手术机器人机械臂的解锁机构的制作方法

本实用新型属于医疗器械技术领域，涉及一种手术机器人机械臂的解锁机构。

背景技术：

随着科学技术的发展进步，“微创”这一概念已深入到外科手术的各种领域。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进行的手术，具有创伤小、疼痛轻、恢复快的优越性。戳卡是腹腔镜或胸腔镜手术中采用的工具，使用时戳卡的一端插入皮肤，另一端需要固定在皮肤表面。目前国内使用的大部分戳卡没有固定装置，在手术中极容易滑动，松动移位，甚至出现手术进行一半时候，戳卡脱出或者滑入过深的现象，严重影响手术操作，延误手术时间。国内医院往往采用反复纠正戳卡位置的方法来维持手术进行，但反复置入可使腹壁形成多个Y形孔道，腹膜裂口增大，术中易形成皮下气肿。

需要使用戳卡时，先将包裹层包裹在戳卡本体的外壁上，并通过固定搭扣装置紧扣，再将皮肤切开后置入戳卡本体，用手术缝合线将包裹层缝在人体手术切口的皮肤上，将戳卡本体固定在腹壁，防止戳卡本体活动，有利于医生的操作。

由于戳卡一直处于固定状态，在手术准备阶段或完成阶段，需要不断地移动机械臂，并将机械臂上的滑台与戳卡进行对接时，因此，现有技术中，则需要不停的调试机械臂的位置，费时费力且需要另一名操作人员的协调配合，效率低下；目前，还没有一种装置可以用一只手就能够解锁机械臂，且在一只手配合另一只手将滑台与戳卡进行对接或拆卸的同时，保持机械臂的持续解锁。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种手术机器人机械臂的解锁机构，该机构能够一键解锁机械臂，拖动机械臂并带动滑台与戳卡进行对接，可以用一只手就能够解锁机械臂，且在一只手配合另一只手将滑台与戳卡进行对接或拆卸的同时，保持机械臂的持续解锁。

本实用新型提供了一种手术机器人机械臂的解锁机构，包括机械臂、滑台和戳卡安装架，滑台位于机械臂的末端，所述戳卡安装架包括固定架和固定座，固定架固定在滑台的安装板上，固定座上设有戳卡快拆装置、机械臂解锁按钮和接近开关，其中，戳卡快拆装置包括供戳卡的方形定位块插入的方形定位孔；机械臂解锁按钮与机械臂通电连接，并能够对机械臂的运动进行解锁。

在一个实施例中，戳卡的方形定位块的一侧设有卡爪限位部，戳卡快拆装置包括依次连接的推杆按钮、推杆和卡扣，固定座的一侧壁上设有供推杆按钮贯穿的孔，相对的另一侧壁上设有卡扣的容纳腔，通过按压推杆按钮，推杆按钮通过推杆能够使卡扣远离容纳腔，卡扣卡入卡扣限位部中。

在一个实施例中，所述机械臂解锁按钮位于固定座的具有容纳腔的一侧。

在一个实施例中，所述推杆的外部套设有压缩弹簧，压缩弹簧的一端抵接在推杆按钮上，另一端抵接在固定座的内侧壁上。

在一个实施例中，卡扣包括卡扣臂和卡爪，卡扣臂的一端连接推杆，另一端设有钩状部的卡爪，卡扣臂垂直于推杆，卡爪的钩部与推杆平行且向固定座内部方向延伸。

在一个实施例中，戳卡的方形定位块的两侧均设有卡爪限位部，戳卡快拆装置包括按压头和卡扣，按压头的上部位于固定座上端且沿固定座的轴向运动，按压头的下部位于固定座内且两侧设有凸台，固定座的两侧设有用于安置卡扣的安装部，安装部内设有竖直的旋转轴，卡扣的一端套设在旋转轴并绕旋转轴转动；两个卡扣抵接在按压头的凸台上，且两个卡扣在旋转轴一端之间还连接有拉伸弹簧；按压按压头，按压头拖动凸台远离卡扣的一端，拉伸弹簧收缩并拉动卡扣的一端沿旋转轴转动张开。

