[發明專利]腕轉機構及手術機器人

在審

• 申請號: 202110670087.3
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113197671A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 孫曉文;毛穎;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 瑞龍諾賦（上海）醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B17/28;A61B17/12
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 孫寶海;闞梓瑄

本發明提出一種腕轉機構及手術機器人，腕轉機構包含支架、末端工具、兩根纜繩以及四個驅動單元；支架設置有至少兩對導槽，支架包含第一架體和第二架體，第二架體的近端可轉動地連接于第一架體的遠端，支架的導槽設置于第一架體和第二架體的至少其中之一，用以供纜繩布置而驅動末端工具實現俯仰運動；末端工具包含兩個子部，兩個子部分別可轉動地連接于第二架體的遠端，子部設置有導槽，用以供纜繩布置而驅動末端工具實現開合和偏擺運動；兩根纜繩經過末端工具的導槽和支架的導槽并由第一架體的近端伸出；四個驅動單元，分別連接于兩根纜繩的伸出于支架近端的四個端部。

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，尤其涉及一種腕轉機構及手術機器人。

背景技術

在例如腹腔鏡手術等操作中，傳統的器械是直筒形的，操作工具安裝在直筒形器械的末端。上述工具由相對的鉗口組成，可以抓持組織和夾閉血管。鉗口以某種方式固定在一起以關閉和打開。除去鉗口開合的自由度，末端工具和器械套筒相對固定，雖然操作者可以操縱器械將工具移動到需要的位置，但由于器械的套筒只有一個旋轉自由度(例如末端工具繞套筒自身軸線的旋轉自由度)，鉗口相對于組織的方向很難調整。例如，在血管閉合中，末端工具需要沿血管橫向閉合管腔，而傳統腔鏡器械常常因為入路與腹腔操作空間的限制，難以實現末端工具角度的靈活調整。

為實現鉗口相對器械套筒的旋轉，現有技術提出一種腕轉器械，該種腕轉器械采用纜繩與滑輪配合的結構，具體是由纜繩經過多組滑輪組導向來驅動末端工具的開合、俯仰和偏擺。

然而，上述現有腕轉器械現采用傳統輪繩驅動形式，長期使用后纜繩極易出現性能退化，例如纜繩在較大負載下塑性變形進而出現松弛，會直接降低操作精度和壽命，產品可靠性受限。并且，現有輪繩驅動結構復雜，零件數多，有多個腕部支撐件加3～4組滑輪組構成，為了保證操作精度，零件材料性能要求較高，裝配工藝復雜，成本較高。再者，現有腕轉器械采用3根纜繩，會導致裝配工藝復雜，裝配時繩子較多，容易產生裝配錯誤。另外，現有腕轉器械采用1個電機控制1根纜繩，即1個電機同時控制1根纜繩的兩端，容易導致難以控制纜繩，且長期使用后產生松弛問題。

發明內容

本發明的一個主要目的在于克服上述現有技術的至少一種缺陷，提供一種操作精度和可靠性較高、成本較低、裝配簡單的腕轉機構。

本發明的另一個主要目的在于克服上述現有技術的至少一種缺陷，提供一種具有上述腕轉機構的手術機器人。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

根據本發明的一個方面，提供一種腕轉機構，其中，所述腕轉機構包含支架、末端工具、兩根纜繩以及四個驅動單元；所述支架設置有至少兩對導槽，所述支架包含第一架體和第二架體，所述第二架體的近端可轉動地連接于所述第一架體的遠端，所述支架的導槽設置于所述第一架體和所述第二架體的至少其中之一，用以供所述纜繩布置而驅動所述末端工具實現俯仰運動；所述末端工具包含兩個子部，所述兩個子部分別可轉動地連接于所述第二架體的遠端，所述子部設置有導槽，用以供所述纜繩布置而驅動所述末端工具實現開合和偏擺運動；所述兩根纜繩經過所述末端工具的導槽和所述支架的導槽并由所述第一架體的近端伸出；所述四個驅動單元，分別連接于所述兩根纜繩的伸出于所述支架近端的四個端部。

根據本發明的其中一個實施方式，在所述四個驅動單元相配合地收緊或者釋放所述兩根纜繩的四個端部的過程中，所述兩根纜繩的總長度不變。

根據本發明的其中一個實施方式，所述末端工具的俯仰運動由所述第二架體的轉動運動實現；所述末端工具的開合和偏擺運動由所述兩個子部的轉動運動共同實現。

根據本發明的其中一個實施方式，所述支架的導槽僅設置于所述第二架體，所述第二架體設置有至少兩對導槽，所述第二架體的屬于同一對的兩個導槽分別設置于所述第二架體的兩側，在所述第二架體的一側，屬于不同對的至少兩個導槽的延伸方向不相同。