单切口手术机器人

摘要

本发明涉及一种单切口手术机器人，包括：主操作台及从操作设备，所述主操作台用于根据医生的操作向所述从操作设备发送控制命令，以控制所述从操作设备，所述从操作设备用于响应主操作台发送的控制命令，并进行相应的操作；所述从操作设备具有操作臂，所述操作臂包括：驱动机构及连杆，所述驱动机构具有壳体，所述壳体具有第一主体，所述第一主体具有用于连接动力机构的安装面，所述安装面上延伸有第二主体，以使所述第二主体的自由端凸出所述安装面，与所述第一主体形成用于收容所述动力机构的缺口，所述连杆设置于所述第二主体临近自由端的区域，以使多个所述操作臂的所述连杆通过一个切口伸入体内。

说明书

技术领域

本发明涉及微创手术领域，特别是涉及一种单切口手术机器人。

背景技术

微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。

随着科技的进步，微创手术机器人技术逐渐成熟，并被广泛应用。微创手术机器人通常包括主操作台及从操作设备，医生通过操作主操作台控制从操作设备进行相应的手术操作。其中，从操作设备通常包括机械臂及设置于机械臂上的操作臂，机械臂用于调节操作臂的位置，操作臂用于伸入体内，并执行手术操作。目前从操作设备的机械臂通常仅设有一个操作臂，手术机器人在进行手术时，多个操作臂分别从人体上的多个切口进入体内，手术创伤仍相对较大。

发明内容

基于此，有必要提供一种手术创伤较小的单切口手术机器人。

一种单切口手术机器人，包括：主操作台及从操作设备，

所述主操作台用于根据医生的操作向所述从操作设备发送控制命令，以控制所述从操作设备，所述从操作设备用于响应主操作台发送的控制命令，并进行相应的操作；

所述从操作设备具有操作臂，所述操作臂包括：驱动机构及连杆，所述驱动机构具有壳体，所述壳体具有第一主体，所述第一主体具有用于连接动力机构的安装面，所述安装面上延伸有第二主体，以使所述第二主体的自由端凸出所述安装面，与所述第一主体形成用于收容所述动力机构的缺口，所述连杆设置于所述第二主体临近自由端的区域，以使多个所述操作臂的所述连杆通过一个切口伸入体内。

在其中一个实施例中，所述第二主体沿所述安装面的一个边缘延伸，以使所述壳体形成L形。

在其中一个实施例中，所述第二主体从所述安装面的中部区域延伸，以使所述壳体形成T形。

在其中一个实施例中，所述第一主体、所述第二主体形成的两个所述缺口均用于连接所述动力机构。

在其中一个实施例中，所述连杆在其延伸方向上与所述第二主体的侧面相切。

在其中一个实施例中，所述连杆基本为刚性连杆。

在其中一个实施例中，所述连杆设置于所述第二主体的底面上，所述第二主体的底面为手术时朝向人体的表面。

在其中一个实施例中，所述第二主体具有相邻的第一侧面、第二侧面，均用于与相邻所述操作臂的所述第一侧面或者所述第二侧面抵接，或者用于与相邻所示操作臂的所示第一侧面或者所示第二侧面临近间隔设置，以使多个所述操作臂绕一中心轴分布。

在其中一个实施例中，所述从操作设备还包括动力机构，所述动力机构至少部分收容于所述缺口内，并通过所述安装面与所述操作臂相连接。

在其中一个实施例中，所述动力机构具有多个用于连接所述操作臂的动力部，所述操作臂为多个，每个所述操作臂设置于与其对应的所述动力部上，多个所述操作臂的多个所述连杆临近设置，以从一个切口伸入体内。

安装操作臂时，操作臂先从安装槽位于本体侧面的开口平移至安装槽内，此时，由于安装槽贯穿本体底面，操作臂平移至安装槽的过程中不会被底面阻挡。平移至安装槽后，将操作臂与动力部连接。具有上述动力机构的手术机器人，令操作臂安装更简单，快速。

