RU2715684C1 - Self-contained mobile module of robotic surgical instrument - Google Patents

Self-contained mobile module of robotic surgical instrument Download PDF

Info

Publication number
RU2715684C1
RU2715684C1 RU2018122952A RU2018122952A RU2715684C1 RU 2715684 C1 RU2715684 C1 RU 2715684C1 RU 2018122952 A RU2018122952 A RU 2018122952A RU 2018122952 A RU2018122952 A RU 2018122952A RU 2715684 C1 RU2715684 C1 RU 2715684C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
surgical instrument
rotary
drive
end effector
housing
Prior art date
Application number
RU2018122952A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Денис Александрович Антонов
Дмитрий Юрьевич Пушкарь
Ася Сергеевна Рыжова
Сергей Владимирович Рыжов
Александр Львович Русланов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "МРОБОТИКС" (ООО "МРОБОТИКС")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "МРОБОТИКС" (ООО "МРОБОТИКС") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "МРОБОТИКС" (ООО "МРОБОТИКС")
Priority to RU2018122952A priority Critical patent/RU2715684C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2715684C1 publication Critical patent/RU2715684C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: group of inventions relates to medicine. Manipulator of the surgical instrument as a part of the autonomous mobile module of the robotic surgical instrument includes a fixed platform, a movable platform, a mechanism of parallel kinematics, a drive and a unit of conjugation of a drive with a hexapod. Mechanism of parallel kinematics is made in form of hexapod, which connects fixed platform and movable platform and is made with possibility of controlled manoeuvring by movable platform. Drive is configured to attach a removable surgical instrument thereto and bring said surgical instrument into motion. Interface unit of said drive with hexapod is located inside hexapod and fixed on movable platform. Coupling unit is configured to linearly move the drive with a replaceable surgical tool in a reciprocating direction through a movable platform. Replaceable surgical working tool for use with the manipulator drive includes a body and a surgical end effector. Housing is made in form of mounting part and elongated hollow tubular housing. Mounting part has access surface, in which mechanism of quick-detachable installation or removal of detachable surgical instrument is provided for connection with drive housing. Elongated hollow tubular housing is made with possibility of functional interaction with drive. Surgical end effector is in form of a hinge section with a rotatable body and a fork body. Fork body is rigidly connected to distal end of elongated hollow tubular housing. Turning housing is installed on the fork body axis. First branch and second branch are installed on rotary case axis. Inside the mounting part there is a rope mechanism, which comprises three rotary elements configured to receive rotary movement from the drive, and ropes fixed on rotary elements and passing through elongated hollow tubular housing for connection with elements of hinged section of end effector. Ropes of two rotary elements transfer traction force to each branch for angular movement of the corresponding first branch and the second branch relative to longitudinal axis of swivel body of end effector. Cable of third rotary element transmits traction force to rotary case of end effector for its angular movement relative to axis of elongated hollow tubular case of surgical instrument. End effector turning mechanism comprises a gear mechanism to rotate the fork body of the end effector around the axis of the elongated hollow tubular body of the surgical instrument, configured to receive a rotary motion from the drive. Fork body of end effector of surgical working tool is made with two guide rollers. Rotary case is made together with guide channel. Guide channel of the rotary case and the guide rollers of the fork body, which are located on both sides of the guide channel, are installed on the axis of the fork body. Each of the branches has a lower roller part and is installed on the axis of the rotary housing perpendicular to the housing axis. Corresponding rope is fixed in the lower roller part of the corresponding branch so that each of the rope branches is laid opposite to its groove on the branch, by bending it on both sides of the lower roller part and passing corresponding guide rollers of rotary housing, guide rollers of fork body through elongated hollow tubular housing to rotary elements of cable mechanism for angular movement of branches. Third cable wraps the guide channel of the rotary case and, via the elongated hollow tubular case, is connected to the rotary element of the rope mechanism for angular displacement of the rotary body of the end effector relative to the axis of the elongated hollow tubular body.
EFFECT: invention provides higher accuracy of positioning and higher manipulation capabilities of the surgical instrument.
16 cl, 12 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Группа изобретений относится к медицинской технике, в частности к эндоскопическому хирургическому аппарату с использованием механизма параллельной кинематики (МПК) с встроенным устройством сопряжения и механизмом возвратно-поступательного движения инструмента по направляющим, способному манипулировать в телероботизированной системе. Настоящая группа изобретений может быть применима для эндоскопической и открытой хирургии, а также в микрохирургии и нейрохирургии с применением робототехники.The group of inventions relates to medical equipment, in particular, to an endoscopic surgical device using a parallel kinematics mechanism (MPC) with an integrated coupling device and a mechanism for reciprocating movement of a tool along guides capable of manipulating in a teleobotized system. The present group of inventions may be applicable for endoscopic and open surgery, as well as in microsurgery and neurosurgery using robotics.

Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Применение манипуляторов в хирургии становится все более актуальной научной и технической задачей. Это обусловлено необходимостью удаленного расположения хирурга, а также требованиями минимального воздействия на ткани, расположенные рядом с полем операции. Такие устройства могут иметь последовательную или параллельную структуру.The use of manipulators in surgery is becoming an increasingly relevant scientific and technical task. This is due to the need for a remote location of the surgeon, as well as the requirements for minimal exposure to tissues located next to the operation field. Such devices may have a serial or parallel structure.

Преимуществами механизмов параллельной структуры являются высокая точность и эффективность, а также относительно малые габариты и вес. Кроме того, механизмы отличаются высокой жесткостью, что обусловлено работой телескопического устройства на растяжение-сжатие и равномерным распределением усилий по всей структуре.The advantages of parallel structure mechanisms are high accuracy and efficiency, as well as relatively small dimensions and weight. In addition, the mechanisms are characterized by high rigidity, which is due to the operation of the telescopic device for tension-compression and uniform distribution of forces throughout the structure.

Все известные механизмы параллельной структуры построены на основе различных сочетаний штанг и шарниров.All known mechanisms of the parallel structure are based on various combinations of rods and hinges.

На сегодняшний день механизмы параллельной кинематики (МПК) представлены широким разнообразием их исполнения. Механизмы параллельной структуры (МПС) можно классифицировать по следующим признакам:To date, the mechanisms of parallel kinematics (IPC) are represented by a wide variety of their execution. Parallel structure mechanisms (MPS) can be classified according to the following criteria:

- по виду штанг;- by the type of rods;

- по количеству штанг;- by the number of rods;

- по характеру расположения шарниров на платформе и основании;- by the nature of the location of the hinges on the platform and base;

- по расположению шпинделя и др.- according to the location of the spindle, etc.

По виду штанг разделение происходит:By the type of rods, separation occurs:

- на механизмы со штангами управляемой переменной длины (бипод, трипод, пентапод, гексапод, «ножницы»);- on mechanisms with rods of controlled variable length (bipod, tripod, pentapod, hexapod, “scissors”);

- на механизмы со штангами постоянной длины (линапод, биглайд, триглайд, ортоглайд, гексаглайд, ротопод, «дельта», four-pod).- on mechanisms with bars of constant length (linapod, biglayd, triglyde, orthoglide, hexaglide, rotopod, "delta", four-pod).

Механизм трипод состоит из трех симметрично установленных телескопических штанг, связанных шарнирно одним концом с выходным звеном, а другим - с неподвижным основанием. Эти штанги приводятся от отдельных двигателей и работают на растяжение - сжатие. Дополнительная неприводная штанга расположена в центре. Она воспринимает изгибные деформации от инструментальной головки и поэтому должна иметь значительно большие размеры по сравнению с приводными штангами.The tripod mechanism consists of three symmetrically mounted telescopic rods pivotally connected at one end to the output link and the other to a fixed base. These rods are driven by separate engines and operate in tension - compression. An additional non-drive bar is located in the center. It perceives bending deformations from the tool head and therefore must have significantly larger dimensions compared to the drive rods.

Гексапод (от гекса - шесть) выполнен на базе шести механизмов поступательного перемещения.Hexapod (from hexa - six) is based on six mechanisms of translational movement.

Механизмы типа трипод и гексапод обладают высокой жесткостью. Триподы конструктивно проще гексаподов и более приспособлены к практическому применению. Гексаподы, оснащаемые шестью штангами, требуют значительно более сложного программного обеспечения.Mechanisms such as tripods and hexapods have high rigidity. Tripods are structurally simpler than hexapods and more adapted to practical use. Hexapods equipped with six rods require significantly more sophisticated software.

При использования гексаподных и триподных систем в малоинвазивной роботизированной хирургии решаются следующие технические задачи:When using hexapodic and tripodic systems in minimally invasive robotic surgery, the following technical problems are solved:

1. Повышение точности проведения хирургической процедуры. Задача повышения точности проведения хирургической процедуры решается следующими компаниями: MAZOR ROBOTICS (US 9492241, US 8518051, US 2012143084, US 7887567), CHONGQING INSTITUTE GREEN & INTELLIGENT TECHNOLOGY CAS (CN 204428164), UNIVERSITY OF SHANGHAI FOR SCIENCE & TECHNOLOGY (CN 104644267), URS UNIVERSAL ROBOT SYSTEMS (EP 1212002), FRAUNHOFER (DE 19649082), SOOCHOW UNIVERSITY (CN 102968665), BEIHANG UNIVERSITY OF AERONAUTICS & ASTRONAUTICS (CN 100496430).1. Improving the accuracy of the surgical procedure. The task of increasing the accuracy of the surgical procedure is solved by the following companies: MAZOR ROBOTICS (US 9492241, US 8518051, US 2012143084, US 7887567), CHONGQING INSTITUTE GREEN & INTELLIGENT TECHNOLOGY CAS (CN 204428164), UNIVERSITY OF SHANGHAI FOR SCIENCE & TECHNOLOG7) CN 10464 URS UNIVERSAL ROBOT SYSTEMS (EP 1212002), FRAUNHOFER (DE 19649082), SOOCHOW UNIVERSITY (CN 102968665), BEIHANG UNIVERSITY OF AERONAUTICS & ASTRONAUTICS (CN 100496430).

2. Повышение надежности манипулятора. Решение задачи повышения надежности манипулятора представлено в патенте компании CHONGQING INSTITUTE GREEN & INTELLIGENT TECHNOLOGY CAS (CN 204428164), а также авторами GALIMOV OLEG VLADIMIROVICH, SHKUNDIN ANTON VLADIMIROVICH и SIRUSIN TIMUR ANVAROVICH в патенте RU 2491161.2. Improving the reliability of the manipulator. The solution to the problem of improving the reliability of the manipulator is presented in the patent of CHONGQING INSTITUTE GREEN & INTELLIGENT TECHNOLOGY CAS (CN 204428164), as well as by the authors GALIMOV OLEG VLADIMIROVICH, SHKUNDIN ANTON VLADIMIROVICH and SIRUSIN TIMUR ANVAROVICH in the patent RU 2491161.

3. Повышение жесткости. Повышение жесткости достигается такими компаниями, как JOHNS HOPKINS UNIVERSITY (WO 201715235) и UNIVERSITY OF SHANGHAI FOR SCIENCE & TECHNOLOGY (CN 104644267).3. Increased rigidity. Stiffening is achieved by companies such as JOHNS HOPKINS UNIVERSITY (WO 201715235) and UNIVERSITY OF SHANGHAI FOR SCIENCE & TECHNOLOGY (CN 104644267).

4. Уменьшение размеров устройства. Уменьшение размеров манипулятора достигается в патентах компаний JOHNS HOPKINS UNIVERSITY (US 9554865), ZHEJIANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY (CN 204207850, CN 104337579), NOVINT TECHNOLOGIES (US 8806974), FUKUSHIMA NATIONAL UNIVERSITY (WO 2011155070), PRIETO DOERFEL DANIEL (DE 19606521).4. Reducing the size of the device. Reducing the size of the manipulator is achieved in the patents of the companies JOHNS HOPKINS UNIVERSITY (US 9554865), ZHEJIANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY (CN 204207850, CN 104337579), NOVINT TECHNOLOGIES (US 8806974), FUKUSHIMA NATIONAL UNIVERSITY70 DOELEFIELDOEL DIEFELO WELDEROEL DIEFELO 2011 (DO 201115150 DIEROEL DIETERI DIELDEROEL DIETERI DIELDEROEL DIETERI DIELOUEREL DIETERI DIELOUERI DIELOUERI DIELOUERI DIELOUERI DIELOUERI DIELOUEROELDOEL DIEFERO DIELOUERO DIELOIEROI DIELOUEROELDOEL DIEROELI DIELOUERO DIELOIERO (DOEL 1960) )

5. Упрощение конструкции манипулятора. Способы усовершенствования конструкции манипулятора предложены в патентах следующих компаний: JOHNS HOPKINS UNIVERSITY (WO 201715235), SCHWAB MARTIN (US 9109743), NOVINT TECHNOLOGIES (US 8806974), URS UNIVERSAL ROBOT SYSTEMS (EP 1212002).5. Simplification of the design of the manipulator. Methods of improving the design of the manipulator are proposed in patents of the following companies: JOHNS HOPKINS UNIVERSITY (WO 201715235), SCHWAB MARTIN (US 9109743), NOVINT TECHNOLOGIES (US 8806974), URS UNIVERSAL ROBOT SYSTEMS (EP 1212002).

6. Снижение стоимости устройства. Задача снижения стоимости решается компаниями JOHNS HOPKINS UNIVERSITY (US 9554865), NOVINT TECHNOLOGIES (US 8806974), URS UNIVERSAL ROBOT SYSTEMS (EP 1212002), а также авторами GALIMOV OLEG VLADIMIROVICH, SHKUNDIN ANTON VLADIMIROVICH и SIRUSIN TIMUR ANVAROVICH в патенте RU 2491161.6. Reducing the cost of the device. The task of reducing the cost is solved by the companies JOHNS HOPKINS UNIVERSITY (US 9554865), NOVINT TECHNOLOGIES (US 8806974), URS UNIVERSAL ROBOT SYSTEMS (EP 1212002), as well as by the authors GALIMOV OLEG VLADIMIROVICH, SHKUNDIN ANTON VLADIMIROVICH and 24VIRINOV ANIMARUS.

7. Повышение степени гибкости при движении инструмента. Повышение гибкости достигается такими компаниями, как UNIVERSITY OF SHANGHAI FOR SCIENCE & TECHNOLOGY (CN 104644267), ZHEJIANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY (CN 204207850, CN 104337579).7. Increasing the degree of flexibility when moving the tool. Increased flexibility is achieved by companies such as UNIVERSITY OF SHANGHAI FOR SCIENCE & TECHNOLOGY (CN 104644267), ZHEJIANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY (CN 204207850, CN 104337579).

8. Обеспечение безопасной эксплуатации. Решение задачи обеспечения безопасности при эксплуатации ZHEJIANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY (CN 204207850, CN 104337579), URS UNIVERSAL ROBOT SYSTEMS (EP 1212002).8. Ensuring safe operation. The solution to the problem of ensuring safety during operation of ZHEJIANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY (CN 204207850, CN 104337579), URS UNIVERSAL ROBOT SYSTEMS (EP 1212002).

9. Уменьшение времени, затрачиваемого на проведение операции. Компанией JOHNS HOPKINS UNIVERSITY в WO 2016086049 предложена режущая машина для изменения размеров имплантатов во время операции.9. Reducing the time spent on the operation. JOHNS HOPKINS UNIVERSITY in WO 2016086049 proposes a cutting machine for resizing implants during surgery.

10. Компенсация систематических погрешностей гексапода. Способ компенсации систематических погрешностей гексапода описывается в WO 201764392 компании MICRO CONTROLE SPECTRA PHYSICS. Благодаря изобретению возможно компенсировать различные типы ошибок (связанные с геометрией устройства или его положением), таким образом, чтобы обеспечить особенно точный гексапод (с точным и контролируемым перемещением подвижной каретки относительно неподвижной базы).10. Compensation of systematic errors of hexapod. A method for compensating for the systematic errors of the hexapod is described in WO 201764392 by MICRO CONTROLE SPECTRA PHYSICS. Thanks to the invention, it is possible to compensate for various types of errors (related to the geometry of the device or its position), so as to provide a particularly accurate hexapod (with precise and controlled movement of the movable carriage relative to the fixed base).

