TW202023492A - 用於機器人手術推車的萬向輪 - Google Patents

Abstract

本文揭示一種機器人手術推車(300)。該機器人手術推車(300)包含固定至一基板(427)之一組萬向輪(425)。該組萬向輪(425)中之每一萬向輪包含一輪轂(433)，耦接至該輪轂(433)之複數個滾輪安裝支架(435)，以及複數個滾輪(437)，該等滾輪(437)中之每一者可旋轉地耦接至該等滾輪安裝支架(435)中之至少一者。該機器人手術推車(300)進一步包含固定至該基板(427)之至少一個引導軸(429)，該引導軸(429)提供用於該組萬向輪(425)運動之一受控通道。該機器人手術推車(300)進一步包含在一端固定至該基板(427)之一致動器(431)，該致動器(431)界定一軸線以在由該至少一個引導軸(429)提供之該通道中提供該組萬向輪(425)之向上及向下運動。

Description

用於機器人手術推車的萬向輪

本揭示大體上係關於用於微創手術之機器人手術系統。更特定而言，本揭示係關於用於機器人手術系統中之機器人手術推車之經改良之車輪裝置。

本部分旨在向讀者介紹可能與本揭示之各個態樣相關之技術之各個態樣，其將在下面描述。據信本揭示有助於向讀者提供背景資訊以促進更好地理解本揭示之各個態樣。因此，應該理解，此等陳述應該自此角度來閱讀，而不僅僅係作為對先前技術之承認。

全世界已採用機器輔助手術系統來取代傳統之外科手術，以減少在手術或診斷工藝中可能損壞之額外組織之量，從而減少患者恢復時間、患者不適、減少延長之住院時間及特別有害之副作用。在機器人輔助手術中，外科醫生通常在手術控制台處操作主控制器以不間斷地捕獲及轉移由外科醫生執行之複雜動作，從而使人感覺外科醫生直接操控外科工具來執行手術。在手術控制台上操作之外科醫生可以位於距手術部位一定距離處，或者可以位於患者正在手術之手術室內。

機器人輔助手術已經徹底改變了醫療領域，亦係醫療器械行業發展最快之領域之一。然而，機器人輔助手術之主要挑戰係確保手術期間之安全性及精確性。機器人輔助手術之關鍵領域之一係用於微創手術之手術機器人之發展。在過去幾十年中，手術機器人呈指數級發展，並且一直係醫療器械行業之一個主要創新領域。

機器人輔助手術系統包含多種輔助進行機器人手術之機械手臂。機器人輔助手術系統利用無菌障壁將機械手臂之非無菌部分與在操作端部連接至機械手臂之強制性無菌手術器械分開。該無菌障壁可包括包封機械手臂之無菌塑膠蓋布及在無菌區域中與無菌手術器械可操作地接合之無菌適配器。

傳統上，機器人輔助手術系統包含一或多個機械手臂，此等機械手臂一起裝載在一個推車上。此等推車通常很難操縱並且需要大面積安裝。而且，當機械手臂損壞或需要維護時，修復通常係困難且昂貴的，並且亦可能導致外科手術中之顯著延遲。

此外，此等推車很重並且在運輸期間可能獲得大量之動量，使得使用者在接近手術台時可能不容易控制推車以避開物體及/或減慢推車之速度。在此類情況下，若機械手臂以高速接觸手術台或某些其他物體，則機械手臂及/或手術台可能由於接觸引起之衝擊或衝擊力而損壞。

機器輔助手術系統中之另一個挑戰係機械手臂自患者台定位並且管理機械手臂之最佳高度以成功地執行外科手術。在目前使用之機器人手術推車中，由於所有手臂都連接至單個推車或柱體上，因此難以保持自患者床處定位及管理適當之高度並計算每一手臂之距離以避免手臂碰撞並且可能導致手動干預以糾正通常由軟體計算之差異，該差異亦增加了手工勞動並延遲了外科手術。

鑒於上述挑戰，需要一種具有經改良車輪裝置之模組化機器人手術推車，以便解決與當前機器人手術推車相關之所有問題。

本揭示旨在於機器人手術推車中提供經改良之車輪裝置。

在一個態樣，本揭示之實施例提供了一種機器人手術推車，該機器人手術推車包含固定至基板之一組萬向輪。該組萬向輪中之每一萬向輪包含輪轂，耦接至輪轂之複數個滾輪安裝支架，以及複數個滾輪，每一滾輪可旋轉地連接至至少一個滾輪安裝支架。該機器人手術推車進一步包含固定至基板之至少一個引導軸，該引導軸提供用於該組萬向輪運動之受控通道。該機器人手術推車進一步包含在一端固定至該基板之致動器，該致動器界定一軸線，以在由至少一個引導軸提供之通道中提供一組萬向輪之向上及向下運動。

視情況地，該組萬向輪經組態以在1毫米至50毫米之範圍內向上及向下移動。

視情況地，該組萬向輪包含四個萬向輪，每一萬向輪具有另一個支撐之萬向輪，使得兩列萬向輪放置在連接至基板之輪軸上。

視情況地，複數個滾輪藉由滾輪安裝支架在輪轂之外周邊之固定位置耦接至輪轂，使得複數個滾輪之軸相對於輪軸成固定的角度。

視情況地，萬向輪包含與輪軸成90度角設定之十六個滾輪。

視情況地，複數個滾輪具有由彈性體制成之柔性接地材料。

視情況地，萬向輪支撐機器人手術推車之重量，使得經由輪軸將該重量傳遞至輪轂，然後經由滾輪安裝支架傳遞至複數個滾輪，該滾輪將重量傳遞至一個或者複數個滾輪之芯部並穿過該芯部傳遞至一或多個滾輪與地面接觸之表面，重量施加在地面上。

