【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗机器人，特别是涉及一种柔性内窥镜手术机器人系统。
技术介绍
1、内窥镜手术机器人已被广泛应用在腹腔手术中，其中最典型的机器人系统为直觉外科公司的达芬奇机器人。该类机器人系统主要包括外科医生控制台，床旁机械臂系统和成像系统。床旁机械臂系统主要有包括内窥镜支撑臂和多个手术器械支撑臂，其均采用刚性结构。现如今，微创手术正在往单孔腹腔镜和经自然腔道内镜手术方向发展，所以上述采用刚性结构的手术机器人系统需要往柔性结构方向发展。
2、柔性内窥镜是经自然腔道内镜手术或消化道手术的重要成像手段。目前市面上有许多商用的内窥镜系统，包括奥林巴斯gif-2tq260m，富士eg-530d，乐普智影gs-60dq等。目前，消化道手术均由医生手持内窥镜和控制手术器械来完成。由于此过程不符合医生的直观操作，医生需要经过长期的训练。此外，长时间的手术操作会增加医生的身体负担，从而降低手术效率和准确度。
3、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
1、为了弥补上述现有技术的不足，本专利技术提出一种柔性内窥镜手术机器人系统。
2、本专利技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
3、一种柔性内窥镜手术机器人系统，包括柔性内窥镜和手术器械，所述柔性内窥镜配置有驱动模块，所述驱动模块经配置以提供内窥镜插入部轴向运动、内窥镜插入部转动和内窥镜远端弯曲自
4、在一些实施例中，所述柔性内窥镜包括近端、被动弯曲段和主动弯曲段，所述主动弯曲段靠近所述手术器械的末端执行器，所述驱动模块包括柔性内窥镜整体平移和转动的驱动模块和柔性内窥镜主动弯曲段的驱动模块，所述柔性内窥镜整体平移和转动的驱动模块控制所述近端来驱动内窥镜插入部轴向运动和转动，所述柔性内窥镜主动弯曲段的驱动模块控制所述主动弯曲段产生两个远端弯曲自由度。
5、在一些实施例中，所述内窥镜的驱动模块采用上下扣合结构，下层为柔性内窥镜整体平移和转动的驱动模块，上层为柔性内窥镜主动弯曲段的驱动模块。
6、在一些实施例中，所述柔性内窥镜整体平移和转动的驱动模块包括直线滑台和大扭矩关节电机，所述柔性内窥镜主动弯曲段的驱动模块包括两个齿轮副传递单元，所述直线滑台用于驱动内窥镜整体平移，所述大扭矩关节电机设置在所述直线滑台上，用于驱动内窥镜整体转动，所述两个齿轮副传递单元的伺服电机安装在所述大扭矩关节电机上，用于分别控制两个远端弯曲自由度，所述直线滑台、所述大扭矩关节电机和所述两个齿轮副传递单元通过适配内窥镜近端操作部的外形的连接件集成为一个完整内窥镜驱动模块。
7、在一些实施例中，所述大扭矩关节电机通过l形支撑板与所述直线滑台的滑块连接，还包括c形夹持工具，所述c形夹持工具的一端设置有支撑座，所述支撑座支撑所述内窥镜的近端头部并通过大扭矩电机连接块与所述大扭矩关节电机连接，所述c形夹持工具的另一端设置有上下夹紧件，所述上下夹紧件夹紧所述内窥镜的近端。
8、在一些实施例中，所述大扭矩电机连接块上设置有手术器械驱动装置支撑座，所述手术器械的驱动端安装在所述手术器械驱动装置支撑座上。
9、在一些实施例中，所述柔性内窥镜的近端设有大手轮和小手轮，所述两个齿轮副传递单元包括内窥镜大手轮啮合件及其同轴齿轮和传动齿轮、内窥镜小手轮啮合件及其同轴齿轮和传动齿轮、以及用于安装各齿轮轴的支撑板，所述内窥镜小手轮啮合件同心设置在所述内窥镜大手轮啮合件内部，所述内窥镜大手轮啮合件和所述内窥镜小手轮啮合件各自的同轴齿轮与各自的传动齿轮啮合并通过传动齿轮连接各自的伺服电机。
10、在一些实施例中，所述手术器械包括驱动端、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驱动丝，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，所述手术器械驱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驱动丝，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驱动丝与所述并联腕关节运动平台整体平移提供驱动；其中，所述驱动装置包括驱动装置下层和位于所述驱动装置下层上方的上层绳驱端和上层电机端，所述驱动装置下层为所述上层绳驱端和所述上层电机端提供轴向平移运动，所述上层电机端与所述上层绳驱端相连，所述上层绳驱端与所述手术器械驱动丝相连；所述驱动装置下层包括下层的电机和上层的滑台结构，所述下层的电机通过齿轮机构与所述上层的滑台结构相连。
11、在一些实施例中，所述手术器械为柔性并联腕关节电刀，所述上层电机端包括两个电机，所述上层绳驱端包括两个正反牙丝杠滑块模块，所述两个电机分别与两个正反牙丝杠滑块模块相连，每个正反牙丝杠滑块模块控制一对关节传动丝；所述柔性并联腕关节电刀的驱动丝安装在所述上层绳驱端上。