11. Повышение манипуляционных возможностей. Повышение манипуляционных возможностей инструментов достигается такими компаниями, как ВОЕНМ (DE 102010018095), COLUMBIA UNIVERSITY (US 2010010504), FANUC (US 2008257092), INNOMEDIC (DE 10307054), а также авторами GALIMOV OLEG VLADIMIROVICH, SHKUNDIN ANTON VLADIMIROVICH и SIRUSIN TIMUR ANVAROVICH в патенте RU 2491161.11. Improving manipulation capabilities. Enhancing the manipulative capabilities of tools is achieved by such companies as VOENM (DE 102010018095), COLUMBIA UNIVERSITY (US 2010010504), FANUC (US 2008257092), INNOMEDIC (DE 10307054), as well as by the authors GALIMOV OLEG VLADIMIROVICH, SHKUNDIN ANTON VLADIMI RINVIIMIROVICH and RU 2491161.

Известен манипулятор роботизированного хирургического комплекса, описанный в DE 19649082, включающий неподвижную платформу и подвижную платформу, которые соединяет между собой гексапод. Гексапод позволяет маневрировать положением подвижной платформой. Гексапод имеет в общей сложности шесть стержней. Эндоскопическое устройство установлено соосно внутри гексапода на подвижной платформе. Эндоскопическое устройство представляло собой трубчатый зонд диаметром от 2 до 3 мм.Known manipulator of a robotic surgical complex described in DE 19649082, including a fixed platform and a movable platform, which connects a hexapod. Hexapod allows maneuvering the position of a movable platform. Hexapod has a total of six rods. An endoscopic device is mounted coaxially inside the hexapod on a movable platform. The endoscopic device was a tube probe with a diameter of 2 to 3 mm.

Недостатком такого решения является жесткое крепление зонда на платформе гексапода, в связи с чем перемещение зонда происходит совместно с гексаподом. Это приводит к увеличению инерционных масс и, как следствие, к уменьшению точности перемещений в операционном поле. Для устранения этого недостатка необходимо конструктивно предусмотреть возможность автономного возвратно-поступательного движения зонда внутри гексапода. Также, представленный манипулятор имеет ограниченное применение, в данном случае для мониторинга, КТ, МРТ. Сама операция состоит из введения зонда через отверстие в черепной коробке. Контролируется процесс всей операции с помощью компьютерного томографа.The disadvantage of this solution is the rigid mounting of the probe on the hexapod platform, and therefore the probe is moved together with the hexapod. This leads to an increase in inertial masses and, as a consequence, to a decrease in the accuracy of displacements in the surgical field. To eliminate this drawback, it is necessary to constructively provide for the possibility of autonomous reciprocating motion of the probe inside the hexapod. Also, the presented manipulator has limited use, in this case for monitoring, CT, MRI. The operation itself consists of inserting a probe through an opening in the cranium. The process of the entire operation is controlled using a computer tomograph.

Хирургический инструмент известен из RU 2650201. Настоящее изобретение относится к хирургическим инструментам и, в различных конструкциях, к хирургическим режущим и сшивающим инструментам и кассетам со скобками для них, которые выполнены с возможностью разрезания и сшивания ткани скобками. Хирургический инструмент включает приводную систему, выполненную с возможностью выработки множества поворотных управляющих перемещений концевого эффекта, при этом приводная система инструмента приводится в движение с помощью узла двигателей. Приводная система разъемным образом соединена с узлом двигателей защелками, винтами и другими приспособлениями.A surgical instrument is known from RU 2650201. The present invention relates to surgical instruments and, in various designs, to surgical cutting and stapling instruments and cassettes with brackets for them, which are arranged to cut and staple tissue with brackets. The surgical instrument includes a drive system configured to generate a plurality of rotary control movements of the end effect, while the drive system of the instrument is driven by an engine assembly. The drive system is detachably connected to the engine assembly with latches, screws and other devices.

Недостатком такого решения является невозможность использования этого инструмента в роботизированном хирургическом комплексе. Описанный выше хирургический инструмент можно использовать только как ручной эндоскопический инструмент, в данном случае это «клип-аппликатор», позволяющий только резать и сшивать мягкие ткани. Также к недостаткам можно отнести конструктивную и технологическую сложность реализации устройства, так как для осуществления поворотов и управляющих перемещений шарнирных секций концевого эффектора применены мелкомодульные дифференциалы, которые сложны в изготовлении и трудоемки в сборке, что снижает надежность устройства.The disadvantage of this solution is the inability to use this tool in a robotic surgical complex. The surgical instrument described above can only be used as a hand-held endoscopic instrument, in this case it is a “clip applicator” that allows only cutting and stitching soft tissues. The disadvantages include the structural and technological complexity of the implementation of the device, as for the implementation of turns and control movements of the hinged sections of the end effector, small-module differentials are used, which are difficult to manufacture and time-consuming to assemble, which reduces the reliability of the device.

Далее, концевой эффектор во время проведения хирургической операции находится в непосредственном взаимодействии с мягкими тканями, сосудами, тампонами, хирургическими нитями. Поэтому очень высока вероятность попадания или затягивания этих субстанций в зубчатый механизм конических дифференциалов, что приводит к заклиниванию механизма. Заклинивание не даст возможности вытягивать инструмент при замене инструмента или в экстренных случаях через троакар из операционной области, так как будет нарушена соосность шарнирных секций концевого эффектора со стволом инструмента.Further, the terminal effector during the surgical operation is in direct interaction with soft tissues, vessels, tampons, surgical threads. Therefore, the probability of getting or pulling these substances into the gear mechanism of conical differentials is very high, which leads to jamming of the mechanism. Jamming will not allow the tool to be pulled out when replacing the tool or in an emergency through a trocar from the operating area, as the alignment of the hinged sections of the end effector with the barrel of the tool will be violated.

Известна кинематическая схема концевого эффектора хирургического инструмента из US 2010004663, в которой используется тросовый механизм для вращения бранша и поворотного корпуса концевого эффектора. Для заделки двух тросов приходится делать соответственно две выемки в корневой зоне инструмента, что ослабляет конструкцию, а отсутствие запаса троса на поверхности бранша приводит к раскачке троса при вращении бранша и уменьшению срока службы и надежности.Known kinematic diagram of the end effector of a surgical instrument from US 2010004663, which uses a cable mechanism to rotate the jaw and the rotary body of the end effector. To terminate two cables, it is necessary to make two recesses in the root zone of the tool, which weakens the structure, and the lack of supply of the cable on the surface of the branch leads to the buildup of the cable during rotation of the branch and a decrease in service life and reliability.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Исходя из этого, цель рассматриваемого изобретения заключается в разработке автономного мобильного модуля роботизированного хирургического инструмента для выполнения хирургического вмешательства, содержащего усовершенствованный по сравнению с аналогами манипулятор хирургического инструмента на базе гексапода с встроенным узлом сопряжения, размещенным на подвижной платформе гексапода с приводом, являющегося постоянной частью конструкции, и сменным хирургическим инструментом, имеющего возможность возвратно-поступательного движения по направляющим, установленным перпендикулярно на подвижной платформе гексапода. Это позволяет расширить функциональные (манипуляционные) возможности и повысить точность позиционирования инструмента манипулятора по сравнению с аналогами и, главное - позволяет осуществить взаимодействие с ассистирующим роботизированным мехатронным хирургическим комплексом.Based on this, the aim of the invention is to develop a stand-alone mobile module of a robotic surgical instrument for performing surgical intervention, containing an improved hexapod-based surgical instrument manipulator with an integrated interface located on a moving hexapod platform with a drive, which is a constant part of the design , and interchangeable surgical instrument with the possibility of reciprocating motion on guides installed perpendicular to the hexapod moving platform. This allows you to expand the functional (manipulation) capabilities and increase the accuracy of the positioning of the manipulator tool in comparison with analogues and, most importantly - allows you to interact with an assisting robotic mechatronic surgical complex.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого манипулятора хирургического инструмента в составе автономного мобильного модуля роботизированного хирургического инструмента (в дальнейшем - модуль), заключается в повышении точности позиционирования и в повышении манипуляционных возможностей хирургического инструмента.The technical result achieved by using the inventive manipulator of a surgical instrument as part of an autonomous mobile module of a robotic surgical instrument (hereinafter - the module) is to increase the accuracy of positioning and to increase the manipulation capabilities of the surgical instrument.

Дополнительными преимуществом, возникающим при использовании заявляемого манипулятора с усовершенствованной конструкцией, является повышение точности проведения хирургической процедуры в рамках утвержденного плана (протокола) операции.An additional advantage arising when using the inventive manipulator with an improved design is to increase the accuracy of the surgical procedure within the framework of the approved plan (protocol) of the operation.

Точность позиционирования хирургического инструмента обеспечивается за счет использования в качестве манипулятора - гексапода, работающего по принципу параллельной кинематики и имеющего шести координатную систему микропозиционирования.The accuracy of positioning a surgical instrument is ensured by using a hexapod as a manipulator that works on the principle of parallel kinematics and has a six-coordinate micropositioning system.

Повышение манипуляционных возможностей хирургического инструмента обеспечивается за счет наличия в конструкции манипулятора встроенного узла сопряжения привода с гексаподом (далее - узел сопряжения). Узел сопряжения обеспечивает линейное возвратно-поступательное перемещение постоянного привода со сменным хирургическим инструментом (далее - инструмент). Привод выполнен с возможностью приведения инструмента в движение, в том числе, обеспечивает собственное вращение инструмента вокруг его собственной оси. Таким образом, конструкция узла сопряжения, расположенного внутри гексапода и закрепленного на подвижной платформе гексапода, позволяет совершать возвратно - поступательное перемещение инструмента с его одновременным собственным вращением вокруг своей оси при различных отклонениях подвижной платформы гекспода. Это приводит к повышению числа степеней свободы устройства до W=10 по сравнению с аналогами, имеющими W=6, что упрощает конструкцию роботизированной руки манипулятора.Improving the manipulative capabilities of a surgical instrument is ensured by the presence in the design of the manipulator of a built-in interface unit between the drive and the hexapod (hereinafter, the interface unit). The interface node provides a linear reciprocating movement of a permanent drive with a removable surgical instrument (hereinafter referred to as the instrument). The drive is configured to move the tool, including, provides its own rotation of the tool around its own axis. Thus, the design of the interface node located inside the hexapod and fixed on the hexapod's movable platform allows reciprocating and translational movement of the instrument with its simultaneous own rotation around its axis for various deviations of the movable hexpod platform. This leads to an increase in the number of degrees of freedom of the device to W = 10 compared to analogues having W = 6, which simplifies the design of the robotic arm of the manipulator.

Повышение манипуляционных возможностей позволяет хирургу с меньшим числом движения джойстика со «стойки хирурга», доставлять хирургический инструмент в конкретную точку операционного поля.Increased manipulation capabilities allow the surgeon with a smaller number of joystick movements from the "surgeon's desk" to deliver the surgical instrument to a specific point in the surgical field.

Положительный эффект от крепления хирургического инструмента непосредственно к приводу, а не к подвижной платформе манипулятора, в отличие от известных представленных выше систем, позволяет перемещать инструмент отдельно от перемещения механизма параллельной кинематики, что приводит к уменьшению инерционных масс и, как следствие, к увеличению точности перемещения инструмента в операционном поле в процессе хирургической операции.The positive effect of attaching a surgical instrument directly to the drive, and not to the movable platform of the manipulator, unlike the known systems presented above, allows you to move the tool separately from moving the parallel kinematic mechanism, which leads to a decrease in inertial masses and, as a result, to an increase in the accuracy of movement instrument in the surgical field during the surgical operation.

Все это в целом повышает точность проведения хирургической процедуры с использованием заявляемый манипулятора.All this in general increases the accuracy of the surgical procedure using the inventive manipulator.

Более того, заявляемый манипулятор обеспечивает возможность применения разных типов хирургических инструментов, что расширяет возможность применения предлагаемого манипулятора робитизированного хирургического комплекса в различных областях хирургии, таких как урология, кардиология, микрохирургия, нейрохирургия и так далее.Moreover, the inventive manipulator provides the possibility of using different types of surgical instruments, which expands the possibility of using the proposed manipulator of a robotic surgical complex in various fields of surgery, such as urology, cardiology, microsurgery, neurosurgery, and so on.

Узел сопряжения можно рассматривать также как самостоятельное устройство с целой линейкой хирургических инструментов, применяемых при различных видах малоинвазивных операций с возможным применением на роботизированных руках типа «KUKA», «FANUC» совместно с устройствами с использованием механизмов параллельной кинематики (МПК) и аналогичных механизмов, а также на вновь проектируемых роботизированных хирургических комплексах.The interface can also be considered as an independent device with a whole line of surgical instruments used in various types of minimally invasive operations with possible use on robotic arms such as “KUKA”, “FANUC” in conjunction with devices using parallel kinematics (IPC) and similar mechanisms, and also at newly designed robotic surgical complexes.

Настоящее изобретение также относится к усовершенствованной конструкции сменного хирургического инструмента для использования его с приводом в автономном мобильном модуле роботизированного хирургического инструмента и непосредственно к усовершенствованной конструкции и кинематической схемы концевого эффектора упомянутого хирургического инструмента.The present invention also relates to an improved design of a replaceable surgical instrument for use with a drive in a stand-alone mobile module of a robotic surgical instrument, and directly to an improved design and kinematic diagram of an end effector of said surgical instrument.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой усовершенствованной конструкции сменного хирургического инструмента с усовершенствованной кинематической схемой и конструкцией концевого эффектора для использования с приводом в роботизированном хирургическом комплексе, заключается в расширении функциональных возможностей при проведении хирургических операций.The technical result achieved by using the claimed improved design of a replaceable surgical instrument with an improved kinematic scheme and the design of the end effector for use with a drive in a robotic surgical complex, is to expand the functionality during surgical operations.

Дополнительных техническим результатом является повышение износостойкости, надежности, плавности хода и долговечности хирургического инструмента инструмента.An additional technical result is an increase in wear resistance, reliability, smoothness and durability of a surgical instrument.

Привод и монтажная часть сменного хирургического инструмента со стороны приводных муфт имеют одинаковую форму и соединены таким образом, что приводные муфты инструмента соосны приводным муфтам привода, при этом приводные полумуфты серводвигателей передают крутящий момент на ответные полумуфты хирургического инструмента и обеспечивают раздельную или одновременную работу тросового механизма и механизма поворота концевого эффектора хирургического инструмента. Тросовый механизм передает тяговое усилие браншам концевого эффектора для соответствующего углового перемещения относительного корпуса концевого эффектора и корпусу концевого эффектора для его углового перемещения относительно его оси. Механизм поворота концевого эффектора передает поворотное движение корпусу концевого эффектора относительно его оси. Каждый механизм является независимым включается в работу по команде оперирующего хирурга.The drive and the mounting part of the replaceable surgical instrument on the side of the drive couplings have the same shape and are connected in such a way that the drive couplings of the instrument are aligned with the drive couplings of the drive, while the drive half-couplings of the servomotors transmit torque to the response half-couplings of the surgical instrument and provide separate or simultaneous operation of the cable mechanism and rotation mechanism of the end effector of a surgical instrument. The cable mechanism transfers traction to the branches of the end effector for the corresponding angular movement of the relative body of the end effector and the body of the end effector for its angular movement about its axis. The mechanism of rotation of the end effector transmits rotational motion to the body of the end effector relative to its axis. Each mechanism is independent, is included in the work on the command of the operating surgeon.

