一种多区位操作的外科手术机器人

1.本发明涉及一种医疗设备技术领域，尤其涉及一种多区位操作的外科手术机器人。


背景技术：

2.微创手术器械操控系统被设计为在内窥镜下，由医生在手术室内操作，控制手术器械做手术的设备系统。医生坐在医生操作台前，通过观看3d影像显示器，操作医生机械臂，医生可如同平常手术般，利用患者机械臂精准的控制手术器械执行各种手术动作。
3.参考专利申请号为：cn202010421613.8的专利，公开了一种多区位操作的外科手术机器人，包括：复数个滑动组件，与滑动组件配合连接的导向件；复数个所述滑动组件并列设置，所述滑动组件包括第一滑动件与第二滑动件，所述第一滑动件与所述第二滑动件均为弧形结构；所述滑动组件的内侧设置有导轨，所述导轨上配合连接有病床，所述病床能够沿所述导轨滑动，所述导轨上沿长度方向间隔设置有若干个第一传感器，所述病床底部设置有滚轮，所述滚轮上设置有至少一个第二传感器，所述第一传感器与所述第二传感器能够实现信号传输；所述导向件与所述滑动组件一一对应，复数个所述导向件不相交，所述导向件内侧设置有至少一个机械手，复数个机械手配合能够形成交叠区。上述专利中患者躺在病床上手术时，由于病床只能水平移动无法上下调节，手术时的局限性较大，而且病床底部设置的滚轮虽然能够方便病床移动，但是在手术时病床容易移动，导致患者与手术器具之间的位置发生位移，手术风险较大，并且无法快速切换手术器具，影响工作效率。


技术实现要素：

4.(1)要解决的技术问题
5.本发明为了克服患者躺在病床上手术时，由于病床只能水平移动无法上下调节，手术时的局限性较大，而且手术风险较大，无法快速切换手术器具，影响工作效率的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种能够多角度调节手术角度、手术风险小、能够快速切换手术器具、提高工作效率的多区位操作的外科手术机器人。
6.(2)技术方案
7.为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种多区位操作的外科手术机器人，包括有操作台、台面、控制面板、弧形导轨、弧形导杆、调节螺栓、安装板、透明板、移动机构和操作机构，操作台顶部连接有台面，操作台前端面上部连接有控制面板，操作台内底部左右两侧均连接有弧形导轨，左右两侧的弧形导轨上均滑动式地连接有弧形导杆，弧形导轨的后侧螺纹连接有调节螺栓，调节螺栓贯穿操作台后端面，两根弧形导杆的尾端之间连接有安装板，台面顶部后侧开有通孔，通孔用于收纳安装板，安装板下部连接有透明板，安装板的后侧面安装有调整手术位置的移动机构，移动机构上连接有代替人工手术的操作机构。
8.优选地，移动机构包括有横导轨、导向架、齿条、马达、驱动齿轮、第一皮带轮、平皮
带和电动滑轨，安装板后端面中部水平连接有横导轨，横导轨上滑动式地连接有导向架，导向架顶部连接有齿条，安装板后端面左侧安装有马达，安装板后端面右侧与马达的输出轴上均连接有驱动齿轮，右侧的驱动齿轮与安装板转动式连接，两个驱动齿轮均与齿条啮合，两个驱动齿轮的后端均连接有第一皮带轮，两个第一皮带轮之间绕接有平皮带，导向架中部安装有电动滑轨，操作机构安装在电动滑轨上，马达和电动滑轨均与控制面板电性连接。
9.优选地，操作机构包括有电动转盘、电动推杆、机械手、三爪卡盘、手术器具和摄像头，电动滑轨上安装有电动转盘，电动转盘上均匀间隔地连接有电动推杆，电动推杆的伸缩杆上连接有机械手，机械手上连接有三爪卡盘，三爪卡盘上卡接有手术器具，三爪卡盘上安装有摄像头，电动转盘、电动推杆、机械手和摄像头均与控制面板电性连接。