視情況地，基板之形狀為扁平圓形板，其具有從固定基板向內至少90度定位之部分，使得該組萬向輪可藉由各種鎖定機制之方式固定至該部分上。

視情況地，至少一個引導軸藉助於套管在一端連接至基板，並進一步用螺栓固定在基板上。

視情況地，該致動器包含殼體，該殼體包含機械連接以旋轉導螺桿之電動機，其中該導螺桿包含在其圓周上沿其長度延伸加工之連續螺旋螺紋，以及穿過具有相應之螺旋螺紋之導螺桿之導螺母。

根據結合所附申請專利範圍解釋之說明性實施例之附圖及詳細描述，本揭示之其他態樣，優點，特徵及目的將變得顯而易見。

應當理解，在不脫離由所附申請專利範圍界定之本揭示之範疇的情況下，本揭示之特徵易於以各種組合進行組合。

為了促進對本揭示之原理之理解，現在將參考附圖中示出之實施例，並且將使用具體語言來描述該實施例。然而，將理解，並不意圖限制本揭示之範圍，在所示系統中之此改變及進一步修改，並且如本揭示所示之本揭示之原理的此進一步應用被認為係在本揭示所關於之領域中之技術人員通常會想到的。

熟習此項技術者將理解，前面之一般性描述及以下之詳細描述係本揭示之例示性及說明性描述，並不旨在限制本揭示。在整個專利說明書中，採用之慣例係在附圖中，相同之數字表示相同組件。

貫穿本說明書對「實施例」，「另一實施例」，「實施」，「另一實施」或類似語言之引用意謂結合該實施例描述之具體特徵，結構或特性包含在本揭示之至少一個實施例中。因此，在整個說明書中出現短語及類似語言「在實施例中」，「在另一實施例中」，「在實施中」，「在另一實施中」可以但並非必須全部係指相同之實施例。

術語「包含」，「包括」或其任何其他變體旨在涵蓋非排他性包括，使得包含步驟清單之工藝或方法不僅包含彼等步驟，而是可以包含未明確列出或固有之此類工藝或方法之其他步驟。類似地，在沒有更多限制之情況下，以「包含......」開頭之一或多個裝置或子系統或元件或結構不排除其他裝置或其他子系統或其他元件或其他結構或額外裝置或其他子系統或額外元件或額外結構之存在。

除非另外定義，否則本揭示使用之所有技術及科學術語具有與本揭示所屬領域之一般技術者通常理解之含義相同。本揭示提供之設備，系統及實例僅為說明性而非限制性的。

本揭示之術語「一(a/an)」不表示數量之限制，而是表示存在至少一個所引用之項目。此外，術語無菌障壁及無菌適配器表示相同之含義，並且在整個說明書中可互換使用。

下面將參考附圖詳細描述本揭示之實施例。

本揭示係關於一種用於微創手術之機器人手術系統。該機器人手術系統大體上係關於使用多個機械手臂。一或多個機械手臂通常將支撐可以鉸接之手術工具(例如鉗口，剪刀，抓緊器，持針器，微型解剖器，釘子施放器，釘子，抽吸/灌溉工具，夾子，施放器等)或非鉸接之手術工具(例如切割刀片，燒灼探針，沖洗器，導管，抽吸孔等)。一或多個機械手臂通常用於支撐一或多個手術影像捕獲裝置，例如內視鏡(其可為各種結構中之任何一種，例如腹腔鏡，關節鏡，子宮鏡等)，或者視情況地，一些其他成像方式(諸如超聲，螢光透視，磁共振成像等)。

圖 1(a) 展示根據本揭示之實施例之機器人手術系統之多個機械手臂之示意圖。具體地，圖1展示機器人手術系統100，該機器人手術系統100具有圍繞患者推車101安裝之四個機械手臂103a、103b、103c、103d。如圖1所示之四個機械手臂103a、103b、103c、103d用於說明目的，並且機械手臂之數目可以根據手術類型或機器人手術系統而變化。四個機械手臂103a、103b、103c、103d沿著患者推車101安裝，並且可以不同之方式佈置，但不限於機械手臂103a，103b， 103c，103d安裝在患者推車101手上或機械手臂103a、103b、103c、103d分別安裝在可移動構件上或機械手臂103a、103b、103c、103d機械地及/或可操作地彼此連接或機械手臂103a、103b、103c、103d連接至中央主體，使得機械手臂103a，103d、103b、103c、103d自中央主體分支出來。

圖 1(b) 展示根據本揭示之實施例之機器人手術系統之外科醫生控制台之示意圖。該外科醫生控制台117藉由控制患者體內之機械手臂103a、103b、103c、103d來幫助外科醫生在遠端對躺在患者推車101上之患者手術。該外科醫生控制台117經組態成在器械位於患者體內時控制手術器械之移動如圖2所示。該外科醫生控制台117可包含至少一個可調節之觀察構件107，但不限於2D/3D監視器，可佩戴之觀察構件(未示出)以及其組合。該外科醫生控制台117可配備有多個顯示器，其不僅將顯示患者推車101處之手術部位之3D高清HD內視鏡視圖，而且亦可顯示在機器人手術期間來自外科醫生可使用之各種醫療設備之額外資訊。此外，觀察構件107可以提供機器人手術系統100之各種模式，但不限於連接之機械手臂之識別及數目，連接之當前工具類型，當前工具尖端位置，碰撞資訊以及醫療資料，諸如ECG，超聲顯示，透視影像，CT，MRI資訊。該外科醫生控制台117亦可包含用於控制機械手臂之機構，但不限於一或多個手動控制器109、一或多個腳控控制器113、握緊裝置(未示出)以及其組合。在外科醫生控制台117處之手動控制器109需要不間斷地捕獲及轉移由外科醫生執行之複雜動作，從而給出外科醫生直接連接外科手術工具之感覺。在手術期間，不同之控制器可能需要不同之目的。在一些實施例中，手動控制器109可為一或多個手動操作之輸入裝置，例如操縱桿，外骨骼手套，動力及重力補償操縱器等。此等手動控制器109控制遠端操作之電動機，該等電動機進而控制連接至機械手臂之外科器械之運動。外科醫生可坐在諸如椅子111之休息裝置上，如圖1(b)所示，同時控制外科醫生控制台117。根據外科醫生之舒適程度，椅子111可以藉由高度，肘托等構件進行調節，並且亦可在椅子111上設置各種控制構件。此外，外科醫生控制台117可以位於手術室內之單個位置，或者可以分佈在醫院中之任何其他位置，只要保持與機械手臂之連接即可。

