CN216908142U - 手术辅助器械和手术机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种手术辅助器械和手术机器人。手术辅助器械包括：承托组件、支撑组件及直线电机组件。直线电机组件连接至承托组件与支撑组件之间，其包括初级动子单元和次级定子单元。初级动子单元与承托组件相对固定，次级定子单元与支撑组件相对固定。初级动子单元与次级定子单元之间形成气隙且相对于次级定子单元沿预定直线可往复移动，以使承托组件在初级动子单元的带动下相对支撑组件沿预定直线可往复运动。具有该设置的手术辅助器械不仅可以为手术施术者的手臂起到承托的作用，还可以通过直线电机组件为放置在其上的手臂提供直线位移，减少手臂出现的抖动所带来的影响，进一步，还可以实现跟随手术施术者手臂运动进行响应随动的目的。

Description

手术辅助器械和手术机器人

技术领域

本实用新型涉及医疗器械的技术领域，具体地，涉及一种手术辅助器械和手术机器人。

背景技术

随着科技水平的提高，医疗器械的使用也越来越广泛。在一些复杂的手术条件下，例如显微外科手术中，手术施术者需要长时间保持站位或者坐位，并在显微镜下非常稳定地支撑手臂以进行手术操作，因此手术施术者手臂需要被支撑以减少手臂抖动。且手术施术者的手臂被支撑器械支撑时，支撑器械需要对手臂移动进行响应随动，并消减不必要的手臂抖动。但是现有的手术类设备尚没有能够满足显微手术条件的手臂支撑器械设计。

实用新型内容

为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，根据本实用新型的一个方面，提供一种手术辅助器械，包括：承托组件，其包括用于承托手术施术者手臂的承托侧、及与承托侧相背的支撑侧；支撑组件，其可移动地连接至承托组件的支撑侧；及直线电机组件，其连接至承托组件与支撑组件之间，直线电机组件包括初级动子单元和次级定子单元，初级动子单元与承托组件相对固定，次级定子单元与支撑组件相对固定，初级动子单元与次级定子单元之间形成气隙且相对于次级定子单元沿预定直线可往复移动，以使承托组件在初级动子单元的带动下相对支撑组件沿预定直线可往复运动。

具有该设置的手术辅助器械在手术施术者使用过程中，可以将手臂放置在手术辅助器械上。该手术辅助器械不仅可以为手臂起到承托的作用，同时，由于在承托组件和支撑组件之间设置有直线电机组件，该直线电机组件的初级动子单元和次级定子单元之间可沿预定直线发生相对移动，从而可以为放置在该手术辅助器械上的手臂提供直线位移。当所述手术辅助器械应用于手术机器人中时，所述直线电机组件可连接至手术辅助设备的控制器，其中手术施术者手臂运动时，则承托组件会相对支撑组件发生直线位移，该直线电机组件则可向控制器发送用于表征手臂当前运动参数(例如手臂运动速度、加速度及手臂运动力量等参数)的反馈信号，也就是说，该直线电机组件可作为一种传感器来采集手臂当前运动参数，控制器则可根据来自该直线电机组件的反馈信号控制直线电机组件工作，从而该手术辅助器械可以实现跟随手术施术者手臂运动进行响应随动的目的。

示例性地，初级动子单元包括沿预定直线方向依次排列的多个永磁体，永磁体为海尔贝克阵列型永磁体；次级定子单元包括沿预定直线方向依次间隔开布置的多个定子齿极，相邻两个定子齿极之间限定出的定子槽，定子齿极上缠设有定子绕组。

示例性地，每个永磁体包括磁极方向相互垂直的第一磁钢和第二磁钢；且在相邻排列的两个永磁体中，第一磁钢的磁极方向相反，第二磁钢的磁极方向相反。

示例性地，永磁体为倾斜n个定子槽距的斜极、和/或定子槽为倾斜n个定子槽距的斜槽，其中n小于1大于0。

示例性地，n的取值范围为0.3～0.6。

示例性地，定子绕组采用分数槽集中绕组。

示例性地，承托组件和/或支撑组件由轻型材料制成。

示例性地，定子绕组外包覆有采用导热系数大于预定阈值的环氧灌封胶形成的封装层。

示例性地，直线电机组件还包括直线磁栅式编码器，直线磁栅式编码器包括：磁栅尺，磁栅尺与承托组件相对固定，磁栅尺包括沿预定直线方向延伸的第一磁栅和第二磁栅；及直线编码器读数头，直线编码器读数头与支撑组件相对固定，且在承托组件相对支撑组件移动时沿磁栅尺的延伸方向可移动。

