手术机械臂及手术机器人制造技术

本发明专利技术提供一种手术机械臂，包括术前摆位组件、远心操控组件及执行组件；远心操控组件包括静平台、第一动平台及设于静平台与第一动平台之间且并联设置的多个第一伸缩元件；静平台相对远离第一动平台的一侧固定连接术前摆位组件，第一动平台相对远离静平台的一侧固定连接执行组件，每个第一伸缩元件的两端分别转动连接于静平台与第一动平台；执行组件具有沿执行组件的长度方向上不动的远心不动点；远心操控组件能够驱动执行组件以远心不动点为摆动中心摆动，执行组件的伸缩路径穿过远心不动点；执行组件包括执行杆及设置于执行杆相对远离第一动平台一端的手术器具，执行杆的前后伸缩运动沿远心不动点运动，手术器具的摆动以远心不动点为摆动中心。心不动点为摆动中心。心不动点为摆动中心。

【技术实现步骤摘要】
手术机械臂及手术机器人
[0001]相关申请
[0002]本申请是2021年1月20日申请的、申请号为2021100771748、专利技术名称为“手术机械臂及手术机器人”的分案申请，且本申请要求2020年1月23日申请的，申请号为CN202010076420.3，专利技术名称为“手术机械臂及手术机器人”的中国专利申请的优先权，在此将其全文引入作为参考其全部内容通过引用结合在本申请中。


