CN216317973U - 一种用于微创外科机器人的多自由度夹持器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于微创外科机器人的多自由度夹持器，涉及医疗器械技术领域，所述用于微创外科机器人的多自由度夹持器包括钳爪、第一组钢丝绳、第二组钢丝绳、支撑机构、控制机构，钳爪转动安装在支撑机构上，钳爪通过第一组钢丝绳与控制机构连接，支撑机构通过第二组钢丝绳与控制机构连接，控制机构适于控制所述钳爪闭合、张开或摆动，钳爪上设有观察窗口，观察窗口用于观察夹持物状态。本实用新型的用于微创外科机器人的多自由度夹持器，控制机构能够带动第一组钢丝绳与第二组钢丝绳张紧或松开，以实现钳爪闭合、张开或摆动的多自由度组合动作，并且钳爪上设有观察窗口，手术过程中便于时刻观察组织状态，不损伤组织，提高手术的安全性。

Description

一种用于微创外科机器人的多自由度夹持器

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种用于微创外科机器人的多自由度夹持器。

背景技术

机器人手术系统是集多项现代高科技手段于一体的综合体，其用途广泛，在临床上外科上有大量的应用。外科医生可以远离手术台操纵机器进行手术，完全不同于传统的手术概念，在世界微创外科领域是当之无愧的革命性外科手术工具。

典型的微创手术工具采用杆传动的传动方式，前端具有一个自由度，但是传统的微创手术工具仅一个自由度的设计决定了其不能完成复杂的手术操作，限制了微创手术的应用环境，并且手术中不便观察组织状态，容易对组织造成损伤。

实用新型内容

本实用新型旨在提出一种用于微创外科机器人的多自由度夹持器，以解决现有手术夹持器不能完成复杂的手术操作，还不便观察组织状态的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样的：

一种用于微创外科机器人的多自由度夹持器，包括钳爪、第一组钢丝绳、第二组钢丝绳、支撑机构、控制机构，所述钳爪转动安装在所述支撑机构上，所述钳爪通过所述第一组钢丝绳与所述控制机构连接，所述支撑机构通过所述第二组钢丝绳与所述控制机构连接，所述控制机构适于控制所述钳爪闭合、张开或摆动，所述钳爪上设有观察窗口，所述观察窗口用于观察夹持物状态。

本实用新型所述的用于微创外科机器人的多自由度夹持器，通过控制机构带动所述第一组钢丝绳张紧或松开，以实现钳爪闭合、张开动作，通过控制机构带动所述第二组钢丝绳张紧或松开，以实现支撑机构摆动，进而带动另一端的所述钳爪运动，以此实现对所述钳爪的多自由度组合动作，并且钳爪上设有观察窗口，手术过程中便于时刻观察组织状态，不损伤组织，提高手术的安全性。

可选地，所述观察窗口设有一个或多个，多个所述观察窗口沿所述钳爪的长度方向间隔设置。

可选地，所述钳爪包括左钳体和右钳体，所述左钳体和所述右钳体的夹持面上分别设有沿其宽度方向延伸的横齿，所述左钳体和所述右钳体适于咬合，所述左钳体和所述右钳体交错安装在所述支撑机构上。

可选地，本用于微创外科机器人的多自由度夹持器还包括线筒，所述线筒上设有安装槽，所述支撑机构在远离所述钳体的一端插入所述安装槽并与所述线筒转动连接。

可选地，本用于微创外科机器人的多自由度夹持器还包括导轮组和转轴，所述导轮组及所述支撑机构通过所述转轴与所述线筒连接，所述支撑机构适于绕所述转轴相对所述线筒转动，所述第一组钢丝绳的一端与所述钳爪连接，所述第一组钢丝绳的另一端绕过所述导轮组与所述控制机构连接。

