公开了一种机械遥控操作装置，其包括：i)放置在该装置的近端部分中的柄部（30），其具有通过相应柄部接头互相连接的多个柄部连杆；ii)放置在该装置的远端部分中的端部执行器（31），其具有通过相应端部执行器接头互相连接的多个端部执行器连杆；iii)传动系统，其被布置成将端部执行器运动学上地连接到柄部，使得端部执行器的运动对应于柄部的运动，传动系统包括：多个能旋转元件（41a‑d）的至少一个布置，所述多个能旋转元件围绕轴线被同轴地安装在一起并布置成彼此独立地旋转；b)第一传动器件，其包括驱动元件（62a‑c），所述驱动元件被布置成基于柄部的运动致动多个能旋转元件（41a‑d）的旋转；c)第二传动器件，其包括从动元件（63a‑c），所述从动元件被布置成通过多个能旋转元件的旋转被驱动，从而导致端部执行器连杆的运动，其中，所述传动系统被构造成用于将第一和第二传动器件能移除地联接在一起，其中，每个从动元件均被能移除地联接到一个对应能旋转元件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括能互换远端器械的机械遥控操作装置
本专利技术涉及远程致动型机械系统的领域。在具体实施例中，本专利技术涉及一种主要用于手术治疗中的并包括能互换远端器械的机械遥控操作装置。某些实施例尤其适用于微创手术治疗。本专利技术也适合用于要求具有高刚度和精度连同力反馈的灵活操作的任何远程致动型应用。此类应用的示例包括组装操作、狭窄地方中的操作、危险或困难环境中的操作以及受污染或洁净室环境中的操作。
技术介绍
众多环境和应用要求利用机械遥控操作装置进行远程致动。这些应用包括组装任务中的精细操作、狭窄地方中的操作、危险或受污染环境中的操作、洁净室或无菌环境中的操作以及手术环境中的操作（不管是旷场还是微创）。虽然这些应用随参数（诸如，精密公差和典型终端用户）而变化，但每个应用均需要来自机械遥控操作系统的许多相同特征，诸如实施具有高刚度和精度连同力反馈的灵活操作控的能力。现将手术应用作为针对机械遥控操作装置系统的应用的代表性示例更详细地讨论，其中，存在已知的装置，但在本领域的当前技术水平中重大的缺陷是显而易见的。对于大多数手术治疗而言，开腹手术仍是标准技术。其已被医学界使用了几十年，且由以下步骤组成：通过在腹部或身体的其它部位中切出长切口执行手术任务，传统手术工具通过所述长切口插入。然而，由于长的切口，这种方法对于患者而言极具侵袭性，从而导致在手术期间大量失血，并且通常导致在医院环境中的漫长而痛苦的恢复期。为了减少开腹手术的侵袭性，开发了腹腔镜手术，一项微创技术。代替单个长切口，在患者中切出几个小切口，长且薄的手术器械和内窥镜摄影机通过所述小切口插入。由于该过程的微创性质，这种技术减少了失血量和疼痛，并缩短了住院天数。当由富有经验的外科医生执行时，这种技术能够获得与开腹手术类似的临床结果。然而，尽管有上述优点，但腹腔镜手术仍要求极为先进的手术技巧以操作刚性且长的仪器。进入切口用作旋转点，从而减少了用于在患者内部定位和定向器械的自由度。外科医生的手围绕这个切口的运动相对于器械末端被颠倒并按比例扩大（“支点效应”），这降低了灵活性和敏感度并放大了外科医生手的颤动。另外，长且直的器械迫使外科医生以对于手、臂和身体来说不舒服的姿势工作，这在手术的几个小时期间可能是极其累人的。因此，由于腹腔镜仪器的这些缺陷，这些微创技术主要限于用在简单手术中，同时只有一小部分的外科医生能够将其用在复杂过程中。为克服这些局限性，开发了手术机器人系统，以针对复杂微创手术提供更易于使用的方法。借助于计算机化的机器人接口，这些系统能够执行远程腹腔镜手术，其中，外科医生坐在控制台处操作两个主动操作器以通过几个小切口来执行手术。和腹腔镜手术类似，机器人方法也是微创的，从而就疼痛、失血量和恢复时间方面带来超越开腹手术的上述优点。另外，与开腹技术和腹腔镜技术相比，其还为外科医生提供更好的分工作用。然而，尽管技术上更简单，但机器人手术引起了若干不利方面。