圖 1(c) 展示根據本揭示之實施例之機器人手術系統之視覺推車之示意圖。該視覺推車119經組態以顯示由內視鏡捕獲之操作之2D及/或3D視圖。該視覺推車119可根據視圖之容易度以各種角度及高度進行調節。該視覺推車119可具有各種功能，但不限於提供觸控螢幕顯示、預覽/記錄/回放設置、各種輸入/輸出構件、2D至3D轉換器等。該視覺推車119可包含視覺系統部分(未示出)，其使得旁觀者或其他非操作外科醫生能夠自患者體外觀察手術部位。機械手臂中之一個通常接合具有視訊影像捕獲功能之手術器械(亦即攝影機儀器)，用於在視覺推車119上顯示捕獲之影像。在一些機器人手術系統組態中，攝影機儀器包含將影像自攝影機儀器之遠端端部傳遞至患者身體外部之一或多個成像感測器(例如，CCD或CMOS感測器)之光學器件。或者，成像感測器可位於攝影機儀器之遠端端部，並且由感測器產生之信號可以沿著引線或無線傳輸，以便在視覺推車119上進行處理及顯示。

圖 2 展示根據本揭示實施例之安裝在機械手臂上之工具介面總成之立體圖。該工具介面總成200安裝在機器人手術系統100之機械手臂201上。該工具介面總成200係用於對患者執行機器人手術之主要組件。如圖2所示之機械手臂201僅出於說明目的而示出，並且可以使用具有不同組態，自由度(DOF)及形狀之其他機械手臂。

圖 3(a) 展示根據本揭示之實施例之機器人手術推車之立體圖，且圖 3(b )展示根據本揭示之實施例之具有安裝之機械手臂之機器人手術推車的立體視圖。該機器人手術推車300適於將機械手臂運輸，遞送及固定至具有頂部之手術台上，患者可以放置在該頂部上。該機器人手術推車300亦保護連接之機械手臂201在運輸及將機械手臂201連接至手術台期間免受損壞。該機器人手術推車300可包含例如減震裝置，該減震裝置減小由於機械手臂201與手術台接觸而施加至機械手臂201之衝擊力，例如，吸收施加至機械手臂之衝擊。而且，該機器人手術推車300經組態以將機械手臂201安裝在其一個表面上。

在一實施例中，該機器人手術推車300放置在手術台附近，使得機械手臂201可以容易地接近手術台上之患者。在將機械手臂201放置到手術台之前，機器人手術推車300可以相對於手術台在橫向，縱向或豎直方向中之至少一個方向上提供機械手臂之運動。

在機器輔助外科手術中，一或多個機械手臂201可以相對於放置在手術台上之患者放置在期望之手術位置。該機械手臂可用於對放置在手術台上之患者執行外科手術。特定而言，每一機械手臂201之遠端端部可以放置在期望之手術位置，使得耦接至機械手臂201之遠端端部之工具介面總成200 (圖2中示出)可以執行期望之手術功能。

如圖3(b)中示意性所示，該機械手臂201可包含遠端端部305及近端端部307。遠端端部305可包含或具有與其耦接之醫療器械或工具介面總成200 (如圖2所示)。近端端部307可包含連接部分，以允許機械手臂201耦接至機器人手術推車300。機械手臂201可包含在接頭303處耦接在一起之兩個或更多個連桿機構或區段301，其可提供沿X及Y及/或Z軸中之一或多個之平移及/或旋轉(如圖3b所示)。

機器人手術推車300可以各種組態支撐機械手臂201。在一些實施例中，機器人手術推車300可以支撐機械手臂201，使得機械手臂201之重心位於機器人手術推車300之一或多個支撐結構位置(例如，支架)下方，使得機械手臂201及機器人手術推車300之穩定性增加。在一些實施例中，機器人手術推車300可以支撐機械手臂201，使得機器人手術推車300承受機械手臂201之大部分或全部重量並且可以由使用者手動操縱機械手臂201之連接機構(未示出)而無需使用者承受機械手臂201之大部分或全部重量。例如，機械手臂201可以懸掛在機器人手術推車300之結構上或者擱置在機器人手術推車300之基座上。

此外，機器人手術推車300可以包含用於調節機器人手術推車300及/或機械手臂201之高度之任何合適構件，使得機械手臂201之高度可以相對於手術台調節。因此，機器人手術推車300可沿X，Y及/或Z軸移動機械手臂201及/或圍繞X，Y及/或Z軸旋轉，使得機械手臂201之連接部分可以對準以與手術台上之配合連接部分接合。

圖 3(c) 展示根據本揭示之實施例之沒有外殼之機器人手術推車之立體圖。上述圖展示機器人手術推車300及其組件之內部視圖。組件之詳細說明應在附圖中說明。

如在圖3(b)之說明中所討論，機械手臂201可包括在接頭303處連接在一起之複數個連桿301。機械手臂201具有適當位置之電動機(未示出)以提供回饋。此外，適當位置之定位感測器，例如編碼器或電位計等，放置在接頭303上，以便能夠確定主控制器之連接位置。軸X，Y及Z表示機械手臂201之位置自由度。通常，圍繞連桿301之接頭之運動主要適應及感測連接至工具介面總成200之末端執行器之定向運動，並且圍繞機械手臂201之接頭之運動主要適應及感測連接至工具介面總成200末端執行器之平移運動。

