一种手术机械臂及内窥镜系统技术方案

本发明专利技术涉及一种手术机械臂及内窥镜系统，包括由首端关节、多个中间关节及末端关节依次铰接构成的展开臂，设定的中间关节将展开臂分为第一展开臂部和第二展开臂部，设定的中间关节与第一锁紧丝一端固定，第一锁紧丝另一端穿过与首端关节连接的基座后与驱动机构连接，末端关节与第二锁紧丝一端固定，第二锁紧丝另一端穿过设定中间关节、第一展开臂部及基座后与驱动机构连接，末端关节连接有器械臂，本发明专利技术的手术机械臂能够提供稳定的手术器械操作平台。

【技术实现步骤摘要】
一种手术机械臂及内窥镜系统
本专利技术涉及医疗器械
，具体涉及一种手术机械臂及内窥镜系统。
技术介绍
这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。经自然腔道的内窥镜手术是继多孔微创手术、单孔微创手术之后的进一步发展；经自然腔道的内窥镜手术无需在人体表面造成创伤，内窥镜经由人体自然腔道(如食道，直肠)进入病变部位，手术机器人通过内窥镜通道进入人体，在窥镜的观察下进行手术。经自然腔道的内窥镜手术相较于传统微创手术，能够进一步缩短病患住院时间和术后感染率。专利技术人发现，受到人体自然腔道空间限制，内窥镜直径多为15mm以下，造成手术器械间距过小，容易造成两手术器械的干涉，并且工作空间重合，开展手术存在困难；手术器械展开臂应该为手术器械执行机构提供稳定的基础平台，而使用多段连续体形成的展开臂受常规丝驱结构限制，大多刚度变化效果并不十分理想。使用颗粒阻塞变刚度技术实现的展开臂机构大多体积庞大无法应用于内窥镜手术机器人，而使用其他温控、磁控和流控等相变技术多由于系统结构复杂、几何尺寸庞大或生物相容性差等问题，无法应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服现有技术的不足，提供一种手术机械臂，能够为手术器械执行机构提供稳定的基础平台，结构简单，适用于自然腔道的手术机器人领域。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：第一方面，本专利技术的实施例提供了一种手术机械臂，包括由首端关节、多个中间关节及末端关节依次铰接构成的展开臂，设定的中间关节将展开臂分为第一展开臂部和第二展开臂部，设定的中间关节与第一锁紧丝一端固定，第一锁紧丝另一端穿过与首端关节连接的基座后与驱动机构连接，末端关节与第二锁紧丝一端固定，第二锁紧丝另一端穿过设定中间关节、第一展开臂部及基座后与驱动机构连接，末端关节连接有器械臂。结合第一方面，本专利技术的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述第一锁紧丝和第二锁紧丝设置在展开臂的关节所在圆周面同一条直径线的两端。结合第一方面，本专利技术的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述第一展开臂部、基座及设定的中间关节设置有第一线槽，第一锁紧丝能够置入第一线槽内。结合第一方面，本专利技术的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述第二展开臂部、设定的中间关节设置有第二线槽，所述第二锁紧丝能够置入第二线槽内。结合第一方面，本专利技术的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述基座的端部、展开臂的关节的两端均具有与关节轴线呈设定夹角的倾斜面，展开臂在弯曲状态下，相邻关节的倾斜面、关节与基座的倾斜面能够贴合接触。结合第一方面，本专利技术的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述器械臂包括多个器械臂关节，相邻所述器械臂关节万向连接，位于末端的器械臂关节与多个驱动丝的一端固定连接，多个驱动丝的另一端穿过其余器械臂关节后与驱动机构连接。结合第一方面，本专利技术的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，相邻两个器械臂关节中，其中一个器械臂关节与由弹性材质制成的十字轴的其中一根轴的两端固定连接，另一个器械臂关节与十字轴的另一根轴的两端固定连接。结合第一方面，本专利技术的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述驱动机构包括多个设置在壳体内的主动轮，第一锁紧丝、第二锁紧丝及驱动丝的端部与主动轮缠绕连接，主动轮与固定在壳体的驱动件连接，驱动件能够驱动主动轮转动。结合第一方面，本专利技术的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述第一锁紧丝、第二锁紧丝及驱动丝一端与主动轮缠绕连接，另一端绕接安装在壳体内导向轮后伸出至壳体外部。第二方面，本专利技术的实施例提供了一种内窥镜系统，包括内窥镜本体，所述内窥镜本体上安装有摄像机构及多个所述的手术机械臂，所述手术机械臂的器械臂安装有手术器械。本专利技术的有益效果：1.本专利技术的手术机械臂，驱动机构能够驱动第一锁紧丝和第二锁紧丝运动，第一锁紧丝运动，能够带动第一展开臂部的多个关节弯曲，第一锁紧丝能够作为斜拉索使相邻关节接触后保持锁紧状态，第二锁紧丝运动，能够带动第二展开臂部的多个关节弯曲，第二锁紧丝能够作为斜拉索使相邻关节接触后保持锁紧状态，从而为器械臂提供一个稳定的基础平台，稳定性好，负载能力强。2.本专利技术的内窥镜系统，具有多个手术机械臂，多个手术机械臂能够利用展开臂向不同的方向弯曲实现器械臂之间间距的增大，扩大了手术器械臂的操作空间，为内窥镜手术的实施创造了条件。3.本专利技术的手术机械臂，采用纯机械结构，利用第一锁紧丝和第二锁紧丝实现变刚度，无需使用颗粒阻塞变刚度技术，也无需设置温控、磁控和流控等相变技术，结构简单，体积小，生物相容性好。4.本专利技术的手术机械臂，相邻两个器械臂关节中，其中一个器械臂关节与由弹性材质制成的十字轴的其中一根轴的两端固定连接，另一个器械臂关节与十字轴的另一根轴的两端固定连接，弹性材质制成的十字轴使器械臂关节之间具有相同的弹性模量，符合常曲率连续体建模要求，而且采用驱动丝驱动，具有较小的几何尺寸，具有较好的柔性，有较高的临床应用价值。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。图1为本专利技术实施例1整体结构示意图一；图2为本专利技术实施例1整体结构示意图二；图3为本专利技术实施例1设定的中间关节轴测示意图；图4为本专利技术实施例1设定的中间关节主视图；图5为本专利技术实施例1设定的中间关节后视图；图6为本专利技术实施例1设定的中间关节俯视图；图7为本专利技术实施例1第一展开臂部的关节轴测示意图；图8为本专利技术实施例1第一展开臂部的关节俯视图；图9为本专利技术实施例1第一展开臂部的关节侧视图；图10为本专利技术实施例1第一展开臂部的关节主视图；图11为本专利技术实施例1相邻器械臂关节装配结构爆炸示意图；图12为本专利技术实施例1驱动机构示意图；图13为本专利技术实施例2整体结构示意图；其中，1.基座，2.转轴，3.首端关节，4.末端关节，5.设定的中间关节，5-1.第一固定孔，5-2.第二固定孔，5-3.第一耳板，5-4.第二耳板，6.第一锁紧丝，7.第二锁紧丝，8.第一线槽，9.第二线槽，10.器械臂关节，10-1.环状体，10-2.第一固定耳，10-3.第二固定耳，11.十字轴，12.驱动丝，13.丝鞘管，14.壳体，15.主动轮，16.导向轮，17.电机，18.倾斜面，19.引导孔，20.内窥镜本体，21.摄像机构，22.手术夹持器，23.手术电刀。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手术机械臂，其特征在于，包括由首端关节、多个中间关节及末端关节依次铰接构成的展开臂，设定的中间关节将展开臂分为第一展开臂部和第二展开臂部，设定的中间关节与第一锁紧丝一端固定，第一锁紧丝另一端穿过与首端关节连接的基座后与驱动机构连接，末端关节与第二锁紧丝一端固定，第二锁紧丝另一端穿过设定中间关节、第一展开臂部及基座后与驱动机构连接，末端关节连接有器械臂。/n

