主手控制装置和手术机器人

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种主手控制装置和手术机器人。

背景技术

手术机器人具有测量准确、运行稳定、灵巧性强、耐腐蚀等优点，广泛的应用于各种手术中。手术控制器械的使用有助于提高外科医生手术的精度，解决外科医生手部的颤抖、疲劳、肌肉神经的反馈，能够使医生在最舒适的状态下进行手术操作，对于提高手术成功率、减轻患者痛苦具有重要价值，近年来其研究已经成为医疗器械应用的新领域。

使用手术机器人手术的过程中，需要主控端对主手控制装置与手术器械的连接进行控制，以确保手术操作的安全性和准确性，因此如何触发主控端与手术器械的连接和断开是一个需要解决的问题。

发明内容

本申请提供一种主手控制装置，以解决相关技术中的部分或者全部不足。

本申请第一方面公开了一种主手控制装置，包括：

第一基座，

第二基座，所述第二基座可相对于第一基座绕第一轴线轴向旋转；

手持部，所述手持部设置于所述第二基座，所述手持部可绕第一轴线轴向旋转，所述手持部可被致动的相对于所述第二基座活动绕垂直于所述第一轴线的方向偏转；

操作按钮，所述操作按钮设置于所述第二基座，所述操作按钮可随所述第二基座绕第一轴线轴向旋转所述操作按钮可沿平行于第一轴线的方向在第一位置和第二位置之间移动；

第一导电部，所述第一导电部相对于所述第一基座固定设置，

第二导电部，所述第二导电部与所述操作按钮连接，所述第二导电部能够随所述操作按钮沿第一轴线旋转，所述第二导电部能够随所述操作按钮沿平行于第一轴线的方向移动；

其中，当所述操作按钮位于第一位置时，所述第一导电部和第二导电部不接触，当所述操作按钮位于第二位置时，所述第一导电部和第二导电部接触。

在上述方案中，操作按钮可被操作在第一位置和第二位置移动，当操作按钮被操作的移动至第一位置时，第一导电部和第二导电部不接触，不会触发电子信号，当操作按钮被移动至第二位置时，第一导电部和第二导电部接触，以触发电子信号。在上述方案中，操作人员可以通过操作操作按钮以控制对手术器械与主手控制器的连接与断开。本申请的技术方案采用纯结构的方式，结构简单可靠，利于安装和维护，且无检测零件，采用信号链路的通断即可实现控制。

优选地，所述第一导电部和第二导电部中的一者至少包括片状部，所述第一导电部和第二导电部中的另一者至少包括针状部，所述针状部与所述片状部可形成点接触。

优选地，所述片状部至少包括2段弧形的导电片，任意相邻的导电片之间具有间隙，且所述针状部至少包括的至少2个触针；

其中，所述第二导电部旋转至任意位置，至少2个所述触针分别能够与不同的导电片接触。

优选地，所述片状部设置为2段弧形的导电片，2段所述导电片的弧度等长且平分同一个圆，所述针状部设置为4个触针，4个所述触针矩阵排列且等分同一个圆形，4个触针所在的圆投影与2段导电片所在的圆形重合。

