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CN210044117U - 一种可灵活弯曲的手术机器人装置 - Google Patents

一种可灵活弯曲的手术机器人装置 Download PDF

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CN210044117U
CN210044117U CN201821605172.1U CN201821605172U CN210044117U CN 210044117 U CN210044117 U CN 210044117U CN 201821605172 U CN201821605172 U CN 201821605172U CN 210044117 U CN210044117 U CN 210044117U
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China
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ball
joint
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CN201821605172.1U
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郑杨
郑兴
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Sihong County Positive Medical Technology Co Ltd
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Sihong County Positive Medical Technology Co Ltd
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Abstract

本实用新型提供一种可灵活弯曲的手术机器人装置,具有中空的硬质杆体,在杆体的两端分别具有控制部和腕部结构,所述腕部结构上安装前端执行器件。通过驱动装置控制第一球窝的转动,通过拉索来控制第二球窝的转动,带动效应端的活动。本实用新型可以灵活旋转弯曲,拥有可媲美人类手腕的自由度。由于控制装置和执行装置结构相同,使用时可以互相替换。生产时可以共用同一条生产线,同样的包装和同样的存储。损坏后可随时替换新部件,也可以作为一次性耗材使用。

Description

一种可灵活弯曲的手术机器人装置
技术领域
本实用新型涉及一种手术装置,具体涉及一种可灵活弯曲的手术机器人装置。
背景技术
在微创手术中,外科医生通过患者身上打开的较小创口,借助细长的微创手术器械进入人体实施手术操作任务。与传统的开放式手术相比,微创手术具有创伤小,术后恢复快,复发率降低,并发症减少等优势。基于微创手术创口小的特点,微创手术要求的手术路径复杂,手术操作空间狭窄,在操作中常会遇到手术遮挡区域的情况。另外手术中的不同操作任务(夹持、缝合、打结等)都增加了手术的难度。这些情况都要求手术器械需要有足够的腕部自由度,保证末端执行机构顺利到达手术操作部位并完成动作。
机器人辅助微创外科手术逐渐成为发展的趋势,现有技术如美国的“达芬奇”手术机器人,靠多个伺服电机控制的可转腕的腹腔镜手术钳,既可以根据手腕的运动来控制器械头部的运动,实现多个自由度的灵活操作,同时又能锁定角度,但这种器械结构复杂,价格昂贵,无法脱离庞大的手术机器人单独应用。因此,如何设计一款结构简单并可分别装运的手术机器人成为急需解决的问题。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本实用新型提供一种可灵活弯曲的手术机器人装置。
