CN115781738A - 可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置，其包括外壳，外壳内设有调节套筒和内轴管；内轴管上设有圆台孔，圆台孔内嵌设有第二滚珠，内轴管通过固接件固接于外壳；外壳内设有轴套组件；轴套组件包括依次固接的轴套、条状部件和挡圈，轴套和挡圈均套设于内轴管；条状部件穿设于固接件；轴套上具有镂空部，镂空部内具有弹片；轴套的内壁设有容置槽；调节套筒套设于挡圈，第二销轴固接于挡圈。本发明可以同时适应四种工具需求的夹持装置，在手术中无需更换不同的夹持装置，可以避免手术中更换不同的夹持装置带来的繁琐，还可以避免手术中因更换不同的夹持工具带来的手术感染风险。

Description

可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置

技术领域

本发明涉及一种可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置。

背景技术

骨科机器人手术中，手术工具会固定在机械臂的夹持装置上。在使用过程中，手术工具作用的方式有四种：

第一种工具，在使用中必须可以方便的调节并锁定工具的径向旋转角度，同时轴向也必须锁定，不可以前后移动。该类工具主要是平面切割类工具，如大骨摆动锯。

第二种工具，在使用中必须可以方便的调节并锁定工具的径向旋转角度，而且轴向必须可以前后移动。该类工具为需要锁定径向角度的敲击类工具，如股骨锉。

第三种工具，使用中需要可以自由旋转径向旋转角度，且轴向必须可以前后移动。该类工具为不可以锁定径向角度的敲击类工具，如髋臼外杯。

第四种工具，在使用中需要自由旋转，但轴向必须锁定，不可以前后移动。该类工具为旋转磨锉类工具，如髋臼磨锉。

同时，第二种工具和第三种工具在敲击使用过程中，应当有超出敲击行程的保护机制，以免敲击幅度过大的时候损坏夹持装置。

现有的方法都是通过更换不同的夹持装置来适应不同工具的夹持需求。手术中更换不同的夹持工具，其过程非常繁琐。同时，手术中更换不同的夹持工具还会带来手术感染风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置，其包括具有前端开口和后端开口的外壳，外壳内设有调节套筒和内轴管；调节套筒上开设有第一轨迹槽；外壳固设有第一销轴，第一销轴穿设于第一轨迹槽；调节套筒上开设有第二轨迹槽；外壳上开设有腰形槽，腰形槽内穿设有第二销轴，第二销轴同时穿设于第二轨迹槽；内轴管上设有圆台孔，圆台孔内嵌设有第二滚珠，第二滚珠的直径大于圆台孔的深度；外壳的内壁嵌设有第一弹簧和第一滚珠，第一滚珠的外侧端部抵接于第一弹簧；调节套筒的外壁开设有若干在调节套筒旋转不同位置后分别容纳第一滚珠的内侧端部的容纳槽；内轴管通过固接件固接于外壳；外壳内设有轴套组件；轴套组件包括依次固接的轴套、条状部件和挡圈，轴套和挡圈均套设于内轴管；轴套和挡圈分别设于固接件的前方和后方；条状部件穿设于固接件；轴套上具有镂空部，镂空部内具有能够抵接于第二滚珠的弹片；弹片的自由端朝向轴套的前端；轴套的内壁设有能够容纳第二滚珠外侧端部的容置槽，容置槽位于弹片的自由端的后方；调节套筒套设于挡圈，第二销轴固接于挡圈。

