CN209734146U - 一种微创机器人夹持器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种微创机器人夹持器，其包括夹持机构、支撑机构、绕线机构、驱动机构和控制机构，所述控制机构与所述绕线机构相连接，所述驱动机构与所述控制机构相连接，所述夹持机构包括两个夹持端，且两个夹持端交错连接，且所述夹持端上设置夹持钢丝绳，本实用新型所述的微创机器人夹持器，通过对夹持端的结构进行改进，使其交错连接，减少接触面积，降低运动摩擦阻力，增加使用寿命，并且钢丝绳在夹持端的同侧对称设置，避免了钢丝绳在运动过程中错位缠绕，提高微创手术工具工作的稳定性。

Description

一种微创机器人夹持器

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种微创机器人夹持器。

背景技术

机器人手术系统是集多项现代高科技手段于一体的综合体，外科医生可以远离手术台操纵机器进行手术，完全不同于传统的手术概念，在世界微创外科领域是当之无愧的革命性外科手术工具。而手术工具的设计优劣直接决定了手术机器人系统的成败与否，同时手术机器人手术工具的实际特征与性能指标也直接指导着手术机器人其他部分，比如本体系统的设计，进而影响被动部分与支撑定位部分的设计，而且前端手术工具的技术指标直接决定了主手操作系统的设计指标与布局方式要求。可见手术机器人手术工具影响和决定了整个机器人系统的设计工作，手术工具性能是一套手术机器人系统性能水平的关键因素。

现有的微创手术工具的夹持端采用双轨道形式，两个夹持端交错插装，其闭合钢丝绳和张开钢丝绳分别固定在夹持端的双轨夹持沟槽内，运动摩擦较大，影响使用寿命。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种微创机器人夹持器，以解决由于夹持端交错插装，运动摩擦较大，影响使用寿命的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种微创机器人夹持器，其包括夹持机构、支撑机构、绕线机构、驱动机构和控制机构，所述控制机构与所述绕线机构相连接，所述驱动机构与所述控制机构相连接，所述夹持机构包括两个夹持端，且两个夹持端交错连接，且所述夹持端上设置夹持钢丝绳。

进一步的，所述夹持端的根部是单片式结构，所述夹持钢丝绳对称布置在所述夹持端的两侧。

进一步的，所述支撑机构包括一中部支撑筒、一中部支撑连接块、一俯仰钢丝绳、第三固定轴、第三轴孔、第三主动轮组、第四固定轴和第四轴孔，所述中部支撑连接块的上部与所述中部支撑筒穿过第四轴孔，并通过所述第四固定轴连接，所述中部支撑连接块的中部与所述第三主动轮组穿过第三轴孔，并通过第三固定轴连接在所述中部支撑筒上，所述中部支撑连接块的下部与所述绕线机构连接，所述俯仰钢丝绳的中点固连在所述中部支撑连接块上，所述夹持机构设置在所述中部支撑筒的上端，并与所述支撑机构通过一中承轴固连。

进一步的，所述绕线机构包括一绕线筒、第一固定轴、第一轴孔、第二固定轴、第二轴孔、第一主动轮组和第二主动轮组，所述第一轴孔与所述第一主动轮组通过所述第一固定轴连接在所述绕线筒上，所述第二主动轮组与所述中部支撑连接块穿过所述第二轴孔，并通过所述第二固定轴连接在所述绕线筒上。

进一步的，所述夹持钢丝绳和所述俯仰钢丝绳绕过所述支撑机构和所述绕线机构与所述控制机构相连接，在所述驱动机构的作用下，所述控制机构带动所述夹持钢丝绳和所述俯仰钢丝绳将驱动力传递到所述夹持端，实现所述夹持端的多自由度运动。

进一步的，所述第一主动轮组、所述第二主动轮组分别包括四个大小相等、形状相同的导轮，所述第三主动轮组包括两个大小相等、形状相同的导轮。

进一步的，所述第一主动轮组、所述第二主动轮组和所述第三主动轮组形状相同，所述第三主动轮组中的导轮的直径大于所述第一主动轮组中的导轮的直径，所述第一主动轮组中的导轮的直径与所述第二主动轮组中的导轮的直径相同。

