CN111904597B - 一种轻量化的手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轻量化的手术机器人包括手术床、设于手术床的执行部、可拆卸地设于执行部末端的器械部、用于供医生手持的手持部及控制部；手术时，医生按需触发手持部，手持部发送手指动作指令至控制部，控制部控制执行部带动器械部按手指动作指令执行相应的动作，从而利用器械部对患者进行外科手术。手持部的设置可使医生在手术床的侧面灵活地操纵手持部以使器械部执行相应的动作，方便医生准确掌握器械、助手及患者情况，有利于提升器械部的动作精度，保证手术安全可靠。

Description

一种轻量化的手术机器人

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种轻量化的手术机器人。

背景技术

微创外科手术具备创伤小、疼痛轻、恢复快的优势，广泛应用于各科室，但传统的微创外科手术对医生的操作水平要求较高，且极易使医生的劳动强度过大，基于此，利用智能化的手术机器人替代医生对患者进行微创手术已成为医疗领域的未来发展趋势，手术机器人能够很大程度上消除传统微创外科手术的局限性。现有手术机器人因结构较复杂，故障率较高，故设计一款结构简单的轻量化的手术机器人发势在必行。

以达芬奇手术机器为例，现有的轻量化的手术机器人通常配置有操纵台、手术床及机械臂，医生通过操纵台控制机械臂对手术床上躺着的患者进行外科手术，现有机械臂靠近手术床设置，操作台因需占据较大的空间，使操作台与手术床之间的距离过远，致使医生仅能够通过操纵台观察手术状态，难以近距离肉眼观察，而图像识别信息通常存在一定程度的精度误差，影响手术精度，进而使手术安全性受到威胁。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种轻量化的手术机器人，使医生可借助手持部近距离观察并操纵器械部，手术精度高，手术较安全。

本发明所提供的轻量化的手术机器人，包括：

手术床；

设于手术床的执行部；

可拆卸地设于执行部末端的器械部；

用于供医生手持的手持部；

分别与手术床、执行部、器械部及手持部电连接的控制部，控制部用于根据手持部反馈的手指动作指令在手术床侧面控制执行部带动器械部按手指动作指令执行相应动作。

优选的，还包括：

设于手术床旁侧并用于支撑手持部的支撑架；

设于支撑架且与控制部相连、用于支撑手臂的承托部；控制部用于根据承托部反馈的手臂动作指令配合手指动作指令控制执行部带动器械部动作。

优选的，还包括设于手术床并用于支撑执行部的机械臂；机械臂设有电永磁座；电永磁座与控制部相连，控制部用于根据手持部反馈的器械安装指令控制电永磁座得电以使执行部借助磁吸力吸附固定于电永磁座上，还用于根据手持部反馈的器械拆卸指令控制电永磁座失电以使执行部在电永磁座磁吸力消失后脱离电永磁座。

优选的，手术床的两相对侧设有铰接座，机械臂与铰接座相连，铰接座与控制部相连，控制部用于根据手持部反馈的旋转摆动指令控制铰接座带动机械臂相对于手术床转动以使机械臂通过执行部带动器械部摆动。

优选的，还包括设于铰接座的配重块，配重块与机械臂相连以对机械臂的重力进行补偿。

优选的，机械臂包括两根分别对称设于手术床两侧的伸缩柱，两根伸缩柱与控制部相连，控制部用于根据手持部反馈的高度调节指令控制两根伸缩柱同步伸缩以使机械臂通过执行部调整器械部的高度。

优选的，手术床的两相对侧设有滑动座，铰接座设于滑动座，滑动座与控制部相连，控制部用于根据手持部反馈的滑动调节指令控制滑动座带动机械臂沿手术床侧面所设的滑动槽滑动以使机械臂通过执行部带动器械部滑动。

优选的，控制部用于根据手持部反馈的器械夹持指令控制执行部带动器械部执行夹持动作，还用于根据手持部反馈的器械旋转指令控制执行部带动器械部执行旋转动作，又用于根据手持部反馈的器械切割指令控制执行部带动器械部执行切割动作。