第一轨迹槽沿着调节套筒的筒壁环向分布；第二轨迹槽沿着调节套筒的筒壁斜向分布；腰形槽沿内轴管的轴向分布；容纳槽沿着调节套筒的筒壁环向间隔分布。

调节套筒的筒壁上开设有缺口部，缺口部内设有两个条状弹性部件，两个条状弹性部件之间形成第一轨迹槽。

其中一个条状弹性部上设有凸起部，两个条状弹性部的端部和凸起部形成用于夹持第一销轴的夹持端。

当第一销轴分别位于第一轨迹槽的两端时，第二销轴分别位于第二轨迹槽的两端；第一滚珠分别位于两个容纳槽内。

当第二销轴位于第二轨迹槽的后端时，轴套的凹槽位于第二滚珠的外侧；当第二销轴位于第二轨迹槽的前端时，弹片位于第二滚珠的外侧。

挡圈和固接件之间设有第二弹簧；第二弹簧套设于内轴管。

调节套筒上还设有调节把手。

外壳的前端开口设有若干间隔分布的第一锁定齿；轴套的外壁设有向上凸起的第二锁定齿；第二锁定齿和第一锁定齿错向分布。

固接件和外壳之间还设有固接于外壳的管状件，管状件设于轴套和外壳之间；固接件的两端分别固接于管状件和内轴管；第一锁定齿设于管状件的前端部。

本发明的有益效果在于：本发明的装置为可以同时适应四种工具需求的夹持装置，在手术中无需更换不同的夹持装置，可以避免手术中更换不同的夹持装置带来的繁琐，还可以避免手术中因更换不同的夹持工具带来的手术感染风险。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的立体示意图。

图2为本发明较佳实施例的爆炸图。

图3为本发明较佳实施例的调节套筒的立体示意图。

图4为本发明较佳实施例的内轴管和管状件的立体示意图。

图5为本发明较佳实施例的轴套的立体示意图。

图6为本发明较佳实施例在调节套筒位于“敲击/切割”位置时的外壳内部结构示意图。

图7为本发明较佳实施例在调节套筒位于“旋转”位置时的外壳内部结构示意图。

图8为本发明较佳实施例在调节套筒位于“释放”位置时的外壳内部结构示意图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，一种可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置，其包括具有前端开口和后端开口的外壳10，外壳10内设有调节套筒20和内轴管30。

调节套筒20上开设有第一轨迹槽21；外壳10固设有第一销轴11，第一销轴11穿设于第一轨迹槽21。

本实例中，调节套筒20的筒壁上开设有缺口部24，缺口部24内设有两个条状弹性部件25，两个条状弹性部件25之间形成第一轨迹槽21。

其中一个条状弹性部上设有凸起部26，两个条状弹性部的端部和凸起部形成用于夹持第一销轴的夹持端。

调节套筒20上开设有第二轨迹槽22；外壳10上开设有腰形槽15，腰形槽15内穿设有第二销轴12，第二销轴12同时穿设于第二轨迹槽22。

外壳10的内壁嵌设有第一弹簧13和第一滚珠14，第一滚珠的外侧端部抵接于第一弹簧；调节套筒20的外壁开设有若干在调节套筒20旋转不同位置后分别容纳第一滚珠的内侧端部的容纳槽23。

内轴管30上设有圆台孔31，圆台孔31内嵌设有第二滚珠32，第二滚珠32的直径大于圆台孔31的深度。

内轴管30通过固接件35固接于外壳10。本实施例中，固接件35和外壳10之间还设有固接于外壳10的管状件33，管状件33设于轴套41和外壳10之间；固接件35的两端分别固接于管状件33和内轴管30。

外壳10内设有轴套组件。轴套组件包括依次固接的轴套41、条状部件42和挡圈43，轴套41和挡圈43均套设于内轴管30；轴套41和挡圈43分别设于固接件35的前方和后方；条状部件42穿设于固接件35。

轴套41上具有镂空部44，镂空部44内具有能够抵接于第二滚珠32的弹片45；弹片45的自由端朝向轴套41的前端。

轴套41的内壁设有能够容纳第二滚珠外侧端部的容置槽47，容置槽47位于弹片45的自由端的后方；调节套筒20套设于挡圈43，第二销轴12固接于挡圈43。

外壳10的前端开口设有若干间隔分布的第一锁定齿34；轴套41的外壁设有向上凸起的第二锁定齿46；第二锁定齿46和第一锁定齿34错向分布。

本实施例中，管状件的前端部位于外壳的前端开口处，第一锁定齿34设于管状件33的前端部。

本实施例中，第一轨迹槽21沿着调节套筒20的筒壁环向分布；第二轨迹槽22沿着调节套筒20的筒壁斜向分布；腰形槽沿内轴管30的轴向分布；容纳槽23沿着调节套筒20的筒壁环向间隔分布。

