CN219846788U - 手术机器人的驱动设备和手术机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种手术机器人的驱动设备和手术机器人，手术机器人的驱动设备包括：移动装置，包括线性驱动机构和滑台，线性驱动机构能够驱动滑台在X方向上移动；机器人驱动组件，包括固定于滑台上的多个第一旋转驱动器，第一旋转驱动器的驱动轴沿X方向设置，第一旋转驱动器包括驱动端，驱动端安装于驱动轴，且仅在X方向上相对于驱动轴为可弹性浮动的，驱动端上具有能够与手术机器人的适配器相匹配的驱动销或驱动孔，以在驱动端与适配器的配合状态下，第一旋转驱动器能够通过驱动端驱动适配器的器械轴旋转，从而驱动手术机器人动作。本实用新型能够实现降低手术机器人的安装难度，提高术前准备效率。

Description

手术机器人的驱动设备和手术机器人

技术领域

本实用新型涉及外科机器人技术领域，尤其涉及一种手术机器人的驱动设备和手术机器人。

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。例如在手术精度需求较高的腹腔镜手术中，相比于传统手术方式，手术机器人的手术视野更为直观、操作更加灵活、可以完成人手难以完成的精密动作。

现有手术机器人在实际应用中，在进行腹腔镜手术之前，需要先完成手术机器人的安装对接，由于需要保证手术机器人的执行机构与驱动设备准确对接，准备工作耗时较长，导致术前准备效率较低。

实用新型内容

本实用新型提供一种手术机器人的驱动设备和手术机器人，用以解决现有技术中手术机器人术前准备效率较低的缺陷，实现降低手术机器人的安装难度，提高术前准备效率。

本实用新型提供一种手术机器人的驱动设备，包括：移动装置，包括线性驱动机构和滑台，所述线性驱动机构能够驱动所述滑台在X方向上移动；机器人驱动组件，包括固定于所述滑台上的多个第一旋转驱动器，所述第一旋转驱动器的驱动轴沿所述X方向设置，所述第一旋转驱动器包括驱动端，所述驱动端安装于所述驱动轴，且仅在所述X方向上相对于所述驱动轴为可弹性浮动的，所述驱动端上具有能够与所述手术机器人的适配器相匹配的驱动销或驱动孔，以在所述驱动端与所述适配器的配合状态下，所述第一旋转驱动器能够通过所述驱动端驱动所述适配器的器械轴旋转，从而驱动所述手术机器人动作。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，所述第一旋转驱动器包括花键套、花键轴和弹性件；所述驱动端固定安装于所述花键套，所述花键套沿所述X方向可滑动地套设于所述花键轴上，所述弹性件设置于所述花键轴和所述驱动端之间，所述花键轴固定安装于所述第一旋转驱动器的驱动轴。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，所述机器人驱动组件包括安装板，所述安装板安装于所述滑台；所述安装板上设置有多个用于安装所述第一旋转驱动器的装配孔，所述第一旋转驱动器的机身和驱动端分别位于所述装配孔的两侧。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，所述机器人驱动组件包括定位板，所述定位板通过多个等高柱固定安装于所述安装板；所述定位板上设置有多个限位孔，所述限位孔的位置与所述装配孔一一对应；所述驱动端形成有外周凸缘，以用于通过所述限位孔限定所述驱动端远离所述第一旋转驱动器的最大距离。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，所述定位板背向所述安装板一侧的表面设置有用于与所述手术机器人相匹配的定位销或定位孔；在所述定位销或定位孔与所述手术机器人配合的情况下，所述第一旋转驱动器的驱动轴与所述适配器的器械轴的轴心重合。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，所述驱动端设置有中心凸台，所述中心凸台用于在所述驱动销或驱动孔与所述适配器配合前与所述器械轴的轴心孔定位配合。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，所述线性驱动机构包括第二旋转驱动器、丝杠轴和丝杠螺母，所述丝杠轴与第二旋转驱动器传动配合，所述丝杠轴和丝杠螺母形成丝杠副结构；所述滑台安装于所述丝杠螺母，以在所述第二旋转驱动器驱动所述丝杠轴旋转时，使所述滑台随所述丝杠螺母沿所述丝杠轴移动。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，所述移动装置包括基座，所述基座内形成有能够容纳所述丝杠轴和所述丝杠螺母的丝杠腔；所述第二旋转驱动器固定于所述基座，所述丝杠轴的两端通过轴承件可旋转地安装于所述基座；在所述丝杠螺母的移动路径上，所述基座设置有柔性止挡件，以限定所述丝杠螺母的可移动范围。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，所述基座的外表面形成有滑轨，所述滑台包括滑动部和安装部；所述安装部固定于所述丝杠螺母，所述安装部的顶端突出于所述丝杠腔，且固定连接于所述滑动部；所述滑动部与所述滑轨滑动配合。