优选地，所述片状部设置为2段弧形的导电片，2段所述导电片的弧度等长且平分同一个圆，针状部设置为3个触针，3个所述触针等分同一个圆形。

优选地，所述片状部包括两个直径不同大小的同心的圆形的导电片，所述针状部包括至少2个触针，所有触针中的至少两个触针的旋转轨迹分别与两个圆形的导电片重合。

优选地，所述触针与所述导电片弹性接触。

优选地，所述触针连接有弹性件。

优选地，所述第二导电部相对于所述操作按钮可沿第一轴线轴向旋转。

优选地，所述主手控制装置还包括旋转轴，所述旋转轴的轴线为第一轴线，所述旋转轴的一端与所述操作按钮固定连接，所述旋转轴另一端与所述第二导电部连接。

优选地，所述旋转轴设置为中空轴。

优选地，所述主手控制装置还包括有第三基座，所述第二导电部固定设置于所述第三基座，所述第三基座与所述旋转轴之间连接有轴承。

优选地，所述第二导电部至少包括有触针，所述触针与所述第三基座弹性连接。

优选地，所述主手控制装置还包括复位件，所述复位件提供使得所述操作按钮趋向第一位置的力。

优选地，所述操作按钮固定连接有限位件，所述限位件与所述第二基座之间抵接有弹性件，所述弹性件提供使得所述操作按钮趋向第一位置的力。

优选地，所述操作按钮与所述限位件固定连接有旋转轴。

优选地，所述手持组件包括两个夹爪，两个夹爪相对于第一轴线对称设置，两个夹爪相对于第一轴线可张合活动。

优选地，所述主手控制装置还包括伸缩杆，所述伸缩杆与所述手持部连接，所述伸缩杆随所述手持部的偏转而相对于所述第二基座移动，所述伸缩杆的移动方向沿第一轴线的方向。

优选地，所述主手控制装置还包括旋转轴，所述旋转轴设置为中空轴，所述伸缩杆位于所述旋转轴的中间通道。

优选地，手持部设置为两个夹爪，两个夹爪相对于伸缩杆可张合。

本申请的另一方面，还提供了一种手术机器人，包括上述任一所述的主手控制装置。

应理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本申请一种实施例主手控制装置的结构示意图。

图2是根据本申请一种实施例的主手控制装置的内部结构示意图。

图3是根据本申请一种实施例的主手控制装置的操作按钮处于第一位置时的结构示意图

图4是根据本申请一种实施例的主手控制装置的操作按钮处于第二位置时的结构示意图

图5是根据本身一种实施例的主手控制装置的剖面视图

图6是根据本申请一种实施例的第一导电部的第一实施方式的结构示意图

图7是根据本申请一种实施例的第二导电部的第一实施方式的结构示意图

图8是根据本申请一种实施例的第二导电部的第二实施方式的结构示意图

图9是根据本申请一种实施例的第一导电部的第三实施方式的结构示意图

图10是根据本申请一种实施例的第二导电部的第三实施方式的结构示意图

附图标记说明：

100主手控制装置 10第一基座

20第二基座21第一部分

211第三抵接面 22第二部分

221槽 222第四抵接面

23轴承24中空区域

30手持部31a夹爪

31b夹爪 32a连杆

32b连杆 33伸缩杆

40操作按钮41旋转轴

42限位件421第一抵接面

422第二抵接面 43弹簧

44连接件50第一导电部

51/51a/52a导电片52电路板卡

60第二导电部61/61a/62a触针

62第三基座63旋转轴承

AX第一轴线

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的方式并不代表与本申请相一致的所有方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个，若仅指代“一个”时会再单独说明。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本申请的实施例的主手控制装置应用于一种手术机器人，手术机器人包括主控制设备和从设备，主控制设备可以控制从设备的工作。主控制设备包括主手控制装置，从设备包括手术器械，主手控制装置可以控制手术器械执行操作。

参照图1，是本申请的实施例的主手控制装置的结构示意图。本申请的实施例中，主手控制装置可以包括第一基座10，第二基座20和手持部30。其中，第二基座20可相对于第一基座10绕第一轴线AX旋转。手持部30设置于第二基座10，手持部30可绕第一轴线AX轴向旋转，手持部30可被致动的相对于第二基座20活动，并绕垂直于第一轴线AX的方向偏转。

本申请的实施例中，第一基座10用于与医生操作臂连接。第一基座10的具体结构，可以是一个单独构件，也可以是多个构件拼接形成的构件，在本申请的实施例不赘述。在本申请的实施例中，第二基座20可以是一个单独构件，也可以是多个构件拼接形成的构件，第二基座20大致的包括与第一基座10连接的第一部分21和与手持部连30接的第二部分22。其中第一部分21的结构大致的可以是具有中空区域的圆柱形结构，第二部分22大致的可以是具有中空区域的方柱形结构。参照图2，第一基座10的部分结构位于第一部分21的中空区域24，并与第二基座20承接有轴承23，使得第二基座20能够相对于第一基座10绕第一轴线AX轴向旋转。因此第一轴线AX穿过第一部分21的中空区域。本申请的实施例中，第一轴线AX也同时穿过第二部分21的中空区域。本申请的实施例中，手持部30可以包括夹爪31a和夹爪31b，夹爪31a和夹爪31b相对于第一轴线对称设置，夹爪31a和夹爪31b相对于第一轴线可张合活动。或者说，夹爪31a和夹爪31b相对于第二基座20的第二部分22可在一定角度内偏转。夹爪31a和夹爪31b的偏转方向大致绕垂直于第一轴线AX的方向。两个夹爪的偏转圆心可以是同一个，也可以不同。在实施例中，两个夹爪的活动应当是联动的，也即一个夹爪被致动时，另一个夹爪也同时被致动。在一些实施例中，手持部30也可以是其他结构。

