手术器械、从操作设备及手术机器人制造技术

本实用新型专利技术提供一种手术器械、应用该手术器械的从操作设备以及具有该从操作设备的手术机器人，其中手术器械包括末端执行器、驱动装置及缆绳，驱动装置被配置为通过该缆绳驱动末端执行器运动，缆绳包括用于驱动末端执行器偏航运动的第一对缆绳和用于驱动末端执行器执行俯仰运动的第二对缆绳，由于末端执行的俯仰运动和偏航运动正交，故第一对缆绳和第二对缆绳存在耦合关系，驱动装置还包括机械的解耦机构，所述解耦机构用于解除该耦合关系，使用机械解除操纵末端执行器俯仰运动的驱动缆绳与操纵末端执行器偏航运动的驱动缆绳之间的耦合关系，能非常精确的解除两者之间的耦合关系，使手术机器人的运行更加稳定。

【技术实现步骤摘要】
手术器械、从操作设备及手术机器人
本技术涉及医疗器械领域，特别是涉及一种手术器械以及应用该手术器械的从操作设备以及具有该从操作设备的手术机器人。
技术介绍
微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。随着科技的进步，微创手术机器人技术逐渐成熟，并被广泛应用。微创手术机器人通常包括主操作控制台及从操作设备，主操作控制台用于根据医生的操作向从操作设备发送控制命令，以控制从操作设备，从操作设备用于响应主操作控制台发送的控制命令，并进行相应的手术操作。从操作设备上连接有可以与从操作设备可拆卸的手术器械，手术器械包括驱动装置和用于执行手术的末端执行器，驱动装置用于将手术器械连接到从操作设备并接收来自从操作设备的驱动力以驱动末端执行器运动，驱动装置通过驱动缆绳与末端执行器连接，驱动装置通过驱动缆绳来操纵末端执行器的运动。末端执行器一般包括三个自由度的运动，即自转、俯仰运动和偏航运动，有些末端执行器还具有自转运动，其中偏航运动由一组的驱动缆绳控制的，俯仰运动的驱动缆绳是由另外一组的驱动缆绳控制的，由于末端执行器的俯仰运动和偏航运动正交，因此在末端执行器进行俯仰运动时，控制俯仰的驱动缆绳与控制偏航的驱动缆绳之间存在耦合关系，即控制俯仰的驱动缆绳的运动受限制于控制偏航的驱动缆绳，因此需要解除两者之间的这种耦合关系。现有技术采用的是软件解耦的方法，但软件解耦的方法的算法比较复杂，增加了系统控制程序的复杂度，而且软件解耦的方法会在数据采集的时候存在误差，因此不能精确的解除两者之间的耦合关系。
技术实现思路
基于此，为解决上述问题，本技术提供一种手术器械、应用该手术器械的从操作设备以及具有该从操作设备的手术机器人。一种手术器械包括末端执行器、驱动装置及缆绳，驱动装置被配置为通过缆绳驱动末端执行器运动，缆绳包括用于驱动缆绳末端执行器执行偏航运动的第一对缆绳和用于驱动末端执行器执行俯仰运动的第二对缆绳，驱动装置包括：驱动单元，第二对缆绳的一端连接在驱动单元上，驱动单元通过第二缆绳驱动末端执行器执行俯仰运动；解耦机构，解耦机构包括主解耦件和从解耦件，主解耦件与驱动单元同轴设置，主解耦件用于与驱动单元同轴旋转并驱动从解耦件运动以增加或减少第一对缆绳在驱动装置内的长度，以使驱动单元驱动末端执行器执行俯仰运动。优选地，上述主解耦件驱动从解耦件沿直线运动以增加或减少第一对缆绳在驱动装置内的长度。优选地，上述第一对缆绳包括第一驱动缆绳和第二驱动缆绳，第一驱动缆绳和第二驱动缆绳配合驱动末端执行器偏航运动，第二对缆绳包括第三驱动缆绳和第四驱动缆绳，驱动单元旋转收拉第三驱动缆绳和第四驱动缆绳中的一驱动缆绳并释放其中另一驱动缆绳使得第一驱动缆绳和第二驱动缆绳在末端执行器上的长度同时增加或同时减少。优选地，上述驱动单元和主解耦件沿第一方向旋转的驱动单元释放第三驱动缆绳并收拉第四驱动缆绳使得第一驱动缆绳和第二驱动缆绳在末端执行器上的长度增加，从解耦件在主解耦件的驱动下运动从而减少第一驱动缆绳和第二驱动缆绳在驱动装置内的长度。优选地，上述驱动单元和主解耦件沿与第一方向相反的第二方向旋转的驱动单元收拉第三驱动缆绳并释放第四驱动缆绳使得第一驱动缆绳和第二驱动缆绳在末端执行器上的长度减少，同时从解耦件在主解耦件的驱动下运动沿增加第一驱动缆绳和第二驱动缆绳在驱动装置内的长度。优选地，上述从解耦件包括滑架和导向部，导向部安装在滑架的一端，第一对缆绳经过导向部的导向后延伸到末端执行器，主解耦件与滑架连接并驱动滑架移动以改变第一对缆绳在驱动装置的长度。优选地，上述从解耦件还包括第一解耦缆绳和第二解耦缆绳，主解耦件通过第一解耦缆绳和第二解耦缆绳与滑架相连，主解耦件用于通过第一解耦缆绳和第二解耦缆绳驱动滑架运动以改变第一对缆绳在驱动装置内的长度。