Преимуществом такого крепления привода и монтажной части хирургического инструмента является его быстросъемность и возможность замены хирургического инструмента в случае необходимостиThe advantage of this mounting of the drive and the mounting part of the surgical instrument is its quick release and the ability to replace the surgical instrument if necessary

Положительный эффект и преимущества предлагаемой кинематической схемы концевого эффектора и инструмента следующие:The positive effect and advantages of the proposed kinematic scheme of the end effector and instrument are as follows:

- в предлагаемой конструкции бранша, в отличие от аналога (US 2010/0004663 А1), используется один трос, который передает тяговое усилие и вращает бранш в обе стороны (в то время, как у аналога используется два троса для вращения, каждый трос передает тяговое усилие и вращает в одну сторону);- in the proposed design of the jaw, in contrast to the analogue (US 2010/0004663 A1), one cable is used that transfers traction and rotates the jaw in both directions (while the analog uses two cables for rotation, each cable transfers the traction force and rotates in one direction);

- в предлагаемой конструкции изменена заделка троса, в частности, трос фиксируется с помощью обжимной трубки в одной выемке в нижней, противоположной от корневой зоны инструмента, роликовой части бранша и каждая из ветвей укладывается встречно в свою канавку на бранше, т.е. совершает почти полный оборот, это позволяет при повороте троса из крайних положений иметь в запасе половину оборота в троса в канавке, это исключает возможность раскачки и обрыва троса, т.к. происходит равномерное распределение тягового усилия на радиальной поверхности бранша при знакопеременных направлениях вращения в месте заделке, что повышает износостойкость, надежность, плавность хода и долговечность инструмента.- in the proposed design, the cable termination is changed, in particular, the cable is fixed with a crimp tube in one recess in the lower, opposite from the root zone of the tool, roller part of the jaw and each of the branches is stacked in the opposite direction into its groove on the jaw, i.e. makes almost a complete revolution, this allows you to have half the turn in the cable in the groove when turning the cable from the extreme positions, this eliminates the possibility of swinging and breaking the cable, because there is a uniform distribution of traction on the radial surface of the jaw with alternating directions of rotation at the seal, which increases the wear resistance, reliability, smoothness and durability of the tool.

Также увеличена вдвое по сравнению с аналогом толщина роликовой части бранша и корневой части инструмента, что повышает прочность инструмента без изменения внешних размеров корпусов шарниров концевого эффектора. В аналогичном инструменте для заделки двух тросов приходится делать соответственно две выемки в корневой зоне инструмента, что ослабляет конструкцию, а отсутствие запаса троса на поверхности бранша приводит к раскачке троса при вращении бранша и уменьшению срока службы и надежности.The thickness of the roller part of the jaw and the root part of the tool is also doubled in comparison with the analogue, which increases the strength of the tool without changing the external dimensions of the hinges of the end effector hinges. In a similar tool, for terminating two cables, it is necessary to make two recesses in the root zone of the tool, which weakens the structure, and the lack of supply of the cable on the surface of the branch leads to the buildup of the cable during rotation of the branch and a decrease in service life and reliability.

Аналогичный принцип заделки троса применен и для вращения поворотного корпуса концевого эффектора хирургического инструмента (в то время как у аналога применяется тросовая система из двух тросов с заделкой в верхней точке роликовой части корпуса).A similar principle of cable termination is used to rotate the rotary body of the end effector of a surgical instrument (while the analogue uses a cable system of two cables with termination at the upper point of the roller part of the body).

Изменение кинематической схемы концевого эффектора по сравнению с аналогом коснулось также размещения направляющих роликов, позволившего с меньшими радиальными изгибами тросовой системы передавать тяговые усилия к браншам инструмента и поворотному корпусу концевого эффектора, что повышает рабочий ресурс тросов.The change in the kinematic scheme of the end effector as compared to the analogue also affected the placement of guide rollers, which allowed to transmit traction forces to the tool branches and the rotary end effector body with smaller radial bends of the cable system, which increases the working life of the cables.

Среди других преимуществ, описанных выше, предлагаемая разработка автономного мобильного модуля роботизированного хирургического инструмента, включающая манипулятор для управления движением привода со сменных хирургическим инструментом, содействует увеличенному разнообразию систем. Другими словами, данная разработка представляет систему пригодной для множества применений, особенно для минимальной инвазивной хирургии.Among the other advantages described above, the proposed development of a stand-alone mobile module of a robotic surgical instrument, including a manipulator for controlling the movement of the drive from a removable surgical instrument, contributes to an increased variety of systems. In other words, this development represents a system suitable for many applications, especially for minimally invasive surgery.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Прилагаемые чертежи, которые включены в состав настоящего описания и являются его частью, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и совместно с вышеприведенным общим описанием изобретения и нижеприведенным подробным описанием вариантов осуществления служат для пояснения принципов настоящего изобретения. На чертежах одинаковые позиции применяются для обозначения одинаковых деталей или элементов конструкции.The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the present description, illustrate embodiments of the invention and, together with the above general description of the invention and the following detailed description of embodiments, serve to explain the principles of the present invention. In the drawings, the same reference numbers are used to denote the same parts or structural elements.

На фиг. 1 представлен перспективный вид ассистирующего роботизированного хирургического комплекса для выполнения минимальных инвазивных вмешательств, в частности, лапароскопических процедур.In FIG. 1 shows a perspective view of an assisting robotic surgical complex for performing minimal invasive procedures, in particular, laparoscopic procedures.

На фиг. 2 представлена конструкция и основные узлы автономного мобильного модуля роботизированного хирургического инструмента.In FIG. 2 shows the design and main components of an autonomous mobile module of a robotic surgical instrument.

На фиг. 3 представлен общий вид гексапода в составе манипулятора.In FIG. 3 shows a general view of the hexapod as part of the manipulator.

На фиг. 4 представлен общий вид узла сопряжения привода со сменным хирургическим инструментом с гексаподом.In FIG. 4 shows a General view of the interface unit of the drive with a removable surgical instrument with hexapod.

На фиг. 4А представлен общий вид узла сопряжения привода со сменным хирургическим инструментом с гексаподом, когда привод со сменным хирургическим инструментом находится в выдвинутом вперед положении.In FIG. 4A shows a general view of the interface unit of a drive with a removable surgical instrument with a hexapod when the drive with a replaceable surgical instrument is in a forward position.

На фиг. 5 представлен конструктивный вид исполнительного механизма узла сопряжения.In FIG. 5 shows a structural view of the actuator of the interface unit.

На фиг. 6 представлен общий вид привода со сменным хирургическим инструментом.In FIG. 6 shows a general view of a drive with a replaceable surgical instrument.

На фиг. 7 представлена конструкция привода с пространственным разделением деталей.In FIG. 7 shows the design of the drive with a spatial separation of the parts.

На фиг. 8 представлена конструкция сменного хирургического инструмента с пространственным разделением деталей для использования с предлагаемым приводом.In FIG. 8 shows the design of a replaceable surgical instrument with a spatial separation of parts for use with the proposed drive.

На фиг. 9 представлена шарнирная секция концевого эффектора с хирургическим инструментом.In FIG. 9 shows the hinged section of the end effector with a surgical instrument.

На фиг. 9А представлена схема крепления тросов к браншам.In FIG. 9A is a diagram of the attachment of cables to jaws.

На фиг. 10А-В представлен механизм тросового привода инструмента.In FIG. 10A-B illustrate a tool cable drive mechanism.

На фиг. 10A представлен механизм тросового привода браншей.In FIG. 10A shows a jaw cable drive mechanism.

На фиг. 10Б представлен механизм тросового привода поворотного корпуса концевого эффектора.In FIG. 10B presents the cable drive mechanism of the rotary housing of the end effector.

На фиг. 10В представлен механизм вращения концевого эффектора с инструментом.In FIG. 10B illustrates a rotation mechanism of an end effector with a tool.

На фиг. 11 представлена схема крепления троса на роликовом барабане.In FIG. 11 is a diagram of a cable fastening on a roller drum.

На фиг. 12А-12В изображена работа шарнирной секции концевого эффектора.In FIG. 12A-12B illustrate the operation of the hinged section of the end effector.

На фиг. 12А представлен вид, отображающий сведение или разведение рабочих частей хирургического инструмента, осуществляемого тросовым механизмом в крайних угловых значениях.In FIG. 12A is a view showing the reduction or dilution of the working parts of a surgical instrument carried out by a cable mechanism at extreme angular values.

На фиг. 12Б представлен вид сбоку, отображающий работу шарнирной секции поворотного корпуса концевого эффектора, осуществляемого тросовым механизмом в крайних угловых значениях.In FIG. 12B is a side view showing the operation of the hinged section of the rotary body of the end effector, carried out by a cable mechanism in extreme angular values.

На фиг. 12В представлен вид отображающий возможные перемещения в пространстве браншей относительно поворотного корпуса, поворотного корпуса относительно корпус-вилка и вращения всей шарнирной секции относительно оси трубки инструмента.In FIG. 12B is a view showing possible displacements in the space of the jaws relative to the rotary body, the rotary body relative to the plug body and the rotation of the entire hinge section relative to the axis of the tool tube.

ОбозначенияDesignations

Перспективный вид автономного мобильного модуля роботизированного хирургического комплекса состоит из следующих узлов (фиг. 1):A perspective view of an autonomous mobile module of a robotic surgical complex consists of the following nodes (Fig. 1):

1 - Консоль хирурга;1 - Console of the surgeon;

2 - Подкатная тележка;2 - trolley;

3 - Стойка манипулятора;3 - Stand of the manipulator;

4 - Манипулятор;4 - manipulator;

5 - Хирургический стол;5 - Surgical table;

6 - Ролики;6 - Rollers;

7 - Джойстик;7 - Joystick;

8 - Кресло хирурга;8 - surgeon's chair;

9 - Видеосистема;9 - Video system;

10 - Стойка управления.10 - Rack of management.

Конструкция и основные узлы автономного мобильного модуля роботизированного хирургического инструмента (фиг. 2):The design and main components of an autonomous mobile module of a robotic surgical instrument (Fig. 2):

3 - Стойка манипулятора;3 - Stand of the manipulator;

11 - Запястный шарнир;11 - Carpal joint;

12 - Ручная струбцина;12 - Manual clamp;

13 - Подвижная платформа;13 - Moving platform;

14 - Неподвижная платформа;14 - Fixed platform;

15 - Привод хирургического инструмента;15 - Drive surgical instrument;

16 - Хирургический инструмент;16 - Surgical instrument;

17 - Узел сопряжения;17 - Interface node;

Общий вид гексапода (фиг. 3):General view of hexapod (Fig. 3):

13 - Подвижная платформа;13 - Moving platform;

14 - Неподвижная платформа;14 - Fixed platform;

18 - Актуатор (исполнительное звено);18 - Actuator (executive link);

19 - Шарнир.19 - Hinge.

Общий вид узла сопряжения (фиг. 4):General view of the interface node (Fig. 4):

13 - Подвижная платформа;13 - Moving platform;

15 - Привод хирургического инструмента;15 - Drive surgical instrument;

16 - Хирургический инструмент;16 - Surgical instrument;

17 - Узел сопряжения;17 - Interface node;

20 - Направляющая;20 - Guide;

21 - Фиксирующая пластина;21 - a fixing plate;

22 - Крепежный хомут;22 - Fixing collar;

23 - Исполнительный механизм узла сопряжения;23 - Executive mechanism of the interface;

Общий вид узла сопряжения в выдвинутом состоянии (фиг. 4А): ΔL - длина рабочего хода узла сопряжения.General view of the interface node in the extended state (Fig. 4A): ΔL is the stroke length of the interface node.

Конструктивный вид исполнительного механизма узла сопряжения (фиг. 5):The structural view of the actuator of the interface node (Fig. 5):

15 - Привод;15 - Drive;

24 - Серводвигатель;24 - servomotor;

25 - Вал шарико-винтовой передачи;25 - Ball screw shaft;

26 - Резьбовая втулка шарико-винтовой передачи.26 - Threaded sleeve ball screw.

Общий вид привода с инструментом (фиг. 6):General view of the drive with a tool (Fig. 6):

3 - Замок пружинный;3 - spring lock;

27 - Корпус привода;27 - drive housing;

28 - Крышка привода;28 - a cover of a drive;

29 - Монтажная часть корпуса сменного хирургического инструмента;29 - Assembly part of the body of a removable surgical instrument;

30 - Удлиненный полый трубчатый корпус сменного хирургического инструмента;30 - An elongated hollow tubular body of a removable surgical instrument;

31 - Защелка замка пружинного;31 - spring lock latch;

32 - Концевой эффектор.32 - End effector.

Конструкция привода с пространственным разделением деталей (фиг. 7):Spatial drive design (FIG. 7):

27 - Корпус привода;27 - drive housing;

28 - Крышка привода;28 - a cover of a drive;

31 - Защелка замка пружинного;31 - spring lock latch;

33 - Монтажная платформа;33 - Mounting platform;

34 - Монтажная стыковочная платформа;34 - Mounting docking platform;

35 - Дистанционная стойка;35 - Remote stand;

36 - Двигатель;36 - engine;

37 - Соединительная муфта;37 - Coupling;

38 - Подшипник качения;38 - rolling bearing;

39 - Ведущие полумуфты привода;39 - Leading drive coupling halves;

40 - Установочный фланец полумуфты;40 - Mounting flange of the coupling half;

41 - Пружина сжатия.41 - Compression spring.

Конструкция сменного инструмента с пространственным разделением деталей для использования с предлагаемым приводом (фиг. 8):The design of a replaceable tool with a spatial separation of the parts for use with the proposed drive (Fig. 8):

30 - Удлиненный полый трубчатый корпус хирургического инструмента;30 - An elongated hollow tubular body of a surgical instrument;

32 - Концевой эффектор;32 - End effector;

43 - Монтажная стыковочная платформа;43 - Mounting docking platform;

44 - Верхняя монтажная платформа;44 - Upper mounting platform;

45 - Дистанционная стойка;45 - Remote stand;

46 - Ведомые полумуфты хирургического инструмента46 - Driven surgical instrument coupling halves

47 - Подшипник качения;47 - rolling bearing;

48 - Ведущая шестерня;48 - pinion gear;

49 - Ведомая шестерня;49 - Driven gear;

А - Тросовый барабан бранша 51;A - Cable drum branch 51;

Б - Тросовый барабан бранша 52;B - Cable drum of branch 52;

В - Тросовый барабан поворота поворотного корпуса.B - Cable drum for turning the rotary housing.

Шарнирная секция концевого эффектора с хирургическим инструментом (фиг. 9):The hinged section of the end effector with a surgical instrument (Fig. 9):

50 - Поворотный корпус концевого эффектора;50 - Rotary case of the end effector;

51, 52 - Бранш;51, 52 - Branch;

53 - Корпус-вилка концевого эффектора;53 - Housing plug end effector;

54 - Ось поворотного корпуса;54 - axis of the rotary housing;

55 - Ось браншей;55 - The axis of the branches;

56, 57 - Тросы браншей;56, 57 - Jaws cables;

58 - Обжимная трубка;58 - Crimp tube;

59 - Направляющие ролики поворотного корпуса;59 - Guide rollers of the rotary housing;

60 - Направляющие ролики корпуса-вилка;60 - Guide rollers of the housing-fork;

61 - Направляющий канал;61 - Guide channel;

63 - Трос поворотного корпуса.63 - Cable swivel housing.

Г - выемка для фиксации троса.G - recess for fixing the cable.

Механизм тросового привода браншей (фиг. 10A):The mechanism of the cable drive jaws (Fig. 10A):

43 - Монтажная стыковочная платформа;43 - Mounting docking platform;

62 - Направляющие ролики привода браншей;62 - Guide rollers drive jaws;

А - Тросовый барабан бранша 51;A - Cable drum branch 51;

Б - Тросовый барабан бранша 52;B - Cable drum of branch 52;

В - Тросовый барабан поворота поворотного корпуса 50.B - Cable drum of rotation of the rotary housing 50.

