一種并聯式腹腔微創手術機械手的制作方法

本發明涉及一種機器人，具體是一種并聯式腹腔微創手術機械手。

背景技術：

微創外科是通過微小創傷或自然通道將特殊器械、物理能量或化學藥劑送入人體內部，完成對人體內病變、畸形、創傷的滅活、切除、修復或重建等外科手術操作而達到治療目的的醫學科學分支，其突出特點是對病人的創傷明顯少于傳統外科手術。1987年第一例腹腔鏡膽囊切除術標志著新的微創外科醫學里程碑的誕生。與傳統手術相比，它無須開刀，只需在病人身上開幾個0.5-1mm的小孔，愈后不留疤痕、病人無疼痛感、只需3-5天便可完成檢查、治療、康復全過程，降低了傳統手術對人體的傷害，極大地減少了疾病給患者給來的不便和痛苦。在國內，北京航空航天大學機器人研究所于1997年開始開展了機器人輔助神經外科手術的研究。2001年，北京航空航天大學、海軍總醫院等單位共同研制了廣泛應用于臨床的第二代無框架立體定向手術機器人。2005年北京海軍總醫院神經外科醫生借助第五代神經外科手術機器人，通過互聯網，成功地為遠在延安的腦出血病人進行了手術，整個手術僅用40分鐘。該成果主要用于腦外科手術中的手術規劃、導航和立體定向穿刺，并取得了醫療器械注冊證。在腹腔鏡微創手術機器人方面，天津大學開展了相關研究工作。天津大學與法國巴黎第六大學合作研制出微創手術機器人(MC²E系統)。而現有的手術機器人體積較大、結構復雜、控制繁瑣、費用較高，在推廣應用時還受到較多局限等問題，所以提出一種結構緊湊、操作簡便、價格便宜的新型混聯式機構很有必要。

技術實現要素：

本發明的目的是克服上述背景技術中的不足，提供一種用于微創手術的并聯機械手，該機械手應具有結構緊湊、體積較小、工作可靠的特點。

本發明的技術方案是：一種并聯式腹腔微創手術機械手，其特征在于：該機械手包括可轉動地定位在動平臺上的手術模塊、位于動平臺下方的底座以及并聯連接在動平臺與底座之間以驅動手術模塊運動的兩個分支機構；

每個分支機構包括依次連接在動平臺與底座之間的第一轉動副、第一連桿、第二U副(萬向鉸)、移動副的鉸接套以及作為移動副滑桿的第二連桿；每個分支機構中，第一轉動副軸線與第二U副中的第一轉動軸線互相平行并且垂直于手術模塊轉動軸線與移動副移動軸線；第二U副中的第二轉動軸線平行于移動副移動軸線并且垂直于手術模塊轉動軸線；兩個分支機構中的移動副移動軸線與手術模塊轉動軸線相交于一點。

所述手術模塊包括可轉動地定位在動平臺上且伸入底座下方的手術工具以及用于驅動手術工具旋轉的電機；所述電機的轉動軸線與手術模塊轉動軸線共軸。

所述電機通過支架固定在動平臺上方。

本發明的有益效果是：

本發明采用結構緊湊的混聯機構，不僅可以保證較高的剛度，而且運動累計誤差小于串聯機構，可以提高手術精度；本發明可以驅動手術模塊繞切口靈活地運動，不僅可以滿足微創手術的要求，而且可以減小對切口的傷害，安全性較高；本發明還可用作教學培訓的模擬手術器具；因此，本發明對于提高微創手術的進一步推廣具有重要意義。

附圖說明

圖1是本發明實施例的立體結構示意圖。

圖2是本發明實施例中的一個分支機構的示意圖。

圖3是本發明的工作原理示意圖。

具體實施方式

以下結合說明書附圖所示的實施例，對本發明作進一步說明，但本發明并不局限于以下實施例。

如圖1所示的并聯式腹腔微創手術機械手，包括動平臺3、底座5、手術模塊以及驅動手術模塊兩個分支機構。

所述手術模塊包括手術工具4以及用于驅動手術工具旋轉的電機41，該手術工具通過套筒40可轉動定位在動平臺上；所述手術工具一般為腹腔鏡器械(具體指切開刀、分離鉗、沖洗器、內窺鏡等)；所述電機通過支架42固定在動平臺上，并且電機的轉動軸線與手術模塊轉動軸線共軸，同時，電機的轉動軸線平行于手術工具的長度方向；所述底座為位于動平臺下方的弧形底座，手術工具的下端向下穿越底座中部的半圍合區域51后伸入底座下方。

所述兩個分支機構并聯連接在動平臺與底座之間，用于驅動手術模塊運動；每個分支機構均為四自由度機械臂，包括由上往下依次連接在動平臺與底座之間的第一轉動副21、第一連桿11、第二U副22、移動副28(移動副中的鉸接套與滑桿保持滑動配合)以及作為移動副滑桿的第二連桿12。

每個分支機構中，第一轉動副軸線與第二U副中的第一轉動軸線互相平行并且垂直于手術模塊轉動軸線4-1與移動副移動軸線；第二U副中的第二轉動軸線平行于移動副移動軸線；所述第二連桿固定在底座上。

所述移動副中，固定在第一連桿下端的U副鉸接套筒可滑動地定位在第二連桿上(第二連桿作為該鉸接套筒的滑桿)；兩個分支機構的所有移動副的第二連桿軸線28-1相交于O點(O點表示手術時人體上的切口位置，即固定點)，手術模塊轉動軸線通過O點。

上述實施例中，移動副以及所有轉動副均由伺服電機(圖中省略)驅動。

如圖3所示，人體的切口位置7放有穿刺套管6(英文Trocar)，手術工具穿過穿刺套管后伸入人體內；該手術工具在兩個分支機構驅動下進行運動(運動方向如圖3中箭頭所示)，包括以切口位置作為原點(即前述的固定點)的擺動以及沿著手術工具軸線方向的伸縮運動，同時手術工具還可在電機驅動下旋轉。