CN216675850U - 手术机器人用超声刀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种手术机器人用超声刀，该装置包括：末端执行器，用于执行相应的动作；轴组件，包括波导杆、内管及外管，内管套设于波导杆，外管套设内管，末端执行器分别与内管及外管连接，设置于轴组件的一端；传动组件，包括承载体、第一传动机构、第二传动机构以及联动机构；第一传动机构转动地安装于承载体；联动机构与第一传动机构联动并与内管连接，以使第一传动机构能带动内管相对外管运动并联动末端执行器；第二传动机构转动地安装于承载体，并与外管连接且能带动轴组件整体转动。该装置的优点在于减少了机构之间的配合传动，避免误差累积，减少传动误差，提高传动调节的精度，进而提高手术操作的精度。

Description

手术机器人用超声刀

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种手术机器人用超声刀。

背景技术

腹腔镜微创手术由于具有创口小、疼痛轻、恢复快、出血少、住院时间短等优点，已经越来越受到广大医生和患者的青睐。而且，随着科学技术的进步，机器人辅助外科医生进行腹腔镜微创手术已经成为了一个发展趋势。医生通过一些外科手术动作操作机器人，机器人内部的相应控制机构以及传感器等及时响应，进而使机器人末端执行器复现医生手部动作信息，实现对病变组织的切割、止血、缝合等处理。

超声刀由于其具有热损伤小、焦痂现象不明显、无电流通过人体等优势，在微创腹腔手术中的应用越来越频繁，也越来越得到外科医生的青睐。整个超声刀是由主机、换能器、超声刀手柄、超声刀刀杆以及超声刀刀头组成的，超声刀在工作的过程中，主机与换能器通过导线连接在一起，换能器与超声刀刀杆通过螺纹连接在一起，通过激发换能器，超声波能量经由超声波刀杆传递至刀头，进而实现对病变组织的切割及止血功能。

超声刀应用到腹腔机器人上面，难点就是实现周向和轴向两个自由度的运目前，周向自由度通过齿轮传动实现，轴向自由度通过齿轮齿条实现。但是，其中需要传动方向多次转变，或者是通过多个齿轮才能达到传动目的。如此，增加了结构的复杂性，同时也会造成误差累积，增加了传动误差，降低了操作的精确度。

实用新型内容

有鉴于此，针对上述技术问题，有必要提供一种手术机器人用超声刀。

本实用新型提供的一种手术机器人用超声刀，所述手术机器人用超声刀包括：末端执行器，用于执行相应的动作；轴组件，包括波导杆、内管及外管，所述波导杆用于传递超声能量，所述内管套设于所述波导杆，所述外管套设所述内管，所述末端执行器分别与所述内管及所述外管连接，并设置于所述轴组件的一端；传动组件，包括承载体、第一传动机构、第二传动机构以及联动机构；所述第一传动机构转动地安装于所述承载体；所述联动机构与所述第一传动机构联动并与所述内管连接，以使所述第一传动机构能够通过所述联动机构带动所述内管相对所述外管运动并联动所述末端执行器；所述第二传动机构转动地安装于所述承载体，并与所述外管连接且能够带动所述轴组件整体转动。

在其中一个实施例中，所述联动机构包括联动轴以及联动单元，所述联动轴转动安装于所述承载体，所述联动单元与所述内管连接，且所述联动单元的一端与所述第一传动机构连接，另一端连接所述联动轴；当所述第一传动机构转动时，所述第一传动机构通过所述联动单元使所述内管相对所述外管运动。

在其中一个实施例中，所述联动单元包括带传动结构或者链传动结构。

在其中一个实施例中，所述联动单元包括第一联动轮、第二联动轮、第一传动件以及联动件，所述第一联动轮固定于所述第一传动机构上，所述第二联动轮固定于所述联动轴上，所述第一传动件套设于所述第一联动轮和所述第二联动轮上；所述联动件设于所述第一传动件和所述内管之间，通过所述联动件将所述第一传动件与所述内管连接。

在其中一个实施例中，所述联动机构还包括传动单元，所述传动单元分别连接所述第一传动机构以及所述联动轴，且所述传动单元与所述联动单元同步运动。

在其中一个实施例中，所述传动单元包括第二传动件、第一传动轮以及第二传动轮，所述第一传动轮固定于所述第一传动机构上，所述第二传动轮固定于所述联动轴上，所述第二传动件套设于所述第一传动轮、所述第二传动轮上；其中，所述第二传动件包括传动带或传动链。

