устройство выдвижных элементов зажима и их позиционное расположение внутри сферического корпуса многофункциональной диагностико-хирургической робототехнической системы с возможностью информационно-компьютерного управления им. ю.и. русанова

Формула изобретения

Устройство выдвижных элементов зажима и их позиционное расположение внутри сферического корпуса многофункциональной диагностико-хирургической робототехнической системы с возможностью информационно-компьютерного управления, включающее корпус робототехнической системы и выдвижные элементы зажима, которые включают устройство зажима операционных элементов с возможностью двух разворотов и соединенное с устройством промежуточного разворота посредством первого привода, выполняющего функцию шарнира, которое посредством второго привода, выполняющего также функцию шарнира, соединено с дополнительным устройством осевого разворота зажима, которое соединено с корпусом роторной части привода, закрепленного на выдвижной части линейного привода, отличающееся тем, что корпус робототехнической системы выполнен с внешней сферической поверхностью и с боковым отверстием круглой формы, напротив которого с внутренней стороны сферического корпуса последовательно по кругу расположены и закреплены пять корпусов линейных приводов выдвижных элементов зажима, один из которых расположен в верхней части сферического корпуса и его выдвижные элементы зажима расположены в вертикальной плоскости сферического корпуса в зоне отверстия круглой формы, по обе стороны вертикальной плоскости сферического корпуса друг над другом расположены по два линейных привода, при этом выдвижные элементы зажима расположены в зоне отверстия круглой формы сферического корпуса, при этом выдвижные элементы зажима верхних линейных приводов позиционно ориентированы от вертикальной плоскости сферического корпуса, а выдвижные элементы зажима нижних линейных приводов позиционно ориентированы к вертикальной плоскости сферического корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в робототехнической системе при выполнении различных медицинских процедур.

Известно устройство зажима (см. патент RU № 2371305), которое включает обойму, выполненную с возможностью поступательного перемещения, упругие элементы, выполненные в виде упругой ленты с перегибами и прикрепленные к обойме, приводной элемент со штоком и несущий стержень. Захват снабжен жесткой планкой, имеющей в средней части шарнир, при этом упругие элементы прикреплены к обойме одним концом, а другим, в виде внутренних перегибов упругих элементов, - к жесткой планке. При этом несущий стержень скреплен с шарниром жесткой планкой (прототип).

Недостатком известного устройства зажима является ограничение его функциональных возможностей, поскольку он предназначен для решения конкретной задачи и не может быть применен в робототехнической системе с компьютерным управлением для ориентированного приема хирургических инструментов и диагностических устройств с последующим возвратно-поступательным двойным разворотом для проведения как хирургических, так и диагностики процедур.

Техническим результатом предложенного изобретения является усовершенствование известного устройства захвата для ориентированного приема и двойного возвратно-поступательного разворота хирургических инструментов и диагностических устройств, функционально связанных с операционным столом с компьютерным управлением.

Указанный технический результат достигается следующим устройством.

Устройство выдвижных элементов зажима и их позиционное расположение внутри сферического корпуса многофункциональной дагностико-хиругической робототехнической системы с возможностью информационно-компьютерного управления, включающее корпус робототехнической системы и выдвижные элементы зажима, которые включают устройство зажима операционных элементов с возможностью двух разворотов и соединенного с устройством промежуточного разворота посредством первого привода, выполняющего функцию шарнира, который посредством второго привода, выполняющего также функцию шарнира, соединен с дополнительным устройство осевого разворота зажима, который соединен с корпусом роторной часть привода, закрепленного на выдвижной части линейного привода, при этом корпус робототехнической системы выполнен с внешней сферической поверхностью и с боковым отверстием круглой формы, напротив которого с внутренней стороны сферического корпуса последовательно по кругу расположены и закреплены пять корпусов линейного привода выдвижных элементов зажима, один из вторых расположен в верхней части сферического корпуса, и его выдвижные элементы зажима расположены в вертикальной плоскости сферического корпуса в зоне отверстия круглой формы, по обе стороны вертикальной плоскости сферического корпуса друг над другом расположены по два линейных привода, при этом выдвижные элементы зажима расположены в зоне отверстия круглой формы сферического корпуса, при этом выдвижные элементы зажима верхних линейных приводов позиционно ориентированы от вертикальной плоскости сферического корпуса, а выдвижные элементы зажима нижних линейных приводов позиционно ориентированы к вертикальной плоскости сферического корпуса.

