CN115211977B - 一种面向单孔手术的模块化绳驱动的连续体机器人*** - Google Patents
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Abstract
一种面向单孔手术的模块化绳驱动的连续体机器人***,本发明涉及单孔手术技术领域。本发明为了解决现有技术中连续体手术机器人***存在负载能力差,柔性连续体器械刚度不佳且连续体动作范围不足,多种手术器械末端部件之间发生干涉等问题。本发明包括第一柔性组织钳器械组件、第二柔性组织钳器械组件、镜头臂组件和固定平台;第一柔性组织钳器械组件的下部滑动连接在固定平台上,第二柔性组织钳器械组件的下部滑动连接在固定平台上,镜头臂组件的下部滑动连接在固定平台上,第一柔性组织钳器械组件和第二柔性组织钳器械组件并排安装并设置在镜头臂组件的后部。本发明用于单孔微创手术。
Description
技术领域
本发明涉及单孔手术技术领域,具体涉及一种面向单孔手术的模块化绳驱动的连续体机器人***。
背景技术
现代手术自15世纪创立以来,就不断经历着创新性的发展,医生和工程师也在一直致力于对外科手术的高效性、安全性的探索。在探索的征程中,工程技术的引入对外科手术的发展尤其是对提高医生手术技能方面起到了重大的推动作用。传统开放性手术需要在人体的腹部切开较大的创口,将患处暴露出来,已达到手术的目的,但该举措会在患者的腹部造成较大的疤痕。为了能够降低手术创伤,微创手术逐渐应用于外科手术中。微创手术是一种通过内窥镜来观察身体内部状况,并通过体表手术切口孔控制手术器械在人体内部完成手术操作。
传统的微创手术在临床应用中亦存在一些问题,诸如:医生在手术过程中长时间的站立,导致其产生疲劳感,从而影响手术的精确程度,手术还会受到医生生理情绪以及手术器械之间的“筷子效应”的影响,因此手术的成功与否直接与医生熟练操作有极大的关系。由于机器人具有精度高、运动分辨率高、运动灵活、受外界环境影响较小且不受疲劳以及情绪的影响等优点,因此将其引入到微创手术中,将解决微创手术中存在的问题,推动微创手术进一步发展。由于单孔微创手术机器人通常在病人脐部制造出创口,器械通过单个切口进入患处手术,能够将手术创口降低到最小,能够缩短住院时间,同时为患者提供较好的术后美容效果。现有普通连续体机器人***存在负载能力差,柔性连续体器械刚度不佳且连续体动作范围不足,多种手术器械末端部件之间发生干涉等缺点,无法满足实际的微创手术的需求,因此迫切需求一种新型的单孔手术机器人***来满足临床需求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中连续体手术机器人***存在负载能力差,柔性连续体器械刚度不佳且连续体动作范围不足,多种手术器械末端部件之间发生干涉等问题,进而提供一种面向单孔手术的模块化绳驱动的连续体机器人***。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是:一种面向单孔手术的模块化绳驱动的连续体机器人***,包括第一柔性组织钳器械组件、第二柔性组织钳器械组件、镜头臂组件和固定平台;所述第一柔性组织钳器械组件的下部滑动连接在固定平台上,所述第二柔性组织钳器械组件的下部滑动连接在固定平台上,所述镜头臂组件的下部滑动连接在固定平台上,所述第一柔性组织钳器械组件和所述第二柔性组织钳器械组件并排安装并设置在镜头臂组件的后部,所述第一柔性组织钳器械组件和所述第二柔性组织钳器械组件的钳器械部分均穿过镜头臂组件的导管,所述第一柔性组织钳器械组件、所述第二柔性组织钳器械组件和所述镜头臂组件均可依据腹腔的实际结构进行弯曲,进而做直线运动或回转运动,共同协作完成微创手术。
进一步地,所述第一柔性组织钳器械组件包括组织钳器械驱动组件、组织钳器械传动组件、组织钳器械安装组件、组织钳连续体组件和组织钳器械保护罩;所述组织钳连续体组件通过组织钳器械安装组件安装在组织钳器械传动组件上,所述组织钳器械传动组件和所述组织钳器械安装组件均安装在组织钳器械保护罩的内部,所述组织钳器械保护罩连接组织钳器械驱动组件,所述组织钳器械驱动组件安装在固定平台上。
进一步地,所述组织钳连续体组织钳器械传动组件包括安装在器械安装座上的夹持传动组件、回转传动组件、钳头组件、回转机构组件和夹持机构组件;所述夹持传动组件通过夹持导丝连接夹持机构组件,所述回转传动组件通过回转导丝连接回转机构组件,所述夹持机构组件控制钳头组件的开合运动,所述回转机构组件控制钳头组件的旋转运动;
所述夹持传动组件还包括夹持传动轴、第一绕线轮半、第二绕线轮半、第一导线轮和第二导线轮;所述传动轴的下端转动连接在器械安装座上,所述第一绕线轮半和所述第二绕线轮半依下至上安装在夹持传动轴上,所述第一导线轮通过第一导线轮限位螺栓安装在器械安装座上,所述第二导线轮通过第二导线轮限位螺栓安装在器械安装座上,所述夹持导丝的一端缠绕固定在第一绕线轮半上,中间部分绕过夹持机构组件,另一端缠绕固定在第二绕线轮半上;
所述回转传动组件还包括回转传动轴、第三绕线轮半、第四绕线轮半和第三导线轮;所述回转传动轴的下端转动连接在器械安装座上,所述第三绕线轮半和所述第四绕线轮半依下至上安装在回转传动轴上,所述第三导线轮通过第三导线轮限位螺栓安装在器械安装座上,所述回转导丝的一端缠绕固定在第三绕线轮半上,中间部分绕过回转机构组件,另一端缠绕固定在第四绕线轮半上;
所述回转机构组件包括回转关节、器械直管、连接直管、钢丝套管和牵引钢丝;所述连接直管的一端和夹持机构组件的旋转固定块转动连接,另一端连接器械直管,所述器械直管靠近连接直管的一端外部设置有回转关节,所述牵引钢丝依次穿过器械直管和连接直管;
所述夹持机构组件包括导向杆压块、旋转固定块、第四导线轮、第五导线轮、导向杆、转换连接块和调节旋钮;所述导向杆压块和所述旋转固定块均安装在器械安装座上,所述导向杆压块和所述旋转固定块间设置有两个导向杆,所述转换连接块滑动连接在导向杆上,所述第四导线轮通过肩型螺栓安转在导向杆压块和器械安装座之间,所述第五导线轮通过肩型螺栓安转在旋转固定块和器械安装座之间;所述调节旋钮通过螺纹安装在转换连接块的一端,所述牵引钢丝的一端和调节旋钮连接;
所述钳头组件包括拉伸杆、转动关节和钳头;所述拉伸杆的一端连接牵引钢丝,另一端和转动关节转动连接,所述转动关节和钳头转动连接。
进一步地,所述夹持导丝的一端固定在第一导丝端头上,进一步夹持导丝依次绕过第一导线轮、第二导线轮、第五导线轮,然后穿过转换连接块并绕过第四导线轮,再次穿过转换连接块后依次绕回第五导线轮、第二导线轮和第一导线轮,最后夹持导丝的另一端固定在第二导丝端头上;
所述回转导丝一端固定在第三导丝端头上,进一步回转导丝绕过第三导线轮和回转关节,然后再次绕回第三导线轮,最后回转导丝的另一端固定在第四导丝端头上;
所述牵引钢丝的外部套有钢丝套管,所述牵引钢丝的一端连接拉伸杆,另一端和调节旋钮连接;
所述调节旋钮的一端通过钢丝压块连接牵引钢丝,另一端安装有调节螺栓。
进一步地,所述组织钳连续体组件安装在组织钳器械安装组件的器械直管上,所述组织钳连续体组件包括钳头安装盘、多个导丝盘、连续体底盘和四根导丝,所述导丝在运动过程中与钳头安装盘、导丝盘和连续体底盘产生接触,实现组织钳连续体组件的旋转及弯曲动作进而执行手术操作;
所述组织钳连续体组件还包括弹簧钢管、钢丝和和拉伸杆;所述钳头安装盘安装在弹簧钢管的前端,所述连续体底盘安装在弹簧钢管的后端,多个导丝盘由前至后依次套装在弹簧钢管上,且导丝盘位于钳头安装盘与连续体底盘之间,所述连续体底盘安装在器械直管上,四根导丝呈圆周均匀分布在钢丝的外部;
