本發(fā)明涉及一種手術(shù)機(jī)器人，具體是一種用于微創(chuàng)手術(shù)的2-hrrr并聯(lián)式手術(shù)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

微創(chuàng)手術(shù)因其創(chuàng)傷小，安全性高，病人痛苦輕，術(shù)后恢復(fù)快，并發(fā)癥少等特點(diǎn)，成為醫(yī)學(xué)界公認(rèn)的腹腔手術(shù)的重要手段；微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人的使用可以代替醫(yī)生一部分的勞動(dòng)，降低醫(yī)生勞動(dòng)程度，還可以緩解腹腔手術(shù)對(duì)醫(yī)生的需求，解決專業(yè)醫(yī)生少的問題，手術(shù)精度和準(zhǔn)確性的提高也將大大提高手術(shù)的效率和治愈率。1987年法國醫(yī)生mouret完成的第一例腹腔鏡膽囊切除術(shù)，標(biāo)志著新的微創(chuàng)外科醫(yī)學(xué)里程碑的誕生。但是目前該器械由美國ethicon公司壟斷生產(chǎn)，價(jià)格昂貴，我國絕大部分病人難以承受，目前已成為制約我國微創(chuàng)外科發(fā)展的瓶頸問題之一。最具代表性的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)是davinci(達(dá)芬奇)外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)1999年由美國intuitivesurgical公司研制成功，2001年通過了美國聯(lián)邦食品及藥物管理局(fda)認(rèn)證。

現(xiàn)已有類似構(gòu)型的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人發(fā)明公布專利(如cn104644267a、cn104323861a、cn203619682u)中，存在的普遍的缺陷是手術(shù)機(jī)器人體積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制繁瑣、費(fèi)用較高，在推廣應(yīng)用時(shí)還受到較多局限等問題，所以提出一種結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)便、價(jià)格便宜的新型并聯(lián)式機(jī)構(gòu)很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述背景技術(shù)中的不足，提供一種用于微創(chuàng)手術(shù)的并聯(lián)機(jī)械手，該機(jī)械手應(yīng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小、工作可靠的特點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于微創(chuàng)手術(shù)的2-hrrr并聯(lián)式手術(shù)機(jī)器人，其特征在于：該機(jī)械手包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在動(dòng)平臺(tái)上的手術(shù)模塊、位于動(dòng)平臺(tái)下方的底座以及并聯(lián)連接在動(dòng)平臺(tái)與底座之間以驅(qū)動(dòng)手術(shù)模塊運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)；

所述每個(gè)分支機(jī)構(gòu)包括依次連接在動(dòng)平臺(tái)與底座之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三連桿、螺旋副的鉸接套以及作為螺旋副螺桿的第四連桿；每個(gè)分支機(jī)構(gòu)中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線以及第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線互相平行并且垂直于手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與螺旋副旋轉(zhuǎn)軸線；兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)中的螺旋副旋轉(zhuǎn)軸線與手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相交于一點(diǎn)。

所述手術(shù)模塊包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在動(dòng)平臺(tái)上且伸入底座下方的手術(shù)工具以及用于驅(qū)動(dòng)手術(shù)工具旋轉(zhuǎn)的電機(jī)。

所述電機(jī)通過支架固定在動(dòng)平臺(tái)上方。

所述鉸接套既可轉(zhuǎn)動(dòng)又可移動(dòng)地定位在第四連桿上。

所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線共軸。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明采用結(jié)構(gòu)緊湊的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，不僅可以保證較高的剛度，而且運(yùn)動(dòng)累計(jì)誤差小于串聯(lián)機(jī)構(gòu)，可以提高手術(shù)精度；本發(fā)明可以驅(qū)動(dòng)手術(shù)模塊繞切口靈活地運(yùn)動(dòng)，不僅可以滿足微創(chuàng)手術(shù)的要求，而且可以減小對(duì)切口的傷害，安全性較高；本發(fā)明還可用作教學(xué)培訓(xùn)的模擬手術(shù)器具；因此，本發(fā)明對(duì)于提高微創(chuàng)手術(shù)的進(jìn)一步推廣具有重要意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的一個(gè)分支機(jī)構(gòu)的示意圖。

