球状连杆式手术机械手臂的制作方法
【专利摘要】本发明提供球状连杆式手术机械手臂，其有第一弯杆，两端具有第一轴心和第二轴心；第二弯杆，与该第一弯杆等长，其两端具有第三轴心和第四轴心，该第三轴心与该第一轴心重合；第三弯杆，两端具有第五轴心和第六轴心，该第三弯杆枢接该第二弯杆且该第五轴心与该第四轴心重合；第四弯杆，两端具有第七轴心和第八轴心，该第四弯杆分别枢接该第三弯杆和该第一弯杆，该第七轴心与该第六轴心重合，该第八轴心与该第二轴心重合，用以减少程序运算的负担，容易控制及定位。本发明减少机械手臂定位所需的程序计算。
【专利说明】球状连杆式手术机械手臂
【技术领域】
[0001]本发明与机械人有关，特别是关于一种球状连杆式手术机械手臂结构。
【背景技术】
[0002]随着医学技术的进步，新的手术技术不断的推陈出新。让患者获得快速、风险小又复原时间短的手术技术一直是医学界追求的目标，近几年来风行的微创手术(MinimallyInvasive Surgery)即为其中之一,例如腹腔镜手术,其利用内视镜影像技术和微形手术器械，使患者无需先形成巨大伤口即可施行手术，不但使患者失血量大幅减少，也因为伤口小而可以快速地痊愈。
[0003]然而，医师进行腹腔镜手术时，需同时运用内视镜影像模块和手术器械模块伸入患者体内，并通过内视镜观看进行手术，如此一来，必需要机械手臂协助医师握持或操作相关器械才能进行手术。
[0004]现有的机械手臂的结构复杂需经过繁复的程序计算并透过精准的控制才能精确地定位，如美国公开第2007/0173976号专利所揭露的机械手臂技术，其每一支连杆长度都不同(如图7A和图7B所示)就需要透过大量的程序计算才能精准的将其外侧轴(outboardaxis)移动到所需位置。
[0005]此外，现有的机械手臂，如美国公开第2012/0184968号专利所揭露的机械手臂技术，其使用五连杆机构设计，当中的手术器械固设在其中一连杆的延伸段上(如图15所示)，虽然手术器械仍可通过球形旋转中心(center of spherical rotat1n)但中心以外的部分却会随着连杆以该球形旋转中心转动，在连杆的运动过程中将因为手术器械转动角度过大而减低在手术器械表面显示信息来供医师判读的可能性。
【发明内容】
[0006]有鉴于上述问题，本发明的主要目的在于提供一种球状连杆式手术机械手臂，通过连杆长度的一致化减少程序运算的负担，能较现有机械手臂容易控制及定位。
[0007]本发明的另一目的在于提供一种球形连杆式手术机械手臂，通过增设一与连杆之间存有转动比例关系的器械杆，让装设其上的手术器械转动角度减小，较现有机械手臂增加在手术器械表面显示信息来供医师判读的可能性。
[0008]为达成上述目的，本发明提供一种球状连杆式手术机械手臂，绕着一球形旋转中心(center of spherical rotat1n)转动,包含:一第一弯杆,两端分别具有通过该球形旋转中心的一第一轴心和一第二轴心；一第二弯杆，与该第一弯杆等长，其两端分别具有通过该球形旋转中心的一第三轴心和一第四轴心，该第三轴心与该第一轴心重合；一第三弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第五轴心和一第六轴心，该第三弯杆枢接该第二弯杆且该第五轴心与该第四轴心重合；以及一第四弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第七轴心和一第八轴心，该第四弯杆分别枢接该第三弯杆和该第一弯杆，该第七轴心与该第六轴心重合，该第八轴心与该第二轴心重合。
[0009]由于第一弯杆与第二弯杆等长而简化运算条件，所以能够减少程序运算的负担，较现有机械手臂容易控制及定位。
