CN110680501B - 一种外科手术机器人夹钳驱动单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外科手术机器人夹钳驱动单元，属于医疗器械领域，所述的驱动单元连接有伸长部，伸长部连接有执行单元，驱动单元通过伸长部控制执行单元进行手术操作，所述的伸长部设有外管以及外管内部的内杆，内杆连接驱动单元和执行单元，内杆通过轴向移动和轴向自转控制执行单元，本发明还公开了外科手术机器人夹钳和手术机器人。

Description

一种外科手术机器人夹钳驱动单元

技术领域

本发明涉及外科手术器械领域。

背景技术

外科是研究外科疾病的发生，发展规律及其临床表现，诊断，预防和治疗的科学，是以手术切除、修补为主要治病手段的专业科室。随着显微外科技术的应用，外科得到了较大的发展。各医院外科的专科设置原则与内科类同，通常与内科相对应。外科疾病分为五大类:创伤，感染，肿瘤，畸形和功能障碍。外科是现代医学的一个科目，主要研究如何利用外科手术方法去解除病人的病原，从而使病人得到治疗。外科和所有的临床医学一样，需要了解疾病的定义、病因、表现、诊断、分期、治疗、预后，而且外科更重视开刀的适应症、术前的评估与照顾、手术的技巧与方法、术后的照顾、手术的并发症与预后等与外科手术相关的问题。

现在的手术机器人在外科领域得到了越来越多的应用，在外科中夹钳是做手术当中经常需要使用的器械，夹钳通常设有一个执行的远端和一个驱动的近端，近端控制远端的完成各种手术操作，如图1是现有的一种夹钳，现有的夹钳通常是在夹钳的末端设有两个槽，通过拉动件（如图1中的部件85）槽来控制夹钳开闭，这种拉槽一方面使得夹钳的执行段占用空间大，由于拉动拉槽的部件和夹钳槽的摩擦力原因以及拉槽和夹钳铰接处的位置比较近，这种拉槽的设计也会使得夹钳在张开和闭合的时候比较剧烈，夹钳的开闭不会缓慢进行，也会使得需要较大的拉力才能使得夹钳闭合。进一步的，现有的这类夹钳在使用的时候，拉动只能使得夹钳张开和闭合，无法使得夹钳头转动，为了使得转动，必须设有单独的转动部件。

发明内容

本发明的目的在于：公开了一种外科手术机器人夹钳驱动单元，所述的驱动单元连接有伸长部，伸长部连接有执行单元，驱动单元通过伸长部控制执行单元进行手术操作，所述的伸长部设有外管以及外管内部的内杆，内杆连接驱动单元和执行单元，内杆通过轴向移动和轴向自转控制执行单元，所述的驱动单元包括：

壳体，其内部形成一个腔体，

第一驱动部，其位于壳体腔体内，第一驱动部控制内杆沿着内杆的轴向移动进而控制手术器械；

第二驱动部，其位于壳体的腔体内，第二驱动部控制内杆沿着内杆的轴向自转进而控制手术器械。

在一些优选的实施例当中，所述的第一驱动部包括：

第一电机；

螺杆，其和第一电机连接，被第一电机驱动转动；

滑块，其和螺杆丝杆连接，螺杆转动控制滑块沿着螺杆轴向移动；

连接部，其和滑块固定连接；

旋转部，其将连接部连接到内杆上，在内杆轴向自转下，旋转部可相对内杆静止，第一电机能够通过旋转部控制内杆沿着内杆轴向移动。

在一些优选的实施例当中，所述的旋转部为轴承，轴承的内圈和内杆固定连接，轴承的外圈和连接部固定连接。

在一些优选的实施例当中，所述的内杆上设有连接槽，连接槽为环状的结构，旋转部为一圆环部，旋转部和连接槽配合。

在一些优选的实施例当中，第二驱动部包括：

第二电机；

固定管第二电机驱动固定管转动，固定管能够相对内杆沿着内杆轴向移动，固定管和内杆在固定管的径向方向被固定以当固定管被驱动转动时，内杆被固定管带动转动。

在一些优选的实施例当中，所述的固定管设有中心槽，内杆末端伸入中心槽内，内杆上设有轴向延伸分布的卡条，中心槽内壁上设有卡槽，卡条和卡槽配合以禁止内杆和固定管的径向转动。