【技术特征摘要】
1.一种手术机械臂，其特征在于，包括由首端关节、多个中间关节及末端关节依次铰接构成的展开臂，设定的中间关节将展开臂分为第一展开臂部和第二展开臂部，设定的中间关节与第一锁紧丝一端固定，第一锁紧丝另一端穿过与首端关节连接的基座后与驱动机构连接，末端关节与第二锁紧丝一端固定，第二锁紧丝另一端穿过设定中间关节、第一展开臂部及基座后与驱动机构连接，末端关节连接有器械臂。


2.如权利要求1所述的一种手术机械臂，其特征在于，所述第一锁紧丝和第二锁紧丝设置在展开臂的关节所在圆周面同一条直径线的两端。


3.如权利要求1所述的一种手术机械臂，其特征在于，所述第一展开臂部、基座及设定的中间关节设置有第一线槽，第一锁紧丝能够置入第一线槽内。


4.如权利要求1所述的一种手术机械臂，其特征在于，所述第二展开臂部、设定的中间关节设置有第二线槽，所述第二锁紧丝能够置入第二线槽内。


5.如权利要求1所述的一种手术机械臂，其特征在于，所述基座的端部、展开臂的关节的两端均具有与关节轴线呈设定夹角的倾斜面，展开臂在弯曲状态下，相邻关节的倾斜面、关节与基座的倾斜面能够贴合接触。...

【专利技术属性】
技术研发人员：类延强，李贻斌，杜付鑫，张涛，张钢，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37