阅读说明：本技术 一种医用手术机器人及其可微调定位的工具端 (Medical surgical robot and tool end capable of finely adjusting and positioning ) 是由 张元智 王少白 刘刚 兰天 陈冷 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种医用手术机器人及其可微调定位的工具端,其中,工具端包括可往任意方向转动的万向转动装置,所述万向转动装置安装于机械臂末端；所述万向转动装置上设有手术通道；当预定手术路径与病患位置有细微差异时,调节所述万向转动装置,使所述手术通道对准待手术部位,解决现有技术中当手术机器人的光学定位跟踪系统完成自动定位后,病人或病床有轻微移动时,需要再次定位,进而造成定位时间过长的技术问题。(the invention relates to a medical surgical robot and a tool end capable of fine-tuning and positioning, wherein the tool end comprises a universal rotating device capable of rotating in any direction, and the universal rotating device is arranged at the tail end of a mechanical arm; an operation channel is arranged on the universal rotating device; when the preset operation path is slightly different from the position of a patient, the universal rotating device is adjusted to enable the operation channel to be aligned to the position to be operated, and the technical problem that in the prior art, after the optical positioning and tracking system of the operation robot completes automatic positioning, the patient or a sickbed slightly moves, the patient or the sickbed needs to be positioned again, and then the positioning time is too long is solved.)

一种医用手术机器人及其可微调定位的工具端

技术领域

本发明涉及医用手术机器人，特别涉及一种医用手术机器人及其可微调定 位的工具端。

背景技术

医用手术机器人日益普及。手术机器人可以提供准确的定位和有力的支 撑，避免外科医生在手术时因疲劳、手臂颤动等原因造成的影响，从而提高 手术的精度和安全性。

手术机器人尤其是骨科手术机器人一般分三部分：一是光学定位跟踪系 统，实现导航功能；第二是机械臂主机；第三是主控台车，做手术规划。开 始手术时，机器人通过影像设备，例如X光机，扫描患处获取医学影像，医生 在机器人主控台车上完成手术规划，确定手术路径，然后，机械臂就能自动 找到手术路径的位置。机械臂末端安装工具端，工具端上提供手术通道。

当手术机器人的光学定位跟踪系统完成自动定位后，病人或病床有轻微 移动时，需要再次定位，进而造成定位时间过长。目前工具端的手术通道是 固定在机械臂末端的，无法进行微调。

发明内容

本发明的目的在于提供一种医用手术机器人及其可微调定位的工具端， 以解决现有技术中当手术机器人的光学定位跟踪系统完成自动定位后，病人 或病床有轻微移动时，需要再次定位，进而造成定位时间过长的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种医用手术机器人的可微调定位的 工具端，包括可往任意方向转动的万向转动装置，所述万向转动装置安装于 机械臂末端；

所述万向转动装置上设有手术通道；

当预定手术路径与病患位置有细微差异时，调节所述万向转动装置，使 所述手术通道对准待手术部位。

较佳的，所述万向转动装置包括万向球，所述万向球通过导套安装于所 述机械臂末端；

所述手术通道开设在所述万向球上，所述万向球可活动于所述导套内， 并可通过螺纹紧固件或锁紧件固定于所述导套内。

较佳的，所述导套的侧壁上开设一螺纹孔，所述锁紧件穿过所述螺纹孔 并对着所述万向球，当所述万向球上的手术通道对准待手术部位时，可通过 所述锁紧件将所述万向球锁紧在所述导套内。

较佳的，所述导套包括左半壳和右半壳，所述左半壳和右半壳的相对位 置上分别设置一与所述万向球适配的弧型槽，两所述弧型槽通过螺纹紧固件 连接以形成容置所述万向球的导套；

