对称布置的手术器械铰接部制造技术

一种机器人手术器械，包括：轴；末端执行器，末端执行器包括第一末端执行器元件和第二末端执行器元件；铰接部，铰接部将末端执行器连接到轴，铰接部包括：能由第一对驱动元件驱动的第一关节，第一关节允许末端执行器围绕横向于轴的纵向轴线的第一轴线旋转；能由第二对驱动元件驱动的第二关节，第二关节允许第一末端执行器元件围绕横向于所述第一轴线的第二轴线旋转；和能由第三对驱动元件驱动的第三关节，第三关节允许第二末端执行器元件围绕第二轴线旋转；机器人手术器械进一步包括滑轮装置，第二对驱动元件和第三对驱动元件被约束为绕着滑轮装置移动，第二对驱动元件和第三对驱动元件具有绕着滑轮装置的对称对置路径。动元件具有绕着滑轮装置的对称对置路径。动元件具有绕着滑轮装置的对称对置路径。

【技术实现步骤摘要】
对称布置的手术器械铰接部
[0001]本申请是申请日为2016年12月9日、申请号为201680071939.4(国际申请号：PCT/GB2016/053906)、专利技术名称为“对称布置的手术器械铰接部”的专利技术专利申请的分案申请。

技术介绍

[0002]已知使用机器人来辅助和执行手术。图1图示了典型的手术机器人100，其由基部108、臂102和器械105组成。基部支撑机器人，并且自身刚性地附接至例如手术室地板、手术室天花板或手推车。臂在基部和器械之间延伸。臂借助沿着其长度的多个柔性关节103铰接，柔性关节103用于相对于患者将手术器械定位在期望位置中。手术器械附接至机器人臂的远端104。手术器械在端口107处穿刺患者101的身体以出入手术部位。在其远端处，器械包括从事医疗过程的末端执行器106。
[0003]图2图示了用于执行机器人腹腔镜手术的典型的手术器械200。手术器械包括基部201，手术器械借助基部201连接到机器人臂。轴202在基部201和铰接部203之间延伸。铰接部203终止于末端执行器204中。在图2中，一对锯齿状钳夹被图示为末端执行器204。铰接部203允许末端执行器204相对于轴202移动。期望借助铰接部把至少两个自由度提供给末端执行器204的运动。
[0004]图3图示了已知手术器械300的示例，其中借助俯仰关节301和两个偏航关节302允许末端执行器204相对于轴202移动。关节301使末端执行器204能够围绕俯仰轴线303旋转。关节302使末端执行器204的每个钳夹均能够围绕偏航轴线304旋转。关节由线缆306、307和308驱动。滑轮305用于引导线缆307和308从它们的通道越过俯仰关节抵达偏航关节。滑轮305偏离铰接部203的中心轴线。轴的外径为8mm，以便适应被铰接部分的内部元件的数目、大小和位置。
[0005]期望减小器械的外径，以便使穿过患者皮肤的切口的大小最小化并且使患者体内的破裂最小化。还期望使手术器械的重量最小化，以使支撑器械所需的机器人基部和臂的大小和重量最小化，由此使得机器人整体上更紧凑并且因此占据手术室中更小的空间并能在手术室内移动得更多。
[0006]在典型的腹腔镜手术中，外科医生利用许多器械，并因此多次将一台器械更换为另一台器械。因此，期望最大限度地减少占用的时间并且最大限度地提高从机器人臂拆卸一台器械并附接上不同器械的便利性。另外，期望最大限度地减少架设好一旦已附接至机器人臂就准备使用的器械所占用的时间。