[0010]另外，本发明也提供一种球状连杆式手术机械手臂，绕着一球形旋转中心(centerof spherical rotat1n)转动,包含:一第一弯杆,两端分别具有通过该球形旋转中心的一第一轴心和一第二轴心；一第二弯杆，其两端分别具有通过该球形旋转中心的一第三轴心和一第四轴心，该第三轴心与该第一轴心重合；一第三弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第五轴心和一第六轴心，该第三弯杆枢接该第二弯杆且该第五轴心与该第四轴心重合；一第四弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第七轴心和一第八轴心，该第四弯杆分别枢接该第三弯杆和该第一弯杆，该第七轴心与该第六轴心重合，该第八轴心与该第二轴心重合；一器械杆，具有通过该球形旋转中心的一运转轴心，该器械杆枢接该第三弯杆或该第四弯杆，且该运转轴心重合该第六轴心或该第七轴心；一第一比例轮，固接该第一弯杆，并让该第二轴心通过该第一比例轮的轮轴心；一第二比例轮，其直径大于该第一比例轮的直径，该第二比例轮固接该器械杆，并让该运转轴心通过该第二比例轮的轮轴心；以及一挠性组件，绕设于该第一比例轮和该第二比例轮上。
[0011]通过该器械杆供手术器械设置其上以及该第一比例轮和第二比例轮，使得器械杆与其它弯杆的运动产生比例关系进而让装设在器械杆的手术器械转动角度减小，较现有机械手臂增加在手术器械表面显示信息来供医师判读的可能性。
[0012]同样的发明精神，本发明还提供一种球状连杆式手术机械手臂，绕着一球形旋转中心(center of spherical rotat1n)转动,包含:一第一弯杆,两端分别具有通过该球形旋转中心的一第一轴心和一第二轴心；一第二弯杆，其两端分别具有通过该球形旋转中心的一第三轴心和一第四轴心；一第三弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第五轴心和一第六轴心,该第三弯杆枢接该第二弯杆且该第五轴心与该第四轴心重合；一第四弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第七轴心和一第八轴心，该第四弯杆分别枢接该第三弯杆和该第一弯杆，该第七轴心与该第六轴心重合，该第八轴心与该第二轴心重合；一地杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第九轴心和一第十轴心，该第九轴心与该第一轴心重合,该第十轴心与该第三轴心重合；一器械杆，具有通过该球形旋转中心的一运转轴心，该器械杆枢接该第三弯杆或该第四弯杆，且该运转轴心重合该第六轴心或该第七轴心；一第一比例轮，固接该第一弯杆，并让该第二轴心通过该第一比例轮的轮轴心；一第二比例轮，其直径大于该第一比例轮的直径，该第二比例轮固接该器械杆，并让该运转轴心通过该第二比例轮的轮轴心；以及一挠性组件，绕设于该第一比例轮和该第二比例轮上。
[0013]通过该器械杆供手术器械设置其上以及该第一比例轮和第二比例轮，使得器械杆与其它弯杆的运动产生比例关系进而让装设在器械杆的手术器械转动角度减小，较现有机械手臂增加在手术器械表面显示信息来供医师判读的可能性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1第一较佳实施例的立体图；
[0015]图2第一较佳实施例的立体图；
[0016]图3第一较佳实施例的侧视图；
[0017]图4第二较佳实施例的立体图；
[0018]图5第二较佳实施例的侧视图；
[0019]图6第二较佳实施例的仰视图；以及
[0020]图7第三较佳实施例的立体示意图。
[0021]【符号说明】
[0022]11,31 第一弯杆
[0023]I la、3 Ia 第一轴心
[0024]llb、31b 第二轴心
[0025]12、32 第二弯杆
[0026]12a、32a 第三轴心
[0027]12b、32b 第四轴心
[0028]13,33第三弯杆
[0029]13a、33a 第五轴心
[0030]13b、33b 第六轴心
[0031]14、34第四弯杆
[0032]14a、34a 第七轴心
[0033]14b、34b 第八轴心
[0034]15第一驱动装置
[0035]151第一驱动轴
[0036]16第二驱动装置
