技术领域
[0001] 本
发明涉及一种
微创手术工具，特别涉及一种微创手术机器人用的手术工具。
背景技术
[0002] 以
腹腔镜为代表的微创外科被誉为20世纪医学科学对人类文明的重要贡献之一，是21世纪全球外科发展的主旋律。微创手术与传统的开口手术相比具有切口小、出血量少、术后疤痕小、恢复时间快等优点，使病人遭受的痛苦大大减小，被广泛地应用于临床手术。近年来，机器人辅助微创手术出现并得到了迅速发展，它克服了传统微创技术的许多缺点，具有操作的灵活性高、
稳定性好、实现直觉运动控制、可提供
立体视觉且具有
远程手术的潜
力等优点，已在心脏外科、泌尿外科、普通外科、妇产科和儿科等领域得到广泛应用。然而需要指出的是，在微创技术的约束条件下，复杂的缝合、打结手术操作变得非常困难。
[0003] 目前被使用的机器人用微创手术器械，尤其是钳(剪)类器械，多采用常开式结构，即两开合钳(剪)在弹性元件的作用下保持打开状态，驱动
钢丝去其施加驱动力后闭合，驱动力消失后开合钳(剪)自动恢复打开状态。此类产品由于开合钳(剪)保持常开，在手术实施过程中不利于插入戳卡进入人体，且开合
角度固定，缺乏灵活性。
发明内容
[0004] 本发明目的在于克服
现有技术不足，提供一种安装方便、使用可靠的机器人辅助微创手术器械。
[0005] 本发明采用以下技术来实现上述目的：
[0006] 本发明的一种机器人辅助微创外科手术器械，它包括顺次相连的驱动装置、连接
导管和末端执行装置，所述的驱动装置包括
基座，在所述的基座上通过
轴承转动安装有彼此平行设置的三个
传动轴，所述的三个传动轴与基座垂直设置，在每一传动轴上均固定套装有丝轮和抱紧
块；所述连接导管的后端通过轴承转动的安装在基座上，所述的连接导管的回
转轴线与三个传动轴的轴线垂直设置；所述的末端执行装置包括钳座以及由左开合钳体和右开合钳体组成的开合钳，所述的钳座固定在连接导管的前端，在所述的钳座上固定有轴线与连接导管的回转轴线垂直设置的销轴，所述的左开合钳体和右开合钳体各自与一个丝轮固定相连，与左、右开合钳体相连的丝轮以及左、右开合钳体转动的安装在所述的销轴上；
[0007] 第一传动钢丝一端缠绕并固定在第一丝轮上并且第一传动钢丝另一端缠绕并固定在连接导管的后端，第二转动钢丝一端缠绕并固定在第一丝轮上并且第二传动钢丝另一端缠绕并固定在连接导管的后端，所述的第一传动钢丝与第二转动钢丝在第一丝轮上的缠绕方向相反，所述的第一传动钢丝与第二转动钢丝在连接导管上的缠绕方向相反，所述的第一传动钢丝和第二传动钢丝组成一个闭环结构；
[0008] 第三传动钢丝一端缠绕并固定在第二丝轮上，第三传动钢丝另一端绕过安装在基座上的第一导向轮并穿过连接导管内部，绕过左开合钳体上设置的丝轮后，通过连接导管内部绕回第二丝轮，缠绕并固定在第二丝轮上，第三传动钢丝两端在第二丝轮上的缠绕方向相反，第三传动钢丝为一个闭环结构；第四传动钢丝一端缠绕并固定在第三丝轮上，第四传动钢丝另一端绕过安装在基座上的第二导向轮并穿过连接导管内部，绕过第二开合钳体上设置的丝轮后，通过连接导管内部绕回第三丝轮，缠绕并固定在第三丝轮上，第四传动钢丝两端在第三丝轮上的缠绕方向相反，第四传动钢丝为一个闭环结构。
[0009] 本发明的有益效果是：
[0010] 1、本发明采用钢丝传动，可减小传动元件空间，使其具有结构紧凑、重量轻，提高器械的快换效率；
[0011] 2、采用钢丝传动，且传动钢丝形成一个闭环，闭环总长度保持不变，保证了各机构运动过程中传动钢丝不会被拉长或缩短，传动稳定可靠，传动
精度高；
[0012] 3、本发明所述器械末端开合钳(剪)采用非常开式结构，两开合钳(剪)分别由两台
电机控制，其开合
自由度与偏转自由度均由开合钳(剪)的转动实现，驱动方式简单可靠，且开合角度可调，使用灵活。
附图说明
[0013] 图1为本发明所述一种机器人辅助微创外科手术用器械布局示意图；
[0014] 图2为本发明所述一种机器人辅助微创外科手术用器械的安装方式示意图；
