用于腹腔镜手术的机器人系统技术方案

本发明专利技术涉及用于腹腔镜手术的机器人系统，包括支撑结构(230)，在所述支撑结构中可滑动地附装有至少一个臂(210；220)。每个臂(210；220)都包括彼此铰接的第一部件和第二部件(300，400)。第一部件(300)可转动地铰接到支撑结构(230)，并且第一部件可以围绕纵向轴线(L1)转动，而第二部件(400)可以接收用于附装工具(900)的具有至少两个自由度的关节(550)。第一部件(300)的纵向轴线(L1)与将第一部件(300)和第二部件(400)彼此连结起来的轴线(L2)基本垂直。本发明专利技术提供简化了的体系结构，其允许固定至臂(210；220)的工具精确且有效地运动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于保持和操纵手术工具或手术器械的机器人系统，所述机器人系统用于外科手术，尤其用于腹腔镜微创手术。本发明的机器人系统包括支撑结构，所述支撑结构可滑动地附装有一个或多个臂，所述一个或多个臂可以从远程操作站被遥控操作。附装到支撑结构的所述臂中的每个都构造为包括两个元件的关节连结的组件。两个元件彼此铰接，并且继而第一部件可以相对于支撑结构转动。
技术介绍
本专利技术通常应用于机器人手术领域，并且尤其应用于微创手术领域。与需要非常精确的手术工具操作的传统手术相比，在微创手术中，手术切口较小。通过这些切口执行外科手术，包括：引入视觉照相机(腹腔镜检查)以用于获得内脏的图像；以及将这些图像传递到电视监视器，通过所述电视监视器可以指导手术以执行这些手术程序。通过机器人手术进行的这些手术程序通过使用远程操作站遥控地执行，所述远程操作站经由专用的通信线路连接到机器人系统。机器人系统包括这样的体系结构，即，所述体系结构设计成具有如同人的手臂一样的行为表现，允许机械手臂布置在不同的位置中。这些体系结构由安装在支撑结构上的一个或几个臂形成并且由铰接部件形成，以便使这些体系结构可以在空间中适当地运动以操作工具、终端机构或末端执行器，例如夹钳或其它装置，来执行外科手术。通过远程操作站遥控地接收的命令来驱动运动。所述臂中的每个都是关节连结的结构，所述关节连结的结构包括若干部件，所述若干部件彼此铰接并且可转动地安装到支撑结构。具有关节连结的部件的机械手臂体系结构的一个示例是已知为选择顺应性装配机器手臂(Scara)的具有X轴和Y轴上的运动自由度的机器人，虽然这些运动自由度在竖直轴Z上的运动方面是有限的，其中，通常执行简单的、短距离的程序。这些体系结构的局限性典型地通过集约使用复杂的电子器件和机构而克服，以便提供适用于微创手术的机器人系统。这包括一种总体上由于复杂性而具有不期望的高成本的机器人系统。文献US2003208186说明了一种具有三个自由度的机器人机构，所述机器人机构包括支撑结构，所述支撑结构竖直地可滑动地附装有臂。该臂包括彼此铰接的第一部件和第二部件。第一部件继而铰接到支撑结构，并且工具借助所述第一部件可以定位。然而，这种体系结构具有以下缺点，即：该体系结构不能适当地定位工具以便通过手术器械(套针)插入该工具。文献US5762458涉及一种用于执行心脏微创外科手术程序的系统。该系统包括关节连结的臂，所述关节连结的臂适于在空间中操纵工具。所述臂具有几个自由度，并且在一个实施例中，所述臂设有：三个马达驱动的关节(所述马达驱动的关节可以在位移和转动方面被驱动)；两个被动的关节；和一个马达驱动的关节，所述马达驱动的关节可以被转动以用于驱动放置在臂端部处的工具。该机器人系统具有以下缺点，即：该机器人系统不能通过患者体内的切口完全有效地定位工具。
技术实现思路
