[发明专利]腹腔微创外科手术机器人

说明书

本发明公开了一种腹腔微创外科手术机器人，它包括控制装置、机架和连接在机架上的至少三条机械臂、与机械臂连接的至少三个末端执行器夹持装置，机械臂包括位置调整机构和能够通过控制装置进行控制的远心机构，位置调整机构包括第一滑块、转动连接的第一杆件、转动连接的第二杆件、转动连接的第三杆件；位置调整机构枢转连接的枢转件、转动连接的第一连杆、转动连接的第二连杆、转动连接的第三连杆、第二滑块。本腹腔微创外科手术机器人，机械臂的远心机构采用单平行四边形机构，增加了各关节的转角范围，提高了机械臂远心机构的灵活性和避障能力。该结构不仅结构简单、体积小，而且具有很高的可靠性、稳定性和安全性，更具产业上的利用价值。

技术领域

本发明涉及一种腹腔微创外科手术机器人，用于腹腔微创手术，属于医疗器械领域。

背景技术

目前，微创外科手术机器人已经成为医疗机器人领域的研究热点，它把传统医疗器械与信息技术、机器人技术结合在一起，使外科诊断与治疗达到了微创化、微型化、智能化和数字化。与传统手术相比，微创手术机器人具有显著的优势：微创机器人手术能够改善医生的工作模式，让医生在进行手术时更灵巧、更方便、更精准，甚至能让两个不同领域的外科医生同时进行两个相关的手术；另外，即使长时间的手术操作，微创手术机器人也不会像人手那样因为疲惫而颤抖，大大提高了手术质量，延长了外科医生的职业寿命；微创外科机器人手术创口仅在1厘米左右，大大减少了患者的失血量及术后疼痛，且病人复原快，大肠和胃脏的伤口愈合只需五至七天，皮肤的伤口则一两天就好，胆囊在手术后的愈合速度更快。以上优点使得机器人成为医生最好的助手。

在进行腹腔外科微创手术前，需要利用戳卡穿刺器在人体腹部相应位置进行切口，然后利用位置调整机构实现远心点在患者体表切口处定位，再将从手机械臂夹持的腹腔镜和手术器械通过套管深入到腹腔内部进行病灶信息探测和手术操作。为了防止手术过程中手术器械对腹腔壁造成额外的伤害，腹腔镜和微器械只能在套管中滑动或者绕切口处运动。放置套管的腹腔前壁切口处称为远心点，在手术过程中远心点的位置固定不变。由于远心点的限制，手术器械的运动和开放式手术中手术器械的运动不同，与套管相连的手术器械在套管中的自由度只有四个，即俯仰、偏移以及绕自身轴线的回转和平移四个自由度。

当前主要有两种方法能够实现远心运动：一种是通过多关节耦合方式实现远心运动，但是这种方法主要是依靠算法来实现远心运动，所以它对算法的可靠性和稳定性的要求比较高，且安全性比较差，因此在这方面的研究工作比较少；另外一种方法主要是通过采用机构约束来实现远心运动，这种方法拥有成本低、安全性高等优点，因此广泛地被应用于微创手术机器人研究中。

结构约束主要由四种实现方式：双平行四边形机构、被动关节、弧形机构和球形机构。双平行四边机构是一种应用广泛的机构，许多的医疗机器人机构都采用该机构来实现远心运动，但是该机构有多个连杆和关节，所以容易造成整个机器人的体积大而笨重，这样在实际手术过程中就可能会造成与其它辅助设备或人员干涉。利用被动关节实现的远心运动，远心点可以自适应切口位置的变化，不会对周围的组织造成额外的伤害，安全性较高，但是操作精度容易受到切口组织反作用力的干扰。弧形机构的远心点即为圆弧轨道的圆心，但是这种机构的体积较大，驱动设计比较复杂。球形机构远心点位于球形机构的球心，这种结构比较简单，只有两个关节，其结构形式有两种，一是串联形式，另一种是并联形式，由于并联机构发生碰撞的几率较高，所以一般采用串联形式，虽然这种形式能够使机构体积较小，但是可靠性和稳定性较差。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提出一种新型结构的腹腔微创外科手术机器人。

为了达到上述目的，本发明提供了一种技术方案：腹腔微创外科手术机器人，它包括控制装置、机架和连接在机架上的至少三条机械臂、与机械臂相一一对应连接的至少三个末端执行器夹持装置，机械臂包括位置调整机构和能够通过控制装置进行控制的远心机构，