本發(fā)明涉及一種微創(chuàng)外科手術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的醫(yī)療設(shè)備，具體涉及一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

以腹腔鏡手術(shù)為代表的微創(chuàng)外科被譽(yù)為20世紀(jì)醫(yī)學(xué)科學(xué)對(duì)人類(lèi)文明的重要貢獻(xiàn)之一，微創(chuàng)手術(shù)操作是指醫(yī)生利用細(xì)長(zhǎng)的手術(shù)工具通過(guò)人體表面的微小切口探入到體內(nèi)進(jìn)行手術(shù)操作。它與傳統(tǒng)的開(kāi)口手術(shù)相比具有手術(shù)切口小、出血量少、術(shù)后疤痕小、恢復(fù)時(shí)間快等優(yōu)點(diǎn)，這使得病人遭受的痛苦大大減少；為此微創(chuàng)外科被廣泛的應(yīng)用于臨床手術(shù)。微創(chuàng)手術(shù)能夠?yàn)椴∪藥?lái)諸多利益，但對(duì)醫(yī)生的操作增加了一系列難度，如：1)由于體表插入孔的限制，工具的自由度減少至四個(gè)，靈活性大大降低；2)器械操作方向與醫(yī)生的直覺(jué)方向相反，協(xié)調(diào)性差；3)醫(yī)生手部的抖動(dòng)可能會(huì)被細(xì)長(zhǎng)的手術(shù)工具放大；4)術(shù)野為二維平面成像，缺乏深度上的感覺(jué)；5)缺乏力感覺(jué)。因此，醫(yī)生必須經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期訓(xùn)練才能夠進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)操作，即便如此，目前微創(chuàng)手術(shù)也僅僅應(yīng)用在操作相對(duì)比較簡(jiǎn)單的手術(shù)過(guò)程之中。因此，在微創(chuàng)外科手術(shù)領(lǐng)域中迫切需要一種機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)輔助醫(yī)生能夠克服上述缺陷，更容易的完成微創(chuàng)手術(shù)操作。目前，我國(guó)市場(chǎng)上仍然沒(méi)有自主生產(chǎn)的可以直接用到臨床上使用的微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。

輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人屬于精密設(shè)備，輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)布置的受力平衡性直接影響到輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人因重力產(chǎn)生的變形，如果輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人因重力產(chǎn)生的變形達(dá)到一定程度，將導(dǎo)致輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人使用精度下降，不利于輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的長(zhǎng)期維護(hù)保養(yǎng)和延長(zhǎng)輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的使用壽命?，F(xiàn)有國(guó)外的微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)布置存在著一種缺陷：即工作狀態(tài)下機(jī)械臂布局的靈活性和非工作狀態(tài)下整體結(jié)構(gòu)受力的平衡性無(wú)法兼顧優(yōu)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決工作狀態(tài)下，機(jī)械臂布局的靈活性和非工作狀態(tài)下整體結(jié)構(gòu)受力的平衡性無(wú)法兼顧優(yōu)化，本發(fā)明提出一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)，它通過(guò)優(yōu)化的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)布局，使輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人既能夠在工作狀態(tài)下使機(jī)械臂以最佳的角度到達(dá)病人手術(shù)部位的目標(biāo)位置，方便地進(jìn)行手術(shù)操作，并且擴(kuò)大了病人身上手術(shù)開(kāi)孔位置的分布范圍，優(yōu)化了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人在工作狀態(tài)機(jī)械臂布局的靈活性，也能夠在非工作狀態(tài)下到達(dá)整機(jī)的受力平衡位置，優(yōu)化了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)受力的平衡性，有效地防止了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人因重力產(chǎn)生的微小變形，避免了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人因變形而導(dǎo)致使用精度下降問(wèn)題的出現(xiàn)，采用此布置結(jié)構(gòu)有利于輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的長(zhǎng)期維護(hù)保養(yǎng)，并可以延長(zhǎng)輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的使用壽命。本發(fā)明提出的輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人在非工作狀態(tài)下折疊后占用空間小，特別適用于手術(shù)場(chǎng)所空間有限，比如輪船、潛艇等，同時(shí)該結(jié)構(gòu)也給輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的包裝和運(yùn)輸帶來(lái)的便利性。

