[發(fā)明專利]柔性連續(xù)體驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、手術(shù)工具驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及機(jī)器人

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010623369.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN113855109A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐凱;劉旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京術(shù)銳技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): A61B17/00
• 分類號(hào): A61B17/00;A61B34/30;H02K7/116
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種柔性連續(xù)體驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、手術(shù)工具驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及機(jī)器人。驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：第一可轉(zhuǎn)動(dòng)件，能繞自身的旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)；第二可轉(zhuǎn)動(dòng)件，與第一可轉(zhuǎn)動(dòng)件相疊設(shè)置，能繞自身的旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)，第二可轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)中心與第一可轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)中心同軸，設(shè)有第二滑動(dòng)導(dǎo)向部；及連接傳遞機(jī)構(gòu)：運(yùn)動(dòng)件，可隨第一可轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)中心與第一可轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)中心不重合，設(shè)有第一滑動(dòng)導(dǎo)向部；滑動(dòng)組件，同時(shí)與第一滑動(dòng)導(dǎo)向部和第二滑動(dòng)導(dǎo)向部滑動(dòng)連接以同時(shí)沿第一滑動(dòng)導(dǎo)向部和第二滑動(dòng)導(dǎo)向部滑動(dòng)，能連接柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明能夠高效靈活地驅(qū)動(dòng)柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)在空間實(shí)現(xiàn)彎曲變形，結(jié)構(gòu)緊湊，原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可靠性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及手術(shù)工具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性連續(xù)體驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、手術(shù)工具驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及機(jī)器人。

背景技術(shù)

微創(chuàng)術(shù)式對(duì)病人創(chuàng)傷更小、術(shù)后產(chǎn)出更高，已經(jīng)在外科手術(shù)中占據(jù)了重要的地位。微創(chuàng)術(shù)式所用手術(shù)工具，包括視覺照明模塊和手術(shù)操作臂在內(nèi)的手術(shù)器械，均通過切口或者自然腔道進(jìn)入人體中到達(dá)術(shù)部進(jìn)行手術(shù)。現(xiàn)有手術(shù)器械的遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)主要為多桿件的串聯(lián)鉸接，采用鋼絲繩拉力驅(qū)動(dòng)，使手術(shù)器械在鉸接關(guān)節(jié)處實(shí)現(xiàn)彎轉(zhuǎn)。由于鋼絲繩須通過滑輪保持持續(xù)的張緊狀態(tài)，這一驅(qū)動(dòng)方式難以實(shí)現(xiàn)手術(shù)器械的進(jìn)一步小型化，亦難以進(jìn)一步提升器械的運(yùn)動(dòng)性能。

相較傳統(tǒng)的通過在關(guān)節(jié)處相互轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)彎轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的剛性運(yùn)動(dòng)鏈，柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)通過其近端結(jié)構(gòu)變形實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)的彎轉(zhuǎn)變形，其結(jié)構(gòu)主體同時(shí)成為驅(qū)動(dòng)的傳遞結(jié)構(gòu)，因此可在小尺寸空間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)極高的自由度配置，因而被廣泛應(yīng)用于柔性操作臂、內(nèi)窺鏡、可控導(dǎo)管等醫(yī)療器械，以及工業(yè)用深腔探測(cè)內(nèi)窺鏡、柔性機(jī)械臂等新型特種裝備的研發(fā)。

現(xiàn)有的連續(xù)體結(jié)構(gòu)一般通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)連續(xù)體結(jié)構(gòu)中的驅(qū)動(dòng)絲進(jìn)行直接推拉，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)體結(jié)構(gòu)向任意方向彎曲，但是隨著對(duì)連續(xù)體結(jié)構(gòu)提出的精度高、響應(yīng)快、彎轉(zhuǎn)靈活性高、穩(wěn)定性好等更嚴(yán)格的要求，現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)已逐漸不能滿足現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)方式要求，且現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)方式均為直接推拉驅(qū)動(dòng)絲進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，故當(dāng)驅(qū)動(dòng)絲的數(shù)量較多時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)量也會(huì)相應(yīng)的增加，使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提供一種柔性連續(xù)體驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、手術(shù)工具驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及機(jī)器人，以驅(qū)動(dòng)近端連續(xù)體結(jié)構(gòu)整體運(yùn)動(dòng)，從而使得遠(yuǎn)端連續(xù)體結(jié)構(gòu)彎曲變形進(jìn)而帶動(dòng)手術(shù)工具等部件進(jìn)行可靠、靈活地運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明首先提出一種柔性連續(xù)體驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，包括

第一可轉(zhuǎn)動(dòng)件，其被配置為能繞自身的旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)；

第二可轉(zhuǎn)動(dòng)件，其與所述第一可轉(zhuǎn)動(dòng)件相疊設(shè)置，其被配置為能繞自身的旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二可轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)中心與所述第一可轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)中心同軸，所述第二可轉(zhuǎn)動(dòng)件設(shè)有第二滑動(dòng)導(dǎo)向部；

連接傳遞機(jī)構(gòu)，包括

運(yùn)動(dòng)件，所述運(yùn)動(dòng)件被設(shè)置成可隨所述第一可轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，且所述運(yùn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)中心與所述第一可轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)中心不重合，所述運(yùn)動(dòng)件上設(shè)有第一滑動(dòng)導(dǎo)向部；

滑動(dòng)組件，所述滑動(dòng)組件同時(shí)與所述第一滑動(dòng)導(dǎo)向部和所述第二滑動(dòng)導(dǎo)向部滑動(dòng)連接以同時(shí)沿所述第一滑動(dòng)導(dǎo)向部和所述第二滑動(dòng)導(dǎo)向部滑動(dòng)，所述滑動(dòng)組件設(shè)置成能連接柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述第二可轉(zhuǎn)動(dòng)件重疊布置在所述第一可轉(zhuǎn)動(dòng)件的上方；所述第一可轉(zhuǎn)動(dòng)件設(shè)置成能在第一驅(qū)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二可轉(zhuǎn)動(dòng)件設(shè)置成能在第二驅(qū)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)；所述運(yùn)動(dòng)件還設(shè)有嚙合部，所述嚙合部設(shè)置成能與所述第一可轉(zhuǎn)動(dòng)件嚙合。

根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述第一可轉(zhuǎn)動(dòng)件為第一從動(dòng)齒輪，所述第二可轉(zhuǎn)動(dòng)件為第二從動(dòng)齒輪，所述運(yùn)動(dòng)件為連桿，所述嚙合部為設(shè)置在所述連桿外周面的齒，所述第一從動(dòng)齒輪與所述連桿的外周面的齒相嚙合，以使所述連桿隨所述第一從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。