手术机器人系统及其器械驱动单元的制作方法

本技术总体上涉及在微创医疗手术中使用的手术机器人系统。

背景技术：

1、一些手术机器人系统包括支撑手术机械臂的控制台以及安装至机械臂的手术器械或至少一个末端执行器(例如，夹钳或抓取工具)。机械臂为手术器械提供机械动力，用于该手术器械的操作和移动。每个机械臂可以包括器械驱动单元，该器械驱动单元操作性地连接至手术器械并经由轨道联接至机械臂。在操作时，将机械臂移动至患者上方的位置，并接着将手术器械经由手术套管针或患者的自然孔口引导到小切口中以将末端执行器定位在患者身体内的工作部位处。器械驱动单元驱动所附接的手术器械的每个对应从动构件的旋转，以执行手术治疗。

技术实现思路

1、在本披露内容的一方面，提供了一种机械臂组件，该机械臂组件包括机械臂和器械驱动单元，该器械驱动单元被配置为提供五个旋转自由度并联接至机械臂。器械驱动单元包括：壳体，该壳体被构造为围绕该壳体的纵向轴线旋转；以及一组电动马达组件，该组电动马达组件支撑在壳体中并可与壳体一起旋转。电动马达组件之一包括：磁性转子，该磁性转子可旋转地支撑在壳体中；马达定子线圈，该马达定子线圈固定至并定位在壳体内；以及输出轴，该输出轴可旋转地联接至磁性转子。输出轴包括：近端部分，该近端部分不可旋转地联接至磁性转子；远端部分，该远端部分被构造为与手术器械的对应从动构件对接；以及多个挠曲区段，该多个挠曲区段定位在输出轴的近端部分与远端部分之间并且被构造为在扭矩负载下挠曲。器械驱动单元进一步包括：近侧编码器，该近侧编码器定位在多个挠曲区段的近侧并且被配置为确定输出轴的近端部分的旋转位置；以及远侧编码器，该远侧编码器定位在多个挠曲区段的远侧并且被配置为确定输出轴的远端部分的旋转位置。所确定的旋转位置之间的差异对应于输出轴的扭矩。

2、在各方面，器械驱动单元可以进一步包括电子盘组件，该电子盘组件支撑在壳体上并包括多个印刷电路板。每个印刷电路板均可以与多个马达组件的相应的马达组件电通信。

3、在各方面，每个马达组件可以包括行星齿轮组，该行星齿轮组将相应的磁性转子与相应的输出轴联接。

4、在各方面，机械臂组件可以进一步包括联接至机械臂的基座以及辊式驱动组件。基座可以将器械驱动单元可旋转地支撑在其上，辊式驱动组件可以包括：磁性转子，该磁性转子附接至基座或器械驱动单元的壳体；以及定子，该定子附接至基座或器械驱动单元的壳体中的另一者。辊式驱动组件可以被构造为使器械驱动单元围绕纵向轴线并相对于基座旋转。

5、在各方面，基座可以包括：脊部，该脊部被构造为可滑动地联接至机械臂；近侧凸缘，该近侧凸缘从脊部的近端部分延伸并且可旋转地支撑器械驱动单元的近端部分；以及远侧凸缘，该远侧凸缘从脊部的远端部分延伸并且可旋转地支撑器械驱动单元的远端部分。

6、在各方面，远侧凸缘可以限定中心环形开口，从而使器械驱动单元的远端部分延伸穿过该中心环形开口。

7、在各方面，磁性转子可以由凸缘可旋转地支撑并环绕中心环形开口。定子可以围绕器械驱动单元的远端部分固定并与磁性转子同心对准。

8、在各方面，马达组件可以包括四个马达组件，其中每个马达组件提供器械驱动单元的五个旋转自由度中的一个。

9、在各方面，四个马达组件可以围绕纵向轴线布置成一圈。

10、在各方面，壳体和四个马达组件可以被构造成一起围绕纵向轴线旋转。

11、根据本披露内容的另外方面，提供了一种手术机器人系统的器械驱动单元，该器械驱动单元包括：壳体，该壳体被构造为围绕该壳体的纵向轴线旋转；以及一组电动马达组件，该组电动马达组件支撑在壳体中并可与壳体一起旋转。壳体限定穿过其中的纵向孔，该纵向孔被配置用于供通信电缆布线。电动马达组件之一包括：转子，该转子可旋转地支撑在壳体中；定子，该定子固定至并定位在壳体内；以及输出轴，该输出轴可旋转地联接至转子。输出轴包括：近端部分，该近端部分不可旋转地联接至转子；远端部分，该远端部分被构造为与手术器械的对应从动构件对接；以及多个挠曲区段，该多个挠曲区段定位在输出轴的近端部分与远端部分之间并且被构造为在扭矩负载下挠曲。器械驱动单元进一步包括：近侧编码器，该近侧编码器定位在多个挠曲区段的近侧并且被配置为确定输出轴的近端部分的旋转位置；以及远侧编码器，该远侧编码器定位在多个挠曲区段的远侧并且被配置为确定输出轴的远端部分的旋转位置。所确定的旋转位置之间的差异对应于输出轴的扭矩。器械驱动单元进一步包括支撑在壳体上的电子盘组件以及固定至电子盘组件的滑环。电子盘组件包括多个印刷电路板，这些印刷电路板中的每个均与该组电动马达组件的相应的电动马达组件电通信。滑环被构造为将器械驱动单元的近端部分可旋转地支撑在手术机械臂上。