可选地，所述第一组钢丝绳包括左侧张开钢丝绳、左侧闭合钢丝绳、右侧张开钢丝绳及右侧闭合钢丝绳，所述控制机构包括右偏摆轮组及左偏摆轮组；所述左侧张开钢丝绳及所述左侧闭合钢丝绳的一端固定在所述左钳体上，所述左侧张开钢丝绳及所述左侧闭合钢丝绳的另一端绕过所述导轮组与所述左偏摆轮组连接；所述右侧张开钢丝绳及所述右侧闭合钢丝绳的一端固定在所述右钳体上，所述右侧张开钢丝绳及所述右侧闭合钢丝绳的另一端绕过所述导轮组与所述右偏摆轮组连接。

可选地，所述第一组钢丝绳还包括第一径向端子、第一轴向端子，所述左钳体的一侧开设第一径向端子安装孔及左侧张开钢丝绳槽，所述左钳体的另一侧开设第一轴向端子安装孔及左侧闭合钢丝绳槽，所述左侧张开钢丝绳通过所述第一径向端子与所述左钳体连接，所述左侧张开钢丝绳适于从所述左侧张开钢丝绳槽穿过，所述左侧闭合钢丝绳通过所述第一轴向端子与所述左钳体连接，所述左侧闭合钢丝绳适于从所述左侧闭合钢丝绳槽穿过。

可选地，所述第一组钢丝绳还包括第二径向端子、第二轴向端子，所述右钳体的一侧开设第二径向端子安装孔及右侧张开钢丝绳槽，所述右钳体的另一侧开设第二轴向端子安装孔及右侧闭合钢丝绳槽，所述右侧张开钢丝绳通过所述第二径向端子与所述右钳体连接，所述右侧张开钢丝绳适于从所述右侧张开钢丝绳槽穿过，所述右侧闭合钢丝绳通过所述第二轴向端子与所述右钳体连接，所述右侧闭合钢丝绳适于从所述右侧闭合钢丝绳槽穿过。

可选地，所述第二组钢丝绳包括多根俯仰钢丝绳及俯仰钢丝绳端子，所述控制机构还包括俯仰轮组，所述俯仰钢丝绳的一端通过对应的所述俯仰钢丝绳端子与所述支撑机构连接，所述俯仰钢丝绳的另一端与所述俯仰轮组连接。

可选地，本用于微创外科机器人的多自由度夹持器还包括连接杆和第三组钢丝绳，所述连接杆的一端与所述线筒连接，所述连接杆的另一端与所述控制机构连接，所述控制机构上还设有回转轮组，所述回转轮组通过所述第三组钢丝绳与所述连接杆连接。

附图说明

图1为本实用新型实施例的夹持器的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例的夹持器的结构示意图二；

图3为本实用新型实施例的夹持器的结构示意图三；

图4为本实用新型实施例的钳爪及第一组钢丝绳的分结结构示意图。

附图标记说明：

1、钳爪；11、左钳体；12、右钳体；13、观察窗口；2、第一组钢丝绳；21、右侧闭合钢丝绳；22、左侧闭合钢丝绳；23、左侧张开钢丝绳；24、右侧张开钢丝绳；25、第一径向端子；26、第一轴向端子；27、第二径向端子；28、第二轴向端子；3、第二组钢丝绳；31、俯仰钢丝绳；32、俯仰钢丝绳端子；4、支撑机构；5、控制机构；51、右偏摆轮组；52、左偏摆轮组；53、俯仰轮组；54、回转轮组；6、导轮组；7、线筒；8、连接杆；9、转轴。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

在本实用新型的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本实用新型的限制。

本文中设置有坐标系XZ，其中X轴的正向代表左向，X轴的反向代表右向，Y轴的正向代表前方，Y轴的反向代表后方，Z轴的正向代表上方向，Z轴的反向代表下方向。

如图1至3所示，本实用新型实施例的一种用于微创外科机器人的多自由度夹持器，包括钳爪1、第一组钢丝绳2、第二组钢丝绳3、支撑机构4、控制机构5，所述钳爪1转动安装在所述支撑机构4上，所述钳爪1通过所述第一组钢丝绳2与所述控制机构5连接，所述支撑机构4通过所述第二组钢丝绳3与所述控制机构5连接，所述控制机构5适于控制所述钳爪1闭合、张开或摆动，所述钳爪1上设有观察窗口13，所述观察窗口13用于观察夹持物状态。

