RU2470595C1

RU2470595C1 - Device for fixation of linear drives of clamp operational elements in spherical case of multifunctional diagnostic-surgical robotic system for j.i. rusanov's operation table with possibility of information-computer control

Info

Publication number: RU2470595C1
Application number: RU2011151780/12A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Русанов
Original assignee: Юрий Иванович Русанов
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2012-12-27

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medical equipment and can be used in carrying out different medical procedures. Device for fixation of linear drives of clamp operational elements in spherical case of multifunctional diagnostic-surgical robotic system for operation table with possibility of information-computer control. Case of robotic system is made with external spherical surface and side hole of round shape and includes upper and lower parts, which are made with possibility of their joint fixation. Three cases of linear drive of clamp sliding elements are fixed inside upper part of case by means of first fixing bar, and two cases of linear drive of clamp sliding elements are fixed inside lower part of case by means of second fixing bar. Fixing bars are connected to each other and fixed inside upper and lower parts of case respectively.

EFFECT: device makes it possible to perform oriented reception of surgical instrument and diagnostic devices from instrument table.

7 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в робототехнической системе при выполнении различных медицинских процедур.The invention relates to medical equipment and can be used in a robotic system when performing various medical procedures.

Известно устройство зажима (см. патент RU №2371305), которое включает обойму, выполненную с возможностью поступательного перемещения, упругие элементы, выполненные в виде упругой ленты с перегибами и прикрепленные к обойме, приводной элемент со штоком и несущий стержень. Захват снабжен жесткой планкой, имеющей в средней части шарнир, при этом упругие элементы прикреплены к обойме одним концом, а другим в виде внутренних перегибов упругих элементов - к жесткой планке. При этом несущий стержень скреплен с шарниром жесткой планки (прототип).A clamping device is known (see patent RU No. 2371305), which includes a clip made with the possibility of translational movement, elastic elements made in the form of an elastic tape with kinks and attached to the clip, a drive element with a rod and a supporting rod. The grip is equipped with a rigid bar having a hinge in the middle part, while the elastic elements are attached to the ferrule with one end and the other in the form of internal bends of the elastic elements to the rigid bar. In this case, the supporting rod is fastened with a hinge of a rigid strap (prototype).

Недостатком известного устройства зажима является ограничение его функциональных возможностей, поскольку он предназначен для решения конкретной задачи и не может быть применен в робототехнической системе с компьютерным управлением для ориентированного приема хирургических инструментов и диагностических устройств с последующим возвратно-поступательным двойным разворотом для проведения как хирургических, так и диагностических процедур.A disadvantage of the known clamping device is the limitation of its functionality, since it is designed to solve a specific problem and cannot be used in a computer-controlled robotic system for oriented reception of surgical instruments and diagnostic devices with subsequent reciprocating double-turn for carrying out both surgical and diagnostic procedures.

Техническим результатом предложенного изобретения является усовершенствование известного устройства захвата для ориентированного приема и двойного возвратно-поступательного разворота хирургических инструментов и диагностических устройств, функционально связанных с операционным столом с компьютерным управлением.The technical result of the proposed invention is the improvement of the known capture device for oriented reception and double reciprocating reversal of surgical instruments and diagnostic devices functionally connected to a computer-controlled operating table.

Указанный технический результат достигается следующим устройством.The specified technical result is achieved by the following device.