在一个实施例中，凸台具有沿戳卡倾斜的斜面；卡扣的一端设有沿远离戳卡的倾斜的导向倾斜，凸台斜面的倾斜角度与导向斜面的倾斜角度互补，卡扣的另一端设有钩状部卡爪。

在一个实施例中，固定座的后端设有固定座后壳，所述机械臂解锁按钮位于固定座后壳。

在一个实施例中，戳卡快拆装置还包括位于固定座后端的按压杆和按压杆板，按压杆的一端与按压头固定连接，另一端穿梭于按压杆板；按压杆板的上端固定在固定架后端的安装架上，下端设有供按压杆穿梭的孔。

在一个实施例中，按压杆的外部套设有压缩弹簧，压缩弹簧的一端抵接在按压头上，另一端抵接在按压杆板上。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型的戳卡快拆装置和机械臂解锁按钮都位于戳卡安装架的固定座上，因此，在手术准备阶段或完成阶段，只需要用一只手的一个手指就能够解锁机械臂，且在这只手配合另一只手将滑台与戳卡进行对接或拆卸的同时，能够保持机械臂的持续解锁。此外，本实用新型的戳卡快拆装置，不仅能够对戳卡进行快速地定位和固定，同时，还能对戳卡进行快速拆卸，工作效率高。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1为本实用新型戳卡安装架与戳卡的组合立体图(单侧卡紧结构)；

图2为图1中戳卡安装架的立体图；

图3为图1中戳卡的立体图；

图4为图1中单侧卡紧结构与戳卡安装架的组合立体图；

图5为图1中单侧卡紧结构与戳卡安装架的组合俯视图；

图6为图1中戳卡安装架具有接近开关的立体图；

图7为本实用新型戳卡安装架与戳卡的组合立体图(双侧卡紧结构)；

图8为图7中戳卡安装架的立体图；

图9为图7中戳卡的立体图；

图10为图7中双侧卡紧结构与戳卡安装架的组合立体图(未示出第二卡扣)；

图11为图7中按压头、按压杆、按压杆板和第二压缩弹簧组合的爆炸图；

图12为图7中双侧卡紧结构的立体图(未示出按压杆板)；

图13为图7中第二卡扣的合拢状态图；

图14为图7中第二卡扣的张开状态图；

图15为图7中戳卡安装架具有接近开关的立体图。

在附图中相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

附图标记说明：1-固定架；2-固定座；21-方形定位孔；22-容纳腔；23-安装部；24-固定座后壳；3-戳卡；31-方形定位块；32-卡爪限位部；33-第二平面；4-单侧卡紧结构；41-推杆按钮；42-推杆；421-第一压缩弹簧；43-第一卡扣；431-卡扣臂；432-卡爪；433-第一平面；5-双侧卡紧结构；51-按压头；511-凸台；512-凸台斜面；52-按压杆；521-第二压缩弹簧；53-按压杆板；531-按压杆孔；54-第二卡扣；541-导向斜面；542-拉伸弹簧；55-按压杆板安装架；6-机械臂解锁按钮；7-接近开关；71-检测孔；72-紧定螺栓。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。借此对本实用新型如何应用技术手段解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不存在冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

本实施例中提到的“竖直”、“水平”、“上方”、“下方”、“顶部”、“底端”等描述是按照通常的意义而定义的，比如，参考重力的方向定义，与重力方向相同是竖直，与重力方向垂直是水平，重力的方向是下方，相反的方向是上方，类似地在上方的是顶部或者顶端，在下方的是底部或底端，也仅为便于叙述明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，也当视为本实用新型可实施的范畴，实施例中所述的“第一”、和“第二”同样是为了方便叙述而定义的。

一种手术机器人戳卡连接状态检测装置，其中，手术机器人包括台车、立柱、伸缩臂、机械臂、滑台、器械和戳卡3，在本实施例的附图中，并未示出台车、立柱、伸缩臂、机械臂和滑台的结构。立柱安装在台车的台车底座上，在立柱的两侧对称的安装有伸缩臂，每个伸缩臂上连接有个机械臂，每个机械臂上设有一个滑台，滑台上设有戳卡3和器械，器械能够随滑台的移动并通过戳卡3对人体实施手术。

具体地，如图1和图7所示，戳卡3通过戳卡安装架固定安装在滑台的底端(滑台未示出)，戳卡安装架包括固定架1和固定座2，固定架1固定在滑台的安装板(图中未示出)上，固定座2位于固定架1的下端且突出于固定架1，如图2和图8所示，固定座2呈方形状且其内部凹设有方形定位孔21，如图3和图9所示，戳卡3的头部在与戳卡安装架相接触的端面凸设有方形定位块31，方形定位块31能够插入方形定位孔21之中，从而防止戳卡3与戳卡安装架之间的上下左右的移动和转动，完成戳卡3与戳卡安装架的周向定位。

