專利名稱：一種用于對內(nèi)窺鏡定位的機械臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機械臂，特別是涉及用于微創(chuàng)外科手術(shù)中對內(nèi)窺鏡進行定位的機械臂。
背景技術(shù)：
以腹腔鏡為代表的微創(chuàng)外科被譽為20世紀醫(yī)學(xué)科學(xué)對人類文明的重要貢獻之一，具有創(chuàng)傷小、失血少、疤痕小、術(shù)后恢復(fù)快等優(yōu)點，受到廣大醫(yī)患的青睞，進而被廣泛的應(yīng)用于臨床手術(shù)。但微創(chuàng)手術(shù)操作時，需要通過進入體表的內(nèi)窺鏡來提供手術(shù)場景的信息。 在微創(chuàng)手術(shù)過程中，內(nèi)窺鏡一股由一名助手醫(yī)生把持，這種模式下輸出圖像的穩(wěn)定性相對較差、助手容易疲勞，且易與其他醫(yī)生或設(shè)備發(fā)生干涉，尤其手術(shù)時間較長時，圖像輸出的穩(wěn)定性更差。因此，在微創(chuàng)手術(shù)領(lǐng)域中迫切需要相關(guān)設(shè)備來克服上述缺點，使醫(yī)生能夠更容易地完成微創(chuàng)手術(shù)操作。目前，已有多家研究機構(gòu)研制出持鏡機器人樣機，并有少數(shù)系統(tǒng)已經(jīng)商品化，如美國Computer Motion公司研制成功的AESOP系列機器人系統(tǒng)，英國開發(fā)的 EndoAssist機器人系統(tǒng)等。這些機器人輔助的手段存在系統(tǒng)復(fù)雜、成本高等缺點。因此開發(fā)一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型輔助操作內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以緩解助理醫(yī)生的勞動強度，并提高內(nèi)窺鏡的定位效果有著非常重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便并能夠提高內(nèi)窺鏡的定位效果的一種用于對內(nèi)窺鏡定位的機械臂。本實用新型的一種用于對內(nèi)窺鏡定位的機械臂，它包括定位調(diào)整部分和姿態(tài)調(diào)整部分，所述的定位調(diào)整部分包括由連桿I、連桿II、連桿III和連桿IV組成的平行四邊形結(jié)構(gòu)，所述的連桿I和連桿III的上端各自通過軸承轉(zhuǎn)動的連接在固定在連桿IV—端的兩個開孔內(nèi)的轉(zhuǎn)軸的兩端，所述的連桿III的下端通過軸承轉(zhuǎn)動的連接在固定在連桿II的一端開孔內(nèi)的偏轉(zhuǎn)軸II的兩端，轉(zhuǎn)動的連接在連桿II的另一端開孔內(nèi)的偏轉(zhuǎn)軸I的兩端轉(zhuǎn)動的安裝在設(shè)置在機座兩側(cè)壁的軸承內(nèi)，所述的連桿I的下端固定連接在所述的偏轉(zhuǎn)軸I上， 連接卡蘭的一端通過其上設(shè)置的旋鈕固定于手術(shù)床上，機座連接架固定連接在所述連接卡蘭的另一端，通過軸承沿豎直方向旋轉(zhuǎn)的安裝在機座連接架上的自轉(zhuǎn)軸的上端與機座固定相連并且其下端與安裝在自轉(zhuǎn)軸上的抱閘I的剎車片部分固定相連，在所述的機座連接架的底部固定連接有抱間I的磁體部分，在所述的偏轉(zhuǎn)軸I和偏轉(zhuǎn)軸II上分別固定連接有抱閘II和抱閘III的剎車片部分并且在機座和連桿III的底部分別固定連接有抱閘II和抱閘III的磁體部分；所述的姿態(tài)調(diào)整部分包含末端自轉(zhuǎn)座，末端自轉(zhuǎn)座與連桿IV的另一端沿水平方向固定相連，支撐架通過連接在其上的沿水平方向設(shè)置的第一轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地安裝在設(shè)置在所述的末端自轉(zhuǎn)座上的第一軸承內(nèi)，支撐套通過連接在其上的沿水平方向設(shè)置的第二轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地安裝在設(shè)置在支撐架上的第二軸承內(nèi)，用于夾持內(nèi)窺鏡的夾持套通過連接在其上的沿豎直方向設(shè)置的第三轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地安裝在設(shè)置在支撐套上的第三軸承內(nèi)，所述的第一、第二和第三轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線相交于一點。本實用新型的突出優(yōu)點是1.本結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、系統(tǒng)體積小，可直接固定于手術(shù)床上，對內(nèi)窺鏡的定位穩(wěn)定、精度高、不會疲勞；并可在醫(yī)生的輸入激勵下方便運動。2.本結(jié)構(gòu)的所有運動全部由旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)實現(xiàn)，具有運動靈活的特點；3.本結(jié)構(gòu)通過被動的方式來調(diào)整內(nèi)窺鏡姿態(tài)，這種調(diào)整方式自適應(yīng)性能力強，不會對器官造成傷害；4.本結(jié)構(gòu)具有快速更換功能，在手術(shù)中可方便的將內(nèi)窺鏡從機械臂上撤離，以進行更換或清洗等操作，并可方便的重新安裝至機械臂上。