示例性地，承托组件上设有导向部，支撑组件上设有导向适配部，导向部与导向适配部配合，以引导承托组件相对支撑组件的运动方向。

示例性地，导向部包括设置于承托组件上的导轨，导轨沿预定直线方向延伸；导向适配部包括设置于支撑组件上的滑块，滑块设置于导轨且沿导轨可滑动；和/或导向部包括设置于承托组件上的滑块，导向适配部包括设置于支撑组件上的导轨，导轨沿预定直线方向延伸，滑块设置于导轨且沿导轨可滑动。

示例性地，承托组件包括承托内环，承托内环在承托侧具有弧形承托面；支撑组件包括支撑外环，支撑外环与承托内环同轴设置，预定直线方向为承托内环的轴向方向。

示例性地，承托组件与支撑组件相互扣合且两者之间形成腔室，直线电机组件设置于腔室内。

示例性地，承托组件沿着预定直线方向延伸的边缘上设有第一凹凸槽，支撑组件沿着预定直线方向延伸的边缘上设有第二凹凸槽，第一凹凸槽与第二凹凸槽相互嵌合，以密封腔室。

示例性地，支撑组件包括枢接支撑部，支撑组件以枢接支撑部作为支点而以绕预定轴线可转动的方式被支撑，预定轴线与预定直线方向垂直。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种手术机器人，手术机器人包括文中任一种手术辅助器械和控制器，控制器与直线电机组件连接，用于根据控制数据控制直线电机组件执行相应动作，控制数据包括来自直线电机组件的反馈信号。

在实用新型内容中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型的优点和特征。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，

图1为根据本实用新型的一个示例性实施例的手术辅助器械的剖视图；

图2为图1所示的初级动子单元的示意图；以及

图3为图1所示的次级定子单元的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、承托组件；101、承托侧；102、支撑侧；110、导向部；120、承托内环；130、第一凹凸槽；200、支撑组件；210、导向适配部；220、支撑外环；230、第二凹凸槽；240、枢接支撑部；300、直线电机组件；310、初级动子单元；311、第一磁钢；312、第二磁钢；320、次级定子单元；321、定子齿极；322、定子槽；400、直线磁栅式编码器；410、磁栅尺；420、直线编码器读数头。

具体实施方式

在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本实用新型。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅示例性地示出了本实用新型的优选实施例，本实用新型可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行详细描述。在对本实用新型实施例提供的手术辅助器械及具有该手术辅助器械的手术机器人进行详细说明之前，有必要对于相关技术进行以下说明：

在相关技术中，在一些复杂的手术条件下，例如显微外科手术中，手术施术者需要长时间保持站位或者坐位，并在显微镜下非常稳定地支撑手臂以进行手术操作，因此手术施术者手臂需要被支撑以减少手臂抖动。发明人经过研究发现，若对手术施术者的手臂进行支撑，可以减少手术施术者的手术压力，减少手臂抖动。但是，若采用手臂支撑器械对手术施术者的手臂进行支撑，手臂的支撑器械必须要能够对手臂移动进行响应随动，以方便手术施术者的手臂活动，并消减不必要的手臂抖动，以减少手臂抖动所造成的不良后果。但是现有的手术类设备尚没有这样能够满足显微手术条件的手臂支撑器械设计。

因此，为了减少手术施术者的手臂抖动，根据本实用新型的一个方面，提供一种手术辅助器械，其能够在减少手臂施术者手臂抖动的同时，对手臂移动进行响应随动。

如图1所示，手术辅助器械可以包括承托组件100、支撑组件200和直线电机组件30。

承托组件100可以包括承托侧101和支撑侧102。承托侧101与支撑侧102可以相背设置。承托侧101可以用于承托手术施术者的手臂。承托组件100的承托侧101可以设计为符合人体工程学的结构，便于承托手臂。支撑组件200可移动地连接至承托组件的支撑侧102。