技术方案:为解决上述技术问题,本实用新型提供的可灵活弯曲的手术机器人装置,具有中空的硬质杆体,在杆体的两端分别具有控制部和腕部结构,所述腕部结构上安装前端执行器件,所述控制部具有第一球窝关节和第一驱动组件,所述腕部结构具有第二球窝关节,所述第二球窝关节与前端执行器件连接,所述第一球窝关节与第二球窝关节之间连接有传动拉索;所述第一球窝关节包括第一球头和第一球座,所述第二球窝关节具有第二球头与第二球座;第一球窝关节与第二球窝关节通过传动拉索相互连接,传动拉索将操作者的执行动作同步到第一球窝关节与第二球窝关节,被同步的执行动作是来自控制部的操作与腕部结构;所述第一驱动组件可驱动第一球座运动,用于同步操纵者在手术机器人的控制装置上的操作。
具体地,所述第一球头的表面与第一驱动组件紧密接触。优选,第一球头的表面和驱动件表面都有橡胶,形成摩擦传动。
具体地,所述第一驱动组件至少有两组,其驱动第一球头运动的方向相互垂直。
具体地,所述控制部与前端执行器件之间连接执行拉索,所述控制部有驱动执行拉索的第二驱动组件。
具体地,在所述控制部的前端具有弹性支撑装置,所述弹性支撑装置支撑球型件,所述第一球头的底端具有关节座,所述球型件与关节座滑动配合。
具体地,第一球座的底端连接万向节,所述万向节与支撑杆相连接。
具体地,所述驱动组件包括驱动件和驱动电机,驱动件和驱动电机直接连接或通过传动装置联接。
具体地,所述第二球窝上设有多个弯曲球窝关节串联成的蛇管,所述的弯曲球窝关节有通孔。
具体地,所述驱动组件内还包括感应器,驱动件和感应器直接连接或通过传动装置联接,所述感应器感应驱动件的旋转运动。
具体地,还包括电池和信号发生接受装置。
本实用新型同时还提供一种可灵活弯曲及有触觉反馈的手术机器人装置的控制装置,其特征在于:具有中空的硬质杆体,在杆体的两端分别具有控制部和腕部结构,腕部结构上安装前端执行器件,控制部具有第一球窝关节和第一驱动组件,腕部结构具有第二球窝关节,第二球窝关节与前端执行器件连接,第一球窝关节与第二球窝关节之间连接有传动拉索;第一球窝关节包括第一球头和第一球座,第二球窝关节具有第二球头与第二球座;驱动组件内还包括感应器,驱动件和感应器直接连接或通过传动装置联接,感应器感应驱动件的旋转运动。控制部还包括手柄、扳机和方向控制件组成的手控装置,方向控制件与第一球窝固定连接,扳机与执行拉索连接。第一球头与第一球座之间具有足以锁定两者相对滑动的摩擦力,当操作者按压方向控制件时,第一球头与第一球座脱离;摩擦力由第一球头和/或第一球座的表面提供,第一球座是接触第一球头的的膨大端外壳末端内壁。
由于手术机器人装置及其控制装置有相同的驱动组件和感应器,控制装置可以将操作者的动作转化成感应信号,用于控制手术机器人的动作。手术机器人可以将接触患者组织时的阻力转化成感应信号,用于驱动控制装置内驱动组件的动作,产生相应的阻力。由于此时执行器械臂控制杆被操作者握在手中,因此会给操作者以力反馈,产生真实触碰组织的触觉并感受反作用力的大小。
本实用新型同时提供一种可灵活弯曲的手术机器人装置的控制装置,其特征在于:具有中空的硬质杆体,在杆体的两端分别具有控制部和腕部结构,腕部结构上安装前端执行器件,控制部具有第一球窝关节和感应组件,腕部结构具有第二球窝关节,第二球窝关节与前端执行器件连接,第一球窝关节与第二球窝关节之间连接有传动拉索;第一球窝关节包括第一球头和第一球座,第二球窝关节具有第二球头与第二球座;通过传动拉索相互连接的第一球窝关节与第二球窝关节同步感应组件所感应在控制部的操作;感应组件产生遥控或线控的信号,用于控制手术机器人的动作。控制部还包括手柄、扳机和方向控制件组成的手控装置,方向控制件与第一球窝固定连接,扳机与执行拉索连接。第一球头与第一球座之间具有足以锁定两者相对滑动的摩擦力,当操作者按压方向控制件时,第一球头与第一球座脱离;摩擦力由第一球头和/或第一球座的表面提供,第一球座是接触第一球头的的膨大端外壳末端内壁。
有益效果:
1、可以灵活旋转弯曲,拥有可媲美人类手腕的自由度。控制第一球窝的转动,通过拉索来控制第二球窝的转动,带动效应端的活动。
2、操作方便。手术者可以控制遥控装置,再通过驱动组件来控制旋转方向。
3、可任意锁定钳头的旋转弯曲角度,还可以锁定钳头的夹持力度和张合角度。
