[发明专利]一种有万向关节的腹腔镜手术机器人

说明书

本发明提供一种有万向关节的腹腔镜手术机器人，由万向关节、关节壳、驱动组件和活动框组成；万向关节安装在关节壳内，关节壳安装在活动框内；活动框的边框上设有伸缩件，伸缩件与关节壳滑动连接；伸缩件和驱动组件连接，并在其驱动下产生伸缩运动。体外万向关节偏转的同时，也会带动体内的腹腔镜器械向反方向杠杆式偏转。本发明同时提供基于相同结构原理的控制装置。本发明利用万向关节的三维旋转能力简化了手术机器人及控制装置的结构，而且控制装置和执行装置结构相同，提升了手术机器人的便携性及操作性。

技术领域

本发明涉及一种手术机器人系统，具体涉及一种有万向关节的腹腔镜手术机器人。

背景技术

随着科技的进步，越来越多的微创外科手术开始普及。微创手术具有创伤小、患者较容易恢复等优点，随着医用内窥镜技术的发展，微创 手术越来越得到广泛的应用。但微创手术的观察视野狭小、手术区域不灵活，因此其手术难度比一般的普通手术难度要大得多。需要一名主刀医师和一名持镜操作师进行完美的配合，才能使一场手术达到理想的效果。而两者间的默契需要主刀医师和持镜操作师长期配合才能形成，且中间还存在很多不稳定的因素。微创外科手术中内窥镜通过体表固定的小切口进入体内完成手术，鉴于体表切口的约束和患者的手术安全性，要求内窥镜在切口处做定点运动。

目前达芬奇机器人是世界上商品化和临床化最成功的微创机器人，该机器人采用的开环平行四边形远心定位机构，依靠钢带同步约束来实现平行四边机构，该机构的缺点是在装配时需要借助装置寻找远心定位点。被动臂采用基于移动平台的机械臂集成，这种方式的缺点是整个机械系统体积较大，为了便于术前调整需要被动臂具有四个自由度，导致悬臂梁较长，使得机器人整体刚度降低。同时出于达芬奇微创机器人在这方面的专利壁垒考虑，而且现在大多数的手术器械装置的驱动是通过电机直接驱动，这样往往使得驱动电机布置在平台的上部，导致头重脚轻，增大了关节的驱动力矩，使得机械臂系统容易产生震动，大多数内窥镜驱动装置采用螺母丝杠传动方式，但这种方式不便于手动实现术前调整，竖向移动装置采用电机带动螺母丝杠方式来实现上下运动，整体体积比较大。因此研发一种新型的微创机器人机械臂系统对我国微创机器人领域发展具有重要意义。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种有万向关节的手术机器人及其控制装置。

技术方案：为解决上述技术问题，一种有万向关节的腹腔镜手术机器人，其特征在于：包括万向关节、关节壳、驱动组件和活动框；所述万向关节安装在关节壳内，所述关节壳安装在活动框内；所述活动框的边框上设有伸缩件，所述伸缩件与关节壳滑动连接；所述伸缩件和驱动组件连接，所述伸缩件可以在驱动组件驱动下产生伸缩运动。

具体地，所述活动框包括硬质外框，所述外框上设有固定件，所述固定件用于连接伸缩件。优选，固定件是固定在边框上的套管，套管轴线与该边框夹角为90°。优选，伸缩件是与套管契合的直杆。

具体地，所述活动框的边框与该边框上安装的伸缩件运动方向夹角为90°。

具体地，所述关节壳与伸缩件连接处有光滑的平面，所述平面与所述伸缩件滑动配合。优选，所述平面上有润滑涂层。

具体地，所述关节壳上有直滑轨，所述伸缩件上设有与所述直滑轨契合的滑块。

具体地，所述万向关节是球窝关节，所述球窝关节包括球型件和关节座。

具体地，所述万向关节包括内环和外环，所述内环悬挂在所述外环上，外环悬挂在关节壳上；内环与外环的旋转轴相互垂直，轴心线的夹角为90度。

具体地，所述万向关节中心有通道管，所述通道管用于穿过手术器械。

具体地，所述活动框安装在支架上或粘合在被手术者腹壁上。优选，活动框与手术床旁支架连接。

具体地，所述驱动组件包括驱动件和驱动电机，驱动件和驱动电机直接连接或通过传动装置联接。