在其中一个实施例中，所述承载体上开设有操作孔，所述操作孔的位置与所述联动轴对应设置，用于供外部工具***，以操作所述联动轴。

在其中一个实施例中，所述第二传动机构包括：输入轴，用于动力的输入，所述输入轴转动安装于所述承载体；传动轴，转动连接于所述承载体且所述传动轴与所述输入轴传动连接，并与所述外管或所述内管转动连接。

在其中一个实施例中，所述传动轴与所述输入轴通过斜齿轮啮合传动；所述传动轴还设置有蜗杆部分，所述外管上设有涡轮，所述蜗杆与所述涡轮啮合传动。

在其中一个实施例中，所述第二传动机构包括第三传动轮、第四传动轮及第三传动件，所述第三传动轮固定于所述输入轴上，所述第四传动轮固定于所述外管上，所述第三传动件套设于所述第三传动轮和所述第四传动轮上；其中，所述第三传动件包括传送带或者传动链。

本实用新型提供的一种手术机器人用超声刀，相比于现有技术的有益效果如下：

本实用新型提供的手术机器人用超声刀，仅通过第一传动机构和联动机构配合即可实现外管相对于内管运动并带动末端执行器联动，并且，仅通过第二传动机构即可带动轴组件整体运动，第一传动机构、联动机构以及第二传动机构传动方向单一，并且无需多个机构之间配合传动即可实现末端执行器的联动以及轴组件整体的运动，特别的是，轴组件整体的运动和末端执行器的运动分别控制，进一步减少机构之间的配合传动，有效避免误差累积，明显减少传动误差，从而提高传动调节的精度，进而提高手术操作的精度，以及降低手术操作的难度。

附图说明

图1为本实用新型提供的一实施例中的手术机器人用超声刀的示意图。

图2为图1中动力装置的***图。

图3为本实用新型提供的一实施例中的手术机器人用超声刀的局部结构示意图。

图4为本实用新型提供的一实施例中的第一传动机构的结构示意图。

图5为本实用新型提供的一实施例中的第二传动机构的结构示意图。

图6为本实用新型提供的一实施例中的轴组件的***图。

图7为图6中的A处局部放大图。

图8为图6中的B处局部放大图。

图中，100、手术机器人用超声刀；10、末端执行器；20、轴组件；21、波导杆；211、第五连接孔；22、内管；221、第二连接孔；222、第三连接孔；23、外管；231、第一连接孔；232、第四连接孔；30、传动组件；31、承载体；311、操作孔；32、第一传动机构；321、第一输入轴；322、第一传动轴；33、第二传动机构；331、第二输入轴；332、第二传动轴；333、蜗杆；334、涡轮；34、联动机构；341、联动轴；342、联动单元；3421、第一联动轮；3422、第二联动轮；3423、第一传动件；3424、联动件；35、传动单元；351、第二传动件；352、第一传动轮；353、第二传动轮；40、动力机构；41、第一动力接口；42、第二动力接口；50、斜齿轮。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设于”另一个元件，它可以直接设在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“设置于”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“固定于”另一个元件，它可以是直接固定在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参阅图1-8，本申请提供一种手术机器人用超声刀100，手术机器人用超声刀100包括用于执行相应的手术动作的末端执行器10；手术机器人用超声刀100还包括轴组件20和传动组件30。

其中轴组件20包括波导杆21、内管22及外管23，波导杆21用于传递超声能量，内管22套设于波导杆21，外管23套设内管22，末端执行器10分别与波导杆21、内管22及外管23连接，设置于轴组件20的一端；轴组件20包括波导杆21、内管22及外管23，波导杆21用于传递超声能量，内管22套设于波导杆21，外管23套设内管22，末端执行器10分别与内管22及外管23连接，并设置于轴组件20的一端。

其中传动组件30包括承载体31、第一传动机构32、第二传动机构33以及联动机构34；第一传动机构32转动地安装于承载体31；联动机构34与第一传动机构32联动并与内管22连接，以使第一传动机构32能够通过联动机构34带动内管22相对外管23运动并联动末端执行器10；第二传动机构33转动地安装于承载体31，并与外管23连接且能够带动轴组件20整体转动。

本申请通过第一传动机构32以及联动机构34配合带动内管22相对外管23运动并联动末端执行器10，即可完成末端执行器10的运动，其中传动方向单一，并且仅需要第一传动机构32进行传动；另外，仅通过第二传动机构33即可带动轴组件20整体运动，如此，在整个手术操作过程中，无需多个传动机构之间配合传动即可实现末端执行器10的运动以及轴组件20整体的运动，特别的是，轴组件20整体的运动和末端执行器10的运动分别控制，进一步减少机构之间的配合传动，避免传动误差累积，从而提高传动调节的精度，进而提高手术操作的精度，以及降低手术操作的难度。

