本發(fā)明涉及一種用于微創(chuàng)手術(shù)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)，屬于微創(chuàng)手術(shù)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

微創(chuàng)手術(shù)與傳統(tǒng)的開膛手術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：切口小，損傷輕，安全有效，可以避免臟器暴露在空氣中以減少感染；可以減少病人手術(shù)后的痛苦，病人康復(fù)較快并且可在術(shù)后短期內(nèi)恢復(fù)正常活動(dòng)，治療效果等于或高于傳統(tǒng)外科手術(shù)方法；術(shù)后傷口比傳統(tǒng)外科手術(shù)美觀，愈合后疤痕小。而隨著微創(chuàng)手術(shù)在臨床手術(shù)中的不斷應(yīng)用和發(fā)展，具有更高手術(shù)精度和操作便捷性的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人也應(yīng)運(yùn)而生了。1994年美國(guó)computermotion公司研制了第一臺(tái)協(xié)助微創(chuàng)手術(shù)的內(nèi)窺鏡自動(dòng)定位系統(tǒng)即aesop機(jī)器人，它采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)；1998年推出zeus微創(chuàng)手術(shù)操作機(jī)器人，該系統(tǒng)采用主從操作技術(shù)；2000年davinci系統(tǒng)研制成功并于當(dāng)年7月經(jīng)美國(guó)fda批準(zhǔn)成為允許在臨床使用的第一個(gè)合法的商品化手術(shù)機(jī)器人，它已經(jīng)用于臨床并取得很好的效果。

但由于現(xiàn)有的微創(chuàng)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，需要進(jìn)一步改進(jìn)。針對(duì)目前現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，實(shí)有必要進(jìn)行研發(fā)，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，控制簡(jiǎn)單，成本低的一種用于微創(chuàng)手術(shù)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種用于微創(chuàng)手術(shù)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)，包括圓環(huán)形底座、動(dòng)平臺(tái)、手術(shù)器械安裝件和三個(gè)分支機(jī)構(gòu)，所述的分支機(jī)構(gòu)上端與動(dòng)平臺(tái)相連，下端通過運(yùn)動(dòng)副活動(dòng)連接在圓環(huán)形底座上；所述的每個(gè)分支機(jī)構(gòu)中相鄰的連桿通過運(yùn)動(dòng)副相連接，至少有一個(gè)分支機(jī)構(gòu)與圓環(huán)形底座通過萬向節(jié)相連接，至少有一個(gè)分支機(jī)構(gòu)與圓環(huán)形底座通過球副相連接。三個(gè)分支機(jī)構(gòu)中兩個(gè)分支與圓環(huán)形底座相連的是萬向節(jié)。一個(gè)分支機(jī)構(gòu)與圓環(huán)形底座相連的是球副，有效增加本發(fā)明的活動(dòng)范圍，采用球副、萬向節(jié)等結(jié)構(gòu)使得整個(gè)機(jī)構(gòu)體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，控制簡(jiǎn)單，成本低。

進(jìn)一步地，所述的動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有用于使得手術(shù)器械安裝件旋轉(zhuǎn)的電機(jī)和用于微創(chuàng)手術(shù)的手術(shù)器械安裝件。

進(jìn)一步地，所述三個(gè)分支機(jī)構(gòu)等間距的分布在圓環(huán)形底座上并分別與動(dòng)平臺(tái)相連接，控制動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述的三個(gè)分支機(jī)構(gòu)中的至少兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)包括由上往下依次連接于動(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、作為滑動(dòng)副滑桿的第二連桿、作為滑動(dòng)副滑套的第三連桿、與底座相連的萬向節(jié)。本發(fā)明所用連桿更加少，分支機(jī)構(gòu)更加緊湊，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)求解更為簡(jiǎn)單，控制更為簡(jiǎn)單有效，所需加工零件更加少，便于節(jié)省成本。

進(jìn)一步地，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與萬向節(jié)遠(yuǎn)離圓環(huán)形底座的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線互相平行并且垂直于第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與滑動(dòng)副移動(dòng)方向。

