一种内镜手术机器人系统技术方案

一种内镜手术机器人系统，包括驱动装置、传动装置和末端执行装置，末端执行装置包括并联腕关节运动平台，传动装置包括多根关节传动丝和手术器械传动丝，多根关节传动丝并联连接并联腕关节运动平台以控制并联腕关节运动平台平移和转动，手术器械传动丝经并联腕关节运动平台连接手术器械，驱动装置连接多根关节传动丝和手术器械传动丝，并经配置为多根关节传动丝控制并联腕关节运动平台平移和转动、及手术器械传动丝与并联腕关节运动平台整体平移提供驱动。内镜手术机器人系统可实现高灵巧性和高准确性的远程内镜手术器械操作，其结构小巧，可使内镜手术器械小型化，其控制简单、灵巧，广泛适应于与各种内窥镜的配合操作，具有很好的兼容性。很好的兼容性。很好的兼容性。

【技术实现步骤摘要】
一种内镜手术机器人系统


[0001]本专利技术涉及医疗机器人
，尤其涉及一种内镜手术机器人系统。

技术介绍

[0002]内镜手术通常是指将内窥镜通过人体自然腔道或者人工建立的通道对病灶位置进行观测，同时将手术器械穿过内窥镜的器械通道或者外置固定的通道进行相关的手术操作。常见的内镜手术有消化内镜手术，膀胱镜手术，经自然腔道内镜手术等。与腹腔镜微创手术中的刚性器械(例如达芬奇系统中的)相比，用于内镜手术的器械必须满足严格的尺寸和柔性要求才能与内窥镜配合使用。此外，内镜手术需要多种高灵巧性的远端手术器械来执行一系列手术步骤。多功能器械包括电刀、夹钳和注射针，用于标记、液体注射、环切和粘膜下剥离。然而，目前商用的内镜手术器械的自由度有限。例如，传统的电刀和注射针只有整体平移或者器械的伸出/缩回。因此，需要具有高灵巧性的远端内镜手术器械以降低内镜医生的学习曲线，且实现更加直观的操作。此外，需要手术机器人允许内镜医生远程操作并执行准确的手术操作，从而提高医生的手术表现并加快患者的康复。
[0003]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于克服上述
技术介绍
的缺陷，提供一种内镜手术机器人系统。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种内镜手术机器人系统，包括驱动装置、传动装置和末端执行装置，所述末端执行装置包括并联腕关节运动平台，所述传动装置包括多根关节传动丝和手术器械传动丝，所述多根关节传动丝并联连接所述并联腕关节运动平台以控制所述并联腕关节运动平台平移和转动，所述手术器械传动丝经过所述并联腕关节运动平台连接手术器械，所述驱动装置连接所述多根关节传动丝和所述手术器械传动丝，并经配置为所述多根关节传动丝控制所述并联腕关节运动平台平移和转动提供驱动，以及为所述手术器械传动丝与所述并联腕关节运动平台整体平移提供驱动。
[0007]进一步地，所述多根关节传动丝和所述手术器械传动丝上分别设置有鞘，所述鞘固定在所述驱动装置上。
[0008]进一步地，所述末端执行装置还包括并联腕关节底座，所述多根关节传动丝的鞘插入并固定在所述腕关节底座的间隔通孔中，所述多根关节传动丝穿过所述腕关节底座后插入所述腕关节运动平台的间隔孔中，由从所述间隔孔另一端插入的固定管经压扁后固定，所述手术器械传动丝穿过所述并联腕关节底座和所述并联腕关节运动平台的中间通孔。
[0009]进一步地，所述驱动装置经配置以进一步为所述手术器械传动丝进行相对于所述
并联腕关节运动平台的伸缩或旋转运动提供驱动。
[0010]进一步地，所述多根关节传动丝为4根关节传动丝，所述4根关节传动丝沿所述并联腕关节运动平台的周向间隔固定，其中，对角的一对关节传动丝的差异化移动产生第一个转动/弯曲自由度，另一对关节传动丝的差异化移动产生第二个转动/弯曲自由度，所述4根关节传动丝还共同产生轴向的整体平移自由度。
[0011]进一步地，所述驱动装置包括两个正反牙丝杠滑块模块，所述一对关节传动丝分布固定在其中一个正反牙丝杠滑块模块的正牙丝杠滑块和反牙丝杠滑块上，所述另一对关节传动丝分布固定在另一个正反牙丝杠滑块模块的正牙丝杠滑块和反牙丝杠滑块上。
[0012]进一步地，所述驱动装置包括驱动装置上层和驱动装置下层，所述驱动装置下层经配置以驱动所述驱动装置上层和所述手术器械传动丝一同移动，所述多根关节传动丝随着所述驱动装置上层一同移动，所述驱动装置上层经配置以分别驱动所述多根关节传动丝移动。
[0013]进一步地，所述驱动装置上层和所述驱动装置下层分别设置有丝杠滑块结构，所述驱动装置上层通过其丝杠滑块结构驱动所述多根关节传动丝移动，所述驱动装置下层通过其丝杠滑块结构驱动所述驱动装置上层和所述手术器械传动丝移动。
[0014]进一步地，所述驱动装置还包括手术器械自由度增量模块，所述驱动装置下层经配置以驱动所述手术器械自由度增量模块一同移动，所述手术器械自由度增量模块经配置为所述手术器械传动丝增加伸缩自由度和/或旋转自由度。
