CN112545612A - 一种单孔手术机械臂的钳头机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单孔手术机械臂的钳头机构，涉及医疗机械的技术领域，包括：驱动丝、钳头基座、滑块、销钉、第一连杆、导轮、第一钳夹、第二钳夹、销轴、第二连杆和弹簧。滑块设于钳头基座的内部，弹簧设于钳头基座的内部，弹簧具有一端抵于滑块，驱动丝设于弹簧的内部，驱动丝具有一端与滑块连接，滑块与第一连杆转动连接，滑块与第二连杆转动连接，第一钳夹与第一连杆转动连接，第二钳夹与第二连杆转动连接，导轮设于第一钳夹和第二钳夹之间，第一钳夹和第二钳夹通过导轮转动连接。本发明通过单根驱动丝和弹簧间的配合，保证了单根驱动丝便可控制钳夹进行开合动作，避免多根驱动丝摩擦加大，力矩过大导致夹持效用降低的情况。

Description

一种单孔手术机械臂的钳头机构

技术领域

本发明涉及医疗机械的技术领域，尤其涉及一种单孔手术机械臂的钳头机构。

背景技术

作为腹腔镜手术机器人的末端执行器，手术钳直接与病灶组织接触，是完成手术操作的直接器械。传统的腹腔镜手术中，手术钳为实现多自由度运动，增强术中的灵活性，常被设计成多自由度机构，这样的手术钳通常可以实现夹持、扭转、偏摆等运动，钳头机构通常与一较长的刚性空心连杆连接，控制钳头运动的多组驱动丝在该连杆中运动。

单孔手术与此不同，其手术钳与一可弯曲的柔性连杆连接，通过柔性连杆保证手术钳能够灵活地进行多自由度的运动，但是当柔性连杆发生变形后，钳头内过多的驱动丝会在管内出现较严重的摩擦，既增加电机力矩又降低***寿命，运动效果也不佳，难以达到良好地夹持作用。

发明内容

针对上述产生的问题，本发明的目的在于提供一种单孔手术机械臂的钳头机构。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种单孔手术机械臂的钳头机构，其中，包括：

钳头基座2

滑块3，所述滑块3设于所述钳头基座2的内部；

弹簧11，所述弹簧11设于所述钳头基座2的内部且沿钳头基座的长度方向滑动；所述弹簧11的一端抵于所述滑块3；

驱动丝1，所述驱动丝1设于所述弹簧11的内部，所述驱动丝1具有一端与所述滑块3连接

第一连杆5，所述滑块3与所述第一连杆5转动连接；

第二连杆10，所述滑块3与所述第二连杆10转动连接；

第一钳夹7，所述第一钳夹7与所述第一连杆5转动连接；

第二钳夹8，所述第二钳夹8与所述第二连杆10转动连接；

导轮6，所述导轮6设于所述第一钳夹7和所述第二钳夹8之间，所述第一钳夹7和所述第二钳夹8通过所述导轮6转动连接。

上述的单孔手术机械臂的钳头机构，其中，所述钳头基座2呈筒状，所述钳头基座2上设有两第一孔、两第二孔和两第三孔。

上述的单孔手术机械臂的钳头机构，其中，还包括：销钉4，所述滑块3具有一端，所述滑块3的一端上设有第一通孔，所述销钉4与所述第一通孔相匹配。

上述的单孔手术机械臂的钳头机构，其中，所述滑块3的一端设于所述第一连杆5和所述第二连杆10之间，所述第一连杆5和所述滑块3通过所述销钉4转动连接，所述第二连杆10和所述滑块3通过所述销钉4转动连接。

上述的单孔手术机械臂的钳头机构，其中，所述导轮6上设有轮齿，所述轮齿与所述第一钳夹7相匹配，所述轮齿与所述第二钳夹8相匹配。

上述的单孔手术机械臂的钳头机构，其中，还包括：销轴9，所述销轴9具有两端分别限位于两所述第二孔中。

上述的单孔手术机械臂的钳头机构，其中，所述导轮6上设有第二通孔，所述第二通孔与所述销轴9相匹配，所述导轮6可操作地绕所述销轴9转动连接。

上述的单孔手术机械臂的钳头机构，其中，所述第一钳夹7上设有第三通孔，所述第三通孔与所述销轴9相匹配，所述第一钳夹7可操作地绕所述销轴9转动连接，所述第一钳夹7上具有第一平面。

上述的单孔手术机械臂的钳头机构，其中，所述第二钳夹8上设有第四通孔，所述第四通孔与所述销轴9相匹配，所述第二钳夹8可操作地绕所述销轴9转动连接，所述第二钳夹8上具有第二平面。

上述的单孔手术机械臂的钳头机构，其中，所述第一钳夹7的第一平面可操作地与所述第二钳夹8的第二平面相抵。

本发明由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：

(1)本发明通过单根驱动丝和弹簧间的配合，保证了单根驱动丝便可控制钳夹进行开合动作，同时减少了驱动丝的数量，既减小了驱动丝在管内受到的摩擦，同时减小了驱动丝对电机产生的力矩；