本专利技术涉及一种机器人系统，所述机器人系统用于腹腔镜手术，尤其但不排外地用于微创手术。本专利技术的机器人系统具有基本比迄今为止用于相同目的的机器人系统更加简单的构造。除了此处提供的机器人系统的结构简单以外，本专利技术的特征在于提供一种用于腹腔镜手术的机器人系统，所述机器人系统具有特定的体系结构，所述特定的体系结构能够适当地定位工具、终端机构或末端执行器，例如夹钳或其它装置，来执行外科手术，所述特定的体系结构具有高度可动性以被适当地通过患者体内的切口引入。本专利技术的用于腹腔镜微创手术的机器人系统包括支撑结构，所述支撑结构包括竖直圆柱，臂可以围绕所述竖直圆柱的纵向轴线转动。该圆柱可以安装在固定的平台上，所述固定的平台优选地设有轮子以用于在必要的时候容易移动。一个或多个机械手臂竖直地可滑动地附装到圆柱。在支撑结构上设置有多于一个的机械手臂的情况下，所述臂附装成使得这些臂可以竖直地滑动位移，以便调节这些臂距地面的高度并且因此允许手术工具有效地定位在适当的位置中。机器人系统的臂中的每个都包括第一部件和第二部件。第一部件和第二部件二者通过轴或关节彼此铰接。另一方面，臂的第一部件可转动地安装在支撑结构上，并且继而所述第一部件适于围绕其纵向轴线转动。尤其，臂的第一部件可转动地安装在与支撑结构成一体的延伸部上。机械手臂的第二部件适于在其一个端部处接收用于附装手术工具或器械的具有至少两个局部自由度的关节。在设置多于一个的机械手臂的情况下，机械手臂可以彼此独立地围绕支撑结构的纵向轴线转动。该体系结构提供显著简化的组件。在本专利技术的某些实施例中，所述用于附装工具的具有至少两个自由度的关节可以具有三个自由度，例如万向节式关节。因而，通过在系统中引入两个局部自由度而实现适于操作工具通过患者体内的切口的、单个轴线的稳定性(通常沿着工具或器械的轴线的方向)和空间运动。因而，该组件设有总共五个自由度(四个自由度加上用于工具的定位和可操纵性的支撑结构竖直位移)，所以工具总是可以在由到通过套针在患者体内形成的腔体(例如，腹腔)中的穿透部位所限定的方向上定位。在一个实施例中，机械手臂的第一部件的纵向轴线可以至少与第一部件和第二部件的关节轴线基本垂直。机械手臂的第二部件可以包括两个杆，所述两个杆布置成彼此基本平行并且分开了一距离，该距离适于使得所述臂的第一部件的一个端部设置并铰接在所述两个杆上。这允许机械手臂的第一部件和第二部件无碰撞转动。本专利技术的用于腹腔镜微创手术的机器人系统的其它目的、优点和特征将从本专利技术的优选实施例的说明而变得明显。该说明以非限制性示例的方式给出并且在附图中示出。附图说明在附图中，图1是与根据本专利技术的机器人系统配合的远程操作系统的视图；图2是本专利技术的机器人系统的一个实施例的透视图，所述机器人系统包括两个臂的结构；图3是本专利技术的机器人系统的一个实施例的透视图；以及图4是机器人系统的运动链的示意图，其中示出自由度。具体实施方式附图中示出用于执行腹腔镜微创手术的远程操作系统100。远程操作系统100包括：工作站110，所述工作站110具有两个根据本发明的机器人系统200；和远程操作站120，所述远程操作站120用于操作和控制机器人系统200。远程操作站120包括三维的控制系统130，其用于以期望的放大倍数(缩放)和透视图显示出工作场所景象，所述透视图可以通过可用的臂中的一个的运动控制。操作员的控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.05.22 ES P2009013131.用于腹腔镜手术的机器人系统(200)，其包括支撑结构(230)，
在所述支撑结构中可滑动地附装有至少一个臂(210；220)，所述臂
(210；220)包括彼此铰接的第一部件(300)和第二部件(400)，
所述第一部件(300)可转动地铰接在所述支撑结构(230)上，其特
征在于，所述第一部件(300)能够围绕纵向轴线(L1)转动，并且
所述第二部件(400)能够接收用于附装工具(900)的具有至少两个
自由度的关节(550)。
2.根据权利要求1所述的机器人系统(200)，其中，所述第一
部件(300)的纵向轴线(L1)至少与用于将所述第一部件(300)和
所述第二部件(400)彼此连结起来的关节轴线(L2)基本垂直。
3.根据权利要求1或2所述的机器人系统(200)，其中，所述
支撑结构(230)包括竖直圆柱，所述臂(210，220)能够围...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·阿马特西尔沃，A·卡萨尔斯赫尔皮，M·弗里戈拉布隆，
申请(专利权)人：加泰罗尼亚理工大学，
类型：发明
国别省市：