一种末端装置及手术机器人的制作方法

本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种末端装置及手术机器人。

背景技术：

手术机器人在临床外科上有大量的应用，外科医生可以远离手术台操纵机器进行手术，由机械精确的控制手术切口，可增加手术的精确度，减少由于操作失误造成风险的概率。目前国内外比较成熟的手术机器人产品，其用于连接手术器械的末端装置通常是靠锁紧螺钉来实现手术器械的固定，在手术过程中需更换手术器械时，对末端装置的拆卸及更换比较麻烦，影响更换手术器械的便捷性。同时，锁定螺钉通常无防脱落的措施，如在手术过程中锁紧螺钉掉落，则无法通过末端装置固定手术机械，从而严重影响手术的进行。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种末端装置及手术机器人解决手术机器人在手术过程中更换及固定手术器械不便的问题。

为了达到上述目的，本发明解决技术问题的技术方案是提供一种末端装置，包括：连接机构、紧固机构及固定机构，所述连接机构上设有连接孔及紧固孔，所述连接孔与所述紧固孔连通，且所述连接孔的轴向方向与所述紧固孔的轴向方向呈夹角；所述固定机构的一端设有固定槽，且所述固定机构靠近固定槽的一端与所述连接孔插接，所述固定机构远离所述固定槽的一端连接手术器械；所述紧固机构与所述紧固孔插接，并在所述紧固孔内移动，以使所述固定机构在所述连接孔内处于锁定状态或松开状态；所述固定机构在所述锁定状态时，所述紧固机构移动至所述固定槽内，以限制所述固定机构在所述连接孔内沿所述连接孔的轴向方向上位移；所述紧固机构从所述固定槽内移出后，所述固定机构处于所述松开状态，以对所述固定机构上的手术器械进行更换。

本发明还提供一种手术机器人，其包括机械臂及末端装置，末端装置与机械臂连接，以利用机械臂带动末端装置进行手术。

与现有技术相比，本发明所提供的末端装置及手术机器人具有以下有益效果：

通过连接机构上设置相互连通且成夹角的连接孔及紧固孔，再利用紧固机构从紧固孔中对连接孔中固定机构上的固定槽进行抵触夹紧，从而实现快速对紧固装置的安装与拆卸。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的一种末端装置的结构示意图；

图2为本发明第二实施例提供的一种末端装置的结构示意图；

图3为图2中末端装置的爆炸结构示意图；

图4为图2中连接机构的结构示意图；

图5为图4中连接机构的剖视图；

图6为图2中紧固机构的结构示意图；

图7为图2中紧固机构与连接机构的位置关系剖面图；

图8为图2中固定机构的结构示意图；

图9为图8中固定机构的剖面图；

图10为本发明第三实施例提供的一种末端装置的结构示意图；

图11为图10中末端装置的剖面图；

附图标记说明：10a、末端装置；20a、连接机构；201a、连接孔；203a、紧固孔；30a、紧固机构；40a、固定机构；401a、固定槽；

10、末端装置；20、连接机构；201、连接孔；203、紧固孔；205、容纳槽；207、第一固定孔；2031、抵触部；2033、贯穿部；30、紧固机构；301、拨杆；3011、第二固定孔；3013、凸台；303、夹杆；3031、凸起部；305、弹性件；3051、弹性孔；40、固定机构；401、固定槽；403、固定件；4031、器械孔；4033、锁紧螺纹孔；4035、螺钉孔；405、固定板；4051、通孔；4053、定位孔；407、器械适配器；408、紧钉螺钉；409、锁紧旋钮；

10b、末端装置；30b、紧固机构；301b、拉拔件；303b、连接杆；305b、插接件；40b、固定机构；401b、固定槽；201b、连接孔；203b、紧固孔；2031b、挡板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明第一实施例提供的一种末端装置10b包括连接机构20a、紧固机构30b及固定机构40a，连接机构20a与手术机器人连接，其上设有连接孔201a及紧固孔203a，连接孔201a与紧固孔203a连通，且连接孔201a的轴向方向与紧固孔203a的轴向方向呈夹角。固定机构40a与连接孔201a插接，且与连接孔201a插接的一端上设置有固定槽401a，手术器械连接于固定机构40a上。紧固机构30b与紧固孔203a插接，且紧固机构30b可在紧固孔203a内移动，通过紧固机构30b在紧固孔203a内的移动，使固定机构20a在连接孔201a内位于锁定状态或松开状态。

如，在固定机构40a位于连接孔201a内时，紧固机构30b在紧固孔203a内移动，并位于固定槽401a内，以使固定机构40a处于在连接孔201a内处于锁定状态，即，利用紧固机构30b与固定槽401a的侧壁配合，限制固定机构40a在连接孔201a内沿连接孔201a的轴向方向位移。从而实现将固定机构40a固定于连接机构20a上，使手术机器人可通过固定机构40a上的手术器械进行手术。在需要更换手术器械时，将紧固机构30b从固定槽401a内移出，使紧固机构30b取消对固定机构40a的固定。即紧固机构30b从固定槽401a内移出后，固定机构40a在连接孔201a内处于松开状态，此时可将固定机构30b从连接孔201a中抽出，以更换固定机构30b，也即对固定机构40a上的手术器械进行更换。