直线电机组件300可以连接至承托组件100与支撑组件200之间，用于驱动承托组件100的移动。直线电机组件300可以包括初级动子单元310和次级定子单元320。初级动子单元310和次级定子单元320可以产生磁场，在磁场的相互作用下，初级动子单元310可以和次级定子单元发生直线位移。初级动子单元310可以与承托组件100相对固定。次级定子单元320可以与支撑组件200相对固定。固定方式可以包括卡扣连接、螺纹连接和焊接等。初级动子单元310与次级定子单元320之间可以形成气隙。通过改变初级动子单元310和次级定子单元320之间的磁场，初级动子单元310可以相对于次级定子单元320沿预定直线可往复移动。初级动子单元310的运动还可以带动承托组件100相对于支撑组件200沿预定直线可往复运动。

具有该设置的手术辅助器械在手术施术者使用过程中，可以将手臂放置在手术辅助器械上。该手术辅助器械不仅可以为手臂起到承托的作用，同时，由于在承托组件100和支撑组件200之间设置有直线电机组件，该直线电机组件的初级动子单元310和次级定子单元320之间可沿预定直线发生相对移动，从而可以为放置在该手术辅助器械上的手臂提供直线位移。当所述手术辅助器械应用于手术机器人中时，所述直线电机组件300可连接至手术机器人的控制器，其中手术施术者手臂运动时，则承托组件100会相对支撑组件200发生直线位移，该直线电机组件300则可向控制器发送用于表征手臂当前运动参数(例如手臂运动速度、加速度及手臂运动力量等参数)的反馈信号，也就是说，该直线电机组件可作为一种传感器来采集手臂当前运动参数，控制器则可根据来自该直线电机组件的反馈信号控制直线电机组件300工作，从而该手术辅助器械可以实现跟随手术施术者手臂运动进行响应随动的目的。

发明人在实现本申请的技术方案的过程中发现，该手术辅助器械应用于复杂手术条件下时，若将传统的直线电机应用于直线电机组件时，会存在惯量大、动态响应速度慢且不能消除不必要的抖动的问题。因此，为了解决这些问题，本实用新型实施例中还提供了直线电机组件的一些优选实施例。以下对所述直线电机组件的一些优选实施例进行更为详细的说明。

在一些优选的实施例中，所述直线电机组件采用永磁直线同步电机。

示例性地，如图2所示，初级动子单元310可以包括沿预定直线方向依次排列的多个永磁体。具有永磁体的初级动子单元310，可以产生固定的磁场。如图3所示，次级定子单元320可以包括沿预定直线方向依次间隔开布置的多个定子齿极321。相邻两个定子齿极321之间可以限定出的定子槽322。定子齿极321上可以缠设有定子绕组(未示出)。定子齿极321与定子槽322可以相互依次设置，并沿预定直线方向延伸。定子绕组可以缠绕在定子齿极321上并填充在相邻两个定子槽322中。定子绕组可以包括缠绕在定子齿极321上的铜线。

示例性地，定子绕组可以采用分数槽集中绕组。在集中绕组中，每个绕组线圈在相应的定子齿极321上缠绕完后，可以进入相邻的下一个定子齿极321上进行缠绕，而不必跨过相邻的定子齿极去进行缠绕。这样，绕组线圈无重叠，相互之间绝缘好。另外，线圈端部的长度可以更短，这样，就可以更好地控制驱动直线电机组件的尺寸，有利于降低产品成本。

当定子绕组通电后，可以在定子绕组周围形成驱动初级动子单元沿直线电机组件在预定直线方向位移的磁场。随着各个定子绕组上电流的改变，磁场也可以随之改变。初级动子单元310在次级定子单元320的磁场的改变作用下可以发生移动，从而表现为承托组件100相对于支撑组件200进行直线运动。

由于直线电机组件的性能和永磁体的数量、永磁体的磁通强度以及定子绕组上的电流大小等因素有关。本实用新型实施例中的直线电机组件300，永磁体可以为海尔贝克阵列型永磁体。海尔贝克阵列可以通过将不同充磁方向的永磁体按照一定规律排列，就可以在磁体一侧汇聚磁力线，而在另一侧削弱磁力线，从而获得比较理想的单边磁场。通过该种规律排列的永磁体，可以增强单位方向上的场强，从而达到用最少量的永磁体产生最强的磁场。

