CN116919320A - 内窥镜器械切换装置及医用机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内窥镜器械切换装置及医用机器人，该装置包括器械装夹机构、器械切换机构及管路夹持机构，器械装夹机构包括安装台及设置于安装台的多个器械装夹单元，器械切换机构包括支撑座及设置在支撑座内的移动组件，管路夹持机构包括安装杆及设置于安装杆的多个管路夹持单元；安装台安装于支撑座，安装杆通过移动组件安装于支撑座，器械装夹单元用于夹持内窥镜器械的操作部，管路夹持单元用于夹持内窥镜器械的插入管路，在移动组件的作用下，多个管路夹持单元中的任一个均可与内窥镜器械输送装置对接。其能夹持多种内窥镜器械并能借助移动组件使目标器械对接内窥镜器械输送装置，整个切换过程无需人工操作，减轻工作负担。

Description

内窥镜器械切换装置及医用机器人

技术领域

本发明涉及内窥镜操作设备技术领域，尤其涉及一种内窥镜器械切换装置及医用机器人。

背景技术

内窥镜是一种常用的医疗器械，经口腔或其他天然腔道进入人体，以便对人体内部的胃、食管、十二指肠等组织、器官进行病变观察和手术治疗。由于内窥镜操作难度大，同时需要始终站立操作，且需多人配合，对操作者的体力和技巧都是很大的考验，特别是ERCP手术时，医护还要穿十几公斤中的铅衣在射线下工作，对身体健康也产生了很大威胁。进行手术操作时，需要手动将各种内窥镜器械经内窥镜钳道口插入并抵达病变部位，通过操作内窥镜和内窥镜器械进行手术的各项操作，手术过程中需要频繁切换器械，以各种手法操作内窥镜器械的操作手柄，需要多人配合，对医护经验要求高，影响内窥镜技术的普及。因此急需一种内窥镜器械自动切换装置，以减轻医护人员的身体负担，减少操作所需要的医护人员数量，使内窥镜技术得以普及。

发明内容

本发明提供一种内窥镜器械切换装置及医用机器人，用以解决现有技术中内窥镜器械切换依赖人工操作导致手术负担重的缺陷。

本发明提供一种内窥镜器械切换装置，包括器械装夹机构、器械切换机构及管路夹持机构，所述器械装夹机构包括安装台及设置在所述安装台上的多个器械装夹单元，所述器械切换机构包括支撑座及设置在所述支撑座内的移动组件，所述管路夹持机构包括安装杆及设置在所述安装杆上的多个管路夹持单元；

所述安装台安装于所述支撑座，所述安装杆通过所述移动组件安装于所述支撑座，所述器械装夹单元用于夹持内窥镜器械的操作部，所述管路夹持单元用于夹持内窥镜器械的插入管路，在所述移动组件的作用下，多个所述管路夹持单元中的任一个均可与内窥镜器械输送装置对接；

其中，内窥镜器械输送装置用于输送与其对接的管路夹持单元夹持的内窥镜器械。

根据本发明提供的一种内窥镜器械切换装置，所述器械装夹单元包括第一器械装夹单元、第二器械装夹单元和第三器械装夹单元中的一种或多种，

其中，所述第一器械装夹单元包括第一器械装夹座、第一器械手柄固定夹持组件和第一器械手柄移动夹持组件，所述第一器械装夹座安装于所述安装台，所述第一器械手柄固定夹持组件固定于所述第一器械装夹座，所述第一器械手柄移动夹持组件可移动安装于所述第一器械装夹座；

所述第二器械装夹单元包括第二器械装夹座、转动组件、第二器械手柄固定夹持组件和第二器械手柄移动夹持组件，所述转动组件安装于所述安装台，所述转动组件的输出端与所述第二器械装夹座相连，所述第二器械手柄固定夹持组件固定于所述第二器械装夹座，所述第二器械手柄移动夹持组件可移动安装于所述第二器械装夹座；

所述第三器械装夹单元包括第三器械装夹座、空程补偿组件、第三器械手柄固定夹持组件和第三器械手柄移动夹持组件，所述第三器械装夹座安装于所述安装台，所述第三器械手柄固定夹持组件固定于所述第三器械装夹座，所述第三器械手柄移动夹持组件通过所述空程补偿组件可移动安装于所述第三器械装夹座。

根据本发明提供的一种内窥镜器械切换装置，所述空程补偿组件包括补偿架及第一弹性件，所述第三器械手柄移动夹持组件包括第三滑座及第三滑动驱动，所述第三滑动驱动与所述补偿架相连，所述补偿架与所述第三滑座均可滑动安装于所述第三器械装夹座并在所述补偿架与所述第三滑座之间形成容纳腔，所述第一弹性件收容于所述容纳腔，所述第一弹性件的一端与所述补偿架抵接，另一端与所述第三滑座抵接。

根据本发明提供的一种内窥镜器械切换装置，所述管路夹持单元包括外壳、夹头及弹性复位件，所述夹头可活动插设于所述外壳，所述夹头内设有用于供内窥镜器械的管路通过的中心通孔，所述弹性复位件套设于所述夹头并位于所述外壳内，所述夹头的一端设有用于与内窥镜器械输送装置对接的对接头，所述夹头的另一端设有卡爪，所述外壳设有口径从外向内逐渐减小的锥形口，在自然状态下，所述卡爪卡装于所述锥形口；在输送状态下，所述对接头与内窥镜器械输送装置的对接口抵接，所述卡爪移动至所述锥形口的大口端。

根据本发明提供的一种内窥镜器械切换装置，所述管路夹持单元还包括辅助弹圈，所述辅助弹圈套设于所述卡爪的外围。

根据本发明提供的一种内窥镜器械切换装置，所述管路夹持单元包括外壳、固定轴滚轮、移动轴滚轮、滑块和弹性调节件，所述固定轴滚轮可转动安装于所述外壳内，所述移动轴滚轮可转动安装于所述滑块，所述滑块可滑动安装于所述外壳，所述弹性调节件的一端与所述滑块抵接，所述弹性调节件的另一端与所述外壳抵接。