戳卡3与戳卡安装架的周向定位后，为了防止戳卡3的方形定位块31与方形定位孔21的轴向移动，因此，在戳卡安装架上设有戳卡快拆装置，在本实施例中，戳卡快拆装置包括两种结构形式：一种是单侧卡紧结构4(如图1至图6所示)，一种是双侧卡紧结构5(如图7至图15所示)。下面将具体说明两种戳卡快拆装置。

第一种方式，单侧卡紧结构4。

如图4和图5所示，单侧卡紧结构4包括推杆按钮41、推杆42和第一卡扣43，推杆按钮41和第一卡扣43分别固定于推杆42的两端，推杆按钮41与推杆42可以为一体结构设计也可以是分体结构设计，在本实施例中，推杆42与推杆按钮41为一体结构设计，在单侧卡紧结构4中，固定座2的结构为：一侧壁上设有供推杆按钮41贯穿的孔，相对的另一侧壁上设有第一卡扣43的容纳腔22(如图2所示)，推杆42的外部套设有第一压缩弹簧421，进一步地，推杆按钮41穿过固定座2一侧的孔并部分位于固定座2的外部，部分位于固定座2的内部，第一卡扣43位于固定座2另一侧的容纳腔22内，推杆42和第一压缩弹簧421位于固定座2的内部；由于推杆按钮41的直径大于推杆42的直径，因此第一压缩弹簧421的一端抵接在推杆按钮41上，另一端固定连接在固定座2的内壁上，进一步地，当按压固定座2一侧面的推杆按钮41时，推杆按钮41推动推杆42，第一压缩弹簧421压缩，推杆42进一步使第一卡扣43向远离固定座2的方向移动，此时，戳卡3的方形定位块31便能插入到方形定位孔21中，而后，松开推杆按钮41，由于推杆42外部的第一压缩弹簧421的一端固定在固定座2的内侧，因此，受压缩的第一压缩弹簧421使推杆42和第一卡扣43在弹簧力的作用下往推杆按钮41的方向移动；进一步地，第一卡扣43包括卡扣臂431和卡爪432，卡扣臂431的延伸方向与方形定位孔21的轴向相同，卡扣臂431的一端与推杆42连接，另一端设有钩状部的卡爪432，卡爪432的钩部与推杆42平行且向固定座2内部方向延伸，戳卡3的头部在与第一卡扣43对应的一侧设有卡爪限位部32，卡爪限位部32与卡爪432相对应，钩状部的卡爪432能够随第一卡扣43的移动卡入到戳卡3头部的卡爪限位部32内。

进一步地，如图5所示，卡爪432包括第一平面433，如图3所示，卡爪限位部32包括第二平面33，其中，第一平面433、第二平面33与滑台的安装板(图中未示出)相互平行，当卡爪432卡入卡爪限位部32时，卡爪432的第一平面433和固定座2能够限制卡爪限位部32的第二平面33的轴向运动。从而防止戳卡3与戳卡安装架之间的轴向运动，完成戳卡3与戳卡安装架的轴向定位。

因此，通过戳卡3的方形定位块31与固定座2的方形定位孔21的配合，以及第一卡扣43的卡爪432和戳卡3的卡爪限位部32配合，实现戳卡3与戳卡安装架的周向和轴向定位，从而防止戳卡3被拖出。当手术完成需要拆开戳卡3时，一手的大拇指按动推杆按钮41，推杆按钮41推动推杆42和第一卡扣43移动，此时，第一卡扣43的卡爪432离开卡爪限位部32，戳卡3的轴向不再被限制，另一只手握住戳卡3，将戳卡3的方形定位块31从方形定位孔21中拔出，即可完成戳卡3与戳卡安装架的分离。