需说明的是，连接机构20a可通过螺钉、卡扣连接及焊接等连接方式与手术机器人连接，只要手术机器人在工作时可带动连接机构20a运动即可。

需说明的是，手术器械包括手术刀、针管等器械，用于对患者进行手术，手术器械通过可拆卸连接的方式与固定机构40a连接。

需说明的是，连接孔201a的轴向方向与紧固孔203a的轴向方向之间的夹角为大于0°的任意夹角，只要紧固机构30b位于紧固孔203a内时能顶住固定槽401a，从而限制固定机构40a在连接孔201a内沿连接孔201a轴向方向的位移即可。优选的，连接孔201a的轴向方向与紧固孔203a的轴向方向之间的夹角为90°。

请参阅图2-7，本发明第二实施例提供一种末端装置10，其与上述第一实施例的区别在于，紧固机构30包括拨杆301及夹杆303，拨杆301的一端与连接机构20转动连接，夹杆303与紧固孔203插接配合。拨杆301相对连接机构20转动时，其远离与连接机构20转动连接的一端可推动夹杆303，使夹杆303在紧固孔203内朝靠近连接孔201的方向位移。

当固定机构40位于连接孔201内时，转动拨杆301，使拨杆301远离与固定机构40连接的一端推动夹杆303在紧固孔203内超靠近连接孔201的方向位移，以使夹杆303的一端位于固定槽401内，从而通过夹杆303将固定机构40固定在连接孔201内。

需说明的是，当夹杆303位于固定槽401内后，在无外力干涉拨杆301的情况下，拨杆301抵触夹杆303远离固定槽401的一端，以防止夹杆303发生回弹，即夹杆303朝远离固定槽401的一侧移动，从而固定槽401中移出。

需说明的是，在本实施中拨杆301为弧形，拨杆301抵触夹杆303远离固定槽401的一端可以是通过拨杆301自身的重力进行抵触，也可以是对拨杆301施加外力进行抵触。

进一步的，连接机构20上还开设有容纳槽205及第一固定孔207，且容纳槽205分别与紧固孔203及第一固定孔207连通。拨杆301远离与连接机构20转动连接的一侧上开设有第二固定孔3011，拨杆301可相对连接机构20转动至容纳槽205内，且拨杆301位于容纳槽205内时，第一固定孔207与第二固定孔3011同心。

需说明的是，当拨杆301转动至容纳槽205内后，夹杆303被拨杆301推至固定槽401内，此时可利用固定销同时穿过第一固定孔207及第二固定孔3011，从而将拨杆301固定，以利用拨杆301抵触夹杆303，避免夹杆303回弹，即夹杆303从固定槽401内移出。

进一步的，紧固机构30还包括弹性件305，弹性件305设置于紧固孔203内，且位于夹杆303远离连接孔201的一端。

当拨杆301转动至容纳槽205内时，拨杆301通过弹性件305推动夹杆303在紧固孔203内，朝靠近连接孔201的方向移动，且在夹杆303位于固定槽401内后，弹性件305被夹杆303及拨杆301挤压发生弹性形变，从给夹杆303一个朝连接孔201方向的弹力，使夹杆303抵触固定槽401的底部，从而进一步对固定机构40进行固定。

进一步的，拨杆301上还设置有凸台3013，凸台3013设置于拨杆301上靠近紧固孔203的一端。拨杆301移动时，通过凸台3013推动夹杆303和/或弹性件在紧固孔203内朝靠近连接孔201的方向移动。

需要说明的是，在本实施例中，凸台3013的高度、夹杆303的长度及弹性件305长度之和大于紧固孔203的深度，以使拨杆301转动后，通过凸台3013将夹杆303推动至固定槽401内时，弹性件305处于被挤压的状态，从而增加对固定机构40的固定效果。

进一步的，弹性件305上开设有弹性孔3051，以在弹性件305被挤压时增加弹性形变的形变量，从而增加弹性件305的弹性。

需说明的是，在本实施例中，弹性件305为pom、特氟龙等弹性材料。

进一步的，夹杆303靠近拨杆301的一端上设有凸起部3031，紧固孔203包括抵触部2031及贯穿部2033，贯穿部2033与抵触部2031连通，且抵触部2031的孔径大于贯穿部2033的孔径，以使得抵触部2031与贯穿部2033之间形成台阶。紧固机构30还包括第一弹簧(图未视)，第一弹簧位于抵触部2031内，套设于夹杆303上，且第一弹簧的两端分别与凸起部3031及抵触部2031与贯穿部2033形成的台阶上。

当夹杆303的一侧位于固定槽401内且另一侧被拨杆301抵触时，第一弹簧被凸起部3031及台阶挤压，处于压缩状态。当需要解除对固定机构40的固定时，解除拨杆301对夹杆303的抵触，第一弹簧伸展且通过弹力带动夹杆303朝远离连接孔201的方向移动，以使夹杆303的一侧离开固定槽401，从而实现解除对固定机构40的固定。