优选的，手持部包括用于检测手指反馈力的反馈力检测件，反馈力检测件与控制部相连，控制部用于根据力反馈检测件发送的力反馈指令通过执行部调整器械部的夹持力。

优选的，还包括用于识别登陆用户身份的用户身份检测件，用户身份检测件与控制部相连，控制部用于根据用户身份检测件发送的用户登陆指令对应调用所存储的用户登陆模式。

优选的，还包括与控制部相连并用于检测器械部与障碍物之间距离的距离检测件，控制部用于根据距离检测件发送的信号在器械部与障碍物之间的距离达到预设距离时控制执行部停止动作。

优选的，还包括分别与控制部相连的报警器和用于检测器械部是否处于安全区的安全位置检测件，控制部用于根据安全位置检测件发送的信号在器械部超出安全区启动报警器发出警报。

优选的，还包括与控制器相连并用于检测穿刺器插入孔的当前牵扯力的牵扯力检测件，控制器用于根据牵扯力检测件发送的信号在当前牵扯力达到预设牵扯力时控制执行部调整器械部的插入角度以使当前牵扯力小于预设牵扯力。

优选的，执行部与手持部直接相连。

相对于背景技术，本发明所提供的轻量化的手术机器人包括手术床、执行部、器械部、手持部和控制部。手术时，医生按需触发手持部，手持部发送手指动作指令至控制部，控制部控制执行部带动器械部按手指动作指令执行相应的动作，从而利用器械部对患者进行外科手术。手持部的设置可使医生在手术床的侧面灵活地操纵手持部以使器械部执行相应的动作，方便医生近距离肉眼观察器械部动作，避免远距离观察或操纵器械部，降低器械部发生误动作的风险，有利于提升器械部的动作精度，保证手术安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明第一种具体实施例所提供的轻量化的手术机器人的结构图；

图2为图1中手持部于承托部的组装图；

图3为图1中手持部的结构图；

图4为图1中手持部的击发按钮剖面图；

图5为穿刺器的结构图；

图6为本发明第二种具体实施例所提供的轻量化的手术机器人的结构图。

附图标记如下：

手术床1、执行部2、器械部3、手持部4、支撑架6、承托部7、机械臂8、显示屏9、穿刺器10和牵扯力检测件11；

击发按钮41、调节组件42、弹性件43、位移检测件44、检测架45和手柄46、移动按钮47、拨轮开关48和摇杆式角度传感器49；

衔铁杆421和固定线圈422；

矩形框架451和圆环形框架452。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图5，图1为本发明第一种具体实施例所提供的轻量化的手术机器人的结构图；图2为图1中手持部于承托部的组装图；图3为图1中手持部的结构图；图4为图1中手持部的击发按钮剖面图；图5为穿刺器的结构图。

本发明实施例公开了一种轻量化的手术机器人，包括手术床1、执行部2、器械部3、手持部4和控制部5。

手术床1包括床支架和床板，床板用于供患者躺卧，床支架用于支撑床板，床支架可以是升降式床支架，方便医生按需灵活调整床板的高度。

执行部2设于手术床1，用于带动器械部3动作。执行部2内置有驱动电机、齿轮传动部等部件，驱动电机与控制部5相连，由控制部5控制驱动电机转速及转向。执行部2的外壳密封性较好，为执行部2的高温高压灭菌提供条件。

器械部3可拆卸地设于执行部2末端。器械部3可以是吻合器、抓钳、持针钳、电刀等腔镜手术器械，医生可按需将所需的器械部3安装至执行部2。执行部2与器械部3之间优选机械卡固的方式实现固连，机械卡固的结构具体可参考现有技术。执行部2可带动器械部3实现左右摆动、上下摆动、夹紧松开、前进后退及左旋右旋等动作。器械部3可以是一次性用品，手术结束后医生可在执行部2与手持部4断开连接后拆下器械部3。具体地，器械部3具有九个自由度，例如器械部3的前后移动、张合动作、开口的上下移动、左右移动、旋转动作、上下摆动、左右摆动、前后移动等动作。

