CN214511292U - 一种紧凑型内窥镜手术机器人末端驱动结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种紧凑型内窥镜手术机器人末端驱动结构，包括手术末端驱动机构，手术末端驱动机构安装在驱动机构底座上，驱动机构底座安装在机械臂末端，机械臂设于床板上方，手术末端驱动机构连接手术器械，且手术器械的细长杆通过手术末端驱动机构的中部通道，手术末端驱动机构包括直线运动机构和旋转运动机构，手术器械的细长杆在直线运动机构、旋转运动机构的带动下作直线运动、旋转运动；机械臂连接在移动式框架上，移动式框架跨设于床板上方，床板左右两侧安装有平移导轨，移动式框架沿平移导轨作水平移动；本实用新型可以大幅减少机械臂手术末端的结构空间，减少了机械臂末端的互相干涉的可能，也为临床医生提供了更多的可能的操作空间。

Description

一种紧凑型内窥镜手术机器人末端驱动结构

[技术领域]

本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体地说是一种紧凑型内窥镜手术机器人末端驱动结构。

[背景技术]

目前，现有的内窥镜微创机器人系末端驱动结构是直线驱动结构，这种结构一般是由比运动行程长的执行机构组成，例如导轨和相应的丝杆或者皮带等结构，因此其自身的长度一般都大于末端的运动行程，这种结构需要占用较多的空间，而且在多臂的配合使用过程中，常常会出现末端的驱动结构互相出现运动干涉的情况，因此机械臂的操作空间会受到限制，不利于实现复杂手术过程中的各种运动姿态的要求，往往会影响医生的辅助操作的正常的操作速度和辅助操作效果。因此，若能提供一种紧凑空间的内窥镜手术机器人末端驱动结构，则在临床上有很大意义。

[实用新型内容]

本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种紧凑型内窥镜手术机器人末端驱动结构，其占用空间相比于现有产品可大幅减少，方便医生有更多的可用空间操作手术，减少了机械臂末端的互相干涉的可能。

为实现上述目的设计一种紧凑型内窥镜手术机器人末端驱动结构，包括手术末端驱动机构1，所述手术末端驱动机构1安装在驱动机构底座2上，所述驱动机构底座2安装在机械臂3末端，所述机械臂3设于床板4上方，所述手术末端驱动机构1连接手术器械5，且手术器械5的细长杆6通过手术末端驱动机构1的中部通道，所述手术末端驱动机构1包括直线运动机构和旋转运动机构，所述手术器械5的细长杆6在直线运动机构、旋转运动机构的带动下作直线运动、旋转运动。

进一步地，所述直线运动机构包括左右对称布置的旋转电机一7和旋转电机二8，所述旋转电机一7、旋转电机二8的输出端分别安装有主动轮一9、主动轮二10，所述主动轮一9通过双齿面传送带一11啮合连接随动轮一12，所述主动轮二10通过双齿面传送带二13啮合连接随动轮二14，所述双齿面传送带一11、双齿面传送带二13外围分别啮合连接有单齿面传送带一15、单齿面传送带二16，所述手术器械5的细长杆6夹设于单齿面传送带一15与单齿面传送带二16之间，并在单齿面传送带一15与单齿面传送带二16的带动下作直线运动。

进一步地，所述单齿面传送带一15、单齿面传送带二16的外侧均设置有弧形凹槽17，所述弧形凹槽17与手术器械5的细长杆6紧贴。

进一步地，所述旋转运动机构包括盘式电机定子18、盘式电机动子19，所述盘式电机定子18固定连接在驱动机构底座2上，所述盘式电机动子19相对盘式电机定子18旋转运动，并通过传动轴套20、盘式轴承21带动轴承座22以及安装在轴承座22上的旋转电机一7和旋转电机二8作旋转运动。

进一步地，所述机械臂3连接在移动式框架23上，所述移动式框架23跨设于床板4上方，所述床板4左右两侧安装有平移导轨24，所述移动式框架23沿平移导轨24作水平移动。

进一步地，所述机械臂3包括依次铰接的机械臂连杆一25、机械臂连杆二26、机械臂连杆三27、机械臂连杆四28，所述驱动机构底座2固定连接在机械臂末端连杆29上，所述机械臂末端连杆29与机械臂连杆一25相连接，所述机械臂连杆四28安装在机械臂底座30上，并通过机械臂底座30连接在移动式框架23上。

