力感知连接结构、手术机器人及手术系统技术方案

本发明专利技术涉及一种力感知连接结构、手术机器人及手术系统。该力感知连接结构包括：力戳卡组件，包括力感知套管以及戳卡安装部，戳卡安装部设置于力感知套管的侧面，力感知套管中安装手术器械的器械杆；末端连接件，设置于工具臂的末端，末端连接件具有安装腔，力戳卡组件与末端连接件对接时戳卡安装部安装于安装腔；以及无线连接组件，无线连接力戳卡组件与末端连接件，力戳卡组件与末端连接件对接后，无线连接组件能够无线供电，以采集器械杆对力感知套管的应力、进行处理得到器械杆受到的力矩，并将力矩传输到工具臂的第二电路板。通过无线连接以及无线传输的方式供电与传输信号，提高信号传输的稳定性与可靠性。信号传输的稳定性与可靠性。信号传输的稳定性与可靠性。

【技术实现步骤摘要】
力感知连接结构、手术机器人及手术系统


[0001]本专利技术涉及医疗设备
，特别是涉及一种力感知连接结构、手术机器人及手术系统。

技术介绍

[0002]戳卡广泛应用于现代微创手术医疗设备中，在腹腔手术机器人中，戳卡的应用非常重要，在使用过程中，需要通过戳卡装置连接手术器械的器械杆，所以戳卡需要被可靠固定工具臂的末端，通过工具臂带动戳卡及戳卡上的手术器械执行手术操作。手术器械执行手术操作时，器械杆与戳卡之间有相互应力，通常通过力感知套管结构来检测该应力。
[0003]目前的力感知套管结构电气连接基于弹簧顶针接触方式，在器械摆动时，套管与工具臂之间存在应力，传递到弹簧针接触节点，造成弹簧针内部磨损，甚至故障，失去弹性等情况，而且，弹簧顶针和对应接触铜柱长期应力会产生磨损，一旦磨损长度超过弹簧针弹性伸缩长度，会造成接触不良的情况，耐久性偏低，影响器械杆应力检测的准确性。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对目前力感知套管的电气连接基于弹簧顶针接触方式存在故障、影响检测准确性的问题，提供一种能够实现器械杆应力的准确检测、实现电气隔离的力感知连接结构、手术机器人及手术系统。
[0005]一种力感知连接结构，包括：
[0006]力戳卡组件，包括力感知套管以及戳卡安装部，所述戳卡安装部设置于所述力感知套管的侧面，所述力感知套管中安装手术器械的器械杆；
[0007]末端连接件，设置于工具臂的末端，所述末端连接件具有安装腔，所述力戳卡组件与所述末端连接件对接时所述戳卡安装部安装于所述安装腔；以及
[0008]无线连接组件，无线连接所述力戳卡组件与所述末端连接件，所述力戳卡组件与所述末端连接件对接后，所述无线连接组件能够无线供电，以采集所述器械杆对所述力感知套管的应力、进行处理得到所述器械杆受到的力矩，并将所述力矩传输到所述工具臂的第二电路板。
[0009]在其中一个实施例中，所述无线连接组件包括无线供电模组、信号采集处理模组以及信号传输模组；所述无线供电模组分设于所述力戳卡组件与所述末端连接件，所述信号采集处理模组设置于所述力感知套管，并电连接所述供电模组与所述信号传输模组，所述信号传输模组分设于所述戳卡安装部与所述末端连接件，所述无线供电模组为所述信号采集处理模组供电，使所述信号采集处理模组采集所述应力并得到所述力矩，所述信号传输模组将所述力矩传输至所述第二电路板。
[0010]在其中一个实施例中，所述无线供电模组包括无线连接的第一供电部分和第二供电部分，所述第一供电部分设置于所述力戳卡组件，所述第二供电部分设置于所述末端连接件；所述力戳卡组件与所述末端连接件对接时所述第二供电部分使所述第一供电部分产
生供电电压；
[0011]所述第一供电部分与所述信号采集处理模组电连接，并为所述信号采集处理模组供电。
[0012]在其中一个实施例中，所述力感知套管包括内套管与外套管，所述外套管套设于所述内套管的外侧，所述信号采集处理模组包括四个应变片，四个所述应变片均匀且间隔设置于所述内套管与所述外套管之间，四个所述应变片电连接形成全桥电路。
[0013]在其中一个实施例中，所述信号采集处理模组还包括连接电路板以及第一电路板，所述力感知套管还包括基座，所述外套管设置于所述基座，所述第一电路板设置于所述基座中，并电连接所述第一供电部分及所述连接电路板，所述连接电路板电连接所述全桥电路。
[0014]在其中一个实施例中，所述信号采集处理模组还包括第一控制单元及信号放大电路，所述第一控制单元及所述信号放大电路集成设置于所述第一电路板，所述信号放大电路电连接所述连接电路板及所述第一控制单元；所述第一控制单元包括模数转换器、第一存储模块、解耦模块以及第一传输模块，所述模数转换器电连接所述解耦模块与所述信号放大电路，所述第一存储模块电连接所述解耦模块，所述第一传输模块传输连接所述解耦模块与所述信号传输模组。
[0015]在其中一个实施例中，所述信号传输模组包括发射部件与接收部件，所述发射部件设置于所述戳卡安装部，所述接收部件设置于所述安装腔的内壁，所述力戳卡组件与所述末端连接件对接时，所述发射部件与所述接收部件对应设置，用于实现所述力矩传输；
[0016]所述发射部件电连接所述信号采集处理模组，所述接收部件电连接所述工具臂的第二控制单元。
[0017]在其中一个实施例中，所述末端连接件还具有限位件，所述限位件设置于所述安装腔，所述限位件用于对所述戳卡安装部限位。