在一實施例中，每一機械手臂201可操作地連接至一或多個主控制器，使得藉由操縱主控制器來控制安裝在機械手臂201上之工具介面總成200之移動。在機械手臂201上所攜帶之工具介面總成200具有末端執行器，該等末端執行器安裝在工具介面總成201之細長軸之遠端端部。

圖 4(a) 展示根據本揭示之實施例之機器人手術推車之分解圖。如圖3(c)所示，機器人手術推車300例示機械手臂201，其經組態以能夠藉由各種鎖定機構可釋放地安裝在機器人手術推車300上，但不僅限於螺栓，搭扣配合，按鈕鎖定機構等。

本揭示之一個實施例揭示機器人手術推車300可包含具有第一端部403及第二端部405之柱體401。在附圖之描述中提供了該柱體之詳細說明。

機器人手術推車300進一步可包含固定在柱體401之第一端部403上之頂板407。頂板407可包含在其內圓周上具有引導槽409之圓柱體形輪廓。引導槽409可以經組態成容納機械手臂201之部分，其可以幫助機械手臂201安裝在機器人手術推車300上。引導槽409之形狀可為矩形或圓形。

頂板407可以由任何合適之彈性材料製成，例如金屬或合金。用於頂板407之材料可選自鋁，鋼，鐵，鎳，銅，鋅，錫或其任何組合。根據本揭示之具體實施例，頂板407由鋁製成。頂板407可以塗漆或可以具有保護塗層，例如合金塗層。根據一實施例，陽極氧化工藝可用於塗覆頂板407，以便在頂板407之表面上形成氧化鋁保護塗層。頂板407可以具有任何合適尺寸，其可以方便地連接至機械手臂201而不影響外科手術之容易性。頂板407可具有提供足夠強度之合適厚度。

頂板407可以具有任何合適形狀，以便保持固定機械手臂201之容易性。根據本揭示之實施例，頂板407實質上為圓形板，其中頂板407經組態成由頂板407之外周邊上之多個開口組成。而且，頂板407可以經組態成在其底端包含圓形突起457，用於連接至機器人手術推車300之另一個組件，其將在下面說明。

現在參考圖 4(b) 以及圖4(a)，機器人手術推車300可進一步包含在一端固定至頂板407之至少一個引導軸411，以提供用於機械手臂201之移動之受控通道。

在一實施例中，有三個連接至頂板407之引導軸411a，411b及411c。此等引導軸411a，411b及411c彼此間隔開並且在一端連接至頂板407之基底。引導軸411a，411b及411c在套管441之幫助下在另一端連接至圓形帶413。三個引導軸411a，411b及411c中之每一者在各別套管441之幫助下連接至圓形帶413。

在展開狀態下，如圖4(b)所示，引導軸411a，411b及411c經組態成提供向上/向下運動，使得連接至頂板 407之機械手臂201在直通道中移動。或者，在如圖3(c)所示之對接位置，引導軸411a，411b及411c處於收縮狀態，使得頂板407擱置在圓形帶413上。

機器人手術推車300可進一步包含伸縮支柱415，該伸縮支柱415包含兩個或更多個管狀部件，該伸縮支柱415固定在柱體401中之頂板407下方。伸縮支柱415限定縱向軸線A，以在由引導軸411a，411b，411c提供之通道中提供兩個或更多個管狀部件之向上及向下運動，使得伸縮支柱415將連接至頂板407之機械手臂201移動至暴露以接觸手術台上之患者之機械手臂201之一部分的位置。

在一實施例中，伸縮支柱415包含兩個彼此同軸並且可伸縮地一個接合在另一個內部之管狀部件417，419，其界定了用於內管狀部件419相對於外管狀部件417之延伸及縮回之位移A的縱向軸線，從而延伸或縮回連接至頂板407之機械手臂201。

此處描述之實施例涉及包含兩個管狀部件417，419之伸縮支柱415，但在其他實施例中，伸縮支柱415可包含多於兩個之同軸管狀部件。

兩個管狀部件417，419可以與在任何管狀部件417，419內所含之驅動單元(未示出)相關聯。驅動單元亦可以與用於控制位移之構件相關聯並可操作地連接，以實現內管狀部件419之受控延伸或縮回。

在一實施例中，兩個管狀部件417，419中之一者經組態成藉由各種鎖定機構在一端與頂板407之圓形突起457連接，但不限於螺栓，搭扣配合，按鈕鎖定機構等。

在一實施例中，伸縮支柱415可包含安全裝置(未示出)，該安全裝置可操作地與控制構件配合，以在任何抵消元件阻礙頂板407下降之情況下，在管狀部件417，419縮回期間停止驅動單元。

伸縮支柱415可以由任何合適之彈性材料製成，例如金屬或合金。用於伸縮支柱415之材料可選自鋁，鋼，鐵，鎳，銅，鋅，錫或其任何組合。根據本揭示之具體實施例，伸縮支柱415由鋁製成。伸縮支柱415可以塗漆或者可以具有保護塗層，例如合金塗層。根據一實施例，陽極氧化工藝可用於塗覆伸縮支柱415，以便在伸縮支柱415之表面上形成氧化鋁保護塗層。伸縮支柱415可以具有任何合適尺寸，其可以方便地連接至機器人手術推車300之支柱401，而不會影響外科手術之容易性。伸縮支柱415可具有提供足夠強度之合適厚度。

伸縮支柱415可以具有任何合適形狀，以便保持將伸縮支柱415固定在柱體401中之容易性。根據本發明之一實施例，伸縮支柱415實質上為圓柱形管，其中兩個管狀部件417，419位於彼此內部並且可伸縮地接合在彼此內部。根據一實施例，管狀部件417，419均經組態以相對於另一個管狀部件延伸及縮回。

在一實施例中，引導軸411a，411b及411c以及伸縮支柱415同時工作以在通道中驅動機械手臂201向上及向下。在另一實施例中，兩個管狀部件417，419經組態以在1毫米至150毫米之範圍內向上及向下移動。