参阅图6和图8，外管23上远离第一传动机构32的一端开设有第一连接孔231，销钉贯穿第一连接孔231将末端执行器10销接在外管23上，确保末端执行器10可以绕第一连接孔231的轴线旋转运动。

继续参阅图6和图8，内管22上远离第一传动机构32的一端开设有第二连接孔221，第二连接孔221与第一连接孔231对应，确保销钉能够同时贯穿第一连接孔231以及第二连接孔221，从而将末端执行器10同时销接在内管22上，当内管22沿着自身轴向相对于外管23相对运动时，内管22能够带动末端执行器10张开或闭合。在其他实施例中，内管22与末端执行器10的连接不局限于以上所述的销接。

参阅图6和图7，内管22远离末端执行器10的一端开设第三连接孔222，外管23远离末端执行器10的一端开设第四连接孔232，波导杆21远离末端执行器10的一端开设第五连接孔211，第三连接孔222、第四连接孔232和第五连接孔211位置对应，通过销钉依次穿设第三连接孔222、第四连接孔232和第五连接孔211，能够将外管23、内管22和波导杆21销接为一个整体，从而第二传动机构33带动内管22做圆周旋转运动时，内管22能够带动外管23和波导杆21共同转动。

特别的是，第三连接孔222为沿内管22轴向延伸的长圆孔，如此，联动机构34能够带动内管22相对于外管23产生沿其自身轴向的位移，进而带动末端执行器10张开或闭合。

在其中一个实施例中，末端执行器10为钳爪，在其他实施例中，末端执行器10也可以是其他手术器件。

在其中一个实施例中，参阅图4和图5，联动机构34包括联动轴341以及联动单元342，联动轴341转动安装于承载体31，联动单元342与内管22连接，且联动单元342的一端与第一传动机构32连接，另一端连接联动轴341；当第一传动机构32转动时，第一传动机构32通过联动单元342使内管22相对外管23运动。如此，第一传动机构32传动，能够直接带动联动单元342联动，从而带动与联动单元342连接的内管22相对于外管23运动，明显减少传动误差，提高传动精度。

作为优选的，参阅图4，联动单元342包括带传动结构或者链传动结构。

进一步的，请继续参阅图5，联动单元342包括第一联动轮3421、第二联动轮3422、第一传动件3423以及联动件3424，第一联动轮3421固定于第一传动机构32上，第二联动轮3422固定于联动轴341上，第一传动件3423套设于第一联动轮3421和第二联动轮3422上；联动件3424设于第一传动件3423和内管22之间，通过联动件3424将第一传动件3423与内管22连接。操作末端执行器10时，首先第一传动机构32传动带动第一联动轮3421转动，第一联动轮3421传动至第一传动件3423上，第一传动件3423作用于与之连接的内管22，从而内管22能够相对于外管23相对移动，以使得末端执行器10执行相应的动作。

参阅图3，承载体31上开设有操作孔311，操作孔311的位置与联动轴341对应设置，用于供外部工具***，以操作联动轴341。在手术过程中，若是手术机器人用超声刀100无法正常实现自动控制过程，可利用外部工具***操作孔311中，手动转动联动轴341，进而带动第一联动轮3421和第二传动轮353转动并传动至第一传动机构32，以使得末端执行器10张开并与腹腔内部组织脱离。

在传动过程中，第一传动件3423有可能出现传动不精确或传动出错的问题。因此，请继续参阅图4，为解决上述问题，联动机构34还包括传动单元35，如此，通过传动单元35分别连接第一传动机构32以及联动轴341，且传动单元35与联动单元342同步运动，实现双重传动，防止当第一传动件3423传动失效时，通过传动单元35仍旧能够将第一传动轴的运动传递至联动轴341上，提高传动的稳定性和传动精度。

其中，参阅图4，在本实施例中，传动单元35包括第二传动件351、第一传动轮352以及第二传动轮353，第一传动轮352固定于第一传动机构32上，第二传动轮353固定于联动轴341上，第二传动件351套设于第一传动轮352、第二传动轮353上；其中，第二传动件351包括传动带或传动链。当然，在其他实施例中，传动单元35的具体结构不局限于以上所述或图中所示，例如也可以是链传动。