当第一销轴分别位于第一轨迹槽21的两端时，第二销轴12分别位于第二轨迹槽22的两端；第一滚珠分别位于两个容纳槽23内。

当第二销轴12位于第二轨迹槽22的前端时，轴套41的凹槽位于第二滚珠的外侧；当第二销轴12位于第二轨迹槽22的后端时，弹片45位于第二滚珠的外侧。

挡圈43和固接件35之间设有第二弹簧27；第二弹簧27套设于内轴管30。调节套筒20上还设有调节把手28。

本装置中，内轴管和外壳是固定连接，以外壳为参照物，内轴管是不动的。调节套筒不能沿着内轴管的轴向移动，调节套筒仅能在第一轨迹槽内沿着内轴管的径向旋转。

调节套筒旋转时，第二销轴在第二轨迹槽和腰形槽的共同作用下，使轴套组件沿着内轴管的轴向移动。第二销轴在第二轨迹槽不同位置时，夹持装置分别具有不用状态。本实施例中，列举了三种状态。

第一种状态：第二轨迹槽的后端和第二销轴抵接，第一滚珠进入第一个容纳槽，同时两个条状弹性部的端部和凸起部形成的夹持端将第一销轴夹持；弹片抵接于第二滚珠的外侧端，第二滚珠的外侧端凸出于内轴管的内壁。该状态时的调节套筒的位置，可称为“敲击/切割”位置。此时，外壳内各个部件之间的结构如图6所示。

第二种状态：第二轨迹槽的前端和第二销轴抵接，第一滚珠进入第二个容纳槽，将调节套筒和外壳固定。第二滚珠的外侧端可以朝轴套的凹槽径向移动，外部的手术工具可以自由地进出内轴管。该状态时的调节套筒的位置，可称为“释放”位置。此时，外壳内各个部件之间的结构如图8所示。

第三种状态：在第一个容纳槽和第二个容纳槽之间设有中部容纳槽，第一滚珠进入中部容纳槽，将调节套筒和外壳固定，弹片的固定端抵接于第二滚珠的外侧端，第二滚珠的内端侧凸出于内轴管的内壁。该状态时的调节套筒的位置，可称为“旋转”位置。此时，外壳内各个部件之间的结构如图7所示。

需要说明的是，为清楚显示外壳内各部件之间的位置关系，图6、图7和图8中均未显示外壳。

本发明用于对骨科手术机器人使用的手术工具的夹持，可以满足四类手术工具的夹持需求，实现方便的挂载、锁定、脱卸功能。

按照工具的类别，分别说明本发明的工作原理。

第一类工具：在使用中必须可以方便地调节并锁定工具的径向旋转角度，而且轴向也必锁定的手术工具。如大骨摆动锯。

第一类工具的使用过程：

1、装入或脱卸：旋转调节套筒到“释放”位置，此时，第二滚珠的外侧端可以进入轴套的凹槽，需要挂载的手术工具的固定杆可以自由地进出内轴管，实现自由地装入或脱卸。

2、挂载：将需要挂载的手术工具的固定杆插入内轴管后，略微旋转该固定杆，使固定杆上的齿状部与第二锁定齿的相适配；然后，旋转调节套筒到“旋转”位置，此时，弹片使第二滚珠的内侧端凸出于内轴管的内壁；第二滚珠卡住固定杆上的开槽中。此时，固定杆仍可以自由旋转以调整手术工具所需的角度，但固定杆无法脱卸出夹持装置，从而实现了这类工具的挂载。