在一些优选的实施例当中，卡条为2个，卡槽为2个。

在一些优选的实施例当中，第二驱动部还包括有和固定管连接的固定头、和固定头连接的转动杆，转动杆被第二电机驱动转动。

在一些优选的实施例当中，所述的执行单元包括有：

第一夹钳和第二夹钳；

铰接座，第一夹钳和第二夹钳被铰接在铰接座上，且两者的铰接轴同轴；

第一夹钳和第二夹钳分别设有转动道，内杆远端设有卡柱，卡柱卡入第一夹钳和第二夹钳的转动道内，内杆轴向移动，通过卡柱驱动第一夹钳和第二夹钳开闭，内杆轴向自转驱动第一夹钳和第二夹钳轴向自转。

在一些优选的实施例当中，所述的执行单元还包括有轴承，轴承位于铰接座和外管之间，以使得铰接座可以相对外管转动进而使得驱动单元相对外管转动。

本发明公开的夹钳能够方便轻松的对夹钳进行开闭操作，同时实现对夹钳头用一个部件就能够实现拉动和转动，方便快捷。

附图说明

图1是现有的一种夹钳；

图2是实施例1夹钳的示意图；

图3是实施例1执行单元的示意图；

图4是实施例1驱动单元的示意图；

图5是实施例1驱动单元部件图；

图6是实施例1驱动单元部件图；

图7是实施例2的夹钳；

图8是实施例2的执行单元；

图9是实施例2的执行单元；

图10是实施例3的示意图；

图11是第一伸长部和第二伸长部分开示意图；

图12是第一内杆的示意图；

图13是第一内杆的示意图；

图14是第一内杆示意图；

图15是第二内杆示意图；

图16是固定件示意图；

图17是固定件示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

实施例1

如图1所示，本实施公开了一种外科手术机器人夹钳，包括执行单元1、伸长部2和驱动单元3，伸长部的两端分别连接执行单元和驱动单元，驱动单元通过伸长部控制执行单元进行手术操作，伸长部包括外管21和内杆22，内杆位于外管内，所述的执行单元为具有两个钳口的手术器械，如手术剪刀、手术镊、电凝钳、施加钳等。

如图3所示，在一些优选的实施例当中，所述的执行单元包括第一夹钳11和第二夹钳12、铰接座17、销钉15，第一夹钳和第二夹钳通过两者末端的第一销孔16铰接，第一夹钳和第二夹钳的背面分别设有第一连接座112和第二连接座122，铰接座17设有第二销孔171，铰接座能够相对外管绕着外管轴向自转以使得执行单元相对外管转动，销钉将第一销孔和第二销孔连接以使得第一夹钳和第二夹钳的末端铰接在铰接座上。

继续如图3所示，所述的执行单元还包括有第一连接杆13和第二连接杆14，第一连接杆的一端和第一连接座铰接，第二连接杆的一端和第二连接座铰接，第一连接杆和第二连接杆的另一端和内杆22铰接，本实施例当中，内杆能够被驱动单元驱动沿着内杆轴向移动，内杆的轴向移动拉动第一连接杆和第二连接杆以驱动第一夹钳和第二夹钳绕着第二销孔转动以张开和闭合第一夹钳和第二夹钳，如图3所示，当内杆22朝左边移动的时候，第一夹钳和第二夹钳张开；当内杆朝着右边移动的时候，第一夹钳和第二夹钳闭合。

进一步的，如图3所示，内杆能够被驱动单元驱动绕着内杆轴向自转以驱动第一夹钳、第二夹钳和铰接座相对外管转动，转动方向为外管的轴向方向，外管的轴向方向为如图3箭头的方向。第一夹钳和第二夹钳、铰接座等执行单元绕着外管轴向转动以能够根据手术需要改变钳口的位置。

为了使得两个连接杆能够控制两个夹钳绕着外管轴向转动，在更优选的实施例当中，所述的第一连接座和第二连接座分别设有一个槽，第一连接杆/第二连接杆在该槽内和第一连接座/第二连接座铰接以使得第一连接杆和第一夹钳只有一个转动自由度，第二连接杆和第二夹钳只有一个转动自由度。

在第一夹钳和第二夹钳闭合的时候，两个连接杆在一个较低的位置，两个连接杆容易和第一夹钳和第二夹钳接触相互干涉，基于此问题，在更优选的实施例当中，所述的第一夹钳背面设有第一凹部111，第二夹钳的背面设有第二凹部121，第一凹部位于第一连接座和第一销孔之间，第二凹部设有第二连接座和第一销孔之间，第一凹部和第二凹部使得第一夹钳/第二夹钳和第一连接杆/第二连接杆不会相互干涉。