附图说明

图1为本发明手术机器人一实施例的结构示意图；

图2为本发明从操作设备一实施例的局部示意图；

图3为本发明从操作设备一实施例的局部示意图；

图4为本发明操作臂一实施例的结构示意图；

图5为本发明操作臂一实施例的结构示意图；

图6为本发明操作臂一实施例的结构示意图；

图7为本发明操作臂一实施例的结构示意图；

图8为本发明操作臂一实施例的结构示意图；

图9为本发明操作臂一实施例的结构示意图；

图10为本发明操作臂一实施例的结构示意图；

图11为本发明操作臂一实施例的结构示意图；

图12为本发明操作臂一实施例的结构示意图；

图13为本发明操作臂一实施例的结构示意图；

图14为本发明从操作设备一实施例的局部结构爆炸图；

图15为图14所示动力机构一实施例的结构示意图；

图16为本发明从操作设备一实施例的局部结构爆炸图；

图17为图16所示动力机构一实施例的结构示意图；

图18为本发明从操作设备一实施例的局部结构爆炸图；

图19为图18所示动力机构一实施例的结构示意图；

图20为本发明动力机构一实施例的结构示意图；

图21为本发明从操作设备一实施例的局部结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“耦合”另一个元件，它可以是直接耦合到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。本文所使用的术语“远端”、“近端”作为方位词，该方位词为介入医疗器械领域惯用术语，其中“远端”表示手术过程中远离操作者的一端，“近端”表示手术过程中靠近操作者的一端。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图3所示，其分别为本发明手术机器人一实施例的结构示意图，及从操作设备不同实施例的局部示意图。

手术机器人包括主操作台1及从操作设备2。其中，主操作台1用于根据医生的操作向从操作设备2发送控制命令，以控制从操作设备2，其还用于显示从操作设备2获取的影像。从操作设备2用于响应主操作台1发送的控制命令，并进行相应的操作，并且从操作设备2还用于获取体内的影像。

具体地，从操作设备2包括机械臂10、设置于机械臂10上的动力机构20、设置于动力机构20上的操作臂30，以及套设操作臂30的套管40。机械臂10用于调节操作臂30的位置；动力机构20用于驱动操作臂30执行相应操作；操作臂30用于伸入体内，并通过其位于远端的末端器械31执行手术操作，及/或获取体内影像。具体地，如图2、图3所示，从操作设备2具有多个操作臂30，多个操作臂30均穿设套管40，且末端器械均伸出套管40外，以使多个操作臂通过一个切口伸入体内，并执行操作。图2中，操作臂30位于套管40内的区域为刚性区域；图3中，操作臂30位于套管40内的区域为柔性区域，套管随柔性区域弯曲。其他实施例中，也可以省略套管40，此时，无需套管。

一实施例中，从操作设备2还包括戳卡，戳卡用于穿设人体上的切口，并固定设置于切口区域，操作臂30通过戳卡伸入到体内。

如图4至图11所示，操作臂30包括：依次连接的末端器械31、连接组件32、连杆33及驱动机构34。其中驱动机构34用于与动力机构20相连接，驱动机构34具有壳体340；连杆33用于穿设套管40及/或戳卡；连接组件32用于调节末端器械31的位置及姿态；末端器械31用于执行手术操作，及/或获取体内影像。其他实施例中，也可以省略连杆33，此时连接组件32穿设套管。

一实施例中，连杆33设置于壳体340上，且在其延伸方向上与壳体340的侧面341相切，以使多个操作臂30的连杆33通过一个切口伸入体内。其中，壳体340的侧面341为与壳体340的底面342相连接的表面，壳体340的底面342指手术时朝向人体的表面。连杆33基本为刚性连杆33，在安装操作臂30时，将其直接设置于动力机构20上，无需弯曲连杆33。其他实施例中，连杆33也可以为柔性连杆33。

上述操作臂30，由于连杆33与壳体340相切，令多个操作臂30的连杆33可通过人体上的一个切口伸入体内，并且能够减小多个操作臂30驱动机构34之间的距离，进而令多个操作臂30更加紧凑，减小动力机构20安装操作臂30区域的体积。进一步地，由于连杆33为刚性连杆33，令手术时更加稳定。

图4、图5所示实施例中，壳体340具有相邻的第一侧面341A、第二侧面341B，均用于与相邻操作臂30的第一侧面341A或者第二侧面341B抵接，以使多个操作臂30绕一中心轴分布；或者第一侧面341A、第二侧面341B用于与相邻操作臂30的第一侧面341A或者第二侧面341B临近间隔设置，以使多个操作臂30绕一中心轴分布，例如，相邻两个壳体340中其中一个壳体340的第一侧面341A与另外一个壳体340的第一侧面341A或者第二侧面341B相对设置，且相对设置的表面之间具有缝隙。其中，第一侧面341A与第二侧面341B形成一锐角。其他实施例中，第一侧面341A、第二侧面341B也可以形成直角或者钝角。

