一种微创腹腔手术机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种微创腹腔手术机器人，包括底座及设置在底座上方的手术机械箱和驱动系统；所述驱动系统包括X向平移驱动装置、Y向平移驱动装置以及Z向升降驱动装置，X向平移驱动装置用于带动所述Z向升降驱动装置、Y向平移驱动装置、手术机械箱一起沿X轴方向作往复直线运动，Z向升降驱动装置用于带动所述Y向平移驱动装置、手术机械箱一起沿Z轴方向作往复升降运动，Y向驱动装置用于带动所述手术机械箱沿Y轴方向作往复直线运动。本发明专利技术在稳定性、安全性以及可行性的方面上具有突出的优势，提高了手术操作的准确度和手术的质量。

A minimally invasive Celiac Operation Robot

The invention discloses a minimally invasive abdominal surgical robot, which comprises a base and is arranged in the box above the base and operation of mechanical drive system; the driving system comprises X shift driving device, driving device and Z Y to shift to a lifting driving device, driving device for X to shift the Z to drive the lifting driving device Y, shift driving device, mechanical operation box together along the direction of X axis reciprocating linear motion driving device to lift, Z is used to drive the Y shift driving device, mechanical operation box together along the Z axis direction for reciprocating movement, Y driving device used to drive the mechanical operation box for reciprocating linear motion along the Y axis. The invention has outstanding advantages in the aspects of stability, safety and feasibility, and improves the accuracy of operation and the quality of the operation.

【技术实现步骤摘要】
一种微创腹腔手术机器人
本专利技术涉及一种机器人，尤其涉及一种微创腹腔手术机器人。
技术介绍
微创腹腔手术作为现代医学手术的一部分，已经广泛应用于临床上，治疗人类各种腹腔疾病，但是传统腹腔手术需要医生的眼手相结合，凭借医生的经验来进行手术，手术过程中难免会出现颤抖，导致创口面积过大，患者术后恢复慢的情况发生，同时长时间的站立手术，医生的疲劳操作会引起手术器械精准程度的偏差。近年来，医用机器人，特别是外科手术机器人的研究和开发方面得到了快速的发展。外科手术机器人在稳定性、安全性以及可行性的方面上显示出突出的优势，可增加手术的准确度，提高手术的质量；一定情况下，也可减少手术中的出血量和药物的使用量，既可减轻患者的痛苦，又有利于术后的快速痊愈。CN103006329B公开了一种多关节单创口腹腔微创手术机器人及其操作机构，由机械臂和动力部分组成，所述机械臂包含一个连接架和结构相同的两条手臂，每条所述手臂包含一条连接臂和一个尖端机械手，所述尖端机械手末端装有刀头，所述两个尖端机械手分别可拆卸地安装在所述两条连接臂末端，而所述两条连接臂分别安装在所述连接架的两侧，所述连接架通过连接管与所述动力部分可拆卸连接。所述操作机构安装在一个具有4个自由度的机器人上。上述微创手术机器人的自由度较少，对于复杂动作的执行精度不高，不能达到相对理想的自动化和智能化程度。由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。
