[发明专利]一种微创手术机器人及其末端执行器

说明书

本发明公开一种微创手术机器人及其末端执行器，末端执行器包括相互铰接的第一夹钳和第二夹钳；第一夹钳与第二夹钳均对称设有夹持部、弹性部及固定部；夹持部与弹性部相固连，固定部悬置于弹性部上方；弹性部与固定部之间设有弹性架，弹性架设有若干力检测件；当第一夹钳的夹持部与第二夹钳的夹持部处于夹持状态时，弹性部带动弹性架发生弹性变形，使弹性架内全部力检测件进行力检测，从而依据全部所述力检测件反馈的信号解耦出三维力信息，提升力感知的灵敏性。力感知灵敏性的提升有利于获取准确的力感知，有助于提升末端执行器的动作精度，降低误操作风险，手术的安全性较高。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种微创手术机器人及其末端执行器。

背景技术

微创手术机器人作为集诸多学科为一体的新型医疗器械，具备创口小、出血少、疼痛小、术后恢复快、减少感染和组织损伤等优势，广泛应用于普外科、泌尿外科、心脏外科及消化内科等复杂手术中，能够有效提升手术治疗效果，为远程医疗发展提供条件。

然而，人体器官组织脆弱，对末端执行器所施加的操作力精度要求较高，而现有微创手术机器人的末端执行器的力感知准确性相对较差，力反馈不灵敏，使末端执行器在手术过程中存在刺穿组织或器脏的风险，手术安全性难以得到有效保障。

例如，固设于末端执行器的力传感器或力矩传感器，此类力感应件尽管具有操作方便且响应速度快等优势，但是其力感知的准确性易受消毒液或体液等液体所产生的湿润环境影响；再例如，与主控系统相连的力检测模块，力检测模块基于驱动参数进行变化，其力感知准确性易受刚度、摩擦力、重力、惯性及温度等因素的影响；又例如，设于末端执行器的图像识别件，例如摄像头等，但图像识别件依靠视觉判断所建立的理论模型与真实模型之间存在误差，同样影响力感知的准确性。

因此，如何提升现有微创机器人的末端执行器的安全性是本领域技术人员需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微创手术机器人及其末端执行器，弹性架设于固定部及弹性部之间，当与弹性部相连的夹持部夹持外物时，弹性部在夹持部的作用下带动弹性架发生弹性变形，依据全部力检测件反馈的信号解耦出三维力信息，通过提升力感知的量程及灵敏性获取准确的力感知，动作精度高，安全性较高。

本发明所提供的一种微创手术机器人的末端执行器，包括相互铰接的第一夹钳和第二夹钳；第一夹钳与第二夹钳均对称设有夹持部、弹性部及固定部；夹持部与弹性部相固连，固定部悬置于弹性部上方；弹性部与固定部之间设有弹性架，弹性架设有若干力检测件；当第一夹钳的夹持部与第二夹钳的夹持部处于夹持状态时，弹性部带动弹性架发生弹性变形以依据全部力检测件反馈的信号解耦出三维力信息。

优选的，夹持部与弹性部一体式相连，弹性部的横截面面积小于夹持部的横截面面积以使弹性部的刚性小于夹持部的刚性。

优选的，弹性部呈板状，弹性部包括与弹性架相抵的弹性板及两根分别对称设于弹性板两侧的连接臂。

优选的，弹性架包括：

贴附于弹性部的固定环，固定环的中心固设有若干一体式相连且呈辐射状分布的弹性臂，力检测件一体式设于弹性臂以在弹性臂发生弹性变形时解耦出三维力信息；

一端与全部弹性臂的中心相固连且另一端与固定部相固连的连接柱。

优选的，固定环具体为方形固定环，全部弹性臂与方形固定环的内壁一一对应相连以形成十字状结构。

优选的，固定部具体为借助胶体固定于弹性部远离夹持部的一端的密封壳。

优选的，固定部具体为罩于弹性部外周的密封胶体。

优选的，夹持部设有避让槽，当弹性部发生弹性变形时，避让槽用于避让固定部以防止固定部与夹持部相抵。

优选的，力检测件具体为压敏电阻。