[0015]进一步地，所述手术器械自由度增量模块包括丝杠滑块结构和/或齿轮结构，所述手术器械自由度增量模块通过其丝杠滑块结构驱动所述手术器械传动丝进行相对于所述并联腕关节运动平台的伸缩运动，和/或，通过所述齿轮结构驱动所述手术器械传动丝进行旋转运动。
[0016]本专利技术具有如下有益效果：
[0017]本专利技术提出一种内镜手术机器人系统，是一种柔性并联腕关节机器人系统，其末端执行装置设有并联腕关节运动平台，其传动装置采用多根关节传动丝并联连接所述并联腕关节运动平台以控制所述并联腕关节运动平台平移和转动，并采用手术器械传动丝经过所述并联腕关节运动平台连接手术器械，由连接所述多根关节传动丝和所述手术器械传动丝的驱动装置为所述多根关节传动丝控制所述并联腕关节运动平台平移和转动提供驱动，并为所述手术器械传动丝与所述并联腕关节运动平台整体平移提供驱动。借助本专利技术的柔性并联腕关节机器人系统，可实现高灵巧性和高准确性的远程内镜手术器械操作，其结构小巧，可使内镜手术器械小型化，其控制简单、灵巧，且广泛适应于与各种内窥镜进行配合操作，具有很好的兼容性。
[0018]与现有技术相比，本专利技术实施例的突出优点在于：
[0019](1)结构小巧：末端执行装置和传动装置的直径在2.5
‑
3.5mm之间，驱动装置通过正反牙驱动结构实现小型化。
[0020](2)刚柔平衡：末端执行装置采用镍钛丝构建并联腕关节。丝
‑
鞘结构是腕关节具有一定的柔性，同时并联结构可以增加关节的刚度。
[0021](3)灵巧度高：末端执行装置具有灵巧的腕关节，不同的手术器械根据其功能增加相应的自由度。
[0022](4)控制简单：器械的自由度与腕关节运动解耦，从而简化运动学模型的建立。
[0023](5)兼容性好：可以兼容医院常用的内窥镜系统，可加快市场化进程。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例的柔性并联腕关节机器人系统。
[0025]图2为本专利技术实施例的柔性并联腕关节机器人的驱动装置。
[0026]图3为本专利技术实施例的柔性并联腕关节机器人的驱动装置正反牙丝杠滑块模块。
[0027]图4为本专利技术实施例的柔性并联腕关节机器人的丝
‑
鞘传动装置。
[0028]图5为本专利技术实施例的柔性并联腕关节机器人的末端执行装置。
[0029]图6为本专利技术实施例的柔性并联腕关节电刀的末端执行装置。
[0030]图7为本专利技术实施例的柔性并联腕关节电刀的驱动装置。
[0031]图8为本专利技术实施例的柔性并联腕关节夹钳的末端执行装置。
[0032]图9为本专利技术实施例的柔性并联腕关节夹钳的驱动装置。
[0033]图10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内镜手术机器人系统，其特征在于，包括驱动装置、传动装置和末端执行装置，所述末端执行装置包括并联腕关节运动平台，所述传动装置包括多根关节传动丝和手术器械传动丝，所述多根关节传动丝并联连接所述并联腕关节运动平台以控制所述并联腕关节运动平台平移和转动，所述手术器械传动丝经过所述并联腕关节运动平台连接手术器械，所述驱动装置连接所述多根关节传动丝和所述手术器械传动丝，并经配置为所述多根关节传动丝控制所述并联腕关节运动平台平移和转动提供驱动，以及为所述手术器械传动丝与所述并联腕关节运动平台整体平移提供驱动。2.如权利要求1所述的内镜手术机器人系统，其特征在于，所述多根关节传动丝和所述手术器械传动丝上分别设置有鞘，所述鞘固定在所述驱动装置上。3.如权利要求2所述的内镜手术机器人系统，其特征在于，所述末端执行装置还包括并联腕关节底座，所述多根关节传动丝的鞘插入并固定在所述并联腕关节底座的间隔通孔中，所述多根关节传动丝穿过所述腕关节底座后插入所述并联腕关节运动平台的间隔孔中，由从所述间隔孔另一端插入的固定管经压扁后固定，所述手术器械传动丝穿过所述并联腕关节底座和所述并联腕关节运动平台的中间通孔。4.如权利要求1至3任一项所述的内镜手术机器人系统，其特征在于，所述驱动装置经配置以进一步为所述手术器械传动丝进行相对于所述并联腕关节运动平台的伸缩或旋转运动提供驱动。5.如权利要求1至4任一项所述的内镜手术机器人系统，其特征在于，所述多根关节传动丝为4根关节传动丝，所述4根关节传动丝沿所述并联腕关节运动平台的周向间隔固定，其中，对角的一对关节传动丝的差异化移动产生第一个转动/弯曲自由度，另一对关节传动丝的差异化移动产生第二个转...

【专利技术属性】
技术研发人员：高沪昕，肖霄，任洪亮，
申请(专利权)人：香港中文大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：