根据本发明提供的一种内窥镜器械切换装置，所述移动组件包括横向驱动单元、横向承载结构、纵向驱动单元及纵向承载结构，所述横向驱动单元安装于所述支撑座，所述安装杆安装于所述纵向承载结构，所述纵向承载结构可滑动安装于所述横向承载结构，所述纵向驱动单元用于驱动所述纵向承载结构纵向移动，所述横向驱动单元用于驱动所述纵向承载结构相对于所述横向承载结构滑动；或，

所述移动组件包括横向驱动单元、横向轨道、纵向轨道及纵向驱动单元，所述安装杆在所述横向驱动单元的作用下可滑动安装于所述横向轨道，所述横向轨道可滑动安装于所述纵向轨道，所述纵向驱动单元与所述横向轨道相连，所述纵向轨道固定安装于所述支撑座内。

根据本发明提供的一种内窥镜器械切换装置，所述器械装夹机构与所述管路夹持机构均与所述移动组件相连以在所述移动组件的作用下同步运动。

根据本发明提供的一种内窥镜器械切换装置，还包括快接组件，所述快接组件包括基座、解锁杆、顶杆、卡扣及拉簧，所述基座固定安装于所述支撑座，所述解锁杆可转动安装于所述支撑座，所述顶杆的一端与所述解锁杆转动连接，所述顶杆的另一端与所述卡扣转动连接，所述卡扣可转动安装于所述基座内，所述拉簧的一端与所述基座相连，所述拉簧的另一端与所述卡扣相连。

本发明还提供一种医用机器人，包括如上所述的内窥镜器械切换装置。

本发明提供的内窥镜器械切换装置及医用机器人，设置有多个器械装夹单元和多个管路夹持单元，以夹持不同类别的内窥镜器械，借助移动组件切换内窥镜器械，使目标器械进入内窥镜器械输送装置，整个切换过程无需人工操作，减少医护人员的工作负担。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明提供的内窥镜器械切换装置的结构示意图；

图2是本发明提供的内窥镜器械切换装置的应用示意图；

图3是本发明提供的器械装夹单元的结构示意图之一；

图4是本发明提供的器械装夹单元的结构示意图之二；

图5是本发明提供的器械装夹单元的结构示意图之三；

图6是本发明提供的器械装夹单元的结构示意图之四；

图7是本发明提供的器械装夹单元的结构示意图之五；

图8是图7所示出的器械装夹单元的内部结构示意图之一；

图9是本发明提供的管路夹持机构的结构示意图；

图10是本发明提供的管路夹持单元在自然状态下的剖视图；

图11是本发明提供的管路夹持单元在输送状态下的剖视图；

图12是本发明提供的管路夹持单元与移动组件的配合示意图之一；

图13是本发明提供的管路夹持单元与移动组件的配合示意图之二；

图14是本发明提供的管路夹持单元的内部结构示意图之二；

图15是本发明提供的器械装夹机构、器械切换机构和管路夹持机构的配合示意图之一；

图16是本发明提供的器械装夹机构、器械切换机构和管路夹持机构的配合示意图之二；

图17是本发明提供的快接组件的结构示意图。

附图标记：

1100、器械装夹机构；

1101、安装台；1102、器械装夹单元；

1110、第一器械装夹单元；1111、第一器械装夹座；1112、第一器械手柄固定夹持组件；1113、第一器械手柄移动夹持组件；

1120、第二器械装夹单元；1121、转动组件；1122、第二器械装夹座；1123、第二器械手柄固定夹持组件；1124、第二器械手柄移动夹持组件；

1130、第三器械装夹单元；1131、第三器械装夹座；1132、第三器械手柄固定夹持组件；1133、第三器械手柄移动夹持组件；1134、第三滑座；1135、第三滑动驱动；1150、空程补偿组件；1151、补偿架；1152、第一弹性件；

1200、器械切换机构；

1210、支撑座；1222、快接组件；1221、基座；1231、解锁杆；1232、顶杆；1233、卡扣；1234、拉簧；

1240、移动组件；

1241、横向驱动单元；1242、横向承载结构；1243、滚子；1244、纵向驱动单元；1245、纵向承载结构；

1246、横向轨道；1247、纵向轨道；

1248、同步带传动组件；1249、齿轮齿条传动组件；

1300、管路夹持机构；

1310、安装杆；1320、夹持单元安装架；1330、管路夹持单元；

1331、外壳；1332、球形凸起；1333、夹头；1334、中心通孔；1335、卡爪；1336、弹性复位件；1337、第一安装腔；1338、辅助弹圈；

1341、固定轴滚轮；1342、固定轴；1343、第一滚轮；1345、移动轴滚轮；1346、滑块；1347、移动轴；1348、第二滚轮；1349、弹性调节件；

1350、检测元件；

2000、内窥镜器械输送装置；

100、内窥镜器械；110、电刀；120、注射针；130、注射器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

下面结合图1-图17描述本发明的内窥镜器械切换装置。

如图1和图2所示，内窥镜器械切换装置包括器械装夹机构1100、器械切换机构1200和管路夹持机构1300。其中，器械装夹机构1100用于夹持内窥镜器械100的操作部，管路夹持机构1300用于夹持内窥镜器械100的插入管路。器械切换机构1200用于将目标内窥镜器械100的插入管路与内窥镜器械输送装置2000对接。内窥镜器械输送装置2000用于输送对接后的内窥镜器械100的插入管路以实现内窥镜器械100的前进或后退。

