【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于医用微创机器人领域，具体地涉及一种外科多臂微创手术机器人系统及其操作方法。
技术介绍
1、医用机器人，是指用于医院、诊所的医疗或辅助医疗的机器人。是一种智能型服务机器人，它能独自编制操作计划，依据实际情况确定动作程序，然后把动作变为操作机构的运动，医用机器人可分为多种类型。
2、但是，目前传统医用机器人体型庞大，占据空间大，移动困难，机械臂间控制系统不完备，手术机器人灵活性不足，在术中常由于机械臂自由度不足且易交叉干涉，主从控制延迟较大，不利于手术操作，且手术机器人行业存在垄断问题，依赖国外进口，导致器械更换时的耗材成本增加。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供一种外科多臂微创手术机器人系统及其操作方法，采取了如下技术方案：
2、一种外科多臂微创手术机器人系统，包括底座、设置在所述底座上的支柱和设置在所述支柱上的多个手术器械臂，所述底座与所述支柱的连接处设置有总控腔，所述总控腔用于控制所述手术器械臂的运动；多个所述手术器械臂分别设置在所述支柱的不同侧壁上，并交错设置在不同的空间内，所述手术器械臂的主体包括依次连接的器械臂、弯臂、支撑臂和手术器械，所述器械臂与所述支柱之间可转动连接。
3、进一步地，所述器械臂和所述弯臂之间设置有制动器，以实现手术器械臂的俯仰运动定位。
4、进一步地，每个所述手术器械臂与所述支柱之间的连接方式均相同；所述手术器械臂和所述支柱之间设置有立柱和立柱连接件，所述立柱连接件的一端与所
5、所述立柱和所述器械外臂之间设置有转轴，所述转轴两端分别与所述立柱和所述器械外臂的第二端同轴可转动连接。
6、进一步地，所述支撑臂的末端设置有器械底架，所述器械底架的第一端设置有开口，且所述器械底架的第一端与所述手术器械的一端连接，所述器械底架的第二端伸出所述支撑臂外；所述器械底架的第一端插设有器械托架，所述器械底架内设置有滑槽，且所述器械底架与所述手术器械连接。
7、进一步地，所述手术器械包括套管支架、套管底盘、伸缩制动器、套管和末端执行器；所述套管支架与所述器械底架的第二端固定连接；所述套管底盘设置在所述器械托架上，所述伸缩制动器设置在所述滑槽内；所述套管的第一端与所述套管底盘连接，所述套管的第二端穿过所述套管支架并延伸至所述器械底架外，所述套管的第二端设置有末端执行器，所述末端执行器用于连接手术器具执行手术动作。
8、进一步地，所述手术器械臂设置有四个，分别设定为第一手术器械臂、第二手术器械臂、第三手术器械臂和第四手术器械臂；
9、所述立柱对应设置有四个，分别设定为第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱；所述立柱连接件对应设置有四个，分别设定为第一立柱连接件、第二立柱连接件、第三立柱连接件和第四立柱连接件；
10、所述第一立柱连接件的一端与所述第一立柱的侧壁连接，所述第一立柱连接件的另一端与所述支柱的第一侧壁连接；所述第二立柱连接件的一端与所述第二立柱的侧壁连接，所述第二立柱连接件的另一端与所述支柱的第二侧壁连接；所述第三立柱连接件的一端与所述第三立柱的侧壁连接，所述第三立柱连接件的另一端与所述支柱的第三侧壁连接；所述第四立柱连接件的一端与所述第四立柱的侧壁连接，所述第四立柱连接件的另一端与所述支柱的第四侧壁连接。
11、进一步地，所述第一立柱连接件设置在所述支柱上靠近所述底座的一端；所述第四立柱连接件设置在所述支柱的顶部；所述第二立柱连接件设置在所述第一立柱连接件和所述第四立柱连接件之间，且所述第二立柱连接件和所述第三立柱连接件设置在所述支柱的同一高度。
12、进一步地，所述第四立柱上设置有摄像机臂，所述摄像机臂与所述手术器械臂的结构相同；所述支撑臂上设置有摄像单元，所述摄像单元包括摄像机、摄像机套管、摄像机底座和摄像机支座；所述摄像机底座的第一端的底部与所述支撑臂的末端可转动连接，所述摄像机底座的第一端的顶部与所述摄像机支座固定连接；所述摄像机底座的第二端设置有限位器，所述限位器的侧壁与所述摄像机底座连接；所述限位器的第一端与所述摄像机连接，所述限位器的第二端与所述摄像机套管的第一端连接，所述摄像机套管的第二端穿过所述摄像机支座并延伸至所述摄像机底座外；所述摄像机上设置有电源，所述电源为摄像机供电。