10.优选地，还包括有用于驱动弧形导杆移动的驱动机构，驱动机构包括有轴承座、转轴、驱动轮、减速电机、第二皮带轮和传动带，操作台内后侧壁上安装有轴承座，轴承座上转动式地连接有转轴，转轴的左右两端均连接有驱动轮，驱动轮与弧形导杆内侧面接触，操作台内底部后侧安装有减速电机，减速电机的输出轴上与转轴中部均连接有第二皮带轮，两个第二皮带轮之间绕接有传动带。
11.优选地，还包括有调节手术患者位置的升降机构，升降机构包括有液压升降器、床架、头拖架、气缸和软垫，操作台内底部中间安装有液压升降器，液压升降器的升降杆上连接有床架，台面中部开有用于床架活动的方形孔，床架的右侧铰接连接有头拖架，头拖架底部与床架底部右侧之间铰接安装有气缸，床架和头拖架的顶部均连接有软垫。
12.优选地，还包括有防止手术患者被外界干扰的防干扰机构，防干扰机构包括有支撑座、转杆、单向透视盖和灯带，操作台的后端面上部连接有支撑座，支撑座上转动式地连接有转杆，转杆上固接有完全罩住台面的单向透视盖，单向透视盖内侧顶部均匀间隔地连接有对手术时提供照明的灯带。
13.优选地，还包括有固定手术患者腿部的固定机构，固定机构包括有连接杆、第一缸体、n形活塞杆、横板、固定杆、弧形夹板、连杆、第二缸体、导液管、l形活塞杆、复位弹簧和拨杆，床架底部左侧连接有连接杆，连接杆上连接有第一缸体，第一缸体内滑动式地连接有n形活塞杆，n形活塞杆的尾端连接有横板，床架左侧连接有两根固定杆，两根固定杆前后对称设置，两根固定杆上均转动式地连接有两块弧形夹板，弧形夹板的底部均转动式地连接有连杆，前侧的两根连杆与横板的前端铰接连接，后侧的两根连杆与横板的后端铰接连接，床架的后端面左部连接有第二缸体，第二缸体后侧与第一缸体底部之间连接有导液管，第二缸体上滑动式地连接有l形活塞杆，l形活塞杆与第二缸体内后壁之间连接有复位弹簧，转杆的左端连接有驱动l形活塞杆移动的拨杆。
14.优选地，单向透视盖的下部周向均匀间隔地开有透气孔。
15.(3)有益效果
16.1、本发明设置的移动机构能够方便手术时调节手术器具的左右位置，升降机构能够方便调节患者与手术器具之间的上下位置，而且可以根据手术需要对患者的头部进行垫高，实现多角度调节，降低手术难度，提高工作效率。
17.2、设置的操作机构可便于切换手术器具进一步提高了工作效率，通过防干扰机构使得患者无法透过单向透视盖看到外部环境，避免患者受到外界干扰，医生可将透过单向透视盖看到内部环境，并与观察手术情况。
18.3、通过固定机构固定手术时患者的腿部，避免插管全麻手术时患者无意识的运动，从而降低手术时因病人运动带来的风险。
附图说明
19.图1为本发明的第一种立体结构示意图。
20.图2为本发明的第二种立体结构示意图。
21.图3为本发明的第一种剖视图。
22.图4为本发明移动机构和操作机构的立体结构示意图。
23.图5为本发明移动机构的立体结构示意图。
24.图6为本发明操作机构的立体结构示意图。
25.图7为本发明操作机构的局部立体结构示意图。
26.图8为本发明操作机构的工作状态图。
27.图9为本发明第二种剖视图。
28.图10为本发明升降机构和固定机构的第一种立体结构示意图。
29.图11为本发明升降机构和固定机构的第二种立体结构示意图。
30.图12为本发明固定机构的局部立体结构示意图。
31.图13为本发明单向透视盖关闭状态的立体结构示意图。
32.图14为图13删除单向透视盖的立体结构示意图。
