[发明专利]双平行四边形RCM机构及具有该机构的微创手术机器人

说明书

本发明涉及一种双平行四边形RCM机构及具有该机构的微创手术机器人，该机构包括随停旋转关节和双平行四边形杆系；双平行四边形杆系的输入端和输出端分别关联随停旋转关节和手术执行机构，以使手术执行机构的轴线始终通过双平行四边形杆系的RCM点；在随停旋转关节与双平行四边形杆系之间设置有第一锁紧机构，在双平行四边形杆系的至少一个铰接关节上设置有第二锁紧机构。该机器人包括上述双平行四边形RCM机构和手术执行机构，手术执行机构包括线性模组、解锁把手和手术工具，线性模组设置在双平行四边形杆系的输出端上，手术工具可沿线性模组平移，从而通过双平行四边形杆系的RCM点靠近或远离手术切口。本发明相比该传统的RCM机构具有更强的实用性、操作性和安全性。

技术领域

本发明涉及一种机械设备，具体是关于一种双平行四边形RCM机构及具有该机构的微创手术机器人。

背景技术

目前，微创手术机器人已广泛用于帮助医生完成更精细的手术，不仅可以辅助减少医生的工作量，同时可以减小医生手术时由于疲劳或手部震颤造成手术影响，另外还具有手术损伤小、愈合快等优势。例如，美国的达芬奇微创手术机器人系统(da VinciSurgery Robot System)已在临床广泛应用。

在腹腔镜微创手术机器人技术中，一个极其重要的部分就是它的RCM(RemoteCenter of Motion，远端运动中心)机构。RCM机构的作用在于提供一个远端运动中心点，该远端运动中心点可以始终与微创手术切口重合，可确保在微创手术过程中手术器械与病人的手术切口不发生拉扯，从而保证手术安全。由于RCM机构的特点恰好与微创手术的操作特征相吻合，因此它在微创手术机器人中获得巨大成功。

当前主流的微创手术机器人RCM机构均采用双平行四边形机构，此种双平行四边形RCM机构原理简单，但要想实现或具有可用性需要克服一些应用上的困难，例如如何实现两自由度相关关节之间的平衡、阻尼及锁止等功能。

发明内容

针对上述问题，本发明的其中一个目的是提供一种双平行四边形RCM机构，该RCM机构具有方便、易用、安全的特性；本发明的另一个目的是提供一种具有该双平行四边形RCM机构的微创手术机器人。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种双平行四边形RCM机构，包括随停旋转关节和双平行四边形杆系；所述随停旋转关节与所述双平行四边形杆系的输入端关联；所述双平行四边形杆系的输出端与外部的手术执行机构关联，以使所述手术执行机构的轴线始终通过所述双平行四边形杆系的RCM点；在所述随停旋转关节与所述双平行四边形杆系的输入端之间设置有第一锁紧机构，用于锁紧或解锁所述随停旋转关节与所述双平行四边形杆系之间的旋转副；在所述双平行四边形杆系的至少一个铰接关节上设置有第二锁紧机构，用于锁紧或解锁形成该铰接关节的两杆件之间的旋转副。

所述的双平行四边形RCM机构，优选地，所述随停旋转关节包括弹簧助力机构，所述弹簧助力机构包括：安装部；转动连接部，与所述双平行四边形杆系的输入端固定连接或一体成形，且所述转动连接部的旋转轴线同时平行于所述安装部和双平行四边形杆系的输入端的长度方向；限位部，设置在所述安装部内；弹性部，通过所述限位部限制在所述安装部内；阻挡部，设置在所述转动连接部上；当外力驱动所述双平行四边形杆系相对于所述随停旋转关节转动时，所述阻挡部随着所述转动连接部的转动压缩所述弹性部，所述弹性部由此产生与外力相当的反作用力，以达到力平衡。

所述的双平行四边形RCM机构，优选地，所述转动连接部通过轴承转动安装在所述安装部内，所述弹性部为扭簧，所述扭簧套设在所述转动连接件外部且所述扭簧的至少一个末端能够与所述阻挡部接触，所述阻挡部用于定位及压缩所述扭簧。

所述的双平行四边形RCM机构，优选地，所述限位部包括设置在所述安装部内的一限位挡板，所述限位挡板上形成有限制所述扭簧在给定的角度范围内运动的限位槽，所述扭簧的一末端可移动限制在所述限位挡板的限位槽内，所述扭簧的另一末端固定在所述安装部上。