进一步地，所述手术器械5末端连接有柔性线缆31，所述柔性线缆31包含手术器械的电源线缆以及信号线缆，所述柔性线缆31另一端连接在机械臂连杆一25上。

本实用新型同现有技术相比，能够实现手术末端的较大行程的前后进给和旋装功能，该结构将上述两个功能集成在一体化的设计可以大幅减少机械臂手术末端的结构空间，从而可以实现较为复杂的多臂联动功能，减少了不同机械臂末端的互相干涉的可能，也为临床医生提供了更多的可能的操作空间。综上，该结构占用空间相比于现有产品可大幅减少，方便医生有更多的可用空间操作手术，值得推广应用。

[附图说明]

图1是本实用新型的结构示意图；腹腔镜手术机器人系统

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是本实用新型的直线驱动机构示意图；

图4是图3中A-A剖视图；

图5是本实用新型的旋转驱动机构示意图；

图中：1、手术末端驱动机构 2、驱动机构底座 3、机械臂 4、床板 5、手术器械 6、细长杆 7、旋转电机一 8、旋转电机二 9、主动轮一 10、主动轮二 11、双齿面传送带一 12、随动轮一 13、双齿面传送带二 14、随动轮二 15、单齿面传送带一 16、单齿面传送带二17、弧形凹槽 18、盘式电机定子 19、盘式电机动子 20、传动轴套 21、盘式轴承 22、轴承座23、移动式框架 24、平移导轨 25、机械臂连杆一 26、机械臂连杆二 27、机械臂连杆三 28、机械臂连杆四 29、机械臂末端连杆 30、机械臂底座 31、柔性线缆 32、床体 33、患者 34、电机安装底座 35、随动轮轴承。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明：

本实用新型提供了一种紧凑型内窥镜手术机器人末端驱动结构，包括手术末端驱动机构1，手术末端驱动机构1安装在驱动机构底座2上，驱动机构底座2安装在机械臂3末端，机械臂3设于床板4上方，手术末端驱动机构1连接手术器械5，且手术器械5的细长杆6通过手术末端驱动机构1的中部通道，手术末端驱动机构1包括直线运动机构和旋转运动机构，手术器械5的细长杆6在直线运动机构、旋转运动机构的带动下作直线运动、旋转运动。

如附图3和附图4所示，直线运动机构包括左右对称布置的旋转电机一7和旋转电机二8，旋转电机一7、旋转电机二8的输出端分别安装有主动轮一9、主动轮二10，主动轮一9通过双齿面传送带一11啮合连接随动轮一12，主动轮二10通过双齿面传送带二13啮合连接随动轮二14，双齿面传送带一11、双齿面传送带二13外围分别啮合连接有单齿面传送带一15、单齿面传送带二16，手术器械5的细长杆6夹设于单齿面传送带一15与单齿面传送带二16之间，并在单齿面传送带一15与单齿面传送带二16的带动下作直线运动；单齿面传送带一15、单齿面传送带二16的外侧均设置有弧形凹槽17，弧形凹槽17与手术器械5的细长杆6紧贴。

如附图5所示，旋转运动机构包括盘式电机定子18、盘式电机动子19，盘式电机定子18固定连接在驱动机构底座2上，盘式电机动子19相对盘式电机定子18旋转运动，并通过传动轴套20、盘式轴承21带动轴承座22以及安装在轴承座22上的旋转电机一7和旋转电机二8作旋转运动。

其中，机械臂3可设置有多个，机械臂3连接在移动式框架23上，移动式框架23跨设于床板4上方，床板4左右两侧安装有平移导轨24，移动式框架23沿平移导轨24作水平移动。每个机械臂3均包括依次铰接的机械臂连杆一25、机械臂连杆二26、机械臂连杆三27、机械臂连杆四28，驱动机构底座2固定连接在机械臂末端连杆29上，机械臂末端连杆29与机械臂连杆一25相连接，机械臂连杆四28安装在机械臂底座30上，并通过机械臂底座30连接在移动式框架23上。手术器械5末端连接有柔性线缆31，柔性线缆31包含手术器械的电源线缆以及信号线缆，柔性线缆31另一端连接在机械臂连杆一25上。

本实用新型可以实现手术末端的较大行程的前后进给和旋装功能，通过将上述两个功能集成在一体化的设计，可以大幅减少机械臂手术末端的结构空间，可以实现较为复杂的多臂联动功能，减少了不同机械臂末端的互相干涉的可能，也为临床医生提供了更多的可能的操作空间。

本实用新型中，腹腔镜手术机器人系统主要由床体、床板、移动式框架、平移导轨、机械臂等组成。手术器械的驱动机构分别安装在机械臂末端，用于驱动手术器械做直线运动和旋转运动。机械臂末端连杆、机械臂连杆一至机械臂连杆四之间具有5个自由度，手术器械的直线运动和旋转运动由驱动机构实现。柔性线缆包含了手术器械的电源线缆以及信号线缆，一端连接在手术器械末端，另一端连接在机械臂连杆一上。驱动机构底座固连在机械臂末端连杆上，二者不存在相对运动。手术器械的细长杆通过驱动机构的中部通道，能够实现直线运动和旋转运动。