本發(fā)明提出的一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)可以解決現(xiàn)有微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人存在的兩大問(wèn)題：1.無(wú)法兼顧優(yōu)化機(jī)械臂在工作狀態(tài)時(shí)的靈活性和非工作狀態(tài)整體結(jié)構(gòu)受力的平衡性問(wèn)題；2.不利于微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的長(zhǎng)期維護(hù)保養(yǎng)、包裝和運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)，包括底座、立柱、頂部支架、調(diào)整臂I、調(diào)整臂II和操作臂，所述的底座支撐并固定整個(gè)輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人；所述的立柱垂直固定于所述的底座上，其支撐并固定輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的頂部支架；所述的調(diào)整臂I安裝于所述的頂部支架的關(guān)節(jié)I上，所述的調(diào)整臂II安裝于所述的頂部支架的關(guān)節(jié)II上；所述的調(diào)整臂I、調(diào)整臂II能沿著各自的關(guān)節(jié)在水平方向內(nèi)360度旋轉(zhuǎn)；在所述的調(diào)整臂I、調(diào)整臂II分別安裝有操作臂。

進(jìn)一步的，在所述的調(diào)整臂I上安裝有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的操作臂I、操作臂II；所述的操作臂I、操作臂II分別各自沿著調(diào)整臂I的兩個(gè)關(guān)節(jié)在水平面內(nèi)360度旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步的，所述的操作臂I、操作臂II各自均包括依次串聯(lián)的多個(gè)臂段和一個(gè)連接座，相鄰的臂段以及臂段與連接座之間通過(guò)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)或者移動(dòng)關(guān)節(jié)相連，且所述的連接座連接一個(gè)快接接頭，在所述的快接接頭上安裝內(nèi)窺鏡或手術(shù)工具。

進(jìn)一步的，在所述的調(diào)整臂II上安裝有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的操作臂III、操作臂IV；所述的操作臂III、操作臂IV分別各自沿著調(diào)整臂II的兩個(gè)關(guān)節(jié)在水平面內(nèi)360度旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步的，所述的操作臂III、操作臂IV各自均包括依次串聯(lián)的多個(gè)臂段和一個(gè)連接座，相鄰的臂段以及臂段與連接座之間通過(guò)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)或者移動(dòng)關(guān)節(jié)相連，且所述的連接座連接一個(gè)快接接頭，在所述的快接接頭上安裝內(nèi)窺鏡或手術(shù)工具。

進(jìn)一步的，在所述的操作臂I、操作臂II、操作臂III、操作臂IV中，其中一個(gè)操作臂安裝內(nèi)窺鏡，其余三個(gè)操作臂安裝手術(shù)工具。

進(jìn)一步的，在所述的操作臂I、操作臂II、操作臂III、操作臂IV中，四個(gè)操作臂均可安裝內(nèi)窺鏡或刀具，可完全互換。

進(jìn)一步的，所述的立柱為高度可調(diào)的立柱。

進(jìn)一步的，在所述的調(diào)整臂I上安裝的操作臂數(shù)量能根據(jù)不同的手術(shù)需要進(jìn)行調(diào)整。

進(jìn)一步的，在所述的調(diào)整臂II上安裝的操作臂數(shù)量能根據(jù)不同的手術(shù)需要進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明的工作過(guò)程如下：

在工作狀態(tài)下，所述的立柱可以相對(duì)于所述的底座升高到合適高度，所述的調(diào)整臂I與所述的調(diào)整臂II可以平行布置也可以互成一定夾角布置，安裝在所述的調(diào)整臂I上的所述的操作臂I和所述的操作臂II和安裝在所述的調(diào)整臂II上的所述的操作臂III和所述的操作臂IV可以更靈活地進(jìn)行優(yōu)化布置，使機(jī)械臂更容易地以最佳的角度到達(dá)病人手術(shù)部位的目標(biāo)位置，利于手術(shù)的操作展開(kāi)。而且由于調(diào)整臂I和調(diào)整臂II可以互成一定角度布置，使操作臂I、操作臂II、操作臂III、操作臂IV可以在人體上更大范圍內(nèi)進(jìn)行手術(shù)開(kāi)孔，擴(kuò)大了病人身上手術(shù)開(kāi)孔位置的分布范圍。

