腕转机构及手术机器人制造技术

本实用新型专利技术提出一种腕转机构及手术机器人，腕转机构包含支架、末端工具、两根缆绳以及四个驱动单元；支架设置有至少两对导槽，支架包含第一架体和第二架体，第二架体的近端可转动地连接于第一架体的远端，支架的导槽设置于第一架体和第二架体的至少其中之一，用以供缆绳布置而驱动末端工具实现俯仰运动；末端工具包含两个子部，两个子部分别可转动地连接于第二架体的远端，子部设置有导槽，用以供缆绳布置而驱动末端工具实现开合和偏摆运动；两根缆绳经过末端工具的导槽和支架的导槽并由第一架体的近端伸出；四个驱动单元，分别连接于两根缆绳的伸出于支架近端的四个端部。根缆绳的伸出于支架近端的四个端部。根缆绳的伸出于支架近端的四个端部。

【技术实现步骤摘要】
腕转机构及手术机器人


[0001]本技术涉及医疗器械
，尤其涉及一种腕转机构及手术机器人。

技术介绍

[0002]在例如腹腔镜手术等操作中，传统的器械是直筒形的，操作工具安装在直筒形器械的末端。上述工具由相对的钳口组成，可以抓持组织和夹闭血管。钳口以某种方式固定在一起以关闭和打开。除去钳口开合的自由度，末端工具和器械套筒相对固定，虽然操作者可以操纵器械将工具移动到需要的位置，但由于器械的套筒只有一个旋转自由度(例如末端工具绕套筒自身轴线的旋转自由度)，钳口相对于组织的方向很难调整。例如，在血管闭合中，末端工具需要沿血管横向闭合管腔，而传统腔镜器械常常因为入路与腹腔操作空间的限制，难以实现末端工具角度的灵活调整。
[0003]为实现钳口相对器械套筒的旋转，现有技术提出一种腕转器械，该种腕转器械采用缆绳与滑轮配合的结构，具体是由缆绳经过多组滑轮组导向来驱动末端工具的开合、俯仰和偏摆。
[0004]然而，上述现有腕转器械现采用传统轮绳驱动形式，长期使用后缆绳极易出现性能退化，例如缆绳在较大负载下塑性变形进而出现松弛，会直接降低操作精度和寿命，产品可靠性受限。并且，现有轮绳驱动结构复杂，零件数多，有多个腕部支撑件加3～4组滑轮组构成，为了保证操作精度，零件材料性能要求较高，装配工艺复杂，成本较高。再者，现有腕转器械采用3根缆绳，会导致装配工艺复杂，装配时绳子较多，容易产生装配错误。另外，现有腕转器械采用1个电机控制1根缆绳，即1个电机同时控制1根缆绳的两端，容易导致难以控制缆绳，且长期使用后产生松弛问题。

