[发明专利]机器人显微手术组件

说明书

机器人手术组件(1)，包括从操作手(3)、可与所述从操作手(3)相连的手术器械(70)，所述手术器械(70)包括关节型子组件(5)，其中，所述关节型子组件(5)至少包括第一连接件(6)、第二连接件(7)和第三连接件(8)；所述第一连接件(6)和所述第二连接件(7)在第一关节(14)相关联，在所述第一连接件(6)和所述第二连接件(7)之间提供自由度；所述第二连接件(7)和所述第三连接件(8)在第二关节(17)相关联，在所述第二连接件(7)和所述第三连接件(8)之间提供自由度；所述手术器械(70)包括至少一个用于移动自由度的肌腱(19)；所述肌腱(19)包括固定至所述第三连接件(8)的肌腱远端部(27)；所述第一连接件(6)和所述第二连接件(7)中的至少一者包括至少一个肌腱接触表面(18)，所述肌腱(19)在与所述至少一个肌腱接触表面(18)保持接触的同时在所述至少一个肌腱接触表面(18)上滑动，在所述至少一个肌腱接触表面(18)上限定一个或多个滑动路径(65)；全部滑动路径(65)的总和限定总缠绕角度；在所述关节型子组件(5)的至少一种构型中，所述总缠绕角度(α+β)等于或大于120°。

技术领域

本发明的目的在于提供一种机器人手术组件。

具体而言，本发明涉及一种机器人显微手术组件。

本发明涉及包括主工具操作手和手术器械的类型的机器人显微手术组件。

本发明还涉及一种从组件以及一种手术器械。

背景技术

包括终端接有手术器械的多关节型机械臂的用于外科手术或显微外科手术的机器人组件在本领域是已知的。例如，文献US-7155316公开了一种用于在MRI(磁共振成像)指导下进行脑显微外科手术的机器人组件，包括基于MRI的图像采集系统和两条多关节型臂，每条臂具有三个具有纵轴的旋转关节以避免直接重力载荷(如文献US 7155316的图7所示)，每个旋转关节与其各自的末端执行器相连，该些末端执行器被赋予内部运动自由度以进行抓握。

还值得注意的是，执行主要的手术原语(例如，组织张紧和吻合口缝合)需要使手术器械尖端沿较大空间椎方向定向及使器械绕其纵轴旋转(侧倾)的能力，例如，以与人手在腕关节和肘关节处接合的类似方式用针保持器械的尖端引导针穿过组织。

为了简化手术器械的小型化，文献WO-2010-009221指出了将与三个自由度相关联的致动肌腱终端的数量从6个减少到4个的有利机会，利用终止在偏转或垂摇连接件上的线缆施加在俯仰或纵摇连接件上的转矩的致动(参见所引用文献的图4-A)，为此需要借助于包括多个齿轮的运动机构选择性地拉动和释放这些线缆。此外，此专利文献中所述的驱动系统要求致动肌腱的每个端部都要附接到绞盘上，绞盘选择性地缠绕肌腱，从而引起拉动操作。众所周知，所述绞盘和所述齿之类的机械部件的存在容易受到空转的影响，导致难以驱动微型关节，这是因为驱动系统中的空转会在关节处转化为角游隙，该角游隙会随着关节型装置变小而增大。所述驱动系统也不适于在致动线缆上保持较低的预载荷以进一步限制摩擦和磨损。

此外，该专利文献所述的用于肌腱末端的技术方案包括用于将肌腱捕获在一些区段中的曲折路径。这种技术方案需要使用足以耐受此类捕获的线缆，例如，钢缆或直径大于其他技术所要求的线缆。

肌腱近端部(例如，比同一肌腱的与结构件或连接件接触的中间部更向近端延伸的近端部)上的近端张力以及与所述结构件接触的所述肌腱的中间部上的张力，每当肌腱被拉动时，都与绞盘方程(capstan equation)有关。随着肌腱被拉动并被定义为正，所述肌腱通过所述结构件或连接件后所述肌腱上的张力由于肌腱与结构件表面之间的滑动摩擦而减小与肌腱材料和结构件材料之间的滑动摩擦系数与肌腱和结构件之间的缠绕角的乘积呈指数相关的因数。

绞盘方程也适用于其沿总缠绕角度积分的微分形式。因此，通过对缠绕角应用因与结构件的接触引起的沿肌腱方向的总变化，该绞盘方程对于任意形状的缠绕表面也成立。未被绞盘方程考虑在内的明显的另一滑动摩擦存在于肌腱和结构件之间的任一尖角接触中，因此对其应避免以使摩擦最小化。