На фиг.1 и 2 изображено устройство выдвижных элементов зажима и их позиционное расположение внутри сферического корпуса многофункциональной дагностико-хиругической робототехнической системы с возможностью информационно-компьютерного управления. На фиг.3 изображено позиционное положение корпуса сферической операционной системы относительно хирургического и инструментального стола. На фиг.4 изображено устройство первого осевого разворота зажима операционных элементов. На фиг.5 изображено устройство промежуточного разворота зажима хирургических элементов. На фиг.6 изображено устройство второго разворота зажима. На фиг.7 изображено устройство линейного сдвига зажима робототехнической системы.

Устройство выдвижных элементов зажима и их позиционное расположение внутри сферического корпуса многофункциональной дагностико-хиругической робототехнической системы с возможностью информационно-компьютерного управления содержит (фиг.4) устройство зажима 1 медицинского инструмента 2, реализованного с возможностью возвратно-поступательного смещения в корпусе зажима 3 привода 4 с фиксирующим стержнем 5. При этом корпус 3 с зажимом 1 хирургического элемента 2 с противоположной стороны 6 расположения зажима 1 зафиксирован па конической шестеренке 7 для возвратно-поступательного смещения в осевой плоскости первой части корпуса смещения 8 зажима 1 и шарнирно соединен с верхней частью осевого стержня 9 конической шестеренки 7, которая функционально связана с конической шестеренкой 10 привода 11 возвратно-поступательного разворота корпуса 3 с зажимом 1 хирургического элемента 2. При этом привод 11 возвратно-поступательного разворота корпуса 3 с зажимом 1 зафиксирован на первой 12 и второй 13 половинах первой части корпуса 8 смещения зажима 1, которые совместно образуют корпус цилиндрической формы и с противоположной стороны 14 расположения зажима 1 зафиксированы между собой посредством ограничителя 15, который зафиксирован на одном конце осевого стержневого элемента 16 первого осевого разворота зажима 1. При этом второй конец осевого стержневою элемента 16 выполнен с конической шестеренкой 17, которая функционально связана с конической шестеренкой 18 привода 19 первого осевого разворота, который зафиксирован внутри второй части корпуса 20, который также выполнен в виде двух половин 21 и 22, соединенных посредством шайбы 23. В результате описанная конструкция представляет собой устройство разворота зажима 1 операционных элементов 2 и устройство первого осевого разворота операционных элементов 2 и является устройством с возможностью двух разворотов. При этом устройство зажима операционных элементов (фиг.4) с возможностью двух разворотов включает также дополнительный корпус 25 (фиг.5) устройства промежуточного разворота с первым 26 и вторым 27 приводами с редуктором, которые позиционно расположены на одном 28 и другом 29 его конце, при этом внешняя редукторная часть первого 26 и второго 27 приводов соединена с первой половиной конечной части 30 корпуса 25 промежуточного разворота зажима, а противоположная статорная часть 31 приводов шарнирно соединена со второй половиной конечной части 28 корпуса промежуточного разворота 25, при этом на корпусе статора первого привода 26 закреплена с возможностью совместного разворота крайняя часть корпуса 23, 24 устройства зажима операционных элементов с возможностью двойного разворота зажима, а на корпусе статора второго привода 27 закреплена крайняя часть 32 дополнительного