力感知显微手术机械臂装置

本发明涉及医疗器械 ，尤其涉及一种力感知显微手术机械臂装置。

背景技术：

1、随着显微外科与手术机器人技术的发展，利用机械臂辅助医生完成微小组织的夹持、牵拉、分离及缝合等复杂精细操作，已成为提高显微手术精度和稳定性的重要手段。然而，显微外科手术具有一定的特殊性，其操作对象通常面临尺寸极微小、组织极易受损脆弱以及临床操作空间高度狭窄等客观挑战。基于此，现有的显微手术机械臂系统在满足使用需求方面仍面临一定局限性，亟需进一步的改进。

技术实现思路

1、本发明提供一种力感知显微手术机械臂装置，能够使各级运动围绕相对稳定的球心进行，减小关节轴线偏置、装配误差和传动间隙引起的附加位移及自由度耦合，有利于简化运动学建模、标定和控制解耦；另外，无需在器械远端布置多组独立转轴、轴承及复杂支撑件，有利于简化装配并实现显微手术器械的小型化。

2、本发明提供一种力感知显微手术机械臂装置，包括：

3、无源端远端组件，所述无源端远端组件包括手术钳、球面关节件、转接管、开合连接件、偏航连接件以及俯仰连接件；所述手术钳包括固定钳、活动钳以及偏航转动部，所述偏航转动部连接于所述固定钳的一端，所述活动钳转动连接于所述固定钳，所述开合连接件连接于所述活动钳；所述球面关节件包括相连接的偏航收容部和俯仰转动部，所述偏航转动部设置于所述偏航收容部内，所述偏航连接件与所述固定钳连接；所述转接管设置有俯仰收容部，所述俯仰转动部设置于所述俯仰收容部内，所述俯仰连接件与所述偏航收容部连接；

4、力感知组件，所述力感知组件包括相连接的力感知光纤和传输光缆，所述力感知光纤设置于所述固定钳朝向所述活动钳的一侧；

5、有源端组件，所述开合连接件、所述偏航连接件以及所述俯仰连接件均与所述有源端组件连接，所述有源端组件被配置为控制所述开合连接件、所述偏航连接件以及所述俯仰连接件的收放，以实现所述手术钳的开合、偏航以及俯仰。

6、根据本发明提供的一种力感知显微手术机械臂装置，所述力感知显微手术机械臂装置还包括无源端近端组件，所述无源端近端组件包括转接盘、过线架、开合从动环形齿轮、俯仰从动环形齿轮以及偏航从动环形齿轮，所述转接盘设置有收纳空间以及与所述收纳空间相连通的套装空间，所述套装空间位于所述收纳空间外侧，所述过线架设置于所述收纳空间内，所述开合从动环形齿轮、俯仰从动环形齿轮以及偏航从动环形齿轮沿所述转接盘的轴向方向依次间隔转动设置于所述套装空间，所述开合连接件、所述偏航连接件以及所述俯仰连接件均设置于所述过线架，且所述开合连接件与所述开合从动环形齿轮连接，所述偏航连接件与所述偏航从动环形齿轮连接，所述俯仰连接件与所述俯仰从动环形齿轮连接；所述开合从动环形齿轮、所述俯仰从动环形齿轮以及所述偏航从动环形齿轮均与所述有源端组件连接，所述有源端组件被配置为控制所述开合从动环形齿轮、所述俯仰从动环形齿轮以及所述偏航从动环形齿轮沿所述转接盘的周向方向转动。

7、根据本发明提供的一种力感知显微手术机械臂装置，所述无源端近端组件还包括第一绕线件、第二绕线件以及第三绕线件，所述第一绕线件、所述第二绕线件以及所述第三绕线件均设置于所述收纳空间内且位于所述过线架外侧，所述开合连接件收卷于所述第一绕线件，所述偏航连接件收卷于所述第二绕线件，所述俯仰连接件收卷于所述第三绕线件。

