CN211610047U - 手术机器人及其末端手术器械 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种手术机器人及其末端手术器械结构，该末端手术器械包括连接法兰、通道连杆和通道，连接法兰与机械臂末端法兰固定连接，通道连杆一端与连接法兰固定连接，通道连杆另一端与通道采用可拆卸方式固定连接，通道连杆上固定安装有激光头。本技术方案方便通道的消毒，同时通过激光可以在定位完成后由医生方便直观的判断定位的精度，进而再切换到通道最终快速安全的完成手术。

Description

手术机器人及其末端手术器械

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，尤其涉及一种手术机器人及其末端手术器械，该结构可以精准的找到病灶点位置，辅助医生建立手术通道。

背景技术

随着医疗科学技术的不断发展，手术机器人的应用越来越广泛，以骨科手术机器人为例，通常来说，手术机器人的末端会装有手术器械，在手术过程中根据手术需要更换末端的手术器械，特别是对手术器械的消毒灭菌，机器人在手术过程中都被包裹一层消毒幕帘，这对手术过程中需要根据手术需要经常更换机器人末端手术工具的骨科手术来说，临床可接受性就是一大挑战，也会限制了骨科手术机器人在临床的推广。手术机器人在使用过程中末端手术器械结构应更可能的小，防止过多占用医生的手术操作空间，同时手术器械的结构也应该更加灵活，尽可能通过手术机器人的灵活性更多的满足医生的操作要求，在实现精准定位的基础上，节省手术器械占据的手术空间，缩短手术的时间。

骨科手术机器人是医疗领域最早开展研究和应用的手术机器人之一，也是国内外研究较多的手术机器人，目前已有ROBODOC、ACROBOT、MAKO、RIO、 Renaissance、天智航等机器人已获得美国食品药品管理局(FDA)临床许可。例如公开号为CN205083637U的专利文献公开的一种手术机器人末端工具的快装快卸机构。

但是，现有技术中，机器人末端手术器械只包含一个手术通道，手术机器人通过定位以后手术通道就建立完成，这个过程中没有给医生提供一个预判断的方式(目前骨科手术机器人的技术还没有达到让医生完全信任，只是一种辅助医生的工具，再者手术机器人在临床中受多种因素干扰，可能会影响手术机器人的定位精度，所以在定位完成后需要医生预判断当前的定位精度是否满足手术要求)。再者，末端手术器械的通道没有单独设计成可拆卸的结构，不方便消毒，同时也会受通道的局限性影响(如果更换通道可能连带与通道一起的结构进行全部更换)。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是提供一种简单灵活的手术机器人及其末端手术器械结构，方便通道的消毒，同时通过激光可以在定位完成后由医生方便直观的判断定位的精度，进而再切换到通道最终快速安全的完成手术。

为了达到上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

一种手术机器人的末端手术器械，包括连接法兰(3)、通道连杆(8)和通道(9)，连接法兰(3)与机械臂末端法兰(10)固定连接，通道连杆(8)一端与连接法兰(3)固定连接，通道连杆(8)另一端与通道(9)采用可拆卸方式固定连接，通道连杆(8)上固定安装有激光头(7)。

作为优选，所述通道(9)和通道连杆(8)通过圆弧面(91)实现同轴配合，再通过通道(9)上的定位面进行定位，定位完成后通过锁紧件将两者锁紧固定。

作为优选，所述通道连杆(8)上设有激光座(82)，激光座(82)上设有安装孔(821)，安装孔(821)内安装有激光头(7)，激光头(7)的外周面上设有一圈环形凸起(71)，激光头(7)上的环形凸起(71)与安装孔(821)内壁的圆柱面相切，激光座(82)在安装孔(821)的下部均匀分布多个螺纹孔(822)，螺纹孔(822)内装有用于调节激光头(7)的同轴度并固定激光头(7)的紧定螺丝。

作为优选，所述环形凸起(71)整体呈圆环状，环形凸起(71)的横截面呈半圆形。

作为优选，激光头(7)的连接线从通道连杆(8)的法兰连接部(83)的中间孔中穿出，并与连接法兰(3)上的航空插头(4)连接，航空插头(4)通过接插件与机械臂末端法兰(10)上的插头连接。

作为优选，所述连接法兰(3)通过定位销与转接法兰(2)进行定位，转接法兰(2)通过定位销与机械臂末端法兰(10)进行定位，并通过紧固件将转接法兰(2)、连接法兰(3)和机械臂末端法兰(10)进行锁紧固定。

