本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人，具體是一種四自由度混聯(lián)式微創(chuàng)手術(shù)機(jī)械手。

背景技術(shù)：

微創(chuàng)手術(shù)與傳統(tǒng)的開(kāi)膛手術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：切口小，損傷輕，安全有效，可以避免臟器暴露在空氣中以減少感染；可以減少病人手術(shù)后的痛苦，病人康復(fù)較快并且可在術(shù)后短期內(nèi)恢復(fù)正?；顒?dòng)，治療效果等于或高于傳統(tǒng)外科手術(shù)方法；術(shù)后傷口比傳統(tǒng)外科手術(shù)美觀，愈合后疤痕小。而隨著微創(chuàng)手術(shù)在臨床手術(shù)中的不斷應(yīng)用和發(fā)展，具有更高手術(shù)精度和操作便捷性的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人也應(yīng)運(yùn)而生了。1994年美國(guó)Computer Motion公司研制了第一臺(tái)協(xié)助微創(chuàng)手術(shù)的內(nèi)窺鏡自動(dòng)定位系統(tǒng)即AESOP機(jī)器人，它采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)；1998年推出ZEUS微創(chuàng)手術(shù)操作機(jī)器人，該系統(tǒng)采用主從操作技術(shù)；2000年da Vinci系統(tǒng)研制成功并于當(dāng)年7月經(jīng)美國(guó)FDA批準(zhǔn)成為允許在臨床使用的第一個(gè)合法的商品化手術(shù)機(jī)器人，它已經(jīng)用于臨床并取得很好的效果。

現(xiàn)已有類似構(gòu)型的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人實(shí)用新型公布專利(如CN104644267A、CN104323861A、CN203619682U)，存在手術(shù)機(jī)器人體積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制繁瑣、費(fèi)用較高，在推廣應(yīng)用時(shí)還受到較多局限等問(wèn)題，所以提出一種結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)便、價(jià)格便宜的新型混聯(lián)式機(jī)構(gòu)很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服上述背景技術(shù)中的不足，提供一種用于微創(chuàng)手術(shù)的混聯(lián)機(jī)械手，該機(jī)械手應(yīng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小、工作可靠的特點(diǎn)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種四自由度混聯(lián)式微創(chuàng)手術(shù)機(jī)械手，其特征在于：該機(jī)械手包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地定位動(dòng)平臺(tái)上的手術(shù)模塊、位于動(dòng)平臺(tái)下方的底座以及并聯(lián)連接在動(dòng)平臺(tái)與底座之間以驅(qū)動(dòng)手術(shù)模塊運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)；

所述每個(gè)分支機(jī)構(gòu)包括依次連接在動(dòng)平臺(tái)與底座之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿、圓柱副的鉸接套以及作為圓柱副滑桿的第三連桿；每個(gè)分支機(jī)構(gòu)中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線互相平行并且垂直于手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與圓柱副旋轉(zhuǎn)軸線；兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)圓柱副旋轉(zhuǎn)軸線與手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線均相交于一點(diǎn)；

或者，所述每個(gè)分支機(jī)構(gòu)包括依次連接在動(dòng)平臺(tái)與底座之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、作為移動(dòng)副滑桿的第四連桿、作為移動(dòng)副滑套的第五連桿以及第三轉(zhuǎn)動(dòng)副；每個(gè)分支機(jī)構(gòu)中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線互相平行并且垂直于手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線、移動(dòng)副軸線與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線，移動(dòng)副軸線也垂直于第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線；兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線、手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相交于一點(diǎn)。

所述手術(shù)模塊包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在動(dòng)平臺(tái)上且伸入底座下方的手術(shù)工具以及用于驅(qū)動(dòng)手術(shù)工具旋轉(zhuǎn)的電機(jī)；所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線為手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。

所述電機(jī)通過(guò)支架固定在動(dòng)平臺(tái)上方。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型采用結(jié)構(gòu)緊湊的混聯(lián)機(jī)構(gòu)，不僅可以保證較高的剛度，而且運(yùn)動(dòng)累計(jì)誤差小于串聯(lián)機(jī)構(gòu)，可以提高手術(shù)精度；本實(shí)用新型可以驅(qū)動(dòng)手術(shù)模塊繞切口靈活地運(yùn)動(dòng)，不僅可以滿足微創(chuàng)手術(shù)的要求，而且可以減小對(duì)切口的傷害，安全性較高；本實(shí)用新型還可用作教學(xué)培訓(xùn)的模擬手術(shù)器具；因此，本實(shí)用新型對(duì)于提高微創(chuàng)手術(shù)的進(jìn)一步推廣具有重要意義。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一中一個(gè)分支機(jī)構(gòu)的示意圖。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例二中一個(gè)分支機(jī)構(gòu)的示意圖。

圖5是本實(shí)用新型工作方式的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說(shuō)明書附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例一

如圖1所示，一種用于微創(chuàng)手術(shù)的混聯(lián)機(jī)械手，包括動(dòng)平臺(tái)3、底座5、手術(shù)模塊以及驅(qū)動(dòng)手術(shù)模塊兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)。

