РОБОТИЗИРОВАННАЯ ХИРУРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ МИНИМАЛЬНЫХ ИНВАЗИВНЫХ ВМЕШАТЕЛЬСТВ

1. Роботизированная хирургическая система для выполнения минимальных инвазивных хирургических вмешательств, содержащая робот-манипулятор (14) для роботизированного манипулирования лапароскопическим инструментом (18), при этом робот-манипулятор имеет руку (26) манипулятора, запястный шарнир (28) манипулятора, поддерживаемый рукой манипулятора, и исполнительный блок (30), поддерживаемый запястным шарниром манипулятора, в которой:
рука (26) манипулятора обеспечивает три степени свободы посредством первого сочленения (J1), второго сочленения (J2) и третьего сочленения (J3), при этом каждое из них имеет взаимосвязанный привод (51, 61, 71) для роботизированного координатного перемещения запястного шарнира;
запястный шарнир (28) манипулятора обеспечивает две степени свободы посредством четвертого сочленения (J4) и пятого сочленения (J5), при этом четвертое и пятое сочленения являются вращательными сочленениями и имеют соответствующий привод (81, 101) для роботизированной настройки угла наклона в поперечном направлении и угла наклона в продольном направлении исполнительного блока соответственно;
исполнительный блок (30) содержит привод (120; 1120) лапароскопического инструмента и обеспечивает одну степень свободы посредством вращательного шестого сочленения (J6), имеющего взаимосвязанный привод (141) для роботизированной настройки угла поворота привода лапароскопического инструмента;
привод лапароскопического инструмента содержит гнездо (130; 1130) со взаимосвязанным механизмом (406; 1423) сцепления для прикрепления переходника (300; 1300) хвостовика инструмента к исполнительному блоку;
исполнительный блок (30) скомпонован таким образом, что ось вращения шестого вращательного сочленения (J6) совпадает с продольной осью лапароскопического инструмента при его прикреплении к исполнительному блоку посредством переходника хвостовика инструмента; и
исполнительный блок содержит датчик (122) в сборе, включающий в себя датчик силомоментного очувствления с шестью степенями свободы и акселерометр с шестью степенями свободы, при этом датчик (122) в сборе соединяет привод (120; 1120) лапароскопического инструмента с шестым вращательным сочленением (J6).
2. Роботизированная хирургическая система по п.1, в которой исполнительный блок (30) скомпонован таким образом, что одна ось датчика датчика (122) силомоментного очувствления с шестью степенями свободы и одна ось датчика акселерометра с шестью степенями свободы (122) совпадают с осью вращения шестого сочленения.
3. Роботизированная хирургическая система по п.1, в которой привод (120; 1120) лапароскопического инструмента содержит корпус (154; 1154) с поверхностью (401; 1401) доступа, в которой расположено гнездо (130; 1130), стыковочный фланец (156), который крепит корпус к датчику (122) в сборе и закругленные ребра (1157) жесткости, соединяющие поверхность доступа со стыковочным фланцем для усиления жесткости крепления корпуса к стыковочному фланцу.
4. Роботизированная хирургическая система по п.3, в которой корпус (1154) выполнен, по существу, полуцилиндрическим, имеющим, по существу, полуцилиндрическую поверхность (1155), противоположную поверхности (1401) доступа, при этом полуцилиндрическая поверхность выполнена в соответствии с цилиндрической оболочкой 50-135 мм, предпочтительно около 90 мм в диаметре, и соосной с осью вращения шестого сочленения (J6), и в которой корпус (1154), фланец (156), ребра (1157) жесткости и датчик (122) в сборе имеют такие размеры, чтобы быть встроенными в цилиндрическую оболочку.
5. Роботизированная хирургическая система по любому из пп.1-4, в которой гнездо содержит вытянутое, по существу, полуцилиндрическое углубление (130; 1130), расположенное, по существу, соосно с осью вращения шестого сочленения (J6) в поверхности (401; 1401) доступа привода (120; 1120) лапароскопического инструмента, при этом гнездо и механизм сцепления скомпонованы для установки и снятия переходника (300; 1300) хвостовика инструмента посредством движения, перпендикулярного оси вращения шестого сочленения (J6).
6. Роботизированная хирургическая система по п.5, в которой механизм сцепления содержит по меньшей мере одно магнитное устройство (1423), в частности постоянные магниты и/или электромагниты, соответственно размещенное на каждой стороне полуцилиндрического углубления (1130) для крепления переходника (1300) хвостовика инструмента к приводу лапароскопического инструмента посредством магнитного притяжения.
