手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置

摘要

本发明提供了一种手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置，其包括转盘支撑架、安装于转盘支撑架的旋转器械仓、收容于旋转器械仓内的手术器械、安装于旋转器械仓后端的旋转驱动模组和位于旋转驱动模组后方的器械驱动模组，旋转器械仓内围绕其中央主轴设有至少两个器械膛；旋转驱动模组与旋转器械仓的中央主轴连接，通过中央主轴驱动旋转器械仓旋转，将待使用的手术器械与位于旋转器械仓前方的内窥镜器械通道对齐；器械驱动模组通过其推杆驱动待使用的手术器械经内窥镜器械通道达到手术区域进行手术。本发明能够自动控制更换手术器械，解决了多机械臂机器人数据计算量大、场地空间面积要求高以及单臂单通道手术机器人更换手术器械繁琐的问题。

权利要求

1.一种手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置，其特征在于：包括转盘支撑架（1）、安装于转盘支撑架（1）的旋转器械仓（2）、收容于旋转器械仓（2）内的手术器械（3）、安装于旋转器械仓（2）后端的旋转驱动模组（4）和位于旋转驱动模组（4）后方的器械驱动模组（9），所述转盘支撑架（1）为旋转器械仓（2）提供稳固支撑，所述转盘支撑架（1）设有用于通过手术器械（3）的器械通道（101）；所述旋转器械仓（2）内围绕其中央主轴（204）设有至少两个器械膛（201），所述手术器械（3）一一对应地收容于器械膛（201）内，所述中央主轴（204）前端可旋转地安装于转盘支撑架（1），后端与旋转驱动模组（4）连接；所述旋转驱动模组（4）与旋转器械仓（2）的中央主轴（204）连接，通过中央主轴（204）驱动旋转器械仓（2）旋转，将待使用的手术器械（3）与位于旋转器械仓（2）前方的内窥镜器械通道对齐；所述器械驱动模组（9）通过其推杆（8）驱动待使用的手术器械（3）经内窥镜器械通道达到手术区域进行手术；

所述手术器械（3）的前端为手术工具（302），后端为定位部件（301），定位部件（301）的外壁设有固定卡槽（303）；所述旋转器械仓（2）的每一器械膛（201）后端均设置有手术器械弹性锁定结构（203），手术器械弹性锁定结构（203）与手术器械（3）的固定卡槽（303）适配，当手术器械（3）插入器械膛（201）后，手术器械弹性锁定结构（203）卡入固定卡槽（303），将手术器械（3）锁定在器械膛（201）中；所述定位部件（301）的内壁设有推杆卡槽（304）；所述推杆（8）的前端为多边型或不对称形状，且与定位部件（301）的内壁形状适配，推杆（8）的前端周壁对应推杆卡槽（304）设置有推杆弹性锁定结构（801），推杆（8）的前端插入手术器械（3）的定位部件（301）后，推杆弹性锁定结构（801）卡入推杆卡槽（304）内，将推杆（8）与手术器械（3）连接锁定；所述定位部件（301）的末端内外壁均为斜坡，所述固定卡槽（303）与手术器械弹性锁定结构（203）的前进解锁阻尼大于推杆弹性锁定结构（801）卡入推杆卡槽（304）时的前进阻尼，手术器械弹性锁定结构（203）卡入固定卡槽（303）时的后退阻尼小于推杆卡槽（304）与推杆弹性锁定结构（801）的后退解锁阻尼。

2.根据权利要求1所述的手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置，其特征在于：所述中央主轴（204）设置在旋转器械仓（2）的中心位置，所述旋转驱动模组（4）设有与内窥镜器械通道中心对齐的推杆通道（401），所述推杆（8）与推杆通道（401）中心对齐。

3.根据权利要求1或2所述的手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置，其特征在于：

所述旋转器械仓（2）的中央主轴（204）后端周壁设有主轴卡槽（205），旋转驱动模组（4）包括用于卡扣主轴卡槽（205）的主轴卡扣组件；所述主轴卡扣组件包括设于旋转驱动模组底壁（410）前端的固定柱、套设在固定柱底部的卡口弹簧（405）、在卡口弹簧（405）上方与固定柱滑动连接的主轴卡口（404）以及位于主轴卡口（404）上方的快拆按钮（403），主轴卡口（404）为与旋转器械仓（2）的中央主轴卡槽（205）适配的一片U型卡扣。

4.根据权利要求1或2所述的手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置，其特征在于：

所述旋转驱动模组（4）包括主轴旋转驱动组件和弹性定位珠（409）；所述主轴旋转驱动组件包括设于旋转驱动模组后壁的旋转电机（408）、与旋转电机（408）连接的旋转凸轮（407）和与旋转凸轮（407）连接的旋转盘（406），旋转盘（406）前端设有与中央主轴（204）后端形状适配的插孔，弹性定位珠（409）设于旋转盘（406）的后端面，旋转电机（408）的前端面设有多个与弹性定位珠（409）适配的定位珠槽，使弹性定位珠（409）每旋转固定角度即可对应卡入一个定位珠槽中。