手持部4用于供医生手持，方便利用手持部4遥控器械器动作。手持部4的体积较小且重量较轻，方便医生灵活转移。

控制部5分别与手术床1、执行部2、器械部3及手持部4电连接。控制部5可以是CPU、MPU、MCU或FPGA等，用于信号的处理及存储。为提升安全性，控制部5优选包含主机和从机，实现双机热备功能，主机与从机采用定时通信，从机可在主机正常工作时仅备份数据，从机还可在主机故障时替代主机处理信息，从而利用安全冗余措施防止数据丢失，进而防止手术因数据丢失而中断，有利于提升手术安全性。进一步地，控制部5可通过互联网将存储的数据上传至云数据库中，进一步防止数据丢失。

控制部5内置有通信板卡，通信板卡可以是有线网卡、无线网卡、RS458通信、USB通信或CAN总线等，控制部5通过通信板卡与其他部件进行通信。手持部4、执行部2及控制部5之间优选无线通信，无线通信可以是蓝牙、uwb、zigbee或WLAN等通信方式，优选WLAN无线通信。控制部5的通信接口可以是WLAN或5G网口，为远距离传输信号提供条件，使控制部5适用于远程医疗或远程监控。

手术时，医生按需触发手持部4，手持部4发送手指动作指令至控制部5，控制部5控制执行部2带动器械部3按手指动作指令执行相应的动作，从而利用器械部3对患者进行外科手术。

由上述可知，手持部4的设置可使医生在手术床1的侧面灵活地操纵手持部4以使器械部3执行相应的动作，方便医生近距离肉眼观察器械部3动作，避免远距离观察或操纵器械部3，降低器械部3发生误动作的风险，有利于提升器械部3的动作精度，保证手术安全可靠。

在第一种具体实施例中，本发明还包括支撑架6和承托部7，支撑架6位于手术床1侧面，并用于支撑手持部4。支撑架6可也可以是伸缩式支撑架6，方便医生根据自身身高调整支撑架6高度，使支撑架6的高度符合人机工程学。承托部7设于支撑架6顶部，用于支撑医生的手部，有利于减缓医生的工作强度。承托部7包括具有承托槽的承托块，承托块固定于支撑架6顶部。承托槽可增设缓冲垫，缓冲垫可由硅胶制成，避免手臂与承托槽刚性接触，有利于提升舒适性。

为精确控制部5械部3动作，承托部7与控制部5电连接，使控制部5同时根据承托部7反馈的手臂动作指令及手持部4反馈的手指动作指令控制执行部2带动器械部3执行相应的动作。例如，当扣动手持部4的击发按钮且手臂用力下压承托部7时，手持部4反馈击发指令至控制部5使控制部5控制部5械部3夹持组织，同时承托部7反馈下压指令至控制部5控制增大器械部3的夹持力。需指明的是，手持部4反馈的手指动作指令主要用于控制部5械部3实现夹持、旋转或剪切等主功能，承托部7反馈的手臂动作指令主要用于控制部5械部3实现小幅度摆动、增大或减小夹持力或床体升降等辅助功能。

本发明还包括设于手术床1的机械臂8，机械臂8用于支撑执行部2。机械臂8设有电永磁座，电永磁座与控制部5相连。当手持部4反馈的器械安装指令至控制部5，控制部5控制电永磁座得电，使执行部2借助磁吸力吸附固定于电永磁座上；当手持部4反馈的器械拆卸指令至控制部5时，控制部5控制电永磁座失电，使执行部2在电永磁座磁吸力消失后脱离电永磁座；方便拆装执行部2，方便执行部2实现快速消毒，或方便实现快速更换器械部3。当然，执行部2的安装方式不限于此。需说明的是，手持部4设有拆装按钮，当按下拆装按钮时，手持部4发送器械拆卸指令至控制部5；相反，手持部4持续发送器械安装指令至控制部5，使执行部2保持固定于电永磁座上。拆卸按钮可以是弹性按钮。

