CN211433290U - 一种快换机构及使用该快换机构的手术机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于医疗器械技术领域，涉及一种快换机构，包括器械机构和驱动机构，所述器械机构包括公头座，所述公头座上设有多个转轴，所述转轴上设有限位槽；所述驱动机构包括母头座，所述母头座上设有多个与所述转轴一一对应的电机，所述电机输出轴上设有可伸缩凸台；所述公头座和母头座可拆卸连接，当公头座和母头座连接时，转轴挤压在可伸缩凸台的端部，可伸缩凸台在电机作用下转动至限位槽时，可伸缩凸台复位并伸入限位槽内，从而实现电机带动转轴转动。本实用新型能够实现微创外科手术过程中快速更换不同的手术器械，大大减少了术中等待时间，从而变相降低了病人手术过程中的痛苦以及手术的风险性，具有很大的市场价值，值得广泛推广应用。

Description

一种快换机构及使用该快换机构的手术机器人

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，具体涉及一种快换机构及使用该快换机构的手术机器人。

背景技术

微创手术，顾名思义就是微小创伤的手术。是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备进行的手术。创伤小、疼痛轻、恢复快是每个需要手术的病人的梦想，微创外科使这个梦想成为了现实。随着科技的发展，微创手术机器人在临床上的应用愈加广泛。由于微创手术过程中需要用到不同的器械伸入到人体内协同操作来完成手术，为了最大限度减轻病人在手术过程中的痛苦，这就要求手术器械端与机器人控制端之间能够快速、牢靠地拆卸与更换。

目前，在临床上广泛应用的DaVinci系统手术器械EndoWrist以及专利号为CN101627921A的中国专利公布的用于机器人外科手术的手术器械的快换机构，在更换器械时，或是逐一手动分别将手术器械端与机器人控制端的连接部位调到“初始位置”，或是通过复位操作将机器人控制端的连接部位调到“初始位置”，再手动将手术器械端的连接部位调到“初始位置”，或是通过光电传感器检测“初始位置”信号后才能进行分离更换。然后，才能进行更换。这就“大大”增加了手术时间，从而变相增加了病人手术过程中的痛苦以及手术的风险性。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中手术机器人更换器械时操作复杂、耗时长的问题，提供了一种能够实现微创外科手术过程中快速更换不同的手术器械的快换机构及使用该快换机构的手术机器人。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种快换机构，包括：

器械机构，所述器械机构包括公头座，所述公头座上设有多个转轴，所述转轴上设有限位槽；

驱动机构，所述驱动机构包括母头座，所述母头座上设有多个与所述转轴一一对应的电机，所述电机输出轴上设有可伸缩凸台；

所述公头座和母头座可拆卸连接，当公头座和母头座连接时，转轴挤压在可伸缩凸台的端部，可伸缩凸台在电机作用下转动至限位槽时，可伸缩凸台复位并伸入限位槽内，从而实现电机带动转轴转动。

优选的，还包括导向机构，用于公头座和母头座对插时的导向作用，所述导向机构包括设置在公头座上的导向槽，和设置在母头座上与导向槽相匹配的导向块。

优选的，还包括锁紧机构，用于公头座和母头座对插时的锁紧作用，所述锁紧机构包括设置在公头座上的卡钩，和设置在母头座上与卡钩相匹配的卡槽，所述卡槽内设有可移动卡块。

优选的，所述卡块一端连接对插按钮，另一端连接第一弹簧，所述卡块在卡槽内的移动方向与卡钩在卡槽内的移动方向相互垂直。

优选的，还包括芯片机构，所述芯片机构包括设置在公头座上的第一芯片，和设置在母头座上的第二芯片，所述第一芯片上具有探针公头，所述第二芯片上具有与探针公头相匹配的探针母头。

优选的，所述电机输出轴上设有联轴器和磁铁片，所述联轴器上设有台阶孔，所述可伸缩凸台远离转轴的一端卡设在台阶孔内，且台阶孔内还设有第二弹簧，所述第二弹簧一端连接可伸缩凸台，另一端连接磁铁片。

优选的，每个所述联轴器上均设有两个相互对称设置的台阶孔。

优选的，所述电机还连接有电机复位芯片。

一种手术机器人，包括上述快换机构。

采用上述技术方案后，本实用新型提供的一种快换机构及使用该快换机构的手术机器人具有以下有益效果：

本实用新型的器械机构和驱动机构之间通过设置在公头座上具有限位槽的转轴和设置在母头座电机输出轴上的可伸缩凸台实现配合连接，这种配合方式易于器械机构和驱动机构之间的快速插接和分离，且插接时，器械机构和驱动机构均不需要回到特定的“初始位置”，直接对插即可，大大减少了手术过程中的等待时间，从而能够降低病人手术过程中的痛苦以及手术的风险性；通过导向机构的设置，能够在器械机构和驱动机构对插时起到很好的引导作用，进一步节省对插时间，保证更换效率；通过锁紧机构的设置，能够保证器械机构和驱动机构对插连接后的稳定性，从而保证使用的安全性；通过芯片机构的设置，能够在器械机构和驱动机构连接时，获取器械机构的相关信息，进一步提高机构的智能化；综上所述，本实用新型具有结构简单，操作方便，能够直接并快速进行对接和分离等优点，具有很大的市场价值，值得广泛推广应用。