其中，如图1所示，器械装夹机构1100包括安装台1101及安装于安装台1101的多个器械装夹单元1102。器械切换机构1200包括支撑座1210及移动组件1240。如图9所示，管路夹持机构1300包括安装杆1310及设置在安装杆1310上的多个管路夹持单元1330。需要说明的是，管路夹持单元1330的数量与器械装夹单元1102的数量一致。每一管路夹持单元1330对应夹持一个内窥镜器械100的输送管路。或者，管路夹持单元1330的数量少于器械装夹单元1102的数量，在组装时，仅将本次操作涉及的内窥镜器械100的插入管路夹持在管路夹持单元1330上，多出来的器械装夹单元1102用于为旁侧的内窥镜器械100注水或者作为备用的器械装夹单元。安装台1101与支撑座1210相连，安装杆1310通过移动组件1240安装于支撑座1210，内窥镜器械输送装置2000设有导向管，导向管用于与管路夹持单元1330对接。

使用时，内窥镜器械切换装置和内窥镜器械输送装置2000分别固定台车的台车臂上，支撑座1210和内窥镜器械输送装置2000的总体位置相对固定。借助内窥镜切换机构调整管路夹持机构1300或同时调整器械装夹机构1100和管路夹持机构1300，使目标器械对应的管路夹持单元1330与内窥镜器械输送装置2000对接。

在一可选的实施例中，安装台1101直接固定于支撑座1210，仅安装杆1310通过移动组件1240可移动安装于支撑座1210，在移动组件1240的作用下，可以使管路夹持单元1330靠近或远离内窥镜器械输送装置2000，并且还能横向调整与内窥镜器械输送装置2000对齐的管路夹持单元1330，从而切换与内窥镜器械输送装置2000对接的内窥镜器械100。在又一可选的实施例中，安装台1101和安装杆1310均安装于移动组件1240，移动组件1240安装于支撑座1210，借助移动组件1240同时带动器械装夹单元1102和管路夹持单元1330移动，同样可以切换与内窥镜器械输送装置2000对接的内窥镜器械100。

需要说明的是，在一实施例中，移动组件1240至少包括两个维度的移动自由度。比如，移动组件1240可以实现两个垂直方向上的移动。在又一实施例中，移动组件1240也可以仅具有一个方向的移动自由度，此时，配合可以在另一方向移动的内窥镜器械输送装置2000实现内窥镜器械的切换。

本发明实施例提供的内窥镜器械切换装置，设置有多个器械装夹单元1102和多个管路夹持单元1330，以夹持不同类别的内窥镜器械100，借助移动组件1240切换内窥镜器械100，使目标器械进入内窥镜器械输送装置2000，整个切换过程无需人工操作，减少医生的工作负担。

具体地，如图3至图8所示，每一器械装夹单元1102包括器械装夹座、器械手柄固定夹持组件及器械手柄移动夹持组件，器械手柄固定夹持组件固定于器械装夹座，器械手柄移动夹持组件可移动安装于器械装夹座。器械装夹座可拆卸安装于安装台1101。常见的内窥镜器械100如注射针120、注射器130、手术刀、手术钳等均为手柄推拉结构，因此内窥镜器械100的器械手柄部分被器械手柄固定夹持组件固定，另一部分随着器械手柄移动夹持组件移动，即可模拟人手的推拉动作。器械装夹机构1100借由器械手柄固定夹持组件和器械手柄移动夹持组件的相互配合代替人手操作各种内窥镜器械100。

不同的内窥镜器械100采用与其适配的器械装夹单元1102。每一器械装夹单元1102可拆卸安装于安装台1101，以便根据手术需要的内窥镜器械100更换器械装夹单元1102。具体地，器械装夹单元1102包括第一器械装夹单元1110、第二器械装夹单元1120及第三器械装夹单元1130中的一种或多种。第一器械装夹单元1110用于安装推拉操作的内窥镜器械100，第二器械装夹单元1120用于装夹推拉及转动操作的内窥镜器械100。第三器械装夹单元1130具有柔性机构，可消除器械手柄运动过程产生的空程，用于装夹会产生空程的内窥镜器械100。

第一器械装夹单元1110用于装夹电刀110或与电刀110类似的内窥镜器械100。具体地，如图3至图5所示，第一器械装夹单元1110包括第一器械装夹座1111、第一器械手柄固定夹持组件1112及第一器械手柄移动夹持组件1113。第一器械装夹座1111通过螺丝或其他结构件安装于安装台1101。第一器械手柄固定夹持组件1112为限定内窥镜器械100移动自由度的限位结构。

如图3所示，在一具体实施例中，第一器械手柄固定夹持组件1112为凸设于第一器械安装座的柱状凸起，电刀110的固定部套设于柱状凸起以限定其移动。如图4所示，在另一具体实施例中，第一器械手柄固定夹持组件1112为限位槽，注射针120等筒状结构插设在限位槽内进行固定。在又一实施例中，如图5所示，内窥镜器械100为注射器130，第一器械手柄固定夹持组件1112为凸设于第一器械安装座的两个夹持臂，每一夹持臂之间设置卡槽，注射器130的筒体端部凸设支耳，支耳卡装在卡槽内进行限位。

第一器械手柄移动夹持组件1113包括第一滑座及第一滑动驱动，第一滑座可滑动安装于第一器械装夹座1111，第一滑动驱动安装在第一器械装夹座1111内并与第一滑座相连。可选的，第一滑动驱动为电动推杆或着与旋转驱动相连的齿轮齿条或丝杆螺母等直线运动机构。如图3所示，在一具体实施例中，第一滑座上凸设有两个限位柱作为限位机构，电刀110的移动部套设于限位柱。如图4所示，在另一具体实施例中，第一滑座上设置限位槽作为注射针120等内窥镜器械的限位结构。如图5所示，在又一具体实施例中，第一滑座上设有T型的插槽，如注射器130等内窥镜器械的活塞杆端部设有端帽，端帽和部分杆体插设在T型的插槽内，第一滑座移动时活塞杆沿筒体移动以模拟注射器130的注射动作。在第一滑动驱动的作用下，第一滑座沿第一器械装夹座1111前后移动，从而带动内窥镜器械100的手柄移动部前进后退，模拟人手的推拉操作。