在更优选的实施例当中，所述的铰接座17设有上下两个凹槽172，第一连接杆和第二连接杆分别穿过上下两个凹槽。所述的执行单元包括轴承18，铰接座和外管通过轴承连接以使得铰接座能够相对外管转动。如图3所示，所述的内杆包括有固定头，第一连接杆和第二连接杆铰接在固定头上，固定头和内杆一体成型或者固定连接，第一连接杆和第二连接杆在固定头上的铰接处为同轴或者平行。

进一步的，所述的内杆需要能够同时完成轴向移动和转动才能够驱动执行单元的开闭和转动，因此在一些具体的实施例当中，如图4所示，本实施例的驱动单元连接有伸长部，伸长部连接有执行单元，驱动单元通过伸长部控制执行单元进行手术操作，所述的伸长部设有外管以及外管内部的内杆，内杆连接驱动单元和执行单元，内杆通过轴向移动和轴向自转控制执行单元，所述的驱动单元包括壳体33、第一驱动部31和第二驱动部32，壳体33内部形成一个腔体，第一驱动部31和第二驱动部位于壳体腔体内，第一驱动部控制内杆沿着内杆的轴向移动进而控制手术器械，第二驱动部控制内杆沿着内杆的轴向自转进而控制手术器械。

对于第一驱动部的结构，在一个优选的实施例当中，如图5所示，第一驱动部31包括：

第一电机315、螺杆314、滑块313、连接部312、旋转部311，螺杆314和第一电机连接，被第一电机驱动转动，滑块313和螺杆丝杆连接，螺杆转动控制滑块沿着螺杆轴向移动，连接部和滑块固定连接，旋转部311将连接部连接到内杆上，在内杆轴向自转下，旋转部可相对内杆静止，第一电机能够通过旋转部控制内杆沿着内杆轴向移动。

对于旋转部，在一个实施例当中，所述的旋转部为轴承，轴承的内圈和内杆固定连接，轴承的外圈和连接部固定连接。在另一种实施例当中，所述的内杆上设有连接槽22，连接槽为环状的结构，旋转部为一圆环部，旋转部和连接槽配合。

对于第二驱动部的结构，在一个优选的实施例当中，第二驱动部32包括：

第二电机324、固定管321，第二电机驱动固定管转动321，固定管能够相对内杆沿着内杆轴向移动，固定管和内杆在固定管的径向方向被固定以当固定管被驱动转动时，内杆被固定管带动转动。

再更优选的实施例当中，如图6所示，固定管设有中心槽3211，内杆末端伸入中心槽内，内杆上设有轴向延伸分布的卡条221，中心槽内壁上设有卡槽3212，如图6所示，卡条为2个，卡槽为2个，上下分布，当然卡条和卡槽的数量也可以为其他如1个3个4个等，卡条和卡槽配合以禁止内杆和固定管的径向转动，即内杆和固定管不能够绕着内杆的轴向转动，但是内杆和固定管可以沿着内杆的轴向移动，这个时候卡条就在卡槽内移动，第一驱动部就会驱动内杆沿着内杆的轴向移动，而固定管保持静止，执行单元进行开闭操作。当固定管被驱动转动促使内杆转动的时候，由于旋转部可转动，第一驱动部的各部件静止，内杆轴向转动驱动执行单元绕着外管转动。

在更优选的实施例当中，第二驱动部还包括有和固定管连接的固定头322、和固定头连接的转动杆323，转动杆被第二电机驱动转动。

实施例2

本实施例公开了一种外科手术机器人夹钳，如图7-9所示，其包括有实施例1的伸长部和驱动单元，不同点在于，本实施例的执行单元和实施例1的不同，如图7所示，具体的本实施例的执行单元包括有：

第一夹钳11和第二夹钳12、铰接座13，第一夹钳和第二夹钳被铰接在铰接座上，且两者的铰接轴同轴，第一夹钳和第二夹钳分别设有转动道111，内杆远端设有卡柱221，卡柱卡入第一夹钳和第二夹钳的转动道内，内杆轴向移动，通过卡柱驱动第一夹钳和第二夹钳开闭，内杆轴向自转驱动第一夹钳和第二夹钳轴向自转；

