手术用器械和包括其的手术机器人的制作方法

专利2025-05-04  12


本发明涉及一种手术用器械和包括其的手术机器人,具体涉及一种手术用器械和包括其的手术机器人,其中,所述手术用器械可以安装在机器人手臂上或可手动操作以用于腹腔镜手术或各种其他手术。


背景技术:

1、在医学上,手术是指通过利用医疗器械切割、切开或操纵皮肤、粘膜或其他组织来治疗疾病。特别地,通过切开手术部位的皮肤并对其里面的器官进行治疗、成型或去除的开腹手术会导致出血、副作用、患者疼痛和疤痕等问题。

2、因此,近年来,作为替代方案,通过在皮肤中形成预定孔并仅插入诸如腹腔镜、手术器械、显微手术显微镜之类的医疗装置来进行的手术或使用机器人(robot)的手术备受关注。

3、此处,手术机器人是指具有可代替外科医生进行手术活动的功能的机器人。这些手术机器人的优点是能够比人类更加准确、精确地进行动作,并且可以进行远程手术。

4、目前全世界正在研发的手术机器人包括骨科手术机器人、腹腔镜手术机器人、立体定向手术机器人等。此处,腹腔镜手术机器人是利用腹腔镜和微型手术器械进行微创手术的机器人。

5、腹腔镜手术是一种通过在腹腔区域钻一个或多个小孔并插入作为内窥镜的腹腔镜以查看腹腔内部来进行手术的尖端手术技术,也是未来有望发展的一个领域。当前的腹腔镜安装有计算机芯片,可以获得比肉眼看到的更清晰和放大的图像,并且已经发展到当使用专门设计的腹腔镜手术器械,同时通过显示器查看屏幕时,可以进行任何类型的手术。

6、另外,虽然腹腔镜手术的范围与开腹手术几乎相同,但其与开腹手术相比具有并发症更少、术后可以更早地开始进行治疗、有利于保持手术患者的体力或免疫功能的优点。因此,在美国和欧洲等地,腹腔镜手术逐渐被视为治疗结肠癌等的标准手术。

7、同时,手术机器人一般由主机器人和手术机器人组成。当手术人员操作设置在主机器人中的操纵杆(例如,手柄)时,通过操作结合到手术机器人的机器人手臂或由机器人手臂抓握的手术器械来进行手术。


技术实现思路

1、技术问题

2、本发明的目的在于提供一种手术用器械,其中,所述手术用器械安装在机器人手臂上或可手动操作以用于腹腔镜手术或各种手术,其补偿在俯仰动作时发生的钳口导线的移动,使得俯仰动作和偏转动作/致动动作独立且顺利地进行。

3、技术方案

4、根据本发明一实施例提供一种手术用器械,其特征在于,包括:末端工具,

5、其包括一个或多个钳口以及形成为与所述钳口结合且与所述钳口一起可围绕第一轴旋转的末端工具钳口滑轮,并且形成为至少能够进行俯仰旋转和偏航旋转;钳口导线,其结合于所述末端工具钳口滑轮,从而随所述末端工具钳口滑轮的旋转移动;连接部,其向一方向延长形成,并且所述钳口导线穿过其内部,并且所述末端工具结合于其一端部;以及驱动部,其结合于所述连接部的另一端部,并且用于控制所述末端工具的所述俯仰旋转和所述偏航旋转,其中,所述驱动部包括:驱动部钳口滑轮,其形成为可围绕第二轴旋转,并且形成为所述钳口导线的至少一部分缠绕在其上;

6、以及驱动部钳口旋转轴,其形成为可围绕与所述第二轴不同的第三轴旋转,并且可以在与所述驱动部钳口滑轮的中心保持预设的间隔的状态下进行相对移动,并且围绕所述驱动部钳口滑轮的中心公转,并且与所述钳口导线结合,其中,所述钳口导线通过所述驱动部钳口旋转轴的旋转来移动,从而使所述末端工具钳口滑轮和所述钳口旋转,从所述驱动部钳口滑轮中退绕出去的两股分支的所述钳口导线依次缠绕在所述驱动部钳口滑轮、所述驱动部钳口旋转轴和所述驱动部钳口滑轮上之后向所述末端工具侧延长,当所述驱动部钳口旋转轴相对于所述驱动部钳口滑轮相对移动时,所述驱动部中的所述钳口导线的总长度发生变化,从而使所述末端工具进行所述俯仰旋转。

7、在本发明中,其进一步包括:驱动部俯仰滑轮,其布置为与所述驱动部钳口滑轮相邻,并且形成为可围绕所述第二轴旋转,其中,所述驱动部钳口旋转轴形成为可相对于所述驱动部俯仰滑轮相对移动,从而形成为当所述驱动部俯仰滑轮旋转时,所述驱动部钳口旋转轴相对于所述第二轴的相对位置发生变化。

8、在本发明中,其特征在于,所述驱动部俯仰滑轮的旋转中心与所述驱动部钳口旋转轴的旋转中心的相对距离保持恒定。

9、在本发明中,其特征在于,当所述驱动部俯仰滑轮旋转时,所述驱动部钳口旋转轴与所述驱动部俯仰滑轮联动地移动。

10、在本发明中,其特征在于,当所述驱动部俯仰滑轮围绕所述第二轴旋转时,

11、所述驱动部钳口旋转轴相对于所述驱动部俯仰滑轮相对移动,从而使所述驱动部中的所述钳口导线的总长度发生变化。

12、在本发明中,其特征在于,由所述驱动部俯仰滑轮的旋转引起的所述驱动部中的所述钳口导线的总长度变化,也使所述末端工具中的所述钳口导线的总长度发生变化。

13、在本发明中,其特征在于,即使通过所述驱动部俯仰滑轮的旋转来使所述驱动部中的所述钳口导线的总长度发生变化,所述钳口导线的总长度也保持恒定。

14、在本发明中,其进一步包括:末端工具钳口俯仰主滑轮,其形成为与所述末端工具钳口滑轮相邻,并且形成为可围绕与所述第一轴不同的第四轴旋转;末端工具钳口俯仰副滑轮,其形成为与所述末端工具钳口俯仰主滑轮相邻,并且形成为可围绕与所述第一轴不同的第五轴旋转。

15、在本发明中,其特征在于,当所述末端工具进行俯仰旋转时,从所述末端工具钳口滑轮中退绕出去后经过所述末端工具钳口俯仰主滑轮和所述末端工具钳口俯仰副滑轮的所述钳口导线的两股分支向相同方向同时移动。

16、在本发明中,其特征在于,以垂直于所述第一轴且包括所述第四轴的一平面为准,从所述末端工具钳口滑轮中退绕出去的两股分支的所述钳口导线相对于所述一平面布置在同一侧。

17、在本发明中,其特征在于,所述钳口包括第一钳口和第二钳口,所述末端工具钳口滑轮包括与所述第一钳口结合的末端工具第一钳口滑轮和与所述第二钳口结合的末端工具第二钳口滑轮,所述钳口导线包括结合于所述末端工具第一钳口滑轮的第一钳口导线和结合于所述末端工具第二钳口滑轮的第二钳口导线。

18、在本发明中,其特征在于,以垂直于所述第一轴且包括所述第四轴的平面为准,从所述末端工具第一钳口滑轮中退绕出去的两股分支的所述第一钳口导线相对于所述平面布置在任意一侧,从所述末端工具第二钳口滑轮中退绕出去的两股分支的所述第二钳口导线相对于所述平面布置在另一侧。

19、在本发明中,其特征在于,所述钳口导线形成为依次与所述末端工具钳口滑轮、末端工具钳口俯仰主滑轮和所述末端工具钳口俯仰副滑轮接触。

20、在本发明中,其进一步包括:末端工具俯仰滑轮,其布置为与所述末端工具钳口滑轮相邻,并且形成为可围绕所述第四轴或所述第五轴旋转;以及俯仰导线,其分别结合于所述末端工具俯仰滑轮和所述驱动部俯仰滑轮,从而连接所述末端工具俯仰滑轮和所述驱动部俯仰滑轮。

21、在本发明中,其特征在于,所述驱动部俯仰滑轮的旋转量和所述末端工具俯仰滑轮的旋转量是实质上相同的。

22、在本发明中,其特征在于,当所述驱动部俯仰滑轮以与第一角度相同的角度自转时,所述驱动部钳口旋转轴以与所述第一角度相同的角度公转,当所述驱动部俯仰滑轮以与所述第一角度相同的角度自转时,所述末端工具俯仰滑轮和所述末端工具钳口俯仰主滑轮以与第二角度相同的角度旋转。

23、在本发明中,其特征在于,包括至少一个或多个驱动部副中介滑轮,其布置为与所述驱动部钳口滑轮相邻,并且将所述钳口导线从所述末端工具传递到所述驱动部钳口滑轮,所述钳口导线依次经过所述驱动部副中介滑轮、所述驱动部钳口滑轮和所述驱动部钳口旋转轴。

24、在本发明中,其特征在于,当所述驱动部俯仰滑轮旋转时,所述驱动部钳口旋转轴随之旋转,并且所述钳口导线从所述驱动部副中介滑轮的进入地点经过所述驱动部钳口滑轮后到从所述驱动部钳口旋转轴的退出地点的路径长度发生变化。

25、在本发明中,其特征在于,当所述驱动部俯仰滑轮旋转时,在连接所述末端工具钳口滑轮和所述驱动部钳口旋转轴的所述钳口导线的布置路径上,从所述钳口导线第一次与所述驱动部钳口滑轮接触的地点到所述钳口导线最后与所述驱动部钳口滑轮接触的地点的所述钳口导线的路径长度发生变化。

26、在本发明中,其特征在于,所述驱动部钳口滑轮形成为可围绕所述第二轴自转,所述驱动部钳口旋转轴形成为可围绕所述第二轴公转。

27、在本发明中,其特征在于,当所述驱动部俯仰滑轮围绕所述第二轴自转时,

28、与所述驱动部俯仰滑轮连接的所述驱动部钳口旋转轴围绕所述第二轴公转,从而使所述驱动部中的所述钳口导线的总长度发生变化。

29、在本发明中,其特征在于,当所述驱动部俯仰滑轮围绕所述第二轴旋转时,

30、在所述驱动部钳口旋转轴与所述第二轴间隔开一定距离的状态下,在所述驱动部钳口旋转轴与所述第二轴保持一定距离的同时,整个所述驱动部钳口旋转轴围绕所述第二轴旋转。

31、在本发明中,其特征在于,进一步包括基板,其形成为与所述驱动部俯仰滑轮一起围绕所述第二轴旋转,其中,所述驱动部钳口旋转轴形成在所述基板上。

32、在本发明中,其特征在于,两个或多个孔部形成在所述基板上,并且驱动部钳口旋转轴布置于所述每个孔部中至少一个中。

33、在本发明中,其特征在于,所述基板刚性连接所述驱动部俯仰滑轮和所述驱动部钳口旋转轴,从而当所述驱动部俯仰滑轮围绕所述第二轴自转时,所述驱动部钳口旋转轴围绕所述第二轴公转。

34、在本发明中,其特征在于,当所述驱动部钳口旋转轴围绕所述第二轴公转时,缠绕在所述驱动部钳口滑轮上的所述钳口导线的长度发生变化。

35、在本发明中,其特征在于,即使所述驱动部钳口滑轮旋转,所述驱动部中的所述钳口导线的总长度也保持恒定。

36、在本发明中,其特征在于,所述钳口导线分别与所述末端工具钳口滑轮和所述驱动部钳口滑轮结合,从而在整体上形成闭环。

37、在本发明中,其特征在于,所述偏航旋转为所述末端工具钳口滑轮围绕所述第一轴自转的动作,所述俯仰旋转为所述末端工具钳口滑轮围绕与所述第一轴不同的第四轴公转的动作。

38、根据本发明一实施例提供一种手术机器人,其特征在于,包括:一个或多个机器人手臂单元,其通过手术人员的手柄操作来执行动作;以及手术用器械,其结合于所述机器人手臂单元,其中,所述手术用器械包括:末端工具,其包括一个或多个钳口以及形成为与所述钳口结合且与所述钳口一起可围绕第一轴旋转的末端工具钳口滑轮,并且形成为至少能够进行俯仰旋转和偏航旋转;钳口导线,其结合于所述末端工具钳口滑轮,从而随所述末端工具钳口滑轮的旋转移动;连接部,其向一方向延长形成,并且所述钳口导线穿过其内部,并且所述末端工具结合于其一端部;驱动部,其结合于所述连接部的另一端部,并且用于控制所述末端工具的所述俯仰旋转和所述偏航旋转,其中,所述驱动部包括:驱动部钳口滑轮,其形成为可围绕第二轴旋转,并且形成为所述钳口导线的至少一部分缠绕在其上;

