一种基于形状记忆合金的手术机器人辅助位移装置

1.本发明属于医疗外科器械领域，具体设计一种基于形状记忆合金的手术机器人辅助位移装置。


背景技术：

2.手术系统是集多项现代高科技于一体的综合体。主要用于心脏外科和前列腺切除手术。外科医生可以远离手术台操纵机器进行手术，完全不同于传统的手术概念，在世界微创外科领域是当之无愧的革命性外科手术工具。
3.第一代手术机器人已用于世界各地的许多手术室中。这些机器人并不是真正的自动化机器人，它们不能独自进行手术，但是它们向手术提供了有用的机械化帮助。这些机器仍然需要外科医生操作他们并对其输入指令。这些手术机器人的控制方法是远程控制和语音启动。
4.虽然说手术机器人相较于人手有一些优点，但其运作的装置为传统的机械臂式结构，手术刀口无法在其机械臂首部完成迅速的运动，机器人并非万能，其机械臂操作需要比较大的腔隙，无法涉足眼部，颅脑，体表手术等。
5.目前，手术机器人由外科医生控制台，床旁机械臂系统与成像系统构成，继承了机械臂的运行问题。基于上述问题，本发明提出了一种基于形状记忆合金的手术机器人辅助位移装置，在很大程度上打破了目前手术机器人存在的一些医疗屏障，有望实现手术机器人在更多手术的进行，提高手术质量。