устройства второго осевого разворота зажима. При этом устройство дополнительного осевого разворота захвата (фиг.6), корпус которого выполнен из двух частей 33 и 34 цилиндрической формы, одна 34 из которых включает зафиксированный внутри привод 35 с конической шестеренкой 36, функционально связанной с конической шестеренкой 37 осевого стержневого элемента 38 разворота второй части корпуса 33, внутри которого он зафиксирован в центральной части ограничителя 39, а верхняя часть ограничителя 39 зафиксирована внутри второй части 33 корпуса разворота. При этом на осевом стержневом элементе 38 между его конической шестеренкой 37 и ограничителем 39 расположены два разнесенных подшипника 40 и 41 с шайбой 42 между ними, которая зафиксирована с первой и второй частями корпуса 34 осевого дополнительного разворота устройства зажима 1. При этом первая 33 и вторая 34 части корпуса устройства дополнительного осевого разворота зажима противоположными сторонами 43 и 32 зафиксированы на статорной части привода 44 устройства разворота выдвижной части и на статорной части второго привода 27 устройства промежуточного разворота соответственно. При этом введен линейный привод 45 (фиг.7), корпус 46 которого закреплен в сферическом корпусе робототехнической системы, а на выдвижной части 47 линейного привода 45 посредством двух планок 48 и 49 закреплен привод с редуктором 44, в котором внешняя часть 50 редуктора закреплена с планкой 49, а статорная часть привода 44 с редуктором посредством осевого стержня 51 соединена с возможностью вращения со второй планкой 48, при этом корпус статора привода 44 соединен с устройством дополнительного второго осевого разворота зажима. При этом корпус 52 робототехнической системы (фиг.1 и 2) выполнен с внешней сферической поверхностью и с боковым отверстием 53 с крышкой 54 круглой формы и включает верхнюю 55 и нижнюю 56 части, которые выполнены с возможностью их совместного крепления, при этом внутри верхней части 55 корпуса 52 посредством первой крепежной планки 57 закреплены три корпуса линейного привода 45 выдвижных элементов зажима, а внутри нижней части 56 корпуса закреплены посредством второй крепежной планки 58 два корпуса линейного привода 45 выдвижных элементов зажима, при этом крепежные планки 57 и 58 соединены как между собой и закреплены внутри верхней 55 и нижней 56 частей корпуса соответственно. При этом (фиг.1) верхняя 59 часть крышки 54 соединена со стержнем 60 внутри верхней части 55 корпуса 52 с возможностью разворота, а нижняя часть крышки 56 соединена с внешней частью редуктора привода 62, корпус которого закреплен внутри нижней части 56 корпуса 52. Робототехническая система (фиг.3) включает хирургический стол 63 и инструментальный стол 64. При этом выдвижные элементы зажима 65 и 66 (фиг.4-7) на фиг.1 расположены в зоне отверстия 53 круглой формы сферического корпуса 52, при этом выдвижные элементы зажима 65 верхних линейных приводов 44 позиционно ориентированы от вертикальной плоскости (67) сферического корпуса 52, а выдвижные элементы зажима 66 нижних линейных приводов позиционно ориентированы к вертикальной плоскости 67 сферического корпуса 52, что позволяет выполнять выдвижение выдвижных элементов зажима 65 и 66 (фиг.4-7) в зону операционного и инструментального стола для выполнения хирургических процедур. А также позволяет обеспечить стерильность выдвижных элементов зажима 65 и 66 (фиг.4-7) путем их введения во внутрь сферического корпуса 52.