Устройство для фиксации линейных приводов операционных элементов зажима в сферическом корпусе многофункциональной диагностико-хиругической робототехнической системы для операционного стола с возможностью информационно-компьютерного управления включает корпус робототехнической системы и выдвижные элементы зажима, которые включают устройство зажима операционных элементов с возможностью двух разворотов и соединенного с устройством промежуточного разворота посредством первого привода, выполняющего функцию шарнира, который посредством второго привода, выполняющего также функцию шарнира, соединен с дополнительным устройством осевого разворота зажима, который соединен с корпусом роторной части привода, закрепленного на выдвижной части линейного привода, при этом корпус робототехнической системы выполнен с внешней сферической поверхностью и с боковым отверстием круглой формы и включает верхнюю и нижнюю части, которые выполнены с возможностью их совместного крепления, при этом внутри верхней части корпуса посредством первой крепежной планки закреплены три корпуса линейного привода выдвижных элементов зажима, а внутри нижней части корпуса закреплены посредством второй крепежной планки два корпуса линейного привода выдвижных элементов зажима, при этом крепежные планки соединены между собой и закреплены внутри верхней и нижней части корпуса соответственно.A device for fixing linear actuators of clamping operating elements in a spherical case of a multifunctional diagnostic and surgical robotic system for an operating table with the possibility of information-computer control includes a robotic system housing and sliding clamping elements, which include a clamping device for operating elements with two turns and connected to an intermediate device turning by means of the first drive, which acts as a hinge, which in the middle By means of a second drive, which also performs the function of a hinge, it is connected to an additional device of axial rotation of the clamp, which is connected to the housing of the rotor part of the drive mounted on the sliding part of the linear actuator, while the housing of the robotic system is made with an external spherical surface and with a round circular hole and includes the upper and lower parts, which are made with the possibility of their joint fastening, while inside the upper part of the housing through the first mounting plate three cor whisker linear actuator retractable clamping elements, and inside the lower housing are fixed by the second fixing strap two linear actuator housing retractable clamping elements, wherein the fastening straps are connected together and secured within the top and bottom of the housing, respectively.

На фиг.1 изображено устройство для фиксации линейных приводов операционных элементов зажима в сферическом корпусе многофункциональной дагностико-хиругической робототехнической системы для операционного стола с возможностью информационно-компьютерного управления. На фиг.2 изображено позиционное положение пяти линейных приводов с устройством зажима внутри сферического корпуса операционной системы. На фиг.3 изображено позиционное положение корпуса сферической операционной системы относительно хирургического и инструментального столов. На фиг.4 изображено устройство первого осевого разворота зажима операционных элементов. На фиг.5 изображено устройство промежуточного разворота зажима хирургических элементов. На фиг.6 изображено устройство второго разворота зажима. На фиг.7 изображено устройство линейного сдвига зажима робототехнической системы.Figure 1 shows a device for fixing linear drives of the operating elements of the clamp in the spherical body of a multifunctional diagnostic-surgical robotic system for an operating table with the possibility of information-computer control. Figure 2 shows the positional position of five linear actuators with a clamping device inside the spherical body of the operating system. Figure 3 shows the positional position of the housing of the spherical operating system relative to the surgical and instrumental tables. Figure 4 shows the device of the first axial turn of the clamp operating elements. Figure 5 shows a device for intermediate reversal of clamping of surgical elements. Figure 6 shows the device of the second turn of the clamp. 7 depicts a linear shear clamp device of a robotic system.

