CN211094674U - 手术机器人及手术机器人系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种手术机器人，包括：基座；C形臂，设置于所述基座上，且所述C形臂的两端分别设置有射线发射部和射线接收部，用于检测位于射线发射部和射线接收部之间的待手术对象；机械手臂组件，设置于所述基座上，用于根据所述C形臂的检测结果对待手术对象的待手术部位进行手术。本实用新型还涉及一种手术机器人系统。

Description

手术机器人及手术机器人系统

技术领域

本专利申请要求申请号：201921186763.4、申请日：2019年7月25日、发明名称为：手术机器人及手术机器人系统的申请的优先权，以及要求申请号为：PCT/CN2019/097032、申请日为：2019年7月22日、发明名称为：手术机器人系统及其控制方法的申请的优先权。

背景技术

随着科技的进步，机器人技术逐渐成熟，并被广泛利用，但是目前在医学领域，尤其是骨科手术，依旧是人工操作，人工操作一般是在相关仪器的辅助下，依靠操作人员的人为判断，以及相关的经验技术，效率低，且容易产生误操作，甚至造成不可挽回的伤害。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种手术机器人，解决人工手术效率低，且容易造成误操作的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种手术机器人，包括：

基座；

成像结构，设置于所述基座上，包括C形臂和设置于所述C形臂的两端的射线发射部和射线接收部，以及对所述射线接收部接收的射线进行处理成像的处理器；

机械手臂组件，设置于所述基座上，用于根据所述处理器的处理结果对待手术对象的待手术部位进行手术。

可选的，所述基座包括一支撑台，以及一垂直所述支撑台设置的支柱，所述C形臂的中部通过一移动结构设置于所述支柱上。

所述移动结构包括：

连接支架，设置于所述C形臂的中部与所述支柱之间；

第一驱动单元，设置于所述支柱或者所述连接支架内，用于控制所述C形臂能够在相垂直的两个平面内摆动、和/或在所述C形臂的体弯曲的弧形曲线方向上进行转动。

可选的，所述机械臂组件包括：

沿着第一方向对称设置于所述支柱相对的两侧的第一子机械手臂和第二子机械手臂，所述第一子机械手臂和所述第二子机械手臂的端部均设置有用于抓握的抓手；

第二驱动单元，设置于所述支柱内，用于控制所述第一机械手臂和/或所述第二机械手臂的抓手抓住待接骨的骨头、并控制所述第一机械手臂和/或所述第二机械手臂运动以进行接骨；

其中，所述第一方向为垂直于所述支柱的延伸方向、且与所述支撑台平行的方向。

可选的，所述第一机械手臂的结构与所述第二机械手臂的结构相同，所述第一机械手臂包括至少一个第一连接杆，远离所述支柱的第一连接杆的端部铰接设置所述抓手；

所述第三驱动单元包括第一驱动部和第二驱动部，所述第一驱动部与所述第一连接杆通过第一传动轴连接，以驱动所述第一机械手臂和/或所述第二机械手臂至少在所述第一方向或垂直于所述第一方向的方向上运动；

