一种电动多自由度柔性器械的通用控制部制造技术

本发明专利技术涉及一种电动多自由度柔性器械的通用控制部，万向转向机构衔接在电机仓和手柄之间，手柄还斜插入有操作柄，使得电机仓和万向转向机构及手柄可作为多次使用的手持部分，同时可在电机仓前端根据需要安装不同的一次性使用的前端执行器。所述手持部分包括操作柄、手柄。所述手柄包括电位器用于通过测量手掌表面相对于底座的定向来测量使用者手部的空间定向。所述电机仓的电机仓内包括电机、控制电路并与靠近前端部分的传动仓接合，用于将使用者手腕和手指的移动转化为对前端执行装置的控制。置的控制。置的控制。

【技术实现步骤摘要】
一种电动多自由度柔性器械的通用控制部


[0001]本专利技术涉及外科手术器械
，具体涉及一种电动多自由度柔性器械的通用控制部。

技术介绍

[0002]在微创手术操作过程中，外科医生在患者体表切开2～4个5～10mm的小切口，把所需手术器械通过患者体表的微小切口插入到腹腔内部，对病灶组织器官进行切割、夹持等手术操作，该操作方式使得手术器械只能在以切口为顶点的狭小倒锥子形工作空间内运动。当前微创手术器械的前端执行装置如图8，具有多种类型。如图9～图10，前端执行装置分为两种，一种包括至少一个工具瓣61和工具支撑座60，工具瓣61与工具支撑座60转动连接，工具支撑座60连接蛇形关节VI的远端，蛇形关节VI通过四根丝线操控完成蛇形关节的弯曲动作，工具瓣通过蛇形关节中心的柔性传动杆的伸缩完成开闭动作，工具瓣的还能随柔性传动杆绕轴线转动，或另一种包括两个工具瓣，关节VI的两端通过互相正交并垂直轴管的销轴分别与工具瓣、轴管转动连接，可通过6根丝线完成工具瓣的上下左右偏摆，在6根丝线中应用两根丝线完成工具瓣的开闭动作，这两类前端执行装置，至少需要在手柄上设置四根传动轴，来操控工具瓣的开闭，和工具瓣相对轴管的偏摆，及工具瓣绕轴管轴的转动。现有的前端执行装置与手柄不可拆卸，因此无需考虑使用一个手柄适配不同种类的前端执行器。
[0003]因防范病毒传播的需要，需要在手术时介入体内的前端执行装置和轴管不能二次使用在其他病人身上，因此多自由度度柔性器械的潜在客户需要该类器械具有可拆卸的介入体内的结构件，和循环使用的非介入体内的结构件。
[0004]目前已公布的多自由度度柔性器械均为手腕通过机械结构驱动蛇形关节偏摆的方案，由于牵引丝线和牵拉丝线的机械结构体积较大，与多自由度度柔性器械的整个融为一体，前端执行部分的结构与多自由度度柔性器械的整体上不可分割拆卸，因此此前公布的多种多自由度度柔性器械均只能用于一次手术且手术后只能作废处理，同时目前的这些医疗器械均不能根据不同手术的需要替换前端执行部分的装置，造成了手术成本高，且使用不方便。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决目前多自由度度柔性器械不可拆卸循环使用的技术问题，创造性的改进了多自由度度柔性器械的结构，将器械分为可拆卸的介入体内的结构件，和循环使用的非介入体内的结构件，特别是非介入体内的结构件包括控制组件和传感器，能灵敏捕捉手腕的转动，将转动的角度方向及大小都通过传动机构和电信号传递给介入体内的前端执行装置，同时设计了通用型的控制部，可连接驱动多种不同类型的前端执行器，可以有效解决了现有技术的难题。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种电动多自由度柔性器械的通用控制部，与多种连接前
端执行装置的传动仓可拆卸连接，传动仓通过轴管连接前端执行装置，其特征在于，控制部包括电机仓、万向转向机构和手柄，所述电机仓和手柄之间通过万向转向机构衔接，所述电机仓内中设有四组电机，各电机的输出轴朝向传动仓，且套装有随输出轴转动的联轴结构，能适配和驱动传动仓内的各传动轴，电机与电机仓中的电路主板、副电路板和电源电连接，电机仓内还有传感器，用于鉴定电机仓连接的传动仓的种类；