技术实现思路

[0007]根据本专利技术的一个方面，提供了一种机器人手术器械，该机器人手术器械包括：轴；末端执行器；铰接部，所述铰接部将所述末端执行器连接到所述轴，所述铰接部包括：能由第一对驱动元件驱动的第一关节，所述第一关节允许所述末端执行器围绕横向于所述轴的纵向轴线的第一轴线旋转；能由第二对驱动元件驱动的第二关节；和能由第三对驱动元件驱动的第三关节；所述机器人手术器械进一步包括滑轮装置，所述第二对驱动元件和第
三对驱动元件被约束为绕着所述滑轮装置移动，所述第二对驱动元件和第三对驱动元件具有绕着所述滑轮装置的对称对置路径，所述滑轮装置包括：第一组滑轮，所述第一组滑轮能围绕所述第一轴线旋转；以及第二组滑轮，所述第二组滑轮被配置成将所述第二对驱动元件和第三对驱动元件从所述第一组滑轮重定向到所述轴中，所述第二组滑轮包括第一滑轮和第二滑轮，所述第一滑轮和所述第二滑轮在所述轴的纵向方向上位于所述第一关节的对置两侧上；其中，所述第二对驱动元件中的第一个驱动元件和所述第三对驱动元件中的第二个驱动元件被约束为绕着所述第二组滑轮的所述第一滑轮的一侧移动，并且所述第二对驱动元件中的第二个驱动元件和所述第三对驱动元件中的第一个驱动元件被约束为绕着所述第二组滑轮的所述第二滑轮的对置侧移动，由此导致所述第二对驱动元件中的第一个驱动元件和所述第三对驱动元件中的第二个驱动元件出现而进入所述轴的与所述第二对驱动元件中的第二个驱动元件和所述第三对驱动元件中的第一个驱动元件对置的那侧。
[0008]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种机器人手术器械，该机器人手术器械包括：轴；末端执行器；铰接部，所述铰接部将所述末端执行器连接到所述轴，所述铰接部包括：能由第一对驱动元件驱动的第一关节，所述第一关节允许所述末端执行器围绕横向于所述轴的纵向轴线的第一轴线旋转；能由第二对驱动元件驱动的第二关节；和能由第三对驱动元件驱动的第三关节；所述机器人手术器械进一步包括滑轮装置，所述第二对驱动元件和第三对驱动元件被约束为绕着所述滑轮装置移动，所述第二对驱动元件和第三对驱动元件具有绕着所述滑轮装置的对称对置路径，所述滑轮装置包括：第一组滑轮，所述第一组滑轮能围绕所述第一轴线旋转；以及第二组滑轮，所述第二组滑轮被配置成将所述第二对驱动元件和第三对驱动元件从所述第一组滑轮重定向到所述轴中，所述第二组滑轮包括第一滑轮和第二滑轮，所述第一滑轮和所述第二滑轮在所述轴的纵向方向上位于所述第一关节的对置两侧上；其中，所述第二组滑轮的所述第一滑轮能围绕第三轴线旋转，并且所述第二组滑轮的所述第二滑轮能围绕第四轴线旋转，所述第三轴线偏离所述第四轴线。
附图说明
[0009]现在，将参照附图以举例的方式描述本专利技术。在图中：
[0010]图1图示了执行手术过程的手术机器人；
[0011]图2图示了已知手术器械；
[0012]图3图示了手术器械的铰接式末端执行器的已知布置；
[0013]图4图示了手术机器人；
[0014]图5a和图5b图示了手术器械的远端；
[0015]图6a和图6b图示了处于直式配置中的图5a和图5b的手术器械的远端的滑轮装置；
[0016]图7图示了处于各种非直式配置中的图5a和图5b的手术器械的远端的滑轮装置；
[0017]图8图示了图5a和图5b中示出的滑轮装置的偏置滑轮；
[0018]图9图示了手术器械的远端的非直式配置；
[0019]图10图示了手术器械的铰接部的支撑体和重定向滑轮；
[0020]图11图示了图10的支撑体和重定向滑轮的不同视图；
[0021]图12和图13单独图示了图10和图11的铰接部的支撑体；
[0022]图14图示了安装到图12和图13的支撑体的安装有主轴的重定向滑轮；
[0023]图15图示了图12和图13的支撑体的斜面和凹槽；
[0024]图16a和图16b图示了驱动元件在器械轴中的布置；
[0025]图17a和图17b图示了手术器械的两幅视图；
[0026]图18图示了器械轴中的辐条；
[0027]图19a、图19b和图19c图示了器械接口的三幅视图；
[0028]图20a和图20b图示了张紧机构；
