[发明专利]基于内窥镜的微创手术机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种内窥镜外科手术中所用医疗设备的零部件。

背景技术

20世纪90年代初期，医疗外科机器人的研制取得了飞跃性的发展，一批研究成果相继被报道。医疗外科机器人与人类相比，机器人具有定位准确、运行稳定、灵巧性强、工作范围大、不怕辐射和感染等特点。医疗外科机器人不仅可以协助医生完成手术部位的精确定位，解决外科医生手部的颤动、疲劳、肌肉神经的反馈，而且可以实现手术最小损伤，提高疾病诊断、手术治疗的精度与质量，增加手术安全系数，缩短治疗时间，降低医疗成本。

作为一种重要的微创外科手术，内窥镜(光学内窥镜、光导纤维内窥镜)手术近年来得到了迅速发展。电子内窥镜手术除具有普通内窥镜手术创伤小、可减轻患者痛苦、术后恢复快、有利于降低医疗成本等特点外，还具有画面清晰、便于图像保存与传输，远程会诊及教学等特点。

在传统内窥镜被广泛应用的同时各国的专家学者也在对内窥镜进行不断的改造，主要包括两个方面的改造一方面是将被动介入的内窥镜利用机器人技术将其该改成主动行走的内窥镜，实现主动控制和对障碍的回避，能够携带内镜通过复杂的腔道；另一方面是在传统的内窥镜上利用机器人技术，增加机器人辅助手术系统，提高了手术中内窥镜的稳定性和减缓手术过程中医生的劳动强度。

迄今为止，已经获得美国FDA认证的达芬奇系统和Zeus系统是微创手术典型系统。在显微外科手术机器人系统方面，日本东京大学通过internet网实现了远程手术，并在700km以外实施了1mm血管缝合实验，但该系统在医生操作过程中不能感受力反馈信息。国内自主研发的医疗机器人主要是针对外科定位，如北京航空航天大学和海军总医院联合开发的脑外科定位机器人系统。但是这些成果中，机器人系统均不能实现复杂手术操作，如缝合和打结。

发明目的

本发明的目的在于克服内窥镜微创手术中存在无法实现管腔内缝合、部分脏器切除困难等不足而提供一种基于内窥镜下的微创手术机器人，在实现现有内窥镜功能的同时增加了缝合功能、增强了切割、磨削与切除物排出体外等主要功能。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于内窥镜的外科手术机器人，采用平面—关节型结构，具有8+1个自由度，包括垂直方向的垂直运动和水平方向的手动调整关节运动，三个自由度实现位置调整，三个自由度实现姿态调整，外加一个开合运动。位置和姿态调整机构由双四连杆机构来完成，用于保证机器人的位置变化时姿态保持不变。双四连杆机构采用新型的丝传动方式，既简化了提及，又减轻了重量，满足了医疗机器人体积小、重量轻的特点。

为了解决上述技术问题，本发明的目的可通过下述的技术方案实现：

基于内窥镜下的微创手术机器人，其最前端设置有夹持手指，依次设置了固定手指的弧形运动关节机构、弧形导轨旋转关节机构以及垂直方向位置调整机构。

所述手指弧形运动关节机构中第三电机与夹持手指的紧箍设置在第一支撑板上，所述第一支撑板与弧形导轨的滑块相连接，所述弧形导轨的导轨通过齿扇与弧形道轨支架相连接，所述第三电机轴上设置有小齿轮，所述小齿轮与齿扇啮合；

所述弧形导轨旋转关节机构中力传感器固定设置于所述弧形导轨支架和自转传动轴之间，所述自转传动轴穿过自转轴承座通过自转联轴器滑块与第四电机的轴相连接，所述自转轴承座固定于斜滑台上，所述自转传动轴外部套装有隔套，端部套装有轴承，所述自转轴承座固定有自转轴承盖；

所述垂直方向位置调整机构中第六电机固定在垂直支架上，所述垂直支架固定于垂直底板上，所述第六电机通过垂直联轴器、垂直滑块与垂直传动丝杠相连接，所述垂直传动丝杠两端部套装有轴承并穿过垂直轴承座，所述垂直轴承座固定于垂直底板上，所述垂直轴承座端部固定有垂直轴承盖，所述垂直底板通过导轨滑块及导轨与垂直传动螺母，其垂直运动通过安装于垂直导轨板上的垂直传动螺母与垂直传动丝杠之间的螺纹传动来实现；

所述第一电机或第二电机或第三电机或第七电机或第八电机为步进式电机，所述第四电机或第五电机或第六电机为伺服电机。