本实用新型还提供一种手术机器人，包括执行机构、传动机构、适配器和以上任一种所述的手术机器人的驱动设备；所述适配器具有能够与所述驱动端相匹配的器械轴，所述传动机构能够将所述器械轴的旋转动作转换为所述执行机构的执行动作。

本实用新型提供的手术机器人的驱动设备和手术机器人，通过线性驱动机构驱动滑台，能够使机器人驱动组件从非工作位置自动移动至工作位置，通过在X方向上可弹性浮动的驱动端，第一旋转驱动器在与适配器配合的过程中，如驱动销或驱动孔未对准适配器的相应配合结构，则驱动端能够基于弹性浮动被压缩向驱动轴，并能够随着第一旋转驱动器的驱动，自动在驱动销或驱动孔对准的情况下与适配器完成对接，从而能够降低手术机器人的术前安装难度。进而能够实现提高采用该驱动设备的手术机器人的术前准备效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的手术机器人的驱动设备的结构示意图；

图2是本实用新型提供的手术机器人的驱动设备的移动装置的结构示意图；

图3是本实用新型提供的手术机器人的驱动设备的移动装置的局部结构示意图；

图4是本实用新型提供的手术机器人的驱动设备的机器人驱动组件的结构示意图；

图5是图4所示的机器人驱动组件的驱动端的分解结构示意图。

附图标记：

线性驱动机构110；第二旋转驱动器111；丝杠轴112；丝杠螺母113；联轴器114；滑台120；滑动部121；安装部122；走线槽123；线槽盖板124；丝杠腔131；柔性止挡件132；滑轨133；第一旋转驱动器210；驱动端220；驱动销或驱动孔221；花键套222；花键轴223；弹性件224；中心凸台225；外周凸缘226；安装板230；装配孔231；定位板240；等高柱241；限位孔242；定位销或定位孔243。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

相比于传统开腹手术，腹腔镜手术具有创伤小、并发症少、恢复快等优点。尤其随着手术机器人的发展，术者可通过手术机器人在腹腔镜手术中执行更为灵活精密的操作。然而现有手术机器人在实际应用中，由于手术机器人的各器械部件需要分别消毒和保养，因此在进行腹腔镜手术之前，需要先完成手术机器人的安装对接。然而由于需要保证手术机器人的执行机构（如机械臂）与驱动设备准确对接，准备工作耗时较长，导致术前准备效率较低。有鉴于此，本实用新型提供了一种能够在对接过程中自动校准的手术机器人的驱动设备，从而降低手术机器人的安装难度，提高术前准备效率。

下面结合图1-图5详细描述本实用新型的手术机器人的驱动设备的具体实施方式。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，包括移动装置和机器人驱动组件。

如图1、图2和图3所示，移动装置包括线性驱动机构110和滑台120，线性驱动机构110能够驱动滑台120在X方向上移动。X方向优选为竖直方向，在手术机器人的工作中通过调节滑台120的高度以升高或降低手术机器人的执行机构。

如图1、图4和图5所示，机器人驱动组件包括固定于滑台120上的多个第一旋转驱动器210，第一旋转驱动器210的驱动轴沿X方向设置，第一旋转驱动器210包括驱动端220，驱动端220安装于驱动轴，且仅在X方向上相对于驱动轴为可弹性浮动的，驱动端220上具有能够与手术机器人的适配器相匹配的驱动销或驱动孔221，以在驱动端220与适配器的配合状态下，第一旋转驱动器210能够通过驱动端220驱动适配器的器械轴旋转，从而驱动手术机器人动作。

上述适配器的器械轴具有能够与驱动端220的驱动销或驱动孔221相配合的销或孔结构，以能够使第一旋转驱动器210与手术机器人的适配器相匹配，从而在第一旋转驱动器210输出旋转动作的过程中，不同的第一旋转驱动器210可分别在适配器的传动下控制前端执行机构的进退，旋转，夹持，摆动等动作，相比于人手操作，手术机器人在手术中能够更为稳定、可靠、安全地执行手术操作。