相较于其他直线驱动电机来说，具有海尔贝克阵列型永磁体的直线电机组件300，可无需设置减速机，从而直线电机组件的惯量减小，响应速度可以提高。而且，电机驱动组件在传递动力的过程中，由于无需减速器，还可以减少动力的损耗。进一步地，由于无需设置减速器，还可以减小直线电机组件300的尺寸，使直线电机组件300的集成度更高。此外，由于无需设置减速器，手臂运动力量的大小可以通过直线电机组件的反馈信号(可表现为电流信号)准确测量出来，系统结构简化，可靠性大大增加。

示例性地，每个永磁体可以包括磁极方向相互垂直的第一磁钢311和第二磁钢312，且在相邻排列的两个永磁体中，第一磁钢311的磁极方向相反，第二磁钢312的磁极方向相反。通过该种规律排列的永磁体，可以增强单位方向上的磁场强度，从而达到用最少量的永磁体产生最强的磁场。

示例性地，在初级动子单元310中，永磁体可以为倾斜n个定子槽距的斜极式设计。在次级定子单元中，定子槽322可以为倾斜n个定子槽距的斜槽式设计。直线电机组件可以根据使用情况任意选择斜极式设计和斜槽式设计中的一种或多种。其中，n可以小于1大于0。以斜槽式为例，定子槽322可以具有相互连通的第一端和第二端，若定子槽322不倾斜，那么由第一端开始，在初级动子单元310移动的平面内，沿初级动子单元310移动方向的垂直方向延伸即为该定子槽322的第二端。若倾斜量n为1，那么由该第一端开始，沿初级动子单元310移动方向的垂直方向延伸，将达到相邻定子槽322的第二端，这样以此类推。斜极设计和斜槽设计的原理大体相同，区别在于倾斜的是设置在初级动子单元上的永磁体。需要说明的是，相较于斜槽设计方式，采用斜极设计工艺性更好。

具有该设置的直线电机组件，可以减少初级动子单元310在次级定子单元320在移动过程中产生的振动和噪声，还可以减少初级动子单元310在移动过程中产生的力矩波动。

示例性地，n的取值范围为0.3～0.6。优选地，n可以为0.51。其中0.5为定子槽322倾斜的槽距，0.01是考虑到制造工艺误差选取的安全余量。根据物理实验所得，如果n为0.5，就可以把输出的力矩波动降低10倍以上，但同时输出的力矩只会降低8％～10％，该力矩波动已经可以满足临床需要。但是如倾斜1个槽距，虽然力矩波动会进一步降低，但力矩也将要损失15％以上。综上，优选地，n可以选取0.51。

此外，传统直线驱动电机中初级动子单元不能选用非导磁材料来制作转子芯，否则初级动子单元上磁钢的n级和s级无法构成闭环。因此传统的直线驱动电机中初级动子单元多是采用钢材质，例如硅钢或10号钢等，初级动子单元重量大，转动惯量大。而本实用新型实施例所提供的手术辅助器械中，由于直线电机组件的初级动子单元310上的永磁体采用海尔贝克阵列永磁体，海尔贝克阵列永磁体可以产生单边磁场分布，所以初级动子单元310的磁钢支架可无需采用磁性材料为磁场提供通路，也就是说，初级动子单元310的磁钢支架可选用非导磁材料来制作，这样，不仅可以为初级动子单元的磁钢支架选择材料提供了较大的选择空间，而且可以使初级动子单元具有较低的转动惯量和较高响应性能。示例性地，一些示例性实施例中，承托组件100可以直接作为初级动子单元310的磁钢支架，支撑组件200可以直接作为次级定子单元320的定子芯。示例性地，承托组件100可以由轻型材料制成，例如铝合金、钛合金等金属材料，或者塑料、树脂等非金属材料，轻型材料能够减轻承托组件100的重量，

这样，在不改变直线电机组件300的输出力矩的情况下，由于承托组件100的惯性减小，从而减小直线电机组件的惯量，承托组件100的移动速度就可以有所提高，提高直线电机组件300的响应速度。优选地，轻型材料可以包括碳纤维材料。碳纤维材料具有重量轻、强度高、不生锈和耐腐蚀等优点，可以为承托组件100提供良好的机械性能。