Устройство для фиксации линейных приводов операционных элементов зажима в сферическом корпусе многофункциональной диагностико-хиругической робототехнической системы для операционного стола с возможностью информационно-компьютерного управления содержит (фиг.4) устройство зажима 1 медицинского инструмента 2, реализованного с возможностью возвратно-поступательного смещения в корпусе зажима 3 привода 4 с фиксирующим стержнем 5. При этом корпус 3 с зажимом 1 хирургического элемента 2 с противоположной стороны 6 расположения зажима 1 зафиксирован на конической шестеренке 7 для возвратно-поступательного смещения в осевой плоскости первой части корпуса смещения 8 зажима 1 и шарнирно соединен с верхней частью осевого стержня 9 конической шестеренки 7, которая функционально связана с конической шестеренкой 10 привода 11 возвратно-поступательного разворота корпуса 3 с зажимом 1 хирургического элемента 2. При этом привод 11 возвратно-поступательного разворота корпуса 3 с зажимом 1 зафиксирован на первой 12 и второй 13 половине первой части корпуса 8 смещения зажима 1, которые совместно образуют корпус цилиндрической формы и с противоположной стороны 14 расположения зажима 1 зафиксированы между собой посредством ограничителя 15, который зафиксирован на одном конце осевого стержневого элемента 16 первого осевого разворота зажима 1. При этом второй конец осевого стержневого элемента 16 выполнен с конической шестеренкой 17, которая функционально связана с конической шестеренкой 18 привода 19 первого осевого разворота, который зафиксирован внутри второй части корпуса 20, который также выполнен в виде двух половин 21 и 22, соединенных посредством шайбы 23. В результате описанная конструкция представляет собой устройство разворота зажима 1 операционных элементов 2 и устройство первого осевого разворота операционных элементов 2 и является устройством с возможностью двух разворотов. При этом устройство зажима операционных элементов (фиг.4) с возможностью двух разворотов включает также дополнительный корпус 25 (фиг.5) устройства промежуточного разворота с первым 26 и вторым 27 приводом с редуктором, которые позиционно расположены на одном 28 и другом 29 его конце, при этом внешняя редукторная часть первого 26 и второго 27 привода соединена с первой половиной конечной части 30 корпуса 25 промежуточного разворота зажима, а противоположная статорная часть 31 приводов шарнирно соединена со второй половиной конечной части 28 корпуса промежуточного разворота 25, при этом на корпусе статора первого привода 26 закреплена с возможностью совместного разворота крайняя часть корпуса 23, 24 устройства зажима операционных элементов с возможностью двойного разворота зажима, а на корпусе статора второго привода 27 закреплена крайняя часть 32 дополнительного устройства второго осевого разворота зажима. При этом устройство дополнительного осевого разворота захвата (фиг.6), корпус которого выполнен из двух частей 33 и 34 цилиндрической формы, одна 34 из которых включает зафиксированный внутри привод 35 с конической шестеренкой 36, функционально связанной с конической шестеренкой 37 осевого стержневого элемента 38 разворота второй части корпуса 33, внутри которого он зафиксирован в центральной части ограничителя 39, а верхняя часть ограничителя 39 зафиксирована внутри второй части 33 корпуса разворота. При этом на осевом стержневом элементе 38 между его конической шестеренкой 37 и ограничителем 39 расположены два разнесенных подшипника 40 и 41 с шайбой 42 между ними, которая зафиксирована с первой и второй частью корпуса 34 осевого дополнительного разворота устройства зажима 1. При этом первая 33 и вторая 34 части корпуса устройства дополнительного осевого разворота зажима противоположными сторонами 43 и 32 зафиксированы на статорной части привода 44 устройства разворота выдвижной части и на статорной части второго привода 27 устройства промежуточного разворота соответственно. При этом введен линейный привод 45 (фиг.7), корпус 46 которого закреплен в сферическом корпусе робототехнической системы, а на выдвижной част 47 линейного привода 45 посредством двух планок 48 и 49 закреплен привод с редуктором 44, в котором внешняя часть 50 редуктора закреплена с планкой 49, а статорная часть привода 44 с редуктором посредством осевого стержня 51 соединена с возможностью вращения со второй планкой 48, при этом корпус статора привода 44 соединен с устройством дополнительного второго осевого разворота зажима. При этом корпус 52 робототехнической системы (фиг.1 и 2) выполнен с внешней сферической поверхностью и с боковым отверстием 53 с крышкой 54 круглой формы и включает верхнюю 55 и нижнюю 56 части, которые выполнены с возможностью их совместного крепления, при этом внутри верхней части 55 корпуса 52 посредством первой крепежной планки 57 закреплены три корпуса линейного привода 45 выдвижных элементов зажима, а внутри нижней части 56 корпуса закреплены посредством второй крепежной планки 58 два корпуса линейного привода 45 выдвижных элементов зажима, при этом крепежные планки 57 и 58 соединены между собой и закреплены внутри верхней 55 и нижней 56 частей корпуса соответственно. Робототехническая система (фиг.3) включает хирургический стол 59 и инструментальный стол 60.A device for fixing linear drives of the operating elements of the clamp in the