CN219480337U - 手术机器人 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种手术机器人，所述手术机器人包括：机架；串并联机械臂，一端安装在所述机架上，另一端用于安装末端器械，所述串并联机械臂为多个；悬吊装置，安装在所述机架上，并且包括悬吊支撑件和用于检测所述悬吊支撑件的拉力的测量组件；控制单元，被配置为控制所述串并联机械臂的操作，同时监测所述测量组件所测量的拉力。根据本实用新型的实施例，悬吊装置和串并联机械臂可一起设置在机架上，能够通过同一控制系统监测它们的状态，并且通过合理设置和布局，它们也不会发生干涉。

Description

手术机器人

技术领域

本公开涉及微创手术器械领域，涉及一种手术机器人，具体涉及一种包括悬吊装置的手术机器人。

背景技术

微创手术的目的在于减少在诊断或者手术过程中体外组织被破坏的数量，从而减少病人在此过程中的不适并减少副作用，同时缩短病人的康复时间。

常用的微创手术模式是：在患者表皮处开一个或多个小孔，手术机器人的末端器械通过该孔进入患者体内进行手术操作。末端器械在体内操作时，需要足够的操作空间和视野，当前，主流的方法是向患者体内充入一定压力的CO₂气体，使患者腹胸壁向外鼓出，从而形成内部操作空间。然而，CO₂气体和人体的反应可能产生肿瘤播散、皮下气肿、呼吸循环系统改变等多种并发症。

为了减少该并发症，开发了利用机械力的方法建立体内操作空间的方法。因此，目前研发了各种免气腹的悬吊装置来进行悬吊式腹腔镜手术。在使用悬吊装置时，可将处于收缩状态的悬吊支撑件(例如，悬吊伞)由患者表皮的孔插入人体后打开，外部对悬吊伞施加一定的拉力，以作用在患者腹胸壁内侧，从而增加患者体内的操作空间。

然而，现有的悬吊装置一般独立设置，以配合医生进行手术，由于悬吊装置占据较大空间，不适用于现有的微创手术机器人，即，无法将现有的悬吊装置集成到现有的微创机器人上。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种设置有悬吊装置的手术机器人，适用于微创手术机器人，悬吊装置与串并联机械臂信息和运行状态可由相同的控制单元监测。

根据本实用新型的一方面，提供一种手术机器人，所述手术机器人包括：机架；串并联机械臂，一端安装在所述机架上，另一端用于安装末端器械，所述串并联机械臂为多个；悬吊装置，安装在所述机架上，并且包括悬吊支撑件和用于检测所述悬吊支撑件的拉力的测量组件；控制单元，被配置为控制所述串并联机械臂的操作，同时监测所述测量组件所测量的拉力。

可选地，所述悬吊装置还可包括：臂组件，连接到所述机架；悬吊绳组件，连接到所述臂组件，并且包括基座，及与基座连接的悬吊绳，所述悬吊支撑件连接在所述悬吊绳的下端；连接组件，所述基座通过所述连接组件安装到所述臂组件，其中，所述测量组件可设置在所述臂组件与所述基座之间。

可选地，所述测量组件包括拉力传感器，所述拉力传感器的上端固定到所述臂组件，下端固定到所述基座，以能够在竖直方向上变形。

可选地，所述连接组件包括沿与竖直方向垂直的第一方向布置的旋转轴，所述基座能够在所述悬吊绳的拉力作用下绕所述旋转轴相对于所述臂组件转动。

可选地，在水平方向的平面中，所述悬吊绳和所述拉力传感器位于所述旋转轴的同一侧。

可选地，所述测量组件与所述连接组件分别设置在所述基座的在第二方向上的两侧，所述第二方向与所述第一方向垂直，其中，所述测量组件在所述第二方向上与所述基座间隔开预定距离。

可选地，所述悬吊绳(58)的拉力F为：F1×L1/L2，其中，F1为所述拉力传感器感测的数值，L1为所述拉力传感器与所述连接组件的所述旋转轴在所述第二方向上的距离，L2为所述悬吊绳的吊点与所述旋转轴在所述第二方向上的距离。

可选地，所述测量组件还包括安装座和支架，其中，所述拉力传感器的上端通过所述安装座固定到所述臂组件，所述支架设有容纳所述安装座和所述拉力传感器的至少一部分的容纳腔，所述拉力传感器的第二端位于所述容纳腔中并固定到在所述支架，并且所述支架的上端固定地连接到所述基座。

可选地，所述安装座包括球连杆和连杆座，其中，所述球连杆包括在竖直方向上彼此连接的第一球关节和第二球关节，所述连杆座包括结合到所述臂组件的第一连杆座和结合到所述拉力传感器的第二连杆座，所述第一连杆座通过第一销轴固定到所述第一球关节的中心孔，所述第二连杆座通过第二销轴固定到所述第二球关节的中心孔。