定子绕组外可以包覆封装层，该封装层可以采用导热系数大于预定阈值的环氧灌封胶。对于用于手术辅助器械中的直线电机组件300，将定子绕组外使用封装层包覆可以防止液体等进入定子绕组中，避免定子绕组在手术室反复消毒、反复清洗的环境中损伤。同时，由于封装层的导热系数较高，也可以对直线电机组件起到良好的散热效果。优选地，环氧灌封胶可以采用具有高导热系数的环氧树脂。

示例性地，直线电机组件还可以包括直线磁栅式编码器400。直线磁栅式编码器可以包括磁栅尺410和直线编码器读数头420。磁栅尺410可以与承托组件100相对固定，且沿预定直线方向延伸。直线编码器读数头420可以与支撑组件200相对固定，且在承托组件100相对支撑组件200移动时沿磁栅尺的延伸方向可移动。随着直线编码器读数头420与磁栅尺410之间的相对位移，就可以根据磁极变化信息得到承托组件100与支撑组件200之间的相对位置关系。进一步地，还可以得到承托组件100与支撑组件200之间的相对速度以及加速度。

示例性地，磁栅尺410可以包括沿预定直线方向延伸的第一磁栅和第二磁栅。其中，第一磁栅和第二磁栅之间可以具有差异，即第一磁栅和第二磁栅之间可以不是一一对应关系。这样，直线编码器读数头420在磁栅尺410上移动时，就可以根据第一磁栅和第二磁栅上磁极变化的差异来对直线编码器读数头420的位置进行精准测量。

示例性地，第一磁栅和第二磁栅中的磁极距可以为1.5～2mm。磁极距过小，其制造及装配难度过大；磁极距过大，磁栅尺上所容纳的磁极数量就会减少，因此编码精度又会难以保证。而上述方案中将磁极距设计为1.5～2mm，可实现不低于17位的编码器精度。

示例性地，承托组件100上可以设有导向部110。支撑组件200上可以设有导向适配部210。导向部110与导向适配部210可以配合，以引导承托组件100相对支撑组件200的运动方向。导向部110和导向适配部210可以起到限定移动方向的作用，使承托组件100在固定的路线上移动。可以理解的是，导向部110和导向适配部210是成组出现的，在该手术辅助器械中，可以设置多组导向部110和导向适配部210。从而加强对承托组件100的导向作用，还可以提高承托组件100和支撑组件200之间的稳定性。

示例性地，导向部110可以包括设置于承托组件100上的导轨。导轨可以沿预定直线方向延伸。导向适配部210可以包括设置于支撑组件200上的滑块。滑块可以设置于导轨上且沿导轨可滑动。导向部110还可以包括设置于承托组件100上的滑块，导向适配部210还可以包括设置于支撑组件200上的导轨。导轨可以沿预定直线方向延伸，滑块设置于导轨且沿导轨可滑动。总之，承托组件100和支撑组件200可以通过导轨和滑块进行连接，以达到导向的作用。在如图1所示的是实施例中，导轨还可以包括燕尾槽式导轨，该导轨可以具有良好的定位性和稳定性，并且，该结构的导轨还可以避免承托组件100与支撑组件200在运动过程中脱离。需要说明的是，以上仅是一种示例，在实际应用中，导向部与导向适配部的具体结构不限于此。

示例性地，承托组件100可以包括承托内环120。承托内环120可以在承托侧101具有弧形承托面。支撑组件200可以包括支撑外环220。支撑外环220与承托内环120可以同轴设置。预定直线方向可以为承托内环120的轴向方向。承托内环120和支撑外环220可以组合成为半圆形的手术辅助器械。用户的手臂可以放置在该呈半圆形的承托内环120上。

示例性地，承托组件100与支撑组件200之间可以相互扣合，且两者之间可以形成腔室，直线电机组件300可以设置于该腔室内。这样，可以充分利用承托组件100与支撑组件200形成的空间，以减少手术辅助器械的尺寸，另外，由于直线电机组件300设置在该空间内，还可以对直线电机组件300起到保护的作用。

在一些示例性的实施例中，如图1所示，本实用新型提供的手术辅助器械中承托组件100与支撑组件200之间的空间内，可设置有2～3副导轨、1套直线磁栅编码器及1套直线电机组件。