Механизм тросового привода поворотного корпуса концевого эффектора (фиг. 10Б):The mechanism of the cable drive of the rotary housing of the end effector (Fig. 10B):

43 - Монтажная стыковочная платформа;43 - Mounting docking platform;

62 - Направляющие ролики привода поворотного корпуса;62 - Guide rollers of the drive rotary housing;

А - Тросовый барабан бранша 51;A - Cable drum branch 51;

Б - Тросовый барабан бранша 52;B - Cable drum of branch 52;

В - Тросовый барабан поворота поворотного корпуса 50.B - Cable drum of rotation of the rotary housing 50.

Механизм вращения концевого эффектора с инструментом (фиг. 10 В);The rotation mechanism of the end effector with the tool (Fig. 10 V);

30 - Удлиненный полый трубчатый корпус;30 - The elongated hollow tubular body;

32 - Концевой эффектор;32 - End effector;

48 - Ведущая шестерня;48 - pinion gear;

49 - Ведомая шестерня;49 - Driven gear;

Схема крепления троса на роликовом барабане (фиг. 11):The cable mounting scheme on the roller drum (Fig. 11):

46 - Ведомые полумуфты хирургического инструмента;46 - Guided coupling halves of a surgical instrument;

47 - Подшипник качения;47 - rolling bearing;

65 - Фиксирующий винт;65 - Locking screw;

66 - Ось ведомой полумуфты;66 - Axle driven half coupling;

67, 68 - Тросы;67, 68 - Cables;

69 - Обжимная трубка.69 - Crimp tube.

Подробное описание вариантов воплощения изобретенияDetailed Description of Embodiments

Настоящее изобретение предлагает автономный мобильный модуль роботизированного хирургического инструмента, входящий в состав ассистирующего роботизированного хирургического комплекса.The present invention provides an autonomous mobile module of a robotic surgical instrument, which is part of an assisting robotic surgical complex.

Ассистирующий роботизированный хирургический комплекс, как правило, состоит из нескольких основных компонентов: консоли хирурга, консоли пациента и системы обзора. В показанном на фиг. 1 примере представлен перспективный вид ассистирующего роботизированного хирургического комплекса для выполнения минимальных инвазивных вмешательств, в частности, лапароскопических процедур в составе консоли хирурга 1 и робота-хирурга, называемого также роботом ассистентом или роботом-манипулятором, который состоит из подкатной тележки 2 с установленными (закрепленными) на ней на стойках 3 манипуляторами 4. Манипуляторы 4 предназначены для позиционирования и ориентации исполнительного блока, который удерживает и приводит в движение различные виды хирургических инструментов.Assisting robotic surgical complex, as a rule, consists of several main components: the console of the surgeon, the console of the patient and the viewing system. As shown in FIG. Example 1 shows a perspective view of an assisting robotic surgical complex for performing minimal invasive interventions, in particular, laparoscopic procedures consisting of the console of a surgeon 1 and a robot surgeon, also called an assistant robot or a robotic arm, which consists of a trolley 2 with mounted (fixed) on it on racks 3 by manipulators 4. Manipulators 4 are intended for positioning and orientation of the executive unit, which holds and drives p Various types of surgical instruments.

Тележка 2 имеет п-образную форму и подкатывается вручную ассистентом под стандартный хирургический стол 5, на котором располагается пациент, на определенную глубину. Тележка 2 фиксируется тормозной системой, встроенной в колеса 6 тележки.The trolley 2 has a p-shaped shape and is rolled manually by an assistant under the standard surgical table 5, on which the patient is located, to a certain depth. Trolley 2 is fixed by the brake system integrated in the wheels 6 of the trolley.

Консоль хирурга 1 представляет собой устройство, включающее в себя видео систему для отображения операционного поля, два устройства 7 управления хирургическим инструментом (джойстик). Во время проведения операции на консоли хирурга 1 хирург сидит в кресле 8 перед видеосистемой 9, наблюдает за операционным полем и дистанционно управляет манипуляторами 4 и, соответственно, хирургическими инструментами с помощью джойстиков 7 по одному в каждой руке. Количество используемых манипуляторов 4 может быть не менее трех в зависимости от типа проводимой операции и числа применяемых во время операции хирургических инструментов. Причем один манипулятор 4 всегда должен удерживать хирургический инструмент с видеокамерой. Консоль хирурга 1 электрически связана с подкатной тележкой 2, располагающейся непосредственно возле пациента, и стойкой управления 10, в которой расположены блоки питания и блоки с программным обеспечением управления джойстиками 7, манипуляторами 4 и всех вспомогательных систем.The console of the surgeon 1 is a device that includes a video system for displaying the surgical field, two devices 7 for controlling a surgical instrument (joystick). During the operation, on the console of the surgeon 1, the surgeon sits in the chair 8 in front of the video system 9, observes the surgical field and remotely controls the manipulators 4 and, accordingly, the surgical instruments using the joysticks 7, one in each hand. The number of manipulators 4 used may be at least three, depending on the type of operation performed and the number of surgical instruments used during the operation. Moreover, one manipulator 4 must always hold a surgical instrument with a video camera. The console of the surgeon 1 is electrically connected to the trolley 2, located directly next to the patient, and a control stand 10, in which power supplies and blocks with joystick control software 7, manipulators 4, and all auxiliary systems are located.

Сами манипуляции и ход операции с использованием ассистирующего роботизированного хирургического комплекса практически не отличаются от таковых при лапароскопических, за исключением большего удобства для хирурга, который работает сидя, в комфортных условиях, вне самой операционной или рядом на некотором удалении от операционного стола.The manipulations themselves and the course of the operation using the assisting robotic surgical complex practically do not differ from those for laparoscopic ones, with the exception of greater convenience for the surgeon who works sitting in comfortable conditions, outside the operating room itself or nearby at some distance from the operating table.

Настоящее изобретение направлено на усовершенствование конструкции манипулятора 4 на стойке 3. Так, настоящее изобретение предлагает автономный мобильный модуль роботизированного хирургического инструмента, включающий в себя новую конструкцию манипулятора для манипулирования сменным хирургическим инструментом в соответствии с первым аспектом предлагаемого изобретения, и сам хирургический инструмент в соответствии со вторым аспектом предлагаемого изобретения. В соответствии с третьим аспектом предлагаемого изобретения хирургический инструмент имеет усовершенствованную конструкцию концевого эффектора.The present invention is aimed at improving the design of the manipulator 4 on the rack 3. Thus, the present invention provides a stand-alone mobile module of a robotic surgical instrument, including a new design of the manipulator for manipulating a removable surgical instrument in accordance with the first aspect of the present invention, and the surgical instrument in accordance with the second aspect of the invention. In accordance with a third aspect of the invention, the surgical instrument has an improved end effector design.

На фиг. 2 показан общий внешний вид предлагаемого настоящим изобретением автономного мобильного модуля роботизированного хирургического инструмента. Модуль включает в себя манипулятор на основе механизма параллельной кинематики, жестко закрепленный на стойке 3 через запястный шарнир 11, который позволяет вручную ориентировать (перемещать) манипулятор для того чтобы завести инструмент через троакар в брюшную полость пациента в операционное поле. Далее происходит фиксация положения манипулятора с помощью ручной струбцины 12 на запястном шарнире 11. Наблюдение за перемещением инструмента внутри брюшной полости производится с помощью видеосистемы 9 на консоли хирурга 1.In FIG. 2 shows the general appearance of a self-contained mobile module of a robotic surgical instrument proposed by the present invention. The module includes a manipulator based on the mechanism of parallel kinematics, rigidly fixed to the rack 3 through the wrist joint 11, which allows you to manually orient (move) the manipulator in order to bring the instrument through the trocar into the patient’s abdominal cavity into the surgical field. Next, the position of the manipulator is fixed using a manual clamp 12 on the wrist joint 11. Monitoring the movement of the instrument inside the abdominal cavity is performed using the video system 9 on the console of the surgeon 1.

Механизм параллельной кинематики выполнен в виде гексапода. Указанный механизм соединяет подвижную платформу 13 и неподвижную платформу 14 и выполнен с возможностью управляемого маневрирования подвижной платформы 13 относительно неподвижной платформы 14. Внутренняя часть гексапода определяется как объемное усеченное виртуальное коническое тело, образованное шестью исполнительными механизмами, соединенных шарнирно одной стороной с неподвижной платформой 14, а другой - с подвижной платформой 13, которые являются соответственно основанием и вершиной конуса.The mechanism of parallel kinematics is made in the form of a hexapod. The specified mechanism connects the movable platform 13 and the fixed platform 14 and is made with the possibility of controlled maneuvering of the mobile platform 13 relative to the fixed platform 14. The inner part of the hexapod is defined as a volumetric truncated virtual conical body formed by six actuators connected pivotally on one side to the fixed platform 14, and the other with a movable platform 13, which are respectively the base and apex of the cone.

Во внутренней части гексапода расположен привод 15, к которому присоединяется сменный хирургический инструмент 16. Сочленение привода 15 и сменного хирургического инструмента 16 выполнено таким образом, что позволяет использование доступных стандартных инструментов, которые были разработаны для обычных, неавтоматизированных процедур, или узкоспециализированных хирургических инструментов, в том числе разрабатываемого согласно одному из аспектов предлагаемого изобретения.A drive 15 is located in the inner part of the hexapod, to which a removable surgical instrument 16 is attached. The articulation of the drive 15 and the replaceable surgical instrument 16 is made in such a way that allows the use of available standard instruments that have been developed for conventional, non-automated procedures, or highly specialized surgical instruments, in including being developed according to one aspect of the invention.

Привод 15 предназначен для приведения хирургического инструмента 16 в движение, в том числе, обеспечивает вращение хирургического инструмента 16 вокруг собственной оси. При этом сам привод 15 вместе с хирургическим инструментом 16 имеет возможность линейно перемещаться в возвратно-поступательном направлении относительно гексапода через подвижную платформу 13 и неподвижную платформу 14 гексапода. Такое перемещение привода 15 совместно с хирургическим инструментом 16 внутри гексапода реализуется с помощью узла сопряжения 17. Узел сопряжения 17 расположен внутри гексапода и закреплен на его подвижной платформе 13.The drive 15 is designed to bring the surgical instrument 16 in motion, including the rotation of the surgical instrument 16 around its own axis. In this case, the actuator 15 together with the surgical instrument 16 has the ability to linearly move in the reciprocating direction relative to the hexapod through the moving platform 13 and the fixed platform 14 of the hexapod. Such movement of the actuator 15 together with the surgical instrument 16 inside the hexapod is realized using the interface unit 17. The interface unit 17 is located inside the hexapod and is mounted on its movable platform 13.

В следующих абзацах будет дано более подробное описание конструкции манипулятора со ссылкой на фигуры 3-5.The following paragraphs will give a more detailed description of the design of the manipulator with reference to figures 3-5.

Фиг. 3 показывает некоторые признаки гексапода. Гексапод обеспечивает отклонение подвижной платформы 13 относительно неподвижной платформы 14 с помощью шести независимых исполнительных звеньев 18, каждое из которых с помощью соответствующих верхних и нижних шарниров 19 соединено одним концом с подвижной платформой 13, а другим концом - с неподвижной платформой 14.FIG. 3 shows some signs of hexapod. The hexapod provides the deflection of the movable platform 13 relative to the fixed platform 14 with the help of six independent actuating links 18, each of which is connected at one end to the movable platform 13 and the other end to the fixed platform 14 using the corresponding upper and lower hinges 19.

В качестве верхних шарниров и нижних шарниров могут быть использованы разные типы шарниров. В предпочтительном варианте осуществления в качестве шарниров используются одинаковые типы шарниров со сходными угловыми характеристиками. В качестве шарниров 19 могут быть использованы разные типы шарниров, например, шаровые опоры. В предпочтительном варианте осуществления изобретения в гексаподе применяются карданные шарниры для обеспечения большей жесткости конструкции.As the upper hinges and lower hinges, different types of hinges can be used. In a preferred embodiment, the same types of hinges with similar angular characteristics are used as hinges. As the hinges 19 can be used various types of hinges, for example, ball bearings. In a preferred embodiment, gimbal joints are used in the hexapod to provide greater structural rigidity.

Исполнительное звено 18 в различных вариантах осуществления изобретения может быть выполнено в виде актуатора различной конструкции, выбранной из: линейный актуатор, сервомашинка, соленоид, гидравлический привод, пневматический привод, пневматический мускул, актуатор на основе электроактивных полимеров, актуатор на основе металлов с эффектом памяти. В предпочтительном варианте осуществления согласно предлагаемому изобретению исходя из целей и задач разработки исполнительное звено 18 выполнено в виде линейного актуатора, состоящего из серводвигателя постоянного тока или шагового двигателя с шарико-винтовой передачей.The executive link 18 in various embodiments of the invention can be made in the form of an actuator of various designs, selected from: linear actuator, servo, solenoid, hydraulic actuator, pneumatic actuator, pneumatic muscle, actuator based on electroactive polymers, actuator based on metals with memory effect. In a preferred embodiment, according to the invention, based on the goals and objectives of the development, the executive link 18 is made in the form of a linear actuator, consisting of a direct current servomotor or a stepper motor with a ball screw transmission.

Управление каждым из исполнительных звеньев 18 осуществляется независимо. Такая конфигурация манипулятора позволяет проводить позиционирование подвижной платформы 13 по трем линейным координатам (X,Y,Z), а также осуществлять вращение подвижной платформы вокруг соответствующих осей

Figure 00000001
. Исходя из кинематической схемы гексаподов происходит вращение каждого актуатора вокруг соответствующих осей и, соответственно подвижной платформы, центральная точка которой описывает полусферическое поле.Management of each of the executive links 18 is carried out independently. This configuration of the manipulator allows the positioning of the movable platform 13 in three linear coordinates (X, Y, Z), as well as rotate the movable platform around the corresponding axes
Figure 00000001
. Based on the kinematic diagram of the hexapods, each actuator rotates around the corresponding axes and, accordingly, the moving platform, the central point of which describes a hemispherical field.

Диаметр неподвижной платформы 14 выбран из обеспечения условий свободного размещения и перемещения узла сопряжения 17 совместно с подвижной платформой 13 относительно неподвижной платформы 14 при крайних отклонениях подвижной платформы 13, допускаемых конструкцией верхних и/или нижних шарниров 19. Поверхности подвижной 13 и неподвижной 14 платформ, обращенных друг к другу, на которых установлены шарниры 19, выполнены с уклоном на внешнюю и внутреннюю стороны (часть гексапода) соответственно, под углом, составляющим 18°. Это значение угла получено при оптимизации перемещений узла сопряжения и позволило расширить угловой диапазон работы карданных шарниров. Подобные гексаподы в зависимости от задачи имеют углы отклонений подвижной платформы до значений 10°. В заявляемом изобретении отклонение подвижной платформы, узла сопряжения с приводом и хирургическим инструментом на 18° относительно неподвижной платформы гексапода было получено для создания возможности работы рабочей части хирургического инструмента (концевого эффектора) в операционном поле с условным диаметром операционного поля не менее 200 мм.The diameter of the fixed platform 14 is selected from the conditions for the free placement and movement of the interface unit 17 together with the movable platform 13 relative to the fixed platform 14 with extreme deviations of the mobile platform 13 allowed by the design of the upper and / or lower hinges 19. The surfaces of the movable 13 and fixed 14 platforms facing to each other, on which the hinges 19 are mounted, are made with a slope on the outer and inner sides (part of the hexapod), respectively, at an angle of 18 °. This angle value was obtained by optimizing the displacements of the interface unit and allowed to expand the angular range of the cardan joints. Such hexapods, depending on the task, have angles of deviation of the moving platform to values of 10 °. In the claimed invention, the deviation of the movable platform, the interface unit with the drive and the surgical instrument by 18 ° relative to the fixed hexapod platform was obtained to enable the working part of the surgical instrument (end effector) to work in the surgical field with a conditional diameter of the surgical field of at least 200 mm.