操作臂I、操作臂II、操作臂III、操作臂IV結(jié)構(gòu)相同，各自包括臂段I-I、臂段I-II、臂段I-III、臂段I-IV、臂段I-V、臂段I-VI、臂段I-VII，連接座I-VIII；以操作臂I為例，進(jìn)行說(shuō)明：操作臂I的臂段I-VI的軸線(xiàn)和通過(guò)連接座I-VIII的軸線(xiàn)且與所述的臂段I-VI的軸線(xiàn)平行的直線(xiàn)平行；臂段I-VII的軸線(xiàn)與通過(guò)所述的臂段I-V與所述的臂段I-VI的旋轉(zhuǎn)連接點(diǎn)與臂段I-VII的軸線(xiàn)平行且與所述的臂段I-V的軸線(xiàn)相交的直線(xiàn)平行。臂段I-VI的軸線(xiàn)、通過(guò)連接座I-VIII的軸線(xiàn)且與所述的臂段I-VI的軸線(xiàn)平行的直線(xiàn)、臂段I-VII的軸線(xiàn)、通過(guò)臂段I-V與臂段I-VI的旋轉(zhuǎn)連接點(diǎn)與所述的臂段I-VII的軸線(xiàn)平行且與臂段I-V的軸線(xiàn)相交的直線(xiàn)構(gòu)成一個(gè)“平行四邊形”。

“通過(guò)所述的連接座I-VIII的軸線(xiàn)且與所述的臂段I-VI的軸線(xiàn)平行的直線(xiàn)”與“通過(guò)所述的臂段I-V與所述的臂段I-VI的旋轉(zhuǎn)連接點(diǎn)與所述的臂段I-VII的軸線(xiàn)平行且與所述的臂段I-V的軸線(xiàn)相交的直線(xiàn)”的“交點(diǎn)”為“旋轉(zhuǎn)固定點(diǎn)”。安裝固定在所述的連接座I-VIII上的手術(shù)工具的軸線(xiàn)通過(guò)該“旋轉(zhuǎn)固定點(diǎn)”，且安裝固定在所述的連接座I-VIII上的手術(shù)工具以該“旋轉(zhuǎn)固定點(diǎn)”為“旋轉(zhuǎn)中心”進(jìn)行“平行四邊形前后擺動(dòng)”和繞所述的臂段I-V的軸線(xiàn)做“左右擺動(dòng)”運(yùn)動(dòng)，使手術(shù)工具圍繞該“旋轉(zhuǎn)固定點(diǎn)”做“球形旋轉(zhuǎn)”運(yùn)動(dòng)。通過(guò)使該旋轉(zhuǎn)固定點(diǎn)與人體手術(shù)部位的切入點(diǎn)“重合”，可以通過(guò)機(jī)械臂安全地定位手術(shù)工具，而不對(duì)人體腹壁施加危險(xiǎn)的作用力。

在非工作狀態(tài)下，立柱可以相對(duì)于所述的底座降低到合適高度，調(diào)整臂I與調(diào)整臂II可以旋轉(zhuǎn)到所述的立柱兩側(cè)且相互平行的方向，安裝在調(diào)整臂I上的操作臂I的臂段I-I和操作臂II的臂段II-I可以旋轉(zhuǎn)到與所述的調(diào)整臂I平行且反向的角度布置，操作臂I的所述的臂段I-II旋轉(zhuǎn)到與操作臂I的臂段I-I垂直且靠近立柱的方向布置，操作臂I的臂段I-III、臂段I-IV、臂段I-V、臂段I-VI、所述的臂段I-VII、連接座I-VIII旋轉(zhuǎn)到與操作臂I的臂段I-II垂直且靠近立柱的方向布置；操作臂II的臂段II-II旋轉(zhuǎn)到與操作臂II的臂段II-I垂直且靠近立柱的方向布置，操作臂II的臂段II-III、臂段II-IV、臂段II-V、臂段II-VI、臂段II-VII、連接座II-VIII旋轉(zhuǎn)到與操作臂II的臂段II-II平行且靠近立柱的方向布置；安裝在調(diào)整臂II上的操作臂III的臂段III-I可以旋轉(zhuǎn)到與調(diào)整臂II平行且靠近立柱的方向布置，操作臂III的臂段III-II旋轉(zhuǎn)到與操作臂III的臂段III-I平行且靠近立柱的方向布置，操作臂III的臂段III-III、臂段III-IV、臂段III-V、臂段III-VI、臂段III-VII、連接座III-VIII旋轉(zhuǎn)到與所述的操作臂III的臂段III-II平行且靠近立柱的方向布置；安裝在調(diào)整臂II上的操作臂IV的臂段IV-I可以旋轉(zhuǎn)到與調(diào)整臂II垂直且靠近立柱的方向布置，操作臂IV的臂段IV-II旋轉(zhuǎn)到與操作臂IV的臂段IV-I平行且靠近立柱的方向布置，操作臂IV的臂段IV-III、臂段IV-IV、臂段IV-V、臂段IV-VI、臂段IV-VII、連接座IV-VIII旋轉(zhuǎn)到與操作臂IV的臂段IV-II平行且靠近立柱的方向布置。

