本發(fā)明屬于微創(chuàng)手術(shù)輔助設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置。

背景技術(shù)：

微創(chuàng)手術(shù)是一種主要透過內(nèi)窺鏡、腹腔鏡及胸腔鏡等現(xiàn)代醫(yī)療器械及各種顯像技術(shù)而使外科醫(yī)生在無需對(duì)患者造成巨大傷口的情況下施行手術(shù)。病人無須開刀，只需在身上開1-3個(gè)0.5-1厘米個(gè)小孔，以后一切操作均通過這些管道進(jìn)行；再用特制的加長手術(shù)器械在圖像監(jiān)視下完成與開放手術(shù)同樣的步驟。這種手術(shù)治療方式具有出血少、創(chuàng)傷小、并發(fā)癥少、安全可靠和術(shù)后恢復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)，極大的降低了傳統(tǒng)手術(shù)對(duì)人體的傷害，減少了疾病給患者給來的不便和痛苦。

由于微創(chuàng)手術(shù)是將醫(yī)療器械通過小孔進(jìn)入人體，在人體內(nèi)部完成手術(shù)動(dòng)作，所以為了病人的安全考慮，整個(gè)手術(shù)過程所使用的醫(yī)療器械就必須要滿足非常高的要求。但是，目前的微創(chuàng)手術(shù)器械在人體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度受到很大限制，并且醫(yī)生很難控制器械末端執(zhí)行器的動(dòng)作；而且很多微創(chuàng)手術(shù)器械體積較大、操作復(fù)雜，而且成本較高。就知名度較高的達(dá)芬奇醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)而言，雖然具有一定的可靠性，但是操作起來十分麻煩，一臺(tái)手術(shù)下來，消耗的時(shí)間較長，降低了手術(shù)效率，而且整個(gè)手術(shù)輔助系統(tǒng)價(jià)格以百萬計(jì)，十分昂貴，使得其在醫(yī)院的普及程度大大降低。其次，價(jià)格便宜一些的器械往往操作起來十分的笨拙，大大降低了手術(shù)的可靠性，不利于病人的安全。因此，目前的微創(chuàng)醫(yī)療手術(shù)器械在現(xiàn)有基礎(chǔ)上亟待得到“質(zhì)”的蛻變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，開發(fā)一種低成本的微創(chuàng)外科手術(shù)器件，它能靈巧和直觀的實(shí)現(xiàn)手臂、腕狀控制，提供一種結(jié)構(gòu)精巧、操作簡單、實(shí)用性強(qiáng)、工作效率高、可靠性高的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所提供的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置采用下述技術(shù)方案：

一種新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置，包括：

手臂固定組件，用于實(shí)現(xiàn)整套裝置與手術(shù)醫(yī)生手臂之間的固定連接，其包括手環(huán)、中環(huán)和外環(huán)殼體三個(gè)部件。所述手環(huán)用于將整個(gè)裝置和手臂固結(jié)在一起，所述中環(huán)與所述手環(huán)連接在一起，所述外環(huán)殼體又與所述中環(huán)連接在一起，環(huán)環(huán)相扣，實(shí)現(xiàn)連接功能。

進(jìn)一步地，還包括驅(qū)動(dòng)組件，其包括手柄、鉸鏈鏈接、驅(qū)動(dòng)滑輪、換向滑輪、線纜。所述手柄握于醫(yī)生手中，跟隨醫(yī)生手的動(dòng)作一起運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)生手動(dòng)作的模擬，并往裝置的下一個(gè)構(gòu)件傳遞，以此為整個(gè)裝置提供動(dòng)力。所述鉸鏈鏈接用于將手柄和該裝置手臂固定組件的外環(huán)殼體連接起來。所述驅(qū)動(dòng)滑輪有兩個(gè)，分別安裝在外環(huán)殼體的底部和右側(cè)，并與前面所述鉸鏈連接在一起，所述換向滑輪安裝在外環(huán)殼體上部，所述線纜有四根，它們一端纏繞并固結(jié)在驅(qū)動(dòng)滑輪上，沿外環(huán)殼體表面繞過換向滑輪，將驅(qū)動(dòng)力往后傳。

更進(jìn)一步的，還包括機(jī)械臂組件，其包括框架、工具桿。所述框架與外環(huán)殼體連接在一起，中間設(shè)有線纜通道，所述工具桿與框架末端連接在一起，且內(nèi)部中空。

末端執(zhí)行器，所述末端執(zhí)行器與所述工具桿末端連接在一起，執(zhí)行醫(yī)生發(fā)出的手臂指令。

具體的，所述驅(qū)動(dòng)滑輪還包括滑輪底座平臺(tái)、張緊柱體、固結(jié)柱體，特別的，所述四者是一個(gè)整體，所述張緊柱體設(shè)計(jì)在所述滑輪底座平臺(tái)上，用于滑輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中對(duì)線纜提供張緊力，所述固結(jié)柱體用于固結(jié)線纜的首端。

更具體地，所述末端執(zhí)行器由十字萬向節(jié)構(gòu)成。所述十字萬向節(jié)的最后一節(jié)還設(shè)有四個(gè)用于固結(jié)線纜末端的凸起圓柱體。

特別的，所述外環(huán)殼體內(nèi)部設(shè)有環(huán)形溝槽，可以繞中環(huán)360°旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明所提供的新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置能靈巧和直觀的實(shí)現(xiàn)腕狀控制，圍繞外科醫(yī)生的手腕創(chuàng)建一種機(jī)制，幾何地投影出一個(gè)由手柄、鉸鏈鏈接和滑輪傳動(dòng)三者組成的“虛擬旋轉(zhuǎn)中心”，依靠“虛擬中心”的技術(shù)，可以將從外科醫(yī)生的手腕的運(yùn)動(dòng)完全機(jī)械地傳遞到末端執(zhí)行器。