技术实现思路

[0005]本技术的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种操作精度和可靠性较高、成本较低、装配简单的腕转机构。
[0006]本技术的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种具有上述腕转机构的手术机器人。
[0007]为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0008]根据本技术的一个方面，提供一种腕转机构，其中，所述腕转机构包含支架、末端工具、两根缆绳以及四个驱动单元；所述支架设置有至少两对导槽，所述支架包含第一架体和第二架体，所述第二架体的近端可转动地连接于所述第一架体的远端，所述支架的导槽设置于所述第一架体和所述第二架体的至少其中之一，用以供所述缆绳布置而驱动所述末端工具实现俯仰运动；所述末端工具包含两个子部，所述两个子部分别可转动地连接于所述第二架体的远端，所述子部设置有导槽，用以供所述缆绳布置而驱动所述末端工具实现开合和偏摆运动；所述两根缆绳经过所述末端工具的导槽和所述支架的导槽并由所述第一架体的近端伸出；所述四个驱动单元，分别连接于所述两根缆绳的伸出于所述支架近
端的四个端部。
[0009]根据本技术的其中一个实施方式，在所述四个驱动单元相配合地收紧或者释放所述两根缆绳的四个端部的过程中，所述两根缆绳的总长度不变。
[0010]根据本技术的其中一个实施方式，所述末端工具的俯仰运动由所述第二架体的转动运动实现；所述末端工具的开合和偏摆运动由所述两个子部的转动运动共同实现。
[0011]根据本技术的其中一个实施方式，所述第一架体设置有至少一对导槽，所述第二架体设置有至少一对导槽；其中：所述第一架体的至少一对导槽由至少一段弧形曲面构成，至少一段所述弧形曲面的轴线，与所述第二架体的转动轴线平行；所述第二架体的至少一对导槽由至少一段弧形曲面构成，所述第二架体的至少一对导槽与所述第一架体的至少一对导槽的延伸方向不相同。
[0012]根据本技术的其中一个实施方式，所述支架的导槽仅设置于所述第一架体，所述第一架体设置有至少两对导槽；其中：所述第一架体的近端的导槽由至少一段弧形曲面构成，至少一段所述弧形曲面的轴线，与所述第二架体的转动轴线平行；所述第一架体的远端的导槽由至少一段弧形曲面构成，所述第一架体的近端导槽与远端导槽的延伸方向不相同。
[0013]根据本技术的其中一个实施方式，所述第一架体设置有一对导槽，所述第二架体设置有两对导槽，所述第二架体的属于同一对的两个导槽分别设置于所述第二架体的两侧，在所述第二架体的一侧，属于不同对的至少两个导槽的延伸方向不相同。
[0014]根据本技术的其中一个实施方式，在所述第二架体的一侧，属于不同对的至少两个导槽共同形成“Y”字型、“V”字型或者“X”字型的槽型。
[0015]根据本技术的其中一个实施方式，所述第一架体和所述第二架体的转动轴线，与所述第二架体和所述末端工具的转动轴线在空间上互为正交的关系。
[0016]根据本技术的另一个方面，提供一种手术机器人，其中，所述手术机器人包含本技术提出的并在上述实施方式中所述的腕转机构。
[0017]由上述技术方案可知，本技术提出的腕转机构及手术机器人的优点和积极效果在于：
[0018]本技术提出的腕转机构通过四个驱动单元分别独立驱动两根缆绳的四个驱动端，即采用每根缆绳由两台驱动单元配合驱动，以此代替现有腕转器械的采用一台电机控制一根缆绳的设计。据此，本技术通过驱动单元的相对运动能够保证缆绳在整个生命周期中保持张紧状态，提高器械的操作精度和可靠性。再者，本技术仅采用两根缆绳驱动末端工具的开合、俯仰和偏摆三个自由度的耦合运动，相比现有腕转器械，本技术能够减少一根缆绳，从而减少零件降低成本。另外，本技术将现有的腕转器械的腕部多个结构件加滑轮组的传统设计优化为具有导槽的一体式部件，显著减少器械零件数量和降低装配难度。同时由于驱动单元可以补偿缆绳的松弛退化，也降低了对缆绳材料的性能要求。因此本技术综合多个方面能够实现成本的显著降低。
附图说明
[0019]通过结合附图考虑以下对本技术的优选实施方式的详细说明，本技术的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本技术的示范性图解，并非一定
是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：
[0020]图1是根据一示例性实施方式示出的一种腕转机构的立体图；
[0021]图2是图1示出的腕转机构的分解示意图；
[0022]图3是根据另一示例性实施方式示出的一种腕转机构的分解示意图。
[0023]附图标记说明如下：
[0024]110.第一架体；
[0025]111.第一转接部；
[0026]112.弧形曲面；
[0027]113.弧形曲面；
[0028]120.第二架体；
[0029]121.第二转接部；
[0030]122.第三转接部；
[0031]130.第一轴；
[0032]140.第二轴；
[0033]200.手术钳；
[0034]210.夹臂；
[0035]211.第四转接部；
[0036]300.缆绳；
[0037]G11、G31、G32、G3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种腕转机构，其特征在于：所述腕转机构包含支架、末端工具、两根缆绳以及四个驱动单元；所述支架设置有至少两对导槽，所述支架包含第一架体和第二架体，所述第二架体的近端可转动地连接于所述第一架体的远端，所述支架的导槽设置于所述第一架体和所述第二架体的至少其中之一，用以供所述缆绳布置而驱动所述末端工具实现俯仰运动；所述末端工具包含两个子部，所述两个子部分别可转动地连接于所述第二架体的远端，所述子部设置有导槽，用以供所述缆绳布置而驱动所述末端工具实现开合和偏摆运动；所述两根缆绳经过所述末端工具的导槽和所述支架的导槽并由所述第一架体的近端伸出；所述四个驱动单元，分别连接于所述两根缆绳的伸出于所述支架近端的四个端部。2.根据权利要求1所述的腕转机构，其特征在于，在所述四个驱动单元相配合地收紧或者释放所述两根缆绳的四个端部的过程中，所述两根缆绳的总长度不变。3.根据权利要求1所述的腕转机构，其特征在于，所述末端工具的俯仰运动由所述第二架体的转动运动实现；所述末端工具的开合和偏摆运动由所述两个子部的转动运动共同实现。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓文，毛颖，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：瑞龙诺赋上海医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：