[0029]图21a、图21b和图21c图示了机器人臂的驱动组件接口的三幅视图；
[0030]图22a、图22b和图22c图示了器械接口元件的配置；
[0031]图23图示了驱动组件接口元件的配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人手术器械，该机器人手术器械包括：轴；末端执行器；铰接部，所述铰接部将所述末端执行器连接到所述轴，所述铰接部包括：能由第一对驱动元件驱动的第一关节，所述第一关节允许所述末端执行器围绕横向于所述轴的纵向轴线的第一轴线旋转；能由第二对驱动元件驱动的第二关节；和能由第三对驱动元件驱动的第三关节；所述机器人手术器械进一步包括滑轮装置，所述第二对驱动元件和第三对驱动元件被约束为绕着所述滑轮装置移动，所述第二对驱动元件和第三对驱动元件具有绕着所述滑轮装置的对称对置路径，所述滑轮装置包括：第一组滑轮，所述第一组滑轮能围绕所述第一轴线旋转；以及第二组滑轮，所述第二组滑轮被配置成将所述第二对驱动元件和第三对驱动元件从所述第一组滑轮重定向到所述轴中，所述第二组滑轮包括第一滑轮和第二滑轮，所述第一滑轮和所述第二滑轮在所述轴的纵向方向上位于所述第一关节的对置两侧上；其中，所述第二对驱动元件中的第一个驱动元件和所述第三对驱动元件中的第二个驱动元件被约束为绕着所述第二组滑轮的所述第一滑轮的一侧移动，并且所述第二对驱动元件中的第二个驱动元件和所述第三对驱动元件中的第一个驱动元件被约束为绕着所述第二组滑轮的所述第二滑轮的对置侧移动，由此导致所述第二对驱动元件中的第一个驱动元件和所述第三对驱动元件中的第二个驱动元件出现而进入所述轴的与所述第二对驱动元件中的第二个驱动元件和所述第三对驱动元件中的第一个驱动元件对置的那侧。2.一种机器人手术器械，该机器人手术器械包括：轴；末端执行器；铰接部，所述铰接部将所述末端执行器连接到所述轴，所述铰接部包括：能由第一对驱动元件驱动的第一关节，所述第一关节允许所述末端执行器围绕横向于所述轴的纵向轴线的第一轴线旋转；能由第二对驱动元件驱动的第二关节；和能由第三对驱动元件驱动的第三关节；所述机器人手术器械进一步包括滑轮装置，所述第二对驱动元件和第三对驱动元件被约束为绕着所述滑轮装置移动，所述第二对驱动元件和第三对驱动元件具有绕着所述滑轮装置的对称对置路径，所述滑轮装置包括：第一组滑轮，所述第一组滑轮能围绕所述第一轴线旋转；以及第二组滑轮，所述第二组滑轮被配置成将所述第二对驱动元件和第三对驱动元件从所述第一组滑轮重定向到所述轴中，所述第二组滑轮包括第一滑轮和第二滑轮，所述第一滑轮和所述第二滑轮在所述轴的纵向方向上位于所述第一关节的对置两侧上；其中，所述第二组滑轮的所述第一滑轮能围绕第三轴线旋转，并且所述第二组滑轮的所述第二滑轮能围绕第四轴线旋转，所述第三轴线偏离所述第四轴线。3.根据权利要求1或2所述的机器人手术器械，其中，所述第二关节允许所述第一末端
执行器元件围绕横向于所述第一轴线的第二轴线旋转。4.根据权利要求3所述的机器人手术器械，其中，所述第三关节允许所述第二末端执行器元件围绕所述第二轴线旋转。5.根据权利要求1或2所述的机器人手术器械，其中，所述第二组滑轮的每个滑轮均能围绕平行于所述第一轴线并且偏离所述第一轴线的轴线旋转。6.根据权利要求1或2所述的机器人手术器械，其中，在所述机器人手术器械的使所述末端执行器与所述轴对齐的直式配置中，所述第二对驱动元件的绕着所述滑轮装置的路径与所述第三对驱动元件的绕着所述滑轮装置的路径关于所述轴的所述纵向轴线是旋转对称的。7.根据权利要求1或2所述的机器人手术器械，其中，所述第二对驱动元件和第三对驱动元件以对称布置从所述滑轮装置出现而位于所述轴的远端。8.根据权利要求1所述的机器人手术器械，其中，所述轴的远端连接到所述铰接部，并且所述轴的近端连接到用于驱动所述末端执行器的铰接部的驱动机构，所述第二对驱动元件和第三对驱动元件在所述轴中重叠，从而在所述第二对驱动元...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：CMR外科有限公司，
类型：发明
国别省市：