手術(shù)用機(jī)器人手臂的制作方法

本發(fā)明涉及一種手術(shù)用機(jī)器人手臂，更具體地涉及一種以模塊型形成的微創(chuàng)手術(shù)用機(jī)器人手臂，以用于腹腔鏡手術(shù)或各種其他手術(shù)。

背景技術(shù)：

1、在醫(yī)學(xué)上，手術(shù)是指使用醫(yī)療器械對(duì)皮膚或黏膜、其他組織進(jìn)行切割或切開或施以操作來(lái)治療疾病。尤其是，切開手術(shù)部位的皮膚并張開以治療、整形或切除內(nèi)部器官等的開腹手術(shù)等會(huì)導(dǎo)致出血、副作用、患者疼痛和留疤等的問(wèn)題。因此，近年來(lái)，作為替代方案，通過(guò)在皮膚上形成預(yù)定的孔，從而以只插入諸如腹腔鏡、手術(shù)用器械和顯微外科用顯微鏡之類的醫(yī)療器械來(lái)進(jìn)行的手術(shù)或者使用機(jī)器人(robot)的手術(shù)正備受關(guān)注。

2、此處，手術(shù)機(jī)器人是指具有可代替外科醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)動(dòng)作的功能的機(jī)器人。這些手術(shù)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)是能夠比人類更加準(zhǔn)確、精確地進(jìn)行動(dòng)作，并且可以進(jìn)行遠(yuǎn)程手術(shù)。

3、目前全世界正在研發(fā)的手術(shù)機(jī)器人包括骨科手術(shù)機(jī)器人、腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人、立體定向手術(shù)機(jī)器人等。此處，腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人是利用腹腔鏡和微型手術(shù)器械進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)的機(jī)器人。

4、腹腔鏡手術(shù)是一種通過(guò)在腹腔區(qū)域鉆一個(gè)小孔并插入作為內(nèi)窺鏡的腹腔鏡以查看腹腔內(nèi)部來(lái)進(jìn)行手術(shù)的尖端手術(shù)技術(shù)，該手術(shù)也是未來(lái)有望發(fā)展的一個(gè)領(lǐng)域。當(dāng)前的腹腔鏡安裝有計(jì)算機(jī)芯片，可以獲得比肉眼看到的更清晰和放大的影像，并且已經(jīng)發(fā)展到當(dāng)使用專門設(shè)計(jì)的腹腔鏡手術(shù)器械，同時(shí)通過(guò)顯示器查看屏幕時(shí)，可以進(jìn)行任何類型的手術(shù)。

5、另外，雖然腹腔鏡手術(shù)的范圍與開腹手術(shù)幾乎相同，但其與開腹手術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：并發(fā)癥更少、施術(shù)后可以更早地開始進(jìn)行治療、有利于保持手術(shù)患者的體力或免疫功能。因此，在美國(guó)和歐洲等地，腹腔鏡手術(shù)逐漸被視為治療結(jié)腸癌等的標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)。

6、同時(shí)，手術(shù)機(jī)器人一般由主機(jī)器人和從機(jī)器人組成。當(dāng)手術(shù)人員操作設(shè)置在主機(jī)器人中的操縱桿(例如，手柄)時(shí)，通過(guò)操作結(jié)合到從機(jī)器人的機(jī)器人手臂或由機(jī)器人手臂夾持的手術(shù)器械來(lái)執(zhí)行手術(shù)。

7、上述背景技術(shù)是發(fā)明人為了推導(dǎo)出本發(fā)明而擁有的技術(shù)信息，或者是在推導(dǎo)本發(fā)明的過(guò)程中獲得的技術(shù)信息，其不應(yīng)認(rèn)為必然是在申請(qǐng)本發(fā)明之前已向公眾公開的已知技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問(wèn)題

2、本發(fā)明的目的在于提供一種手術(shù)用機(jī)器人手臂，其中，由于可相對(duì)于設(shè)置手臂相對(duì)旋轉(zhuǎn)的主動(dòng)手臂的偏航軸形成為從上側(cè)朝向下側(cè)，并且由于所述偏航軸布置為相對(duì)于手術(shù)用器械的滾動(dòng)軸傾斜一定程度，因此可以防止萬(wàn)向鎖現(xiàn)象，并且可以設(shè)置各種rcm，并且可以相對(duì)于rcm具有各種進(jìn)入角度。