12、在一些实施例中，所述手术器械为柔性并联腕关节夹钳，所述上层电机端包括上下两层，每层有两个电机，所述上层绳驱端包括上下两层，下层有两个正反牙丝杠滑块模块，上层有一个丝杠滑块结构、一个转轴以及与所述转轴相连的齿轮副，所述齿轮副安装在所述丝杠滑块结构的滑块上，所述柔性并联腕关节夹钳的驱动丝连接所述齿轮副；下层两个电机分别与两个正反牙丝杠滑块模块相连，每个正反牙丝杠滑块模块控制一对关节传动丝；上层两个电机分别与所述丝杠滑块结构的丝杠及所述转轴相连；优选地，所述转轴为其中一段为d形的光轴，所述齿轮副包括d孔齿轮，所述光轴的d形段与所述d孔齿轮配合连接。
13、本专利技术与现有技术对比的有益效果包括：
14、本专利技术通过在柔性内窥镜配置有驱动模块且将手术器械的驱动端与内窥镜的驱动模块相耦合，实现了手术器械能够随内窥镜一起轴向运动和转动，省去了额外的手动操作，方便简单，可以直观的实现远程操作；本专利技术内窥镜手术机器人系统可以允许医生远程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。此外该内窥镜手术机器人系统具有良好的可靠度和实现高精度要求。
15、进一步地，本专利技术通过在内窥镜和手术器械的驱动装置均集成在内窥镜近端操作部，从而实现驱动装置的高度集成，减小整体机器人系统的体积；驱动装置采用模块化设计，不仅可以根据实际需求适配，还可以实现术中内窥镜和手术器械的快速拆卸；本专利技术采用刚柔平衡，灵巧度高的柔性并联腕关节结构，确保了系统执行的高精准度和可靠性；本专利技术内窥镜的远端弯曲和轴向运动/转动解耦，且所采用的并联腕关节器械的运动学容易构建以及手术器械的控制和内窥镜的控制互不影响，控制简单，便于使用人员学习和操作；本专利技术实现了手术器械的丝-鞘传动管的轴线和内窥镜器械通道插入部的轴线相重合，保证末端手术执行器稳定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，包括柔性内窥镜和手术器械，所述柔性内窥镜配置有驱动模块，所述驱动模块经配置以提供内窥镜插入部轴向运动、内窥镜插入部转动和内窥镜远端弯曲自由度，所述手术器械的驱动端与内窥镜的驱动模块相耦合以使所述手术器械能够随内窥镜一起轴向运动和转动。
2.如权利要求1所述的柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述柔性内窥镜包括近端、被动弯曲段和主动弯曲段，所述主动弯曲段靠近所述手术器械的末端执行器，所述驱动模块包括柔性内窥镜整体平移和转动的驱动模块和柔性内窥镜主动弯曲段的驱动模块，所述柔性内窥镜整体平移和转动的驱动模块控制所述近端来驱动内窥镜插入部轴向运动和转动，所述柔性内窥镜主动弯曲段的驱动模块控制所述主动弯曲段产生两个远端弯曲自由度。
3.如权利要求2所述的柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述内窥镜的驱动模块采用上下扣合结构，下层为柔性内窥镜整体平移和转动的驱动模块，上层为柔性内窥镜主动弯曲段的驱动模块。
4.如权利要求2所述的柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述柔性内窥镜整体平移和转动的驱动模块
5.如权利要求4所述的柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述大扭矩关节电机通过L形支撑板与所述直线滑台的滑块连接，还包括C形夹持工具，所述C形夹持工具的一端设置有支撑座，所述支撑座支撑所述内窥镜的近端头部并通过大扭矩电机连接块与所述大扭矩关节电机连接，所述C形夹持工具的另一端设置有上下夹紧件，所述上下夹紧件夹紧所述内窥镜的近端。
6.如权利要求5所述的柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述大扭矩电机连接块上设置有手术器械驱动装置支撑座，所述手术器械的驱动端安装在所述手术器械驱动装置支撑座上。
7.如权利要求4至6任一项所述的柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述柔性内窥镜的近端设有大手轮和小手轮，所述两个齿轮副传递单元包括内窥镜大手轮啮合件及其同轴齿轮和传动齿轮、内窥镜小手轮啮合件及其同轴齿轮和传动齿轮、以及用于安装各齿轮轴的支撑板，所述内窥镜小手轮啮合件同心设置在所述内窥镜大手轮啮合件内部，所述内窥镜大手轮啮合件和所述内窥镜小手轮啮合件各自的同轴齿轮与各自的传动齿轮啮合并通过传动齿轮连接各自的伺服电机。