4、根据操作精度的需要,可选择第一球窝和第二球窝不同大小比例的型号。
5、便于批量生产。由于控制装置和执行装置结构相同,使用时可以互相替换。生产时可以共用同一条生产线,同样的包装和同样的存储。损坏后可随时替换新部件,也可以作为一次性耗材使用。
除以上所述的本实用新型解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外。为使本实用新型目的、技术方案和有益效果更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点做更为清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
附图说明
图 1是本实用新型实施例一中手术机器人结构示意图;
图2是实施例一中手术机器人控制部外壳去除后示意图;
图3是实施例一中手术机器人控制部的剖面结构示意图;
图4是实施例一中驱动组件的结构示意图;
图5是实施例一中手术机器人前端外壳去除后示意图;
图6是实施例一中前端执行装置多方向旋转与多方向夹持的示意图;
图7是实施例一中杆体和内部拉索的解剖图;
图8是实施例一中手术机器人的控制装置结构示意图;
图9是实施例一中手术机器人的控制装置剖面结构示意图;
图10是实施例一中感应组件的结构示意图;
图11是实施例二中万向节支撑结构形式的分解示意图;
图12是实施例三中有弯曲球窝关节的腕部结构示意图;
图13是实施例三中有弯曲球窝关节的腕部弯曲时分解示意图;
其中:1-外壳,2-控制部,3-支撑装置,4-前端执行装置,5-驱动组件,6-感应组件,7-控制电路,8-电池;
11-控制部外壳,12-执行拉索驱动部外壳,13-杆部外壳,14-腕部密封软套;
21-第一球窝,22-第二球窝,23-第一球窝底面凹陷, 25-执行拉索,26-传动拉索,27-拉索固定件;
31-第一球头,32-第一支撑弹簧,33-第一支撑杆,34-第一支撑架,35-十字万向节,36-第二支撑球,37第二支撑杆,38-第二支撑架,39-漏斗型孔;
41-安装座,42-复位弹簧,43-传动杆,44-钳头旋转轴,45-钳头,46-弯曲球,47-弯曲球窝,48-传动拉索孔,49-执行拉索孔;
51-驱动件,52-伺服电机,53-传动装置,54-驱动件固定架,55-第一驱动组件,56-第二驱动组件;
61-感应件,62-感应器,63-感应滚轴,64-感应磁环,65-霍尔传感器及电路板,66-外壳;
71-手柄,72-弧圈,73-扳机,74-扳机锁定齿,75-扳机转动轴,76-感应组件固定架,77-感应件通孔,78-外壳缺口,79-方向控制件。
具体实施方式
实施例一
本实施例可灵活弯曲的手术机器人装置如图1、图2和图3所示,采用遥控或线控的方式,以伺服电机52驱动,控制部分呈圆柱型,内壁上设有驱动装置。
驱动装置包括:第一球窝21、支撑装置3、传动拉索26、第二球窝22。
第一球窝21和第二球窝22之间有至少两根传动拉索26相连,可以将第一球窝21的旋转方向通过传动拉索26传递到第二球窝22。传动拉索26一端连接在第一球窝21上,另一端连接在第二球窝22上。传动拉索26长度都相同,传动拉索26的走行与杆体的长轴方向平行。拉索数量越多,第一球窝21和第二球窝22的活动越精准,锁定后也越稳定。
设备的两端均设有支撑装置3,支撑装置3顶部有球型头分别与第一球窝21的底面凹陷和第二球窝22组成球窝关节。
为了保持传动拉索26的紧张度,第一球窝21支撑装置3和第二球窝22支撑装置3至少有一处的支杆上有弹簧,本实施例在第一球窝21支撑装置3的第一支撑杆33上安装了第一支撑弹簧32,第一支撑弹簧32安装在第一支撑架34和第一球头31之间,第一支撑架34上有孔供第一支撑杆33活动。第一球头31在第一支撑弹簧32的弹力下持续向相反的方向支撑第一球窝21。紧绷的传动拉索26可以精确地传递动作。
第一球窝21支撑装置3上有第一支撑架34,传动拉索26穿过第一支撑架34,第一支撑架34有至少2根支杆与外壳相连。第一支撑架34上有与传动拉索26相匹配的限位管或限位孔,以限制传动拉索26只能沿着限位管或限位孔的长轴方向运动,防止传动拉索26互相纠缠或发生旋转。
