一種主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，包括擺位裝置，所述擺位裝置通過擺位固定座與伸縮裝置相連，所述伸縮裝置的一端設(shè)置有主操作手，另一端設(shè)置有從端手術(shù)器械，所述主操作手通過主手連接件與伸縮裝置連接，主操作手通過支撐架設(shè)置在主手連接件的下方，所述從端手術(shù)器械通過手持滑臺(tái)與伸縮裝置連接，所述從端手術(shù)器械通過手術(shù)器械連接座設(shè)置在手持滑臺(tái)的一側(cè)，所述伸縮裝置內(nèi)部設(shè)置有驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置接收主操作手的編碼器發(fā)出的信號(hào)。本實(shí)用新型的主從外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)克服了通信時(shí)延的問題，提高了手術(shù)操作過程的可靠性和安全性。
【專利說明】一種主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本實(shí)用新型涉及醫(yī)療器械【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說涉及一種外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】：
[0002] 醫(yī)療機(jī)器人具有定位準(zhǔn)確、運(yùn)行穩(wěn)定、靈巧性強(qiáng)、工作范圍大、不怕輻射和感染等 優(yōu)點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于各種手術(shù)中。醫(yī)用機(jī)器人不僅可以協(xié)助醫(yī)生完成手術(shù)部位的精確定位， 而且可以實(shí)現(xiàn)手術(shù)最小損傷，提高疾病診斷、手術(shù)治療的精度與質(zhì)量，提高手術(shù)安全，縮短 治療時(shí)間，降低醫(yī)療成本。近年來其研究已經(jīng)成為機(jī)器人應(yīng)用的新領(lǐng)域。
[0003] 外科手術(shù)機(jī)器人的使用，有助于提高外科醫(yī)生手術(shù)的精度，解決外科醫(yī)生手部的 顫抖、疲勞、肌肉神經(jīng)的反饋、是醫(yī)生能夠在最舒適的狀態(tài)下進(jìn)行手術(shù)操作，對(duì)于提高手術(shù) 成功率、減輕患者痛苦具有重要價(jià)值。目前，外科手術(shù)機(jī)器人一般采用主從遙控作業(yè)方式， 現(xiàn)有的外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中的主操作手和從端手術(shù)器械相互獨(dú)立，兩者之間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn) 行通信。由于網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)延的存在，降低了手術(shù)操作過程中的可靠性和穩(wěn)定性。因此，為了 避免現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題予以改進(jìn)。 實(shí)用新型內(nèi)容：
[0004] 本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之不足，而提供一種主從一體型外科手術(shù)機(jī) 器人系統(tǒng)，其克服了主從外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)通信時(shí)延的問題，提高了手術(shù)操作過程的可 靠性和安全性。
[0005] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決措施如下：一種主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，包括擺 位裝置，所述擺位裝置通過擺位固定座與伸縮裝置相連，所述伸縮裝置的一端設(shè)置有主操 作手，另一端設(shè)置有從端手術(shù)器械，所述主操作手通過主手連接件與伸縮裝置連接，主操作 手通過支撐架設(shè)置在主手連接件的下方，所述從端手術(shù)器械通過手持滑臺(tái)與伸縮裝置連 接，所述從端手術(shù)器械通過手術(shù)器械連接座設(shè)置在手持滑臺(tái)的一側(cè)，所述伸縮裝置內(nèi)部設(shè) 置有驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置接收主操作手的編碼器發(fā)出的信號(hào)。