所述第二驱动部与所述抓手连接用于控制相应的所述第一机械手臂的抓手或者所述第二机械手臂的抓手抓握骨头或松开骨头。

可选的，所述第一连接杆具有至少两个时，相邻两个第一连接杆之间通过旋转轴连接。

可选的，所述机械手臂组件还包括：

沿着第一方向设置于所述支柱相对的两侧的第三机械手臂和第四机械手臂，所述第三机械手臂和/或所述第四机械手臂的端部设置有用于夹持手术工具的夹持部；

第二驱动单元，设置于所述支柱内，用于控制所述第三机械手臂和/或所述第四机械手臂至少在所述第一方向或垂直于所述第一方向的方向上运动以对待检测对象进行手术；

其中，所述第一方向为垂直于所述支柱的延伸方向、且与所述支撑台平行的方向。

可选的，所述第三机械手臂的结构与所述第四机械手臂的结构相同，所述第三机械手臂包括至少一个第二连接杆，远离所述支柱的第二连接杆的端部铰接设置所述夹持部。

可选的，所述第二连接杆具有至少两个时，相邻两个第二连接杆之间通过旋转轴连接。

可选的，所述第三机械手臂或所述第四机械手臂的端部设置有与所述射线发射部和所述射线接收部相配合、以对待手术对象的待手术部位进行定位的定位件。

可选的，所述定位件包括红外反射定位小球。

可选的，所述支撑台为由相互垂直的第一支撑部和第二支撑部组成的T形结构，所述第一支撑部和所述第二支撑部底部分别设置有万向轮。

本实用新型还提供一种手术机器人系统，包括上述的手术机器人，以及设置于C形臂的两端之间的用于承载待手术对象的承载台。

本实用新型的有益效果是：实现手术自动化，待手术部位确认更加准确，并可以精准、高效的进行手术。

附图说明

图1表示本实用新型实施例中手术机器人部分结构示意图；

图2表示本实用新型实施例中手术机器人结构示意图；

图3表示本实用新型实施例中手术机器人系统部分结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

针对目前采用人工手术效率低，且容易产生误操作的问题，本实用新型提供一种手术机器人，实现手术自动化进行，且可以精准、高效的进行手术。

具体的，如图1和图2所示，本实施例提供一种手术机器人，包括：

基座；

成像结构，设置于所述基座上，包括C形臂100和设置于所述C形臂100的两端的射线发射部103和射线接收部104，以及对所述射线接收部104接收的射线进行处理成像的处理器；

机械手臂组件，设置于所述基座上，用于根据所述处理器的处理结果对待手术对象的待手术部位进行手术。

采用上述技术方案，通过C形臂100上的射线发射部103和射线接收部104可以获取待手术对象的待手术部位，通过机械手臂组件可以进行相应的手术，精准、高效。

本实施例中，所述基座包括一支撑台205，以及一垂直所述支撑台205设置的支柱101，所述C形臂100的中部通过一移动结构设置于所述支柱101上。

采用上述技术方案，可以使得C形臂100可移动，这样可以在更大的范围内对待手术部位进行定位。

本实施例中，所述移动结构包括：

连接支架102，设置于所述C形臂100的中部与所述支柱101之间；

第一驱动单元，设置于所述支柱101或者所述连接支架102内，用于控制所述C形臂100能够在相垂直的两个平面内摆动、和/或在所述C形臂100的体弯曲的弧形曲线方向上进行转动。

所述移动结构的具体结构形式可以有多种，本实施例的一具体实施方式中，所述第一驱动单元设置于所述支柱101内，所述连接支架102通过一传动件与所述电机连接，且所述连接支架102通过一导轨连接于所述支柱101上，所述导轨的延伸方向的设置可以根据所述C形臂100所需移动的方向设定，例如，所述导轨可以是一个十字形。

本实施例的另一具体实施方式中，所述C形臂100与所述连接支架102之间通过一滑动连接件连接，所述第一驱动单元控制所述滑动连接件沿着所述C形臂100的弯曲的弧形曲线方向移动以使得所述C形臂100可以在其弯曲的弧形曲线方向上移动。

本实施例中，所述机械臂组件包括：

沿着第一方向对称设置于所述支柱101相对的两侧的第一机械手臂201和第二子机械手臂，所述第一机械手臂201和所述第二机械手臂202的端部均设置有用于抓握的抓手2012；

第二驱动单元，设置于所述支柱101内，用于控制所述第一机械手臂201和/或所述第二机械手臂202的抓手2012抓住待接骨的骨头、并控制所述第一机械手臂201和/或所述第二机械手臂202运动以进行接骨；

其中，所述第一方向为垂直于所述支柱101的延伸方向、且与所述支撑台205平行的方向。

采用上述技术方案，可以实现自动接骨，通过所述第一机械手臂201的抓手2012和/或所述第二机械手臂202的抓手2012抓握需要接骨的骨头，然后在所述第二驱动单元的控制下，所述第一机械手臂201和/或所述第二机械手臂202运动，以调整骨头位置精准对接。

