CN113397711B - 机械臂及穿引器组件、手术机器人***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机械臂及穿引器组件、手术机器人***及控制方法，所述手术机器人***包括：机械臂，所述机械臂远端设置有第一接合部；穿引器，所述穿引器上设有第二接合部，所述第二接合部用于与所述第一接合部连接；监测装置，包括探测部，所述探测部设置在所述第一接合部和/或所述第二接合部处，用于获取目标信号；所述目标信号用于判断所述第二接合部与所述第一接合部是否有效连接；以及，控制模块，与所述监测装置通信连接，用于根据所述目标信号判断所述第二接合部与所述第一接合部是否有效连接。该手术机器人***可避免施术者在机械臂与穿引器未有效连接的情形下执行手术操作，提高手术安全性。

Description

机械臂及穿引器组件、手术机器人***及控制方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种机械臂及穿引器组件、手术机器人***及控制方法。

背景技术

手术机器人的出现符合精准外科的发展趋势，其已成为帮助医生完成手术的有利工具。目前da Vinci手术机器人已广泛地应用在全球各大医院，其因对患者的伤害小使得患者术后恢复较快，为患者带来了福音。

手术机器人的设计理念是采用微创伤的方式精准地实施复杂的外科手术。在传统手术面临种种局限的情况下，手术机器人突破了人眼的局限，其采用立体成像技术，将患者体内的器官更加清晰地呈现给操作者。在原本术者的手部难以伸入的区域，手术机器人的机械臂能够驱使手术器械完成360°转动、挪动、摆动、夹持等操作，还能够避免抖动。利用手术机器人执行手术操作，具有创口小、出血少、患者恢复快的优势，同时极大地缩短了患者术后住院时间，并且术后存活率和康复率也明显提高。因此，手术机器人受到广大医患的青睐，其作为一种高端的衣领器械已广泛地应用于各种临床手术中。

利用手术机器人执行手术操作时，需要借助穿引器提供手术器械进入患者体内的通道。穿引器一般通过机械结构安装在机械臂上，存在松动的风险，一旦穿引器松动，机械臂的运动会带动穿引器在患者体表移动，轻者对患者造成创伤，重者甚至导致手术器械的运动失控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械臂及穿引器组件、手术机器人***及控制方法，其可以在手术过程中实时地监测穿引器与机械臂的连接状态，提高手术安全性。

为实现上述目的，本发明提供了一种手术机器人，包括：

机械臂，所述机械臂的远端设置有第一接合部，所述第一接合部用于与穿引器上的第二接合部连接；

监测装置，至少部分地设置在所述第一接合部或者所述第二接合部处并用于获取目标信号；以及，

控制模块，与所述监测装置通信连接，用于根据所述目标信号判断所述第二接合部与所述第一接合部是否有效连接。

可选地，所述目标信号包括电信号，或者所述目标信号包括所述第二接合部与所述第一接合部连接后两者之间的距离信息或压力信息。

可选地，所述控制模块根据所述目标信号的连续性和/或稳定性判断所述第二接合部和所述第一接合部是否有效连接。

可选地，还包括显示模块，与所述控制模块通信连接，用于显示所述第二接合部与所述第一接合部是否有效连接。

可选地，所述第一接合部包括基座和接合机构，所述基座上设有接合槽，所述接合机构至少部分地设置在所述接合槽内，且所述探测部设置于所述接合槽内；所述第二接合部包括用于***所述接合槽并与所述接合机构配合连接的凸块。

可选地，所述接合机构包括操作部及装配部，所述接合机构被配置为当所述操作部受到外力的作用时，驱使所述装配部与所述凸块分离，当所述外力被取消时，所述装配部使所述凸块装配在所述接合槽中。

可选地，所述装配部包括卡扣和第一弹性件，所述卡扣用于与所述凸块卡接；

所述接合机构被配置为当所述操作部受到外力作用时，所述操作部驱使所述卡扣运动，并使所述卡扣与所述凸块相分离，同时所述弹性件存储弹性势能；当所述外力被取消时，所述弹性件释放所述弹性势能，并驱使所述卡扣运动至与所述凸块连接。

