[发明专利]一种用于机器人辅助腔镜手术的七维力感知手术器械

权利要求书

1.一种用于机器人辅助腔镜手术的七维力感知手术器械，其特征在于，包括夹钳、六维力/力矩传感器、夹持力检测单元、腕部机构、器械轴及连接机构、传动机构、快接机构和驱动单元，所述夹钳后端安装在所述六维力/力矩传感器前端，所述夹持力检测单元后端安装在所述腕部机构末端的内部，六维力/力矩传感器后端安装在腕部机构末端的外部，腕部机构近端安装在所述器械轴的后端，器械轴后端安装在所述器械轴连接机构内部，器械轴连接机构安装在所述传动机构前端，传动机构后端安装在所述快接机构前端，快接机构后端安装在所述驱动机构前端，器械轴的横滚、腕部机构的俯仰与偏航和夹钳的开合等四个自由度依靠钢丝进行传动。

2.根据权利要求1所述的用于机器人辅助腔镜手术的七维力感知手术器械，其特征在于，所述夹钳包括上夹钳、下夹钳、夹钳连接轴和夹钳安装座，所述夹钳安装座首端设有夹钳安装座通孔，其末端设有夹钳安装座凸台，所述上夹钳设有上夹钳扭簧安装槽和上夹钳通孔，此外，上夹钳还设有用于固定钢丝端头的上夹钳钢丝端头固定槽，所述下夹钳设有下夹钳扭簧安装槽和下夹钳通孔，此外，下夹钳还设有用于固定钢丝端头的下夹钳钢丝端头固定槽，上夹钳的上端面与夹钳安装座内表面贴合，上夹钳的下端面与下夹钳的上端面贴合且所述上夹钳通孔和所述夹钳安装座通孔对齐，所述下夹钳的下端面与夹钳安装座内表面贴合且所述下夹钳通孔和夹钳安装座通孔对齐，所述夹钳连接轴为一圆柱轴，其贯穿安装于上夹钳通孔、下夹钳通孔和夹钳安装座通孔中。

3.据权利要求1、2所述的用于机器人辅助腔镜手术的七维力感知手术器械，其特征在于，所述六维力/力矩传感器包括三个完全相同的弹性体单片、六根检测FBG以及一根参考FBG，所述弹性体单片绕器械轴的轴线呈120°均匀分布，弹性体单片上平台与夹钳安装座凸台均通过螺钉连接，弹性体单片下平台与弹性体单片安装凸台均通过螺钉连接，弹性体单片均设有连杆一和连杆二，所述连杆一和连杆二背面均设有用于粘贴检测FBG的光纤槽，所述六根检测FBG光纤固定在所述三个弹性体单片背面的六个光纤槽上，依次通过所述六维力/力矩传感器的检测FBG安装孔、腕部末端、腕部中心、腕部近端和器械轴，通过所述光纤引导座引出器械。所述参考FBG安装在所述腕部末端的温度传感器通孔上。光纤外部加一毛细管，通过检测毛细管受温度变化和影响产生的应变大小来反映温度的变化，所述参考FBG光纤依次穿过所述腕部末端、腕部中心和腕部近端和器械轴，通过所述光纤引导座引出器械，所述六根检测FBG光纤和所述参考FBG光纤在引出器械后接入光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪可以通过波长变化量测量六维外作用力/力矩。

4.根据权利要求1所述的用于机器人辅助腔镜手术的七维力感知手术器械，其特征在于，所述腕部机构包括腕部末端、腕部中心和腕部近端，所述腕部末端头部设有弹性体单片安装凸台和中心通孔，其尾部设有腕部中心安装孔一，此外，腕部末端还设有腕部末端绕线槽、腕部应力释放槽、温度传感器通孔和六维力/力矩传感器的检测FBG安装孔，所述腕部中心设有腕部中心安装轴一和腕部中心安装轴二，此外，腕部中心还设有腕部中心绕线槽，

所述腕部近端头部设有腕部中心安装孔二，其尾部设有腕部近端安装凸台，此外，腕部近端还设有用于走线的腕部近端走线孔，所述弹性体单片安装凸台安装在六维力/力矩传感器末端，所述腕部中心安装孔一与所述腕部中心安装轴一同轴连接，所述腕部中心安装孔二与所述腕部中心安装轴二同轴连接，所述腕部近端安装凸台安装在器械轴前端。