手术机器人的位置标定装置及手术系统的制作方法

1.本实用新型涉及手术机器人领域，具体而言，涉及一种手术机器人的位置标定装置及手术系统。


背景技术：

2.在使用手术机器人时往往需要先调整手术机器人与其他装置例如手术床的相对位置，以便于后续的手术过程。例如，在主从手术机器人中，从端手术机器人设置于手术床处，主端机器人可以远离手术床进行主从手术。
3.为了从端手术机器人的手术臂能够获得较大的手术范围，一般会将各手术臂移动至手术床的正上方。而现有手术机器人中，往往通过人工挪移手术床或手术机器人，使用不方便且具有手术机器人的倾覆风险。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在一定程度上解决相关技术中如何实现手术机器人的位置标定和位置调整的问题。
5.为至少在一定程度上解决上述问题，第一方面，本实用新型提供一种手术机器人的位置标定装置，包括手术机器人、姿态调整机构和标定件；所述手术机器人包括机器人本体和行走机构，所述标定件分别用于设置于所述机器人本体和待标定装置；
6.至少一个所述标定件处设置有所述姿态调整机构，所述姿态调整机构用于调整所述标定件的相对姿态以通过所述标定件的对接实现所述手术机器人的位置标定；所述行走机构适于根据所述姿态调整机构的调整信息行走。
7.可选地，所述标定件分别包括激光发射器和激光接收器；
8.所述激光发射器设置于所述机器人本体，所述激光接收器用于设置于所述待标定装置；或者，所述激光接收器设置于所述机器人本体，所述激光发射器用于设置于所述待标定装置。
9.可选地，所述姿态调整机构包括旋转组件和俯仰组件，所述旋转组件与对应的所述标定件驱动连接，以实现所述标定件绕竖直方向的旋转，所述俯仰组件与对应的所述标定件驱动连接，以实现所述标定件的俯仰。
10.可选地，所述姿态调整机构还包括升降组件，所述标定件与所述俯仰组件连接，所述俯仰组件通过所述升降组件连接至所述旋转组件，所述旋转组件与所述机器人本体连接，或者，所述旋转组件用于与所述待标定装置连接；
11.或者，
12.所述标定件与所述俯仰组件连接，所述俯仰组件通过所述旋转组件连接至所述升降组件，所述升降组件与所述机器人本体连接，或者所述升降组件用于与所述待标定装置连接。
13.可选地，所述机器人本体上设有容置槽，所述容置槽适于容置所述标定件。
14.可选地，所述机器人本体包括至少两个手术臂和用于安装所述手术臂的臂架，所述臂架适于水平运动以带动各所述手术臂共同运动，所述标定件设置于所述臂架，且位于所述臂架朝下的一侧。
15.可选地，所述手术机器人还包括十字激光发射器，所述十字激光发射器设置于所述臂架朝下的一侧，所述标定件间隔所述十字激光发射器预设距离设置。
16.可选地，该手术机器人的位置标定装置还包括控制器，所述控制器分别与所述姿态调整机构、所述行走机构、所述激光发射器和所述激光接收器通信连接。
17.本实用新型所述手术机器人的位置标定装置，通过在手术机器人和待标定装置上分别设置标定件，通过姿态调整机构的调整实现标定件的相对位置调整从而实现标定件的对接，可以通过姿态调整机构的调整信息反应手术机器人和待标定装置的相对位置关系，从而行走机构行走带动手术机器人整体移动并实现手术机器人和待标定装置之间的相对位置调整，无需全部依靠人力推动手术机器人或手术床移动，结构简单，可靠性高。
18.第二方面，本实用新型还提供一种手术系统，包括如上第一方面任意一项所述的手术机器人的位置标定装置。
19.可选地，该手术系统还包括手术床，所述手术床上设置有至少一个所述手术机器人的位置标定装置的标定件。
20.该手术系统具备该手术机器人的位置标定装置所具备的所有有益效果，此处不再详细说明。
附图说明
21.图1为本实用新型的实施例中手术机器人的位置标定装置的结构示意图；
22.图2本实用新型的实施例中标定件设置于手术机器人的结构示意图；
23.图3为本实用新型的实施例中姿态调整机构调整激光发生器的姿态的结构示意图；
24.图4为本实用新型的实施例中手术机器人上标定件和十字激光发生器的相对位置示意图；
25.图5为本实用新型的另一实施例中手术机器人上标定件和十字激光发生器的相对位置示意图。
26.附图标记说明：
27.1-手术机器人，11-机器人本体，111-底座，112-立柱，113-升降座，114-第一横杆，115-臂架，1151-容置槽，116-手术臂，12-行走机构，13-十字激光发射器，2-姿态调整机构，21-俯仰组件，211-俯仰座，212-第一电机，22-旋转组件，221-旋转座，222-第二电机，3-标定件，31-激光发射器，4-待标定装置。
具体实施方式
28.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地
连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”、“一些实施方式”、“示例性地”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。