需要说明的是，根据内窥镜器械100的不同，第一滑座设置在第一器械手柄固定夹持组件1112的前侧或后侧，第一滑座上设置的限位结构可以为限位柱或限位槽，数量为一个或多个。如图3至图5所示，第一滑座上设有两个限位柱，两个限位柱之间的间距根据内窥镜器械100的规格确定。

第二器械装夹单元1120用于装夹需要转动的内窥镜器械100。如图6所示，第二器械装夹单元1120包括转动组件1121、第二器械装夹座1122、第二器械手柄固定夹持组件1123及第二器械手柄移动夹持组件1124。转动组件1121安装于安装台1101，转动组件1121的输出端与第二器械装夹座1122相连，第二器械手柄固定夹持组件1123固定于第二器械装夹座1122，第二器械手柄移动夹持组件1124可移动安装于第二器械装夹座1122。

转动组件1121包括转动驱动及转动座，转动座通过螺丝或快装机构安装于安装台1101，转动驱动安装在转动座上，转动驱动的驱动端与第二器械装夹座1122传动连接。可选的，转动驱动为旋转电机或其他能实现旋转的机械结构。第二器械装夹座1122、第二器械手柄固定夹持组件1123及第二器械手柄移动夹持组件1124的具体结构及配合关系与第一器械装夹座1111、第一器械手柄固定夹持组件1112及第一器械手柄移动夹持组件1113类似，不再赘述。在转动驱动的作用下，第二器械装夹座1122随之转动，带动安装在第二器械装夹座1122上的第二器械手柄固定夹持组件1123和第二器械手柄移动夹持组件1124转动，进而带动内窥镜器械100转动，模拟人手对内窥镜器械100的旋转操作。

如图7和图8所示，第三器械装夹单元1130包括空程补偿组件1150、第三器械装夹座1131、第三器械手柄固定夹持组件1132及第三器械手柄移动夹持组件1133。第三器械装夹座1131可拆卸安装于安装台1101。第三器械手柄固定夹持组件1132固定于第三器械装夹座1131，第三器械手柄移动夹持组件1133通过所述空程补偿组件1150可移动安装于第三器械装夹座1131。

其中，第三器械手柄固定夹持组件1132与第一器械手柄固定夹持组件1112类似。如图8所示，在一具体实施例中，第三器械手柄固定夹持组件1132为凸设于第三器械装夹座1131的限位柱。空程补偿组件1150包括补偿架1151及第一弹性件1152，第三器械手柄移动夹持组件1133包括第三滑座1134及第三滑动驱动1135。第一弹性件1152的一端与补偿架1151固定连接，另一端与第三滑座1134固定连接。第三滑座1134和补偿架1151均可滑动安装于第三器械装夹座1131，并形成收纳腔，第一弹性件1152收容在收纳腔内。第三滑动驱动1135的驱动轴与补偿架1151相连。

在第三滑动驱动1135的作用下，补偿架1151左右移动，第三滑座1134在第一弹性件1152的作用下与补偿架1151同步运动。若出现空程，则第一弹性件1152带动第三滑座1134小幅移动以补偿空程。比如，内窥镜器械100的头端伸出至内窥镜管道外，使用过程中，由于内窥镜的弯曲导致头端内收，在第一弹性件1152的作用下，第三滑座1134向左或向右移动使头端再次伸出至内窥镜管道外。由此，借助第一弹性件1152模拟人手，确保操作过程中始终有力作用在内窥镜器械100上，以实时补偿空程。

可选的，第一弹性件1152为弹簧。如图8所示，补偿架1151可滑动卡装在第三器械装夹座1131，其两侧分别设有安装槽，第三滑座1134套设在补偿架1151外并与安装槽形成收纳腔。借助左右两个第一弹性件1152使第三滑座1134受力平衡，移动更加平稳。

如图9至图10所示，管路夹持单元1330包括外壳1331、夹头1333及弹性复位件1336。夹头1333可活动插设在外壳1331内，弹性复位件1336套设于夹头1333。弹性复位件1336的一端与夹头1333相连，另一端与外壳1331相连。夹头1333设有中心通孔1334，中心通孔1334用于供器械管路通过。夹头1333的一端设有对接头，方便与内窥镜器械输送装置2000的对应接口配合。夹头1333的另一端设有卡爪1335，外壳1331对应卡爪1335的一端设有口径向外壳1331内逐渐缩小的锥形口。在自然状态下，卡爪1335卡装于锥形口；在输送状态下，对接头与内窥镜器械输送装置的对接口抵接，卡爪1335移动至锥形口的大口端。

如图10和图11所示，夹头1333中部设有滑动凸台，滑动凸台的外端面外壳1331的内壁抵接，在滑动凸台的侧面与外壳1331的内壁之间形成第一安装腔1337，弹性复位件1336套设于夹头1333并收容在第一安装腔1337内。可选的，弹性复位件1336为弹簧。外壳1331的外壁中部设有球形凸起1332，球形凸起1332卡装在第二卡槽内，在一定范围内可实现万向随动，从而消除配合偏差的影响。卡爪1335具有楔形尾翼，楔形尾翼随夹头1333在锥形口内移动。夹头1333设有对接头的一端呈球形。

如图10所示，管路夹持单元1330处于自然状态的情况下，夹头1333受弹性复位件1336的弹力作用到达右侧止点，此时卡爪1335的楔形尾翼受外壳1331上的锥形口挤压向轴心收拢，使中心通孔1334内的器械管路受到较大夹持力不会产生轴向位移。如图11所示，在器械管路处于输送状态的情况下，夹头1333的对接头与内窥镜器械输送装置2000对接后，夹头1333受到推力向左移动，同时弹性复位件1336受力压缩，卡爪1335的楔形尾翼离开外壳1331的锥形口，此时卡爪1335对中心通孔1334内器械管路的压力较小，因此器械管路可以在中心通孔1334内沿其轴向移动并且不会自然滑落。