8、根据本发明提供的一种力感知显微手术机械臂装置，所述开合连接件包括第一开合驱动丝和第二开合驱动丝，所述偏航连接件包括第一偏航驱动丝和第二偏航驱动丝，所述俯仰连接件包括第一俯仰驱动丝和第二俯仰驱动丝；所述第一绕线件包括两个第一绕线轮，两个所述第一绕线轮与所述第一开合驱动丝和所述第二开合驱动丝一一对应设置，所述第二绕线件包括两个第二绕线轮，两个所述第二绕线轮与所述第一偏航驱动丝和所述第二偏航驱动丝一一对应设置，所述第三绕线件包括两个第三绕线轮，两个所述第三绕线轮与所述第一俯仰驱动丝和所述第二俯仰驱动丝一一对应设置。

9、根据本发明提供的一种力感知显微手术机械臂装置，所述力感知显微手术机械臂装置还包括连接杆，所述转接管通过所述连接杆与所述转接盘连接，所述开合连接件、所述偏航连接件以及所述俯仰连接件均布设于所述连接杆内。

10、根据本发明提供的一种力感知显微手术机械臂装置，所述有源端组件包括壳体、开合驱动电机、俯仰驱动电机、偏航驱动电机、开合主动齿轮、俯仰主动齿轮以及偏航主动齿轮，所述开合驱动电机、俯仰驱动电机、偏航驱动电机均设置于所述壳体，所述开合驱动电机通过所述开合主动齿轮与所述开合从动环形齿轮传动连接，所述俯仰驱动电机通过所述俯仰主动齿轮与所述俯仰从动环形齿轮传动连接，所述偏航驱动电机通过所述偏航主动齿轮与所述偏航从动环形齿轮传动连接。

11、根据本发明提供的一种力感知显微手术机械臂装置，所述开合从动环形齿轮的外周设置有第一避让口和第二避让口，所述第一避让口和所述第二避让口沿所述开合从动环形齿轮的周向方向间隔设置，所述俯仰从动环形齿轮的外周设置有第三避让口。

12、根据本发明提供的一种力感知显微手术机械臂装置，所述有源端组件还包括锁紧电机和锁紧螺杆，所述锁紧电机设置于所述壳体，所述锁紧螺杆与所述锁紧电机连接，所述转接盘设置有螺纹孔，所述锁紧螺杆与所述螺纹孔可拆卸连接。

13、根据本发明提供的一种力感知显微手术机械臂装置，所述壳体设置有定位销，所述转接盘设置有定位孔，所述定位销插接于所述定位孔内。

14、根据本发明提供的一种力感知显微手术机械臂装置，所述偏航转动部设置有第一导向槽，所述偏航收容部设置有第一限位件，所述第一限位件穿设于所述第一导向槽；和/或，

15、所述俯仰转动部设置有第二导向槽，所述俯仰收容部设置有第二限位件，所述第二限位件穿设于所述第二导向槽。

16、本发明提供的力感知显微手术机械臂装置，能够使各级运动围绕相对稳定的球心进行，减小关节轴线偏置、装配误差和传动间隙引起的附加位移及自由度耦合，有利于简化运动学建模、标定和控制解耦；另外，无需在器械远端布置多组独立转轴、轴承及复杂支撑件，有利于简化装配并实现显微手术器械的小型化。

1.一种力感知显微手术机械臂装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的力感知显微手术机械臂装置，其特征在于，所述力感知显微手术机械臂装置还包括无源端近端组件（4），所述无源端近端组件（4）包括转接盘（41）、过线架（42）、开合从动环形齿轮（43）、俯仰从动环形齿轮（44）以及偏航从动环形齿轮（45），所述转接盘（41）设置有收纳空间以及与所述收纳空间相连通的套装空间，所述套装空间位于所述收纳空间外侧，所述过线架（42）设置于所述收纳空间内，所述开合从动环形齿轮（43）、俯仰从动环形齿轮（44）以及偏航从动环形齿轮（45）沿所述转接盘（41）的轴向方向依次间隔转动设置于所述套装空间，所述开合连接件（14）、所述偏航连接件（15）以及所述俯仰连接件（16）均设置于所述过线架（42），且所述开合连接件（14）与所述开合从动环形齿轮（43）连接，所述偏航连接件（15）与所述偏航从动环形齿轮（45）连接，所述俯仰连接件（16）与所述俯仰从动环形齿轮（44）连接；所述开合从动环形齿轮（43）、所述俯仰从动环形齿轮（44）以及所述偏航从动环形齿轮（45）均与所述有源端组件（3）连接，所述有源端组件（3）被配置为控制所述开合从动环形齿轮（43）、所述俯仰从动环形齿轮（44）以及所述偏航从动环形齿轮（45）沿所述转接盘（41）的周向方向转动。

