[发明专利]具有机器人臂组件的机器人手术系统

说明书

机器人臂组件包括机器人臂和器械驱动单元，所述器械驱动单元联接到所述机器人臂。所述器械驱动单元被配置成提供五个旋转自由度，并且包括：马达壳体；马达，其支撑在所述马达壳体中并且可以与所述马达壳体一起旋转；以及齿轮箱组件，其联接到所述马达并且被配置成将驱动力从所述马达传输到手术器械。所述机器人臂可以包括安装臂，所述安装臂延伸到环空，用于支撑选择性地收纳所述手术器械的手术端口。

背景技术

机器人手术系统已经用于微创医疗手术，并且可以包括机器人臂组件。一些机器人臂组件包括机器人臂，所述机器人臂具有：器械驱动组件，其联接到那里，用于将手术器械(如例如一对钳口构件、电手术钳、切割器械或任何其它内窥镜或开放式手术装置)联接到机器人臂；以及安装臂，其联接到那里，用于将手术附件(如例如手术端口，如套管针)联接到机器人臂。

在使用机器人手术系统之前或期间，选择手术器械并且将其连接到每个机器人臂的器械驱动组件，其中器械驱动组件可以驱动手术器械的末端执行器的致动。此类器械驱动部件可以包括许多部件，所述许多部件增加了机器人手术系统的成本、尺寸和能量输出。

在某些手术下，可以通过夹紧或松开步骤将手术附件(如例如，手术端口)对接到机器人臂的安装臂或从机器人臂的安装臂上脱开。在手术期间，末端执行器和/或手术器械的一部分可以通过手术端口和患者的小切口或自然孔口插入，以使末端执行器接近患者体内的工作部位。尽管此类手术端口可以提供另外的稳定性，并且在末端执行器的插入和致动期间充当手术器械的引导通道，但是夹紧/松开步骤会延长或者以其它方式增加外科手术的复杂性。

发明内容

因此，本公开描述了具有安装臂的机器人臂组件，所述安装臂有利地在机器人臂和多种手术附件(如手术端口)之间提供快速且容易的连接。本公开还描述了具有小型轻质器械驱动单元的机器人臂组件，其减小了机器人臂组件的复杂性。当前公开的器械驱动单元将五个马达合并成共享安装特征并且使热质量和散热最大化的单个单元。有利的是，当前公开的器械驱动单元具有减小的高度、简化了马达安装、提供较短的传动系统、减轻了重量、提供较短的电力密度、减小了手术机器人的整体高度、减小了电子装置、提供较低的COGS、提高了可靠性、并且降低了制造成本。

根据本公开的一个方面，提供一种机器人臂组件。机器人臂组件包括机器人臂和器械驱动单元。器械驱动单元被配置成提供五个旋转自由度，并且被联接到机器人臂。器械驱动单元包括：马达壳体；马达，其支撑在马达壳体中并且可以与马达壳体一起旋转；以及齿轮箱组件，其联接到马达并且被配置成将驱动力从马达传输到手术器械。在实施例中，器械驱动单元可以包括一个或多个扭矩传感器，所述一个或多个扭矩传感器与马达的一个或多个输出轴一起旋转，以在驱动力从马达传输到手术器械时测量扭矩。

在一些实施例中，机器人臂组件还可以包括手术器械。

在某些实施例中，机器人臂组件还可以包括无菌接口模块，所述无菌接口模块将器械驱动单元联接到手术器械。

在实施例中，马达可以包括四个或更多个马达，每个马达提供器械驱动单元的五个旋转自由度中的一个。在某些实施例中，马达可以包括五(5)个马达，其中四(4)个马达驱动手术器械，并且其中一(1)个马达使四(4)个马达围绕器械轴线旋转。器械驱动单元可以限定纵向轴线，并且四个马达可以围绕纵向轴线布置成圆形。马达壳体和四个马达可以被配置成一起围绕纵向轴线旋转。四个马达中的第一马达可以限定第一马达轴线。第一马达可以被配置成当马达壳体围绕器械驱动单元的纵向轴线旋转时，独立地围绕第一马达轴线旋转。第一马达的第一马达轴线和器械驱动单元的纵向轴线可以彼此平行。

在一些实施例中，齿轮箱组件中的第一齿轮箱组件可以包括减速齿轮组件和联接器，所述联接器固定到减速齿轮组件。第一马达可以包括驱动轴，其中第一齿轮箱组件的减速齿轮组件联接到第一马达的驱动轴。减速齿轮组件可以被配置成减小从第一马达的驱动轴到第一齿轮箱组件的联接器的输出。