用于微創(chuàng)手術(shù)的腹腔內(nèi)磁錨定夾持手術(shù)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于微創(chuàng)手術(shù)的機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]與普通開放式外科手術(shù)相比，微創(chuàng)外科手術(shù)具有創(chuàng)傷小、失血少、疼痛輕、手術(shù)感染風(fēng)險(xiǎn)低、術(shù)后恢復(fù)時(shí)間短及術(shù)后傷疤小等優(yōu)點(diǎn)，更符合人們對生活質(zhì)量和美的追求，因此在外科手術(shù)領(lǐng)域得到一致的認(rèn)可，并廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外很多醫(yī)院的外科手術(shù)中。
[0003]然而，現(xiàn)有的微創(chuàng)外科手術(shù)有些方面尚需完善。例如:當(dāng)進(jìn)行一些易傳染性病變的手術(shù)，醫(yī)生直接操持手術(shù)器械與病人接觸會(huì)可能造成自身的感染；醫(yī)生長時(shí)間操持手術(shù)器械進(jìn)行手術(shù)，易產(chǎn)生疲勞，從而影響手術(shù)的精度；醫(yī)生情緒或生理活動(dòng)等不穩(wěn)定因素導(dǎo)致的手部抖動(dòng)會(huì)影響手術(shù)精度，等都會(huì)影響微創(chuàng)手術(shù)的質(zhì)量。
[0004]機(jī)器人技術(shù)具有精度高、定位準(zhǔn)、能夠適應(yīng)惡劣環(huán)境、不會(huì)疲勞且不受人的主觀因素影響，并且已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域取得了非常好的效果。因此，將機(jī)器人技術(shù)引入到微創(chuàng)手術(shù)中將解決傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)存在的問題。目前，世界上一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)成功研制成微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人，并且通過了 FDA認(rèn)證，但是這些機(jī)器人大都價(jià)格昂貴，一些手術(shù)器械需要定期更換，更換的費(fèi)用也非常貴，大部分醫(yī)院沒有能力承擔(dān)。有些公立醫(yī)院和大型醫(yī)院引進(jìn)了幾臺(tái)國外的微創(chuàng)手術(shù)人，但是手術(shù)的費(fèi)用相當(dāng)昂貴，一般病人負(fù)擔(dān)不起，因此，這些手術(shù)機(jī)器人很難得到普及。同時(shí)上述手術(shù)機(jī)器人由于體積較大，移動(dòng)的自由性較差，手術(shù)器械通過戳卡進(jìn)入患者體內(nèi)，彼此存在一定的干擾。本發(fā)明旨在發(fā)明一款基于機(jī)器人技術(shù)的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人，它不僅成本低，而且體積小，能夠完全進(jìn)入患者體內(nèi)錨點(diǎn)在腹腔內(nèi)壁上，靈活性和自由性大大增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為解決現(xiàn)有腹腔微創(chuàng)手術(shù)過程中，手術(shù)醫(yī)生直接手持手術(shù)器械操作影響手術(shù)的精度和質(zhì)量，以及現(xiàn)有手術(shù)機(jī)器人成本高、占用體積大，移動(dòng)自由性較差的問題，進(jìn)而提供一種用于微創(chuàng)手術(shù)的腹腔內(nèi)磁錨定夾持手術(shù)機(jī)器人。
[0006]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明的用于微創(chuàng)手術(shù)的腹腔內(nèi)磁錨定夾持手術(shù)機(jī)器人包括機(jī)械機(jī)構(gòu)單元和電控單元；
[0007]機(jī)械結(jié)構(gòu)單元包括殼體、第一蝸桿、第二蝸桿、蝸輪、齒條、永磁鐵、懸掛基座和夾持機(jī)構(gòu)；夾持機(jī)構(gòu)包括第三電機(jī)、絲杠副、第一連桿、第二連桿、第三連桿和鉗子；電控單元包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、控制電路模塊和無線收發(fā)模塊；