具体的，在本实施例中，参阅图4，第一传动件3423具体为钢带，第二传动件351为皮带，钢带受力之后，沿其自身的长度方向的变形量很小，几乎可以忽略不计，并且钢带又具有较好的弯折弹性，因此能够适用于更多的应用场景。但是，在使用过程中，仅仅使用钢带，第一联动轮3421的转动并推动钢带自身压缩运动时，由于钢带自身的弯折弹性，钢带受压势必会出现弯折现象，导致力无法准确的传送至第二联动轮3422上，进而影响传动精度。因此，通过设置第二传动件351(即皮带)，皮带弹性优良，能够将力较好的从第一传动轮352传递到第二传动轮353上，进而带动联动轴341和第二联动轮3422做旋转运动，从而避免了钢带出现弯折现象，时刻确保传动精确。当然在其他实施例中，第一传动件3423和第二传动件351的具体结构不局限于以上所述，例如第一传动件3423可以是薄板材，薄板材两端通过柔性物与第一联动轮3421和第二联动轮3422连接，其中柔性物可以为钢丝绳。

参阅图4，第一传动机构32包括第一输入轴321和第一传动轴322，其中第一输入轴321用于动力的输入，且第一输入轴321转动安装于承载体31上；第一传动轴322转动连接于承载体31且第一传动轴322与第一输入轴321传动连接。第一传动轮352和第一联动轮3421分别套接在第一传动轴322上并能够随着第一传动轴322转动。

进一步的，参阅图4，第一传动轴322和第一输入轴321通过斜齿轮50啮合传动。如此，通过斜齿轮50直接传动，减少传动累积误差，提高传动精度。在其他实施例中，第一传动轴322和第一输入轴321也可以通过链传动。

参阅图5，第二传动机构33包括第二输入轴331和第二传动轴332，其中第二输入轴331用于动力的输入，且第二输入轴331转动安装于承载体31；第二传动轴332转动连接于承载体31且第二传动轴332与第二输入轴331传动连接，并与外管23或内管22转动连接。

请参阅图5，第二传动轴332与第二输入轴331通过斜齿轮50啮合传动；第二传动轴332还设置有蜗杆333，外管23上设有涡轮334，蜗杆333与涡轮334啮合传动。在其他实施例中，第二传动轴332与第二输入轴331传动的方式不局限于以上所述齿轮传动或图中所示，例如也可以通过带传动或链传动，具体的，第二传动机构33包括第三传动轮(图中未示出)、第四传动轮(图中未示出)及第三传动件(图中未示出)，第三传动轮固定于输入轴上，第四传动轮固定于外管23上，第三传动件套设于第三传动轮和第四传动轮上；其中，第三传动件包括传送带或者传动链。

参阅图1和图2，手术机器人用超声刀100还包括动力机构40，该动力机构40具有第一动力接口41和第二动力接口，需要通电时，将第一接口与第一传动机构32的第一输入轴321电连接，即可为第一输入轴321提供动力，对应的，当第二动力接口与第二传动机构33的第二输入轴331电连接时，即可为第二输入轴331提供动力。

参阅图1-8，以下根据上述的具体结构，具体阐述手术机器人用超声刀100的作业过程：

手术过程中，当需要末端执行器10夹持或松开释放腹腔内部组织时，将第一输入轴321与第一动力接口41电连接，以使得第一输入轴321通电转动，通过斜齿轮50啮合传动至第一传动轴322并使得第一传动轴322转动，如此，带动第一传动轴322上的第一联动轮3421和第一传动轮352转动，进而带动第一传动件3423和联动件3424传动，以使得与联动件3424连接的内管22沿其自身轴向运动，内管22相对于外管23相对运动，实现末端执行器10的联动，使得末端执行器10夹持或松开释放腹腔内部组织。调整末端执行器10的方向以调整手术操作点的位置时，例如调整末端执行器10夹持点的位置时，将第二输入轴331与第二动力接口电连接，以使得第二输入轴331通电转动，通过斜齿轮50啮合传动至第二传动轴332并使得第二传动轴332转动，如此，带动第二传动轴332上的蜗杆333传动，蜗杆333传动带动外管23上的涡轮334对应转动，进而带动外管23以及内管22和波导杆21整体转动，实现末端执行器10的圆周旋转运动。

本实施例提供的手术机器人用超声刀100中，将轴组件20的圆周旋转运动与末端执行器10的张开和/或闭合的运动独立实现，以使得第一传动机构32和第二传动机构33单独传动，从而减少传动配合产生的累积误差，提高传动调节的精度。