可选地，所述第一连杆座包括安装块和安装侧板，所述安装块通过紧固构件结合到所述臂组件，所述安装侧板固定地结合到所述第一销轴，其中，所述基座中设置有第一凹口，所述安装块的至少一部分容纳在所述第一凹口中。

可选地，所述悬吊装置还包括悬吊绳组件，所述悬吊绳组件包括悬吊绳、用于驱动悬吊绳动作的驱动件和用于限制驱动件动作的限制器。

可选地，所述悬吊绳组件还包括卷筒，所述悬吊绳缠绕在所述卷筒上，并且所述驱动件的输出轴通过所述限制器连接到所述卷筒的旋转轴。

可选地，所述臂组件包括第一横臂，其中，所述第一横臂的内部设置有第一容纳空间，所述悬吊绳组件、所述连接组件和所述测量组件设置在所述第一容纳空间中。

可选地，所述臂组件还包括第一转动关节，所述第一横臂沿水平方向延伸并能够绕所述第一转动关节的第一旋转轴旋转，其中，所述第一转动关节和所述悬吊绳组件分别设置在所述第一横臂的两端。

可选地，所述臂组件还包括第二横臂和第二转动关节，所述第二横臂沿水平方向延伸并能够分别绕所述第一转动关节的第一旋转轴和所述第二转动关节的第二旋转轴旋转，所述第二转动关节结合到所述机架，其中，所述第二横臂的内部设置有第二容纳空间，所述第一转动关节和所述第二转动关节设置在所述第二容纳空间中，且分别位于所述第二横臂的两端。

可选地，所述第一转动关节和所述第二转动关节中的每个包括轴承及分别与所述轴承的外圈和内圈彼此固定的轴承套和轴承压板，其中，所述轴承套和轴承压板之间设置有摩擦片，以使第一横臂和/或第二横臂在转动到期望的位置处能够保持彼此固定。

可选地，所述串并联机械臂包括定位机构和并联机械臂，其中，所述定位机构包括与所述机架转动连接的安装臂和与所述安装臂转动连接的俯仰臂，其中，所述并联机械臂包括动平台、静平台和用于连接所述动平台和所述静平台的多个支链，所述静平台转动连接到所述俯仰臂，并且所述动平台用于连接所述末端器械。

可选地，所述俯仰臂包括顺次连接且依次转动连接的第一臂、第二臂和第三臂，所述静平台转动连接到所述第三臂。

可选地，所述悬吊装置还包括连接到所述机架的臂组件，所述臂组件位于所述安装臂的下方。

可选地，所述臂组件包括第一横臂和第一转动关节；所述第一横臂的长度小于所述安装臂的长度，或者，所述第一横臂与所述安装臂彼此平行设置。

根据本实用新型的实施例，通过设置串并联机械臂，能够在确保末端器械的运动范围的前提下使每个串并联机械臂所需的运动空间变小，使悬吊装置能够设置在手术机器人上，并能够有效地避免悬吊装置与串并联机械臂发生干涉。

根据本实用新型的实施例，悬吊装置和串并联机械臂均设置在机架上，因而能够通过同一控制系统对它们的状态进行监测，能够及时获取与手术相关的各种信息，避免手术中发生意外。

根据本实用新型的实施例，通过将测量组件设置在臂组件内部，并将测量悬吊绳的拉力转换为测量安装悬吊绳组件的连接组件的拉力，能够有效地避免拉力传感器因外力发生损坏，并能够实时地获得悬吊绳对患者的腹腔内壁的拉力，有效保护患者健康。

根据本实用新型的实施例，通过在驱动件的输出端设置扭矩限制器，可将悬吊绳的拉力限制在安全值以下，即使在控制系统异常时，也不会因为拉力的骤变对患者造成伤害，进一步保护患者健康。

根据本实用新型的悬吊装置的臂组件通过包括两个在水平方向上转动的横臂，可实现其所连接的悬吊支撑件在水平方向上的灵活定位。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本实用新型的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出根据本实用新型的实施例的手术机器人的示意性立体图；

图2是示出根据本实用新型的悬吊装置的示意性立体图；

图3是示出根据本实用新型的悬吊装置的内部结构的局部剖面立体图；

图4是示出根据本实用新型的悬吊装置的一部分的立体示意图；

图5是图4的另一角度的立体示意图；

图6是根据本实用新型的悬吊装置的测量组件的立体示意图；

图7是根据本实用新型的第二关节的立体示意图。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述示例实施方式。然而，不应被理解为本实用新型的实施形态限于在此阐述的实施方式。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，附图仅用于示意性示出本实用新型的实施例，部分图片可能未按比例描绘，但本领域技术人员结合对具体实施方式的描述，能够清楚地理解本申请的技术方案。

