[实用新型]一种手术机器人双万向关节控制装置及手术机器人

说明书

本实用新型提供一种手术机器人双万向关节控制装置及手术机器人，具有6个自由度。包括至少两个万向关节组成的多自由度关节臂，万向关节内有感应组件感应万向关节运动；相邻的万向关节之间通过通道管连接，通道管上有感应组件感应通道管运动。万向关节的中心顺序穿设有旋转通道管、进退通道管和控制杆。本实用新型同时提供基于相同结构原理的控制装置。本实用新型利用万向关节的三维旋转能力简化了手术机器人及控制装置的结构，而且控制装置和执行装置结构相同，有触觉反馈给操作者，提升了手术机器人控制装置的便携性及操作性。

技术领域

本实用新型涉及一种手术装置，具体涉及一种手术机器人双万向关节控制装置及手术机器人。

背景技术

随着科技的进步，微创外科手术中手术器械通过体表固定的小切口进入体内完成手术，越来越多的微创外科手术开始使用手术机器人。目前达芬奇机器人是世界上商品化和临床化最成功的微创机器人，该机器人采用的开环平行四边形远心定位机构，依靠钢带同步约束来实现平行四边机构，该机构的缺点是在装配时需要借助装置寻找远心定位点。被动臂采用基于移动平台的机械臂集成，这种方式的缺点是整个机械系统体积较大，为了便于术前调整需要被动臂具有四个自由度，导致悬臂梁较长，使得机器人整体刚度降低。同时出于达芬奇微创机器人在这方面的专利壁垒考虑，而且现在大多数的手术器械装置的感应是通过电机直接感应，这样往往使得感应器布置在平台的上部，导致头重脚轻，增大了关节的感应力矩，使得机械臂系统容易产生震动。

内窥镜感应装置采用螺母丝杠传动方式，但这种方式不便于手动实现术前调整，竖向移动装置采用电机带动螺母丝杠方式来实现上下运动，整体体积比较大。要调整镜头方向时，主刀医生需要停止所有持械臂操作，切换到持镜臂控制系统，用两只手共同调整持镜臂的位置，调整完毕后，再切换持械臂控制系统，重新开始中断的操作。反复切换浪费时间，也不能像常规腹腔镜手术中由助手灵活地控制镜头方向和角度。

达芬奇微创机器人也缺少触觉反馈，而触觉反馈可以使手术医生辨别组织，“触摸”到受感染或被炎症影响的脆弱组织，并更加小心谨慎地进行诊断分析。有了触觉反馈，医生在微创手术中将可以更完美、更精准地缝合伤口。

人类的手臂有多个关节，其中肩关节和腕关节都是有两个自由度的球窝关节。肘关节可以缩短肩关节和腕关节之间的距离，相当于一个进退的自由度。尺骨和挠骨之间可以通过交叉来旋转手腕，相当于一个旋转的自由度。整个手臂具有六个自由度，已经可让手再空间内自由移动。手部的掌指关节是有两个自由度的球窝关节，作为冗余自由度，可以让指尖更加灵活。作为手术机器人，六个自由度已经可以满足手术需求，目前的手术机器人是通过六个单自由度的关节来模拟手臂三个关节所实现的六自由度，造成机器人的体积庞大、重量巨大和成本高昂，在控制方面也更加复杂。

因此模仿人体手臂研发新型的微创机器人机械臂系统对我国微创机器人领域发展具有重要意义。

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手术机器人双万向关节控制装置及手术机器人。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提供的手术机器人双万向关节控制装置，具有至少两个万向关节组成的多自由度关节臂，所述万向关节内有感应组件感应万向关节运动；相邻的万向关节之间通过通道管连接，所述通道管上有感应组件感应通道管运动。

具体地，所述感应组件包括感应件和感应器，感应件和感应器直接连接或通过传动装置联接。

具体地，所述通道管的管壁上安装有感应座，感应座内安装有用于感应穿过物沿通道管进退的第一感应组件，所述第一感应组件与穿过物啮合，所述穿过物是穿过通道管的控制杆。

具体地，所述万向关节内安装有第二感应组件，所述第二感应组件用于感应穿过物沿通道管内壁旋转。

具体地，所述通道管包括旋转通道管和进退通道管：