进一步的，所述夹持端根部开有夹持沟槽，所述夹持钢丝绳设置在所述夹持沟槽内。

进一步的，所述夹持钢丝绳包括一闭合钢丝绳和一张开钢丝绳，且分别固定在所述夹持沟槽内。

进一步的所述中部支撑连接块开有俯仰沟槽，所述俯仰钢丝绳的中点固定在所述俯仰沟槽上，且所述俯仰钢丝绳的两端向下顺延，并与所述控制机构相连接。

相对于现有技术，本实用新型所述的微创机器人夹持器具有以下优势：

(1)本实用新型所述的微创机器人夹持器，通过对夹持端的结构进行改进，使其交错连接，减少接触面积，降低运动摩擦阻力，增加使用寿命，并且钢丝绳在夹持端的同侧对称设置，避免了钢丝绳在运动过程中错位缠绕，提高微创手术工具工作的稳定性。

(2)本实用新型所述的微创机器人夹持器，通过设置三组导轮导向，交错走丝，使钢丝绳置于夹持端外侧，增大导轮外径，延长钢丝绳使用寿命，实现偏摆、俯仰、夹持等多自由度复合动作。

(3)本实用新型所述的微创机器人夹持器，通过将导轮及钢丝绳藏于中部支撑内部，不外露，使外部结构整体无任何凸出结构，手术时不损伤患者。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的微创机器人夹持器结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的微创机器人夹持器的侧视图；

图3为本实用新型实施例所述的微创机器人夹持器的局部结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述的微创机器人夹持器的内部结构示意图；

图5为本实用新型实施例所述的微创机器人夹持器的立体结构示意图。

附图标记说明：

1、夹持机构，10、夹持端，101、左侧夹持端，102、右侧夹持端，11、夹持钢丝绳，110、闭合钢丝绳，1101、左侧闭合钢丝绳， 1102、右侧闭合钢丝绳，111、张开钢丝绳，1110、左侧张开钢丝绳， 1111、右侧张开钢丝绳，2、支撑机构，21、中部支撑筒，22、中部支撑连接块，23、俯仰钢丝绳，24、第三固定轴，25、第三主动轮组， 251、右侧第三导轮，252、左侧第三导轮，26、第四固定轴，27、中承轴，3、绕线机构，31、绕线筒，32、第一固定轴，33、第二固定轴，34、第一主动轮组，341、左侧内部第一导轮，342、左侧外部第一导轮，343、右侧内部第一导轮，344、右侧外部第一导轮，35、第二主动轮组，351、左侧内部第二导轮，352、左侧外部第二导轮，353、右侧内部第二导轮，354、右侧外部第二导轮。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种微创机器人夹持器，包括夹持机构1、支撑机构2、绕线机构3、驱动机构和控制机构，所述控制机构与所述绕线机构3相连接，所述驱动机构与所述控制机构相连接，所述夹持机构1包括两个夹持端10，所述夹持端10前端细小，适合于狭窄手术空间，且内侧为大间距、大深度菱形结构，夹持效果好，不松脱，且两个夹持端10分别为左侧夹持端101和右侧夹持端102，左侧夹持端 101和右侧夹持端102交错连接，由中承轴27固定连接在一起，可相对进行转动，实现夹持和张开的动作，结构简单，稳定可靠。

实施例2

如图3和图4所示，与上述实施例不同，本实施例中所述夹持端 10的根部是单片式结构，且为圆形状，中承轴27贯穿夹持端10的根部圆心位置，左侧夹持端101和右侧夹持端102的根部紧贴固定一起，具有接触面少，运动摩擦阻力小，使用寿命长的优点，所述夹持钢丝绳11对称布置在所述夹持端10的两侧，且在同一平面上对称布置，避免了钢丝绳在运动过程中错位缠绕，提高微创手术工具工作的稳定性，所述夹持端10根部开有夹持沟槽，所述夹持钢丝绳11设置在所述夹持沟槽内，在转动过程中，夹持钢丝绳11和夹持沟槽相互嵌合，具有固定夹持钢丝绳避免其滑落的作用，使左侧夹持端101和右侧夹持端102相对转动过程更加稳定，且所述夹持钢丝绳11包括一闭合钢丝绳110和一张开钢丝绳111，闭合钢丝绳110包括左侧闭合钢丝绳和右侧闭合钢丝绳，张开钢丝绳111包括左侧张开钢丝绳和右侧张开钢丝绳，闭合钢丝绳110和张开钢丝绳111可为一整条钢丝绳绳分置在夹持端10两侧也可为两条钢丝绳各置夹持端10一侧，本实施例中优选闭合钢丝绳110和张开钢丝绳111为一条绳分置夹持端 10两侧，从而减少安装工序，且钢丝绳和夹持端10的连接点减少，更为坚固耐用。