下面参照附图对本实用新型的手术悬吊装置进行描述。需要说明的是，在下文中，“上下方向”、“竖直方向”“向上”、“向下”、“上端”、“下端”、“上部”、“下部”等涉及到方向的描述和术语均是基于悬吊装置在使用时相对于地面的方向描述的(如图1中所示的上下方向)，当相对参照物改变时或整个手术悬吊装置的使用方向改变时，关于上述方向的描述也将相应地改变。

现有技术的手术机器人的机械臂大多采用串联机械臂，串联机械臂指的多个连杆通过关节依次相连所形成的机械臂。由于串联机械臂的结构特性，要想实现所需的自由度(即，确保末端器械能够实现期望的运动范围)，通常需要较大的活动空间。此外，手术机器人通常也不会仅具有一个串联机械臂，而是包括两个或更多个的串联机械臂(以下简称为“多个机械臂”)，由于每个串联机械臂都需要较大的活动空间，因此，多个串联机械臂所需的活动空间进一步增大，并且彼此之间也可能发生干涉，在这种情况下，手术机器人没有足够的空间另外设置悬吊装置。因此，在微创手术机器人领域，悬吊装置一直没有与微创手术机器人结合使用。

悬吊装置的悬吊支撑件对腹胸壁的拉力需要控制在一定的范围内，否则容易对患者造成伤害，因此，需要对悬吊支撑件的拉力进行测量和监测，并向医生进行实时反馈。

独立设置的悬吊装置在与医生配合时，医生要想同时兼顾悬吊装置和控制操作的信息反馈，需要同时设置多个手术医生助手，增加了操作的难度，并可能导致手术操作无法与悬吊装置有效地配合。

此外，由于多个串联机械臂的活动空间较大，即使将悬吊装置与手术机器人分开设置，多个串联机械臂仍有可能与悬吊装置发生干涉，或者多个串联机械臂的运动范围受到限制。

根据本实用新型的实施例，提供了一种包括悬吊装置的手术机器人，该手术机器人包括多个串并联机械臂以及悬吊装置。其中，串并联机械臂指的是既包括两个或更多个连杆通过关节依次相连的结构(下文中称为“定位机构”)也包括两个或更多个连杆并联设置的结构(下文中称为“并联机械臂”)，从而能够在确保所需自由度的前提下减小机械臂活动所需的空间。这样，可根据串并联机械臂的行走范围，预留出能够设置悬吊装置的空间，悬吊装置设置在该空间中，避免与机械臂发生干涉。下文中将对此进行详细介绍。

图1示出了根据本实用新型的手术机器人的立体结构示意图。

如图1中所示，根据本实用新型的示例性实施例的手术机器人包括：机架100；多个串并联机械臂200，每个串并联机械臂200的一端安装在机架100上，另一端用于安装末端器械40；悬吊装置300，安装在机架100上，并且包括悬吊支撑件9和用于检测悬吊支撑件9的拉力的测量组件7(见图3)；控制单元(未示出)，被配置为控制串并联机械臂200的操作，同时监测测量组件7所测量的拉力。根据本实用新型的实施例，悬吊装置300的操作可手动控制，但不限于此，必要时，悬吊装置300的操作也可由控制单元控制。

串并联机械臂200包括定位机构220和并联机械臂230，定位机构220包括与机架100转动连接的安装臂221和与安装臂221转动连接的俯仰臂。如图1所示，俯仰臂包括第一臂224、第二臂226和第三臂228，第一臂224与安装臂221的第一端转动连接，第一臂224、第二臂226和第三臂228依次转动连接，以能够进行俯仰运动。

第一臂224和安装臂221的第一端之间设置有第一关节223，第一臂224通过第一关节223与安装臂221的第一端转动连接。第一臂224和第二臂226之间设置有第二关节225，第二臂226通过第二关节225与第一臂224转动连接。第二臂226和第三臂228之间设置有第三关节227，第三臂228通过第三关节227与第二臂226转动连接。

在一些实施例中，第一臂224、第二臂226和第三臂228位于同一平面内，并能够在同一平面内做俯仰运动。在这些实施例中，第一臂224、第二臂226和第三臂228会在同一平面内做俯仰运动，可以在较大的俯仰调节范围的同时，减小俯仰臂的空间占用率。

在机架100上安装多个串并联机械臂200的情况下，可以降低相邻的定位机构220发生碰撞的几率，有利于使多个定位机构220在周向上近距离安装且不易干涉。此外，第一臂224、第二臂226和第三臂228在同一平面内运动，行走轨迹可预判性高，有利于准确操控定位机构220，以及利用视觉观察预判控制方位，安全性能较好。