可选地，所述装配部包括第二弹性件和磁性体；所述凸块具有铁磁性，并用于被所述磁性体吸引而实现与所述接合机构的连接；

所述接合机构被配置为当所述操作部受到外力作用时，所述操作部驱使所述磁性体沿远离所述凸块的方向移动，以使所述凸块受到的磁力减小，同时所述第二弹性件存储弹性势能；当所述外力被取消时，所述第二弹性件释放所述弹性势能，并驱使所述磁性体沿靠近所述凸块的方向移动，以使所述凸块受到的磁力增大。

可选地，所述操作部包括操作区和楔形传力面；所述操作区用于接受外力，所述楔形传力面与所述装配部接触，并用于将外力传递至所述装配部以驱使所述装配部与所述凸块分离。

可选地，所述接合槽包括相互连通的主槽体和操作通道；

所述装配部设置在所述主槽体内；所述操作部部分地设置在所述操作通道内，并能够沿所述操作通道移动，所述楔形传力面延伸至所述主槽体内并与所述装配部接触。

可选地，所述接合机构还包括隔板，设置在所述主槽体内并将所述主槽体分割为第一槽段和第二槽段；所述第一槽段用于容纳所述凸块；所述第二槽段内容纳有所述装配部；所述操作通道与所述第二槽段连通。

可选地，所述第一接合部包括抱箍本体和紧固件，所述紧固件用于设置在所述抱箍本体上，并用于使所述第一接合部形成为闭合环；当所述第二接合部***所述闭合环，且所述第二接合部与所述第一接合部有效连接时，所述抱箍本体在径向上挤压所述第二接合部；

所述探测部设置在所述抱箍本体上。

为实现上述目的，本发明还提供了一种手术机器人***，包括穿引器和如前任一项所述手术机器人；所述穿引器上设有第二接合部，用于与所述机械臂连接。

为实现上述目的，本发明还提供了一种机械臂组件，包括如前任一项所述的手术机器人中的机械臂；以及，

如前任一项所述的手术机器人中的监测装置。

为实现上述目的，本发明还提供了一种穿引器组件，包括穿引器和如前任一项所述的手术机器人中的监测装置。

为实现上述目的，本发明还提供了一种手术机器人***的控制方法，所述控制方法包括：

步骤S110：获取表示机械臂和穿引器连接状态的目标信号；

步骤S120：通过所述目标信号判断所述穿引器是否有效连接于所述机械臂，若是，则执行步骤S130，若否，则报警后不允许所述机械臂运动；

步骤S130：控制所述机械臂运动，以使手术器械执行手术操作。

与现有技术相比，本发明的机械臂及穿引器组件、手术机器人***及控制方法具有如下优点：

前述的手术机器人包括机械臂、监测装置和控制模块，其中，所述机械臂的远端设置有第一接合部，所述第一接合部用于与穿引器上的第二接合部连接；所述监测装置包括探测部，所述探测部设置在所述第一接合部处，用于获取目标信号；所述控制模块与所述监测装置通信连接，用于根据所述目标信号判断所述第二接合部和所述第一接合部是否有效连接。使用手术机器人执行手术操作时，其能够实时地监测所述第二接合部与所述第一接合部的连接状态，当两者未有效连接时，可进一步提示操作者或直接中止手术操作，以提高手术安全性。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：

