主手开合组件及手术机器人的制作方法

本技术涉及医疗器械，尤其涉及一种主手开合组件及手术机器人。

背景技术：

1、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在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。然而，微创手术中微创器械由于受到切口大小的限制，手术操作难度大为增加，且医生在长时间手术过程中的疲劳、颤抖等动作会被放大，这成为制约微创手术技术发展的关键因素。随着机器人技术的发展，一种可以克服缺点、继承优点的微创医疗领域新技术——微创手术机器人技术应运而生。

2、常见的微创手术机器人由医生控制台、患者侧手推车和显示设备组成，外科医生在医生控制台操作输入装置，并将输入传给与远程操作的外科器械连接的患者侧手推车。基于在医生控制台的外科医生的输入，远程操作的外科器械在患者侧手推车处被致动以对患者动手术，从而产生医生控制台和在患者侧手推车的外科器械之间的主从控制关系。所以医生控制台的输入装置(即主手)的结构和性能的优劣对于整个机器人系统的性能有着重要的作用，而主手开合夹是主手的重要组成部分，由医生双手直接握住进行操作，用于控制从手端手术器械的开合动作和旋转动作。

3、(1)中国发明专利申请cn114041882a中公开了一种主手工具手术控制器，包括指环操作部和伸出其内的传动轴，指环操作部控制传动轴沿轴向平移和沿周向转动；还包括设于传动轴的伸出端，对其轴向平移进行径向支撑的第一传动组件，以及对其转动传动配合的第二传动组件。其中，驱动器外壳内设置轴承安装腔，其内布置与传动轴转动支撑的支撑轴承，驱动器外壳上安装轴承压盖，同时起到对传动轴的支撑功能。

4、(2)中国专利cn112638306a公开了一种具有跨旋转接头的控制开关位置感测的控制输入装置，其采用无源的阵列式的传感器来替代线缆工作，且主手开合夹上还设有开关接触部分，通过阵列式的传感器感应距离的变化来实现主手开合夹的开关。

5、然而，上述现有技术至少存在以下缺陷：

6、1、方案(1)中，传动轴沿轴向平移，需要有相应的平移支撑结构，且轴向平移摩擦力大，需要设置相应的电机进行助力，即使得分别设置转动以及平移两个助力电机，不仅结构复杂，不利于小型化和轻量化，而且还会带来成本的增加；

7、2、方案(1)中没有公开使主手和从手断开连接的离合器部分的结构，而方案(2)中依靠阵列式传感器的距离变化来实现信号改变，距离不是突变的，因此信号也无法实现“0”和“1”的突变，需要依靠控制逻辑来判断，必然导致系统稳定性低、出错概率增加。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构简单、成本低且可靠性高的主手开合组件及手术机器人。

2、为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现。

3、本申请提供了一种主手开合组件，包括腕部关节、操作部以及连接所述腕部关节、操作部的连接端部，所述连接端部上转动设有用于连接所述操作部的传动轴；

4、所述连接端部上还设有用于对所述传动轴进行转动助力的旋转助力组件，所述操作部包括指部支架、以及对称且弹性转动设置在所述指部支架上的两个开合操作夹；

5、其中，所述传动轴其中一端延伸至所述连接端部外侧且与所述指部支架固定连接。

6、进一步限定，上述的主手开合组件，其中，所述操作部处设有行程开关、滑动触件，所述滑动触件设于所述行程开关的一侧且能够移动抵触所述行程开关以实现主手助力开合夹与多自由度关节臂的连接断开。

7、进一步限定，上述的主手开合组件，其中，所述滑动触件包括离合拨片以及固定设置在所述离合拨片上的滑架，所述指部支架上设有用于对所述滑架进行滑动导向的限位槽，所述滑架与所述限位槽对应侧内壁之间设有复位弹簧。

8、进一步限定，上述的主手开合组件，其中，所述指部支架其中一侧端面上设有电路板；

9、所述指部支架靠近所述电路板一侧端面上卡接设有覆盖所述电路板的安装架，所述限位槽具体为设置在所述安装架上的滑道。

10、进一步限定，上述的主手开合组件，其中，所述指部支架远离电路板一侧端面上固定设有滑座，所述限位槽具体为设置在所述滑座上的滑槽。

11、进一步限定，上述的主手开合组件，其中，所述开合操作夹包括转动设置在所述指部支架上的从动转轴、固定设置在所述从动转轴上的连杆、固定设置在所述连杆上且位于所述指部支架外侧的指板；

12、其中，两个所述从动转轴之间相互齿轮啮合连接，两个所述连杆之间设有弹性件。

13、进一步限定，上述的主手开合组件，其中，所述从动转轴上设有用于感应所述开合操作夹的转动并记录所述开合操作夹转动角度的第一传感器。

14、进一步限定，上述的主手开合组件，其中，所述连杆上固定设有固定筒，所述弹性件具体设置为卡簧，所述卡簧两端分别插设在两个所述连杆上的所述固定筒内。

15、进一步限定，上述的主手开合组件，其中，所述旋转助力组件包括固定设置在所述连接端部上的旋转助力电机、设置在所述旋转助力电机动力轴与所述传动轴之间的锥齿传动组件。