由于驱动端220能够相对于驱动轴在X方向上弹性浮动，从而在术前准备过程中，操作人员在对接驱动设备与适配器时，无需提前校准驱动销或驱动孔221的旋转方向。具体地，在驱动销或驱动孔221的旋转方向对准适配器时，两者能够直接完成配合；在驱动销或驱动孔221的旋转方向未对准适配器时，在对接过程中，适配器能够压缩驱动端220，并在第一旋转驱动器210控制驱动端220旋转的过程中，使驱动销或驱动孔221自动匹配适配器的销或孔结构，实现自动校准，降低手术机器人的安装难度，提高术前准备效率。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，第一旋转驱动器210优选包括花键套222、花键轴223和弹性件224。其中，驱动端220固定安装于花键套222，花键套222沿X方向可滑动地套设于花键轴223上，弹性件224设置于花键轴223和驱动端220之间，花键轴223固定安装于第一旋转驱动器210的驱动轴。

如图5所示，上述花键轴223外表面的凸起结构与花键套222内表面的凹槽结构能够实现两者之间相对旋转方向的限位，即保证花键套222和花键轴223始终同步旋转，同时使花键套222和花键轴223之间能够沿轴向方向（X方向）相对移动。驱动端220固定安装于花键套222，弹性件224设置于花键轴223和驱动端220之间，从而能够实现前文所述的驱动端220的弹性浮动。弹性件224优选为如图5所示的弹簧件。弹性件224的两端可分别固定于花键轴223和驱动端220上，或者通过其他限位结构限定驱动端220远离花键轴223的最远距离，以将弹性件224夹于两者间。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，如图1和图4所示，机器人驱动组件包括安装板230，安装板230安装于滑台120；安装板230上设置有多个用于安装第一旋转驱动器210的装配孔231，第一旋转驱动器210的机身和驱动端分别位于装配孔231的两侧。

其中，装配孔231的位置分布与手术机器人的适配器位置分布相对应，安装板230作为机器人驱动组件的主体支撑结构，能够将多个第一旋转驱动器210分别固定在不同的装配孔231上，从而提高机器人驱动组件的集成度。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，机器人驱动组件优选还包括与上述安装板230间隔设置的定位板240。如图1和图4所示，定位板240通过多个等高柱241固定安装于安装板230。其中，定位板240上设置有多个限位孔242，限位孔242的位置与装配孔231一一对应；驱动端220形成有外周凸缘226，以用于通过限位孔242限定驱动端220远离第一旋转驱动器210的最大距离。

根据该实施方式，定位板240与安装板230之间，由多个等高柱241连接，从而在等高柱241的支撑下，在定位板240与安装板230之间形成允许驱动端220浮动的空间。在定位板240的限位孔242对驱动端220的限位下，驱动端220的一部分突出于定位板240，以能够在定位板240背向安装板230的一侧与手术机器人的适配器对接配合。外周凸缘226的直径大于限位孔242的直径，从而能够在驱动端220的其余部分插入限位孔242的情况下，外周凸缘226卡在定位板240朝向安装板230的一侧。在对设备进行拆卸维护时，直接拆除定位板240即可快速解除对多个第一旋转驱动器210的驱动端220的限位，简化了维护流程，提高了维护效率。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，如图4所示，定位板240背向安装板230一侧的表面优选设置有用于与手术机器人相匹配的定位销或定位孔243，从而实现驱动端220能够在旋转方向上自动校准的同时，可通过定位板240上的定位销或定位孔243与手术机器人的其他构件配合，以使多个驱动端220能够分别对准多个适配器的器械轴。其中，在定位销或定位孔243与手术机器人配合的情况下，第一旋转驱动器210的驱动轴与适配器的器械轴的轴心重合，以防止在驱动端220在旋转校准的过程中，手术机器人的执行机构发生移动。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，如图4和图5所示，驱动端220设置有中心凸台225，中心凸台225用于在驱动销或驱动孔221与适配器配合前与器械轴的轴心孔定位配合。中心凸台225的凸起长度优选长于驱动销或驱动孔221的深度或长度，驱动端220能够在与适配器配合前先通过中心凸台225与器械轴的轴心孔进行预定位，以防止驱动轴或器械轴的小范围晃动导致驱动销或驱动孔221不易完成配合，从而提高自动对接的效率。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，优选如图1、图2和图3所示，线性驱动机构110包括第二旋转驱动器111、丝杠轴112和丝杠螺母113，丝杠轴112与第二旋转驱动器111传动配合，丝杠轴112和丝杠螺母113形成丝杠副机构。滑台120安装于丝杠螺母113，以在第二旋转驱动器111驱动丝杠轴112旋转时，使滑台120随丝杠螺母113沿丝杠轴112移动。相比于固定行程的线性驱动器，利用旋转驱动丝杠副结构的驱动形式能够更为灵活地控制滑台120的移动位置，且在X方向上具备更为可靠的受力性能。为了能够准确把控滑台120的位置，线性驱动机构110优选还设置位置传感器，以用于测量和反馈滑台120在上述丝杠副机构上的相对位置信息。

