CN113440242A - 微创手术机器手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了微创手术机器手，涉及机器手领域，包括辅助杆、手握控制器、机械传动组、主控单元外壳、电池外壳、卡线盘、齿轮B、复位弹簧、柔性驱动轴A和固定板，所述辅助杆的一端套接有机械手，所述辅助杆的另一端固定连接有机械传动组，所述机械传动组的底端固定连接有主控单元电池组件，本发明能够同时使用单手控制诸如腹腔镜的附加外科工具的移动和驱动，该控制单元和接口可以为外科医生提供对诸如腹腔镜之类的医疗设备操作的更自然和灵活的控制，体积小，轻便，更易于手术操作；创口面积小，愈合时间短，恢复时间快；创口面积小，不易感染，更安全；减少患者住院时间及其它费用成本；降低手术风险，提高工作效率。

Description

微创手术机器手

技术领域

本发明涉及机器手领域，具体是微创手术机器手。

背景技术

内窥镜和导管等医疗设备广泛应用于微创手术中，用于观察或治疗各器官和组织。通常，此类装置包括细长的装置主体，其设计用于在体腔、血管或组织内传送和定位远端安装的仪器(例如手术刀、抓握器或照相机)。软机器人手是开发出的一只与人手触觉非常接近的机器手，它不仅可以握住精细物体，还可以感知所接触物体的形状和纹理。传统机器人用来抓取物体的“手”通常是由坚硬部件构成，需要用马达来控制关节进行操作。在过去，要使一个机器人手感知到物体，这个手必须由导电物质制成，比如金属。软机器人技术已经用于仓库，来处理食品或其它产品。柔软机器人手前景广阔，可以用于假肢领域，还可以用来制造接触人或脆弱物体的机器人以及狭小空间作业机器人。

一般的外科医生通常使用手术工具的手柄来定位、操纵各器官组织部位的器械装置，由于此类装置通过在组织壁，例如腹壁上的小切口定位的递送端口来递送，并且在解剖处受限的空间中使用，或在身体内部使用位于身体外部的控制装置，在医疗器械的近端进行操作，使用及其不便，虽然目前使用的设备接口可以提供这种功能，但他们可能会被此类的设备的不灵活性而受到限制，因此需要外科医生花费大量时间和精力来完成微创治疗程序。

因此，本领域技术人员提供了微创手术机器手，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供微创手术机器手，以解决上述背景技术中提出的一般的外科医生通常使用手术工具的手柄来定位、操纵各器官组织部位的器械装置，由于此类装置通过在组织壁，例如腹壁上的小切口定位的递送端口来递送，并且在解剖处受限的空间中使用，或在身体内部使用位于身体外部的控制装置，在医疗器械的近端进行操作，使用及其不便，虽然目前使用的设备接口可以提供这种功能，但他们可能会被此类的设备的不灵活性而受到限制，因此需要外科医生花费大量时间和精力来完成微创治疗程序的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

微创手术机器手，包括辅助杆、手握控制器、机械传动组、主控单元外壳、电池外壳、卡线盘、齿轮B、复位弹簧、柔性驱动轴A和固定板，所述辅助杆的一端套接有机械手，所述辅助杆的另一端固定连接有机械传动组，所述机械传动组的底端固定连接有主控单元电池组件，所述机械传动组的一侧设有透热功能插头接口，所述机械传动组的顶面固定连接有手握控制器，所述手握控制器的外壁设有模式按钮，所述手握控制器的外壁焊接有手背贴合片，所述手背贴合片的顶面设有手背贴合装置，所述手握控制器的顶面插接有机械手抓握及旋转控制器。

作为本发明的一种优选实施方式：所述机械手抓握及旋转控制器包括复位弹簧、杠杆、螺纹套和护板，螺纹套的内部套接有复位弹簧，复位弹簧和旋转销B位于复位弹簧套内，杠杆的顶端设有旋转销B，杠杆的顶部设有套接帽，套接帽的外壁通过旋转销A转动连接有护板。

作为本发明的一种优选实施方式：所述主控单元电池组件包括主控单元外壳、电池外壳和固定板，固定板的顶部设有电触点，固定板的内部设有旋转感应器A和旋转传感器B，固定板的一侧固定连接有屏幕，固定板的内部固定连接有驱动电机D、驱动电机E和驱动电机F,固定板的顶面固定连接有充电接口。

作为本发明的一种优选实施方式：所述主控单元外壳和电池外壳之间配合卡接，主控单元外壳的外壁设有驱动电机A、驱动电机B、驱动电机C、旋转感应器母端A、电触点母端、旋转感应器母端B和屏幕。