所述钢丝的一端和拉伸杆连接,钢丝的另一端依次穿过弹簧钢管、连续体底盘和器械直管,所述导丝的一端和钳头安装盘连接,导丝的另一端依次穿过导丝盘、连续体底盘和器械直管,所述钳头安装盘上安装有手术钳组件,所述手术钳组件的末端和拉伸杆连接;
所述钢丝外部穿有第一钢丝弹簧和第二钢丝弹簧,所述第一钢丝弹簧安装在器械直管内部,所述第二钢丝弹簧安装在弹簧钢管内部,每个所述导丝外部均穿有导丝弹簧,所述导丝弹簧安装在器械直管内部;
所述器械直管和连续体底盘连接的一端通过四轴激光切割加工有一段器械直管螺旋切口,所述器械直管由镍钛合金制成;
所述弹簧钢管通过四轴激光切割整体加工有弹簧钢管螺旋切口,所述弹簧钢管由镍钛合金制成,所述弹簧钢管的两端加工有安装切口。
进一步地,所述导丝盘是空心柱体,且导丝盘内设有环形凸台,所述环形凸台上沿圆周方向均布设有四个导丝盘导丝孔;
所述导丝盘的端面对称设有两个圆弧导丝盘斜面,两个导丝盘斜面之间通过两个导丝盘弧面连接,所述导丝盘一端的两个导丝盘弧面的中心连线与另一端的两个导丝盘弧面的中心连线垂直,相邻两个导丝盘之间相对的导丝盘弧面相互接触,两个导丝盘之间的导丝盘弧面接触后,其相对的两个导丝盘斜面组成一个梭形导丝盘间隙斜面;
所述钳头安装盘的一端对称设有两个圆弧钳头安装盘斜面,两个钳头安装盘斜面之间通过两个钳头安装盘弧面连接,所述钳头安装盘内设有环形凸台,所述环形凸台上沿圆周方向均布设有四个钳头安装盘导丝孔,所述钳头安装盘的中心设有拉伸杆过孔,所述钳头安装盘弧面与相邻导丝盘上的导丝盘弧面相互接触;
所述连续体底盘一端对称设有两个圆弧连续体底盘斜面,两个连续体底盘斜面之间通过两个连续体底盘弧面连接,所述连续体底盘内设有环形凸台,所述环形凸台上沿圆周方向均布设有四个连续体底盘导丝孔,所述连续体底盘的中心设有钢丝过孔,所述连续体底盘弧面与相邻导丝盘上的导丝盘弧面相互接触。
进一步地,所述组织钳器械安装组件还包括安装板本体、导向轴套和回转关节;所述器械直管通过导向轴套转动连接在安装板本体上,所述器械直管伸出安装板本体的一端连接有回转关节,所述回转关节通过钢丝挡圈固定,所述回转关节和所述钢丝挡圈间设置有管塞。
进一步地,所述镜头臂组件包括镜头臂驱动组件、动力传输组件、四根驱动丝、两根腔道、导管、底端环、多个导丝环、转向导丝环、顶端环和镜头固定管;所述导管和所述镜头固定管间由前至后依次设置有底端环、导丝环、转向导丝环和顶端环,所述转向导丝环设置在多个导丝环之间,所述底端环安装在导管上,所述顶端环安装在镜头固定管上,所述腔道的一端和镜头固定管连接,腔道的一端的另一端依次穿过导管、底端环、导丝环、转向导丝环和顶端环,所述腔道为中空的弹性管体,所述驱动丝穿过导丝环和转向导丝环,所述镜头臂驱动组件通过动力传输组件驱动四根驱动丝。
进一步地,所述转向导丝环的每个端面均对称设有两个圆弧转向导丝环斜面,两个转向导丝环斜面之间通过两个转向导丝环弧面连接,所述转向导丝环沿圆周方向均布设置多个转向导丝孔,所述转向导丝孔的一侧设置有导丝锁头;
所述导丝环的每个端面均对称设有两个圆弧导丝环斜面,两个导丝环斜面之间通过两个导丝环弧面连接,所述导丝环一端的两个导丝环弧面的中心连线与另一端的两个导丝环弧面的中心连线垂直,相邻两个导丝环之间相对的导丝环弧面相互接触,所述转向导丝环的转向导丝环弧面和相邻的导丝环弧面相互接触,所述导丝环沿圆周方向均布设置多个导丝孔;
所述镜头固定管上设置有两个镜头安装孔和两个组织钳过孔;四根所述驱动丝中的两根驱动丝的一端固定在转向导丝环的导丝锁头上,另一端依次穿过多个导丝环、底端环和导管,另外两根驱动丝的一端固定在顶端环上,另一端依次穿过多个导丝环、转向导丝环、底端环和导管,最后四根驱动丝汇聚到动力传输组件。
进一步地,所述固定平台包括底部支架、第一柔性组织钳器械组件滑台、第二柔性组织钳器械组件滑台、镜头臂组件滑台和鞘管;所述第一柔性组织钳器械组件通过第一柔性组织钳器械组件滑台和底部支架滑动连接,所述第二柔性组织钳器械组件通过第二柔性组织钳器械组件滑台和底部支架滑动连接,所述镜头臂组件通过镜头臂组件滑台和底部支架滑动连接,所述鞘管安装在底部支架上,所述镜头臂组件的镜头臂组件穿过鞘管。
本发明具有以下有益技术效果:
1、本发明的柔性组织钳器械组件采用导丝经回转关节,进入器械直管,依次穿过导丝弹簧、连续体底盘和多个导丝盘,最后固定在钳头安装盘内部,导丝在运动过程中会与钳头安装盘、导丝盘和连续体底盘产生接触,接触过程中产生的力会迫使柔性连续体手术器械产生弯曲,实现组织钳连续体组件旋转及弯曲动作,相邻两个导丝盘之间相对的导丝盘弧面相互接触,两个导丝盘之间的导丝盘弧面接触后,相对两个导丝盘斜面组成一个梭形导丝盘间隙斜面,导丝盘间隙斜面形成柔性单元。
2、本发明的柔性组织钳器械组件采用弹簧钢管激光切割螺旋切口,保证连续体弯曲刚度,弹簧钢管具有较强的扭矩,有效的防止连续体非操作性转动,进而加大连续体整体负载,器械直管局部激光切割螺旋切口,单根直管能确保连续体整体强度和精度,局部可弹性弯曲,加大连续体终端器械操作范围。
3、本发明包含两个柔性组织钳器械组件和一个镜头臂组件,手术前镜头臂组件预先***到患处,两个柔性组织钳器械组件经过镜头臂组件上的鞘管***人体内部,通过控制镜头臂组件和两个柔性组织钳器械组件的协作,实现单孔微创手术。本发明采用柔性连续体器械,动作范围广,两组柔性组织钳器械组件的钳器械部分均穿过镜头臂组件的连续体关节协同作业,多种手术器械末端部件不会发生干涉。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;图2是本发明的分解结构示意图;图3是固定平台的结构示意图;图4是柔性组织钳器械组件的结构示意图;图5是镜头臂组件的分解结构示意图;图6是镜头臂组件的结构示意图;图7是导丝环的结构示意图;图8是转向导丝环的结构示意图;图9是组织钳器械传动组件实施例之一的结构示意图;图10是调节旋钮位置的剖视图;图11是肩型螺栓位置的剖视图;图12是夹持传动组件的结构示意图;图13是回转传动组件的结构示意图;图14是回转机构组件的结构示意图;图15是钳头组件的结构示意图;图16是夹持机构组件的结构示意图;图17是组织钳器械安装组件和组织钳连续体组件的结构示意图;图18是组织钳连续体组件的内部结构示意图;图19是弹簧钢管的布置示意图;图20是图2的A位置局部放大图;图21是弹簧钢管的结构示意图;图22是弹簧钢管的弯曲示意图;图23是弹簧钢管的剖视图;图24是器械直管的结构示意图之一;图25是器械直管的结构示意图之二;图26是柔性连续体弯曲示意图之一;图27是柔性连续体弯曲示意图之二;图28是器械直管的剖视图;图29是图12的B位置局部放大图;
图30是组织钳器械安装组件的结构示意图;图31是组织钳器械安装组件的剖视图;图32是图1的C位置局部放大图;图33是钳头安装盘的结构示意图;图34是导丝盘的结构示意图;图35是连续体底盘的结构示意图;
图中,10、第一柔性组织钳器械组件;20、第二柔性组织钳器械组件;30、镜头臂组件;40、固定平台;10、柔性组织钳器械组件;11、组织钳器械驱动组件;12、组织钳器械传动组件;13、组织钳器械安装组件;14、组织钳连续体组件;15、组织钳器械保护罩;