Устройство выдвижных элементов зажима и их позиционное расположение внутри сферического корпуса многофункциональной дагностико-хиругической робототехнической системе с возможностью информационно-компьютерного управления в данном исполнении может быть использовано для ориентированного приема (фиг.1 и 2) хирургических инструментов и диагностических устройств с инструментального стола 64, функционально связанного с операционным столом 63. А реализуют эту процедуру (фиг.3) посредством устройства зажима 1, который включает фиксирующий стержень 5, функционально связанный с приводом 4 с возможностью возвратно-поступательного смещения внутри корпуса 3 зажима 1. При этом корпус 3 зажима 1 в позиции 6 зафиксирован с конической шестеренкой 7 и шарнирно связан с верхней частью осевою стержня 9 конической шестеренки 7 и осуществляет совместный разворот посредством конической шестеренки 10 и привода 11, который зафиксирован внутри корпуса смещения 8 зажима, состоящего из первой 12 и второй 13 его частей. С другой стороны корпуса 8 смещения зажима первая 12 и вторая 13 его части зафиксированы между собой посредством ограничителя 15, который расположен на осевом стержневом элементе 16 разворота корпуса 8 для разворота зажима 1 после приема инструмента 2. При этом корпус 20 осевого разворота зажима выполнен из двух частей 21 и 22 цилиндрической формы, одна часть 22 включает зафиксированный внутри привод 19 с конической шестеренкой 18, функционально связанной с конической шестеренкой 17 осевого стержневого элемента 16 разворота второй части корпуса 8, внутри которого он зафиксирован в центральной части ограничителя 15, а верхняя часть ограничителя 15 зафиксирована внутри второй части корпуса 8 разворота. При этом на осевом стержневом элементе 16 между его конической шестеренкой 17 и ограничителем 15 расположены два разнесенных подшипника с шайбой 23 между ними, которая зафиксирована с первой 21 и второй частями 22 корпуса осевого разворота. При этом функциональное назначение устройства промежуточного разворота (Фиг.3) предназначено для расширения функциональных возможностей перемещения зажима 1 как над операционным столом 63 (Фиг.2), так и для перемещения зажима в зону расположения инструментального стола 64. И эту процедуру выполняют (фиг.4) первый 26 и второй 27 приводы. И если второй привод 27 выполняет функцию возвратно-поступательного разворота дополнительного корпуса 25 промежуточного разворота зажима 1 на более чем 180°, то первый привод 26 выполняет функцию возвратно-поступательного разворота устройства 23, 24 (фиг.3) возвратно-поступательного двойного разворота зажима 1. При этом следует отметить, что разворот осуществляет статорная часть привода 26 и 27. А устройство второго осевого разворота зажима (фиг.5) позволяет расширить функциональные возможности позиционного положения как в корпусе робототехнической системы 52 (фиг.1), так и зоне операции над хирургическим столом 63 и инструментальным столом 64. При этом посредством линейного привода 45 (фиг.1, 7) осуществляют дополнительное выдвижение зажима 1, а посредством привода 44 помимо корректировки позиционного положения зажима выполняют ввод предварительно собранных устройств зажима 1 во внутрь сферического корпуса 52 робототехнической системы. При этом робототехническая система (фиг.3) включает хирургический стол 63 и инструментальный стол 64 для совместного проведения хирургических процедур, в котором корпус 52 робототехнической системы (фиг.1 и 2) выполнен с внешней сферической поверхностью и с боковым отверстием 53 с крышкой 54 круглой формы и включает верхнюю 55 и нижнюю 56 части, выполненные с возможностью их совместного крепления. При этом внутри верхней части 55 корпуса 52 посредством первой крепежной планки 57 закреплены три корпуса линейного привода 45 выдвижных элементов зажима, а внутри нижней части 56 корпуса закреплены посредством второй крепежной планки 58 два корпуса линейного привода 45 выдвижных элементов зажима, при этом крепежные планки 57 и 58 соединены как между собой и закреплены внутри верхней 55 и нижней 56 частей корпуса соответственно. При этом для обеспечения стерильности выполняемых процедур (фиг.1) верхняя 59 часть крышки 54 соединена со стержнем 60 внутри верхней части корпуса 55 с возможностью разворота, а нижняя часть крышки 56 соединена с внешней частью редуктора привода 62, корпус которого закреплен внутри нижней части корпуса 56. При этом выдвижные элементы зажима 65 и 66 (фиг.4-7) на фиг.1 расположены в зоне отверстия 53 круглой формы сферического корпуса 52, при этом выдвижные элементы зажима 65 верхних линейных приводов 44 позиционно ориентированы от вертикальной плоскости (67) сферического корпуса 52, а выдвижные элементы зажима 66 нижних линейных приводов позиционно ориентированы к вертикальной плоскости 67 сферического корпуса 52, что позволяет выполнять выдвижение выдвижных элементов зажима 65 и 66 (фиг.4-7) в зону операционного и инструментального стола для выполнения хирургических процедур. А также позволяет обеспечить стерильность выдвижных элементов зажима 65 и 66 (фиг.4-7) путем их введения во внутрь сферического корпуса 52.

Использование предложенного технического решения позволяет расширить функциональные возможности устройства захвата хирургических инструментов и диагностических устройств в дагностико-хиругический системах операционного стола с возможностью информационно-компьютерного управления.