并联机械臂230包括动平台231、静平台232和用于连接动平台231和静平台232的多个支链233。静平台232转动连接到俯仰臂，具体而言，静平台232转动连接到第三臂228。动平台231用于连接末端器械40。并联机械臂230可以依据多个支链233的伸缩在三维空间内调节动平台231的姿态，进而调节末端器械40的姿态。在一种实施方式，并联机械臂230为3UPS结构。

机架100可包括底座120、安装支架130、支撑梁140、横梁150和机架基座110，安装支架130设置在底座120上，支撑梁140与安装支架130活动连接，支撑梁140能够围绕安装支架130的中轴线转动和/或沿安装支架130上下移动，横梁150与支撑梁140转动连接，以围绕支撑梁140的中轴线转动。横梁150可以为伸缩梁，悬吊装置300和定位机构220均通过机架基座110连接在横梁150的端部。

由于串并联机械臂200的上述结构减小了俯仰臂的占用空间，以及并联机械臂230的运动侵占空间较小，使得在机架100上还可另外安装悬吊装置300。下面将对悬吊装置300的具体结构进行介绍。

图2至图7示出了根据本实用新型的实施例的悬吊装置300的具体结构。

如图2至图7所示，除悬吊支撑件9和测量组件7之外，悬吊装置300还可包括臂组件1、悬吊绳组件5和用于将悬吊绳组件5安装到臂组件1的连接组件60。

臂组件1可连接到机架100，例如，臂组件1可以可转动地结合到机架100，以在水平方向上调节悬吊支撑件9的位置。如图1所示，根据本实用新型的实施例的臂组件1可包括第一横臂10，第一横臂10的内部设置有第一容纳空间，如上所述的悬吊绳组件5、连接组件60和测量组件7均设置在第一容纳空间中。臂组件1还可包括第一转动关节11，第一横臂10能够绕第一转动关节11的旋转轴旋转，此外，第一横臂10沿水平方向延伸并且第一转动关节11和悬吊绳组件5可分别设置在第一横臂10的两端。

臂组件1还可包括第二横臂20和第二转动关节21，第二横臂20沿水平方向延伸并能够分别绕所述第一转动关节11的旋转轴和第二转动关节21的旋转轴旋转，第二转动关节21可结合到机架100，例如，结合到机架100的机架基座110。第二横臂20的内部可设置有第二容纳空间，第一转动关节11和第二转动关节21设置在第二容纳空间中，且分别位于第二横臂20的两端。

这样，悬吊绳组件5可设置在臂组件1的远端，以在第一横臂10和第二横臂20有限的长度范围内，使悬吊绳组件5的运动范围最大。

然而，根据本实用新型的实施例的臂组件1的结构不限于此，臂组件1可仅包括第一横臂10和第一转动关节11，在这种情况下，第一横臂10通过第一转动关节11安装在机架100上。此外，臂组件1也可根据设计需要包括更多的横臂和关节。

优选地，臂组件1包括如附图中所示的第一横臂10和第二横臂20，这样既可灵活地确定悬吊支撑件9的位置，还能有效地减少臂组件1所占用的空间。

此外，如图1所示，第一横臂10与定位机构220的安装臂221彼此平行且布置在安装臂221的下方。第一横臂10的长度可小于安装臂221的长度。这样，既能够防止第一横臂10与安装臂221发生干涉，也能够防止第一横臂10与俯仰臂发生干涉。

另外，第一横臂10和第二横臂20在竖直方向(下文中也称为“第三方向”)上的高度均小于安装臂221的高度，使得第一横臂10和第二横臂20在竖直方向上也占据较小的空间，从而确保设置在安装臂221下方的俯仰臂和并联机械臂230具有更大的活动空间，进而使末端器械40具有更大的运动范围，以有效地避免因在机架100上设置悬吊装置导致末端器械40的运动受限。

现有技术中通常使用拉力传感器作为测量组件来测量悬吊绳的拉力(即，悬吊支撑件对患者的腹胸壁产生的拉力)，而拉力传感器通常直接设置在与悬吊伞直接相连的悬吊绳上，悬吊绳的伸缩容易对拉力传感器产生较多的拉扯，而传感器为敏感元件，较多的拉扯容易使其损坏。

在根据本实用新型的悬吊装置300中，测量组件7设置在悬吊装置300的臂组件1的内部，例如，第一横臂10的第一容纳空间内，以能够间接地实时测量悬吊支撑件9对腹腔内壁的拉力，从而能够避免上述问题。下面将对此进行详细介绍。

悬吊绳组件5可包括基座54和与基座54连接的悬吊绳58，悬吊支撑件9可连接在悬吊绳58的下端，基座54可通过连接组件60安装到臂组件1，测量组件7设置在臂组件1与基座54之间，以间接测量悬吊绳58的拉力。

