[發明專利]一種用于微創手術的機器人

有效

• 申請號: 202210162185.0
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN114587600B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 宋霜;丁嘉偉;袁梓豪;李偉涵
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30
• 代理公司: 深圳市添源創鑫知識產權代理有限公司 44855
• 代理人: 沈冠雄

本發明提供了一種用于微創手術的機器人，包括線驅動載板模塊、直線驅動模塊、機器人柔性臂模塊、末端執行模塊和機器人支架模塊；所述線驅動載板模塊、直線驅動模塊分別安裝在機器人支架模塊上，所述機器人支架模塊與所述線驅動載板模塊為直線前后導向配合；所述線驅動載板模塊分別與所述機器人柔性臂模塊、末端執行裝置連接。本發明的有益效果是:機器人柔性臂體積較小，靈活度高，避免了傳統同心管機器人單端曲率恒定的限制，同時克服了傳統線驅動機器人體積較大的缺點；末端執行裝置可以實現快速裝拆，擴大了本手術機器人的適用范圍，克服了傳統手術機器人末端執行器更換困難的缺點。

技術領域

本發明涉及醫療器械，尤其涉及一種用于微創手術的機器人。

背景技術

隨著醫療相關領域技術的迅猛發展，手術微創化成為外科臨床手術中的重要發展階段，手術機器人越來越多地應用于人體腔道和臟器的微創手術中。

傳統的手術機器人多為剛性結構，體型較大且不能跟蹤非線性病灶位置，在與身體腔臟器官、血管、敏感組織接觸時，容易造成損傷。與傳統剛性手術器械和手術機器人相比較，柔性手術機器人因其具有體型緊湊、靈活柔順且能主動控制等特性，越來越多地應用于微創手術中。同心管機器人和線驅動機器人是柔性手術機器人中的典型代表。同心管機器人一般由一組預彎曲的高彈性同心管相互嵌套而成，每一個同心管都具有平移和旋轉兩個自由度。相互嵌套在一起的同心管，因為平移和旋轉量的不同，可以形成不同的恒曲率曲線段；線驅動機器人一般是由多個微小的中空關節順序連接而成，每個關節四周打孔穿線，通過線繩的拉力可以在前一個關節末端有規律地運動，多個關節的運動組合形成固定的曲線形狀。因此，同心管機器人和線驅動可以完成腔臟器官中三維曲線的跟蹤任務，并且具有主動控制和一定的變形能力。同心管機器人和線驅動機器人已經被提出可以應用于神經外科手術、泌尿手術和心內手術。

但是，同心管機器人需要由多個預彎曲的同心管相互嵌套而成，而同心管的預彎曲曲率會因時間和使用發生變化；線驅動機器人則存在形狀變化單一的缺陷；且末端執行器多與機械臂固定，導致其無法進行更換或更換速度慢，大大限制了手術機器人的使用范圍。

因此,如何開發一種穩定可靠，形狀變化多樣，尺寸微小且末端執行器可快速更換的柔性微創手術機器人，是本領域技術人員所亟待解決的技術問題。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種用于微創手術的機器人。

本發明提供了一種用于微創手術的機器人，包括線驅動載板模塊、直線驅動模塊、機器人柔性臂模塊、末端執行模塊和機器人支架模塊；所述線驅動載板模塊、直線驅動模塊分別安裝在機器人支架模塊上，所述機器人支架模塊與所述線驅動載板模塊為直線前后導向配合；所述線驅動載板模塊分別與所述機器人柔性臂模塊、末端執行裝置連接，驅動所述機器人柔性臂模塊進行彎曲運動，并且驅動所述末端執行裝置進行夾取工作；所述直線驅動模塊與所述線驅動載板模塊相連，驅動所述線驅動載板模塊進行直線前后運動，所述機器人柔性臂模塊跟隨所述線驅動載板模塊進行前后運動；所述末端執行模塊安裝在所述機器人柔性臂模塊上。

作為本發明的進一步改進，所述機器人柔性臂模塊由至少兩個線驅管相互嵌套構成，所述線驅管的前部為前后鉸接的蛇形管關節構成，后部為彈簧管，所述蛇形管關節至少包含四個柔性臂線繩通孔，所述柔性臂線繩通孔繞所述蛇形管關節的周向間隔分布，所述柔性臂線繩通孔內含柔性臂線繩，所述柔性臂線繩一端與所述線驅管的前端連接，另一端與所述線驅動載板模塊連接，所述彈簧管固定在所述線驅動載板模塊上，所述線驅管與所述線驅動載板模塊一一對應，不同的線驅管對應安裝在不同的線驅動載板模塊上，每個線驅動載板模塊連接一個直線驅動模塊，不同線驅管由不同的直線驅動模塊和線驅動載板模塊驅動。

作為本發明的進一步改進，每個所述線驅管的長度從最外層管到最內層管依次變長，所述線驅管的彈簧管始終在其外一層的線驅管內部，前后兩個所述蛇形管關節之間設有空隙。