进一步地，第一侧面341A的边沿延伸至第二侧面341B的边沿，以使两个侧面341相连接，其连接区域为曲面。其中，连杆33与曲面相切，一实施例中，曲面的曲率半径与连杆33的半径基本相同。其他实施例中，曲面的曲率半径也可以也可以相异。或者，其他实施例中，如图6至图11所示，连杆也可以不设置于多个侧面的相邻区域。

其他实施例中，壳体可为其他形状。如图6、图7所示实施例中，壳体为矩形。图8至图11所示实施例中，壳体340具有第一主体343，第一主体343具有用于连接动力机构20的安装面344，安装面344上延伸有第二主体345，以使第二主体345的自由端凸出安装面344，与第一主体343形成用于收容动力机构20的缺口36，其中，自由端指伸出第一主体343未与其连接的端部。图8至图10中，第二主体沿安装面的一个边缘延伸，以使壳体形成L形。图11中，第二主体从安装面的中部区域延伸，以使壳体形成T形，具有两个缺口36。

需要说明的是，各实施例中，壳体设置连杆的区域均可采用图4、图5所示实施例的方式。例如，第二主体具有相邻的第一侧面、第二侧面，均用于与相邻操作臂的第一侧面或者第二侧面抵接，或者用于与相邻所示操作臂的所示第一侧面或者所示第二侧面临近间隔设置，以使多个操作臂绕一中心轴分布。

如图4至图11所示，壳体上用于连接动力机构的表面与设置连杆的表面可为多种位置关系。

图4所示实施例中，壳体340上用于连接动力机构的表面与设置连杆33的表面相背设置。具体的，连杆33设置于壳体340的底面342上，并临近底面342的边缘区域，壳体340上与底面342相背设置的表面用于连接动力机构。

图6所示实施例中，壳体340上用于连接动力机构20的表面与设置连杆33的表面为同一个表面，具体的，壳体340的底面342具有连接盘35，用于连接动力机构20，连杆33设置于壳体340的底面342上。

图7所示实施例中，壳体340上用于连接动力机构20的表面也可以与设置连杆33的表面相邻设置，即壳体340的一个侧面341用于连接动力机构，其上设置连接盘35。

图8至图11所示实施例中，连杆设置于第二主体上，图8、图9、图11中，安装面344与连杆33平行，图10中，安装面344与连杆33垂直。其中，图8、图10、图11中，缺口36位于第二主体侧面的方向上，图9中，缺口6位于第二主体与底面相背的表面的方向上。具体地，连杆33设置于第二主体345临近自由端的区域，例如，设置于第二主体的底面上，且在其延伸方向上与第二主体的侧面相切，其中，第二主体的底面为手术时朝向人体的表面，侧面为与底面相邻的表面。安装面344上设有连接盘35，用于连接动力结构20。

需要说明的是，连杆33也可以设置于壳体340的侧面341上，此时，壳体340用于连接动力机构的表面既可以为其中一个侧面341上，也可以为底面342，或者与底面342相背的表面。连杆33也可以临近侧面区域设置，不与侧面相切。

上述实施例中，连杆33为直杆，且连杆33旋转设置于驱动机构34的壳体340上，驱动机构34驱动连杆33沿其轴线旋转。其他实施例中，连杆33也可以为非直杆结构。或者，连杆33也可以固定设置于壳体340上。

如图12所示，一实施例中，连杆33包括依次连接的第一连杆331、第二连杆332，其中，第一连杆331设置于壳体340上，并与第二连杆332固定连接，第一连杆331与第二连杆332形成夹角，该夹角为非平角。本实施例中，第二连杆332与壳体340的侧面341相切，连杆33固定设置于壳体340上。此时，可令与连杆33连接的末端器械31相对转动，从而保证操作臂30的自由度。其他实施例中，第二连杆33也可以与壳体340非相切设置，只要保证多个操作臂的第二连杆33通过一个切口进入体内即可。

