[发明专利]一种可自由安装的微型化床旁手术机器人及其工作方法

说明书

本发明涉及一种可自由安装的微型化床旁手术机器人及其工作方法，包括底座、手术臂、快换机构；底座上设有旋转架，旋转架上设有旋转电机，旋转电机用于控制旋转架在水平面内倾斜摆动；旋转架内设有驱动电机，驱动电机与手术臂相连，驱动电机用于驱动手术臂在竖向平面内运动；手术臂包括前臂杆组和后臂杆组，是由前臂杆组与后臂杆组连接组成的双平面四连杆机构；前臂杆组一端设置快换机构，快换机构包括支撑台，支撑台上设置执行器机构和执行杆，由执行器机构控制执行杆在端部进行微操作。结构轻量化，原理清晰结构简单，可根据要求自由选择安装台数，且成本较低，可满足一般多孔腹腔镜手术对机器装置的要求。

技术领域

本发明涉及一种可自由安装的微型化床旁手术机器人及其工作方法，属于医疗器械技术领域。

背景技术

腹腔镜手术，也称为微创手术(MIS)，是一种通过在腹壁上多个0.5至1.5(cm)小切口进行手术的手术技术。与传统的剖腹手术相比，该技术大大减少了患者的切口大小，因此具有许多优点，例如术后疤痕更小，术后疼痛更少，住院时间更短。由于这些临床益处，已经进行了各种尝试以最小化侵入性，从而产生了单切口腹腔镜手术(SILS)。因其仅需在脐部做一个切口，临床益处显著提升。但目前大多数单切口腹腔镜手术平台要么缺乏牵引力，要么没有做到足够的小型化，且体积较庞大，较为笨重且成本较高。因此，设计轻量化的手术机械臂、手术装置及方法发挥着至关重要的作用。

目前研究性的平台的例子主要包括IREP，SPRINT，PLAS，SAIT和SISR。正在准备商业化的平台有例如da Vinci SP，SPORT，Virtual Incision和SurgiBot等。轻量化是手术机器装置的大势所趋。发明人发现大多数轻量化手术机器人采用齿轮传动，制造成本高并且维护复杂，没有良好的减震作用。并且大多数的手术机器人并没有完成手术机器人的重力平衡，仅仅是依靠电机转子锁死完成平衡，增加了电机的负载，并且不能保证手术机器人的安全性，在突发断电情况下会对患者造成不可逆转的伤害。

中国专利文件(公开号CN210354897U)公开了一种平行四边形结构微创手术机械臂，采用电机直接驱动骨架，对电机负载要求高，抗冲击能力弱，并且不具有重力平衡，在掉电情况下不能维持姿态。中国专利文件(公开号CN109009443A)公开了腹腔微创外科手术机器人，其中单平行四边形机构不具有重力平衡，无电机布置。整体来看，串联结构自由度过多导致手术执行器部分的刚性与承载力不足，并且没有刚性弥补机构，难以达到手术要求精度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种可自由安装的微型化床旁手术机器人，因其质量较轻(估计质量10kg以内)，使用者可根据手术需要，手动在手术台旁安装数台微型手术机器人，进行手术操作。

本发明还提供上述装置的工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种可自由安装的微型床旁手术机器人，包括底座、手术臂、快换机构；

底座上设有旋转架，旋转架上设有旋转电机，旋转电机用于控制旋转架在水平面内倾斜摆动；

旋转架内设有驱动电机，驱动电机与手术臂相连，驱动电机用于驱动手术臂在竖向平面内运动；

手术臂包括前臂杆组和后臂杆组，是由前臂杆组与后臂杆组连接组成的双平面四连杆机构，前臂杆组包括相互平行的两个前臂杆一和两个前臂杆二，后臂杆组包括相互平行的两个后臂杆一和后臂杆二，前臂杆一与前臂杆二通过连接杆铰接，两个后臂杆一与两个前臂杆一通过连接轴连接，两个后臂杆一与两个前臂杆二通过连接轴连接，两个后臂杆二与两个前臂杆二通过连接轴连接；前臂杆组是由两副前臂杆一、两副前臂杆二组成的四杆平行杆组，后臂杆组是由两副后臂杆一、两副后臂杆二组成的四杆平行杆组；

前臂杆组一端设置快换机构，快换机构包括支撑台，支撑台上设置执行器机构和执行杆，由执行器机构控制执行杆在端部进行微操作。