一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人的制作方法

本发明涉及一种微创外科单孔手术领域内的医疗设备，尤其涉及一种适合于胸腔和腹腔的微创手术操作的微创外科单孔手术机器人。

背景技术：

以腹腔镜手术为代表的微创外科被誉为20世纪医学科学对人类文明的重要贡献之一，微创手术操作是指医生利用细长的手术器械通过人体表面的微小切口探入到体内进行手术操作。它与传统的开口手术相比具有手术切口小、出血量少、术后疤痕小、恢复时间快等优点，这使得病人遭受的痛苦大大减少；为此微创外科被广泛的应用于临床手术。微创手术能够为病人带来诸多利益，但对医生的操作增加了一系列难度，如：1)由于体表插入孔的限制，工具的自由度减少至四个，灵活性大大降低；2)器械操作方向与医生的直觉方向相反，协调性差；3)医生手部的抖动可能会被细长的手术器械放大；4)术野为二维平面成像，缺乏深度上的感觉；5)缺乏力感觉。因此，医生必须经过长期训练才能够进行微创手术操作，即便如此，目前微创手术也仅仅应用在操作相对比较简单的手术过程之中。因此，在微创外科单孔手术领域中迫切需要一种机器人系统来辅助医生能够克服上述缺陷，更容易的完成微创手术操作。目前，我国市场上仍然没有自主生产的可以直接用到临床上使用的辅助微创外科单孔手术机器人系统。

辅助微创外科单孔手术机器人属于精密设备，工作状态下辅助微创外科单孔手术机器人布局的灵活性将直接决定辅助微创外科单孔手术机器人的使用性能，辅助微创外科单孔手术机器人布局方式是体现手术机器人系统整体性能水平的关键因素。辅助微创外科单孔手术机器人整体结构布置的受力平衡性直接影响到辅助微创外科单孔手术机器人因重力产生的变形，如果辅助微创外科单孔手术机器人因重力产生的变形达到一定程度，将导致辅助微创外科单孔手术机器人使用精度下降，不利于辅助微创外科单孔手术机器人的长期维护保养和延长辅助微创外科单孔手术机器人的使用寿命，辅助微创外科单孔手术机器人整体结构布置的受力平衡性对辅助微创外科单孔手术机器人的使用寿命有着重要意义。另外，手术室空间有限，非工作状态下辅助微创外科单孔手术机器人的空间占用量对手术室的布局有重要影响，辅助微创外科单孔手术机器人的空间占用量的优化对手术室的布局有着重要意义。

在我国，辅助微创外科单孔手术机器人的研发还处于起步阶段，对辅助微创外科单孔手术机器人的研究与国外技术相比还有较大的差距，因此，开发方便拆装、调整灵活、定位准确、刚度较大、受力合理、布局优化、运输方便、使用寿命长的辅助微创外科单孔手术机器人对填补国内空白，推进相关领域技术进步具有重要意义。

技术实现要素：

为了解决工作状态下辅助微创外科单孔手术机器人布局的灵活性和非工作状态下辅助微创外科单孔手术机器人整体结构受力的平衡性及辅助微创外科单孔手术机器人整体空间占用量的优化性问题，本发明提出一种方便拆装、调整灵活、定位准确、刚度较大、受力合理、布局优化、运输方便、使用寿命长的折叠式辅助微创外科单孔手术机器人-，它通过优化的结构布局，使辅助微创外科单孔手术机器人既能够在工作状态下使操作臂以最佳的角度到达病人手术部位的目标位置，方便地进行手术操作，优化了辅助微创外科单孔手术机器人在工作状态布局的灵活性，也能够在非工作状态下优化辅助微创外科单孔手术机器人的整体结构受力的平衡性，采用此布置结构有利于辅助微创外科单孔手术机器人的长期维护保养，并可以延长辅助微创外科单孔手术机器人的使用寿命。，本发明提出的折叠式辅助微创外科单孔手术机器人在非工作状态下支腿及操作臂的各臂段和手术器械“折叠”式布局折叠后占用空间小，特别适用于手术场所空间有限，比如轮船、潜艇等，同时该结构也给辅助微创外科单孔手术机器人的包装和运输带来的便利性。