[0037]161第二驱动轴
[0038]17、36 器械杆
[0039]17a、36a 运转轴心
[0040]18、37第一比例轮
[0041]19,38第二比例轮
[0042]21、39挠性组件
[0043]35 地杆
[0044]35a第九轴心
[0045]35b第十轴心
[0046]C球形旋转中心
【具体实施方式】
[0047]以下将通过所列举的实施例配合图式详细说明本发明的技术内容及特征。
[0048]如图1?图3所示，本发明第一较佳实施例所提供的一种球状连杆式手术机械手臂，绕着一球形旋转中心C(center of spherical rotat1n)转动，包含:一第一弯杆11、一第二弯杆12、一第三弯杆13和一第四弯杆14。需先说明的是，在此所说明的轴心，一虚拟轴线供物体绕其转动。
[0049]其中，该第一弯杆11，两端分别具有通过该球形旋转中心C的一第一轴心Ila和一第二轴心lib。
[0050]该第二弯杆12，与该第一弯杆11等长，其两端分别具有通过该球形旋转中心C的一第三轴心12a和一第四轴心12b,该第三轴心12a与该第一轴心Ila重合。
[0051]该第三弯杆13，两端分别具有通过该球形旋转中心C的一第五轴心13a和一第六轴心13b,该第三弯杆13枢接该第二弯杆12且该第五轴心13a与该第四轴心12b重合。
[0052]该第四弯杆14，两端分别具有通过该球形旋转中心C的一第七轴心14a和一第八轴心14b,该第四弯杆14分别枢接该第三弯杆13和该第一弯杆11,该第七轴心14a与该第六轴心13b重合，该第八轴心14b与该第二轴心Ilb重合。
[0053]除前述该第一弯杆11与该第二弯12杆等长之外，也可以让该第三弯杆13和该第四弯杆14等长，进一步简化本较佳实施例中控制各弯杆运动的程序运算。更甚者，还可让该第二弯杆12和该第三弯杆13等长,如本较佳实施例所第一弯杆11、第二弯杆12、第三弯杆13和第四弯杆14皆等长，进一步减少程序运算负担，缩短程序计算时间。
[0054]此外，本较佳实施例中设有一第一驱动装置15，该第一驱动装置15为马达和减速机的组合用来驱动物体旋转，其具有一第一驱动轴151，该第一驱动轴151连接该第一弯杆11且与该第一轴心Ila重合。一第二驱动装置16,具有一第二驱动轴161,该第二驱动轴161连接该第二弯杆12且与该第三轴心12a重合。由于该第一驱动轴151和该第二驱动轴161直接连结该第一弯杆11和该第二弯杆12，故能减少构件数量进而减低制作成本及组装时间，具有经济效益，并且，透过该第一驱动装置15和该第二驱动装置16控制该第一弯杆11和该第二弯杆12相对转动，即可控制球状连杆式手术机械手臂运动。
[0055]另需特别说明的是，在此所指的弯杆长度在一以该球形旋转中心C为球心的公共球面(各轴心皆穿过该公共球面)上，各弯杆轴心之间于公共球面上的最短距离。
[0056]如图4?图6所示，本发明第二较佳实施例所提供的一种球状连杆式手术机械手臂，其与第一较佳实施例不同处在于还设有一器械杆17、一第一比例轮18、一第二比例轮19和一挠性组件21。
[0057]该器械杆17，具有通过该球形旋转中心C的一运转轴心17a，该器械杆17枢接该第三弯杆13或该第四弯杆14，且该运转轴心17a重合该第六轴心13b或该第七轴心14a。
[0058]该第一比例轮18，固接该第一弯杆11而随着该第一弯杆11转动，并让该第二轴心Ilb通过该第一比例轮18的轮轴心。
[0059]该第二比例轮19，其直径大于该第一比例轮18的直径，该第二比例轮19固接该器械杆17而随着该器械杆17转动，并让该运转轴心17a通过该第二比例轮19的轮轴心。
[0060]该挠性组件21，绕设于该第一比例轮18和该第二比例轮19上，在本较佳实施例中挠性组件21是以钢索为例，但不以此为限，也可以是绳、皮带等。
[0061]在本实施例中，当设置该第一比例轮18、第二比例轮19和该挠性组件21即具有使该器械杆17转动角度小于该第四弯杆14转动角度的效果，不必需该第一弯杆11与该第二弯杆12等长。然而，当该第一弯杆11和该第二弯杆12等长时，会产生减少程序运算负担，缩短程序计算时间的效果，更甚者，还能让该第二弯杆12和该第三弯杆13等长，来加强效果O
