專利名稱：基于內(nèi)窺鏡的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)窺鏡外科手術(shù)中所用醫(yī)療設(shè)備的零部件。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)90年代初期，醫(yī)療外科機(jī)器人的研制取得了飛躍性的發(fā)展， 一批研究成果相繼
被報(bào)道。醫(yī)療外科機(jī)器人與人類相比機(jī)器人具有定位準(zhǔn)確、運(yùn)行穩(wěn)定、靈巧性強(qiáng)、工作范
圍大、不怕輻射和感染等特點(diǎn)。醫(yī)療外科機(jī)器人不僅可以協(xié)助醫(yī)生完成手術(shù)部位的精確定位， 解決外科醫(yī)生手部的顫動(dòng)、疲勞、肌肉神經(jīng)的反饋，而且可以實(shí)現(xiàn)手術(shù)最小損傷，提高疾病 診斷、手術(shù)治療的精度與質(zhì)量，增加手術(shù)安全系數(shù)，縮短治療時(shí)間，降低醫(yī)療成本。
作為一種重要的微創(chuàng)外科手術(shù)，內(nèi)窺鏡(光學(xué)內(nèi)窺鏡、光導(dǎo)纖維內(nèi)窺鏡)手術(shù)近年來得到 了迅速發(fā)展。電子內(nèi)窺鏡手術(shù)除具有普通內(nèi)窺鏡手術(shù)創(chuàng)傷小、可減輕患者痛苦、術(shù)后恢復(fù)快、 有利于降低醫(yī)療成本等特點(diǎn)外，還具有畫面清晰、便于圖像保存與傳輸，遠(yuǎn)程會(huì)診及教學(xué)等 特點(diǎn)。
在傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡被廣泛應(yīng)用的同時(shí)，各國的專家學(xué)者也在對(duì)內(nèi)窺鏡進(jìn)行不斷的改造，主要
包括兩個(gè)方面的改造 一方面是將被動(dòng)介入的內(nèi)窺鏡，利用機(jī)器人技術(shù)，將其該改成主動(dòng)行 走的內(nèi)窺鏡，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制和對(duì)障礙的回避，能夠攜帶內(nèi)鏡通過復(fù)雜的腔道；另一方面是在 傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡上利用機(jī)器人技術(shù)，增加機(jī)器人輔助手術(shù)系統(tǒng)，提高了手術(shù)中內(nèi)窺鏡的穩(wěn)定性 和減緩手術(shù)過程中醫(yī)生的勞動(dòng)強(qiáng)度。
迄今為止，已經(jīng)獲得美國FDA認(rèn)證的達(dá)芬奇系統(tǒng)和Zeus系統(tǒng)是微創(chuàng)手術(shù)典型系統(tǒng)。在 顯微外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)方面，日本東京大學(xué)通過internet網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程手術(shù)，并在700km 以外實(shí)施了 lmm血管縫合實(shí)驗(yàn)，但該系統(tǒng)在醫(yī)生操作過程中不能感受力反饋信息。國內(nèi)自主 研發(fā)的醫(yī)療機(jī)器人主要是針對(duì)外科定位，如北京航空航天大學(xué)和海軍總醫(yī)院聯(lián)合開發(fā)的腦外 科定位機(jī)器人系統(tǒng)。但是這些成果中，機(jī)器人系統(tǒng)均不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜手術(shù)操作，如縫合和打結(jié)。
發(fā)明目的
本實(shí)用新型的目的在于克服內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)中存在無法實(shí)現(xiàn)管腔內(nèi)縫合、部分臟器切除 困難等不足而提供一種基于內(nèi)窺鏡下的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人，在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有內(nèi)窺鏡功能的同時(shí)增加 了縫合功能、增強(qiáng)了切割、磨削與切除物排出體外等主要功能。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于內(nèi)窺鏡的 外科手術(shù)機(jī)器人，采用平面一關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)，具有8+l個(gè)自由度，包括垂直方向的垂直運(yùn)動(dòng)和 水平方向的手動(dòng)調(diào)整關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，三個(gè)自由度實(shí)現(xiàn)位置調(diào)整，三個(gè)自由度實(shí)現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整，外加 一個(gè)開合運(yùn)動(dòng)。位置和姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)由雙四連桿機(jī)構(gòu)來完成，用于保證機(jī)器人的位置變化時(shí) 姿態(tài)保持不變。雙四連桿機(jī)構(gòu)釆用新型的絲傳動(dòng)方式，既簡化了體積，又減輕了重量，滿足 了醫(yī)療機(jī)器人體積小、重量輕的特點(diǎn)。