進(jìn)一步地，萬向節(jié)包括u型件、固定于底座上的銷座以及與u型件、銷座相插接的銷。

進(jìn)一步地，所述的三個(gè)分支機(jī)構(gòu)中的一個(gè)分支機(jī)構(gòu)包括由上往下依次連接于動(dòng)平臺(tái)與底座之間的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四連桿、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第五連桿、球副。本發(fā)明三個(gè)分支機(jī)構(gòu)均有5個(gè)自由度，其中兩個(gè)分支結(jié)構(gòu)相同，三個(gè)分支機(jī)構(gòu)分別對(duì)動(dòng)平臺(tái)施加一個(gè)約束力，三個(gè)約束力約束了動(dòng)平臺(tái)的2個(gè)移動(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，所以該機(jī)構(gòu)并聯(lián)部分的自由度為2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)1個(gè)移動(dòng)自由度。能夠有效增加本發(fā)明的靈活度，完成更復(fù)雜的手術(shù)操作。

進(jìn)一步地，選用滑動(dòng)副作為驅(qū)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)副設(shè)置相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，滑動(dòng)副距離動(dòng)平臺(tái)較近設(shè)置，這樣機(jī)構(gòu)的力傳遞性能更高，在選擇同樣的驅(qū)動(dòng)源時(shí)，本發(fā)明可以承載更大的負(fù)載，機(jī)構(gòu)的性能更加優(yōu)異。

所述驅(qū)動(dòng)源可以為伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，優(yōu)選地是伺服電機(jī)，伺服電機(jī)控制程序簡(jiǎn)單，能夠準(zhǔn)確控制其旋轉(zhuǎn)量，進(jìn)而能夠有效提高本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)精度。

進(jìn)一步地，手術(shù)器械安裝件的下端連接手術(shù)工具，通過圓環(huán)形底座的中部空腔伸入圓環(huán)形底座下方；手術(shù)器械安裝件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的圓環(huán)形槽的軸線共軸且通過o點(diǎn)。

進(jìn)一步地，人體的切口位置放有穿刺套管，手術(shù)工具穿過穿刺套管后伸入人體內(nèi)；所述三個(gè)分支機(jī)構(gòu)控制手術(shù)工具的運(yùn)動(dòng)，包括以切口位置作為原點(diǎn)的擺動(dòng)、沿著手術(shù)器械安裝件軸線方向的伸縮，以及在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下的旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明不僅滿足微創(chuàng)手術(shù)的要求，而且減小對(duì)切口的傷害，安全性較高。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1.本發(fā)明為混連機(jī)構(gòu)，每個(gè)分支機(jī)構(gòu)均為五自由度，分支機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)及轉(zhuǎn)向更加靈活，達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)無死角的要求；三個(gè)分支機(jī)構(gòu)共同驅(qū)動(dòng)手術(shù)工具進(jìn)行運(yùn)動(dòng)不僅保證較高的剛度，而且運(yùn)動(dòng)累計(jì)誤差小于串聯(lián)機(jī)構(gòu)，提高手術(shù)精度。

2.本發(fā)明不僅滿足微創(chuàng)手術(shù)的要求，而且減小對(duì)切口的傷害，安全性較高。

3.本發(fā)明采用球副結(jié)構(gòu)使得整個(gè)機(jī)構(gòu)體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，控制簡(jiǎn)單，成本低。

4.本發(fā)明可用作教學(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。

5.本發(fā)明所用連桿更加少，分支機(jī)構(gòu)更加緊湊，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)求解更為簡(jiǎn)單，控制更為簡(jiǎn)單有效，所需加工零件更加少，便于節(jié)省成本。機(jī)構(gòu)的奇異點(diǎn)一般發(fā)生在分支連桿軸線重合的情形，連桿較少，故機(jī)構(gòu)的奇異點(diǎn)比之前的少，方便機(jī)構(gòu)控制，提高了手術(shù)的安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種分支機(jī)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明另一種分支機(jī)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的滑動(dòng)副結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明工作狀態(tài)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