(2)本發(fā)明所提供的新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置能夠?qū)崿F(xiàn)空間6個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。其中四個(gè)自由度是儀器直接將外科醫(yī)生前臂的三個(gè)平移和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作(手臂旋轉(zhuǎn)角度小于360°)傳遞到工具軸和末端執(zhí)行器。特別的，旋轉(zhuǎn)手柄，可以通過外環(huán)殼體帶動(dòng)框架、工具桿及末端執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，有效的彌補(bǔ)了角度受到限制這個(gè)缺點(diǎn)。

除了這四個(gè)自由度外，外科醫(yī)生的手腕左右和上下傾斜的兩個(gè)自由度由“虛擬中心”系統(tǒng)捕獲并且經(jīng)由鉸鏈鏈接，滑輪和纜線傳輸?shù)侥┒藞?zhí)行器。以上下傾斜為例，手腕上下傾斜，手柄也會(huì)同步運(yùn)動(dòng)，將通過鉸鏈帶動(dòng)外環(huán)殼體右側(cè)的驅(qū)動(dòng)滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，外環(huán)殼體底部的滑輪不轉(zhuǎn)動(dòng)，以此帶動(dòng)控制末端執(zhí)行器上下傾斜的兩根線纜繞驅(qū)動(dòng)滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)并產(chǎn)生位移變化，最終實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器上下傾斜。同理，左右傾斜通過底部驅(qū)動(dòng)滑輪帶動(dòng)線纜轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。

(3)本發(fā)明所提供的新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置能夠直接固結(jié)在手臂上，并且整體的結(jié)構(gòu)功能是通過鉸鏈、滑輪、線纜等簡單、純粹的傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，有效的降低了裝置的體積尺寸，而且能夠?qū)⑨t(yī)生手臂的動(dòng)作直接反映到末端執(zhí)行器上，說明本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、實(shí)用性強(qiáng)。

(4)本發(fā)明所提供的新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置的所有零部件都可以通過3d打印的方法來制造，有效的降低了成本，價(jià)格低廉，打破了“高端功能對(duì)應(yīng)高成本，低端功能對(duì)應(yīng)低成本”的傳統(tǒng)思維。

(5)本發(fā)明所提供的新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置，可以平穩(wěn)、快速、準(zhǔn)確地將醫(yī)生手臂動(dòng)作傳遞到末端執(zhí)行器，有效節(jié)省了手術(shù)所需的時(shí)間，提高手術(shù)的效率，增加了接受治療的病人人數(shù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置的固定組件示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置的驅(qū)動(dòng)組件示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置的機(jī)械臂組件示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置的末端執(zhí)行器示意圖；

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參見圖1，本發(fā)明實(shí)例提供了一種新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置，包括固定組件(1)、驅(qū)動(dòng)組件(2)、機(jī)械臂組件(3)和末端執(zhí)行器(4)。

參見圖2，提供了本發(fā)明實(shí)例新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置的固定組件(1)，包括：手環(huán)(5)、中環(huán)(6)及外環(huán)殼體(7)。所述手環(huán)(5)用于將整個(gè)裝置和手臂固結(jié)在一起，所述中環(huán)(6)與所述手環(huán)(5)連接在一起，所述外環(huán)殼體(7)通過環(huán)形溝槽(9)又與所述中環(huán)(6)連接在一起，并且由于環(huán)形溝槽(9)的存在，可以使外環(huán)殼體(7)實(shí)現(xiàn)繞手環(huán)(5)360°旋轉(zhuǎn)。柱狀體(8)則是為了將其它零部件與所述固定組件有效的連接在一起。

參見圖3，提供了本發(fā)明實(shí)例新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置的驅(qū)動(dòng)組件(2)，包括：手柄(10)、鉸鏈(11)、驅(qū)動(dòng)滑輪(12)、圓柱樁(13)、張緊柱(14)、線纜(15)、線纜通道(16)、換向滑輪(17)，所述手柄(10)緊握與醫(yī)生手中，通過鉸鏈(11)與驅(qū)動(dòng)滑輪(12)連接在一起，所述驅(qū)動(dòng)滑輪(12)又通過柱狀體(8)連接在外環(huán)殼體(7)上。所述線纜(15)一端固結(jié)于圓柱樁(13)上，然后繞過驅(qū)動(dòng)滑輪(12)，通過線纜通道(16)，經(jīng)換向滑輪(17)進(jìn)入機(jī)械臂組件(3)。

參見圖4，提供了本發(fā)明實(shí)例新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置的機(jī)械臂組件(3)，包括：框架(18)、工具桿(20)。所述框架(18)內(nèi)設(shè)有四個(gè)線纜溝槽(19)，并且所述工具桿(20)是中空的，方便線纜從中間穿過。

參見圖4，提供了本發(fā)明實(shí)例新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制裝置的末端執(zhí)行件(4)，包括：十字萬向節(jié)(21)、通孔(22)、柱狀栓(23)，所述十字萬向節(jié)(21)與工具桿末端連接在一起，所述通孔(22)有四個(gè)并貫穿十字萬向節(jié)(21)，以便線纜從中通過并固結(jié)在末端柱狀栓(23)的上面。

本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)簡單、體積小，操作靈活，能使手臂的動(dòng)作直觀準(zhǔn)確的反映在末端執(zhí)行器上，有效提高手術(shù)的效率和成功率，減輕醫(yī)護(hù)人員的工作強(qiáng)度，減少手術(shù)所需的時(shí)間，減輕了病人痛楚，增加了接受治療的病人人數(shù)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。