参照图2，是本申请实施例夹爪和第二基座连接的一种实施例。夹爪31a和夹爪31b分别与第二基座20枢接，夹爪31a和夹爪31b均能够相对于第二基座20偏转。夹爪31a相对于第二基座20偏转的轴线和夹爪31b相对于第二基座20的偏转轴线平行。夹爪31a还枢接有连杆32a，夹爪31b枢接有连杆32b，连杆32a和连杆32b二者相互枢接。连杆32a和连杆32b同时又铰接有伸缩杆33，第一轴线AX可以穿过伸缩杆33，伸缩杆33的伸缩方向沿第一轴线AX。使得，夹爪31a和夹爪31b形成联动式结构，夹爪31a和夹爪31a中的任意一个夹爪相对于第二基座偏转，均能带动另一个夹爪也同时偏转。伸缩杆33与第二基座20连接有弹性组件34，弹性组件34可以式压簧、拉簧或弹片或其他弹性结构。弹性组件34使得伸缩杆33复位，并使得夹爪31a和31b趋向于张开的趋势。

本申请的主手控制装置在控制手术器械执行操作时，需要控制主手控装置与手术器械的连接和断开。因此本申请的实施例中，主手控制装置还包括操作按钮、第一导电部和第二导电部。参照图1，是主手控制装置100的一个实施例。其中，操作按钮40设置于第二基座20，操作按钮40可以被致动的沿平行于第一轴线AX的方向在第一位置(图3)和第二位置(图4)之间移动。第一导电部50相对于第一基座10固定设置。第二导电部60与操作按钮40连接，第二导电部60能够随操作按钮40和第二基座20沿第一轴线AX轴向旋转，同时第二导电部60可随操作按钮40沿平行于第一轴线AX的方向移动。参照图3，当所述操作按钮40位于第一位置时，第一导电部50和第二导电部60不接触；参照图4，当所述操作按钮40位于第二位置时，第一导电部50和第二导电部60接触。

在本申请的实施例中，操作人员需要持续控制或瞬间触发控制主手控制装置与手术器械的连接或断开时，将操作按钮40移动至第二位置，第一导电部50和第二导电部60接触，可以给出信号控制主手控制装置与手术器械的连接或断开。当操作人员不需要持续控制或触发控制主手控制装置与手术器械的连接或断开的步骤，操作按钮40可以复位至第一位置，第一导电部50和第二导电部60分离，不再给出信号。例如，操作人员需要持续控制主手控制装置与手术器械的连接或断开，操作按钮则持续处于第一位置或第二位置。或者，操作人员需要触发控制主手控制装置与手术器械的连接或断开，则操作按钮第一次被移动至第二位置，第一导电部和第二导电部接触产生触发信号，触发主手控制装置与手术器械的连接，操作按钮复位至第一位置并不影响主手控制装置与手术器械的连接状态；当操作按钮第二次被移动至第二位置，第以导电部和第二导电部接触再次产生触发信号，触发主手控制装置与手术器械的断开，操作按钮再次复位至第一位置并不影响主手控制装置与手术器械的断开状态。本申请的技术方案采用纯结构的方式，结构简单可靠，利于安装和维护，且无检测零件，无需额外的检测单元，采用信号链路的通断即可实现控制。

结合图3、图4和图5，操作按钮设置于第二基座20的第二部分22。如前述，第二基座20的第二部分22大致的可以式具有中空区域的方柱形结构。操作按钮40可以设置在第二部分22的外表面。第二基座20的柱体表面还开设有连通中空区域的槽221。槽221沿第一轴线的方向具有一定的长度，以预留操作按钮移动40的空间。操作按钮40的一部分穿过槽221并伸入至中空区域24，例如在实施例中，参照图3和图4，操作按钮40可以包括连接件44，连接件44穿过槽221并伸入至中空区域24，并用以与第二导电部60连接。在实施例中，连接件44固定连接有旋转轴41，旋转轴41位于第二基座20的部分中空区域，旋转轴沿第一轴线AX的方向延伸至第二导电部60。或者说，旋转轴41的一端与连接件44固定连接，旋转轴41的另一端与第二导电部60连接。