3、锁定：将已挂载的手术工具调整到希望的径向的角度，手术工具末端的内齿与第二锁定齿凹凸一致，同时手术工具末端的内齿与第一锁定齿凹凸错开；旋转调节套筒到“敲击/切割”位置，在这过程中轴套组件朝后移动，由于手术工具末端的内齿与第二锁定齿凹凸一致，因此，第二锁定齿会把手术工具的末端勾住并朝后拉，直至手术工具末端的内齿与第一锁定齿相啮合，此时，第二销轴和第二轨迹槽的后端相抵接，条状弹性部将第一销轴夹持，此时，夹持装置即实现了对手术工具的轴向和径向的锁定并夹持牢靠。

第二类工具：可以调节并锁定工具的径向旋转角度，而且轴向必须可以前后移动。

第二类工具的使用过程：

1、装入或脱卸：旋转调节套筒到“释放”位置，第二滚珠的外侧端可以进入轴套的凹槽，需要挂载的手术工具的固定杆可以自由地进出内轴管，实现自由地装入或脱卸。

2、挂载/锁定：按手术需要将手术工具旋转到合适的径向角度，此时手术工具尾端的外齿与第二锁定齿凹凸吻合，将需要挂载的手术工具的固定杆插入内轴管，旋转调节套筒到“旋转”位置，弹片使第二滚珠的内侧端凸出于内轴管的内壁；第二滚珠卡住固定杆上的开槽中。此时被夹持的手术工具将无法脱卸出夹持装置，同时手术工具外齿与第二锁定齿的齿槽吻合并只可以在第二锁定齿的齿槽中滑动，从而实现了这类工具的挂载和径向角度锁定。

3、敲击冲程保护：旋转调节套筒到“敲击/切割”位置，由于被挂载的手术工具的固定杆的开槽为具有一定轴向长度的长槽，第二滚珠的内侧端压入该固定杆的长槽后，固定杆可以在长槽的轴向长度内滑动，由此实现了被夹持工具可以轴向前后移动的功能。并且，若敲击时这一的前后移动的冲程被突破，由于弹片压住第二滚珠的部分为弹片的自由端，具有一定弹性，第二滚珠可以被大力推离锁定位置，从而使得手术工具的固定杆的开槽突破小球的限制而向前冲出，从而实现保护性自动脱卸的功能。

第三类工具：径向可以任意旋转角度，而且轴向必须可以前后移动。

第三类工具的使用过程：

1、装入或脱卸：旋转调节套筒到“释放”位置，第二滚珠的外侧端可以进入轴套的凹槽，需要挂载的手术工具的固定杆可以自由地进出内轴管，实现自由地装入或脱卸。

2、挂载/锁定：将需要挂载的手术工具的固定杆插入内轴管后，旋转调节套筒到“旋转”位置，弹片使第二滚珠的内侧端凸出于内轴管的内壁；第二滚珠卡住固定杆上的开槽中。此时，手术工具无法脱卸出夹持装置，从而实现了这类工具的挂载。

3、敲击冲程保护：旋转调节套筒到“敲击/切割”位置，由于被挂载的手术工具的固定杆的开槽为具有一定轴向长度的长槽，第二滚珠的内侧端压入该固定杆的长槽后，固定杆可以在长槽的轴向长度内滑动，由此实现了被夹持工具可以轴向前后移动的功能。并且，若敲击时这一的前后移动的冲程被突破，由于弹片压住第二滚珠的部分为弹片的自由端，具有一定弹性，第二滚珠可以被大力推离锁定位置，从而使得手术工具的固定杆的开槽突破小球的限制而向前冲出，从而实现保护性自动脱卸的功能。