第一球窝21比第二球窝22尺寸大,第一球窝21的倾斜引起传动拉索26的拉伸会带动第二球窝22以更大的角度成比例倾斜,对第一球窝21的细微控制角度在前端以更大的角度输出。在一个实施例中,第一球窝21比第二球窝22尺寸小,从而让第一球窝21的控制角度在前端以更小的角度输出,提高动作的精细度。
驱动装置如图4所示,驱动组件5由伺服电机52驱动,通过传动装置53中的变速齿轮箱将动力传至驱动件51。本实施例中驱动件51为滚轴,通过驱动件固定架54固定在外壳上。
如图3和图5所示,半球型的第一球窝21受到第一支撑弹簧32的压力,被紧压在四个滚轴样驱动件51上。四个驱动件51由摩擦系数高的橡胶制成,内穿过细钢条,钢条固定在外壳上,可以采用相互垂直成“口”字型的形式。执行拉索25缠绕在第二驱动组件56上,伺服电机52驱动拉紧执行拉索25使前端执行装置4的钳头45张开,伺服电机52反向旋转放松执行拉索25后,钳头45在复位弹簧42的弹力下闭合。
当伺服电机52接受电信号旋转,通过带动驱动件51旋转,进而带动第一球窝21旋转。当伺服电机52无电信号时保持静止,驱动件51也保持静止,将第一球窝21锁定。
本实施例中手术机器人装置由控制电路7控制,自带电池8,也可外接电线供电。控制电路接收的信号为无线控制,也可有线控制。
腕部结构的结构如图5和图6所示:
杆体前端有支撑结构,顶端为球形或半球形,中间有漏斗型孔39。上面有第二球窝22,底面有凹陷的球窝,与第二支撑球36形成第二球窝关节。在传动拉索26的带动下可绕第二支撑球36活动,带动前端执行装置安装座41灵活转动方向。漏洞型孔39可以避免执行拉索25过度弯折和磨损,仍可保持良好的力传导。安装座41的活动范围为以第二支撑球36为顶点,可以象人类手腕一样灵活的弯曲和旋转。
手术者可以在自己手握持最舒服的角度,无需反转自己手腕,仅仅靠大拇指的活动就可以控制钳头45夹持不同平面内的物体,或转动、拨开物体。这样靠钳头45在局限的空间内多方向活动,可以让装置的杆体在人体狭小的空间内减少大幅度活动,减少手术的副损伤。对于手术者则只需要手指的活动,减少大臂、小臂和手腕的活动,让双臂更多的时间保持在舒适状态,大大减少手术者的疲劳感。
杆体部的结构如图7所示:
包括控制部2、中段、前端柔软部,如第一球窝21较大,可用膨大的外壳来容纳。第一球窝21与第二球窝22的尺寸比例为操作精度。前者大于后者,则控制端的转动角度在输出端会被成比例放大,对于操作者来说更省力。如果前者小于后者,则控制端的转动角度在输出端会被成比例缩小,会让操作者者的动作更精细。可以根据这个原理制作不同需求的手术装置。
杆体中段中空,由硬质材料做成,具有良好的方向指向性和力传导效果。
前端柔软部用柔性材料制成腕部密封软套14,一端与杆体密封连接,一端与第二球窝22密封连接,可随之运动而变形,防止体液或气体进入杆体。便于手术后清洗,也避免杂物进入影响器械工作。
内部的拉索可以有钢丝绳、尼龙绳等多种材料,优选钢丝绳。
杆体内部的拉索,包括控制前端执行装置动作的执行拉索25和控制第二球窝22旋转的拉索。
前端执行装置4如图5所示:
杆体前端的支撑机构和第二球窝22都是中空,内部有拉索/导线/管道穿过,以控制前端执行装置4。以手术钳头45为例,安装在安装座41上,安装座41固定连接在第二球窝22上。复位弹簧42一端顶在第二球窝22上,一端顶在传动杆43旋转轴上。
钳头45的开合是在控制部被驱动组件5控制,执行拉索25收缩拉动传动杆向后。传动杆43与钳头45旋转轴相连,传动杆43回拉时可带动钳头45旋转轴旋转,带动两个钳头45张开,可由手术者控制张开的力度。当执行拉索25放松后,在安装座内的复位弹簧42推动传动杆向前,两个钳头45会闭合。当第二驱动组件56被锁定后,钳头45张合被固定。在一个实施例中,钳头45传动杆的连接方式与本实施例相反,传动杆43回拉时可带动两个钳头45闭合,可由手术者控制夹持的力度。当执行拉索25放松后,两个钳头45会张开。