作为本发明的一种优选实施方式：所述电池外壳的外壁设有母端插座、电触点公端、柔性驱动轴B、插座A、插座B和插座C，电池外壳内设有电池组。

作为本发明的一种优选实施方式：所述机械传动组包括卡线盘、小导轮、涡轮B、齿轮B、转动轴、连杆和卡紧块，连杆的外壁卡接有卡紧块，连杆的外壁套接有齿轮E，连杆的外壁套接有齿轮D，齿轮D设置有两个，齿轮D的外壁啮合连接有涡轮A和涡轮B，涡轮A的外壁啮合连接有齿轮F。

作为本发明的一种优选实施方式：所述涡轮A的外壁啮合连接有齿轮杆，小导轮的外壁缠绕有线缆，线缆与卡线盘之间缠绕，齿轮B与齿轮C之间啮合连接，齿轮C与齿轮A之间啮合连接，小导轮设置有6个。

作为本发明的一种优选实施方式：所述手握控制器内设有柔性驱动轴A、内齿轮、导线，柔性驱动轴A的一端与辅助杆固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明微创手术机器手,该装置具有一个接口，允许外科医生在体内直观地操纵手术工具，同时允许通过广泛的器械和效应器末端运动进行精确控制，通过提供用于诸如腹腔镜的外科工具的控制单元，成功地解决了当前已知配置的缺点，控制单元包括用户界面，用户界面使用户能够同时使用单手控制诸如腹腔镜的附加外科工具的移动和驱动，该控制单元和接口可以为外科医生提供对诸如腹腔镜之类的医疗设备操作的更自然和灵活的控制，体积小，轻便，更易于手术操作；创口面积小，愈合时间短，恢复时间快；创口面积小，不易感染，更安全；减少患者住院时间及其它费用成本；降低手术风险，提高工作效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为微创手术机器手的整体的立体的结构示意图；

图2为微创手术机器手中的手握控制器连接部分的内部的结构示意图；

图3为微创手术机器手中的机械传动组的内部的结构示意图；

图4为微创手术机器手中的机械手抓握及旋转控制器的内部的结构示意图。

图5为微创手术机器手中的手握控制器与机械手抓握及旋转控制器连接部分的结构示意图。

图6为微创手术机器手中的手握控制器的内部的结构示意图。

图7为微创手术机器手中的整体的右视的结构示意图。

图8为微创手术机器手中的主控单元的内部的结构示意图。

图9为微创手术机器手中的机械手不同状态下的结构示意图。

图中：1、齿轮杆；2、电触点；3、柔性驱动轴A；4、齿轮A；5、齿轮F；6、涡轮A；7、驱动电机D；8、驱动电机E；9、驱动电机F；10、旋转感应器；11、固定板；12、旋转传感器；14、线缆；15、小导轮；16、涡轮B；17、齿轮B；18、齿轮C；19、齿轮D；20、转动轴；21、齿轮E；22、连杆；23、卡紧块；24、复位弹簧；25、杠杆；26、护板；27、旋转销A；28、套接帽；29、旋转销B；30、复位弹簧套；31、螺纹套；32、内齿轮；33、导线；34、卡线盘；35、主控单元；36、电池组；38、充电接口；39、母端插座；40、电触点公端；41、柔性驱动轴B；42、插座A；43、插座B；44、插座C；45、驱动电机A；46、驱动电机B；47、驱动电机C；48、旋转感应器母端A；49、电触点母端；50、旋转感应器母端B；51、屏幕；52、主控单元外壳；53、电池外壳；54、机械手；55、辅助杆；56、透热功能插头接口；57、机械手抓握及旋转控制器；58、模式按钮；59、手握控制器；60、手背贴合装置；61、手背贴合片；62、机械传动组；63、主控单元电池组件。

