一种手术系统从手机械臂被动部分的结构的制作方法

1.本发明涉及手术机器人技术领域，尤其是一种手术系统从手机械臂被动部分的结构。


背景技术：

2.与传统的开放手术相比，微创手术造成的创口更小，有利于患者的快速康复。然而，微创手术不可避免地遇到了一些传统问题，如力反馈不准确，缺少三维视野，支点效应，缺少腕关节运动等。机器人辅助微创手术的快速发展使得以上问题得到了较好的解决。此外，医生通过遥控操作手术机器人进行微创手术，极大地缓解医生疲劳，提高手术可靠性和质量。与此同时，机器人手术系统融合了机器人技术、虚拟与增强现实、图像处理、人机工程学、机器学习等多项先进技术，进一步拓展了人类手眼协调操作的能力，从而降低手术难度，提高手术质量，使病人术后能快速复原。
3.机器人手术系统的从手部分，即靠近手术床，对病人进行手术的部分，通常有两到四条机械臂。机械臂分为主动部分和被动部分。在术前调整阶段，调整机械臂被动部分各零件的相对位置关系以使主动部分的远端不动点与穿刺孔重合，同时不但要避免被动部分发生干涉，并且各机械臂之间要留出尽可能大的空间以免术中机械臂的主动部分发生碰撞。因此，机械臂被动部分的结构布局显得尤为重要，对手术质量起着至关重要的作用。
4.针对四臂机器人手术系统，由于手术床周边空间有限，所以需要在有限空间内完成机械臂被动部分的术前摆位。目前市场上存量最大的主流产品是达芬奇公司的si手术系统，其四条机械臂只能专用，无法通用。中间臂只能做图像臂，中间臂两侧的1、2号臂只能做主器械臂，3号臂只能做辅助器械臂，机械臂的功能单一限制了手术的种类和难度。此外，还要根据手术的种类和打孔情况，在术前调整3号臂的位置是在2号臂的左侧还是在1号臂的右侧，并相应调整1号臂的连杆夹角朝向。这无疑增加了术前调整的工作量，并对医护人员提出了更高的培训要求。
5.因此，现实亟需一种新的机械臂被动部分结构布局方案，能使机械臂的功能通用，便于术前和术中的功能调整。这样做，既可以拓宽手术种类，又可以更好地完成各种高难度手术，使更多的患者更快更好地痊愈。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种手术系统从手机械臂被动部分的结构，克服前述现有技术的不足，各机械臂功能通用，每个臂都可以做图像臂、主器械臂、辅助器械臂，既减少了术前调整的工作量，又可以根据手术实际情况在术前和术中及时调整各个臂的功能，从而更好地完成手术，使患者快速痊愈。
7.本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
8.一种手术系统从手机械臂被动部分的结构，包括安装座和铰接于安装座上的第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂及第四机械臂，其中：
9.所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂及第四机械臂在安装座上的安装基点位于同一个圆上，通过控制圆的半径可以方便调节各机械臂被动部分的起始间距；第一机械臂和第三机械臂沿对称轴线对称设置，第二机械臂和第四机械臂沿对称轴线对称设置，这里的对称轴线指沿圆心延伸出来的对称线，是虚拟的线，第一机械臂和第三机械臂位于第二机械臂和第四机械臂的内侧；
10.所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂及第四机械臂均由第一杆体、第二杆体和第三杆体依次铰接而成，铰接处的铰链之间通过丝传动实现联动，第二杆体始终处于平动状态，并与对称轴线平行；这样做避免了尖角出现，不但减少了各臂之间干涉的可能性，而且使得各机械臂被动部分在横向上所占空间变小，为手术时其它医疗设备的使用提供了更多了空间。
11.进一步的，相邻两条机械臂的铰接点分别与圆心之间连线，两连线形成的夹角为60
°
。
12.进一步的，所述第一机械臂和第三机械臂中，第一杆体和第三杆体等长，有利于提高该第一机械臂和第三机械臂的灵活度，方便术前调整时快速就位。
13.进一步的，所述第二机械臂和第四机械臂中，第一杆体呈“l”形弯折，弯折角度为直角或钝角，这种设置方式为第一机械臂和第三机械臂的被动部分的术前调整提供了更大空间，有效规避各臂之间的干涉。
14.进一步的，所述第二机械臂和第四机械臂中，第一杆体的两个端点之间的距离等于第三杆体的长度，有利于提高该第二机械臂和第四机械臂的灵活度，方便术前调整时快速就位。
15.进一步的，所述第二机械臂和第四机械臂中的第三杆体的长度大于第一机械臂和第三机械臂中第三杆体的长度。
16.本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种手术系统从手机械臂被动部分的结构具有以下优点：第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂和第四机械臂被动部分按照本发明的结构进行布局，可以使得各机械臂功能通用，极大减轻了术前调整的工作量，降低了对医护人员的培训要求，使得术前调整更加方便快捷；各臂功能通用使得医生在制定手术方案时受到的约束更少，能有更多选项去选择那些更有利于提高手术成功率的方案，从而达到最佳的治疗效果，为病人提供更好的服务；通过第一连杆、第二连杆和第三连杆长度优化，使得该结构布局满足各种手术情况下机械臂主动部分的空间布局需求，从而避免手术过程中发生碰撞，影响手术质量。
附图说明
17.图1为本发明总体结构布局示意图；
18.其中，1第一机械臂、2第二机械臂、3第三机械臂、4第四机械臂、5安装座、6第一杆体、7第二杆体、8第三杆体。
具体实施方式
19.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述。
20.如图1所示实施例中，一种手术系统从手机械臂被动部分的结构，包括安装座5和铰接于安装座5上的第一机械臂1、第二机械臂2、第三机械臂3及第四机械臂4，其中：
21.所述第一机械臂1、第二机械臂2、第三机械臂3及第四机械臂4在安装座5上的安装基点位于同一个圆上，相邻两条机械臂的铰接点分别与圆心之间连线，两连线形成的夹角为60
°
，通过控制圆的半径可以方便调节各机械臂被动部分的起始间距；第一机械臂1和第三机械臂3沿对称轴线对称设置，第二机械臂2和第四机械臂4沿对称轴线对称设置，这里的对称轴线指沿圆心延伸出来的对称线，是虚拟的线，第一机械臂1和第三机械臂3位于第二机械臂2和第四机械臂4的内侧；
22.所述第一机械臂1、第二机械臂2、第三机械臂3及第四机械臂4均由第一杆体6、第二杆体7和第三杆体8依次铰接而成，铰接处的铰链之间通过丝传动实现联动，第二杆体7始终处于平动状态，并与对称轴线平行；这样做避免了尖角出现，不但减少了各臂之间干涉的可能性，而且使得各机械臂被动部分在横向上所占空间变小，为手术时其它医疗设备的使用提供了更多了空间。
23.本实施例中，所述第一机械臂1和第三机械臂3中，第一杆体6和第三杆体8等长，有利于提高该第一机械臂1和第三机械臂3的灵活度，方便术前调整时快速就位。所述第二机械臂2和第四机械臂4中，第一杆体6呈“l”形弯折，弯折角度为直角或钝角，这种设置方式为第一机械臂1和第三机械臂3的被动部分的术前调整提供了更大空间，有效规避各臂之间的干涉。所述第二机械臂2和第四机械臂4中，第一杆体6的两个端点之间的距离等于第三杆体8的长度，有利于提高该第二机械臂2和第四机械臂4的灵活度，方便术前调整时快速就位。所述第二机械臂2和第四机械臂4中的第三杆体8的长度大于第一机械臂1和第三机械臂3中第三杆体8的长度。
24.上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。