在另一个实施例中,没有复位弹簧42,每个钳头45都有两根执行拉索25控制,可单独旋转。两根执行拉索25对称安装,分别由两个一样的第二驱动组件56驱驱动。
钳头45可以有多种状态,优选仿生学,即略向一侧弯曲,角度与人类手腕放松状态下,拇指与食指闭合时食指与手背的角度。
前端执行装置4可选择但不限于以下器件:抓握器、卡爪、刀具、刀、烧蚀器、灼烧器、药物输送装置、辐射源、 EKG 电极、压力传感器、血液传感器、照相机、磁体、加热元件和低温元件等。拉索也可以换成抗拉导线或抗拉管道,可以连接摄像头、led灯、电切电凝设备等。管道可以连接注射器,或做激光光纤通道。
本实施例中手术机器人的控制装置如图8和图9所示:
与上述手术器械的结构和原理基本相似,区别在于采用手控的方式操作,控制部分呈枪形,具有手握的手柄71,贴合手术者手的弯曲方向,弯曲弧度符合人体工程学。可以仿造已有的各种枪支握持部,根据手术者的个人喜欢更换手柄。
扳机73向后拉动后,可以带动执行拉索25,执行拉索25从外壳拉索孔处穿出与扳机73相连,另一端牵引前端执行装置4,比如钳子的张合和剪子的张合,如前端执行装置4为电凝或电切等,执行拉索25可以改用电线与前端电路连接,扳机73则控制电路的开关。如前端执行装置4为拨动棒或吸引器等,扳机73拉索连接在拨动棒或吸引器末端的关节活动点,可以控制拨动棒或吸引器进一步弯曲。
扳机73的弧圈72,可以遮挡扳机73,防止误操作。另外由于拇指需要套在控制方向环内,不能参与握持手柄。设计较大的弧圈72,可以将中指套入,将弧圈72夹在中指和无名指之间,使握持更加稳定有力。
弧圈72上有扳机73锁定齿74,手指向内把扳机73钩入齿槽可以将扳机73锁定,维持前端执行装置4固定在某一角度。手指继续拉扳机73,扳机73会沿着齿槽的斜面滑入下一个齿槽。轻轻侧推可以滑出锁定齿74,让扳机73自由活动。松开扳机73,前端执行装置4会在复位弹簧42的弹力下初始恢复状态。
方向控制件79可以选用球形、环型、柱形和碗型等,优选碗型,以下都以碗型为例,连接在第一球窝21上,可控制其多方向旋转。还可以连接柔性圆筒型拇指套,方便拇指较短的手术者使用。
如图9所示,控制装置包括相似的球窝关节和关节支撑装置。区别在于,控制装置中安装了感应组件6,控制装置中的每一个的感应组件6在上述手术机器人装置的对应位置均为驱动组件5。
操作者操作控制装置中第一球窝21的运动被分解为上、下、左、右运动,并分别被感应组件6采集,经信号处理传送到上述手术机器人装置,控制对应位置的驱动组件5运动,让上述手术机器人装置同步操作者手部的运动。
感应组件6结构如图10所示:
本实施例中感应组件6为通用的轨迹球结构,感应件61的转动可带动感应滚轴63转动,安装在感应滚轴63上的感应磁环64会随之转动。安装在电路板上的霍尔传感器65感应到感应磁环63上磁极的变化,产生脉冲信号,通过信号传输系统发送到上述手术机器人装置中。
在一个非限制实施例中,感应组件6与驱动组件5结构相同,区别在于驱动电机换成了旋转编码器。驱动组件5中驱动电机转动时,感应组件6中对应位置的旋转编码器也成比例地转动。
实施例二
本实施例如图11所示,是对实施例一中第一球窝21支撑装置3的一种改进,改进之处在于将第一球头31改为十字万向节35。第一球窝21断面的中心没有光滑的凹陷,而是与十字万向节35连接。
十字万向节35两个相互垂直的转动叉中经过十字轴连接,同时又可以绕十字轴中心在任意方向摆动。在一个实施例中,十字万向节35被球叉式万向节替代。在另一个实施例中,十字万向节35被球笼式万向节替代。
实施例三
如图12和图13所示,在支撑装置3和前端执行装置4之间加入带孔可叠加弯曲角度的件,比如弯曲球46,碗型件,蛇管等,优选弯曲球46,可以增加腕部结构的弯曲角度。多个弯曲球46与相邻的弯曲球窝47组成弯曲球窝关节,弯曲球46和弯曲球窝47带上有供传动拉索26和执行拉索25通过的通孔。弯曲球窝关节可相互叠加,叠加越多弯曲的角度就越大,腕部结构的弹性和柔韧性也越好,对人体组织的损伤就越小。腕部结构外面有杆体的前端柔软部封闭包裹,保持内部清洁,便于清洗。
实施例四
本实施例是对实施例一中的一种改进,改进之处在于所有的驱动组件5和感应组件6合并,同时具有驱动和感应的功能。