[0007]所述万向转向机构为可复位的万向转向机构，使电机仓中心轴保持相对于竖直轴和水平轴不偏转，所述水平轴与穿过手柄上下两端的中线垂直，所述竖直轴与水平轴正交，且当电机仓中心轴未偏转并平行于水平面时，垂直轴垂直于水平面，所述万向转向机构内安装有两个可变电阻器，与电路主板信号连接，分别用于将电机仓/手柄相对于万向转向机构中心绕垂直于轴管的水平轴和竖直轴转动的角度转变为第一电信号和第二电信号，所述手柄中设有两个模拟量信号发生器，所述手柄上还设有一个旋转部和夹持部，两个模拟量信号发生器分别将旋转部和夹持部的机械运动转变为旋转信号和夹持信号传输给副电路板；
[0008]在所述传动仓为第一种时，第二电信号用于控制电机仓中的前两个电机相互同向转动，第一电信号用于同步控制电机仓中的第三个电机转动，旋转信号用于控制电机仓中的第四个电机转动，夹持信号用于控制所述的前两个电机相互反向转动；在所述传动仓为第二种时，第一电信号用于同步控制电机仓中的前两个电机相互同向转动，第二电信号用于控制电机仓中所述的前两个电机相互反向转动，旋转信号用于控制电机仓中的第四个电机转动，夹持信号用于控制电机仓中的第三个电机转动。
[0009]有利地，本专利技术的以上结构设计创造性的使用两个可变电阻器来检测具有两自由度的万向转向机构的运动状态，万向转向机构能使电机仓或手柄相对万向转向机构的中心绕垂直于轴管的竖直轴或水平轴运动，使前端执行装置及关节的运动方向与电机仓或手柄相对万向转向机构的中心的运动方向相对应，有利于直接用手腕操作手柄直接控制电机仓，手柄中的两个模拟量信号发生器能，将旋转部和夹持部的动作转换为旋转和夹持信号，通过电机仓操控前端执行器绕轴管旋转和开闭，电机仓可与多种传动仓适配用于操控不同类型的前端执行装置，解决了医疗器械中介入体内的部件可更换避免重复使用传播疾病的问题，还节约了器械的使用成本，将电机仓作为耗材，而手柄循环使用。
[0010]优选的，所述手柄上安装有可旋转的操作柄，操作柄上端的颈部穿过手柄上的圆孔与手柄转动连接，操作柄内设有沿其轴向延伸的圆柱形导槽，操作柄的下端对称设置沿其轴向延伸的侧向孔，一对对称的摇柄的一端伸入侧向孔内与操作柄的下端转动连接，导槽下部容纳有推筒，能沿导槽滑行，导槽上部容纳有圆柱杆，推筒下端分别与一对摇柄通过一根连杆转动连接，推筒上端沿轴向开设有圆柱腔，能容纳该圆柱杆，圆柱杆外周和圆柱腔内周开设有相互吻合的螺旋槽，滚珠被置于圆柱杆和圆柱腔之间的螺旋槽内，两个模拟量信号发生器为电位器一和电位器二，圆柱杆上端穿过操作柄上端的颈部在手柄内通过联轴器一与相对手柄固定的电位器一同轴相连；操作柄上端的颈部在手柄内与主动齿轮同轴连接，手柄内安装有与主动齿轮啮合的从动齿轮，从动齿轮通过联轴器二与电位器二同轴连接，主动齿轮的直径大于圆孔，限制圆柱杆和导槽沿轴向相对位移，允许圆柱杆在导槽内旋转。
[0011]有利地，以上设计使得手柄上具有了能模拟轴管旋转的操作柄，和模拟工具瓣和
工具支撑座开闭的一对摇柄，并将这两个动作通过精巧的传动机构转换成模拟量信号，对应于转动和开闭的程度，能够精准控制轴管转动的角度和工具瓣和工具支撑座开闭的夹角。
[0012]进一步的，所述传动仓内设有与所述电机一一对应的传动轴，传动轴背向轴管的一端各同心固定有一个转盘，各转盘背向轴管的一侧设有偏心的凸点，每个电机的输出轴上均套装有随输出轴转动的套筒，套筒背向输出轴的一面设有与转盘的凸点配合的凹孔。