圖中：11-第一連桿；12-第二連桿；13-第三連桿；21-第一轉(zhuǎn)動(dòng)副；22-第二轉(zhuǎn)動(dòng)副；23-滑動(dòng)副；24-萬向節(jié)；31-第四連桿；32-第五連桿；41-第三轉(zhuǎn)動(dòng)副；42-第四轉(zhuǎn)動(dòng)副；43-球副；5-圓環(huán)形底座；51-中部空腔；6-動(dòng)平臺(tái)；7-手術(shù)工具；8-電機(jī)；9-切口位置；10-穿刺套管。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對(duì)本發(fā)明有更好的了解，在下文對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。

如圖1-4所示，一種用于微創(chuàng)手術(shù)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)，包括圓環(huán)形底座5、動(dòng)平臺(tái)6、手術(shù)器械安裝件和三個(gè)分支機(jī)構(gòu)，所述的分支機(jī)構(gòu)上端與動(dòng)平臺(tái)6相連，下端通過運(yùn)動(dòng)副活動(dòng)連接在圓環(huán)形底座5上；所述的每個(gè)分支機(jī)構(gòu)中相鄰的連桿通過運(yùn)動(dòng)副相連接，至少有一個(gè)分支機(jī)構(gòu)與圓環(huán)形底座5通過萬向節(jié)24相連接，至少有一個(gè)分支機(jī)構(gòu)與圓環(huán)形底座5通過球副43相連接。

所述的動(dòng)平臺(tái)6上設(shè)有用于使得手術(shù)器械安裝件旋轉(zhuǎn)的電機(jī)8和用于微創(chuàng)手術(shù)的手術(shù)器械安裝件。所述三個(gè)分支機(jī)構(gòu)等間距的分布在圓環(huán)形底座5上并分別與動(dòng)平臺(tái)6相連接，控制動(dòng)平臺(tái)6運(yùn)動(dòng)。

所述的三個(gè)分支機(jī)構(gòu)中的一個(gè)分支機(jī)構(gòu)包括由上往下依次連接于動(dòng)平臺(tái)6與底座之間的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副41、第四連桿31、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副42、第五連桿32、球副43。所述的三個(gè)分支機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)包括由上往下依次連接于動(dòng)平臺(tái)6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、作為滑動(dòng)副23滑桿的第二連桿12、作為滑動(dòng)副23滑套的第三連桿13、與底座相連的萬向節(jié)24。

如圖5所示，本發(fā)明的另一種具體實(shí)施例，所述的三個(gè)分支機(jī)構(gòu)包括由上往下依次連接于動(dòng)平臺(tái)6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、作為滑動(dòng)副23滑桿的第二連桿12、作為滑動(dòng)副23滑套的第三連桿13、與底座相連的萬向節(jié)24。第二轉(zhuǎn)動(dòng)副22軸線與萬向節(jié)24遠(yuǎn)離圓環(huán)形底座5的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線互相平行并且垂直于第一轉(zhuǎn)動(dòng)副21軸線與滑動(dòng)副移動(dòng)方向。萬向節(jié)24包括u型件、固定于底座上的銷座以及與u型件、銷座相插接的銷。

手術(shù)器械安裝件的下端連接手術(shù)工具7，通過圓環(huán)形底座5的中部空腔51伸入圓環(huán)形底座5下方；手術(shù)器械安裝件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副21的圓環(huán)形槽的軸線共軸且通過o點(diǎn)。

如圖6所示，人體的切口位置9放有穿刺套管10，手術(shù)工具7穿過穿刺套管10后伸入人體內(nèi)；所述三個(gè)分支機(jī)構(gòu)控制手術(shù)工具7的運(yùn)動(dòng)，包括以切口位置9作為原點(diǎn)的擺動(dòng)、沿著手術(shù)器械安裝件軸線方向的伸縮，以及在電機(jī)8驅(qū)動(dòng)下的旋轉(zhuǎn)。

選用滑動(dòng)副作為驅(qū)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)副設(shè)置相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)源可以為伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，優(yōu)選地是伺服電機(jī)，伺服電機(jī)控制程序簡(jiǎn)單，能夠準(zhǔn)確控制其旋轉(zhuǎn)量，進(jìn)而能夠有效提高本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)精度。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。