具体而言，测量组件7可包括拉力传感器74，拉力传感器74的上端固定到臂组件1(即，第一横臂10)，下端固定到基座54，以能够在竖直方向上变形。连接组件60可为铰接结构，并且可包括沿水平的第一方向布置的第一旋转轴，基座54能够在悬吊绳58的拉力作用下绕连接组件60的第一旋转轴相对于臂组件1转动。也就是说，悬吊绳58的拉力作用在患者的腹胸壁上，其反作用力作用在连接组件60上，使得悬吊绳58的拉力导致基座54绕连接组件60的第一旋转轴旋转。由于拉力传感器74固定在臂组件1上且连接在臂组件1与基座54之间，由此拉力传感器74可测量基座54作用在其上的力，进而可间接获得悬吊绳58的拉力。

根据本实用新型的实施例，测量组件7与连接组件60分别设置在基座54的在水平的第二方向上的两侧，该第二方向与上述第一方向彼此垂直。这样，基座54在第二方向上的一侧通过连接组件60安装到臂组件1，在第二方向上的另一侧通过测量组件7安装到臂组件1。由于悬吊绳58的拉力是沿竖直方向(第三方向)延伸的，第一方向和第二方向均为与之垂直的水平方向，因此，悬吊绳58的拉力可使基座54绕连接组件60旋转。

此外，测量组件7可在第二方向上与基座54间隔开预定距离，以确保基座54能够围绕连接组件60的第一旋转轴旋转，而不会与测量组件7发生干涉。

由于以上结构，使得悬吊绳58的吊点和拉力传感器74在水平方向的平面中相对于连接组件60的第一旋转轴位于同一侧。

这样，悬吊绳58的拉力F可根据F2＝F1×L1/L2来计算。其中，F1为拉力传感器74感测的数值，L1为拉力传感器74与连接组件60的第一旋转轴在第二方向上的距离，L2为悬吊绳58的吊点与第一旋转轴在第二方向上的距离。

但本实用新型的实施例不限于此，悬吊绳58的吊点和测量组件7也可分别位于连接组件60的第一旋转轴的两侧，在这种情况下，同样可利用上述公式F＝F1×L1/L2来计算悬吊绳58的拉力。

控制系统(未示出)可将获得拉力传感器74的测量值通过上述公式实时转换成悬吊绳58的拉力值，从而可精准地控制悬吊支撑件9对患者的腹胸壁的拉力，保护患者不受到进一步的伤害。控制系统可包括如上所述的控制单元，还可包括提示单元和限制保护单元等，这样，控制系统可设置拉力阈值，实时检测拉力是否超过该拉力阈值，如果达到或超过该拉力阈值，则通过提示单元向医生示警；在另一种实施方式中，当拉力达到或超过该拉力阈值时，限制保护单元会限制串并联机械臂200的运动，进一步提高安全性。

下面参照图6进一步描述测量组件7的具体结构。

如图6所示，根据本实用新型的实施例的测量组件7还可包括安装座70和支架73。拉力传感器74的上端通过安装座70固定到第一横臂10。支架73可设有容纳安装座70和拉力传感器74的至少一部分的容纳腔，拉力传感器74的下端位于容纳腔中并固定到支架73，并且支架73的上端固定地连接到基座54。

如图6所示，安装座70可包括球连杆72和连杆座71。球连杆72包括在竖直方向(第三方向)上彼此连接的第一球关节72a和第二球关节72b，连杆座71可包括结合到第一横臂10的第一连杆座71a和结合到拉力传感器74的第二连杆座71b，第一连杆座71a通过第一销轴(未示出)固定到第一球关节72a的中心孔，第二连杆座71b通过第二销轴(未示出)固定到第二球关节72b的中心孔。利用这样的结构，球连杆72只向拉力传感器74提供竖直方向的约束，从而避免了因安装误差导致对拉力传感器74产生的安装应力，以提高测量精度。

此外，第一连杆座71a可包括安装块701和安装侧板702，安装块701通过紧固构件(未示出)结合到第一横臂10，上述第一销轴固定地结合到安装侧板702。基座54中可设置有第一凹口54a，安装块701的至少一部分可容纳在第一凹口54a中，即，第一连杆座71a穿过基座54的至少一部分安装到第一横臂10上。

支架73整体可呈U形形状，以围绕安装座70和拉力传感器74的侧表面，并从基座54的下表面结合到第一凹口54a的两侧。此外，为避免其它结构与拉力传感器74发生碰撞，支架73的下端可设置为围绕拉力传感器74的全部外表面，仅预留出使拉力传感器74与外部进行连接的孔(未标注)。此外，支架73的上端可设置为具有预定的宽度和厚度，以确保支架73能够通过紧固构件固定地安装在基座54上。

返回参照图4，连接组件60可包括固定地结合到第一横臂10的铰链座61和安装在铰链座61上以用作连接组件60的第一旋转轴的第三销轴62。基座54中可设置有第二凹口54b，铰链座61的至少一部分容纳在第二凹口54b中，并且铰链座61可包括设置在其下表面上的一对第一凸耳61a，第一凸耳61a中形成有通孔，第三销轴62穿过该通孔并紧固到基座54上。