第一连杆33也可以旋转设置于壳体340上。例如，第一连杆33为软杆、柔性管，或者第一连杆33通过柔性关节组件与第二连杆33连接，以使第一连杆33与第二连杆33之间的位置可调节；第二连杆33穿设戳卡或者套管，以限制其相对人体的位置，令第一连杆33带动第二连杆33绕固定旋转轴旋转，即第二连杆33的旋转轴不会随第一连杆33的弯曲而改变。再如，第二连杆33相对第一连杆33位置固定，此时，第一连杆33与第二连杆33通过传动机构连接，以使第一连杆33转动时，带动第二连杆33绕其固定旋转轴。当第一连杆33旋转设置于壳体340上时，第一连杆33可位于壳体340表面的中部区域。

需要说明的是，当第一连杆33为软杆、柔性管，或者第一连杆33通过柔性关节组件与第二连杆33连接时，第一连杆33也可以与壳体340固定连接，此时，可令与连杆33连接的末端器械31相对转动。

如图13所示，一实施例中，连杆33包括第一连杆331、第二连杆332，连接组件32包括第一连接组件321、第二连接组件322。第一连杆331设置于驱动机构34上，并通过第一连接组件321与第二连杆332相摆动连接，第二连杆332用于连接末端器械31或者第二连接组件322，其中，当第二连杆332连接第二连接组件322时，末端器械31与第二连接组件322的远端相连接。手术时第一连接组件321位于体外，第二连接组件322位于体内。需要说明的是，本实施例中，第二连杆332与壳体340的侧面341相切。其他实施例中，第二连杆332也可以与壳体340不相切，为其他位置关系。

上述操作臂30通过驱动机构34驱动连接组件32，以令第二连杆332相对第一连杆331摆动，进而调整第二连杆332及与第二连杆332连接的末端器械31的位置，充分利用操作臂30驱动机构34到人体之间的空间，提高了操作臂30的灵活性。

一实施例中，第一连杆331为多个，多个第一连杆331通过第一连接组件321依次摆动连接，位于近端的第一连杆331与驱动机构34相连接，位于远端的第一连杆331通过第一连接组件321与第二连杆332相连接。这样进一步提高了操作臂30的灵活性。

如图14、图15所示，其分别为本发明从操作设备的局部结构爆炸图及动力机构20一实施例的结构示意图。

动力机构20包括本体210及动力部220。其中，本体210侧面211开设有安装槽213，安装槽213贯穿本体210的底面212，以使操作臂30从侧面211平移至安装槽213内，且其远端位于安装槽213外，即在平移安装的过程中操作臂30的末端器械31基本位于安装槽213外，末端器械31无需穿设安装槽213以伸出安装槽213外；动力部220设置于本体210上，用于连接操作臂30的驱动机构34，并为操作臂30提供动力，以使操作臂30执行相应地操作，例如，改变末端器械31的位置，或者姿态。其中，本体210的底面212指手术时，朝向患者的表面，侧面211为与底面212相邻的表面。

安装操作臂30时，操作臂30先从安装槽213位于本体210侧面211的开口平移至安装槽213内，此时，由于安装槽213贯穿本体210底面212，操作臂30平移至安装槽213的过程中不会被底面212阻挡。平移至安装槽213后，将操作臂30与动力部220连接。具有上述动力机构20的从操作设备，令操作臂30安装更简单，快速。

本实施例中，安装槽213为一个，动力部220为多个，每个动力部220连接与其对应的操作臂30。其中，多个与动力部220连接的操作臂30均穿设安装槽213，以使多个操作臂30能够通过一个切口伸入体内。

其他实施例中，动力机构20也可以仅具有一个动力部220。或者，多个操作臂30中也可以至少两个穿设安装槽213。例如，部分操作臂30设置于本体210内，且穿设安装槽213，以使末端伸出本体210，部分操作臂30设置于本体210外侧，无需穿设安装槽213。

其他实施例中，安装槽213也可以为多个。例如，安装槽213为两个，其中至少一个安装槽213内收容两个操作臂30，其余操作臂30收容于另一个安装槽213内。此时，多个安装槽既可以开设于同一个侧面，也可以开设于本体的不同侧面上，例如，开设于本体相背的两个侧面。多个操作臂30通过两个切口伸入体内，每个切口对应一个安装槽213，以使从该安装槽213内伸出的操作臂30伸入与其对应的切口内。

需要说明的是，当安装槽为多个时，也可以令至少两个安装槽对应一个切口，即从对应一个切口的多个安装槽伸出的操作臂，均通过一个切口伸入体内。或者，多个从同一个安装槽213伸出的操作臂30，也可以从多个切口伸入体内。