На фиг. 4 представлен общий вид узла сопряжения 17 привода 15 со сменным хирургическим инструментом 16 с подвижной платформой 13 гексапода. Узел сопряжения выполнен в виде механизма сопряжения привода 15 с подвижной платформой 13 гексапода и исполнительного механизма 23, который обеспечивает линейное перемещение привода 15 в возвратно-поступательном направлении.In FIG. 4 shows a General view of the interface node 17 of the actuator 15 with a removable surgical instrument 16 with a movable platform 13 hexapod. The interface unit is made in the form of a mechanism for interfacing a drive 15 with a movable hexapod platform 13 and an actuator 23 that provides linear movement of the drive 15 in the reciprocating direction.

Механизм сопряжения привода 15 с подвижной платформой 13 включает по меньшей мере две направляющие 20, жестко закрепленные на подвижной платформе 13 гексапода и установленные перпендикулярно ей, по меньшей мере один крепежный хомут 22, который размещен на направляющих 20.The mechanism for connecting the actuator 15 to the movable platform 13 includes at least two guides 20, rigidly fixed to the hexapod movable platform 13 and installed at least one fixing clamp 22 perpendicular to it, which is placed on the guides 20.

По меньшей мере две направляющие 20 узла сопряжения 17 жестко закреплены во внутренней части гексапода на подвижной платформе 13. Каждая из направляющих 20 узла сопряжения 17 закреплена одним концом на подвижной платформе 13 гексапода таким образом, что направляющие 20 устанавливаются перпендикулярно к указанной платформе 13. Другой конец каждой из направляющих 20 закреплен на фиксирующей пластине 21. На направляющих 20 размещен по меньшей мере один крепежный хомут 22, в котором закреплен привод 15. Фиксирующая пластина 21 выполняет функции ограничителя хода привода 15, фиксации направляющих 20.At least two guides 20 of the interface unit 17 are rigidly fixed in the inner part of the hexapod on the movable platform 13. Each of the guides 20 of the interface unit 17 is fixed at one end to the mobile platform 13 of the hexapod so that the guides 20 are installed perpendicular to said platform 13. The other end each of the guides 20 is fixed to the fixing plate 21. At least 20 mounting clamp 22 is placed on the guides 20, in which the drive 15 is fixed. The fixing plate 21 performs the functions of limiting ator stroke actuator 15, locking rails 20.

Исполнительный механизм 23 узла сопряжения 17 обеспечивает линейное перемещение привода 15 со сменным хирургическим инструментом 16 по направляющим 20 узла сопряжения 17 в возвратно-поступательном направлении. Исполнительный механизм 23 согласно показанному на фиг. 4 варианту осуществления изобретения представлен в парковочном положении.The actuator 23 of the interface 17 provides a linear movement of the actuator 15 with a removable surgical instrument 16 along the guides 20 of the interface 17 in the reciprocating direction. An actuator 23 as shown in FIG. 4 of an embodiment of the invention is presented in a parking position.

Исполнительный механизм 23 с одной стороны соосно жестко закреплен винтами на крышке корпуса привода 15, а с другой стороны исполнительный механизм 23 жестко закрепленна фиксирующей пластине 21.The actuator 23 on the one hand is coaxially rigidly fixed with screws on the cover of the drive housing 15, and on the other hand, the actuator 23 is rigidly fixed to the fixing plate 21.

В качестве исполнительного механизма может быть применен серводвигатель постоянного тока, шаговый двигатель с шарико-винтовой передачей, реечный механизм, тросовый механизм, а также гидравлический привод, пневмопривод, соленоидный привод.As an actuator, a direct current servo motor, a stepper motor with a ball screw transmission, a rack and pinion mechanism, a cable mechanism, as well as a hydraulic drive, a pneumatic drive, a solenoid drive can be used.

На фиг. 4 представлен вариант осуществления изобретения, в котором в качестве исполнительного механизма применен серводвигатель с шарико-винтовой передачей. В изображенном на фиг. 4 варианте осуществления изобретения исполнительный механизм 23 жестко закреплен на фиксирующей пластине 21 посредством резьбовой втулки шарико-винтового механизма, ввернутой в резьбовое отверстие в центре фиксирующей пластины 21. Таким образом, дополнительной функцией фиксирующей пластины 21 является место крепления резьбовой втулки шарико-винтового механизма.In FIG. 4 shows an embodiment of the invention in which a ball screw servo motor is used as an actuator. In the depicted in FIG. 4 of the embodiment of the invention, the actuator 23 is rigidly fixed to the fixing plate 21 by means of a threaded sleeve of a ball screw mechanism screwed into the threaded hole in the center of the fixing plate 21. Thus, an additional function of the fixing plate 21 is to attach the threaded sleeve of the ball screw mechanism.

На фиг. 4А показан узел сопряжения в выдвинутом положении, где ΔL - длина «рабочего хода» (выдвижение/втягивание), которая зависит от длины штока шарико-винтовой передачи применяемого исполнительного механизма 23 и соответствующих ему длин направляющих 20. В этом положении привод 15 со сменным хирургическим инструментом 16 проходит через подвижную платформу 13 гексапода таким образом, что хирургический инструмент занимает рабочую позицию, а привод смещается относительно парковочного положения (фиг. 4)In FIG. 4A shows the interface in the extended position, where ΔL is the length of the "travel" (extension / retraction), which depends on the length of the ball screw shaft of the actuator used 23 and the corresponding lengths of the guides 20. In this position, the drive 15 with removable surgical instrument 16 passes through the hexapod movable platform 13 in such a way that the surgical instrument occupies a working position and the actuator is displaced relative to the parking position (Fig. 4)

На фиг. 5 показан один из примеров выполнения исполнительного механизма 23, который состоит из серводвигателя 24, вала шарико-винтовой передачи 25 и резьбовой втулки шарико-винтовой передачи 26. Серводвигатель 24 передает крутящий момент шарико-винтовой передаче 25. При вращении вала шарико-винтовой передачи 25 происходит линейное перемещение привода 15 со сменным хирургическим инструментом 16 (по типу «винт-гайка»), осуществляемое через резьбовую втулку шарико-винтовой передачи 26, жестко закрепленную на фиксирующей пластине 21 узла сопряжения 17. Перемещение осуществляется со скоростью и направлением, задаваемым хирургом с помощью программного обеспечения автономного мобильного модуля роботизированного хирургического инструмента. Процессор с программным обеспечением устанавливается на компьютерной стойке 10, расположенной рядом с консолью хирурга 1. Через процессор с установленным в нем программным обеспечением хирург имеет возможность осуществлять управление манипулятором и концевым эффектором хирургического инструмента с помощью джойстика на консоли хирурга.In FIG. 5 shows one example of the execution of the actuator 23, which consists of a servo motor 24, a ball screw shaft 25 and a threaded ball screw sleeve 26. A servo motor 24 transmits torque to the ball screw 25. When rotating the ball screw shaft 25 there is a linear movement of the actuator 15 with a removable surgical instrument 16 (of the screw-nut type), carried out through the threaded sleeve of a ball screw transmission 26, rigidly fixed to the fixing plate 21 of the interface 17. ix carried out with the speed and direction given by a surgeon using the software autonomous mobile robotic surgical instrument module. The processor with software is installed on a computer rack 10 located next to the console of the surgeon 1. Through the processor with the software installed in it, the surgeon is able to control the manipulator and the end effector of the surgical instrument using the joystick on the surgeon's console.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения в качестве двигателя исполнительного механизма может быть применен тот же двигатель с шарико-винтовой передачей, что и в исполнительных звеньях (актуаторах) гексапода, обеспечивающих такую же точность позиционирования. Это позволяет унифицировать узлы конструкции и возможность применения однотипных контроллеров и протоколов обмена, что приводит к упрощению программы управления манипулятора. При разработке изделий в целях унификации и удобства сопряжения внешних устройств (контроллеров, драйверов и так далее) целесообразно комплектовать изделие однотипным оборудованием.In preferred embodiments of the invention, the same ball screw motor can be used as the actuator motor as in the hexapod actuators (actuators) providing the same positioning accuracy. This allows you to unify the design nodes and the possibility of using the same type of controllers and exchange protocols, which leads to a simplification of the manipulator control program. When developing products for the purpose of unification and convenience of interfacing external devices (controllers, drivers, and so on), it is advisable to complete the product with the same type of equipment.

Другой аспект заявляемого изобретения относится к конструкции сменного хирургического инструмента для использования его с приводом, который является постоянной частью манипулятора автономного мобильного модуля роботизированного хирургического инструмента.Another aspect of the claimed invention relates to the construction of a replaceable surgical instrument for use with a drive, which is a permanent part of the manipulator of an autonomous mobile module of a robotic surgical instrument.

На фиг. 6 представлен общий вид привода со сменным хирургическим инструментом. Предпочтительно, когда привод хирургического инструмента содержит корпус 27 цилиндрической формы с крышкой 28 на одном конце и с поверхностью доступа, в которой расположен механизм быстросъемной установки или снятия 31 сменного хирургического инструмента, на другом. Данный механизм крепит корпус 27 привода к корпусу сменного хирургического инструмента в сборе и обеспечивает быструю установку и/или замену хирургического инструмента. В качестве поверхности доступа механизма быстросъемной установки или снятия сменного хирургического инструмента используется монтажная стыковочная платформа корпуса привода.In FIG. 6 shows a general view of a drive with a replaceable surgical instrument. Preferably, when the surgical instrument drive comprises a cylindrical body 27 with a cap 28 at one end and with an access surface in which a quick-detach or detach mechanism 31 of a removable surgical instrument is located on the other. This mechanism attaches the drive housing 27 to the housing of the replaceable surgical instrument assembly and allows for quick installation and / or replacement of the surgical instrument. As the access surface of the mechanism of quick-detachable installation or removal of a removable surgical instrument, the mounting docking platform of the drive housing is used.

Предпочтительно, когда корпус сменного хирургического инструмента выполнен в виде монтажной части 29 и удлиненного полого трубчатого корпуса 30. Удлиненный полый трубчатый корпус 30 выполнен с возможностью функционального взаимодействия с приводом. Монтажная часть 29 корпуса сменного хирургического инструмента имеет цилиндрическую воронкообразную форму с поверхностью доступа, в которой расположен механизм быстросъемной установки или снятия сменного хирургического инструмента 31. Диаметр присоединяемой монтажной части 29 корпуса сменного хирургического инструмента равен диаметру корпуса 27 привода. В качестве поверхности доступа механизма быстросъемной установки или снятия сменного хирургического инструмента используется монтажная стыковочная платформа монтажной части корпуса хирургического инструмента.Preferably, when the housing of the interchangeable surgical instrument is made in the form of a mounting part 29 and an elongated hollow tubular body 30. The elongated hollow tubular body 30 is configured to functionally interact with the drive. The mounting part 29 of the removable surgical instrument case has a cylindrical funnel shape with an access surface in which the quick-detach installation or removal mechanism of the removable surgical instrument 31 is located. The diameter of the attached mounting part 29 of the removable surgical instrument case is equal to the diameter of the drive housing 27. As the access surface of the quick-detachable installation mechanism or removal of the removable surgical instrument, the mounting docking platform of the mounting part of the surgical instrument housing is used.

В предпочтительных вариантах осуществления в качестве механизма быстросъемной установки или снятия сменного хирургического инструмента может быть выбран один из: пружинный замок с защелками, байонетное соединение, резьбовая накидная гайка, магнитный замок. На фиг. 6 изображен вариант осуществления механизма быстросъемной установки или снятия хирургического инструмента согласно настоящему изобретению в виде пружинного замка с защелками.In preferred embodiments, one of: a snap-lock spring lock, a bayonet fitting, a threaded union nut, a magnetic lock, can be selected as a quick-attach mechanism or removal of a removable surgical instrument. In FIG. 6 depicts an embodiment of a quick-fitting or removal mechanism of a surgical instrument according to the present invention in the form of a snap lock.

Диаметр удлиненного полого трубчатого корпуса 30 хирургического инструмента зависит от типа хирургической операции. Например, в нейрохирургии применяются инструменты с диаметром 3 мм, в детской хирургии - диаметром 5 мм, в урологии - 8,5 мм. Длина указанного трубчатого корпуса 30 составляет от 495 мм до 555 мм в зависимости от типа и назначения хирургического инструмента. На дистальном конце удлиненного полого трубчатого корпуса 30 закреплен хирургический концевой эффектор 32.The diameter of the elongated hollow tubular body 30 of the surgical instrument depends on the type of surgical operation. For example, in neurosurgery instruments with a diameter of 3 mm are used, in pediatric surgery - with a diameter of 5 mm, in urology - 8.5 mm. The length of the specified tubular body 30 is from 495 mm to 555 mm, depending on the type and purpose of the surgical instrument. At the distal end of the elongated hollow tubular body 30, a surgical end effector 32 is fixed.

Конструкция привода станет понятна из фиг. 7.The design of the drive will become apparent from FIG. 7.

Корпус 27 одет на соответствующее посадочное место монтажной стыковочной платформы 34 привода и закрыт, с другой стороны, крышкой привода 28. Внутри корпуса привода 27 находится монтажная платформа 33. Платформы 33 и 34 выполнены в виде фланцев с отверстиями для крепления двигателей, узлов приводных муфт, подшипников качения и соединены между собой по меньшей мере четырьмя дистанционными стойками 35. На монтажной платформе 33 жестко закреплены по меньшей мере четыре двигателя 36 по кольцевой схеме. При разработке конструкции выбираются двигатели со следующими характеристиками: точность углового поворота вала двигателя; необходимая величина крутящего момента и скорости вращения вала с возможностью их регулирования; напряжение питания и ток применяемых двигателей; способ крепления; габариты и масса.The housing 27 is dressed on the corresponding seat of the mounting docking platform 34 of the drive and is closed, on the other hand, by the cover of the drive 28. Inside the housing of the drive 27 is a mounting platform 33. The platforms 33 and 34 are made in the form of flanges with holes for mounting motors, nodes of the drive couplings, rolling bearings and interconnected by at least four distance racks 35. At least four motors 36 are rigidly fixed to the mounting platform 33 in a ring pattern. When developing the design, engines with the following characteristics are selected: the accuracy of the angular rotation of the motor shaft; the required amount of torque and shaft rotation speed with the possibility of their regulation; supply voltage and current of the applied engines; mounting method; dimensions and weight.

Двигатель может представлять собой серводвигатель. В других конфигурациях двигатель может включать в себя приводной щеточный двигатель постоянного тока, бесщеточный двигатель, синхронный двигатель, малогабаритный шаговый двигатель или любой другой подходящий электрический двигатель. Двигатель может получать электропитание от источника питания, который в одной форме может содержать блок питания, хранящийся с возможностью извлечения в стандартной 19-ти дюймовой стойке 10, находящейся рядом с консолью хирурга 1.The motor may be a servomotor. In other configurations, the motor may include a DC brush drive motor, a brushless motor, a synchronous motor, a small stepper motor, or any other suitable electric motor. The engine can receive power from a power source, which in one form may contain a power supply, stored with the possibility of extraction in a standard 19-inch rack 10, located next to the console of the surgeon 1.

Блок питания может функционально вмещать в себя несколько батарей (не показаны). Каждая батарея может представлять собой, например, литий-ионную или другую подходящую батарею, кроме этого, блок питания может быть сменным и/или перезаряжаемым.The power supply can functionally accommodate multiple batteries (not shown). Each battery can be, for example, a lithium-ion or other suitable battery, in addition, the power supply can be replaceable and / or rechargeable.