本实用新型的直线运动实现原理为：主动轮一和主动轮二做转速相同、方向相反的旋转，通过双齿面传送带一和双齿面传送带二，带动外圈单齿面传送带一和单齿面传送带二运动，单齿面传送带一和单齿面传送带二夹住手术器械细长杆，依靠摩擦力，实现手术器械的直线运动。其中，单齿面传送带的内侧通过齿和双齿面传送带的外侧啮合，单齿面传送带的外侧有弧形凹槽，和手术器械细长杆紧贴；双齿面传送带的内侧和主动轮啮合。

本实用新型的旋转运动实现原理为：盘式电机定子固连在驱动机构底座上，盘式电机动子相对定子旋转运动，通过传动轴套和盘式轴承，带动轴承座及安装在轴承座上的所有部件做旋转运动。

本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种紧凑型内窥镜手术机器人末端驱动结构，其特征在于：包括手术末端驱动机构(1)，所述手术末端驱动机构(1)安装在驱动机构底座(2)上，所述驱动机构底座(2)安装在机械臂(3)末端，所述机械臂(3)设于床板(4)上方，所述手术末端驱动机构(1)连接手术器械(5)，且手术器械(5)的细长杆(6)通过手术末端驱动机构(1)的中部通道，所述手术末端驱动机构(1)包括直线运动机构和旋转运动机构，所述手术器械(5)的细长杆(6)在直线运动机构、旋转运动机构的带动下作直线运动、旋转运动。

2.如权利要求1所述的紧凑型内窥镜手术机器人末端驱动结构，其特征在于：所述直线运动机构包括左右对称布置的旋转电机一(7)和旋转电机二(8)，所述旋转电机一(7)、旋转电机二(8)的输出端分别安装有主动轮一(9)、主动轮二(10)，所述主动轮一(9)通过双齿面传送带一(11)啮合连接随动轮一(12)，所述主动轮二(10)通过双齿面传送带二(13)啮合连接随动轮二(14)，所述双齿面传送带一(11)、双齿面传送带二(13)外围分别啮合连接有单齿面传送带一(15)、单齿面传送带二(16)，所述手术器械(5)的细长杆(6)夹设于单齿面传送带一(15)与单齿面传送带二(16)之间，并在单齿面传送带一(15)与单齿面传送带二(16)的带动下作直线运动。

3.如权利要求2所述的紧凑型内窥镜手术机器人末端驱动结构，其特征在于：所述单齿面传送带一(15)、单齿面传送带二(16)的外侧均设置有弧形凹槽(17)，所述弧形凹槽(17)与手术器械(5)的细长杆(6)紧贴。

4.如权利要求2或3所述的紧凑型内窥镜手术机器人末端驱动结构，其特征在于：所述旋转运动机构包括盘式电机定子(18)、盘式电机动子(19)，所述盘式电机定子(18)固定连接在驱动机构底座(2)上，所述盘式电机动子(19)相对盘式电机定子(18)旋转运动，并通过传动轴套(20)、盘式轴承(21)带动轴承座(22)以及安装在轴承座(22)上的旋转电机一(7)和旋转电机二(8)作旋转运动。

5.如权利要求1所述的紧凑型内窥镜手术机器人末端驱动结构，其特征在于：所述机械臂(3)连接在移动式框架(23)上，所述移动式框架(23)跨设于床板(4)上方，所述床板(4)左右两侧安装有平移导轨(24)，所述移动式框架(23)沿平移导轨(24)作水平移动。

6.如权利要求5所述的紧凑型内窥镜手术机器人末端驱动结构，其特征在于：所述机械臂(3)包括依次铰接的机械臂连杆一(25)、机械臂连杆二(26)、机械臂连杆三(27)、机械臂连杆四(28)，所述驱动机构底座(2)固定连接在机械臂末端连杆(29)上，所述机械臂末端连杆(29)与机械臂连杆一(25)相连接，所述机械臂连杆四(28)安装在机械臂底座(30)上，并通过机械臂底座(30)连接在移动式框架(23)上。

7.如权利要求6所述的紧凑型内窥镜手术机器人末端驱动结构，其特征在于：所述手术器械(5)末端连接有柔性线缆(31)，所述柔性线缆(31)包含手术器械的电源线缆以及信号线缆，所述柔性线缆(31)另一端连接在机械臂连杆一(25)上。

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