CN116585136A - 一种台车控制装置及手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种台车控制装置及手术机器人，涉及医疗器械技术领域，台车控制装置包括连接臂组件、第一连接臂、第二连接臂、第一传感器和第二传感器；操控组件设于第一连接臂和第二连接臂之间，第一传感器一部分容纳于操控组件，第一传感器另一部分容纳于第一连接臂；第二传感器一部分容纳于操控组件，第二传感器另一部分容纳于第二连接臂。本发明设置了两个拉压力传感器分别将相对应的操控组件和连接臂连接，且每个拉压力传感器均靠近设于相应的连接臂位置处，实现台车的前进、后退、转向动作，提高了力的传递效率和力的检测准确性，进而缩短了术前摆位的时间，提高了手术效率。

Description

一种台车控制装置及手术机器人

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种台车控制装置及手术机器人。

背景技术

随着医疗器械、计算机技术及控制技术的不断发展，微创手术以其手术创伤小、康复时间短、患者痛苦少等优点得到了越来越广泛的应用。而微创手术机器人以其高灵巧性、高控制精度、直观的手术图像等特点能够避免操作局限性，如过滤操作时手部的震颤等，广泛适用于腹腔、盆腔、胸腔等手术区域。

目前，微创手术机器人包括医生控制台和患者手术平台，医生控制台采集到医生的操作信号经控制系统处理后生成患者手术平台的控制信号，由患者手术平台执行手术操作。由于占地面积和设备成本的考量，医院通常无法配备多台微创手术机器人，因此患者手术平台经常需要从一个位置移动至另一个位置。例如，患者手术平台从手术室中的一个位置移动至同一手术室中的另一个位置，或者，患者手术平台从一个手术室移动至另一个手术室。但由于其重量大、体积大和复杂的机械构造，人工很难移动，因此出现了电动助力装置以帮助使用者移动患者手术平台。相应的，患者手术平台配备有控制电动助力装置的把手。

公开号为CN105050531A的中国专利公开了一种具有操控界面的外科患者侧手推车，其包括至少一个保持外科器械的操纵器部分和操控界面。操控界面可包括至少一个传感器，其被安置以感测使用者施加的以移动手推车的旋转力、向前力、向后力。操控界面可进一步包括连接机构，以可移除地连接操控界面与患者侧手推车。至少一个传感器可被放置以当操控界面处于与患者侧手推车的连接状态时与患者侧手推车的驱动控制系统信号连通。但该专利在四个方向设置了力传感器，成本较高，且采用多组弹簧来保证力检测准确性，导致结构复杂。

公告号为CN217138262U的中国专利公开了一种运动控制装置及手术台车，该运动控制装置包括安装座、限位导向装置和移动块；限位导向装置包括多个滚动件；滚动件分为两组滚动组件且分别设置在移动块的上表面和下表面上，且滚动件均对应抵触在安装座的内壁上；操作中心与移动块之间固定连接且用以对移动块施力；移动块沿着安装座的一个内壁平面进行运动。其利用限位导向装置，限定了移动块的活动范围，保证在推拉手柄的时候，移动块仅能在某一平面上进行运动，保证平移运动时的稳定性，因此不会发生跳动导致位移传感器传递信息出现偏差。但是该专利在操作把手时，会产生较大摩擦力，进而影响检测精度。

因此，需要设计一种可以解决结构复杂、力传递效率低等问题的手术机器装置。

发明内容

本发明针对现有技术存在的重量大、体积大和复杂的手术机器机构，以及人工移动难度大、力传递效率低等问题，提供了一种台车控制装置及手术机器人。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种台车控制装置，包括连接臂组件、操控组件和传感器组件，连接臂组件包括第一连接臂和第二连接臂，传感器组件包括第一传感器和第二传感器；操控组件设于第一连接臂和第二连接臂之间，且一端通过第一传感器与第一连接臂连接，另一端通过第二传感器与第二连接臂连接；其中，第一传感器一部分容纳于操控组件，第一传感器另一部分容纳于第一连接臂；第二传感器一部分容纳于操控组件，第二传感器另一部分容纳于第二连接臂，且第一传感器和第二传感器类型相同。

基于上述技术方案，更进一步地，所述第一连接臂与第二连接臂结构相同；和/或，所述第一连接臂与第二连接臂均包括一体成型或固定相连的连接臂座与扶手基座。

基于上述技术方案，更进一步地，所述扶手基座一端设有第一凸部和第二凸部，第一凸部和第二凸部之间形成有容纳槽，第一传感器和第二传感器的一端分别固定于容纳槽内。

基于上述技术方案，更进一步地，所述操控组件设有触发盖板，第一传感器和第二传感器的另一端分别与触发盖板固定连接。

基于上述技术方案，更进一步地，触发盖板和第一连接臂之间设有第一传感器，第一传感器一端固定于第一连接臂的扶手基座上开设的容纳槽内，第一传感器另一端与触发盖板固定连接。