Двигатели 36 привода хирургического инструмента активируются хирургом с консоли хирурга с помощью двух джойстиков под каждую руку, сигналы с которых интерпретируются с помощью программного обеспечения. Каждый из двигателей 36 управляется независимо друг от друга. Система управления двигателями обеспечивает их раздельную или одновременную работу в зависимости от команды оперирующего хирурга.The surgical instrument drive motors 36 are activated by the surgeon from the surgeon’s console using two joysticks for each arm, the signals from which are interpreted using software. Each of the engines 36 is independently controlled. The engine management system provides their separate or simultaneous operation depending on the command of the operating surgeon.

Крутящий момент от двигателей 36 через соединительные муфты 37, вращающиеся в подшипниках качения 38, передается на ведущие полумуфты 39, установленные с возможностью свободного вращения на монтажной стыковочной платформе 34 в установочном фланце полумуфты 40 и подпружиненные пружинами сжатия 41.The torque from the motors 36 through the couplings 37, rotating in the rolling bearings 38, is transmitted to the leading coupling halves 39 mounted for free rotation on the mounting docking platform 34 in the mounting flange of the coupling half 40 and spring-loaded with compression springs 41.

Тип используемых муфт выбирается в зависимости от решаемых задач, а именно: жесткие или глухие муфты - фланцевые, втулочные, продольно-свертные; компенсирующие муфты - шарнирные, упруго-демпфирующие, втулочно пальцевые и другие. В случае, описанным в настоящем изобретении, применяются самоуправляемые или автоматические муфты, однооборотные, которые срабатывают, попадая в определенное положение, через один или несколько оборотов вала. В предпочтительном варианте осуществления изобретения муфты выполнены в виде шестигранников, что ускоряет процесс зацепления в отличие от шлицевых и других муфт.The type of couplings used is selected depending on the tasks to be solved, namely: rigid or blind couplings - flanged, sleeve, longitudinally rolled; compensating couplings - articulated, elastic-damping, sleeve-pin and others. In the case described in the present invention, self-actuating or automatic couplings are used, single-turn, which operate when they get to a certain position, after one or several revolutions of the shaft. In a preferred embodiment of the invention, the couplings are made in the form of hexagons, which speeds up the gearing process, unlike splined and other couplings.

Согласно фиг. 7 ведущие полумуфты 39, выполненные в виде шестигранников S=8 mm, выступают над монтажной стыковочной платформой 34 на 2 мм. Пружины сжатия 41 выполняют роль демпфера и механизма зацепления ведущих полумуфт 39 с ведомыми полумуфтами сменного хирургического инструмента. Таким образом, ведущие полумуфты 39 привода передают крутящий момент на ответные ведомые полумуфты хирургического инструмента.According to FIG. 7, the leading coupling halves 39, made in the form of hexagons S = 8 mm, protrude above the mounting docking platform 34 by 2 mm. Compression springs 41 act as a damper and an engagement mechanism for the leading coupling halves 39 with the driven coupling halves of a replaceable surgical instrument. In this way, the drive master coupling halves 39 transmit torque to the driven follower coupling halves of the surgical instrument.

Внутренняя конструкция привода установлена в корпус 27. Сборка конструкции обеспечивается стягивающей осью 42, имеющей резьбовое окончание с обеих сторон, проходящей по центральной оси привода между двигателями 36 и через центральное отверстие в крышке 28. Стягивающая ось 42 одной стороной ввернута в монтажную стыковочную платформу 34, а другой стороной проходит через сквозное отверстие в крышке 28 привода. На внешней поверхности крышки 28 стягивающая ось 42 фиксируется стандартной резьбовой гайкой, обеспечивая простое, легко разборное и жесткое соединение элементов привода. На крышке корпуса привода 15 соосно жестко закреплен винтами исполнительный механизм 23.The internal structure of the drive is installed in the housing 27. The assembly of the structure is provided by a tightening axis 42 having a threaded end on both sides, passing along the central axis of the drive between the motors 36 and through a central hole in the cover 28. The tightening axis 42 is screwed onto the mounting docking platform 34 with one side, and the other side passes through the through hole in the cover 28 of the drive. On the outer surface of the cover 28, the tightening axis 42 is fixed with a standard threaded nut, providing a simple, easily collapsible and rigid connection of the drive elements. On the cover of the drive housing 15, the actuator 23 is coaxially rigidly fixed with screws.

Фиксация соединения или разъединения корпуса привода со сменным инструментом реализуется с помощью замка пружинного 31, расположенного внутри монтажной стыковочной платформы 34.Fixing the connection or disconnection of the drive housing with a removable tool is implemented using a spring lock 31 located inside the mounting docking platform 34.

Приведение в движение хирургического инструмента станет понятным из фиг. 8.The propulsion of a surgical instrument will become apparent from FIG. 8.

Удлиненный полый трубчатый корпус выполнен с возможностью функционального взаимодействия с приводом и возможностью вращения вокруг собственной оси в двух соосно установленных подшипниках качения 47, являющихся его опорами, один из которых, запрессован в верхнюю часть монтажного корпуса 29, второй в верхнюю монтажную платформу 44.The elongated hollow tubular body is made with the possibility of functional interaction with the drive and the possibility of rotation around its own axis in two coaxially mounted rolling bearings 47, which are its bearings, one of which is pressed into the upper part of the mounting housing 29, the second into the upper mounting platform 44.

Монтажная часть 29 корпуса хирургического инструмента одета с натягом на соответствующее посадочное место монтажной стыковочной платформы 43 хирургического инструмента.The mounting portion 29 of the surgical instrument body is tightened to the corresponding seat of the mounting docking platform 43 of the surgical instrument.

Внутри монтажной части корпуса сменного инструмента находится монтажная стыковочная платформа 43 и верхняя монтажная платформа 44 соединенные между собой, по меньшей мере четырьмя дистанционными стойками 45. Платформы 43 и 44 выполнены в виде фланцев с отверстиями и являющиеся опорными поверхностями для крепления тросового механизма, механизма поворота концевого эффектора и ведомых полумуфт.Inside the mounting part of the tool case there is a mounting docking platform 43 and an upper mounting platform 44 interconnected by at least four distance legs 45. Platforms 43 and 44 are made in the form of flanges with holes and are supporting surfaces for fastening the cable mechanism, the end rotation mechanism effector and driven half couplings.

Ведомые полумуфты 46 хирургического инструмента, выполненные в изображенном на фиг. 8 варианте осуществления изобретения с шестигранной выборкой S=8 мм имеют те же координаты размещения, что и ведущие полумуфты 39 (фиг. 7) привода. Оси ведомых полумуфт 46 установлены в подшипники качения 47 монтажной стыковочной платформы 43 и верхней монтажной платформы 44 в соответствующих расточках, выполненных в этих платформах. Ведомые полумуфты 46 хирургического инструмента входят в зацепление с соответствующими ведущими полумуфтами 39 (фиг. 7) привода.The driven surgical tool halves 46 made in the one shown in FIG. 8 of the embodiment of the invention with a hexagonal selection S = 8 mm have the same placement coordinates as the leading coupling halves 39 (Fig. 7) of the drive. The axis of the driven coupling halves 46 are installed in the rolling bearings 47 of the mounting docking platform 43 and the upper mounting platform 44 in the corresponding bores made in these platforms. The driven halves 46 of the surgical instrument mesh with the corresponding leading halves 39 (FIG. 7) of the actuator.

Тросовый механизм содержит три поворотных элемента, выполненных с возможностью приема поворотного движения от привода 15, и тросы, закрепленные на поворотных элементах, и проходящие через удлиненный полый трубчатый корпус для соединения с элементами концевого эффектора. Концевой эффектор представляет собой шарнирную секцию, в частности, двухзвенный шарнирный механизм с поворотным корпусом и корпусом-вилка. На оси поворотного корпуса закреплены первая бранша и вторая бранша. На оси корпуса-вилка закреплен поворотный корпус.The cable mechanism contains three pivoting elements configured to receive pivotal movement from the actuator 15, and cables mounted on the pivoting elements and passing through an elongated hollow tubular body for connection with end effector elements. The end effector is a hinge section, in particular, a two-link hinge mechanism with a rotatable housing and a fork housing. On the axis of the rotary housing, the first jaw and the second jaw are fixed. A rotary housing is fixed on the axis of the housing-plug.

В качестве поворотных элементов использованы роликовые барабаны А, Б и В, которые одновременно являются блоками натяжения тросов и закреплены на осях ведомых полумуфт 46. Роликовые барабаны А, Б и В приводятся в действие тремя двигателями 36 привода (фиг. 7). Ответные ведомые полумуфты 46 хирургического инструмента передают крутящий момент от соответствующих двигателей через ведущие полумуфты 39 привода и обеспечивают вращение роликовых барабанов А, Б и В. Две пары тросов жестко закреплены на роликовых барабанах, тросы проходят через полый трубчатый корпус 30 и соединяются с шарнирными элементами концевого эффектора 32.As the rotary elements used roller drums A, B and C, which are simultaneously blocks of cable tension and are mounted on the axes of the driven coupling halves 46. Roller drums A, B and C are driven by three drive motors 36 (Fig. 7). Response driven surgical tool halves 46 transmit torque from the respective motors through the drive drive half couplings 39 and provide rotation of the roller drums A, B and B. Two pairs of cables are rigidly mounted on the roller drums, the cables pass through the hollow tubular body 30 and are connected to the hinge elements of the end effector 32.

Одна пара тросов, которая жестко закреплена на роликовых барабанах А и Б передает тяговое усилие каждому из браншей концевого эффектора для углового перемещения относительно продольной оси поворотного корпуса концевого эффектора 32 (сведение или разведение рабочих частей бранш концевого эффектора). Вторая пара тросов, которая жестко закреплена на роликовом барабане В, передает тяговое усилие поворотному корпусу концевого эффектора 32 для его углового перемещения (отклонения) относительно оси удлиненного полого трубчатого корпуса 30 хирургического инструмента. Перемещение браншей хирургического инструмента и отклонение поворотного корпуса концевого эффектора 32 осуществляется автономно во взаимно-перпендикулярных плоскостях.One pair of cables, which is rigidly fixed to the roller drums A and B, transfers traction to each of the end effector branches for angular movement relative to the longitudinal axis of the end effector 32 rotary body (reducing or diluting the working parts of the end effector branches). The second pair of cables, which is rigidly fixed to the roller drum B, transfers traction to the rotary body of the end effector 32 for its angular movement (deviation) relative to the axis of the elongated hollow tubular body 30 of the surgical instrument. The movement of the jaws of the surgical instrument and the deviation of the rotary body of the end effector 32 are carried out autonomously in mutually perpendicular planes.

В разных вариантах осуществления изобретения тросы, используемых в тросовом механизме, могут быть выполнены из: металлических нитей, кевларовых нитей, полиэтиленовых нитей или из любого другого материала, удовлетворяющего медико-техническим требованиям.In various embodiments of the invention, the cables used in the cable mechanism can be made of: metal threads, Kevlar threads, polyethylene threads or any other material that meets medical and technical requirements.

Механизм поворота концевого эффектора содержит механизм зубчатой передачи, состоящий из ведущего колеса 48, передающего крутящий момент ведомому колесу 49, для вращения удлиненного полого трубчатого корпуса 30 вокруг собственной оси и соответственно корпуса-вилка концевого эффектора 32, который жестко соединен с удлиненным полым трубчатым корпусом 30.The end effector rotation mechanism comprises a gear mechanism consisting of a drive wheel 48 transmitting torque to the driven wheel 49 to rotate the elongated hollow tubular body 30 around its own axis and, accordingly, the fork body of the end effector 32, which is rigidly connected to the elongated hollow tubular body 30 .

Таким образом, поворотный корпус концевого эффектора 32 выполнен с возможностью углового перемещения относительно оси удлиненного полого трубчатого корпуса 30. Корпус - вилка концевого эффектора 32 выполнен с возможностью вращения (поворота) вокруг оси удлиненного полого трубчатого корпуса 30.Thus, the rotary housing of the end effector 32 is made with the possibility of angular movement relative to the axis of the elongated hollow tubular body 30. The housing - the plug of the end effector 32 is made with the possibility of rotation (rotation) around the axis of the elongated hollow tubular body 30.

Другой аспект заявляемого изобретения относится к совершенствованной конструкции кинематической схемы концевого эффектора сменного хирургического инструмента для использования его с приводом, который является постоянной частью манипулятора автономного мобильного модуля роботизированного хирургического инструмента.Another aspect of the claimed invention relates to an improved design of the kinematic diagram of the end effector of a removable surgical instrument for use with a drive, which is a constant part of the manipulator of an autonomous mobile module of a robotic surgical instrument.

На фиг. 9 представлен общий вид шарнирной секции концевого эффектора с хирургическим инструментом. Концевой эффектор представляет из себя шарнирную секцию, состоящую из корпуса-вилки 53, поворотного корпуса 50 и двух бранш 51, 52.In FIG. 9 is a perspective view of a hinged section of an end effector with a surgical instrument. The end effector is a hinged section consisting of a plug body 53, a rotary housing 50 and two branches 51, 52.

Корпус-вилка 53 концевого эффектора 32 жестко соединен лазерной сваркой с удлиненным полым трубчатым корпусом 30 хирургического инструмента. Поворотный корпус 50 выполнен совместно с направляющим каналом 61. Направляющий канал 61 поворотного корпуса 50, направляющие ролики 60 корпуса-вилка 53, расположенные с обоих сторон от направляющего канала 61, соединены осью 54.The plug body 53 of the end effector 32 is rigidly laser welded to the elongated hollow tubular body 30 of the surgical instrument. The rotary housing 50 is made in conjunction with the guide channel 61. The guide channel 61 of the rotary housing 50, the guide rollers 60 of the housing-fork 53, located on both sides of the guide channel 61, are connected by an axis 54.

Направляющие ролики 59, по паре с каждой стороны от поворотного корпуса 50, и направляющие ролики 60 обеспечивают направление и точность схода тросов 56, 57 браншей 51,52 через соответствующие отверстия в корпусе-вилка 53 и далее внутри удлиненного трубчатого корпуса 30 к соответствующим тросовым барабанам А, Б, В (фиг. 8).The guide rollers 59, a pair on each side of the rotary housing 50, and the guide rollers 60 provide the direction and accuracy of the descent of the cables 56, 57 of the jaws 51.52 through the corresponding holes in the fork housing 53 and further inside the elongated tubular body 30 to the corresponding cable drums A, B, C (Fig. 8).

Каждая из бранш 51, 52 хирургического инструмента имеет нижнюю роликовую часть. Бранши 51, 52 и поворотный корпус 50 соединены осью 55 бранш, которая проходит через нижнюю роликовую часть бранш. В частном случае, изображенном на фиг. 9, на фиг. 9А, представлены бранши микроиглодержателя. При этом ось 55 браншей 51, 52 хирургического инструмента и ось 54, соединяющая поворотный корпус 50 и корпус-вилку 53, взаимно перпендикулярны друг другу, что позволяет поворотному корпусу 50 и браншам 51, 52 вращаться соответственно, во взаимно перпендикулярных плоскостях.Each of the jaws 51, 52 of the surgical instrument has a lower roller portion. The branches 51, 52 and the rotary housing 50 are connected by an axis 55 of the branch, which passes through the lower roller part of the branch. In the particular case of FIG. 9, in FIG. 9A, branches of a microneedle are shown. In this case, the axis 55 of the jaws 51, 52 of the surgical instrument and the axis 54 connecting the pivot body 50 and the plug body 53 are mutually perpendicular to each other, which allows the pivot body 50 and the jaws 51, 52 to rotate, respectively, in mutually perpendicular planes.

Схема крепления тросов к браншам показана на фиг. 9А.The cable fastening to the branches is shown in FIG. 9A.