[0018]在其中一个实施例中，所述第二供电部分包括供电电源、第二供电电路以及供电线圈，所述供电电源及所述第二供电电路电连接并设置于所述工具臂，所述供电线圈设置于所述末端连接件，并电连接所述第二供电电路，所述供电电源通过所述第二供电电路为所述供电线圈供电。
[0019]在其中一个实施例中，所述第一供电部分包括感应线圈以及第一供电电路，所述感应线圈设置于所述戳卡安装部，所述第一供电电路电连接所述感应线圈与所述信号采集处理模组，所述力戳卡组件与所述末端连接件对接后，所述供电线圈套设于所述感应线圈，所述感应线圈感应所述供电线圈中的交流电以产生感应电压，所述第一供电电路将所述感应电压转化为模拟电源信号与数字电源信号为所述信号采集处理模组供电；所述第一供电电路包括整流滤波电路、两个稳压电路、模拟信号电源以及数字信号电源，所述整流滤波电路电连接所述感应线圈与两个所述稳压电路，其中一个所述稳压电路电连接所述模拟信号电源，另一所述稳压电路电连接所述数字信号电源。
[0020]在其中一个实施例中，所述供电模组还包括导磁件，所述力戳卡组件与所述末端连接件对接后，所述导磁件位于所述戳卡安装部与所述安装腔的内壁之间。
[0021]一种手术机器人，包括机器人台车、工具臂、手术器械以及如上述任一技术特征所述的力感知连接结构，所述工具臂设置于所述机器人台车，所述力感知连接结构设置于工
具臂的末端，所述手术器械设置于所述工具臂，并穿过所述力感知连接结构伸出。
[0022]一种手术系统，包括显示台以及如上述技术特征所述的手术机器人，所述手术机器人的工具臂与所述显示台传输连接。
[0023]采用上述技术方案后，本专利技术至少具有如下技术效果：
[0024]本专利技术的力感知连接结构、手术机器人及手术系统，在该力感知连接结构中，力戳卡组件通过力感知套管安装手术器械的器械杆，并且，器械杆能够对力感知套管产生应力，戳卡安装部设置在力感知套管的侧面，当力戳卡组件与末端连接件对接连接时，戳卡安装部安装到末端连接件的安装腔中，使得力戳卡组件通过末端连接件安装到工具臂的末端。
[0025]当力戳卡组件与末端连接件对接后，无线连接组件能够实现力戳卡组件与末端连接件的无线连接，实现无线供电，使得无线连接组件能够为其在力感知组件的部分无线供电，进而采集器械杆对力感知套管的应力，并对该应力进行处理形成器械杆受到的力矩，同时，无线连接组件实现信号的无线传输，其能够接收信号采集处理模组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种力感知连接结构，其特征在于，包括：力戳卡组件，包括力感知套管以及戳卡安装部，所述戳卡安装部设置于所述力感知套管的侧面，所述力感知套管中安装手术器械的器械杆；末端连接件，设置于工具臂的末端，所述末端连接件具有安装腔，所述力戳卡组件与所述末端连接件对接时所述戳卡安装部安装于所述安装腔；以及无线连接组件，无线连接所述力戳卡组件与所述末端连接件，所述力戳卡组件与所述末端连接件对接后，所述无线连接组件能够无线供电，以采集所述器械杆对所述力感知套管的应力、进行处理得到所述器械杆受到的力矩，并将所述力矩传输到所述工具臂的第二电路板。2.根据权利要求1所述的力感知连接结构，其特征在于，所述无线连接组件包括无线供电模组、信号采集处理模组以及信号传输模组；所述无线供电模组分设于所述力戳卡组件与所述末端连接件，所述信号采集处理模组设置于所述力感知套管，并电连接所述供电模组与所述信号传输模组，所述信号传输模组分设于所述戳卡安装部与所述末端连接件，所述无线供电模组为所述信号采集处理模组供电，使所述信号采集处理模组采集所述应力并得到所述力矩，所述信号传输模组将所述力矩传输至所述第二电路板。3.根据权利要求2所述的力感知连接结构，其特征在于，所述无线供电模组包括无线连接的第一供电部分和第二供电部分，所述第一供电部分设置于所述力戳卡组件，所述第二供电部分设置于所述末端连接件；所述力戳卡组件与所述末端连接件对接时所述第二供电部分使所述第一供电部分产生供电电压；所述第一供电部分与所述信号采集处理模组电连接，并为所述信号采集处理模组供电。4.根据权利要求3所述的力感知连接结构，其特征在于，所述力感知套管包括内套管与外套管，所述外套管套设于所述内套管的外侧，所述信号采集处理模组包括四个应变片，四个所述应变片均匀且间隔设置于所述内套管与所述外套管之间，四个所述应变片电连接形成全桥电路。5.根据权利要求4所述的力感知连接结构，其特征在于，所述信号采集处理模组还包括连接电路板以及第一电路板，所述力感知套管还包括基座，所述外套管设置于所述基座，所述第一电路板设置于所述基座中，并电连接所述第一供电部分及所述连接电路板，所述连接电路板电连接所述全桥电路。6.根据权利要求5所述的力感知连接结构，其特征在于，所述信号采集处理模组还包括第一控制单元及信号放大电路，所述第一控制单元及所述信号放大电路集成设置于所述第一电路板，所述信号放大电路电连接所述连接电路板及所述第一控制单元；所述第一控制单元包括模数转换器、第一存储模块、解耦模块以及第...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：上海微创医疗机器人集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：