[0015] 图3为本发明所述一种机器人辅助微创外科手术用器械的整体结构示意图；
[0016] 图4-1、4-2、4-3为本发明所述一种机器人辅助微创外科手术用器械的末端执行装置运动示意图；
[0017] 图5为本发明所述一种机器人辅助微创外科手术用器械的驱动装置内部结构示意图；
[0018] 图6为本发明所述一种机器人辅助微创外科手术用器械的末端执行装置结构示意图；
[0019] 图7为本发明所述一种机器人辅助微创外科手术用器械的传动钢丝在驱动装置
位置的布置方式示意图；
[0020] 图8为本发明所述一种机器人辅助微创外科手术用器械的传动钢丝在末端执行装置的布置方式示意图；
[0021] 图9为本发明所述一种机器人辅助微创外科手术用器械实施效果示意图。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图对本发明一种机器人辅助微创外科手术用器械进行详细说明。
[0023] 本发明的一种机器人辅助微创外科手术器械，它包括顺次相连的驱动装置1、连接导管2和末端执行装置3，所述的驱动装置包括基座1-1，在所述的基座上通过轴承转动安装有彼此平行设置的三个传动轴1-2，所述的三个传动轴与基座垂直设置，在每一传动轴上均固定套装有丝轮和抱紧块1-4；所述连接导管2的后端通过轴承转动的安装在基座1-1上，所述的连接导管2的回转轴线与三个传动轴的轴线垂直设置；所述的末端执行装置包括钳座3-3以及由左开合钳体3-1和右开合钳体3-2组成的开合钳，所述的钳座固定在连接导管的前端，在所述的钳座上固定有轴线与连接导管的回转轴线垂直设置的销轴，所述的左开合钳体和右开合钳体各自与一个丝轮固定相连，与左、右开合钳体相连的丝轮以及左、右开合钳体转动的安装在所述的销轴上；
[0024] 第一传动钢丝1-6一端缠绕并固定在第一丝轮1-3-1上并且第一传动钢丝另一端缠绕并固定在连接导管2的后端，第二转动钢丝1-7一端缠绕并固定在第一丝轮上并且第二传动钢丝另一端缠绕并固定在连接导管的后端，所述的第一传动钢丝与第二转动钢丝在第一丝轮上的缠绕方向相反，所述的第一传动钢丝与第二转动钢丝在连接导管上的缠绕方向相反，所述的第一传动钢丝和第二传动钢丝组成一个闭环结构；
[0025] 第三传动钢丝1-8一端缠绕并固定在第二丝轮1-3-2上，第三传动钢丝另一端绕过安装在基座上的第一导向轮1-5-1并穿过连接导管内部，绕过左开合钳体上设置的丝轮后，通过连接导管内部绕回第二丝轮，缠绕并固定在第二丝轮上，第三传动钢丝两端在第二丝轮上的缠绕方向相反，第三传动钢丝为一个闭环结构；第四传动钢丝1-9一端缠绕并固定在第三丝轮1-3-3上，第四传动钢丝另一端绕过安装在基座上的第二导向轮1-5-2并穿过连接导管内部，绕过第二开合钳体上设置的丝轮后，通过连接导管内部绕回第三丝轮，缠绕并固定在第三丝轮上，第四传动钢丝两端在第三丝轮上的缠绕方向相反，第四传动钢丝为一个闭环结构。
[0026] 下面再结合每一幅图对本发明加以详细说明：
[0027] 图1所示为本发明一种机器人辅助微创外科手术用器械布局示意图，所述器械在使用时安装在机器人从手手臂末端，在手术实施过程中，机器人从手的运动可带动所述器械实现绕戳卡点P的空间多自由度运动。图中T表示本发明所述器械在机器人从手手臂末端的移动，R1、R2表示机器人从手手臂的转动。
[0028] 图2所示为本发明一种机器人辅助微创外科手术用器械的安装方式示意图，将器械沿图示方向
插入器械座A，所述器械的安装方式可采用已授权
专利(专利号：201110026010.9)的形式，其详细安装方法在此不再赘述。这样本发明可在机器人从手手臂的控制下，完成手术动作。
[0029] 图3所示为本发明一种机器人辅助微创外科手术用器械的整体结构示意图，所述器械包括：驱动装置1、连接导管2、末端执行装置3。所述驱动装置1用来连接器械座A和连接导管2，并将器械座A上设置的
