本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及微創(chuàng)外科手術(shù)的夾持機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù):
申請(qǐng)?zhí)枮?01210011813.1的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種微創(chuàng)外科手術(shù)用手動(dòng)三自由度微機(jī)械手,包括指尖夾持機(jī)構(gòu)、指尖俯仰機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、把手部,指尖夾持機(jī)構(gòu)安裝在指尖仰俯機(jī)構(gòu)上,指尖仰俯機(jī)構(gòu)安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上,旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接把手部,所述的指尖夾持機(jī)構(gòu)包括夾持轉(zhuǎn)軸、復(fù)位扭簧、牽引橋、聯(lián)板、兩個(gè)夾持鉗瓣,兩個(gè)夾持鉗瓣通過(guò)復(fù)位扭簧安裝在一起組成夾持頭,聯(lián)板連接復(fù)位扭簧,夾持轉(zhuǎn)軸安裝在兩個(gè)夾持鉗瓣的下方,牽引橋連接聯(lián)板。上述發(fā)明所設(shè)計(jì)的微創(chuàng)外科手術(shù)用手動(dòng)三自由度微機(jī)械手,具有夾持、俯仰、旋轉(zhuǎn)三個(gè)自由度。
上述發(fā)明專(zhuān)利中,俯仰聯(lián)接橋2-1呈長(zhǎng)方體狀,具有棱邊,容易對(duì)人體造成傷害。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題:現(xiàn)有技術(shù)中,微創(chuàng)外科手術(shù)用微機(jī)械手,其器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)容易對(duì)人體造成傷害。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種用于微創(chuàng)外科手術(shù)的微器械夾持機(jī)構(gòu),包括由碳纖維管連接的鉗爪機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu),所述鉗爪機(jī)構(gòu)包括一對(duì)鉗爪、頂部與一對(duì)鉗爪鉸接而底部與線筒鉸接的中部支撐,所述控制機(jī)構(gòu)通過(guò)第一組鋼絲繩控制一對(duì)鉗爪的張開(kāi)、閉合、同向擺動(dòng),控制機(jī)構(gòu)通過(guò)第二鋼絲繩控制中部支撐的擺動(dòng);所述中部支撐呈圓錐狀,中部支撐的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)供第一組鋼絲繩通過(guò)的走線溝槽。
按上述技術(shù)方案,本發(fā)明所述微器械夾持機(jī)構(gòu)的工作原理如下:控制機(jī)構(gòu)通過(guò)纏繞第一組鋼絲繩的方式控制一對(duì)鉗爪的張開(kāi)、閉合、同向擺動(dòng),以實(shí)現(xiàn)一對(duì)鉗爪的夾持和左右擺動(dòng);控制機(jī)構(gòu)通過(guò)纏繞第二鋼絲繩的方式控制中部支撐的擺動(dòng),中部支撐帶動(dòng)一對(duì)鉗爪前后擺動(dòng);中部支撐為圓錐狀,第一組鋼絲繩藏于中部支撐內(nèi)凹的走線溝槽內(nèi),鉗爪機(jī)構(gòu)中部無(wú)其它器件,保證鉗爪機(jī)構(gòu)整體圓滑過(guò)渡,無(wú)棱角,避免對(duì)人體造成傷害。