為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的可通過下述的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)-
基于內(nèi)窺鏡下的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人，由最前端的手指，和依次設(shè)置的固定手指的圓弧運(yùn)動(dòng) 關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)、弧形導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)、直線運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)、小臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)、垂直方向位置 調(diào)整關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。
最前端的手指，包括有外套筒39和內(nèi)套筒38構(gòu)成的本體、設(shè)置在本體內(nèi)套筒尾端內(nèi)的 第六電機(jī)54、本體外套筒尾端內(nèi)的第七電機(jī)57、本體外套筒上的第一限位器；第七電機(jī)輸出 端設(shè)置有器械旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，由依次設(shè)置的第二主動(dòng)法蘭56、傳動(dòng)塊、固定在本體內(nèi)套筒尾 端外側(cè)的內(nèi)擋環(huán)，以及鎖定在本體內(nèi)套筒前端外側(cè)的外擋環(huán)41、密布在內(nèi)擋環(huán)與本體外套筒 之間的鋼珠37和密布在外擋環(huán)與本體外套筒之間的鋼珠37所構(gòu)成，第二主動(dòng)法蘭上設(shè)置有 第二限位器；本體內(nèi)套筒內(nèi)38設(shè)置有凸臺(tái)，卡住由內(nèi)套筒前端伸出的支撐管44;支撐管前 端設(shè)置有器械快換機(jī)構(gòu)，由依次設(shè)置抵在支撐塊45上的壓縮彈簧46、支撐柱51、指端更換 工具48構(gòu)成，指端更換工具48為手術(shù)刀、手術(shù)鑷子、手術(shù)剪刀或是電凝電切手術(shù)刀，設(shè)置 有兩條連通的互成60 120度的溝槽，底板上溝槽的長度為3(K50mm;尾端設(shè)置有間隔套 的第六電機(jī)54，其輸出端設(shè)置有器械開合機(jī)構(gòu)，由依次設(shè)置在支撐管44內(nèi)的第一主動(dòng)法蘭 40、扭轉(zhuǎn)彈簧49、鋼珠37、從動(dòng)管、螺桿43、第二銷軸52、套接在第二銷軸上的支撐塊45、 第一銷軸50、外套固定于支撐管上內(nèi)套固定于從動(dòng)管上的軸承和內(nèi)螺紋套所構(gòu)成；內(nèi)螺紋套 設(shè)置有溝槽，第一銷軸50與第二銷軸52穿過溝槽固定于支撐管44上。
固定手指58的圓弧運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征是第三電機(jī)19與夾持手指的緊箍14設(shè)置在支 撐板15上，支撐板15與弧形導(dǎo)軌16的滑塊相連接，弧形導(dǎo)軌16的導(dǎo)軌通過齒扇18與弧形 導(dǎo)軌支架17相連接，第三電機(jī)軸19上設(shè)置有小齒輪20，小齒輪20與齒扇18嚙合。
弧形導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征是力傳感器21固定設(shè)置于弧形導(dǎo)軌支架17和自轉(zhuǎn)傳動(dòng) 軸22之間，自轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸外部套裝有隔套25，端部套裝有軸承，穿過自轉(zhuǎn)軸承座24的自轉(zhuǎn)傳 動(dòng)軸22通過自轉(zhuǎn)聯(lián)軸器26和自轉(zhuǎn)聯(lián)軸器滑塊27與第四電機(jī)29的軸相連接，自轉(zhuǎn)軸承座24 固定有自轉(zhuǎn)軸承蓋23 ，第四電機(jī)29通過自轉(zhuǎn)電機(jī)支架28與固定在斜滑臺(tái)31上的自轉(zhuǎn)軸承座24相聯(lián)接。
