一種主從一體型外科手術機器人系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種主從一體型外科手術機器人系統，包括擺位裝置，所述擺位裝置通過擺位固定座與伸縮裝置相連，所述伸縮裝置的一端設置有主操作手，另一端設置有從端手術器械，所述主操作手通過主手連接件與伸縮裝置連接，主操作手通過支撐架設置在主手連接件的下方，所述從端手術器械通過手持滑臺與伸縮裝置連接，所述從端手術器械通過手術器械連接座設置在手持滑臺的一側，所述伸縮裝置內部設置有驅動裝置，所述驅動裝置接收主操作手的編碼器發出的信號。本發明的主從外科手術機器人系統克服了通信時延的問題，提高了手術操作過程的可靠性和安全性。
【專利說明】一種主從一體型外科手術機器人系統
【技術領域】:
[0001]本發明涉及醫療器械【技術領域】，更具體的說涉及一種外科手術機器人系統。
【背景技術】:
[0002]醫療機器人具有定位準確、運行穩定、靈巧性強、工作范圍大、不怕輻射和感染等優點，廣泛的應用于各種手術中。醫用機器人不僅可以協助醫生完成手術部位的精確定位，而且可以實現手術最小損傷，提高疾病診斷、手術治療的精度與質量，提高手術安全，縮短治療時間，降低醫療成本。近年來其研究已經成為機器人應用的新領域。
[0003]外科手術機器人的使用，有助于提高外科醫生手術的精度，解決外科醫生手部的顫抖、疲勞、肌肉神經的反饋、是醫生能夠在最舒適的狀態下進行手術操作，對于提高手術成功率、減輕患者痛苦具有重要價值。目前，外科手術機器人一般采用主從遙控作業方式，現有的外科手術機器人系統中的主操作手和從端手術器械相互獨立，兩者之間通過網絡進行通信。由于網絡通信時延的存在，降低了手術操作過程中的可靠性和穩定性。因此，為了避免現有技術中存在的問題予以改進。
【發明內容】
:
[0004]本發明的目的就是針對現有技術之不足，而提供一種主從一體型外科手術機器人系統，其克服了主從外科手術機器人系統通信時延的問題，提高了手術操作過程的可靠性和安全性。
[0005]本發明的技術解決措施如下:一種主從一體型外科手術機器人系統，包括擺位裝置，所述擺位裝置通過擺位固定座與伸縮裝置相連，所述伸縮裝置的一端設置有主操作手，另一端設置有從端手術器械，所述主操作手通過主手連接件與伸縮裝置連接，主操作手通過支撐架設置在主手連接件的下方，所述從端手術器械通過手持滑臺與伸縮裝置連接，所述從端手術器械通過手術器械連接座設置在手持滑臺的一側，所述伸縮裝置內部設置有驅動裝置，所述驅動裝置接收主操作手的編碼器發出的信號。
[0006]作為上述技術方案的優選，所述的伸縮裝置為兩個平行設置的平行四連桿機構組成，包括上橫桿、側橫桿、長連桿、短連桿和連桿托架，所述側橫桿貼合在所述上橫桿長度方向的兩側，并通過銷軸與橫桿連接，所述橫桿與側橫桿所圍合的空間內設置有長連桿和短連桿，所述長連桿和短連桿的一端分別鉸接在連桿托架的兩端，所述長連桿的另一端通過銷軸與橫桿相連，所述短連桿的另一端通過銷軸與橫桿和側橫桿相連。
[0007]作為上述技術方案的優選，所述的主手連接件通過銷軸與所述伸縮裝置的上橫桿和側橫桿的一端相連。
[0008]作為上述技術方案的優選，所述的手持滑臺通過銷軸與所述伸縮裝置的上橫桿和側橫桿的另一端相連。
[0009]作為上述技術方案的優選，所述的手持滑臺的底端設置有夾持從端手術器械的手
持套管夾。[0010]作為上述技術方案的優選，所述的擺位固定座與伸縮裝置的連桿托架固定聯接。
[0011]作為上述技術方案的優選，所述的擺位裝置包括卡槽、擺座、第一關節、第一連桿、第二關節、第二連桿和第三關節，所述擺座通過卡槽設置在手術床上，卡槽固定在所述擺座的頂端面上，所述擺座上設置有第一關節，第一關節通過旋轉軸和一對軸承與第一連桿連接，所述第一連桿上還設置有第二關節，第二關節通過旋轉軸與一對軸承與第一連桿連接，所述第一關節設置在第一連桿的底端面上，第二關節設置在第一連桿的頂端面上，所述第二關節的側上方設置有第三關節，所述第二關節與第三關節之間設置有第二連桿，所述第二連桿為平行四邊形機構。