7. Роботизированная хирургическая система по любому из пп.1-4, в которой привод (120; 1120) лапароскопического инструмента также содержит приводной механизм (400; 1400), взаимодействующий с переходником хвостовика инструмента для приведения в действие соединенного с переходником лапароскопического инструмента, при этом приводной механизм (400; 1400) содержит скользящую каретку (430; 1430), скомпонованную для зацепляющего приема и для линейного скольжения скользящего штифта (314) переходника (300; 1300) хвостовика инструмента, прикрепленного к исполнительному блоку, при этом гнездо (130; 1130) предпочтительно вытянуто вдоль оси вращения шестого сочленения, а скользящая каретка (430; 1430) предпочтительно размещена сбоку от гнезда.
8. Роботизированная хирургическая система по п.7, в которой исполнительный механизм (400; 1400) содержит датчик (1427) усилия, который соединяет скользящую каретку (430; 1430) со средствами привода для измерения усилий, приложенных скользящей кареткой или приложенных к скользящей каретке.
9. Роботизированная хирургическая система по п.8, в которой скользящая каретка (1430) содержит элемент (1433) сцепления, который выполнен с возможностью расцепления со скользящей кареткой и имеет поверхности захвата (1434) со снятой фаской для зацепления скользящего штифта (314).
10. Роботизированная хирургическая система по п.6, в которой привод (120; 1120) лапароскопического инструмента также содержит приводной механизм (400; 1400), взаимодействующий с переходником хвостовика инструмента для приведения в действие соединенного с переходником лапароскопического инструмента, при этом приводной механизм (400; 1400) содержит скользящую каретку (430; 1430), скомпонованную для зацепляющего приема и для линейного скольжения скользящего штифта (314) переходника (300; 1300) хвостовика инструмента, прикрепленного к исполнительному блоку, при этом гнездо (130; 1130) предпочтительно вытянуто вдоль оси вращения шестого сочленения, а скользящая каретка (430; 1430) предпочтительно размещена сбоку от гнезда.
11. Роботизированная хирургическая система по п.10, в которой исполнительный механизм (400; 1400) содержит датчик (1427) усилия, который соединяет скользящую каретку (430; 1430) со средствами привода для измерения усилий, приложенных скользящей кареткой или приложенных к скользящей каретке.
12. Роботизированная хирургическая система по п.11, в которой скользящая каретка (1430) содержит элемент (1433) сцепления, который выполнен с возможностью расцепления со скользящей кареткой и имеет поверхности захвата (1434) со снятой фаской для зацепления скользящего штифта (314).
13. Роботизированная хирургическая система по любому из пп.1-4, в которой привод (120; 1120) лапароскопического инструмента содержит детектор (404; 1431) присутствия для определения правильности прикрепления переходника (300; 1300) хвостовика инструмента к исполнительному блоку, в частности множество индуктивных датчиков (1431) присутствия для идентификации прикрепленного к исполнительному блоку (30) инструмента посредством индуктивно идентифицируемого образа (1313), предусмотренного на переходнике хвостовика инструмента.
14. Роботизированная хирургическая система по п.12, в которой привод (120; 1120) лапароскопического инструмента содержит детектор (404; 1431) присутствия для определения правильности прикрепления переходника (300; 1300) хвостовика инструмента к исполнительному блоку, в частности множество индуктивных датчиков (1431) присутствия для идентификации прикрепленного к исполнительному блоку (30) инструмента посредством индуктивно идентифицируемого образа (1313), предусмотренного на переходнике хвостовика инструмента.
15. Роботизированная хирургическая система по любому из пп.1-4, в которой система сконфигурирована для работы в ручном режиме, в котором привод лапароскопического инструмента может быть размещен и направлен роботом-манипулятором, используя информацию, считанную датчиком силомоментного очувствления с шестью степенями свободы, и содержит также средства (408) переключения, размещенные на приводе (120; 1120) лапароскопического инструмента для переключения системы в ручной режим.
16. Роботизированная хирургическая система по п.14, в которой система сконфигурирована для работы в ручном режиме, в котором привод лапароскопического инструмента может быть размещен и направлен роботом-манипулятором, используя информацию, считанную датчиком силомоментного очувствления с шестью степенями свободы, и содержит также средства (408) переключения, размещенные на приводе (120; 1120) лапароскопического инструмента для переключения системы в ручной режим.