基于上述技术方案，更进一步地，所述触发盖板与第二连接臂之间设有第二传感器，第二传感器一端固定于第二连接臂的扶手基座上开设的容纳槽内，第二传感器另一端与触发盖板固定连接。

基于上述技术方案，更进一步地，所述第一凸部与触发盖板接触位置设有滑动件，滑动件用于减小接触位置的摩擦力。

基于上述技术方案，更进一步地，第一凸部向侧边外延伸一体成型设有第一凹部，第一凹部与第一凸部之间形成有夹角，夹角位置与触发盖板接触的一端之间夹设滑动件。

基于上述技术方案，更进一步地，所述连接臂座一端设有第三凸部，第三凸部下端面与第二凸部上端面配合，且第三凸部与触发盖板接触位置设有滑动件，滑动件用于减小接触位置的摩擦力。

基于上述技术方案，更进一步地，第二凸部上端面为一平面，第三凸部向外部延伸设有第二凹部，第二凹部与第三凸部一体成型，且第二凹部与第三凸部一体成型的下端面为一平面，该平面与第二凸部上端面配合，且第二凹部上端面和第三凸部侧面之间形成一夹角，该夹角位置与触发盖板接触的一端之间夹设滑动件。

基于上述技术方案，更进一步地，滑动件可选择平面轴承、平面滑轨、万向轮等具有减小摩擦力作用的部件，目的是使得操控组件相对于连接臂组件只能做水平方向的微小移动，且静摩擦力和滑动摩擦力都很小，以提高力传感器测量精度。

基于上述技术方案，更进一步地，所述操控组件包括触发基座，触发基座与触发盖板固定连接，且触发基座上设有L形容纳结构，L形容纳结构内安装有触发组件。

基于上述技术方案，更进一步地，第一传感器和第二传感器都为拉压力传感器。

一种手术机器人，包括一种台车控制装置，还包括底盘行走机构、立柱和底座，所述台车控制装置通过底座与立柱相连，并电连接到底盘行走机构。

基于上述技术方案，更进一步地，台车控制装置上设有触摸显示屏，用于人机交互至少调整立柱的高度。

相对于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明设置了两个拉压力传感器分别将相对应的操控组件和连接臂连接，且每个拉压力传感器均靠近设于相应的连接臂位置处，实现台车的前进、后退、转向动作，该结构的设置提高了力的传递效率和力的检测准确性，进而缩短了术前摆位的时间，提高了手术效率，由于各个部件都是机械连接，结构简单，使用成本低，优化用户使用感受。

(2)本发明在扶手基座、连接臂座与触发盖板的结合位置都相应设置了滑动件，使得操控组件相对于连接臂组件只能做水平方向的微小移动，且静摩擦力和滑动摩擦力都很小，几乎不会影响检测精度，进而提高控制精度。

附图说明

图1为本发明实施例1控制装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1控制装置省略触发盖板的部分结构示意图；

图3为图2中B的放大图；

图4为图1中A-A剖视图；

图5为本发明扶手基座局部图；

图6为本发明触发组件的结构示意图；

图7为本发明实施例2结构示意图；

附图标记：1.第一连接臂；2.第二连接臂；3.第一传感器；4.第二传感器；5.连接臂座；6.扶手基座；7第一凸部；8.第二凸部；9.触发盖板；10.滑动件；11.第一凹部；12.第三凸部；13.第二凹部；14.触发基座；15.第一触发单元；16.第二触发单元；17.触发器；18.第一支撑座；19.第二支撑座；20.第一导向轴；21.弹性件；22.第二导向轴；23.底盘行走机构；24.立柱；25.触摸显示屏；26.安装座；27.触发开关；28.安装块；29.容纳槽；30.底座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。本发明各个实施例中的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者是间接连接即存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

实施例1

如图1和图2所示，一种台车控制装置，包括连接臂组件、操控组件和传感器组件，连接臂组件包括第一连接臂1和第二连接臂2，传感器组件包括第一传感器3和第二传感器4；操控组件设于第一连接臂1和第二连接臂2之间，且一端通过第一传感器3与第一连接臂1连接，另一端通过第二传感器4与第二连接臂2连接；其中，第一传感器3一部分容纳于操控组件，第一传感器3另一部分容纳于第一连接臂1；第二传感器4一部分容纳于操控组件，第二传感器4另一部分容纳于第二连接臂2，且第一传感器3和第二传感器4类型相同，都为拉压力传感器。如此设置，使得传感器位于连接臂和操控组件的连接(接缝)处，而操控组件整体可相对于连接臂微小位移，即避免了将传感器设置于操控组件内部的复杂结构，又防止了传感器远离操控组件的受力点带来的检测精度低的问题。

