一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构制造技术

本发明专利技术公开了一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构，包括底座、立柱、顶部支架、调整臂I、调整臂II和操作臂，所述的底座支撑并固定整个辅助微创外科手术机器人；所述的立柱垂直固定于所述的底座上，其支撑并固定辅助微创外科手术机器人的顶部支架；所述的调整臂I安装于所述的顶部支架的关节I上，所述的调整臂II安装于所述的顶部支架的关节II上；所述的调整臂I、调整臂II能沿着各自的关节在水平方向内360度旋转；在所述的调整臂I、调整臂II分别安装有操作臂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微创外科手术领域内的医疗设备，具体涉及一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构。
技术介绍
以腹腔镜手术为代表的微创外科被誉为20世纪医学科学对人类文明的重要贡献之一，微创手术操作是指医生利用细长的手术工具通过人体表面的微小切口探入到体内进行手术操作。它与传统的开口手术相比具有手术切口小、出血量少、术后疤痕小、恢复时间快等优点，这使得病人遭受的痛苦大大减少；为此微创外科被广泛的应用于临床手术。微创手术能够为病人带来诸多利益，但对医生的操作增加了一系列难度，如：1)由于体表插入孔的限制，工具的自由度减少至四个，灵活性大大降低；2)器械操作方向与医生的直觉方向相反，协调性差；3)医生手部的抖动可能会被细长的手术工具放大；4)术野为二维平面成像，缺乏深度上的感觉；5)缺乏力感觉。因此，医生必须经过长期训练才能够进行微创手术操作，即便如此，目前微创手术也仅仅应用在操作相对比较简单的手术过程之中。因此，在微创外科手术领域中迫切需要一种机器人系统来辅助医生能够克服上述缺陷，更容易的完成微创手术操作。目前，我国市场上仍然没有自主生产的可以直接用到临床上使用的微创外科手术机器人系统。辅助微创外科手术机器人属于精密设备，辅助微创外科手术机器人整体结构布置的受力平衡性直接影响到辅助微创外科手术机器人因重力产生的变形，如果辅助微创外科手术机器人因重力产生的变形达到一定程度，将导致辅助微创外科手术机器人使用精度下降，不利于辅助微创外科手术机器人的长期维护保养和延长辅助微创外科手术机器人的使用寿命。现有国外的微创外科手术机器人结构布置存在着一种缺陷：即工作状态下机械臂布局的灵活性和非工作状态下整体结构受力的平衡性无法兼顾优化。
技术实现思路
为了解决工作状态下，机械臂布局的灵活性和非工作状态下整体结构受力的平衡性无法兼顾优化，本专利技术提出一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构，它通过优化的机械臂结构布局，使辅助微创外科手术机器人既能够在工作状态下使机械臂以最佳的角度到达病人手术部位的目标位置，方便地进行手术操作，并且扩大了病人身上手术开孔位置的分布范围，优化了辅助微创外科手术机器人在工作状态机械臂布局的灵活性，也能够在非工作状态下到达整机的受力平衡位置，优化了辅助微创外科手术机器人的整体结构受力的平衡性，有效地防止了辅助微创外科手术机器人因重力产生的微小变形，避免了辅助微创外科手术机器人因变形而导致使用精度下降问题的出现，采用此布置结构有利于辅助微创外科手术机器人的长期维护保养，并可以延长辅助微创外科手术机器人的使用寿命。本专利技术提出的辅助微创外科手术机器人在非工作状态下折叠后占用空间小，特别适用于手术场所空间有限，比如轮船、潜艇等，同时该结构也给辅助微创外科手术机器人的包装和运输带来的便利性。本专利技术提出的一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构可以解决现有微创外科手术机器人存在的两大问题：1.无法兼顾优化机械臂在工作状态时的灵活性和非工作状态整体结构受力的平衡性问题；2.不利于微创外科手术机器人的长期维护保养、包装和运输的问题。本专利技术所采用的技术方案是：一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构，包括底座、立柱、顶部支架、调整臂I、调整臂II和操作臂，所述的底座支撑并固定整个辅助微创外科手术机器人；所述的立柱垂直固定于所述的底座上，其支撑并固定辅助微创外科手术机器人的顶部支架；所述的调整臂I安装于所述的顶部支架的关节I上，所述的调整臂II安装于所述的顶部支架的关节II上；所述的调整臂I、调整臂II能沿着各自的关节在水平方向内360度旋转；在所述的调整臂I、调整臂II分别安装有操作臂。进一步的，在所述的调整臂I上安装有两个结构相同的操作臂I、操作臂II；所述的操作臂I、操作臂II分别各自沿着调整臂I的两个关节在水平面内360度旋转。进一步的，所述的操作臂I、操作臂II各自均包括依次串联的多个臂段和一个连接座，相邻的臂段以及臂段与连接座之间通过旋转关节或者移动关节相连，且所述的连接座连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术工具。