本发明所采用的技术方案是：

一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人，包括支腿、两个立柱和操作臂；所述的两个立柱垂直固定于所述的支腿上，其支撑并固定辅助微创外科单孔手术机器人的操作臂；所述的操作臂包括两组操作臂组i和一组操作臂组ii；两组操作臂组i对称设置，两组操作臂组i的一端分别通过z轴向旋转关节i与立柱相连，两组操作臂组ii的另一端通过z轴向旋转关节ii相连，操作臂组ii与z轴向旋转关节ii的底部相连，所述的操作臂组ii实现内窥镜或手术器械在z轴方向与x轴方向上的定位。

进一步的，所述的支腿包括两组，每组支腿包括两个支腿，两个支腿的顶部通过y轴向旋转关节相连。

进一步的，所述的支腿底部安装有移动轮，用于移动或固定折叠式辅助微创外科单孔手术机器人。

进一步的，所述操作臂组i包括臂段一和臂段二；臂段一的一端通过z轴向旋转关节i与立柱相连，臂段一的另一端通过z轴向旋转关节iii与臂段二的一端相连；臂段二的另一端z轴向旋转关节ii与另一操作臂组i的臂段二相连。

进一步的，所述操作臂组ii包括臂段三、臂段四、臂段五；臂段三的一端通过x轴向旋转关节i与z轴向旋转关节i的底部相连，臂段三的另一端通过x轴向旋转关节ii与臂段四的一端相连；臂段四的另一端通过x轴向旋转关节iii与臂段五的一端相连，臂段五的另一端通过z轴向旋转关节iv与连接座相连；且所述的连接座连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术器械。

进一步的，所述操作臂组ii包括臂段六；臂段六的一端通过z轴向移动关节与z轴向旋转关节i的底部相连，臂段六的另一端z轴向旋转关节v与连接座相连；且所述的连接座连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术器械。

进一步的，所述的立柱和所述的操作臂的相邻的臂段之间、所述的操作臂的相邻的臂段之间、所述的连接座和所述的操作臂的相邻的臂段之间可以通过臂段之间的旋转关节相对旋转进行“折叠”，从而使操作臂的各臂段及连接座和手术器械“折叠”式布局，优化了非工作状态下辅助微创外科单孔手术机器人整体结构受力的平衡性及辅助微创外科单孔手术机器人整体空间占用量问题。

本发明的工作过程如下：

在工作状态下，所述的支腿可以相对于所述的立柱与所述的支腿之间的旋转关节沿水平轴线旋转调整操作臂到合适高度，所述的立柱和所述的操作臂的相邻的臂段之间、所述的操作臂的相邻的臂段之间、所述的连接座和所述的操作臂的相邻的臂段之间可以通过臂段之间的旋转关节相对旋转调整夹角以便更灵活地进行优化布置，使连接座末端固定的手术器械更容易地以最佳的角度到达病人手术部位的目标位置，利于手术的操作展开。

在非工作状态下，所述的支腿可以相对于所述的立柱与所述的支腿之间的旋转关节沿水平轴线旋转调整操作臂到合适高度，所述的立柱和所述的操作臂的相邻的臂段之间、所述的操作臂的相邻的臂段之间、所述的连接座和所述的操作臂的相邻的臂段之间可以通过臂段之间的旋转关节相对旋转进行“折叠”，从而使操作臂的各臂段及连接座和手术器械“折叠”式布局，优化了非工作状态下辅助微创外科单孔手术机器人整体结构受力的平衡性及辅助微创外科单孔手术机器人整体空间占用量问题。采用此布置结构有利于辅助微创外科单孔手术机器人的长期维护保养，并可以延长辅助微创外科单孔手术机器人的使用寿命。本发明提出的折叠式辅助微创外科单孔手术机器人在非工作状态下支腿及操作臂的各臂段和手术器械“折叠”式布局折叠后占用空间小，特别适用于手术场所空间有限，比如轮船、潜艇等，同时该结构也给辅助微创外科单孔手术机器人的包装和运输带来的便利性。

本发明的有益效果是：

本发明提出一种方便拆装、调整灵活、定位准确、刚度较大、受力合理、布局优化、运输方便、使用寿命长的折叠式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构，它可以解决国外现有微创外科单孔手术机器人布置结构中存在工作状态下辅助微创外科单孔手术机器人布局的灵活性和非工作状态下辅助微创外科单孔手术机器人整体结构受力的平衡性及辅助微创外科单孔手术机器人整体空间占用量的优化性问题。本发明提出的折叠式辅助微创外科单孔手术机器人在非工作状态下支腿及操作臂的各臂段和手术器械“折叠”式布局折叠后占用空间小，并且有利于微创外科单孔手术机器人的长期维护保养、包装和运输。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构的实施例1工作状态的主视示意图。