图1是本发明根据一实施例所提供的手术机器人***的应用场景示意图；

图2是本发明根据一实施例所提供的手术机器人***的医生控制台的示意图；

图3是本发明根据一实施例所提供的手术机器人***的手术机器人在执行手术时的示意图；

图4是本发明根据一实施例所提的手术机器人***的图像显示装置的示意图；

图5是本发明根据一实施例所提供的手术机器人的局部结构示意图；

图6是图5所示的手术机器人***的A处放大示意图；

图7是本发明根据一实施例所提供的手术机器人***的机械臂上的第一接合部的整体结构示意图；

图8是本发明根据一实施例所提供的手术机器人***的穿引器的结构示意图；

图9是本发明根据一实施例所提供的手术机器人***在执行手术时的流程图；

图10本发明根据一实施例所提供的手术机器人***的机械臂与穿引器连接时的剖视图，图中示出监测装置的开关设置于接合槽内；

图11是本发明根据另一实施例所提供的手术机器人***的机械臂远端的第一接合部的整体结构示意图；

图12是本发明根据另一实施例所提供的手术机器人***的穿引器的结构示意图；

图13是图12所示的穿引器的局部结构示意图；

图14是本发明根据另一实施例所提供的手术机器人***的机械臂与穿引器连接关系示意图，图中示出监测装置的开关设置在接合槽内；

图15是图14所示的机械臂的第一接合部的B-B剖视图；

图16是本发明本发明根据另一实施例所提供的手术机器人***的机械臂与穿引器连接时的剖视图，图中未示出监测装置；

图17是本发明根据再一实施例所提供的手术机器人***的穿引器的结构示意图；

图18是本发明根据再一实施例所提供的机械臂组件与穿引器连接时的示意图，图中未示出监测装置。

[附图标记说明如下]：

1-手术器械；

10-医生控制台，20-手术机器人，30-图像显示装置；

100-机械臂，110-第一接合部，111-基座，112-接合槽，112a-第一槽段，112b-第二槽段，113-第一操作部，114-卡扣，115-第一弹性件，121-第二弹性件，122-磁性体，123-第二操作部，123a-操作区，123b-楔形传力面，124-隔板，131-抱箍本体，131a-开口，132-紧固件；

200-穿引器，210-第二接合部，211-凸块；

300-监测装置。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，以下说明内容的各个实施例分别具有一或多个技术特征，然此并不意味着使用本发明者必需同时实施任一实施例中的所有技术特征，或仅能分开实施不同实施例中的一部或全部技术特征。换句话说，在实施为可能的前提下，本领域技术人员可依据本发明的公开内容，并视设计规范或实作需求，选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地实施多个实施例中部分或全部的技术特征的组合，借此增加本发明实施时的弹性。

如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，复数形式“多个”包括两个以上的对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外，以及术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

图1示出了本发明根据一实施例所提供的手术机器人***的应用场景示意图；图2示出了所述手术机器人***的医生控制台的示意图；图3示出了所述手术机器人***的手术机器人在执行手术时的示意图；图4示出了所述手术机器人***的图像显示装置的示意图。

本文以主从控制机器人***为例进行说明，但其不应对本发明构成限制。请参考图1至图4，所述手术机器人***包括控制端和执行端。所述控制端包括医生控制台10。所述执行端包括手术机器人20及图像显示装置30。其中，所述医生控制台10包括主操作手11。所述手术机器人20包括多个机械臂100，至少一个所述机械臂100用于挂载图像获取装置，至少一个所述机械臂100用于挂载手术器械1(如图5所示)。所述图像获取装置用于***患者体内并提供手术视野信息。所述手术器械1用于***患者体内并主要在所述手术视野内执行手术操作。所述图像显示装置30与所述图像获取装置通信连接，以接收所述手术视野信息并进行显示。本实施例中，所述机械臂100与所述主操作手之间构成主从控制关系。即，在手术过程中，施术者在所述医生控制台10处根据图像获取装置所获取的手术视野信息，双手控制所述主操作手11来控制所述机械臂100根据运动，进而控制所述手术器械1执行主操作手的相关运动指令，以完成各种操作。进一步地，所述医生控制台10处还设置有脚踏控制部12，施术者可通过脚踏的方式完成电切、电凝等相关操作的输入。此外，本发明对所述机械臂100的构型不作限制，其可为机械不动点机械臂，也可以是主动不动点机械臂。

如图5所示，所述手术机器人***还包括穿引器200，所述穿引器200连接于所述机械臂100的远端，并穿透患者体表，且提供一进出通道。所述手术器械1或所述图像获取装置通过所述穿引器200所提供的进出通道进入患者体内。在实际手术过程中，所述穿引器200与所述机械臂100的连接状态对手术的顺利进行有着十分重要的影响。具体来说，当所述穿引器200与所述机械臂100有效连接时，施术者可执行手术操作。而当所述穿引器200与所述机械臂100未有效连接时，施术者若仍执行手术操作可能会对患者造成伤害。此处所述的“有效连接”是指，所述穿引器200与所述机械臂100稳定的连接，两者之间不存在松动、晃动的问题。相应地，所述穿引器200与所述机械臂100未有效地连接，是指所述穿引器200未连接于所述机械臂100上，或者所述穿引器200虽连接于所述机械臂100上，但两者之间存在松动、晃动的情形。