驱动电机的驱动力传递至连接导管2和末端执行装置3；所述连接导管2用来连接驱动装置1和末端执行装置3，用于控制末端执行装置3运动的传动钢丝通过连接导管2内部；所述末端执行装置3用来完成手术动作，对照图4-1、4-2、
4-3，所述末端执行装置3具有多个自由度，包括：自转自由度r1、偏转自由度r2、开合自由度r3。
[0030] 图5所示为所述驱动装置1内部结构示意图，所述驱动装置1包括基座1-1，基座1-1上通过轴承安装有三个传动轴1-2，三个传动轴1-2的轴线相互平行，所述传动轴1-2可绕自身回转轴线转动，当本发明所述器械安装在器械座A上后，器械座A上设置的三个驱动电机
输出轴可带动基座1-1上的三个传动轴1-2转动，在每一个传动轴1-2上分别固定套装丝轮和抱紧块1-4，丝轮、抱紧块1-4轴线与对应设置的传动轴1-2轴线重合，丝轮与抱紧块1-4可通过螺钉固定在对应设置的传动轴1-2上，随传动轴1-2同步转动。
[0031] 所述连接导管2通过轴承2-1转动的安装在基座1-1上，连接导管2可绕回转轴线转动，连接导管2的回转轴线与三个传动轴1-2的轴线垂直设置。
[0032] 图6为所述末端执行装置3结构示意图，所述末端执行装置3包括左开合钳体3-1、右开合钳体3-2、钳座3-3，所述左开合钳体3-1、右开合钳体3-2以及与左、右开合钳体相连的丝轮通过销轴转动的安装在钳座3-3上，钳座3-3固定安装在连接导管2的前端，两开合钳可在传动钢丝的控制下绕轴线转动，实现两开合钳体的开合运动及偏转运动。
[0033] 下面再结合附图对钢丝的传动方式进行说明。
[0034] 对照图5、图6、图7、图8，第一传动钢丝1-6一端缠绕并固定在第一丝轮1-3-1上，第一传动钢丝1-6另一端缠绕并固定在连接导管2的后端，第二转动钢丝1-7一端缠绕并固定在第一丝轮1-3-1上(缠绕方向与第一传动钢丝1-6相反)，第二传动钢丝1-7另一端缠绕并固定在连接导管2的一端(缠绕方向与第一传动钢丝1-6相反)，于是第一传动钢丝1-6和第二传动钢丝1-7形成一个闭环，固定在第一丝轮1-3-1上的传动轴1-2与第一丝轮
1-3-1的同步转动可带动连接导管2的转动，进而实现末端执行装置3的自转自由度r1；
[0035] 第三传动钢丝1-8一端缠绕并固定在第二丝轮1-3-2上，第三传动钢丝1-8另一端绕过第一导向轮1-5-1并穿过连接导管2内部，绕过第一开合钳体3-1上设置的丝轮后，通过连接导管2内部绕回第二丝轮1-3-2，缠绕并固定在第二丝轮1-3-2上，第三传动钢丝1-8两端在第二丝轮1-3-2上的缠绕方向相反，于是第三传动钢丝1-8形成一个闭环，固定在第二丝轮1-3-2上的传动轴1-2与第二丝轮1-3-2的同步转动可带动左开合钳体3-1的转动；第四传动钢丝1-9一端缠绕并固定在第三丝轮1-3-3上，第四传动钢丝1-9另一端绕过第二导向轮1-5-2并穿过连接导管2内部，绕过右开合钳3-2上设置的丝轮后，通过连接导管2内部绕回第三丝轮1-3-3，缠绕并固定在第三丝轮1-3-3上，第四传动钢丝1-9两端在第三丝轮1-3-3上的缠绕方向相反，于是第四传动钢丝1-9形成一个闭环，固定在第三丝轮1-3-3上的传动轴1-2与第三丝轮1-3-3的同步转动可带动右开合钳体3-2的转动，两开合钳体的转动可配合实现末端执行装置3的偏转自由度r2和开合自由度r3。
[0036] 本发明在使用时可以安装在已公开专利(
申请号：201110026010.9，微创
外科手术机器人紧凑型快换机构)的快换基座上，并由快换基座上设置的驱动电机为本发明提供驱动力。本发明与公开专利(申请号：201110026010.9，微创外科手术机器人紧凑型快换机构)配合安装后方可实现各自功能，完成手术操作动作。
[0037] 图9所示为本发明一种机器人辅助微创外科手术用器械实施效果示意图，所述器械在使用过程中，由器械座A上设置的三个驱动电机提供驱动力，驱动电机输出轴的转动可带动传动轴和丝轮的同步转动，进而拉动传动钢丝将驱动力传递至末端执行装置3，并控制连接导管2和两开合钳的转动，三台驱动电机相互配合实现末端执行装置3的三自由度运动。