手术器械第一球窝21的运动被驱动组件5驱动的同时也被感应组件6采集,经信号处理传送到控制装置,驱动控制装置内部对应的驱动组件5运动。由于此时控制装置被操作者握在手中,因此会给操作者以力反馈,产生真实触碰组织的触觉并感受反作用力的大小。
实施例五
上述手术机器人装置的控制装置安装并连接在操作台上。使用时,手术机器人装置由操作台控制,工作人员的动作指令由操作台控制装置下达,通过RTC即时通讯到达从端机器人控制装置,机器人控制装置接收指令后将传达给手术机器人装置进行相应的动作。手术机器人装置的状态汇总到机器人控制装置,由机器人控制装置通过RTC通讯到达操作台控制装置,同时操作台控制装置的状态信息与手术机器人装置的状态信息汇总处理到达操作台,并反馈给工作人员。
操作台控制装置上设置有用于监测工作人员是否到位的监测装置及用于显示操作台及机器人的状态信息的显示器。监测装置在监测到非正常状态时,则会根据监测结果进行制动或断电操作,以确保手术的安全进行。作为优选的,上述监测装置包括3D体感摄影机(Kinect)和脚踏开关,当3D体感摄影机监测到工作人员到位时,才能够进行手术机器人装置的部分功能操作,此时工作人员踩下脚踏开关时,手术机器人装置便能够开始运作;在工作人员未到位时,且未踩下脚踏开关,手术机器人装置制动,以避免非正常因素所引起的操作界面运作而导致的手术机器人装置移动。
机器人控制装置上设置有用于记录执行动作的感应组件6,感应组件6能够记录控制装置的运动。通过感应组件6记录的信息可以自动判断手术机器人装置运动路径是否满足手术需求,当具有多个手术机器人装置时,能够监测到各个手术机器人装置的运动路径是否会发生干涉,从而重新规划新的运动路径,保证手术机器人装置的运动的安全性。
机器人控制装置上还设置了用于获取电机状态信息的电机驱动装置及反应机器人状态的电机制动装置,当监测到危险信号时,电机制动装置自动制动。上述电机驱动装置能够与编码器配合使用,在编码器监测到机器人手臂的运动路径存在异常时,编码器能够将信息反馈至电机驱动装置,并使电机驱动装置驱动电机开始新的工作路径。
上述机器人控制装置上还包括有电机通讯装置,以实时监测电机与电机驱动装置、电机驱动装置与机器人手臂之间的反馈状态,并将监测信息反馈至工作人员,在出现故障的情况下,电机通讯装置能够根据监测信息进行制动灯操作,以保证手术机器人的正常运作,或者将故障信息反馈至工作人员,使工作人员能够快速处理故障。
此外,操作台控制装置用于记录手术机器人装置参数信息和/或操作台参数信息的数据记录模块,以便于查找故障信息。具体的,该数据记录模块包括运行日志和控制手数据,比如在控制手数据中,工作人员操作手柄,通过操作台控制器传达到手术机器人装置端,使手术机器人装置动作,手术机器人装置动作时的信息通过编码器、电机驱动装置反馈到操作台控制器,形成反馈机制,若操作数据与编码器或电机数据出现不一致,则系统自动调整,若调整不了,则出现故障,需要在控制数据中查看数据并找寻故障地点。
作为优选,操作台控制装置上设置有用于紧急制动的急停开关以在发生故障时对机器人进行紧急制动,进而减少故障所造成的损失。
本申请的一个实施例中,机器人控制装置和手术机器人装置上还分别设置有监测电压并保护电路的第一UPS电源(不间断电源)和第二UPS电源。用于监测电压的大小及电网的稳定情况,且在断电的情况下,启用上述UPS电源,保证手术的顺畅进行,并将监测所得的信息通过操作台控制器反馈给工作人员。
机器人控制装置和操作台控制装置上还分别设置有监测控制装置各部位电路状态的第一电源功率监测器和第二电源功率监测器,电路的电压、电流数值在预设参数范围内时则正常工作,超过预设参数时,则有故障存在,立即制动或断电。
机器人控制装置和操作台控制装置上还分别设置有显示手术机器人装置工作状态的第一状态指示灯和显示操作台工作状态的第二状态指示灯。上述指示灯能够将机器人端和操作台的工作状态最直观的呈现给工作人员,工作人员根据指示灯的显示情况,通过检查错误代码,能够快速的查找出故障所在。具体的,上述指示灯可具体设置有正常、待命、警告、危险等指示情况,以便工作人员监测机器人的使用状态。