这些系统的主要缺点涉及包括复杂的机电一体化系统的现有机器人装置的极高复杂性，从而导致购置和维护的巨额费用，这对于全世界的大多数外科部门而言是负担不起的。这些系统的另一个缺点来自于以下事实：当前手术机器人都很大，从而争夺手术室环境内的宝贵空间并显著地增加了准备时间。因此进入患者受到影响，这与力反馈的普遍缺乏一起引发安全问题。W09743942、W09825666和US2010011900公开了一种机器人遥控操作手术器械，其被设计成在患者体内复制外科医生的手部运动。借助于计算机化的机器人接口，其能够执行远程腹腔镜手术，其中，外科医生坐在控制台处操作两个控制杆以通过几个小切口来执行手术。然而，这个系统不具有自主权或人工智能，从而基本上是完全由外科医生控制的复杂工具。控制命令通过复杂的计算机控制的机电一体化系统在机器人主动件和机器人从动件之间传输，该机电一体化系统的生产和维护极为昂贵且对于医务人员而言难以使用。WO2012049623描述了一种用于手术器械的机械操作器，其具有主-从构型且包括远端端部执行器的远程致动。然而，其中所描述的系统不提供能互换器械。WO2013014621描述了一种用于远程操作的机械遥控操作装置，其包括主-从构型，所述主-从构型包括由运动学上等效的主动单元驱动的从动单元，使得从动单元的每个部分均模仿主动单元的每个对应部分的运动。虽然机械传动系统良好地适于该装置，但是当该装置正在操作时穿过轴向接头的缆线被扭曲，这会迫使缆线彼此摩擦。这随着时间的推移增加了缆线上的磨损，并增加了整个机械传动中的摩擦。因此，本专利技术的目标是提供一种包括能互换远端器械的机械遥控操作装置。这个装置可被设计成用在手术环境中，使得能互换远端器械将是手术器械。然而，本领域的技术人员将认识到，也可将该装置部署在其中需要复杂的、远程操作的其它应用中，并且其中，能互换器械将对于不同操作任务是有用的。本专利技术的另一目标是提供具有改进的传动系统的机械遥控操作系统。在这样的系统中，传动系统（且尤其接头）将被设计成使得缆线彼此不摩擦，因此减少了磨损。
技术实现思路
这些目标和其它优点通过一种用于远程操作的机械遥控操作装置实现，所述机械遥控操作装置被设计成在操作必须发生处的远端区域中自然地复制操作者的手部运动。机械遥控操作装置可包括构造成由主动单元驱动的从动单元，所述主动单元优选地在运动学上等效于从动单元。从动单元具有通过相应从动接头互相连接的多个从动连杆，且包括近端部分和在远端连接到从动接头中的一个（被称为接口从动接头）的远端部分（也被称为远端器械）。更具体地，从动单元的这个接口从动接头可具有同轴构型，其以下述方式连接从动单元的近端连杆和远端连杆，即使得这两个邻接连杆可相对于彼此围绕所述同轴接头的轴线轴向地旋转。主动单元包括通过相应主动接头互相连接的多个主动连杆以及对应的接口主动接头。铰接式柄部连接到主动单元以用于操作机械遥控操作装置，且铰接式端部执行器连接到远端器械的远端极端。机械遥控操作装置进一步包括传动系统，其布置成将主动单元和从动单元的等效自由度（包括端部执行器的自由度）运动学上地连接到该柄部的自由度，使得当操作该机械遥控操作装置时所述端部执行器复制柄部的运动。传动系统包括：(i)多个能旋转元件的至少一个布置，所述多个能旋转元件同轴地安装在一起并与从动单元的接口从动接头的轴线同轴，且布置成彼此独立地旋转；(ii)第一传动器件，其被集成到从动单元的近端部分中，并包括驱动缆线等等，所述驱动缆线等等被布置成致动所述至少一个布置中的能旋转元件中的每一个旋转；以及(iii)第二传动器件，其被集成到远端器械中并包括从动缆线等等，所述从动缆线等等被布置成通过多个能旋转元件的至少一个布置中的对应能旋转元件中的每一个的旋转被驱动。根据本专利技术的传动系统被有利地构造成用于将从动单元的相应近端和远端部分的第一和第二传动器件能移除地联接在一起。在这个布置中，所述第二传动器件的每个从动缆线借助于额外元件被能移除地连接到多个能旋转元件的所述至少一个布置中的一个对应能旋转元件，以便提供用户友好的能互换且模块化工具/器械系统以供与机械遥控操作装置一起使用。