機器人手術推車300可進一步包含固定在柱體401內之控制盒421，其中控制盒421經組態以向伸縮支柱415提供電力。在一實施例中，控制盒421經組態成藉由各種鎖定機構固定至柱體401，但不限於螺栓，搭扣配合，按鈕鎖定機構等。

在一實施例中，控制盒421可以由任何合適之彈性材料製成，例如金屬或合金。用於控制盒421之材料可選自鋁，鋼，鐵，鎳，銅，鋅，錫或其任何組合。根據本揭示之具體實施例，控制盒421由鋁製成。控制盒421可為任何合適形狀，以便保持將控制盒421固定在柱體401中之容易性。根據本揭示之一實施例，控制盒421實質上為矩形盒，其中控制盒421藉由各種連接機構(但不限於電線)連接至伸縮支柱415。

機器人手術推車300可進一步包含固定至柱體401之第二端部405之二級電池423，其中二級電池423用作備用電池以在控制盒421發生故障之情況下為伸縮支柱415供電。在一實施例中，二級電池423經組態以藉由各種鎖定機構固定至柱體401之第二端部405，但不限於螺栓，搭扣配合，按鈕鎖定機構等。

在一實施例中，提供了包圍二級電池423之盒子(未示出)，並且盒子可以由任何合適之彈性材料製成，例如金屬或合金。用於包圍二級電池423之盒子之材料可選自鋁，鋼，鐵，鎳，銅，鋅，錫或其任何組合。根據本揭示之具體實施例，包圍二級電池423之盒子由鋼製成。包圍二級電池423之盒子可為任何合適形狀，以便保持將二級電池423固定在柱體401中之容易性。根據本揭示之實施例，二級電池423實質上為矩形電池，其藉由各種連接機構(但不限於電線或任何電連接)連接至伸縮支柱415。

現在參照圖 4(c) ，機器人手術推車300可進一步包含固定在柱體401之第二端405處之基板427上之一組萬向輪425。在一實施例中，機器人手術推車300可包含四個萬向輪425a，425b，425c及425d，每一萬向輪425a，425b， 425c及425d具有連接在一起形成一組之另一個支撐輪。

在一實施例中，每一個萬向輪425a，425b，425c及425d包含輪轂433、耦接至輪轂433之複數個滾輪安裝支架435及複數個滾輪437，每一滾輪437可旋轉地耦接至該等滾輪安裝支架435中之至少一者上。

輪轂433經組態以在多個滾輪安裝支架435上支撐複數個滾輪437。輪轂433位於萬向輪425a，425b，425c及425d之中央，並安裝在與基板427耦接之輪軸(未示出)上。輪軸可為圓柱體形管，其在一端藉由各種鎖定機構連接至基板427之一部分，並在另一端連接至輪轂433，但不限於螺栓，搭扣配合，按鈕鎖定機構等。

複數個滾輪437藉由滾輪安裝支架435在輪轂433之外周邊之固定位置耦接至輪轂433，使得滾輪之軸(未示出)處於相對於輪軸之固定角度，亦即實質上垂直之角度。或者，可藉由將滾輪之軸之中心線伸出至輪軸之中心線上來形成銳角，該銳角被定義為滾輪安裝角。每一萬向輪425a，425b，425c及425d可以設計成具有大約20度及90度之間的滾輪安裝角度，但大約45度及90度之滾輪安裝角度在實務上最常用。

在一實施例中，每一萬向輪425a，425b，425c及425d可以具有連接至其另一個支撐輪，使得兩列車輪放置在連接至基板427上之每一輪軸上，如圖4(c)所示。兩個車輪之組態係相同的。

在另一實施例中，每一萬向輪425a，425b，425c及425d上之滾輪437之數目可自輪上之最少四個至八個滾輪變化。在一實施例中，每一萬向輪425a，425b，425c及425d在每一輪上具有八個滾輪，使得一組中形成十六個滾輪。在另一實施例中，如圖4(c)所示之圓形輪廓描繪了萬向輪425a，425b，425c及425d，其具有與輪軸成90度角之十六個滾輪組。

滾輪437具有柔性接地材料，通常由如橡膠或聚胺基甲酸酯之彈性體制成。滾輪437之地面接觸表面可具有凸起之拱形外部輪廓或圓形輪廓，其可基於安裝在輪轂433上之滾輪437之數目、萬向輪425之直徑、滾輪437之中心直徑及滾輪角度，使得當萬向輪425旋轉接觸地面時，萬向輪425以連續方式不停滾動。

滾輪437接觸表面由柔性材料製成，該柔性材料將在與地面接觸之點處轉向，以將施加之負載分散至地面上之有限區域上。滾輪437接觸表面可由彈性體制成，例如聚胺基甲酸酯或天然橡膠，其具有提供與地面之抓地力的額外益處。彈性體可以用如玻璃纖維之纖維增強，並用諸如碳黑之材料增強摩擦。另外，其他材料可用於較高負載應用，例如玻璃填充耐綸。

在一實施例中，當萬向輪425支撐醫療推車300之重量時，重量藉由輪軸傳遞至輪轂433，然後經由滾輪安裝支架435傳遞至滾輪437，該滾輪437將重量傳遞至一或多個滾輪437之芯部並穿過該芯部傳遞至一或多個滾輪437之與地面接觸之表面，該表面將重量施加至地面上。

在使用中，如圖3(a)或3(b)所示，萬向機器人手術推車300由於滾輪437及萬向輪425之間的相互作用而能夠在任何方向上移動。通常，萬向輪425係獨特的，因為其能夠像普通車輪之縱向滾輪一樣在兩個方向上自由滾動，或使用車輪沿其圓周橫向滾動。

圖 4(d) 展示根據本揭示實施例之連接至基板之萬向輪之仰視圖。基板427之成形狀方式如下：其中基板427係扁平圓板，其具有自水平基板427向內放置至少90度之部分439，使得萬向輪 425a，425b，425c及425d可以藉由各種鎖定機構固定至該部分439，但不限於螺栓，搭扣配合，按鈕鎖定機構等。