在本实施例中，结合附图1至3所示，所述支撑机构4的上部开设有U形槽，钳爪1的下部通过销轴转动连接在支撑机构4的上部U形槽内，通过控制机构5带动所述第一组钢丝绳2张紧或松开，以实现钳爪1闭合、张开动作，通过控制机构5带动所述第二组钢丝绳3张紧或松开，以实现支撑机构4摆动，进而带动另一端的所述钳爪运动，以此实现对所述钳爪1的多自由度组合动作，结合附图2所示，所述钳爪1沿Z轴方向开设有观察窗口13，手术过程中便于时刻观察组织状态，不损伤组织，提高手术的安全性。

可选地，所述观察窗口13设有一个或多个，多个所述观察窗口13沿所述钳爪1的长度方向间隔设置。

在本实施例中，结合附图2所示，所述观察窗口13沿Z轴方向设置在所述钳爪1上，所述观察窗口13的尺寸大小或数量可根据实际需要进行改变，结合附图2所示，本实施例给出所述观察窗口13的形状为长圆形，两个尺寸大小相同的观察窗口13沿Z轴方向间隔设置在所述钳爪1上，通过在所述钳爪1上开设观察窗口13，手术中便于观察组织状态，调整钳爪1的偏摆方向，不会对组织造成损伤。

可选地，所述钳爪1包括左钳体11和右钳体12，所述左钳体11和所述右钳体12的夹持面上分别设有沿其宽度方向延伸的横齿，所述左钳体11和所述右钳体12适于咬合，所述左钳体11和所述右钳体12交错安装在所述支撑机构4上。

在本实施例中，结合附图1、2、4所示，所述钳爪1由左钳体11和右钳体12组成，左钳体11和右钳体12的下端互相交错插装在一起，并且通过销轴铰接在所述支撑机构4上部，钳爪1沿长度方向(所述长度方向也即Z轴所示方向)的尺寸尽可能设计的大些，便于夹持组织。由于现有外科手术夹持器钳爪的齿形为尖齿，手术使用时仅适于持针缝合，不能对组织进行夹持，基于此，结合附图4所示，本实施例的所述左钳体11和所述右钳体12的夹持面上分别设有沿X轴方向延伸的横齿，通过将左钳体11和右钳体12的齿形设计为横齿，不仅手术使用时能够持针缝合，还能对组织进行夹持，手术过程不需切换夹持工具，方便快捷，节省手术时间。

可选地，本用于微创外科机器人的多自由度夹持器还包括线筒7，所述线筒7上设有安装槽，所述支撑机构4在远离所述钳体的一端插入所述安装槽并与所述线筒7转动连接。

在本实施例中，结合附图1所示，所述线筒7的上部开设的安装槽呈U型，所述支撑机构4的下部安装在线筒7上部的U型槽处，当所述支撑机构4通过所述第二组钢丝绳3拉动时，可通过U型槽对所述支撑机构4形成一定的运动限位，使得支撑机构4沿前后方向做摆动。

可选地，本用于微创外科机器人的多自由度夹持器还包括导轮组6和转轴9，所述导轮组6及所述支撑机构4通过所述转轴9与所述线筒7连接，所述支撑机构4适于绕所述转轴9相对所述线筒7转动，所述第一组钢丝绳2的一端与所述钳爪1连接，所述第一组钢丝绳2的另一端绕过所述导轮组6与所述控制机构5连接。

在本实施例中，结合附图1至2所示，所述线筒7上开设有与所述转轴9相配合的连接孔，所述导轮组6及所述支撑机构4的底部通过所述转轴9与所述线筒7上对应的连接孔配合连接，支撑机构4可绕转轴9相对线筒7转动，所述支撑机构4转动以带动所述钳爪1运动。

所述第一组钢丝绳2的上端缠绕在所述钳爪1的下部，所述第一组钢丝绳2的下端绕过所述导轮组6并与所述控制机构5连接，通过所述控制机构5驱动所述第一组钢丝绳2运动，所述第一组钢丝绳2经所述导轮组6的导向作用以带动所述钳爪1做偏转动作。

