CN212913372U - 手术机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种手术机器人，属于医疗器械技术领域。它解决了现有的手术机器人在断电时侵入器械的取出会对组织/器官造成损伤的问题。本手术机器人，包括基部和用于安装器械座的导轨座，导轨座通过具有至少六个自由度的关节组件可调节地与基部连接，导轨座上设有沿器械座的侵入方向直线延伸的导轨，导轨上配合设有滑座，器械座设于滑座上，导轨座上设有用于驱动滑座动作的驱动结构。本实用新型在断电时侵入器械的取出不会对组织/器官造成损伤。

Description

手术机器人

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，涉及一种手术机器人。

背景技术

微创手术机器人可以减轻医生在手术过程中的体力劳动，同时达到精准手术的目的，使患者微创伤、失血少、术后感染少、术后恢复快。微创手术机器人系统通常使用主从式控制模式：操作者在对主手进行操作时，手部运动会带动主手随之运动，主手关节处传感器可以测量运动信息，通过主从控制算法将主手的运动映射到从手，从手各关节被动运动，带动手术器械实现相应运动。例如，中国专利公开了一种医学机器人[授权公告号为CN105263435B]，具有基部；用于耦接最小侵入器械的器械法兰，器械法兰通过被促动的运动学系统能调整地与基部连接；和用于耦接管的管法兰，其中，管法兰通过运动的关节组与运动学系统连接，关节组具有至少一个、特别是电的、被促动的和/或至少一个有弹性地被束缚的被动的和/或至少一个能锁定的关节。

上述的医学机器人由于侵入器械与器械法兰固连，要使侵入器械的末端执行器运动至指定位置，其只能通过运动学系统的动作实现。手术过程中，侵入器械的末端执行器伸入人体夹持/穿刺人体的组织/器官，此时若出现系统断电且故障无法排除时，需要手动将末端执行器从人体内取出。在将末端执行器取出时，运动学系统与侵入器械联动，造成末端执行器摆动，从而导致末端执行器拉伤或划破人体的组织/器官。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种在断电时不会对组织/器官造成损伤的手术机器人。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

手术机器人，包括基部和用于安装器械座的导轨座，所述的导轨座通过具有至少六个自由度的关节组件可调节地与基部连接，所述的导轨座上设有沿器械座的侵入方向直线延伸的导轨，所述的导轨上配合设有滑座，所述的器械座设于滑座上，所述的导轨座上设有用于驱动滑座动作的驱动结构。驱动结构通常由电能驱动，断电后驱动结构也可手动驱动，保证断电后滑座还能直线运动。器械座上安装有侵入器械。手术断电后，在保持关节组件与导轨座位置不变的前提下，驱动结构为手动驱动，滑座沿着导轨直线运动，器械座退回，此过程不会造成器械座末端执行器的摆动，从而避免了末端执行器拉伤或划破人体的组织/器官，安全性高。在驱动结构的作用下滑座沿着导轨直线运动给，运动到位后，驱动结构可使滑座停留在当前位置。

在上述的手术机器人中，所述的驱动结构包括设于导轨座上的传动轮一、传动轮二、绕设在传动轮一与传动轮二上呈环形的同步带以及用于驱动传动轮一/传动轮二转动的电机，由传动轮一与传动轮二张紧的同步带具有两条相互平行的直边，所述的直边与导轨平行，上述的滑座与同步带的其中一个直边固连。

由于同步带张紧在传动轮一与传动轮二上，当电机驱动传动轮一/传动轮二沿自身中轴线转动时，通过同步带带动传动轮二/传动轮一沿自身中轴线转动，从而带动滑座直线运动。

在上述的手术机器人中，所述的导轨、滑座和器械座设于导轨座的前侧，所述的传动轮一、传动轮二、同步带和电机设于导轨座的背侧，所述的导轨座上具有靠近导轨设置且与导轨平行的导槽，所述的滑座上设有伸入导槽的连接部，所述连接部穿过导槽后与同步带的其中一个直边固连。导槽的另一个作用是供侵入器械的连接线缆穿过。