[0003]本专利技术涉及医疗器械
，尤其涉及一种手术机械臂及手术机器人。

技术介绍

[0004]微创手术的诞生在很大程度上克服了传统外科手术存在的刀口大、出血量大、并发症多以及手术风险大等缺陷。微创手术因为近年来的迅猛发展正逐步获得医务人员与患者的青睐，成为目前医学研究与临床应用的新兴领域。
[0005]通过手术机器人来辅助医生进行微创手术能够使得手术操作更为灵敏与精确。以达芬奇手术机器人为例，达芬奇手术机器人可以将医生的视野放大十倍，同时有效滤除医生的手部颤动，在微创手术领域具有广泛的临床应用。
[0006]适用于手术机器人的手术机械臂需要带动手术器具执行手术操作，而手术器具在使用时需要通过伸入皮肤表面上开设的微小创口来实现达到患者体内。这就要求手术器具以稳定、无颤动的状态将皮肤表面上开设的微小创口作为远心不动点执行手术操作。而目前的适用于手术机器人的手术机械臂，在临床表现上尚不能完全满足使用要求。目前的手术机械臂，在对手术器具的载荷能力以及执行精度上均较为薄弱。手术机械臂在载荷能力以及执行精度上的薄弱性限制了手术机器人在临床上的应用。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，有必要提供一种改进的手术机械臂及手术机器人，该手术机械臂的载荷能力以及执行精度提升，应用该手术机械臂的手术机器人在临床上具有更广泛的应用前景。
[0008]本专利技术提供一种手术机械臂，用于内窥镜微创手术机器人，包括依次连接的术前摆位组件、远心操控组件及执行组件；
[0009]所述远心操控组件包括静平台、第一动平台以及设置于所述静平台与所述第一动平台之间的多个第一伸缩元件，多个所述第一伸缩元件并联设置；
[0010]所述静平台相对远离所述第一动平台的一侧固定连接于所述术前摆位组件，所述第一动平台相对远离所述静平台的一侧固定连接于所述执行组件，每个所述第一伸缩元件的两端均分别转动连接于所述静平台与所述第一动平台；
[0011]所述执行组件具有预设的远心不动点，所述远心不动点为沿所述执行组件的长度方向上的固定不动点；所述远心操控组件具有多个自由度，能够驱动所述所述执行组件以
所述远心不动点为摆动中心进行摆动，且所述执行组件的伸缩路径穿过所述远心不动点；
[0012]所述执行组件包括执行杆及设置于所述执行杆相对远离所述第一动平台一端的手术器具，所述执行杆的前后伸缩运动沿着所述远心不动点运动，所述手术器具的摆动以所述远心不动点为摆动中心；
[0013]所述执行组件能够在所述术前摆位组件的驱动下实现位置调节，从而所述远心操控组件和所述术前摆位组件实现对所述执行组件的双级调整。
[0014]与现有技术相比，本专利技术提供的手术机械臂至少具有以下有益效果：
[0015]第一动平台、静平台以及位于第一动平台与静平台之间的多个并联设置的第一伸缩元件构成并联机构，利用并联机构的误差非累积特性提高了末端执行组件的运动精度，可利用术前摆位组件将执行组件大致移动到病灶处的位置，利用远心操控组件控制执行组件小幅度范围的内运动，从而控制手术器具进行灵活的手术操作，且有利于位置调整的高效化与精细化。
[0016]为了使手术机械臂能够更好地满足手术要求，在本专利技术的一个实施方式中，所述术前摆位组件能够驱动所述执行组件进行大范围的位置调节，所述远心操控组件能够驱动所述执行组件以所述远心不动点为摆动中心进行细微的位置调整，所述手术器具能够进行微移动。
[0017]如此设置，术前摆位组件用于实现执行组件的大致移动，远心操控组件用于实现执行组件的精准控制，能够减小手术中的位移误差和缩短响应时长，而且执行组件的载荷能力更大，灵活性更高。
[0018]在本专利技术的一个实施方式中，远心不动点的位置在单次的手术操作中是选定的，而在不同次的手术操作中是可变化的。
[0019]为了提高手术机械臂的灵活性，在本专利技术的一个实施方式中，所述执行组件相对所述远心不动点的摆动极限角度设为
±
20
°
，所述执行组件能够在以所述执行组件的伸缩路径为轴且顶角为40
°
的锥形空间内摆动。
[0020]如此设置，执行组件比较灵活，能够在较大范围内运动，可以协助医生实现较为复杂的手术操作。
[0021]为了提高手术机械臂的稳定性，各所述第一伸缩元件与所述第一动平台之间的多个转动连接点共圆设置，各所述第一伸缩元件与所述静平台之间的转动连接点共圆设置；位于所述静平台上的转动连接点所围设形成的圆形直径，是位于所述第一动平台上的转动连接点所围设形成的圆形直径的1.7倍。
[0022]如此设置，第一动平台在相对静平台运动的过程中具有较小的颤动，各个第一伸缩元件之间的误差总量能够相互弥补，从而使得手术机械臂的稳定性提升，同时可以相对压缩第一动平台与静平台所占用的空间体积，在结构轻量化与高性能之间具有最为平衡的结合性。
[0023]为了实现第一伸缩元件与第一动平台及静平台之间的转动连接，所述第一伸缩元件的两端分别设置有球铰接头与虎克铰链接头；所述第一伸缩元件通过所述球铰接头连接至所述静平台与所述第一动平台中的一者，并通过所述虎克铰链接头连接至所述静平台与所述第一动平台中的另一者。