[0062]在该第一弯杆11、第二弯杆12、第三弯杆13和该第四弯杆14等长的情况下，当该第二比例轮19直径2倍于该第一比例轮18直径将能保持该器械杆17与该第三杆13和该第四杆14之间的夹角相等。
[0063]本发明第二较佳实施例于运作时，因为该第一比例轮18和该第二比例轮19的设置，使得器械杆17与该第一弯杆11之间存有转动比例关系，如此将让装设于该器械杆的手术器械转动角度减小，较现有机械手臂增加在手术器械表面显示信息来供医师判读的可能性。
[0064]如图7所示，本发明第三较佳实施例所提供的一种球状连杆式手术机械手臂，绕着一球形旋转中心(center of sphericalrotat1n)转动,包含:一第一弯杆31、一第二弯杆32、一第三弯杆33、一第四弯杆34、一地杆35、一器械杆36、一第一比例轮37、一第二比例轮38和一挠性组件39。
[0065]该第一弯杆31，两端分别具有通过该球形旋转中心C的一第一轴心31a和一第二轴心31b。
[0066]该第二弯杆32，其两端分别具有通过该球形旋转中心C的一第三轴心32a和一第四轴心32b。
[0067]该第三弯杆33，两端分别具有通过该球形旋转中心C的一第五轴心33a和一第六轴心33b,该第二弯杆33枢接该第二弯杆32且该第五轴心33a与该第四轴心32b重合。
[0068]该第四弯杆34，两端分别具有通过该球形旋转中心C的一第七轴心34a和一第八轴心34b,该第四弯杆34分别枢接该第三弯杆33和该第一弯杆31,该第七轴心34a与该第六轴心33b重合，该第八轴心34b与该第二轴心31b重合。
[0069]该地杆35，两端分别具有通过该球形旋转中心C的一第九轴心35a和一第十轴心35b,该第九轴心35a与该第一轴心31a重合,该第十35b轴心与该第三轴心32a重合。
[0070]该器械杆36，具有通过该球形旋转中心C的一运转轴心36a，该器械杆36枢接该第三弯杆33或该第四弯杆34,且该运转轴心36a重合该第六轴心33b或该第七轴心34a。
[0071]该第一比例轮37，固接该第一弯杆31而随着该第一弯杆31转动，并让该第二轴心31b通过该第一比例轮37的轮轴心。
[0072]该第二比例轮38，其直径大于该第一比例轮37的直径，该第二比例轮38固接该器械杆36而随着该器械杆36转动，并让该运转轴心36a通过该第二比例轮38的轮轴心。
[0073]该挠性组件39，绕设于该第一比例轮37和该第二比例轮38上，在本较佳实施例中，挠性组件39是以钢索为例，但不以此为限，也可以是绳、皮带等。
[0074]在本较佳实施例中，除让该第一弯杆31与该第二弯杆32等长之外，也可以让该第三弯杆33和该第四弯杆34等长，用来简化控制各弯杆运动的程序运算。更甚者，还可让该第二弯杆32和该第三弯杆33等长，如本较佳实施例所示第一弯杆31、第二弯杆32、第三弯杆33和第四弯杆34皆等长，进一步减少程序运算负担，缩短程序计算时间。此外，该第一比例轮37和该第二比例轮38的设置使得器械杆36与连杆之间存有转动比例关系，如此将让装设于该器械杆36的手术器械转动角度减小，较现有机械手臂增加在手术器械表面显示信息来供医师判读的可能性。
【权利要求】
1.一种球状连杆式手术机械手臂，绕着一球形旋转中心转动，其特征在于包含: 一第一弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第一轴心和一第二轴心； 一第二弯杆，与该第一弯杆等长，其两端分别具有通过该球形旋转中心的一第三轴心和一第四轴心，该第三轴心与该第一轴心重合； 一第三弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第五轴心和一第六轴心，该第三弯杆枢接该第二弯杆且该第五轴心与该第四轴心重合；以及 一第四弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第七轴心和一第八轴心，该第四弯杆分别枢接该第三弯杆和该第一弯杆，该第七轴心与该第六轴心重合，该第八轴心与该第二轴心重合。