以上实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本实用新型要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种手术机器人用超声刀，其特征在于，所述手术机器人用超声刀包括：

末端执行器(10)，用于执行相应的动作；

轴组件(20)，包括波导杆(21)、内管(22)及外管(23)，所述波导杆(21)用于传递超声能量，所述内管(22)套设于所述波导杆(21)，所述外管(23)套设所述内管(22)，所述末端执行器(10)分别与所述内管(22)及所述外管(23)连接，并设置于所述轴组件(20)的一端；

传动组件(30)，包括承载体(31)、第一传动机构(32)、第二传动机构(33)以及联动机构(34)；所述第一传动机构(32)转动地安装于所述承载体(31)；所述联动机构(34)与所述第一传动机构(32)联动并与所述内管(22)连接，以使所述第一传动机构(32)能够通过所述联动机构(34)带动所述内管(22)相对所述外管(23)运动并联动所述末端执行器(10)；

所述第二传动机构(33)转动地安装于所述承载体(31)，并与所述外管(23)连接且能够带动所述轴组件(20)整体转动。

2.根据权利要求1所述的手术机器人用超声刀，其特征在于，所述联动机构(34)包括联动轴(341)以及联动单元(342)，所述联动轴(341)转动安装于所述承载体(31)，所述联动单元(342)与所述内管(22)连接，且所述联动单元(342)的一端与所述第一传动机构(32)连接，另一端连接所述联动轴(341)；

当所述第一传动机构(32)转动时，所述第一传动机构(32)通过所述联动单元(342)使所述内管(22)相对所述外管(23)运动。

3.根据权利要求2所述的手术机器人用超声刀，其特征在于，所述联动单元(342)包括带传动结构或者链传动结构。

4.根据权利要求2所述的手术机器人用超声刀，其特征在于，所述联动单元(342)包括第一联动轮(3421)、第二联动轮(3422)、第一传动件(3423)以及联动件(3424)，所述第一联动轮(3421)固定于所述第一传动机构(32)上，所述第二联动轮(3422)固定于所述联动轴(341)上，所述第一传动件(3423)套设于所述第一联动轮(3421)和所述第二联动轮(3422)上；

所述联动件(3424)设于所述第一传动件(3423)和所述内管(22)之间，通过所述联动件(3424)将所述第一传动件(3423)与所述内管(22)连接。

5.根据权利要求2所述的手术机器人用超声刀，其特征在于，所述联动机构(34)还包括传动单元(35)，所述传动单元(35)分别连接所述第一传动机构(32)以及所述联动轴(341)，且所述传动单元(35)与所述联动单元(342)同步运动。

6.根据权利要求5所述的手术机器人用超声刀，其特征在于，所述传动单元(35)包括第二传动件(351)、第一传动轮(352)以及第二传动轮(353)，所述第一传动轮(352)固定于所述第一传动机构(32)上，所述第二传动轮(353)固定于所述联动轴(341)上，所述第二传动件(351)套设于所述第一传动轮(352)、所述第二传动轮(353)上；

其中，所述第二传动件(351)包括传动带或传动链。

7.根据权利要求2所述的手术机器人用超声刀，其特征在于，所述承载体(31)上开设有操作孔(311)，所述操作孔(311)的位置与所述联动轴(341)对应设置，用于供外部工具***，以操作所述联动轴(341)。

8.根据权利要求1所述的手术机器人用超声刀，其特征在于，所述第二传动机构(33)包括：

输入轴(331)，用于动力的输入，所述输入轴(331)转动安装于所述承载体(31)；

传动轴(332)，转动连接于所述承载体(31)且所述传动轴(332)与所述输入轴(331)传动连接，并与所述外管(23)或所述内管(22)转动连接。

9.根据权利要求8所述的手术机器人用超声刀，其特征在于，所述传动轴(332)与所述输入轴(331)通过斜齿轮(50)啮合传动；

所述传动轴(332)还设置有蜗杆(333)部分，所述外管(23)上设有涡轮(334)，所述蜗杆(333)与所述涡轮(334)啮合传动。

10.根据权利要求8所述的手术机器人用超声刀，其特征在于，所述第二传动机构(33)包括第三传动轮、第四传动轮及第三传动件，所述第三传动轮固定于所述输入轴(331)上，所述第四传动轮固定于所述外管(23)上，所述第三传动件套设于所述第三传动轮和所述第四传动轮上；

其中，所述第三传动件包括传送带或者传动链。

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