39、以及驱动部钳口旋转轴,其形成为可围绕与所述第二轴不同的第三轴旋转,并且可以在与所述驱动部钳口滑轮的中心保持预设的间隔的状态下进行相对移动,并且围绕所述驱动部钳口滑轮的中心公转,并且与所述钳口导线结合,其中,所述钳口导线通过所述驱动部钳口旋转轴的旋转来移动,从而使所述末端工具钳口滑轮和所述钳口旋转,从所述驱动部钳口滑轮中退绕出去的两股分支的所述钳口导线依次缠绕在所述驱动部钳口滑轮、所述驱动部钳口旋转轴和所述驱动部钳口滑轮上之后向所述末端工具侧延长,当所述驱动部钳口旋转轴相对于所述驱动部钳口滑轮相对移动时,所述驱动部中的所述钳口导线的总长度发生变化,从而使所述末端工具进行所述俯仰旋转。

40、有益效果

41、根据本发明,可以获得以下效果,补偿在俯仰动作时发生的钳口导线的移动,使得俯仰动作和偏转动作/致动动作独立且顺利地进行。

42、附图简单说明

43、图1为示出安装有根据本发明一实施例的手术用器械的手术机器人系统的概念图。

44、图2为示出图1的手术机器人系统的内部组成的框图。

45、图3为示出图1的手术机器人系统的手术机器人和安装在其上的手术用器械的透视图。

46、图4为示出从图3中去除器械外壳后的状态的图。

47、图5为示出从图3的手术机器人中去除手术用器械后的状态的图。

48、图6为示出根据本发明一实施例的手术用器械的透视图。

49、图7和图8为图6的手术用器械的末端工具的透视图。

50、图9和图10为图6的手术用器械的末端工具的平面图。

51、图11为示出在现有的手术用器械中处于中立状态的图。

52、图12为示出在图11的手术用器械中执行俯仰补偿时的图。

53、图13为对图11的手术用器械的俯仰动作补偿的概念图。

54、图14为对图6的手术用器械的俯仰动作补偿的概念图。

55、图15至图18为示出图6的手术用器械的驱动部的透视图。

56、图19和图20为示出图6的手术用器械的驱动部的平面图。

57、图21为示出图6的手术用器械的驱动部的侧视图。

58、图22为示出图15的驱动部的底面透视图。

59、图23为部分地示出与图15的驱动部中第一钳口相关的组成的图。

60、图24为部分地示出与图15的驱动部中第二钳口相关的组成的图。

61、图25为示出图6的手术用器械的驱动部的平面图。

62、图26为示出图25中的手术用器械的末端工具的图。

63、图27为示出在图25和图26中手术用器械执行俯仰动作时的驱动部和末端工具的图。

64、图28为示出在图25和图26中向与图27相反的方向执行俯仰动作时的驱动部和末端工具的图。

65、图29为示出图6的手术用器械的驱动部和末端工具的平面图。

66、图30为示出图6的手术用器械执行偏航动作时的驱动部和末端工具的图。

67、图31至图33为示出根据本发明一实施例的电机组的透视图。

68、图34为示出图31的电机组的底面透视图。

69、图35为示出图31的电机组的平面图。

70、图36为示出在图31中由俯仰驱动电机旋转的状态的图。

71、图37为示出在图31中由第二钳口驱动电机旋转的状态的图。

72、图38为示出在图31中由俯仰驱动电机和第二钳口驱动电机旋转的状态的图。

73、图39和图40为示出根据本发明另一实施例的驱动部的透视图。

74、图41为示出根据本发明另一实施例的驱动部的平面图。

75、图42为示出根据本发明另一实施例的驱动部的底面透视图。

76、图43和图44为示出根据本发明再一实施例的驱动部的透视图。

77、图45为示出根据本发明再一实施例的的驱动部的平面图。

78、图46为示出根据本发明再一实施例的驱动部的底面透视图。

79、图47至图51为示出根据本发明另一实施例的电机组的透视图。

80、图52为示出根据本发明另一实施例的电机组的平面图。

81、图53为示出在图51中由俯仰驱动电机旋转的状态的图。

82、图54至图56为依次示出由俯仰驱动电机旋转的状态的放大图。

83、图57为示出在图51中由第二钳口驱动电机旋转的状态的图。

84、图58为示出在图51中由俯仰驱动电机和第二钳口驱动电机旋转的状态的图。

85、最佳模式

86、由于本发明可以进行各种变形,具有各种实施例,因此将在附图中示出并在具体实施方式中详细描述具体实施例。但是,这并非要将本发明限制于具体实施例,应当理解为包括本发明的思想及技术范围内包含的所有变换、等同物和替代物。在描述本发明时,如果确定相关公知技术的具体描述可能模糊本发明的主旨,则将省略对那部分的详细描述。

87、诸如第一和第二等之类的术语可以用于描述各种组成元件,但所述组成元件不应受到所述术语的限制。这些术语仅用于区分一个组成元件与另一个组成元件的目的。

88、本技术中所使用的术语仅用于描述具体实施例,并不用于限制本发明。单数表达包括复数表达,除非上下文另有明确规定。在本技术中,术语“包括”或“具有”等旨在表示存在说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、组成元件、部件或其组合,应当理解为不提前排除一个或多个其他特征或数字、步骤、动作、组成元件、部件或其组合的存在或添加的可能性。

89、在下文中,将参见附图对本发明的实施例进行详细描述,在参见附图的描述中,对相同或相应的组成元件标注相同的附图符号并省略对其的重复描述。

90、另外,应当理解为在描述本发明的各个实施例时,没有必要对每个实施例独立地进行说明或实施,每个实施例中所描述的技术思想可以与单独描述的其他实施例相结合地进行说明或实施。

91、

92、手术用器械手术用器械图1为示出安装有根据本发明一实施例的手术用器械的手术机器人系统的概念图。图2为示出图1的手术机器人系统的内部组成的框图。图3为示出图1的手术机器人系统的手术机器人和安装在其上的手术用器械的透视图。

93、参考图1至图3,手术机器人系统1包括主机器人10、手术机器人20和

94、手术用器械30。

95、主机器人10包括操作构件10a和显示构件10b,并且手术机器人20包括一个或多个机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23。

96、详细地,主机器人10设置有操作构件10a,使得手术人员能够用双手抓

97、握并操作主机器人10。如图1所示,操作构件10a可以实现为两个或多

98、个手柄,并且根据手术人员的手柄操作的操作信号通过有线或无线通信网络传输到手术机器人20,从而控制机器人手臂单元21、机器人手臂单元

99、22和机器人手臂单元23。即,通过手术人员的手柄操作可以执行机器人

100、手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23的位置移动、旋

101、转和切割动作等手术动作。

102、例如,手术人员可以通过手柄形状的操作杆来操作机器人手臂单元21、

103、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23。这种操作杆可以根据其操作方式具有各种机构组成,并且可以以各种形式提供,以操作手术机器人20

104、的机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23和/或其他手术设备,例如用于操作机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23的动作的主手柄,以及添加在主机器人10上以启动整个系统功能的诸如摇杆、键盘、轨迹球、脚踏板、触摸屏之类的各种输入工具。此处,操作构件10a不限于手柄的形状,只要其能够通过诸如有线或无线通信网络之类的网络来控制机器人手臂单元21、机器人手臂单元22

105、和机器人手臂单元23的动作,就可以没有任何限制地适用。

106、或者,为了实现用户输入,可以适用语音输入或动作输入等。即,腹腔镜可以随用户在头上佩戴安装有传感器的眼镜或头戴式显示器(hmd,head

107、mount display)的情况下转移视线的方向移动。或者,还可以在用户发

108、出“左”、“右”、“第一手臂”和“第二手臂”等语音命令时对其进行识别并进行动作。

109、通过稍后描述的腹腔镜拍摄到的图像作为画面图片显示在主机器人10的显示构件10b上。另外,预定的虚拟操作面板可以与通过腹腔镜拍摄到的图像一起显示或独立地显示在显示构件10b上。将省略对虚拟操作面板的布置、组成等的详细描述。

110、此处,显示构件10b可以由一个或多个监视器组成,并且手术时所需的信息可以单独地显示在每个监视器上。监视器的数量可以根据需要显示的信息的类型或种类来不同地确定。

111、同时,手术机器人20可以包括一个或多个机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23。此处,每个机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23可以以能够彼此独立地动作的模块形式提供,此时,还可以将用于防止每个机器人手臂单元21、机器人手臂单

112、元22和机器人手臂单元23之间的碰撞的算法适用于手术机器人系统1。

113、一般而言,机器人手臂是指具有与人的手臂和/或手腕类似的功能且能够

114、将预定工具附接到手腕部位的装置。在本说明书中,机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23可以定义为囊括诸如上臂、下臂、手腕和肘部之类的组成元件以及结合到所述手腕部位的手术用器械等的概念。或者,可以将其定义为仅包括用于驱动手术用器械的组成元件的概念,而不包括结合到手腕部位的手术用器械。

115、这样,手术机器人20的机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器

116、人手臂单元23可以实现为以多个自由度驱动。机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23可以组成为包括例如插入到患者手术部位的手术器械、根据手术位置使手术器械向偏转(yaw)方向旋转的偏

117、转驱动部、使手术器械向垂直于偏转驱动部的旋转驱动的俯仰(pitch)

118、方向旋转的俯仰驱动部、使手术器械向长度方向移动的输送驱动部、使手术器械旋转的旋转驱动部以及驱动手术器械的末端的末端执行器(end

119、effector)以切开或切割手术病灶的手术器械驱动部。然而,机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23的组成不限于此,并且应当理解,这些示例并不限制本发明的权利范围。此处,将省略对实际控制过程的详细描述,例如通过手术人员操作操作构件10a来使机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23向相应方向旋转和

120、移动等。

121、此处,手术用器械30可以附接到机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23中的两个,并且腹腔镜可以附接到其中一个。另外,主刀医生可以通过主机器人10来选择要控制的机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23。如上所述,主刀医生通过主机器人

122、10直接操纵总共三个或多个手术器械,使各种器械的操作能够按照主刀

123、医生的意图准确且自由地进行,而无需手术助手。

124、同时,可以提供一个或多个手术机器人20以对患者进行手术,用于通过显示构件10b将手术部位显示为画面图片的腹腔镜可以实现为独立的手术机器人20。另外,如上所述,本发明实施例可以普遍用于使用除腹腔镜

125、之外的各种手术内窥镜(例如,胸腔镜、关节镜、鼻镜等)的手术。

126、参考图2,在本发明一实施例中,主机器人10可以包括图像输入部11、

127、屏幕显示部12、用户输入部13、操作信号生成部14、控制部15、存储器16、存储部17和通信部18。

128、图像输入部11可以通过有线或无线通信网络来接收通过设置在手术机器人20的腹腔镜上的摄像头拍摄到的图像。

129、屏幕显示部12输出与通过图像输入部11接收到的图像相对应的画面图片作为视觉信息。另外,当输入受试者的生物信息时,屏幕显示部12还可以输出与其相对应的信息。另外,屏幕显示部12还可以输出关于手术部位的患者相关图片数据(例如,x射线图片、ct图片、mri图片等)。此处,屏幕显示部12可以实现为显示构件(参见图1中的10b)等的形式,并且用于使接收到的图像通过屏幕显示部12输出为画面图片的图像处理过程可以由控制部15进行。

130、在图2所示的实施例中,将图像输入部和屏幕显示部示出为包括在主机器人10中的组成,但不限于此。即,显示构件可以以与主机器人10间隔开的单独的构件提供。或者,显示构件可以以主机器人10的一组成元件提供。另外,在另一实施例中,设置有多个显示构件,其中一个布置在与主机器人10相邻的地方,另一个可以布置在与主机器人10间隔开的地方。

131、此处,屏幕显示部12(即,图1中的显示构件10b)可以以三维显示装置提供。详细地,三维显示装置是指画面显示装置,即通过适用立体技术(stereoscopic)来将深度(depth)信息添加到二维图像中,并且通过利用该深度信息来让观看者感受到三维的生动感和现实感。根据本发明一实施例的手术机器人系统1可以设置有三维显示装置作为屏幕显示部12,以向用户提供更真实的虚拟环境。

132、用户输入部13是指能够使手术人员操作手术机器人20的机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23的位置和功能的装置。如图1所示,用户输入部13可以形成为手柄形状的操作构件(参见图1中的10a),但其形状不限于此,可以变换成各种形状以达到相同的目的。另外,例如,一些形状可以形成为手柄,另一些形状可以形成为与离合器按钮类似的形状等,并且为了便于操作手术器械,还可以形成手指插入管或插入环以插入并固定手术人员的手指。

133、在手术人员为了移动机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23的位置或操作手术动作而操作用户输入部13时,操作信号生成部14生成与所述操作相对应的操作信号并通过通信部18将其传输到手术机器人20。可以通过有线或无线通信网络来发送和接收操作信号。

134、作为一种中央处理装置,控制部15控制每个组成元件的动作,使得可以执行上述功能。作为一示例,控制部15可以执行以下功能,将通过图像输入部11输入的图像转换为将要通过屏幕显示部12显示的画面图片。