spherical body of a multifunctional diagnostic and surgical robotic system for an operating table with the possibility of information-computer control contains (Fig. 4) a clamping device 1 of a medical instrument 2 implemented with the possibility of reciprocating displacement in the clamping case 3 drive 4 with a locking rod 5. In this case, the housing 3 with the clamp 1 of the surgical element 2 on the opposite side 6 of the location of the clamp 1 fix mounted on a bevel gear 7 for reciprocating displacement in the axial plane of the first part of the displacement housing 8 of the clamp 1 and pivotally connected to the upper part of the axial shaft 9 of the bevel gear 7, which is functionally connected with the bevel gear 10 of the actuator 11 of the reciprocating rotation of the housing 3 with a clamp 1 of the surgical element 2. In this case, the actuator 11 of the reciprocating rotation of the housing 3 with the clamp 1 is fixed on the first 12 and second 13 half of the first part of the housing 8 of the displacement of the clamp 1, which together develop a cylindrical body and on the opposite side 14 the location of the clamp 1 is fixed to each other by means of a stopper 15, which is fixed on one end of the axial rod element 16 of the first axial rotation of the clamp 1. In this case, the second end of the axial rod element 16 is made with a bevel gear 17, which is functionally connected with a bevel gear 18 of the drive 19 of the first axial rotation, which is fixed inside the second part of the housing 20, which is also made in the form of two halves 21 and 22 connected by means of the washer 23. As a result, the described construction is a clamp turning device 1 of the operating elements 2 and a first axial turning device of the operating elements 2 and is a device with the possibility of two turns. At the same time, the clamping device for the operating elements (Fig. 4) with the possibility of two turns also includes an additional housing 25 (Fig. 5) of the intermediate turning device with the first 26 and second 27 drive with gearbox, which are positionally located on one 28 and the other 29 of its end, the outer gear part of the first 26 and second drive 27 is connected to the first half of the end part 30 of the housing 25 of the intermediate turn of the clamp, and the opposite stator part 31 of the drives is pivotally connected to the second half of the end part 28 of the housing intermediate rotation 25, while on the stator housing of the first drive 26, the extreme part of the housing 23, 24 of the clamping device of the operating elements with the possibility of double reversal of the clamp is fixed with the possibility of joint reversal, and on the stator housing of the second drive 27 the extreme part 32 of the additional device of the second axial rotation of the clamp is fixed . The device additional axial rotation capture (Fig.6), the housing of which is made of two parts 33 and 34 of a cylindrical shape, one 34 of which includes a fixed inside drive 35 with a bevel gear 36, functionally connected with a bevel gear 37 of the axial rod element 38 of the turn the second part of the housing 33, inside which it is fixed in the Central part of the stop 39, and the upper part of the stop 39 is fixed inside the second part 33 of the reversal housing. Moreover, on the axial rod element 38 between its bevel gear 37 and the limiter 39 there are two spaced bearings 40 and 41 with a washer 42 between them, which is fixed with the first and second part of the housing 34 of the axial additional rotation of the clamping device 1. In this case, the first 33 and second 34 parts of the casing of the device for additional axial rotation of the clamp with opposite sides 43 and 32 are fixed on the stator part of the drive 44 of the device for turning the sliding part and on the stator part of the second drive 27 of the device reversal, respectively. In this case, a linear actuator 45 was introduced (Fig. 7), the housing 46 of which is fixed in a spherical housing of the robotic system, and a drive with a reducer 44 is fixed on the sliding part 47 of the linear actuator 45 through two straps 48 and 49, in which the outer part 50 of the reducer is fixed with the bar 49, and the stator part of the actuator 44 with the gearbox through the axial rod 51 is rotatably connected to the second bar 48, while the housing of the stator of the actuator 44 is connected to the device for an additional second axial rotation of the clamp. In this case, the housing 52 of the robotic system (Figs. 1 and 2) is made with an external spherical surface and with a side hole 53 with a lid 54 of a round shape and includes an upper 55 and lower 56 parts, which are made with the possibility of their joint fastening, while inside the upper part 55 of the housing 52, by means of the first mounting plate 57, three housing of the linear actuator 45 of the clamping elements are fastened, and inside the lower part 56 of the housing are fixed two second housing of the linear actuator of the 45 clamping elements, with that the fastening strips 57 and 58 are interconnected and secured within the upper 55 and lower 56 housing portions, respectively. The robotic system (figure 3) includes a surgical table 59 and an instrument table 60.