31.术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。这样，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
32.附图中z轴表示竖向，也就是上下位置，并且z轴的正向(也就是z轴的箭头指向)表示上，z轴的负向(也就是与z轴的正向相反的方向)表示下。同时需要说明的是，前述z轴的表示含义仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.如图1所示(为便于观察，图1中手术机器人有旋转一个角度)，本实用新型实施例提供一种手术机器人的位置标定装置，包括手术机器人1、姿态调整机构2和标定件3；手术机器人1包括机器人本体11和行走机构12，标定件3分别用于设置于机器人本体11和待标定装置4；
34.至少一个标定件3处设置有姿态调整机构2，姿态调整机构2用于调整标定件3的相对姿态以通过标定件3的对接实现手术机器人1的位置标定；行走机构12适于根据姿态调整机构2的调整数据行走。
35.需要说明的是，为了便于理解本实用新型的技术方案，本说明书将以该手术机器人1为主从机器人的从端机器人，该待标定装置4为手术床，一个标定件3设置于机器人本体11，另一个标定件3用于设置于手术床为例说明本实用新型的内容，但是，其不局限于此，其也可以用于其他手术机器人1的位置标定。
36.需要说明的是，标定件3对接的情况根据二者的设置方式有所不同，“对接”可以是两个标定件3通过姿态调整机构2调整后能够实现一种特殊的状态，是否对接可以是人为判断，也可以是相应的设备判断。两个标定件3可以相同也可以不同，例如，两个标定件3均设置为收发一体的光传输模块。
37.示例性地，一个标定件3设置为激光发射器31，另一个标定件3设置为可以在激光照射下具有标识作用的标识件，此时，激光发射器31处应该设置该姿态调整机构2，通过该姿态调整机构2调整激光发射器31相对于该标识件的姿态使得该激光发射器31发出的激光对准该标识件，此时，即认为该两个标定件3处于对接的状态。通过该姿态调整机构2的调整信息即可得出两个标定件3的空间相对位置关系，从而行走机构12可以行走机构12带动手术机器人1整体相对于待标定装置4运动，从而可以实现手术机器人1的位置标定和调整。
38.本实用新型手术机器人的位置标定装置，通过在手术机器人1和待标定装置4上分别设置标定件3，通过姿态调整机构2的调整实现标定件3的相对位置调整从而实现标定件3的对接，可以通过姿态调整机构2的调整信息反应手术机器人1和待标定装置4的相对位置关系，从而行走机构12行走带动手术机器人1整体移动并实现手术机器人1和待标定装置4
之间的相对位置调整，无需全部依靠人力推动手术机器人1或手术床移动，结构简单，可靠性高。
39.在本实用新型的可选实施例中，标定件3分别包括激光发射器31和激光接收器。
40.具体地，激光发射器31设置于机器人本体11，激光接收器设置于手术床；或者，激光接收器设置于机器人本体11，激光发射器31设置于手术床。
41.此时，激光发射器31和激光接收器处均可以设置该姿态调整机构2，此时，可以手动或自动调整该两个姿态调整机构2实现激光发射器31和激光接收器的对接。此时，行走机构12可以仅根据其中一个姿态调整机构2的调整信息行走，其不作为限制。
42.如此，标定件3分别包括激光发射器31和激光接收器，可以通过激光接收器的状态得知两个标定件3的对接情况，可以降低人眼观察激光对射情况的时间。并且，在一些情况下还可以实现自动化对接，可靠性和安全性高。
43.姿态调整机构2的具体结构不作为限制，其能够实现标定件3的相对位置调整并对接即可。本说明书中将以设置于手术机器人1的姿态调整机构2的为例说明本实用新型的内容，手术床上设该姿态调整机构2的情况与此类似，后续不再详细说明。
44.如图2所示，该机器人本体11包括至少两个手术臂116和用于安装手术臂116的臂架115，臂架115适于水平运动以带动各手术臂116共同运动，标定件3设置于臂架115，且位于臂架115朝下的一侧。
45.该机器人本体11还可以包括底座111、设置于底座111上的立柱112、与立柱112连接且可以相对于立柱112升降的升降座113、与升降座113在水平面内转动连接的第一横杆114，该行走机构12设置于底座111的底部，该臂架115可以设置于第一横杆114上，可以与该第一横杆114固定连接或者与该第一横杆114在水平面内转动连接。各手术臂116可以是多关节臂，例如其可以包括用于夹持手术器械的手术臂116，还可以包括用于夹持腹腔镜的手术臂116。该标定件3可以位于该臂架115的中心位置，该中心位置到各手术臂116的上端的距离相等。
46.如此，将标定件3设置于用于安装各手术臂116的臂架115，臂架115运动即可实现手术臂116和标定件3的共同运动，例如，行走机构12行走使得标定件3到达手术床上方的中心位置时，在后期手术时，各手术臂116均可以达到较大的运动范围。