135、存储器16可以执行临时或永久存储由控制部15处理的数据的功能。此处,存储器16可以包括磁存储介质(magnetic storage media)或闪存介质(flash storage media),但本发明的范围不限于此。

136、存储部17可以存储从手术机器人20接收的数据。另外,存储部17可以存储各种输入数据(例如,患者数据、设备数据、手术数据等)。

137、通信部18通过与通信网络60联动来提供发送和接收从手术机器人20传输的图像数据和从主机器人10传输的控制数据所需的通信接口。

138、手术机器人20包括复数个机器人手臂单元控制部21a、机器人手臂单元控制部22a和机器人手臂单元控制部23a。并且,机器人手臂单元控制部21a包括机器人手臂控制部26、器械控制部27和通信部29。另外,机器人手臂单元控制部还可以包括轨道控制部28。

139、如图2和图3所示,轨道控制部28控制机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23使手术用器械30的移动路径,使得其能够沿着预设路径移动。具体而言,预设路径是指沿着连接部3w的长度方向形成的路径。

140、机器人手臂控制部26可以执行通过接收从主机器人10的操作信号生成部14生成的操作信号来控制使机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23根据该操作信号进行动作的功能。

141、器械控制部27可以执行通过接收从主机器人10的操作信号生成部14生成的操作信号来控制使手术用器械30根据该操作信号进行动作的功能。

142、通信部29通过与通信网络60联动来提供发送和接收从手术机器人20传输的图像数据和从主机器人10传输的控制数据所需的通信接口。

143、同时,通信网络60执行连接主机器人10和手术机器人20的功能。即,通信网络60是指提供访问路径的通信网络,以在主机器人10和手术机器人20连接之后,使它们能够彼此发送和接收数据。通信网络60可以囊括有线网络,例如局域网(lans,local areanetworks)、广域网(wans,wide area networks)、城域网(mans,metropolitan areanetworks)、综合业务数字网(isdns,integrated service digital networks)等,以及无线网络,例如无线局域网(lans,local area networks)、码分多址(cdma,code divisionmultiple access)、蓝牙、卫星通信等,但本发明的范围不限于此。

144、图3为示出图1的手术机器人系统的手术机器人和安装在其上的手术用器械的透视图。图4为示出从图3中去除器械外壳后的状态的图。图5为示出从图3的手术机器人中去除手术用器械后的状态的图。

145、后述的手术用器械30可以连接和安装于机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23。参见图3,器械外壳40覆盖手术用器械30并且可以连接于机器人手臂单元21。器械外壳40覆盖暴露于外部的手术用器械30的一侧,从而能够阻隔外部异物到达手术用器械30,并且防止手术用器械30因外部冲击而损坏。

146、参见图3,仅示出了机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23中的一个机器人手臂单元21,并且其与手术用器械30结合,但不限于此,如上所述,手术用器械30可以附接到机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23中的两个,并且腹腔镜可以附接到其中一个。

147、参见图3至图5,电机组500可以与手术用器械30连接,并且可以结合于手术机器人20,具体为机器人手臂单元21且被固定就位。

148、器械外壳40连接于手术用器械30的一侧,并且电机组500可以连接和结合于与其相对的另一侧。电机组500通过从外部接收电源来产生动力,并且可以将从电机组500产生的动力传递到手术用器械30,从而能够使手术用器械30执行俯仰动作、偏航动作、致动动作和滚动动作。

149、

150、(手术用器械手术用器械)

151、图6为示出根据本发明一实施例的手术用器械的透视图。图7和图8为图6的手术用器械的末端工具的透视图。图9和图10为图6的手术用器械的末端工具的平面图。图11为示出在现有的手术用器械中处于中立状态的图。图12为示出在图11的手术用器械中执行俯仰补偿时的图。图13为对图11的手术用器械的俯仰动作补偿的概念图。图14为对图6的手术用器械的俯仰动作补偿的概念图。图15至图18为示出图6的手术用器械的驱动部的透视图。图19和图20为示出图6的手术用器械的驱动部的平面图。图21为示出图6的手术用器械的驱动部的侧视图。图22为示出图15的驱动部的底面透视图。图23为部分地示出与图15的驱动部中第一钳口相关的组成的图。图24为部分地示出与图15的驱动部中第二钳口相关的组成的图。图25为示出图6的手术用器械的驱动部的平面图。

152、首先,参见图6,根据本发明的第一实施例的手术用器械30包括末端工具(endtool)100、驱动部200和动力传输部300,并且动力传输部300可以包括连接部310。

153、此处,连接部310形成为空心轴(shaft)形状,其中可以容纳一根或多跟导线(稍后描述),并且驱动部200结合到其一端部,末端工具100结合到另一端部,使得所述连接部310能够执行连接驱动部200和末端工具100的功能。

154、驱动部200形成在连接部310的一端部,并且提供可与机器人手臂单元(参见图1中的21等)结合的接口。因此,当用户操作主机器人(参见图1中的10)时,机器人手臂单元(参见图1中的21等)的电机(未示出)启动,使得手术用器械30的末端工具100能够执行与其相对应的动作,并且该电机(未示出)的驱动力通过驱动部200传递到末端工具100。从另一个角度描述这一点,还可以描述为驱动部200本身成为连接手术用器械30和手术机器人20的接口。

155、末端工具100形成在连接部310的另一端部,并且插入到手术部位以进行手术所需的动作。作为如上所述的末端工具100的一示例,可以使用图5所示的一对钳口(jaw)101和钳口(jaw)102以进行夹持(grip)动作。然而,本发明的思想不限于此,也可以使用各种用于手术的装置作为末端工具100。例如,诸如单臂烧灼器之类的组成也可以用作末端工具。

156、这种末端工具100通过动力传输部300与驱动部200连接,并且通过动力传输部300接收驱动部200的驱动力,从而进行手术所需的动作,例如夹持(grip)、切割(cutting)和缝合(suturing)动作等。

157、此处,根据本发明的第一实施例的手术用器械30的末端工具100形成为可在两个或多个方向上旋转,例如,末端工具100可以形成为围绕图5的旋转轴143进行俯仰(pitch)运动的同时,围绕图5的旋转轴141进行

158、偏转(yaw)运动和致动(actuation)运动。

159、此处,本发明中使用的俯仰(pitch)、偏转(yaw)和致动(actuation)

160、动作分别如下定义。

161、首先,俯仰(pitch)动作是指末端工具100相对于连接部310的延伸方

162、向(图7中的x轴方向)在上下方向上旋转的运动,即围绕图7的y轴旋转的动作。换句话说,俯仰(pitch)动作是指末端工具100相对于连接

163、部310围绕y轴在上下方向上旋转的运动,其中,所述末端工具100从连接部310向连接部310的延伸方向(图7中的x轴方向)延伸形成。

164、接着,偏转(yaw)动作是指末端工具100相对于连接部310的延伸方向

165、(图7中的x轴方向)在左右方向上旋转的动作,即围绕图7的z轴旋转的动作。换句话说,偏转(yaw)动作是指末端工具100相对于连接部

166、310围绕z轴在左右方向上旋转的运动,其中,所述末端工具100从连接部310向连接部310的延伸方向(图7中的x轴方向)延伸形成。即,偏转(yaw)动作是指形成在末端工具100的两个钳口(jaw)101和钳口

167、(jaw)102围绕z轴向同一方向旋转的运动。

168、同时,致动(actuation)动作是指末端工具100围绕与偏转(yaw)动作相同的旋转轴旋转,但两个钳口(jaw)101和钳口(jaw)102向彼此相

169、反的方向旋转的同时,钳口(jaw)收缩或张开的动作。即,致动

170、(actuation)动作是指形成在末端工具100的两个钳口(jaw)101和钳口(jaw)102围绕z轴向彼此相反的方向旋转的运动。

171、从另一个角度定义这一点,还可以定义为偏转旋转是稍后描述的末端工具钳口滑轮围绕作为末端工具钳口滑轮旋转轴的旋转轴141自转(rotation)的动作,并且俯仰旋转是末端工具钳口滑轮围绕作为末端工具俯仰旋转轴的旋转轴143公转(revolution)的动作。

172、动力传输部300连接驱动部200和末端工具100,从而将驱动部200的驱动力传递到末端工具100,并且可以包括多个导线、滑轮、连接件、关节、齿轮等。

173、在下文中,将对图4中的手术用器械30的末端工具100、驱动部200和

174、动力传输部300等进行更详细的描述。

175、

176、(动力传输部)

177、在下文中,将对图6中的手术用器械30的动力传输部300进行更详细的描述。

178、参见图7至图24等,根据本发明一实施例的手术用器械30的动力传输部300可以包括导线301、导线302、导线303、导线304、导线305、导线306。

179、此处,导线301和导线305可以成对用作第一钳口导线。导线302和导线306可以成对用作第二钳口导线。此处,可以将囊括作为第一钳口导线的导线301和导线305、作为第二钳口导线的导线302和导线306的组成元件称为钳口导线(jaw wire)。

180、另外,导线303和导线304可以成对以执行俯仰导线的功能。

181、此处,虽然在附图中示出为一对导线与第一钳口101的旋转运动相关联,

182、并且一对导线与第二钳口102的旋转运动相关联,但本发明的思想不限于此。例如,一对导线可以与偏转(yaw)运动相关联,并且一对导线可以

183、与致动(actuation)运动相关联。

184、另外,根据本发明一实施例的手术用器械30的动力传输部300可以包括

185、紧固件321和紧固件326等,所述紧固件结合到每个导线的每个端部以结合导线和滑轮。此处,根据需要,每个紧固件可以具有各种形状,例如球

186、(ball)形状或管(tube)形状。

187、此处,作为俯仰导线紧固件的紧固件321结合到作为俯仰导线的导线303和导线304的末端工具100侧端部,从而能够用作俯仰导线-末端工具紧

188、固件。同时,虽然在附图中未示出,但俯仰导线-驱动部紧固件(未示出)

189、可以结合到作为俯仰导线的导线303和导线304的驱动部200侧端部。

190、同时,作为第二钳口导线紧固件的紧固件326结合到作为第二钳口导线的导线302和导线306的末端工具100侧端部,从而能够用作第二钳口导线-末端工具紧固件。同时,虽然在附图中未示出,但第二钳口导线-驱动部紧固件(未示出)可以结合到作为第二钳口导线的导线302和导线306的驱动部200侧端部。

191、同时,虽然在附图中未示出,但具有与紧固件326相同的形状的紧固件

192、(未示出)结合到作为第一钳口导线的导线301和导线305的末端工具

193、100侧端部,从而能够用作第一钳口导线-末端工具紧固件。

194、同时,虽然在附图中未示出,但第一钳口导线-驱动部紧固件(未示出)

195、可以结合到作为第一钳口导线的导线301和导线305的驱动部200侧端部。

196、此处,将每个紧固件分类为包括在动力传输部300中,但也可以分类为末端工具100侧的紧固件包括在末端工具100中,驱动部200侧的紧固件博爱阔在驱动部200中。

197、在下文中,将详细地描述导线、紧固件和每个滑轮之间的结合关系。

198、首先,作为第二钳口导线的导线302和导线306可以是一根单一导线。将作为第二钳口导线-末端工具紧固件的紧固件326插入到作为单一导线的第二钳口导线的中间位置,并且通过压接(crimping)固定该紧固件326之后,可以以紧固件326为中心将第二钳口导线的两股分支分别称为导线302和导线306。

199、或者,作为第二钳口导线的导线302和导线306分别形成为单独的导线,

200、可以通过紧固件326连接导线302和导线306。

201、此外,由于该紧固件326结合到滑轮121,因此导线302和导线306可以与滑轮121固定结合。由此,滑轮121可以随着导线302和导线306被拉动且释放而旋转。

202、同时,在导线302和导线306上与紧固件326被紧固的位置相对的一端可以结合第二钳口导线-驱动部紧固件(未示出)。即,将与导线302和导

203、线306相对的端部插入到第二钳口导线=驱动部紧固件(未示出),并且

204、可以通过压接(crimping)该紧固件(未示出)来使导线302和导线306分别与第二钳口导线-驱动部紧固件(未示出)固定。

205、此外,与导线302和导线306结合的第二钳口导线-驱动部紧固件(未示

206、出)分别结合到滑轮221和滑轮222,使得导线302和导线306能够分别与滑轮221和滑轮222固定结合。其结果,当滑轮221和滑轮222通过电机或人力旋转时,导线302和导线306被拉动且释放,从而能够使末端工具100的滑轮121旋转。