示例性地，承托组件100沿着预定直线方向延伸的边缘上设有第一凹凸槽130。支撑组件200沿着预定直线方向延伸的边缘上设有第二凹凸槽230。第一凹凸槽130与第二凹凸槽230可以相互嵌合，以密封腔室。例如在第一凹凸槽130和第二凹凸槽230的表面设置台阶，通过台阶和台阶的拼合方式，实现承托组件100与支撑组件200的扣合。这样，就可以对腔室起到密封的作用，污渍以及液体难以由外部进入到腔室内，也对腔室内的直线电机组件300起到了良好的保护作用。

示例性地，支撑组件200可以包括枢接支撑部240。支撑组件200可以以枢接支撑部240作为支点，而以绕预定轴线可转动的方式被支撑。预定轴线与预定直线方向可以垂直。预定轴线可以为垂直于水平面的轴线，支撑组件200可以绕垂直于水平面的轴线转动。预定直线可以为平行于水平面的直线，承托组件100可以在水平面内直线移动。通过该设置，可以增加手术辅助器械的自由度，使用户更为灵活地使用手术辅助器械。

需要说明的是，一些实施例中，支撑组件200可通过枢接支撑部240实现360°周向旋转，保证装置在手术时该手术辅助器械整体能够随手术施术者的手臂运动需要进行360°的周向灵活转动。在另一些实施例中，枢接支撑部240上还可以设置周向限位机构，对支撑组件200在360°周向转动范围内设置不同的机械限位，以限制其周向转动范围。

还需要说明的是，本实用新型提供的手术辅助器械基于上述实施例中的直线电机组件，可与手术机器人中控制器配合，在实现对手臂运动进行快速响应随动的同时，还可以实现消减手臂不必要的抖动的目的。

工作原理可以如下：当手臂承托于承载组件上运动时，直线电机组件基于直线磁栅式编码器所测量的信息，向控制器发送反馈信息，控制器对反馈信息进行分析处理而识别出手臂的目标运动数据和抖动运动数据，并基于目标运动数据和抖动运动数据生成控制数据控制直线电机组件执行相应动作。

工作过程可以如下：在一些实施例中，当手臂由于疲劳出现抖动的情况时，直线磁栅式编码器所测量的信息发送至控制器之后，控制器会根据反馈信息识别出抖动运动数据，进而控制直线电机组件对手臂做出与抖动方向相反的位移，从而抵消用户的手臂抖动，以实现消减抖动的目的。在另一些实施例中，当手术施术者需要轻微地移动手臂时，控制器对反馈信息进行分析处理而识别出手臂的目标运动数据，并控制直线电机组件也可以缓慢地、精准地平移手臂，以使手臂达到所预想的位置，从而实现对手臂运动进行快速响应随动的目的。

根据本实用新型的另一个方面，还提供一种手术机器人，包括控制器和上文任一种手术辅助器械。控制器与直线电机组件连接，可以用于根据控制数据控制直线电机组件300执行相应动作，控制数据包括来自直线电机组件300的反馈信号。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”、“竖向”、“垂直”、“水平”和“顶”、“底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内”、“外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用区域相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述图中所示的一个或多个部件或特征与其他部件或特征的区域位置关系。应当理解的是，区域相对术语不但包含部件在图中所描述的方位，还包括使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件被整体倒置，则部件“在其他部件或特征上方”或“在其他部件或特征之上”的将包括部件“在其他部件或构造下方”或“在其他部件或构造之下”的情况。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。此外，这些部件或特征也可以其他不同角度来定位(例如旋转90度或其他角度)，本文意在包含所有这些情况。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (16)

1.一种手术辅助器械，其特征在于，包括：

承托组件，其包括用于承托手术施术者手臂的承托侧、及与所述承托侧相背的支撑侧；

支撑组件，其可移动地连接至所述承托组件的所述支撑侧；及

直线电机组件，其连接至所述承托组件与所述支撑组件之间，所述直线电机组件包括初级动子单元和次级定子单元，所述初级动子单元与所述承托组件相对固定，所述次级定子单元与所述支撑组件相对固定，所述初级动子单元与所述次级定子单元之间形成气隙且相对于所述次级定子单元沿预定直线可往复移动，以使所述承托组件在所述初级动子单元的带动下相对所述支撑组件沿所述预定直线可往复运动。