其中，管路夹持单元1330还包括辅助弹圈1338，辅助弹圈1338套设在卡爪1335的外围。

卡爪1335具有一定的挠性，如图10和图11所示，卡爪1335外围套设辅助弹圈1338，可将卡爪1335向轴心方向收拢以夹紧器械管路。通过设置辅助弹圈1338可避免管路夹持单元1330处于输送状态下且内窥镜器械管路未受到其他夹持力时内窥镜器械发生滑动。

如图10所示，管路夹持单元1330处于自然状态的情况下，夹头1333受弹性复位件1336的弹力作用到达右侧止点，此时卡爪1335的楔形尾翼受外壳1331上的锥形口挤压并在辅助弹圈1338的挤压下向轴心收拢，使中心通孔1334内的器械管路受到较大夹持力不会产生轴向位移。如图11所示，在器械管路处于输送状态的情况下，夹头1333的对接头与内窥镜器械输送装置2000对接后，夹头1333受到推力向左移动，同时弹性复位件1336受力压缩，卡爪1335的楔形尾翼离开外壳1331的锥形口，此时卡爪1335仅受辅助弹圈1338的收缩力影响，位于中心通孔1334的器械管路受到的压力较小，因此器械管路可以在中心通孔1334内沿其轴向移动并且不会自然滑落。

其中，如图9所示，管路夹持机构1300还包括夹持单元安装架1320，管路夹持单元1330通过夹持单元安装架1320可拆卸安装于安装杆1310。

具体地，夹持单元安装架1320设有第一卡槽及第二卡槽，第一卡槽用于卡装在安装杆1310上，第二卡槽用于卡装管路夹持单元1330。借助第一卡槽和第二卡槽可以将管路夹持单元1330插拔安装在安装杆1310上，以便更换或消毒。当然，管路夹持单元1330也可以为一次性用品，使用后作为医疗废品丢弃。在一实施例中，夹持单元安装架1320与安装杆1310为一体结构，在安装杆1310上直接设置第二卡槽，管路夹持单元1330通过第二卡槽卡装在安装杆1310上。具体地，第二卡槽为球形槽，外壳1331上的球形凸起1332收容在球形槽内。可选的，夹持单元安装架1320通过螺钉固定安装于安装杆1310，管路夹持单元1330可拆卸安装于夹持单元安装架1320。

在另一具体实施例中，如图12至图14所示，管路夹持单元1330包括外壳1331、固定轴滚轮1341、移动轴滚轮1345、滑块1346及弹性调节件1349。固定轴滚轮1341可转动安装于外壳1331内。移动轴滚轮1345可转动安装于滑块1346，滑块1346可滑动安装于外壳1331。弹性调节件1349的一端与滑块1346抵接，弹性调节件1349的另一端与外壳1331抵接。

其中，固定轴滚轮1341包括固定轴1342及套设在固定轴1342上的第一滚轮1343。在一实施例中，固定轴1342固定在外壳1331内，第一滚轮1343可转动套设在固定轴1342上。在又一实施例中，固定轴1342可转动安装于外壳1331内，第一滚轮1343固定套设于固定轴1342。移动轴滚轮1345包括移动轴1347及套设于移动轴1347上的第二滚轮1348。在一实施例中，移动轴1347可转动安装于滑块1346，第二滚轮1348固定套接于移动轴1347。在另一实施例中，移动轴1347插接固定于滑块1346，第二滚轮1348可转动套接于移动轴1347。第一滚轮1343与第二滚轮1348分别设有与内窥镜器械外周尺寸适配的凹槽，第一滚轮1343和第二滚轮1348配合后凹槽对接形成容纳内窥镜器械的通道。弹性调节件1349为弹簧或弹性胶垫等。弹性调节件1349的一端与外壳1331的内壁相连，弹性调节件1349的另一端与滑块1346相连，从而动态调整第二滚轮1348与第一滚轮1343之间的间距，以夹持内窥镜器械管路。

为检测器械管路的移动长度，在固定轴滚轮1341上设有检测第一滚轮1343转动圈数的检测元件1350，根据检测元件1350的检测结果确定内窥镜器械的行程。具体地，检测元件1350包括安装在外壳1331内的磁传感器及固定安装于固定轴滚轮1341上的磁性件，通过磁传感器获取第一滚轮1343的转动圈数，结合第一滚轮1343的尺寸确定内窥镜器械的输送长度。当然，检测元件1350还可以采用速度检测元件或其他检测元件，只要能确定内窥镜器械的输送长度即可。

该实施例提供的管路夹持单元1330，器械管路从外壳1331内的第一滚轮1343和第二滚轮1348之间穿过，形成封闭的结构，减少外部污染。

其中，支撑座1210用于支撑整个器械切换装置并用于与台车相连。在一具体地实施例中，如图15和图16所示，内窥镜器械切换装置还包括快接组件1222。如图17所示，快接组件1222包括基座1221、解锁杆1231、顶杆1232、卡扣1233及拉簧1234。基座1221固定安装于支撑座1210。解锁杆1231可转动安装于基座1221。顶杆1232的一端与解锁杆1231转动连接，顶杆1232的另一端与卡扣1233转动连接。卡扣1233可转动安装于基座1221，拉簧1234安装在基座1221内且一端与卡扣1233相连。

具体地，卡扣1233包括两个，每一卡扣1233包括连接部及卡扣部，连接部与卡扣部相连并呈形成钝角夹角。卡扣部用于与第一伸缩臂上的装夹插座配合。卡扣部与连接部的连接处作为卡扣1233的转动点。拉簧1234与卡扣1233的连接部相连。如图17所示，每一卡扣1233的连接部均与顶杆1232相连。

向上扳动解锁杆1231，解锁杆1231推动顶杆1232向下运动，在顶杆1232推力作用卡扣1233的卡扣部向内收缩，当基座1221的插头插入第一伸缩臂的装夹插座后松开解锁杆1231，卡扣1233受拉簧1234拉力作用向外张，从而与装夹插座上的卡孔对应卡紧。