可选地，所述第一组钢丝绳2包括左侧张开钢丝绳23、左侧闭合钢丝绳22、右侧张开钢丝绳24及右侧闭合钢丝绳21，所述控制机构5包括右偏摆轮组51及左偏摆轮组52；所述左侧张开钢丝绳23及所述左侧闭合钢丝绳22的一端固定在所述左钳体11上，所述左侧张开钢丝绳23及所述左侧闭合钢丝绳22的另一端绕过所述导轮组6与所述左偏摆轮组52连接；所述右侧张开钢丝绳24及所述右侧闭合钢丝绳21的一端固定在所述右钳体12上，所述右侧张开钢丝绳24及所述右侧闭合钢丝绳21的另一端绕过所述导轮组6与所述右偏摆轮组51连接。

在本实施例中，结合附图1所示，线筒7的底部开设有多个线孔，所述转轴9沿X轴所示方向设置，所述导轮组6可上下设置多排，每一排上的所述导轮组6包括沿X轴方向依次设置的多个导轮。所述左侧闭合钢丝绳22及所述左侧张开钢丝绳23分别向下绕过对应的一个或多个所述导轮，穿过线筒7对应线孔顺延直至与左偏摆轮组52连接，即通过左偏摆轮组52驱动左侧闭合钢丝绳22和左侧张开钢丝绳23带动左钳体11做偏摆运动。

所述右侧闭合钢丝绳21及所述右侧张开钢丝绳24向下绕过对应的一个或多个所述导轮，穿过线筒7对应线孔顺延直至与右偏摆轮组51连接，即通过右偏摆轮组51驱动右侧闭合钢丝绳21和右侧张开钢丝绳24带动右钳体12做偏摆运动。

可选地，所述第一组钢丝绳2还包括第一径向端子25、第一轴向端子26，所述左钳体11的一侧开设第一径向端子安装孔及左侧张开钢丝绳槽，所述左钳体11的另一侧开设第一轴向端子安装孔及左侧闭合钢丝绳槽，所述左侧张开钢丝绳23通过所述第一径向端子25与所述左钳体11连接，所述左侧张开钢丝绳23适于从所述左侧张开钢丝绳槽穿过，所述左侧闭合钢丝绳22通过所述第一轴向端子26与所述左钳体11连接，所述左侧闭合钢丝绳22适于从所述左侧闭合钢丝绳槽穿过。

在本实施例中，所述左钳体11的下部(即缠绕钢丝绳处)为两个非整圆的绳盘，所述左侧张开钢丝绳槽开设在其中一个绳盘上，所述左侧闭合钢丝绳槽开设在另一个绳盘上，并且所述左侧张开钢丝绳槽及左侧闭合钢丝绳槽均为非整圆的钢丝绳沟槽，所述左侧张开钢丝绳23穿过左侧张开钢丝绳槽并通过所述第一径向端子25固定在第一径向端子安装孔上，所述左侧闭合钢丝绳22穿过左侧闭合钢丝绳槽并通过所述第一轴向端子26固定在第一轴向端子安装孔上。

可选地，所述第一组钢丝绳2还包括第二径向端子27、第二轴向端子28，所述右钳体12的一侧开设第二径向端子安装孔及右侧张开钢丝绳槽，所述右钳体12的另一侧开设第二轴向端子安装孔及右侧闭合钢丝绳槽，所述右侧张开钢丝绳24通过所述第二径向端子27与所述右钳体12连接，所述右侧张开钢丝绳24适于从所述右侧张开钢丝绳槽穿过，所述右侧闭合钢丝绳21通过所述第二轴向端子28与所述右钳体12连接，所述右侧闭合钢丝绳21适于从所述右侧闭合钢丝绳槽穿过。