技术实现思路
本专利技术为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种微创腹腔手术机器人，其各部分动作协调，同步性好，空中姿态调节灵活。本专利技术所采用的技术方案为：一种微创腹腔手术机器人，包括底座及设置在底座上方的手术机械箱和驱动系统；所述驱动系统包括X向平移驱动装置、Y向平移驱动装置以及Z向升降驱动装置，X向平移驱动装置用于带动所述Z向升降驱动装置、Y向平移驱动装置、手术机械箱一起沿X轴方向作往复直线运动，Z向升降驱动装置用于带动所述Y向平移驱动装置、手术机械箱一起沿Z轴方向作往复升降运动，Y向驱动装置用于带动所述手术机械箱沿Y轴方向作往复直线运动；所述手术机械箱包括箱体以及沿箱体周向均布的多组手术装置，各所述手术装置均包括两个相邻设置的第一电机、一根手术臂、用于将相邻两个第一电机的动力传递至手术臂的传动机构、设置在手术臂底端的手术器具、用于辅助手术臂实现摆动的摆动件以及用于辅助手术臂实现枢转的枢转组件；所述枢转组件包括转动轴和连接架，连接架的一端与箱体的底部相连，转动轴的一端与连接架的另一端转动连接、另一端与所述摆动件的一端相铰接，摆动件的另一端与手术臂的下部相连，手术臂在传动机构和相邻两第一电机的带动下绕摆动件和转动轴的铰接处上下摆动，手术臂在传动机构和相邻两第一电机的带动下绕转动轴和连接架的连接处枢转；各所述传动机构均包括第一滑块、两根传动轴、两套连杆组件和两套球面副，第一滑块套置在手术臂的上部，且第一滑块与手术臂之间设置有直线轴承，第一滑块可沿手术臂滑动或转动，两根传动轴分别与同一手术装置的两个第一电机相连，两套连杆组件分别与两根传动轴和两套球面副相连，各连杆组件均包括第一连杆和第二连杆，第一连杆的一端与传动轴转动连接、另一端与第二连杆的一端相铰接，第二连杆的另一端与球面副相连，两套球面副分别设置在第一滑块的两侧并与第一滑块相连；当同一手术装置中的两个第一电机转速一致且转向相反时，手术臂绕摆动件和转动轴的铰接处上下摆动；当同一手术装置中的两个第一电机转速有差且转向一致时，手术臂绕转动轴和连接架的连接处枢转。所述箱体包括上定位盘、下定位盘以及设置在上、下定位盘之间的腔体，所述第一连杆和第二连杆均位于上定位盘的上方，各第一电机安装在腔体外侧壁上，各第一电机的输出轴与所述传动轴相连，传动轴穿过上定位盘后与所述第一连杆转动连接；所述下定位盘的底端面上设置有凸台，凸台的截面呈十字型，所述连接架与凸台相连。所述X向平移驱动装置包括用于安装所述Z向升降驱动装置的第一联动架以及带动所述第一联动架沿X轴方向作直线往复运动的X向平移驱动机构。所述X向平移驱动机构包括第二电机、齿轮及与齿轮相适配的齿条，齿条固定在底座的顶端面上且沿X轴方向铺设，齿轮与第二电机的输出轴相连，第一联动架包括依次相连的电机安装板、水平撑板和竖向撑板，所述Z向升降驱动装置安装在竖向撑板上，第二电机安装在电机安装板上，第二电机驱动齿轮旋转并在齿条的作用下沿X轴方向移动，从而通过水平撑板、竖向撑板带动Z向升降驱动装置沿X轴方向同步移动。所述机器人还包括X向导向机构，X向导向机构包括沿X轴方向设置的水平导轨、导向滑块及用于安装所述水平导轨的安装板，安装板设置在底座顶端一侧且安装板沿竖直方向设置，水平导轨与安装板固连，导向滑块设置在所述第一联动架的背侧，且导向滑块上开设有与所述水平导轨相适配的导向滑槽。所述Z向升降驱动装置包括用于安装所述Y向平移驱动装置的第二联动架以及带动所述第二联动架沿Z轴方向升降的Z向升降驱动机构。