第二旋转驱动器111可以与丝杠轴112直接连接，或者优选通过如图3所示的联轴器114进行连接，以提高设备的安全性。联轴器114可以为刚性联轴器，以在第二旋转驱动器111的转矩输出超过丝杠螺母113的移动范围后提供过载保护作用；或者联轴器114优选为挠性联轴器，在第二旋转驱动器111输出转矩较高时还可提供旋转方向上的缓冲作用。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，移动装置包括基座，如图1、图2和图3所示，基座内优选形成有能够容纳丝杠轴112和丝杠螺母113的丝杠腔131；第二旋转驱动器111固定于基座，丝杠轴112的两端通过轴承件可旋转地安装于基座。基座不仅提供了移动装置的结构基础，还可将丝杠副结构保护在丝杠腔131内，防止操作人员的误触，进一步提高设备的安全性能。

在丝杠螺母113的移动路径上，上述基座优选设置有柔性止挡件132，以限定丝杠螺母113的可移动范围。此外，丝杠螺母113移动至柔性止挡件132时，可基于柔性止挡件132的材质提供一定的缓冲作用，防止刚性的碰撞损坏设备。所述柔性止挡件132可以包括橡胶和/或优力胶。

根据本实用新型提供的一种手术机器人的驱动设备，基座的外表面形成有滑轨133，滑台120包括滑动部121和安装部122；安装部122固定于丝杠螺母113，安装部122的顶端突出于丝杠腔131，且固定连接于滑动部121；滑动部121与滑轨133滑动配合，安装板230固定于滑动部121上。在丝杠副结构运动过程中，与丝杠螺母113固定的安装部122随丝杠螺母113移动，与此同时，滑动部121在与滑轨133的配合下，始终保持滑台120的移动轨迹，使滑台120能够稳定移动。

进一步地，安装部122的底端（与顶端相对的一端）优选也突出于丝杠腔131，滑台120优选还包括安装于该底端的限位部。其中，滑动部121、安装部122和限位部形成围绕基座的C型结构，滑台120与滑轨133滑动配合，限位部在滑轨133相对侧的基座外表面上形成滑动限位，从而能够减小丝杠轴112受到的径向力，防止丝杠轴112变形，提高设备的使用寿命。

如图2所示，安装部122优选设置有走线槽123，以能够将线缆（如第一旋转驱动器210的控制线和电源线）沿走线槽123布置。走线槽123上优选设置有可拆卸的线槽盖板124，在滑台120的移动过程中，线缆始终被收拢在走线槽123和线槽盖板124之间，防止线缆混乱，并提高设备整体美观性。

根据本实用新型的手术机器人的驱动设备的上述各个实施方式，设备通过线性驱动机构110驱动滑台120，能够使机器人驱动组件从非工作位置自动移动至工作位置，通过在X方向上可弹性浮动的驱动端220，第一旋转驱动器210在与适配器配合的过程中，如驱动销或驱动孔221未对准适配器的相应配合结构，则驱动端220能够基于弹性浮动特性被压缩向驱动轴，并能够随着第一旋转驱动器210的驱动，自动在驱动销或驱动孔221对准的情况下与适配器完成对接，从而能够降低手术机器人的术前安装难度。

本实用新型还提供一种手术机器人，包括执行机构、传动机构、适配器和手术机器人的驱动设备。其中，适配器具有能够与驱动端220相匹配的器械轴，传动机构能够将器械轴的旋转动作转换为执行机构的执行动作。该手术机器人通过采用该驱动设备本实用新型提供的驱动设备，能够提高手术机器人的术前准备效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种手术机器人的驱动设备，其特征在于，包括：