在非工作狀態(tài)下，調(diào)整臂I與調(diào)整臂II及所述的操作臂I、操作臂II、操作臂III、操作臂IV的優(yōu)化布置可以使整個(gè)輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的重心接近落在立柱上，優(yōu)化了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的整體受力平衡，有效地防止了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人因重力產(chǎn)生的微小變形，避免了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人因變形而導(dǎo)致使用精度下降問(wèn)題的出現(xiàn)，采用此布置結(jié)構(gòu)有利于輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的長(zhǎng)期維護(hù)保養(yǎng)，并可以延長(zhǎng)輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的使用壽命。本發(fā)明提出的輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人在非工作狀態(tài)下折疊后占用空間小，特別適用于手術(shù)場(chǎng)所空間有限，比如輪船、潛艇等，同時(shí)該結(jié)構(gòu)也給輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的包裝和運(yùn)輸帶來(lái)的便利性。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提出一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)，它通過(guò)優(yōu)化的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)布局，使輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人既能夠在工作狀態(tài)下使機(jī)械臂以最佳的角度到達(dá)病人手術(shù)部位的目標(biāo)位置，方便地進(jìn)行手術(shù)操作，而且擴(kuò)大了病人身上手術(shù)開(kāi)孔位置的分布范圍，優(yōu)化了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人在工作狀態(tài)機(jī)械臂布局的靈活性，也能夠在非工作狀態(tài)下到達(dá)整機(jī)的受力平衡位置，優(yōu)化了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)受力的平衡性，有效地防止了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人因重力產(chǎn)生的微小變形，避免了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人因變形而導(dǎo)致使用精度下降問(wèn)題的出現(xiàn)，采用此布置結(jié)構(gòu)有利于輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的長(zhǎng)期維護(hù)保養(yǎng)，并可以延長(zhǎng)輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的使用壽命。本發(fā)明提出的輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人在非工作狀態(tài)下折疊后占用空間小，特別適用于手術(shù)場(chǎng)所空間有限，比如輪船、潛艇等，同時(shí)該結(jié)構(gòu)也給輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的包裝和運(yùn)輸帶來(lái)的便利性。本發(fā)明提出的一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)可以克服國(guó)外現(xiàn)有微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人布置結(jié)構(gòu)中存在工作狀態(tài)下機(jī)械臂布局的靈活性和非工作狀態(tài)下整體結(jié)構(gòu)受力的平衡性無(wú)法兼顧優(yōu)化的缺陷，同時(shí)該結(jié)構(gòu)還有利于微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的長(zhǎng)期維護(hù)保養(yǎng)、包裝和運(yùn)輸。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)的實(shí)施例1工作狀態(tài)調(diào)整臂平行布置時(shí)的機(jī)械臂主視示意圖。

圖2是本發(fā)明一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)的實(shí)施例1工作狀態(tài)調(diào)整臂平行布置時(shí)的機(jī)械臂分布示意圖。

圖3是本發(fā)明一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)的實(shí)施例1工作狀態(tài)調(diào)整臂呈成一定夾角布置時(shí)的機(jī)械臂分布示意圖。

圖4是本發(fā)明一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)的實(shí)施例1工作狀態(tài)調(diào)整臂呈成一定夾角布置時(shí)的機(jī)械臂分布俯視示意圖。

圖5是本發(fā)明一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)的實(shí)施例1非工作狀態(tài)機(jī)械臂分布示意圖。

圖6是本發(fā)明一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)的實(shí)施例1工作狀態(tài)機(jī)械臂分布仰視示意圖。

圖7是本發(fā)明一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)的實(shí)施例2工作狀態(tài)調(diào)整臂平行布置時(shí)的機(jī)械臂分布示意圖。

圖8是本發(fā)明一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)的實(shí)施例3工作狀態(tài)調(diào)整臂平行布置時(shí)的機(jī)械臂分布示意圖。

圖9是本發(fā)明一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)的實(shí)施例4工作狀態(tài)調(diào)整臂平行布置時(shí)的機(jī)械臂分布示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