[0008]殼體為兩端敞口的空腔體，殼體的內(nèi)側(cè)壁上鑲嵌有控制電路模塊和無線收發(fā)模塊，殼體內(nèi)布置有第一蝸桿、第二蝸桿、蝸輪、齒條、第一電機(jī)、第二電機(jī)和夾持機(jī)構(gòu)；控制電路模塊通過數(shù)據(jù)線與無線收發(fā)模塊連接，控制電路模塊用于控制第一電機(jī)、第二電機(jī)和第三電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)速；
[0009]齒條滑動(dòng)安裝在殼體內(nèi)，第一電機(jī)的輸出端安裝有第一蝸桿，第一蝸桿與齒條哨合，蝸輪安裝在蝸輪軸上，蝸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在殼體上，第二電機(jī)的輸出端安裝有第二蝸桿，第二蝸桿與蝸輪哨合，殼體的與蝸輪鄰近的端部開有定位凹槽；懸掛基座的一端伸入定位凹槽內(nèi)并安裝在蝸輪軸上，懸掛基座的另一端鑲嵌有永磁鐵；
[0010]齒條內(nèi)布置有夾持機(jī)構(gòu),第三電機(jī)的軸向與齒條的長度方向平行，第三電機(jī)與齒條固接，第三電機(jī)的輸出端與絲杠副的絲杠連接且二者同軸設(shè)置，絲杠副的絲母滑動(dòng)安裝在齒條上開有的滑槽內(nèi)，絲母與第一連桿固接；第二連桿的一端和第三連桿的一端均與第一連桿鉸接，第二連桿和第三連桿呈V形布置，第二連桿的另一端和第三連桿的另一端與鉗子的相對應(yīng)的柄部鉸接，鉗子的鉗嘴穿出殼體，鉗嘴上的固定軸固裝在齒條上。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:一、本發(fā)明是為改善普通手術(shù)器械和現(xiàn)有微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人存在的問題而設(shè)計(jì)的一款腹腔內(nèi)微創(chuàng)智能手術(shù)機(jī)器人，機(jī)器人的末端是一個(gè)夾持機(jī)構(gòu)，鉗子可以夾持組織，在機(jī)器人的帶動(dòng)下可分離組織，從而將病灶部分暴露出來。整個(gè)機(jī)械臂通過微小創(chuàng)口完全進(jìn)入腹腔內(nèi)充當(dāng)傳統(tǒng)手術(shù)器械的角色，不用醫(yī)生直接手持操作，而是通過磁鐵錨定在腹腔內(nèi)壁上，醫(yī)生操作手柄，通過無線通訊的方式控制智能機(jī)械臂進(jìn)行手術(shù)，替代傳統(tǒng)手術(shù)夾子的功能，醫(yī)生通過控制面板進(jìn)行無線控制。本發(fā)明將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，提高了手術(shù)器械的智能化程度，減輕了醫(yī)生手術(shù)過程中的勞動(dòng)強(qiáng)度，有助于提高手術(shù)的質(zhì)量。本發(fā)明解決了普通的手術(shù)器械給手術(shù)帶來的問題，如進(jìn)行一些傳染性疾病的手術(shù)醫(yī)生直接手持手術(shù)器械進(jìn)行手術(shù)易感染，醫(yī)生長時(shí)間的操持手術(shù)器械易產(chǎn)生疲勞，從而影響手術(shù)的精度和質(zhì)量，醫(yī)生主觀情緒造成的手術(shù)器械的顫抖甚至誤操作等，同時(shí)還解決了目前已存在的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人價(jià)格昂貴、成本高，移動(dòng)靈活性和自由較差的缺點(diǎn)。
[0012]二、本發(fā)明采用外磁鐵的靈活移動(dòng)，將內(nèi)磁鐵移動(dòng)到目標(biāo)位置，從而將機(jī)械臂移動(dòng)到目標(biāo)位置，增加了機(jī)器人在體內(nèi)的移動(dòng)靈活性和操作范圍，同時(shí)永磁鐵還可以對人體組織起到磁療的效果。
[0013]三、本發(fā)明整個(gè)手術(shù)機(jī)器人體積較小，機(jī)構(gòu)簡單，集成度較高，整個(gè)機(jī)器人的成本低，且末端鉗子的兩個(gè)爪可根據(jù)具體的手術(shù)做成不同的形狀，可以廣泛的應(yīng)用到需要分離組織的手術(shù)中，且手術(shù)費(fèi)用較低，具有很強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。
[0014]四、本發(fā)明的腕關(guān)節(jié)采用蝸桿齒條機(jī)構(gòu)，齒條直接沿殼體導(dǎo)槽運(yùn)動(dòng)，明顯的減小了整個(gè)機(jī)器人的尺寸，整個(gè)機(jī)器人具有兩個(gè)自由度，肩關(guān)節(jié)由蝸桿蝸輪運(yùn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，腕關(guān)節(jié)由蝸桿齒條運(yùn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，肩關(guān)節(jié)采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)使得真?zhèn)€機(jī)器人的傳動(dòng)更加緊湊，同時(shí)殼體上加工有定位凹槽，蝸輪蝸桿具有自鎖功能，增加了機(jī)械臂定位的穩(wěn)定性。