进一步而言，基座54可包括设置在其下表面上的与第一凸耳61a相对应的一对第二凸耳54c，第三销轴62穿过第一凸耳61a的通孔与第二凸耳54c彼此固定地连接，即，第三销轴62能够在第一凸耳61a的通孔中转动。这样，铰链座61固定地安装在第一横臂10上，基座54和第三销轴可在悬吊绳组件5的拉力作用相对于第一凸耳61a发生转动，即，基座54能够相对于铰链座61发生转动。

由于在基座54上设置了第一凹口54a和第二凹口54b，因此不会因为测量组件7和铰链座61的设置而占据更多的空间，可使各个组件之间的排布更加紧凑，从而第一横臂10整体可实现为具有较小的尺寸，占据更小的空间。

根据本实用新型的实施例，悬吊绳组件5还可包括用于驱动悬吊绳58动作的驱动件和用于限制驱动件动作的限制器57。限制器57可为扭矩限制器，可设置预设扭矩，使得驱动件的输出轴所输出的最大扭矩小于等于该预设扭矩。其中，预设扭矩可根据不同患者的身体情况设定，防止驱动件所输出的扭矩大于扭矩限制器57所设定的限制扭矩。这样，也就从机械层面限制了悬吊绳58的最大拉力值，防止驱动件的输出扭矩使悬吊绳58超出该最大拉力值而对患者造成伤害。

悬吊绳组件5还可包括卷筒55，卷筒55安装在基座54的下表面上，悬吊绳58缠绕在卷筒55上，驱动件的输出轴通过限制器57连接到卷筒55的旋转轴(以下称为“第二旋转轴”)，由此，通过使驱动件旋转卷筒55，可控制悬吊绳58的收放，以调整悬吊支撑件9对患者的腹腔内壁的拉力。

悬吊绳组件5还包括设置在基座54的下表面上的轴承座56，卷筒55通过轴承座56安装在基座54上。驱动件驱动卷筒55在轴承座56上转动。这样，卷筒55的旋转由驱动件控制，在卷筒55旋转到预定位置后，驱动件停止旋转，并锁定卷筒55的位置。由此，悬吊绳58的拉力不会使卷筒55发生旋转，而是通过卷筒55、轴承座56作用在基座54上，由此实现拉力传感器74对悬吊绳58的拉力的间接测量。

根据本实用新型的实施例的驱动件可包括电机51和减速器52。电机51输出扭矩由控制系统控制，虽然大多数情况下输出扭矩是可控的，但由于线路和信号问题，电机51的实际输出扭矩可能与期望的输出扭矩不同，通过设置扭矩限制器57，可防止由于电机51出现上述问题造成对患者的伤害。

减速器52可设置在电机51的输出端，以降低电机的转速，增大转矩。

电机51和减速器52可固定地安装在基座54上。悬吊绳组件5还可包括设置在基座54的下表面上的安装板53，减速器52可固定地安装在安装板53上并且其输出轴穿过安装板53与扭矩限制器57相连，扭矩限制器57可固定安装在轴承座56与安装板53之间。

另外，根据本实用新型的悬吊绳58可以为钢丝绳，并且可以为两股绳扭结在一起的双绳结构，以有效避免悬吊绳58断裂造成的伤害。

图7示出了臂组件1的第二转动关节21的结构。

第一转动关节11和第二转动关节21可具有相同的结构，因此仅以第二转动关节21的结构为例进行介绍。

如图7所示，第二转动关节21可包括轴承22及分别与轴承22的外圈和内圈彼此固定的轴承套27和轴承压板23，轴承套27和轴承压板23之间设置有摩擦片24，以使第二横臂20通过第二转动关节21相对于机架100转动到期望的位置处能够通过摩擦片24的摩擦力保持彼此固定。

进一步而言，第二转动关节21可包括连接法兰28，连接法兰28包括法兰部28a和圆筒部28b，圆筒部28b在竖直方向上延伸，法兰部28a设置在圆筒部28b的上端，以通过紧固构件(未示出)与机架100彼此固定连接。

轴承22与连接法兰28的圆筒部28b同轴连接，并设置在圆筒部28b与第二横臂20之间。

轴承套27固定安装到连接法兰28的圆筒部28b的下端并包括套设在圆筒部28b的侧表面上的第一抵接部，以抵接轴承22的内圈。

轴承压板23与第二横臂20固定连接，并包括与轴承22的外圈抵接的第二抵接部。

轴承套27包括容纳腔，该容纳腔在竖直方向上与轴承压板23彼此叠置的，压缩弹簧25设置在所述容纳腔中，并通过将弹簧压板26结合到轴承套27来封闭该容纳腔，使压缩弹簧25的上端接触摩擦片24。这样，通过压缩弹簧25来按压摩擦片24，使轴承22的内圈和外圈之间产生预定摩擦力，从而在第二横臂20转动到期望的角度后能够通过该摩擦力彼此固定。此外，摩擦力的大小可通过调整摩擦片24的厚度和/或压缩弹簧25的弹力进行调节，以实现期望的摩擦力。