根据本专利技术的一个实施例，第二传动器件的每个从动缆线的区段能移除地连接到多个能旋转元件的至少一个布置中的一个对应能旋转元件。这本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种机械遥控操作装置，其包括：‑ 放置在所述装置的近端部分中的柄部，所述柄部具有通过相应柄部接头互相连接的多个柄部连杆；‑ 放置在所述装置的远端部分中的端部执行器，所述端部执行器具有通过相应端部执行器接头互相连接的多个端部执行器连杆；‑ 传动系统，所述传动系统被布置成将所述端部执行器运动学上地连接到所述柄部，使得所述端部执行器的运动对应于所述柄部的运动，所述传动系统包括：‑ 多个能旋转元件的至少一个布置，所述多个能旋转元件绕单个轴线被同轴地安装在一起并被布置成彼此独立地旋转；‑ 第一传动器件，所述第一传动器件包括驱动元件，所述驱动元件被布置成基于所述柄部的运动致动所述多个能旋转元件的旋转；以及‑ 第二传动器件，所述第二传动器件包括从动元件，所述从动元件被布置成通过所述多个能旋转元件的旋转被驱动，从而导致所述端部执行器连杆发生运动，其中，所述传动系统被构造成用于将所述第一和第二传动器件能移除地联接在一起，其中，每个从动元件均被能移除地联接到一个对应能旋转元件。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.03 CH 00138/14;2014.03.18 CH 00408/14;20141.一种机械遥控操作装置，其包括：-放置在所述装置的近端部分中的柄部，所述柄部具有通过相应柄部接头互相连接的多个柄部连杆；-放置在所述装置的远端部分中的端部执行器，所述端部执行器具有通过相应端部执行器接头互相连接的多个端部执行器连杆；-传动系统，所述传动系统被布置成将所述端部执行器运动学上地连接到所述柄部，使得所述端部执行器的运动对应于所述柄部的运动，所述传动系统包括：-多个能旋转元件的至少一个布置，所述多个能旋转元件绕单个轴线被同轴地安装在一起并被布置成彼此独立地旋转；-第一传动器件，所述第一传动器件包括驱动元件，所述驱动元件被布置成基于所述柄部的运动致动所述多个能旋转元件的旋转；以及-第二传动器件，所述第二传动器件包括从动元件，所述从动元件被布置成通过所述多个能旋转元件的旋转被驱动，从而导致所述端部执行器连杆发生运动，其中，所述传动系统被构造成用于将所述第一和第二传动器件能移除地联接在一起，其中，每个从动元件均被能移除地联接到一个对应能旋转元件。2.根据权利要求1所述的机械遥控操作装置，其中，所述第二传动器件的每个从动元件的区段均被能移除地连接到所述至少一个布置中的一个对应能旋转元件，其中，每个区段均在平面内沿路径被引导，所述平面基本上垂直于所述至少一个布置中的所述对应能旋转元件绕其旋转的轴线。3.根据权利要求2所述的机械遥控操作装置，其中，所述路径沿圆形轨迹延伸，所述轨迹的中心点与所述多个能旋转元件能够绕其旋转的轴线一致。4.根据权利要求1、2或3中的任一项所述的机械遥控操作装置，其中，所述多个能旋转元件能够绕其旋转的所述轴线与所述机械遥控操作装置的接头的轴线一致。5.根据权利要求1、2、3或4中的任一项所述的机械遥控操作装置，其中，所述第二传动器件的每个从动元件均被锚定到配合接受器，所述配合接受器绕所述多个能旋转元件能够围绕其旋转的所述轴线被枢转地安装，其中，所述至少一个布置中的每个对应能旋转元件均包括互补的配合部分，所述互补的配合部分能够被能移除地安装在所述对应的配合接受器内部。6.根据权利要求5所述的机械遥控操作装置，其中，每个互补的配合部分均被安装在连接到对应能旋转元件的多个支撑件中...
【专利技术属性】
技术研发人员：R贝拉，
申请(专利权)人：迪斯塔莫申股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH
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