直線運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征是由第五電機(jī)30、斜滑臺(tái)31和斜滑臺(tái)支架8組成；
小臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征是第一小臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)中第一小臂9 一端通過第一臂前轉(zhuǎn)
軸與斜滑臺(tái)支架8相連接，另一端通過第一臂后轉(zhuǎn)軸與過渡架13相連接，第一小臂前轉(zhuǎn)軸與
后轉(zhuǎn)軸上分別設(shè)置有鋼絲輪，其兩端均設(shè)置有軸承，兩只鋼絲輪通過鋼絲相連接，第二電機(jī)
設(shè)置于過渡架13上；第二小臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)中第二小臂11 一端通過第二臂后轉(zhuǎn)軸與大臂2
相連，另一端通過第二臂前轉(zhuǎn)軸與過渡架13相連接，第二小臂前轉(zhuǎn)軸與后轉(zhuǎn)軸上分別設(shè)置有
鋼絲輪，其兩端均設(shè)置有軸承，兩只鋼絲輪通過鋼絲連接，支撐板固定于鋼絲輪上，簡支板
上設(shè)置有頂部頂在支撐板上的支柱螺栓；第一臂前轉(zhuǎn)軸或第一臂后轉(zhuǎn)軸或第二臂前轉(zhuǎn)軸或第
二臂后轉(zhuǎn)軸通過軸承、轉(zhuǎn)軸蓋和軸用彈性擋圈軸向固定；大臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)中設(shè)置有第一電
機(jī)的大臂通過大臂后轉(zhuǎn)軸與大臂支架相連接，設(shè)置有銷軸的定位盤通過螺絲與大臂支架相連
接；銷軸上設(shè)置有軸承和套筒，末端設(shè)置有螺母。
垂直方向位置調(diào)整關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征是第六電機(jī)54通過垂直聯(lián)軸器、垂直滑塊與垂直傳
動(dòng)絲杠相連接，固定在垂直支架上，垂直支架固定于垂直底板，垂直傳動(dòng)絲杠兩端套裝有軸
承并穿過固定于垂直底板的垂直軸承座，垂直軸承座端部固定有垂直軸承蓋，垂直底板通過
導(dǎo)軌滑塊及導(dǎo)軌與垂直導(dǎo)軌板相連接，垂直傳動(dòng)螺母通過垂直調(diào)整墊固定于垂直導(dǎo)軌板上，
其垂直運(yùn)動(dòng)通過安裝于垂直導(dǎo)軌板上的垂直傳動(dòng)螺母與垂直傳動(dòng)絲杠之間的螺紋傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。
所述第一電機(jī)或第二電機(jī)或第三電機(jī)或第七電機(jī)或第八電機(jī)為步進(jìn)式電機(jī)，所述第四電 機(jī)或第五電機(jī)或第六電機(jī)為伺服電機(jī)。
本實(shí)用新型的基于內(nèi)窺鏡下的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果
1、 機(jī)構(gòu)為關(guān)節(jié)式坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，具有8+1個(gè)自由度，可以完成各種手術(shù)操作，操作輕便靈活;
2、 雙四連桿機(jī)構(gòu)的采用，使得機(jī)器人的工作姿態(tài)在工作位置變化時(shí)保持穩(wěn)定不變，實(shí)現(xiàn) 了位置和姿態(tài)的相對(duì)獨(dú)立；
3、 采用絲傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方式，既減少了機(jī)構(gòu)空間的體積，又減輕了機(jī)構(gòu)的重量；
4、 采用角度可調(diào)的斜導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，使機(jī)器人工作角度更接近手術(shù)醫(yī)生工作姿態(tài)；
5、 粗調(diào)機(jī)構(gòu)可以進(jìn)行快速定位，精調(diào)機(jī)構(gòu)使機(jī)器人具有精確的操作精度；
6、 系列末端工具的設(shè)計(jì)如手術(shù)刀、剪子、鑷子、電凝電切刀等可以使微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人完 成切開、剪斷、分離、止血、打結(jié)、縫合等手術(shù)基本操作。


6圖1是本實(shí)用新型的外科手術(shù)機(jī)器人從操作手的結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型的絲傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖3是本實(shí)用新型的姿態(tài)調(diào)整部分結(jié)構(gòu)示意圖4是本實(shí)用新型的手指的結(jié)構(gòu)示意附圖標(biāo)記