技术实现要素：

6.为了解决现在对于手术机器人在手术灵活度，及机械臂在运行过程所占空间过大，在机械臂尾端手术刀具不可移动等问题，而手术机械臂很难找到替代品，只有在原有的技术上进行改进，这将提高机械臂改进时的成本损耗，本发明要解决的技术问题是提供一种基于形状记忆合金的手术机器人辅助位移装置，本发明通过将形状记忆合金在外加磁场条件下的自复位方式进行手术刀具在较小空间内的运动，在很大程度上解决了手术机器人在当前情况下的手术问题。
7.本发明是通过以下技术方案实现的：
8.一种基于形状记忆合金的手术机器人辅助位移装置，包括上定位板、下定位板和刀具架，所述上定位板与所述下定位板通过若干个形状记忆合金丝连接，所述刀具架设在所述下定位板内的中间位置，所述刀具架上设有圆形孔洞，并通过圆形孔洞分别与连接件a、连接件b、连接件c、连接件d连接，所述连接件a的另一端连接有形状记忆合金丝a，所述连接件b的另一端连接有形状记忆合金丝b，所述连接件c的另一端连接有形状记忆合金丝c，所述连接件d的另一端连接有形状记忆合金丝d；所述形状记忆合金丝a另一端连接有连接件e，所述形状记忆合金丝b另一端连接有连接件f，所述形状记忆合金丝c另一端连接有连接件g，所述形状记忆合金丝d另一端连接有连接件h；所述连接件e和所述连接件f的另一端
分别固定在滑轨架a两端的圆杆上，所述连接件g和所述连接件h的另一端分别固定在滑轨架b两端的圆杆上，所述滑轨架a与所述下定位板连接，所述滑轨架b与所述下定位板连接；所述刀具架中心处设有刀具口，用于配合安装手术机器人上的刀具。
9.进一步地，所述下定位板上设有圆轨，所述滑轨架a上设有球孔洞a，所述滑轨架b上设有球孔洞b；所述圆轨与所述球孔洞a通过滚珠a连接，即所述下定位板与所述滑轨架a通过滚珠a连接，所述滚珠a可在圆轨中移动；所述圆轨与所述球孔洞b通过滚珠b连接，即所述下定位板与所述滑轨架b通过滚珠b连接，所述滚珠b可在圆轨中移动。
10.进一步地，若干个形状记忆合金丝在所述上定位板与所述下定位板之间等距排列。
11.进一步地，所述下定位板的形状为外径750mm，内径665mm，厚度为2mm，外圆轨半径700mm，内圆轨直径0.75mm的半中空的圆环形底板；在板面可与上定位板通过若干个形状记忆合金丝连接，通过焊接固定，多根形状记忆合金丝同通过独立运动，产生收缩和伸长，控制下定位板的升降并在原有高度上可以发生一定角度的倾斜，实现刀具在垂直于水平面上的多角度运动，易完成手术的切割等需求。所述上定位板形状为外径746mm,内径650mm的圆环形圆板。
12.进一步地，所述滑轨架a和所述滑轨架b外形均相同，为一个底边长度12mm，两锐角角度为35
°
，厚度为1mm的三角板，三角板的钝角端节上一个尖角为30
°
，厚度为0.8mm，距钝角底边中心挖有球孔球径为1.5mm的等腰三角形板，板面两脚部分内部掏空，有连接杆，用于与连接件相连。
13.进一步地，所述连接件a、连接件b、连接件c、连接件d外形均相同，其形状为直径0.6mm的圆杆，两端面连接厚度为0.2mm,直径为1.5mm的圆台，距圆杆中心1.35mm一侧有一直径为0.8mm的竖直圆台通过直径为0.2mm的u形圆杆与刀具架相接。
14.进一步地，所述连接件e、连接件f、连接件g、连接件h外形均相同，其外形为高1.2mm，直径为0.8mm的圆柱，距端面一侧有一外径0.9mm，内径0.7mm，厚度为0.4mm的圆环通过直径为0.2mm的圆杆相连接。
15.进一步地，所述滚珠a和所述滚珠b外形相同，为球径0.6mm的球形。该滚珠可控制滑轨架在下定位板圆轨上移动，改变刀具架在水平面上的位置。
16.进一步地，所述形状记忆合金丝a、形状记忆合金丝b、形状记忆合金丝c、形状记忆合金丝d外形相同，为螺旋状弹簧状。四根记忆合金丝分别通过连接件与刀具架连接，另一端则与另外的连接件与滑轨架连接，当两端滑轨处于固定时，四根记忆合金丝可以自由变换长短，改变刀具架的位置，使刀具架在平行于定位板面的平面上任意横向移动，并且可以使刀具架在一定条件下发生小角度的转动。
17.本发明的有益效果是：本发明在原有外科手术机械臂的基础上，采用形状记忆合金来辅助机械臂运动，使得机械臂在运动幅度较小时，仍可使刀具工作，使其在一定范围内横向、纵向、竖直移动。结构简单，便于安装，使用寿命久，响应速度快，减少了原有手术机器人在工作时的安全隐患及精度的提高，使手术机器人的操作性大大提升。
附图说明
18.图1是本发明实施例装置主视图。
19.图2是本发明实施例装置正等轴测图。
20.图3是本发明实施例装置俯视图。
21.图4是本发明实施例装置后视图。
22.图5是本发明实施例装置轴测图。
23.图6是本发明实施例装置滚珠轴测图。
24.图7是本发明实施例装置经由滚珠的剖视图。
25.图8是本发明实施例装置沿板面剖视图。
26.图9是本发明实施例装置滑轨架立体结构图。
27.图10是本发明实施例装置连接件a立体结构示意图。
28.图11是本发明实施例装置连接件e立体结构示意图。
29.图中：1.上定位板，2.下定位板，3.刀具架，1001.形状记忆合金丝a，1002.形状记忆合金丝b，1003.形状记忆合金c，1004.形状记忆合金丝d，1101.形状记忆合金丝e，1102.形状记忆合金丝f，1103.形状记忆合金丝g，1104.形状记忆合金丝h，1105.形状记忆合金丝i，1106.形状记忆合金丝j，1107.形状记忆合金丝k，1108.形状记忆合金丝l，4.滑轨架a，5.滑轨架b，1201.连接件a，1202.连接件b，1203.连接件c，1204.连接件d，1205.连接件e，1206.连接件f，1207.连接件g，1208.连接件h，1301.滚珠a，1302.滚珠b，1401.圆轨，1501.刀具口。