当拧紧螺纹紧固件时，两所述弧型槽夹紧所述万向球防止其转动；当拧 松螺纹紧固件时，所述万向球可在两所述弧型槽内转动。

较佳的，所述万向球为中空的球壳。

较佳的，所述万向球包括第一半球壳和第二半球壳，所述第一半球壳内 固设一芯棒，所述芯棒内轴向开设所述手术通道，所述手术通道贯穿所述第 一半球壳和第二半球壳。

较佳的，所述万向转动装置包括旋转体，所述手术通道开设在所述旋转 体上，所述旋转体通过万向关节设置在所述机械臂的末端。

较佳的，所述万向关节包括一轴头和一与所述轴头适配的轴套，所述轴 套固定在所述机械臂的末端，所述轴头转动设置在所述轴套内；

所述旋转体固设在轴的一端，所述轴头固设在所述轴的另一端；

所述轴头可通过锁紧件紧固在所述轴套内；

当拧紧所述锁紧件时，所述轴头固定在所述轴套内；当拧松所述锁紧件 时，所述轴头可在所述导套内转动。

本发明还提供一种医用手术机器人，包括如上述实施例所述的可微调定 位的工具端。

本发明还提供一种医用手术机器人，所述机器人为骨科手术机器人，所 述骨科手术机器人包括如上述实施例所述的可微调定位的工具端。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

在本发明中，当手术机器人的光学定位跟踪系统完成自动定位后，病人 或病床有轻微移动，或当手术机器人出现故障时，可通过万向传动装置手动 实现定位角度的微调，确保手术通道定位准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1为本发明的优选实施例提供的一种医用手术机器人的可微调定位的 工具端的结构示意图；

图2为本发明的实施例1提供的导套的一种实施例的结构示意图；

图3为本发明的实施例1提供的导套的另一种实施例的结构示意图；

图4为本发明的优选实施例提供的万向球的结构示意图；

图5为本发明的实施例1提供的万向转动装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合图1至图5对本发明提供的一种医用手术机器人及其可微调定 位的工具端进行详细的描述，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实 施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于 下述的实施例，本领域技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内，能够 对其进行修改和润色。

请参考图1至图5，一种医用手术机器人的可微调定位的工具端，包括可 往任意方向转动的万向转动装置1，所述万向转动装置1安装在机械臂4末端；

所述万向转动装置1上设有手术通道12；

当预定手术路径与病患位置有细微差异时，调节所述万向转动装置1，使 所述手术通道12对准待手术部位。

本发明对万向转动装置1的具体结构不做限制，只要是满足可万向转动的 要求即可。以下列举万向转动装置1的两种具体实施例加以详细说明。

实施例1

在本实施例中，万向转动装置1包括万向球11，所述万向球11通过导套13 安装在所述机械臂4末端；

所述手术通道12开设在所述万向球11上，所述万向球11通过螺纹紧固件 或锁紧件安装在所述导套13内。

请参考图2，作为一种实施例，导套13可以是一体制成的结构，导套13内 开设有容置万向球11的容置槽，此容置槽的形状和尺寸与万向球11适配。通 过人手或其他工具调节万向球11，使万向球11在导套13内转动。当万向球11 转到到所需位置(即手术通道12对准待手术部位)时，可通过锁紧件14将万 向球11锁紧在导套13内；当需要调节万向球11时，只需要将锁紧件14与万向 球11脱离即可，万向球11脱离了锁紧件14的束缚，可通过手动或工具使其在 导套13内转动。机械领域中的锁紧件有很多，本实施例对锁紧件不做具体限 制，一般的锁紧件14均包括一体制成的锁紧部和调节部，在本实施例中，导 套13壁上设置一螺纹孔，锁紧件14的锁紧部的外周设有与所述螺纹孔适配的 螺纹，锁紧部穿过通孔并对着万向球11，调节部位于导套13外侧，当需要锁 紧万向球11时，旋转锁紧部，使调节部紧紧抵住万向球11，使万向球11与导套 13内壁紧贴，且不产生转动。锁紧件14可以为螺纹紧固件，如螺栓，螺栓的 头部为调节部，螺杆为锁紧部。

在本实施例中，一体式的导套13的外壁可以直接与机械臂4固定连接，也 可以通过一连杆2与机械臂4固定连接。导套13的外壁还可以一体连接一连接 套15，所述连接套15固定在连杆2上，连杆2固定在机械臂4上。本发明对上述 固定方式不做具体限制，可以是焊接、螺纹紧固件连接或一体成型。

请参考图3，作为另外一种实施例，所述导套13不是一体结构，而是由两 个半壳组成，即导套13包括左半壳131和右半壳132，所述左半壳131和右半壳 132的相对位置上分别设置一与所述万向球11适配的弧型槽133，两弧型槽133 的两端分别通过螺纹紧固件16(如螺栓、螺钉等)连接使得两所述弧型槽133 构成容置万向球11的容置槽；

