申请/专利权人：南京航空航天大学

申请日：2021-12-07

公开（公告）日：2024-03-26

公开（公告）号：CN114271948B

主分类号：A61B34/37

分类号：A61B34/37;A61B34/00;A61B34/30

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.26#授权;2022.04.22#实质审查的生效;2022.04.05#公开

摘要：一种紧凑的单孔手术机器人从手，主要包括套管、手术操作机械臂、摄像头机械臂。手术时只需开一个创口，将摄像头机械臂和手术操作机械臂依次送进套管，并用内管插入到中间通道中，从而提高三个机械臂的刚度。内管中还可以伸入另外一个机械臂用以递送缝针、取出病变组织等。利用此手术机器人开展微创手术，可以达到安全、精准、高效等效果，具有手术创伤小、术中出血量少、住院时间短、术后恢复更快等优势。此外，本发明还可以容易地转化成柔性的经自然腔道手术机器人，如经口腔食道的胃部手术，经肛门的结肠内手术等。本发明属于医疗机械领域。

主权项：1.一种紧凑的单孔手术机器人从手，其特征在于：它主要包括两个手术操作机械臂（1）和一个摄像头机械臂（2），手术操作机械臂用于手术操作，摄像头机械臂用于实时照亮和观察手术部位情况；手术操作机械臂（1）包括手术操作机械臂支撑杆（1-1），杆一（1-2），杆二（1-3），杆三（1-4），杆四（1-5），杆五（1-6），杆六（1-7），杆七（1-8），旋转手腕（1-9），夹子（1-10），偏转驱动丝（1-11），偏转连续体单元（1-12），丝套（1-13），关节驱动丝（1-14）；手术操作机械臂支撑杆（1-1）端部设有贯通的关节驱动丝通道（1-1-1）和偏转驱动丝通道（1-1-2）以供驱动丝套（1-13）和关节驱动丝（1-14）穿过，驱动丝套（1-13）是弹簧管或者其他材料的耐压管；手术操作机械臂支撑杆（1-1）与杆一（1-2）之间有几个偏转连续体单元（1-12），手术操作机械臂支撑杆（1-1）与偏转连续体单元（1-12）之间、杆一（1-2）与偏转连续体单元（1-12）之间以及偏转连续体单元（1-12）相互之间由柔性铰链连接，柔性铰链是一种薄片式弹性结构；杆一（1-2）与杆二（1-3）、杆二（1-3）与杆三（1-4）、杆三（1-4）与杆四（1-5）、杆四（1-5）与杆五（1-6）、杆五（1-6）与杆六（1-7）以及杆六（1-7）与杆七（1-8）之间都由刚性旋转铰链关节连接，并且相邻的铰链轴线正交；旋转手腕（1-9）的旋转轴与杆七（1-8）中的圆柱孔共线，旋转手腕（1-9）与杆七（1-8）之间有轴承连接以使得两者之间相对转动摩擦较小；旋转手腕（1-9）上有一对夹子（1-10），其中一个夹子与旋转手腕（1-9）固定，另外一个夹子（1-10）与旋转手腕（1-9）铰接；偏转驱动丝（1-11）穿过手术操作机械臂支撑杆（1-1）上的偏转驱动丝通道（1-1-2）并且末端与杆一（1-2）固定；其中手术操作机械臂支撑杆（1-1）上方的偏转驱动丝通道（1-1-2）处向外侧开有槽，对应的偏转连续体单元（1-12）和杆一（1-2）下方的偏转驱动丝通道（1-1-2）处向外侧也开有槽，这样可以使得偏转驱动丝（1-11）移到外侧以使得偏转驱动丝（1-11）到柔性铰链的距离增加，提高偏转驱动丝（1-11）对柔性铰链的力矩，增强刚性和稳定性；杆一（1-2）中的关节驱动丝通道（1-1-1）和偏转驱动丝通道（1-1-2）较短；摄像头机械臂（2）包括摄像头机械臂支撑杆（2-1），偏转关节（2-2），摄像头机械臂偏转杆（2-3），摄像头机械臂摆动关节单元（2-4）和摄像头（2-5）；多个摄像头机械臂摆动关节单元（2-4）组成连续体机械臂；摄像头机械臂摆动关节单元（2-4）圆周均匀布置4个小孔，四根驱动丝穿过摄像头机械臂支撑杆（2-1）、偏转关节（2-2）、摄像头机械臂偏转杆（2-3）以及摄像头机械臂摆动关节单元（2-4）上的小孔与摄像头（2-5）固定；摄像头机械臂偏转杆（2-3）与摄像头机械臂摆动关节单元（2-4），摄像头机械臂摆动关节单元（2-4）与摄像头机械臂摆动关节单元（2-4）以及摄像头机械臂摆动关节单元（2-4）与摄像头（2-5）之间由中心弹性杆或者相邻轴线正交的刚或柔性铰链连接，四根驱动丝驱动摄像头两个自由度摆动；套管（3）、手术操作机械臂支撑杆（1-1）和摄像头机械臂支撑杆（2-1）为刚性件；从套管轴向方向来看，两个手术操作机械臂支撑杆（1-1）和摄像头机械臂支撑杆（2-1）的横截面构成一个圆环；伸直状态下，每个机械臂除支撑杆外，其余部分从支撑杆轴向方向来看，其横截面在中间通道与所在机械臂的支撑杆横截面区域内；这样可以达到两个目的，一是驱动丝较为均匀地分布于套管内四周，从而充分利用套管内空间，并且伸直状态下，支撑杆轴向方向三个机械臂的横截面积之和远大于三个机械臂支撑杆所占用套管的横截面积之和，这样就达到所需套管内径比传统单孔手术机器人更小、结构更加紧凑的目的；二是每个机械臂从支撑杆轴向方向来看的横截面积大于中心通道截面积，意味着机械臂的关节驱动丝到所驱动的关节轴线的距离更大，相同的驱动丝拉力下，关节力矩更大，从而达到机械臂输出力更大的目的。

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百度查询： 南京航空航天大学 一种紧凑的单孔手术机器人从手

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