具体的，所述第一连接臂1与第二连接臂2结构相同；在本实施例中，第一连接臂1与第二连接臂2均固定相连的连接臂座5与扶手基座6，扶手基座6和连接臂座5配合形成内部腔体，也即是，两部分进行上下扣合固定后形成一个整体作为连接臂，并且由于连接臂组件的扶手基座6是不动的，因此操作人员握住操控组件的时候，就会对拉压力传感器施加一个压力或拉力，通过对该力信息的采集就可以控制患者手术平台的移动；而在需要转向时，两只手施加给两侧传感器的力大小有差异甚至是方向相反，因此可以据此控制患者手术平台的转动。进一步的，结合图5所示，扶手基座6一端设有第一凸部7和第二凸部8，第一凸部7和第二凸部8之间形成有容纳槽29，第一传感器3和第二传感器4的一端分别固定于容纳槽29内，而容纳槽29与扶手基座6和连接臂座5配合形成内部腔体连通。

结合图3和图4所示，操控组件设有触发盖板9，第一传感器3和第二传感器4的另一端分别与触发盖板9固定连接。具体而言，触发盖板9和第一连接臂1之间设有第一传感器3，第一传感器3一端固定于第一连接臂1的扶手基座6上开设的容纳槽内，第一传感器3另一端与触发盖板9可通过安装块28固定连接。触发盖板9与第二连接臂2之间设有第二传感器4，第二传感器4一端固定于第二连接臂2的扶手基座6上开设的容纳槽内，第二传感器4另一端与触发盖板9可通过安装块28固定连接。安装块28的设置是为了便于将传感器固定于触发盖板9及提高固定的稳定性，因为触发盖板9较薄，如果没有安装块28，会出现固定不牢靠或者损伤触发盖板9的问题，最主要的，这里两点配合扶手基座6上的一点形成了三点固定，提高了传感器固定的稳定性。而容纳槽的设置主要是因为空间的问题，传感器具有一定的长度，当然，传感器越小越好，为了能将传感器容纳进去又不减弱扶手基座6的结构强度，因此在其上设置了容纳槽。相应的，在扶手基座上6上也可以设置类似的容纳槽，只是尺寸不同。并且第一凸部7与触发盖板9接触位置设有滑动件10，滑动件10用于减小接触位置的摩擦力。第一凸部7向侧边外延伸一体成型设有第一凹部11，第一凹部11与第一凸部7之间形成有夹角，夹角位置与触发盖板9接触的一端之间夹设滑动件10。需要说明的是，触发盖板9沿着滑动件10滑动的方向是平行于人手推动的方向的。在本实施例中，设计的是水平方向，因为操控组件的高度设置得正好满足人手水平推动台车的习惯。另外，上述固定均采用的是螺钉，也可以采用其他胶粘、螺栓、焊接等替代的固定方式。

而连接臂座5一端设有第三凸部12，第三凸部12下端面与第二凸部8上端面配合，且第三凸部12与触发盖板9接触位置设有滑动件10，滑动件10用于减小接触位置的摩擦力。第二凸部8上端面为一平面，第三凸部12向外部延伸设有第二凹部13，第二凹部13与第三凸部12一体成型，且第二凹部13与第三凸部12一体成型的下端面为一平面，该平面与第二凸部8上端面配合，且第二凹部13上端面和第三凸部12侧面之间形成一夹角，该夹角位置与触发盖板9接触的一端之间夹设滑动件10。该滑动件10可选择平面轴承、平面滑板、微型万向轮等具有减小摩擦力作用的部件，目的是使得操控组件相对于连接臂组件只能做水平方向的微小移动，且静摩擦力和滑动摩擦力都很小，以提高力传感器测量精度。具体而言，第一传感器3和第二传感器4中间的操控组件是相对于连接臂组件可微小活动的，该操控组件是通过两个传感器连接到左右两侧的连接臂上的，而这种连接必然不稳定且会导致传感器承受操控组件的重力，影响传感器的精度和寿命，为了解决这些问题，在连接臂上设置有与触发盖板9相抵接滑动配合的部分。在该部分的位置，在连接臂座5、扶手基座6与触发盖板9接合的部分分别安装有两个滑动件10，这使得操控组件相对于连接臂只能做水平方向的微小移动，且静摩擦力和滑动摩擦力都很小，几乎不会影响检测精度。