l一第一電機(jī)2—大臂3—第一關(guān)節(jié)4一第二關(guān)節(jié)
5—第四關(guān)節(jié)6—第五關(guān)節(jié)7—弧形導(dǎo)軌8—斜滑臺(tái)支架
9~第一小臂10~第二電機(jī)11—第二小臂12—第三關(guān)節(jié)
13—過渡架14一緊箍15—支撐板16—弧形導(dǎo)軌
17—弧形導(dǎo)軌支架18—齒扇 19~第三電機(jī)20~小齒輪
21—力傳感器22—自轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸23—自轉(zhuǎn)軸承蓋
24—自轉(zhuǎn)軸承座25—隔套26—自轉(zhuǎn)聯(lián)軸器
27—自轉(zhuǎn)聯(lián)軸器滑塊28—自轉(zhuǎn)電機(jī)支架2卜第四電機(jī)
30—第五電機(jī)31—斜滑臺(tái)32—過渡法蘭37—鋼珠
33、 34、 35、 36、 53—螺釘 38—內(nèi)套筒 39~外套筒
40"第一主動(dòng)法蘭41一外擋環(huán)42—圓螺母43—螺桿
44一支撐管45—支撐塊46—壓縮彈簧47—彈簧套
48—指端更換工具49"扭轉(zhuǎn)彈簧50~第一銷軸51—支撐柱
52—第二銷軸54—第六電機(jī)55—間隔套
56—第二主動(dòng)法蘭57—第七電機(jī)58—手指
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型的基于內(nèi)窺鏡下的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人進(jìn)一步詳細(xì)地 描述。
在圖l、 2中，雙四連桿機(jī)構(gòu)由絲傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)。所述雙四連桿機(jī)構(gòu)包括連接大臂和第二小臂 的第一關(guān)節(jié)3、連接第二小臂和過渡架的第二關(guān)節(jié)4、連接第二電機(jī)10與過渡架的第三關(guān)節(jié) 12、連接過渡架和第一小臂的第四關(guān)節(jié)5、連接第一小臂和斜滑臺(tái)支架的第五關(guān)節(jié)6。.
在圖3中，姿態(tài)調(diào)整部分的手指圓弧運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，是一個(gè)主動(dòng)關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是由 步進(jìn)式第三電機(jī)19提供，通過齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。第三電機(jī)19與夾持手指的緊箍14安裝 在支撐板15上，支撐板15與弧形導(dǎo)軌16的滑塊固定在一起，并可以在弧形導(dǎo)軌上自由滑動(dòng)； 弧形導(dǎo)軌16的導(dǎo)軌通過齒扇18與弧形導(dǎo)軌支架17固定第三電機(jī)19固定在支撐板15上， 小齒輪20裝在第三電機(jī)19軸上，可以在齒扇18上自由滾動(dòng)。圓弧運(yùn)動(dòng)是第三電機(jī)19的軸通過小齒輪20和齒扇18帶動(dòng)支撐板15在弧形導(dǎo)軌16上運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)手指圓弧的運(yùn)動(dòng)。
姿態(tài)調(diào)整部分的弧形導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，是一個(gè)主動(dòng)關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是由步進(jìn)式第四 電機(jī)29提供，通過軸承機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。第四電機(jī)29通過自轉(zhuǎn)電機(jī)支架28與自轉(zhuǎn)軸承座24 連接，自轉(zhuǎn)軸承座24固定在斜滑臺(tái)31上；軸承裝在自轉(zhuǎn)軸承座24內(nèi)，軸承內(nèi)部由自轉(zhuǎn)傳動(dòng) 軸22支撐，軸承的軸向定位是由隔套25、自轉(zhuǎn)軸承蓋23限制；自轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸22與弧形導(dǎo)軌 支架17連接固定；自轉(zhuǎn)軸承蓋23固定在自轉(zhuǎn)軸承座24上，隔套25置于自轉(zhuǎn)軸承座24內(nèi)的 兩個(gè)軸承之間；自轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸22通過自轉(zhuǎn)聯(lián)軸器26和自轉(zhuǎn)聯(lián)軸器滑塊27與第四電機(jī)29的軸 連接。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳遞是通過兩個(gè)自轉(zhuǎn)聯(lián)軸器26和自轉(zhuǎn)聯(lián)軸器滑塊27將電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 傳給自轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸22，自轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸22與弧形道軌支架17連接，帶動(dòng)整個(gè)前端部件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)。