如圖1所示，本發(fā)明提出一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)，它通過(guò)優(yōu)化的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)布局，使輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人既能夠在工作狀態(tài)下使機(jī)械臂以最佳的角度到達(dá)病人手術(shù)部位的目標(biāo)位置，方便地進(jìn)行手術(shù)操作，而且擴(kuò)大了病人身上手術(shù)開(kāi)孔位置的分布范圍，優(yōu)化了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人在工作狀態(tài)機(jī)械臂布局的靈活性，也能夠在非工作狀態(tài)下到達(dá)整機(jī)的受力平衡位置，優(yōu)化了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)受力的平衡性，有效地防止了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人因重力產(chǎn)生的微小變形，避免了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人因變形而導(dǎo)致使用精度下降問(wèn)題的出現(xiàn)，采用此布置結(jié)構(gòu)有利于輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的長(zhǎng)期維護(hù)保養(yǎng)，并可以延長(zhǎng)輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的使用壽命。本發(fā)明提出的輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人在非工作狀態(tài)下折疊后占用空間小，特別適用于手術(shù)場(chǎng)所空間有限，比如輪船、潛艇等，同時(shí)該結(jié)構(gòu)也給輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的包裝和運(yùn)輸帶來(lái)的便利性。本發(fā)明提出的一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)可以克服國(guó)外現(xiàn)有微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人布置結(jié)構(gòu)中存在工作狀態(tài)下機(jī)械臂布局的靈活性和非工作狀態(tài)下整體結(jié)構(gòu)受力的平衡性無(wú)法兼顧優(yōu)化的缺陷，同時(shí)該結(jié)構(gòu)還有利于微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的長(zhǎng)期維護(hù)保養(yǎng)、包裝和運(yùn)輸。

具體結(jié)構(gòu)如圖2所示：

輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)，包括底座1、立柱2、頂部支架3、調(diào)整臂I4、調(diào)整臂II5、操作臂，底座1放置于地面上或者其他工作位置，支撐并固定整個(gè)輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人；立柱2固定于所述的底座1上并且可以相對(duì)于底座1升降，所述的立柱支撐并固定輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的頂部支架及機(jī)械臂；立柱2可以是一個(gè)伸縮桿，也可以是液壓、氣缸等驅(qū)動(dòng)的升降桿，其只要能實(shí)現(xiàn)頂部支架的升降即可。所述的調(diào)整臂I4旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的頂部支架3的關(guān)節(jié)I3-1上，所述的調(diào)整臂II5旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的頂部支架3的關(guān)節(jié)II3-2上；

進(jìn)一步的，在所述的調(diào)整臂I4上安裝有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的操作臂I6、操作臂II7；所述的操作臂I6、操作臂II7分別各自沿著調(diào)整臂I的兩個(gè)關(guān)節(jié)在水平面內(nèi)360度旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步的，在所述的調(diào)整臂II5上安裝有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的操作臂III8、操作臂IV9；所述的操作臂III8、操作臂IV9分別各自沿著調(diào)整臂II5的兩個(gè)關(guān)節(jié)在水平面內(nèi)360度旋轉(zhuǎn)。

操作臂I6包括臂段I-I6-1、臂段I-II6-2、臂段I-III6-3、臂段I-IV6-4、臂段I-V6-5、臂段I-VI6-6、臂段I-VII6-7，連接座I-VIII6-8，

所述的臂段I-I6-1旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂I4的關(guān)節(jié)I4-1上，所述的臂段I-II6-2旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-I6-1的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-III6-3移動(dòng)地安裝于所述的調(diào)整臂I-II6-2的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-IV6-4旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-III6-3的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-V6-5旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-IV6-4的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-VI6-6旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-V6-5的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-VII6-7旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-VI6-6的關(guān)節(jié)上，所述的連接座I-VIII6-8旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-VII6-7的關(guān)節(jié)上，所述的連接座I-VIII6-8連接一個(gè)快接接頭，在所述的快接接頭上安裝內(nèi)窺鏡或手術(shù)工具。

操作臂II7、操作臂III8、操作臂IV9與操作臂I6結(jié)構(gòu)相同，所述的操作臂II7旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂I4的關(guān)節(jié)II4-2上，所述的操作臂III8旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂II5的關(guān)節(jié)I5-1上，所述的操作臂IV9旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂II5的關(guān)節(jié)II5-2上，位于中間的一個(gè)操作臂安裝內(nèi)窺鏡，其余三個(gè)操作臂安裝手術(shù)工具。

本發(fā)明的工作過(guò)程如下：

在工作狀態(tài)下，所述的立柱可以相對(duì)于所述的底座升高到合適高度，所述的調(diào)整臂I4與所述的調(diào)整臂II5可以平行布置也可以互成一定夾角布置，安裝在所述的調(diào)整臂I4上的所述的操作臂I6和所述的操作臂II7和安裝在所述的調(diào)整臂II5上的所述的操作臂III8和所述的操作臂IV9可以更靈活地進(jìn)行優(yōu)化布置，使機(jī)械臂更容易地以最佳的角度到達(dá)病人手術(shù)部位的目標(biāo)位置，利于手術(shù)的操作展開(kāi)。而且由于調(diào)整臂I4和調(diào)整臂II5可以互成一定角度布置，使操作臂I6、操作臂II7、操作臂III8、操作臂IV9可以在人體上更大范圍內(nèi)進(jìn)行手術(shù)開(kāi)孔，擴(kuò)大了病人身上手術(shù)開(kāi)孔位置的分布范圍。

