[實用新型]主從同構腹腔鏡微創手術機器人的機械臂從端

有效

• 申請號: 201720833483.2
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN208371901U
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 曾文彬
• 申請（專利權）人: 佛山市碧盈醫療器材有限公司
• 主分類號: A61B34/37
• 分類號: A61B34/37
• 代理公司: 廣州德偉專利代理事務所(普通合伙) 44436
• 代理人: 黃浩威

本實用新型屬于醫療器械技術領域，提供了一種主從同構腹腔鏡微創手術機器人的機械臂從端，包括依次連接的機械臂基座(1)、臂端萬向關節(7)、上臂(4)、軸接關節(8)、前臂(5)、末端萬向關節(9)以及手術器械末端固定器(6)；臂端萬向關節(7)與均可繞基點作三維擺動以及可繞軸線轉動；軸接關節(8)可繞基點做二維平面擺動；臂端萬向關節(7)、軸接關節(8)以及末端萬向關節(9)均為電驅動結構。與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于：本實用新型實現了主端與從端的同構設計，從端的各關節與主端自由度一一對應，降低了系統對主端動作的解析復雜度，提高了設備整體響應速度以及降低動作延遲。

技術領域

本實用新型屬于醫療器械技術領域，涉及一種腹腔鏡微創手術機器人的機械臂從端，特別涉及一種主從同構腹腔鏡微創手術機器人的機械臂從端。

背景技術

傳統的外科手術是醫生用醫療器械對病人的身體病灶進行切除、縫合等治療。用刀、剪、針等器械在人體局部進行操作，除去病變組織、修復損傷、移植器官、改善機能和形態等。然而在某些手術中，患者需要承受巨大的痛苦。相對于傳統外科手術而言，手術機器人具有定位時間短、創傷小、定位精，減少人為誤差、可以代替醫務人員進行有損害的操作等優點。

手術機器人由上個世紀20年代完成研發并具體應用到醫療手術實施當中。至此的幾十年中，手術機器人不斷更新換代。就應用市場占有率而言，目前最廣的主要包括伊索手術機器人、宙斯手術機器人以及達芬奇手術機器人。

以達芬奇手術機器人為例，該手術機器人為主從異構型，即醫生控制臺的主操作端與患者手術車的機械臂結構不同。由于主從兩端存在異構，醫生對主操作端進行的動作，首先必須通過系統識別該動作特征并分解，對比機械手臂自身結構特點，創造符合機械手臂各部件搭配的運動方式，才能實現兩者的動作對應。顯而易見的，繁瑣的解碼與分析工作，不僅會明顯增加系統負擔，加大設備投入，系統配置需求被動提高；并且還會增大主從動作配合延遲時間，降低醫生手眼配合度，增加醫生手術時的動作預判難度。

發明內容

本實用新型的目的在于，提供一種主從同構式的腹腔鏡微創手術機器人的機械臂從端，已解決現有技術中存在的技術問題。機械臂從端的運動方式與主控制端操控動作相同，具有解碼與分析負擔小，動作同步延遲時間短的優點。

為了達到上述目的，本實用新型提供了一種主從同構腹腔鏡微創手術機器人的機械臂從端，包括依次連接的機械臂基座、上臂、前臂以及手術器械末端固定器；所述上臂一端通過一臂端萬向關節連接在所述機械臂基座上，另一端通過一軸接關節與所述前臂的一端相連接，所述手術器械末端固定器通過一末端萬向關節與所述前臂的另一端相連接；所述臂端萬向關節與末端萬向關節均可繞基點作三維擺動以及可繞軸線轉動，其中三維擺動的空間最大擺角均為90°～135°，軸線轉動的最大自轉角為30°～60°；所述軸接關節可繞基點做二維平面擺動，其中二維平面擺動的平面最大擺角為180°；所述臂端萬向關節、所述軸接關節以及所述末端萬向關節均為電驅動結構。

本方案的機械臂從端結構模擬人臂，機械臂基座模擬肩膀部位，上臂模擬大臂，前臂模擬小臂，手術器械末端固定器模擬手掌，臂端萬向關節模擬肩關節，軸接關節模擬肘關節，末端萬向關節模擬腕關節。醫生利用與從端結構相似的綁定時操作主端，將臂的動作通過機械臂從端進行無差別的完全再現。具體使用時，醫生穿戴上綁定時控制主端，如當肩關節橫向擺動時，系統獲得該動作發生的部件位置對應機械臂的臂端萬向關節，運動類型為繞點擺動，以及具體的擺動角度數值，而后通過電驅動的方式驅動臂端萬向關節做相應等類型等數值動作，從而達到完全再現的目的。本方案利用了各部件一一對應的關系，極大降低了系統對主端動作的解析復雜程度，提高了設備整體響應速度，降低動作延遲。同時為了在保證模擬真實的情況下，盡可能較低設備機構體積與復雜度，方案中規定了各關節的擺動和轉動角度。如空間最大擺角小于90°時，機械臂再現醫生動作的能力有限，而當空間最大擺角大于135°時，關節體積過大，不利于設備結構的優化設計。