实施例3

如图4和图2所示，与上述实施例不同，本实施例中所述支撑机构2包括一中部支撑筒21、一中部支撑连接块22、一俯仰钢丝绳23、第三固定轴24、第三轴孔、第三主动轮组25、第四固定轴26和第四轴孔，所述中部支撑连接块22的上部与所述中部支撑筒21穿过第四轴孔，并通过所述第四固定轴26连接，所述中部支撑连接块22的中部与所述第三主动轮组25穿过第三轴孔，并通过第三固定轴24连接在所述中部支撑筒21上，所述中部支撑连接块22的下部与所述绕线机构3连接，由于第三固定轴24和第四固定轴26将中部支撑连接块 22和中部支撑筒21固定连接在一起，通过牵引俯仰钢丝绳23带动中部支撑筒21和中部支撑连接块22一起绕着第二固定轴33进行转动，实现夹持端10整体的俯仰动作，所述俯仰钢丝绳23的中点固连在所述中部支撑连接块22上，所述中部支撑连接块22开有俯仰沟槽，所述俯仰钢丝绳23的中点固定在所述俯仰沟槽上，且所述俯仰钢丝绳23的两端向下顺延，并与所述控制机构相连接，在控制机构牵引俯仰钢丝绳23的时候同样的力矩其俯仰角度一致，便于动作控制，中部支撑筒21外部为圆柱形状，保证夹持器械整体圆滑过渡，无棱角，避免对人体造成伤害，所述夹持机构1设置在所述中部支撑筒 21的上端，中部支撑筒21的上端为U型结构，并与所述支撑机构2 通过一中承轴27固连，便于实现较大角度的俯仰动作，手术应用更为便捷。

实施例4

如图5所示，与上述实施例不同，本实施例中所述绕线机构3包括一绕线筒31、绕线筒31为圆柱形状，保证夹持器械整体圆滑过渡，无棱角，避免对人体造成伤，第一固定轴32、第一轴孔、第二固定轴33、第二轴孔、第一主动轮组34和第二主动轮组35，所述第一轴孔与所述第一主动轮组34通过所述第一固定轴32连接在所述绕线筒 31上，所述第二主动轮组35与所述中部支撑连接块22穿过所述第二轴孔，并通过所述第二固定轴33连接在所述绕线筒31上。

如图4所示，所述第三主动轮组25包括右侧第三导轮251和左侧第三导轮252，所述第一主动轮组34包括左侧内部第一导轮341、左侧外部第一导轮342，右侧内部第一导轮343和右侧外部第一导轮 344，所述第二主动轮组35包括左侧内部第二导轮351、左侧外部第二导轮352、右侧内部第二导轮353和右侧外部第二导轮354，所述闭合钢丝绳110包括左侧闭合钢丝绳1101和右侧闭合钢丝绳1102，所述张开钢丝绳111包括左侧张开钢丝绳1110和右侧张开钢丝绳 1111，右侧闭合钢丝1102的一端向下顺延绕过右侧第三导轮251后，顺延切向绕过右侧外部第二导轮354后，再顺延切向绕过右侧外部第一导轮344直至末端控制机构，左侧张开钢丝绳1110的一端向下顺延绕过左侧内部第二导轮351后，顺延切向绕过左侧内部第一导轮 341直至末端控制机构，左侧闭合钢丝绳1101一端向下顺延绕过左侧第三导轮252后，顺延切向绕过左侧外部第二导轮352后，再顺延切向绕过左侧外部第一导轮342直至末端控制机构，右侧张开钢丝绳1111的一端向下顺延绕过右侧内部第二导轮353后，顺延切向绕过右侧内部第一导轮343直至末端控制机构，第三主动轮组25的导轮设置便于将夹持钢丝绳11走丝方向换向，使夹持钢丝绳11能够满足在夹持端10外侧且在夹持端11的同一侧走丝，夹持钢丝绳11通过三组导轮导向，交错走丝，使夹持钢丝绳11置于夹持端10外侧，增大导轮外径，夹持钢丝绳11在导轮上缠绕的包角也相继增大，从而延长了钢丝绳的使用寿命，并且提高了钢丝绳的等效许用强度，将微器械的使用寿命整体提高。

本实施例中，所述夹持钢丝绳11和所述俯仰钢丝绳23绕过所述支撑机构2和所述绕线机构3与所述控制机构相连接，在所述驱动机构的作用下，所述控制机构带动所述夹持钢丝绳11和所述俯仰钢丝绳23将驱动力传递到所述夹持端10，实现所述夹持端10的多自由度运动。