17. Переходник (130; 1130) хвостовика лапароскопического инструмента, скомпонованный для установки на робот-манипулятор (14) в роботизированной хирургической системе по любому из пп.1-16, для использования хвостовика (302) ручного лапароскопического инструмента на роботе-манипуляторе, при этом переходник содержит удлиненный корпус (303; 1303), имеющий размещенный на переднем конце разъем (304; 1304) хвостовика, и размещенные сбоку на корпусе средства (308; 1311) сцепления, при этом разъем (304; 1304) хвостовика скомпонован для съемного присоединения к хвостовику (302) ручного лапароскопического инструмента, а средства (308; 1311) сцепления взаимодействуют с механизмом (406; 1423) сцепления на приводе лапароскопического инструмента робота-манипулятора.
18. Переходник хвостовика лапароскопического инструмента по п.17, в котором средства сцепления (308; 1311) содержат полуцилиндрическую поверхность, при этом поверхность соответствует полуцилиндрическому углублению гнезда (130; 1130) в приводе (120; 1120) лапароскопического инструмента робота-манипулятора для центрирования переходника (300; 1300) хвостовика инструмента на оси вращения шестого сочленения.
19. Переходник хвостовика лапароскопического инструмента по п.17, содержащий внутреннюю цилиндрическую полость в качестве направляющей (312; 1303) для плунжера (310; 1310) ручного лапароскопического инструмента, который может быть размещен со скольжением в направляющей, и сквозное отверстие (1315) для скользящего штифта (314), прикрепленного перпендикулярно плунжеру и выступающему из корпуса для управления плунжером.
20. Переходник хвостовика лапароскопического инструмента по п.17, в котором средства сцепления содержат по меньшей мере один ферромагнитный элемент (1311), размещенный на одной из сторон корпуса (1303), при этом ферромагнитные элементы соответственно взаимодействуют с соответствующим магнитным устройством (1423) механизма сцепления на приводе лапароскопического элемента для крепления переходника хвостовика инструмента к приводу лапароскопического элемента посредством магнитного притяжения, при этом переходник хвостовика инструмента содержит рычаг (1301) для открепления переходника (1300) от привода лапароскопического инструмента.
21. Переходник хвостовика лапароскопического инструмента по п.17, содержащий также индуктивно идентифицируемый образ (1313), предусмотренный на переходнике хвостовика инструмента для идентификации прикрепленного к переходнику инструмента.
22. Переходник хвостовика лапароскопического инструмента по п.17, содержащий также электрический разъем (308; 1308), размещенный противоположно средствам сцепления для передачи электроэнергии подсоединенному к разъему хвостовика инструменту.
23. Робот-манипулятор (14) для роботизированного манипулирования лапароскопическим инструментом (18), при этом робот-манипулятор имеет руку (26) манипулятора, запястный шарнир (28) манипулятора, поддерживаемый рукой манипулятора, и исполнительный блок (30), поддерживаемый запястным шарниром манипулятора, в котором:
рука (26) манипулятора обеспечивает три степени свободы посредством первого сочленения (J1), второго сочленения (J2) и третьего сочленения (J3), при этом каждое из них имеет взаимосвязанный привод (51, 61, 71) для роботизированного координатного перемещения запястного шарнира;
запястный шарнир (28) манипулятора обеспечивает две степени свободы посредством четвертого сочленения (J4) и пятого сочленения (J5), при этом четвертое и пятое сочленения являются вращательными сочленениями и имеют соответствующий привод (81, 101) для настройки угла наклона в поперечном направлении и угла наклона в продольном направлении исполнительного блока соответственно;
исполнительный блок (30) содержит привод (120; 1120) лапароскопического инструмента и обеспечивает одну степень свободы посредством вращательного шестого сочленения (J6), имеющего взаимосвязанный привод (141) для настройки угла поворота привода лапароскопического инструмента;
привод лапароскопического инструмента содержит гнездо (130; 1130) со взаимосвязанным механизмом (406; 1423) сцепления для прикрепления переходника (300; 1300) хвостовика инструмента по п.17 к исполнительному блоку;
исполнительный блок (30) скомпонован таким образом, что ось вращения шестого вращательного сочленения (J6) совпадает с продольной осью лапароскопического инструмента при его прикреплении к исполнительному блоку посредством переходника хвостовика инструмента; и
исполнительный блок содержит датчик (122) в сборе, включающий в себя датчик силомоментного очувствления с шестью степенями свободы и акселерометр с шестью степенями свободы, при этом датчик (122) в сборе соединяет привод (120; 1120) лапароскопического инструмента с шестым вращательным сочленением (J6).
24. Робот-манипулятор по п.23, в котором исполнительный блок (30) скомпонован таким образом, что одна ось датчика датчика (122) силомоментного очувствления с шестью степенями свободы и одна ось датчика акселерометра с шестью степенями свободы (122) совпадают с осью вращения шестого сочленения.