所述Z向升降驱动机构包括第三电机及由第三电机驱动的第一滚珠丝杠副，第一滚珠丝杠副包括相互适配的第一丝杠和第一丝杠螺母，第一丝杠螺母安装在第二联动架上，第一丝杠沿Z轴方向设置，第一丝杠与第三电机的输出轴相连，且第一丝杠穿过所述第一丝杠螺母，第三电机通过第一丝杠、第一丝杠螺母带动所述第二联动架做升降运动；所述Z向升降驱动装置还包括Z向导向机构，Z向导向机构包括竖向导向杆，竖向导向杆安装在第一联动架上且竖向导向杆位于第一丝杠的一侧，第二联动架的一端套置在竖向导向杆上，在升降运动的过程中，第二联动架沿竖向导向杆上下滑移。所述Y向平移驱动装置包括联动块和Y向平移驱动机构，联动块的底端与所述箱体相连，所述Y向平移驱动机构用于带动联动块沿Y轴方向作往复直线运动。所述Y向平移驱动机构包括第四电机及由第四电机驱动的第二滚珠丝杠副，第四电机设置在第二联动架上，第二滚珠丝杠副包括相适配的第二丝杠和第二丝杠螺母，第二丝杠螺母安装在联动块上，第二丝杠沿Y轴方向设置，第二丝杠与第四电机的输出轴相连，且第二丝杠穿过所述第二丝杠螺母，第四电机通过第二丝杠、第二丝杠螺母带动所述联动块沿Y轴方向作往复直线运动；所述Y向平移驱动装置还包括Y向导向机构，Y向导向机构包括Y向导向杆，Y向导向杆安装在第二联动架上且Y向导向杆位于第二丝杠的一侧，联动块套置在Y向导向杆上，联动块沿Y向导向杆作往复直线运动。所述机器人还包括行走机构，行走机构包括设置在底座下部的多个行走轮。由于采用了上述技术方案，本专利技术所取得的有益效果为：1、本专利技术整体结构简单，布局紧凑合理，运动空间大，各运动部件之间动作协调性好，操控灵活，运行稳定且无累积误差，特别是，其运转过程中各动作执行的精度高，灵敏度和协调性好，利用本专利技术能够显著地提高腹腔手术的效率和质量。2、本专利技术在稳定性、安全性以及可行性的方面上具有突出的优势，提高了手术操作的准确度，提高手术的质量。利用本专利技术进行腹腔手术的操作，在一定情况下，可减少手术中的出血量和药物的使用量，既可减轻患者的痛苦，又有利于术后的快速痊愈。附图说明图1为本专利技术中机器人的轴测图。图2为本专利技术中手术机械箱除去手术器具的轴测图。图3为本专利技术中机器人的侧视图。图4为本专利技术中机器人的主视图。图5为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微创腹腔手术机器人，其特征在于，包括底座及设置在底座上方的手术机械箱和驱动系统；所述驱动系统包括X向平移驱动装置、Y向平移驱动装置以及Z向升降驱动装置，X向平移驱动装置用于带动所述Z向升降驱动装置、Y向平移驱动装置、手术机械箱一起沿X轴方向作往复直线运动，Z向升降驱动装置用于带动所述Y向平移驱动装置、手术机械箱一起沿Z轴方向作往复升降运动，Y向驱动装置用于带动所述手术机械箱沿Y轴方向作往复直线运动；所述手术机械箱包括箱体以及沿箱体周向均布的多组手术装置，各所述手术装置均包括两个相邻设置的第一电机、一根手术臂、用于将相邻两个第一电机的动力传递至手术臂的传动机构、设置在手术臂底端的手术器具、用于辅助手术臂实现摆动的摆动件以及用于辅助手术臂实现枢转的枢转组件；所述枢转组件包括转动轴和连接架，连接架的一端与箱体的底部相连，转动轴的一端与连接架的另一端转动连接、另一端与所述摆动件的一端相铰接，摆动件的另一端与手术臂的下部相连，手术臂在传动机构和相邻两第一电机的带动下绕摆动件和转动轴的铰接处上下摆动，手术臂在传动机构和相邻两第一电机的带动下绕转动轴和连接架的连接处枢转；各所述传动机构均包括第一滑块、两根传动轴、两套连杆组件和两套球面副，第一滑块套置在手术臂的上部，且第一滑块与手术臂之间设置有直线轴承，第一滑块可沿手术臂滑动或转动，两根传动轴分别与同一手术装置的两个第一电机相连，两套连杆组件分别与两根传动轴和两套球面副相连，各连杆组件均包括第一连杆和第二连杆，第一连杆的一端与传动轴转动连接、另一端与第二连杆的一端相铰接，第二连杆的另一端与球面副相连，两套球面副分别设置在第一滑块的两侧并与第一滑块相连；当同一手术装置中的两个第一电机转速一致且转向相反时，手术臂绕摆动件和转动轴的铰接处上下摆动；当同一手术装置中的两个第一电机转速有差且转向一致时，手术臂绕转动轴和连接架的连接处枢转。...

