[發明專利]驅動組件、手術器械系統和手術機器人

有效

• 申請號: 202011613535.8
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112587240B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 朱祥;何裕源;何超
• 申請（專利權）人: 上海微創醫療機器人（集團）股份有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B50/31;H02K7/10
• 代理公司: 上海思捷知識產權代理有限公司 31295
• 代理人: 王宏婧

本發明涉及一種驅動組件、手術器械系統和手術機器人；手術機器人包括機械臂和手術器械系統，手術器械系統包括手術器械和驅動組件，手術器械包括末端執行器，機械臂的末端與手術器械系統連接；驅動組件包括殼體、驅動模塊、測量模塊和固定法蘭；驅動模塊包括驅動電機和驅動軸；驅動電機容納于殼體中；驅動電機用于通過驅動軸驅動末端執行器運動；固定法蘭與驅動軸連接，且固定法蘭與驅動軸保持周向相對靜止；測量模塊用于獲取固定法蘭的轉動變化量，以根據固定法蘭的轉動變化量來獲取驅動電機的輸出扭矩，進而獲取末端執行器所受到的作用力。本發明提高了末端力檢測的精準性，也降低了力檢測的難度和成本。

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，特別涉及一種驅動組件、手術器械系統和手術機器人。

背景技術

微創傷手術(minimal invasive surgical)是指醫生利用腹、胸腔鏡等現代醫療設備以及配套器械進行的手術操作。與開口手術相比，微創傷手術具有創傷小、出血少、恢復快等諸多優點，在臨床手術中已得到了越來越廣泛的應用。近年來，隨著科學技術的發展以及醫學需求的提高，用于輔助實現微創傷手術的腹腔鏡手術機器人應運而生并得到了迅速發展，它是集圖像系統、控制系統、機構系統等三大系統于一體的現代化醫療設備。

腹腔鏡機手術機器人的出現克服了傳統微創傷手術的許多缺點，具有安全、可靠、操作靈活等優點，還具有實施遠程微創傷手術的潛力。目前，腹腔鏡手術機器人已在泌尿外科、心臟外科、普通外科、婦產科和兒科等領域得到推廣應用。在機器人輔助微創傷手術過程中，手術器械是唯一直接接觸患者病變組織的執行機構。因此，對腹腔鏡手術機器人而言，開發具有力感檢測功能的手術器械是提高醫生手術操作的臨場感的關鍵技術之一，也是當前腹腔鏡手術機器人研究的熱點。

現有的一些手術器械在器械的末端增加了力感檢測組件，但是器械末端的鉗頭的自由度多且體積空間非常有限(器械末端直徑通常小于10mm)，若在鉗頭極小的空間內布置力感檢測組件困難極大。同時由于手術器械每次使用前都必須經過嚴格的消毒處理，消毒環境極易損壞鉗頭處的力感檢測組件。這些因素導致該類型的力感知手術器械加工成本急劇增加，且使用壽命非常短。為此，在現有的一些設計方案中，將力感檢測組件安裝在傳動組件上以檢測器械末端的受力，但力感檢測組件所獲取的器械末端受力的電信號需要通過導體傳遞，而器械末端零部件之間的相對運動會磨損導體，致使電信號傳遞因導體的壽命損耗從而誘發可靠性問題，同時也提高了臨床使用成本。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種驅動組件、手術器械系統和手術機器人，旨在實現結構緊湊和高可靠性的力感測，以精確感知驅動的輸出力，從而精確檢測器械末端與周圍組織之間的相互作用力，以提高末端力檢測的準確性，并降低末端力檢測的難度和成本。

為實現上述目的或其他相關目的，本發明提供的一種驅動組件，包括殼體、驅動模塊、測量模塊和固定法蘭；所述驅動模塊包括驅動電機和驅動軸；所述驅動電機容納于所述殼體中；所述驅動電機用于通過所述驅動軸驅動手術器械的末端執行器運動；所述固定法蘭與所述驅動軸連接，且所述固定法蘭與所述驅動軸保持周向相對靜止；所述測量模塊用于獲取所述固定法蘭的轉動變化量，以根據所述固定法蘭的轉動變化量來獲取所述驅動電機的輸出扭矩，進而獲取所述末端執行器所受到的作用力。

可選地，所述驅動組件還包括固定基座，所述固定基座具有貫通的安裝孔，所述固定法蘭可轉動地設置于所述安裝孔內。

可選的，所述測量模塊包括柔順部件和測量部件；

所述固定法蘭通過所述柔順部件與所述固定基座連接；所述柔順部件被配置能夠在所述固定法蘭隨所述驅動軸轉動時發生變形；

所述測量部件用于測量與所述固定法蘭的轉動變化量相對應的所述柔順部件的變形信息，以根據所述柔順部件的變形信息獲取所述驅動電機的輸出扭矩，進而獲得所述末端執行器所受到的作用力。