所述的操作臂I6的所述的臂段I-VI6-6的軸線(xiàn)和通過(guò)所述的連接座I-VIII6-8的軸線(xiàn)且與所述的臂段I-VI6-6的軸線(xiàn)平行的直線(xiàn)平行；所述的臂段I-VII6-7的軸線(xiàn)與通過(guò)所述的臂段I-V6-5與所述的臂段I-VI6-6的旋轉(zhuǎn)連接點(diǎn)與所述的臂段I-VII6-7的軸線(xiàn)平行且與所述的臂段I-V6-5的軸線(xiàn)相交的直線(xiàn)平行。所述的臂段I-VI6-6的軸線(xiàn)、通過(guò)所述的連接座I-VIII6-8的軸線(xiàn)且與所述的臂段I-VI6-6的軸線(xiàn)平行的直線(xiàn)、所述的臂段I-VII6-7的軸線(xiàn)、通過(guò)所述的臂段I-V6-5與所述的臂段I-VI6-6的旋轉(zhuǎn)連接點(diǎn)與所述的臂段I-VII6-7的軸線(xiàn)平行且與所述的臂段I-V6-5的軸線(xiàn)相交的直線(xiàn)構(gòu)成一個(gè)“平行四邊形”。

“通過(guò)所述的連接座I-VIII6-8的軸線(xiàn)且與所述的臂段I-VI6-6的軸線(xiàn)平行的直線(xiàn)”與“通過(guò)所述的臂段I-V6-5與所述的臂段I-VI6-6的旋轉(zhuǎn)連接點(diǎn)與所述的臂段I-VII6-7的軸線(xiàn)平行且與所述的臂段I-V6-5的軸線(xiàn)相交的直線(xiàn)”的“交點(diǎn)”為“旋轉(zhuǎn)固定點(diǎn)”。安裝固定在所述的連接座I-VIII6-8上的手術(shù)工具的軸線(xiàn)通過(guò)該“旋轉(zhuǎn)固定點(diǎn)”，且安裝固定在所述的連接座I-VIII6-8上的手術(shù)工具以該“旋轉(zhuǎn)固定點(diǎn)”為“旋轉(zhuǎn)中心”進(jìn)行“平行四邊形前后擺動(dòng)”和繞所述的臂段I-V6-5的軸線(xiàn)做“左右擺動(dòng)”運(yùn)動(dòng)，使手術(shù)工具圍繞該“旋轉(zhuǎn)固定點(diǎn)”做“球形旋轉(zhuǎn)”運(yùn)動(dòng)。通過(guò)使該旋轉(zhuǎn)固定點(diǎn)與人體手術(shù)部位的切入點(diǎn)“重合”，可以通過(guò)機(jī)械臂安全地定位手術(shù)工具，而不對(duì)人體腹壁施加危險(xiǎn)的作用力。