所述鉗爪機(jī)構(gòu)設(shè)有對(duì)第一組鋼絲繩進(jìn)行導(dǎo)向的第一組導(dǎo)輪,第一組導(dǎo)輪位于線筒內(nèi),可有效地避免第一組導(dǎo)輪對(duì)人體造成傷害。
所述線筒內(nèi)固定設(shè)有第一軸和第二軸,第一軸和第二軸上下平行設(shè)置;所述中部支撐的底部鉸接在第一軸上;所述第一組導(dǎo)輪包括上導(dǎo)輪組和下導(dǎo)輪組,上導(dǎo)輪組鉸接在第一軸上,下導(dǎo)輪組鉸接在第二軸上。中部支撐的底部呈凸耳狀,并伸入線筒內(nèi),線筒旋轉(zhuǎn)而第一軸固定,以避免第一軸轉(zhuǎn)動(dòng)而傷害人體。同理,上導(dǎo)輪組和下導(dǎo)輪組轉(zhuǎn)動(dòng)而第二軸固定。所述第一組鋼絲繩繞過(guò)上導(dǎo)輪組后,再切向地經(jīng)過(guò)下導(dǎo)輪組,與控制機(jī)構(gòu)連接,如此設(shè)計(jì),可有效避免第一組鋼絲繩過(guò)度彎折,以延長(zhǎng)第一組鋼絲繩的使用壽命。
所述一對(duì)鉗爪中的任一鉗爪的根部開(kāi)設(shè)安裝槽口,一對(duì)鉗爪中的任一鉗爪的一側(cè)開(kāi)設(shè)徑向端子安裝孔和第一鋼絲繩溝槽,一對(duì)鉗爪中的任一鉗爪的另一側(cè)開(kāi)設(shè)軸向端子安裝孔和第二鋼絲繩溝槽,第一鋼絲繩溝槽的圓心角和第二鋼絲繩溝槽的圓心角均小于360度;一對(duì)鉗爪中的左鉗爪和右鉗爪交錯(cuò)安裝在一起,左鉗爪開(kāi)設(shè)軸向端子安裝孔的一側(cè)位于右鉗爪的安裝槽口內(nèi)。按上述說(shuō)明,所述左鉗爪和右鉗爪的結(jié)構(gòu)相同,通過(guò)同一軸鉸接在中部支撐頂部的U形凹槽內(nèi)。在中部支撐呈圓錐狀的前提下,所述左鉗爪和右鉗爪的交錯(cuò)安裝,使第一組鋼絲繩的排布偏向一側(cè),增大了第一組導(dǎo)輪放置的空間,使得導(dǎo)輪的直徑增大,鋼絲繩在導(dǎo)輪上纏繞的包角也相繼增大,從而延長(zhǎng)了鋼絲繩的使用壽命,并且提高了鋼絲繩的等效許用強(qiáng)度,將微器械夾持機(jī)構(gòu)的使用壽命整體提高。
所述控制機(jī)構(gòu)包括俯仰主動(dòng)導(dǎo)輪組、左主動(dòng)導(dǎo)輪組、右主動(dòng)導(dǎo)輪組;所述第二鋼絲繩的中部與中部支撐的底部固定連接,第二鋼絲繩的左端逆時(shí)針纏繞固定在俯仰主動(dòng)導(dǎo)輪組上,第二鋼絲繩的右端順時(shí)針纏繞固定在俯仰主動(dòng)導(dǎo)輪組上;與右鉗爪軸向端子安裝孔固定連接的右側(cè)張開(kāi)鋼絲繩逆時(shí)針纏繞固定在左主動(dòng)導(dǎo)輪組上,與右鉗爪徑向端子安裝孔固定連接的右側(cè)閉合鋼絲繩順時(shí)針纏繞固定在左主動(dòng)導(dǎo)輪組上;與左鉗爪軸向端子安裝孔固定連接的左側(cè)張開(kāi)鋼絲繩逆時(shí)針纏繞固定在右主動(dòng)導(dǎo)輪組上,與左鉗爪徑向端子安裝孔固定連接的左側(cè)閉合鋼絲繩順時(shí)針纏繞固定在右主動(dòng)導(dǎo)輪組上。