В нижней роликовой часть каждой из браншей 51 и 52 на внутренних частях, обращенных друг к другу, имеются выемки Г. Тяговое усилие к каждому из двух браншей 51 и 52 передается тросами 56 и 57 соответственно, жестко закрепленных в выемках Г с помощью обжимных трубок 58 и, обеспечивающих угловое перемещение браншей 51, 52 относительно продольной оси поворотного корпуса 50 концевого эффектора в диапазоне ±90°. Каждая из ветвей тросов 57, 58 укладывается встречно в свою канавку нижней роликовой части бранши на соответствующий бранш, огибая его по обе стороны нижней роликовой части. Далее обе ветви тросов проходят по направляющим роликам 59 и 60 (фиг. 9) и через соответствующие отверстия в корпусе-вилка 53 концевого эффектора подводятся через полый удлиненный трубчатый корпус 30 и через направляющие ролики 62, установленные на монтажной стыковочной платформе 43 (фиг. 10A) (верхняя монтажная платформа 44 условно не показана) к роликовым барабанам А и Б.In the lower roller part of each of the jaws 51 and 52 on the inner parts facing each other, there are recesses G. The pulling force to each of the two jaws 51 and 52 is transmitted by cables 56 and 57, respectively, rigidly fixed in the recesses G using crimp tubes 58 and providing angular movement of the jaws 51, 52 relative to the longitudinal axis of the rotary body 50 of the end effector in the range of ± 90 °. Each of the branches of the cables 57, 58 is stacked counterclockwise in its groove of the lower roller part of the jaw on the corresponding jaw, enveloping it on both sides of the lower roller part. Further, both branches of the cables pass along the guide rollers 59 and 60 (Fig. 9) and through the corresponding holes in the end-effector plug-case 53 are fed through the hollow elongated tubular body 30 and through the guide rollers 62 mounted on the mounting docking platform 43 (Fig. 10A ) (the upper mounting platform 44 is not shown conditionally) to the roller drums A and B.

Тяговое усилие к поворотному корпусу 50 для его отклонения относительно оси удлиненного полого трубчатого корпуса сменного хирургического инструмента 30 передает вторая пара тросов 63, которая обвивает направляющий канал 61 поворотного корпуса 50. Тросы через соответствующие отверстия в корпусе-вилка 53 концевого эффектора подводятся через полый удлиненный трубчатый корпус 30 и через направляющие ролики 62, установленные на монтажной стыковочной платформе 43 (фиг. 10Б), (верхняя монтажная платформа 44 условно не показана) к роликовому барабану В.The pulling force to the rotary body 50 for its deviation relative to the axis of the elongated hollow tubular body of the replaceable surgical instrument 30 is transmitted by a second pair of cables 63, which wraps around the guide channel 61 of the rotary body 50. The cables through the corresponding holes in the end effector body 53 are fed through the hollow elongated tubular the housing 30 and through the guide rollers 62 mounted on the mounting docking platform 43 (Fig. 10B) (the upper mounting platform 44 is not shown conventionally) to the roller drum B.

С другой стороны верхней монтажной платформы 44 хирургического инструмента 32 расположен механизм поворота концевого эффектора, который содержит механизм зубчатой передачи 51, 52 для поворота корпуса-вилки 53 концевого эффектора 32. В показанном на фиг. 10В (верхняя монтажная платформа 44 условно не показана) варианте осуществления изобретения механизм поворота концевого эффектора выполнен в виде прямозубого шестеренчатого механизма, который работает от крутящего момента, передаваемым четвертым двигателем 36 привода 27 через полумуфты 39 и 46 на ведущую шестерню 51 и ведомую шестерню 52, которая жестко связана с удлиненным полым трубчатым корпусом 30 хирургического инструмента.On the other side of the upper mounting platform 44 of the surgical instrument 32, there is an end effector pivot mechanism that includes a gear mechanism 51, 52 for pivoting the plug body 53 of the end effector 32. In FIG. 10B (the upper mounting platform 44 is not shown conditionally) an embodiment of the invention, the end effector rotation mechanism is made in the form of a spur gear mechanism that is driven by the torque transmitted by the fourth motor 36 of the drive 27 through the coupling halves 39 and 46 to the drive gear 51 and the driven gear 52, which is rigidly connected to the elongated hollow tubular body 30 of the surgical instrument.

На фиг. 11 изображена схема крепления тросов на роликовом барабане (тросы и барабаны показаны как пример, безотносительно к выполняемой функции).In FIG. 11 shows a diagram of the attachment of cables to a roller drum (cables and drums are shown as an example, regardless of the function performed).

Каждый из роликовых барабанов состоит из двух разрезных (по образующей) втулок 63, 64 с роликовой частью, стянутых между собой фиксирующими винтами 65 и одетых на ось 66 ведомой полумуфты 46 навстречу друг другу роликовыми частями.Each of the roller drums consists of two split (along the generatrix) bushings 63, 64 with a roller part, tightened together by fixing screws 65 and dressed on the axis 66 of the driven coupling half 46 towards each other with roller parts.

Два троса 67.68 жестко закреплены в тангенциально расположенных отверстиях на внутренней стороне роликовой части барабана с помощью обжимных трубок 69, залитых литьевым полиамидом. Каждая ветвь троса наматывается на роликовый барабан тросового механизма следующим образом: одна ветвь наматывается на разрезную подвижную втулку верхнего роликового барабана 64, вторая ветвь - на разрезную подвижную втулку нижнего роликового барабана 65 по одному обороту навстречу друг другу и жестко закрепляются с помощью обжимных трубок 69 на концах тросов. Натяжение тросов, для исключения провисания и холостых пробегов, производится путем вращения соответствующих барабанов во встречном направлении с последующей фиксацией фиксирующими винтами 65.Two cables 67.68 are rigidly fixed in the tangentially located holes on the inner side of the roller part of the drum using crimp tubes 69, filled with injection polyamide. Each branch of the cable is wound on a roller drum of the cable mechanism as follows: one branch is wound on a split movable sleeve of the upper roller drum 64, the second branch - on the split movable sleeve of the lower roller drum 65 one revolution towards each other and are rigidly fixed using crimp tubes 69 on the ends of the cables. The tension of the cables, to prevent sagging and idle runs, is carried out by rotating the respective drums in the opposite direction, followed by fixing with fixing screws 65.

На фиг. 12А-12В изображена работа шарнирной секции концевого эффектора. Управление каждым браншем может быть осуществлено с помощью двух двигателей подсоединяемого к хирургическому инструменту привода как автономно, в пределах угловых перемещений φ=±90°, так и совместно обоими браншами в том же угловом диапазоне (фиг. 12А). Отклонение поворотного корпуса концевого эффектора осуществляется с помощью третьего двигателя, подсоединяемого к хирургическому инструменту привода до крайних симметричных угловых значений относительно оси инструмента в пределах φ=±90° (фиг. 12Б). На фиг. 12 В представлен вид отображающий возможные перемещения в пространстве браншей относительно поворотного корпуса, поворотного корпуса относительно корпус-вилка и вращения всей шарнирной секции относительно оси трубки инструмента.In FIG. 12A-12B illustrate the operation of the hinged section of the end effector. Each jaw can be controlled using two motors connected to the surgical instrument with a drive both autonomously, within angular displacements φ = ± 90 °, and together with both jaws in the same angular range (Fig. 12A). The deviation of the rotary housing of the end effector is carried out using a third motor connected to the surgical instrument of the drive to the extreme symmetrical angular values relative to the axis of the instrument within φ = ± 90 ° (Fig. 12B). In FIG. 12B is a view showing possible displacements in the space of the jaws relative to the rotary body, the rotary body relative to the plug body and the rotation of the entire hinge section relative to the axis of the tool tube.

Таким образом, расположенный внутри корпуса хирургического инструмента тросовый механизм, соединяющий роликовые барабаны с шарнирными механизмами концевого эффектора через тросы, которые проходят через полый удлиненный трубчатый корпус хирургического инструмента, позволяет управлять с помощью 2-х двигателей автономно каждым браншем инструмента, обеспечивая сведение/разведение рабочих поверхностей на φ=±180°, и управлять с помощью третьего двигателя поворотным корпусом концевого эффектора, обеспечивая его отклонение на φ=±90° относительно оси инструмента. Перемещение браншей инструмента и отклонение корпуса концевого эффектора осуществляется во взаимно-перпендикулярных плоскостях.Thus, the cable mechanism located inside the case of the surgical instrument, connecting the roller drums with the hinged mechanisms of the end effector through the cables that pass through the hollow elongated tubular case of the surgical instrument, allows each instrument branch to be controlled independently by means of 2 engines, ensuring the reduction / dilution of the workers surfaces at φ = ± 180 °, and control with the help of a third engine the rotary housing of the end effector, ensuring its deviation at φ = ± 90 ° axis of the tool. The tool branches are moved and the end effector body is deflected in mutually perpendicular planes.

Вращение инструмента вокруг оси на φ=±350° обеспечивает прямозубый шестеренчатый механизм, также встроенный в корпус инструмента и работающий от крутящего момента, передаваемого 4-м двигателем привода на ведомую шестерню жестко связанной с трубкой инструмента.The rotation of the tool around the axis by φ = ± 350 ° provides a spur gear mechanism, also built into the tool body and working from the torque transmitted by the 4th drive motor to the driven gear rigidly connected to the tool tube.

Более того, узел сопряжения 17 обеспечивает линейное возвратно-поступательное перемещение хирургического инструмента 16 при различных отклонениях подвижной платформы 13, при этом концевой эффектор хирургического инструмента одновременно с указанным линейным перемещением имеет возможность вращаться вокруг своей собственной оси, а бранши концевого эффектора могут независимо от этих движений перемещаться друг относительно друга.Moreover, the interface 17 provides a linear reciprocating movement of the surgical instrument 16 at various deviations of the movable platform 13, while the end effector of the surgical instrument simultaneously with the specified linear movement has the ability to rotate around its own axis, and the branches of the end effector can independently of these movements move relative to each other.

Положительный эффект и преимущества предлагаемого автономного мобильного модуля роботизированного хирургического инструмента:The positive effect and advantages of the proposed autonomous mobile module of a robotic surgical instrument:

- использование гексапода как элемента роботизированного модуля, повышающего точность проведения хирургической процедуры;- the use of hexapod as an element of a robotic module that increases the accuracy of the surgical procedure;

- встроено устройство сопряжения инструмента с приводом и с механизмом возвратно-поступательного движения инструмента по направляющим;- built-in device for pairing the tool with the drive and with the mechanism of reciprocating movement of the tool along the guides;

- быстросъемный инструмент;- quick-detachable tool;

- повышение манипуляционных возможностей;- increase of manipulative opportunities;

- упрощение конструкции роботизированной руки (уменьшение числа степеней свободы) за счет применения гексапода в качестве манипулятора.- simplification of the design of the robotic arm (reducing the number of degrees of freedom) due to the use of hexapod as a manipulator.

- в отличие от широко известного аналога, роботохирургического комплекса «da Vinci», предлагаемое устройство имеет существенно меньшие размеры и вес.- unlike the well-known analogue, the da Vinci robotic surgery complex, the proposed device has significantly smaller dimensions and weight.

Хотя настоящая патентная заявка относится к определенному в прилагаемой ниже в формуле изобретения изобретению, специалист без труда поймет, что настоящая заявка на патент содержит основание для формулировки других изобретений, которые могут, например, быть заявлены как объект уточненной формулы изобретения настоящей заявки или как объект формулы изобретения в выделенной и/или продолжающей заявке. Такой объект может быть охарактеризован любым признаком или комбинацией признаков, описанных в настоящем документе.Although the present patent application relates to the invention defined in the claims below, one skilled in the art will readily understand that the present patent application contains the basis for the wording of other inventions, which may, for example, be claimed as an object of the amended claims of the present application or as an object of the claims inventions in a separate and / or continuing application. Such an object may be characterized by any feature or combination of features described herein.

Claims (30)