[0012]作為上述技術方案的優選，所述的第二連桿通過銷軸與所述第二關節與第三關節連接，所述第三關節通過旋轉軸與一對軸承與擺位固定座連接。
[0013]作為上述技術方案的優選，所述的手術器械連接座通過卡扣卡設在所述手持滑臺上。
[0014]本發明的有益效果在于:外科手術機器人系統采用主從一體型結構形式，主操作手直接通過機械裝置將運動傳遞給從端手術器械，避免了兩者之間的通信延時，提高了手術操作的安全性和穩定性。其中，主操作手具有足夠的工作空間，伸縮裝置和擺位裝置可以滿足術前擺位的要求，從端手術器械可以做到快速更換，可以滿足臨床手術的實際要求，與現有技術相比有如下優點:
[0015]1.所述的主操作手和從端手術器械是一體的，即主操作手和從端手術器械通過伸縮裝置連接在一起，主操作手的運動可以直接帶動從端手術器械的運動，主操作手運動時，通過設置在伸縮裝置內部的 驅動裝置采集主操作手編碼盤的信號，然后驅動裝置給從端手術器械的電機發送指令，使從端手術器械運動。
[0016]2.所述伸縮裝置為平行四邊形機構，可以使得手術器械的末端為遠心不動點，即在伸縮裝置的作用下，無論從端手術器械如何運動，手術過程中其末端的位置保持不變。
[0017]3.所述擺位裝置具有多個自由度，通過各個關節的轉動可使從端手術器械到達指定的位置，完全滿足外科手術對工作空間的特定要求。
[0018]4.所述主操作手的運動方向和從端手術器械的運動方向是相同的，由于該系統中伸縮裝置為平行四邊形機構，基于平行四邊形的運動機理，使得主操作手和從端手術器械的運動方向保持完全一致。
[0019]5.所述的從端手術器械可以快速更換，通過手術器械連接座，使得不同類型的手術器械的更換變得十分容易和快捷。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0020]圖1為本發明主從一體型外科手術機器人系統的結構示意圖；
[0021]圖2為本發明主從一體型外科手術機器人系統伸縮裝置的分解結構示意圖；
[0022]圖3為本發明主從一體型外科手術機器人系統擺位裝置的結構示意圖；
[0023]圖4為本發明主從一體型外科手術機器人系統總體結構示意圖。
[0024]圖中，10、主操作手；11、支撐架；20、主手連接件；30、伸縮裝置；31、上橫桿；32、側橫桿；33、長連桿；34、短連桿；35、連桿托架；40、手持滑臺；41、銷孔；50、從端手術器械；51、手術器械連接座；60、擺位固定座；70、擺位裝置；71、卡槽；72、擺座；73、第一關節；74、第一連桿；75、第二關節；76、第二連桿；77、第三關節。
【具體實施方式】:
[0025]實施例:以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效，本實施例中提到的“上方”、“下方”、“頂部”、“底端”等描述是按照通常的意義而定義的，比如，參考重力的方向定義，重力的方向是下方，相反的方向是上方，類似地在上方的是頂部或者頂端，在下方的是底部或底端，也僅為便于敘述明了，而非用以限定本發明可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，也當視為本發明可實施的范疇，實施例中所述的“第一”、“第二”和“第三”同樣是為了方便敘述而定義的。
[0026]如圖1至4所示，一種主從一體型外科手術機器人系統，包括擺位裝置70、安裝在擺位裝置70上的伸縮裝置30以及連接在伸縮裝置30兩端的主操作手10和從端手術器械50，其中擺位裝置70可以用來進行術前擺位，將從端手術器械50擺位到指定的位置，手術過程中，醫生通過主操作手10來控制從端手術器械50的運動，從而可以滿足規定的手術作業要求。