圖1為本實用新型的一種用于對內(nèi)窺鏡定位的機械臂的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示的機械臂定位調(diào)整部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1所示的機械臂姿態(tài)調(diào)整部分結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體的實施例，并參照附圖，對本實用新型做進一步的說明如圖1-3所示的本實用新型的一種用于對內(nèi)窺鏡定位的機械臂，它包括定位調(diào)整部分1和姿態(tài)調(diào)整部分2，如圖2所述的定位調(diào)整部分包括由連桿111、連桿117、連桿III9 和連桿IVlO組成的平行四邊形結(jié)構(gòu)，所述的連桿I和連桿III的上端各自通過軸承轉(zhuǎn)動的連接在固定在連桿IV—端的兩個開孔內(nèi)的轉(zhuǎn)軸的兩端，所述的連桿III的下端通過軸承轉(zhuǎn)動的連接在固定在連桿II的一端開孔內(nèi)的偏轉(zhuǎn)軸II的兩端，轉(zhuǎn)動的連接在連桿II的另一端開孔內(nèi)的偏轉(zhuǎn)軸I的兩端轉(zhuǎn)動的安裝在設(shè)置在機座兩側(cè)壁的軸承內(nèi)，所述的連桿I的下端固定連接在所述的偏轉(zhuǎn)軸I上，連接卡蘭3的一端通過其上設(shè)置的旋鈕固定于手術(shù)床上， 機座連接架固定連接在所述連接卡蘭的另一端，通過軸承沿豎直方向旋轉(zhuǎn)的安裝在機座連接架5上的自轉(zhuǎn)軸的上端與機座固定相連并且其下端與安裝在自轉(zhuǎn)軸上的抱閘I的剎車片部分固定相連，在所述的機座連接架的底部固定連接有抱間I的磁體部分，在所述的偏轉(zhuǎn)軸I和偏轉(zhuǎn)軸II上分別固定連接有抱閘II和抱閘III的剎車片部分并且在機座和連桿III 的底部分別固定連接有抱閘II和抱閘III的磁體部分；當(dāng)抱閘14得電，其磁體部分和剎車片部分分離后，所述的機座6便可在所述的機座連接架5上繞軸線13作旋轉(zhuǎn)運動；當(dāng)抱閘 14失電時，其磁體部分和剎車片部分無相對運動，同時所述的機座6與機座連接架5也無相對運動。當(dāng)抱閘Π12得電時，其磁體部分和剎車片部分分離，所述的連桿111便可以繞軸線14在機座6上旋轉(zhuǎn)；當(dāng)抱閘12失電時，其磁體部分和剎車片部分無相對運動，同時所述的連桿111與所述的機座6也無相對運動。當(dāng)抱閘III8得電時，其磁體部分與剎車片部分分離，所述的連桿Π7與連桿III9便可以存在繞軸線15的相對旋轉(zhuǎn)運動；當(dāng)抱閘III8失電時，其磁體部分和剎車片部分無相對運動，所述的連桿Π7與連桿III9之間便不存在相對運動。圖3為本專利姿態(tài)調(diào)整部分的示意圖。所述的姿態(tài)調(diào)整部分包含末端自轉(zhuǎn)座16， 末端自轉(zhuǎn)座與連桿IV的另一端沿水平方向固定相連，支撐架17通過連接在其上的沿水平方向設(shè)置的第一轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地安裝在設(shè)置在所述的末端自轉(zhuǎn)座上的第一軸承內(nèi)，第一轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)軸線為軸線20。支撐套18通過連接在其上的沿水平方向設(shè)置的第二轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地安裝在設(shè)置在支撐架17上的第二軸承內(nèi)，第二轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線為軸線21。用于夾持內(nèi)窺鏡的夾持套通過連接在其上的沿豎直方向設(shè)置的第三轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地安裝在設(shè)置在支撐套上的第三軸承內(nèi)，第三轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)軸線即內(nèi)窺鏡桿的軸線22。所述的第一、第二和第三轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線相交于一點。內(nèi)窺鏡在內(nèi)窺鏡夾持套19上的快速安裝和撤離方法可采用已授權(quán)專利(專利名稱一種用于輔助微創(chuàng)外科手術(shù)的持鏡機器人系統(tǒng)，專利號200810152765. 1)的形式，在此不再贅述。本裝置的使用方法為將本裝置通過連接卡蘭固定于手術(shù)床上，根據(jù)手術(shù)要求將內(nèi)窺鏡安裝于機械臂上并插入病人體內(nèi)后，本裝置便可穩(wěn)定的夾持內(nèi)窺鏡輔助手術(shù)。