在本实施例中，所述右钳体12的下部(即缠绕钢丝绳处)为两个非整圆的绳盘，所述右侧张开钢丝绳槽开设在其中一个绳盘上，所述右侧闭合钢丝绳槽开设在另一个绳盘上，所述右侧张开钢丝绳槽及右侧闭合钢丝绳槽均为非整圆的钢丝绳沟槽，所述右侧张开钢丝绳24穿过右侧张开钢丝绳槽并通过所述第二径向端子27固定在第二径向端子安装孔上，所述右侧闭合钢丝绳21穿过右侧闭合钢丝绳槽并通过所述第二轴向端子28固定在第二轴向端子安装孔上。

可选地，所述第二组钢丝绳3包括多根俯仰钢丝绳31及俯仰钢丝绳端子32，所述控制机构5还包括俯仰轮组53，所述俯仰钢丝绳31的一端通过对应的所述俯仰钢丝绳端子32与所述支撑机构4连接，所述俯仰钢丝绳31的另一端与所述俯仰轮组53连接。

在本实施例中，通过俯仰钢丝绳端子32将俯仰钢丝绳31固定在支撑机构4底部的安装孔上，俯仰钢丝绳31的下端穿过线筒7底部的线孔后，延伸直至与俯仰轮组53连接，示例性地，可采用两根俯仰钢丝绳31，当然，所述俯仰钢丝绳31与对应的俯仰钢丝绳端子32的数量可根据实际需要自行设置，适当增加俯仰钢丝绳31的数量有助于增强连接强度。俯仰轮组53转动，并通过俯仰钢丝绳31的伸张以拉动所述支撑机构4摆动，进而带动另一端的所述钳爪1运动。

可选地，本用于微创外科机器人的多自由度夹持器还包括连接杆8和第三组钢丝绳，所述连接杆8的一端与所述线筒7连接，所述连接杆8的另一端与所述控制机构5连接，所述控制机构5上还设有回转轮组54，所述回转轮组54通过所述第三组钢丝绳与所述连接杆8连接。

在本实施例中，结合附图1所示，第三组钢丝绳(未在图上示出)穿过所述线筒7底部对应的线孔，结合附图3所示，所述连接杆8的顶部与所述线筒7的底部抵接并固定，所述连接杆8的底部与所述控制机构5的中部抵接并固定，由于所述回转轮组54通过所述第三组钢丝绳与所述连接杆8连接，即所述控制机构5中的驱动装置用驱动力带动回转轮组54旋转，通过第三组钢丝绳的传递使得驱动装置的驱动力传递到连接杆8，使得连接杆8做回转运动。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于微创外科机器人的多自由度夹持器，其特征在于，包括钳爪(1)、第一组钢丝绳(2)、第二组钢丝绳(3)、支撑机构(4)、控制机构(5)，所述钳爪(1)转动安装在所述支撑机构(4)上，所述钳爪(1)通过所述第一组钢丝绳(2)与所述控制机构(5)连接，所述支撑机构(4)通过所述第二组钢丝绳(3)与所述控制机构(5)连接，所述控制机构(5)适于控制所述钳爪(1)闭合、张开或摆动，所述钳爪(1)上设有观察窗口(13)，所述观察窗口(13)用于观察夹持物状态。

2.根据权利要求1所述的用于微创外科机器人的多自由度夹持器，其特征在于，所述观察窗口(13)设有一个或多个，多个所述观察窗口(13)沿所述钳爪(1)的长度方向间隔设置。

3.根据权利要求1所述的用于微创外科机器人的多自由度夹持器，其特征在于，所述钳爪(1)包括左钳体(11)和右钳体(12)，所述左钳体(11)和所述右钳体(12)的夹持面上分别设有沿其宽度方向延伸的横齿，所述左钳体(11)和所述右钳体(12)适于咬合，所述左钳体(11)和所述右钳体(12)交错安装在所述支撑机构(4)上。

4.根据权利要求3所述的用于微创外科机器人的多自由度夹持器，其特征在于，还包括线筒(7)，所述线筒(7)上设有安装槽，所述支撑机构(4)在远离所述钳体的一端插入所述安装槽并与所述线筒(7)转动连接。