优选地，上述主解耦件沿第一方向旋转以释放第一解耦缆绳并收拉第二解耦缆绳使得滑架运动从而减少第一驱动缆绳和第二驱动缆绳在驱动装置内的长度。优选地，上述主解耦件沿与第一方向相反的第二方向旋转收拉第一解耦缆绳并收拉第二解耦缆绳使得滑架沿减少第一驱动缆绳和第二驱动缆绳在驱动装置内的长度的方向移动。优选地，上述驱动装置还包括第一导向轮，第一对缆绳经过第一导向轮导向后再经过导向部后延伸到末端执行器，第一对缆绳在第一导向轮和导向部之间的部分与滑架运动的方向平行。优选地，驱动单元和主解耦件同时旋转使得第一驱动缆绳或第三驱动缆绳在末端执行器上的长度变化量等于滑架在主解耦件的驱动下移动的距离的两倍。优选地，上述驱动装置还包括第二导向轮，第一对缆绳经过第一导向轮导向后再经过第二导向轮的导向后延伸到末端执行器，第一导向轮的轴与导向部的轴相互垂直。优选地，上述驱动装置还包括第三导向轮和第四导向轮，第一解耦缆绳和第二解耦缆绳分别经过第三导向轮和第四导向轮的导向后连接到滑架，第一解耦缆绳在第三导向轮与滑架之间的部分以及第二解耦缆绳在第四导向轮与滑架之间的部分都与滑架运动的方向平行。优选地，上述主解耦件具有凸轮结构，主解耦件用于旋转而带动凸轮结构抵触滑架从而驱动滑架运动。优选地，上述主解耦件具有主动齿轮部，从解耦件具有与主动齿轮啮合的从动齿轮部，主解耦件用于旋转使主动齿轮部带动从动齿轮部运动从而驱动从解耦件运动。一种从操作设备包括机械臂和如上述手术器械，手术器械安装在机械臂上，机械臂用于操纵手术器械运动。一种手术机器人包括主操作控制台和上述从操作设备，从操作设备根据主操作控制台的指令执行相应操作。本技术的手术器械使用机械结构解除操纵末端执行器俯仰运动的驱动缆绳与操纵末端执行器偏航运动的驱动缆绳之间的耦合关系，能非常精确可控地解除两者之间的耦合关系，使用机械解耦能减少了整个手术机器人的程序算法，使手术机器人的运行更加稳定。附图说明图1为本技术一实施例的手术机器人的从操作设备的结构示意图；图2为本技术一实施例的手术机器人的主操作控制台的结构示意图；图3为本技术一实施例的从操作设备的机械臂的结构示意图；图4为本技术一实施例的手术器械的结构示意图；图5A-5D为本技术一实施例的末端执行器的结构示意图；图5E为本技术一实施例的驱动缆绳在长轴内的结构示意图；图6A为本技术一实施例的末端执行器的第一支撑架的立体图；图6B为本技术一实施例的末端执行器的第一支撑架的俯视图；图6C为本技术另一实施例的末端执行器的第一支撑架的俯视图；图7A-7C为本技术一实施例的末端执行器的俯仰状态下的示意图；图8A为本技术一实施例的末端执行器的立体图；图8B为图8A所示的末端执行器的爆炸图；图8C为图8A中第二支架的俯视图；图8D为图8A所示的末端执行器的俯仰状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手术器械，包括末端执行器、驱动装置及缆绳，所述驱动装置被配置为通过所述缆绳驱动所述末端执行器运动，所述缆绳包括用于驱动所述末端执行器执行偏航运动的第一对缆绳和用于驱动所述末端执行器执行俯仰运动的第二对缆绳，其特征在于，所述驱动装置包括：/n驱动单元，所述第二对缆绳的一端连接在所述驱动单元上，所述驱动单元通过所述第二对缆绳驱动所述末端执行器执行俯仰运动；/n解耦机构，解耦机构包括主解耦件和从解耦件，所述主解耦件与所述驱动单元同轴设置，所述主解耦件用于与所述驱动单元同轴旋转并驱动所述从解耦件运动以增加或减少所述第一对缆绳在所述驱动装置内的长度，以使所述驱动单元驱动所述末端执行器执行俯仰运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种手术器械，包括末端执行器、驱动装置及缆绳，所述驱动装置被配置为通过所述缆绳驱动所述末端执行器运动，所述缆绳包括用于驱动所述末端执行器执行偏航运动的第一对缆绳和用于驱动所述末端执行器执行俯仰运动的第二对缆绳，其特征在于，所述驱动装置包括：
驱动单元，所述第二对缆绳的一端连接在所述驱动单元上，所述驱动单元通过所述第二对缆绳驱动所述末端执行器执行俯仰运动；
解耦机构，解耦机构包括主解耦件和从解耦件，所述主解耦件与所述驱动单元同轴设置，所述主解耦件用于与所述驱动单元同轴旋转并驱动所述从解耦件运动以增加或减少所述第一对缆绳在所述驱动装置内的长度，以使所述驱动单元驱动所述末端执行器执行俯仰运动。