通过将第一转动关节11和第二转动关节21设置为具有摩擦力，不仅能够使悬吊支撑件9灵活定位，还能够使悬吊支撑件9在到达期望的水平位置后保持不动。

此外，第一横臂10和第二横臂20的转动既可手动调节，也可通过控制系统的控制实现。

根据本实用新型的实施例，通过设置串并联机械臂，能够在确保末端器械的运动范围的前提下使每个串并联机械臂所需的运动空间变小，使悬吊装置能够设置在手术机器人上，并能够有效地避免悬吊装置与串并联机械臂发生干涉。

根据本实用新型的实施例，悬吊装置和串并联机械臂均设置在机架上，因而能够通过同一控制系统对它们进行监测，能够及时获取与手术相关的各种信息，避免手术中发生意外。

根据本实用新型的实施例，通过将测量组件设置在臂组件内部，并将测量悬吊绳的拉力转换为测量安装悬吊绳组件的连接组件的拉力，能够有效地避免拉力传感器因外力发生损坏，并能够实时地获得悬吊绳对患者的腹腔内壁的拉力，有效保护患者健康。

根据本实用新型的实施例，通过在驱动件的输出端设置扭矩限制器，可将悬吊绳的拉力限制在安全值以下，即使在控制系统异常时，也不会因为拉力的骤变对患者造成伤害，进一步保护患者健康。

根据本实用新型的悬吊装置的臂组件通过包括两个在水平方向上转动的横臂，可实现其所连接的悬吊支撑件在水平方向上的灵活定位。

虽然上面已经详细描述了本实用新型的实施例，但本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，可对本实用新型的实施例做出各种修改和变型。应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改和变型仍将落入权利要求所限定的本实用新型的实施例的精神和范围内。

Claims (20)

1.一种手术机器人，其特征在于，所述手术机器人包括：

机架(100)；

串并联机械臂(200)，一端安装在所述机架(100)上，另一端用于安装末端器械(40)，所述串并联机械臂(200)为多个；

悬吊装置(300)，安装在所述机架(100)上，并且包括悬吊支撑件(9)和用于检测所述悬吊支撑件(9)的拉力的测量组件(7)；

控制单元，被配置为控制所述串并联机械臂(200)的操作，同时监测所述测量组件(7)所测量的拉力。

2.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述悬吊装置(300)还包括：

臂组件(1)，连接到所述机架(100)；

悬吊绳组件(5)，连接到所述臂组件(1)，并且包括基座(54)，及与基座(54)连接的悬吊绳(58)，所述悬吊支撑件(9)连接在所述悬吊绳(58)的下端；

连接组件(60)，所述基座(54)通过所述连接组件(60)安装到所述臂组件(1)，

其中，所述测量组件(7)设置在所述臂组件(1)与所述基座(54)之间。

3.根据权利要求2所述的手术机器人，其特征在于，所述测量组件(7)包括拉力传感器(74)，所述拉力传感器(74)的上端固定到所述臂组件(1)，下端固定到所述基座(54)，以能够在竖直方向上变形。

4.根据权利要求3所述的手术机器人，其特征在于，所述连接组件(60)包括沿与竖直方向垂直的第一方向布置的旋转轴，所述基座(54)能够在所述悬吊绳(58)的拉力作用下绕所述旋转轴相对于所述臂组件(1)转动。

5.根据权利要求4所述的手术机器人，其特征在于，在水平方向的平面中，所述悬吊绳(58)和所述拉力传感器(74)位于所述旋转轴的同一侧。

6.根据权利要求5所述的手术机器人，其特征在于，所述测量组件(7)与所述连接组件(60)分别设置在所述基座(54)的在第二方向上的两侧，所述第二方向与所述第一方向垂直，

其中，所述测量组件(7)在所述第二方向上与所述基座(54)间隔开预定距离。

7.根据权利要求6所述的手术机器人，其特征在于，所述悬吊绳(58)的拉力F为：F1×L1/L2，

其中，F1为所述拉力传感器(74)感测的数值，L1为所述拉力传感器(74)与所述连接组件(60)的所述旋转轴在所述第二方向上的距离，L2为所述悬吊绳(58)的吊点与所述旋转轴在所述第二方向上的距离。

