[发明专利]手术机械臂及手术机器人

说明书

本发明提供一种手术机械臂，包括术前摆位组件、远心操控组件及执行组件，远心操控组件包括静平台、第一动平台以及设置于静平台与第一动平台之间的多个第一伸缩元件；执行组件具有预设的远心不动点，多个第一伸缩元件之间的协调伸缩能够控制第一动平台相对静平台运动并带动执行组件伸缩及摆动，执行组件的摆动中心为远心不动点，且执行组件的伸缩路径穿过远心不动点。本发明提供的手术机械臂通过第一动平台、静平台以及位于第一动平台与静平台之间多个第一伸缩元件构成并联机构，利用并联机构的误差非累积特性提高了末端执行组件的运动精度；同时能够保证执行组件在更大载荷下的手术操作。

相关申请

本申请要求2020年1月23日申请的，申请号为CN202010076420.3，发明名称为“手术机械臂及手术机器人”的中国专利申请的优先权，在此将其全文引入作为参考其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种手术机械臂及手术机器人。

背景技术

微创手术的诞生在很大程度上克服了传统外科手术存在的刀口大、出血量大、并发症多以及手术风险大等缺陷。微创手术因为近年来的迅猛发展正逐步获得医务人员与患者的青睐，成为目前医学研究与临床应用的新兴领域。

通过手术机器人来辅助医生进行微创手术能够使得手术操作更为灵敏与精确。以达芬奇手术机器人为例，达芬奇手术机器人可以将医生的视野放大十倍，同时有效滤除医生的手部颤动，在微创手术领域具有广泛的临床应用。

适用于手术机器人的手术机械臂需要带动手术器具执行手术操作，而手术器具在使用时需要通过伸入皮肤表面上开设的微小创口来实现达到患者体内。这就要求手术器具以稳定、无颤动的状态将皮肤表面上开设的微小创口作为远心不动点执行手术操作。而目前的适用于手术机器人的手术机械臂，在临床表现上尚不能完全满足使用要求。目前的手术机械臂，在对手术器具的载荷能力以及执行精度上均较为薄弱。手术机械臂在载荷能力以及执行精度上的薄弱性限制了手术机器人在临床上的应用。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种改进的手术机械臂及手术机器人，该手术机械臂的载荷能力以及执行精度提升，应用该手术机械臂的手术机器人在临床上具有更广泛的应用前景。

本发明提供一种手术机械臂，包括术前摆位组件、远心操控组件及执行组件，所述远心操控组件包括静平台、第一动平台以及设置于所述静平台与所述第一动平台之间的多个第一伸缩元件，所述静平台相对远离所述第一动平台的一侧固定连接于所述术前摆位组件，所述第一动平台相对远离所述静平台的一侧固定连接于所述执行组件，每个所述第一伸缩元件的两端均分别转动连接于所述静平台与所述第一动平台；

所述执行组件具有预设的远心不动点，多个所述第一伸缩元件之间的协调伸缩能够控制所述第一动平台相对所述静平台运动并带动所述执行组件伸缩及摆动，所述执行组件的摆动中心为所述远心不动点，且所述执行组件的伸缩路径穿过所述远心不动点。

本发明提供的手术机械臂通过第一动平台、静平台以及位于第一动平台与静平台之间多个第一伸缩元件构成并联机构，利用并联机构的误差非累积特性提高了末端执行组件的运动精度；同时多个第一伸缩元件之间相互独立的驱动方式提高了载荷能力，能够保证执行组件在更大载荷下的手术操作。

为了提高手术机械臂的灵活性，在本发明的一个实施方式中，所述执行组件相对所述远心不动点的摆动极限角度设为±20°，所述执行组件能够在以所述执行组件的伸缩路径为轴且顶角为40°的锥形空间内摆动。

如此设置，执行组件比较灵活，能够在较大范围内运动，可以协助医生实现较为复杂的手术操作。