在本申请的实施例中，旋转轴41可以设置为中空轴。例如参照图3，两个夹爪31a/31b连接有连杆32a/32b和伸缩杆33，伸缩杆33的移动方向沿第一轴线AX的方向，并且第一轴线AX可能穿过伸缩杆33。由于第一轴线AX也同时穿过旋转轴41。因此，旋转轴41设置为中空轴，使得伸缩杆33穿过旋转轴41的中空区域。

在本申请的实施例中，旋转轴的外径可以是直径无变化结构，也可以是在沿第一轴线AX的方向直径有变化的结构。旋转轴41的结构可以适应第二基座20中控区域的结构。

参照图3～图10，在本申请的实施例中，第一导电部50和第二导电部60中的一者至少包括片状部，第一导电部50和第二导电部60中的另一者至少包括针状部，针状部与片状部可形成点接触。其中，片状部是指包含有部分实体平面的表面，针状部，是指包含有针状尖端，针状尖端可以是尖角或圆角，针状尖端在垂直于针状部的平面上的投影是一个点或较小的圆。在本申请的实施例中，第一导电部50和第二导电部60以触点接触的方式，保证控制的安全性和可靠性。

在本申请的一个实施例中，第一导电部50可以包括片状部，第二导电部60可以包括针状部。在本申请的另一实施方式中，第一导电部可以包括针状部，第二导电部可以包括片状部。

参照图6～图10，在本申请的实施方式中，片状部可以至少包括2段弧形的导电片51，导电片可以是2段，3段或多段。任意相邻的导电片之间具有间隙，也即任意相邻的导电片之间不接触。同时，针状部至少包括至少2个触针61，也即触针可以是2个、3个、4个或多个。当第二导电部60旋转至任意位置时，至少2个触针61分别能够与不同的导电片51接触。也即，针状部在片状部在投影中，至少有2个触针能够投影在不同的导电片。如前所述，第二导电部60能够随第二基座20旋转，当第二基座20旋转至任意位置时，操控操作按钮40，仍然能够实现第二导电部60与第一导电部50接触和导通，以确保控制的安全性和准确性。

参照图6和图7。图6是本申请实施方式中第一导电部的第一实施例。图6是本申请实施方式中第二导电部的一个实施例。第一导电部包括2段弧形的导电片51a和导电片51b，导电片51a和导电片51b的弧度等长且平分同一个圆。导电片51a和导电片51b不接触，无法形成一个信号回路。第二导电部包括4个触针61，4个触针61矩阵排列且等分同一个圆形。4个触针61所在圆在片状部的投影至少部分的穿过导电片。在实施例中，第二导电部的4个触针61中的两个被旋转至与2段弧形的导电片之间的间隙对准时，仍然有2个触针能够确保分别与2段不同的导电片对准，例如触针61a能够与导电片51a接触，触针61b能够与导电片51b接触，以确保控制的安全性和准确性。

参照图8。图8结合图6可以作为本申请实施方式的第二实施例。图8中，第二导电部60包括3个触针61，3个触针61等分同一个圆形。在实施例中，3个触针61旋转至任意位置，至少有2个触针61能够确保分别与2段不同的导电片51a和导电片51b对准，确保控制的安全性和准确性。

参照图9和图10。图9是本申请实施方式中第一导电部的第三实施例。图10是本申请实施方式中的第二导电部的第三实施例。第一导电部60包括直径不同大小的两个同心环的导电片51a和导电片51b。导电片51a和导电片51不接触，无法形成信号电路的回路。相应的，第二导电60部包括至少2个触针61，在所有触针61中的至少两个触针的旋转轨迹分别与两个圆形导电片导重合。或者说，至少有两个触针在第一导电部的投影落在两个环形。例如，触针61a能够与环形的导电片51a接触，触针61b能够与环形的导电片51b接触。

在一些实施例中，第一导电部50还包括板卡，例如参照图6～图10，第一导电部还包括电路板卡52，本申请的实施例中，将检测信号链路集成在电路板卡52上，简单采用信号链路的通断，无需额外的检测单元。

在一些实施例中，触针61与导电片51弹性接触。或者，针状部与片状部弹性接触。操作按钮40由第一位置移动至第二位置时，间于第一位置和第二位置之间的某一位置，触针61与导电片51已经接触，因此，在触针与导电片已经接触后，操作按钮仍然可以移动一段距离直至第二位置，此时第二导电部或第一导电部的器件可能会产生形变。触针61与导电片51弹性接触，对加工、安装、操作误差的兼容性强。