【技术特征摘要】
1.一种微创腹腔手术机器人，其特征在于，包括底座及设置在底座上方的手术机械箱和驱动系统；所述驱动系统包括X向平移驱动装置、Y向平移驱动装置以及Z向升降驱动装置，X向平移驱动装置用于带动所述Z向升降驱动装置、Y向平移驱动装置、手术机械箱一起沿X轴方向作往复直线运动，Z向升降驱动装置用于带动所述Y向平移驱动装置、手术机械箱一起沿Z轴方向作往复升降运动，Y向驱动装置用于带动所述手术机械箱沿Y轴方向作往复直线运动；所述手术机械箱包括箱体以及沿箱体周向均布的多组手术装置，各所述手术装置均包括两个相邻设置的第一电机、一根手术臂、用于将相邻两个第一电机的动力传递至手术臂的传动机构、设置在手术臂底端的手术器具、用于辅助手术臂实现摆动的摆动件以及用于辅助手术臂实现枢转的枢转组件；所述枢转组件包括转动轴和连接架，连接架的一端与箱体的底部相连，转动轴的一端与连接架的另一端转动连接、另一端与所述摆动件的一端相铰接，摆动件的另一端与手术臂的下部相连，手术臂在传动机构和相邻两第一电机的带动下绕摆动件和转动轴的铰接处上下摆动，手术臂在传动机构和相邻两第一电机的带动下绕转动轴和连接架的连接处枢转；各所述传动机构均包括第一滑块、两根传动轴、两套连杆组件和两套球面副，第一滑块套置在手术臂的上部，且第一滑块与手术臂之间设置有直线轴承，第一滑块可沿手术臂滑动或转动，两根传动轴分别与同一手术装置的两个第一电机相连，两套连杆组件分别与两根传动轴和两套球面副相连，各连杆组件均包括第一连杆和第二连杆，第一连杆的一端与传动轴转动连接、另一端与第二连杆的一端相铰接，第二连杆的另一端与球面副相连，两套球面副分别设置在第一滑块的两侧并与第一滑块相连；当同一手术装置中的两个第一电机转速一致且转向相反时，手术臂绕摆动件和转动轴的铰接处上下摆动；当同一手术装置中的两个第一电机转速有差且转向一致时，手术臂绕转动轴和连接架的连接处枢转。2.根据权利要求1所述的一种微创腹腔手术机器人，其特征在于，所述箱体包括上定位盘、下定位盘以及设置在上、下定位盘之间的腔体，所述第一连杆和第二连杆均位于上定位盘的上方，各第一电机安装在腔体外侧壁上，各第一电机的输出轴与所述传动轴相连，传动轴穿过上定位盘后与所述第一连杆转动连接；所述下定位盘的底端面上设置有凸台，凸台的截面呈十字型，所述连接架与凸台相连。3.根据权利要求1所述的一种微创腹腔手术机器人，其特征在于，所述X向平移驱动装置包括用于安装所述Z向升降驱动装置的第一联动架以及带动所述第一联动架沿X轴方向作直线往复运动的X向平移驱动机构。4.根据权利要求3所述的一种微创腹腔手术机器人，其特征在于，所述X向平移驱动机构包括第二电机、齿轮及与齿轮相适配的齿条，齿条固定在底座的顶端...

【专利技术属性】
技术研发人员：田和强，蒋佳坤，朱炫炫，马龙鑫，王晨晨，李建永，郑晨玲，谭瀚禹，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37