具体实施方式

请参阅图1-9，本发明实施例中，微创手术机器手，包括辅助杆55、手握控制器59、机械传动组62、主控单元外壳52、电池外壳53、卡线盘34、齿轮B17、复位弹簧24、柔性驱动轴A3和固定板10，主控单元外壳52和电池外壳53内部有主控单元和电池，主控单元外壳52和电池外壳53固定在机械传动组62处的，主控单元电池组件是独立分开的，使用时组装起来,辅助杆55的一端套接有机械手54，辅助杆55的另一端固定连接有机械传动组62，机械传动组62的底端固定连接有主控单元电池组件63，松开拇指与食指，在复位弹簧24的作用下，完成复位，当拇指与机械手抓握及旋转控制器57时，会带动柔性驱动轴A3旋转，旋转感应器A10会捕捉到旋转角度，由此产生一个信号，输入到主控单元35，主控单元35会接收此信号，并根据柔性驱动轴A3的旋转角度，而输出一个信号给驱动电机F9，驱动电机F9带动一系列齿轮运动，从而实现钳口A顺时针或逆时针旋转，机械传动组62的一侧设有透热功能插头接口56，机械传动组62的顶面固定连接有手握控制器59，手握控制器59的外壁设有模式按钮58，内齿轮32固定在手握控制器59上，当顺时针或逆时针旋转手握控制器59时，将会带动齿轮杆1旋转，该齿轮杆1尾端连接旋转感应器B12，齿轮杆01旋转产生角度，此角度会被旋转传感器B12识别，由此产生一个信号，输入到主控单元35，主控单元35会接收此信号，并根据此信号处理成一个输出信号给驱动电机E8，驱动电机E8带动一系列机械传动，从而实现远端钳口A会出现左右摆动或上下摆动，手握控制器59的外壁焊接有手背贴合片61，手背贴合片61的顶面设有手背贴合装置60，手握控制器59的顶面插接有机械手抓握及旋转控制器57，该控制单元和接口可以为外科医生提供对诸如腹腔镜之类的医疗设备操作的更自然和灵活的控制，体积小，轻便，更易于手术操作；创口面积小，愈合时间短，恢复时间快；创口面积小，不易感染，更安全。

请参阅图1、图2、图3、图5、图7和图9，机械手抓握及旋转控制器57包括复位弹簧24、杠杆25、螺纹套31和护板26，螺纹套31的内部套接有复位弹簧24，复位弹簧24和旋转销B29位于复位弹簧套30内，杠杆25的顶端设有旋转销B29，杠杆25的顶部设有套接帽28，操作时拇指与食指分别放在杠杆25与护板26之间，当向中间捏紧时，在旋转销B29和旋转销A27的作用下，柔性驱动轴A3被拉起来，复位弹簧24被拉开，旋转感应器A10会捕捉到运动行程，由此产生一个信号，输入到主控单元35，主控单元35会接收此信号，并根据柔性驱动轴A3的运动行程，而输出一个信号给驱动电机D7，驱动电机D7带动一系列齿轮运动，从而实现钳口A打开或闭合。套接帽28的外壁通过旋转销A27转动连接有护板26。主控单元电池组件63包括主控单元外壳52、电池外壳53和固定板11，固定板11的顶部设有电触点2，固定板11的内部设有旋转感应器A10和旋转传感器B12，固定板11的一侧固定连接有屏幕51，固定板11的内部固定连接有驱动电机D7、驱动电机E8和驱动电机F9,驱动电机D7、驱动电机E8和驱动电机F9为驱动电机，屏幕13用于显示操作模式及电池状态，固定板11的顶面固定连接有充电接口38。驱动电机8接合齿轮F5，带动卡线盘34旋转，线缆14由卡线盘34的旋转带动，在小导轮15的辅助旋转作用下，可作顺时针，逆时针旋转，当小导轮15转向一边时，另一边的线缆14会随着放松或收紧，远端的钳口A会出现左右摆动或上下摆动，主控单元外壳52和电池外壳53之间配合卡接，主控单元外壳52的外壁设有驱动电机A45、驱动电机B46、驱动电机C47、旋转感应器母端A48、电触点母端49、旋转感应器母端B50和屏幕51。电池外壳53的外壁设有母端插座39、电触点公端40、柔性驱动轴B41、插座A42、插座B43和插座C44，电池外壳53内设有电池组36。驱动电机D7接合涡轮A6旋转，带动齿轮D19旋转，齿轮D19旋转带动转动轴20作上下直线运动，从而带动连杆22作上下直线运动，即可控制远端钳口A的打开或闭合。机械传动组62包括卡线盘34、小导轮15、涡轮B16、齿轮B17、转动轴20、连杆22和卡紧块23，连杆22的外壁卡接有卡紧块23，连杆22的外壁套接有齿轮E21，连杆22的外壁套接有齿轮D19，齿轮D19设置有两个，齿轮D19的外壁啮合连接有涡轮A6和涡轮B16，涡轮A6的外壁啮合连接有齿轮F5。驱动电机F9接合齿轮A4，齿轮A4的旋转带动齿轮C18旋转，又连动齿轮B17一起旋转，齿轮B17又带动涡轮B16旋转，涡轮B16的旋转带动齿轮E21旋转，齿轮E21的旋转带动连杆22旋转，从而带动远端钳口A的顺时针或逆时针旋转，通过螺纹套31与手握控制器59连接一起。涡轮A6的外壁啮合连接有齿轮杆1，小导轮15的外壁缠绕有线缆14，线缆14与卡线盘34之间缠绕，齿轮B17与齿轮C18之间啮合连接，齿轮C18与齿轮A4之间啮合连接，小导轮15设置有6个。手握控制器59内设有柔性驱动轴A3、内齿轮32、导线33，柔性驱动轴A3的一端与辅助杆55固定连接,导线33为连接模式按钮58至电触点02，可以减少患者住院时间及其它费用成本；降低手术风险，提高工作效率。