12、在各方面，器械驱动单元可以进一步包括多个定子线圈，该多个定子线圈围绕器械驱动单元的远端部分固定。

13、根据本披露内容的附加方面，提供了一种机械臂组件，该机械臂组件包括联接至机械臂的基座、器械驱动单元、以及辊式驱动组件。器械驱动单元包括：壳体，该壳体可旋转地支撑在基座上；一组电动马达组件，该组电动马达组件支撑在壳体中并可与壳体一起旋转；以及近侧编码器和远侧编码器。电动马达组件之一包括：转子，该转子可旋转地支撑在壳体中；马达定子，该马达定子固定至并定位在壳体内；以及输出轴，该输出轴可旋转地联接至转子。输出轴包括：近端部分，该近端部分不可旋转地联接至转子；远端部分，该远端部分被构造为与手术器械的对应从动构件对接；以及多个挠曲区段，该多个挠曲区段定位在输出轴的近端部分与远端部分之间并且被构造为在扭矩负载下挠曲。近侧编码器定位在多个挠曲区段的近侧并且被配置为确定输出轴的近端部分的旋转位置。远侧编码器定位在多个挠曲区段的远侧并且被配置为确定输出轴的远端部分的旋转位置。所确定的旋转位置之间的差异对应于输出轴的扭矩。辊式驱动组件包括：转子，该转子附接至基座或器械驱动单元的壳体；以及定子，该定子附接至基座或器械驱动单元的壳体中的另一者。辊式驱动组件被构造为使器械驱动单元围绕器械驱动单元的纵向轴线并相对于基座旋转。

14、下面参考附图更详细地描述本披露内容的示例性方面的进一步细节和方面。

15、如本文所使用的，术语“平行”和“垂直”应理解为包括与真正平行和真正垂直成上至大约正负10度的基本平行和基本垂直的相对构型。

1.一种机械臂组件，包括：

2.根据权利要求1所述的机械臂组件，其中，该器械驱动单元包括支撑在该壳体上的电子盘组件，该电子盘组件包括多个印刷电路板，这些印刷电路板中的每个与该多个马达组件的相应的马达组件电通信。

3.根据权利要求1所述的机械臂组件，其中，这些马达组件中的每个包括行星齿轮组，该行星齿轮组将相应的该磁性转子与相应的该输出轴联接。

4.根据权利要求1所述的机械臂组件，进一步包括：

5.根据权利要求4所述的机械臂组件，其中，该基座包括：

6.根据权利要求5所述的机械臂组件，其中，该远侧凸缘限定中心环形开口，从而使该器械驱动单元的远端部分延伸穿过该中心环形开口。

7.根据权利要求6所述的机械臂组件，其中，该磁性转子由该凸缘可旋转地支撑并环绕该中心环形开口，该定子围绕该器械驱动单元的远端部分固定并与该磁性转子同心对准。

8.根据权利要求1所述的机械臂组件，其中，这些电动马达组件包括四个电动马达组件，每个电动马达组件提供该器械驱动单元的五个旋转自由度中的一个。

9.根据权利要求8所述的机械臂组件，其中，该四个电动马达组件围绕该纵向轴线布置成一圈。

10.根据权利要求9所述的机械臂组件，其中，该壳体和该四个电动马达组件被构造成一起围绕该纵向轴线旋转。

11.一种手术机器人系统的器械驱动单元，该器械驱动单元包括：

12.根据权利要求11所述的器械驱动单元，进一步包括多个定子线圈，该多个定子线圈围绕该器械驱动单元的远端部分固定。

13.根据权利要求11所述的器械驱动单元，其中，这些电动马达组件中的每个包括行星齿轮组，该行星齿轮组将相应的该转子与相应的该输出轴联接。

14.根据权利要求11所述的器械驱动单元，其中，这些马达组件包括四个电动马达组件，每个电动马达组件提供该器械驱动单元的五个旋转自由度中的一个。

15.根据权利要求14所述的器械驱动单元，其中，该四个马达组件围绕该纵向轴线布置成一圈。

16.根据权利要求15所述的器械驱动单元，其中，该壳体和该四个电动马达组件被构造成一起围绕该纵向轴线旋转。

17.一种机械臂组件，包括：

18.根据权利要求17所述的机械臂组件，其中，该器械驱动单元包括支撑在该壳体上的电子盘组件，该电子盘组件包括多个印刷电路板，这些印刷电路板中的每个与该多个马达组件的相应的马达组件电通信。

19.根据权利要求17所述的机械臂组件，其中，这些马达组件中的每个包括行星齿轮组，该行星齿轮组将相应的该转子与相应的该输出轴联接。

20.根据权利要求17所述的机械臂组件，其中，该基座包括：