骨头错位或者骨头折断需要接骨正位等操作时，需要两个机械手臂相配合以进行相应的操作，本实施例中，所述第一机械手臂201和所述第二机械手臂202对称设置于所述支柱101相对的两侧，而待手术对象位于所述C形臂100的两端之间，也就是正对所述支柱101的位置，便于实现骨头的对接。

本实施例中，所述第一机械手臂201和所述第二机械手臂202的运动方向、以及运动方式均可以根据实际需要设定，所述第一机械手臂201和所述第二机械手臂202的运动可以统一控制，也可以独立控制，所述第一机械手臂201和所述第二机械手臂202的移动方式可以是旋转运动和/或在至少一个平面内的平移移动。

所述第一机械手臂201、所述第二机械手臂202以及所述第一机械手臂201、所述第二机械手臂202与所述第二驱动单元的连接方式均可以有多种，只要实现所述抓手2012可以抓握骨头，并且所述第一机械手臂201和所述第二机械手臂202运动以实现接骨即可，本实施例中，所述第一机械手臂201的结构与所述第二机械手臂202的结构相同，所述第一机械手臂201包括至少一个第一连接杆2011，远离所述支柱101的第一连接杆2011的端部铰接设置所述抓手2012；

所述第二驱动单元包括第一驱动部和第二驱动部，所述第一驱动部与所述第一连接杆2011通过第一传动轴连接，以驱动所述第一机械手臂201和/或所述第二机械手臂202至少在所述第一方向或垂直于所述第一方向的方向上运动；

所述第二驱动部与所述抓手2012连接用于控制相应的所述第一机械手臂201的抓手2012或者所述第二机械手臂202的抓手2012抓握骨头或松开骨头。

所述第一驱动部可以驱动所述第一机械手臂201和所述第二机械手臂202至少在所述第一方向或垂直于所述第一方向的方向上的平移运动，所述第一驱动部还可以控制所述第一机械手臂201和所述第二机械手臂202在与所述第一方向相平行或相垂直的平面内进行旋转运动，以扩大所述手术机器人的适用范围。

采用至少一个第一连接杆2011的结构形式，可以使得第一机械手臂201、第二机械手臂202灵活运动，且抓手2012与相应的第一连接杆2011之间活动连接，也可以增加抓手2012的灵活性。

需要说明的是，第一连接杆2011的具体数量，以及每个第一连接杆2011的长短可以根据实际需要设定，在包括至少两个第一连接杆2011时，至少两个第一连接杆2011的长度可以相同可以不同。

所述第一驱动部和所述第二驱动部均可以为一电机，但并不以此为限。

本实施例中，所述第一连接杆2011具有至少两个时，相邻两个第一连接杆2011之间通过旋转轴连接。

至少两个所述第一连接杆2011的设置，可以扩大所述第一机械手臂201和所述第二机械手臂202的运动范围，具体的所述第一连接杆2011的数量可根据实际需要设定。相邻两个第一连接杆2011之间通过旋转轴连接，可以使得所述第一机械手臂201或所述第二机械手臂202活动更加灵活。

本实施例中，所述机械手臂组件还包括：

沿着第一方向设置于所述支柱101相对的两侧的第三机械手臂203和第四机械手臂204，所述第三机械手臂203和/或所述第四机械手臂204的端部设置有用于夹持手术工具的夹持部2032；

第三驱动单元，设置于所述支柱101内，用于控制所述第三机械手臂203和/或所述第四机械手臂204至少在所述第一方向或垂直于所述第一方向的方向上运动以对待检测对象进行手术；

其中，所述第一方向为垂直于所述支柱101的延伸方向、且与所述支撑台205平行的方向。

第三机械手臂203和第四机械手臂204的设置，实现了手术的自动化实施，在所述第二驱动单元的控制下，所述第三机械手臂203和/或所述第四机械手臂204可以高效、精准的完成相应的手术。