8.根据权利要求3所述的手术机器人，其特征在于，所述测量组件(7)还包括安装座(70)和支架(73)，

其中，所述拉力传感器(74)的上端通过所述安装座(70)固定到所述臂组件(1)，

所述支架(73)设有容纳所述安装座(70)和所述拉力传感器(74)的至少一部分的容纳腔，所述拉力传感器(74)的第二端位于所述容纳腔中并固定到在所述支架(73)，并且

所述支架(73)的上端固定地连接到所述基座(54)。

9.根据权利要求8所述的手术机器人，其特征在于，所述安装座(70)包括球连杆(72)和连杆座(71)，

其中，所述球连杆(72)包括在竖直方向上彼此连接的第一球关节(72a)和第二球关节(72b)，

所述连杆座(71)包括结合到所述臂组件(1)的第一连杆座(71a)和结合到所述拉力传感器(74)的第二连杆座(71b)，

所述第一连杆座(71a)通过第一销轴固定到所述第一球关节(72a)的中心孔，所述第二连杆座(71b)通过第二销轴固定到所述第二球关节(72b)的中心孔。

10.根据权利要求9所述的手术机器人，其特征在于，所述第一连杆座(71a)包括安装块(701)和安装侧板(702)，所述安装块(701)通过紧固构件结合到所述臂组件(1)，所述安装侧板(702)固定地结合到所述第一销轴，

其中，所述基座(54)中设置有第一凹口(54a)，所述安装块(701)的至少一部分容纳在所述第一凹口(54a)中。

11.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述悬吊装置(300)还包括悬吊绳组件(5)，所述悬吊绳组件(5)包括悬吊绳(58)、用于驱动悬吊绳(58)动作的驱动件和用于限制驱动件动作的限制器(57)。

12.根据权利要求11所述的手术机器人，其特征在于，所述悬吊绳组件(5)还包括卷筒(55)，所述悬吊绳(58)缠绕在所述卷筒(55)上，并且

所述驱动件的输出轴通过所述限制器(57)连接到所述卷筒(55)的旋转轴。

13.根据权利要求2所述的手术机器人，其特征在于，所述臂组件(1)包括第一横臂(10)，

其中，所述第一横臂(10)的内部设置有第一容纳空间，所述悬吊绳组件(5)、所述连接组件(60)和所述测量组件(7)设置在所述第一容纳空间中。

14.根据权利要求13所述的手术机器人，其特征在于，所述臂组件(1)还包括第一转动关节(11)，所述第一横臂(10)沿水平方向延伸并能够绕所述第一转动关节(11)的第一旋转轴旋转，

其中，所述第一转动关节(11)和所述悬吊绳组件(5)分别设置在所述第一横臂(10)的两端。

15.根据权利要求14所述的手术机器人，其特征在于，所述臂组件(1)还包括第二横臂(20)和第二转动关节(21)，所述第二横臂(20)沿水平方向延伸并能够分别绕所述第一转动关节(11)的第一旋转轴和所述第二转动关节(21)的第二旋转轴旋转，所述第二转动关节(21)结合到所述机架，

其中，所述第二横臂(20)的内部设置有第二容纳空间，所述第一转动关节(11)和所述第二转动关节(21)设置在所述第二容纳空间中，且分别位于所述第二横臂(20)的两端。

16.根据权利要求15所述的手术机器人，其特征在于，所述第一转动关节(11)和所述第二转动关节(21)中的每个包括轴承(22)及分别与所述轴承(22)的外圈和内圈彼此固定的轴承套(27)和轴承压板(23)，

其中，所述轴承套(27)和轴承压板(23)之间设置有摩擦片(24)，以使第一横臂(10)和/或第二横臂(20)在转动到期望的位置处能够保持彼此固定。

17.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述串并联机械臂(200)包括定位机构(220)和并联机械臂(230)，

其中，所述定位机构(220)包括与所述机架(100)转动连接的安装臂(221)和与所述安装臂(221)转动连接的俯仰臂，

其中，所述并联机械臂(230)包括动平台(231)、静平台(232)和用于连接所述动平台(231)和所述静平台(232)的多个支链(233)，所述静平台(232)转动连接到所述俯仰臂，并且所述动平台(231)用于连接所述末端器械(40)。

18.根据权利要求17所述的手术机器人，其特征在于，

所述俯仰臂包括顺次连接且依次转动连接的第一臂(224)、第二臂(226)和第三臂(228)，所述静平台(232)转动连接到所述第三臂(228)。

19.根据权利要求17所述的手术机器人，其特征在于，所述悬吊装置(300)还包括连接到所述机架(100)的臂组件(1)，

所述臂组件(1)位于所述安装臂(221)的下方。

20.根据权利要求19所述的手术机器人，其特征在于，所述臂组件(1)包括第一横臂(10)和第一转动关节(11)；所述第一横臂(10)的长度小于所述安装臂(221)的长度，或者，所述第一横臂(10)与所述安装臂(221)彼此平行设置。