(2)本发明在钳夹之间采用导轮连接，导轮与钳夹的接触面较小，避免两钳夹因接触面积过大导致的严重磨损现象。

附图说明

图1是本发明的一种单孔手术机械臂的钳头机构的部件结构示意图。

图2是本发明的一种单孔手术机械臂的钳头机构的整体结构示意图。

图3是本发明的一种单孔手术机械臂的钳头机构的钳头基座的结构示意图。

附图中：1、驱动丝；2、钳头基座；3、滑块；4、销钉；5、第一连杆；6、导轮；7、第一钳夹；8、第二钳夹；9、销轴；10、第二连杆；11、弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

请参照图1至图3所示，示出了一种单孔手术机械臂的钳头机构，其中，包括：钳头基座2、滑块3、弹簧11、驱动丝1、第一连杆5、第二连杆10、第一钳夹7、第二钳夹8、导轮6、销钉4和销轴9。

滑块3设于钳头基座2的内部，弹簧11设于钳头基座2的内部，弹簧11具有一端抵于滑块3，驱动丝1设于弹簧11的内部，驱动丝1具有一端与滑块3连接，滑块3与第一连杆5转动连接，滑块3与第二连杆10转动连接，第一钳夹7与第一连杆5转动连接，第二钳夹8与第二连杆10转动连接，导轮6设于第一钳夹7和第二钳夹8之间，第一钳夹7和第二钳夹8通过导轮6转动连接。

进一步，在一种较佳实施例中，钳头基座2呈筒状，钳头基座2上设有两第一孔、两第二孔和两第三孔。

进一步，在一种较佳实施例中，滑块3具有一端，滑块3的一端上设有第一通孔，销钉4与第一通孔相匹配。

进一步，在一种较佳实施例中，滑块3的一端设于第一连杆5和第二连杆10之间，第一连杆5和滑块3通过销钉4转动连接，第二连杆10和滑块3通过销钉4转动连接。

进一步，在一种较佳实施例中，导轮6上设有轮齿，轮齿与第一钳夹7相匹配，轮齿与第二钳夹8相匹配。

进一步，在一种较佳实施例中，销轴9具有两端分别限位于两第二孔中。

进一步，在一种较佳实施例中，导轮6上设有第二通孔，第二通孔与销轴9相匹配，导轮6可操作地绕销轴9转动连接。

进一步，在一种较佳实施例中，第一钳夹7上设有第三通孔，第三通孔与销轴9相匹配，第一钳夹7可操作地绕销轴9转动连接，第一钳夹7上具有第一平面。

进一步，在一种较佳实施例中，第二钳夹8上设有第四通孔，第四通孔与销轴9相匹配，第二钳夹8可操作地绕销轴9转动连接，第二钳夹8上具有第二平面。

进一步，在一种较佳实施例中，第一钳夹7的第一平面可操作地与第二钳夹8的第二平面相抵。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。

本发明在上述基础上还具有如下实施方式：

本发明的进一步实施例中，钳头基座2呈管状，沿钳头基座2轴向分别设有第一孔、第二孔和第三孔，两第一孔沿钳头基座2的径向设置，两第二孔沿钳头基座2的径向设置，两第三孔沿钳头基座2的径向设置。

本发明的进一步实施例中，钳头基座2包括：两第一部、一第二部和一第三部，两第一部、一第二部和一第三部依次连接。

本发明的进一步实施例中，第三部的外径小于第二部的外径，第三部的径向设有两第三孔，钳头基座2通过第三部与柔性连杆连接。

本发明的进一步实施例中，每一第一部的一端均与第二部连接，每一第一部的另一端设有一第二孔，每一第一部的中部设有一第一孔。

本发明的进一步实施例中，销钉4可操作地在竖直方向运动。

本发明的进一步实施例中，钳头仅保留1个夹持自由度时不会影响手术操作，为将驱动丝1过多带来的不良影响降至最低，钳头机构仅保留单一的夹持自由度。

本发明的进一步实施例中，夹持自由度由一对共用同一滑块3的曲柄滑块3机构实现，第一个曲柄滑块3机构由滑块3、第一连杆5、第一钳夹7组成，第二个曲柄滑块3机构由滑块3、第二连杆10、第二钳夹8组成，当滑块3向右平移时，第一钳夹7顺时针转动，第二钳夹8逆时针转动，夹持角增大，当滑块3向左平移时，第一钳夹7逆时针转动，第二钳夹8顺时针转动，夹持角减小。

本发明的进一步实施例中，利用驱动丝1与弹簧11的联合控制实现夹持运动，初始状态下，夹持角为0°，弹簧11受到较小的预压力，保持压缩变形状态，驱动丝1的一端与滑块3相连，另一端与驱动装置相连，驱动装置收丝时，滑块3向右运动，弹簧11受到的压力变大，弹簧11变形量变大，夹持角变大，驱动装置放丝时，在弹簧11的弹力作用下，滑块3向左运动，弹簧11变形量变小，夹持角变小，直至恢复初始位置。