关节组件与导轨座的背侧连接。由于导轨、滑座和器械座设于导轨座的前侧，传动轮一、传动轮二、同步带和电机设于导轨座的背侧，其目的是为了避免传动轮一、传动轮二和同步带对器械座的运动造成干扰。

在上述的手术机器人中，所述电机的输出轴与导轨平行，所述的传动轮一/ 传动轮二上同轴固连有传动轮三，所述电机的输出轴与传动轮三之间通过变向传动构件传动连接。导轨沿导轨座的长度方向延伸，由于电机的输出轴与导轨平行，电机也沿导轨座的长度方向延伸，可减小整体的横向占用空间。

在上述的手术机器人中，所述导轨座的一端垂直固连有安装板，所述的电机垂直固定在安装板的一侧上，所述安装板的另一侧上固定有支座一和支座二；所述的变向传动构件包括设于电机输出轴上的输入轮、安装于支座一上的与传动轮二的轴线平行的传动轴、同轴固连在传动轴上的传动轮四与输出轮、套设于传动轴上的中间轮一、安装于支座二上的与电机的输出轴平行的中间轮二以及传动带一，所述输入轮的中轴线与传动轴的中轴线异面垂直，所述的传动带一由输入轮引出后依次绕传动轮四、中间轮二与中间轮一后绕回输入轮，所述的输出轮通过传动带二与传动轮三传动连接。通过此种结构涉及，不仅节省了占用空间，而且传动效果好，传动时产生的噪音小。

在上述的手术机器人中，所述传动轮四的外径大于输入轮的外径，所述中间轮一的外径等于中间轮二的外径。

在上述的手术机器人中，所述的关节组件包括至少6个串联设置的连杆和与连杆数量相等的能锁定的关节，两相邻的连杆之间均设有一个能锁定的关节，位于首端的连杆与基部之间也设有一个能锁定的关节，位于尾端的连杆与导轨座的背侧连接。能锁定的关节为旋转关节，采用现有技术中已知的结构，以达到多自由度的目的。

在上述的手术机器人中，所述的连杆为10-12个。

在上述的手术机器人中，所述的连杆为12个。

在上述的手术机器人中，所述的导轨座上固连有穿刺器，所述的器械座上设有穿设在穿刺器内的器械杆。

与现有技术相比，本手术机器人具有以下优点：

由于导轨座上设有导轨，导轨上配合设有滑座，器械座设于滑座上，当断电时，在保持关节组件与导轨座位置不变的前提下，驱动滑座沿导轨直线运动，使侵入器械退出手术部位，此过程不会造成侵入器械末端执行器的摆动，从而避免了末端执行器拉伤或划破人体的组织/器官，提高手术安全性。

附图说明

图1是本实用新型提供的手术机器人的结构示意图。

图2是本实用新型提供的驱动结构的结构示意图。

图3是本实用新型提供的驱动结构的部分结构示意图。

图4是本实用新型提供的变向传动构件的结构示意图。

图中，1、基部；2、器械座；3、导轨座；4、导轨；5、滑座；6、传动轮一；7、传动轮二；8、同步带；9、电机；10、传动轮三；11、安装板；12、支座一；13、支座二；14、输入轮；15、传动轮四；16、输出轮；17、中间轮一；18、中间轮二；19、传动带一；20、传动带二；21、连杆；22、能锁定的关节。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示的手术机器人，包括基部1和用于安装器械座2的导轨座3，导轨座3通过具有至少六个自由度的关节组件可调节地与基部1连接。关节组件包括10-12个串联设置的连杆21和与连杆21数量相等的能锁定的关节22。具体的，如图1所示，连杆21为12个，两相邻的连杆21之间均设有一个能锁定的关节22，位于首端的连杆21与基部1之间也设有一个能锁定的关节22，位于尾端的连杆21与导轨座3的背侧连接。能锁定的关节22采用现有技术中(例如CN201780080500.2)已知的结构，以达到多自由度并能锁定的目的。如图1 所示，导轨座3上固连有穿刺器，器械座2上设有穿设在穿刺器内的器械杆。