按上述說(shuō)明,俯仰主動(dòng)導(dǎo)輪組驅(qū)動(dòng)中部支撐作俯仰動(dòng)作,中部支撐帶動(dòng)一對(duì)鉗爪作前后擺動(dòng)。左主動(dòng)導(dǎo)輪組和右主動(dòng)導(dǎo)輪組可完成三種組合運(yùn)動(dòng):第一種,左主動(dòng)導(dǎo)輪組和右主動(dòng)導(dǎo)輪組同向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn);第二種,左主動(dòng)導(dǎo)輪組和右主動(dòng)導(dǎo)輪組同向順時(shí)針旋轉(zhuǎn);第三種,左主動(dòng)導(dǎo)輪組和右主動(dòng)導(dǎo)輪組反向旋轉(zhuǎn),即,左主動(dòng)導(dǎo)輪組逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)而右主動(dòng)導(dǎo)輪組順時(shí)針旋轉(zhuǎn),或者,左主動(dòng)導(dǎo)輪組順時(shí)針旋轉(zhuǎn)而右主動(dòng)導(dǎo)輪組逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。上述三種組合運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)一對(duì)鉗爪完成張開(kāi)動(dòng)作、閉合動(dòng)作、同向擺動(dòng)(左鉗爪和右鉗爪同向左擺,或,左鉗爪和右鉗爪同向右擺)。
所述走線溝槽包括位于中部支撐左側(cè)的左側(cè)走線溝槽和位于中部支撐右側(cè)的右側(cè)走線溝槽;與右鉗爪軸向端子安裝孔固定連接的右側(cè)張開(kāi)鋼絲繩、與左鉗爪徑向端子安裝孔固定連接的左側(cè)閉合鋼絲繩位于一對(duì)鉗爪的前側(cè),與右鉗爪徑向端子安裝孔固定連接的右側(cè)閉合鋼絲繩、與左鉗爪軸向端子安裝孔固定連接的左側(cè)張開(kāi)鋼絲繩位于一對(duì)鉗爪的后側(cè);右側(cè)張開(kāi)鋼絲繩和左側(cè)閉合鋼絲繩向下穿過(guò)左側(cè)走線溝槽后繞過(guò)第一組導(dǎo)輪的左側(cè)上導(dǎo)輪組,再切向經(jīng)過(guò)第一組導(dǎo)輪的左側(cè)下導(dǎo)輪組,所述右側(cè)張開(kāi)鋼絲繩繞過(guò)左側(cè)上導(dǎo)輪組的左內(nèi)側(cè)上導(dǎo)輪后,再經(jīng)過(guò)左側(cè)下導(dǎo)輪組的左內(nèi)側(cè)下導(dǎo)輪,所述左側(cè)閉合鋼絲繩繞過(guò)左側(cè)上導(dǎo)輪組的左外側(cè)上導(dǎo)輪后,再經(jīng)過(guò)左側(cè)下導(dǎo)輪組的左外側(cè)下導(dǎo)輪;右側(cè)閉合鋼絲繩和左側(cè)張開(kāi)鋼絲繩向下穿過(guò)右側(cè)走線溝槽后繞過(guò)第一組導(dǎo)輪的右側(cè)上導(dǎo)輪組,再切向經(jīng)過(guò)第一組導(dǎo)輪的右側(cè)下導(dǎo)輪組,所述右側(cè)閉合鋼絲繩繞過(guò)右側(cè)上導(dǎo)輪組的右外側(cè)上導(dǎo)輪后,再經(jīng)過(guò)右側(cè)下導(dǎo)輪組的右外側(cè)下導(dǎo)輪,所述左側(cè)張開(kāi)鋼絲繩繞過(guò)右側(cè)上導(dǎo)輪組的右內(nèi)側(cè)上導(dǎo)輪后,再經(jīng)過(guò)右側(cè)下導(dǎo)輪組的右內(nèi)側(cè)下導(dǎo)輪。所述中部支撐與第一軸鉸接的底部位于左側(cè)上導(dǎo)輪組和右側(cè)上導(dǎo)輪組之間。
本發(fā)明所述微器械夾持機(jī)構(gòu)的有益效果在于:
第一,在保證一對(duì)鉗爪俯仰、偏擺以及夾持自由度的條件下,將對(duì)第一組鋼絲繩進(jìn)行導(dǎo)向的第一組導(dǎo)輪置于線筒內(nèi),中部支撐為圓錐狀,兩側(cè)對(duì)稱(chēng)有走線溝槽,中部無(wú)其它器件,保證鉗爪機(jī)構(gòu)整體圓滑過(guò)渡,無(wú)棱角,避免對(duì)人體造成傷害。