[0027]主從一體型外科手術機器人系統各個部分的具體連接關系為:擺位裝置70通過擺位固定座60與伸縮裝置30相連，所述伸縮裝置30的一端設置有主操作手10，另一端設置有從端手術器械50，所述主操作手10通過主手連接件20與伸縮裝置30連接，主操作手10通過支撐架11設置在主手連接件20的下方，所述從端手術器械50通過手持滑臺40與伸縮裝置30連接，所述從端手術器械50通過手術器械連接座51設置在手持滑臺40的一側，所述手術器械連接座51通過卡扣卡設在所述手持滑臺40上，這樣從端手術器械可以快速更換，通過手術器械連接座51使得不同類型的手術器械的更換變得十分容易和快捷。
[0028]所述伸縮裝置30內部設置有驅動裝置，所述驅動裝置接收主操作手10的編碼器發出的信號，然后驅動裝置給從端手術器械的電機發送指令，使從端手術器械運動，這里所述的驅動裝置與電機未在圖中標示出。伸縮裝置30為兩個平行設置的平行四連桿機構組成，包括上橫桿31、側橫桿32、長連桿33、短連桿34和連桿托架35，所述側橫桿32貼合在所述上橫桿31長度方向的兩側，并通過銷軸與橫桿31連接，所述橫桿31與側橫桿32所圍合的空間內設置有長連桿33和短連桿34，所述長連桿33和短連桿34的一端分別鉸接在連桿托架35的兩端，所述長連桿33的另一端通過銷軸與橫桿31相連，所述短連桿34的另一端通過銷軸與橫桿31和側橫桿32相連。
[0029]主手連接件20通過銷軸與所述伸縮裝置30的上橫桿31和側橫桿32的一端相連，所述手持滑臺40通過銷軸與所述伸縮裝置30的上橫桿31和側橫桿32的另一端相連，手持滑臺40通過伸縮裝置30可對從端手術器械50做一些微調，將從端手術器械50調試到方便手術的位置，手持滑臺40的底端設置有夾持從端手術器械50的手持套管夾，所述手持套管夾可以夾持從端手術器械50的細長端，起到一個導向和約束的作用，所述擺位固定座60與伸縮裝置30的連桿托架35固定聯接，通過擺位固定座60將擺位裝置70與伸縮裝置30相連。
[0030]擺位裝置70包括卡槽71、擺座72、第一關節73、第一連桿74、第二關節75、第二連桿76和第三關節77，所述擺座72通過卡槽71設置在手術床上，卡槽71固定在所述擺座72的頂端面上，所述擺座72上設置有第一關節73，第一關節73通過旋轉軸和一對軸承與第一連桿74連接，所述第一連桿74上還設置有第二關節75，第二關節75通過旋轉軸與一對軸承與第一連桿74連接，所述第一關節74設置在第一連桿74的底端面上，第二關節75設置在第一連桿74的頂端面上，所述第二關節75的側上方設置有第三關節77，所述第二關節75與第三關節77之間設置有第二連桿76，所述第二連桿76為平行四邊形機構，所述第二連桿76通過銷軸與所述第二關節75與第三關節77連接，所述第三關節77通過旋轉軸與一對軸承與擺位固定座60連接。
[0031]工作原理:通過主操作手10的運動帶動從端手術器械50的運動，主操作手10運動時，通過設置在伸縮裝置30內部的驅動裝置采集主操作手編碼盤的信號，然后驅動裝置給從端手術器械的電機發送指令，使從端手術器械運動主操作手10可以對從端手術器械50的姿態進行控制。手持滑臺40和擺位裝置70可以用來進行術前擺位，將從端手術器械50擺位到指定的位置，手術過程中，醫生通過主操作手10來控制從端手術器械50的運動，從而可以滿足規定的手術作業要求。所述從端手術器械50通過手術器械連接座51設置在手持滑臺40的一側，所述手術器械連接座51通過卡扣卡設在所述手持滑臺40上，這樣從端手術器械可以快速更換，通過手術器械連接座51使得不同類型的手術器械的更換變得十分容易和快捷。
[0032]所述實施例用以例示性說明本發明，而非用于限制本發明。任何本領域技術人員均可在不違背本發明的精神及范疇下，對所述實施例進行修改，因此本發明的權利保護范圍，應如本發明的權利要求所列。