姿態(tài)調(diào)整部分的斜導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，是一個(gè)主動(dòng)關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是由步進(jìn)式第 五電機(jī)30提供，通過斜滑臺(tái)31自帶的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)該關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的主要是由第 五電機(jī)30驅(qū)動(dòng)斜滑臺(tái)31,由于其自帶的絲杠和滑塊的高精度運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)斜滑臺(tái)的精確運(yùn)動(dòng)， 從而帶動(dòng)整個(gè)前面兩個(gè)關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。
本實(shí)用新型的手指可以使用專利申請(qǐng)?zhí)?3100038所公開的手指，也可以使用以下所述手 指。在圖4中，包括有外套筒39和內(nèi)套筒38構(gòu)成的本體、設(shè)置在本體內(nèi)套筒尾端內(nèi)的第六 電機(jī)54、由過渡法蘭32固定在本體外套筒尾端的第七電機(jī)57，以及位于本體外套筒上的第 一限位器；所述第七電機(jī)57輸出端設(shè)置有依次設(shè)置的第二主動(dòng)法蘭56、傳動(dòng)塊、固定在本 體內(nèi)套筒38尾端外側(cè)的內(nèi)擋環(huán)，以及由圓螺母42鎖定在本體內(nèi)套筒38前端外側(cè)的外擋環(huán) 41、密布在內(nèi)擋環(huán)與本體外套筒之間的鋼珠37和密布在外擋環(huán)與本體外套筒之間的鋼珠37 所構(gòu)成的器械旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；所述本體內(nèi)套筒38內(nèi)設(shè)置有凸臺(tái)，卡住由內(nèi)套筒38前端伸出的支 撐管44;所述第七電機(jī)57的輸出端設(shè)置有支撐管44，由其及依次設(shè)置的第一主動(dòng)法蘭40、 扭轉(zhuǎn)彈簧49、鋼珠37、螺桿43、第二銷軸52、套接在第二銷軸52上的支撐塊45、以及第 一銷軸50、外套固定于支撐管44上，內(nèi)套固定于從動(dòng)管上的軸承和內(nèi)螺紋套所構(gòu)成的器械 開合機(jī)構(gòu)；第一銷軸50與第二銷軸52穿過溝槽固定于支撐管44上；所述支撐管44前端設(shè) 置有器械快換機(jī)構(gòu)，由依次設(shè)置的抵在支撐塊上的壓縮彈簧46、支撐柱51、指端更換工具 48構(gòu)成。
本實(shí)用新型的手術(shù)機(jī)器人主要應(yīng)用于內(nèi)窺鏡下的微創(chuàng)手術(shù)，本實(shí)用新型的手術(shù)機(jī)器人能 夠替代主刀醫(yī)生完成剝離、縫合、剪斷等復(fù)雜的手術(shù)操作。
以上對(duì)本實(shí)用新型及其實(shí)施方式的描述是示意性的，沒有限制性。所以，如果本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本實(shí)用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，作出其他實(shí)施例，均應(yīng)屬于本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種基于內(nèi)窺鏡的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人，其特征在于，采用平面一關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)，以絲傳動(dòng)方式的雙四連桿機(jī)構(gòu)來完成位置和姿態(tài)調(diào)整，微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人最前端是手指，手指通過銷軸連接有固定其作用的圓弧運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