第二,通過(guò)兩側(cè)鉗頭,即,左鉗爪和右鉗爪的交錯(cuò)連接,將連接左鉗爪和右鉗爪的第一組鋼絲繩的排布偏向一端,增大了第一組導(dǎo)輪放置的空間,使得導(dǎo)輪的直徑增大,鋼絲繩在導(dǎo)輪上纏繞的包角也相繼增大,從而延長(zhǎng)了鋼絲繩的使用壽命,并且提高了鋼絲繩的等效許用強(qiáng)度,將微器械夾持機(jī)構(gòu)的使用壽命整體提高。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明:
圖1為本發(fā)明一種用于微創(chuàng)外科手術(shù)的微器械夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為圖1中鉗爪機(jī)構(gòu)10的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為圖2中從后方觀察鉗爪機(jī)構(gòu)10所得的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4為圖2中從側(cè)面觀察鉗爪機(jī)構(gòu)10所得的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5為圖2中左鉗爪11-1的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6為圖5中從后方觀察左鉗爪11-1所得的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖7為圖2中右鉗爪11-2的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖8為圖7中從后方觀察右鉗爪11-2所得的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖9為圖1中控制機(jī)構(gòu)30的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中符號(hào)說(shuō)明:
10、鉗爪機(jī)構(gòu);11、一對(duì)鉗爪;11-1、左鉗爪;11-2、右鉗爪;110、安裝槽口;111、徑向端子安裝孔;112、軸向端子安裝孔;12、中部支撐;120、走線溝槽;121、第三軸;122、第二鋼絲繩端子孔;13、線筒;131、第一軸;132、第二軸;
20、碳纖維管;
30、控制機(jī)構(gòu);300、機(jī)構(gòu)底板;31、俯仰主動(dòng)導(dǎo)輪組;32、左主動(dòng)導(dǎo)輪組;33、右主動(dòng)導(dǎo)輪組;34、縱向?qū)л啠?5、橫向?qū)л啠?/p>
41、右側(cè)張開(kāi)鋼絲繩;42、右側(cè)閉合鋼絲繩;43、左側(cè)張開(kāi)鋼絲繩;44、左側(cè)閉合鋼絲繩;45、第二鋼絲繩;
511、左內(nèi)側(cè)上導(dǎo)輪;512、左外側(cè)上導(dǎo)輪;513、右外側(cè)上導(dǎo)輪;514、右內(nèi)側(cè)上導(dǎo)輪;521、左內(nèi)側(cè)下導(dǎo)輪;522、左外側(cè)下導(dǎo)輪;523、右外側(cè)下導(dǎo)輪;524、右內(nèi)側(cè)下導(dǎo)輪。
具體實(shí)施方式
如圖1,一種用于微創(chuàng)外科手術(shù)的微器械夾持機(jī)構(gòu),包括由碳纖維管20連接的鉗爪機(jī)構(gòu)10和控制機(jī)構(gòu)30。
如圖2,所述鉗爪機(jī)構(gòu)包括一對(duì)鉗爪11、頂部與一對(duì)鉗爪鉸接而底部與線筒13鉸接的中部支撐12。