12、组织钳器械传动组件;121、夹持传动组件;12101、夹持传动轴;12102、第一轴承;12103、第二轴承;12104、第一绕线轮半;12104-1、第一绕线轮半螺栓;12105、第二绕线轮半;12105-1、第二绕线轮半螺栓;12106、第一限位轴套;12107、第一螺栓;12108、夹持导丝;12109、第一导线轮限位螺栓;12110、第一导线轮;12111、第一垫片;12112、第二导线轮限位螺栓;12113、第二导线轮;122、回转传动组件;12201、回转传动轴;12202、第三轴承;12203、第四轴承;12204、第三绕线轮半;12204-1、第三绕线轮半螺栓;12205、第四绕线轮半;12205-1、第四绕线轮半螺栓;12206、第二限位轴套;12207、第二螺栓;12208、回转导丝;12209、第二垫片;12210、第三导线轮限位螺栓;12211、第三导线轮;123、器械安装座;124、钳头组件;12401、拉伸杆;12402、转动关节;12403、钳头;125、回转机构组件;12501、回转关节;12502、器械直管;12503、连接直管;12504、第五轴承;12505、钢丝套管;12506、牵引钢丝;126、夹持机构组件;12601、导向杆压块;12602、旋转固定块;12603、肩型螺栓;12604、第四导线轮;12605、第五导线轮;12606、导向杆;12607、转换连接块;12608、调节旋钮;12609、钢丝压块;12610、调节螺栓;12611、直线轴承。
13、组织钳器械安装组件;1301、安装板本体;1302、器械直管;1302-1、器械直管螺旋切口;1303、导向轴套;1304、回转关节;1305、管塞;1306、钢丝挡圈;14、组织钳连续体组件;1401、钳头安装盘;1401-1、钳头安装盘斜面;1401-2、钳头安装盘弧面;1401-3、钳头安装盘导丝孔;1401-4、拉伸杆过孔;1402、导丝盘;1402-1、环形凸台;1402-2、导丝盘导丝孔;1402-3、导丝盘斜面;1402-4、导丝盘弧面;1402-5、导丝盘间隙斜面;1403、弹簧钢管;1403-1、弹簧钢管螺旋切口;1403-2安装切口;1404、连续体底盘;1404-1、连续体底盘斜面;1404-2、连续体底盘弧面;1404-3、连续体底盘导丝孔;1404-4、钢丝过孔;1405、钢丝;1406、第一钢丝弹簧;1407、导丝弹簧;1408、导丝;1409、第二钢丝弹簧;1410、手术钳组件;1411、拉伸杆;
30、镜头臂组件;31、镜头臂驱动组件;32、动力传输组件;33、驱动丝;34、腔道;35、导管;36、底端环;37、导丝环;3701、导丝环斜面;3702、导丝环弧面;3703、导丝孔;38、转向导丝环;3801、转向导丝环斜面;3802、转向导丝环弧面;3803、转向导丝孔;3804、导丝锁头;39、顶端环;310、镜头固定管;3101、镜头安装孔;3102、组织钳过孔;40、固定平台;41、底部支架;42、第一柔性组织钳器械组件滑台;43、第二柔性组织钳器械组件滑台;44、镜头臂组件滑台;45、鞘管。
具体实施方式
具体实施方式一:结合图1至图8说明本实施方式,本实施方式所述一种面向单孔手术的模块化绳驱动的连续体机器人***,包括第一柔性组织钳器械组件10、第二柔性组织钳器械组件20、镜头臂组件30和固定平台40;所述第一柔性组织钳器械组件10的下部滑动连接在固定平台40上,所述第二柔性组织钳器械组件20的下部滑动连接在固定平台40上,所述镜头臂组件30的下部滑动连接在固定平台40上,所述第一柔性组织钳器械组件10和所述第二柔性组织钳器械组件20并排安装并设置在镜头臂组件30的后部,所述第一柔性组织钳器械组件10和所述第二柔性组织钳器械组件20的钳器械部分均穿过镜头臂组件30的导管35,所述第一柔性组织钳器械组件10、所述第二柔性组织钳器械组件20和所述镜头臂组件30均可依据腹腔的实际结构进行弯曲,进而做直线运动或回转运动,共同协作完成微创手术。
具体实施方式二:结合图1至图8说明本实施方式,所述第一柔性组织钳器械组件10包括组织钳器械驱动组件11、组织钳器械传动组件12、组织钳器械安装组件13、组织钳连续体组件14和组织钳器械保护罩15;所述组织钳连续体组件14通过组织钳器械安装组件13安装在组织钳器械传动组件12上,所述组织钳器械传动组件12和所述组织钳器械安装组件13均安装在组织钳器械保护罩15的内部,所述组织钳器械保护罩15连接组织钳器械驱动组件11,所述组织钳器械驱动组件11安装在固定平台40上。本实施例中组织钳器械传动组件12采用两种不用的传动形式驱动组织钳连续体组件14,可以实现不同的功能,均为本申请保护的范围。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:结合图9至图16说明本实施方式,本实施方式所述组织钳连续体组织钳器械传动组件12,包括安装在器械安装座123上的夹持传动组件121、回转传动组件122、钳头组件124、回转机构组件125和夹持机构组件126;所述夹持传动组件121通过夹持导丝12108连接夹持机构组件126,所述回转传动组件122通过回转导丝12208连接回转机构组件125,所述夹持机构组件126控制钳头组件124的开合运动,所述回转机构组件125控制钳头组件124的旋转运动。本实施例公开组织钳器械传动组件12的一种具体结构形式,实现微创手术钳的夹持、旋转及调节功能。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四:结合图9至图16说明本实施方式,本实施方式所述夹持传动组件121包括夹持传动轴12101、第一绕线轮半12104、第二绕线轮半12105、夹持导丝12108、第一导线轮12110和第二导线轮12113;所述传动轴12101的下端转动连接在器械安装座123上,所述第一绕线轮半12104和所述第二绕线轮半12105依下至上安装在夹持传动轴12101上,所述第一导线轮12110通过第一导线轮限位螺栓12109安装在器械安装座123上,所述第二导线轮12113通过第二导线轮限位螺栓12112安装在器械安装座123上,所述夹持导丝12108的一端缠绕固定在第一绕线轮半12104上,中间部分绕过夹持机构组件126,另一端缠绕固定在第二绕线轮半12105上。
本实施例中夹持传动轴12101的下端通过第一轴承12102和器械安装座123转动连接,夹持传动轴12101的上端通过第二轴承12103和本发明外部的外壳转动连接,所述第二轴承12103的内圈通过第一螺栓12107固定在夹持传动轴12101上,所述第一螺栓12107上设置有第一垫片12111,所述夹持传动轴12101的上下两端分别设置有第一限位轴套12106,第一限位轴套12106防止绕线轮半上下串动增加稳定性,所述第一导线轮限位螺栓12109上安装有四个第一导线轮12110,所述第二导线轮限位螺栓12112上安装有四个第二导线轮12113,所述第一导线轮12110和所述第二导线轮12113上设置有导线槽;
所述回转传动组件122包括回转传动轴12201、第三绕线轮半12204、第四绕线轮半12205、回转导丝12208和第三导线轮12211;所述回转传动轴12201的下端转动连接在器械安装座123上,所述第三绕线轮半12204和所述第四绕线轮半12205依下至上安装在回转传动轴12201上,所述第三导线轮12211通过第三导线轮限位螺栓12210安装在器械安装座123上,所述回转导丝12208的一端缠绕固定在第三绕线轮半12204上,中间部分绕过回转机构组件125,另一端缠绕固定在第四绕线轮半12205上。