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种能够自动监测所述穿引器200与所述机械臂100是否有效连接的手术机器人***，以提高手术的安全性。为了确保机械臂与穿引器之间有效连接，所述机械臂和穿引器不仅实现机械装配结构上的装配稳固，还实现电气上的信号指示。其中，该电气上的信号指示用以表示在机械臂和穿引器的机械装配为有效连接的连接状态。

请参考图6、图7及图8，所述机械臂100的远端设置有第一接合部110，所述穿引器200上设有第二接合部210，所述第二接合部210用于与所述第一接合部110连接。所述手术机器人***还包括监测装置300(如图10及图14所标注)和控制模块(图中未示出)。其中，所述监测装置300用于获取目标信号，所述目标信号用于判断所述第二接合部210和所述第一接合部110是否有效连接(即判断所述穿引器200与所述机械臂100是否有效连接)。以及，所述控制模块与所述监测装置300通信连接，用于接收所述目标信号，并判断所述第二接合部210和所述第一接合部110是否有效连接。

在一些实现方式中，所述监测装置300全部设置在所述机械臂100上，并且所述监测装置300包括探测部，所述探测部设置在所述第一接合部110上。当所述穿引器200连接于所述机械臂100上时，所述穿引器200可触发所述探测部，并使所述监测装置300工作以产生所述目标信号。在另一些实现方式中，所述监测装置300全部设置在所述穿引器200上，并且所述监测装置300至少部分地设置在所述第二接合部210处。也即，本发明对所述监测装置的具体设置方式不作限定，但为方便描述，后文中以所述监测装置至少部分结构例如所述探测部设置在所述第一接合部110处为例进行介绍。

在此，所述探测部用于将所述第一接合部110和所述第二接合部210装配的机械操作方式、和/或有效连接的机械装配状态等，转换成由光/电等易于电子设备捕获的信号。所述探测部设置在所述第一接合部110或所述第二接合部120上，其举例包括开关、或传感器等。例如，所述探测部设置在第一接合部110或第二接合部120上，且从所述第一接合部110和所述第二接合部120有效连接时相抵靠的面上探出。又如，所述探测部设置在所述第一接合部110或所述第二接合部120上，用于将所述第一接合部110和所述第二接合部120连接时所述探测部与所探测对象之间的间隙转换成光/电信号。其中，所述光/电信号可为模拟信号或数字信号。所述控制模块用于根据所述光/电信号的连续性和/或稳定性来判断所述第一接合部110和所述第二接合部120是否有效连接。

例如，所述探测部可以为开关，所述监测装置300还包括与所述开关310连接的监测电路，当所述开关被触发时，所述监测电路与所述开关共同形成闭合回路并产生电信号以作为所述目标信号。并且当所述第二接合部210和所述第一接合部110有效连接时，所述开关被持续触发，从而所述监测装置300产生连续且稳定的电信号。一旦所述第二接合部210和所述第一接合部110之间出现松动，所述开关便不能被触发，使得所述电路结构不能产生电信号，或者所述开关间歇性地被触发导致所述电路结构产生间断的电信号。

也就是说，当所述监测装置300产生连续的电信号时，所述控制模块可判定所述第二接合部210与所述第一接合部110处于有效连接的状态。而当所述监测装置300未产生电信号，或间歇性地产生电信号(即产生不连续的电信号)时，所述控制模块可判定所述第二接合部210和所述第一接合部110未有效连接。在此，所述开关310可以是接触式的开关装置，也可以是非接触式的开关装置例如接近开关(即接近传感器)。

又如，所述探测部包括压力传感器，所述监测装置300所输出的目标信号即为所述第二接合部210与所述第一接合部110之间的压力信息。当所述第二接合部210与所述第一接合部110有效连接时，所述第二接合部210和所述第一接合部110之间的压力可以稳定地保持在预定范围内。当所述第二接合部210与所述第一接合部110之间出现晃动而导致两者之间未有效连接时，所述压力信息亦随着两者之间的晃动出现波动(即压力信息未稳定地保持在预定范围内)。换言之，当所述第二接合部210和所述第一接合部110之间的压力持续地保持在所述预定范围内时，所述控制模块可判定两者之间有效连接。而当所述压力信息未持续稳定地保持在所述预定范围内时，所述控制模块可判定两者之间未有效连接。