在另一实施例中，快接组件1222包括拉簧1234及卡扣1233，不设置解锁杆1231，借助插拔力将卡扣1233内收至外壳1331内。拉簧1234安装在基座1221内，并且拉簧1234的一端与卡扣1233相连。装夹时，基座1221的插头插入装夹插座的过程中，卡扣1233受挤压向内收，当插入到位后，卡扣1233在拉簧1234的作用下向外张，卡入装夹插座上的卡孔内。该实施例提供的快接组件1222无需设置解锁杆1231，在装夹时直接插入装夹插座即可实现快速对接。当然，也可以采用其他结构形式的快接组件1222，只要能将基座1221稳固地安装在第一伸缩臂上即可。

移动组件1240用于承载器械装夹机构1100和管路夹持机构1300，并带动其在水平面内沿横向和纵向移动。

可选的，移动组件1240包括横向驱动单元1241、横向承载结构1242、纵向驱动单元1244及纵向承载结构1245。横向驱动单元1241安装于支撑座1210，横向驱动单元1241的驱动端与横向承载结构1242相连以驱动横向承载结构1242横向左右移动。纵向承载结构1245可滑动安装于横向承载结构1242，并在纵向驱动单元1244的作用下纵向移动。

在一具体地实施例中，如图15所示，移动组件1240包括横向驱动单元1241、横向承载结构1242、滚子1243、纵向驱动单元1244及纵向承载结构1245。横向驱动单元1241安装于支撑座1210，横向驱动单元1241的驱动端与横向承载结构1242相连以驱动横向承载结构1242横向左右移动。纵向承载结构1245、纵向驱动单元1244和滚子1243作为纵向驱动组件均安装于横向承载结构1242，纵向驱动组件随横向承载结构1242在横向驱动单元1241的作用下横向移动。纵向承载结构1245在纵向驱动单元1244的作用下沿滚子1243形成的滑动轨道纵向移动。该实施例中，滚子1243作为纵向承载结构1245的滑动轨道，提高滑动的平稳度和顺畅度。器械装夹机构1100中的安装台1101和管路夹持机构1300中的安装杆1310固定于纵向承载结构1245，纵向驱动单元1244的驱动端与纵向承载结构1245相连以驱动纵向承载结构1245纵向前后移动，从而带动器械装夹机构1100和管路夹持机构1300前后移动。可选的，纵向驱动单元1244和横向驱动单元1241可以为标准件滑台、电推杆或与旋转驱动相连的丝杆螺母或齿轮齿条等机构。

在另一具体地实施例中，如图16所示，器械装夹机构1100固定安装于支撑座1210。管路夹持机构1300安装于支撑座1210并能相对于支撑座1210横向和纵向移动。支撑座1210内设有横向驱动单元1241、横向轨道1246、纵向驱动单元1244及纵向轨道1247。可选的，横向驱动单元1241包括横向旋转电机及齿轮齿条传动组件1249，齿轮齿条传动组件1249包括传动齿轮及传动齿条。如图12所示，横向旋转电机固定于横向轨道1246，传动齿轮与横向旋转电机的输出轴相连，传动齿轮与传动齿条啮合，传动齿条可移动安装于横向轨道1246。传动齿条与安装杆1310固定连接。在横向旋转电机的作用下，传动齿轮转动进而带动传动齿条横向移动，从而调整管路夹持单元1330的位置，使目标管路对应的管路夹持单元1330与内窥镜器械输送装置2000对接。横向轨道1246可移动安装于纵向轨道1247。具体地，如图12所示，纵向轨道1247设有滑杆进行导向。纵向驱动单元1244与横向驱动单元1241类似，纵向驱动单元1244用于驱动横向轨道1246沿纵向轨道1247前后移动，从而带动管路夹持单元1330靠近或远离内窥镜器械输送装置2000。其中，横向驱动单元1241和纵向驱动单元1244均安装在支撑座1210内实现隐藏。

在又一具体实施例中，如图16所示，器械装夹机构1100固定安装于支撑座1210。管路夹持机构1300通过移动组件1240安装于支撑座1210并能相对于支撑座1210横向和纵向移动。如图13所示，移动组件1240采用同步带传动组件1248实现横向移动，通过齿轮齿条传动组件1249实现纵向移动。具体地，移动组件1240包括横向轨道1246、横向驱动单元1241、纵向轨道1247及纵向驱动单元1244。横向驱动单元1241包括同步带及与同步带相连的同步带驱动单元。同步带上固定安装有滑动块，滑动块随同步带移动。多个管路夹持单元1330并行设置在安装杆1310上，安装杆1310固定于滑动块。为了实现滑动块的稳定运行，横向轨道1246内设有滑杆，滑动块可滑动套设于滑杆。滑杆的数量可以为多个，多个滑杆并行设置。同步带驱动单元安装于横向轨道1246并用于驱动同步带转动，从而带动管路夹持单元1330横向移动。纵向驱动单元1244包括纵向旋转电机及齿轮齿条传动组件1249，齿轮齿条传动组件1249包括传动齿轮及传动齿条。纵向旋转电机固定安装于横向轨道1246，纵向旋转电机的电机轴与传动齿轮相连，传动齿轮与传动齿条啮合。纵向轨道1247固定安装于支撑座1210内，传动齿轮可转动安装在横向轨道1246内。在纵向轨道1247内同样设有滑杆，横向轨道1246滑动套设于滑杆。在纵向旋转电机的作用下，传动齿轮转动，带动横向轨道1246沿纵向前后移动，从而使管路夹持单元1330靠近或远离内窥镜器械输送装置2000。