如图1所示，导轨座3上设有沿器械座2的侵入方向直线延伸的导轨4，导轨4上配合设有滑座5，器械座2可拆卸地连接于滑座5上，导轨座3上设有用于驱动滑座5动作的驱动结构。驱动结构通常由电能驱动，断电后驱动结构也可手动驱动，保证断电后滑座5还能直线运动。手术断电后，在保持关节组件与导轨座3位置不变的前提下，驱动结构为手动驱动，滑座5沿着导轨4直线运动，器械座2退回，此过程不会造成器械座2末端执行器的摆动，从而避免了末端执行器拉伤或划破人体的组织/器官，安全性高。在驱动结构的作用下滑座5沿着导轨4直线运动给，运动到位后，驱动结构可使滑座5停留在当前位置。

本实施例中，为了实现器械座2与滑座5的可拆卸连接，在滑座5上设置有与导轨4平行的T型滑槽或滑轨，T型滑槽或滑轨完全贯通滑座5设置，在器械座2上设有与T型滑槽或滑轨配合的滑块，同时在滑块上设置锁紧螺钉，无需拆卸器械座2时，其可通过锁紧螺钉固定在滑座5上。

如图2所示，驱动结构包括设于导轨座3上的传动轮一6、传动轮二7、绕设在传动轮一6与传动轮二7上呈环形的同步带8以及用于驱动传动轮二7转动的电机9，由传动轮一6与传动轮二7张紧的同步带8具有两条相互平行的直边，直边与导轨4平行，滑座5与同步带8的其中一个直边固连。由于同步带8 张紧在传动轮一6与传动轮二7上，当电机9驱动传动轮二7沿自身中轴线转动时，通过同步带8带动传动轮一6沿自身中轴线转动，从而带动滑座5直线运动。

本实施例中，如图2所示，导轨4、滑座5和器械座2设于导轨座3的前侧，传动轮一6、传动轮二7、同步带8和电机9设于导轨座3的背侧，导轨座3上具有靠近导轨4设置且与导轨4平行的导槽，滑座5上设有伸入导槽的连接部，连接部穿过导槽后与同步带8的其中一个直边固连。关节组件与导轨座3的背侧连接。由于导轨4、滑座5和器械座2设于导轨座3的前侧，传动轮一6、传动轮二7、同步带8和电机9设于导轨座3的背侧，其目的是为了避免传动轮一6、传动轮二7和同步带8对器械座2的运动造成干扰。

如图3所示，电机9的输出轴与导轨4平行，传动轮二7上同轴固连有传动轮三10，电机9的输出轴与传动轮三10之间通过变向传动构件传动连接。导轨4沿导轨座3的长度方向延伸，由于电机9的输出轴与导轨4平行，电机9 也沿导轨座3的长度方向延伸，可减小整体的横向占用空间。

如图3和图4所示，导轨座3的一端垂直固连有安装板11，电机9垂直固定在安装板11的一侧上，安装板11的另一侧上固定有支座一12和支座二13。如图4所示，变向传动构件包括设于电机9输出轴上的输入轮14、安装于支座一12上的与传动轮二7的轴线平行的传动轴、同轴固连在传动轴上的传动轮四 15与输出轮16、套设于传动轴上的中间轮一17、安装于支座二13上的与电机 9的输出轴平行的中间轮二18以及传动带一19，输入轮14的中轴线与传动轴的中轴线异面垂直，传动带一19由输入轮14引出后依次绕传动轮四15、中间轮二18与中间轮一17后绕回输入轮14，输出轮16通过传动带二20与传动轮三10传动连接。通过此种结构涉及，不仅节省了占用空间，而且传动效果好，传动时产生的噪音小。如图4所示，传动轮四15的外径大于输入轮14的外径，中间轮一17的外径等于中间轮二18的外径。

本实施例中，由于导轨座3上设有导轨4，导轨4上配合设有滑座5，器械座2可拆卸地连接于滑座5上，当断电时，在保持所有关节静止的前提下，驱动滑座5沿导轨4直线运动(即驱动直线关节运动)，可以使侵入器械退出手术开口部位，此过程不会造成器械座2末端执行器的摆动，从而避免了末端执行器拉伤或划破人体的组织/器官，提高手术安全性。另外，导轨座3固定了其前端戳卡的位置，戳卡连接人体开口，在拔出末端执行器时，固定的戳卡起到保护作用。