图2是本发明一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构的实施例1工作状态的侧视示意图。

图3是本发明一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构的实施例1工作状态的俯视示意图。

图4是本发明一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构的实施例1展开状态的主视示意图。

图5是本发明一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构的实施例1展开状态的侧视示意图。

图6是本发明一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构的实施例1展开状态的俯视示意图。

图7是本发明一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构的实施例1收紧状态的主视示意图。

图8是本发明一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构的实施例1收紧状态的侧视示意图。

图9是本发明一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构的实施例1收紧状态的俯视示意图。

图10是本发明一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构的实施例2工作状态的主视示意图。

图11是本发明一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构的实施例2工作状态的侧视示意图。

图12是本发明一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构的实施例1局部放大示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1～图9所示，为了解决工作状态下辅助微创外科单孔手术机器人布局的灵活性和非工作状态下辅助微创外科单孔手术机器人整体结构受力的平衡性及辅助微创外科单孔手术机器人整体空间占用量的优化性问题，本发明提出一种方便拆装、调整灵活、定位准确、刚度较大、受力合理、布局优化、运输方便、使用寿命长的折叠式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构，它通过优化的结构布局，使辅助微创外科单孔手术机器人既能够在工作状态下使操作臂以最佳的角度到达病人手术部位的目标位置，方便地进行手术操作，优化了辅助微创外科单孔手术机器人在工作状态布局的灵活性，也能够在非工作状态下优化辅助微创外科单孔手术机器人的整体结构受力的平衡性，采用此布置结构有利于辅助微创外科单孔手术机器人的长期维护保养，并可以延长辅助微创外科单孔手术机器人的使用寿命。本发明提出的折叠式辅助微创外科单孔手术机器人在非工作状态下支腿及操作臂的各臂段和手术器械“折叠”式布局折叠后占用空间小，特别适用于手术场所空间有限，比如轮船、潜艇等，同时该结构也给辅助微创外科单孔手术机器人的包装和运输带来的便利性。

一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构，包括支腿1、立柱2和操作臂，所述的支腿1底部安装有移动轮5，用于移动或固定折叠式辅助微创外科单孔手术机器人，所述的支腿1支撑并固定整个辅助微创外科单孔手术机器人；所述的立柱2垂直固定于所述的支腿1上，其支撑并固定辅助微创外科单孔手术机器人的操作臂；所述的支腿1能沿着所述的支腿1与所述的立柱2之间的旋转关节1-2沿水平轴线转动。

操作臂包括两组操作臂组i和一组操作臂组ii；两组操作臂组i对称设置，两组操作臂组i的一端分别通过z轴向旋转关节i与立柱相连，两组操作臂组ii的另一端通过z轴向旋转关节ii相连，操作臂组ii与z轴向旋转关节ii的底部相连，所述的操作臂组ii实现内窥镜或手术器械在z轴方向与x轴方向上的定位。

操作臂组i包括水平设置的操作臂3、操作臂4；操作臂组ii包括操作臂6、操作臂7、操作臂8；

具体的，两个所述的立柱2和分别与两个所述的操作臂3的一端之间通过z轴向旋转关节2-3相连、两个所述的操作臂3和两个所述的操作臂4之间通过z轴向旋转关节3-4相连、所述的两个操作臂4之间通过z轴向旋转关节4-4相连、所述的操作臂4和所述的操作臂6之间通过x轴向旋转关节4-6相连(具体的连接方式是：z轴向旋转关节4-4向下延伸一段，x轴向旋转关节4-6的转轴水平穿过z轴向旋转关节4-4的底部，操作臂6与旋转关节4-6相连；)、所述的操作臂6和所述的操作臂7之间通过x轴向旋转关节6-7相连、所述的操作臂7和所述的连接座8之间通过x轴向旋转关节7-8相连、所述的操作臂8和所述的连接座9之间通过z轴向旋转关节8-9相连，且所述的连接座9连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术器械。