需说明的是，在本实施中，固定槽401为环形槽，第一弹簧的作用为帮助夹杆303从固定槽401内退出，如当拨杆301将夹杆303推入固定槽401后，需要将夹杆303从固定槽401退出，而拨杆301与夹杆303之间不连接，导致将夹杆303从固定槽401内退出不便，需要转动连接机构20将夹杆303利用重力退出固定槽401。

请参阅图8-9，固定机构40包括固定件403、固定板405及器械适配器407，固定件403分别与固定板405及器械适配器407连接，且固定件403的一侧穿过固定板405与紧固孔203插接，固定槽401设置于固定件403穿过固定板405的一侧上。器械适配器407设置于固定件403远离固定板405的一侧，用于连接手术器械。

具体的，固定板405上设有通孔4051及定位孔4053，固定件403设置固定槽401的一侧从通孔4051穿过固定板405，并与固定板405连接。连接机构20上还设置有定位轴(图未视)，当定位轴插入定位孔4053时，固定件403设置固定槽401的一侧也插入连接孔201内，以利用定位孔4053与定位轴的配合作为每次将固定件403插入连接孔201内的定位。

进一步的，固定件403远离固定槽401的一侧设置有器械孔4031，器械适配器407与器械孔4031插接。

进一步的，固定机构40还包括锁紧旋钮409，固定件403还设有锁紧螺纹孔4033，锁紧螺纹孔4033与器械孔4031连通，锁紧旋钮409与锁紧螺纹孔4033螺纹配合。通过转动锁紧旋钮409，使其通过锁紧螺纹孔4033进入器械孔4031内，以将器械适配器407夹紧于器械孔4031内。

进一步的，固定机构40还包括紧钉螺钉408，固定件403上还设置有螺钉孔4035，螺钉孔4035与锁紧螺纹孔4033连通。在锁紧旋钮409将器械适配器407夹紧于器械孔4031内后，在螺钉孔4035内钉入紧钉螺钉408，以将锁紧旋钮409夹紧于锁紧螺纹孔4033内，防止锁紧旋钮409松动。

请参阅图10-11，本发明的第三实施例提供一种末端装置10b，其与上述第一实施例中的末端装置10的区别在于，所述紧固机构30b包括拉拔件301b、连接杆303b、插接件305b及第二弹簧(图未视)，紧固孔203b远离连接孔201b一侧的内壁上设置有挡板2031b。

具体的，连接杆303b位于紧固孔203b内，且其两端分别与拉拔件301b及插接件305b连接，插接件305b远离连接杆303b的一侧位于连接孔201b内，拉拔件301b位于挡板2031b远离插接件305b的一侧。第二弹簧套设于连接杆303b上，且第二弹簧的相对两端分别与连接件305b及挡板2031b接触。

在需要将固定机构40b固定于连接孔201b内时，对拉拔件301b施加远离连接孔201b方向的外力，使拉拔件301b朝远离连接孔201b的方向位移，从而通过连接杆303b带动插接件305b一同移动，以使插接件305b位于连接孔201b的一侧从连接孔201b内移动至紧固孔203b，第二弹簧被插接件305b及挡板2031b挤压成压缩状态。然后将固定机构40b设置有固定槽401b的一侧插入连接孔201b内，最后松开拉拔件301b，在第二弹簧弹力的作用下，插接件305b移动至连接孔201b，且位于固定槽401b内，以将固定机构40b固定于连接孔201b内。

进一步的，在本实施例中，固定槽401b相对两侧的侧壁与底板之间的夹角分别为3°及45°，插接件405b的形状与固定槽401b的形状适配。

本发明的第四实施例提供一种手术机器人，其包括机械臂及上述第一实施例、第二实施例或第三实施例中的一种末端装置，末端装置与机械臂连接，通过机械臂的运动，带动末端装置进行手术。

与现有技术相比，本发明所提供的末端装置及手术机器人具有以下有益效果：

通过连接机构上设置相互连通且成夹角的连接孔及紧固孔，再利用紧固机构从紧固孔中对连接孔中固定机构上的固定槽进行抵触夹紧，从而实现快速对紧固装置的安装与拆卸。

通过设置第一固定孔及第二固定孔，使得拨杆将夹杆顶入固定槽后，可利用固定销固定拨杆的位置，从而使拨杆抵触夹杆的一侧，避免夹杆松动。

通过设置弹性件，增加夹杆抵触固定槽的力度，从而进一步放置夹杆松动。

通过设置凸台，使得拨杆更好的推动夹杆在紧固孔内移动。

通过第二弹簧、凸起部及抵触部与贯穿部形成的台阶之间的位置关系，可帮助夹杆退出固定槽。

通过在固定板上设置定位孔及在连接机构上设置定位轴，可在每次将固定机构插入连接孔时，起到定位作用。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。