結(jié)合圖5至圖8,所述一對(duì)鉗爪11包括左鉗爪11-1和右鉗爪11-2,左鉗爪11-1和右鉗爪11-2中,任一鉗爪的根部開(kāi)設(shè)安裝槽口110,任一鉗爪的一側(cè)開(kāi)設(shè)徑向端子安裝孔111和第一鋼絲繩溝槽,任一鉗爪的另一側(cè)開(kāi)設(shè)軸向端子安裝孔112和第二鋼絲繩溝槽,第一鋼絲繩溝槽的圓心角和第二鋼絲繩溝槽的圓心角均小于360度。左鉗爪11-1和右鉗爪11-2交錯(cuò)安裝在一起,左鉗爪開(kāi)設(shè)軸向端子安裝孔的一側(cè)位于右鉗爪的安裝槽口內(nèi)。
結(jié)合圖2至圖4,所述中部支撐12呈圓錐狀,中部支撐12的上部開(kāi)設(shè)U形槽,U形槽內(nèi)固定設(shè)有第三軸121,中部支撐12的中部錐體對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)左側(cè)走線溝槽和右側(cè)走線溝槽,中部支撐12的底部開(kāi)第二鋼絲繩端子孔122及導(dǎo)向第二鋼絲繩45的溝槽。
結(jié)合圖2至圖4,所述線筒13的上部開(kāi)設(shè)U型槽,線筒13的下部為與碳纖維管20相連配合面。所述線筒13的U型槽內(nèi)設(shè)有對(duì)第一組鋼絲繩進(jìn)行導(dǎo)向的第一組導(dǎo)輪;所述線筒13的U型槽內(nèi)固定設(shè)有第一軸131和第二軸132,第一軸和第二軸上下平行設(shè)置。所述中部支撐12的底部鉸接在第一軸上;所述第一組導(dǎo)輪包括上導(dǎo)輪組和下導(dǎo)輪組,上導(dǎo)輪組鉸接在第一軸上,下導(dǎo)輪組鉸接在第二軸上。
如圖9,所述控制機(jī)構(gòu)30包括安裝在機(jī)構(gòu)底板300上的俯仰主動(dòng)導(dǎo)輪組31、左主動(dòng)導(dǎo)輪組32、右主動(dòng)導(dǎo)輪組33,仰主動(dòng)導(dǎo)輪組31、左主動(dòng)導(dǎo)輪組32、右主動(dòng)導(dǎo)輪組33沿機(jī)構(gòu)底板的圓周向均勻分布。機(jī)構(gòu)底板300的中央處設(shè)有三對(duì)縱向?qū)л?4和三對(duì)橫向?qū)л?5,三對(duì)縱向?qū)л?4和三對(duì)橫向?qū)л?5均沿圓周向均勻分布。三對(duì)縱向?qū)л單挥谌龑?duì)橫向?qū)л喌膬?nèi)側(cè),三對(duì)橫向?qū)л單挥诟┭鲋鲃?dòng)導(dǎo)輪組31、左主動(dòng)導(dǎo)輪組32、右主動(dòng)導(dǎo)輪組33的內(nèi)側(cè)。
參考圖2至圖8、圖9,所述右鉗爪軸向端子安裝孔固定連接有右側(cè)張開(kāi)鋼絲繩41,左鉗爪徑向端子安裝孔固定連接有左側(cè)閉合鋼絲繩44,右側(cè)張開(kāi)鋼絲繩41和左側(cè)閉合鋼絲繩44位于一對(duì)鉗爪11的前側(cè);所述右鉗爪徑向端子安裝孔固定連接有右側(cè)閉合鋼絲繩42,左鉗爪軸向端子安裝孔固定連接有左側(cè)張開(kāi)鋼絲繩43,右側(cè)閉合鋼絲繩42和左側(cè)張開(kāi)鋼絲繩43位于一對(duì)鉗爪的后側(cè)。所述中部支撐12的第二鋼絲繩端子孔122固定連接第二鋼絲繩45的中部。
上述右側(cè)張開(kāi)鋼絲繩41和左側(cè)閉合鋼絲繩44向下穿過(guò)左側(cè)走線溝槽后繞過(guò)第一組導(dǎo)輪的左側(cè)上導(dǎo)輪組,再切向經(jīng)過(guò)第一組導(dǎo)輪的左側(cè)下導(dǎo)輪組,所述右側(cè)張開(kāi)鋼絲繩繞過(guò)左側(cè)上導(dǎo)輪組的左內(nèi)側(cè)上導(dǎo)輪511后,再經(jīng)過(guò)左側(cè)下導(dǎo)輪組的左內(nèi)側(cè)下導(dǎo)輪521,所述左側(cè)閉合鋼絲繩繞過(guò)左側(cè)上導(dǎo)輪組的左外側(cè)上導(dǎo)輪512后,再經(jīng)過(guò)左側(cè)下導(dǎo)輪組的左外側(cè)下導(dǎo)輪522。