手术机械臂及手术机器人制造技术

本发明专利技术提供一种手术机械臂，包括术前摆位组件、执行组件以及远心操控组件，执行组件包括执行杆及设置于执行杆相对远离远心操控组件一端的手术器具；远心操控组件上设置有转动驱动件以及传感器，转动驱动件连接于执行杆中相对靠近远心操控组件的一端并能够驱动执行杆与手术器具沿执行杆的轴向同步转动；传感器连接于执行杆并用于检测手术器具受到的环境力及/或环境力矩。本发明专利技术提供的手术机械臂由于将执行杆与手术器具设置为同步转动，可以使得位于执行杆内部的连接线缆将以整体的方式运动，避免了传统结构中连接线缆缠绕导致无法实现可靠力学传感器的弊端，从而使得传感器能够实现对手术器具所受到的环境力及/或环境力矩的精确测量。

Surgical manipulator and robot

【技术实现步骤摘要】
手术机械臂及手术机器人
本专利技术涉及医疗器械
，尤其涉及一种手术机械臂及手术机器人。
技术介绍
微创手术的诞生在很大程度上克服了传统外科手术存在的刀口大、出血量大、并发症多以及手术风险大等缺陷。微创手术因为近年来的迅猛发展正逐步获得医务人员与患者的青睐，成为目前医学研究与临床应用的新兴领域。通过手术机器人来辅助医生进行微创手术能够使得手术操作更为灵敏与精确。以达芬奇手术机器人为例，达芬奇手术机器人可以将医生的视野放大十倍，同时有效滤除医生的手部颤动，在微创手术领域具有广泛的临床应用。适用于手术机器人的手术机械臂需要带动手术器具执行手术操作，而手术器具在使用时需要通过伸入皮肤表面上开设的微小创口来实现达到患者体内。这就要求手术器具以稳定、无颤动的状态将皮肤表面上开设的微小创口作为不动点执行手术操作。而目前的适用于手术机器人的手术机械臂，在临床表现上尚不能完全满足使用要求，尤其是缺少对手术器具所执行的手术操作在力学上的检测，医生无法获取病变组织在手术操作下对手术器具的力学反馈，力学信息的缺失降低了医生在手术操作时的精准度。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种改进的手术机械臂及手术机器人，该手术机械臂能够实现对手术器具作用在人体组织上的力学反馈的检测，提高医生与人体组织的交互能力，提高医生在手术操作时的精准度。本专利技术提供一种手术机械臂，包括术前摆位组件、执行组件以及设置于所述摆位组件与所述执行组件之间的远心操控组件，所述执行组件包括执行杆及设置于所述执行杆相对远离所述远心操控组件一端的手术器具；所述远心操控组件上设置有转动驱动件以及传感器，所述转动驱动件连接于所述执行杆中相对靠近所述远心操控组件的一端并能够驱动所述执行杆与所述手术器具沿所述执行杆的轴向同步转动；所述传感器连接于所述执行杆并用于检测所述手术器具受到的环境力及/或环境力矩。进一步地，所述远心操控组件包括静平台以及连接于所述静平台并能够相对所述静平台运动的第一动平台；所述静平台连接于所述术前摆位组件，所述第一动平台连接于所述执行杆；所述传感器安装于所述第一动平台或者所述手术机械臂中相对位于所述第一动平台前端的器件中。进一步地，所述转动驱动件安装于所述第一动平台上，所述传感器安装于所述转动驱动件上，所述转动驱动件能够驱动所述传感器、所述执行杆以及所述手术器具均沿所述执行杆的轴向同步转动。进一步地，所述手术机械臂还包括用于驱动所述手术器具运动的控制驱动件，所述执行杆安装于所述控制驱动件上，所述控制驱动件安装于所述传感器上；所述转动驱动件能够驱动所述传感器、所述控制驱动件、所述执行杆以及所述手术器具沿所述执行杆的轴向同步转动；所述传感器通过检测所述执行杆以及所述控制驱动件的整体受力状态来获得所述手术器具的环境力及/或环境力矩。进一步地，所述手术机械臂还包括连接于所述转动驱动件的安装平台，所述控制驱动件连接于所述传感器，所述传感器安装于所述安装平台上；所述转动驱动件通过驱动所述安装平台转动，来带动所述传感器、控制驱动件、执行杆以及所述手术器具沿所述执行杆的轴向同步转动。进一步地，所述转动驱动件与所述安装平台分别位于所述第一动平台的两侧；所述第一动平台上开设有避让孔；所述转动驱动件伸入所述避让孔内并连接于所述安装平台。进一步地，所述第一动平台与所述静平台之间设置有多个第一伸缩元件，每个所述第一伸缩元件的两端均分别转动连接于所述静平台与所述第一动平台；所述第一伸缩元件与所述第一动平台之间的各转动连接点均相互间隔设置；且所述第一伸缩元件与所述静平台之间的各转动连接点也均相互间隔设置。进一步地，所述第一伸缩元件与所述第一动平台的各转动连接点之间以就近的方式两两成对，每一组同对的两个转动连接点与所述第一动平台的中心之间均对应形成一个第一夹角，各所述第一夹角之间的大小相等。进一步地，所述第一夹角的角度范围为15°至60°。进一步地，所述第一伸缩元件与所述静平台之间的各转动连接点之间以就近的方式两两成对，每一组同对的两个转动连接点与所述静平台的中心之间均对应形成一个第二夹角，各所述第二夹角之间的大小相等。进一步地，所述第二夹角的角度范围为60°至105°。进一步地，所述控制驱动件的数量至少为三个；其中，两个所述控制驱动件用于控制所述手术器具朝交错的两个不同方向摆动，余下的一个所述控制驱动件用于控制所述手术器具张开与闭合。进一步地，三个所述控制驱动件的各中心之间围设形成等边三角形，且所述执行杆的轴向穿过所述等边三角形的中心。本专利技术提供的手术机械臂由于将执行杆与手术器具设置为同步转动，可以使得位于执行杆内部的连接线缆将以整体的方式运动，避免了传统结构中连接线缆缠绕导致无法实现可靠力学传感器的弊端，从而使得传感器能够实现对手术器具所受到的环境力及/或环境力矩的精确测量。本专利技术还提供一种手术机器人，包括手术机械臂，所述手术机械臂为上述任意一项所述的手术机械臂。本专利技术提供的手术机器人，通过采用上述的手术机械臂能够实现对手术器具作用在人体组织上的力学反馈的检测，为医生的手术操作提供力学数据的反馈，从而增加了医生与人体组织的信息交互，本专利技术提供的手术机器人具有广泛的应用前景。附图说明图1为本专利技术第一个实施方式中的手术机械臂的结构示意图。图2为图1所示远心操控组件的结构示意图。图3为图1所示手术机械臂中部分元件的框图结构示意图。图4为图1所示远心操纵组件在俯视视角下的结构示意图。100、手术机械臂；10、术前摆位组件；20、远心操控组件；30、执行组件；11、移动臂；12、伸缩臂；21、静平台；22、第一动平台；23、第一伸缩元件；24、转动连接点；31、执行杆；32、手术器具；41、转动驱动件；42、传感器；43、控制驱动件；50、安装平台；241、虎克铰链接头；242、缸套。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1，图1为本专利技术第一个实施方式中的手本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手术机械臂(100)，其特征在于，包括术前摆位组件(10)、执行组件(30)以及设置于所述术前摆位组件(10)与所述执行组件(30)之间的远心操控组件(20)，所述执行组件(30)包括执行杆(31)及设置于所述执行杆(31)相对远离所述远心操控组件(20)一端的手术器具(32)；/n所述远心操控组件(20)上设置有转动驱动件(41)以及传感器(42)，所述转动驱动件(41)连接于所述执行杆(31)中相对靠近所述远心操控组件(20)的一端并能够驱动所述执行杆(31)与所述手术器具(32)沿所述执行杆(31)的轴向同步转动；所述传感器(42)设置于所述执行杆(31)与所述远心操控组件(20)之间，并用于检测所述手术器具(32)受到的环境力及/或环境力矩。/n