在一實施例中，萬向輪425a，425b，425c及425d固定至基板427之各別部分439a，439b，439c及439d。在一實施例中，基板427可以由任何合適之彈性材料製成，例如金屬或合金。用於基板427之材料可選自鋁，鋼，鐵，鎳，銅，鋅，錫或其任何組合。根據本揭示之具體實施例，基板427由鋼製成。

返回參照圖4(c)，機器人手術推車300可進一步包含至少一個引導軸429，其在一端固定至基板427並且在另一端固定至柱體401。至少一個引導軸429經組態以為該組萬向輪425之運動提供受控通道。根據一實施例，有四個引導軸429a，429b，429c及429d連接至基板427並且在其上連接至腔室401。

引導軸429a，429b，429c及429d彼此間隔開並藉助於套管455在一端連接至基板427並進一步在其上用螺栓固定至基板427。引導軸429a，429b，429c及429d藉助於螺栓(未示出)在另一端連接至腔室401。

在展開狀態下，如圖4(b)所示，引導軸429a，429b，429c及429d經組態以在筆直通道中移動連接至基板427之萬向輪425，並且在覆蓋環443之外側可見地突出。或者，在對接位置，引導軸429a，429b，429c及429d處於收縮狀態，使得萬向輪425不可見並且與覆蓋環向內放置 443。

現在參照圖4(c)，機器人手術推車300可進一步包含致動器431，該致動器431在一端連接至基板427並在另一端連接至腔室401。致動器431界定軸線(B)，以在由至少一個引導軸429提供之通道中提供該組萬向輪425之向上及向下運動。在一實施例中，致動器431為線性致動器。

致動器431在一端連接至基板427，並在另一端連接至腔室401。致動器431界定軸線(B)，以在由至少一個引導軸429提供之通道中提供該組萬向輪425之向上及向下運動，使得致動器431在一位置處移動連接至基板427上之該組萬向輪425，在該位置該組萬向輪425自收縮狀態向外突出。致動器431將該組萬向輪425在兩個臨限值或兩個端點之間移動，從而提供對機器人手術推車300之高度之調節。

在一實施例中，致動器431經組態以藉由各種鎖定機構在一端與基板427連接，但不限於螺栓，搭扣配合，按鈕鎖定機構等。而且，致動器431經組態以藉由各種鎖定機構在另一端與腔室401之一個部分連接，但不限於螺栓，搭扣配合，按鈕鎖定機構等。

在一實施例中，致動器431可以包含殼體445，殼體445可以包含機械連接以旋轉導螺桿(未示出)之電動機(未示出)。導螺桿在其圓周上沿其長度加工有螺旋形螺紋。可以使用相應之螺旋形螺紋將導螺母或滾珠螺母擰到導螺桿上。藉由導螺桿防止導螺母旋轉，並且導螺母與致動器殼體之非旋轉部分聯結。因此，當導螺桿旋轉時，導螺母將沿著螺紋被驅動。導螺母之運動方向取決於導螺桿之旋轉方向。藉由將連桿連接至導螺母，可以將運動轉換成可用之線性位移，從而使該組萬向輪425沿向上或向下之線性方向移動。

在另一實施例中，許多類型之電動機可用於致動器系統中。此等包含有刷DC、無刷DC、步進機或感應電動機。致動器431之殼體445可以由任何合適之彈性材料製成，例如金屬或合金。用於殼體445之材料可選自鋁，鋼，鐵，鎳，銅，鋅，錫或其任何組合。根據本揭示之具體實施例，殼體445由鋁或鋼製成。

致動器431可以具有任何合適之形狀，從而保持將致動器431固定在柱體401中之容易性。根據本揭示之一實施例，致動器431實質上為圓柱形管，其中放置有電動機及導螺桿及導螺母。

在一實施例中，引導軸429a，429b，429c及429d以及致動器431同時工作以在通道中驅動該組萬向輪425向上及向下。在另一實施例中，該組萬向輪425經組態為在1毫米至50毫米之範圍內向上及向下移動。

返回參照圖4(a)，機器人手術推車300可進一步包含外殼447，其包圍柱體401及機器人手術推車300之其他組件。外殼447經組態以覆蓋機器人手術推車300之所有組件以提供簡潔外觀。外殼447經組態以藉由各種鎖定機構連接至柱體401，但不限於螺栓，搭扣配合，按鈕鎖定機構等。

在一實施例中，外殼447可以由任何合適之彈性材料製成，例如金屬或合金。外殼447可選自鋁，鋼，鐵，鎳，銅，鋅，錫或其任何組合。根據本揭示之具體實施例，外殼447由鋼製成。外殼447可以具有任何合適之形狀，以便保持將外殼447固定在柱體401中之容易性。根據本揭示之實施例，外殼447實質上為凹形，其中外殼447之頂部相較於外殼447之底部實質上逐漸變細。

機器人手術推車300可進一步包含固定在柱體401之第二端部405上之覆蓋環443，其中覆蓋環443為機器人手術推車300提供穩定平台。覆蓋環443之形狀為圓形，並且在機器人手術推車300之底部包圍萬向輪425。在一實施例中，覆蓋環443可以由任何合適之彈性材料製成，例如金屬或合金。覆蓋環443可選自鋁，鋼，鐵，鎳，銅，鋅，錫或其任何組合。根據本揭示之具體實施例，覆蓋環443由鋼製成。在另一實施例中，另一組外殼449經組態以包圍覆蓋環443。

機器人手術推車300可進一步包含可樞轉地固定至柱體401之第一端部403之把手451，其中外殼447可包圍柱體401。把手451具有U形結構並且經組態成允許使用者將機器人手術推車300自一個位置移動至另一個位置。其允許抓握柄部分之機器人手術推車300之使用者的手在使用者拉動或推動機器人手術推車300時自動移動至其最自然或無應變的位置。把手451包含兩個經模製或鑄造之半部(未示出)，較佳地由堅固之堅韌塑膠材料製成，例如耐綸。螺栓用於將把手半部一起固定至外殼447上。