作为另一种实施例方式，电机9的输出轴通过行星减速器与传动轮二7传动连接。具体的，传动轮一6的中轴线与导轨4垂直，传动轮二7的中轴线与导轨4垂直，电机9的输出轴与导轨4垂直，电机9的输出轴与行星减速器的输入端连接，行星减速器的输出轴与传动轮二7同轴固连。还设有抱闸和编码器，用于控制电机的转角及启停。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种手术机器人，包括基部(1)和用于安装器械座(2)的导轨座(3)，所述的导轨座(3)通过具有至少六个自由度的关节组件可调节地与基部(1)连接，其特征在于，所述的导轨座(3)上设有沿器械座(2)的侵入方向直线延伸的导轨(4)，所述的导轨(4)上配合设有滑座(5)，所述的器械座(2)设于滑座(5)上，所述的导轨座(3)上设有用于驱动滑座(5)动作的驱动结构。

2.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述的驱动结构包括设于导轨座(3)上的传动轮一(6)、传动轮二(7)、绕设在传动轮一(6)与传动轮二(7)上呈环形的同步带(8)以及用于驱动传动轮二(7)转动的电机(9)，由传动轮一(6)与传动轮二(7)张紧的同步带(8)具有两条相互平行的直边，所述的直边与导轨(4)平行，上述的滑座(5)与同步带(8)的其中一个直边固连。

3.根据权利要求2所述的手术机器人，其特征在于，所述的导轨(4)、滑座(5)和器械座(2)设于导轨座(3)的前侧，所述的传动轮一(6)、传动轮二(7)、同步带(8)和电机(9)设于导轨座(3)的背侧，所述的导轨座(3)上具有靠近导轨(4)设置且与导轨(4)平行的导槽，所述的滑座(5)上设有伸入导槽的连接部，所述连接部穿过导槽后与同步带(8)的其中一个直边固连。

4.根据权利要求2所述的手术机器人，其特征在于，所述电机(9)的输出轴与导轨(4)平行，所述的传动轮二(7)上同轴固连有传动轮三(10)，所述电机(9)的输出轴与传动轮三(10)之间通过变向传动构件传动连接。

5.根据权利要求4所述的手术机器人，其特征在于，所述导轨座(3)的一端垂直固连有安装板(11)，所述的电机(9)垂直固定在安装板(11)的一侧上，所述安装板(11)的另一侧上固定有支座一(12)和支座二(13)；所述的变向传动构件包括设于电机(9)输出轴上的输入轮(14)、安装于支座一(12)上的与传动轮二(7)的轴线平行的传动轴、同轴固连在传动轴上的传动轮四(15)与输出轮(16)、套设于传动轴上的中间轮一(17)、安装于支座二(13)上的与电机(9)的输出轴平行的中间轮二(18)以及传动带一(19)，所述输入轮(14)的中轴线与传动轴的中轴线异面垂直，所述的传动带一(19)由输入轮(14)引出后依次绕传动轮四(15)、中间轮二(18)与中间轮一(17)后绕回输入轮(14)，所述的输出轮(16)通过传动带二(20)与传动轮三(10)传动连接。

6.根据权利要求5所述的手术机器人，其特征在于，所述传动轮四(15)的外径大于输入轮(14)的外径，所述中间轮一(17)的外径等于中间轮二(18)的外径。

7.根据权利要求2所述的手术机器人，其特征在于，所述电机(9)的输出轴通过行星减速器与传动轮二(7)传动连接。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的手术机器人，其特征在于，所述的关节组件包括至少6个串联设置的连杆(21)和与连杆(21)数量相等的能锁定的关节(22)，两相邻的连杆(21)之间均设有一个能锁定的关节(22)，位于首端的连杆(21)与基部(1)之间也设有一个能锁定的关节(22)，位于尾端的连杆(21)与导轨座(3)的背侧连接。

9.根据权利要求8所述的手术机器人，其特征在于，所述的连杆(21)为10-12个。

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