33.附图中的标记为：1-操作台，2-台面，21-控制面板，3-弧形导轨，4-弧形导杆，5-调节螺栓，6-安装板，7-透明板，8-移动机构，81-横导轨，82-导向架，83-齿条，84-马达，85-驱动齿轮，86-第一皮带轮，87-平皮带，88-电动滑轨，9-操作机构，91-电动转盘，92-电动推杆，93-机械手，94-三爪卡盘，95-手术器具，96-摄像头，10-驱动机构，101-轴承座，102-转轴，103-驱动轮，104-减速电机，105-第二皮带轮，106-传动带，11-升降机构，111-液压升降器，112-床架，113-头拖架，114-气缸，115-软垫，12-防干扰机构，121-支撑座，122-转杆，123-单向透视盖，124-灯带，13-固定机构，131-连接杆，132-第一缸体，133-n形活塞杆，134-横板，135-固定杆，136-弧形夹板，137-连杆，138-第二缸体，139-导液管，1310-l形活塞杆，1311-复位弹簧，1312-拨杆。
具体实施方式
34.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
35.实施例1
36.一种多区位操作的外科手术机器人，如图1-8所示，包括有操作台1、台面2、控制面板21、弧形导轨3、弧形导杆4、调节螺栓5、安装板6、透明板7、移动机构8和操作机构9，操作台1顶部通过螺栓连接的方式连接有台面2，操作台1前端面上部通过螺栓连接的方式连接有控制面板21，操作台1内底部左右两侧均通过焊接连接的方式连接有弧形导轨3，弧形导轨3内部中空设置，左右两侧的弧形导轨3内部均滑动式地连接有弧形导杆4，弧形导杆4内部中空，弧形导杆4中空部分用于线路走线，弧形导轨3的后侧螺纹连接有调节螺栓5，调节螺栓5贯穿操作台1后端面，调节螺栓5后端固接有梅花旋钮，两根弧形导杆4的尾端之间焊接连接有安装板6，台面2顶部后侧开有通孔，通孔用于收纳安装板6，安装板6下部连接有玻
璃板，安装板6的后侧面安装有调整手术位置的移动机构8，移动机构8上连接有代替人工手术的操作机构9；移动机构8包括有横导轨81、导向架82、齿条83、马达84、驱动齿轮85、第一皮带轮86、平皮带87和电动滑轨88，安装板6后端面中部水平连接有燕尾形横导轨81，横导轨81上滑动式地连接有导向架82，导向架82顶部通过螺栓连接的方式连接有齿条83，齿条83呈水平设置，安装板6后端面左侧安装有马达84，安装板6后端面右侧与马达84的输出轴上均连接有驱动齿轮85，右侧的驱动齿轮85与安装板6通过轴杆转动式连接，两个驱动齿轮85均与齿条83啮合，两个驱动齿轮85的后端均连接有第一皮带轮86，两个第一皮带轮86之间绕接有平皮带87，导向架82中部安装有电动滑轨88，操作机构9安装在电动滑轨88上，马达84和电动滑轨88均与控制面板21电性连接；操作机构9包括有电动转盘91、电动推杆92、机械手93、三爪卡盘94、手术器具95和摄像头96，电动滑轨88上安装有电动转盘91，电动转盘91上均匀间隔地连接有三个电动推杆92，三个电动推杆92的伸缩杆上均通过螺栓连接的方式连接有机械手93，机械手93上连接有三爪卡盘94，三爪卡盘94上卡接有手术器具95，三爪卡盘94上通过螺钉连接的方式安装有摄像头96，电动转盘91、电动推杆92、机械手93和摄像头96均与控制面板21电性连接。
37.起初，弧形导杆4缩回弧形导轨3内，安装板6堵住台面2上的通孔，患者手术时，患者躺在台面2上，然后人工手动拉动弧形导杆4向上移动，安装板6从通孔内脱离，再把需要使用的手术器具95固定在三爪卡盘94上，操纵控制面板21操作马达84工作，马达84带动其上连接的驱动齿轮85转动，通过第一皮带轮86和平皮带87带动另一个驱动齿轮85转动，两个驱动齿轮85转动通过齿条83带动横导轨81水平移动，操作机构9随之移动，当操作机构9移动至合适位置后，通过控制面板21关闭马达84。