[0006] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述的伸縮裝置為兩個(gè)平行設(shè)置的平行四連桿機(jī)構(gòu)組 成，包括上橫桿、側(cè)橫桿、長(zhǎng)連桿、短連桿和連桿托架，所述側(cè)橫桿貼合在所述上橫桿長(zhǎng)度方 向的兩側(cè)，并通過銷軸與橫桿連接，所述橫桿與側(cè)橫桿所圍合的空間內(nèi)設(shè)置有長(zhǎng)連桿和短 連桿，所述長(zhǎng)連桿和短連桿的一端分別鉸接在連桿托架的兩端，所述長(zhǎng)連桿的另一端通過 銷軸與橫桿相連，所述短連桿的另一端通過銷軸與橫桿和側(cè)橫桿相連。
[0007] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述的主手連接件通過銷軸與所述伸縮裝置的上橫桿 和側(cè)橫桿的一端相連。
[0008] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述的手持滑臺(tái)通過銷軸與所述伸縮裝置的上橫桿和 側(cè)橫桿的另一端相連。
[0009] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述的手持滑臺(tái)的底端設(shè)置有夾持從端手術(shù)器械的手 持套管夾。
[0010] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述的擺位固定座與伸縮裝置的連桿托架固定聯(lián)接。
[0011] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述的擺位裝置包括卡槽、擺座、第一關(guān)節(jié)、第一連桿、 第二關(guān)節(jié)、第二連桿和第三關(guān)節(jié)，所述擺座通過卡槽設(shè)置在手術(shù)床上，卡槽固定在所述擺座 的頂端面上，所述擺座上設(shè)置有第一關(guān)節(jié)，第一關(guān)節(jié)通過旋轉(zhuǎn)軸和一對(duì)軸承與第一連桿連 接，所述第一連桿上還設(shè)置有第二關(guān)節(jié)，第二關(guān)節(jié)通過旋轉(zhuǎn)軸與一對(duì)軸承與第一連桿連接， 所述第一關(guān)節(jié)設(shè)置在第一連桿的底端面上，第二關(guān)節(jié)設(shè)置在第一連桿的頂端面上，所述第 二關(guān)節(jié)的側(cè)上方設(shè)置有第三關(guān)節(jié)，所述第二關(guān)節(jié)與第三關(guān)節(jié)之間設(shè)置有第二連桿，所述第 二連桿為平行四邊形機(jī)構(gòu)。
[0012] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述的第二連桿通過銷軸與所述第二關(guān)節(jié)與第三關(guān)節(jié) 連接，所述第三關(guān)節(jié)通過旋轉(zhuǎn)軸與一對(duì)軸承與擺位固定座連接。
[0013] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述的手術(shù)器械連接座通過卡扣卡設(shè)在所述手持滑臺(tái) 上。
[0014] 本實(shí)用新型的有益效果在于：外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)采用主從一體型結(jié)構(gòu)形式，主 操作手直接通過機(jī)械裝置將運(yùn)動(dòng)傳遞給從端手術(shù)器械，避免了兩者之間的通信延時(shí)，提高 了手術(shù)操作的安全性和穩(wěn)定性。其中，主操作手具有足夠的工作空間，伸縮裝置和擺位裝置 可以滿足術(shù)前擺位的要求，從端手術(shù)器械可以做到快速更換，可以滿足臨床手術(shù)的實(shí)際要 求，與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0015] 1.所述的主操作手和從端手術(shù)器械是一體的，即主操作手和從端手術(shù)器械通過伸 縮裝置連接在一起，主操作手的運(yùn)動(dòng)可以直接帶動(dòng)從端手術(shù)器械的運(yùn)動(dòng)，主操作手運(yùn)動(dòng)時(shí)， 通過設(shè)置在伸縮裝置內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)裝置采集主操作手編碼盤的信號(hào)，然后驅(qū)動(dòng)裝置給從端手 術(shù)器械的電機(jī)發(fā)送指令，使從端手術(shù)器械運(yùn)動(dòng)。
[0016] 2.所述伸縮裝置為平行四邊形機(jī)構(gòu)，可以使得手術(shù)器械的末端為遠(yuǎn)心不動(dòng)點(diǎn)，即 在伸縮裝置的作用下，無論從端手術(shù)器械如何運(yùn)動(dòng)，手術(shù)過程中其末端的位置保持不變。
[0017] 3.所述擺位裝置具有多個(gè)自由度，通過各個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)可使從端手術(shù)器械到達(dá)指 定的位置，完全滿足外科手術(shù)對(duì)工作空間的特定要求。