附图说明

图1为本实用新型一种快换机构的结构示意图；

图2为本实用新型中器械机构的结构示意图；

图3为本实用新型中驱动机构的结构示意图；

图4为本实用新型中驱动机构的部分结构示意图一；

图5为本实用新型中驱动机构的部分结构示意图二；

图6为本实用新型中联轴器的结构剖视图；

图7为本实用新型中联轴器和磁铁片的结构示意图。

其中：器械机构1、公头座11、转轴12、限位槽121、导向槽13、卡钩14、探针公头15、驱动机构2、母头座21、电机22、可伸缩凸台221、联轴器222、磁铁片223、第二弹簧224、导向块23、卡槽24、卡块25、对插按钮26、第一弹簧27、探针母头28、电机复位芯片29。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-7所示，本实用新型提供的一种快换机构，包括可拆卸连接的器械机构1和驱动机构2，器械机构1包括公头座11，公头座11上设有多个转轴12，转轴12上设有限位槽121，驱动机构2包括母头座21，母头座21上设有多个与转轴12一一对应的电机22，电机22输出轴上设有可伸缩凸台221，公头座11和母头座21之间为可拆卸连接关系，当公头座11和母头座21连接时，转轴12挤压在可伸缩凸台221的端部，可伸缩凸台221在电机22作用下转动至限位槽121时，可伸缩凸台221复位并伸入限位槽121内，从而实现电机22带动转轴12转动，即实现电机22输出轴与转轴12的动力连接。

具体的，公头座11上设有四个两两对称的转轴12，且转轴12突出于公头座11与母头座21连接的一面设置，限位槽121由转轴12远离公头座11的一面向靠近公头座11的方向延伸开设，且限位槽121与转轴12同心设置，母头座21上设有四个与转轴12相匹配的通孔，可伸缩凸台221位于该通孔内，且可伸缩凸台221的伸缩方向与该通孔的轴线方向相互平行，当公头座11和母头座21连接时，转轴12插入通孔内，可伸缩凸台221或被转轴12端面挤压向右收缩，或位于限位槽121内，直接完成动力连接，因此，无论可伸缩凸台221处于转轴12的什么位置，只需要电机22转动，就能够带动不在限位槽121内的可伸缩凸台221转动，当可伸缩凸台221转动至限位槽121的位置时，可伸缩凸台221就能够在自身弹性复位功能的作用下进入限位槽121内；因此，公头座11和母头座21连接时，都不需要回到“初始位置”，直接对插，只需在完成连接后在进行新器械的复位操作(电机22回归零位)，即可直接使用。

进一步优选的，电机22输出轴上设有联轴器222和磁铁片223，联轴器222上设有台阶孔，具体的，每个联轴器222上均设有两个相互对称设置的台阶孔，每个台阶孔内都设有可伸缩凸台221和第二弹簧224，可伸缩凸台221远离转轴12的一端卡设在台阶孔内，第二弹簧224一端连接可伸缩凸台221，另一端连接磁铁片223，因此，可伸缩凸台221能够克服第二弹簧224的弹力在台阶孔进行伸缩移动，同时，电机22还连接有电机复位芯片29，电机复位芯片29内的“霍尔传感器”能够检测磁铁片223的位置信号，从而驱动电机22转动回归到零位。

进一步的，还包括导向机构，具体的，导向机构包括设置在公头座11上的导向槽13，和设置在母头座21上与导向槽13相匹配的导向块23，能够在公头座11和母头座21连接时起到引导作用。

进一步的，还包括锁紧机构，具体的，锁紧机构包括设置在公头座11上的卡钩14，和设置在母头座21上与卡钩14相匹配的卡槽24，卡槽24内设有可移动卡块25，卡块25一端连接对插按钮26，另一端连接第一弹簧27，卡块25在卡槽24内的移动方向与卡钩14在卡槽24内的移动方向相互垂直，当卡钩14朝向卡槽24运动时，按下对插按钮26，克服第一弹簧27作用力，推动卡块25移开，最终卡钩14伸入到卡槽24内，松开对插按钮26，卡块25在第一弹簧27的作用下复位并卡住卡钩14，完成锁紧工作；如需解除锁紧，同样按下对插按钮26，克服第一弹簧27作用力，推动卡块25移开，即可解除卡块25对卡钩14的限位，即可顺利拔出卡勾14。

进一步的，还包括芯片机构，具体的，芯片机构包括设置在公头座11上的第一芯片，和设置在母头座21上的第二芯片，第一芯片上具有探针公头15，第二芯片上具有与探针公头15相匹配的探针母头28，当公头座11和母头座21连接时，探针公头15插入探针母头28，能够实现第一芯片和第二芯片的电连接，第二芯片能够获取第一芯片上的器械机构的相关信息，具体的，探针公头15设置在公头座11的导向槽13内，探针母头28设置在母头座21导向块23的端部，由于驱动机构2上可连接的器械机构1的不唯一性，因此对于驱动机构2通过芯片机构获取器械机构1的相关信息尤为重要，其中，相关信息包括但不限于器械机构1的使用次数，以及器械种类、器械寿命等等。

