本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于在微創(chuàng)手術(shù)中進(jìn)行單孔手術(shù)的機(jī)械臂。

背景技術(shù)：

近年來“微創(chuàng)”這一概念已深入到外科手術(shù)的各種領(lǐng)域，所謂微創(chuàng)手術(shù)，顧名思義就是只需在人體上造成微小創(chuàng)傷的手術(shù)，其具有創(chuàng)傷小、疼痛輕、術(shù)后恢復(fù)快和創(chuàng)口美觀性好等優(yōu)點(diǎn)，因此受到人們的廣泛歡迎。

隨著技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)護(hù)人員通常借助醫(yī)療機(jī)器人完成微創(chuàng)手術(shù)，目前市面上廣泛應(yīng)用的手術(shù)機(jī)器人為達(dá)芬奇外科手術(shù)機(jī)器人，達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人具有若干缺點(diǎn)，如操作復(fù)雜、成本高、機(jī)器龐大等，最關(guān)鍵的是達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人需要在身體上造成多個(gè)創(chuàng)口，而每多一個(gè)創(chuàng)口都會(huì)給患者帶來額外的風(fēng)險(xiǎn)與痛苦，機(jī)器人技術(shù)與臨床微創(chuàng)需求相結(jié)合，單孔手術(shù)機(jī)器人為此提供了一個(gè)很好的解決方式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種單孔微創(chuàng)手術(shù)用機(jī)器臂系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種單孔微創(chuàng)手術(shù)用機(jī)器臂，包括第一驅(qū)動(dòng)組件、第二驅(qū)動(dòng)組件、第三驅(qū)動(dòng)組件、第一執(zhí)行臂、第二執(zhí)行臂、輸出機(jī)構(gòu)與控制系統(tǒng)，其中第一、第二執(zhí)行臂分別與輸出機(jī)構(gòu)連接，第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)組件在控制系統(tǒng)的控制下驅(qū)動(dòng)第一、第二執(zhí)行臂同步運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)繞一公共點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，該公共點(diǎn)為經(jīng)過第一執(zhí)行臂軸心的第一軸心與經(jīng)過輸出機(jī)構(gòu)軸心的第二軸心的交點(diǎn)。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，第一、第二執(zhí)行臂上下層疊設(shè)置且相互平行，輸出機(jī)構(gòu)連接在第一、第二執(zhí)行臂的首端，第一驅(qū)動(dòng)組件連接在第一、第二執(zhí)行臂的尾端，以驅(qū)動(dòng)第一、第二執(zhí)行臂同步發(fā)生沿前后方向的移動(dòng)與擺動(dòng)；第二、第三驅(qū)動(dòng)組件分別連接在第一、第二執(zhí)行臂的左右兩側(cè)，以驅(qū)動(dòng)第一、第二執(zhí)行臂同步發(fā)生沿左右方向的移動(dòng)與擺動(dòng)。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，第一驅(qū)動(dòng)組件包括電機(jī)、第一連接臂、第二連接臂、第三連接臂、第一轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)軸、第三轉(zhuǎn)軸與第四轉(zhuǎn)軸，其中，第一連接臂的底端與電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸連接并可通過該驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，第一、第二轉(zhuǎn)軸分別連接在第一連接臂的中部與頂端，第三轉(zhuǎn)軸連接在第一執(zhí)行臂的尾端，第四轉(zhuǎn)軸連接在第二執(zhí)行臂的尾端，第二連接臂的兩端分別與第一、第三轉(zhuǎn)軸鉸接，第三連接臂的兩端分別與第二、第四轉(zhuǎn)軸鉸接，且第二、第三連接臂在運(yùn)動(dòng)過程中保持平行。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，第一驅(qū)動(dòng)組件包括兩個(gè)第二連接臂與兩個(gè)第三連接臂，其中，兩個(gè)第二連接臂與第一、第三轉(zhuǎn)軸形成一平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，兩個(gè)第三連接臂與第二、第四轉(zhuǎn)軸形成一平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，第二、第三驅(qū)動(dòng)組件具有與第一驅(qū)動(dòng)組件相同的組成部件與連接關(guān)系。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，輸出機(jī)構(gòu)可相對(duì)第一執(zhí)行臂沿第二軸心方向移動(dòng)，以及相對(duì)第一執(zhí)行臂繞第一軸心、第三軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，第三軸心與第一軸心垂直；