本实施例中所述回转传动轴12201的下端通过第三轴承12202和器械安装座123转动连接,回转传动轴12201的上端通过第四轴承12203和本发明外部的外壳转动连接,所述第四轴承12203的内圈通过第二螺栓12207固定在回转传动轴12201上,所述第二螺栓12207上设置有第二垫片12209,所述回转传动轴12201的上下两端分别设置有第二限位轴套12106,第一限位轴套12206防止绕线轮半上下串动增加稳定性,所述第三导线轮限位螺栓12210上安装有四个第三导线轮12211,所述第三导线轮12211上设置有导线槽;
所述回转机构组件125包括回转关节12501、器械直管12502、连接直管12503、钢丝套管12505和牵引钢丝12506;所述连接直管12503的一端和夹持机构组件126的旋转固定块12602转动连接,另一端连接器械直管12502,所述器械直管12502靠近连接直管12503的一端外部设置有回转关节12501,所述牵引钢丝12506依次穿过器械直管12502和连接直管12503。
本实施例中所述连接直管12503通过第五轴承12504和旋转固定块12602转动连接;所述夹持机构组件126包括导向杆压块12601、旋转固定块12602、第四导线轮12604、第五导线轮12605、导向杆12606、转换连接块12607和调节旋钮12608;所述导向杆压块12601和所述旋转固定块12602均安装在器械安装座123上,所述导向杆压块12601和所述旋转固定块12602间设置有两个导向杆12606,所述转换连接块12607滑动连接在导向杆12606上,所述第四导线轮12604通过肩型螺栓12603安转在导向杆压块12601和器械安装座123之间,所述第五导线轮12605通过肩型螺栓12603安转在旋转固定块12602和器械安装座123之间;所述调节旋钮12608通过螺纹安装在转换连接块12607的一端,所述牵引钢丝12506的一端和调节旋钮12608连接。
本实施例中所述转换连接块12607通过直线轴承12611和12606滑动连接;所述钳头组件124包括拉伸杆12401、转动关节12402和钳头12403;所述拉伸杆12401的一端连接牵引钢丝12506,另一端和转动关节12402转动连接,所述转动关节12402和钳头12403转动连接。本实施例中拉伸杆12401的一端通过销轴和两个转动关节12402转动连接,每个转动关节12402分别通过销轴和一个钳头12403转动连接,两个钳头12403中间部分通过销轴连接。
其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式五:结合图9至图16说明本实施方式,本实施方式所述夹持导丝12108的一端固定在第一绕线轮半12104上,进一步夹持导丝12108依次绕过第一导线轮12110、第二导线轮12113、第五导线轮12605,然后穿过转换连接块12607并绕过第四导线轮12604,再次穿过转换连接块12607后依次绕回第五导线轮12605、第二导线轮12113和第一导线轮12110,最后夹持导丝12108的另一端固定在第二绕线轮半12105上;
所述回转导丝12208一端固定在第三绕线轮半12204上,进一步回转导丝12208绕过第三导线轮12211和回转关节12501,然后再次绕回第三导线轮12211,最后回转导丝12208的另一端固定在第四绕线轮半12205上;所述牵引钢丝12506的外部套有钢丝套管12505,所述牵引钢丝12506的一端连接拉伸杆12401,另一端和调节旋钮12608连接;所述调节旋钮12608的一端通过钢丝压块12609连接牵引钢丝12506,另一端安装有调节螺栓12610,调节螺栓12610用于锁紧钢丝压块12609压住牵引钢丝12506。
本实施例中所述夹持导丝12108的一端固定在第一绕线轮半12104上,另一端固定在第二绕线轮半12105上,所述第一绕线轮半12104和所述第二绕线轮半12105上均设置有绕线槽,所述第一绕线轮半12104通过第一绕线轮半螺栓12104-1锁紧在夹持传动轴12101上,所述第二绕线轮半12105通过第二绕线轮半螺栓12105-1锁紧在夹持传动轴12101上。
本实施例中回转导丝12208为两根,其中一根回转导丝12208的一端固定在第三绕线轮半12204上,另一端固定在回转关节12501上,另外一根回转导丝12208的一端固定在第四绕线轮半12205上,另一端固定在回转关节12501上,所述第三绕线轮半12204和所述第四绕线轮半12205上均设置有绕线槽,回转关节12501上设置有绕线槽,所述第三绕线轮半12204通过第三绕线轮半螺栓12204-1锁紧在回转传动轴12201上,所述第四绕线轮半12205通过第四绕线轮半螺栓12205-1锁紧在回转传动轴12201上。
其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式六:结合图9至图16说明本实施方式,本实施方式所述器械安装座123上设有回转传动轴12201,所述回转传动轴12201上设有两个轴承,所述回转传动轴12201上设有第三绕线轮半12204和第四绕线轮半12205,所述的传动轴B210上设有限位轴套B1213,所述器械安装座123上设有第三导线轮限位螺栓12210,第三导线轮限位螺栓12210上设有四个第三导线轮12111。导向杆压块12601和旋转固定块12602通过肩型螺栓12603固定在器械安装座123上,并将两个导向杆12606固定在两者之间,导向杆12606上安装直线轴承12611,以实现直线轴承12611在导向杆12606上单自由度滑动,两个肩型螺栓12603台阶部分设有第四导线轮12604和第五导线轮12605。夹持导丝12108的一端按绕线槽纹路缠绕在第一绕线轮半12104上并固定在第一导丝端头12104-1,进一步夹持导丝12108依次绕过第一导线轮12110、第二导线轮12113、第五导线轮12605,然后穿过转换连接块12607并绕过第四导线轮12604,再次穿过转换连接块12607后依次绕回第五导线轮12605、第二导线轮12113和第一导线轮12110,最后夹持导丝12108的另一端固定在第二导丝端头12105-1上,夹持导丝12108和转换连接块12607间通过导丝锁头固定连接,所述导丝锁头型号采用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。
转换连接块12607的一端设有螺纹孔,通过此螺纹孔转动调节旋钮12608实现调整初始钳头开合松紧度,在钢丝松动时也可调整,牵引钢丝12506的一端固定在调节旋钮12608上,钢丝套管12505内部穿过牵引钢丝12506,牵引钢丝12506的一端使用钢丝压块12609固定到调节旋钮上12608,牵引钢丝12506另一侧固定到拉伸杆12401上,拉伸杆12401使用销轴与两个转动关节12402一端连接,两个转动关节12402的另一端使用销轴与两个钳头12403连接。回转导丝12208的一端按绕线槽纹路缠绕在第三绕线轮半12204上并固定在第三导丝端头12204-1,进一步回转导丝12208绕过第三导线轮12211和回转关节12501,然后再次绕回第三导线轮12211,最后回转导丝12208的另一端固定在第四导丝端头12205-1上。