需要说明的是，本发明为微创手术机器手，包括1、齿轮杆；2、电触点；3、柔性驱动轴A；4、齿轮A；5、齿轮F；6、涡轮A；7、驱动电机D；8、驱动电机E；9、驱动电机F；10、旋转感应器；11、固定板；12、旋转传感器；14、线缆；15、小导轮；16、涡轮B；17、齿轮B；18、齿轮C；19、齿轮D；20、转动轴；21、齿轮E；22、连杆；23、卡紧块；24、复位弹簧；25、杠杆；26、护板；27、旋转销A；28、套接帽；29、旋转销B；30、复位弹簧套；31、螺纹套；32、内齿轮；33、导线；34、卡线盘；35、主控单元；36、电池组；38、充电接口；39、母端插座；40、电触点公端；41、柔性驱动轴B；42、插座A；43、插座B；44、插座C；45、驱动电机A；46、驱动电机B；47、驱动电机C；48、旋转感应器母端A；49、电触点母端；50、旋转感应器母端B；51、屏幕；52、主控单元外壳；53、电池外壳；54、机械手；55、辅助杆；56、透热功能插头接口；57、机械手抓握及旋转控制器；58、模式按钮；59、手握控制器；60、手背贴合装置；61、手背贴合片；62、机械传动组；63、主控单元电池组件，部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

本发明的工作原理是：主控单元外壳52和电池外壳53内部有主控单元和电池，主控单元外壳52和电池外壳53固定在机械传动组62处的，主控单元电池组件是独立分开的，使用时组装起来。驱动电机D7、驱动电机E8和驱动电机F9为驱动电机，屏幕13用于显示操作模式及电池状态，驱动电机8接合齿轮F5，带动卡线盘34旋转，线缆14由卡线盘34的旋转带动，在小导轮15的辅助旋转作用下，可作顺时针，逆时针旋转，当小导轮15转向一边时，另一边的线缆14会随着放松或收紧，远端的钳口A会出现左右摆动或上下摆动，驱动电机D7接合涡轮A6旋转，带动齿轮D19旋转，齿轮D19旋转带动转动轴20作上下直线运动，从而带动连杆22作上下直线运动，即可控制远端钳口A的打开或闭合。驱动电机F9接合齿轮A4，齿轮A4的旋转带动齿轮C18旋转，又连动齿轮B17一起旋转，齿轮B17又带动涡轮B16旋转，涡轮B16的旋转带动齿轮E21旋转，齿轮E21的旋转带动连杆22旋转，从而带动远端钳口A的顺时针或逆时针旋转，通过螺纹套31与手握控制器59连接一起。操作时拇指与食指分别放在杠杆25与护板26之间，当向中间捏紧时，在旋转销B29和旋转销A27的作用下，柔性驱动轴A3被拉起来，复位弹簧24被拉开，旋转感应器A10会捕捉到运动行程，由此产生一个信号，输入到主控单元35，主控单元35会接收此信号，并根据柔性驱动轴A3的运动行程，而输出一个信号给驱动电机D7，驱动电机D7带动一系列齿轮运动，从而实现钳口A打开或闭合。松开拇指与食指，在复位弹簧24的作用下，完成复位，当拇指与机械手抓握及旋转控制器57时，会带动柔性驱动轴A3旋转，旋转感应器A10会捕捉到旋转角度，由此产生一个信号，输入到主控单元35，主控单元35会接收此信号，并根据柔性驱动轴A3的旋转角度，而输出一个信号给驱动电机F9，驱动电机F9带动一系列齿轮运动，从而实现钳口A顺时针或逆时针旋转，内齿轮32固定在手握控制器59上，当顺时针或逆时针旋转手握控制器59时，将会带动齿轮杆1旋转，该齿轮杆1尾端连接旋转感应器B12，齿轮杆01旋转产生角度，此角度会被旋转传感器B12识别，由此产生一个信号，输入到主控单元35，主控单元35会接收此信号，并根据此信号处理成一个输出信号给驱动电机E8，驱动电机E8带动一系列机械传动，从而实现远端钳口A会出现左右摆动或上下摆动，导线33为连接模式按钮58至电触点02,该控制单元和接口可以为外科医生提供对诸如腹腔镜之类的医疗设备操作的更自然和灵活的控制，体积小，轻便，更易于手术操作；创口面积小，愈合时间短，恢复时间快；创口面积小，不易感染，更安全；减少患者住院时间及其它费用成本；降低手术风险，提高工作效率。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.微创手术机器手，包括辅助杆(55)、手握控制器(59)、机械传动组(62)、主控单元外壳(52)、电池外壳(53)、卡线盘(34)、齿轮B(17)、复位弹簧(24)、柔性驱动轴A(3)和固定板(10)，其特征在于，所述辅助杆(55)的一端套接有机械手(54)，所述辅助杆(55)的另一端固定连接有机械传动组(62)，所述机械传动组(62)的底端固定连接有主控单元电池组件(63)，所述机械传动组(62)的一侧设有透热功能插头接口(56)，所述机械传动组(62)的顶面固定连接有手握控制器(59)，所述手握控制器(59)的外壁设有模式按钮(58)，所述手握控制器(59)的外壁焊接有手背贴合片(61)，所述手背贴合片(61)的顶面设有手背贴合装置(60)，所述手握控制器(59)的顶面插接有机械手抓握及旋转控制器(57)。

