[发明专利]用于机器人外科工具的恒力弹簧组件

说明书

本发明题为“用于机器人外科工具的恒力弹簧组件”。本发明提供了一种外科工具，其包括驱动外壳，该驱动外壳具有输入轴和布置在驱动外壳内的驱动缆线绞盘。输入轴包括驱动齿轮，并且驱动缆线绞盘包括与驱动齿轮相互啮合的从动齿轮，使得输入轴的旋转使驱动缆线绞盘旋转。细长轴从驱动外壳延伸，并且端部执行器操作地联接到细长轴的远侧端部。驱动缆线联接到驱动缆线绞盘并延伸到端部执行器。弹簧组件包括卷绕转筒和在卷绕转筒与输入轴之间延伸的恒力弹簧。恒力弹簧提供恒定扭矩力，该恒定扭矩力抵抗输入轴的旋转，从而防止驱动缆线松弛。

背景技术

微创外科手术(MIS)器械由于术后恢复时间减少且瘢痕形成最小化而通常优于传统的开放式外科装置。内窥镜式外科手术是一种类型的MIS手术，在该手术中，将细长的柔性轴通过自然孔口引入患者的身体内。腹腔镜式外科手术是另一种类型的MIS手术，在该手术中，在患者的腹部中形成一个或多个小切口，并且通过切口插入套管针以形成进入腹腔的通路。通过套管针，可将多种器械和外科工具引入腹腔中。套管针还有助于促进吹气以提升器官上方的腹壁。经由套管针引入腹腔的器械和工具可用于以多种方式接合和/或处理组织以实现诊断或治疗效果。

最近已开发出多种机器人系统来辅助MIS手术。机器人系统可通过保持自然的手眼轴来实现更直观的手部运动。机器人系统还可通过包括能形成更自然的手状关节运动的“腕”关节来实现更大程度的运动自由度。仪器的端部执行器可使用缆线驱动的运动系统进行关节运动(移动)，该运动系统具有一条或多条延伸穿过腕关节的驱动缆线。

微创外科手术(MIS)器械由于术后恢复时间减少且瘢痕形成最小化而通常优于传统的开放式外科装置。内窥镜式外科手术是一种类型的MIS手术，在该手术中，将细长的柔性轴通过自然孔口引入患者的身体内。腹腔镜式外科手术是另一种类型的MIS手术，在该手术中，在患者的腹部中形成一个或多个小切口，并且通过切口插入套管针以形成进入腹腔的通路。通过套管针，可将多种器械和外科工具引入腹腔中。套管针还有助于促进吹气以提升器官上方的腹壁。经由套管针引入腹腔的器械和工具可用于以多种方式接合和/或处理组织以实现诊断或治疗效果。

最近已开发出多种机器人系统来辅助MIS手术。机器人系统可通过保持自然的手眼轴来实现更直观的手部运动。机器人系统还可通过包括能形成更自然的手状关节运动的“腕”关节来实现更大程度的运动自由度。仪器的端部执行器可使用缆线驱动的运动系统进行关节运动(移动)，该运动系统具有一条或多条延伸穿过腕关节的驱动缆线。

用户(例如，外科医生)能够通过在空间中抓持和操纵一个或多个控制器来远程操作器械的端部执行器，该控制器与联接到外科器械的工具驱动器通信。用户输入由结合到机器人外科系统中的计算机系统处理，并且工具驱动器通过致动缆线驱动的运动系统(并且更具体地，驱动缆线)来作出响应。移动驱动缆线使端部执行器关节运动到期望的位置和构型。必须通过部件设计和组装来克服许多机械和制造障碍，以实现端部执行器及其相关联的缆线驱动运动系统的一致且可预测的性能。

附图说明

以下附图包括在内以示出本公开的某些方面，并且不应被视为排他性实施方案。在不脱离本公开的范围的情况下，本发明所公开的主题能够具有形式和功能上的大量修改、改变、组合和等同物。

图1是可结合本公开的一些或全部原理的示例性机器人外科系统的框图。

图2是图1的主控制器的示例性实施方案，该主控制器可用于操作机器人臂从动车。

图3描绘了图1的机器人臂车的示例性实施方案，该机器人臂车用于致动多个外科器械。

图4是图3的机器人操纵器的示例性实施方案的侧视示意图。

图5是另选的示例性机器人操纵器的透视图。

图6是可结合本公开的一些或全部原理的示例性外科工具的侧视图。

图7示出了其中图1的腕能够进行关节运动(枢转)的潜在自由度。