[0024]如此设置，第一伸缩元件的两端能够分别与第一动平台以及静平台实现转动连
接，第一伸缩元件的连接性能较佳。
[0025]在本专利技术的一个实施方式中，第一伸缩元件的数量为三个、四个、五个或六个，多个第一伸缩元件之间均为独立驱动，所述第一动平台能够带动所述执行组件动作。
[0026]为了在实现第一伸缩元件与第一动平台及静平台之间转动连接的基础上兼顾成本，所述手术机械臂还包括缸套，所述缸套套设并转动连接于所述第一伸缩元件；所述缸套在相对远离所述第一伸缩元件的一端以及所述第一伸缩元件在相对远离所述缸套的一端上，分别设置有虎克铰链接头；所述缸套与所述第一伸缩元件中的一者，通过对应的所述虎克铰链接头连接至所述第一动平台；所述缸套与所述第一伸缩元件中的另一者，通过对应的所述虎克铰链接头连接至所述静平台。
[0027]如此设置，第一伸缩元件可以通过制造难度较低、成本低廉的虎克铰链接头便实现第一动平台与静平台之间的动力传输，无需设置造价高昂、容易损坏的球铰接头，具有较佳的性价比优势。
[0028]为了提高手术机械臂的运动稳定性，所述第一伸缩元件的数量为六个，所述第一伸缩元件与所述第一动平台之间的各转动连接点均相互间隔设置；且所述第一伸缩元件与所述静平台之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术机械臂(100)，用于内窥镜微创手术机器人，其特征在于，包括依次连接的术前摆位组件(10)、远心操控组件(20)及执行组件(30)；所述远心操控组件(20)包括静平台(21)、第一动平台(22)以及设置于所述静平台(21)与所述第一动平台(22)之间的多个第一伸缩元件(23)，多个所述第一伸缩元件(23)并联设置；所述静平台(21)相对远离所述第一动平台(22)的一侧连接于所述术前摆位组件(10)，所述第一动平台(22)相对远离所述静平台(21)的一侧连接于所述执行组件(30)，每个所述第一伸缩元件(23)的两端均分别转动连接于所述静平台(21)与所述第一动平台(22)；所述执行组件(30)具有预设的远心不动点，所述远心不动点为沿所述执行组件(30)的长度方向上的固定不动点；所述远心操控组件(20)具有多个自由度，能够驱动所述执行组件(30)以所述远心不动点为摆动中心进行摆动，且所述执行组件(30)的伸缩路径穿过所述远心不动点；所述执行组件(30)包括执行杆(31)及设置于所述执行杆(31)相对远离所述第一动平台(22)一端的手术器具(32)，所述执行杆(31)的前后伸缩运动沿着所述远心不动点运动，所述手术器具(32)的摆动以所述远心不动点为摆动中心；所述执行组件(30)能够在所述术前摆位组件(10)的驱动下实现位置调节，从而所述远心操控组件(20)和所述术前摆位组件(10)实现对所述执行组件(30)的双级调整。2.如权利要求1所述的手术机械臂(100)，其特征在于，所述术前摆位组件(10)能够驱动所述执行组件(30)进行大范围的位置调节，所述远心操控组件(20)能够驱动所述执行组件(30)以所述远心不动点为摆动中心进行细微的位置调整，所述手术器具(32)能够进行微移动。3.如权利要求1所述的手术机械臂(100)，其特征在于，所述远心不动点的位置在单次的手术操作中是选定的，而在不同次的手术操作中是可变化的。4.如权利要求1所述的手术机械臂(100)，其特征在于，所述执行组件(30)相对所述远心不动点的摆动极限角度设为
±
20
°
，所述执行组件(30)能够在以所述执行组件(30)的伸缩路径为轴且顶角为40
°
的锥形空间内摆动。5.如权利要求1所述的手术机械臂(100)，其特征在于，各所述第一伸缩元件(23)与所述第一动平台(22)之间的多个转动连接点(24)共圆设置，各所述第一伸缩元件(23)与所述静平台(21)之间的转动连接点(24)共圆设置；位于所述静平台(21)上的转动连接点(24)所围设形成的圆形直径，是位于所述第一动平台(22)上的转动连接点(24)所围设形成的圆形直径的1.7倍。6.如权利要求1所述的手术机械臂(100)，其特征在于，所述第一伸缩元件(23)的两端分别设置有球铰接头与虎克铰链接头(241)；所述第一伸缩元件(23)通过所述球铰接头连接至所述静平台(21)与所述第一动平台(22)中的一者，并通过所述虎克铰链接头(241)连接至所述静平台(21)与所述第一动平台(22)中的另一者。7.如权利要求1所述的手术机械臂(100)，其特征在于，所述第一伸缩元件(23)的数量为三个、四个...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄善灯，柳建飞，柏龙，陈晓红，
申请(专利权)人：诺创智能医疗科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：