通过控制面板21启动电动转盘91转动，将需要使用的手术器具95转动至电动转盘91的下部，人们通过玻璃板能够方便观察电动转盘91旋转的位置，然后通过控制面板21操作机械手93展开，通过控制面板21启动电动推杆92伸长，使得手术器具95往患者手术部位靠近，通过操作控制面板21操作机械手93进行手术，通过控制面板21开启摄像头96，摄像头96将画面传输至控制面板21上，便于医生操作本机器人，可当手术时需要向左或向右微调手术器具95时，通过控制面板21操作电动滑轨88移动，电动转盘91随之移动，即可实现对手术器具95的位置进行微调，需要调整手术器具95的前后位置时，拧松调节螺栓5，拉动弧形导杆4在弧形导轨3上移动，安装板6、移动机构8和操作机构9随之移动，调整好位置后，拧紧调节螺栓5将弧形导杆4固定即可，需要切换手术器具95时，通过控制面板21启动电动转盘91转动，使得需要使用的手术器具95朝下，然后通过控制面板21关闭电动转盘91。手术完毕后，将手术器具95从三爪卡盘94上拆卸，通过控制面板21控制机械手93、电动推杆92和电动滑轨88复位，然后通过控制面板21启动马达84带动横导轨81复位。再拧松调节螺栓5，将弧形导杆4缩回至弧形导轨3内，安装板6收纳至通孔内。将患者从台面2上移走即可。
38.实施例2
39.在实施例1的基础之上，如图3和图9所示，还包括有用于驱动弧形导杆4移动的驱动机构10，驱动机构10包括有轴承座101、转轴102、驱动轮103、减速电机104、第二皮带轮105和传动带106，操作台1内后侧壁上通过螺栓连接的方式安装有两个轴承座101，两个轴承座101呈左右对称设置，两个轴承座101之间转动式地连接有转轴102，转轴102的左右两端均通过键连接的方式连接有驱动轮103，驱动轮103外侧套设有橡胶环，橡胶环与弧形导
杆4内侧面接触，操作台1内底部后侧安装有减速电机104，减速电机104的输出轴上与转轴102中部均通过过盈连接的方式连接有第二皮带轮105，两个第二皮带轮105之间绕接有传动带106。
40.当弧形导杆4需要从弧形导轨3上升起时，启动减速电机104逆时针转动，通过第二皮带轮105和传动带106打动转轴102转动，驱动轮103随之转动，驱动轮103转动时通过摩擦力带动弧形导杆4向上移动，当弧形导轨3移动至合适位置后，关闭减速电机104。弧形导杆4需要缩回弧形导轨3内时，启动减速电机104顺时针转动，驱动轮103随之顺时针转动带动弧形导杆4向下移动缩回弧形导轨3内，然后关闭减速电机104。
41.如图3和图10和图11所示，还包括有调节手术患者位置的升降机构11，升降机构11包括有液压升降器111、床架112、头拖架113、气缸114和软垫115，操作台1内底部中间通过螺栓连接的方式安装有液压升降器111，液压升降器111的升降杆上通过连接架连接有床架112，台面2中部开有用于床架112活动的方形孔，床架112的右侧通过铰链连接的方式铰接连接有头拖架113，头拖架113底部与床架112底部右侧之间铰接安装有气缸114，床架112和头拖架113的顶部均通过粘接连接的方式连接有软垫115。
42.患者躺在软垫115上，通过床架112对人体进行支撑，头拖架113对人体头部进行支撑，根据手术需要可启动气缸114伸长能带动头拖架113向上倾斜，将人们头部垫高，启动气缸114缩短能够带动头拖架113下降。需要调整患者手术的高低位置时，启动液压升降器111带动床架112上升或下移，即可实现对手术患者的高低位置进行调节，当位置调节好后，关闭液压升降器111。
43.实施例3
44.在实施例2的基础之上，如图1、图2和图13所示，还包括有防止手术患者被外界干扰的防干扰机构12，防干扰机构12包括有支撑座121、转杆122、单向透视盖123和灯带124，操作台1的后端面上部焊接连接有支撑座121，支撑座121上转动式地连接有转杆122，转杆122的左右两侧均设有阻尼套，阻尼套位于支撑座121内侧，阻尼套用于提高支撑座121与转杆122之间的摩擦力，转杆122上固接有完全罩住台面2且只能从外侧透视内侧的单向透视盖123，单向透视盖123的下部周向均匀间隔地开有圆形透气孔，单向透视盖123内侧顶部均匀间隔地连接有对手术时提供照明的灯带124。