3、技術(shù)方案

4、本發(fā)明一實(shí)施例提供一種手術(shù)用機(jī)器人手臂，其特征在于，所述安裝有手術(shù)用器械的手術(shù)用機(jī)器人手臂包括：設(shè)置手臂；以及主動(dòng)手臂，其中，所述設(shè)置手臂包括主體和可移動(dòng)地布置在所述主體上設(shè)置鏈節(jié)組件，所述主動(dòng)手臂可旋轉(zhuǎn)地結(jié)合于所述設(shè)置手臂的一端部，其中，所述主動(dòng)手臂包括：第一鏈節(jié)，其通過(guò)第一關(guān)節(jié)與所述設(shè)置手臂結(jié)合，并且形成為能夠相對(duì)于所述設(shè)置手臂圍繞偏航軸偏航(yaw)旋轉(zhuǎn)；第二鏈節(jié)，其圍繞第二關(guān)節(jié)結(jié)合于所述第一鏈節(jié)；第三鏈節(jié)，其軸結(jié)合于所述第二鏈節(jié)，以能夠圍繞第三關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)；第四鏈節(jié)，其軸結(jié)合于所述第三鏈節(jié)，以能夠圍繞第四關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)；以及第五鏈節(jié)，其軸結(jié)合于所述第四鏈節(jié)，以能夠圍繞第五關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)，并且形成為能夠使所述手術(shù)用器械安裝在其上，其中，在以所述第三關(guān)節(jié)、所述第四關(guān)節(jié)、所述第五關(guān)節(jié)為頂點(diǎn)的平行四邊形的剩余頂點(diǎn)處形成遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心(remote?center?of?motion，rcm)，所述第一關(guān)節(jié)布置在比所述遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心更靠上側(cè)的位置。

5、在本發(fā)明中，所述偏航軸和所述手術(shù)用器械的滾動(dòng)(roll)軸可以形成為彼此不同。

6、在本發(fā)明中，在所述手術(shù)用器械的滾動(dòng)(roll)軸與水平面平行地布置的狀態(tài)下，所述偏航軸和所述滾動(dòng)軸可以形成為彼此不平行且形成預(yù)定角度。

7、在本發(fā)明中，所述設(shè)置鏈節(jié)組件可以包括一個(gè)或多個(gè)設(shè)置鏈節(jié)，其連接所述主體和所述主動(dòng)手臂，并且形成為能夠相對(duì)于所述主體圍繞z軸旋轉(zhuǎn)。

8、在本發(fā)明中，所述設(shè)置鏈節(jié)組件可以包括：第一設(shè)置鏈節(jié)，其能夠在所述主體上沿著高度方向直線移動(dòng)；第二設(shè)置鏈節(jié)，其軸結(jié)合于所述第一設(shè)置鏈節(jié)，以能夠以第一軸為旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)；以及第三設(shè)置鏈節(jié)，其軸結(jié)合于所述第二設(shè)置鏈節(jié)，以能夠以與所述第一軸不同的第二軸為旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)。

9、在本發(fā)明中，所述偏航軸形成為垂直于所述第三設(shè)置鏈節(jié)的一表面，并且所述第一鏈節(jié)可以結(jié)合于所述第三設(shè)置鏈節(jié)，以能夠圍繞所述偏航軸旋轉(zhuǎn)。

10、在本發(fā)明中，所述第二軸可以布置為垂直于所述第一軸。

11、在本發(fā)明中，所述設(shè)置鏈節(jié)組件可以進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)設(shè)置鏈節(jié)，其布置在所述第二設(shè)置鏈節(jié)與所述第三設(shè)置鏈節(jié)之間，并且形成為能夠圍繞與所述第一軸實(shí)質(zhì)上平行的軸旋轉(zhuǎn)。

12、在本發(fā)明中，在所述設(shè)置手臂中，所述偏航軸穿過(guò)的點(diǎn)處在z軸方向上的高度可以形成為高于所述遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心在z軸方向上的高度。

13、在本發(fā)明中，基于所述第一關(guān)節(jié)，所述偏航軸在近端部處的z軸方向上的高度可以形成為高于所述偏航軸在遠(yuǎn)端部處的z軸方向上的高度。

14、在本發(fā)明中，所述設(shè)置手臂可以形成為僅在所述手術(shù)用機(jī)器人手臂被布置在患者一側(cè)的設(shè)置期間才能夠進(jìn)行動(dòng)作。

15、在本發(fā)明中，所述遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心可以位于所述偏航軸的延長(zhǎng)線上。

16、在本發(fā)明中，當(dāng)所述第三鏈節(jié)圍繞所述第三關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)時(shí)，連接所述第三關(guān)節(jié)與所述遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的線段和所述第四鏈節(jié)在保持平行狀態(tài)的同時(shí)旋轉(zhuǎn)，并且連接所述第五關(guān)節(jié)與所述遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的線段和所述第三鏈節(jié)可以在保持平行狀態(tài)的同時(shí)旋轉(zhuǎn)。