Устройство для фиксации линейных приводов операционных элементов зажима в сферическом корпусе многофункциональной дагностико-хирургической робототехнической системы для операционного стола с возможностью информационно-компьютерного управления в данном исполнении может быть использовано для ориентированного приема (фиг.5) хирургических инструментов и диагностических устройств с инструментального стола 54, функционально связанного с операционным столом 53. А реализуют эту процедуру (фиг.4) посредством устройства зажима 1, который включает фиксирующий стержень 5, функционально связанный с приводом 4 с возможностью возвратно-поступательного смещения внутри корпуса 3 зажима 1. При этом корпус 3 зажима 1 в позиции 6 зафиксирован с конической шестеренкой 7 и шарнирно связан с верхней частью осевого стержня 9 конической шестеренки 7 и осуществляет совместный разворот посредством конической шестеренки 10 и привода 11, который зафиксирован внутри корпуса смещения 8 зажима, состоящего из первой 12 и второй 13 его части. С другой стороны корпуса 8 смещения зажима первая 12 и вторая 13 его части зафиксированы между собой посредством ограничителя 15, который расположен на осевом стержневом элементe 16 разворота корпуса 8 для разворота зажима 1 после приема инструмента 2. При этом корпус 20 осевого разворота зажима выполнен из двух частей 21 и 22 цилиндрической формы, одна часть 22 включает зафиксированный внутри привод 19 с конической шестеренкой 18, функционально связанной с конической шестеренкой 17 осевого стержневого элемента 16 разворота второй части корпуса 8, внутри которого он зафиксирован в центральной части ограничителя 15, а верхняя часть ограничителя 15 зафиксирована внутри второй части корпуса 8 разворота. При этом на осевом стержневом элементе 16 между его конической шестеренкой 17 и ограничителем 15 расположены два разнесенных подшипника с шайбой 23 между ними, которая зафиксирована с первой 21 и второй частью 22 корпуса осевого разворота. При этом функциональное назначение устройства промежуточного разворота (Фиг.3) предназначено для расширения функциональных возможностей перемещения захвата 1 как над операционным столом 53 (Фиг.5), так и для перемещения захвата в зону расположения инструментального стола 54. И эту процедуру выполняют первый 26 и второй 27 приводы. И если второй привод 27 выполняет функцию возвратно-поступательного разворота дополнительного корпуса 25 промежуточного разворота зажима 1 на более чем 180°, то первый привод 26 выполняет функцию возвратно-поступательного разворота устройства 23, 24 (фиг.4) возвратно-поступательного двойного разворота зажима 1. При этом следует отметить, что разворот осуществляет статорная часть привода 26 и 27. А устройство второго осевого разворота зажима (фиг.2) позволяет расширить функциональные возможности позиционного положения как в корпусе робототехнической системы 52 (фиг.5), так и в зоне операции над хирургическим столом 53 и инструментальным столом 54. При этом посредством линейного привода 45 (фиг.1, 5) осуществляют дополнительное выдвижение зажима 1, а посредством привода 44, помимо корректировки позиционного положения зажима, выполняют ввод предварительно собранных устройств зажима 1 во внутрь сферического корпуса 52 робототехнической системы. При этом робототехническая система (фиг.1-3) включает хирургический стол 59 и инструментальный стол 60 для совместного проведения хирургических процедур, в котором корпус 52 робототехнической системы (фиг.1 и 2) выполнен с внешней сферической поверхностью и с боковым отверстием 53 с крышкой 54 круглой формы и включает верхнюю 55 и нижнюю 56 части, выполненные с возможностью их совместного крепления. При этом внутри верхней части 55 корпуса 52 посредством первой крепежной планки 57 закреплены три корпуса линейного привода 45 выдвижных элементов зажима, а внутри нижней части 56 корпуса закреплены посредством второй крепежной планки 58 два корпуса линейного привода 45 выдвижных элементов зажима, при этом крепежные планки 57 и 58 соединены между собой и закреплены внутри верхней 55 и нижней 56 части корпуса соответственно.A device for fixing linear drives of the operating elements of the clamp in the spherical body of a multifunctional diagnostic-surgical robotic system for an operating table with the possibility of information-computer control in this design can be used for oriented reception (figure 5) of surgical instruments and diagnostic devices from the tool table 54, functionally associated with the operating table 53. And implement this procedure (figure 4) by means of a clamp device 1, which is on opens the locking rod 5, functionally connected to the actuator 4 with the possibility of reciprocating displacement inside the housing 3 of the clamp 1. In this case, the housing 3 of the clamp 1 in position 6 is fixed with a bevel gear 7 and pivotally connected to the upper part of the axial shaft 9 of the bevel gear 7 and carries out joint rotation by means of a bevel gear 10 and a drive 11, which is fixed inside the housing of the bias 8 of the clamp, consisting of the first 12 and second 13 of its part. On the other side of the clamp bias body 8, the first 12 and second part 13 thereof are fixed to each other by means of a stopper 15, which is located on the axial pivot element 16 of the housing 8 for turning the clamp 1 after receiving tool 2. In this case, the clamp axial rotation body 20 is made of two parts 21 and 22 of a cylindrical shape, one part 22 includes an actuator 19 fixed inside with a bevel gear 18 operably connected with a bevel gear 17 of the axial pivot element 16 of a turn of the second part of the housing 8, inside In which it is fixed in the central part of the stop 15, and the upper part of the stop 15 is fixed inside the second part of the reversal case 8. Moreover, on the axial rod element 16 between its bevel gear 17 and the limiter 15 are two spaced bearings with a washer 23 between them, which is fixed with the first 21 and second part 22 of the axial rotation housing. The functional purpose of the intermediate reversal device (Fig. 3) is intended to expand the functionality of moving the gripper 1 both above the operating table 53 (Fig. 5) and to move the gripper to the area of the tool table 54. And this procedure is performed by the first 26 and second 27 drives. And if the second drive 27 performs the function of the reciprocating turn of the additional housing 25 of the intermediate turn of the clamp 1 by more than 180 °, then the first drive 26 performs the function of the reciprocating turn of the device 23, 24 (Fig. 4) of the reciprocating double turn of the clamp 1 It should be noted that the reversal is carried out by the stator part of the drive 26 and 27. And the device of the second axial reversal of the clamp (figure 2) allows you to expand the functionality of the positional position in the robot housing system 52 (Fig. 5), and in the area of operation on the surgical table 53 and the instrument table 54. In this case, by means of the linear actuator 45 (Figs. 1, 5), the clip 1 is further extended, and by the actuator 44, in addition to adjusting the positional the clamping position, the input of the pre-assembled clamping devices 1 is inserted into the inside of the spherical body 52 of the robotic system. Moreover, the robotic system (Figs. 1-3) includes a surgical table 59 and an instrument table 60 for joint surgical procedures, in which the housing 52 of the robotic system (Figs. 1 and 2) is made with an external spherical surface and with a side hole 53 with a cover 54 is round in shape and includes upper 55 and lower 56 parts, made with the possibility of their joint fastening. In this case, inside the upper part 55 of the housing 52, through the first mounting plate 57, three cases of the linear actuator 45 of the clamping elements are fixed, and inside the lower part 56 of the housing are secured by the second mounting plate 58 two cases of the linear actuator 45 of the sliding elements of the clamp, while the fixing strips 57 and 58 are interconnected and fixed inside the upper 55 and lower 56 of the housing, respectively.