圖3是本發(fā)明工作方式的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖所示的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。

圖1所示的用于微創(chuàng)手術(shù)的2-hrrr并聯(lián)式手術(shù)機(jī)器人，包括動(dòng)平臺(tái)3、底座5、手術(shù)模塊以及驅(qū)動(dòng)手術(shù)模塊兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)。

所述手術(shù)模塊包括手術(shù)工具4以及用于驅(qū)動(dòng)手術(shù)工具旋轉(zhuǎn)的電機(jī)41；圖中可見，該手術(shù)工具通過套筒40可轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在動(dòng)平臺(tái)上；所述手術(shù)工具一般為腹腔鏡器械(具體指切開刀、分離鉗、沖洗器、內(nèi)窺鏡等)；所述電機(jī)通過支架42固定在動(dòng)平臺(tái)上，并且電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線4-1共軸，同時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平行于手術(shù)工具的長度方向；所述底座為位于動(dòng)平臺(tái)下方的弧形底座，手術(shù)工具的下端向下穿越底座中部的半圍合區(qū)域51后伸入底座下方。

所述兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)并聯(lián)連接在動(dòng)平臺(tái)與底座之間，用于驅(qū)動(dòng)手術(shù)模塊運(yùn)動(dòng)；每個(gè)分支機(jī)構(gòu)均為五自由度機(jī)械臂，包括由上往下依次連接在動(dòng)平臺(tái)與底座之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副21、第一連桿11、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副22、第二連桿12、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副23、第三連桿13、螺旋副28(螺旋副中的鉸接套與螺桿同時(shí)保持鉸接和轉(zhuǎn)動(dòng)配合)以及作為螺旋副螺桿的第四連桿14。

每個(gè)分支機(jī)構(gòu)中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線以及第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線互相平行并且垂直于手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與螺旋副旋轉(zhuǎn)軸線28-1；所述第四連桿固定在底座上。

所述螺旋副中，固定在第三連桿下端的鉸接套既可轉(zhuǎn)動(dòng)又可移動(dòng)地定位在第四連桿上(鉸接套既可繞第四連桿軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，又可沿著第四連桿軸線方向滑動(dòng))，第四連桿作為該鉸接套筒的滑桿；兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)的所有螺旋副軸線相交于o點(diǎn)(o點(diǎn)表示手術(shù)時(shí)人體上的切口位置，即固定點(diǎn))，手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線通過o點(diǎn)，手術(shù)工具也通過o點(diǎn)。

如圖3所示，人體的切口位置7放有穿刺套管6(英文trocar)，手術(shù)工具穿過穿刺套管后伸入人體內(nèi)；該手術(shù)工具在兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)(運(yùn)動(dòng)方向如圖3中箭頭所示)，包括以切口位置作為原點(diǎn)(即前述的固定點(diǎn))的擺動(dòng)以及沿著手術(shù)工具軸線方向的伸縮運(yùn)動(dòng)，同時(shí)手術(shù)工具還可在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種手術(shù)機(jī)器人，目的是提供的機(jī)械手應(yīng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小、工作可靠的特點(diǎn)。技術(shù)方案是：一種用于微創(chuàng)手術(shù)的2?HRRR并聯(lián)式手術(shù)機(jī)器人，該機(jī)械手包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在動(dòng)平臺(tái)上的手術(shù)模塊、位于動(dòng)平臺(tái)下方的底座以及并聯(lián)連接在動(dòng)平臺(tái)與底座之間的兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)；所述每個(gè)分支機(jī)構(gòu)包括依次連接在動(dòng)平臺(tái)與底座之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三連桿、螺旋副的鉸接套以及作為螺旋副螺桿的第四連桿；每個(gè)分支機(jī)構(gòu)中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線以及第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線互相平行并且垂直于手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與螺旋副旋轉(zhuǎn)軸線；兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)中的螺旋副旋轉(zhuǎn)軸線與手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相交于一點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳巧紅;戴波;黃鵬成;李秦川
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.01
技術(shù)公布日：2017.07.21