操控组件还包括触发基座14，触发基座14与触发盖板9固定连接，且触发基座14上设有L形容纳结构，L形容纳结构内安装有触发组件，其中，拉压力传感器紧靠在触发组件的外侧，也即是靠近连接臂组件的一侧，由于拉压力传感器是紧靠在人手抓握部分的，因此人手施加的力不需要经过长距离的力传递就可以被精确地检测到，从而可以提高控制精度、优化用户使用感受。具体而言，结合图1和图6所示，L形容纳结构内安装有相互独立设置的第一触发单元15和第二触发单元16，且第一触发单元15和第二触发单元16分别位于触发基座14的左端和右端。第一触发单元15和第二触发单元16结构相同，都包括触发组件，触发组件包括触发器17、第一支撑座18和第二支撑座19，且触发器17的一端固定第一支撑座18，触发器17的另一端固定第二支撑座19。第一支撑座18和第二支撑座19的结构相同，都开设第一导向孔，触发器17对应开设有第一导向轴20，第一导向轴20外表面套设一弹性件21，且第一导向轴20插设于第一导向孔内，通过轴末端安装螺钉，利用螺钉帽抵住阶梯孔，从而保证两者不脱离的。第一支撑座18和第二支撑座19都开设第二导向孔，触发器17对应开设第二导向轴22，第二导向轴22插设于第二导向孔内，通过轴末端安装螺钉，利用螺钉帽抵住阶梯孔，从而保证两者不脱离的。第一支撑座18和第二支撑座19之间安装有触发开关27，触发开关27与触发器17连接，触发开关27上设有触点，通过按压触发器17使之与触发开关27上的触点接触。

实施例2

与实施例1不同的是，本实施例中的第一连接臂1和第二连接臂2为一体成型。可以理解的是，通过将第一连接臂1和第二连接臂2设为一体成型的结构，同样可获得相同的作用/效果。

实施例3

基于实施例1或实施例2的台车控制装置，如图7所示，一种手术机器人包括底盘行走机构23、立柱24和底座30，台车控制装置通过底座30与立柱24相连，并电连接到底盘行走机构23，其中底盘行走机构23可以采用驱动轮和万向轮的组合等具有驱动作用的部件。其中，操控组件还设有安装座26，安装座26上固定设有触摸显示屏25，其用于人机交互至少调整立柱24的高度，安装座26一端与立柱24固定连接，安装座26另一端与第一连接臂1、第二连接臂2分别固定连接。

其工作原理为：操作人员通过操作操控组件来控制患者手术平台的移动、转向。在本实施例中，由于连接臂的扶手基座6是不动的，因此操作人员抓握触发盖板9、推或拉控制装置的时候，就会对拉压力传感器施加一个压力或拉力，通过对该力信息的采集就可以控制患者手术平台的移动；而在需要转向时，两只手施加给两侧传感器的力方向不同，因此可以据此控制患者手术平台的转动。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种台车控制装置，其特征在于，包括连接臂组件、操控组件和传感器组件，连接臂组件包括第一连接臂和第二连接臂，传感器组件包括第一传感器和第二传感器；

操控组件设于第一连接臂和第二连接臂之间，且一端通过第一传感器与第一连接臂连接，另一端通过第二传感器与第二连接臂连接；其中，第一传感器一部分容纳于操控组件，第一传感器另一部分容纳于第一连接臂；第二传感器一部分容纳于操控组件，第二传感器另一部分容纳于第二连接臂，且第一传感器和第二传感器类型相同。

2.根据权利要求1所述的一种台车控制装置，其特征在于，所述第一连接臂与第二连接臂结构相同；和/或，所述第一连接臂与第二连接臂均包括一体成型或固定相连的连接臂座与扶手基座。

3.根据权利要求2所述的一种台车控制装置，其特征在于，所述扶手基座一端设有第一凸部和第二凸部，第一凸部和第二凸部之间形成有容纳槽，第一传感器和第二传感器的一端分别固定于容纳槽内。

4.根据权利要求3所述的一种台车控制装置，其特征在于，所述操控组件设有触发盖板，第一传感器和第二传感器的另一端分别与触发盖板固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种台车控制装置，其特征在于，所述第一凸部与触发盖板接触位置设有滑动件，滑动件用于减小接触位置的摩擦力。

6.根据权利要求4所述的一种台车控制装置，其特征在于，所述连接臂座一端设有第三凸部，第三凸部下端面与第二凸部上端面配合，且第三凸部与触发盖板接触位置设有滑动件，滑动件用于减小接触位置的摩擦力。

7.根据权利要求4所述的一种台车控制装置，其特征在于，所述操控组件包括触发基座，触发基座与触发盖板固定连接，且触发基座上设有L形容纳结构，L形容纳结构内安装有触发组件。

8.根据权利要求1所述的一种台车控制装置，其特征在于，所述第一传感器和第二传感器都为拉压力传感器。

9.一种手术机器人，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的台车控制装置，还包括底盘行走机构、立柱和底座，所述台车控制装置通过底座与立柱相连，并电连接到底盘行走机构。

10.根据权利要求9所述的一种手术机器人，其特征在于，所述台车控制装置上设有触摸显示屏，用于人机交互至少调整立柱的高度。