機器人手術推車300可進一步包含可樞轉地固定至外殼447之使用者介面453，其中外殼447包圍柱體401之第一端部403，其中使用者介面453提供用於機械手臂201之運動控制，並且其中使用者介面453包含顯示機器人手術推車之高度及距手術台之距離的螢幕。

圖 5(a) 展示根據本揭示之實施例之柱體之透視圖。柱體401包含至少一個軸及至少一個穩定板，該穩定板在一端與軸連接在一起。

在一實施例中，柱體401包含三個隔室501，503及505，其中第一隔室501包含四個軸507a，507b，507c及507d，此等軸藉由各種鎖定機構在一端連接至頂板407並且在另一端連接至第一穩定板509，但不限於螺栓，焊接，搭扣配合，按鈕鎖定機構等。在一實施例中，四個軸507a，507b，507c及507d焊接到頂板407及第一穩定板509。

在另一實施例中，第二隔室503包含四個軸511a，511b，511c及511d，此等軸藉由各種鎖定機構在一端連接至第一穩定板509並且在另一端連接至第二穩定板513，但不限於螺栓，焊接，搭扣配合，按鈕鎖定機構等。在一實施例中，四個軸511a，511b，511c及511d焊接到第一穩定板509及第二穩定板513。

在另一實施例中，第三隔室505包含四個軸515a，515b，515c及515d，此等軸藉由各種鎖定機構在一端連接至第二穩定板513並且在另一端連接至第三穩定板517，但不限於螺栓，焊接，搭扣配合，按鈕鎖定機構等。根據一具體實施例，四個軸515a，515b，515c及515d焊接到第二穩定板513及第三穩定板517。第三穩定板517包含凹槽519以收納致動器431之殼體445。

柱體401可由任何合適之彈性材料製成，例如金屬或合金。用於柱體401之材料可選自鋁，鋼，鐵，鎳，銅，鋅，錫或其任何組合。根據本揭示之具體實施例，柱體401由鋼製成。柱體401可以塗漆或可以具有保護塗層，例如合金塗層。根據一實施例，陽極氧化工藝可用於塗覆柱體401，以便在柱體401之表面上形成氧化鋁保護塗層。柱體401可具有任何合適之尺寸，其可以方便地連接在機器人手術推車300內，而不會影響外科手術之容易性。柱體401可具有提供足夠強度之合適厚度。

柱體401可以具有任何合適之形狀，以便保持固定機械手臂201之容易性。根據本揭示之實施例，穩定板509，513及517實質上為圓形板，其中上述穩定板具有連接機器人手術推車300之多個組件之組態。上述軸實質上為管狀結構，並且經組態成連接至各別穩定板。

圖 5(b) 展示根據一實施例之放置在各個隔間中之各種組件。第一隔室501包含伸縮支柱415，其藉由諸如螺栓之連接構件在一端連接至頂板407並且在另一端連接至第一穩定板509。

在另一實施例中，第二隔室503包括控制盒421，該控制盒421在另一端藉由諸如螺栓之連接構件連接至第二穩定板513。

在另一實施例中，第三隔室505包括致動器431，該致動器431藉由諸如螺栓之連接構件在一端連接至第二穩定板513並且在另一端連接至基板427。而且，第三隔室505藉由諸如螺栓之連接構件將二級電池423之一端保持在第三穩定板517上。

本文揭示一種用於機器人手術推車300之經改良之車輪裝置。機器人手術推車300包含固定至基板427之一組萬向輪425。該組萬向輪425中之每一萬向輪包含輪轂433、耦接至輪轂433之複數個滾輪安裝支架435，以及複數個滾輪437，每一滾輪437可旋轉地耦接至該等滾輪安裝支架435中之至少一者。機器人手術推車300進一步包含固定至基板427之至少一個引導軸429，其提供用於該組萬向輪425之運動之受控通道。機器人手術推車300進一步包含在一端固定至基板427之致動器431，其界定軸線以在由至少一個引導軸429提供之通道中提供該組萬向輪425之向上及向下運動。

已經出於說明及描述之目的呈現了本揭示之例示性實施例之前述描述。其並不旨在窮舉或限制本揭示於所揭示之精確形式，並且顯然根據上述教示可以進行許多修改及變化。選擇及描述例示性實施例係為了最好地解釋本揭示之原理及其實際應用，從而使得其他熟習此項技術者能夠最好地利用本揭示及具有適合於預期之具體用途之各種修改的各種實施例。應理解，在不脫離本揭示之申請專利範圍之精神或範疇的情況下，視環境而定可預期各種省略，等效替換，但旨在涵蓋本申請或實施。

上面已經針對具體實施例描述了益處，其他優點及問題之解決方案。然而，可能導致任何益處，優點或解決方案發生或變得更加明顯之益處，優點，問題之解決方案及任何組件不應被解釋為任何或所有申請專利範圍之關鍵、必需或必要的特徵或組件。

雖然已經使用特定語言來描述本揭示，但並不預期由此產生之任何限制。對於熟習此項技術者顯而易見的係，可對該設備進行各種修改工作，以實施如本文所教示之本發明概念。

100:機器人手術系統 101:患者推車 103a:機械手臂 103b:機械手臂 103c:機械手臂 103d:機械手臂 107:觀察構件 109:手動控制器 111:椅子 113:腳控控制器 117:外科醫生控制台 119:視覺推車 200:工具介面總成 201:機械手臂 300:機器人手術推車 301:連桿/區段 303:接頭 305:遠端端部 307:近端端部 401:柱體/腔室 403:第一端部 405:第二端部 407:頂板 409:引導槽 411:引導軸 411a:引導軸 411b:引導軸 411c:引導軸 413:圓形帶 415:伸縮支柱 417:管狀部件 419:管狀部件 421:控制盒 423:二級電池 425:萬向輪組 425a:萬向輪 425b:萬向輪 425c:萬向輪 425d:萬向輪 427:基板 429:引導軸 429a:引導軸 429b:引導軸 429c:引導軸 429d:引導軸 431:致動器 433:輪轂 435:滾輪安裝支架 437:滾輪 439:部分 439a:部分 439b:部分 439c:部分 439d:部分 441:套管 443:覆蓋環 445:殼體 447:外殼 449:外殼組 451:把手 453:使用者介面 455:套管 457:圓形突起 501:第一隔室 503:第二隔室 505:第三隔室 507a:軸 507b:軸 507c:軸 507d:軸 509:第一穩定板 511a:軸 511b:軸 511c:軸 511d:軸 513:第二穩定板 515a:軸 515b:軸 515c:軸 515d:軸 517:第三穩定板 519:凹槽 B:軸線

