[發明專利]手術機械臂及手術機器人

在審

• 申請號: 202010076420.3
• 申請日: 2020-01-23
• 公開（公告）號: CN111214291A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 黃善燈;柳建飛;柏龍;陳曉紅
• 申請（專利權）人: 諾創智能醫療科技（杭州）有限公司
• 主分類號: A61B34/37
• 分類號: A61B34/37
• 代理公司: 杭州華進聯浙知識產權代理有限公司 33250
• 代理人: 雷志剛

本發明提供一種手術機械臂，包括術前擺位組件、遠心操控組件及執行組件，遠心操控組件包括靜平臺、第一動平臺以及設置于靜平臺與第一動平臺之間的多個第一伸縮元件；執行組件具有預設的遠心不動點，多個第一伸縮元件之間的協調伸縮能夠控制第一動平臺相對靜平臺運動并帶動執行組件伸縮及擺動，執行組件的擺動中心為遠心不動點，且執行組件的伸縮路徑穿過遠心不動點。本發明提供的手術機械臂通過第一動平臺、靜平臺以及位于第一動平臺與靜平臺之間多個第一伸縮元件構成并聯機構，利用并聯機構的誤差非累積特性提高了末端執行組件的運動精度；同時能夠保證執行組件在更大載荷下的手術操作。

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，尤其涉及一種手術機械臂及手術機器人。

背景技術

微創手術的誕生在很大程度上克服了傳統外科手術存在的刀口大、出血量大、并發癥多以及手術風險大等缺陷。微創手術因為近年來的迅猛發展正逐步獲得醫務人員與患者的青睞，成為目前醫學研究與臨床應用的新興領域。

通過手術機器人來輔助醫生進行微創手術能夠使得手術操作更為靈敏與精確。以達芬奇手術機器人為例，達芬奇手術機器人可以將醫生的視野放大十倍，同時有效濾除醫生的手部顫動，在微創手術領域具有廣泛的臨床應用。

適用于手術機器人的手術機械臂需要帶動手術器具執行手術操作，而手術器具在使用時需要通過伸入皮膚表面上開設的微小創口來實現達到患者體內。這就要求手術器具以穩定、無顫動的狀態將皮膚表面上開設的微小創口作為遠心不動點執行手術操作。而目前的適用于手術機器人的手術機械臂，在臨床表現上尚不能完全滿足使用要求。目前的手術機械臂，在對手術器具的載荷能力以及執行精度上均較為薄弱。手術機械臂在載荷能力以及執行精度上的薄弱性限制了手術機器人在臨床上的應用。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種改進的手術機械臂及手術機器人，該手術機械臂的載荷能力以及執行精度提升，應用該手術機械臂的手術機器人在臨床上具有更廣泛的應用前景。

本發明提供一種手術機械臂，包括術前擺位組件、遠心操控組件及執行組件，所述遠心操控組件包括靜平臺、第一動平臺以及設置于所述靜平臺與所述第一動平臺之間的多個第一伸縮元件，所述靜平臺相對遠離所述第一動平臺的一側固定連接于所述術前擺位組件，所述第一動平臺相對遠離所述靜平臺的一側固定連接于所述執行組件，每個所述第一伸縮元件的兩端均分別轉動連接于所述靜平臺與所述第一動平臺；

所述執行組件具有預設的遠心不動點，多個所述第一伸縮元件之間的協調伸縮能夠控制所述第一動平臺相對所述靜平臺運動并帶動所述執行組件伸縮及擺動，所述執行組件的擺動中心為所述遠心不動點，且所述執行組件的伸縮路徑穿過所述遠心不動點。

本發明提供的手術機械臂通過第一動平臺、靜平臺以及位于第一動平臺與靜平臺之間多個第一伸縮元件構成并聯機構，利用并聯機構的誤差非累積特性提高了末端執行組件的運動精度；同時多個第一伸縮元件之間相互獨立的驅動方式提高了載荷能力，能夠保證執行組件在更大載荷下的手術操作。

為了提高手術機械臂的靈活性，在本發明的一個實施方式中，所述執行組件相對所述遠心不動點的擺動極限角度設為±20°，所述執行組件能夠在以所述執行組件的伸縮路徑為軸且頂角為40°的錐形空間內擺動。

如此設置，執行組件比較靈活，能夠在較大范圍內運動，可以協助醫生實現較為復雜的手術操作。

為了提高手術機械臂的穩定性，各所述第一伸縮元件與所述第一動平臺之間的多個轉動連接點共圓設置，各所述第一伸縮元件與所述靜平臺之間的轉動連接點共圓設置；位于所述第一動平臺上的轉動連接點所圍設形成的圓形直徑，是位于所述靜平臺上的轉動連接點所圍設形成的圓形直徑的1倍至2倍。

如此設置，第一動平臺在相對靜平臺運動的過程中具有較小的顫動，各個第一伸縮元件之間的誤差總量能夠相互彌補，從而使得手術機械臂的穩定性提升。