需要说明的是，所述夹持部2032的具体结构形式可以有多种，以实现不同的手术工具的固定，例如，所述夹持部2032可以包括相对设置的两个夹板，两个夹板的一端通过铰接的方式连接在一起。

需要说明的是，所述机械手臂组件可以仅仅包括所述第一机械手臂201、所述第二机械手臂202，也可以仅仅包括第三机械手臂203和第四机械手臂204，或者同时包括所述第一机械手臂201、所述第二机械手臂202、所述第三机械手臂203、所述第四机械手臂204，以增加手术机器人的功能，扩大其适用范围。

本实施例中，所述第三机械手臂203的结构与所述第四机械手臂204的结构相同，所述第三机械手臂203包括至少一个第二连接杆2031，远离所述支柱101的第二连接杆2031的端部铰接设置所述夹持部2032。

采用至少一个第二连接杆2031的结构形式，可以使得第三机械手臂203、

第四机械手臂204灵活运动，且夹持部2032与相应的第二连接杆2031之间活动连接，也可以增加夹持部2032的灵活性。

第二连接杆2031的具体数量，以及每个第二连接杆2031的长短可以根据实际需要设定，在包括至少两个第二连接杆2031时，至少两个第二连接杆2031的长度可以相同可以不同。

本实施例的一具体实施方式中，所述第三驱动单元可以包括第三驱动部和第四驱动部，所述第三驱动部可以控制所述夹持部2032的夹持或松开，所述第四驱动部通过第二传动轴与所述第二连接杆2031连接，以驱动所述第三机械手臂203和/或所述第四机械手臂204至少在所述第一方向或垂直于所述第一方向的方向上运动。

所述第三驱动部和所述第四驱动部均可以为电机，但并不以此为限。

本实施例中，所述第二连接杆2031具有至少两个时，相邻两个第二连接杆2031之间通过旋转轴连接。

相邻两个第二连接杆2031之间通过旋转轴连接的连接方式，使得第三机械手臂203、第四机械手臂204的运动更加灵活。

本实施例中，所述第三机械手臂203或所述第四机械手臂204的端部设置有与所述射线发射部和所述射线接收部相配合、以对待手术对象的待手术部位进行定位的定位件200。

所述射线发射部和所述射线接收部相配合可以对待手术部位进行定位，所述机械臂组件根据所述定位进行相应的手术，而增设所述定位件200，使得所述定位件200与所述射线发射部和所述射线接收部相配合，提高了待手术对象的待手术部位的定位的精确性。

本实施例中，所述定位件200包括红外反射定位小球，但并不以此为限。

本实施例中，所述支撑台205为由相互垂直的第一支撑部2051和第二支撑部2052组成的T形结构，所述第一支撑部2051和所述第二支撑部2052底部分别设置有万向轮206。

T形结构的设置，增加了所述支撑台205的稳定性，所述万向轮206的设置可以使得所述支撑台205灵活的在各个方向移动。

本实施例还提供一种手术机器人系统，如图3所示，包括上述的手术机器人，以及设置于C形臂100的两端之间的用于承载待手术对象302的承载台301。

待手术对象302位于所述承载台301上，通过移动结构移动所述C形臂100，以使得待手术对象302处于检测范围内，通过所述C形臂100上的射线发射部103和射线接收部104对待手术对象302进行检测，所述机械臂组件根据所述C形臂100的检测结果对待手术对象302的待手术部位进行相应的手术，高效、精准的实现手术的自动化进行。

需要说明的是，所述射线发射部103和所述射线接收部104一般采用的是X光射线(但并不以此为限)，所述检测结果包括待手术部位的图像、具体位置坐标等。

以上所述为本实用新型较佳实施例，需要说明的是，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润湿，这些改进和润湿也应视为本实用新型保护范围。

Claims (13)