上述右側(cè)閉合鋼絲繩42和左側(cè)張開(kāi)鋼絲繩43向下穿過(guò)右側(cè)走線溝槽后繞過(guò)第一組導(dǎo)輪的右側(cè)上導(dǎo)輪組,再切向經(jīng)過(guò)第一組導(dǎo)輪的右側(cè)下導(dǎo)輪組,所述右側(cè)閉合鋼絲繩繞過(guò)右側(cè)上導(dǎo)輪組的右外側(cè)上導(dǎo)輪513后,再經(jīng)過(guò)右側(cè)下導(dǎo)輪組的右外側(cè)下導(dǎo)輪523,所述左側(cè)張開(kāi)鋼絲繩繞過(guò)右側(cè)上導(dǎo)輪組的右內(nèi)側(cè)上導(dǎo)輪514后,再經(jīng)過(guò)右側(cè)下導(dǎo)輪組的右內(nèi)側(cè)下導(dǎo)輪524。
上述右側(cè)張開(kāi)鋼絲繩41經(jīng)第二對(duì)縱向?qū)л喓偷诙?duì)橫向?qū)л喓?,逆時(shí)針纏繞固定在左主動(dòng)導(dǎo)輪組上,右側(cè)閉合鋼絲繩42經(jīng)第二對(duì)縱向?qū)л喓偷诙?duì)橫向?qū)л喓?,順時(shí)針纏繞固定在左主動(dòng)導(dǎo)輪組上。上述左側(cè)張開(kāi)鋼絲繩43經(jīng)第三對(duì)縱向?qū)л喓偷谌龑?duì)橫向?qū)л喓?,逆時(shí)針纏繞固定在右主動(dòng)導(dǎo)輪組上,左側(cè)閉合鋼絲繩44經(jīng)第三對(duì)縱向?qū)л喓偷谌龑?duì)橫向?qū)л喓螅槙r(shí)針纏繞固定在右主動(dòng)導(dǎo)輪組上。所述第二鋼絲繩的左端經(jīng)第一對(duì)縱向?qū)л喓偷谝粚?duì)橫向?qū)л喓螅鏁r(shí)針纏繞固定在俯仰主動(dòng)導(dǎo)輪組上,第二鋼絲繩的右端經(jīng)第一對(duì)縱向?qū)л喓偷谝粚?duì)橫向?qū)л喓螅槙r(shí)針纏繞固定在俯仰主動(dòng)導(dǎo)輪組上
實(shí)際操作中,俯仰主動(dòng)導(dǎo)輪組31、左主動(dòng)導(dǎo)輪組32、右主動(dòng)導(dǎo)輪組33中的被動(dòng)撥輪因受到驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng),在軸向做順時(shí)針、逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn),被動(dòng)撥輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)順時(shí)針、逆時(shí)針固定在其上的相應(yīng)鋼絲繩進(jìn)行拉緊、放松運(yùn)動(dòng),從而使得左主動(dòng)導(dǎo)輪組32和右主動(dòng)導(dǎo)輪組33帶動(dòng)左鉗爪11-1和右鉗爪11-2完成了前端一對(duì)鉗爪11的閉合及張開(kāi)運(yùn)動(dòng),俯仰主動(dòng)導(dǎo)輪組31帶動(dòng)前端一對(duì)鉗爪進(jìn)行俯仰運(yùn)動(dòng),即前后擺動(dòng)。
以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式,對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員,依據(jù)本發(fā)明的思想,在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處,本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。