驱动单元采用一个电机驱动夹持传动轴12101和第一绕线轮半12104、第二绕线轮半12105共同旋转运动,进而驱动夹持导丝12108,通过夹持导丝12108驱动转换连接块12607,将电机的旋转运动转换成直线运动,通过转换连接块12607带动牵引钢丝12506,牵引钢丝12506拉拽转动关节12402与钳头12403,将牵引钢丝12506直线运动转换成钳头12403的开合动作实现手术钳夹持操作。调节旋钮12608与驱动转换连接块12607采用螺纹连接,旋转调节旋钮12608即可调整调节旋钮12608与转换连接块12607的相对位置,进而实现调整牵引钢丝12506松紧度的效果。驱动单元的另一个电机驱动回转传动轴12201和第三绕线轮半12204、第四绕线轮半12205共同旋转运动,进而驱动回转导丝12208,通过回转导丝12208驱动回转机构组件125,实现手术器械旋转动作。
其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式七:结合图17至图35说明本实施方式,本实施方式所述组织钳连续体组件14安装在组织钳器械安装组件13的器械直管1302上,所述组织钳连续体组件14包括钳头安装盘1401、多个导丝盘1402、连续体底盘1404和四根导丝1408,所述导丝1408在运动过程中与钳头安装盘1401、导丝盘1402和连续体底盘1404产生接触,实现组织钳连续体组件14的旋转及弯曲动作进而执行手术操作。本实施例中组织钳器械传动组件12采用另外一种结构形式。
具体实施方式八:结合图17至图35说明本实施方式,本实施方式所述组织钳连续体组件14还包括弹簧钢管1403、钢丝1405和和拉伸杆1411;所述钳头安装盘1401安装在弹簧钢管1403的前端,所述连续体底盘1404安装在弹簧钢管1403的后端,多个导丝盘1402由前至后依次套装在弹簧钢管1403上,且导丝盘1402位于钳头安装盘1401与连续体底盘1404之间,所述连续体底盘1404安装在器械直管1302上,四根导丝1408呈圆周均匀分布在钢丝1405的外部。
所述钢丝1405的一端和拉伸杆1411连接,钢丝1405的另一端依次穿过弹簧钢管1403、连续体底盘1404和器械直管1302,所述导丝1408的一端和钳头安装盘1401连接,导丝1408的另一端依次穿过导丝盘1402、连续体底盘1404和器械直管1302,所述钳头安装盘1401上安装有手术钳组件1410,所述手术钳组件1410的末端和拉伸杆1411连接。
所述钢丝1405外部穿有第一钢丝弹簧1406和第二钢丝弹簧1409,所述第一钢丝弹簧1406安装在器械直管1302内部,所述第二钢丝弹簧1409安装在弹簧钢管1403内部,每个所述导丝1408外部均穿有导丝弹簧1407,所述导丝弹簧1407安装在器械直管1302内部。
本实施例中器械直管1302内设有第一钢丝弹簧1406,钢丝1405从第一钢丝弹簧1406内部穿过,第一钢丝弹簧1406保护穿过的钢丝1405,防止与其他导丝发生缠绕,器械直管1302内设有四个导丝弹簧1407,导丝1408从导丝弹簧1407内部穿过,导丝弹簧1407保护穿过的导丝1408,防止与其他导丝发生缠绕,并且弹簧可随连续体发生弯曲。
连续体底盘1404安装在器械直管1302的另一端,弹簧钢管1403一端安装在连续体底盘1404中,导丝盘1402依次安装在弹簧钢管1403外部,弹簧钢管1403内部设有第二钢丝弹簧1409,钢丝1405在弹簧第二钢丝弹簧1409内部穿过,第二钢丝弹簧1409保护穿过的钢丝1405,防止与其他部件发生缠绕钢丝1405一端固定在拉伸杆1411上,拉伸杆1411穿过钳头安装盘1401,手术钳组件1410安装在钳头安装盘1401上。
其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式九:结合图17至图35说明本实施方式所述器械直管1302和连续体底盘1404连接的一端通过四轴激光切割加工有一段器械直管螺旋切口1302-1,所述器械直管1302由镍钛合金制成;所述弹簧钢管1403通过四轴激光切割整体加工有弹簧钢管螺旋切口1403-1,所述弹簧钢管1403由镍钛合金制成,所述弹簧钢管1403的两端加工有安装切口1403-2。
本实施例中弹簧钢管1403通过四轴激光切割,加工出弹簧钢管螺旋切口1403-1,弹簧钢管具有良好的许用应变和结构强度,置于连续体内部,保证弹簧钢管1403弯曲刚度适配于连续体弯曲和复位所需值,且能确保手术钳组件1410的工作负载,弹簧钢管1403弯曲角度在60°内,复位效果最佳,弹簧钢管1403两端加工安装切口1403-2,安装后实现组织钳连续体组件14在手术中不发生非操作性转动;器械直管1302局部通过四轴激光切割,加工出器械直管螺旋切口1302-1,实现器械直管1302局部可弯曲,加大手术钳组件1410可操作范围,器械直管1302整根钢管即可实现弯曲功能,且能保证整体精度,又比链接钢管强度更高,使连续体终端器械更加稳定可靠。
其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式十:结合图17至图35说明本实施方式,本实施方式所述导丝盘1402是空心柱体,且导丝盘1402内设有环形凸台1402-1,所述环形凸台1402-1上沿圆周方向均布设有四个导丝盘导丝孔1402-2,所述导丝盘1402的端面对称设有两个圆弧导丝盘斜面1402-3,两个导丝盘斜面1402-3之间通过两个导丝盘弧面1402-4连接,所述导丝盘1402一端的两个导丝盘弧面1402-4的中心连线与另一端的两个导丝盘弧面1402-4的中心连线垂直,相邻两个导丝盘1402之间相对的导丝盘弧面1402-4相互接触,两个导丝盘1402之间的导丝盘弧面1402-4接触后,其相对的两个导丝盘斜面1402-3组成一个梭形导丝盘间隙斜面1402-5。
所述钳头安装盘1401的一端对称设有两个圆弧钳头安装盘斜面1401-1,两个钳头安装盘斜面1401-1之间通过两个钳头安装盘弧面1401-2连接,所述钳头安装盘1401内设有环形凸台,所述环形凸台上沿圆周方向均布设有四个钳头安装盘导丝孔1401-3,所述钳头安装盘1401的中心设有拉伸杆过孔1401-4,所述钳头安装盘弧面1401-2与相邻导丝盘1402上的导丝盘弧面1402-4相互接触。
所述连续体底盘1404一端对称设有两个圆弧连续体底盘斜面1404-1,两个连续体底盘斜面1404-1之间通过两个连续体底盘弧面1404-2连接,所述连续体底盘1404内设有环形凸台,所述环形凸台上沿圆周方向均布设有四个连续体底盘导丝孔1404-3,所述连续体底盘104的中心设有钢丝过孔1404-4,所述连续体底盘弧面1404-2与相邻导丝盘1402上的导丝盘弧面1402-4相互接触。
本实施例中相邻两个导丝盘1402之间相对的导丝盘弧面1402-4相互接触,两个导丝盘1402之间的导丝盘弧面1402-4接触后,其相对的两个导丝盘斜面1402-3组成一个梭形导丝盘间隙斜面1402-5,导丝盘间隙斜面1402-5形成柔性单元,此种柔性连续体器械动作范围广泛。
其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式十一:结合图17至图35说明本实施方式,本实施方式所述组织钳器械安装组件13还包括安装板本体1301、导向轴套1303和回转关节1304;所述器械直管1302通过导向轴套1303转动连接在安装板本体1301上,所述器械直管1302伸出安装板本体1301的一端连接有回转关节1304,所述回转关节1304通过钢丝挡圈1306固定,所述回转关节1304和所述钢丝挡圈1306间设置有管塞1305。本实施例中所述管塞1305为不锈钢管塞,管塞1305的型号采用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。