輸出機(jī)構(gòu)可相對(duì)第二執(zhí)行臂沿第二軸心方向移動(dòng)，以及相對(duì)第二執(zhí)行臂繞第四軸心、第五軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，第四軸心經(jīng)過第二執(zhí)行臂的軸心，第五軸心與第四軸心垂直。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，包括第一驅(qū)動(dòng)環(huán)、第一驅(qū)動(dòng)板、第五轉(zhuǎn)軸與第六轉(zhuǎn)軸，第一執(zhí)行臂的首端設(shè)有通孔，第一驅(qū)動(dòng)環(huán)位于通孔之內(nèi)，通過設(shè)于第一驅(qū)動(dòng)環(huán)以及通孔的孔壁之間的第五轉(zhuǎn)軸與第一執(zhí)行臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一驅(qū)動(dòng)板設(shè)于第一驅(qū)動(dòng)環(huán)的環(huán)孔內(nèi)，通過第六轉(zhuǎn)軸與第一驅(qū)動(dòng)環(huán)的內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一驅(qū)動(dòng)板的中心設(shè)有導(dǎo)向孔，輸出機(jī)構(gòu)插接在導(dǎo)向孔內(nèi)并可相對(duì)其移動(dòng)，其中，第五轉(zhuǎn)軸的軸心為第三軸心，第六轉(zhuǎn)軸的軸心為第一軸心。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，包括第二驅(qū)動(dòng)環(huán)、第二驅(qū)動(dòng)板、第七轉(zhuǎn)軸與第八轉(zhuǎn)軸，第二執(zhí)行臂的首端設(shè)有通孔，第二驅(qū)動(dòng)環(huán)位于通孔之內(nèi)，通過設(shè)于第二驅(qū)動(dòng)環(huán)以及通孔的孔壁之間的第七轉(zhuǎn)軸與第二執(zhí)行臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二驅(qū)動(dòng)板設(shè)于第二驅(qū)動(dòng)環(huán)的環(huán)孔內(nèi)，通過第八轉(zhuǎn)軸與第二驅(qū)動(dòng)環(huán)的內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二驅(qū)動(dòng)板的中心設(shè)有導(dǎo)向孔，輸出機(jī)構(gòu)插接在導(dǎo)向孔內(nèi)并可相對(duì)其移動(dòng)，其中，第七轉(zhuǎn)軸的軸心為第五軸心，第六轉(zhuǎn)軸的軸心為第四軸心。

本發(fā)明的有益效果是：

單孔腹腔微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人只需要在腹腔造成一個(gè)創(chuàng)口，與傳統(tǒng)的多孔微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人相比，其具有創(chuàng)傷小、疼痛輕、術(shù)后恢復(fù)快和創(chuàng)口美觀性好等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)本發(fā)明的應(yīng)用范圍不受限于人體自然腔道的位置，相比于通過人體自然腔道的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人具有更廣泛的應(yīng)用范圍；穩(wěn)定性好、易于控制、成本更為低廉。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的正視圖；

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的立體示意圖；

圖4是本發(fā)明第一驅(qū)動(dòng)組件一個(gè)實(shí)施例的立體示意圖；

圖5是本發(fā)明第一、第二執(zhí)行臂與輸出機(jī)構(gòu)連接的示意圖；

圖6是本發(fā)明第二執(zhí)行臂與輸出機(jī)構(gòu)連接的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整的描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、方案和效果。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，如無特殊說明，當(dāng)某一特征被稱為“固定”、“連接”在另一個(gè)特征，它可以直接固定、連接在另一個(gè)特征上，也可以間接地固定、連接在另一個(gè)特征上。此外，本發(fā)明中所使用的上、下、左、右等描述僅僅是相對(duì)于附圖中本發(fā)明各組成部分的相互位置關(guān)系來說的。

此外，除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例，而不是為了限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的組合。

參照?qǐng)D1至圖3，分別示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的正視圖、側(cè)視圖與立體示意圖，如圖所示，本發(fā)明包括第一驅(qū)動(dòng)組件100、第二驅(qū)動(dòng)組件200、第三驅(qū)動(dòng)組件300、輸出機(jī)構(gòu)400、第一執(zhí)行臂500、第二執(zhí)行臂600與控制系統(tǒng)，其中第一、第二執(zhí)行臂分別與輸出機(jī)構(gòu)400連接，第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)組件在控制系統(tǒng)的控制下驅(qū)動(dòng)第一、第二執(zhí)行臂同步運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)400繞一公共點(diǎn)a運(yùn)動(dòng)，該公共點(diǎn)為水平交叉的為經(jīng)過第一執(zhí)行臂400軸心的第一軸心x1與經(jīng)過輸出機(jī)構(gòu)400軸心的第二軸心x2的交點(diǎn)。

