[發(fā)明專利]一種手術(shù)機(jī)器人的主動(dòng)臂及手術(shù)機(jī)器人

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110069575.9
• 申請(qǐng)日: 2021-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN112754669A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張家興;王建國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱思哲睿智能醫(yī)療設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): A61B34/37
• 分類號(hào): A61B34/37
• 代理公司: 北京隆源天恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11473
• 代理人: 張廣宇

本發(fā)明提供了一種手術(shù)機(jī)器人的主動(dòng)臂及手術(shù)機(jī)器人，涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，該手術(shù)機(jī)器人的主動(dòng)臂包括第一支臂、第二支臂、第三支臂、滑臺(tái)組、第一平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)和第二平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，第一支臂一端與第二支臂一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二支臂另一端與第三支臂一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)兩端分別與第一支臂和第三支臂連接，第二平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)一端與第二支臂連接；其中，第一平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)和第二平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)適于隨第二支臂的擺動(dòng)而變形，從而通過控制第二支臂擺動(dòng)，從而在第三支臂連接有手術(shù)器械時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)手術(shù)器械圍繞遠(yuǎn)心點(diǎn)的擺動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)靈活的手術(shù)操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種手術(shù)機(jī)器人的主動(dòng)臂及手術(shù)機(jī)器人。

背景技術(shù)

目前的腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人的主動(dòng)臂多采用“不動(dòng)點(diǎn)”形式，所謂“不動(dòng)點(diǎn)”即為患者腹壁開孔位置，主要目的是避免無論手術(shù)器械通過開孔位置對(duì)病灶做何種操作，腹壁的開孔位置避免存在受力的情況，則在腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人中“不動(dòng)點(diǎn)”結(jié)構(gòu)對(duì)手術(shù)非常重要。

目前主動(dòng)臂的主要實(shí)現(xiàn)形式有以下三種，一是采用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)以實(shí)現(xiàn)腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人中的“不動(dòng)點(diǎn)”要求；二是采用帶或鋼絲傳動(dòng)的形式；三是連桿直接相連實(shí)現(xiàn)平行四邊形的一點(diǎn)為動(dòng)力，兩點(diǎn)傳遞到不動(dòng)點(diǎn)。但上述三種方式均存在缺陷，第一種方式由于其結(jié)構(gòu)自身不能夠保持“不動(dòng)點(diǎn)”的狀態(tài)，而是通過動(dòng)力的控制來實(shí)現(xiàn)，這樣就會(huì)面臨動(dòng)力故障所帶來的主動(dòng)臂的不確定運(yùn)動(dòng)，會(huì)為手術(shù)帶來極大的風(fēng)險(xiǎn)；且成本高，復(fù)雜結(jié)構(gòu)帶來高故障風(fēng)險(xiǎn)。第二種方式中，采用帶或鋼絲傳動(dòng)，這種傳動(dòng)方式的性質(zhì)決定其彈性大、剛度低，并且工藝實(shí)現(xiàn)難度大，從而導(dǎo)致精度降低，帶來手術(shù)的高風(fēng)險(xiǎn)。第三種方式中，直接相連的連桿會(huì)導(dǎo)致連桿在運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的受力呈現(xiàn)正弦變化，其受力變化過程較為不合理性，從而帶來機(jī)構(gòu)剛度低、動(dòng)力難以匹配和電氣控制困難的問題，必然導(dǎo)致手術(shù)精度降低和手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)增大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人中“不動(dòng)點(diǎn)”形式主動(dòng)臂剛度差、精度差和電氣控制困難。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種手術(shù)機(jī)器人的主動(dòng)臂，包括第一支臂、第二支臂、第三支臂、第一平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)和第二平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，所述第一支臂一端與所述第二支臂一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第二支臂另一端與所述第三支臂一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第一平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)兩端分別與所述第一支臂和所述第三支臂連接，所述第二平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)一端與所述第二支臂連接；

其中，所述第一平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)和所述第二平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)適于隨所述第二支臂的擺動(dòng)而變形。

進(jìn)一步地，所述第一平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)包括兩平行的第一連接關(guān)節(jié)和兩平行的第一連桿，所述第二平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)包括兩平行的第二連接關(guān)節(jié)和兩平行的第二連桿，所述第一連接關(guān)節(jié)與所述第一連桿鉸接，所述第二連接關(guān)節(jié)與所述第二連桿鉸接，鄰近所述第一支臂的所述第一連接關(guān)節(jié)與所述第一支臂固定連接，并與所述第二支臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一所述第一連接關(guān)節(jié)與所述第三支臂固定連接，鄰近所述第二支臂的所述第二連接關(guān)節(jié)與所述第二支臂固定連接，并與所述第三支臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一所述第二連接關(guān)節(jié)與所述滑臺(tái)組固定連接。

進(jìn)一步地，該手術(shù)機(jī)器人的主動(dòng)臂還包括基座和多維力傳感器，所述基座適于與所述多維力傳感器連接，所述基座與所述第一支臂遠(yuǎn)離所述第二支臂的一端旋轉(zhuǎn)連接。

進(jìn)一步地，該手術(shù)機(jī)器人的主動(dòng)臂還包括設(shè)于所述第一支臂兩端的諧波減速器、電機(jī)和帶輪組，所述帶輪組包括傳動(dòng)連接的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，所述主動(dòng)輪與所述電機(jī)傳動(dòng)連接，所述從動(dòng)輪與所述諧波減速器傳動(dòng)連接，所述第一支臂的兩端分別通過所述諧波減速器與所述基座和所述第二支臂連接。

進(jìn)一步地，該手術(shù)機(jī)器人的主動(dòng)臂還包括設(shè)置于所述第一支臂上的第一光電傳感器，所述基座上設(shè)有感應(yīng)涂層或第一感應(yīng)片，所述第一光電傳感器通過與所述感應(yīng)涂層或所述第一感應(yīng)片配合限制所述第一支臂相對(duì)于所述基座的旋轉(zhuǎn)角度。