本实用新型实施例提供的控制装置,具体包括操作台控制装置及机器人控制装置,以分别对操作台及手术机器人装置的状态进行控制,且操作台控制装置与机器人控制装置连接,从而实现两者之间的信息连接及反馈,使工作人员能够在操作台端对手术机器人装置进行操作以实施手术。手术过程中,监测装置能够实时监测工作人员是否到位,从而判断是否进行制动,有效的避免了部分误操作下手术机器人装置的运作;显示器能够将操作台及机器人的所有状态信息显示直接呈现给工作人员,使工作人员能够快速准确的发现系统存在的问题,进而快速解决问题,保证手术的安全;此外,机器人控制装置上的编码器能够记录电机的转动圈数,从而记录机械手臂的运动轨迹,通过编码器反馈的信息系统可以自动判断运动路径是否存在问题,并判断多个机器人手臂运动时是否发生干涉,根据其反馈信息能够确保各机器人手臂更加精准的安全工作,进而提高了手术的安全性。
基于上述实施例提供的控制装置,本实用新型实施例还提供一种手术机器人,包括操作台、机器人手臂,及分别与操作台及机器人手臂连接的控制装置;且控制装置为上述任一项的控制装置。对于上述手术机器人的其余部分的结构,请参见现有技术,本文不再赘述。
由于该手术机器人具有上述控制装置,因此在一定程度上,该手术机器人也具有较高的使用安全性。
在本实用新型的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化,在本实用新型的原理和技术思想的范围内,对这些实施方式进行多种变化、修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可灵活弯曲的手术机器人装置,具有中空的硬质杆体,在杆体的两端分别具有控制部和腕部结构,所述腕部结构上安装前端执行器件,其特征在于:
所述控制部具有第一球窝关节和第一驱动组件,所述腕部结构具有第二球窝关节,所述第二球窝关节与前端执行器件连接,所述第一球窝关节与第二球窝关节之间连接有传动拉索;
所述第一球窝关节包括第一球头和第一球座,所述第二球窝关节具有第二球头与第二球座;
第一球窝关节与第二球窝关节通过传动拉索相互连接,传动拉索将操作者的执行动作同步到第一球窝关节与第二球窝关节,被同步的执行动作是来自控制部的操作与腕部结构;
所述第一驱动组件可驱动第一球座运动,用于同步操纵者在手术机器人的控制装置上的操作。
2.根据权利要求1所述的可灵活弯曲的手术机器人装置,其特征在于:所述第一球头的表面与第一驱动组件紧密接触。
3.根据权利要求2所述的可灵活弯曲的手术机器人装置,其特征在于:所述第一驱动组件至少有两组,其驱动第一球头运动的方向相互垂直。
4.根据权利要求1所述的可灵活弯曲的手术机器人装置,其特征在于:所述控制部与前端执行器件之间连接执行拉索,所述执行拉索由第二驱动组件驱动运动。
5.根据权利要求1所述的可灵活弯曲的手术机器人装置,其特征在于:在所述控制部的前端具有弹性支撑装置,所述弹性支撑装置支撑球型件,所述第一球头的底端具有关节座,所述球型件与关节座滑动配合。
6.根据权利要求1所述的可灵活弯曲的手术机器人装置,其特征在于:第一球座的底端连接万向节,所述万向节与支撑装置相连接。
7.根据权利要求1所述的可灵活弯曲的手术机器人装置,其特征在于:所述驱动组件包括驱动件和驱动电机,驱动件和驱动电机直接连接或通过传动装置联接。
8.根据权利要求1所述的可灵活弯曲的手术机器人装置,其特征在于:所述第二球窝上设有多个弯曲球窝关节串联成的蛇管,所述的弯曲球窝关节有通孔。
9.根据权利要求1-8之任一所述的可灵活弯曲的手术机器人装置,其特征在于:所述驱动组件内还包括感应器,驱动件和感应器直接连接或通过传动装置联接,所述感应器感应驱动件的旋转运动。
10.根据权利要求1所述的可灵活弯曲的手术机器人装置,其特征在于:是在权利要求9所述的可灵活弯曲的手术机器人装置的结构基础上,所述控制部还包括手柄、扳机和方向控制件组成的手控装置。
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