13、进一步地，所述支柱的第一侧壁上设置有推架，所述推架与所述总控腔上远离所述底座的一端连接。
14、进一步地，一种外科多臂微创手术机器人系统的操作方法，采用上述一项所述的外科多臂微创手术机器人系统，所述方法包括如下步骤：
15、s1、根据不同外科手术阶段的需求，选择合适的末端手术器具和摄像机与手术器械臂和摄像机臂进行连接，通过总控腔控制系统实现对三个手术器械臂和一个摄像机臂的控制；
16、s2、将摄像机深入手术区域，实时反馈手术图像；三个手术器械臂通过六自由度机械臂和俯仰制动器、偏转制动器、伸缩制动器控制末端手术器具进行手术操作；
17、s3、通过远程主端控制手术器械臂和摄像机臂进行手术，摄像机中实时图像可反馈到主端显示器中，便于医生观察和操作。
18、有益效果：
19、(1)本专利技术建立一种多臂微创手术机器人系统，能够填补国内口腔领域微创手术机器人的空白，打破了国外手术机器人的垄断，解决了依赖国外进口的问题；从端机器人系统与主端控制台分离，满足现代化手术需求；较大的底座面积能满足机器人各项性能稳定执行的需求。
20、(2)摄像单元的器械臂和三个由六自由度器械臂构成的手术机械臂错位分布在立柱的不同侧臂上，最大程度避免机械臂工作时的交叉干涉，减少闲置现象，降低耗材替换成本。
21、(3)六自由度器械臂保证术中工作角度调整的灵活性，通过制动器实现手术器械臂自锁关节，且自锁关节结构在微创手术的狭小空间内精细操作时可确保系统的稳定性，为手术末端微手术器械的工作提供安全保障。
22、(4)套管底盘内含有手术器械的控制部分和电路部分，通过套管可实时反馈末端器械及传感器的力感知信息；套管内部为柔性机械臂，适配传统手术器械及柔性改良蛇形、象鼻形器械的连接，可保证狭小不规则腔隙内操作的灵活性，从而避免视觉盲区导致的术中出血，拓宽机器人系统的手术部位、种类覆盖面。
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1.一种外科多臂微创手术机器人系统，包括底座、设置在所述底座上的支柱和设置在所述支柱上的多个手术器械臂，其特征在于，所述底座与所述支柱的连接处设置有总控腔，所述总控腔用于控制所述手术器械臂的运动；多个所述手术器械臂分别设置在所述支柱的不同侧壁上，并交错设置在不同的空间内，所述手术器械臂的主体包括依次连接的器械臂、弯臂、支撑臂和手术器械，所述器械臂与所述支柱之间可转动连接。
2.根据权利要求1所述的外科多臂微创手术机器人系统，其特征在于，所述器械臂和所述弯臂之间设置有制动器，以实现手术器械臂的俯仰运动定位。
3.根据权利要求2所述的外科多臂微创手术机器人系统，其特征在于，每个所述手术器械臂与所述支柱之间的连接方式均相同；所述手术器械臂和所述支柱之间设置有立柱和立柱连接件，所述立柱连接件的一端与所述立柱的侧壁连接，所述立柱连接件的另一端与所述支柱的侧壁连接；所述器械臂包括器械内臂和器械外臂，所述器械内臂的第一端与所述器械外臂的第一端可转动连接，所述器械内臂的第二端设置有齿轮轴，且所述器械内臂通过所述齿轮轴与所述制动器配合，以实现器械内臂和支撑臂之间的运动定位；
4.根据权利要求3所述的外科多臂微创手术机器人系统，其特征在于，所述支撑臂的末端设置有器械底架，所述器械底架的第一端设置有开口，且所述器械底架的第一端与所述手术器械的一端连接，所述器械底架的第二端伸出所述支撑臂外；所述器械底架的第一端插设有器械托架，所述器械底架内设置有滑槽，且所述器械底架与所述手术器械连接。
5.根据权利要求4所述的外科多臂微创手术机器人系统，其特征在于，所述手术器械包括套管支架、套管底盘、伸缩制动器、套管和末端执行器；所述套管支架与所述器械底架的第二端固定连接；所述套管底盘设置在所述器械托架上，所述伸缩制动器设置在所述滑槽内；所述套管的第一端与所述套管底盘连接，所述套管的第二端穿过所述套管支架并延伸至所述器械底架外，所述套管的第二端设置有末端执行器，所述末端执行器用于连接手术器具执行手术动作。