第四类工具：径向可以任意旋转角度，而且轴向必须锁定，不允许前后移动。

第四类工具的使用过程：

1、装入或脱卸：旋转调节套筒到“释放”位置，第二滚珠的外侧端进入轴套的凹槽，需要挂载的手术工具的固定杆可以自由地进出内轴管，实现自由地装入或脱卸。

2、挂载/锁定：将需要挂载的手术工具的固定杆插入内轴管后，旋转调节套筒到“旋转”位置，此时，弹片使第二滚珠的内侧端凸出于内轴管的内壁；第二滚珠卡住固定杆上的开槽中。由于此开槽为仅能卡入第二滚珠的凸出部分的窄槽，而且压住第二滚珠的为弹片的固定端，形变很小，使得固定杆的轴向受力无法推开珠子，从而实现了这类工具的挂载和轴向位置锁定。

本发明的装置为可以同时适应四种工具需求的夹持装置，在手术中无需更换不同的夹持装置，可以避免手术中更换不同的夹持装置带来的繁琐，还可以避免手术中因更换不同的夹持工具带来的手术感染风险。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置，其包括具有前端开口和后端开口的外壳，外壳内设有调节套筒和内轴管；调节套筒上开设有第一轨迹槽；外壳固设有第一销轴，第一销轴穿设于第一轨迹槽；调节套筒上开设有第二轨迹槽；外壳上开设有腰形槽，腰形槽内穿设有第二销轴，第二销轴同时穿设于第二轨迹槽；内轴管上设有圆台孔，圆台孔内嵌设有第二滚珠，第二滚珠的直径大于圆台孔的深度；其特征在于，外壳的内壁嵌设有第一弹簧和第一滚珠，第一滚珠的外侧端部抵接于第一弹簧；调节套筒的外壁开设有若干在调节套筒旋转不同位置后分别容纳第一滚珠的内侧端部的容纳槽；内轴管通过固接件固接于外壳；外壳内设有轴套组件；轴套组件包括依次固接的轴套、条状部件和挡圈，轴套和挡圈均套设于内轴管；轴套和挡圈分别设于固接件的前方和后方；条状部件穿设于固接件；轴套上具有镂空部，镂空部内具有能够抵接于第二滚珠的弹片；弹片的自由端朝向轴套的前端；轴套的内壁设有能够容纳第二滚珠外侧端部的容置槽，容置槽位于弹片的自由端的后方；调节套筒套设于挡圈，第二销轴固接于挡圈。

2.如权利要求1所述的可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置，其特征在于，第一轨迹槽沿着调节套筒的筒壁环向分布；第二轨迹槽沿着调节套筒的筒壁斜向分布；腰形槽沿内轴管的轴向分布；容纳槽沿着调节套筒的筒壁环向间隔分布。

3.如权利要求2所述的可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置，其特征在于，调节套筒的筒壁上开设有缺口部，缺口部内设有两个条状弹性部件，两个条状弹性部件之间形成第一轨迹槽。

4.如权利要求3所述的可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置，其特征在于，其中一个条状弹性部上设有凸起部，两个条状弹性部的端部和凸起部形成用于夹持第一销轴的夹持端。

5.如权利要求2所述的可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置，其特征在于，当第一销轴分别位于第一轨迹槽的两端时，第二销轴分别位于第二轨迹槽的两端；第一滚珠分别位于两个容纳槽内。

6.如权利要求2所述的可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置，其特征在于，当第二销轴位于第二轨迹槽的后端时，轴套的凹槽位于第二滚珠的外侧；当第二销轴位于第二轨迹槽的前端时，弹片位于第二滚珠的外侧。

7.如权利要求1所述的可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置，其特征在于，挡圈和固接件之间设有第二弹簧；第二弹簧套设于内轴管。

8.如权利要求1所述的可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置，其特征在于，调节套筒上还设有调节把手。

9.如权利要求1所述的可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置，其特征在于，外壳的前端开口设有若干间隔分布的第一锁定齿；轴套的外壁设有向上凸起的第二锁定齿；第二锁定齿和第一锁定齿错向分布。

10.如权利要求9所述的可多角度旋转锁定的骨科手术机器人手术器械夹持装置，其特征在于，固接件和外壳之间还设有固接于外壳的管状件，管状件设于轴套和外壳之间；固接件的两端分别固接于管状件和内轴管；第一锁定齿设于管状件的前端部。

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