其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式十二:结合图17至图35说明本实施方式,本实施方式所述组织钳器械安装组件13包括器械直管1302、导向轴套1303、回转关节1304、管塞1305和钢丝挡圈1306,器械直管1302通过导向轴套1303安装在安装板本体1301上,回转关节1304安装在器械直管1302上,使用钢丝挡圈1306将回转关节1304固定在器械直管1302上,不锈钢管塞1305安装在器械直管1302端头;器械直管1302内设有第一钢丝弹簧1406,钢丝1405从第一钢丝弹簧1406内部穿过,第一钢丝弹簧1406保护穿过的钢丝1405,防止与其他导丝发生缠绕,器械直管1302内设有四个导丝弹簧1407,导丝1408从导丝弹簧1407内部穿过,导丝弹簧1407保护穿过的导丝1408,防止与其他导丝发生缠绕,并且弹簧可随连续体发生弯曲。
连续体底盘1404安装在器械直管1302的另一端,弹簧钢管1403一端安装在连续体底盘1404中,导丝盘1402依次安装在弹簧钢管1403外部,弹簧钢管1403内部设有第二钢丝弹簧1409,钢丝1405在弹簧第二钢丝弹簧1409内部穿过,第二钢丝弹簧1409保护穿过的钢丝1405,防止与其他部件发生缠绕钢丝1405一端固定在拉伸杆1411上,拉伸杆1411穿过钳头安装盘1401,手术钳组件1410安装在钳头安装盘1401上。
弹簧钢管1403通过四轴激光切割,加工出弹簧钢管螺旋切口1403-1,弹簧钢管具有良好的许用应变和结构强度,置于连续体内部,保证弹簧钢管1403弯曲刚度适配于连续体弯曲和复位所需值,且能确保手术钳组件1410的工作负载,弹簧钢管1403弯曲角度在60°内,复位效果最佳,弹簧钢管1403两端加工安装切口1403-2,安装后实现组织钳连续体组件14在手术中不发生非操作性转动;器械直管1302局部通过四轴激光切割,加工出器械直管螺旋切口1302-1,实现器械直管1302局部可弯曲,加大手术钳组件1410可操作范围,器械直管1302整根钢管即可实现弯曲功能,且能保证整体精度,又比链接钢管强度更高,使连续体终端器械更加稳定可靠。
本发明通过电机驱动传动组件中的电机牵引导丝1408动作,四根导丝1408经回转关节1304,进入器械直管1302,依次穿过导丝弹簧1407、连续体底盘1404、多个导丝盘1402,最后固定在钳头安装盘1401内部,导丝1408在运动过程中会与钳头安装盘1401、导丝盘1402和连续体底盘1404产生接触,接触过程中产生的力会迫使柔性连续体手术器械产生弯曲,实现组织钳连续体组件14旋转及弯曲动作,进而执行手术操作本实施例公开组织钳器械传动组件12的另一种具体结构形式,实现微创手术钳的旋转及弯曲动作功能。
其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式十三:结合图1至图8说明本实施方式,本实施方式所述镜头臂组件30包括镜头臂驱动组件31、动力传输组件32、四根驱动丝33、两根腔道34、导管35、底端环36、多个导丝环37、转向导丝环38、顶端环39和镜头固定管310;所述导管35和所述镜头固定管310间由前至后依次设置有底端环36、导丝环37、转向导丝环38和顶端环39,所述转向导丝环38设置在多个导丝环37之间,所述底端环36安装在导管35上,所述顶端环39安装在镜头固定管310上,所述腔道34的一端和镜头固定管310连接,腔道34的一端的另一端依次穿过导管35、底端环36、导丝环37、转向导丝环38和顶端环39,所述腔道34为中空的弹性管体,所述驱动丝33穿过导丝环37和转向导丝环38,所述镜头臂驱动组件31通过动力传输组件32驱动四根驱动丝33。
所述转向导丝环38的每个端面均对称设有两个圆弧转向导丝环斜面3801,两个转向导丝环斜面3801之间通过两个转向导丝环弧面3802连接,所述转向导丝环38沿圆周方向均布设置多个转向导丝孔3803,所述转向导丝孔3803的一侧设置有导丝锁头3804;
所述导丝环37的每个端面均对称设有两个圆弧导丝环斜面3701,两个导丝环斜面3701之间通过两个导丝环弧面3702连接,所述导丝环37一端的两个导丝环弧面3702的中心连线与另一端的两个导丝环弧面3702的中心连线垂直,相邻两个导丝环37之间相对的导丝环弧面3702相互接触,所述转向导丝环38的转向导丝环弧面3802和相邻的导丝环弧面3702相互接触,所述导丝环37沿圆周方向均布设置多个导丝孔3703;所述驱动丝33穿过导丝孔3703和转向导丝孔3803;
所述镜头固定管310上设置有两个镜头安装孔3100和两个组织钳过孔3102;四根所述驱动丝33中的两根驱动丝33的一端固定在转向导丝环38的导丝锁头3804上,另一端依次穿过多个导丝环37、底端环36和导管35,另外两根驱动丝33的一端固定在顶端环39上,另一端依次穿过多个导丝环37、转向导丝环38、底端环36和导管35,最后四根驱动丝33汇聚到动力传输组件32。
所述固定平台40包括底部支架41、第一柔性组织钳器械组件滑台42、第二柔性组织钳器械组件滑台43、镜头臂组件滑台44和鞘管45;所述第一柔性组织钳器械组件10通过第一柔性组织钳器械组件滑台42和底部支架41滑动连接,所述第二柔性组织钳器械组件20通过第二柔性组织钳器械组件滑台43和底部支架41滑动连接,所述镜头臂组件30通过镜头臂组件滑台44和底部支架41滑动连接,所述鞘管45安装在底部支架41上,所述镜头臂组件30的镜头臂组件30穿过鞘管45。
本实施例中第一柔性组织钳器械组件滑台42、第二柔性组织钳器械组件滑台43和镜头臂组件滑台44均采用线性滑轨组件。本实施例中镜头臂组件30的结构采用和申请号202011402469.X,发明名称为一种基于定滑轮的模块化多丝驱动连续体镜头臂的申请材料类似的结构,镜头臂组件30为现有技术。
本发明的工作原理:
本发明包含两个柔性组织钳器械组件和一个镜头臂组件30,手术前,镜头臂组件30预先***到患处,两个柔性组织钳器械组件经过镜头臂组件30上的鞘管45***人体内部,通过控制镜头臂组件30和两个柔性组织钳器械组件的协作,实现单孔微创手术。
镜头臂组件30由四根驱动丝33进行驱动,镜头臂驱动组件31采用四个驱动电机,每个驱动电机控制一根驱动丝33,每根驱动丝33对应一个自由度,靠近镜头臂驱动组件31的两个自由度实现镜头的粗定位,另外两个自由度可实现镜头的微调,实现镜头的准确的空间定位,镜头臂组件30的内部腔道34为柔性组织钳器械组件的传递提供通道,该结构可由软体弹簧结构实现,该结构能够在一定程度上增强镜头臂的负载能力。
第一柔性组织钳器械组件10和第二柔性组织钳器械组件20具有相同的结构,配合镜头臂组件30外部的回转自由度可实现器械末端的空间位置姿态调整,组织钳连续体组件14只是柔性器械终端的一种,还可为电刀等多种手术器械终端,实现病变组织的夹取和组织的切除。