[0013]进一步的，所述套筒和输出轴之间设有轴套，轴套与输出轴过盈配合，所述套筒套装在轴套外，与轴套滑动连接，套筒和轴套之间还设有弹簧三，套筒上开设有腰型孔，轴套与输出轴上还开设有能相互对齐的销孔，柱销插入套筒的腰型孔、轴套与输出轴的销孔，使弹簧三推动套筒远离轴套时，阻止套筒与轴套分离，并使套筒能随轴套同步旋转。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动多自由度柔性器械的通用控制部，与多种连接前端执行装置的传动仓可拆卸连接，传动仓通过轴管连接前端执行装置，其特征在于，控制部包括电机仓、万向转向机构和手柄，所述电机仓和手柄之间通过万向转向机构衔接，所述电机仓内中设有四组电机，各电机的输出轴朝向传动仓，且套装有随输出轴转动的联轴结构，能适配和驱动传动仓内的各传动轴，电机与电机仓中的电路主板、副电路板和电源电连接，电机仓内还有传感器，用于鉴定电机仓连接的传动仓的种类；所述万向转向机构为可复位的万向转向机构，使电机仓中心轴保持相对于竖直轴和水平轴不偏转，所述水平轴与穿过手柄上下两端的中线垂直，所述竖直轴与水平轴正交，且当电机仓中心轴未偏转并平行于水平面时，垂直轴垂直于水平面，所述万向转向机构内安装有两个可变电阻器，与电路主板信号连接，分别用于将电机仓/手柄相对于万向转向机构中心绕垂直于轴管的水平轴和竖直轴转动的角度转变为第一电信号和第二电信号，所述手柄中设有两个模拟量信号发生器，所述手柄上还设有一个旋转部和夹持部，两个模拟量信号发生器分别将旋转部和夹持部的机械运动转变为旋转信号和夹持信号传输给副电路板；在所述传动仓为第一种时，第二电信号用于控制电机仓中的前两个电机同向转动，第一电信号用于同步控制电机仓中的第三个电机转动，旋转信号用于控制电机仓中的第四个电机转动，夹持信号用于控制所述的前两个电机相互反向转动；在所述传动仓为第二种时，第一电信号用于同步控制电机仓中的前两个电机相互同向转动，第二电信号用于控制电机仓中所述的前两个电机相互反向转动，旋转信号用于控制电机仓中的第四个电机转动，夹持信号用于控制电机仓中的第三个电机转动。2.根据权利要求1所述的电动多自由度柔性器械的通用控制部，其特征在于，所述手柄上安装有可旋转的操作柄，操作柄上端的颈部穿过手柄上的圆孔与手柄转动连接，操作柄内设有沿其轴向延伸的圆柱形导槽，操作柄的下端对称设置沿其轴向延伸的侧向孔，一对对称的摇柄的一端伸入侧向孔内与操作柄的下端转动连接，导槽下部容纳有推筒，能沿导槽滑行，导槽上部容纳有圆柱杆，推筒下端分别与一对摇柄通过一根连杆转动连接，推筒上端沿轴向开设有圆柱腔，能容纳该圆柱杆，圆柱杆外周和圆柱腔内周开设有相互吻合的螺旋槽，滚珠被置于圆柱杆和圆柱腔之间的螺旋槽内，两个模拟量信号发生器为电位器一和电位器二，圆柱杆上端穿过操作柄上端的颈部在手柄内通过联轴器一与相对手柄固定的电位器一同轴相连；操作柄上端的颈部在手柄内与主动齿轮同轴连接，手柄内安装有与主动齿轮啮合的从动齿轮，从动齿轮通过联轴器二与电位器二同轴连接，主动齿轮的直径大于圆孔，限制圆柱杆和导槽沿轴向相对位移，允许圆柱杆在导槽内旋转。3.根据权利要求1所述的电动多自由度柔性器械的通用控制部，其特征在于，所述传动仓内设有与所述电机一一对应的传动轴，传动轴背向轴管的一端各同心固定有一个转盘，各转盘背向轴管的一侧设有偏心的凸点，每个电机的输出轴上均套装有随输出轴转动的套筒，套筒背向输出轴的一面设有与转盘的凸点配合的凹孔。4.根据权利要求3所述的电动多自由度柔性器械的通用控制部，其特征在于，所述套筒和输出轴之间设有轴套，轴套与输出轴过盈配合，所述套筒套装在轴套外，与轴套滑动连接，套筒和轴套之间还设有弹簧三，套筒上开设有腰型孔，轴套与输出轴上还开设有能相互对齐的销孔，柱销插入套筒的腰型孔、轴套与输出轴的销孔，使弹簧三推动套筒远离轴套时，阻止套筒与轴套分离，并使套筒能随轴套同步旋转。
5.根据权利要求4所述的电动多自由度柔性器械的通用控制部，其特征在于，所述轴套靠近电机的一侧还设有条状杆，电机仓内还设有监测条状杆的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜林，冯庆敏，袁镇时，
申请(专利权)人：武汉智瓴医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：