[0018] 4.所述主操作手的運(yùn)動(dòng)方向和從端手術(shù)器械的運(yùn)動(dòng)方向是相同的，由于該系統(tǒng)中 伸縮裝置為平行四邊形機(jī)構(gòu)，基于平行四邊形的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，使得主操作手和從端手術(shù)器械 的運(yùn)動(dòng)方向保持完全一致。
[0019] 5.所述的從端手術(shù)器械可以快速更換，通過手術(shù)器械連接座，使得不同類型的手 術(shù)器械的更換變得十分容易和快捷。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0020] 圖1為本實(shí)用新型主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2為本實(shí)用新型主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)伸縮裝置的分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3為本實(shí)用新型主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)擺位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖4為本實(shí)用新型主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖中，10、主操作手；11、支撐架；20、主手連接件；30、伸縮裝置；31、上橫桿；32、 側(cè)橫桿；33、長(zhǎng)連桿；34、短連桿；35、連桿托架；40、手持滑臺(tái)；41、銷孔；50、從端手術(shù)器械； 51、手術(shù)器械連接座；60、擺位固定座；70、擺位裝置；71、卡槽；72、擺座；73、第一關(guān)節(jié)；74、 第一連桿；75、第二關(guān)節(jié)；76、第二連桿；77、第三關(guān)節(jié)。

【具體實(shí)施方式】：
[0025] 實(shí)施例：以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效，本實(shí)施例中提到的 "上方"、"下方"、"頂部"、"底端"等描述是按照通常的意義而定義的，比如，參考重力的方向 定義，重力的方向是下方，相反的方向是上方，類似地在上方的是頂部或者頂端，在下方的 是底部或底端，也僅為便于敘述明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系 的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，也當(dāng)視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇，實(shí)施例中所 述的"第一"、"第二"和"第三"同樣是為了方便敘述而定義的。
[0026] 如圖1至4所示，一種主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，包括擺位裝置70、安裝在 擺位裝置70上的伸縮裝置30以及連接在伸縮裝置30兩端的主操作手10和從端手術(shù)器械 50,其中擺位裝置70可以用來進(jìn)行術(shù)前擺位，將從端手術(shù)器械50擺位到指定的位置，手術(shù) 過程中，醫(yī)生通過主操作手10來控制從端手術(shù)器械50的運(yùn)動(dòng)，從而可以滿足規(guī)定的手術(shù)作 業(yè)要求。
[0027] 主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)各個(gè)部分的具體連接關(guān)系為：擺位裝置70通過 擺位固定座60與伸縮裝置30相連，所述伸縮裝置30的一端設(shè)置有主操作手10,另一端設(shè) 置有從端手術(shù)器械50,所述主操作手10通過主手連接件20與伸縮裝置30連接，主操作手 10通過支撐架11設(shè)置在主手連接件20的下方，所述從端手術(shù)器械50通過手持滑臺(tái)40與 伸縮裝置30連接，所述從端手術(shù)器械50通過手術(shù)器械連接座51設(shè)置在手持滑臺(tái)40的一 側(cè)，所述手術(shù)器械連接座51通過卡扣卡設(shè)在所述手持滑臺(tái)40上，這樣從端手術(shù)器械可以快 速更換，通過手術(shù)器械連接座51使得不同類型的手術(shù)器械的更換變得十分容易和快捷。
