[发明专利]辅助微创外科手术的主从一体式机械臂

说明书

技术领域

本发明涉及一种微创外科手术领域内的医疗设备，它可以夹持手术工具辅助医生实施微创手术操作。

背景技术

以腹腔镜为代表的微创外科被誉为20世纪医学科学对人类文明的重要贡献之一，微创手术操作是指医生利用细长的手术工具通过人体表面的微小切口探入到体内进行手术操作的。它与传统的开口手术相比具有手术切口小、出血量少、术后疤痕小、恢复时间快等优点，这使得病人遭受的痛苦大大减少；因此微创外科被广泛的应用于临床手术。然而，微创手术为病人带来了诸多利益的同时，却对医生的操作带来了一系列困难，如：1)由于体表小孔的限制，工具的自由度减少至四个，灵活性大大降低；2)医生操作方向与所期望的方向相反，协调性差；3)医生只能通过监视器上的二维图像获得手术场景信息，缺乏深度方向上的感觉；4)医生手部的抖动可能会被细长的手术工具放大，对手术造成不良影响；5)缺乏力感觉。因此，医生必须经过长期训练才能够进行微创手术操作，即使如此，目前微创手术也仅仅应用在操作相对比较简单的手术过程之中。因此，在微创手术领域中迫切需要一种机器人系统来延伸医生的能力，以便克服上述缺点，使医生能够更容易的完成微创手术操作。目前，能够在临床上使用的微创外科手术机器人系统只有Da Vinci系统和Zeus系统，但它们都有结构复杂、体积庞大、价格昂贵等方面的缺点。国际上如美国、法国、德国、英国、波兰、日本、韩国等地都相继开展了微创外科手术机器人的研究，并产生了一系列样机。我国在机器人辅助手术方面尚处于起步阶段，已经存在的机器人系统只能在手术过程中起辅助定位的作用，并不能应用于临床手术。因此开发一套具有自主知识产权的新型微创外科手术机器人系统对填补我国在该领域的空白有着非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供辅助微创外科手术的主从一体式机械臂，将机器人的医生操作端和机器人的操作机械臂进行集成，简化了主从式微创手术机器人的结构、体积及控制系统的复杂程度，进而有利于保证手术的安全性。

本发明的辅助微创外科手术的主从一体式机械臂它包括主操作端、从操作端、工具夹持端，所述的主操作端包括其上设置有可旋转的主手关节I轴的主手关节I座，主手关节I轴的输出端与其内设置有可旋转的主手关节II轴的主手关节II座相连，所述的主手关节I轴和主手关节II轴的轴线彼此垂直设置，传感器I、II的扭柄分别通过联轴器连接在主手关节I轴及主手关节II轴上，在所述的主手关节II轴上固定有伸缩架，所述的伸缩架的底座与伸缩上座的顶部固定相连；所述的伸缩上座通过直线运动机构与伸缩下座相连以使所述的伸缩下座相对于伸缩上座能够上下移动并通过传感器V记录所述的上下移动，所述的伸缩下座通过轴线沿竖直方向设置的转轴与一个自转座转动相连，一个其轴线与所述的转轴轴线垂直设置的偏转轴安装在所述的自转座上，传感器III和传感器IV的扭柄分别通过联轴器连接在转轴、偏转轴上，在所述的偏转轴上连接有开合座，开合座上安装有开合瓣I和开合瓣II，开合瓣I、开合瓣II之间通过两个连接杆相连，所述的两个连接杆之间通过连接轴相连并且所述的连接轴插在连接在开合座上的直线传感器的开槽中；所述的从操作端包括依次相连的基座部分、主动机械臂部分以及伸缩部分，所述的基座部分包含有基座，所述的基座的一端与主手关节I座的一侧端面相连并且其另一端固定连接有从手关节I座，在所述的从手关节I座内安装有与电机I的输出轴相连的从手关节I轴，在所述的从手关节I座上设置有被动连接面，所述的主动机械臂部分包含与从手关节I轴的输出端固定相连的从手关节II座，丝轮I和丝轮II对称的固定连接在从手关节II座的两侧并且丝轮I和丝轮II的轴线沿与从手关节I轴的输出轴轴线垂直的方向设置，其轴线沿与丝轮I轴线相同方向设置的驱动轴II安装于从手关节II座上，其轴线沿与丝轮I轴线垂直方向设置的驱动轴I通过轴承安装于从手关节II座上，所述的驱动轴I通过联轴器与电机II相连，传感器IV的扭柄与驱动轴I相连；在所述的驱动轴I和驱动轴II之间连接有传动丝I；所述的驱动轴II的两个输出端分别与设置在从手连杆I下端上的两个法兰面固定相连，所述的从手连杆I的上端有三个分支，其中中心孔内设置有轴承的丝轮III和丝轮IV固定连接于从手连杆I的上端中间分支上，从手连杆I的两侧分支上设置有与安装于丝轮III和丝轮IV上的轴承同心的轴承，固定连接于从手连杆II一端的丝轮V、丝轮VI分别通过在其轴心设置的支撑轴与轴承相连，连杆II输出轴通过轴承安装于从手连杆II的另一端，丝轮VII、丝轮VIII固定连接于连杆II输出座上，连杆II输出座与连杆II输出轴固定相连，传动丝II和传动丝III的一端分别固定于丝轮I、丝轮II的丝槽内，经系列导向轮和张紧轮传递后，另一端分别固定于丝轮V和丝轮VI的丝槽内，传动丝IV和传动丝V的一端分别固定于丝轮III和丝轮IV的丝槽内，经导向轮和张紧轮传递后，另一端分别固定于丝轮VII和丝轮VIII的丝槽内，从手伸缩座与连杆II输出座固定相连；在从手伸缩座上设置有导轨，在所述的导轨上安装有滑块，工具夹持端与滑块固定相连，所述的滑块通过传动机构在所述的导轨上滑动。