在非工作狀態(tài)下，所述的立柱可以相對(duì)于所述的底座降低到合適高度，所述的調(diào)整臂I4與所述的調(diào)整臂II5可以旋轉(zhuǎn)到所述的立柱兩側(cè)且相互平行的方向，安裝在所述的調(diào)整臂I4上的所述的操作臂I6的所述的臂段I-I6-1和所述的操作臂II7的所述的臂段II-I7-1可以旋轉(zhuǎn)到與所述的調(diào)整臂I4平行且反向的角度布置，所述的操作臂I4的所述的臂段I-II6-2旋轉(zhuǎn)到與所述的操作臂I6的臂段I-I6-1垂直且靠近立柱的方向布置，所述的操作臂I4的所述的臂段I-III6-3、所述的臂段I-IV6-4、所述的臂段I-V6-5、所述的臂段I-VI6-6、所述的臂段I-VII6-7、所述的連接座I-VIII6-8旋轉(zhuǎn)到與所述的操作臂I4的臂段I-II6-2垂直且靠近立柱的方向布置(參考圖6)；所述的操作臂II7的所述的臂段II-II7-2旋轉(zhuǎn)到與所述的操作臂II7的臂段II-I7-1垂直且靠近立柱的方向布置，所述的操作臂II7的所述的臂段II-III7-3、所述的臂段II-IV7-4、所述的臂段II-V7-5、所述的臂段II-VI7-6、所述的臂段II-VII7-7、所述的連接座II-VIII7-8旋轉(zhuǎn)到與所述的操作臂II7的臂段II-II7-2平行且靠近立柱的方向布置(參考圖6)；安裝在所述的調(diào)整臂II5上的所述的操作臂III8的所述的臂段III-I8-1可以旋轉(zhuǎn)到與所述的調(diào)整臂II5平行且靠近立柱的方向布置，所述的操作臂III8的所述的臂段III-II8-2旋轉(zhuǎn)到與所述的操作臂III8的臂段III-I8-1平行且靠近立柱的方向布置，所述的操作臂III8的所述的臂段III-III8-3、所述的臂段III-IV8-4、所述的臂段III-V8-5、所述的臂段III-VI8-6、所述的臂段III-VII8-7、所述的連接座III-VIII8-8旋轉(zhuǎn)到與所述的操作臂III8的臂段III-II8-2平行且靠近立柱的方向布置(參考圖6)；安裝在所述的調(diào)整臂II5上的所述的操作臂IV9的所述的臂段IV-I9-1可以旋轉(zhuǎn)到與所述的調(diào)整臂II5垂直且靠近立柱的方向布置，所述的操作臂IV9的所述的臂段IV-II9-2旋轉(zhuǎn)到與所述的操作臂IV9的臂段IV-I9-1平行且靠近立柱的方向布置，所述的操作臂IV9的所述的臂段IV-III9-3、所述的臂段IV-IV9-4、所述的臂段IV-V9-5、所述的臂段IV-VI9-6、所述的臂段IV-VII9-7、所述的連接座IV-VIII9-8旋轉(zhuǎn)到與所述的操作臂IV9的臂段IV-II9-2平行且靠近立柱的方向布置(參考圖6)。

在非工作狀態(tài)下，所述的調(diào)整臂I4與所述的調(diào)整臂II5及所述的操作臂I6、操作臂II7、操作臂III8、操作臂IV9的優(yōu)化布置可以使整個(gè)輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的重心接近落在立柱上，優(yōu)化了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的整體受力平衡，有效地防止了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人因重力產(chǎn)生的微小變形，避免了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人因變形而導(dǎo)致使用精度下降問(wèn)題的出現(xiàn)，采用此布置結(jié)構(gòu)有利于輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的長(zhǎng)期維護(hù)保養(yǎng)，并可以延長(zhǎng)輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的使用壽命。本發(fā)明提出的輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人在非工作狀態(tài)下折疊后占用空間小，特別適用于手術(shù)場(chǎng)所空間有限，比如輪船、潛艇等，同時(shí)該結(jié)構(gòu)也給輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的包裝和運(yùn)輸帶來(lái)的便利性。

本發(fā)明提出一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)，它通過(guò)優(yōu)化的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)布局，使輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人既能夠在工作狀態(tài)下使機(jī)械臂以最佳的角度到達(dá)病人手術(shù)部位的目標(biāo)位置，方便地進(jìn)行手術(shù)操作，而且擴(kuò)大了病人身上手術(shù)開(kāi)孔位置的分布范圍，優(yōu)化了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人在工作狀態(tài)機(jī)械臂布局的靈活性，也能夠在非工作狀態(tài)下到達(dá)整機(jī)的受力平衡位置，優(yōu)化了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)受力的平衡性，也能夠在非工作狀態(tài)下到達(dá)整機(jī)的受力平衡位置，優(yōu)化了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)受力的平衡性，有效地防止了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人因重力產(chǎn)生的微小變形，避免了輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人因變形而導(dǎo)致使用精度下降問(wèn)題的出現(xiàn)，采用此布置結(jié)構(gòu)有利于輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的長(zhǎng)期維護(hù)保養(yǎng)，并可以延長(zhǎng)輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的使用壽命。本發(fā)明提出的輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人在非工作狀態(tài)下折疊后占用空間小，特別適用于手術(shù)場(chǎng)所空間有限，比如輪船、潛艇等，同時(shí)該結(jié)構(gòu)也給輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的包裝和運(yùn)輸帶來(lái)的便利性。本發(fā)明提出的一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)可以克服國(guó)外現(xiàn)有微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人布置結(jié)構(gòu)中存在工作狀態(tài)下機(jī)械臂布局的靈活性和非工作狀態(tài)下整體結(jié)構(gòu)受力的平衡性無(wú)法兼顧優(yōu)化的缺陷，同時(shí)該結(jié)構(gòu)還有利于微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的長(zhǎng)期維護(hù)保養(yǎng)、包裝和運(yùn)輸。