Использование предложенного технического решения позволяет расширить функциональные возможности устройства захвата хирургических инструментов и диагностических устройств в дагностико-хирургический системах операционного стола с возможностью информационно-компьютерного управления.Using the proposed technical solution allows you to expand the functionality of the capture device of surgical instruments and diagnostic devices in the diagnostic and surgical systems of the operating table with the possibility of information-computer control.

Claims

A device for fixing linear actuators of clamping operating elements in a spherical case of a multifunctional diagnostic and surgical robotic system for an operating table with the possibility of information-computer control, including a robotic system housing and sliding clamping elements, which include a clamping device for operating elements with the possibility of two turns and connected to the device intermediate turn by means of the first drive that acts as a hinge, which By means of a second drive, which also performs the function of a hinge, it is connected to an additional device of axial rotation of the clamp, which is connected to the housing of the rotor part of the drive mounted on the sliding part of the linear actuator, characterized in that the housing of the robotic system is made with an external spherical surface and with a round lateral hole and includes upper and lower parts, which are made with the possibility of their joint fastening, while inside the upper part of the housing by means of the first mounting plate s CREPLA three linear drive housing retractable clamping elements, and the inside bottom of the housing are fixed by the second fixing strap two linear actuator housing retractable clamping elements, wherein the fastening straps are connected together and secured within the top and bottom of the housing, respectively.