在该具体实施例中，机械臂8包括吊装横梁，电永磁座可滑动地设于吊装横梁上，吊装横梁设有与电永磁座相连的横向驱动缸，横向驱动缸与控制部5电连接，手持部4可增设横向移位按钮，当下压横向移动按钮时，手持发送横向移动指令至控制部5，控制部5启动横向驱动缸伸缩，使横向驱动缸驱动电永磁座沿吊装横梁自动滑动至目标位置，方便调整执行部2的位置。考虑到可靠性，可在吊装横梁与电永磁座之间增设锁定部，当电永磁座滑动至目标位置时，控制部5控制锁定部将电永磁座锁定至吊装横梁上，防止电永磁座在手术过程中误动作，有利于提升手术安全性，锁定部可包括锁杆和锁孔，具体结构及工作原理可参考现有技术。当然，将电永磁座直接固定于机械臂8上仍能实现本发明的目的。为限定执行部2的安装位置，电永磁座设有定位柱，方便快速拆装执行部2。

机械臂8与执行部2均由碳纤维加工而成，满足重量轻且弹性模量小等优势，方便快速拆装，有利于缩短手术时间。机械臂8与执行部2的轻量化设置，方便医生根据手术需求增设多个机械臂8或执行部2，免受一体式手术机器人的限制，使用较灵活。

手术床1的两相对侧设有铰接座，机械臂8与铰接座相连，铰接座与控制部5电连接，当手持部4反馈旋转摆动指令至控制部5，控制部5控制铰接座旋转，铰接座带动机械臂8相对于手术床1转动，使机械臂8通过执行部2带动器械部3摆动，精确限定器械部3的位置。器械部3的最大翻转角度为180度。手持部4可增设旋转按钮，当旋转按钮时，手持部4发送反馈旋转摆动指令至控制部5。

本发明还包括设于铰接座的配重块，配重块与机械臂8相连，以便利用配重块对机械臂8的重力进行补偿，避免机械臂8因负载过大而使其精度过低。机械臂8的设置数量可以是一个或多个，但最多不超过四个。

机械臂8还包括两根分别对称设于手术床1两侧的伸缩柱，两根伸缩柱与控制部5相连，当手持部4反馈高度调节指令至控制部5，控制部5控制两根伸缩柱同步伸缩，使机械臂8通过执行部2调节器械部3的高度，进一步限定器械部3的位置。手持部4可增设高度调节按钮，当按压高度调节按钮时，高度调节按钮发送高度调节指令至控制部5。

进一步地，手术床1的两侧设有滑动座，每一侧的铰接座对于设于同侧的滑动座上，滑动座与控制部5相连，当手持部4反馈的滑动调节指令至控制部5，控制部5控制滑动座沿手术床1侧面所设的滑动槽滑动，使滑动座通过执行部2带动器械部3相对于手术床1滑动至目标位置。滑动座可以是液压缸或配置有丝杠螺母副的伺服电机。相应地，手持部4设有滑动调节按钮，当按压滑动调节按钮时，手持部4发送滑动调节指令至控制部5。滑动座与铰接座之间可采用螺栓连接，但不限于此。

横向驱动缸、铰接座、伸缩柱及滑动座的设置方便医生在手术前依据患者的手术部位自动调整器械部3，并方便在手术过程中自动调整器械部3的位置。

此外，当手持部4发送器械夹持指令至控制部5时，控制部5控制执行部2带动器械部3执行夹持动作；当手持部4发送器械旋转指令至控制部5时，控制部5控制执行部2带动器械部3执行旋转动作；当手持部4发送器械切割指令至控制部5时，控制部5执行部2带动器械部3执行切割动作。相应地，手持部4设有用于生成器械夹持指令的击发按钮，还设有用于生成器械旋转指令的器械旋转按钮，又设有用于生成器械切割指令的器械剪切按钮。

为提升手术精度，手持部4设有用于检测手指反馈力的反馈力检测件，反馈力检测件与控制部5相连，当力反馈检测件发送力反馈指令至控制部5，控制部5通过执行部2调整器械部3的夹持力，方便医生在手术过程中按需自动调整器械部3的夹持力，使夹持力适当，避免过大的夹持力夹伤组织，保证手术安全。反馈力检测件可以是力检测传感器。