其后依次用銷軸連接弧形導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)、直線運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)、小臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)、垂直方向位置調(diào)整關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)組成微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人，所述的手指包括有外套筒(39)和內(nèi)套 筒(38)構(gòu)成的本體、設(shè)置在本體內(nèi)套筒尾端內(nèi)的第六電機(jī)(54)、本體外套筒 尾端內(nèi)的第七電機(jī)(57)、本體外套筒上的第一限位器；第七電機(jī)輸出端設(shè)置有器械旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，由依次設(shè)置的第二主動(dòng)法蘭(56)、 傳動(dòng)塊、固定在本體內(nèi)套筒尾端外側(cè)的內(nèi)擋環(huán)，以及鎖定在本體內(nèi)套筒前端外側(cè) 的外擋環(huán)(41)、密布在內(nèi)擋環(huán)與本體外套筒之間的鋼珠(37)和密布在外擋環(huán) 與本體外套筒之間的鋼珠(37)所構(gòu)成，第二主動(dòng)法蘭上設(shè)置有第二限位器； 本體內(nèi)套筒(38)內(nèi)設(shè)置有凸臺(tái)，卡住由內(nèi)套筒前端伸出的支撐管(44);支撐 管前端設(shè)置有器械快換機(jī)構(gòu)，由依次設(shè)置抵在支撐塊(45)上的壓縮彈簧(46)、 支撐柱(51)、指端更換工具(48)構(gòu)成，指端更換工具(48)為手術(shù)刀、手術(shù) 鑷子、手術(shù)剪刀或電凝電切手術(shù)刀，設(shè)置有兩條連通的互成60 120度的溝槽， 底板上溝槽的長度為3(K50mm;尾端設(shè)置有間隔套的第六電機(jī)(54),其輸出端設(shè)置有器械開合機(jī)構(gòu)，由依次設(shè) 置在支撐管(44)內(nèi)的第一主動(dòng)法蘭(40)、扭轉(zhuǎn)彈簧(49)、鋼珠(37)、從動(dòng) 管、螺桿(43)、第二銷軸(52)、套接在第二銷軸上的支撐塊(45)、第一銷軸 (50)、外套固定于支撐管上內(nèi)套固定于從動(dòng)管上的軸承和內(nèi)螺紋套所構(gòu)成；內(nèi) 螺紋套設(shè)置有溝槽，第一銷軸(50)與第二銷軸(52)穿過溝槽固定于支撐管(44)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人，其特征是，所述的固定手指(58)的圓 弧運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)為第三電機(jī)(19)與夾持手指的緊箍(14)設(shè)置在支撐板(15)上，支撐板(15)與弧形導(dǎo)軌(16)的滑塊相連接，弧形導(dǎo)軌的導(dǎo)軌通過 齒扇(18)與弧形導(dǎo)軌支架(17)相連接，第三電機(jī)(19)軸上設(shè)置有小齒輪(20)， 小齒輪(20)與齒扇(18)嚙合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人，其特征是，所述的弧形導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī) 構(gòu)結(jié)構(gòu)為力傳感器(21)固定設(shè)置于弧形導(dǎo)軌支架(17)和自轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸(22) 之間，自轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸外部套裝有隔套(25)，端部套裝有軸承，穿過自轉(zhuǎn)軸承座(24) 的自轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸(22)通過自轉(zhuǎn)聯(lián)軸器(26)和自轉(zhuǎn)聯(lián)軸器滑塊(27)與第四電機(jī)(29)的軸相連接，自轉(zhuǎn)軸承座(24)固定有自轉(zhuǎn)軸承蓋(23)，第四電機(jī)(29) 通過自轉(zhuǎn)電機(jī)支架(28)與固定在斜滑臺(tái)(31)上的自轉(zhuǎn)軸承座(24)相聯(lián)接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人，其特征是，所述直線運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)由第 