2.根据权利要求1所述的微创手术机器手，其特征在于，所述机械手抓握及旋转控制器(57)包括复位弹簧(24)、杠杆(25)、螺纹套(31)和护板(26)，螺纹套(31)的内部套接有复位弹簧(24)，复位弹簧(24)和旋转销B(29)位于复位弹簧套(30)内，杠杆(25)的顶端设有旋转销B(29)，杠杆(25)的顶部设有套接帽(28)，套接帽(28)的外壁通过旋转销A(27)转动连接有护板(26)。

3.根据权利要求1所述的微创手术机器手，其特征在于，所述主控单元电池组件(63)包括主控单元外壳(52)、电池外壳(53)和固定板(11)，固定板(11)的顶部设有电触点(2)，固定板(11)的内部设有旋转感应器A(10)和旋转传感器B(12)，固定板(11)的一侧固定连接有屏幕(51)，固定板(11)的内部固定连接有驱动电机D(7)、驱动电机E(8)和驱动电机F(9),固定板(11)的顶面固定连接有充电接口(38)。

4.根据权利要求3所述的微创手术机器手，其特征在于，所述主控单元外壳(52)和电池外壳(53)之间配合卡接，主控单元外壳(52)的外壁设有驱动电机A(45)、驱动电机B(46)、驱动电机C(47)、旋转感应器母端A(48)、电触点母端(49)、旋转感应器母端B(50)和屏幕(51)。

5.根据权利要求3所述的微创手术机器手，其特征在于，所述电池外壳(53)的外壁设有母端插座(39)、电触点公端(40)、柔性驱动轴B(41)、插座A(42)、插座B(43)和插座C(44)，电池外壳(53)内设有电池组(36)。

6.根据权利要求1所述的微创手术机器手，其特征在于，所述机械传动组(62)包括卡线盘(34)、小导轮(15)、涡轮B(16)、齿轮B(17)、转动轴(20)、连杆(22)和卡紧块(23)，连杆(22)的外壁卡接有卡紧块(23)，连杆(22)的外壁套接有齿轮E(21)，连杆(22)的外壁套接有齿轮D(19)，齿轮D(19)设置有两个，齿轮D(19)的外壁啮合连接有涡轮A(6)和涡轮B(16)，涡轮A(6)的外壁啮合连接有齿轮F(5)。

7.根据权利要求6所述的微创手术机器手，其特征在于，所述涡轮A(6)的外壁啮合连接有齿轮杆(1)，小导轮(15)的外壁缠绕有线缆(14)，线缆(14)与卡线盘(34)之间缠绕，齿轮B(17)与齿轮C(18)之间啮合连接，齿轮C(18)与齿轮A(4)之间啮合连接，小导轮(15)设置有6个。

8.根据权利要求1所述的微创手术机器手，其特征在于，所述手握控制器(59)内设有柔性驱动轴A(3)、内齿轮(32)、导线(33)，柔性驱动轴A(3)的一端与辅助杆(55)固定连接。

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