具體的，第一、第二執(zhí)行臂上下層疊設(shè)置，二者的間距隨著運(yùn)動(dòng)可發(fā)生改變，但二者始終相互平行。輸出機(jī)構(gòu)400連接在第一、第二執(zhí)行臂的首端，第一驅(qū)動(dòng)組件100連接在第一、第二執(zhí)行臂的尾端，以驅(qū)動(dòng)第一、第二執(zhí)行臂同步發(fā)生沿前后方向（即圖3中的X軸方向）的移動(dòng)與擺動(dòng)，移動(dòng)具體是指沿直線或者曲線的平移，移動(dòng)方向沿X軸方向，擺動(dòng)具體是指繞一軸心的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，該軸心與X軸垂直；第二驅(qū)動(dòng)組件200連接在第一、第二執(zhí)行臂的左側(cè)，第三驅(qū)動(dòng)組件300連接在第一、第二執(zhí)行臂的右側(cè)，以驅(qū)動(dòng)第一、第二執(zhí)行臂同步發(fā)生沿左右方向（即圖3中的Y軸方向）的移動(dòng)與擺動(dòng)，類似的，此處的移動(dòng)是指沿Y軸的平移，轉(zhuǎn)動(dòng)是指繞與Y軸垂直的軸心往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

以下對(duì)各組件進(jìn)行詳細(xì)描述，參照?qǐng)D4，示出了本發(fā)明第一驅(qū)動(dòng)組件一個(gè)實(shí)施例的立體示意圖，如圖所示，第一驅(qū)動(dòng)組件100包括電機(jī)110、第一連接臂120、第二連接臂130、第三連接臂140、第一轉(zhuǎn)軸150、第二轉(zhuǎn)軸160、第三轉(zhuǎn)軸170與第四轉(zhuǎn)軸180。其中，第一連接臂120的底端與電機(jī)110的驅(qū)動(dòng)軸連接，當(dāng)電機(jī)110啟動(dòng)時(shí)，第一連接臂120可由該驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，第一、第二轉(zhuǎn)軸分別連接在第一連接臂120的中部與頂端，且與第一連接臂120垂直。

第一轉(zhuǎn)軸150上鉸接有第二連接臂130，第二連接臂130的另一端與第三轉(zhuǎn)軸170鉸接；類似的，第二轉(zhuǎn)軸160上鉸接有第三連接臂140，第三連接臂140的另一端與第四轉(zhuǎn)軸180鉸接，第三、第四轉(zhuǎn)軸則分別連接在未示出的第一、第二執(zhí)行臂上，且第一至第四轉(zhuǎn)軸相互平行，基于上述結(jié)構(gòu)，首先第一連接臂120可繞電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的軸心擺動(dòng)，第二連接臂130可相對(duì)第一連接臂120以及第一、第三轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)，第三連接臂140可相對(duì)第一連接臂120以及第二、第四轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)（如圖中箭頭方向所示）。

第二連接臂130與第三連接臂140的長度應(yīng)該滿足一定的比例，如圖中所示，第二連接臂130的臂長與第三連接臂140的臂長的比值應(yīng)等于第一連接臂110的底端至第二連接臂120的距離與第一連接臂110的臂長的比值。

優(yōu)選的，第一驅(qū)動(dòng)組件100包括兩個(gè)第二連接臂130與兩個(gè)第三連接臂140，其中，兩個(gè)第二連接臂130分別與第一、第三轉(zhuǎn)軸的兩端鉸接以形成一平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，兩個(gè)第三連接臂140分別與第二、第四轉(zhuǎn)軸的兩端鉸接以形成一平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，如此可以增加驅(qū)動(dòng)組件的穩(wěn)定性。

本實(shí)施例中第二、第三驅(qū)動(dòng)組件具有與第一驅(qū)動(dòng)組件100相同的組成部件與連接關(guān)系，在此就不一一贅述。第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)組件分別位于第一、第二執(zhí)行臂的三個(gè)方向，如此即可以實(shí)現(xiàn)第一、第二執(zhí)行臂在多個(gè)方向上的移動(dòng)與擺動(dòng)，同時(shí)也可以保證第一、第二執(zhí)行臂在運(yùn)動(dòng)過程中始終處于平行狀態(tài)。