[0028] 所述伸縮裝置30內(nèi)部設(shè)置有驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置接收主操作手10的編碼器 發(fā)出的信號(hào)，然后驅(qū)動(dòng)裝置給從端手術(shù)器械的電機(jī)發(fā)送指令，使從端手術(shù)器械運(yùn)動(dòng)，這里所 述的驅(qū)動(dòng)裝置與電機(jī)未在圖中標(biāo)示出。伸縮裝置30為兩個(gè)平行設(shè)置的平行四連桿機(jī)構(gòu)組 成，包括上橫桿31、側(cè)橫桿32、長(zhǎng)連桿33、短連桿34和連桿托架35,所述側(cè)橫桿32貼合在 所述上橫桿31長(zhǎng)度方向的兩側(cè)，并通過銷軸與橫桿31連接，所述橫桿31與側(cè)橫桿32所圍 合的空間內(nèi)設(shè)置有長(zhǎng)連桿33和短連桿34,所述長(zhǎng)連桿33和短連桿34的一端分別鉸接在連 桿托架35的兩端，所述長(zhǎng)連桿33的另一端通過銷軸與橫桿31相連，所述短連桿34的另一 端通過銷軸與橫桿31和側(cè)橫桿32相連。
[0029] 主手連接件20通過銷軸與所述伸縮裝置30的上橫桿31和側(cè)橫桿32的一端相連， 所述手持滑臺(tái)40通過銷軸與所述伸縮裝置30的上橫桿31和側(cè)橫桿32的另一端相連，手 持滑臺(tái)40通過伸縮裝置30可對(duì)從端手術(shù)器械50做一些微調(diào)，將從端手術(shù)器械50調(diào)試到 方便手術(shù)的位置，手持滑臺(tái)40的底端設(shè)置有夾持從端手術(shù)器械50的手持套管夾，所述手持 套管夾可以?shī)A持從端手術(shù)器械50的細(xì)長(zhǎng)端，起到一個(gè)導(dǎo)向和約束的作用，所述擺位固定座 60與伸縮裝置30的連桿托架35固定聯(lián)接，通過擺位固定座60將擺位裝置70與伸縮裝置 30相連。
[0030] 擺位裝置70包括卡槽71、擺座72、第一關(guān)節(jié)73、第一連桿74、第二關(guān)節(jié)75、第二 連桿76和第三關(guān)節(jié)77,所述擺座72通過卡槽71設(shè)置在手術(shù)床上，卡槽71固定在所述擺 座72的頂端面上，所述擺座72上設(shè)置有第一關(guān)節(jié)73,第一關(guān)節(jié)73通過旋轉(zhuǎn)軸和一對(duì)軸承 與第一連桿74連接，所述第一連桿74上還設(shè)置有第二關(guān)節(jié)75,第二關(guān)節(jié)75通過旋轉(zhuǎn)軸與 一對(duì)軸承與第一連桿74連接，所述第一關(guān)節(jié)74設(shè)置在第一連桿74的底端面上，第二關(guān)節(jié) 75設(shè)置在第一連桿74的頂端面上，所述第二關(guān)節(jié)75的側(cè)上方設(shè)置有第三關(guān)節(jié)77,所述第 二關(guān)節(jié)75與第三關(guān)節(jié)77之間設(shè)置有第二連桿76,所述第二連桿76為平行四邊形機(jī)構(gòu)，所 述第二連桿76通過銷軸與所述第二關(guān)節(jié)75與第三關(guān)節(jié)77連接，所述第三關(guān)節(jié)77通過旋 轉(zhuǎn)軸與一對(duì)軸承與擺位固定座60連接。
[0031] 工作原理：通過主操作手10的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)從端手術(shù)器械50的運(yùn)動(dòng)，主操作手10運(yùn) 動(dòng)時(shí)，通過設(shè)置在伸縮裝置30內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)裝置采集主操作手編碼盤的信號(hào)，然后驅(qū)動(dòng)裝置 給從端手術(shù)器械的電機(jī)發(fā)送指令，使從端手術(shù)器械運(yùn)動(dòng)主操作手10可以對(duì)從端手術(shù)器械 50的姿態(tài)進(jìn)行控制。手持滑臺(tái)40和擺位裝置70可以用來進(jìn)行術(shù)前擺位，將從端手術(shù)器械 50擺位到指定的位置，手術(shù)過程中，醫(yī)生通過主操作手10來控制從端手術(shù)器械50的運(yùn)動(dòng)， 從而可以滿足規(guī)定的手術(shù)作業(yè)要求。所述從端手術(shù)器械50通過手術(shù)器械連接座51設(shè)置在 手持滑臺(tái)40的一側(cè)，所述手術(shù)器械連接座51通過卡扣卡設(shè)在所述手持滑臺(tái)40上，這樣從 端手術(shù)器械可以快速更換，通過手術(shù)器械連接座51使得不同類型的手術(shù)器械的更換變得 十分容易和快捷。
[0032] 所述實(shí)施例用以例示性說明本實(shí)用新型，而非用于限制本實(shí)用新型。任何本領(lǐng)域 技術(shù)人員均可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)所述實(shí)施例進(jìn)行修改，因此本實(shí)用 新型的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如本實(shí)用新型的權(quán)利要求所列。
【權(quán)利要求】