具体实施方式
30.为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
31.请参阅图1-7，本实施例提供了一种基于形状记忆合金的手术机器人辅助位移装置，包括上定位板1、下定位板2和刀具架3，其中：
32.所述上定位板1与所述下定位板2通过8根形状记忆合金丝连接，即形状记忆合金丝e1101、形状记忆合金丝f1102、形状记忆合金丝g1103、形状记忆合金丝h1104、形状记忆合金丝i1105、形状记忆合金丝j1106、形状记忆合金丝k1107、形状记忆合金丝l1108，外形均相同，通过焊接将其两端分别固定于上定位板1与下定位板2上，可以控制下定位板2在竖直方向上的移动与倾斜。
33.所述刀具架3设在所述下定位板2内的中间位置，所述刀具架3的形状为边长146mm,厚度为2mm的正方形板，中心处设有直径8mm的圆形孔洞，手术道具可通过圆形孔洞与其周围的螺纹进行配合，固定手术刀具，刀具架3的前侧角端和后侧角端分别设有两个并排相距1.1mm,直径为0.6mm的圆形孔洞，并通过圆形孔洞分别与连接件a1201、连接件b1202、连接件c1203、连接件d1204连接，所述连接件a1201的另一端连接有形状记忆合金丝a1001，所述连接件b1202的另一端连接有形状记忆合金丝b1002，所述连接件c1203的另一端连接有形状记忆合金丝c1003，所述连接件d1204的另一端连接有形状记忆合金丝d1004；所述形状记忆合金丝a1001另一端连接有连接件e1205，所述形状记忆合金丝b1002另一端连接有连接件f1206，所述形状记忆合金丝c1003另一端连接有连接件g1207，所述形状记忆合金丝d1004另一端连接有连接件h1208；所述连接件e1205和所述连接件f1206的另一端分别固定在滑轨架a4两端的圆杆上，所述连接件g1207和所述连接件h1208的另一端分别固定
在滑轨架b5两端的圆杆上，所述滑轨架a4与所述下定位板2连接，所述滑轨架b5与所述下定位板2连接；所述刀具架3中心处设有刀具口1501，用于配合安装手术机器人上的刀具。
34.所述下定位板上设有圆轨1401，所述滑轨架a上设有球孔洞a，所述滑轨架b上设有球孔洞b；所述圆轨1401与所述球孔洞a通过滚珠a1301连接，即所述下定位板与所述滑轨架a通过滚珠a1301连接，所述滚珠a1301可在圆轨1401中移动；所述圆轨1401与所述球孔洞b通过滚珠b1302连接，即所述下定位板与所述滑轨架b通过滚珠b1302连接，所述滚珠b1302可在圆轨1401中移动。
35.本实施例中，所述下定位板2的形状为外径750mm，内径665mm，厚度为2mm，外圆轨1401半径700mm，内圆轨1401直径0.75mm的半中空的圆环形底板；在板面可与上定位板1通过若干个形状记忆合金丝连接，通过焊接固定，多根形状记忆合金丝同通过独立运动，产生收缩和伸长，控制下定位板2的升降并在原有高度上可以发生一定角度的倾斜，实现刀具在垂直于水平面上的多角度运动，易完成手术的切割等需求。所述上定位板1形状为外径746mm,内径650mm的圆环形圆板。
36.本实施例中，所述滑轨架a4和所述滑轨架b5外形均相同，为一个底边长度12mm，两锐角角度为35
°
，厚度为1mm的三角板，三角板的钝角端节上一个尖角为30
°
，厚度为0.8mm，距钝角底边中心挖有球孔球径为1.5mm的等腰三角形板，板面两脚部分内部掏空，有连接杆，用于与连接件相连。
37.本实施例中，所述连接件a1201、连接件b1202、连接件c1203、连接件d1204外形均相同，其形状为直径0.6mm的圆杆，两端面连接厚度为0.2mm,直径为1.5mm的圆台，距圆杆中心1.35mm一侧有一直径为0.8mm的竖直圆台通过直径为0.2mm的u形圆杆与刀具架3相接。
38.本实施例中，所述连接件e1205、连接件f1206、连接件g1207、连接件h1208外形均相同，其外形为高1.2mm，直径为0.8mm的圆柱，距端面一侧有一外径0.9mm，内径0.7mm，厚度为0.4mm的圆环通过直径为0.2mm的圆杆相连接。
39.本实施例中，所述滚珠a1301和所述滚珠b1302外形相同，为球径0.6mm的球形。该滚珠可控制滑轨架在下定位板2圆轨1401上移动，改变刀具架3在水平面上的位置。
40.本实施例中，所述形状记忆合金丝a1001、形状记忆合金丝b1002、形状记忆合金丝c1003、形状记忆合金丝d1004外形相同，为螺旋状弹簧状。四根记忆合金丝分别通过连接件与刀具架3连接，另一端则与另外的连接件与滑轨架连接，当两端滑轨处于固定时，四根记忆合金丝可以自由变换长短，改变刀具架3的位置，使刀具架3在平行于定位板面的平面上任意横向移动，并且可以使刀具架3在一定条件下发生小角度的转动。
41.整个装置中的形状记忆合金丝可通过改变长度控制刀具架3在垂直于上定位板1和下定位板2的平面内的运动及发生一定角度的倾斜，完成刀具架3进行切割，移动，缓震等动作。
42.尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。