固定平台40包括配底部支架41、第一柔性组织钳器械组件滑台42、第二柔性组织钳器械组件滑台43、镜头臂组件滑台44和鞘管45,其中底部支架41为***的总体固定平台,可将该滑台固定到手术机器人上,第一柔性组织钳器械组件滑台42、第二柔性组织钳器械组件滑台43和镜头臂组件滑台44为两个柔性组织钳器械组件和镜头臂组件30提供进给运动,实现器械的前后移动,鞘管45约束两个柔性组织钳器械组件和镜头臂组件30的位置,实现术前定位。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种面向单孔手术的模块化绳驱动的连续体机器人***,其特征在于:所述连续体机器人包括第一柔性组织钳器械组件(10)、第二柔性组织钳器械组件(20)、镜头臂组件(30)和固定平台(40);所述第一柔性组织钳器械组件(10)的下部滑动连接在固定平台(40)上,所述第二柔性组织钳器械组件(20)的下部滑动连接在固定平台(40)上,所述镜头臂组件(30)的下部滑动连接在固定平台(40)上,所述第一柔性组织钳器械组件(10)和所述第二柔性组织钳器械组件(20)并排安装并设置在镜头臂组件(30)的后部,所述第一柔性组织钳器械组件(10)和所述第二柔性组织钳器械组件(20)的钳器械部分均穿过镜头臂组件(30)的导管(35),所述第一柔性组织钳器械组件(10)、所述第二柔性组织钳器械组件(20)和所述镜头臂组件(30)均可依据腹腔的实际结构进行弯曲,进而做直线运动或回转运动,共同协作完成微创手术;
所述第一柔性组织钳器械组件(10)包括组织钳器械驱动组件(11)、组织钳器械传动组件(12)、组织钳器械安装组件(13)、组织钳连续体组件(14)和组织钳器械保护罩(15);所述组织钳连续体组件(14)通过组织钳器械安装组件(13)安装在组织钳器械传动组件(12)上,所述组织钳器械传动组件(12)和所述组织钳器械安装组件(13)均安装在组织钳器械保护罩(15)的内部,所述组织钳器械保护罩(15)连接组织钳器械驱动组件(11),所述组织钳器械驱动组件(11)安装在固定平台(40)上;
所述组织钳器械传动组件(12)包括安装在器械安装座(123)上的夹持传动组件(121)、回转传动组件(122)、钳头组件(124)、回转机构组件(125)和夹持机构组件(126);所述夹持传动组件(121)通过夹持导丝(12108)连接夹持机构组件(126),所述回转传动组件(122)通过回转导丝(12208)连接回转机构组件(125),所述夹持机构组件(126)控制钳头组件(124)的开合运动,所述回转机构组件(125)控制钳头组件(124)的旋转运动;
所述夹持传动组件(121)还包括夹持传动轴(12101)、第一绕线轮半(12104)、第二绕线轮半(12105)、第一导线轮(12110)和第二导线轮(12113);所述传动轴(12101)的下端转动连接在器械安装座(123)上,所述第一绕线轮半(12104)和所述第二绕线轮半(12105)依下至上安装在夹持传动轴(12101)上,所述第一导线轮(12110)通过第一导线轮限位螺栓(12109)安装在器械安装座(123)上,所述第二导线轮(12113)通过第二导线轮限位螺栓(12112)安装在器械安装座(123)上,所述夹持导丝(12108)的一端缠绕固定在第一绕线轮半(12104)上,中间部分绕过夹持机构组件(126),另一端缠绕固定在第二绕线轮半(12105)上;
所述回转传动组件(122)还包括回转传动轴(12201)、第三绕线轮半(12204)、第四绕线轮半(12205)和第三导线轮(12211);所述回转传动轴(12201)的下端转动连接在器械安装座(123)上,所述第三绕线轮半(12204)和所述第四绕线轮半(12205)依下至上安装在回转传动轴(12201)上,所述第三导线轮(12211)通过第三导线轮限位螺栓(12210)安装在器械安装座(123)上,所述回转导丝(12208)的一端缠绕固定在第三绕线轮半(12204)上,中间部分绕过回转机构组件(125),另一端缠绕固定在第四绕线轮半(12205)上;
所述回转机构组件(125)包括回转关节Ⅰ(12501)、器械直管(12502)、连接直管(12503)、钢丝套管(12505)和牵引钢丝(12506);所述连接直管(12503)的一端和夹持机构组件(126)的旋转固定块(12602)转动连接,另一端连接器械直管(12502),所述器械直管(12502)靠近连接直管(12503)的一端外部设置有回转关节Ⅰ(12501),所述牵引钢丝(12506)依次穿过器械直管(12502)和连接直管(12503);
所述夹持机构组件(126)包括导向杆压块(12601)、旋转固定块(12602)、第四导线轮(12604)、第五导线轮(12605)、导向杆(12606)、转换连接块(12607)和调节旋钮(12608);所述导向杆压块(12601)和所述旋转固定块(12602)均安装在器械安装座(123)上,所述导向杆压块(12601)和所述旋转固定块(12602)间设置有两个导向杆(12606),所述转换连接块(12607)滑动连接在导向杆(12606)上,所述第四导线轮(12604)通过肩型螺栓(12603)安转在导向杆压块(12601)和器械安装座(123)之间,所述第五导线轮(12605)通过肩型螺栓(12603)安转在旋转固定块(12602)和器械安装座(123)之间;所述调节旋钮(12608)通过螺纹安装在转换连接块(12607)的一端,所述牵引钢丝(12506)的一端和调节旋钮(12608)连接;
所述钳头组件(124)包括拉伸杆Ⅰ(12401)、转动关节(12402)和钳头(12403);所述拉伸杆Ⅰ(12401)的一端连接牵引钢丝(12506),另一端和转动关节(12402)转动连接,所述转动关节(12402)和钳头(12403)转动连接。
2.根据权利要求1所述的一种面向单孔手术的模块化绳驱动的连续体机器人***,其特征在于:所述夹持导丝(12108)的一端固定在第一导丝端头(12104-1)上,夹持导丝(12108)依次绕过第一导线轮(12110)、第二导线轮(12113)、第五导线轮(12605),然后穿过转换连接块(12607)并绕过第四导线轮(12604),再次穿过转换连接块(12607)后依次绕回第五导线轮(12605)、第二导线轮(12113)和第一导线轮(12110),最后夹持导丝(12108)的另一端固定在第二导丝端头(12105-1)上;
所述回转导丝(12208)一端固定在第三导丝端头(12204-1)上,回转导丝(12208)绕过第三导线轮(12211)和回转关节Ⅰ(12501),然后再次绕回第三导线轮(12211),最后回转导丝(12208)的另一端固定在第四导丝端头(12205-1)上;
所述牵引钢丝(12506)的外部套有钢丝套管(12505),所述牵引钢丝(12506)的一端连接拉伸杆Ⅰ(12401),另一端和调节旋钮(12608)连接;
所述调节旋钮(12608)的一端通过钢丝压块(12609)连接牵引钢丝(12506),另一端安装有调节螺栓(12610)。
3.根据权利要求1所述的一种面向单孔手术的模块化绳驱动的连续体机器人***,其特征在于:所述组织钳连续体组件(14)安装在组织钳器械安装组件(13)的器械直管(1302)上,所述组织钳连续体组件(14)包括钳头安装盘(1401)、多个导丝盘(1402)、连续体底盘(1404)和四根导丝(1408),所述导丝(1408)在运动过程中与钳头安装盘(1401)、导丝盘(1402)和连续体底盘(1404)产生接触,实现组织钳连续体组件(14)的旋转及弯曲动作进而执行手术操作;
所述组织钳连续体组件(14)还包括弹簧钢管(1403)、钢丝(1405)和拉伸杆Ⅱ(1411);所述钳头安装盘(1401)安装在弹簧钢管(1403)的前端,所述连续体底盘(1404)安装在弹簧钢管(1403)的后端,多个导丝盘(1402)由前至后依次套装在弹簧钢管(1403)上,且导丝盘(1402)位于钳头安装盘(1401)与连续体底盘(1404)之间,所述连续体底盘(1404)安装在器械直管(1302)上,四根导丝(1408)呈圆周均匀分布在钢丝(1405)的外部;