8.如权利要求1至7任一项所述的柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述手术器械包括驱动端、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驱动丝，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，所述手术器械驱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驱动丝，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驱动丝与所述并联腕关节运动平台整体平移提供驱动；其中，所述驱动装置包括驱动装置下层和位于所述驱动装置下层上方的上层绳驱端和上层电机端，所述驱动装置下层为所述上层绳驱端和所述上层电机端提供轴向平移运动，所述上层电机端与所述上层绳驱端相连，所述上层绳驱端与所述手术器械驱动丝相连；所述驱动装置下层包括下层的电机和上层的滑台结构，所述下层的电机通过齿轮机构与所述上层的滑台结构相连。
9.如权利要求8所述的柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述手术器械为柔性并联腕关节电刀，所述上层电机端包括两个电机，所述上层绳驱端包括两个正反牙丝杠滑块模块，所述两个电机分别与两个正反牙丝杠滑块模块相连，每个正反牙丝杠滑块模块控制一对关节传动丝；所述柔性并联腕关节电刀的驱动丝安装在所述上层绳驱端上。
10.如权利要求8所述的柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述手术器械为柔性并联腕关节夹钳，所述上层电机端包括上下两层，每层有两个电机，所述上层绳驱端包括上下两层，下层有两个正反牙丝杠滑块模块，上层有一个丝杠滑块结构、一个转轴以及与所述转轴相连的齿轮副，所述齿轮副安装在所述丝杠滑块结构的滑块上，所述柔性并联腕关节夹钳的驱动丝连接所述齿轮副；下层两个电机分别与两个正反牙丝杠滑块模块相连，每个正反牙丝...
【技术特征摘要】
1.一种柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，包括柔性内窥镜和手术器械，所述柔性内窥镜配置有驱动模块，所述驱动模块经配置以提供内窥镜插入部轴向运动、内窥镜插入部转动和内窥镜远端弯曲自由度，所述手术器械的驱动端与内窥镜的驱动模块相耦合以使所述手术器械能够随内窥镜一起轴向运动和转动。
2.如权利要求1所述的柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述柔性内窥镜包括近端、被动弯曲段和主动弯曲段，所述主动弯曲段靠近所述手术器械的末端执行器，所述驱动模块包括柔性内窥镜整体平移和转动的驱动模块和柔性内窥镜主动弯曲段的驱动模块，所述柔性内窥镜整体平移和转动的驱动模块控制所述近端来驱动内窥镜插入部轴向运动和转动，所述柔性内窥镜主动弯曲段的驱动模块控制所述主动弯曲段产生两个远端弯曲自由度。
3.如权利要求2所述的柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述内窥镜的驱动模块采用上下扣合结构，下层为柔性内窥镜整体平移和转动的驱动模块，上层为柔性内窥镜主动弯曲段的驱动模块。
4.如权利要求2所述的柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述柔性内窥镜整体平移和转动的驱动模块包括直线滑台和大扭矩关节电机，所述柔性内窥镜主动弯曲段的驱动模块包括两个齿轮副传递单元，所述直线滑台用于驱动内窥镜整体平移，所述大扭矩关节电机设置在所述直线滑台上，用于驱动内窥镜整体转动，所述两个齿轮副传递单元的伺服电机安装在所述大扭矩关节电机上，用于分别控制两个远端弯曲自由度，所述直线滑台、所述大扭矩关节电机和所述两个齿轮副传递单元通过适配内窥镜近端操作部的外形的连接件集成为一个完整内窥镜驱动模块。
5.如权利要求4所述的柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述大扭矩关节电机通过l形支撑板与所述直线滑台的滑块连接，还包括c形夹持工具，所述c形夹持工具的一端设置有支撑座，所述支撑座支撑所述内窥镜的近端头部并通过大扭矩电机连接块与所述大扭矩关节电机连接，所述c形夹持工具的另一端设置有上下夹紧件，所述上下夹紧件夹紧所述内窥镜的近端。
6.如权利要求5所述的柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述大扭矩电机连接块上设置有手术器械驱动装置支撑座，所述手术器械的驱动端安装在所述手术器械驱动装置支撑座上。
7.如权利要求4至6任一项所述的柔性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，所述柔性内窥镜的近端设有大手轮和小手轮，所述两个齿轮副传递单元包括内窥镜大手轮啮...
【专利技术属性】
技术研发人员：高沪昕，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：
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