作为优选，配准板(5)通过与通道连杆(8)上预留的凹槽进行定位，并通过紧固件与通道连杆(8)进行锁紧固定。

作为优选，在配准板(5)的两翼分别呈阵列分布设置有多个用于压入钢球的孔。

作为优选，通道连杆(8)的通道连接部(81)通过矩形连接端与连接法兰 (3)配合定位并通过紧固件锁紧固定。

一种手术机器人，包括如上所述的一种手术机器人的末端手术器械。

本实用新型由于采用了以上的技术方案，激光通道配准板一体式结构，通道单独可拆卸，方便拆装以及器械的消毒，结构简单灵活，定位精确，适用多种姿态角度的定位。通过激光可以在定位完成后由医生方便直观的判断定位的精度，进而再切换到通道最终快速安全的完成手术。

附图说明

图1是本实用新型末端手术器械的爆炸图；

图2是本实用新型末端手术器械的结构示意图；

图3是本实用新型末端手术器械的局部剖视图；

图4是本实用新型末端手术器械的装配示意图；

图5是激光头的装配结构示意图；

图6是激光头的外形结构示意图；

图7是本实用新型和X光机的配准示意图。

其中，1、定位销；2、转接法兰；3、连接法兰；4、航空插头；5、配准板； 6、锁紧盖；7、激光头；71、环形凸起；8、通道连杆；81、通道连接部；82、激光座；821、安装孔；83、法兰连接部；9、通道；10、机械臂末端法兰；11、 X光机的影像增强器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

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”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1至3所示的一种手术机器人的末端手术器械，包括连接法兰3、通道连杆8和通道9，连接法兰3与机械臂末端法兰10固定连接，通道连杆8一端与连接法兰3固定连接，通道连杆8另一端与通道9采用可拆卸方式固定连接，通道连杆8上固定安装有激光头7。

本实施例中，所述通道9和通道连杆8通过圆弧面91实现同轴配合，再通过通道9上的定位面进行定位，定位完成后通过锁紧件将两者锁紧固定。这样，在手术过程中方便可拆卸进行消毒。

本实施例中，所述通道连杆8上设有激光座82，激光座82上设有安装孔 821，安装孔821内安装有激光头7，激光头7的外周面上设有一圈环形凸起71，激光头7上的环形凸起71与安装孔821内壁的圆柱面相切，激光座82在安装孔821的下部均匀分布多个螺纹孔822，螺纹孔822内装有用于调节激光头7 的同轴度并固定激光头7的紧定螺丝。

本实施例中，所述环形凸起71整体呈圆环状，环形凸起71的横截面呈半圆形。如图5、6所示，在激光头7的外圆柱面上加工一圈如图所示的半圆形小凸台，将激光头7装入激光座82的安装孔中，通过机械加工的精度保证两者的装配要求，安装孔的圆柱面与激光头7的半圆形小凸台相切，并且保证装配完成后，激光头7可以在安装孔中以半圆形小凸台为支点自由摆动，在安装孔的底部通过均匀分布的四个螺纹孔中装入的紧定螺丝调节激光头7的同轴度，并固定激光头7。通过此激光装配调节的方法，方便快速的调节激光与安装孔的同轴度，同时在末端器械上增加激光，可以使医生在手术过程中更加直观明了的判断定位精度。也可以用于医生在患者体表上进行标记，规划手术路径等。

本实施例中，激光头7的连接线从通道连杆8的法兰连接部83的中间孔中穿出，并与连接法兰3上的航空插头4连接，航空插头4通过接插件与机械臂末端法兰10上的插头连接。这样，将激光头7的连接线从通道连杆8的中间孔中穿出，并与航空插头4焊接，通过接插件将航空插头4与机械臂末端法兰的插头连接，通过机器人操作软件界面控制激光的开关，将激光头7末端安装在通道连杆8的安装孔中，同时将锁紧盖6拧紧。

本实施例中，所述连接法兰3通过定位销与转接法兰2进行定位，转接法兰2通过定位销与机械臂末端法兰10进行定位，并通过紧固件将转接法兰2、连接法兰3和机械臂末端法兰10进行锁紧固定。通道连杆8的通道连接部81 通过矩形连接端与连接法兰3配合定位并通过紧固件锁紧固定。这样，通过机械加工方式保证装配的精度，连接完成后通过紧定螺丝进行锁紧，在使用过程中方便拆卸。