47.如图3所示，在姿态调整机构2可选实施例中，姿态调整机构2包括旋转组件22和俯仰组件21，旋转组件22与对应的标定件3驱动连接，以实现标定件3绕竖直方向的旋转，俯仰组件21与对应的标定件3驱动连接，以实现标定件3的俯仰。
48.示例性地，激光发射器31设置为类似于微型激光笔的结构，其发射的激光可以从激光笔的下端端面射出，也可以从激光笔的下端侧面发出。
49.如图3所示，示例性地，俯仰组件21包括俯仰座211和第一电机212，第一电机212与俯仰座211固定连接，且第一电机212驱动标定件旋转，例如，第一电机212的输出轴与微型激光笔的连接，其输出轴的轴向与水平方向一致。旋转组件22可以包括旋转座221和第二电机222，旋转座221可以固定设置于臂架115，第二电机222固定安装于旋转座221，第二电机222的输出轴与旋转座221连接，其输出轴的轴向与竖直方向一致。行走机构12可以根据第一电机212和第二电机222的调整信息行走。当然，在一些实施方式中，姿态调整机构2还可以包括角位移传感，通过角位移传感器检测激光笔的旋转和俯仰角度，行走机构12根据旋
转和俯仰角度行走，或者姿态调整机构2可以包括设置于激光笔的多轴传感器，此处不再详细说明。
50.当然，在另一些实施例中，激光发射器31的旋转和俯仰可以是被动的，例如其各旋转轴设置为阻尼轴，依靠人力实现姿态调整，再通过传感器检测旋转和俯仰角度。
51.如此，通过俯仰组件21能够调整标定件3相对于另一标定件3的俯仰角度，通过旋转组件22能够调整标定件3在水平面内相对于另一标定件3的位置，可以使得激光发射器31的激光发射口和激光接收器的激光接收口处于同一直线上(可以是近似)，从而可以实现激光发射器31和激光接收器的对接。
52.进一步地，姿态调整机构2还包括升降组件，旋转组件22分别与机器人本体11和升降组件连接，升降组件与俯仰组件21连接。
53.也就是说，旋转组件22和俯仰组件21之间通过升降组件连接，升降组件可以采用齿轮齿条、电动推杆等方式，其不作为限制。
54.如此，使用时，可以先通过升降组件使得俯仰组件21及其连接的标定件3(例如激光发射器31)下降使得标定件3具备足够的俯仰空间(例如升降组件使得标定件3运动至至少部分伸出后文描述的容置槽1151)，再通过旋转组件22和俯仰组件21进一步调整标定件3的姿态，空间结构紧凑，稳定性高。
55.在另一些实施例中，升降组件的设置方式也可以是，升降组件分别与机器人本体11和旋转组件22连接，俯仰组件21与旋转组件22连接。此处不再详细说明。
56.在上述实施例中，机器人本体11上设有容置槽1151，容置槽1151适于容置标定件3。
57.如此，在工作状态时，在俯仰组件21或升降组件的调整下，该标定件3(例如激光发射器31)可以伸出该容置槽1151，便于对其位姿调整；在手术机器人1的位置调整好后，该标定件3可以缩回该容置槽1151，安装结构紧凑，并且，能够在一定程度上避免该标定件3外露设置可能导致的与手术臂116的碰撞。
58.如图4和图5所示，进一步地，手术机器人1还包括十字激光发射器13，十字激光发射器13设置于臂架115朝下的一侧。
59.十字激光发射器13用于发射十字激光，在后续手术准备时可以通过十字激光对患者进行定位。例如，在腹腔手术中通过十字激光对患者的肚脐定位。
60.如图4所示，标定件3间隔十字激光发射器13预设距离设置。
61.如图5所示，在一些情况下，预设距离为零，也就是说，标定件3的位置与十字激光发射器13的位置相对应。例如，十字激光发射器13的十字发射口的十字中心位置设置容置槽1151，该标定件3可以从该容置槽1151伸出。
62.如此，可以通过行走机构12行走使得手术机器人1本体上的标定件3运动至相对于手术床的预设位置，例如，运动至手术床的正上方，此时，十字激光发射器13的位置也接近该预设位置，从而可以降低后续调整臂架115的工作量。
63.在上述实施例中，该手术机器人的位置标定装置还可以包括控制器，控制器分别与姿态调整机构2、行走机构12、激光发射器31和激光接收器通信连接。这样，可以在一定程度上通过控制器获取各部件的信息并实现对各部件的控制，降低人工操作的作业量。
64.本实用新型的又一实施例提供一种手术系统，包括如上任一实施例的手术机器人
的位置标定装置。
65.具体地，手术系统还包括手术床，手术床上设置有至少一个手术机器人的位置标定装置的标定件3。
66.示例性地，手术床的中心位置设置激光接收器，需要说明的是，激光接收器可以安装于手术床，可以与其姿态调整机构2设置为可以整体提拿的移动式设备，可以将该移动式设备用于不同的手术床，能够避免手术系统的浪费。
67.该手术系统便于实现手术机器人1和手术床的相对位置定位和调整，能够避免完全依靠人的体力推动手术床或手术机器人1，还能够在一定程度上避免手术床与手术机器人1的碰撞，能够提高安全性。
68.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变动与修改，这些变动与修改均将落入本实用新型的保护范围。