本发明还包括用于识别登陆用户身份的用户身份检测件，用户身份检测件与控制部5相连，当用户身份检测件发送用户登陆指令至控制部5，控制部5调用所存储的用户登陆模式，使不同登陆用户自动进入对应的用户登陆模式，方便登陆用户快速查阅患者信息，同时方便保密患者信息。用户身份检测件可以利用虹膜、指纹、脸部或RAID刷卡识别等非接触式方式进行识别，登陆用户身份可以是工程师、医生或护士，以医生为例，医生登陆模式对应显示器械部3的夹持力、切割力、电流大小、位姿或使用次数等信息。再以工程师为例，工程师登陆模式对应显示器械部3的出厂信息、标准参数、生产批次或使用寿命等信息。

本发明中的控制部5内置有用于存储病患信息的病患数据库，手术前医生将每个病患的病患信息表存储至病患数据库，手术时医生可借助语音、触摸屏或鼠标键盘等方式将病患的身份信息输入至控制部5，方便医生实时从病患数据库中调用与病患的身份信息相对应的病患信息表，并在手术过程中实时按需修改病患信息表。病患信息表可包含病患的CT检测结果或超声波检测结果等。医生可采用语音、触摸屏或鼠标键盘等方式调用病患信息表，与之对应地，可增设与控制部5相连以采集医生的语音信息的语音识别器或增设与控制相连以采集医生输入的调用信息的触摸屏。

本发明还包括用于识别病患信息表中的CT检测结果的CT识别件和显示屏9，CT识别件与显示屏9均与控制部5相连。当CT识别件识别到病患信息表中的CT检测结果时，CT识别件发送信号至控制部5，控制部5控制显示屏9的显示亮度，方便医生准确查看CT检测结果。CT识别件可以是图像识别设备，在此不做具体限定。

显示屏9可以是多个，多个显示屏9显示不同的信息。显示屏9优选触摸屏，可以是电阻式触摸或电容式触摸屏。显示屏9具有GA、HDMI、DP、DPmini等接口，显示屏9还设有用于外接键盘、鼠标或触摸板的USB接口。

本发明还包括用于检测器械部3手术状态的手术状态检测件，手术状态检测件与控制部5相连，控制部5根据手术状态检测件发送的信息控制显示屏9实时显示器械部3的手术状态。手术状态检测件可以是摄像头，但不限于此。

手持部4包括固定外壳，固定外壳一体式设有用于供医生手持的固定手柄，所有按钮均安装于固定外壳上，固定外壳安装有用于为手持部4独立供电的充电电池，固定外壳设有与充电电池相连的充电接口，充电接口与外接电源相连。充电接口设有用于状态显示屏9，状态显示屏9用于显示手持部4的电压、电流、电量等信息，状态显示屏9通过无线通信方式与控制部5相连。

手持部4还包括用于显示执行部2与器械部3连接状态的状态指示灯，相应地本发明还包括用于检测执行部2与器械部3连接状态的器械连接状态检测件，状态指示灯与器械连接状态检测件均与控制部5相连，当器械连接状态检测件检测到执行部2与器械部3未连接时，器械连接状态检测件发送信号至控制部5，控制部5控制状态指示灯发出红光；当器械连接状态检测件检测到执行部2与器械部3连接时，器械连接状态检测件发送信号至控制部5，控制部5控制状态指示灯发出绿光。状态指示灯可以是LED灯，器械连接状态检测件可以是接触传感器或压力传感器，在此不做具体限定。

手持部4还包括用于检测手持部4与执行部2连接状态的执行连接状态检测件及语音提示器，执行连接状态检测件及语音提示器均与控制部5相连，当执行连接状态检测件检测到手持部4与执行部2连接时，执行连接状态检测件发送信号至控制部5，控制部5控制语音提示器提升医生手持部4与执行部2已连接。执行连接状态检测件可以是通信连接检测设备。

本发明还包括与控制部5相连的距离检测件，距离检测件用于检测器械部3与障碍物之间的距离，距离检测件可以是距离检测传感器或障碍物检测传感器等，其中障碍物传感器可以是利用双面视觉或磁性定位等技术的障碍物传感器。例如，将标志贴贴于机械臂8和器械部3上，标志贴采用通用的编码形式，标志贴与控制部5相连，方便控制部5借助标志贴识别机械臂8和器械部3的位置，从而实现防碰撞。