45.患者躺在软垫115上后，下拉单向透视盖123以转杆122为轴心逆时针旋转，可将单向透视盖123盖在操作台1顶部，此时患者无法透过单向透视盖123看到外部环境，避免患者受到外界干扰，医生可将透过单向透视盖123看到内部环境，然后将灯带124通电，灯带124发出光能够进行照明，透气孔可保证单向透视盖123内部与外界气体流通。手术结束后，关闭灯带124，将单向透视盖123打开，转杆122顺时针转动，当单向透视盖123旋转至90度时，松开单向透视盖123即可。
46.如图2、图3、图9、图10、图11、图12和图14所示，还包括有固定手术患者腿部的固定机构13，固定机构13包括有连接杆131、第一缸体132、n形活塞杆133、横板134、固定杆135、弧形夹板136、连杆137、第二缸体138、导液管139、l形活塞杆1310、复位弹簧1311和拨杆1312，床架112底部左侧竖直连接有连接杆131，连接杆131下端焊接连接有托板，托板顶部通过螺栓连接的方式连接有第一缸体132，第一缸体132内滑动式地连接有n形活塞杆133，n形活塞杆133的尾端通过焊接连接的方式连接有横板134，床架112左侧连接有两根固定杆
135，两根固定杆135前后对称设置，两根固定杆135上均转动式地连接有两块弧形夹板136，弧形夹板136内侧设有棉垫，弧形夹板136的底部均通过铆接连接的方式转动式地连接有连杆137，前侧的两根连杆137与横板134的前端铰接连接，后侧的两根连杆137与横板134的后端铰接连接，后侧的两根连杆137，床架112的后端面左部通过螺栓连接的方式连接有第二缸体138，第二缸体138后侧与第一缸体132底部之间通过卡箍连接的方式连接有软质导液管139，导液管139为波纹管，第二缸体138内侧滑动式地连接有l形活塞杆1310，l形活塞杆1310与第二缸体138内后壁之间连接有复位弹簧1311，转杆122的左端连接有驱动l形活塞杆1310移动的拨杆1312。
47.起初，第二缸体138和导液管139内充满液体，患者躺在软垫115上后，将双腿分别放置在前后两侧的弧形夹板136内侧，当下拉单向透视盖123以转杆122为轴心逆时针旋转时，拨杆1312随之转动，拨杆1312转动带动l形活塞杆1310向后移动，复位弹簧1311压缩，l形活塞杆1310向后移动将第二缸体138内的液体挤出，挤出的液体通过导液管139输送至第一缸体132内，第一缸体132内液体推动n形活塞杆133向上移动，横板134随之向上移动，通过连杆137带动同一侧的两块弧形夹板136逐渐相互靠拢，当单向透视盖123与操作台1闭合时，同一侧的两块弧形夹板136完全闭合，如此可将患者的腿部进行固定。打开单向透视盖123时，转杆122和拨杆1312顺时针转动，在复位弹簧1311的作用下带动l形活塞杆1310向前复位，第一缸体132内的液体被吸入第二缸体138内，n形活塞杆133、横板134和连杆137向下移动，同侧的两块弧形夹板136打开，松开患者腿部。
48.以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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、改进及替代，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。