[发明专利]一种腹腔镜机器人结构及工作方法

说明书

本发明公开了一种腹腔镜机器人结构及工作方法，包括：机器人本体、外部驱动装置、主控系统、位置控制系统、电流控制系统、冷却系统；其中，外部驱动装置分别连接所述机器人本体、位置控制系统、电流控制系统、冷却系统；所述位置控制系统、电流控制系统还与所述主控系统连接。本发明的优点在于：将驱动装置转移到机器人外部，从而可以源源不断地从人体外部获得能量，在让开手术创口的同时，避免腹腔镜手术时器械之间的相互干扰，还能极大提高机器人工作的灵活性。通过调整外部线圈电流即可调整腹腔镜机器人的姿态，无需通过无线传输传递控制信号；只需腹腔镜机器人内部加入几个永磁体，无需铰接机构，结构更简单，体积更小。

技术领域

本发明涉及医疗腹腔镜手术技术领域，具体涉及一种腹腔镜机器人结构及 其工作方法。

背景技术

随着科技的进步和人们对医疗水平要求的提高，微创手术尤其是单孔腹腔 镜手术迅速发展。腹腔镜手术是一种替代传统开放手术的微创手术：医生在患 者手术部位做几个小切口，从这些切口置入手术机器人，通过观察反馈图像操 作机器人完成治疗。由于不需要肌肉切割，腹腔镜手术具有创伤小、恢复快、 治愈率高、美容效果好等优点。目前，腹腔镜手术主要有多孔腹腔镜手术和单 孔腹腔镜手术，为了减少创伤，单孔腹腔镜手术已经成为必然趋势。腹腔镜机 器人，就是在腹腔镜手术中用于成像的机器人。在单孔腹腔镜手术中，由于腹 腔镜和手术装置共用一个孔口，影像受到遮挡和装置之间的干涉造成手术协作困难。

因此，如何避免器械之间的相互干扰，增强手术的灵活性就变得越来越重 要。针对此状况，常见的做法是采用磁力对腹腔镜进行位置控制，采用内部铰 接机构进行机器人的姿态调整。该做法中，腹腔镜机器人的结构为外部放置永 磁体，内部放置电池、线圈、铰接机构。内部线圈由电池供电产生磁性，机器 人在永磁体的吸附下可以固定在腹腔壁上，从而开展外科手术操作。机器人内 部的姿态靠铰接的机械结构调整。但是这样的问题是，机器人内部电磁铁的磁 性由内部电源供能，铰接机构的调整也靠内部的电源供能，电源的电量会被迅 速耗尽，工作时间受限；因为含有复杂的铰接机构，机器人体积更大，形状更复杂。这些都会影响机器人工作的灵活性。

现有解决方法中，增加特殊的关节机构、微型化腹腔镜只是减弱器械之间 的干扰，并未解决器械干扰根本问题。固定在腹腔内部的机器人无法调整位置， 灵活性差；内含驱动装置的移动机器人工作时间有限，时间灵活性较差。基于 此场景，需要解决的是在保证腹腔镜机器人的位姿控制的同时，将驱动装置转 移到机器人的外部，从而提高腹腔镜机器人工作的灵活性。为此设计一个可灵 活工作和调整位姿的腹腔镜机器人，减小器械干扰，增强手术灵活性，具有非 常大的现实意义。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明将腹腔镜机器人分为机器人本体、外部驱动装置、主控系统、位置 控制系统、电流控制系统、冷却系统等。通过主控系统控制位置控制系统和电 流控制系统，从而改变外部驱动装置的位置与电流，进而通过磁场的方式，控 制腹腔镜机器人的位置和姿态。不仅可以让开手术创口，避免腹腔镜手术时器 械之间的相互干扰，还能灵活的调整位姿。

具体的，根据本发明的一个方面，提供了一种腹腔镜机器人结构，包括：

机器人本体、外部驱动装置、主控系统、位置控制系统、电流控制系统、 冷却系统；

其中，所述外部驱动装置分别连接所述机器人本体、位置控制系统、电流 控制系统、冷却系统；所述位置控制系统、电流控制系统还与所述主控系统连 接。

优选的，所述机器人本体包括转子，所述转子内含永磁体，在外部磁场的 作用下调整位置和姿态。

优选的，其中，所述主控系统包括控制PC，包括：位置控制模块、姿态控 制模块、系统初始化模块和状态信息显示模块。