控制部5根据距离检测件发送的信号在器械部3与障碍物之间的距离达到预设距离时控制执行部2停止动作，防止器械部3与障碍物发生碰撞，从而有效防止器械部3与机械臂8、手术床1或外界物体等发生碰撞，有利于提升手术安全性。预设距离是器械部3与障碍物即将发生碰撞时的距离，可预先输入至控制部5中。

手持部4设有触发击发按钮41，击发按钮41包括同轴设置的触发凸缘和按钮本体，触发凸缘与按钮本体一体式相连，触发凸缘的横截面面积大于按钮本体的横截面面积。具体地，触发凸缘与按钮本体均呈圆柱状，触发凸缘的外径大于按钮本体的外径。击发按钮41可滑动地安装于有调节组件42，用于调节击发按钮41的触发力度。调节组件42可以是液压缸、气缸或磁感线圈等。调节组件42的具体结构及工作原理可参考下述内容。击发按钮41与调节组件42之间抵接有弹性件43，弹性件43始终保持压缩状态，为击发按钮41提供阻尼。弹性件43套于按钮本体上，具体为圆柱弹簧。弹性件43靠近击发按钮41的一端具体与触发凸缘相抵。

考虑到调节组件42的工作精度，调节组件42选用磁感型，包括衔铁杆421和固定线圈422，衔铁杆421可滑动地套于击发按钮41。衔铁杆421具有与弹性件43相抵的抵接凸缘。抵接凸缘设于衔铁杆421靠近击发按钮41的一端，除了抵接弹性件43外，抵接凸缘还用于轴向限定衔铁杆421。当衔铁杆421向移动一定距离后，止挡凸缘与固定线圈422的左端相抵，防止衔铁杆421脱离固定线圈422。

固定线圈422的位置相对固定，使衔铁杆421相对于固定线圈422轴向滑动。固定线圈422套于衔铁杆421外周，且固定线圈422与控制部5相连，控制部5根据力检测件发送的信号调整固定线圈422的电流，由此可调整固定线圈422的磁感应强度，从而调整固定线圈422的磁感应力，进而调整施加至衔铁杆421的作用力，实现依据力检测件精确调整衔铁杆421的滑动距离。

具体地，固定线圈422设有锥型槽，衔铁杆421外周一体式设有锥型块，锥型块与锥型槽相配合，使固定线圈422的磁感应线长度保持一致，保证流经固定线圈422的电流与磁感应力呈线性关系，方便控制部5通过调节流经固定线圈422的电流精确地调整施加至衔铁杆421的磁感应力，为衔铁杆421的稳定滑动提供依据。

位移检测件44用于检测击发按钮41的当前移动距离，可以是位移传感器。当位移检测件44检测到击发按钮41的当前移动距离，位移检测件44发送信号至控制部5，控制部5根据存储的击发按钮41的当前移动距离与主驱动件的预预置输出驱动力之间的对应关系，控制主驱动件驱动电压和电流，使主驱动件精确输出相应驱动力，从而依据击发按钮1的移动距离精确控制钉仓组件3的组织压榨及切割力度，工作精度较高，进一步提升手术安全性。主驱动件可以为伺服电机或直流电机，用于驱动器械部3移动。

在该具体实施例中，手持部4还包括检测架45和手柄46，检测架45包括一体式相连的矩形框架451和圆环形框架452。

矩形框架451的中性设有检测杆，手柄46的前端可滑动地装于检测杆，检测杆可增设用于检测手柄前后平移距离的平移检测件，平移检测件与控制部5相连，使控制器5依据平移检测件发送的信号控制执行部2沿机械臂8滑动，从而控制器械部3上下移动。平移检测件可以是位移传感器，但不限于此。

圆环形框架452可滑动地设于支撑架6，圆环形框架452随手腕施加的作用力沿垂向相对于支撑架6滑动。圆环形框架452与支撑架6之间可赠设用于辅助圆环形框架452复位的复位弹簧。本发明还可设置用于检测圆环形框架452移动距离的按压距离检测件，按压距离检测件与控制器5相连，按压距离检测件可以是位移传感器，使控制器根据按压距离检测件发送信号控制执行部2沿手术床1往复滑动。