5.根据权利要求4所述的用于微创外科机器人的多自由度夹持器，其特征在于，还包括导轮组(6)和转轴(9)，所述导轮组(6)及所述支撑机构(4)通过所述转轴(9)与所述线筒(7)连接，所述支撑机构(4)适于绕所述转轴(9)相对所述线筒(7)转动，所述第一组钢丝绳(2)的一端与所述钳爪(1)连接，所述第一组钢丝绳(2)的另一端绕过所述导轮组(6)与所述控制机构(5)连接。

6.根据权利要求5所述的用于微创外科机器人的多自由度夹持器，其特征在于，所述第一组钢丝绳(2)包括右侧闭合钢丝绳(21)、左侧闭合钢丝绳(22)、左侧张开钢丝绳(23)及右侧张开钢丝绳(24)，所述控制机构(5)包括右偏摆轮组(51)及左偏摆轮组(52)；

所述左侧张开钢丝绳(23)及所述左侧闭合钢丝绳(22)的一端固定在所述左钳体(11)上，所述左侧张开钢丝绳(23)及所述左侧闭合钢丝绳(22)的另一端绕过所述导轮组(6)与所述左偏摆轮组(52)连接；所述右侧张开钢丝绳(24)及所述右侧闭合钢丝绳(21)的一端固定在所述右钳体(12)上，所述右侧张开钢丝绳(24)及所述右侧闭合钢丝绳(21)的另一端绕过所述导轮组(6)与所述右偏摆轮组(51)连接。

7.根据权利要求6所述的用于微创外科机器人的多自由度夹持器，其特征在于，所述第一组钢丝绳(2)还包括第一径向端子(25)、第一轴向端子(26)，所述左钳体(11)的一侧开设第一径向端子安装孔及左侧张开钢丝绳槽，所述左钳体(11)的另一侧开设第一轴向端子安装孔及左侧闭合钢丝绳槽，所述左侧张开钢丝绳(23)通过所述第一径向端子(25)与所述左钳体(11)连接，所述左侧张开钢丝绳(23)适于从所述左侧张开钢丝绳槽穿过，所述左侧闭合钢丝绳(22)通过所述第一轴向端子(26)与所述左钳体(11)连接，所述左侧闭合钢丝绳(22)适于从所述左侧闭合钢丝绳槽穿过。

8.根据权利要求6所述的用于微创外科机器人的多自由度夹持器，其特征在于，所述第一组钢丝绳(2)还包括第二径向端子(27)、第二轴向端子(28)，所述右钳体(12)的一侧开设第二径向端子安装孔及右侧张开钢丝绳槽，所述右钳体(12)的另一侧开设第二轴向端子安装孔及右侧闭合钢丝绳槽，所述右侧张开钢丝绳(24)通过所述第二径向端子(27)与所述右钳体(12)连接，所述右侧张开钢丝绳(24)适于从所述右侧张开钢丝绳槽穿过，所述右侧闭合钢丝绳(21)通过所述第二轴向端子(28)与所述右钳体(12)连接，所述右侧闭合钢丝绳(21)适于从所述右侧闭合钢丝绳槽穿过。

9.根据权利要求1所述的用于微创外科机器人的多自由度夹持器，其特征在于，所述第二组钢丝绳(3)包括多根俯仰钢丝绳(31)及俯仰钢丝绳端子(32)，所述控制机构(5)还包括俯仰轮组(53)，所述俯仰钢丝绳(31)的一端通过对应的所述俯仰钢丝绳端子(32)与所述支撑机构(4)连接，所述俯仰钢丝绳(31)的另一端与所述俯仰轮组(53)连接。

10.根据权利要求4所述的用于微创外科机器人的多自由度夹持器，其特征在于，还包括连接杆(8)和第三组钢丝绳，所述连接杆(8)的一端与所述线筒(7)连接，所述连接杆(8)的另一端与所述控制机构(5)连接，所述控制机构(5)上还设有回转轮组(54)，所述回转轮组(54)通过所述第三组钢丝绳与所述连接杆(8)连接。

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