第二种方式，双侧卡紧结构5。

如图10和图11所示，双侧卡紧结构5包括按压头51、按压杆52、按压杆板53和第二卡扣54。其中，固定座2的上端与固定架1的连接处设有供按压头51沿固定座2轴向运动的孔，按压头51的下部位于固定座2内且设有凸台511，凸台511具有两个且对称位于按压头51下部的两侧，按压杆52位于固定座2的内部，且按压杆52的一端固定连接按压头51，按压杆52可以与按压头51分体设计，可以为一体结构设计，在本实施例中，按压杆52与按压头51为一体结构设计，按压杆板53位于固定座2的后端，按压杆板53的上端固定在固定架1后端凸出的按压杆板安装架55上，按压杆板53的下端设有按压杆孔531，按压杆孔531能够允许按压杆52穿梭，按压杆52的外部套设有第二压缩弹簧521，第二压缩弹簧521的一端抵接在按压头51上，另一端抵接在按压杆板53上，当按压按压头51时，按压头51推动按压杆52插入按压板的按压杆孔531内，第二压缩弹簧521受压，按压头51凭借第二压缩弹簧521能够沿固定座2的轴向方向上相对固定架1按入和弹出。

进一步地，如图10所示，固定座2的两侧分别设有一个容纳第二卡扣54的安装部23且两个安装部23对称，第二卡扣54也设有两个且分别安装在安装部23内，此外，如图9所示，戳卡3的头部的方形定位块31的两侧各设有一个卡爪限位部32，在每个安装部23的内设有一个旋转轴(图中未示出)，旋转轴竖直方延伸，设有一个与固定架1平行且竖直延伸的旋转轴，第二卡扣54的一端各套设在一侧的旋转轴上且能沿旋转轴旋转，从而使第二卡扣54另一端的卡爪432能够卡入或离开戳卡3头部相对应一侧的卡爪限位部32。

具体地，凸台511上具有凸台斜面512，凸台斜面512的倾斜方向由固定架1向戳卡3方向倾斜，第二卡扣54套接在旋转轴的一端设有导向斜面541，导向斜面541的倾斜方向与凸台斜面512的倾斜方向相反，导向斜面541与凸台斜面512的倾斜角度互补，因此导向斜面541与凸台斜面512能够完全贴合，此外，如图12所示，两个第二卡扣54之间还设有拉伸弹簧542，拉伸弹簧542的两端的拉钩分别连接两个第二卡扣54具有导向斜面541的一端。

如图14所示，当按压按压头51时，第二压缩弹簧521被压缩，按压头51向固定架1的方向移动，此时，按压头51下部的凸台511随按压头51向固定架1的内部方向移动，凸台斜面512沿导向斜面541滑动，而此时，拉伸弹簧542的弹簧收缩力使两个第二卡扣54具有导向斜面541的一端向固定座2的中心合拢，第二卡扣54绕旋转轴旋转，第二卡扣54另一端的卡爪432向远离固定座2的方向张开，而后，将戳卡3头部的方形定位块31插入固定座2的方形定位孔21内，之后，如图13所示，松开按压头51，按压头51在第二压缩弹簧521的作用下向固定座2的方向移动，按压头51的凸台511也随之向固定座2的方向移动，随着凸台斜面512向固定座2方向的移动，逐渐挤压导向斜面541，从而使第二卡扣54绕旋转轴旋转，直到两个第二卡扣54的卡爪432的钩部分别卡入到戳卡3头部两侧的卡爪限位部32内，而拉伸弹簧542处于受力拉伸状态。

双侧卡紧结构5中第二卡扣54的卡爪432的结构和戳卡3头部的卡爪限位部32的结构与单侧卡紧结构4的卡爪432结构和戳卡3头部的卡爪限位部32的结构相同，在此不再赘述。当两侧的卡爪432分别卡入戳卡3头部两侧的卡爪限位部32时，卡爪432的第一平面433和固定座2能够限制卡爪限位部32的第二平面33的轴向运动。从而防止戳卡3与戳卡安装架之间的轴向运动，完成戳卡3与戳卡安装架的轴向定位。

同理，通过戳卡3的方形定位块31与固定座2的方形定位孔21的配合，实现戳卡3与戳卡安装架的周向定位，第二卡扣54的卡爪432和戳卡3的卡爪限位部32配合，实现戳卡3与戳卡安装架的轴向定位，从而防止戳卡3被拖出。当手术完成需要拆开戳卡3时，一手的大拇指按动按压头51，凸台511不再支撑导向斜面541，使两个第二卡扣54在拉伸弹簧542的作用下再次张开，此时，第二卡扣54的卡爪432离开卡爪限位部32，戳卡3的轴向不再被限制，另一只手握住戳卡3，将戳卡3的方形定位块31从方形定位孔21中拔出，即可完成戳卡3与戳卡安装架的分离。