2.如权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述主解耦件驱动所述从解耦件沿直线运动以增加或减少所述第一对缆绳在所述驱动装置内的长度。


3.如权利要求2所述的手术器械，其特征在于，所述第一对缆绳包括第一驱动缆绳和第二驱动缆绳，所述第一驱动缆绳和所述第二驱动缆绳配合驱动所述末端执行器偏航运动，所述第二对缆绳包括第三驱动缆绳和第四驱动缆绳，所述驱动单元用于旋转以收拉所述第三驱动缆绳和所述第四驱动缆绳中的一驱动缆绳并释放其中另一驱动缆绳使所述第一驱动缆绳和所述第二驱动缆绳在所述末端执行器上的长度同时增加或同时减少。


4.如权利要求3所述的手术器械，其特征在于，所述驱动单元和所述主解耦件用于沿第一方向旋转所述驱动单元释放所述第三驱动缆绳并收拉所述第四驱动缆绳使所述第一驱动缆绳和所述第二驱动缆绳在所述末端执行器上的长度增加，所述从解耦件在所述主解耦件的驱动下运动从而减少所述第一驱动缆绳和所述第二驱动缆绳在所述驱动装置内的长度。


5.如权利要求4所述的手术器械，其特征在于，所述驱动单元和所述主解耦件沿与所述第一方向相反的第二方向旋转所述的驱动单元收拉所述第三驱动缆绳并释放所述第四驱动缆绳使得所述第一驱动缆绳和所述第二驱动缆绳在所述末端执行器上的长度减少，同时所述从解耦件在所述主解耦件的驱动下运动沿增加所述第一驱动缆绳和所述第二驱动缆绳在所述驱动装置内的长度。


6.如权利要求5所述的手术器械，其特征在于，所述从解耦件包括滑架和导向部，所述导向部安装在所述滑架的一端，所述第一对缆绳经过所述导向部的导向后延伸到所述末端执行器，所述主解耦件与所述滑架连接并驱动滑架移动以改变所述第一对缆绳在所述驱动装置的长度。


7.如权利要求6所述的手术器械，其特征在于，所述从解耦件还包括第一解耦缆绳和第二解耦缆绳，所述主解耦件通过所述第一解耦缆绳和所述第二解耦缆绳与所述滑架相连，所述主解耦件用于通过所述第一解耦缆...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴仲兵，周芳坚，上官希坤，王建辰，
申请(专利权)人：深圳市精锋医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44