6.根据权利要求3所述的外科多臂微创手术机器人系统，其特征在于，所述手术器械臂设置有四个，分别设定为第一手术器械臂、第二手术器械臂、第三手术器械臂和第四手术器械臂；
7.根据权利要求6所述的外科多臂微创手术机器人系统，其特征在于，所述第一立柱连接件设置在所述支柱上靠近所述底座的一端；所述第四立柱连接件设置在所述支柱的顶部；所述第二立柱连接件设置在所述第一立柱连接件和所述第四立柱连接件之间，且所述第二立柱连接件和所述第三立柱连接件设置在所述支柱的同一高度。
8.根据权利要求7所述的外科多臂微创手术机器人系统，其特征在于，所述第四立柱上设置有摄像机臂，所述摄像机臂与所述手术器械臂的结构相同；所述支撑臂上设置有摄像单元，所述摄像单元包括摄像机、摄像机套管、摄像机底座和摄像机支座；所述摄像机底座的第一端底部与所述支撑臂的末端可转动连接，所述摄像机底座的第一端的顶部与所述摄像机支座固定连接；所述摄像机底座的第二端设置有限位器，所述限位器的侧壁与所述摄像机底座连接；所述限位器的第一端与所述摄像机连接，所述限位器的第二端与所述摄像机套管的第一端连接，所述摄像机套管的第二端穿过所述摄像机支座并延伸至所述摄像机底座外；所述摄像机上设置有电源，所述电源为摄像机供电。
9.根据权利要求1所述的外科多臂微创手术机器人系统，其特征在于，所述支柱的第一侧壁上设置有推架，所述推架与所述总控腔上远离所述底座的一端连接。
10.一种外科多臂微创手术机器人系统的操作方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的外科多臂微创手术机器人系统，所述方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种外科多臂微创手术机器人系统，包括底座、设置在所述底座上的支柱和设置在所述支柱上的多个手术器械臂，其特征在于，所述底座与所述支柱的连接处设置有总控腔，所述总控腔用于控制所述手术器械臂的运动；多个所述手术器械臂分别设置在所述支柱的不同侧壁上，并交错设置在不同的空间内，所述手术器械臂的主体包括依次连接的器械臂、弯臂、支撑臂和手术器械，所述器械臂与所述支柱之间可转动连接。
2.根据权利要求1所述的外科多臂微创手术机器人系统，其特征在于，所述器械臂和所述弯臂之间设置有制动器，以实现手术器械臂的俯仰运动定位。
3.根据权利要求2所述的外科多臂微创手术机器人系统，其特征在于，每个所述手术器械臂与所述支柱之间的连接方式均相同；所述手术器械臂和所述支柱之间设置有立柱和立柱连接件，所述立柱连接件的一端与所述立柱的侧壁连接，所述立柱连接件的另一端与所述支柱的侧壁连接；所述器械臂包括器械内臂和器械外臂，所述器械内臂的第一端与所述器械外臂的第一端可转动连接，所述器械内臂的第二端设置有齿轮轴，且所述器械内臂通过所述齿轮轴与所述制动器配合，以实现器械内臂和支撑臂之间的运动定位；所述器械外臂的第二端与所述立柱连接；
4.根据权利要求3所述的外科多臂微创手术机器人系统，其特征在于，所述支撑臂的末端设置有器械底架，所述器械底架的第一端设置有开口，且所述器械底架的第一端与所述手术器械的一端连接，所述器械底架的第二端伸出所述支撑臂外；所述器械底架的第一端插设有器械托架，所述器械底架内设置有滑槽，且所述器械底架与所述手术器械连接。
5.根据权利要求4所述的外科多臂微创手术机器人系统，其特征在于，所述手术器械包括套管支架、套管底盘、伸缩制动器、套管和末端执行器；所述套管支架与所述器械底架的第二端固定连接；所述套管底盘设置在所述器械托架上，所述伸缩制动器设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：申强，花语菲，洪嘉蔚，马中凯，陈塑，李春洁，高永卓，董为，牟星宇，李可，朱桂全，郭陟永，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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