机构（12228），其中，所述直线驱动机构（12228）用于控制所述器械单元（122）整体的线性运动；所述第二轴承（12222）的外圈设置于所述外部固定桶（12223）的前端；所述外部固定桶（12223）的下端与所述直线驱动机构（12228）连接；所述第一转接盘（12226）固定在所述第二轴承（12222）的内圈的后端；所述内部旋转桶（12224）固定在所述第一转接盘（12226）的后端；所述第二转接盘（12227）固定于所述内部旋转桶（12224）的后端；所述第二电机（12225）包括第二弯曲电机（12225a）、第二旋转电机（12225b）和执行器电机（12225c）；所述第二弯曲电机（12225a）和所述执行器电机（12225c）固定在所述内部旋转桶（12224）的后端；所述第二旋转电机（12225b）固定在所述内部旋转桶（12224）的后端，所述第二旋转电机（12225b）与所述外部固定桶（12223）传动连接以带动所述器械单元（122）的整体旋转；所述第二弯曲电机（12225a）与第二传动轴（12218a）连接以带动所述器械弯曲部（12212）的偏转及摆动；所述执行器电机（12225c）与所述丝杠（12218c）连接以带动所述第三驱动腱（12216）运动。

Images