當(dāng)需要對內(nèi)窺鏡調(diào)整時，通過按鈕或腳踏開關(guān)，使抱閘I、II、III同時得電，進而本裝置的各關(guān)節(jié)處于自由活動狀態(tài)，此時通過人工可方便地對內(nèi)窺鏡進行調(diào)整；調(diào)整完成后，松開按鈕或腳踏開關(guān)，抱閘I、II、III同時鎖緊，本裝置重新進入穩(wěn)定的夾持內(nèi)窺鏡的狀態(tài)，內(nèi)窺鏡調(diào)整完成。以上示意性的對本專利及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本專利的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本專利創(chuàng)造宗旨的情況下，采用其它形式的傳動、驅(qū)動裝置以及連接方式不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本專利的保護范圍。
權(quán)利要求1. 一種用于對內(nèi)窺鏡定位的機械臂，其特征在于它包括定位調(diào)整部分和姿態(tài)調(diào)整部分，所述的定位調(diào)整部分包括由連桿I、連桿II、連桿III和連桿IV組成的平行四邊形結(jié)構(gòu)，所述的連桿I和連桿III的上端各自通過軸承轉(zhuǎn)動的連接在固定在連桿IV—端的兩個開孔內(nèi)的轉(zhuǎn)軸的兩端，所述的連桿III的下端通過軸承轉(zhuǎn)動的連接在固定在連桿II的一端開孔內(nèi)的偏轉(zhuǎn)軸II的兩端，轉(zhuǎn)動的連接在連桿II的另一端開孔內(nèi)的偏轉(zhuǎn)軸I的兩端轉(zhuǎn)動的安裝在設(shè)置在機座兩側(cè)壁的軸承內(nèi)，所述的連桿I的下端固定連接在所述的偏轉(zhuǎn)軸I上， 連接卡蘭的一端通過其上設(shè)置的旋鈕固定于手術(shù)床上，機座連接架固定連接在所述連接卡蘭的另一端，通過軸承沿豎直方向旋轉(zhuǎn)的安裝在機座連接架上的自轉(zhuǎn)軸的上端與機座固定相連并且其下端與安裝在自轉(zhuǎn)軸上的抱閘I的剎車片部分固定相連，在所述的機座連接架的底部固定連接有抱間I的磁體部分，在所述的偏轉(zhuǎn)軸I和偏轉(zhuǎn)軸II上分別固定連接有抱閘II和抱閘III的剎車片部分并且在機座和連桿III的底部分別固定連接有抱閘II和抱閘III的磁體部分；所述的姿態(tài)調(diào)整部分包含末端自轉(zhuǎn)座，末端自轉(zhuǎn)座與連桿IV的另一端沿水平方向固定相連，支撐架通過連接在其上的沿水平方向設(shè)置的第一轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地安裝在設(shè)置在所述的末端自轉(zhuǎn)座上的第一軸承內(nèi)，支撐套通過連接在其上的沿水平方向設(shè)置的第二轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地安裝在設(shè)置在支撐架上的第二軸承內(nèi)，用于夾持內(nèi)窺鏡的夾持套通過連接在其上的沿豎直方向設(shè)置的第三轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地安裝在設(shè)置在支撐套上的第三軸承內(nèi)，所述的第一、第二和第三轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線相交于一點。
專利摘要本實用新型公開了一種用于對內(nèi)窺鏡定位的機械臂，它包括定位調(diào)整部分和姿態(tài)調(diào)整部分，定位調(diào)整部分包括由連桿I、連桿II、連桿III和連桿IV組成的平行四邊形結(jié)構(gòu)，姿態(tài)調(diào)整部分包含末端自轉(zhuǎn)座，末端自轉(zhuǎn)座與連桿IV的另一端固定相連，支撐架通過連接在其上的第一轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地安裝在設(shè)置在末端自轉(zhuǎn)座上的第一軸承內(nèi)，支撐套通過連接在其上的第二轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地安裝在設(shè)置在支撐架上的第二軸承內(nèi)，用于夾持內(nèi)窺鏡的夾持套通過連接在其上的第三轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地安裝在設(shè)置在支撐套上的第三軸承內(nèi)，第一、第二和第三轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線相交于一點。本結(jié)構(gòu)可直接固定于手術(shù)床上，對內(nèi)窺鏡的定位穩(wěn)定、精度高、不會疲勞；并可在醫(yī)生的輸入激勵下方便運動。
文檔編號A61B1/00GK201987528SQ201120009548
公開日2011年9月28日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者張林安, 李建民, 梁科, 王曉菲, 王樹新 申請人:天津大學(xué)