所述手術(shù)模塊可轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在動(dòng)平臺(tái)上，包括手術(shù)工具4以及用于驅(qū)動(dòng)手術(shù)工具旋轉(zhuǎn)的電機(jī)41，手術(shù)工具通過(guò)套筒40可轉(zhuǎn)動(dòng)定位在動(dòng)平臺(tái)上；所述手術(shù)工具一般為腹腔鏡器械(具體指切開(kāi)刀、分離鉗、沖洗器、內(nèi)窺鏡)；所述電機(jī)通過(guò)支架42固定在動(dòng)平臺(tái)上，并且電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線為手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，同時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與手術(shù)工具的長(zhǎng)度方向軸線共軸；所述底座為位于動(dòng)平臺(tái)下方的弧形底座，手術(shù)工具的下端向下穿越底座中部的半圍合區(qū)域51后伸入底座下方。

所述兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)并聯(lián)連接在動(dòng)平臺(tái)與底座之間，用于驅(qū)動(dòng)手術(shù)模塊運(yùn)動(dòng)；每個(gè)分支機(jī)構(gòu)均為四自由度機(jī)械臂，包括由上往下依次連接在動(dòng)平臺(tái)與底座之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副21、第一連桿11、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副22、第二連桿12、圓柱副28(圓柱副中的鉸接套與滑桿同時(shí)保持鉸接和滑動(dòng)配合，鉸接軸線與滑動(dòng)方向一致)以及作為圓柱副滑桿的第三連桿14。

每個(gè)分支機(jī)構(gòu)中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線互相平行并且垂直于手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與圓柱副旋轉(zhuǎn)軸線(圓柱副旋轉(zhuǎn)軸線與圓柱副滑動(dòng)軸線共軸)；所述第三連桿固定在底座上。

所述圓柱副中，固定在第二連桿下端的鉸接套筒既可轉(zhuǎn)動(dòng)又可滑動(dòng)地定位在第三連桿上(第三連桿作為該鉸接套筒的滑桿)；兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)的所有圓柱副軸線相交于O點(diǎn)(O點(diǎn)表示手術(shù)時(shí)人體上的切口位置，即固定點(diǎn))，手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線通過(guò)O點(diǎn)，手術(shù)工具也通過(guò)O點(diǎn)。

實(shí)施例二

如圖1所示，一種用于微創(chuàng)手術(shù)的混聯(lián)機(jī)械手，包括動(dòng)平臺(tái)3、底座5、手術(shù)模塊以及驅(qū)動(dòng)手術(shù)模塊兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)。

所述手術(shù)模塊可轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在動(dòng)平臺(tái)上，包括手術(shù)工具4以及用于驅(qū)動(dòng)手術(shù)工具旋轉(zhuǎn)的電機(jī)41，手術(shù)工具通過(guò)套筒(圖中省略)可轉(zhuǎn)動(dòng)定位在動(dòng)平臺(tái)上；所述手術(shù)工具一般為腹腔鏡器械(具體指切開(kāi)刀、分離鉗、沖洗器、內(nèi)窺鏡)；所述電機(jī)通過(guò)支架42固定在動(dòng)平臺(tái)上，并且電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線為手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，同時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與手術(shù)工具的長(zhǎng)度方向軸線共軸；所述底座為位于動(dòng)平臺(tái)下方的弧形底座，手術(shù)工具的下端向下穿越底座中部的半圍合區(qū)域51后伸入底座下方。

所述兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)并聯(lián)連接在底座與手術(shù)模塊之間，用于驅(qū)動(dòng)手術(shù)模塊運(yùn)動(dòng)；每個(gè)分支機(jī)構(gòu)均為四自由度機(jī)械臂，包括由上往下依次連接在動(dòng)平臺(tái)與底座之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副21、第一連桿11、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副22、移動(dòng)副29以及第三轉(zhuǎn)動(dòng)副23。

每個(gè)分支機(jī)構(gòu)中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線互相平行并且垂直于手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線、移動(dòng)副軸線與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線，移動(dòng)副軸線也垂直于第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。

所述移動(dòng)副中，第四連桿15可滑動(dòng)地定位在第五連桿13中(第四連桿作為移動(dòng)副的滑桿并且第五連桿作為移動(dòng)副的滑套；或者，第四連桿作為移動(dòng)副的滑套并且第五連桿作為移動(dòng)副的滑桿)；兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)的所有第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相交于O點(diǎn)(O點(diǎn)表示手術(shù)時(shí)人體上的切口位置，即前述固定點(diǎn))，手術(shù)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸線通過(guò)O點(diǎn)，手術(shù)工具也通過(guò)O點(diǎn)。

上述實(shí)施例中，圓柱副或滑動(dòng)副、以及所有轉(zhuǎn)動(dòng)副均由伺服電機(jī)(圖中省略)驅(qū)動(dòng)。

如圖5所示，人體的切口位置7放有穿刺套管6(英文Trocar)，手術(shù)工具穿過(guò)穿刺套管后伸入人體內(nèi)；該手術(shù)工具在兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，包括以切口位置作為原點(diǎn)(即前述的固定點(diǎn))的擺動(dòng)以及沿著手術(shù)工具軸線方向的伸縮運(yùn)動(dòng)，同時(shí)手術(shù)工具還可在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)。