【權利要求】
1.一種主從一體型外科手術機器人系統，其特征在于:包括擺位裝置(70)，所述擺位裝置(70)通過擺位固定座(60)與伸縮裝置(30)相連，所述伸縮裝置(30)的一端設置有主操作手(10)，另一端設置有從端手術器械(50)，所述主操作手(10)通過主手連接件(20)與伸縮裝置(30)連接，主操作手(10)通過支撐架(11)設置在主手連接件(20)的下方，所述從端手術器械(50)通過手持滑臺(40)與伸縮裝置(30)連接，所述從端手術器械(50)通過手術器械連接座(51)設置在手持滑臺(40)的一側，所述伸縮裝置(30)內部設置有驅動裝置，所述驅動裝置接收主操作手(10)的編碼器發出的信號。
2.根據權利要求1所述的一種主從一體型外科手術機器人系統，其特征在于:所述伸縮裝置(30)為兩個平行設置的平行四連桿機構組成，包括上橫桿(31)、側橫桿(32)、長連桿(33)、短連桿(34)和連桿托架(35)，所述側橫桿(32)貼合在所述上橫桿(31)長度方向的兩側，并通過銷軸與橫桿(31)連接，所述橫桿(31)與側橫桿(32)所圍合的空間內設置有長連桿(33)和短連桿(34)，所述長連桿(33)和短連桿(34)的一端分別鉸接在連桿托架(35)的兩端，所述長連桿(33)的另一端通過銷軸與橫桿(31)相連，所述短連桿(34)的另一端通過銷軸與橫桿(31)和側橫桿(32)相連。
3.根據權利要求1所述的一種主從一體型外科手術機器人系統，其特征在于:所述主手連接件(20)通過銷軸與所述伸縮裝置(30)的上橫桿(31)和側橫桿(32)的一端相連。
4.根據權利要求1所述的一種主從一體型外科手術機器人系統，其特征在于:所述手持滑臺(40)通過銷軸與所述伸縮裝置(30)的上橫桿(31)和側橫桿(32)的另一端相連。
5.根據權利要求4所述的一種主從一體型外科手術機器人系統，其特征在于:所述手持滑臺(40)的底端設置有夾持從端手術器械(50)的手持套管夾。
6.根據權利要求1所述的一種主從一體型外科手術機器人系統，其特征在于:所述擺位固定座(60)與伸縮裝置(30)的連桿托架(35)固定聯接。
7.根據權利要求1所述的一種主從一體型外科手術機器人系統，其特征在于:所述擺位裝置(70)包括卡槽(71)、擺座(72)、第一關節(73)、第一連桿(74)、第二關節(75)、第二連桿(76)和第三關節(77)，所述擺座(72)通過卡槽(71)設置在手術床上，卡槽(71)固定在所述擺座(72)的頂端面上，所述擺座(72)上設置有第一關節(73)，第一關節(73)通過旋轉軸和一對軸承與第一連桿(74)連接，所述第一連桿(74)上還設置有第二關節(75)，第二關節(75)通過旋轉軸與一對軸承與第一連桿(74)連接，所述第一關節(74)設置在第一連桿(74)的底端面上，第二關節(75)設置在第一連桿(74)的頂端面上，所述第二關節(75)的側上方設置有第三關節(77)，所述第二關節(75)與第三關節(77)之間設置有第二連桿(76)，所述第二連桿(76)為平行四邊形機構。
8.根據權利要求7所述的一種主從一體型外科手術機器人系統，其特征在于:所述第二連桿(76)通過銷軸與所述第二關節(75)與第三關節(77)連接，所述第三關節(77)通過旋轉軸與一對軸承與擺位固定座(60)連接。
9.根據權利要求1所述的一種主從一體型外科手術機器人系統，其特征在于:所述手術器械連接座(51)通過卡扣卡設在所述手持滑臺(40)上。
【文檔編號】A61B19/00GK104013471SQ201410284301
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月23日 優先權日:2014年6月23日
【發明者】孫玉寧, 閆志遠, 杜志江 申請人:蘇州康多機器人有限公司