1.一种手术机器人，其特征在于，包括：

基座；

成像结构，设置于所述基座上，包括C形臂和设置于所述C形臂的两端的射线发射部和射线接收部，以及对所述射线接收部接收的射线进行处理成像的处理器；

机械手臂组件，设置于所述基座上，用于根据所述处理器的处理结果对待手术对象的待手术部位进行手术。

2.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述基座包括一支撑台，以及一垂直所述支撑台设置的支柱，所述C形臂的中部通过一移动结构设置于所述支柱上。

3.根据权利要求2所述的手术机器人，其特征在于，所述移动结构包括：

连接支架，设置于所述C形臂的中部与所述支柱之间；

第一驱动单元，设置于所述支柱或者所述连接支架内，用于控制所述C形臂能够在相垂直的两个平面内摆动、和/或在所述C形臂的体弯曲的弧形曲线方向上进行转动。

4.根据权利要求2所述的手术机器人，其特征在于，所述机械手臂组件包括：

沿着第一方向对称设置于所述支柱相对的两侧的第一机械手臂和第二机械手臂，所述第一机械手臂和所述第二机械手臂的端部均设置有用于抓握的抓手；

第二驱动单元，设置于所述支柱内，用于控制所述第一机械手臂和/或所述第二机械手臂的抓手抓住待接骨的骨头、并控制所述第一机械手臂和/或所述第二机械手臂运动以进行接骨；

其中，所述第一方向为垂直于所述支柱的延伸方向、且与所述支撑台平行的方向。

5.根据权利要求4所述的手术机器人，其特征在于，所述第一机械手臂的结构与所述第二机械手臂的结构相同，所述第一机械手臂包括至少一个第一连接杆，远离所述支柱的第一连接杆的端部铰接设置所述抓手；

所述第二驱动单元包括第一驱动部和第二驱动部，所述第一驱动部与所述第一连接杆通过第一传动轴连接，以驱动所述第一机械手臂和/或所述第二机械手臂至少在所述第一方向或垂直于所述第一方向的方向上运动；

所述第二驱动部与所述抓手连接用于控制相应的所述第一机械手臂的抓手或者所述第二机械手臂的抓手抓握骨头或松开骨头。

6.根据权利要求5所述的手术机器人，其特征在于，所述第一连接杆具有至少两个时，相邻两个第一连接杆之间通过旋转轴连接。

7.根据权利要求2所述的手术机器人，其特征在于，所述机械手臂组件还包括：

沿着第一方向设置于所述支柱相对的两侧的第三机械手臂和第四机械手臂，所述第三机械手臂和/或所述第四机械手臂的端部设置有用于夹持手术工具的夹持部；

第三驱动单元，设置于所述支柱内，用于控制所述第三机械手臂和/或所述第四机械手臂至少在所述第一方向或垂直于所述第一方向的方向上运动以对待检测对象进行手术；

其中，所述第一方向为垂直于所述支柱的延伸方向、且与所述支撑台平行的方向。

8.根据权利要求7所述的手术机器人，其特征在于，所述第三机械手臂的结构与所述第四机械手臂的结构相同，所述第三机械手臂包括至少一个第二连接杆，远离所述支柱的第二连接杆的端部铰接设置所述夹持部。

9.根据权利要求8所述的手术机器人，其特征在于，所述第二连接杆具有至少两个时，相邻两个第二连接杆之间通过旋转轴连接。

10.根据权利要求8所述的手术机器人，其特征在于，所述第三机械手臂或所述第四机械手臂的端部固定设置有与所述射线发射部和所述射线接收部相配合、以对待手术对象的待手术部位进行定位的定位件。

11.根据权利要求10所述的手术机器人，其特征在于，所述定位件包括红外反射定位小球。

12.根据权利要求2所述的手术机器人，其特征在于，所述支撑台为由相互垂直的第一支撑部和第二支撑部组成的T形结构，所述第一支撑部和所述第二支撑部底部分别设置有万向轮。

13.一种手术机器人系统，其特征在于，包括权利要求1-12任一项所述的手术机器人，以及设置于C形臂的两端之间的用于承载待手术对象的承载台。

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