[发明专利]医疗机器人及其用于夹持医疗器械的机械臂

说明书

本发明涉及一种医疗机器人及其用于夹持医疗器械的机械臂。机械臂包括位于机械臂近端的位置调节组件、与位置调节组件连接的姿态调节组件、用于驱动所述位置调节关节运动的驱动组件、位置传感器以及控制器。其中，位置调节组件包括多个位置调节关节，用于调整夹持点位置。姿态调节组件包括多个姿态调节关节，用于调整医疗器械的姿态。位置传感器用于获取位置调节关节以及姿态调节关节的运动状态。控制器用于根据医疗器械期望的姿态以及远程运动中心的约束获得所述夹持点的位置，并根据运动学模型的逆解获得位置调节关节的期望运动状态，以通知所述驱动组件驱动所述位置调节关节运动至期望的运动状态。上述机械臂结构简单，成本低。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术类领域，特别是涉及一种医疗机器人及其用于夹持医疗器械的机械臂。

背景技术

在传统医疗手术中，医生通常需要助手手持一些医疗器械，例如内窥镜等，以辅助医生完成手术。然而在一些大手术中，长时间的手持医疗器械，往往会让助手感到疲惫，难以坚持，还可能会导致手术意外的发生。

随着机器人技术的发展，用于医疗领域的机器人也慢慢兴起。持镜机器人即用于在手术中辅助医生夹持医疗器械的机器人。现有一些持镜机器人多采用工业机械臂作为持镜机械臂，然而这些工业机械臂体积大、质量大，难以实现持镜机器人要求的可快速安装和更换。此外，目前持镜机器人的机械臂结构多为主动机械臂，每个关节均含有驱动部分，这使得机械臂的结构变得复杂化，自由度越多，机械臂在控制的时候不稳定因素会出现的越多。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题中的至少一个，提供一种医疗机器人及其用于夹持医疗器械的机械臂。

一种用于夹持医疗器械的机械臂，包括：

位于所述持镜机械臂近端的位置调节组件，用于调整夹持点位置，所述位置调节组件包括多个位置调节关节；

与所述位置调节组件连接的姿态调节组件，用于调整医疗器械的姿态，所述姿态调节组件包括多个姿态调节关节；

驱动组件，仅用于驱动所述位置调节关节运动；

位置传感器，用于获取所述位置调节关节、所述姿态调节关节的运动状态；

控制器，用于根据医疗器械期望的姿态、远程运动中心的约束获得所述夹持点的期望位置，并根据运动学模型的逆解获得所述位置调节关节的期望运动状态，以通知所述驱动组件驱动所述位置调节关节运动至期望的运动状态。

上述持镜机械臂通过设置多个位置调节关节以及姿态调节关节，从而使得机械臂能灵活转动。并且持镜机械臂的控制器能根据医疗器械期望的姿态以及远程运动中心的约束来获得所需夹持点的位置，并根据运动学模型的逆解获得位置调节关节的期望运动状态。从而通过控制驱动组件驱动位置关节运动至该期望运动状态即可使得医疗器械达到期望的姿态。由于驱动组件仅用于驱动位置调节关节，而姿态调节关节用于调整医疗器械的姿态，所以姿态调节关节由于夹持点O位置、远程运动中心的约束可以只需跟随医疗器械的姿态改变而被动转动，从而无需在姿态调节关节中设置驱动组件，进而使得持镜机械臂的成本大大低少，相对于传统机器人质量也更为轻盈。

在其中一个实施例中，所述位置调节关节从近端到远端包括依次连接的基关节、肩关节以及肘关节，所述基关节的旋转轴线与所述肩关节的旋转轴线相垂直，所述肩关节的旋转轴线与肘关节的旋转轴线相平行。

在其中一个实施例中，所述位置调节组件还包括基座、大臂、中臂，

其中，

所述基座的远端与所述大臂的近端之间通过所述基关节连接；

所述大臂的远端与所述中臂的近端之间通过所述肩关节连接；

所述中臂的远端与所述肘关节连接。