207、此处,驱动部第二钳口滑轮包括滑轮221和滑轮222的两个滑轮,因此第二钳口导线-驱动部紧固件也可以包括两个紧固件。或者,驱动部第二钳

208、口滑轮包括一个滑轮,第二钳口导线-驱动部紧固件也包括一个紧固件,并且导线302和导线306结合到一个紧固件,从而能够结合到驱动部第二钳口滑轮。

209、同理,作为第一钳口导线的导线301和导线305分别与第一钳口导线-末

210、端工具紧固件(未示出)和第一钳口导线-驱动部紧固件(未示出)结合。此外,第一钳口导线-末端工具紧固件(未示出)结合到滑轮111,并且

211、第一钳口导线-驱动部紧固件(未示出)结合到滑轮211和滑轮212。其

212、结果,当滑轮211和滑轮212通过电机或人力旋转时,导线301和导线

213、305被拉动且释放,从而能够使末端工具100的滑轮111旋转。

214、同理,作为俯仰导线的导线303和导线304的一端部分别与俯仰导线-末

215、端工具紧固件的紧固件321结合,并且导线303和导线304的另一端部与俯仰导线-驱动部紧固件(未示出)结合。另外,紧固件321与滑轮131

216、结合,俯仰导线-驱动部紧固件(未示出)与滑轮231结合。其结果,当

217、滑轮231通过电机或人力旋转时,导线303和导线304被拉动且释放,从而使末端工具100的滑轮131能够旋转。

218、其结果,作为第一钳口导线的两股分支的导线301和导线305可以形成为与作为第一钳口导线-末端工具紧固件的紧固件323和第一钳口导线-驱动部紧固件(未示出)结合,从而在整体上形成闭环(closed loop)。同

219、理,第二钳口导线和俯仰导线也可以形成为分别形成闭环(closed

220、loop)。

221、

222、(末端工具)

223、在下文中,将对图6中的手术用器械30的末端工具100进行更详细的描述。

224、图7和图8为图6的手术用器械的末端工具的透视图。图9和图10为图6的手术用器械的末端工具的平面图。此处,图7示出了末端工具中心

225、106与俯仰中心107结合的状态,图8示出了移除末端工具中心106和俯仰中心107的状态。

226、参见图7和图10,本发明第一实施例的末端工具(end tool)100包括用于进行夹持(grip)动作的一对钳口(jaw),即第一钳口101和第二钳口102。此处,可以分别将第一钳口101和第二钳口102或者囊括第一钳口101和第二钳口102的组成元件称为钳口(jaw)103。

227、此外,末端工具100可以包括与第一钳口(jaw)101的旋转运动相关的滑轮111、滑轮112、滑轮113、滑轮114、滑轮115和滑轮116。此外,可以包括与第二钳口(jaw)102的旋转运动相关的滑轮121、滑轮122、滑轮123、滑轮124、滑轮125和滑轮126。

228、此处,虽然在附图中示出为一组滑轮与第一钳口101的旋转运动相关联,

229、并且一组滑轮与第二钳口102的旋转运动相关联,但本发明的思想不限于此。例如,末端工具中的一组滑轮可以与偏转(yaw)运动相关联,并且一组滑轮可以与致动(actuation)运动相关联。此处,可以将包括上述滑轮的包括在末端工具100中的滑轮统称为末端工具滑轮。

230、此处,虽然附图中示出的每个彼此相对的滑轮彼此平行地形成,但本发明的思想不限于此,每个滑轮可以形成在适合末端工具的组成的各种位置,也可以形成为适合末端工具的组成的各种尺寸。

231、此外,本发明第一实施例的末端工具(end tool)100可以包括末端工具中心106和俯仰中心107。

232、稍后描述的旋转轴141和旋转轴142穿过插入到末端工具中心106,并且可以将轴结合到旋转轴141的第一钳口101和第二钳口102的至少一部分容纳在所述末端工具中心106的内部。此外,末端工具中心106可以将轴结合到旋转轴142的滑轮112和滑轮122的至少一部分容纳在内部。

233、此外,用作末端工具俯仰滑轮的滑轮131可以形成在末端工具中心106的一端部。如图5所示,滑轮131可以形成为与末端工具中心106分开的单独构件以与末端工具中心106结合。或者,虽然在附图中未示出,但滑轮131可以与末端工具中心106形成为一个整体(one-body)。即,末端工具中心106的一端部形成为与滑轮类似的圆盘形状或半圆形状,并且其外周面上可以形成可缠绕导线的凹槽。上述的导线303和导线304结合到用作末端工具俯仰滑轮的滑轮131,并且该滑轮131围绕旋转轴143旋转的同时进行俯仰动作。

234、稍后描述的旋转轴143和旋转轴144穿过插入到俯仰中心107,并且所述俯仰中心107可以通过旋转轴143与末端工具中心106和滑轮131轴结合。因此,末端工具中心106和(与其结合的)滑轮131可以形成为可围绕旋转轴143相对于俯仰中心107旋转。

235、此外,俯仰中心107可以将轴结合到旋转轴143的滑轮113、滑轮114、

236、滑轮123和滑轮124的至少一部分容纳在内部。此外,俯仰中心107可以将轴结合到旋转轴144的滑轮115、滑轮116、滑轮125和滑轮126的至

237、少一部分容纳在内部。

238、此外,本发明的第一实施例的末端工具100可以包括旋转轴141、旋转轴

239、142、旋转轴143和旋转轴144。如上所述,旋转轴141和旋转轴142穿

240、过插入到末端工具中心106,并且旋转轴143和旋转轴144可以穿过插入到俯仰中心107。

241、旋转轴141、旋转轴142、旋转轴143和旋转轴144可以从末端工具100的远端部(distal end)104向近端部(proximal end)105的方向依次

242、布置。因此,可以从远端部104开始,依次将旋转轴141称为第一销、将旋转轴142称为第二销、将旋转轴143称为第三销、将旋转轴144称为第四销。

243、此处,旋转轴141用作末端工具钳口滑轮旋转轴,旋转轴142用作末端工具钳口辅助滑轮旋转轴,旋转轴143用作末端工具俯仰旋转轴,旋转轴

244、144可以用作末端工具100的末端工具俯仰辅助旋转轴。

245、一个或多个滑轮可以插入到这些各旋转轴141、旋转轴142、旋转轴143

246、和旋转轴144中,在下文中将对其进行详细描述。

247、滑轮111用作末端工具第一钳口滑轮,滑轮121用作末端工具第二钳口滑轮,并且可以将这两个组成元件统称为末端工具钳口滑轮。

248、作为末端工具钳口滑轮的滑轮111和滑轮121形成为彼此相对,并且形成为可围绕作为末端工具钳口滑轮旋转轴的旋转轴141彼此独立地旋转。此处,虽然在附图中滑轮111和滑轮121形成为围绕一个旋转轴141旋转,但每个钳口滑轮当然也可以形成为可围绕单独的轴旋转。此处,第一钳口

249、(jaw)101固定结合到滑轮111以与滑轮111一同旋转,并且第二钳口

250、(jaw)102固定结合到滑轮121以与滑轮121一同旋转。

251、末端工具(end tool)100的偏转动作和致动动作是根据滑轮111和滑轮121的旋转来进行的。即,当滑轮111和滑轮121围绕旋转轴141向相同方向旋转时进行偏转动作,而当滑轮111和滑轮121围绕旋转轴141向彼此相反的方向旋转时进行致动动作。

252、此处,第一钳口(jaw)101和滑轮111可以形成为单独的构件以彼此结

253、合,或者第一钳口(jaw)101和滑轮111可以形成为一个整体(one-

254、body)。同理,第二钳口(jaw)102和滑轮121可以形成为单独的构件

255、以彼此结合,或者第二钳口(jaw)102和滑轮121可以形成为一个整体

256、(one-body)。

257、滑轮112用作末端工具第一钳口辅助滑轮,滑轮122用作末端工具第二钳口辅助滑轮,并且可以将这两个组成元件统称为末端工具钳口辅助滑轮。

258、详细地,作为末端工具钳口辅助滑轮的滑轮112和滑轮122可以额外设置在滑轮111和滑轮121的一侧,换句话说,作为辅助滑轮的滑轮112可以布置在滑轮111和滑轮113/滑轮114之间。另外,作为辅助滑轮的滑轮

259、122可以布置在滑轮121和滑轮123/滑轮124之间。滑轮112和滑轮122可以形成为可围绕旋转轴142彼此独立旋转。

260、此处,虽然在附图中滑轮112和滑轮122形成为围绕一个旋转轴142旋转,

261、但滑轮112和滑轮122当然也可以形成为可围绕单独的轴旋转。在下文中,将对如上所述的辅助滑轮进行更详细的描述。

262、滑轮113和滑轮114用作末端工具第一钳口俯仰主滑轮,滑轮123和滑轮124用作末端工具第二钳口俯仰主滑轮,并且可以将这两个组成元件统称为末端工具钳口俯仰主滑轮。

263、滑轮115和滑轮116用作末端工具第一钳口俯仰副滑轮,滑轮125和滑轮126用作末端工具第二钳口俯仰副滑轮,并且可以将这两个组成元件统称为末端工具钳口俯仰副滑轮。

264、

265、在下文中,将描述与滑轮111的旋转相关的组成元件。

266、滑轮113和滑轮114用作末端工具第一钳口俯仰主滑轮。即,其用作第一钳口101的俯仰动作的主旋转滑轮。此处,作为第一钳口导线的导线301缠绕在滑轮113上,而作为第一钳口导线的导线305缠绕在滑轮114上。

267、滑轮115和滑轮116用作末端工具第一钳口副滑轮。即,其用作第一钳口101的俯仰动作的副旋转滑轮。此处,作为第一钳口导线的导线301缠绕在滑轮115上,而作为第一钳口导线的导线305缠绕在滑轮116上。

268、此处,在滑轮111和滑轮112的一侧,滑轮113和滑轮114布置为彼此相对。此处,滑轮113和滑轮114形成为可围绕作为末端工具俯仰旋转轴的旋转轴143彼此独立旋转。另外,在滑轮113和滑轮114各自的一侧,滑轮115和滑轮116布置为彼此相对。此处,滑轮115和滑轮116形成为可围绕作为末端工具俯仰辅助旋转轴的旋转轴144彼此独立旋转。此处,虽然在附图中示出为滑轮113、滑轮115、滑轮114和滑轮116均形成为可围绕y轴方向旋转,但本发明的思想不限于此,每个滑轮的旋转轴可以形成为适合其组成的各种方向。

269、为了使至少一部分与滑轮115、滑轮113和滑轮111接触,作为第一钳口导线的导线301依次缠绕在其上。另外,为了使至少一部分与滑轮111、滑轮112、滑轮114和滑轮116接触,通过紧固件323与导线301连接的导线305依次缠绕在其上。

270、从另一个角度来描述这一点,为了使至少一部分与滑轮115、滑轮113、

271、滑轮111、滑轮112、滑轮114和滑轮116接触,作为第一钳口导线的导线301和导线305依次缠绕在其上,并且导线301和导线305形成为可以在旋转所述滑轮的同时沿着所述滑轮移动。

272、因此,当导线301被拉向图7中的箭头301时,结合导线301的紧固件

273、(未示出)和与其结合的滑轮111向图7中的箭头l方向旋转。相反,当导线305被拉向图7中的箭头305时,结合导线305的紧固件(未示出)

274、和与其结合的滑轮111向图7中的箭头r方向旋转。

275、

276、在下文中,将对用作辅助滑轮的滑轮112和滑轮122进行更详细的描述。

277、滑轮112和滑轮122可以通过与作为第一钳口导线的导线305和作为第二钳口导线的导线302接触来在一定程度上改变导线305和导线302的布置路径,从而用于扩大第一钳口101和第二钳口102各自的旋转角度。

278、即,当不布置辅助滑轮时,第一钳口和第二钳口各自只能旋转到直角,但在本发明的一实施例中,通过额外设置作为辅助滑轮的滑轮112和滑轮

279、122,可以获得如图7中所见的将最大旋转角度扩大θ的效果。这使得在末端工具100的两个钳口向l方向一同偏转旋转90°的状态下,可以实现为了致动动作而需要张开两个钳口的动作。这是由于第二钳口102如图7所示可以旋转额外的角度θ。同理,在两个钳口向r方向偏转旋转的状态下,也可以进行致动动作。换句话说,可以通过滑轮112和滑轮122来扩大可进行致动动作的偏转旋转的范围。

280、对其的更详细的描述如下。

281、当不布置辅助滑轮时,由于第一钳口导线固定结合到末端工具第一钳口滑轮,第二钳口导线固定结合到末端工具第二钳口滑轮,因此末端工具第一钳口滑轮和末端工具第二钳口滑轮分别最多只能旋转到90°。在这种情况下,当在第一钳口和第二钳口位于90°线的状态下进行致动动作时,第一钳口可以张开,但第二钳口的旋转无法超过90°。因此,在第一钳口和第二钳口进行一定角度以上的偏转动作的状态下,存在无法顺利地进行致动动作的问题。

282、为了解决如上所述的问题,在本发明的手术用器械30中,将作为辅助滑轮的滑轮112和滑轮122额外布置在滑轮111和滑轮121的一侧。如上所述,通过布置滑轮112和滑轮122来在一定程度上改变作为第一钳口导线的导线305和作为第二钳口导线的导线302的布置路径,从而改变导线

283、305和导线302的切线方向,因此使得结合导线302和滑轮121的紧固件326能够旋转到图7的n线为止。即,作为导线302和滑轮121的结合部的紧固件326可以旋转直到其位于滑轮121和滑轮122的公共内切线上。同理,作为导线305和滑轮111的结合部的紧固件323可以旋转直到其位于滑轮111和滑轮112的公共内切线上,从而使旋转范围向l方向扩大。