2.如权利要求1所述的球状连杆式手术机械手臂，其特征在于:该第三弯杆和该第四弯杆等长。
3.如权利要求2所述的球状连杆式手术机械手臂，其特征在于:该第二弯杆和该第三弯杆等长。
4.一种球状连杆式手术机械手臂，绕着一球形旋转中心转动，其特征在于包含: 一第一弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第一轴心和一第二轴心； 一第二弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第三轴心和一第四轴心，该第三轴心与该第一轴心重合； 一第三弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第五轴心和一第六轴心，该第三弯杆枢接该第二弯杆且该第五轴心与该第四轴心重合； 一第四弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第七轴心和一第八轴心，该第四弯杆分别枢接该第三弯杆和该第一弯杆，该第七轴心与该第六轴心重合，该第八轴心与该第二轴心重合； 一器械杆，具有通过该球形旋转中心的一运转轴心，该器械杆枢接该第三弯杆或该第四弯杆，且该运转轴心重合该第六轴心或该第七轴心； 一第一比例轮，固接该第一弯杆，并让该第二轴心通过该第一比例轮的轮轴心； 一第二比例轮，其直径大于该第一比例轮的直径，该第二比例轮固接该器械杆，并让该运转轴心通过该第二比例轮的轮轴心；以及 一挠性组件，绕设于该第一比例轮和该第二比例轮上。
5.如权利要求4所述的球状连杆式手术机械手臂，其特征在于:该第一弯杆和该第二弯杆等长。
6.如权利要求5所述的球状连杆式手术机械手臂，其特征在于:该第三弯杆和该第四弯杆等长。
7.如权利要求6所述的球状连杆式手术机械手臂，其特征在于:该第二弯杆和该第三弯杆等长。
8.一种球状连杆式手术机械手臂，绕着一球形旋转中心转动，其特征在于包含: 一第一弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第一轴心和一第二轴心； 一第二弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第三轴心和一第四轴心； 一第三弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第五轴心和一第六轴心，该第三弯杆枢接该第二弯杆且该第五轴心与该第四轴心重合； 一第四弯杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第七轴心和一第八轴心，该第四弯杆分别枢接该第三弯杆和该第一弯杆，该第七轴心与该第六轴心重合，该第八轴心与该第二轴心重合； 一地杆，两端分别具有通过该球形旋转中心的一第九轴心和一第十轴心，该第九轴心与该第一轴心重合，该第十轴心与该第三轴心重合； 一器械杆，具有通过该球形旋转中心的一运转轴心，该器械杆枢接该第三弯杆或该第四弯杆，且该运转轴心重合该第六轴心或该第七轴心； 一第一比例轮，固接该第一弯杆，并让该第二轴心通过该第一比例轮的轮轴心； 一第二比例轮，其直径大于该第一比例轮的直径，该第二比例轮固接该器械杆，并让该运转轴心通过该第二比例轮的轮轴心；以及 一挠性组件，绕设于该第一比例轮和该第二比例轮上。
9.如权利要求8所述的球状连杆式手术机械手臂，其特征在于:该第一弯杆和该第二弯杆等长。
10.如权利要求9所述的球状连杆式手术机械手臂，其特征在于:该第二弯杆和该第三弯杆等长。
【文档编号】A61B19/00GK104127237SQ201410016277
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2013年4月30日
【发明者】王仁政 申请人:上银科技股份有限公司