本实用新型提供的一种快换机构使用时，当器械机构1需要与驱动机构2分离时：按下对插按钮26，向外拔器械机构1即可实现器械机构1与驱动机构2分离工作；当器械机构1需要与驱动机构2连接时：按下对插按钮26，稍微用力使得器械机构1的导向槽13与驱动机构2的导向块23进行对插，待到公头座11端面与母头座21端面贴合时，松开对插按钮26，完成公头座11与母头座21之间的锁紧工作，此时，探针公头15与探针母头28通电，而可伸缩凸台221或是受到转轴12端面挤压被压进联轴器222的台阶孔内，或是位于转轴12端面的限位槽121内，直接完成动力上的连接，无论可伸缩凸台221处于何种状态，电机复位芯片29内的“霍尔传感器”检测磁铁片223的位置信号，驱动电机22转动回归到零位，在此过程中，固定在,电机22输出轴上的联轴器222也会随电机22转动，当两个可伸缩凸台221的连线与限位槽121平行时，可伸缩凸台221就会在被压缩的第二弹簧224的作用下弹回到转轴12端面的限位槽121内，完成动力上的连接；因此，器械机构1与驱动机构2在连接时，都不需要回到“初始位置”，直接对插即可，只需要在对插完成后，复位电机22，即可完成两者间的动力连接，直接投入使用。

本实用新型还提供一种手术机器人，包括上述快换机构，从而能够实现微创外科手术过程中快速更换不同的手术器械，缩短手术时间，减轻病患痛苦。

综上所述，本实用新型提供的一种快换机构及使用该快换机构的手术机器人，在手术过程中更换器械时，器械机构和驱动机构都不需要手动或复位来回到“初始位置”，可直接进行对插，只需在完成连接后在进行新器械的复位操作(电机回归零位)即可，大大减少了术中等待时间，从而变相降低了病人手术过程中的痛苦以及手术的风险性，具有很大的市场价值，值得广泛推广应用。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种快换机构，其特征在于：包括：

器械机构(1)，所述器械机构(1)包括公头座(11)，所述公头座(11)上设有多个转轴(12)，所述转轴(12)上设有限位槽(121)；

驱动机构(2)，所述驱动机构(2)包括母头座(21)，所述母头座(21)上设有多个与所述转轴(12)一一对应的电机(22)，所述电机(22)输出轴上设有可伸缩凸台(221)；

所述公头座(11)和母头座(21)可拆卸连接，当公头座(11)和母头座(21)连接时，转轴(12)挤压在可伸缩凸台(221)的端部，可伸缩凸台(221)在电机(22)作用下转动至限位槽(121)时，可伸缩凸台(221)复位并伸入限位槽(121)内，从而实现电机(22)带动转轴(12)转动。

2.根据权利要求1所述的一种快换机构，其特征在于：还包括导向机构，所述导向机构包括设置在公头座(11)上的导向槽(13)，和设置在母头座(21)上与导向槽(13)相匹配的导向块(23)。

3.根据权利要求1所述的一种快换机构，其特征在于：还包括锁紧机构，所述锁紧机构包括设置在公头座(11)上的卡钩(14)，和设置在母头座(21)上与卡钩(14)相匹配的卡槽(24)，所述卡槽(24)内设有可移动卡块(25)。

4.根据权利要求3所述的一种快换机构，其特征在于：所述卡块(25)一端连接对插按钮(26)，另一端连接第一弹簧(27)，所述卡块(25)在卡槽(24)内的移动方向与卡钩(14)在卡槽(24)内的移动方向相互垂直。

5.根据权利要求1所述的一种快换机构，其特征在于：还包括芯片机构，所述芯片机构包括设置在公头座(11)上的第一芯片，和设置在母头座(21)上的第二芯片，所述第一芯片上具有探针公头(15)，所述第二芯片上具有与探针公头(15)相匹配的探针母头(28)。

6.根据权利要求1所述的一种快换机构，其特征在于：所述电机(22)输出轴上设有联轴器(222)和磁铁片(223)，所述联轴器(222)上设有台阶孔，所述可伸缩凸台(221)远离转轴(12)的一端卡设在台阶孔内，且台阶孔内还设有第二弹簧(224)，所述第二弹簧(224)一端连接可伸缩凸台(221)，另一端连接磁铁片(223)。

7.根据权利要求6所述的一种快换机构，其特征在于：每个所述联轴器(222)上均设有两个相互对称设置的台阶孔。

8.根据权利要求1所述的一种快换机构，其特征在于：所述电机(22)还连接有电机复位芯片(29)。

9.一种手术机器人，其特征在于：包括如权利要求1-8任意一项所述的快换机构。

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