284、换句话说,导线301和导线305通过滑轮112布置在以垂直于y轴且经过x轴的平面为准的任意一侧,其中,所述导线301和导线305是缠绕在滑轮111上的第一钳口导线的两股分支。同时,导线302和导线306通过滑轮122布置在以垂直于y轴且经过x轴的平面为准的另一侧,其中,所述导线302和导线306是缠绕在滑轮121上的第二钳口导线的两股分支。

285、换句话说,滑轮113和滑轮114布置在以垂直于y轴且经过x轴的平面为准的任意一侧,滑轮123和滑轮124布置在以垂直于y轴且经过x轴的平面为准的另一侧。

286、换句话说,导线305位于滑轮111和滑轮112的内切线上,并且滑轮111的旋转角度通过滑轮112扩大。另外,导线302位于滑轮121和滑轮122的内切线上,并且滑轮121的旋转角度通过滑轮122扩大。

287、根据如上所述的本发明,随着钳口101和钳口102的旋转半径变宽,可以获得加宽偏转动作的范围的效果,其中,所述偏转动作可以进行正常的开闭致动动作。

288、

289、在下文中,将对与滑轮121的旋转相关的组成元件进行描述。

290、滑轮123和滑轮124用作末端工具第二钳口俯仰主滑轮。即,其用作第二钳口102的俯仰动作的主旋转滑轮。此处,作为第二钳口导线的导线306缠绕在滑轮123上,而作为第二钳口导线的导线302缠绕在滑轮124上。

291、滑轮125和滑轮126用作末端工具第二钳口副滑轮。即,其用作第二钳口102的俯仰动作的副旋转滑轮。此处,作为第二钳口导线的导线306缠绕在滑轮125上,而作为第二钳口导线的导线302缠绕在滑轮126上。

292、在滑轮121的一侧,滑轮123和滑轮124布置为彼此相对。此处,滑轮

293、123和滑轮124形成为可围绕作为末端工具俯仰旋转轴的旋转轴143彼此独立旋转。另外,在滑轮123和滑轮124各自的一侧,滑轮125和滑轮

294、126布置为彼此相对。此处,滑轮125和滑轮(126)形成为可围绕作为末端工具俯仰辅助旋转轴的旋转轴144彼此独立旋转。此处,虽然在附图中示出为滑轮123、滑轮125、滑轮124和滑轮126均形成为可围绕y轴方向旋转,但本发明的思想不限于此,每个滑轮的旋转轴可以形成为适合其组成的各种方向。

295、为了使至少一部分与滑轮125、滑轮123和滑轮121接触,作为第二钳口导线的导线306依次缠绕在其上。另外,为了使至少一部分与滑轮121、滑轮122、滑轮124和滑轮126接触,通过紧固件326与导线306连接的导线302依次缠绕在其上。

296、从另一个角度来描述这一点,为了使至少一部分与滑轮125、滑轮123、

297、滑轮121、滑轮122、滑轮124和滑轮126接触,作为第二钳口导线的导线306和导线302依次缠绕在其上,并且导线306和导线302形成为可以在旋转所述滑轮的同时沿着所述滑轮移动。

298、因此,当导线306被拉向图9中的箭头306时,结合导线306的紧固件

299、326和与其结合的滑轮121向图9中的箭头r方向旋转。相反,当导线

300、302被拉向图9中的箭头302时,结合导线302的紧固件326和与其结合的滑轮121向图9中的箭头l方向旋转。

301、

302、在下文中,将对本发明的俯仰运动进行更详细的描述。

303、首先,为了进行俯仰运动,在末端工具100侧,作为末端工具钳口俯仰主滑轮的滑轮113、滑轮114、滑轮123和滑轮124形成为可围绕旋转轴

304、143旋转。同时,在末端工具钳口俯仰主滑轮的近端部(proximal end)

305、105的方向上,作为末端工具钳口俯仰副滑轮的滑轮115、滑轮116、滑轮125和滑轮126形成为可围绕旋转轴144旋转。

306、另外,以垂直于旋转轴141且包括旋转轴143的一平面(即,xy平面)

307、为准,作为第一钳口导线的两股分支的导线301和导线305以xy平面为准位于同一侧。即,导线301和导线305形成为经过作为末端工具钳口俯仰主滑轮的滑轮113和滑轮114的下方以及作为末端工具钳口俯仰副滑轮的滑轮115和滑轮116的上方。

308、同理,作为第二钳口导线的两股分支的导线302和导线306以xy平面为准位于同一侧。即,导线302和导线306形成为经过作为末端工具钳口俯仰主滑轮的滑轮123和滑轮124的上方以及作为末端工具钳口俯仰副滑轮的滑轮125和滑轮126的下方。

309、另外,在作为第一钳口导线的导线301和导线305中,当导线301被拉向图9中的箭头301,同时导线305被拉向图9中的箭头305时(即,当作为第一钳口导线的两股分支被拉向相同方向时),如图7所示,由于导线301和导线305缠绕在可围绕作为末端工具俯仰旋转轴的旋转轴143旋转的滑轮113和滑轮114的下方,因此固定结合有导线301和导线305的滑轮111和结合有该滑轮111的末端工具中心106整体上围绕旋转轴143向逆时针方向一同旋转,其结果,末端工具100向下旋转并进行俯仰运动。此时,由于第二钳口102以及与其固定结合的导线302和导线306缠绕在可围绕旋转轴143旋转的滑轮123和滑轮124的上方,因此导线302和导线306分别向箭头302和箭头306的相反方向释放。

310、相反,在作为第二钳口导线的导线302和导线306中,当导线302被拉向图9中的箭头302,同时导线306被拉向图9中的箭头306时(即,当作为第二钳口导线的两股分支被拉向相同方向时),如图7所示,由于导线302和导线306缠绕在可围绕作为末端工具俯仰旋转轴的旋转轴143旋转的滑轮123和滑轮124的上方,因此固定结合有导线302和导线306的滑轮121和结合有该滑轮121的末端工具中心106整体上围绕旋转轴143向顺时针方向一同旋转,其结果,末端工具100向上旋转并进行俯仰运动。此时,由于第一钳口101以及与其固定结合的导线301和导线305缠绕在可围绕旋转轴143旋转的滑轮113和滑轮114的下方,因此导线302和导线306分别向箭头301和箭头305的相反方向移动。

311、从另一个角度描述这一点,还可以描述为当末端工具100进行俯仰旋转时,

312、每个钳口导线的两股分支向相同方向同时移动。

313、同时,本发明的手术用器械30的末端工具100进一步具有作为末端工具俯仰滑轮的滑轮131,驱动部200进一步具有作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231,而动力传输部300可以进一步具有作为俯仰导线的导线303和导线

314、304。详细地,末端工具100的滑轮131可以围绕作为末端工具俯仰旋转轴的旋转轴143旋转,并且其可以与末端工具中心106形成为一个整体

315、(或者固定结合到末端工具中心106)。另外,导线303和导线304可以用于连接末端工具100的滑轮131和驱动部200的滑轮231。

316、因此,当驱动部200的滑轮231旋转时,滑轮231的旋转通过导线303和导线304传递到末端工具100的滑轮131而使得滑轮131一同旋转,其结果,末端工具100旋转并进行俯仰运动。

317、即,根据本发明的第一实施例的手术用器械30具有末端工具100的滑轮

318、131、驱动部200的滑轮231、动力传输部300的导线303和导线304以

319、传递用于俯仰运动的动力,使得驱动部200的俯仰动作的驱动力更完美地传递到末端工具100,从而能够提高动作的可靠性。

320、此处,作为末端工具钳口俯仰主滑轮的滑轮113、滑轮114、滑轮123和滑轮124的直径可以与作为末端工具俯仰滑轮的滑轮131的直径彼此相同,也可以彼此不同。此时,末端工具钳口俯仰主滑轮的直径和末端工具俯仰滑轮的直径的比率可以与稍后描述的驱动部200的驱动部中介滑轮的直径和驱动部俯仰主滑轮的直径的比率相同。在下文中,将对其进行详细的描述。

321、

322、(驱动部)

323、在下文中,将更详细地描述图6中的手术用器械30的驱动部200。

324、参见图15至图24,根据本发明第一实施例的手术用器械30的驱动部200可以包括与第一钳口(jaw)101的旋转运动相关的滑轮211和滑轮212。另外,

325、可以包括与第二钳口(jaw)102的旋转运动相关的滑轮221和滑轮222。

326、参见图21,虽然在附图中示出每个彼此相对的滑轮彼此平行地布置,但本发明的思想不限于此,每个滑轮可以形成在适合驱动部200的组成的各种位置,也可以形成为适合驱动部200的组成的各种尺寸。

327、根据本发明第一实施例的手术用器械30的驱动部200可以进一步包括用作驱动部俯仰滑轮的滑轮231。

328、根据本发明第一实施例的驱动部200可以包括旋转轴241、旋转轴242和旋转轴243。此处,旋转轴241用作驱动部第一钳口旋转轴,旋转轴242可以用作驱动部第二钳口旋转轴。另外,旋转轴243可以用作驱动部俯仰旋转轴。至少一个或多个滑轮可以分别插入到这些旋转轴241、旋转轴242、旋转轴243中,在下文中,将对其进行详细描述。

329、参见图15和图16,根据本发明第一实施例的驱动部200可以包括基板205。

330、基板205与旋转轴243结合,从而与旋转轴243和滑轮231一起旋转。对基板205和旋转轴243实施各种变形,例如可以形成为一体(one-body),也可以彼此独立地形成和结合等。

331、参见图15和图16,作为驱动部第一钳口旋转轴的旋转轴241和作为驱动部第二钳口旋转轴的旋转轴242可以结合到基板205上。因此,当基板205围绕旋转轴243旋转,即自转(rotation)时,旋转轴241和旋转轴242围绕旋转轴243公转(revolution)。

332、图22为示出图15的驱动部的底面透视图,并且可结合有俯仰驱动电机(参见图34的553)的至少一个或多个结合孔205a可以以孔部形状形成在基板205的底面上,从而能够使基板205连接驱动部200和电机组500并具体地用作俯仰驱动电机结合部。

333、参见图22,本发明第一实施例的驱动部200可以包括电机结合部251和电机结合部252。此处,电机结合部251可以用作第一钳口驱动电机结合部,并且电机结合部252可以用作第二钳口驱动电机结合部。

334、参见图21和图22,电机结合部251可以形成为可旋转的平板形态,并且可以在其上形成可结合有第一钳口驱动电机(参见图34的551)的至少一个或多个结合孔251a。电机结合部252可以形成为可旋转的平板形态,并且可以在其上形成可结合有第二钳口驱动电机(参见图34的552)的至少一个或多个结合孔252a。

335、参见图21和图22,结合孔205a、结合孔251a和结合孔252a分别形成两个。

336、因此,在基板205、电机结合部251和电机结合部252分别与俯仰驱动电机553、第一钳口驱动电机551和第二钳口驱动电机552结合的状态下,可以从电机组500,具体地从俯仰驱动电机553、第一钳口驱动电机551和第二钳口驱动电机552接收动力。

337、即,驱动部200的基板205、电机结合部251和电机结合部252可以通过分别布置于机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23的电机组500的驱动来接收动力,从而能够使驱动部200动作。

338、

339、在下文中,将更详细地描述每个组成元件。

340、参见图15和图21,滑轮211和滑轮212用作驱动部第一钳口滑轮,滑轮221和滑轮222用作驱动部第二钳口滑轮,可以将这些组成元件统称为驱动部钳口滑轮。

341、此处,虽然在附图中示出为滑轮211与末端工具100的第一钳口101的旋转运动相关联,并且滑轮221与末端工具100的第二钳口102的旋转运动相关联,但本发明的思想不限于此。例如,驱动部中的一组滑轮可以与偏航(yaw)运动相关联,并且一组滑轮可以与致动(actuation)运动相关联。因此,可以将滑轮211和滑轮212统称为驱动部驱动滑轮。另外,在下文中的另一滑轮中,一组滑轮可以与偏航(yaw)运动相关联,并且一组滑轮可以与致动(actuation)运动相关联。

342、参见图15,外壳201布置为与电机组500相对,并且其一侧(基于图15的上侧)可以与器械外壳40连接,并且与其相对的另一侧(基于图15的下侧)

343、可以与电机组500连接。

344、基板205可以布置于外壳201的内侧,在外壳201中,基板205可以围绕旋转轴243向顺时针方向或逆时针方向旋转。

345、包括旋转轴241、旋转轴242和旋转轴243的复数个旋转轴可以形成在基板205的第一表面上。另外,基板205的第一表面上形成有复数个中介滑轮235,从而能够用于将经过连接部310后进入到驱动部200的导线301、导线302、导线303、导线304、导线305和导线306的方向转换为向滑轮231的方向。