再如，所述探测部包括距离传感器，所述监测装置300所输出的目标信号表示所述第二接合部210与所述第一接合部110之间的距离信息。所述距离传感器的监测原理与所述压力传感器的监测原理相同，也即当所述第二接合部210与所述第一接合部110有效连接时，所述第二接合部210和所述第一接合部110之间的距离可以持续稳定地保持在预定范围内。当所述第二接合部210与所述第一接合部110之间出现晃动而导致两者之间未有效连接时，所述距离信息亦随着两者之间的晃动出现波动。所述距离传感器的具体种类可以是红外传感器、霍尔传感器等。本领域技术人员可以理解的是，所述距离的预定范围是基于所述第一接合部110和所述第二接合部210装配后，所述距离传感器与所述第二接合部210或所述第一接合部110之间的距离关系而确定的。所述第一接合部110和所述第二接合部120的结构使得两者之间的距离始终大于该预定范围。

在一些示例中，所述监测装置300还包括用于将探测部所探测的光/电信号传输至控制模块的导线。

在另一些示例中，所述监测电路与所述探测部耦合，用于将探测部所探测的光/电信号转换成控制模块所能识别的目标信号。其中，所述目标信号举例为在控制模块所接收幅值范围内的模拟信号或信息。

为了避免误识别，在一些示例中，所述控制模块可通过监测所接收的目标信号在预设时长内的稳定性来确认所述第一接合部110和所述第二接合部120有效连接。其中，在预设时长内的稳定性举例由所接收的目标信号在预设时长内连续、且幅值稳定在预设幅值范围内而表征；或者由所接收的目标信号在预设时长内维持在预定范围内而表征。

在另一些示例中，所述监测电路通过监测所述探测部所提供的光/电信号在预设时长内的稳定性，延迟输出所述目标信号。所延迟的时长根据所监测到的光/电信号的持续时长来设置。

当然，所述监测装置300也可即时输出所述电信号。所述监测装置300根据所述第一接合部110和所述第二接合部210的装配结构及监测装置300基于两个所述接合部装配后的结构关系而输出的目标信号来确定。

另外，所述控制模块接收到所述目标信号之后，也可以延时启动对所述机械臂的控制，延时的时长也可基于所述目标信号的持续时长来设置。

此外，本发明对所述控制模块的设置方式也不作限定。实践中，所述控制模块可位于所述医生控制台10处，也可以位于所述手术机器人20处，还可以位于所述图像显示装置30处。

本实施例中，当所述控制模块判断所述第二接合部210与所述第一接合部110未有效连接时，可直接控制所述机械臂100停止运动，以暂停手术操作。或者，所述手术机器人***还包括一显示模块，所述显示模块与所述控制模块通信连接，用于显示所述第二接合部210和所述第一接合部110是否有效连接。所述显示模块可包括锋鸣报警器和/或指示灯，用于进行声、光报警，以提示施术者。当然，也可以直接利用所述图像显示装置作为所述显示模块。

如此，请参考图9，利用本发明实施例所提供的手术机器人***执行手术操作的流程如下：

步骤S110：获取表示所述机械臂和所述穿引器连接状态的目标信号。

步骤S120：根据所述目标信号判断穿引器是否有效连接于所述机械臂，若是，则执行步骤S130，若否，则所述显示模块报警，或者不允许所述机械臂运动。

步骤S130：启动主从控制模式并控制机械臂运动，以使手术器械执行手术操作；所述手术器械例如包括但不限于夹钳、剪刀、抓紧器、测针夹持器、切割刀片、缝合器等。

进一步地，在手术执行过程中，还包括步骤S140：所述监测装置还实时地监测所述穿引器与所述机械臂的连接状态，且所述控制模块实时地判断所述穿引器与所述机械臂是否有效连接，若是，则继续执行手术操作，若否，则所述显示模块报警，和/或主从控制模式暂时中断使得手术操作中止。

可选地，所述监测装置300通过如监听进程的方式，实时地监测所述穿引器200与所述机械臂100的连接状态，一旦两者未有效连接，所述控制单元即产生中断事件，以暂停手术操作；通过提示施术者重新连接所述机械臂100和所述穿引器200，以确保手术安全。