五電機(jī)(30)、斜滑臺(tái)(31)和斜滑臺(tái)支架(8)組成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人，其特征是所述的小臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu) 為第一小臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)中第一小臂(9) 一端通過第一臂前轉(zhuǎn)軸與斜滑臺(tái)支 架(8)相連接，另一端通過第一臂后轉(zhuǎn)軸與過渡架(13)相連接，第一小臂前 轉(zhuǎn)軸與后轉(zhuǎn)軸上分別設(shè)置有鋼絲輪，其兩端均設(shè)置有軸承，兩只鋼絲輪通過鋼絲 相連接，第二電機(jī)設(shè)置于過渡架(13)上；第二小臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)中第二小臂(11) 一端通過第二臂后轉(zhuǎn)軸與大臂(2)相連，另一端通過第二臂前轉(zhuǎn)軸與過渡架(13) 相連接，第二小臂前轉(zhuǎn)軸與后轉(zhuǎn)軸上分別設(shè)置有鋼絲輪，其兩端均設(shè)置有軸承， 兩只鋼絲輪通過鋼絲連接，支撐板固定于鋼絲輪上，簡支板上設(shè)置有頂部頂在支 撐板上的支柱螺栓；第一臂前轉(zhuǎn)軸或第一臂后轉(zhuǎn)軸或第二臂前轉(zhuǎn)軸或第二臂后轉(zhuǎn) 軸通過軸承、轉(zhuǎn)軸蓋和軸用彈性擋圈軸向固定；大臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)中設(shè)置有第一 電機(jī)的大臂通過大臂后轉(zhuǎn)軸與大臂支架相連接，設(shè)置有銷軸的定位盤通過螺絲與 大臂支架相連接；銷軸上設(shè)置有軸承和套筒，末端設(shè)置有螺母。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人，其特征是所述的垂直方向位置調(diào)整關(guān)節(jié) 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)為第六電機(jī)(54)通過垂直聯(lián)軸器、垂直滑塊與垂直傳動(dòng)絲杠相連接， 固定在垂直支架上，垂直支架固定于垂直底板，垂直傳動(dòng)絲杠兩端套裝有軸承并 穿過固定于垂直底板的垂直軸承座，垂直軸承座端部固定有垂直軸承蓋，垂直底 板通過導(dǎo)軌滑塊及導(dǎo)軌與垂直導(dǎo)軌板相連接，其垂直運(yùn)動(dòng)通過用垂直調(diào)整墊固定 安裝于垂直導(dǎo)軌板上的垂直傳動(dòng)螺母與垂直傳動(dòng)絲杠之間的螺紋傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于內(nèi)窺鏡的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人，采用平面—關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)，以新型絲傳動(dòng)方式的雙四連桿機(jī)構(gòu)來完成位置和姿態(tài)調(diào)整，微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人最前端是手指，手指通過銷軸連接有固定其作用的圓弧運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其后依次用銷軸連接弧形導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)、直線運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)、小臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)、垂直方向位置調(diào)整關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)組成微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人。本微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人主要應(yīng)用于基于內(nèi)窺鏡的外科手術(shù)，尤其在胃鏡、腸鏡等外科手術(shù)的血管縫合工作中，能夠替代主刀醫(yī)生完成血管剝離、小創(chuàng)口縫合、剪斷等復(fù)雜的手術(shù)操作。
文檔編號(hào)A61B17/94GK201135461SQ20072012753
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2007年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月7日
發(fā)明者單忠德, 吳雙峰, 林 張, 楠 李, 翟俊山, 郭瑞峰 申請(qǐng)人:機(jī)械科學(xué)研究總院先進(jìn)制造技術(shù)研究中心;中國人民解放軍總醫(yī)院第二附屬醫(yī)院