[發明專利]具有五桿球面連桿機構的機器人手臂

有效

• 申請號: 201010196470.1
• 申請日: 2007-01-24
• 公開（公告）號: CN101856273A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: B·舍納
• 申請（專利權）人: 直觀外科手術公司
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

本申請是2007年1月24日提交的名稱為：“具有五桿球面連桿機構的機器人手臂”的中國專利申請200780001627.7(PCT/US2007/060950)的分案申請。

技術領域

本發明的實施例一般涉及機器人外科手術系統。更具體地，本發明的實施例涉及機器人手臂中的連桿機構。

背景技術

微創手術(MIS)提供了使用攝像機和細長手術器械通過較小切口對病人進行手術的外科手術技術，所述攝像機和細長手術器械通常通過套管針套筒或套管被引入內部手術部位。手術部位通常包括體腔，如病人的腹部。體腔可任意地使用如注入氣體等的透明流體進行擴張。在傳統微創手術中，外科醫生在視頻監視器上觀察手術部位時通過啟動器械手柄從而使用細長手術器械的末端執行器來操縱組織。

微創手術的一個普通形式是內窺鏡檢查。腹腔鏡檢查是內窺鏡檢查的一種，其在腹腔內執行微創檢查和手術。在標準腹腔鏡手術中，病人的腹部被充入氣體，且套管套筒穿過小切口(一般為1/2英寸或更小)以提供腹腔鏡手術器械的入口端口。腹腔鏡手術器械一般包括腹腔鏡(用于觀察手術區)和工作工具。工作工具與常規(開放式)手術中使用的工具相似，除了各工具的工作端或末端執行器是通過工具軸與其手柄分離的。本文使用的術語“末端執行器”指手術器械的實際工作部分，且包括如夾鉗、抓鉗、剪刀、縫合器、圖像捕捉鏡頭和針固定器等。為執行手術程序，外科醫生將工作工具或器械穿過套管套筒至內部手術部位，并從腹部外操縱。外科醫生通過監控器的手段監控手術程序，該監視器顯示腹腔鏡所獲手術部位的圖像。類似內窺鏡技術也用于其它類型的手術，如關節鏡檢查、后腹膜鏡檢查、骨盆鏡檢查、腎鏡檢查、膀胱鏡檢查、腦槽鏡檢查、鼻竇內視鏡檢查、宮腔鏡檢查、尿道鏡檢查等。

發明內容

本發明實施例由后文權利要求綜述。

附圖說明

圖1是使用本發明實施例的手術套件的平面圖。

圖2是圖1所示手術套件的一部分的平面圖。

圖3是沿圖2所示3-3方向的剖視圖。

圖4是本發明實施例的平面圖。

圖5是圖4所示本發明實施例的側視圖。

圖6是圖4所示本發明實施例的端視圖。

圖7是平行五連桿機構的示意圖。

圖8是平行球面五連桿機構的示意圖。

圖9是另一平行球面五連桿機構的示意圖。

圖10是另一平行球面五連桿機構和控制器的示意圖。

圖11是平行球面五連桿機構的端視圖。

圖12是圖11所示平行球面五連桿機構的示意圖。

圖13是圖11所示平行球面五連桿機構的另一示意圖。

圖14是包括插入軸線的另一平行球面五連桿機構的示意圖。

圖15是本發明實施例的示圖。

圖16是電動機組件的示圖。

圖17是圖15所示實施例細節的示圖。

圖18是光學編碼器的示圖。

具體實施方式

詳細說明示出了可用于腹腔鏡手術的本發明。應理解，這僅是可使用本發明的手術類型的一個示例。本發明不限于腹腔鏡檢查，也不限于為有助于理解本發明僅作為示例示出的特定結構配置。傳統的微創手術要求高度的手術技巧，因為外科醫生的手部運動控制距外科醫生手部相當遠的手術工具，這通常要求不自然且非直覺的手部動作。在機器人輔助外科手術中，外科醫生可操作主動控制器以控制處于手術部位的手術器械的動作。伺服機構可基于外科醫生對手動輸入裝置的操縱來移動并鉸接手術器械。機器人輔助可允許外科醫生更輕松且更精確地控制手術器械的動作。

圖1示出了可使用本發明的手術套件(surgical?suite)的示意性平面圖。病人110位于手術臺112上，正在進行機器人輔助腹腔鏡手術。外科醫生120可使用主動控制器122以觀察內部手術部位的視頻圖像，并通過機器人伺服機構的手段來控制一個或多個手術器械和腹腔鏡攝像機。主動控制器122一般包括通過伺服機構被連于手術器械上的一個或多個手動輸入裝置(如手柄、外骨骼手套等)。

體現本發明的一個或多個機器人手臂100、102可被用于在機器人輔助外科手術期間支承并移動手術部位的手術器械104。需要支承手術器械使得器械的工具軸118繞球面旋轉中心轉動，該球面旋轉中心被定位于沿工具軸長度方向的空間內。附加機器人手臂116可支承并移動腹腔鏡攝像機。支承攝像機的機器人手臂116與支承手術器械104的機器人手臂100、102形式不同。