16、进一步限定，上述的主手开合组件，其中，所述旋转助力组件包括用于感应所述传动轴周向转动并记录所述传动轴周向转动角度的第二传感器；

17、其中，所述第二传感器能够向旋转助力电机发送信号以控制所述旋转助力电机的开启、关闭。

18、进一步限定，上述的主手开合组件，其中，还包括设置在所述连接端部与所述传动轴之间的旋转限位组件，所述旋转限位组件用于限制所述传动轴于周向上在预定角度内转动。

19、本申请还提供了一种手术机器人，包括医生控制台，所述医生控制台包括基座、多自由度关节臂，所述关节臂末端连接有上述任一项的所述主手助力开合夹。

20、本实用新型至少具备以下有益效果：

21、1、开合操作夹仅通过人手施力，且操作部转动直接带动传动轴转动，避免了多余轴向平移运动导致的结构复杂以及操作阻力大的问题；

22、2、通过第一传感器能够感应开合操作夹的转动并记录开合操作夹的转动角度，从而实现对开合操作夹的开合角度监测；

23、3、采用行程开关与滑动触件配合的感应方式，可以不依赖复杂的控制系统，实现信号“0”到“1”的突变，可靠性更高；

24、4、通过卡簧使两个指板保持张开的状态，医生使用开合操作夹(进行“夹”、“剪”操作)时，只需克服卡簧的弹力捏紧两个指板即可，便于医生的操作；

25、5、仅针对操作部设置旋转助力组件，同时通过第二传感器采集操作部的旋转趋势并记录操作部的转动角度，降低了结构复杂度和成本，更利于产业化。

技术特征：

1.一种主手开合组件，其特征在于，包括腕部关节、操作部以及连接所述腕部关节、操作部的连接端部，所述连接端部上转动设有用于连接所述操作部的传动轴；

2.根据权利要求1所述的主手开合组件，其特征在于，所述操作部处设有行程开关、滑动触件，所述滑动触件设于所述行程开关的一侧且能够移动抵触所述行程开关以实现主手助力开合夹与多自由度关节臂的连接断开。

3.根据权利要求2所述的主手开合组件，其特征在于，所述滑动触件包括离合拨片以及固定设置在所述离合拨片上的滑架，所述指部支架上设有用于对所述滑架进行滑动导向的限位槽，所述滑架与所述限位槽对应侧内壁之间设有复位弹簧。

4.根据权利要求3所述的主手开合组件，其特征在于，所述指部支架其中一侧端面上设有电路板；

5.根据权利要求3或4所述的主手开合组件，其特征在于，所述指部支架远离电路板一侧端面上固定设有滑座，所述限位槽具体为设置在所述滑座上的滑槽。

6.根据权利要求1所述的主手开合组件，其特征在于，所述开合操作夹包括转动设置在所述指部支架上的从动转轴、固定设置在所述从动转轴上的连杆、固定设置在所述连杆上且位于所述指部支架外侧的指板；

7.根据权利要求6所述的主手开合组件，其特征在于，所述从动转轴上设有用于感应所述开合操作夹的转动并记录所述开合操作夹转动角度的第一传感器。

8.根据权利要求6所述的主手开合组件，其特征在于，所述连杆上固定设有固定筒，所述弹性件具体设置为卡簧，所述卡簧两端分别插设在两个所述连杆上的所述固定筒内。

9.根据权利要求1所述的主手开合组件，其特征在于，所述旋转助力组件包括固定设置在所述连接端部上的旋转助力电机、设置在所述旋转助力电机动力轴与所述传动轴之间的锥齿传动组件。

10.根据权利要求1或9所述的主手开合组件，其特征在于，所述旋转助力组件包括用于感应所述传动轴周向转动并记录所述传动轴周向转动角度的第二传感器；

11.根据权利要求1所述的主手开合组件，其特征在于，还包括设置在所述连接端部与所述传动轴之间的旋转限位组件，所述旋转限位组件用于限制所述传动轴于周向上在预定角度内转动。

12.一种手术机器人，其特征在于，包括医生控制台，所述医生控制台包括基座、多自由度关节臂，所述关节臂末端连接有权利要求1至11任一项的所述主手助力开合夹。

技术总结
本申请公开了主手开合组件及手术机器人，其中，主手开合组件，包括腕部关节、操作部以及连接二者的连接端部，操作部转动设置在连接端部上且与连接端部之间设有旋转限位组件，本申请实施例中，采用上述的主手开合组件及手术机器人，操作部转动直接带动传动轴转动，传动轴仅转动，避免了多余轴向平移运动导致的结构复杂以及操作阻力大的问题，采用行程开关与滑动触件配合的感应方式，可以不依赖复杂的控制系统，实现信号“0”到“1”的突变，可靠性更高，同时通过第一传感器实现对开合操作夹的开合角度监测、通过第二传感器采集操作部的旋转趋势并记录操作部的转动角度，降低了结构复杂度和成本，更利于产业化。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：杭州唯精医疗机器人有限公司
技术研发日：20230221
技术公布日：2024/1/12