手柄46设有击发按钮41，通过按压击发按钮41控制器械部3的钳口张合，自动执行夹取动作。手柄46还设有移动按钮47，移动按钮47与控制器5相连，方便利用移动按钮47控制器械部3执行切割吻合动作。手柄46设有拨轮开关48，拨轮开关48也与控制器5相连，以便利用拨轮开关48控制器械部3实现顺时针旋转或逆时针旋转。

手柄46还设有与控制器5相连的摇杆式角度传感器49，摇杆式角度传感器49用于检测摇杆的摆动角度，使控制器5根据摇杆式角度传感器49发送的信号控制器械部3的钳口的开口大小。

当然，还可在矩形框架451的检测杆上增设摆动传感器，摆动传感器与控制器5相连，摆动传感器用于检测手柄的摆动角度，使控制器5根据摆动传感器发送的信号控制机械臂8摆动相对的角度，从而调整器械部3的工作角度。

本发明还包括报警器和用于检测器械部3是否处于安全区的安全位置检测件，报警器与安全位置检测件均与控制部5相连，控制部5根据安全位置检测件发送的信号在器械部3超出安全区启动报警器发出警报，提醒医生中止手术，防止器械器误动作伤害病患。安全位置检测可以是限位开关、位移传感器或摄像头等，在此不做具体限定。当然，安全区的设定可以依据路径规划方式或电子围栏等进行设定，当器械部3一旦超出电子围栏围成的安全区，控制部5依据电子围栏发送的信号，在器械部3一旦超出电子围栏所围成的安全区使，控制部5控制执行部2停止动作。或者，将器械部3的运动路径实时反馈至控制部5，当器械部3的实际路径超出控制部5预存的运动路径时，控制部5控制执行部2停止动作。

本发明还包括与控制器5相连的牵扯力检测件11，牵扯力检测件11用于检测穿刺器10插入孔的当前牵扯力。牵扯力检测件11设于穿刺器的插入孔内部，呈圆环状分布。牵扯力检测件11具体可以是压力传感器，但不限于此。

当前牵扯力达到预设牵扯力时，控制器5根据牵扯力检测件11发送的信号控制执行部2动作，利用执行部2调整器械部3的插入角度，使当前牵扯力小于预设牵扯力，避免器械部3因过大的牵扯力而刺伤器脏或组织，有利于提升手术安全性。

请参考图6，图6为本发明第二种具体实施例所提供的轻量化的手术机器人的结构图。

相较于第一种具体实施例，第二种具体实施例中，执行部2与手持部4直线相连，使医生直接手动操纵器械部3进行手术，仍能实现本发明的目的。

以上对本发明所提供的轻量化的手术机器人进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种轻量化的手术机器人，其特征在于，包括：

手术床(1)；

设于所述手术床(1)的执行部(2)；

可拆卸地设于所述执行部(2)末端的器械部(3)；

用于供医生手持的手持部(4)；

分别与所述手术床(1)、所述执行部(2)、所述器械部(3)及所述手持部(4)电连接的控制部(5)，所述控制部(5)用于根据所述手持部(4)反馈的手指动作指令在所述手术床(1)侧面控制所述执行部(2)带动所述器械部(3)按所述手指动作指令执行相应动作；

所述控制部(5)用于根据所述手持部(4)反馈的器械夹持指令控制所述执行部(2)带动所述器械部(3)执行夹持动作，还用于根据所述手持部(4)反馈的器械旋转指令控制所述执行部(2)带动所述器械部(3)执行旋转动作，又用于根据所述手持部(4)反馈的器械切割指令控制所述执行部(2)带动所述器械部(3)执行切割动作。

2.根据权利要求1所述的轻量化的手术机器人，其特征在于，还包括：

设于所述手术床(1)旁侧并用于支撑所述手持部(4)的支撑架(6)；

设于所述支撑架(6)且与所述控制部(5)相连、用于支撑手臂的承托部(7)；所述控制部(5)用于根据所述承托部(7)反馈的手臂动作指令配合所述手指动作指令控制所述执行部(2)带动所述器械部(3)动作。