3.根据权利要求2所述的力感知显微手术机械臂装置，其特征在于，所述无源端近端组件（4）还包括第一绕线件（46）、第二绕线件（47）以及第三绕线件（48），所述第一绕线件（46）、所述第二绕线件（47）以及所述第三绕线件（48）均设置于所述收纳空间内且位于所述过线架（42）外侧，所述开合连接件（14）收卷于所述第一绕线件（46），所述偏航连接件（15）收卷于所述第二绕线件（47），所述俯仰连接件（16）收卷于所述第三绕线件（48）。

4.根据权利要求3所述的力感知显微手术机械臂装置，其特征在于，所述开合连接件（14）包括第一开合驱动丝（141）和第二开合驱动丝（142），所述偏航连接件（15）包括第一偏航驱动丝（151）和第二偏航驱动丝（152），所述俯仰连接件（16）包括第一俯仰驱动丝（161）和第二俯仰驱动丝（162）；所述第一绕线件（46）包括两个第一绕线轮（461），两个所述第一绕线轮（461）与所述第一开合驱动丝（141）和所述第二开合驱动丝（142）一一对应设置，所述第二绕线件（47）包括两个第二绕线轮（471），两个所述第二绕线轮（471）与所述第一偏航驱动丝（151）和所述第二偏航驱动丝（152）一一对应设置，所述第三绕线件（48）包括两个第三绕线轮（481），两个所述第三绕线轮（481）与所述第一俯仰驱动丝（161）和所述第二俯仰驱动丝（162）一一对应设置。

5.根据权利要求2所述的力感知显微手术机械臂装置，其特征在于，所述力感知显微手术机械臂装置还包括连接杆（5），所述转接管（13）通过所述连接杆（5）与所述转接盘（41）连接，所述开合连接件（14）、所述偏航连接件（15）以及所述俯仰连接件（16）均布设于所述连接杆（5）内。

6.根据权利要求2所述的力感知显微手术机械臂装置，其特征在于，所述有源端组件（3）包括壳体（31）、开合驱动电机（32）、俯仰驱动电机（33）、偏航驱动电机（34）、开合主动齿轮（35）、俯仰主动齿轮（36）以及偏航主动齿轮（37），所述开合驱动电机（32）、俯仰驱动电机（33）、偏航驱动电机（34）均设置于所述壳体（31），所述开合驱动电机（32）通过所述开合主动齿轮（35）与所述开合从动环形齿轮（43）传动连接，所述俯仰驱动电机（33）通过所述俯仰主动齿轮（36）与所述俯仰从动环形齿轮（44）传动连接，所述偏航驱动电机（34）通过所述偏航主动齿轮（37）与所述偏航从动环形齿轮（45）传动连接。

7.根据权利要求6所述的力感知显微手术机械臂装置，其特征在于，所述开合从动环形齿轮（43）的外周设置有第一避让口（431）和第二避让口（432），所述第一避让口（431）和所述第二避让口（432）沿所述开合从动环形齿轮（43）的周向方向间隔设置，所述俯仰从动环形齿轮（44）的外周设置有第三避让口（441）。

8.根据权利要求6所述的力感知显微手术机械臂装置，其特征在于，所述有源端组件（3）还包括锁紧电机（38）和锁紧螺杆（39），所述锁紧电机（38）设置于所述壳体（31），所述锁紧螺杆（39）与所述锁紧电机（38）连接，所述转接盘（41）设置有螺纹孔（411），所述锁紧螺杆（39）与所述螺纹孔（411）可拆卸连接。

9.根据权利要求6所述的力感知显微手术机械臂装置，其特征在于，所述壳体（31）设置有定位销（311），所述转接盘（41）设置有定位孔（412），所述定位销（311）插接于所述定位孔（412）内。

10.根据权利要求1至9任一项所述的力感知显微手术机械臂装置，其特征在于， 所述偏航转动部（113）设置有第一导向槽（1131），所述偏航收容部（121）设置有第一限位件（1211），所述第一限位件（1211）穿设于所述第一导向槽（1131）；和/或，