当然，移动组件1240还可以采用丝杆螺母进行横向和/或纵向的传动，对此本发明实施例不作具体限定。

除此之外，内窥镜器械切换装置还包括器械控制器，器械控制器与器械装夹机构1100、器械切换机构1200、管路夹持机构1300、内窥镜器械输送装置2000分别通信连接，以控制对应机构内的驱动并接受检测元件1350反馈的检测信息。

具体地，内窥镜器械切换装置工作前，将各内窥镜器械的操作手柄逐一装夹到器械装夹单元1102上，再将内窥镜器械的管路插入对应的管路夹持单元1330，启动器械控制器。

针对器械装夹单元1102上夹持的目标器械，首先器械控制器控制横向驱动单元1241启动，带动管路夹持机构1300横向移动，将对应管路夹持单元1330的轴心对准内窥镜器械输送装置2000的导向管轴心。随后器械控制器控制纵向驱动单元1244启动，带动管路夹持机构1300纵向移动，直至管路夹持单元1330的夹头1333顶到内窥镜器械输送装置2000的导向管入口。此时，夹头1333受推力向外壳1331内部移动，同时弹性复位件1336受力压缩，卡爪1335的尾翼离开外壳1331的锥形口，此时卡爪1335仅受辅助弹圈1338收缩力影响，位于中心通孔1334内的内窥镜器械管路受到的压力较小，内窥镜器械被内窥镜器械输送装置2000内部的滚轮组件输送入配套的内窥镜钳道。基于内窥镜器械输送装置2000内的检测组件获取的信息，在内窥镜器械的头端移动至钳道的预设位置时，控制器械输送结构内的驱动机构停止工作，整个医用机器人转换为手动模式。通过配套的操控平台操控内窥镜器械缓慢伸出钳道，执行相应的操作。内窥镜器械的使用结束后，操控平台控制内窥镜器械的头端退回。在内窥镜器械的头端退回至内窥镜器械输送装置2000内的受动单元时，器械控制器基于内窥镜器械输送装置2000内位置传感器的触发信号和位移传感器反馈的长度信息控制纵向驱动单元1244启动，带动管路夹持机构1300纵向移动退回，到达指定位置后控制横向驱动单元1241启动，带动管路夹持机构1300横向移动退回原点。

若需切换内窥镜器械，点击操控平台上的操作按钮，触发切换器械的操作信号。在前述器械纵向移动退回至原点完成后，控制横向驱动单元1241直接将对应的管路夹持单元1330的轴心对准内窥镜器械输送装置2000的导向管轴心，随后纵向驱动装置启动，重复前述动作。

完成手术后，将内窥镜器械拆下丢弃，将管路夹持单元1330和内窥镜器械输送装置2000的传送机构拆下丢弃或洗消。

本发明还提供一种医用机器人，其包括如上所述的内窥镜器械切换装置。

具体地，医用机器人还包括台车、内窥镜驱动装置及内窥镜输送装置。台车包括台车主体、第一伸缩臂及第二伸缩臂。台车主体包括底座及工作台。底座用于为整个台车提供支撑。工作台可升降地安装于底座。第一伸缩臂可转动安装于工作台，第二伸缩臂可固定安装于工作台。其中，第一伸缩臂和第二伸缩臂的长度均可以调整。内窥镜器械切换装置和内窥镜驱动装置均安装于第一伸缩臂，内窥镜输送装置安装于第二伸缩臂。具体地，内窥镜驱动装置通过紧固件可拆卸安装于第一伸缩臂。内窥镜输送装置通过另一紧固件可拆卸安装在第二伸缩臂上。第一伸缩臂的端部设有装夹插座，内窥镜器械切换装置通过快接组件1222可拆卸装夹于装夹插座。

使用时，按压内窥镜驱动装置上的开合按键打开舱门，将内窥镜的操作部放入内窥镜驱动装置的收纳仓内，再次按压开合按键使内窥镜驱动装置锁紧内窥镜以实现结构、动力、数据、电源和光源的连接并关上舱门。将内窥镜的插入部插入内窥镜输送装置的输送管内，直至蛇骨整体超出内窥镜输送装置的夹持带轮，此时内窥镜的插入部在内窥镜输送装置和内窥镜驱动装置之间为自然悬垂状态。将外设的气液输送装置的快插接头装夹在内窥镜操作部的端面上，另一端分别与外设的流体输送控制装置、吸引装置和水袋连接。将内窥镜器械逐一装夹至内窥镜器械切换装置上。最后将光电连接装置的图像端连接器插入外设的图像处理装置对应连接器。

启动操控平台，通过器械控制单元可操控内窥镜驱动装置执行内窥镜的弯曲和旋转等动作，以实现内窥镜头端的弯曲和内窥镜整体旋转，可操控内窥镜输送装置执行内窥镜进退并与内窥镜驱动装置配合实现内窥镜的旋转动作。需要说明的是，内窥镜驱动装置和内窥镜输送装置的旋转可同步主动实施，也可由内窥镜输送装置主动执行，通过内置于内窥镜内的扭力传感器将扭转信息传送给内窥镜驱动装置，内窥镜驱动装置随动。

内窥镜插入过程中，内窥镜的插入部逐步进入患者体内，内窥镜的插入部在内窥镜输送装置和内窥镜驱动装置之间由自然悬垂状态逐渐拉直。内置于内窥镜输送装置的内窥镜行程检测装置将检测信息传送至主控板，主控板将旋转指令发送至第一伸缩臂的旋转驱动，第一伸缩臂开始旋转以保证内窥镜的插入部不受拉扯，直至到达止点位置。内置于第二伸缩臂的应变片可检测内窥镜输送装置工作过程进镜和退镜的阻力并反馈至操控平台，操控平台的力反馈电机将反馈力传递给对应的操控手柄，可保证进镜和退镜过程的安全性，避免穿孔等风险。内置于内窥镜驱动装置的力传感装置可检测内窥镜头端的弯曲受力情况并反馈至操控平台，操控平台的力反馈电机将反馈力传递给对的应操控手柄，可保证内窥镜头端弯曲过程的安全性，避免穿孔等风险。内置于内窥镜内的传感器可检测弯曲牵引钢丝的行程并反馈至主控板，经计算后由显示器显示内窥镜的头端空间弯曲状态，可保证内窥镜头端弯曲过程安全性，避免穿孔等风险。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种内窥镜器械切换装置，其特征在于，包括器械装夹机构、器械切换机构及管路夹持机构，所述器械装夹机构包括安装台及设置在所述安装台上的多个器械装夹单元，所述器械切换机构包括支撑座及设置在所述支撑座内的移动组件，所述管路夹持机构包括安装杆及设置在所述安装杆上的多个管路夹持单元；