本發(fā)明提出的一種輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂布置結(jié)構(gòu)，可以安裝三個(gè)操作臂，也可以在調(diào)整臂I4或調(diào)整臂II5上再增加一個(gè)關(guān)節(jié)，安裝五個(gè)操作臂，以適應(yīng)不同類(lèi)型的手術(shù)的開(kāi)展。

操作臂I6、操作臂II7、操作臂III8、操作臂IV9都是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，包含多個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)和轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，各個(gè)關(guān)節(jié)可以互換而不影響最終末端的運(yùn)動(dòng)，實(shí)施例2-4是將移動(dòng)關(guān)節(jié)和轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)互換到不同安裝位置順序的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了列舉，具體如下：

實(shí)施例2

具體結(jié)構(gòu)如圖7所示：

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將所述的操作臂I6的臂段I-I6-1旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂I4的關(guān)節(jié)I4-1上，所述的臂段I-II6-2移動(dòng)地安裝于所述的臂段I-I6-1的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-III6-3移動(dòng)地安裝于所述的調(diào)整臂I-II6-2的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-IV6-4旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-III6-3的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-V6-5旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-IV6-4的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-VI6-6旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-V6-5的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-VII6-7旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-VI6-6的關(guān)節(jié)上，所述的連接座I-VIII6-8旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-VII6-7的關(guān)節(jié)上，所述的連接座I-VIII6-8連接一個(gè)快接接頭，在所述的快接接頭上安裝內(nèi)窺鏡或手術(shù)工具。

操作臂II7、操作臂III8、操作臂IV9與操作臂I6結(jié)構(gòu)相同，所述的操作臂II7旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂I4的關(guān)節(jié)II4-2上，所述的操作臂III8旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂II5的關(guān)節(jié)I5-1上，所述的操作臂IV9旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂II5的關(guān)節(jié)II5-2上，位于中間的一個(gè)操作臂安裝內(nèi)窺鏡，其余三個(gè)操作臂安裝手術(shù)工具。

實(shí)施例3

具體結(jié)構(gòu)如圖8所示：

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將所述的操作臂I6的臂段I-I6-1旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂I4的關(guān)節(jié)I4-1上，所述的臂段I-II6-2旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-I6-1的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-III6-3旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂I-II3-2的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-IV6-4移動(dòng)地安裝于所述的臂段I-III6-3的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-V6-5旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-IV6-4的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-VI6-6旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-V6-5的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-VII6-7旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-VI6-6的關(guān)節(jié)上，所述的連接座I-VIII6-8旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-VII6-7的關(guān)節(jié)上，所述的連接座I-VIII6-8連接一個(gè)快接接頭，在所述的快接接頭上安裝內(nèi)窺鏡或手術(shù)工具。

操作臂II7、操作臂III8、操作臂IV9與操作臂I6結(jié)構(gòu)相同，所述的操作臂II7旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂I4的關(guān)節(jié)II4-2上，所述的操作臂III8旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂II5的關(guān)節(jié)I5-1上，所述的操作臂IV9旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂II5的關(guān)節(jié)II5-2上，位于中間的一個(gè)操作臂安裝內(nèi)窺鏡，其余三個(gè)操作臂安裝手術(shù)工具。

實(shí)施例4

具體結(jié)構(gòu)如圖9所示：

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將所述的操作臂I的臂段I-I6-1旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂I4的關(guān)節(jié)I4-1上，所述的臂段I-II6-2移動(dòng)地安裝于所述的臂段I-I6-1的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-III6-3旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂I-II6-2的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-IV6-4移動(dòng)地安裝于所述的臂段I-III6-3的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-V6-5旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-IV6-4的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-VI6-6旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-V6-5的關(guān)節(jié)上，所述的臂段I-VII6-7旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-VI6-6的關(guān)節(jié)上，所述的連接座I-VIII6-8旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的臂段I-VII6-7的關(guān)節(jié)上，所述的連接座I-VIII6-8連接一個(gè)快接接頭，在所述的快接接頭上安裝內(nèi)窺鏡或手術(shù)工具。

操作臂II7、操作臂III8、操作臂IV9與操作臂I6結(jié)構(gòu)相同，所述的操作臂II7旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂I4的關(guān)節(jié)II4-1上，所述的操作臂III8旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂II5的關(guān)節(jié)I5-1上，所述的操作臂IV9旋轉(zhuǎn)地安裝于所述的調(diào)整臂II5的關(guān)節(jié)II5-2上，位于中間的一個(gè)操作臂安裝內(nèi)窺鏡，其余三個(gè)操作臂安裝手術(shù)工具。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。