接下去，本文将结合具体的实施例介绍对所述手术机器人***进行介绍。

请返回参考图6至图8，在一实施例中，所述第一接合部110和所述第二接合部210中的一者，例如所述第一接合部110包括基座111和接合机构。所述基座111设置在所述机械臂100的远端，用来提供与所述第二接合部120连接的具有至少部分空间限制的装配空间结构，以使得所述第二接合部120在有效连接后形成机械结构上的不可相互运动的连接关系。例如，所述基座111上设有接合槽112其提供的有限空间，使得所述第二接合部120在连接后的穿刺操作方向，甚至在与穿刺操作方向正交的方向上无可移动空间。所述接合机构至少部分地设置在所述接合槽112内，用于固定和松解所述第二接合部120。所述接合机构通过调整位置、姿态、或形变中的至少一种来固定和松解所述第二接合部120。

与所述第一接合部110匹配地，所述第一接合部110和所述第二接合部210中的另一者，例如所述第二接合部210，包括用于***所述接合槽112内并与所述接合机构配合连接的凸块211。

所述接合机构包括操作部(后文中述及的第一操作部113或第二操作部123)和装配部。所述操作部供装配者施加外力以使所述凸块211进出所述接合槽112。换言之，当所述操作部受到外力的作用时，所述操作部驱使所述装配部与所述凸块211分离，当所述外力被取消时，所述装配部使所述凸块211装配在所述接合槽112中。在一些实施例中，所述装配部包括第一弹性件115，所述操作部直接作用于所述第一弹性件115，以调整接合槽内的空间并使所述凸块211进出所述接合槽112。

请参考图10，于这些实施例中，所述操作部为第一操作部113，所述装配部还包括卡扣114，所述卡扣114用于与所述凸块211卡接。所述接合机构被配置为当所述第一操作部113受到外力作用时，所述第一操作部113驱使所述卡扣114运动，并使所述卡扣114与所述凸块211相互分离，同时所述第一弹性件115变形并存储弹性势能。当所述外力被取消时，所述第一弹性件115释放所述弹性势能，并驱使所述卡扣114运动至与所述凸块211连接。那么，将所述穿引器200安装至所述机械臂100上时，施术者只需要向所述第一操作部113施加外力，并将所述凸块211***所述接合槽112，然后取消外力，便可实现两者的连接。拆卸所述穿引器200时，施术者向所述第一操作部113施加外力，并将所述凸块211从所述接合槽112拔出即可。

在此，所述探测部可以设置在所述接合槽112内任意合适的位置，也可以设置在所述第一接合部110的处的其他位置，只要其能够满足在第二接合部210和所述第一接合部110有效连接时能够被持续触发，而在所述第二接合部²10和所述第一接合部110未有效连接时不能被持续触发即可。

在另一些示例中，所述操作部包含操作区和楔形传力面。所述操作区接受装配者施加的力，楔形传力面根据装配部中所述第一弹性件115的储能方向改变外力方向，由此，利用弹性件的形变调整接合槽内的多余空间。

请参考图11至图16，本发明还提供了另一实施例，本实施例与前一实施例的区别之处在于，所述操作部为第二操作部1²³，所述装配部包括第二弹性件1²1和磁性体1²²；以及，所述凸块²11还具有铁磁性，以使所述凸块²11能够被所述磁性体1²²吸引。本实施例中，所述接合机构被配置为当所述第二操作部1²³受到外力作用时，所述第二操作部123驱使所述磁性体122沿远离所述凸块211的方向移动，以使所述凸块211受到的磁力减小，同时所述第二弹性件121变形并存储弹性势能。当所述外力被取消时，所述第二弹性件121释放弹性势能，并驱使所述磁性体122沿靠近所述凸块211的方向移动，以使所述凸块211受到的磁力增大。通过对所述磁性体122进行合理的设计，使得当其与所述凸块211的间距最小时，所述凸块211在磁力的作用下保持固定而使所述第二接合部210和所述第一接合部110保持在有效连接的状态。如此，在安装所述穿引器200时，施术者直接将所述凸块211***所述接合槽112即可，而在拆卸所述穿引器200时，施术者向所述第二操作部123施加外力，以使所述磁性体122远离所述凸块211，以使所述磁性体122对所述凸块211的吸引力下降，便可方便地拔出所述凸块211。可选地，所述凸块211朝向所述磁性体122的至少部分表面具有铁磁性。