进一步的，所述的立柱2和所述的操作臂3之间、所述的操作臂3和所述的操作臂4之间、所述的两个操作臂4之间、所述的操作臂4和所述的操作臂6之间、所述的操作臂6和所述的操作臂7之间、所述的操作臂7和所述的操作臂8之间、所述的操作臂8和所述的连接座9之间可以通过臂段之间的旋转关节2-3、旋转关节3-4、旋转关节4-4、旋转关节4-6、旋转关节6-7、旋转关节7-8、旋转关节8-9相对旋转进行“折叠”，从而使操作臂的各臂段及连接座和手术器械“折叠”式布局，优化了非工作状态下辅助微创外科单孔手术机器人整体结构受力的平衡性及辅助微创外科单孔手术机器人整体空间占用量问题。

本发明的工作过程如下：

在工作状态下，所述的支腿1可以相对于所述的立柱2与所述的支腿1之间的旋转关节1-2沿水平轴线旋转调整操作臂到合适高度，所述的立柱2和所述的操作臂3之间、所述的操作臂3和所述的操作臂4之间、所述的两个操作臂4之间、所述的操作臂4和所述的操作臂6之间、所述的操作臂6和所述的操作臂7之间、所述的操作臂7和所述的操作臂8之间、所述的操作臂8和所述的连接座9之间可以通过臂段之间的旋转关节2-3、旋转关节3-4、旋转关节4-4、旋转关节4-6、旋转关节6-7、旋转关节7-8、旋转关节8-9相对旋转调整夹角以便更灵活地进行优化布置，使连接座8末端固定的手术器械更容易地以最佳的角度到达病人手术部位的目标位置，利于手术的操作展开。

在非工作状态下，所述的支腿1可以相对于所述的立柱2与所述的支腿1之间的旋转关节1-2沿水平轴线旋转调整操作臂到合适高度，所述的立柱2和所述的操作臂3之间、所述的操作臂3和所述的操作臂4之间、所述的两个操作臂4之间、所述的操作臂4和所述的操作臂6之间、所述的操作臂6和所述的操作臂7之间、所述的操作臂7和所述的操作臂8之间、所述的操作臂8和所述的连接座9之间可以通过臂段之间的旋转关节2-3、旋转关节3-4、旋转关节4-4、旋转关节4-6、旋转关节6-7、旋转关节7-8、旋转关节8-9相对旋转进行“折叠”，从而使操作臂的各臂段及连接座和手术器械“折叠”式布局，优化了非工作状态下辅助微创外科单孔手术机器人整体结构受力的平衡性及辅助微创外科单孔手术机器人整体空间占用量问题。采用此布置结构有利于辅助微创外科单孔手术机器人的长期维护保养，并可以延长辅助微创外科单孔手术机器人的使用寿命。本发明提出的折叠式辅助微创外科单孔手术机器人在非工作状态下支腿及操作臂的各臂段和手术器械“折叠”式布局折叠后占用空间小，特别适用于手术场所空间有限，比如轮船、潜艇等，同时该结构也给辅助微创外科单孔手术机器人的包装和运输带来的便利性。

本发明提出一种方便拆装、调整灵活、定位准确、刚度较大、受力合理、布局优化、运输方便、使用寿命长的折叠式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构，它可以解决国外现有微创外科单孔手术机器人布置结构中存在工作状态下辅助微创外科单孔手术机器人布局的灵活性和非工作状态下辅助微创外科单孔手术机器人整体结构受力的平衡性及辅助微创外科单孔手术机器人整体空间占用量的优化性问题。本发明提出的折叠式辅助微创外科单孔手术机器人在非工作状态下支腿及操作臂的各臂段和手术器械“折叠”式布局折叠后占用空间小，并且有利于微创外科单孔手术机器人的长期维护保养、包装和运输。

本发明提出的一种框架式辅助微创外科单孔手术机器人布置结构，可以在实施例1的基础上将操作臂6、操作臂7、操作臂8和旋转关节4-6、旋转关节6-7、旋转关节7-8更换为操作臂6和移动关节4-6，同样可以实现操作臂为手术器械进行手术操作进行定位的功能。具体如下：

实施例2

具体结构如图10、图11所示：

在实施例1的基础上，将操作臂6、操作臂7、操作臂8和旋转关节4-6、旋转关节6-7、旋转关节7-8更换为操作臂12和z轴向移动关节-4-12，所述的操作臂12与所述的连接座9之间通过z轴向旋转关节12-9相连，且所述的连接座9连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术器械。同样可以实现操作臂为手术器械进行手术操作进行定位的功能；

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。