[发明专利]一种眼科角膜移植手术机器人操作机构

说明书

本发明公开了一种眼科角膜移植手术机器人操作机构，包括两基座放在手术床的旁边，两条机械臂分别固定在基座的竖直升降台上，通常有至少两条持械臂以模仿外科医生的手和一条持镜臂以放置成像设备，每条持械臂包括术前摆位机构和术中器械操纵机构，术前摆位机构用于对术中器械操纵机构进行定位，术中器械操纵机构包括位置调整机构和姿态调整机构两部分，位置调整机构能够实现对姿态调整机构在空间内的位置调整，姿态调整机构由绳‑滑轮机构进行运动和力传动，用以控制工具进行手术操作。本发明能够实现手术工具在工作空间内任意位置和姿态的运动轨迹、完成角膜移植术中的角膜钻切和角膜缝合，灵活性好，精度高，运动刚度高，且运动空间范围大。

技术领域

本发明属于医疗手术机器人技术领域，具体涉及一种眼科角膜移植手术机器人操作机构。

背景技术

手术机器人做手术时，由机械臂操作手术工具完成切断、止血及缝合等操作，外科医生可坐在控制台上观测和指导机械臂工作。现在已经发展的较为成熟的手术机器人系统包括，以双平行四边形机构为代表的远心不动点(RCM)手术系统、串联机械臂手术系统、带有柔性关节的灵巧手术系统等。手术机器人系统可实现外科、骨科、心脏以及眼科微创手术，因其具有提高手术操作精度、减小微创手术创伤以及减少术者疲劳的优势，利用机器人做外科手术已日益普及。

目前，手术机器人向专科化发展，已经商业化的眼科手术机器人主要有荷兰PRECEYES手术系统和国内的福宁OR机器人，其主要面向眼内及眼底手术，仅具有3个旋转和1个开合自由度，无法用于角膜移植手术，研究人员尝试采用美国的达芬奇手术系统进行角膜移植手术，但是其存在运动刚度低、运动惯量大以及灵活性差的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种眼科角膜移植手术机器人操作机构，具有灵活性好，精度高，运动刚度高，且运动空间范围大的优点。

本发明采用以下技术方案：

一种眼科角膜移植手术机器人操作机构，包括手术台，手术台一端的左右两侧分别设置有固定基座，每个固定基座上均设置有直线导轨，每个直线导轨的轴上设置有机械臂，左、右两条机械臂均包括术前摆位机构和术中器械操纵机构，术前摆位机构具有五个自由度，其中三个自由度用于对术中器械操纵机构的位置进行定位，两个自由度用于对术中器械操纵机构的方向进行定位；

术中器械操纵机构包括位置调整机构和姿态调整机构，位置调整机构的一端设置有末端执行器，姿态调整机构安装在末端执行器的前端，姿态调整机构的前端设置有手术工具；

位置调整机构包括三条结构相同的运动链，三条运动链对称布置行成并联空间机构，末端执行器具有三个互相正交的移动自由度P1、移动自由度P2和移动自由度P3，三个互相正交的移动自由度由对应的第一电机驱动；姿态调整机构具有翻滚自由度r1、俯仰自由度r2、偏航自由度r3和器械开合自由度r4四个自由度，四个自由度通过绳-滑轮机构与手术工具连接，实现手术操作。

具体的，术前摆位机构包括直线导轨，直线导轨固定在固定基座上，通过移动副与竖直升降台连接，竖直升降台上通过旋转关节与连杆的一端连接，连杆的另一端依次经第一关节和第二关节与术中器械操纵机构连接，旋转关节与连杆能够实现术中器械操纵机构在XY平面内的位置，第一关节与第二关节能够实现术中器械操纵机构的姿态调整。

具体的，位置调整机构包括位置调整机构基座，位置调整机构基座上间隔设置有三个电机基座，每个电机基座上对应安装有一个第一电机，每个第一电机对应连接一条运动链，通过运动链与末端执行器连接，末端执行器的末端设置驱动装置，通过驱动装置与姿态调整机构连接，三条运动链组成并联机构实现末端执行器的三个移动自由度P1、P2和P3，驱动装置能够实现姿态调整机构的转动自由度r1。