346、具体地,复数个中介滑轮235可以引导导线301、导线302、导线303、导线304、导线305和导线306的路径,从而在沿平行于旋转轴243的方向延长形成的连接部310的内部,能够使沿连接部310的长度方向中心轴平行地移动的所述导线301、导线302、导线303、导线304、导线305和导线306进入到形成在垂直于旋转轴243的平面上的滑轮231、滑轮211、滑轮212、滑轮221、滑轮222。

347、复数个中介滑轮235布置为与作为驱动部钳口滑轮的滑轮211、滑轮212、滑轮221和滑轮222相邻,并且可以将钳口导线从末端工具100传递到作为驱动部钳口滑轮的滑轮211、滑轮212、滑轮221和滑轮222。复数个中介滑轮235可以用作驱动部副中介滑轮。

348、复数个驱动部副中介滑轮的直径可以形成为与驱动部钳口滑轮相同或不同。

349、钳口导线可以依次经过作为驱动部副中介滑轮的滑轮235,作为驱动部钳口滑轮的滑轮211、滑轮212、滑轮221、滑轮222和作为驱动部钳口旋转轴的旋转轴241与旋转轴242。

350、复数个中介滑轮235可以以不同的高度布置。因此,可以防止在导线301、导线302、导线303、导线304、导线305和导线306移动时发生干涉,所述导线形成为至少一部分缠绕在复数个中介滑轮235上。

351、另外,轴(shaft)形态的连接部310可以结合于基板205的第二表面(基于图15的下表面)上,并且结合有用于驱动滑轮的电机组500的电机结合部252和电机结合部253可以形成在基板205的第二表面上。此处,电机结合部251和电机结合部252可以分别与旋转轴241和旋转轴242直接连接,或者可以通过齿轮间接连接。

352、作为一示例,作为第一钳口驱动电机结合部的电机结合部251与作为驱动部第一钳口旋转轴的旋转轴241直接结合,从而在与第一钳口驱动电机(参见图34的551)结合的电机结合部251旋转时,可以使与其直接结合的旋转轴241一起旋转。同理,作为第二钳口驱动电机结合部的电机结合部252与作为驱动部第二钳口旋转轴的旋转轴242直接结合,从而在与第二钳口驱动电机(参见图34的552)结合的电机结合部252旋转时,可以使与其直接结合的旋转轴242一起旋转。

353、作为俯仰驱动电机结合部的基板205与作为驱动部俯仰旋转轴的旋转轴243直接结合,从而在与俯仰驱动电机(参见图34的553)结合的基板205旋转时,可以使与其直接结合的旋转轴243一起旋转。

354、同时,虽然在附图中未示出,但当在垂直于旋转轴的平面上观察时,电机结合部和旋转轴可以布置为彼此间隔开一定距离。另外,这些电机结合部和旋转轴可以通过驱动齿轮连接。

355、如上所述,一些电机结合部组成为与旋转轴直接连接,并且其余电机结合部组成为与旋转轴间接连接,这是因为必须考虑手术用器械30和手术机器人20之间的结合位置和方向。即,不受与手术机器人20的结合位置的影响的旋转轴与电机结合部直接连接,但可能对与手术机器人20的结合位置造成干扰的旋转轴可以与电机结合部间接连接。

356、旋转轴241通过电机结合部251与电机组500,具体为第一钳口驱动电机(参见图34的551)结合,因此,当第一钳口驱动电机(参见图34的551)

357、旋转以使第一钳口101驱动时,旋转轴241旋转,从而使作为第一钳口导线的导线301和导线305被拉动或释放。

358、如上所述,旋转轴242通过电机结合部252与电机组500,具体为第二钳口驱动电机(参见图34的552)结合,因此,当第二钳口驱动电机(参见图34的552)旋转以使第二钳口102驱动时,旋转轴242旋转,从而使作为第二钳口导线的导线302和导线306被拉动或释放。

359、作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231可以结合于作为驱动部俯仰旋转轴的旋转轴243。此处,滑轮231可以形成为与旋转轴243一起旋转。

360、如上所述,旋转轴243通过基板205与电机组500,具体为俯仰驱动电机(参见图34的553)结合,因此,当俯仰驱动电机(参见图34的553)旋转以执行俯仰动作时,作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231围绕旋转轴243旋转,从而使作为俯仰导线的导线303和导线304被拉动或释放。

361、同时,作为驱动部钳口滑轮的滑轮211、滑轮212、滑轮221和滑轮222可以可旋转地结合于旋转轴243。此处,在以作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231为准的任意一表面上布置作为驱动部第一钳口滑轮的滑轮211和滑轮212,并且可以在以作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231为准的另一表面上布置作为驱动部第二钳口滑轮的滑轮221和滑轮222。

362、从另一个角度描述这一点,作为驱动部第二钳口滑轮的滑轮221和滑轮222、作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231、作为驱动部第一钳口滑轮的滑轮212和滑轮211可以依次层叠地形成在旋转轴243上。

363、当基板205和作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231与旋转轴243一起旋转时,与基板205结合的旋转轴241和旋转轴242围绕旋转轴243公转(revolution)。

364、换句话说,可以描述为在旋转轴241和旋转轴242与旋转轴243间隔开一定距离的状态下,在旋转轴241和旋转轴242与旋转轴243保持一定距离的同时,旋转轴241和旋转轴242在整体上围绕旋转轴243旋转。

365、即,旋转轴241和旋转轴242形成为相对于作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231相对移动,从而能够使旋转轴241和旋转轴242相对于作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231的相对位置发生变化。另一方面,驱动部俯仰滑轮231和驱动部钳口滑轮211、驱动部钳口滑轮212、驱动部钳口滑轮221和驱动部钳口滑轮222的相对位置保持恒定。

366、另外,当作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231围绕旋转轴243旋转时,旋转轴241和旋转轴242相对于作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231相对移动,从而使作为钳口导线的导线301、导线302、导线305和导线306在驱动部200中的总长度发生变化。

367、参见图21和图23,在作为第一钳口导线的导线301的一端部通过紧固件(未示出)结合于旋转轴241的状态下,为了使所述导线301的至少一部分与滑轮211接触,其缠绕在所述滑轮211上,然后经过连接部310与末端工具100连接。

368、从另一个角度描述这一点,作为第一钳口导线的导线301经过末端工具100和连接部310并进入到驱动部200,然后缠绕在滑轮211上,然后固定结合于旋转轴241。

369、同时,在作为第一钳口导线的导线305的一端部通过紧固件(未示出)结合于旋转轴241的状态下,为了使所述导线305的至少一部分与滑轮212接触,其缠绕在所述滑轮212上,然后经过连接部310与末端工具100连接。

370、参见图21和图24,在作为第二钳口导线的导线302的一端部通过紧固件(未示出)结合于旋转轴242的状态下,为了使所述导线302的至少一部分与滑轮222接触,其缠绕在所述滑轮222上,然后经过连接部310与末端工具100连接。

371、同时,在作为第二钳口导线的导线306的一端部通过紧固件(未示出)结合于旋转轴242的状态下,为了使所述导线306的至少一部分与滑轮221接触,其缠绕在所述滑轮221上,然后经过连接部310与末端工具100连接。

372、

373、(俯仰动作)

374、图25为示出图6的手术用器械的驱动部的平面图。图26为示出图25中的手术用器械的末端工具的图。图27为示出在图25和图26中手术用器械执行俯仰动作时的驱动部和末端工具的图。图28为示出在图25和图26中向与图27相反的方向执行俯仰动作时的驱动部和末端工具的图。

375、此处,根据本发明一实施例的手术用器械30的一特征在于,当旋转轴241和旋转轴242围绕旋转轴243公转时,驱动部200中的钳口导线的总长度发生变化,从而执行末端工具100的俯仰动作。

376、特别地,根据本发明一实施例的手术用器械30的一特征在于,当作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231旋转时,旋转轴241和旋转轴242围绕作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231的旋转轴243公转,从而使缠绕在驱动部中介滑轮和驱动部钳口滑轮上的钳口导线的路径长度发生变化,从而执行末端工具的俯仰动作。

377、具体地,当基板205旋转以执行俯仰动作时,任意一个钳口导线的两股分支同时被拉动,另一个钳口导线的两股分支同时被释放,从而使驱动部200中的每根钳口导线的总长度发生变化,并且末端工具100中的每根钳口导线的总长度也与其联动地发生变化,从而使末端工具100围绕旋转轴143旋转以执行俯仰动作。

378、从另一个角度描述这一点,当末端工具通过驱动部俯仰滑轮的旋转来执行俯仰动作时,(负责偏航运动和致动运动的)钳口导线也通过俯仰动作来移动。即,当围绕末端工具100的旋转轴143执行俯仰旋转时,结合于一侧钳口(jaw)的钳口导线的两股分支被拉动,并且结合于另一侧钳口(jaw)

379、的两股分支被释放。

380、因此,在本发明中,为了对这种钳口导线的移动进行补偿,当执行末端工具的俯仰动作时,旋转轴241和旋转轴242围绕驱动部俯仰滑轮的旋转轴公转,从而使驱动部中的钳口导线的总长度发生变化,从而使钳口导线在驱动部侧以与在末端工具侧钳口导线被拉动(或被释放)的量相同的量释放(或拉动),由此,可以描述为当执行末端工具的俯仰动作时,对钳口导线的移动进行补偿。

381、图11为示出在现有的手术用器械中处于中立状态的图。图11的(a)和(b)为对应于图7和图8的末端工具的透视图,图11的(c)为示出驱动部200’的中立状态的图,所述驱动部200’的中立状态用于当以与本发明不同的方式执行末端工具的俯仰动作时对钳口导线的移动进行补偿。

382、参见图11的(a)和(b),末端工具100’的滑轮131’可以围绕作为俯仰主旋转轴的旋转轴143’旋转,并且可以与末端工具中心106’形成为一体

383、(或者固定结合于末端工具中心106)。

384、另外,导线303’和导线304’可以用于连接末端工具100’的滑轮131’和作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231’/滑轮232’。

385、因此,当作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231’/滑轮232’旋转时,作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231’/滑轮232’的旋转通过导线303’和导线304’传递到末端工具100’的滑轮131’,从而使滑轮131’也随之旋转,结果末端工具100’旋转并执行俯仰运动。

386、然而,当作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231’/滑轮232’旋转以执行如上所述的俯仰动作时,如果驱动部不对钳口导线进行单独的俯仰补偿,则存在无法执行俯仰动作的问题。即,缠绕在任意一个钳口滑轮上的两股分支的导线以俯仰轴为准布置于上侧,并且当执行俯仰动作时,这两股分支的导线同时被拉动或释放。同理,缠绕在另一个钳口滑轮上的两股分支的导线以俯仰轴为准布置于下侧,并且当执行俯仰动作时,这两股分支的导线同时被释放或拉动。因此,在这种结构中,如果驱动部不对钳口导线进行单独的俯仰补偿,则俯仰动作本身变得不可能。

387、图12为示出在图11的手术用器械中执行俯仰补偿时的图。

388、参见图12的(c),为了执行末端工具的俯仰动作,当作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231’/滑轮232’围绕旋转中心轴向顺时针方向(基于图12)旋转时,导线302’和导线306’向从驱动部200’到末端工具100’的方向被拉动,并且导线301’和导线305’向从末端工具100’到驱动部200’的方向被拉动。

389、如上所述,当导线302’和导线306’向相同方向移动时,不能简单地通过使作为驱动部第二钳口滑轮的滑轮221’/滑轮222’旋转来执行俯仰动作的补偿。

390、因此,如图12(c)所示,通过使作为驱动部第二钳口滑轮的滑轮221’/

391、滑轮222’的位置本身移动来使驱动部200’中的第二钳口导线的路径长度发生变化,同时通过使作为驱动部第一钳口滑轮的滑轮211’/滑轮212’的位置本身移动来使驱动部200’中的第一钳口导线的路径长度发生变化,从而能够执行俯仰补偿。

392、即,为了对俯仰驱动时的钳口导线的移动进行补偿,作为驱动部第二钳口滑轮的滑轮221’/滑轮222’向末端工具100’的方向移动,并且作为驱动部第一钳口滑轮的滑轮211’/滑轮212’向相反方向移动。

393、如上所述,存在以下问题:在驱动部200’的内部空间中,需要将作为驱动部第二钳口滑轮的滑轮221’/滑轮222’和作为驱动部第一钳口滑轮的滑轮211’/滑轮212’向直线方向移动的单独的空间和结构。

394、图13为对图11的手术用器械的俯仰动作补偿的概念图。图13(a)为示出手术用器械的驱动部200’的中立状态的概念图,图13(b)为在图13(a)

395、中的俯仰动作补偿的概念图。

396、图13(b)示出了与图12相反的情况,即执行俯仰动作和俯仰补偿的情况,

397、为了执行末端工具的俯仰动作,当作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231’/滑轮232’围绕旋转中心轴向逆时针方向(基于图12)旋转时,导线301’和导线305’向从驱动部200’到末端工具100’的方向被拉动,并且导线302’