當結合附圖閱讀時，可以更好地理解以上發明內容以及本揭示之以下詳細描述。出於說明本揭示之目的，在附圖中展示本揭示之例示性構造。然而，本揭示不限於本揭示之具體方法及手段。此外，熟習此項技術者將理解，附圖未按比例繪製。在任何可能的地方，類似元件用相同數字表示。

現在將參考以下附圖僅藉由實例之方式描述本揭示之實施例，其中：圖 1(a) 展示根據本揭示之實施例之機器人手術系統之多個機械手臂之示意圖；圖 1(b) 展示根據本揭示之實施例之機器人手術系統之外科醫生控制台之示意圖；圖 1(c) 展示根據本揭示之實施例之機器人手術系統之視覺推車之示意圖；圖 2 展示根據本揭示實施例之安裝在機械手臂上之工具介面總成之立體圖；圖 3(a) 展示根據本揭示之實施例之機器人手術推車之立體圖；圖 3(b) 展示根據本揭示實施例之具有安裝之機械手臂之機器人手術推車之立體圖；圖 3(c) 展示根據本揭示之實施例之沒有外殼之機器人手術推車之立體圖；圖 4(a) 展示根據本揭示之實施例之機器人手術推車之分解圖；圖 4(b) 展示根據本揭示之實施例之機器人手術推車之剖視圖；圖 4(c) 展示根據本揭示實施例之萬向輪以及致動器之俯視圖；圖 4(d) 展示根據本揭示之實施例之萬向輪之仰視圖；圖 5(a) 展示根據本揭示之實施例之機器人手術推車之柱體之正視圖；以及圖 5(b) 展示根據本揭示之實施例之機器人手術推車以及各種組件之立體圖。

425a:萬向輪

425b:萬向輪

425c:萬向輪

425d:萬向輪

427:基板

429:引導軸

431:致動器

433:輪轂

435:滾輪安裝支架

437:滾輪

445:殼體

455:套管

B:軸線

Claims (10)

1. 一種機器人手術推車(300)，其包含： 一組萬向輪(425)，其固定在一基板(427)上，其中該組萬向輪(425)中之每一萬向輪包含一輪轂(433)，複數個耦接至該輪轂(433)之滾輪安裝支架(435)及複數個滾輪(437)，該等滾輪中之每一者可旋轉地耦接至該等滾輪安裝支架(435)中之至少一者； 至少一個導向軸(429)，其固定在該基板(427)上，該引導軸(429)提供一受控通道，用於移動該組萬向輪(425)；及 一致動器(431)，該致動器(431)在一端固定至所述基板(427)，該致動器(431)界定一軸線以在由該至少一個引導軸(429)提供之該通道中提供該組萬向輪(425)之向上及向下運動。
2. 如請求項1之機器人手術推車(300)，其中該組萬向輪(425)經組態成在1毫米至50毫米之一範圍內向上及向下移動。
3. 如請求項1之機器人手術推車(300)，其中該組萬向輪(425)包含四個萬向輪(425a，425b，425c，425d)，其中每一所述萬向輪(425a，425b，425c，425d)具有另一個連接之支撐萬向輪，使得兩列萬向輪位於連接至該基板(427)之一輪軸上。
4. 如請求項1之機器人手術推車(300)，其中該複數個滾輪(437)藉由滾輪安裝支架(435)在該輪轂(433)之外周邊之固定位置耦接至該輪轂(433)，使得該複數個滾輪(437)之一軸處於相對於該輪軸之一固定角度。
5. 如請求項1之機器人手術推車(300)，其中該等萬向輪(425a，425b，425c，425d)包含十六個與該輪軸成一90度角設定之滾輪。
6. 如請求項1之機器人手術推車(300)，其中該複數個滾輪(437)具有由一彈性體制成之一柔性接地材料。
7. 如請求項1之機器人手術推車(300)，其中該等萬向輪(425)支撐該機器人手術推車(300)之重量，使得該重量經由該輪軸傳遞至該輪轂(433)，然後經由該滾輪安裝支架(435)傳遞至該複數個滾輪(437)，該等滾輪(437)將該重量傳遞至一或多個滾輪(437)之芯部並穿過該芯部傳遞至一或多個滾輪(437)與地面接觸之表面，在該表面施加該重量至地面上。
8. 如請求項1之機器人手術推車(300)，其中該基板(427)之成型方式為：該基板(427)係一扁平圓形板，其具有自該固定基板(427)向內至少90度定位之部分(439)，使得可以藉由各種鎖定機構將該組萬向輪(425a，425b，425c，425d)固定至該等部分(439)上。
9. 如請求項1之機器人手術推車(300)，其中該至少一個引導軸(429)藉助於套管(455)在一端連接至該基板(427)，並進一步用螺栓在其上固定至該基板(427)。
10. 如請求項1之機器人手術推車(300)，其中該致動器(431)包含一殼體(445)，該殼體(445)包括機械連接以旋轉一導螺桿之一電動機，其中該導螺桿包含在其圓周上沿其長度加工之連續螺旋螺紋，並且一導螺母擰在帶有相應螺旋螺紋之該導螺桿上。

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