更为具体地，所述接合机构还包括一隔板124。所述接合槽112包括相互连通的主槽体和操作通道，所述隔板124设置在所述主槽体内并将所述主槽体分割为第一槽段112a和第二槽段112b，所述操作通道与所述第二槽段112b连通。所述凸块211用于***所述第一槽段112a，且用于压抵在所述隔板124上。所述磁性体122可活动地设置在所述第二槽段11²b内，所述第二弹性件121设置在所述磁性体1²²远离所述隔板124的一侧，且所述第二弹性件121的相对两端分别与所述磁性体122和所述第二槽段112b的底壁抵接。所述第二操作部123部分地设置在所述操作通道内，并能够沿所述操作通道移动。所述第二操作部123包括操作区123a和楔形传力面123b，所述操作区123a用于接受外力，所述楔形传力面123b沿所述操作通道延伸并部分地伸入所述第二槽段112b内，所述楔形传力面123与所述磁性体122接触，并将所述外力传递至所述磁性体122，以驱使所述磁性体122沿远离所述凸块211的方向移动。

图17及图18示出了本发明再一实施例所提供手术机器人***的机械臂100与穿引器200的连接关系示意图。本实施例中与前两个实施例的区别之处在于，所述第一接合部110包括抱箍本体131和紧固件132，所述紧固件132用于设置在所述抱箍本体131上，并用于使第一接合部110形成为闭合环。所述穿引器200的第二接合部210例如为圆柱结构，所述圆柱结构的外径略大于所述闭合环的内径。当所述第一接合部210***所述闭合环内，且所述抱箍本体131在径向上挤压所述圆柱结构时，所述第二接合部210与所述第一接合部110有效连接。

可选地，所述抱箍本体131为开口环结构，所述紧固件132例如为卡接结构，其包括第一卡接部和第二卡接部，所述第一卡接部和所述第二卡接部分别设置在所述抱箍本体131的开口131a的相对两端上。将所述穿引器200的所述第一接合部210(即所述圆柱结构)***所述抱箍本体131内侧，然后连接所述第一卡接部和所述第二卡接部，此时所述抱箍本体131产生形变，使得所述第一接合部110形成所述闭合环，且所述抱箍本体131向所述第一接合部210施加径向挤压力，以抱紧所述第一接合部210。

本实施例中，所述监测装置至少部分地设置在所述抱箍131本体上，例如所述抱箍本体131的内壁上，也可以设置在所述抱箍131的端面。

进一步地，本发明实施例还提供了一种手术机器人，其包括机械臂、监测装置和控制模块。其中，所述机械臂远端设有第一接合部，所述第一接合部用于与穿引器上的第二接合部连接。所述监测装置的所述探测部设置在所述第一接合部处，并用于获取目标信号。所述控制模块与所述监测装置通信连接，并接收所述目标信号，且根据所述目标信号判断所述第二接合部和所述第一接合部是否有效连接。

进一步地，本发明实施例还提供了一种机械臂组件，包括机械臂和监测装置。其中，所述机械臂上设有第一接合部，所述第一接合部用于与穿引器上的第二接合部连接。所述监测装置的所述探测部设置在所述第一接合部处，并用于获取目标信号，所述目标信号用于判断所述第二接合部与所述第一接合部是否有效连接。

进一步地，本发明实施例还提供了一种穿引器组件，包括穿引器和监测装置。其中，所述穿引器上设有第二接合部，所述第二接合部用于与机械臂上的第一接合部连接。所述监测装置的所述探测部设置在所述第二接合部处，并用于获取目标信号。所述目标信号用于判断所述第二接合部与所述第一接合部是否有效连接。

本发明所提供的技术方案中，通过设置监测装置以监测所述机械臂与所述穿引器是否有效连接，可有效提高手术安全性。另外，通过实施上述任一实例，在所述第一接合部和所述第二接合部有效连接期间，受所述第一接合部和所述第二接合部的机械结构作用，穿引器在穿刺操作方向，甚至在与穿刺操作方向正交的方向，上无可移动空间。再者，通过对目标信号的监测，控制模块能够提供电气上的通断控制，由此减少因穿引器装配不稳定而造成的手术风险。