17、在本發(fā)明中，無(wú)論所述第三鏈節(jié)的旋轉(zhuǎn)如何，所述遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的位置都可以保持恒定。

18、在本發(fā)明中，無(wú)論所述手術(shù)用機(jī)器人手臂處于任何動(dòng)作狀態(tài)，連接所述第五關(guān)節(jié)與所述遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的線段和所述第三鏈節(jié)都保持平行狀態(tài)，并且無(wú)論所述手術(shù)用機(jī)器人手臂處于任何動(dòng)作狀態(tài)，連接所述第三關(guān)節(jié)與所述遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的線段和所述第四鏈節(jié)都可以保持平行狀態(tài)。

19、在本發(fā)明中，所述第三鏈節(jié)、所述第四鏈節(jié)和所述第五鏈節(jié)可以形成為分別在其旋轉(zhuǎn)軸方向上偏移一定程度。

20、在本發(fā)明中，在所述第三鏈節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸方向上，所述第四鏈節(jié)可以布置在所述第三鏈節(jié)的一側(cè)。

21、在本發(fā)明中，在所述偏航軸方向上，所述第三鏈節(jié)和所述第四鏈節(jié)的各自的至少一部分可以形成為能夠彼此重疊。

22、在本發(fā)明中，在所述偏航軸方向上，所述第四鏈節(jié)和所述第五鏈節(jié)的各自的至少一部分可以形成為能夠彼此重疊。

23、在本發(fā)明中，在結(jié)合于所述第五鏈節(jié)的所述手術(shù)用器械處于水平狀態(tài)，并且所述手術(shù)用器械的末端工具布置在遠(yuǎn)離所述主體的方向上的狀態(tài)下，所述第五鏈節(jié)與所述手術(shù)用器械結(jié)合的第一表面可以在z軸方向上布置為面朝下。

24、在本發(fā)明中，在所述狀態(tài)下，所述手術(shù)用器械可以布置在比所述第五鏈節(jié)更靠下側(cè)的位置。

25、在本發(fā)明中，在所述狀態(tài)下，所述鏈節(jié)可以不布置在所述手術(shù)用器械與床之間。

26、在本發(fā)明中，所述偏航軸與所述第五鏈節(jié)的縱向方向中心軸可以形成預(yù)定角度。

27、本發(fā)明一實(shí)施例提供一種使用手術(shù)機(jī)器人的手術(shù)方法，其包括：將模塊型手術(shù)用機(jī)器人手臂的主體布置在待插入手術(shù)用器械的患者的接口的一側(cè)；調(diào)整包括所述主體的設(shè)置手臂的位置；將在與所述設(shè)置手臂連接的主動(dòng)手臂中安裝有所述手術(shù)用器械的第五鏈節(jié)布置為實(shí)質(zhì)上水平的狀態(tài)；將所述手術(shù)用器械安裝在所述主動(dòng)手臂的所述第五鏈節(jié)上；移動(dòng)安裝在所述主動(dòng)手臂上的所述手術(shù)用器械，以將所述手術(shù)用器械插入到患者體內(nèi)；以及所述手術(shù)用器械在保持遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的同時(shí)進(jìn)行手術(shù)。

28、在本發(fā)明中，在將所述手術(shù)用機(jī)器人手臂的主體布置在待插入所述手術(shù)用器械的患者的接口的一側(cè)的步驟中，所述手術(shù)用機(jī)器人手臂的主體可以基于床布置在與所述患者的接口相同的一側(cè)。

29、在本發(fā)明中，在將在所述主動(dòng)手臂中安裝有所述手術(shù)用器械的第五鏈節(jié)布置為實(shí)質(zhì)上水平的狀態(tài)的步驟中，所述主動(dòng)手臂的復(fù)數(shù)個(gè)鏈節(jié)中的至少一部分可以形成為在所述各個(gè)鏈節(jié)的延伸方向上重疊。

30、在本發(fā)明中，在將所述手術(shù)用器械安裝在所述手術(shù)用機(jī)器人手臂的所述第五鏈節(jié)上的步驟中，所述手術(shù)用機(jī)器人手臂的鏈節(jié)可以不布置在所述手術(shù)用器械與所述患者之間。

