固定结构，所述磁固定结构包括体外大磁体和体内小磁体，所述执行机 构固定在所述体内小磁体上。
[0035] 所述磁固定结构采用永磁铁或电磁铁。
[0036] 还包括控制部分，所述控制部分设有人机交互的视屏和操作键。
[0037] 本发明在磁固定的悬挂技术上，采用机电系统，通过人机交互完成指定操作规程， 夹钳能完成多自由度运动，其动作基本能完成实际单孔腹腔镜手术的操作，并且其能够避 免多器械的干涉问题。
[0038] 具体实施例：
[0039] 如图2所示，为磁固定悬挂式单孔腹腔镜手术机器人系统的大致框图。
[0040] 一、基本运动结构：
[0041] 如图3所示，结构整体采用钢丝牵拉的方式，依靠钢丝拉拽牵引作为驱动方式。该 结构将固定在体内，它的整体长度为约11〇_，主要包括夹钳、连接架、腕部管、伸缩节、钢丝 固定块、圆柱销等零件。
[0042] 如图4所示，钢丝固定块放在伸缩节和腕部管连接处，和I mm圆柱销相连。
[0043] 二、对各零件进行详细描述：
[0044] 1.夹钳：
[0045] 如图5所示，夹钳是该机构最终动作输出的一个零件，就单纯的钳子而言，其运动 时绕一个心轴旋转。钳子有四个孔，使钢丝从孔内穿过，使钢丝和钳子相对位置固定。
[0046] 2.连接架：
[0047] 如图6所示，连接架是用来固定钳子的，钳子通过连接架的轴销固定在连接架上， 实现一定角度的旋转运动。
[0048] 3.腕部管：
[0049] 如图7所示，腕部管的主要作用是支撑前端的连接架和钳子，和伸缩部位连接。
[0050] 4.伸缩节：
[0051] 如图8所示，伸缩节是用来支撑前段和固定伸缩的。伸缩节内部有一个钢丝固定 块，钢丝固定在该块上，当钢丝运动时，则带动了伸缩节的运动。
[0052] 5.钢丝固定块，如图9所示。
[0053] 三、具体运动分析：
[0054] 1.钳子运动原理：
[0055] 钳子的运动是因为钳子和钢丝相对位置固定，当钢丝受力产生位移时，假设钢丝 运动时产生的钢丝变形量很小，即钢丝是刚性的，则钳子随钢丝产生了一定的旋转角度变 化。
[0056] 2.钳子运动模式：
[0057] 钳子因为钢丝之间的配合能完成夹持（松开），绕连接架旋转，绕腕部旋转，整体 伸缩基本动作四种动作。
[0058] 3.钳子和钢丝运动的相对逻辑关系：
[0059] 该结构整体采用了 5根或6根钢丝。现在分别表示成钢丝1，2, 3, 4, 5 (6)，钳子编 号为A、B。钢丝被分成3组，1-2, 3-4, 5-6。钢丝1-2和钳子A连，钢丝3-4和钳子B相连， 钢丝5 (6)和伸缩关节相连，其中钢丝6与钢丝固定块位置关系固定。
[0060] 同时初始化钢丝和钳子运动的对应关系（钳子的顺时针和逆时针都是从正对钳 子A可见绳子的方向为目测方向，而腕部的旋转方向是以钳子A的无牙型的面为直视方 向）：
[0061] 钢丝1受拉、钢丝2放松时，钳子A逆时针运动
[0062] 钢丝3受拉、钢丝4放松时，钳子B顺时针运动
[0063] 运动关系和钢丝对应如下表所示（钢丝受拉为1，放松为0,保持不变为NULL):
[0064]
【主权项】
1. 一种磁固定悬挂式单孔腹腔镜手术机器人系统，其特征在于，包括执行机构，所述执 行机构包括夹钳、连接架、腕部管，所述夹钳与所述连接架通过第一销轴铰接，所述连接架 与所述腕部管通过第二销轴铰接，所述第一销轴与第二销轴相互垂直，所述腕部管的后端 设有伸缩节，所述夹钳的两个钳角分别连接有两根钢丝。
2. 根据权利要求1所述的磁固定悬挂式单孔腹腔镜手术机器人系统，其特征在于，所 述伸缩节内设有滑动的钢丝固定块，所述伸缩节插入到所述腕部管内，所述钢丝固定块通 过第三销轴固定在所述腕部管上，所述钢丝固定块至少连接有一根钢丝，该钢丝绕过所述 伸缩节的前端后伸出。
3. 根据权利要求2所述的磁固定悬挂式单孔腹腔镜手术机器人系统，其特征在于，所 述钢丝通过传导装置与驱动模块连接。
4. 根据权利要求3所述的磁固定悬挂式单孔腹腔镜手术机器人系统，其特征在于，所 述传导装置包括多节相互铰接的传导管，铰接部位设有滑轮。
5. 根据权利要求4所述的磁固定悬挂式单孔腹腔镜手术机器人系统，其特征在于，所 述驱动模块包括丝杠螺母直线运动装置。
6. 根据权利要求1至5任一项所述的磁固定悬挂式单孔腹腔镜手术机器人系统，其特 征在于，还包括磁固定结构，所述磁固定结构包括体外大磁体和体内小磁体，所述执行机构 固定在所述体内小磁体上。
7. 根据权利要求6所述的磁固定悬挂式单孔腹腔镜手术机器人系统，其特征在于，所 述磁固定结构采用永磁铁或电磁铁。
8. 根据权利要求7所述的磁固定悬挂式单孔腹腔镜手术机器人系统，其特征在于，还 包括控制部分，所述控制部分设有人机交互的视屏和操作键。
【专利摘要】本发明公开了一种磁固定悬挂式单孔腹腔镜手术机器人系统，包括执行机构，执行机构包括夹钳、连接架、腕部管，夹钳与所述连接架通过第一销轴铰接，连接架与腕部管通过第二销轴铰接，第一销轴与第二销轴相互垂直，腕部管的后端设有伸缩节，夹钳的两个钳角分别连接有两根钢丝。伸缩节内设有滑动的钢丝固定块，伸缩节插入到所述腕部管内，钢丝固定块通过第三销轴固定在腕部管上，钢丝固定块至少连接有一根钢丝。采用机电系统，通过人机交互完成指定操作规程，夹钳能完成多自由度运动，其动作基本能完成实际单孔腹腔镜手术的操作，并且其能够避免多器械的干涉问题。
【IPC分类】A61B17-94, A61B17-29
【公开号】CN104706417
【申请号】CN201510056246
【发明人】张忠涛, 刘达, 郭伟, 刘洋, 周鹏, 赵英含
【申请人】首都医科大学附属北京友谊医院
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年2月3日