本实施例中，配准板5通过与通道连杆8上预留的凹槽831进行定位，并通过紧固件与通道连杆8进行锁紧固定。在配准板5的两翼分别呈阵列分布设置有多个用于压入钢球的孔。

本实施例中，转接法兰2、配准板5采用POM工程塑料材质，其余各结构组件采用316医用不锈钢材质。

一种手术机器人，包括如上所述的一种手术机器人的末端手术器械。

一种手术机器人的配准方法，该手术机器人的机械臂末端法兰10上安装有如上所述的一种手术机器人的末端手术器械，并包括如下步骤：如图2、7所示，将配准板5固定在通道连杆8预留的位置上，配准板的材质为POM工程塑料主要是为了配准板在X光机下的显影；在配准板上预留的多个孔中分别压入钢球，将所述末端手术器械移动到X光机的影像增强器下，使配准板的上表面平行于X 光机的影像增强器平面，通过在X光机下透视获得X光片；根据多个钢球的空间位置关系，解得配准板在X光机影像增强器下的位置信息；根据配准板和激光头7及通道9的空间位置关系，解得激光头7以及通道9在X光机下的位置信息。

一种手术机器人系统，包括手术机器人和X光机，该手术机器人的机械臂末端法兰10上安装有如上所述的一种手术机器人的末端手术器械。

一种存储介质，其上存储有计算机可读的指令，该指令被处理器执行时实现如上所述配准方法的步骤。

在临床手术过程中，本实用新型可以实现激光与通道双重定位，激光定位方便医生查看当前的定位精度是否满足手术要求，是否定位到病灶点的位置，同时通道部分做成可拆卸的结构，手术过程中通道前面的所有部分包括机械臂都可以用无菌罩进行隔离，只对通道以及配套的套筒进行消毒即可，这样在手术过程中可以更好的辅助医生，也使手术过程更加安全、方便。

本实用新型具有下述优点：1、结构简单；2、激光通道一体；3、通道可拆卸，方便器械消毒4、整体结构灵活，定位精确，适应多种姿态角度的定位。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。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 (10)

1.一种手术机器人的末端手术器械，其特征在于，包括连接法兰(3)、通道连杆(8)和通道(9)，连接法兰(3)与机械臂末端法兰(10)固定连接，通道连杆(8)一端与连接法兰(3)固定连接，通道连杆(8)另一端与通道(9)采用可拆卸方式固定连接，通道连杆(8)上固定安装有激光头(7)。

2.根据权利要求1所述的一种手术机器人的末端手术器械，其特征在于，所述通道(9)和通道连杆(8)通过圆弧面(91)实现同轴配合，再通过通道(9)上的定位面进行定位，定位完成后通过锁紧件将两者锁紧固定。

3.根据权利要求1所述的一种手术机器人的末端手术器械，其特征在于，所述通道连杆(8)上设有激光座(82)，激光座(82)上设有安装孔(821)，安装孔(821)内安装有激光头(7)，激光头(7)的外周面上设有一圈环形凸起(71)，激光头(7)上的环形凸起(71)与安装孔(821)内壁的圆柱面相切，激光座(82)在安装孔(821)的下部均匀分布多个螺纹孔(822)，螺纹孔(822)内装有用于调节激光头(7)的同轴度并固定激光头(7)的紧定螺丝。

4.根据权利要求3所述的一种手术机器人的末端手术器械，其特征在于，所述环形凸起(71)整体呈圆环状，环形凸起(71)的横截面呈半圆形。

5.根据权利要求3所述的一种手术机器人的末端手术器械，其特征在于，激光头(7)的连接线从通道连杆(8)的法兰连接部(83)的中间孔中穿出，并与连接法兰(3)上的航空插头(4)连接，航空插头(4)通过接插件与机械臂末端法兰(10)上的插头连接。

6.根据权利要求1所述的一种手术机器人的末端手术器械，其特征在于，所述连接法兰(3)通过定位销与转接法兰(2)进行定位，转接法兰(2)通过定位销与机械臂末端法兰(10)进行定位，并通过紧固件将转接法兰(2)、连接法兰(3)和机械臂末端法兰(10)进行锁紧固定。

7.根据权利要求1所述的一种手术机器人的末端手术器械，其特征在于，配准板(5)通过与通道连杆(8)上预留的凹槽进行定位，并通过紧固件与通道连杆(8)进行锁紧固定。

8.根据权利要求7所述的一种手术机器人的末端手术器械，其特征在于，在配准板(5)的两翼分别呈阵列分布设置有多个用于压入钢球的孔。

9.根据权利要求1所述的一种手术机器人的末端手术器械，其特征在于，通道连杆(8)的通道连接部(81)通过矩形连接端与连接法兰(3)配合定位并通过紧固件锁紧固定。

10.一种手术机器人，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的一种手术机器人的末端手术器械。

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