所述钢丝(1405)的一端和拉伸杆Ⅱ(1411)连接,钢丝(1405)的另一端依次穿过弹簧钢管(1403)、连续体底盘(1404)和器械直管(1302),所述导丝(1408)的一端和钳头安装盘(1401)连接,导丝(1408)的另一端依次穿过导丝盘(1402)、连续体底盘(1404)和器械直管(1302),所述钳头安装盘(1401)上安装有手术钳组件(1410),所述手术钳组件(1410)的末端和拉伸杆Ⅱ(1411)连接;
所述钢丝(1405)外部穿有第一钢丝弹簧(1406)和第二钢丝弹簧(1409),所述第一钢丝弹簧(1406)安装在器械直管(1302)内部,所述第二钢丝弹簧(1409)安装在弹簧钢管(1403)内部,每个所述导丝(1408)外部均穿有导丝弹簧(1407),所述导丝弹簧(1407)安装在器械直管(1302)内部;
所述器械直管(1302)和连续体底盘(1404)连接的一端通过四轴激光切割加工有一段器械直管螺旋切口(1302-1),所述器械直管(1302)由镍钛合金制成;
所述弹簧钢管(1403)通过四轴激光切割整体加工有弹簧钢管螺旋切口(1403-1),所述弹簧钢管(1403)由镍钛合金制成,所述弹簧钢管(1403)的两端加工有安装切口(1403-2)。
4.根据权利要求3所述的一种面向单孔手术的模块化绳驱动的连续体机器人***,其特征在于:所述导丝盘(1402)是空心柱体,且导丝盘(1402)内设有环形凸台(1402-1),所述环形凸台(1402-1)上沿圆周方向均布设有四个导丝盘导丝孔(1402-2);
所述导丝盘(1402)的端面对称设有两个圆弧导丝盘斜面(1402-3),两个导丝盘斜面(1402-3)之间通过两个导丝盘弧面(1402-4)连接,所述导丝盘(1402)一端的两个导丝盘弧面(1402-4)的中心连线与另一端的两个导丝盘弧面(1402-4)的中心连线垂直,相邻两个导丝盘(1402)之间相对的导丝盘弧面(1402-4)相互接触,两个导丝盘(1402)之间的导丝盘弧面(1402-4)接触后,其相对的两个导丝盘斜面(1402-3)组成一个梭形导丝盘间隙斜面(1402-5);
所述钳头安装盘(1401)的一端对称设有两个圆弧钳头安装盘斜面(1401-1),两个钳头安装盘斜面(1401-1)之间通过两个钳头安装盘弧面(1401-2)连接,所述钳头安装盘(1401)内设有环形凸台,所述环形凸台上沿圆周方向均布设有四个钳头安装盘导丝孔(1401-3),所述钳头安装盘(1401)的中心设有拉伸杆过孔(1401-4),所述钳头安装盘弧面(1401-2)与相邻导丝盘(1402)上的导丝盘弧面(1402-4)相互接触;
所述连续体底盘(1404)一端对称设有两个圆弧连续体底盘斜面(1404-1),两个连续体底盘斜面(1404-1)之间通过两个连续体底盘弧面(1404-2)连接,所述连续体底盘(1404)内设有环形凸台,所述环形凸台上沿圆周方向均布设有四个连续体底盘导丝孔(1404-3),所述连续体底盘(104)的中心设有钢丝过孔(1404-4),所述连续体底盘弧面(1404-2)与相邻导丝盘(1402)上的导丝盘弧面(1402-4)相互接触。
5.根据权利要求3所述的一种面向单孔手术的模块化绳驱动的连续体机器人***,其特征在于:所述组织钳器械安装组件(13)还包括安装板本体(1301)、导向轴套(1303)和回转关节Ⅱ(1304);所述器械直管(1302)通过导向轴套(1303)转动连接在安装板本体(1301)上,所述器械直管(1302)伸出安装板本体(1301)的一端连接有回转关节Ⅱ(1304),所述回转关节Ⅱ(1304)通过钢丝挡圈(1306)固定,所述回转关节Ⅱ(1304)和所述钢丝挡圈(1306)间设置有管塞(1305)。
6.根据权利要求1所述的一种面向单孔手术的模块化绳驱动的连续体机器人***,其特征在于:所述镜头臂组件(30)包括镜头臂驱动组件(31)、动力传输组件(32)、四根驱动丝(33)、两根腔道(34)、导管(35)、底端环(36)、多个导丝环(37)、转向导丝环(38)、顶端环(39)和镜头固定管(310);所述导管(35)和所述镜头固定管(310)间由前至后依次设置有底端环(36)、导丝环(37)、转向导丝环(38)和顶端环(39),所述转向导丝环(38)设置在多个导丝环(37)之间,所述底端环(36)安装在导管(35)上,所述顶端环(39)安装在镜头固定管(310)上,所述腔道(34)的一端和镜头固定管(310)连接,腔道(34)的一端的另一端依次穿过导管(35)、底端环(36)、导丝环(37)、转向导丝环(38)和顶端环(39),所述腔道(34)为中空的弹性管体,所述驱动丝(33)穿过导丝环(37)和转向导丝环(38),所述镜头臂驱动组件(31)通过动力传输组件(32)驱动四根驱动丝(33)。
7.根据权利要求6所述的一种面向单孔手术的模块化绳驱动的连续体机器人***,其特征在于:所述转向导丝环(38)的每个端面均对称设有两个圆弧转向导丝环斜面(3801),两个转向导丝环斜面(3801)之间通过两个转向导丝环弧面(3802)连接,所述转向导丝环(38)沿圆周方向均布设置多个转向导丝孔(3803),所述转向导丝孔(3803)的一侧设置有导丝锁头(3804);
所述导丝环(37)的每个端面均对称设有两个圆弧导丝环斜面(3701),两个导丝环斜面(3701)之间通过两个导丝环弧面(3702)连接,所述导丝环(37)一端的两个导丝环弧面(3702)的中心连线与另一端的两个导丝环弧面(3702)的中心连线垂直,相邻两个导丝环(37)之间相对的导丝环弧面(3702)相互接触,所述转向导丝环(38)的转向导丝环弧面(3802)和相邻的导丝环弧面(3702)相互接触,所述导丝环(37)沿圆周方向均布设置多个导丝孔(3703);
所述镜头固定管(310)上设置有两个镜头安装孔(3100)和两个组织钳过孔(3102);
四根所述驱动丝(33)中的 两根驱动丝(33)的一端固定在转向导丝环(38)的导丝锁头(3804)上,另一端依次穿过多个导丝环(37)、底端环(36)和导管(35),另外两根驱动丝(33)的一端固定在顶端环(39)上,另一端依次穿过多个导丝环(37)、转向导丝环(38)、底端环(36)和导管(35),最后四根驱动丝(33)汇聚到动力传输组件(32)。
8.根据权利要求1所述的一种面向单孔手术的模块化绳驱动的连续体机器人***,其特征在于:所述固定平台(40)包括底部支架(41)、第一柔性组织钳器械组件滑台(42)、第二柔性组织钳器械组件滑台(43)、镜头臂组件滑台(44)和鞘管(45);所述第一柔性组织钳器械组件(10)通过第一柔性组织钳器械组件滑台(42)和底部支架(41)滑动连接,所述第二柔性组织钳器械组件(20)通过第二柔性组织钳器械组件滑台(43)和底部支架(41)滑动连接,所述镜头臂组件(30)通过镜头臂组件滑台(44)和底部支架(41)滑动连接,所述鞘管(45)安装在底部支架(41)上,所述镜头臂组件(30)的镜头臂组件(30)穿过鞘管(45)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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