虽然本发明披露如上，但并不局限于此。本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种手术机器人，其特征在于，包括：

机械臂，所述机械臂的远端设置有第一接合部，所述第一接合部用于与穿引器上的第二接合部连接；

监测装置，至少部分设置在所述第一接合部或者所述第二接合部处并用于获取目标信号；以及，

控制模块，与所述监测装置通信连接，用于根据所述目标信号的连续性和/或稳定性判断所述第二接合部与所述第一接合部是否有效连接，所述有效连接是指所述第二接合部与所述第一接合部连接且两者之间不松动和/或不晃动；

所述第一接合部包括基座和接合机构，所述基座上设有接合槽，所述接合机构至少部分地设置在所述接合槽内，且所述监测装置包括探测部，所述探测部设置于所述接合槽内；所述第二接合部包括用于***所述接合槽并与所述接合机构配合连接的凸块；

所述接合机构包括操作部及装配部，所述接合机构被配置为当所述操作部受到外力的作用时，驱使所述装配部与所述凸块分离，当所述外力被取消时，所述装配部使所述凸块装配在所述接合槽中；

所述装配部包括第二弹性件和磁性体；所述凸块具有磁性，并用于被所述磁性体吸引而实现与所述接合机构的连接；

所述接合机构被配置为当所述操作部受到外力作用时，所述操作部驱使所述磁性体沿远离所述凸块的方向移动，以使所述凸块受到的磁力减小，同时所述第二弹性件存储弹性势能；当所述外力被取消时，所述第二弹性件释放所述弹性势能，并驱使所述磁性体沿靠近所述凸块的方向移动，以使所述凸块受到的磁力增大。

2.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述目标信号包括电信号，或者所述目标信号包括所述第二接合部与所述第一接合部连接后两者之间的距离信息或压力信息。

3.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述控制模块根据所述目标信号的连续性和/或稳定性判断所述第二接合部和所述第一接合部是否有效连接。

4.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，还包括显示模块，与所述控制模块通信连接，用于显示所述第二接合部与所述第一接合部是否有效连接。

5.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述装配部包括卡扣和第一弹性件，所述卡扣用于与所述凸块卡接；

所述接合机构被配置为当所述操作部受到外力作用时，所述操作部驱使所述卡扣运动，并使所述卡扣与所述凸块相分离，同时所述弹性件存储弹性势能；当所述外力被取消时，所述弹性件释放所述弹性势能，并驱使所述卡扣运动至与所述凸块连接。

6.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述操作部包括操作区和楔形传力面；所述操作区用于接受外力，所述楔形传力面与所述装配部接触，并用于将外力传递至所述装配部以驱使所述装配部与所述凸块分离。

7.根据权利要求6所述的手术机器人，其特征在于，所述接合槽包括相互连通的主槽体和操作通道；

所述装配部设置在所述主槽体内；所述操作部部分地设置在所述操作通道内，并能够沿所述操作通道移动，所述楔形传力面延伸至所述主槽体内并与所述装配部接触。

8.根据权利要求7所述的手术机器人，其特征在于，所述接合机构还包括隔板，所述隔板设置在所述主槽体内并将所述主槽体分割为第一槽段和第二槽段；所述第一槽段用于容纳所述凸块；所述第二槽段内容纳有所述装配部；所述操作通道与所述第二槽段连通。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的手术机器人，其特征在于，所述第一接合部包括抱箍本体和紧固件，所述紧固件用于设置在所述抱箍本体上，并用于使所述第一接合部形成为闭合环；当所述第二接合部***所述闭合环，且所述第二接合部与所述第一接合部有效连接时，所述抱箍本体在径向上挤压所述第二接合部；

所述监测装置包括探测部，所述探测部设置在所述抱箍本体上。

10.一种手术机器人***，其特征在于，包括穿引器和如权利要求1-9中任一项所述手术机器人；所述穿引器上设有第二接合部，用于与所述机械臂连接。

11.一种机械臂组件，其特征在于，包括：如权利要求1-9中任一项所述的手术机器人中的机械臂；以及，

如权利要求1-9中任一项所述的手术机器人中的监测装置。

12.一种穿引器组件，其特征在于，包括穿引器和如权利要求1-9中任一项所述的手术机器人中的监测装置。

Images