移动装置，包括线性驱动机构（110）和滑台（120），所述线性驱动机构（110）能够驱动所述滑台（120）在X方向上移动；

机器人驱动组件，包括固定于所述滑台（120）上的多个第一旋转驱动器（210），所述第一旋转驱动器（210）的驱动轴沿所述X方向设置，所述第一旋转驱动器（210）包括驱动端（220），所述驱动端（220）安装于所述驱动轴，且仅在所述X方向上相对于所述驱动轴为可弹性浮动的，所述驱动端（220）上具有能够与所述手术机器人的适配器相匹配的驱动销或驱动孔（221），以在所述驱动端（220）与所述适配器的配合状态下，所述第一旋转驱动器（210）能够通过所述驱动端（220）驱动所述适配器的器械轴旋转，从而驱动所述手术机器人动作。

2.根据权利要求1所述的手术机器人的驱动设备，其特征在于，所述第一旋转驱动器（210）包括花键套（222）、花键轴（223）和弹性件（224）；

所述驱动端（220）固定安装于所述花键套（222），所述花键套（222）沿所述X方向可滑动地套设于所述花键轴（223）上，所述弹性件（224）设置于所述花键轴（223）和所述驱动端（220）之间，所述花键轴（223）固定安装于所述第一旋转驱动器（210）的驱动轴。

3.根据权利要求1所述的手术机器人的驱动设备，其特征在于，所述机器人驱动组件包括安装板（230），所述安装板（230）安装于所述滑台（120）；

所述安装板（230）上设置有多个用于安装所述第一旋转驱动器（210）的装配孔（231），所述第一旋转驱动器（210）的机身和驱动端分别位于所述装配孔（231）的两侧。

4.根据权利要求3所述的手术机器人的驱动设备，其特征在于，所述机器人驱动组件包括定位板（240），所述定位板（240）通过多个等高柱（241）固定安装于所述安装板（230）；

所述定位板（240）上设置有多个限位孔（242），所述限位孔（242）的位置与所述装配孔（231）一一对应；

所述驱动端（220）形成有外周凸缘（226），以用于通过所述限位孔（242）限定所述驱动端（220）远离所述第一旋转驱动器（210）的最大距离。

5.根据权利要求4所述的手术机器人的驱动设备，其特征在于，所述定位板（240）背向所述安装板（230）一侧的表面设置有用于与所述手术机器人相匹配的定位销或定位孔（243）；

在所述定位销或定位孔（243）与所述手术机器人配合的情况下，所述第一旋转驱动器（210）的驱动轴与所述适配器的器械轴的轴心重合。

6.根据权利要求1所述的手术机器人的驱动设备，其特征在于，所述驱动端（220）设置有中心凸台（225），所述中心凸台（225）用于在所述驱动销或驱动孔（221）与所述适配器配合前与所述器械轴的轴心孔定位配合。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的手术机器人的驱动设备，其特征在于，所述线性驱动机构（110）包括第二旋转驱动器（111）、丝杠轴（112）和丝杠螺母（113），所述丝杠轴（112）与第二旋转驱动器（111）传动配合，所述丝杠轴（112）和丝杠螺母（113）形成丝杠副结构；

所述滑台（120）安装于所述丝杠螺母（113），以在所述第二旋转驱动器（111）驱动所述丝杠轴（112）旋转时，使所述滑台（120）随所述丝杠螺母（113）沿所述丝杠轴（112）移动。

8.根据权利要求7所述的手术机器人的驱动设备，其特征在于，所述移动装置包括基座，所述基座内形成有能够容纳所述丝杠轴（112）和所述丝杠螺母（113）的丝杠腔（131）；

所述第二旋转驱动器（111）固定于所述基座，所述丝杠轴（112）的两端通过轴承件可旋转地安装于所述基座；

在所述丝杠螺母（113）的移动路径上，所述基座设置有柔性止挡件（132），以限定所述丝杠螺母（113）的可移动范围。

9.根据权利要求8所述的手术机器人的驱动设备，其特征在于，所述基座的外表面形成有滑轨（133），所述滑台（120）包括滑动部（121）和安装部（122）；

所述安装部（122）固定于所述丝杠螺母（113），所述安装部（122）的顶端突出于所述丝杠腔（131），且固定连接于所述滑动部（121）；

所述滑动部（121）与所述滑轨（133）滑动配合。

10.一种手术机器人，其特征在于，包括执行机构、传动机构、适配器和权利要求1-9中的任一项所述的手术机器人的驱动设备；

所述适配器具有能够与所述驱动端（220）相匹配的器械轴，所述传动机构能够将所述器械轴的旋转动作转换为所述执行机构的执行动作。