两种戳卡3固定方式，保证了戳卡3和滑台的可靠连接，避免戳卡3在手术过程中受力脱落，还能实现手术准备过程和结束阶段戳卡3与戳卡安装架之间的快速安装于拆卸。

此外，两种戳卡3固定方式中，均还设有机械臂解锁按钮6，无论是在手术前安装戳卡3还是手术完成后拆卸戳卡3的过程中，都需要同时按住机械臂解锁按钮6。

具体地，在手术准备阶段，首先要将戳卡3与滑台进行安装对接，但由于戳卡3已作用于人体的皮肤内部，即位置已固定，因此，滑台与戳卡3进行对接，需要对滑台进行移动与固定的戳卡3头部进行对接。

在单侧卡紧结构4中，机械臂解锁按钮6位于戳卡安装架的固定座2的侧面，一只手(例如右手)握住戳卡安装架，一只手(例如左手)握住安装于病人体表的戳卡3，其中右手的拇指放在推杆按钮41上，右手食指放在机械臂解锁按钮6上，先用右手食指按压机械解锁按钮，使机械臂和滑台能被拖动，然后移动机械臂将滑台移到戳卡3附近，而后，右手拇指按压推杆按钮41，左手和右手合力将戳卡3头部凸出的方形定位块31出入戳卡安装架的方形定位孔21之中，松开右手拇指，第一卡扣43的卡爪432卡入戳卡3的卡爪限位部32，待戳卡3和滑台固定后，松开右手食指，机械臂和滑台锁定而无法移动，随后松开左手和右手，完成滑台与戳卡3的对接。

在手术完成阶段，同理，一只手(例如右手)握住戳卡安装架，另一只手(例如左手)握住戳卡3，右手食指先按压机械臂解锁按钮6，机械臂与滑台能被拖动，右手拇指按压推杆按钮41，待第一卡扣43完全退出后，两手合作使戳卡3与滑台完成分开。

在双侧卡紧结构5中，机械臂解锁按钮6位于戳卡安装架的固定座2的后端，该后端是指远离戳卡3的一端，固定座2的后端设有固定座后壳24，固定座后壳24的下端通过螺栓固定在固定座2上，机械臂解锁按钮6位于固定座后壳24上，同样地，在手术准备阶段连接戳卡3或手术完成阶段拆卸戳卡3的过程中，可以一键按下机械解锁按钮就能解锁整个机械臂使其能够被手动自由拖动，以便达到拖动机械臂末端的滑台使滑台上的戳卡安装架与戳卡3安装和拆卸的目的。

除此之外，本实用新型还提供了一种戳卡连接状态的检测装置，具体地，在戳卡安装架的固定座2内设有接近开关7(如图6和图15所示)，优选地，接近开关7为电感式接近开关，且通过紧定螺栓72固定在固定座2内，用于对戳卡3连接位置进行检测。进一步地，方形定位孔21远离戳卡的内壁上设有检测孔71，接近开关7的检测面位于检测孔71内(如图2和图8所示)，且检测面与设有检测孔71的内壁平齐，即电感式接近开关7的感应区域(检测面)靠近方形定位孔21的孔底壁，当戳卡3的方形定位块31未插入方形定位孔21时，电感式接近开关7的振荡器产生的交变磁场不发生变化，因此传感器不输出信号，则表示戳卡3处于未连接状态；由于方形定位块31含金属材料，因此，当戳卡3的方形定位块31在插入方形定位孔21过程中，方形定位块31逐渐靠近方形定位孔21的孔底壁，越接近电感式开关的感应区域，即振荡器，当方形定位块31与方形定位孔21的孔底壁之间达到感应距离时，在方形定位块31内产生涡流，从而导致振荡器的振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而将信号传递给控制系统，控制系统则得到戳卡3已安装的信息，通过戳卡连接状态的检测装置，能够使系统掌握固定在滑台上的戳卡安装架是否有戳卡3相连接的状态信息，系统控制并锁定伸缩臂的运动，从而避免滑台在通过戳卡3与病人连接成一体的情况下，前端台车或伸缩臂解锁运动并对病人造成伤害的情况发生。

虽然已经参考如上优选实施例对本实用新型进行了描述，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。