398、和导线306’向从末端工具100’到驱动部200’的方向被拉动。

399、如上所述,当导线301’和导线305’向相同方向移动时,不能简单地通过使作为驱动部第一钳口滑轮的滑轮211’/滑轮212’旋转来执行俯仰动作的补偿。

400、因此,如图13(b)所示,通过使作为驱动部第一钳口滑轮的滑轮211’/

401、滑轮212’的位置本身以-△spitch移动来使驱动部200’中的第一钳口导线的路径长度发生变化,同时通过使作为驱动部第二钳口滑轮的滑轮221’/

402、滑轮222’的位置本身移动来使驱动部200’中的第二钳口导线的路径长度发生变化,从而能够执行俯仰补偿。

403、如上所述,在这种情况下,也存在以下问题:在驱动部200’的内部空间中,需要将作为驱动部第二钳口滑轮的滑轮221’/滑轮222’和作为驱动部第一钳口滑轮的滑轮211’/滑轮212’向直线方向移动的单独的空间和结构。

404、图14为对图6的手术用器械的俯仰动作补偿的概念图。

405、图14(a)示出了手术用器械30的中立状态,并且以驱动部俯仰滑轮231为准保持恒定距离的旋转轴241和旋转轴242可以被形成,所述旋转轴241与第一钳口导线连接,所述旋转轴242与第二钳口导线连接。

406、参见图14(b),当作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231向逆时针方向(基于图14)旋转时,作为第一钳口导线的导线301和导线305向从驱动部200到末端工具100侧的方向被拉动,并且作为第二钳口导线的导线302和导线306向从末端工具100到驱动部200侧的方向被拉动。

407、参见图14(b),在根据本发明第一实施例的驱动部200中,当作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231自转时,与第一钳口导线结合的作为驱动部第一钳口旋转轴的旋转轴241以及与第二钳口导线结合的作为驱动部第二钳口旋转轴的旋转轴242围绕作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231公转。

408、当旋转轴241和旋转轴242围绕作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231公转时,驱动部200中的第一钳口导线和第二钳口导线的总长度发生变化,从而进行根据俯仰动作的补偿。

409、即,如上所述,为了对俯仰动作进行动作补偿,根据本发明一实施例的手术用器械30的一特征在于,使驱动部俯仰滑轮231自转,同时使旋转轴241和旋转轴242公转,从而对因驱动部俯仰滑轮的旋转而导致的钳口导线的移动进行补偿。

410、即,由于作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231的旋转,缠绕在末端工具100侧的钳口导线在驱动部200侧释放与其相同的量,并且在末端工具100侧释放的钳口导线在驱动部200侧缠绕与其相同的量,从而使俯仰动作不会影响偏航动作。

411、从另一个角度描述这一点,当末端工具通过驱动部俯仰滑轮的旋转来执行俯仰动作时,(负责偏航运动和致动运动的)钳口导线也通过俯仰动作来移动。即,当围绕末端工具100的旋转轴143执行俯仰旋转时,结合于一侧钳口(jaw)的钳口导线的两股分支被拉动,并且结合于另一侧钳口(jaw)

412、的两股分支被释放。

413、因此,在本发明中,为了对这种钳口导线的移动进行补偿,当执行末端工具的俯仰动作时,驱动部钳口旋转轴相对于驱动部俯仰滑轮相对移动,从而使驱动部中的钳口导线的总长度发生变化,从而使钳口导线在驱动部侧以与在末端工具侧钳口导线被拉动(或被释放)的量相同的量释放(或拉动),由此,可以描述为当执行末端工具的俯仰动作时,对钳口导线的移动进行补偿。

414、

415、在下文中,将更详细地描述俯仰动作。

416、参见图25和图27,为了进行俯仰动作,当基板205和作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231沿箭头a1方向自转(rotation)时,旋转轴241和旋转轴242在整体上围绕旋转轴243沿a1方向公转(revolution)。

417、从另一个角度描述这一点,可以描述为当作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231旋转时,旋转轴241和旋转轴242与作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231联动地移动。

418、同时,此时,结合于旋转轴243的作为驱动部钳口滑轮的滑轮211、滑轮212、滑轮221和滑轮222的位置不改变。

419、另外,如上所述,当旋转轴241和旋转轴242公转时,旋转轴241和旋转轴242相对于驱动部钳口滑轮的相对位置发生变化,因此,缠绕在驱动部钳口滑轮上的每根导线的长度,即路径长度发生变化。

420、即,相较于作为第一钳口导线的导线301和导线305在图25的位置中缠绕在驱动部钳口滑轮上的路径长度l1,第一钳口导线在图27的位置中缠绕在驱动部钳口滑轮上的路径长度l1’进一步变长,并且驱动部200侧以与路径长度变长(l1’-l1)的量相同的量进一步缠绕第一钳口导线。即,作为第一钳口导线的导线301和导线305在驱动部200中的的总长度变长。另外,如上所述,随着驱动部200中的第一钳口导线的总长度变长而拉动第一钳口导线,因此末端工具100中的第一钳口导线的总长度变短。

421、与此相反,当作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231沿箭头a1方向自转(rotaion)时,相较于作为第二钳口导线在图25的位置中缠绕在驱动部中介滑轮上的路径长度l2,第二钳口导线在图26的位置中缠绕在驱动部中介滑轮上的路径长度进一步变短,并且驱动部200侧以与路径长度变短(l2-l2’)的量相同的量进一步释放第二钳口导线。即,作为第二钳口导线的导线302和导线306在驱动部200中的总长度变短。另外,如上所述,根据驱动部200中的第二钳口导线的总长度变短而拉动第二钳口导线的量,末端工具100中的第二钳口导线的总长度也变长相应的量。

422、如上所述,为了进行俯仰动作,当作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231向箭头a1方向自转(rotation)时,旋转轴241和旋转轴242相对于驱动部俯仰滑轮和驱动部钳口滑轮相对移动,从而使其相对位置发生变化。另外,由于旋转轴241和旋转轴242的相对移动,驱动部200中的第一钳口导线的总长度变短,并且末端工具100中的第一钳口导线的总长度变长。同时,由于旋转轴241和旋转轴242的相对移动,驱动部200中的第二钳口导线的总长度变长,并且末端工具100中的第二钳口导线的总长度变短。

423、结果,从末端工具100侧观察,当作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231向箭头a1方向自转(rotation)时,作为第一钳口导线的两股分支的导线301和导线305被拉动,作为第二钳口导线的两股分支的导线302和导线306被释放,从而使末端工具100围绕旋转轴143向箭头a2方向进行俯仰运动。

424、同时,当旋转轴241和旋转轴242相对于驱动部钳口滑轮相对移动时,上述路径长度发生变化,从而使驱动部200中的钳口导线的总长度也发生变化。另外,驱动部200中的钳口导线的总长度发生变化,从而使末端工具100中的钳口导线的总长度也发生变化。

425、然而,由于驱动部200中的钳口导线的总长度增加(或减少),末端工具100中的钳口导线的总长度也减少(或增加),因此(在假设不考虑弹性变形等的情况下)钳口导线的总长度不变。

426、结果,当作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231旋转时,根据在末端工具100侧作为第一钳口导线的导线301/导线305被拉动的量,在驱动部200侧作为第一钳口导线的导线301/导线305也被释放相应的量,从而可以进行俯仰运动。

427、参见图28,当作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231向箭头a3方向自转时,作为第一钳口导线的两股分支的导线301和导线305被释放,作为第二钳口导线的两股分支的导线302和导线306被拉动,从而使末端工具100围绕旋转轴143向箭头a4方向(基于图28(b))进行俯仰运动。

428、同时,如上所述,本发明的手术用器械30的末端工具100进一步具有作为末端工具俯仰滑轮的滑轮131,驱动部200进一步具有作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231,动力传递部300可以进一步具有作为俯仰导线的导线303和导线304。

429、因此,当作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231向箭头a1方向旋转时,导线304根据滑轮231的旋转而从滑轮231释放,并且导线303缠绕在滑轮231上。因此,连接到导线303和导线304的相对侧的作为末端工具俯仰滑轮的滑轮131围绕旋转轴143向箭头a2方向旋转,从而能够更可靠地执行俯仰动作。

430、

431、(滑轮尺寸比率)

432、此处,在围绕作为末端工具俯仰旋转轴的旋转轴143的旋转的滑轮中,与作为俯仰导线的导线303和导线304接触的作为末端工具俯仰滑轮的滑轮131,以及与作为钳口导线的导线301、导线305、导线302和导线306接触的作为末端工具钳口俯仰主滑轮的滑轮113、滑轮114、滑轮123和滑轮124的直径可以形成为彼此不同。

433、在这种情况下,当旋转轴143旋转时,导线缠绕在每个滑轮上或从中释放的长度彼此不同。例如,当末端工具俯仰滑轮的直径为6φ,末端工具钳口俯仰主滑轮的直径为4φ,旋转轴143旋转90°时,缠绕在末端工具俯仰滑轮上的俯仰导线的长度为1.5π,而缠绕在末端工具钳口俯仰主滑轮上的钳口导线的长度可以为1π。

434、从这个角度来看,可以将导线缠绕在滑轮上或从中释放的“长度”定义为“旋转量”。该旋转量为与旋转角度不同的概念,可以通过(直径*旋转角度/360°*π)来计算。

435、在这种情况下,基本上,由于作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231和作为末端工具俯仰滑轮的滑轮131通过作为俯仰导线的导线303和导线304直接连接,因此驱动部俯仰滑轮和末端工具俯仰滑轮的旋转量相同。即,根据俯仰导线缠绕在驱动部俯仰滑轮上或从中释放的量,俯仰导线也从末端工具俯仰滑轮中释放或缠绕在其上相应的量。

436、同时,(末端工具俯仰滑轮的直径:末端工具钳口俯仰主滑轮的直径)可以为(缠绕在末端工具俯仰滑轮上的导线旋转量:缠绕在末端工具钳口俯仰主滑轮上的导线旋转量)。

437、如上所述,在末端工具100中,当俯仰导线缠绕在末端工具俯仰滑轮上的长度和钳口导线缠绕在末端工具钳口俯仰主滑轮上的长度不同时,在驱动部200中,从中释放的俯仰导线的长度和从中释放钳口导线的长度应当彼此以相同的比率变得不同。

438、为此,可以建立以下关系:(末端工具俯仰滑轮的直径:末端工具钳口俯仰主滑轮的直径)=(驱动部俯仰滑轮的直径:驱动部钳口滑轮的直径)。

439、例如,当(末端工具俯仰滑轮的直径:末端工具钳口俯仰主滑轮的直径)

440、为6:4时,(驱动部俯仰滑轮的直径:驱动部钳口滑轮的直径)也可以为6:4。按照该比例,驱动部俯仰滑轮的直径为9φ,驱动部钳口滑轮的直径可以为6φ。

441、

442、在下面,将再次描述俯仰动作过程。

443、在下文中,以以下情况为例进行描述,末端工具俯仰滑轮的直径为6φ,

444、末端工具钳口俯仰主滑轮的直径为4φ,驱动部俯仰滑轮的直径为9φ,驱动部钳口滑轮的直径为6φ。

445、首先,为了进行俯仰动作,作为驱动部200的驱动部俯仰滑轮的滑轮231旋转60°,从而拉动作为俯仰导线的导线304,同时释放导线303。此时,导线303/导线304分别缠绕和释放的长度为1.5π。

446、因此,在末端工具100中,由于导线304被拉动1.5π,导线303被释放1.5π,因此作为末端工具俯仰滑轮的滑轮131以与1.5π对应的90°相同的角度旋转。

447、同时,当滑轮131围绕旋转轴143进行俯仰旋转时,钳口101和钳口102以及滑轮111/滑轮112也围绕旋转轴143进行俯仰旋转。因此,结合于滑轮111的作为第一钳口导线的导线301和导线305都被拉动,并且结合于滑轮121的作为第二钳口导线的导线302和导线306都被释放。此时,末端工具俯仰滑轮和末端工具钳口俯仰主滑轮的旋转角度相同,均为90°,因此,钳口导线缠绕在末端工具钳口俯仰主滑轮上或从中释放的长度为1π。

448、即,作为第一钳口导线的导线301和导线305在末端工具100侧被拉动,而在驱动部200侧被释放,从而使根据俯仰动作的钳口导线的移动得到补偿。

449、同理,作为第二钳口导线的导线302和导线306在末端工具100侧被拉动,而在驱动部200侧被释放,从而使根据俯仰动作的钳口导线的移动得到补偿。

450、结果,根据俯仰动作,钳口导线在驱动部200侧以与钳口导线在末端工具100侧被缠绕(或被释放)的长度相同的量释放(或拉动),从而能够在俯仰动作不会影响钳口的偏航轴方向旋转的同时独立地执行俯仰动作。