2.根据权利要求1所述的手术辅助器械，其特征在于，所述初级动子单元包括沿所述预定直线方向依次排列的多个永磁体，所述永磁体为海尔贝克阵列型永磁体；所述次级定子单元包括沿所述预定直线方向依次间隔开布置的多个定子齿极，相邻两个定子齿极之间限定出的定子槽，所述定子齿极上缠设有定子绕组。

3.根据权利要求2所述的手术辅助器械，其特征在于，每个所述永磁体包括磁极方向相互垂直的第一磁钢和第二磁钢；且在相邻排列的两个所述永磁体中，所述第一磁钢的磁极方向相反，所述第二磁钢的磁极方向相反。

4.根据权利要求3所述的手术辅助器械，其特征在于，所述永磁体为倾斜n个定子槽距的斜极、和/或所述定子槽为倾斜n个定子槽距的斜槽，其中n小于1大于0。

5.根据权利要求4所述的手术辅助器械，其特征在于，n的取值范围为0.3～0.6。

6.根据权利要求2所述的手术辅助器械，其特征在于，所述定子绕组采用分数槽集中绕组。

7.根据权利要求1所述的手术辅助器械，其特征在于，所述承托组件和/或所述支撑组件由轻型材料制成。

8.根据权利要求2所述的手术辅助器械，其特征在于，所述定子绕组外包覆有采用导热系数大于预定阈值的环氧灌封胶形成的封装层。

9.根据权利要求2所述的手术辅助器械，其特征在于，所述直线电机组件还包括直线磁栅式编码器，所述直线磁栅式编码器包括：

磁栅尺，所述磁栅尺与所述承托组件相对固定，所述磁栅尺包括沿所述预定直线方向延伸的第一磁栅和第二磁栅；及

直线编码器读数头，所述直线编码器读数头与所述支撑组件相对固定，且在所述承托组件相对所述支撑组件移动时沿所述磁栅尺的延伸方向可移动。

10.根据权利要求1所述的手术辅助器械，其特征在于，所述承托组件上设有导向部，所述支撑组件上设有导向适配部，所述导向部与所述导向适配部配合，以引导所述承托组件相对所述支撑组件的运动方向。

11.根据权利要求10所述的手术辅助器械，其特征在于，所述导向部包括设置于所述承托组件上的导轨，所述导轨沿所述预定直线方向延伸；所述导向适配部包括设置于所述支撑组件上的滑块，所述滑块设置于所述导轨且沿所述导轨可滑动；和/或

所述导向部包括设置于所述承托组件上的滑块，所述导向适配部包括设置于所述支撑组件上的导轨，所述导轨沿所述预定直线方向延伸，所述滑块设置于所述导轨且沿所述导轨可滑动。

12.根据权利要求1所述的手术辅助器械，其特征在于，所述承托组件包括承托内环，所述承托内环在所述承托侧具有弧形承托面；所述支撑组件包括支撑外环，所述支撑外环与所述承托内环同轴设置，所述预定直线方向为所述承托内环的轴向方向。

13.根据权利要求1所述的手术辅助器械，其特征在于，所述承托组件与所述支撑组件相互扣合且两者之间形成腔室，所述直线电机组件设置于所述腔室内。

14.根据权利要求13所述的手术辅助器械，其特征在于，所述承托组件沿着所述预定直线方向延伸的边缘上设有第一凹凸槽，所述支撑组件沿着所述预定直线方向延伸的边缘上设有第二凹凸槽，所述第一凹凸槽与所述第二凹凸槽相互嵌合，以密封所述腔室。

15.根据权利要求1所述的手术辅助器械，其特征在于，所述支撑组件包括枢接支撑部，所述支撑组件以所述枢接支撑部作为支点而以绕预定轴线可转动的方式被支撑，所述预定轴线与所述预定直线方向垂直。

16.一种手术机器人，其特征在于，所述手术机器人包括如权利要求1至15任一项所述的手术辅助器械及控制器，所述控制器与所述直线电机组件连接，用于根据控制数据控制所述直线电机组件执行相应动作，所述控制数据包括来自所述直线电机组件的反馈信号。

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