实施例5

如图3所示，与上述实施例不同，本实施例中所述第一主动轮组 34、所述第二主动轮组35分别包括四个大小相等、形状相同的导轮，所述第三主动轮组25包括两个大小相等、形状相同的导轮，从而便于对左侧夹持端101和右侧夹持端102进行同步调节，提高的动作的精确程度，所述第一主动轮组34、所述第二主动轮组35和所述第三主动轮组25形状相同，所述第三主动轮组25中导轮的直径大于所述第一主动轮组34中导轮的直径，所述第一主动轮组34中的导轮直径与所述第二主动轮组35中的导轮的直径相同，从而避免钢丝绳在绕线机构3位置处错位缠绕，提高微创手术工具工作的稳定性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微创机器人夹持器，其特征在于，其包括夹持机构(1)、支撑机构(2)、绕线机构(3)、驱动机构和控制机构，所述控制机构与所述绕线机构(3)相连接，所述驱动机构与所述控制机构相连接，所述夹持机构(1)包括两个夹持端(10)，且两个所述夹持端(10)交错连接，且所述夹持端(10)上设置夹持钢丝绳(11)，所述夹持端(10)的根部是单片式结构，所述夹持钢丝绳(11)对称布置在所述夹持端(10)的两侧。

2.根据权利要求1所述的微创机器人夹持器，其特征在于，所述支撑机构(2)包括一中部支撑筒(21)、一中部支撑连接块(22)、一俯仰钢丝绳(23)、第三固定轴(24)、第三轴孔、第三主动轮组(25)、第四固定轴(26)和第四轴孔，所述中部支撑连接块(22)的上部与所述中部支撑筒(21)穿过第四轴孔，并通过所述第四固定轴(26)连接，所述中部支撑连接块(22)的中部与所述第三主动轮组(25)穿过第三轴孔，并通过第三固定轴(24)连接在所述中部支撑筒(21)上，所述中部支撑连接块(22)的下部与所述绕线机构(3)连接，所述俯仰钢丝绳(23)的中点固连在所述中部支撑连接块(22)上，所述夹持机构(1)设置在所述中部支撑筒(21)的上端，并与所述支撑机构(2)通过一中承轴(27)固连。

3.根据权利要求2所述的微创机器人夹持器，其特征在于，所述绕线机构(3)包括一绕线筒(31)、第一固定轴(32)、第一轴孔、第二固定轴(33)、第二轴孔、第一主动轮组(34)和第二主动轮组(35)，所述第一轴孔与所述第一主动轮组(34)通过所述第一固定轴(32)连接在所述绕线筒(31)上，所述第二主动轮组(35)与所述中部支撑连接块(22)穿过所述第二轴孔，并通过所述第二固定轴(33)连接在所述绕线筒(31)上。

4.根据权利要求2所述的微创机器人夹持器，其特征在于，所述夹持钢丝绳(11)和所述俯仰钢丝绳(23)绕过所述支撑机构(2)和所述绕线机构(3)与所述控制机构相连接，在所述驱动机构的作用下，所述控制机构带动所述夹持钢丝绳(11)和所述俯仰钢丝绳(23)将驱动力传递到所述夹持端(10)，实现所述夹持端(10)的多自由度运动。

5.根据权利要求3所述的微创机器人夹持器，其特征在于，所述第一主动轮组(34)、所述第二主动轮组(35)分别包括四个大小相等、形状相同的导轮，所述第三主动轮组(25)包括两个大小相等、形状相同的导轮。

6.根据权利要求3所述的微创机器人夹持器，其特征在于，所述第一主动轮组(34)、所述第二主动轮组(35)和所述第三主动轮组(25)形状相同，所述第三主动轮组(25)中的导轮的直径大于所述第一主动轮组(34)中的导轮的直径，所述第一主动轮组(34)中的导轮的直径与所述第二主动轮组(35)中的导轮的直径相同。

7.根据权利要求1所述的微创机器人夹持器，其特征在于，所述夹持端(10)根部开有夹持沟槽，所述夹持钢丝绳(11)设置在所述夹持沟槽内。

8.根据权利要求7所述的微创机器人夹持器，其特征在于，所述夹持钢丝绳(11)包括一闭合钢丝绳(110)和一张开钢丝绳(111)，且分别固定在所述夹持沟槽内。

9.根据权利要求2所述的微创机器人夹持器，其特征在于，所述中部支撑连接块(22)开有俯仰沟槽，所述俯仰钢丝绳(23)的中点固定在所述俯仰沟槽上，且所述俯仰钢丝绳(23)的两端向下顺延，并与所述控制机构相连接。