[发明专利]一种用于微创外科手术机器人快换机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种微创外科手术领域内的医疗设备，它可以在微创外科手术机器人手术过程中能够快速更换不同的手术器械和为手术器械提供多个自由度的运动，尤其涉及一种适合于胸腔和腹腔的微创手术操作的微创外科手术机器人的快换机构。

背景技术

以腹腔镜为代表的微创外科被誉为20世纪医学科学对人类文明的重要贡献之一，微创手术操作是指医生借助细长的手术器械通过人体表面的微小切口探入到体内进行手术操作的。它与传统的开口手术相比具有手术切口小、出血量少、术后疤痕小、恢复时间快等优点，达到与传统开口手术相同的疗效。手工操作的微创手术器械是被动操作形式，一般末端只具有一个运动自由度。手术过程中医生通过手指施加驱动实现末端器械动作，并依靠医生手臂与腕部的运动灵活性顺利完成包括缝合、打结在内的各种复杂操作。但是，对于辅助微创手术机器人系统而言，由于手术器械的操作是通过机器人来完成的，而机器人系统本身不具备人操作的灵活性。因此，对微创手术机器人专用手术器械的设计提出了更高的要求。为适应微创手术的要求，手术器械的设计应满足体积小、操作灵活、形式多样、便于与机器人手臂安装、有足够的刚度和强度、适于医疗环境要求(如多次消毒)等。特别是手术器械应具有较多的自由度以满足灵活性要求，才能适应缝合打结等复杂手术操作。

在微创手术机器人手术过程当中，手术工具是唯一与人体病变组织相接触的部分，也是直接执行手术操作的机器人部分，因此，手术工具的性能是微创手术机器人系统综合性能的关键所在。为适应现代化微创手术的要求，手术工具的设计应满足结构精巧、操作灵活、形式多样、易于更换、适合医疗环境等要求，特别是手术工具应有较多的自由度以满足灵活性要求，且要易于更换才能实现复杂的手术操作。因此，与手术工具相配套的快换机构的性能也是微创手术机器人系统综合性能的重要组成部分，其性能指标不仅影响着手术工具的使用，还直接决定了本体系统的设计指标与布局方式。总之，手术工具与快换装置的性能是体现手术机器人系统整体性能水平的关键因素。

在国际上，微创手术机器人系统研究领域已有多套套样机达到了商业临床应用水平，包括da Vinci、Zeus、LAPROTEK系统等。通过研究手术机器人系统的发展发现手术工具系统主要由工具部分和快换装置组成。工具部分的发展趋势是由杆传动、低自由度向丝传动、多自由度发展，其结构虽越来越简化，功能却变得越来越强大；快换装置则是逐渐向紧凑型、集成型发展，性能也变的越来越高效、稳定。现存的两套商业化微创手术机器人都是采用丝传动的四自由度手术工具系统，但这些手术工具系统仍存在结构布局分散，外形尺寸较大等缺点，所以手术工具系统仍有很大的发展潜力。

在我国，微创外科手术机器人的研发还处于起步阶段，尤其对手术工具系统的研究，与国外技术相比还有较大的差距，因此，开发丝传动、多自由度手术工具及相配套的性能更为稳定高效的快换装置对填补国内空白，推进相关领域技术进步具有重要意义。研究开发与现有系统拥有不同的丝传动形式和快换方式的多自由度手术工具系统对于提升我国在该科研领域的学术、技术地位具有深远意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种方便拆装、易于调整、定位准确、刚度较大、布局合理的小型化、轻量化的用于微创外科手术机器人的快换机构，它能够夹持手术工具辅助医生实施微创手术操作。

本发明提供了一种方便拆装、易于调整、定位准确、刚度较大、布局合理的小型化、轻量化的用于微创外科手术机器人的快换机构，具体方案如下：

用于微创外科手术机器人快换机构，包括一个接口底座，在所述的接口底座上安装有左指驱动机构、腕关节驱动机构、右指驱动机构和操作管驱动机构；所述的左指驱动机构、腕关节驱动机构、右指驱动机构和操作管驱动机构各自通过一个接口离合盘与底座相连，

所述的左指驱动机构和右指驱动机构的结构相同，各自包括一个电机，该电机通过连轴器与太阳轮轴相连，在所述的太阳轮轴上安装有大太阳轮和小太阳轮，大太阳轮和小太阳轮与安装在行星架上的三个行星轮啮合，所述的行星架和与其相对应的接口离合盘相连；

所述的腕关节驱动机构安装在左指驱动机构和右指驱动机构之间，其包括一个电机，该电机通过连轴器与齿轮轴相连，所述的齿轮轴分别与左指驱动机构和右指驱动机构的大太阳轮啮合；且齿轮轴端部和与其相对应的接口离合盘相连；

所述的操作管驱动机构安装在右指驱动机构的下方，其包括一个电机，该电机通过连轴器与一个传动轴相连，所述的传动轴和与其相对应的接口离合盘相连。