本发明的进一步实施例中，导轮6两侧皆有小凸台，分别与第一钳夹7、第二钳夹8接触，由于接触面较小，在运动过程中零件的磨损较小，提高使用寿命。

本发明的进一步实施例中，为保证销钉4与第一连杆5、第二连杆10的正常装配，钳头基座2上预留出第一孔供其安装。

本发明的进一步实施例中，在钳头基座2的约束下，第一连杆5、第二连杆10不会在运动中脱离销钉4。

本发明的进一步实施例中，为防止滑块3在运动过程中发生卡死现象，滑块3与钳头基座2之间的接触面为圆柱面。

本发明的进一步实施例中，本结构最大夹持角可达90°，满足手术要求。

本发明的进一步实施例中，单孔手术中，由于术中的灵活性要求已由柔性连杆达到，钳头没有必要为增加灵活特点而降低***性能，钳头的自由度应适量减少，否则***性能将受到很大影响。

本发明的进一步实施例中，在柔性连杆发生变形后，仍能较好地实现术中所需的夹持功能。

本发明的进一步实施例中，钳头仅保留1个自由度，可实现术中所需的夹持运动。

本发明的进一步实施例中，驱动方式由传统的一对驱动丝1控制改为驱动丝1与弹簧11联合控制。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种单孔手术机械臂的钳头机构，其特征在于，包括：

钳头基座(2)；

滑块(3)，所述滑块(3)设于所述钳头基座(2)的内部且沿钳头基座的长度方向滑动；

弹簧(11)，所述弹簧(11)设于所述钳头基座(2)的内部，弹簧(11)的一端抵于所述滑块(3)；

驱动丝(1)，所述驱动丝(1)设于所述弹簧(11)的内部，所述驱动丝(1)的一端与所述滑块(3)连接；

第一连杆(5)，所述滑块(3)与所述第一连杆(5)转动连接；

第二连杆(10)，所述滑块(3)与所述第二连杆(10)转动连接；

第一钳夹(7)，所述第一钳夹(7)与所述第一连杆(5)转动连接；

第二钳夹(8)，所述第二钳夹(8)与所述第二连杆(10)转动连接；

导轮(6)，所述导轮(6)设置在所述第一钳夹(7)和所述第二钳夹(8)之间，所述第一钳夹(7)和所述第二钳夹(8)通过所述导轮(6)转动连接。

2.根据权利要求1所述的单孔手术机械臂的钳头机构，其特征在于，所述钳头基座(2)呈筒状，所述钳头基座(2)上设有两个第一孔、两个第二孔和两个第三孔。

3.根据权利要求2所述的单孔手术机械臂的钳头机构，其特征在于，还包括：销钉(4)，所述滑块(3)具有一端，所述滑块(3)的一端上设有第一通孔，所述销钉(4)与所述第一通孔相匹配。

4.根据权利要求3所述的单孔手术机械臂的钳头机构，其特征在于，所述滑块(3)的一端设于所述第一连杆(5)和所述第二连杆(10)之间，所述第一连杆(5)和所述滑块(3)通过所述销钉(4)转动连接，所述第二连杆(10)和所述滑块(3)通过所述销钉(4)转动连接。

5.根据权利要求1所述的单孔手术机械臂的钳头机构，其特征在于，所述导轮(6)上设有轮齿，所述轮齿与所述第一钳夹(7)相匹配，所述轮齿与所述第二钳夹(8)相匹配。

6.根据权利要求2所述的单孔手术机械臂的钳头机构，其特征在于，还包括：销轴(9)，所述销轴(9)具有两端分别限位于两所述第二孔中。

7.根据权利要求6所述的单孔手术机械臂的钳头机构，其特征在于，所述导轮(6)上设有第二通孔，所述第二通孔与所述销轴(9)相匹配，所述导轮(6)可操作地绕所述销轴(9)转动连接。

8.根据权利要求7所述的单孔手术机械臂的钳头机构，其特征在于，所述第一钳夹(7)上设有第三通孔，所述第三通孔与所述销轴(9)相匹配，所述第一钳夹(7)可操作地绕所述销轴(9)转动连接，所述第一钳夹(7)上具有第一平面。

9.根据权利要求8所述的单孔手术机械臂的钳头机构，其特征在于，所述第二钳夹(8)上设有第四通孔，所述第四通孔与所述销轴(9)相匹配，所述第二钳夹(8)可操作地绕所述销轴(9)转动连接，所述第二钳夹(8)上具有第二平面。

10.根据权利要求9所述的单孔手术机械臂的钳头机构，其特征在于，所述第一钳夹(7)的第一平面可操作地与所述第二钳夹(8)的第二平面相抵。

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