进一步的，如图9所示，执行单元还包括有轴承18，轴承位于铰接座和外管之间，以使得铰接座可以相对外管转动进而使得驱动单元相对外管转动。

本实施例还公开了一种外科手术机器人夹钳，包括：

实施例1的驱动单元；

伸长部；

实施例2和实施例1的执行单元，伸长部分别连接驱动单元和执行单元，驱动单元通过伸长部控制执行单元进行手术操作指令。

本实施例公开了一种外科手术机器人，其特征在于，包括本发明所述的夹钳和手术机器人本体，夹钳安装在手术机器人本体上。

实施例3

本实施例公开了一种可更换的外科手术机器人器械伸长部，所述的伸长部能够应用于实施例1和实施例2的夹钳，如图10所示，伸长部包括第一伸长部200和第二伸长部300，第一伸长部200其和器械的执行端连接，第一伸长部包括第一外管以及位于第一外管内部的第一内杆210，第二伸长部300和第一伸长部可拆卸的连接，第二伸长部和器械的驱动单元连接，所述的第二伸长部包括第二外管320以及位于第二外管内部的第二内杆310；

如图11所示，所述的第一外管和第二外管可拆卸的连接，所述的第一内杆和第二内杆可拆卸的连接，当第一内杆和第二内杆连接的时候，第一内杆能够随着第二内杆的转动而同步转动，第一内杆能够随着第一内杆的轴向移动而同步移动。

如图12所示，第一内杆包括第一内杆本体211、固定件212、卡杆213，所述的固定件一端铰接在第一内杆本体上，固定件的另一端为卡部，所述的铰接轴和第一内杆的轴向方向平行，卡部能够绕着铰接轴转动，所述的固定件设有一个通道2121，所述的卡杆能够卡入通道并且卡杆能够被第一外管固定220进而限制固定件转动，所述的第一内杆本体设有一***槽2111，第二内杆的部件能够进入***槽内，第二内杆上设有固定槽312，当卡杆213从固定件的通道中抽出的时候，固定件绕着铰接轴转动进而使得固定件的卡部进入第二内杆的固定槽中以固定第一内杆和第二内杆。

如图11所示，所述的第一外管和第一内杆上设有固定卡杆的孔，第一外管的孔、第一内杆上的孔，和固定件上的通道2121相对应，使得卡杆能够穿过固定件、第一内杆和第一外管进而将固定件的位置固定。

如图12-13所示，第一内杆本体上设有转动柱214，转动柱和第一内杆本体一体化成型，固定件铰接在转动柱214上，固定件和第一内杆本体设有弹簧215，弹簧能够被预载，弹簧驱动固定件转动以使得固定件的卡部卡入固定槽中，具体的如图12所示，由于卡杆穿过固定件，将固定件固定在左边，弹簧被预载，固定件有右转的倾向，执行单元和第一伸长部可以构成整个可更换的耗材，第二伸长部和驱动单元和手术器械连接。当需要手术的特殊需要需要更换耗材的时候，耗材初始的状态为弹簧被预载，固定件位于左侧的状态，这个时候将第二伸长部的第二内杆部件******槽中，***槽的设计使得第二内杆***的时候固定件和第二内杆上的固定槽相对应，之后从上面抽出卡杆，在弹簧的作用力下固定件左转，使得固定件的卡部刚好能够卡入固定槽内，进一步的，第一外管和第二外管能够通过卡扣、螺钉等方式连接，优选的通过卡扣等不需要其他部件的连接方式连接。

当需要取出耗材的时候，这个时候卡杆从下部第一外管和第一内杆的孔***，卡杆的头会抵住固定件的下侧面，固定件会缓慢的左转，卡部从第二内杆的固定槽抽出，直到卡杆卡入固定件的通道中，卡部完全从第二内杆的固定槽抽出，第二内杆和第一内杆分离，同步的将第一外管和第二外管分离，则第一伸长部和第二伸长部完全分离。

本实施例的伸长部，第一内杆和第二内杆在结合分离的时候只需要在侧面开孔，侧面不需要外部件，并且第一伸长部的第一内杆和第一外管被卡杆固定，位置不容易出现偏移，保持手术器械的精确度。使用的时候方便安装，抽出卡杆即可将第一伸长部和第二伸长部安装到位，不需要额外的部件。外管的表面不需要其他改变，能够保持原有形状。