1. Манипулятор хирургического инструмента в составе автономного мобильного модуля роботизированного хирургического инструмента, включающий:1. The manipulator of a surgical instrument as part of an autonomous mobile module of a robotic surgical instrument, including: неподвижную платформу 14, подвижную платформу 13,fixed platform 14, movable platform 13, механизм параллельной кинематики, выполненный в виде гексапода, соединяющего неподвижную платформу 14 и подвижную платформу 13 и выполненного с возможностью управляемого маневрирования подвижной платформой 13;a parallel kinematics mechanism made in the form of a hexapod connecting the fixed platform 14 and the movable platform 13 and made with the possibility of controlled maneuvering by the mobile platform 13; привод 15, выполненный с возможностью присоединения к нему сменного хирургического инструмента 16 и приведения указанного хирургического инструмента 16 в движение,a drive 15 made with the possibility of attaching to it a removable surgical instrument 16 and bringing said surgical instrument 16 into motion, узел сопряжения 17 упомянутого привода 15 с гексаподом, расположенный внутри гексапода и закрепленный на подвижной платформе 13, при этом узел сопряжения 17 выполнен с возможностью линейного перемещения привода 15 со сменным хирургическим инструментом 16 в возвратно-поступательном направлении через подвижную платформу 13.the interface unit 17 of said drive 15 with a hexapod located inside the hexapod and mounted on the movable platform 13, while the interface unit 17 is arranged to linearly move the actuator 15 with a removable surgical instrument 16 in the reciprocating direction through the movable platform 13. 2. Манипулятор по п. 1, в котором гексапод выполнен из шести исполнительных звеньев 18, каждое из которых с помощью шарниров 19 соединено одним концом с подвижной платформой 13, а другим - с неподвижной 14.2. The manipulator according to claim 1, in which the hexapod is made of six actuating links 18, each of which is connected by means of hinges 19 at one end to the movable platform 13, and the other to the fixed 14. 3. Манипулятор по п. 2, в котором исполнительное звено 18 может быть выполнено в виде линейного актуатора, состоящего из серводвигателя постоянного тока или шагового двигателя с шарико-винтовой передачей.3. The manipulator according to claim 2, in which the executive link 18 can be made in the form of a linear actuator, consisting of a direct current servomotor or a stepper motor with a ball screw transmission. 4. Манипулятор по п. 1, в котором узел сопряжения 17 выполнен состоящим из:4. The manipulator according to claim 1, in which the interface node 17 is made up of: по меньшей мере двух направляющих 20, жестко закрепленных на подвижной платформе 13 и установленных перпендикулярно подвижной платформе 13,at least two guides 20, rigidly mounted on the movable platform 13 and mounted perpendicular to the movable platform 13, по меньшей мере одного крепежного хомута 22, который размещен на направляющих 20 и в котором закреплен привод 15, перемещающийся по указанным направляющим 20,at least one mounting clamp 22, which is placed on the rails 20 and in which the actuator 15 is mounted, moving along the specified rails 20, и исполнительного механизма 23, обеспечивающего перемещение привода 15 со сменным хирургическим инструментом 16.and an actuator 23 for moving the actuator 15 with a removable surgical instrument 16. 5. Манипулятор по п. 4, в котором исполнительный механизм 23 узла сопряжения 17 может быть выполнен в виде серводвигателя постоянного тока или шагового двигателя с шарико-винтовой передачей.5. The manipulator according to claim 4, in which the actuator 23 of the interface unit 17 can be made in the form of a direct current servomotor or a stepper motor with a ball screw transmission. 6. Манипулятор по п. 1, в котором привод 15 имеет корпус 27 цилиндрической формы с поверхностью доступа, в которой расположен механизм 31 быстросъемной установки или снятия сменного хирургического инструмента для соединения с корпусом хирургического инструмента.6. The manipulator according to claim 1, in which the actuator 15 has a cylindrical-shaped body 27 with an access surface in which a quick-detachable installation or removal mechanism for a removable surgical instrument 31 for connecting to the surgical instrument is located. 7. Манипулятор по п. 6, в котором в качестве поверхности доступа механизма 31 быстросъемной установки или снятия сменного хирургического инструмента используется монтажная стыковочная платформа 34 корпуса привода.7. The manipulator according to claim 6, in which the mounting docking platform 34 of the drive housing is used as the access surface of the mechanism 31 of a quick-detachable installation or removal of a removable surgical instrument. 8. Манипулятор по п. 7, в котором внутри корпуса 27 привода 15 дополнительно находится монтажная платформа 33, соединенная с монтажной стыковочной платформой 34 по меньшей мере четырьмя дистанционными стойками 35.8. The manipulator according to claim 7, in which inside the housing 27 of the actuator 15 there is additionally an mounting platform 33 connected to the mounting docking platform 34 of at least four distance racks 35. 9. Манипулятор по п. 8, в котором на монтажной платформе 33 жестко закреплены по меньшей мере четыре двигателя 36 по кольцевой схеме, выполненные с возможностью передачи крутящего момента ведущим полумуфтам 39 привода.9. The manipulator according to claim 8, in which at least four motors 36 are rigidly fixed to the mounting platform 33 in a ring pattern, configured to transmit torque to the drive drive coupling halves 39. 10. Сменный хирургический рабочий инструмент для использования с приводом манипулятора по п. 9, включающий:10. A replaceable surgical tool for use with a manipulator drive according to claim 9, including: корпус, который выполнен в виде монтажной части 29 и удлиненного полого трубчатого корпуса 30, при этом монтажная часть 29 имеет поверхность доступа, в которой расположен механизм 31 быстросъемной установки или снятия сменного хирургического инструмента для соединения с корпусом привода 15, а удлиненный полый трубчатый корпус 30 выполнен с возможностью функционального взаимодействия с приводом 15;the case, which is made in the form of a mounting part 29 and an elongated hollow tubular body 30, while the mounting part 29 has an access surface in which there is a mechanism 31 for quick installation or removal of a removable surgical instrument for connection with the drive body 15, and the elongated hollow tubular body 30 made with the possibility of functional interaction with the drive 15; хирургический концевой эффектор 32, который выполнен в виде шарнирной секции с поворотным корпусом 50 и корпусом-вилкой 53, при этом корпус-вилка 53 жестко соединен с дистальным концом удлиненного полого трубчатого корпуса 30, на оси корпуса-вилки 53 установлен поворотный корпус 50, на оси поворотного корпуса 50 установлены первая бранша 51 и вторая бранша 52, причем внутри монтажной части 29 находятся тросовый механизм, который содержит три поворотных элемента А, Б, В, выполненных с возможностью приема поворотного движения от привода 15, и тросы 56, 57, 63, закрепленные на поворотных элементах А, Б, В и проходящие через удлиненный полый трубчатый корпус 30 для соединения с элементами шарнирной секции концевого эффектора 32,surgical end effector 32, which is made in the form of a hinge section with a rotary body 50 and a plug body 53, while the plug body 53 is rigidly connected to the distal end of the elongated hollow tubular body 30, a rotary case 50 is mounted on the axis of the plug body 53, the axis of the rotary housing 50, the first jaw 51 and the second jaw 52 are installed, and inside the mounting part 29 there is a cable mechanism that contains three rotary elements A, B, C, configured to receive rotary movement from the drive 15, and cables 56, 57, 63 mounted on the rotary elements A, B, C and passing through the elongated hollow tubular body 30 for connection with the elements of the hinged section of the end effector 32, при этом тросы 56, 57 двух поворотных элементов А, Б передают тяговое усилие к каждой бранше 51, 52 для углового перемещения соответствующих первой бранши 51 и второй бранши 52 относительно продольной оси поворотного корпуса 50 концевого эффектора,while the cables 56, 57 of the two rotary elements A, B transmit traction to each branch 51, 52 for angular movement of the corresponding first branch 51 and second branch 52 relative to the longitudinal axis of the rotary body 50 of the end effector, а трос 63 третьего поворотного элемента передает тяговое усилие поворотному корпусу 50 концевого эффектора для его углового перемещения относительно оси удлиненного полого трубчатого корпуса 30 хирургического инструмента,and the cable 63 of the third rotary element transfers traction to the rotary body 50 of the end effector for its angular movement relative to the axis of the elongated hollow tubular body 30 of the surgical instrument, механизм поворота концевого эффектора, который содержит механизм зубчатой передачи для поворота корпуса-вилки концевого эффектора вокруг оси удлиненного полого трубчатого корпуса хирургического инструмента, выполненный с возможностью приема поворотного движения от привода 15.the mechanism of rotation of the end effector, which contains a gear mechanism for rotating the case-fork of the end effector around the axis of the elongated hollow tubular body of the surgical instrument, configured to receive rotary motion from the drive 15. 11. Хирургический инструмент по п. 10, в котором в качестве поверхности доступа механизма 31 быстросъемной установки или снятия сменного хирургического инструмента используется стыковочная монтажная платформа 43.11. The surgical instrument of claim 10, wherein the docking mounting platform 43 is used as an access surface of the mechanism 31 of a quick-detachable installation or removal of a replaceable surgical instrument. 12. Хирургический инструмент по п. 11, в котором внутри монтажной части 29 корпуса находится верхняя монтажная платформа 44, соединенная со стыковочной монтажной платформой 43 по меньшей мере четырьмя дистанционными стойками 45.12. The surgical instrument of claim 11, wherein inside the mounting portion 29 of the housing is an upper mounting platform 44 connected to the docking mounting platform 43 by at least four distance legs 45. 13. Хирургический инструмент по п. 12, в котором на стыковочной монтажной платформе 43 и на верхней монтажной платформе 44 установлены оси ведомых полумуфт 46, которые входят в зацепление с соответствующими ведущими полумуфтами 39 привода 15 для приема крутящего момента от них и передачи поворотного движения тросовому механизму и механизму поворота концевого эффектора.13. The surgical instrument according to claim 12, wherein the axles of the driven coupling halves 46 are mounted on the docking mounting platform 43 and on the upper mounting platform 44, which engage with the corresponding driving coupling halves 39 of the actuator 15 to receive torque from them and transmit the rotational movement to the cable the mechanism and mechanism of rotation of the end effector. 14. Хирургический инструмент по п. 11, в котором механизм быстросъемной установки или снятия сменного хирургического инструмента может быть выбран из: пружинный замок с защелками, байонетное соединение, резьбовая накидная гайка, магнитный замок.14. The surgical instrument according to claim 11, wherein the quick-detachable mechanism for installing or removing the removable surgical instrument can be selected from: a spring lock with latches, a bayonet fitting, a threaded union nut, and a magnetic lock. 15. Концевой эффектор хирургического рабочего инструмента по любому из пп. 10-14, содержащий:15. The end effector of a surgical working tool according to any one of paragraphs. 10-14, containing: корпус-вилку 53 с двумя направляющими роликами 60,fork housing 53 with two guide rollers 60, поворотный корпус 50, выполненный совместно с направляющим каналом 61, причем направляющий канал 61 поворотного корпуса 50, направляющие ролики 60 корпуса-вилки 53, расположенные по обе стороны от направляющего канала 60, установлены на оси 54 корпуса-вилки 53, бранши 51,52, каждая из которых имеет нижнюю роликовую часть и установлена на оси 55 поворотного корпуса 50, перпендикулярной оси 54 корпуса-вилки 53, при этом соответствующий трос 56, 57 фиксируется в нижней роликовой части соответствующей бранши 51, 52 таким образом, что каждая из ветвей троса укладывается встречно в свою канавку на бранше, огибая ее по обе стороны нижней роликовой части и проходя соответствующие направляющие ролики 59 поворотного корпуса, направляющие ролики 60 корпуса-вилки через удлиненный полый трубчатый корпус 30 к поворотным элементам А, Б тросового механизма для углового перемещения бранш 51, 52, а третий трос 63 обвивает направляющий канал 61 поворотного корпуса и через удлиненный полый трубчатый корпус 30 связан с поворотным элементом В тросового механизма для углового перемещения поворотного корпуса 50 концевого эффектора относительно оси удлиненного полого трубчатого корпуса 30.a rotary housing 50, made in conjunction with the guide channel 61, and the guide channel 61 of the rotary housing 50, the guide rollers 60 of the yoke 53, located on both sides of the guide channel 60, are mounted on the axis 54 of the yoke 53, branches 51.52, each of which has a lower roller part and is mounted on the axis 55 of the rotary housing 50, perpendicular to the axis 54 of the fork housing 53, while the corresponding cable 56, 57 is fixed in the lower roller part of the corresponding branch 51, 52 so that each of the branches of the cable laying counterclockwise into its groove on the jaw, enveloping it on both sides of the lower roller part and passing the corresponding guide rollers 59 of the rotary housing, the guide rollers 60 of the fork housing through the elongated hollow tubular housing 30 to the rotary elements of the cable mechanism for angular movement of the jaw 51 52, and the third cable 63 wraps around the guide channel 61 of the rotary housing and, through an elongated hollow tubular housing 30, is connected to the rotary element B of the cable mechanism for angular movement of the rotary housing 50 of the end effector vector relative to the axis of the elongated hollow tubular body 30. 16. Концевой эффектор по п. 15, в котором трос может быть выполнен из: металлических нитей, кевларовых нитей, полиэтиленовых нитей.16. The end effector according to claim 15, wherein the cable can be made of: metal threads, Kevlar threads, polyethylene threads.
RU2018122952A 2019-03-27 2019-03-27 Self-contained mobile module of robotic surgical instrument RU2715684C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122952A RU2715684C1 (en) 2019-03-27 2019-03-27 Self-contained mobile module of robotic surgical instrument

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122952A RU2715684C1 (en) 2019-03-27 2019-03-27 Self-contained mobile module of robotic surgical instrument

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2715684C1 true RU2715684C1 (en) 2020-03-02

Family

ID=69768659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018122952A RU2715684C1 (en) 2019-03-27 2019-03-27 Self-contained mobile module of robotic surgical instrument

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2715684C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113491580A (en) * 2020-03-20 2021-10-12 上海微创医疗机器人(集团)股份有限公司 Wire transmission structure, surgical instrument and surgical robot
RU2757957C1 (en) * 2020-12-30 2021-10-25 Александр Григорьевич ВИЛЛЕР Robotic system and method for endovascular surgery
CN113855251A (en) * 2021-10-12 2021-12-31 浙江理工大学 Multi-degree-of-freedom minimally invasive surgical instrument
CN114732450A (en) * 2022-05-20 2022-07-12 敏捷医疗科技(苏州)有限公司 Surgical instrument
CN114848156A (en) * 2020-11-30 2022-08-05 天津大学医疗机器人与智能系统研究院 Front end actuator and method thereof, manipulator device and surgical operation instrument
CN114983571A (en) * 2022-04-22 2022-09-02 吉林大学 A convenient change formula rigidity surgical instruments for pleuroperitoneal cavity minimal access surgery
CN115252144A (en) * 2022-09-27 2022-11-01 真健康(北京)医疗科技有限公司 Surgical navigation positioning robot and electric end effector thereof
RU2802687C1 (en) * 2022-08-02 2023-08-30 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" (АО "НИИТФА") Device and a method of positioning components of x-ray visualization systems of radiotherapy complexes

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19649082C1 (en) * 1996-11-27 1998-01-08 Fraunhofer Ges Forschung Remote control unit for implement with holder and two hexapods
WO2008120753A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-09 Osaka University Medical manipulator device and actuator suitable for the same
US20100004663A1 (en) * 2008-07-07 2010-01-07 Intuitive Surgical, Inc. Surgical instrument wrist
US20110319913A1 (en) * 2010-06-25 2011-12-29 Vanderbilt University Apparatus and methods for percutaneous cochlear implantation
RU2491161C1 (en) * 2012-01-10 2013-08-27 Олег Владимирович Галимов Robotic system for minimally invasive surgery
US20160249990A1 (en) * 2013-10-07 2016-09-01 Technion Research & Development Foundation Ltd. Needle steering by shaft manipulation
CN107334509A (en) * 2017-01-17 2017-11-10 新加坡南科医疗系统私人有限公司 A kind of system and method for being used to align elongate tool and inaccessible target

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19649082C1 (en) * 1996-11-27 1998-01-08 Fraunhofer Ges Forschung Remote control unit for implement with holder and two hexapods
WO2008120753A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-09 Osaka University Medical manipulator device and actuator suitable for the same
US20100004663A1 (en) * 2008-07-07 2010-01-07 Intuitive Surgical, Inc. Surgical instrument wrist
US20110319913A1 (en) * 2010-06-25 2011-12-29 Vanderbilt University Apparatus and methods for percutaneous cochlear implantation
RU2491161C1 (en) * 2012-01-10 2013-08-27 Олег Владимирович Галимов Robotic system for minimally invasive surgery
US20160249990A1 (en) * 2013-10-07 2016-09-01 Technion Research & Development Foundation Ltd. Needle steering by shaft manipulation
CN107334509A (en) * 2017-01-17 2017-11-10 新加坡南科医疗系统私人有限公司 A kind of system and method for being used to align elongate tool and inaccessible target

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113491580A (en) * 2020-03-20 2021-10-12 上海微创医疗机器人(集团)股份有限公司 Wire transmission structure, surgical instrument and surgical robot
CN113491580B (en) * 2020-03-20 2022-05-31 上海微创医疗机器人(集团)股份有限公司 Wire transmission structure, surgical instrument and surgical robot
CN114848156A (en) * 2020-11-30 2022-08-05 天津大学医疗机器人与智能系统研究院 Front end actuator and method thereof, manipulator device and surgical operation instrument
RU2757957C1 (en) * 2020-12-30 2021-10-25 Александр Григорьевич ВИЛЛЕР Robotic system and method for endovascular surgery
WO2022146194A1 (en) * 2020-12-30 2022-07-07 Александр Григорьевич ВИЛЛЕР Robotic system and method for performing an endovascular surgical operation
CN113855251A (en) * 2021-10-12 2021-12-31 浙江理工大学 Multi-degree-of-freedom minimally invasive surgical instrument
CN114983571A (en) * 2022-04-22 2022-09-02 吉林大学 A convenient change formula rigidity surgical instruments for pleuroperitoneal cavity minimal access surgery
CN114983571B (en) * 2022-04-22 2024-03-26 吉林大学 Convenient replacement type rigid surgical instrument for pleuroperitoneal cavity minimally invasive surgery
CN114732450A (en) * 2022-05-20 2022-07-12 敏捷医疗科技(苏州)有限公司 Surgical instrument
RU2802687C1 (en) * 2022-08-02 2023-08-30 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" (АО "НИИТФА") Device and a method of positioning components of x-ray visualization systems of radiotherapy complexes
CN115252144A (en) * 2022-09-27 2022-11-01 真健康(北京)医疗科技有限公司 Surgical navigation positioning robot and electric end effector thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2715684C1 (en) Self-contained mobile module of robotic surgical instrument
US20220087757A1 (en) Surgical Arm
US11684436B2 (en) Surgical robot driving mechanism
RU2636853C2 (en) End effector with hinge assembly and endoscopic surgical apparatus drive
US9572628B2 (en) Highly articulated probes with anti-twist link arrangement, methods of formation thereof, and methods of performing medical procedures
US11267141B2 (en) Articulation for surgical robot
EP2429441B1 (en) Remote centre of motion positioner
US10299873B2 (en) Surgical instrument driving mechanism
US20050049580A1 (en) Surgical instrument design
CN113749777A (en) Surgical instrument platform, instrument assembly and surgical instrument
CN108066010B (en) Surgical robot with flexibility and multiple degrees of freedom
US12004832B2 (en) Rotatable carriage for an instrument holder
CN116098713A (en) Main wrist, main operation equipment and surgical robot
US20230172680A1 (en) Medical instrument having single input for driving multiple cables
Conrad et al. Interleaved continuum-rigid manipulation approach: Development and functional evaluation of a clinical scale manipulator
WO2023171121A1 (en) Arm device and cable deceleration device
US20240335244A1 (en) Surgical robotic arm and instrument detachment
WO2024220525A1 (en) Medical instrument wrist with cable routing