本体210上还开设有收容槽214，用于收容动力部220。安装操作臂30时，先平移操作臂30令其连杆33从本体210侧面211收容至安装槽213内，以使操作臂30的驱动机构34临近收容槽214内的动力部220，之后将驱动机构34与对应的动力部相连接。

图14、图15所示实施例中，本体210开设收容槽214的表面与底面212相背。安装槽213贯穿收容槽214的底面，即安装槽213沿操作臂30连杆33方向分别贯穿收容槽214的底面及本体210的底面212，以使操作臂30能够从本体210侧面安装。动力部220设置于收容槽214内，其连接操作臂30的连接面221为动力部220背向本体210底面212的表面。此时，与其连接的操作臂30连接动力部220的表面为驱动机构34朝向底面212的表面，例如，为图6所示实施例的操作臂30，安装时，其朝向底面212方向移动，并与连接面221扣合连接。

图16、图17所示实施例中，本体210开设收容槽214的表面与开设安装槽213的表面相同，即收容槽214的开口位于本体210的侧面211，此时安装槽213贯穿收容槽214靠近本体210底面的第一内壁215，以使操作臂的连杆均能通过安装槽伸出本体210。动力部220设置于收容槽214内，且与第一内壁215间隔设置，以形成收容动力部220的收容区域，动力部220连接操作臂30的连接面221为动力部220朝向本体210底面212的表面。此时，与其连接的操作臂30连接动力部220的表面为驱动机构34背向底面212的表面，例如，为图4所示实施例的操作臂30，安装时，其背向底面212移动，并与连接面221扣合连接。

图18、图19所示实施例中，本体210开设收容槽214的表面与底面212相背。安装槽213贯穿收容槽214的底面。动力部220设置于安装槽213内，其连接操作臂30的连接面221为动力部220朝向本体210侧面的表面，且连接面221朝向收容槽214的中部。此时，与其连接的操作臂30连接动力部的表面为驱动机构的一个侧面，例如，为图7所示实施例的操作臂，在安装时，朝向连接面221方向移动，并与其扣合。

图20所示实施例中，与图18、图19所示实施例相似，此时，动力部220位于收容槽214的中部，其连接面221朝向收容槽214的侧面，本体210开设收容槽214的表面与开设安装槽213的表面相同。与其连接的操作臂30连接动力部220的表面朝向收容槽214的中部，例如，为图8、图9、图11所示实施例的操作臂30，此时，动力部220部分收容于驱动机构34壳体340的缺口区域，由于连杆33位于驱动机构34底面伸出部分的区域，令多个操作臂30可通过一个切口伸入体内。需要说明的是，本体开设收容槽的表面也可以与底面212相背。

上述各实施例中，本体210上也可以省略收容槽214，此时，动力部220设置于本体210外部，例如，设置于与底面212相背的表面上。

进一步地，动力部220滑动设置于本体210上，具体地，如图14至图20所示，收容槽214内设置于导轨230，动力部220滑动设置于导轨230上。一实施例中，操作臂30随动力部220做进给运动，即动力部220的滑动方向与安装槽213的延伸方向相同。其他实施例中，动力部220的滑动方向也可以为其他方向，以调节操作臂30的位置，例如，动力部220的滑动方向与安装槽213的延伸方向垂直。

如图21所示，其为本发明从操作设备的局部结构示意图。

一实施例中，动力机构20的本体210转动设置于机械臂10上。具体的，机械臂的末端为“∏”形，与本体210相背的两个表面转动连接，机械臂与本体210转动连接的表面与本体210开设安装槽213的表面相异。进一步的，机械臂的末端具有电机，用于驱动本体210旋转。本实施例中，电机为一个，位于本体210的一侧。其他实施例中，电机也可以为两个，分别位于本体210的两侧。

需要说明的是，机械臂的末端也可以与本体的一个表面转动连接，该表面既可以与本体开设安装槽的表面相同，也可以与本体开设安装槽的表面相异，例如，与本体开设安装槽的表面相邻。此时，当机械臂的末端具有电机时，电机位于机械臂连接本体的一侧。

一实施例中，动力机构20相对机械臂的转动角为0至360度。这样，令与动力部220连接的操作臂30更易调节。其他实施例中，动力机构20相对机械臂的转动角也可以为其他角度，例如0至180度、0至90度等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。