具体的，参照图4和图5。在一个实施例中，触针连接有弹性件。主手控制装置还包括第三基座62。第二导电部60设置于第三基座62。第三基座62与操作按钮40通过旋转轴41连接。触针61与第三基座62连接有弹性体(图中未示出)，例如弹簧或弹片。或触针也可以自身集成有弹性体。第三基座也可以设置有电路板卡，电路板卡也可以自身集成有弹性体。当操作按钮40处于第二位置时，弹性体形变使得触针61对压紧导电片51压紧。在一些实施例中，在一些实施例中，弹性体可以设置于第一导电部。

在一些实施例中，第二导电部50相对于操作按钮40可绕第一轴线AX轴向旋转。也即，第二导电部50既能够与操作按钮40共同的绕第一轴线AX轴向旋转，第二导电部50又可以单独的相对于操作按钮40绕第一轴线AX轴向旋转。在本申请的实施例中，当操作按钮40位于第一位置时，第二导电部60与第一导电部50不接触，第二导电部60与操作按钮40可跟随第二基座20共同绕第一轴线AX轴向旋转，当操作按钮40位于第二位置时，第二导电部60与第一导电部50接触，第二导电部60相对于第一基座10呈静止的状态，此时操作按钮50仍然能够随第二基座20共同旋转，因此主手控制装置还包括第二导电部60与操作按钮40的旋转连接结构。

具体的，参照图5，是本申请实施例主手控制装置的结构示意图。主手控制装置包括第二基座20、操作按钮40、旋转轴41、第二导电部60和第三基座62。其中，操作按钮40和旋转轴41的一个端部固定连接，旋转轴41的另一个端部连接有第三基座62。第二导电部60设置于第三基座62。第三基座62设置为环形体，旋转轴41穿过第三基座62，旋转轴41与第三基座62之间连接有旋转轴承63。在实施例中，当操作按钮40位于第一位置时，第二基座20、操作按钮40、旋转轴41、第三基座63和第二导电部60均绕第一轴线AX轴向旋转。当操作按钮位于第二位置时，第三基座63和第二导电部60相对于第一基座10固定，第二基座20、操作按钮40和旋转轴41仍然能够自由的绕第一轴线AX轴向旋转。也即，不管第二基座20如何旋转都不影响使用。在一些实施例中，旋转轴41与第三基座62的连接不限于轴承，也可以通过轴套滑动配合。

在一些实施例中，旋转轴41与第二导电部60的旋转连接方式不限于设置第三基座，也可以采用其他方式连接，例如，第二导电部设置为集成又触针的电路板卡，电路板卡与旋转轴通过轴承连接。

在本申请的实施例中，主手控制装置还包括有复位件。复位件可以是拉簧或压簧、弹片液体弹簧等。复位件提供使得操作按钮趋向于第一位置的力。操作人员克服复位件的力将操作按钮移动至第二位置以控制手术器械与主手控制装置的连接或断开，操作人员只需释放操作按钮，操作按钮即可自动复位至第一位置，操作人员不需要进一步操作将操作按钮，节省了操作步骤，保证了装置的安全性和可靠性。

在一些实施例中，复位件可以连接于操作按钮与第二基座之间。在一些实施例中，复位件可以连接于旋转轴与第二基座之间。具体的，参照图3、图4和图5，旋转轴41固定连接有限位件42，限位件至少的包括有沿着的第一轴线AX朝向相反的第一抵接面421和第二抵接面422。第二基座20至少包括有沿着第一轴线AX朝向相向的第三抵接面211和第四抵接面222。第三抵接面位于第二基座20的第一部分21，第四抵接面位于第二基座20的第二部分22。限位件位于第三抵接面211和第四抵接面222之间，也即第一抵接面421于第三抵接面222相向，第二抵接面422于第四抵接面222相向。第一抵接面421至少部分的能够与第三抵接面21的至少部分抵接。压簧43的一端抵接于限位件的第二抵接面422，压簧的另一端抵接于第二基座20的第二部分22的第四抵接面222。压簧43提供使得第二抵接面422与第四抵接面222趋于远离的力，使得限位件42的第一抵接面421抵靠于第三抵接面211。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本申请精神作举例说明。本申请所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做多种修改、补充、或采用类似的方法替代，但并不会偏离本申请的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。