所述安装台安装于所述支撑座，所述安装杆通过所述移动组件安装于所述支撑座，所述器械装夹单元用于夹持内窥镜器械的操作部，所述管路夹持单元用于夹持内窥镜器械的插入管路，在所述移动组件的作用下，多个所述管路夹持单元中的任一个均可与内窥镜器械输送装置对接；

其中，内窥镜器械输送装置用于输送与其对接的管路夹持单元夹持的内窥镜器械。

2.根据权利要求1所述的内窥镜器械切换装置，其特征在于，所述器械装夹单元包括第一器械装夹单元、第二器械装夹单元和第三器械装夹单元中的一种或多种，

其中，所述第一器械装夹单元包括第一器械装夹座、第一器械手柄固定夹持组件和第一器械手柄移动夹持组件，所述第一器械装夹座安装于所述安装台，所述第一器械手柄固定夹持组件固定于所述第一器械装夹座，所述第一器械手柄移动夹持组件可移动安装于所述第一器械装夹座；

所述第二器械装夹单元包括第二器械装夹座、转动组件、第二器械手柄固定夹持组件和第二器械手柄移动夹持组件，所述转动组件安装于所述安装台，所述转动组件的输出端与所述第二器械装夹座相连，所述第二器械手柄固定夹持组件固定于所述第二器械装夹座，所述第二器械手柄移动夹持组件可移动安装于所述第二器械装夹座；

所述第三器械装夹单元包括第三器械装夹座、空程补偿组件、第三器械手柄固定夹持组件和第三器械手柄移动夹持组件，所述第三器械装夹座安装于所述安装台，所述第三器械手柄固定夹持组件固定于所述第三器械装夹座，所述第三器械手柄移动夹持组件通过所述空程补偿组件可移动安装于所述第三器械装夹座。

3.根据权利要求2所述的内窥镜器械切换装置，其特征在于，所述空程补偿组件包括补偿架及第一弹性件，所述第三器械手柄移动夹持组件包括第三滑座及第三滑动驱动，所述第三滑动驱动与所述补偿架相连，所述补偿架与所述第三滑座均可滑动安装于所述第三器械装夹座并在所述补偿架与所述第三滑座之间形成容纳腔，所述第一弹性件收容于所述容纳腔，所述第一弹性件的一端与所述补偿架抵接，另一端与所述第三滑座抵接。

4.根据权利要求1所述的内窥镜器械切换装置，其特征在于，所述管路夹持单元包括外壳、夹头及弹性复位件，所述夹头可活动插设于所述外壳，所述夹头内设有用于供内窥镜器械的管路通过的中心通孔，所述弹性复位件套设于所述夹头并位于所述外壳内，所述夹头的一端设有用于与内窥镜器械输送装置对接的对接头，所述夹头的另一端设有卡爪，所述外壳设有口径从外向内逐渐减小的锥形口，在自然状态下，所述卡爪卡装于所述锥形口；在输送状态下，所述对接头与内窥镜器械输送装置的对接口抵接，所述卡爪移动至所述锥形口的大口端。

5.根据权利要求4所述的内窥镜器械切换装置，其特征在于，所述管路夹持单元还包括辅助弹圈，所述辅助弹圈套设于所述卡爪的外围。

6.根据权利要求1所述的内窥镜器械切换装置，其特征在于，所述管路夹持单元包括外壳、固定轴滚轮、移动轴滚轮、滑块和弹性调节件，所述固定轴滚轮可转动安装于所述外壳内，所述移动轴滚轮可转动安装于所述滑块，所述滑块可滑动安装于所述外壳，所述弹性调节件的一端与所述滑块抵接，所述弹性调节件的另一端与所述外壳抵接。

7.根据权利要求1所述的内窥镜器械切换装置，其特征在于，所述移动组件包括横向驱动单元、横向承载结构、纵向驱动单元及纵向承载结构，所述横向驱动单元安装于所述支撑座，所述安装杆安装于所述纵向承载结构，所述纵向承载结构可滑动安装于所述横向承载结构，所述纵向驱动单元用于驱动所述纵向承载结构纵向移动，所述横向驱动单元用于驱动所述纵向承载结构相对于所述横向承载结构滑动；或，

所述移动组件包括横向驱动单元、横向轨道、纵向轨道及纵向驱动单元，所述安装杆在所述横向驱动单元的作用下可滑动安装于所述横向轨道，所述横向轨道可滑动安装于所述纵向轨道，所述纵向驱动单元与所述横向轨道相连，所述纵向轨道固定安装于所述支撑座内。

8.根据权利要求1或7所述的内窥镜器械切换装置，其特征在于，所述器械装夹机构与所述管路夹持机构均与所述移动组件相连以在所述移动组件的作用下同步运动。

9.根据权利要求1所述的内窥镜器械切换装置，其特征在于，还包括快接组件，所述快接组件包括基座、解锁杆、顶杆、卡扣及拉簧，所述基座固定安装于所述支撑座，所述解锁杆可转动安装于所述支撑座，所述顶杆的一端与所述解锁杆转动连接，所述顶杆的另一端与所述卡扣转动连接，所述卡扣可转动安装于所述基座内，所述拉簧的一端与所述基座相连，所述拉簧的另一端与所述卡扣相连。

10.一种医用机器人，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的内窥镜器械切换装置。