參照?qǐng)D5，示出了本發(fā)明第一、第二執(zhí)行臂與輸出機(jī)構(gòu)連接的示意圖，輸出機(jī)構(gòu)400可自由的相對(duì)第一、第二執(zhí)行臂運(yùn)動(dòng)，對(duì)于第一執(zhí)行臂500，其運(yùn)動(dòng)包括相對(duì)第一執(zhí)行臂500沿第二軸心x2方向移動(dòng)，以及相對(duì)第一執(zhí)行臂500繞第一軸心x1、第三軸心x3的轉(zhuǎn)動(dòng)，其中第三軸心x3與第一軸心x1垂直；對(duì)于第二執(zhí)行臂，其運(yùn)動(dòng)包括相對(duì)第二執(zhí)行臂600沿第二軸心x2方向移動(dòng)，以及相對(duì)第二執(zhí)行臂600繞第四軸心x4、第五軸心x5的轉(zhuǎn)動(dòng)，其中第四軸心x4經(jīng)過第二執(zhí)行臂600的軸心，第五軸心x5與第四軸心x4垂直。

為實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)，如圖所示，用于第一執(zhí)行臂500與輸出機(jī)構(gòu)400連接的結(jié)構(gòu)包括第一驅(qū)動(dòng)環(huán)710、第一驅(qū)動(dòng)板720、第五轉(zhuǎn)軸730與第六轉(zhuǎn)軸740。第一執(zhí)行臂500的首端設(shè)有通孔，第一驅(qū)動(dòng)環(huán)710位于通孔之內(nèi)，通過設(shè)于第一驅(qū)動(dòng)環(huán)710以及通孔的孔壁之間的第五轉(zhuǎn)軸730與第一執(zhí)行臂500轉(zhuǎn)動(dòng)連接。第一驅(qū)動(dòng)板720設(shè)于第一驅(qū)動(dòng)環(huán)710的環(huán)孔內(nèi)，通過第六轉(zhuǎn)軸740與第一驅(qū)動(dòng)環(huán)710的內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接。第一驅(qū)動(dòng)板720的中心設(shè)有導(dǎo)向孔，輸出機(jī)構(gòu)400插接在導(dǎo)向孔內(nèi)并可相對(duì)其移動(dòng)，其中，第五轉(zhuǎn)軸730的軸心為第三軸心x3，第六轉(zhuǎn)軸740的軸心為第一軸心x1。

類似的，用于第二執(zhí)行臂600與輸出機(jī)構(gòu)400連接的結(jié)構(gòu)包括第二驅(qū)動(dòng)環(huán)810、第二驅(qū)動(dòng)板820、第七轉(zhuǎn)軸830與第八轉(zhuǎn)軸840，第二執(zhí)行臂600的首端設(shè)有通孔，第二驅(qū)動(dòng)環(huán)810位于通孔之內(nèi)，通過設(shè)于第二驅(qū)動(dòng)環(huán)810以及通孔的孔壁之間的第七轉(zhuǎn)軸830與第二執(zhí)行臂600轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二驅(qū)動(dòng)板820設(shè)于第二驅(qū)動(dòng)環(huán)810的環(huán)孔內(nèi)，通過第八轉(zhuǎn)軸840與第二驅(qū)動(dòng)環(huán)810的內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二驅(qū)動(dòng)板820的中心設(shè)有導(dǎo)向孔，輸出機(jī)構(gòu)400插接在導(dǎo)向孔內(nèi)并可相對(duì)其移動(dòng)，其中，第七轉(zhuǎn)軸830的軸心為第五軸心x5，第六轉(zhuǎn)軸840的軸心為第四軸心x4。

參照?qǐng)D6，示出了本發(fā)明第二執(zhí)行臂與輸出機(jī)構(gòu)連接的剖面示意圖，剖面經(jīng)過第七轉(zhuǎn)軸與第八轉(zhuǎn)軸的軸心，并與第二驅(qū)動(dòng)環(huán)的端面平行。如圖所示，第七轉(zhuǎn)軸830未穿透第二驅(qū)動(dòng)環(huán)810，兩個(gè)第七轉(zhuǎn)軸830對(duì)稱設(shè)于第二驅(qū)動(dòng)環(huán)810與通孔孔壁之間，第八轉(zhuǎn)軸840與之類似，兩端與第二驅(qū)動(dòng)環(huán)810的內(nèi)壁連接，如此可以實(shí)現(xiàn)輸出機(jī)構(gòu)400相對(duì)第二執(zhí)行臂600繞兩根相互垂直的轉(zhuǎn)軸的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)具有更小的體積以及更簡化的結(jié)構(gòu)。

以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。