进一步的，在所述的调整臂II上安装有两个结构相同的操作臂III、操作臂IV；所述的操作臂III、操作臂IV分别各自沿着调整臂II的两个关节在水平面内360度旋转。进一步的，所述的操作臂III、操作臂IV各自均包括依次串联的多个臂段和一个连接座，相邻的臂段以及臂段与连接座之间通过旋转关节或者移动关节相连，且所述的连接座连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术工具。进一步的，在所述的操作臂I、操作臂II、操作臂III、操作臂IV中，其中一个操作臂安装内窥镜，其余三个操作臂安装手术工具。进一步的，在所述的操作臂I、操作臂II、操作臂III、操作臂IV中，四个操作臂均可安装内窥镜或刀具，可完全互换。进一步的，所述的立柱为高度可调的立柱。进一步的，在所述的调整臂I上安装的操作臂数量能根据不同的手术需要进行调整。进一步的，在所述的调整臂II上安装的操作臂数量能根据不同的手术需要进行调整。本专利技术的工作过程如下：在工作状态下，所述的立柱可以相对于所述的底座升高到合适高度，所述的调整臂I与所述的调整臂II可以平行布置也可以互成一定夹角布置，安装在所述的调整臂I上的所述的操作臂I和所述的操作臂II和安装在所述的调整臂II上的所述的操作臂III和所述的操作臂IV可以更灵活地进行优化布置，使机械臂更容易地以最佳的角度到达病人手术部位的目标位置，利于手术的操作展开。而且由于调整臂I和调整臂II可以互成一定角度布置，使操作臂I、操作臂II、操作臂III、操作臂IV可以在人体上更大范围内进行手术开孔，扩大了病人身上手术开孔位置的分布范围。操作臂I、操作臂II、操作臂III、操作臂IV结构相同，各自包括臂段I-I、臂段I-II、臂段I-III、臂段I-IV、臂段I-V、臂段I-VI、臂段I-VII，连接座I-VIII；以操作臂I为例，进行说明：操作臂I的臂段I-VI的轴线和通过连接座I-VIII的轴线且与所述的臂段I-VI的轴线平行的直线平行；臂段I-VII的轴线与通过所述的臂段I-V与所述的臂段I-VI的旋转连接点与臂段I-VII的轴线平行且与所述的臂段I-V的轴线相交的直线平行。臂段I-VI的轴线、通过连接座I-VIII的轴线且与所述的臂段I-VI的轴线平行的直线、臂段I-VII的轴线、通过臂段I-V与臂段I-VI的旋转连接点与所述的臂段I-VII的轴线平行且与臂段I-V的轴线相交的直线构成一个“平行四边形”。“通过所述的连接座I-VIII的轴线且与所述的臂段I-VI的轴线平行的直线”与“通过所述的臂段I-V与所述的臂段I-VI的旋转连接点与所述的臂段I-VII的轴线平行且与所述的臂段I-V的轴线相交的直线”的“交点”为“旋转固定点”。安装固定在所述的连接座I-VIII上的手术工具的轴线通过该“旋转固定点”，且安装固定在所述的连接座I-VIII上的手术工具以该“旋转固定点”为“旋转中心”进行“平行四边形前后摆动”和绕所述的臂段I-V的轴线做“左右摆动”运动，使手术工具围绕该“旋转固定点”做“球形旋转”运动。通过使该旋转固定点与人体手术部位的切入点“重合”，可以通过机械臂安全地定位手术工具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构，其特征在于：包括底座、立柱、顶部支架、调整臂I、调整臂II和操作臂，所述的底座支撑并固定整个辅助微创外科手术机器人；所述的立柱垂直固定于所述的底座上，其支撑并固定辅助微创外科手术机器人的顶部支架；所述的调整臂I安装于所述的顶部支架的关节I上，所述的调整臂II安装于所述的顶部支架的关节II上；所述的调整臂I、调整臂II能沿着各自的关节在水平方向内360度旋转；在所述的调整臂I、调整臂II分别安装有操作臂。

【技术特征摘要】
1.一种辅助微创外科手术机器人机械臂布置结构，其特征在于：包括底座、立柱、顶部支架、调整臂I、调整臂II和操作臂，所述的底座支撑并固定整个辅助微创外科手术机器人；所述的立柱垂直固定于所述的底座上，其支撑并固定辅助微创外科手术机器人的顶部支架；所述的调整臂I安装于所述的顶部支架的关节I上，所述的调整臂II安装于所述的顶部支架的关节II上；所述的调整臂I、调整臂II能沿着各自的关节在水平方向内360度旋转；在所述的调整臂I、调整臂II分别安装有操作臂。2.如权利要求1所述的机械臂布置结构，其特征在于：在所述的调整臂I上安装有两个结构相同的操作臂I、操作臂II；所述的操作臂I、操作臂II分别各自沿着调整臂I的两个关节在水平面内360度旋转。3.如权利要求2所述的机械臂布置结构，其特征在于：所述的操作臂I、操作臂II各自均包括依次串联的多个臂段和一个连接座，相邻的臂段以及臂段与连接座之间通过旋转关节或者移动关节相连，且所述的连接座连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术工具。4.如权利要求2所述的机械臂布置结构，其特征在于：在所述的调整臂II上安装有两个结构相同...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡三元，冯红光，程晓林，周以齐，张光永，姜秀新，
申请(专利权)人：山东大学齐鲁医院，
类型：发明
国别省市：山东;37