【技术特征摘要】
1.一种手术机械臂(100)，其特征在于，包括术前摆位组件(10)、执行组件(30)以及设置于所述术前摆位组件(10)与所述执行组件(30)之间的远心操控组件(20)，所述执行组件(30)包括执行杆(31)及设置于所述执行杆(31)相对远离所述远心操控组件(20)一端的手术器具(32)；
所述远心操控组件(20)上设置有转动驱动件(41)以及传感器(42)，所述转动驱动件(41)连接于所述执行杆(31)中相对靠近所述远心操控组件(20)的一端并能够驱动所述执行杆(31)与所述手术器具(32)沿所述执行杆(31)的轴向同步转动；所述传感器(42)设置于所述执行杆(31)与所述远心操控组件(20)之间，并用于检测所述手术器具(32)受到的环境力及/或环境力矩。


2.如权利要求1所述的手术机械臂(100)，其特征在于，所述远心操控组件(20)包括静平台(21)以及连接于所述静平台(21)并能够相对所述静平台(21)运动的第一动平台(22)；所述静平台(21)连接于所述术前摆位组件(10)，所述第一动平台(22)连接于所述执行杆(31)；
所述传感器(42)安装于所述第一动平台(22)或者所述手术机械臂(100)中相对位于所述第一动平台(22)前端的器件中。


3.如权利要求2所述的手术机械臂(100)，其特征在于，所述转动驱动件(41)安装于所述第一动平台(22)上，所述传感器(42)安装于所述转动驱动件(41)上，所述转动驱动件(41)能够驱动所述传感器(42)、所述执行杆(31)以及所述手术器具(32)均沿所述执行杆(31)的轴向同步转动。


4.如权利要求3所述的手术机械臂(100)，其特征在于，所述手术机械臂(100)还包括用于驱动所述手术器具(32)运动的控制驱动件(43)，所述执行杆(31)安装于所述控制驱动件(43)上，所述控制驱动件(43)安装于所述传感器(42)上；所述转动驱动件(41)能够驱动所述传感器(42)、所述控制驱动件(43)、所述执行杆(31)以及所述手术器具(32)沿所述执行杆(31)的轴向同步转动；
所述传感器(42)通过检测所述执行杆(31)以及所述控制驱动件(43)的整体受力状态来获得所述手术器具(32)的环境力及/或环境力矩。


5.如权利要求4所述的手术机械臂(100)，其特征在于，所述手术机械臂(100)还包括连接于所述转动驱动件(41)的安装平台(50)，所述控制驱动件(43)连接于所述传感器(42)，所述传感器(42)安装于所述安装平台(50)上；所述转动驱动件(41)通过驱动所述安装平台(50)转动，来带动所述传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳建飞，丁立，闫颜，黄善灯，
申请(专利权)人：诺创智能医疗科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33