[0015]五、本發(fā)明中夾持機(jī)構(gòu)采用絲杠副帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)，絲杠直接與電機(jī)連接，絲母外形可設(shè)計(jì)成方形的滑塊，可沿著齒條內(nèi)部開設(shè)的滑槽滑動(dòng)，從而帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鉗子的鉗嘴的兩爪的夾持和張開。整個(gè)機(jī)構(gòu)非常緊湊，傳動(dòng)精度也非常高。
[0016]六、殼體開設(shè)的開放式型腔易于裝配，特別是電路板(控制電路模塊和無線收發(fā)模塊)的裝配和線路的布置，電路板嵌入殼體后用熱塑膠槍進(jìn)行密封固定，并用醫(yī)用膠布進(jìn)行封裝，增加整個(gè)機(jī)器人防潮效果和工作的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明去掉控制電路模塊和無線收發(fā)模塊的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖1的A向視圖，圖4是圖3的B-B向視圖，圖5是夾持機(jī)構(gòu)與齒條連接的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是夾持機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1-圖6說明，本實(shí)施方式的用于微創(chuàng)手術(shù)的腹腔內(nèi)磁錨定夾持手術(shù)機(jī)器人包括機(jī)械機(jī)構(gòu)單元和電控單元；
[0019]機(jī)械結(jié)構(gòu)單兀包括殼體1、第一蝸桿2、第二蝸桿3、蝸輪4、齒條5、永磁鐵6、懸掛基座7和夾持機(jī)構(gòu)；夾持機(jī)構(gòu)包括第三電機(jī)13、絲杠副14、第一連桿15、第二連桿16、第三連桿17和鉗子18 ;電控單元包括第一電機(jī)8、第二電機(jī)9、控制電路模塊10和無線收發(fā)模塊11 ;
[0020]殼體I為兩端敞口的空腔體，殼體I的內(nèi)側(cè)壁上鑲嵌有控制電路模塊10和無線收發(fā)模塊11，殼體I內(nèi)布置有第一蝸桿2、第二蝸桿3、蝸輪4、齒條5、第一電機(jī)8、第二電機(jī)9和夾持機(jī)構(gòu)；控制電路模塊10通過數(shù)據(jù)線與無線收發(fā)模塊11連接，控制電路模塊10用于控制第一電機(jī)8、第二電機(jī)9和第三電機(jī)13的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)速；
[0021]齒條5滑動(dòng)安裝在殼體I內(nèi)，第一電機(jī)8的輸出端安裝有第一蝸桿2,第一蝸桿2與齒條5嚙合，蝸輪4安裝在蝸輪軸4-1上，蝸輪軸4-1轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在殼體I上，第二電機(jī)9的輸出端安裝有第二蝸桿3，第二蝸桿3與蝸輪4嚙合，殼體I的與蝸輪4鄰近的端部開有定位凹槽1-1 ;懸掛基座7的一端伸入定位凹槽1-1內(nèi)并安裝在蝸輪軸4-1上，懸掛基座7的另一端鑲嵌有永磁鐵6 ；
[0022]齒條5內(nèi)布置有夾持機(jī)構(gòu),第三電機(jī)13的軸向與齒條5的長度方向平行,第三電機(jī)13與齒條5固接，第三電機(jī)13的輸出端與絲杠副14的絲杠14-1連接且二者同軸設(shè)置，絲杠副14的絲母14-2滑動(dòng)安裝在齒條5上開有的滑槽5-1內(nèi)，絲母14-2與第一連桿15固接；第二連桿16的一端和第三連桿17的一端均與第一連桿15鉸接,第二連桿16和第三連桿17呈V形布置，第二連桿16的另一端和第三連桿17的另一端與鉗子18的相對應(yīng)的柄部18-1鉸接，鉗子18的鉗嘴18-2穿出殼體1，鉗嘴18-2上的固定軸18_3固裝在齒條5上。
[0023]本實(shí)施方式的機(jī)器人內(nèi)集成基于PIC的控制電路模塊和基于nRF24L01的無線收發(fā)模塊；本實(shí)施方式的基于PIC的控制電路模塊與無線收發(fā)電路模塊連接。無線收發(fā)模塊用于接收上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)并傳遞給控制電路模塊?？刂齐娐纺K可采用已有技術(shù)的通用控制模塊實(shí)現(xiàn)三個(gè)電機(jī)的基本控制。
[0024]其中基座部分開設(shè)有一個(gè)小U型槽，關(guān)于對稱