在一个优选的实施例当中，如图17所示，固定件设有滑动槽2122,所述的滑动槽延伸到通道口2121，所述的滑动槽将卡杆滑动槽通道2121中，当固定件转动到最右边的时候，卡杆从孔中进入，卡杆的末端首先接触到滑动槽里2122，推动卡杆，卡杆会驱动固定件转动直至卡杆进入通道2121中，滑动槽能够减少卡杆和固定件的抵触摩擦，使得固定件能够更灵活转动，节约卡杆的推动力。

在进一步优选的实施例当中，如图14和图15所示，第一内杆本体***槽的截面为半圆形，第二内杆设有一个***凸起311，***凸起******槽中并将第一内杆和第二内杆固定以限制第一内杆和第二内杆相对轴向自转。

在更进一步优选的实施例当中，如图16所示，卡杆的末端为尖形结构以使得卡杆在固定件的表面滑到通道中，所述的尖形在卡杆接触固定件的时候能够和固定件相贴合，减少卡杆和固定件的摩擦力。

Claims (7)

1.一种外科手术机器人夹钳驱动单元，其特征在于，所述的驱动单元连接有伸长部，伸长部连接有执行单元，驱动单元通过伸长部控制执行单元进行手术操作，所述的伸长部设有外管以及外管内部的内杆，内杆连接驱动单元和执行单元，内杆通过轴向移动和轴向自转控制执行单元，所述的驱动单元包括：

壳体（33），其内部形成一个腔体，

第一驱动部（31），其位于壳体腔体内，第一驱动部控制内杆沿着内杆的轴向移动进而控制手术器械；

第二驱动部（32），其位于壳体的腔体内，第二驱动部控制内杆沿着内杆的轴向自转进而控制手术器械；

所述的第一驱动部（31）包括：

第一电机（315）；

螺杆（314），其和第一电机连接，被第一电机驱动转动；

滑块（313），其和螺杆丝杆连接，螺杆转动控制滑块沿着螺杆轴向移动；

连接部（312），其和滑块固定连接；

旋转部（311），其将连接部连接到内杆上，在内杆轴向自转下，旋转部可相对内杆静止，第一电机能够通过旋转部控制内杆沿着内杆轴向移动；

第二驱动部（32）包括第二电机（324）和固定管（321），第二电机驱动固定管转动（321），固定管能够相对内杆沿着内杆轴向移动，固定管和内杆在固定管的径向方向被固定以当固定管被驱动转动时，内杆被固定管带动转动，所述的固定管设有中心槽（3211），内杆末端伸入中心槽内，内杆上设有轴向延伸分布的卡条（221），中心槽内壁上设有卡槽（3212），卡条和卡槽配合以禁止内杆和固定管的径向转动，卡条为2个，卡槽为2个。

2.根据权利要求1所述的外科手术机器人夹钳驱动单元，其特征在于，所述的旋转部为轴承，轴承的内圈和内杆固定连接，轴承的外圈和连接部固定连接。

3.根据权利要求2所述的外科手术机器人夹钳驱动单元，其特征在于，所述的内杆上设有连接槽（22），连接槽为环状的结构，旋转部为一圆环部，旋转部和连接槽配合。

4.根据权利要求3所述的外科手术机器人夹钳驱动单元，其特征在于，第二驱动部还包括有和固定管连接的固定头（322）、和固定头连接的转动杆（323），转动杆被第二电机驱动转动。

5.根据权利要求4所述的外科手术机器人夹钳驱动单元，其特征在于，所述的执行单元包括有：

第一夹钳（11）和第二夹钳（12）；

铰接座（13），第一夹钳和第二夹钳被铰接在铰接座上，且两者的铰接轴同轴；

第一夹钳和第二夹钳分别设有转动道（111），内杆远端设有卡柱（221），卡柱卡入第一夹钳和第二夹钳的转动道内，内杆轴向移动，通过卡柱驱动第一夹钳和第二夹钳开闭，内杆轴向自转驱动第一夹钳和第二夹钳轴向自转；

轴承（18），轴承位于铰接座和外管之间，以使得铰接座可以相对外管转动进而使得驱动单元相对外管转动。

6.一种外科手术机器人夹钳，其特征在于，包括：

权利要求1-5任一项所述的驱动单元；

伸长部；

执行单元，伸长部分别连接驱动单元和执行单元，驱动单元通过伸长部控制执行单元进行手术操作指令。

7.一种外科手术机器人，其特征在于，包括权利要求6所述的夹钳和手术机器人本体，夹钳安装在手术机器人本体上。

Images