[发明专利]机械臂、微创手术机器人及其制造方法

说明书

本公开的实施例涉及一种机械臂、微创手术机器人及其各自的制造方法。该机械臂包括框架单元；运动单元，其包括弹性杆，该运动单元由该框架单元所支撑，该弹性杆被适配为相对于该框架单元可操作地沿该弹性杆的纵向方向移动；和刚度调节单元，其包括中空的刚度调节管，该刚度调节单元由该框架单元所支撑，该刚度调节管被适配为包围该弹性杆的一段，并沿该纵向方向可操作地移动以调节该弹性杆在远离该框架单元的第一端处未被该刚度调节管包围的长度，由此调节该弹性杆的该第一端的刚度。根据本公开的各个实施例的机械臂和微创手术机器人能够使得机械臂末端的刚度在手术中实时调节，以适应不同手术需求，提高手术操作的安全性。

技术领域

本公开的实施例一般涉及外科医疗器械领域中使用的机械臂和微创手术机器人，并且更具体地，涉及用于咽喉手术的机械臂、微创手术机器人及其各自的制造方法。

背景技术

传统的咽喉手术主要通过手术器械配合内窥镜进行治疗。近年来，随着信息、控制、机器人等相关技术的不断发展，咽喉手术机器人逐渐得到发展和应用。与传统的手术器械相比，咽喉微创手术机器人在降低患者术中出血、减少术后并发症和缩短手术时间等方面具有明显优势。然而，由于咽喉部位空间小、位置深、形状复杂，对咽喉手术机器人提出了较高要求。目前的咽喉手术机器人仍然存在体积大、机构复杂、控制困难、安全性低等缺点。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提出了一种刚度(stiffness)可以实时调节的机械臂和利用该机械臂的微创手术机器人。

根据本公开的第一方面，提供了一种机械臂。该机械臂包括框架单元、运动单元和刚度调节单元。该运动单元包括弹性杆。该运动单元由该框架单元所支撑。该弹性杆被适配为相对于该框架单元可操作地沿该弹性杆的纵向移动。该刚度调节单元包括中空的刚度调节管。该刚度调节单元由该框架单元所支撑。该刚度调节管被适配为包围该弹性杆的一段，并沿该纵向可操作地移动以调节该弹性杆在远离该框架单元的第一端处未被该刚度调节管包围的长度，由此调节该弹性杆的该第一端的刚度。

通过本公开的实施例，在弹性杆的一端的刚度能够被实时调节，这样的机械臂或机器人对实施精度要求较高的手术均十分有利。

在一些实施例中，该框架单元可以包括两个挡块。该运动单元可以包括连接管。该连接管可以被适配为穿过该两个挡块并能够相对于该两个挡块沿该纵向移动。优选地，该弹性杆可以固定到该连接管。以此方式，弹性杆在纵向上的移动可以通过连接管更加稳定地进行。

在一些实施例中，该运动单元可以包括运动单元丝杠和丝杠连接件，该运动单元丝杠和该连接管均穿过该丝杠连接件。该连接管可以与该丝杠连接件紧固在一起。该运动单元丝杠可以在旋转时驱动该丝杠连接件沿该纵向移动。优选地，该运动单元丝杠在该两个挡块之间通过螺纹驱动该丝杠连接件。以此方式，可以利用丝杠将旋转运动转变成线性运动从而更为稳定和精确地驱动弹性杆的移动。

在一些实施例中，该运动单元可以包括三个弹性杆。每个弹性杆均可以在接近该框架单元的第二端处伸入相应的连接管。以此方式，可以独立地驱动三个弹性杆中的每个弹性杆，从而在三个自由度上调节机械臂末端的定向。换言之，三个弹性杆的非同步移动会造成机械臂末端的倾斜或旋转，而三个弹性杆的同步移动会造成机械臂末端的伸缩。此外，采用基于弹性丝杆的并联布置，具有定位精度高、输出力大的优点。

在一些实施例中，该运动单元可以包括三个弹性杆。每个弹性杆均可以在接近该框架单元的第二端处伸入相应的连接管。每个连接管均可以与相应的丝杠连接件紧固在一起，每个丝杠连接件均能够被相应的运动单元丝杠驱动。优选地，每个弹性杆可以在该第一端处具有相应的万向节，且每个万向节均可以与法兰连接以将该弹性杆沿该纵向的移动传递到该法兰。以此方式，机械臂末端具有通用结构，可以根据手术需要配置不同的手术器械，如喉部用的手术钳、手术剪、烧结工具等。