当拧紧螺纹紧固件16时，两弧型槽133夹紧所述万向球11防止其转动；当 拧松螺纹紧固件16时，所述万向球11可通过手动或其他工具调节使其在两弧 型槽133之间转动。

分体式的连接套15的外壁(其中一半壳的外壁)可以直接与机械臂4固定 连接(本发明对固定连接的方式不做具体限制，可以是焊接、螺纹紧固件连 接或一体成型)，也可以通过一连杆2与机械臂4固定连接。导套13的外壁还 可以连接套15，所述连接套15固定套设在连杆2上，连杆2固定在机械臂4上。 由于导套13为分体式的，因此，连接套15也为分体式的，即左半壳131和右半 壳132均包括连接套段151和弧型槽段，在同一半壳内，连接套段151与弧型槽 段一体制成，当左半壳131和右半壳132通过螺纹紧固件16紧固连接时，两连接套段151通过螺纹紧固件16连接形成连接套15，此连接套15固定套设在机械 臂4的连杆2上。

进一步的，为了适用不同的手术部位，连杆2还可以通过安装支架3固定 安装在机械臂4的末端，至于安装支架3的具体结构，本发明不做具体限制， 可根据手术的具体部位设定。

在本发明中，万向球11可以是实体的，也可以是中空的，为了防止万向 球11在X光下对手术部位的显影造成遮挡，本实施例优选万向球11为中空的球 壳。

请参考图4，进一步的，所述万向球11包括第一半球壳111和第二半球壳 112，两半球壳可以焊接、胶接或卡接等方式固定连接，所述第一半球壳111 内固设一芯棒113，万向球11的圆心位于芯棒的轴线上，所述芯棒113内轴向开 设所述手术通道12，所述手术通道12贯穿所述第一半球壳111和第二半球壳 112。

实施例2

请参考图5，在本实施例中，所述万向转动装置1包括旋转体17，所述手 术通道12开设在所述旋转体17上，所述旋转体17通过万向关节18设置在所述 机械臂4的末端。

所述万向关节18包括一轴头182和一与所述轴头182适配的轴套181，所述 轴套181固定在所述机械臂4的末端，所述轴头182万向转动设置在所述轴套 181内；

所述旋转体17固设在轴183的一端，所述轴头182固设在所述轴183的另一 端；

所述轴头182可通过锁紧件184紧固在所述轴套181内；

当拧紧所述锁紧件184时，所述轴头182固定在所述轴套181内；当拧松所 述锁紧件184时，所述轴头182可在所述导套13内转动。

本实施例对锁紧件的结构不做具体限制，可参考实施例1所述的锁紧件。

本实施例对旋转体17的形状不做限制，可以是球体、圆柱体等。在本发 明中，旋转体17可以是实体的，也可以是中空的，为了防止旋转体17在X光下 对手术部位的显影造成遮挡，本实施例优选中空的，具体结构可参照实施例1 中的万向球11的结构。

在本实施例中，为了适用不同的手术部位，轴套181可以通过安装支架3 固定安装在机械臂4的末端，至于安装支架3的具体结构，本发明不做具体限 制，可根据手术的具体部位设定。

本发明提供的可微调定位的工具端应用于医用手术机器人上，本发明对 此机器人具体应用于哪个科室不做具体限制，如外科、骨科等。

以骨科为例，如在做骨盆骨折手术时，首先，医生为患者拍X光片，确定 病灶位置并规划手术路径；然后，患者躺到手术床上，进行全麻；接下来， 医生在手术机器人的主机台车上规划手术路径，机械臂4自动运行至手术路径 处；然后利用C形臂X光机拍摄手术通道12及病患位置，如手术路径与病患位 置有细微差异，则松开螺纹紧固件16或锁紧件(14或184)，用手或其他工具 转动万向球11或旋转体17，并在C形臂X光机下确认手术通道12位置，然后拧 紧螺纹紧固件16或锁紧件(14或184)，并在手术通道12内先装进润滑性较好 的套筒，然后在套筒内打进克式针，固定骨折位置。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任 何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。