451、即,当作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231可以与基板205一起沿旋转轴243旋转,旋转轴241和旋转轴242结合和刚性连接于基板205,驱动部俯仰滑轮围绕旋转轴243自转(rotation)时,旋转轴241和旋转轴242围绕旋转轴243公转(revolution),从而使缠绕在驱动部钳口滑轮上的钳口导线的路径长度发生变化。另外,该钳口导线的路径长度的变化对根据俯仰动作的末端工具侧的钳口导线的移动进行补偿,从而能够独立地执行俯仰动作。

452、

453、(偏航动作)

454、图29为示出图6的手术用器械的驱动部和末端工具的平面图。图30为示出图6的手术用器械执行偏航动作时的驱动部和末端工具的图。图29和图30为示出如图6所示的手术用器械的偏航动作的图。

455、参见图29和图30,当旋转轴242向箭头a5方向旋转以进行偏航动作时,随着旋转轴242的旋转,作为第二钳口导线的导线302和导线306的任意一侧缠绕在旋转轴242上,另一侧从旋转轴242中释放。因此,连接到导线302和导线306的相对侧的作为末端工具第一钳口滑轮的滑轮121向箭头a6方向旋转,从而执行偏航动作。

456、此时,旋转轴242以及作为驱动部钳口滑轮的滑轮221和滑轮222的位置不变,然而,仅发生导线302和导线306缠绕在驱动部钳口滑轮221和驱动部钳口滑轮222上或从中释放的动作。

457、因此,作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231也不会旋转,并且作为俯仰导线的导线303和导线304也保持其位置而不缠绕或释放。

458、同理,当旋转轴241旋转以进行偏航动作时,随着旋转轴241的旋转,作为第一钳口导线的导线301和导线305的任意一侧缠绕在旋转轴241上,另一侧从旋转轴241中释放。因此,连接到导线301和导线305的相对侧的作为末端工具第一钳口滑轮的滑轮111向任意一方向旋转,从而执行偏航动作。

459、此时,旋转轴241以及作为驱动部钳口滑轮的滑轮211和滑轮212的位置不变,然而,仅发生导线301和导线305缠绕在驱动部钳口滑轮211和驱动部钳口滑轮212上或从中释放的动作。

460、因此,作为驱动部俯仰滑轮的滑轮231也不会旋转,并且作为俯仰导线的导线303和导线304也保持其位置而不缠绕或释放。

461、结果,为了进行偏航动作或致动动作,即使旋转轴241或旋转轴242旋转,

462、作为钳口导线的导线301、导线302、导线305和导线306在驱动部200中的总长度也保持恒定。

463、如上所述,在根据本发明一实施例的手术用器械30中,当驱动部俯仰滑轮旋转时,旋转轴241和旋转轴242围绕驱动部俯仰滑轮的旋转轴公转,从而使缠绕在驱动部钳口滑轮上的钳口导线的路径长度发生变化,从而使钳口导线对应于驱动部俯仰滑轮的旋转而被缠绕或释放,从而抵消或补偿根据俯仰驱动的钳口导线的移动,由此最终可以获得将俯仰动作和偏航动作分开的效果。

464、

465、<电机组-第一实施例>

466、图31至图33为示出根据本发明一实施例的电机组的透视图。图34为示出图31的电机组的底面透视图。图35为示出图31的电机组的平面图。图36为示出在图31中由俯仰驱动电机旋转的状态的图。图37为示出在图31中由第二钳口驱动电机旋转的状态的图。图38为示出在图31中由俯仰驱动电机和第二钳口驱动电机旋转的状态的图。

467、参见图31至图38,根据本发明第一实施例的电机组500设置于手术机器人20,并且可以结合于机器人手臂单元21、机器人手臂单元22和机器人手臂单元23。电机组500可以通过从外部接收电源来产生动力。但不限于此,可以实施各种变形,例如使用内置电池产生动力。

468、电机组500连接于手术用器械30的驱动部200,并且可以将动力传递到驱动部200。电机组500可以进一步包括第一外壳501、第二外壳505、俯仰板531、第一钳口板511、第二钳口板521、第一钳口驱动电机551、第二钳口驱动电机552、第三钳口驱动电机553和电机连接件541。

469、第一外壳501和第二外壳505形成电机组500的外观,并且其内部可以形成为中空。第一钳口驱动电机551、第二钳口驱动电机552和俯仰驱动电机553可以布置于第一外壳501和第二外壳505的内部空间。

470、参见图31至图38,第一外壳501和第二外壳505可以独立地形成且彼此结合。

471、但不限于此,可以实施各种变形,例如可以形成为一体(one-body)型等。

472、俯仰板531布置在第一外壳501上,并且可以可旋转地布置。俯仰板531与俯仰驱动电机553连接,并且可以从俯仰驱动电机553接收动力。

473、俯仰驱动电机553连接于俯仰板531的一表面(基于图31的下表面),并且可以在与其相对的另一表面(基于图31的上表面)上形成向驱动部200突出形成的突出部531a。

474、可以形成一个或多个突出部531a,并且其可以插入到相对的驱动部200的一表面上形成的结合孔205a中。由此,驱动部200和电机组500可以被连接,并且由电机组500,具体为俯仰驱动电机553产生的动力可以传递到驱动部200。

475、参见图31至图35,第一钳口板511和第二钳口板521可以布置在俯仰板531上。孔部(hole)可以形成在俯仰板531上,并且第一钳口板511和第二钳口板521可以分别布置于该孔部。

476、第一钳口板511和第二钳口板521可以可旋转地布置在俯仰板531中。第一钳口板511和第二钳口板521可以分别与第一钳口驱动电机551和第二钳口驱动电机552结合。

477、第一钳口板511的一表面(基于图31的下表面)与第一钳口驱动电机551连接,并且其另一表面(基于图31的上表面)可以与驱动部200,具体为电机结合部251连接。

478、参见图35,突出部511a可以形成在第一钳口板511上,并且可以与形成在电机结合部251中的结合孔251a连接。因此,电机结合部251可以通过接收由第一钳口驱动电机551产生的动力来旋转,并且通过使电机结合部251旋转来使电机结合部251的旋转轴241旋转,并且连接于旋转轴241的作为第一钳口导线的导线301和导线305可以被缠绕或释放。

479、第二钳口板521的一表面(基于图31的下表面)与第二钳口驱动电机552连接,并且其另一表面(基于图31的上表面)可以与驱动部200,具体为电机结合部252连接。

480、参见图35,突出部521a可以形成在第二钳口板521上,并且可以与形成在电机结合部252中的结合孔252a连接。因此,电机结合部252可以通过接收由第二钳口驱动电机552产生的动力来旋转,并且通过使电机结合部252旋转来使电机结合部252的旋转轴242旋转,并且连接于旋转轴242的作为第二钳口导线的导线302和导线306可以被缠绕或释放。

481、参见图32至图34,由于第一钳口板511和第二钳口板521布置在俯仰板531上预设的区域中,因此第一钳口板511和第二钳口板512的旋转中心与俯仰板531的旋转中心之间的距离可以保持恒定。

482、参见图31至图34,电机组500可以进一步包括电机连接件541。电机连接件541连接于俯仰板531,并且分别与第一钳口驱动电机551和第二钳口驱动电机552连接,并且可以固定第一钳口驱动电机551和第二钳口驱动电机552的位置。

483、即,电机连接件541与俯仰板531连接,并且当俯仰板531旋转时可以一起旋转,因此可以使第一钳口驱动电机551和第二钳口驱动电机552旋转。

484、另外,当俯仰板531通过电机连接件541接收由俯仰驱动电机553产生的动力来旋转时,分别与布置在俯仰板531上的第一钳口板511和第二钳口板521连接的第一钳口驱动电机551和第二钳口驱动电机552可以移动。另外,分别由第一钳口驱动电机551和第二钳口驱动电机552产生的动力通过第一钳口板511和第二钳口板521传递到设置于驱动部200的作为驱动部第一钳口旋转轴的旋转轴241和作为驱动部第二钳口旋转轴的旋转轴242。

485、由根据本发明第一实施例的电机组500产生的动力被传递到驱动部200,从而能够执行如上所述的俯仰动作、偏航动作和致动动作。

486、参见图36,由俯仰驱动电机553产生的动力可以被传递到俯仰板531,并且当俯仰板531旋转时,布置在俯仰板531上的第一钳口板511和第二钳口板521的位置可以改变。

487、即,分别与第一钳口板511和第二钳口板521连接的驱动部200的旋转轴241和旋转轴242可以围绕旋转轴243公转,因此对根据俯仰动作的末端工具侧的钳口导线的移动进行补偿,从而能够与偏航/致动动作独立地执行俯仰动作。关于这一点,如上所述,将省略详细描述。

488、参见图37,在俯仰板531不旋转的状态下,由第二钳口驱动电机552产生的动力被传递到第二钳口板512,从而能够使第二钳口板512向a2方向旋转。第二钳口板512通过电机结合部252将动力传递到作为驱动部第二钳口旋转轴的旋转轴242,并且可以通过使结合于旋转轴242的作为第二钳口导线的导线302和导线306被缠绕或释放来执行偏航动作或致动动作。

489、参见图38,由图36的俯仰驱动电机553产生的动力使俯仰板531向a3方向旋转,并且与其独立地,由第二钳口驱动电机552的产生的动力被传递到第二钳口板512,从而能够使第二钳口板512向a4方向旋转。

490、参见图38,可以通过俯仰驱动电机553的驱动执行末端工具100的俯仰动作,

491、并且由于第二钳口驱动电机552的驱动,通过电机结合部252将动力传递到作为驱动部第二钳口旋转轴的旋转轴242,并且可以通过使结合于旋转轴242的作为第二钳口导线的导线302和导线306被缠绕或释放来进行偏航动作或致动动作。

492、参见图31至图38,在根据本发明第一实施例的电机组500中,第一钳口板511和第二钳口板521布置在俯仰板531内,并且当俯仰板531从俯仰驱动电机553接收动力而旋转时,第一钳口板511和第二钳口板521可以围绕俯仰板531的旋转中心公转。

493、另外,电机连接件541结合于俯仰板531,并且其位置随着俯仰板531旋转而改变,并且可以使连接于电机连接件541的第一钳口驱动电机551和第二钳口驱动电机552围绕俯仰驱动电机553公转。

494、因此,由电机组500产生的动力可以被传递到驱动部200,并且当驱动部俯仰滑轮围绕旋转轴243自转(rotation)时,旋转轴241和旋转轴242围绕旋转轴243公转(revolution),从而使缠绕在驱动部钳口滑轮上的钳口导线的路径长度发生变化。另外,该钳口导线的路径长度的变化对根据俯仰动作的末端工具侧的钳口导线的移动进行补偿,从而能够独立地执行俯仰动作。


技术特征:

1.一种手术用器械,其特征在于,包括:末端工具,其包括一个或多个钳口以及形成为与所述钳口结合且与所述钳口一起可围绕第一轴旋转的末端工具钳口滑轮,并且形成为至少能够进行俯仰旋转和偏航旋转;

2.根据权利要求1所述的手术用器械,其进一步包括:

3.根据权利要求2所述的手术用器械,其特征在于,

4.根据权利要求2所述的手术用器械,其特征在于,

5.根据权利要求2所述的手术用器械,其特征在于,

6.根据权利要求5所述的手术用器械,其特征在于,

7.根据权利要求5所述的手术用器械,其特征在于,

8.根据权利要求2所述的手术用器械,其进一步包括:

9.根据权利要求8所述的手术用器械,其特征在于,

10.根据权利要求8所述的手术用器械,其特征在于,

11.根据权利要求8所述的手术用器械,其特征在于,

12.根据权利要求11所述的手术用器械,其特征在于,

13.根据权利要求8所述的手术用器械,其特征在于,

14.根据权利要求8所述的手术用器械,其进一步包括:

15.根据权利要求14所述的手术用器械,其特征在于,

16.根据权利要求14所述的手术用器械,其特征在于,

17.根据权利要求2所述的手术用器械,其特征在于,

18.根据权利要求17所述的手术用器械,其特征在于,

19.根据权利要求17所述的手术用器械,其特征在于,

20.根据权利要求2所述的手术用器械,其特征在于,

21.根据权利要求20所述的手术用器械,其特征在于,

22.根据权利要求20所述的手术用器械,其特征在于,

23.根据权利要求20所述的手术用器械,其特征在于,

24.根据权利要求23所述的手术用器械,其特征在于,

25.根据权利要求23所述的手术用器械,其特征在于,

26.根据权利要求20所述的多关节型手术装置,其特征在于,

27.根据权利要求1所述的手术用器械,其特征在于,

28.根据权利要求1所述的手术用器械,其特征在于,

29.根据权利要求1所述的手术用器械,其特征在于,

30.一种手术机器人,其特征在于,包括:一个或多个机器人手臂单元,其通过手术人员的手柄操作来执行动作;以及


技术总结
本发明涉及一种手术用器械,具体涉及一种手术用器械,其中,所述手术用器械可以安装在机器人手臂上或可手动操作以用于腹腔镜手术或各种其他手术。

技术研发人员:宋容宰,李政周,金熹辰,张东圭
受保护的技术使用者:利思梅德株式会社
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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