3.根据权利要求1所述的轻量化的手术机器人，其特征在于，还包括设于所述手术床(1)并用于支撑所述执行部(2)的机械臂(8)；所述机械臂(8)设有电永磁座；所述电永磁座与所述控制部(5)相连，所述控制部(5)用于根据所述手持部(4)反馈的器械安装指令控制所述电永磁座得电以使所述执行部(2)借助磁吸力吸附固定于所述电永磁座上，还用于根据所述手持部(4)反馈的器械拆卸指令控制所述电永磁座失电以使所述执行部(2)在所述电永磁座磁吸力消失后脱离所述电永磁座。

4.根据权利要求3所述的轻量化的手术机器人，其特征在于，所述手术床(1)的侧面设有铰接座，所述机械臂(8)与所述铰接座相连，所述铰接座与所述控制部(5)相连，所述控制部(5)用于根据所述手持部(4)反馈的旋转摆动指令控制所述铰接座带动所述机械臂(8)相对于所述手术床(1)转动以使所述机械臂(8)通过所述执行部(2)带动所述器械部(3)摆动。

5.根据权利要求4所述的轻量化的手术机器人，其特征在于，还包括设于所述铰接座的配重块，所述配重块与所述机械臂(8)相连以对所述机械臂(8)的重力进行补偿。

6.根据权利要求4所述的轻量化的手术机器人，其特征在于，所述机械臂(8)包括两根分别对称设于所述手术床(1)两侧的伸缩柱，两根所述伸缩柱与所述控制部(5)相连，所述控制部(5)用于根据所述手持部(4)反馈的高度调节指令控制两根所述伸缩柱同步伸缩以使所述机械臂(8)通过所述执行部(2)调整所述器械部(3)的高度。

7.根据权利要求4所述的轻量化的手术机器人，其特征在于，所述手术床(1)的两相对侧设有滑动座，所述铰接座设于所述滑动座，所述滑动座与所述控制部(5)相连，所述控制部(5)用于根据所述手持部(4)反馈的滑动调节指令控制所述滑动座带动所述机械臂(8)沿所述手术床(1)侧面所设的滑动槽滑动以使所述机械臂(8)通过所述执行部(2)带动所述器械部(3)滑动。

8.根据权利要求4至6任一项所述的轻量化的手术机器人，其特征在于，所述手持部(4)包括用于检测手指反馈力的反馈力检测件，所述反馈力检测件与所述控制部(5)相连，所述控制部(5)用于根据所述反馈力检测件发送的力反馈指令通过所述执行部(2)调整所述器械部(3)的夹持力。

9.根据权利要求4至6任一项所述的轻量化的手术机器人，其特征在于，还包括用于识别登陆用户身份的用户身份检测件，所述用户身份检测件与所述控制部(5)相连，所述控制部(5)用于根据所述用户身份检测件发送的用户登陆指令对应调用所存储的用户登陆模式。

10.根据权利要求4至6任一项所述的轻量化的手术机器人，其特征在于，还包括与所述控制部(5)相连并用于检测所述器械部(3)与障碍物之间距离的距离检测件，所述控制部(5)用于根据所述距离检测件发送的信号在所述器械部(3)与障碍物之间的距离达到预设距离时控制所述执行部(2)停止动作。

11.根据权利要求4至6任一项所述的轻量化的手术机器人，其特征在于，还包括分别与所述控制部(5)相连的报警器和用于检测所述器械部(3)是否处于安全区的安全位置检测件，所述控制部(5)用于根据安全位置检测件发送的信号在所述器械部(3)超出安全区启动所述报警器发出警报。

12.根据权利要求4至6任一项所述的轻量化的手术机器人，其特征在于，还包括与所述控制部(5)相连并用于检测穿刺器(10)插入孔的当前牵扯力的牵扯力检测件(11)，所述控制部(5)用于根据所述牵扯力检测件(11)发送的信号在所述当前牵扯力达到预设牵扯力时控制所述执行部(2)调整所述器械部(3)的插入角度以使所述当前牵扯力小于所述预设牵扯力。

13.根据权利要求4至6任一项所述的轻量化的手术机器人，其特征在于，所述执行部(2)与所述手持部(4)直接相连。