31、在本發(fā)明中，所述主動(dòng)手臂包括：第一鏈節(jié)，其通過(guò)第一關(guān)節(jié)與所述設(shè)置手臂結(jié)合，并且形成為能夠相對(duì)于所述設(shè)置手臂圍繞偏航軸偏航(yaw)旋轉(zhuǎn)；第二鏈節(jié)，其圍繞第二關(guān)節(jié)軸結(jié)合于所述第一鏈節(jié)；第三鏈節(jié)，其軸結(jié)合于所述第二鏈節(jié)，以能夠圍繞第三關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)；第四鏈節(jié)，其軸結(jié)合于所述第三鏈節(jié)，以能夠圍繞第四關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)；以及第五鏈節(jié)，其軸結(jié)合于所述第四鏈節(jié)，以能夠圍繞第五關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)，并且形成為能夠使所述手術(shù)用器械安裝在其上，其中，在以所述第三關(guān)節(jié)、所述第四關(guān)節(jié)、所述第五關(guān)節(jié)為頂點(diǎn)的平行四邊形的剩余頂點(diǎn)處形成遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心(remote?center?of?motion，rcm)，所述第一關(guān)節(jié)可以布置在比所述遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心更靠上側(cè)的位置。

32、在本發(fā)明中，所述偏航軸和所述手術(shù)用器械的滾動(dòng)(roll)軸可以形成為彼此不同。

33、在本發(fā)明中，在所述手術(shù)用器械的滾動(dòng)(roll)軸與水平面平行地布置的狀態(tài)下，所述偏航軸和所述滾動(dòng)軸可以形成為彼此不平行且形成預(yù)定角度。

34、在本發(fā)明中，所述遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心可以位于所述偏航軸的延長(zhǎng)線上。

35、在本發(fā)明中，當(dāng)所述第三鏈節(jié)圍繞所述第三關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)時(shí)，連接所述第五關(guān)節(jié)與遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的線段和所述第三鏈節(jié)在保持平行狀態(tài)的同時(shí)旋轉(zhuǎn)，并且連接所述第三關(guān)節(jié)與所述遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的延長(zhǎng)線和所述第四鏈節(jié)可以在保持平行狀態(tài)的同時(shí)旋轉(zhuǎn)。

36、在本發(fā)明中，在所述設(shè)置手臂中，所述偏航軸穿過(guò)的點(diǎn)處在z軸方向上的高度可以形成為高于所述遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心在z軸方向上的高度。

37、在本發(fā)明中，所述偏航軸在近端部處的z軸方向上的高度可以形成為高于所述偏航軸在遠(yuǎn)端部處的z軸方向上的高度。

38、在本發(fā)明中，所述第三鏈節(jié)和所述第四鏈節(jié)可以形成為分別在其旋轉(zhuǎn)軸方向上偏移一定程度。

39、在本發(fā)明中，在結(jié)合于所述第五鏈節(jié)的所述手術(shù)用器械處于水平狀態(tài)，并且所述手術(shù)用器械的末端工具布置在遠(yuǎn)離所述主體的方向上的狀態(tài)下，所述第五鏈節(jié)與所述手術(shù)用器械結(jié)合的第一表面可以在z軸方向上布置為面朝下。

40、在本發(fā)明中，在所述狀態(tài)下，所述手術(shù)用器械可以布置在比所述第五鏈節(jié)更靠下側(cè)的位置。

41、在本發(fā)明中，在所述狀態(tài)下，所述鏈節(jié)可以不布置在所述手術(shù)用器械與床之間。

42、通過(guò)以下的附圖、權(quán)利要求書以及
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
，除如上所述內(nèi)容之外的其它方面、特征以及優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。

43、有益效果

44、根據(jù)如上所述的本發(fā)明，通過(guò)調(diào)整結(jié)合有主動(dòng)手臂的設(shè)置手臂的位置，從而可以使偏航軸相對(duì)于水平面保持一定角度，并且由于這種偏航軸形成為相對(duì)于手術(shù)用器械的滾動(dòng)軸傾斜一定角度，因此在不會(huì)發(fā)生萬(wàn)向鎖現(xiàn)象的同時(shí)，可以將第五鏈節(jié)和與其結(jié)合的手術(shù)用器械布置在水平方向上。進(jìn)一步地，也可以使手術(shù)用器械超出水平方向而布置為從上側(cè)朝向下側(cè)。

45、另外，本發(fā)明的特征在于，通過(guò)將各個(gè)鏈節(jié)布置為偏移一定程度，使各個(gè)鏈節(jié)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作不受其他鏈節(jié)的限制，從而擴(kuò)大器械的可動(dòng)范圍，例如，使器械的運(yùn)行方向超出水平方向而朝向上側(cè)等。由此，即使在頻繁地將器械沿著水平方向布置的手術(shù)情形下，也不會(huì)發(fā)生萬(wàn)向鎖現(xiàn)象，并且可以獲得使器械在足夠的范圍內(nèi)運(yùn)行的效果。