1. 一種主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：包括擺位裝置（70)，所述擺位 裝置（70)通過擺位固定座（60)與伸縮裝置（30)相連，所述伸縮裝置（30)的一端設(shè)置有 主操作手（10)，另一端設(shè)置有從端手術(shù)器械（50)，所述主操作手（10)通過主手連接件（20) 與伸縮裝置（30)連接，主操作手（10)通過支撐架（11)設(shè)置在主手連接件（20)的下方，所 述從端手術(shù)器械（50)通過手持滑臺(tái)（40)與伸縮裝置（30)連接，所述從端手術(shù)器械（50) 通過手術(shù)器械連接座（51)設(shè)置在手持滑臺(tái)（40)的一側(cè)，所述伸縮裝置（30)內(nèi)部設(shè)置有驅(qū) 動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置接收主操作手（10)的編碼器發(fā)出的信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：所述伸 縮裝置（30)為兩個(gè)平行設(shè)置的平行四連桿機(jī)構(gòu)組成，包括上橫桿（31)、側(cè)橫桿（32)、長(zhǎng)連 桿（33)、短連桿（34)和連桿托架（35)，所述側(cè)橫桿（32)貼合在所述上橫桿（31)長(zhǎng)度方向 的兩側(cè)，并通過銷軸與橫桿（31)連接，所述橫桿（31)與側(cè)橫桿（32)所圍合的空間內(nèi)設(shè)置 有長(zhǎng)連桿（33)和短連桿（34)，所述長(zhǎng)連桿（33)和短連桿（34)的一端分別鉸接在連桿托架 (35)的兩端，所述長(zhǎng)連桿（33)的另一端通過銷軸與橫桿（31)相連，所述短連桿（34)的另 一端通過銷軸與橫桿（31)和側(cè)橫桿（32)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：所述主 手連接件（20)通過銷軸與所述伸縮裝置（30)的上橫桿（31)和側(cè)橫桿（32)的一端相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：所述手 持滑臺(tái)（40)通過銷軸與所述伸縮裝置（30)的上橫桿（31)和側(cè)橫桿（32)的另一端相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：所述手 持滑臺(tái)（40)的底端設(shè)置有夾持從端手術(shù)器械（50)的手持套管夾。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：所述擺 位固定座（60)與伸縮裝置（30)的連桿托架（35)固定聯(lián)接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：所述擺 位裝置（70)包括卡槽（71)、擺座（72)、第一關(guān)節(jié)（73)、第一連桿（74)、第二關(guān)節(jié)（75)、第二 連桿（76)和第三關(guān)節(jié)（77)，所述擺座（72)通過卡槽（71)設(shè)置在手術(shù)床上，卡槽（71)固定 在所述擺座（72)的頂端面上，所述擺座（72)上設(shè)置有第一關(guān)節(jié)（73)，第一關(guān)節(jié)（73)通過 旋轉(zhuǎn)軸和一對(duì)軸承與第一連桿（74)連接，所述第一連桿（74)上還設(shè)置有第二關(guān)節(jié)（75)， 第二關(guān)節(jié)（75)通過旋轉(zhuǎn)軸與一對(duì)軸承與第一連桿（74)連接，所述第一關(guān)節(jié)（74)設(shè)置在第 一連桿（74)的底端面上，第二關(guān)節(jié)（75)設(shè)置在第一連桿（74)的頂端面上，所述第二關(guān)節(jié) (75)的側(cè)上方設(shè)置有第三關(guān)節(jié)（77)，所述第二關(guān)節(jié)（75)與第三關(guān)節(jié)（77)之間設(shè)置有第二 連桿（76)，所述第二連桿（76)為平行四邊形機(jī)構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：所述第 二連桿（76)通過銷軸與所述第二關(guān)節(jié)（75)與第三關(guān)節(jié)（77)連接，所述第三關(guān)節(jié)（77)通 過旋轉(zhuǎn)軸與一對(duì)軸承與擺位固定座￠0)連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主從一體型外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：所述手 術(shù)器械連接座（51)通過卡扣卡設(shè)在所述手持滑臺(tái)（40)上。
【文檔編號(hào)】A61B19/00GK203898447SQ201420338100
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】孫玉寧, 閆志遠(yuǎn), 杜志江 申請(qǐng)人:蘇州康多機(jī)器人有限公司