5.根据权利要求2所述的手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置，其特征在于：所述旋转驱动模组（4）包括手术器械挡圈（411），所述推杆通道（401）与主轴卡扣组件、主轴旋转驱动组件均不存在干涉；所述手术器械挡圈（411）位于旋转驱动模组前壁，其内径大于推杆（8）的直径且小于手术器械（3）后端的直径。

6.根据权利要求1或2所述的手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置，其特征在于：

所述器械驱动模组（9）包括推杆（8）、推杆电机（11）、传递齿轮（10）和推杆齿轮（802），所述传递齿轮（10）设置于推杆电机（11）的前端，推杆齿轮（802）设置于推杆（8）的末端且与传递齿轮（10）啮合，推杆电机（11）通过传递齿轮（10）和推杆齿轮（802）带动推杆（8）做轴向运动和旋转运动。

7.根据权利要求6所述的手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置，其特征在于：所述器械驱动模组（9）在推杆（8）后部设置有力反馈测量装置，当推杆（8）驱动手术器械（3）做轴向运动和旋转运动时，力反馈测量装置实时动态监测反馈阻力大小。

说明书

手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置

技术领域

[0001] 本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置。

背景技术

[0002] 手术机器人系统是集多项现代高科技手段于一体的综合体，是微创外科进一步发展的方向和工具，手术机器人现已广泛应用于临床多种微创手术中。

[0003] 手术机器人系统用于内窥镜手术中，通常采用多臂系统，每个机械臂通常只负责一个手术器械或内窥镜操作，并由医生通过操作控制台控制机械臂完成手术操作，在多臂机械人系统中，通过多个机械臂协同完成内窥镜和手术器械的夹持、切除、缝合等手术操作。但是，多机械臂系统需要建立多个坐标系，对手术场地空间面积有要求，多坐标操作需要进行数据融合，操作计算量大，且易出现数据延迟。

[0004] 现有技术中存在单臂单通道手术机器人，由于这种手术机器人只有一个器械通道，使用其进行手术时，不同阶段就需要更换不同的手术器械，以完成不同的操作任务。但是，现有单臂单通道手术机器人更换手术器械是采用手工操作，不仅操作繁琐，而且大幅延长了机器人手术时间。

[0005] 有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置。

发明内容

[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供一种用于单一器械通道的手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置，解决了多机械臂机器人数据计算量大、场地空间面积要求高以及单臂单通道手术机器人更换手术器械繁琐的问题。

[0007] 为实现上述目的，本发明提供一种手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置，其包括转盘支撑架、安装于转盘支撑架的旋转器械仓、收容于旋转器械仓内的手术器械、安装于旋转器械仓后端的旋转驱动模组和位于旋转驱动模组后方的器械驱动模组，所述转盘支撑架为旋转器械仓提供稳固支撑，所述旋转器械仓内围绕其中央主轴设有至少两个器械膛，所述手术器械一一对应地收容于器械膛内；所述旋转驱动模组与旋转器械仓的中央主轴连接，通过中央主轴驱动旋转器械仓旋转，将待使用的手术器械与位于旋转器械仓前方的内窥镜器械通道对齐；所述器械驱动模组通过其推杆驱动待使用的手术器械经内窥镜器械通道达到手术区域进行手术。

[0008] 优选的，所述中央主轴设置在旋转器械仓的中心位置，中央主轴前端可旋转地安装于转盘支撑架，后端与旋转驱动模组连接；所述转盘支撑架设有用于通过手术器械的器械通道，所述旋转驱动模组设有与内窥镜器械通道中心对齐的推杆通道，所述推杆与推杆通道中心对齐。

[0009] 优选的，所述旋转器械仓的中央主轴后端周壁设有主轴卡槽，旋转驱动模组包括用于卡扣主轴卡槽的主轴卡扣组件；所述主轴卡扣组件包括设于旋转驱动模组底壁前端的固定柱、套设在固定柱底部的卡口弹簧、在卡口弹簧上方与固定柱滑动连接的主轴卡口以及位于主轴卡口上方的快拆按钮，主轴卡口为与旋转器械仓的中央主轴卡槽适配的一片U型卡扣。

[0010] 优选的，所述旋转驱动模组包括主轴旋转驱动组件和弹性定位珠；所述主轴旋转驱动组件包括设于旋转驱动模组后壁的旋转电机、与旋转电机连接的旋转凸轮和与旋转凸轮连接的旋转盘，旋转盘前端设有与中央主轴后端形状适配的插孔，弹性定位珠设于旋转盘的后端面，旋转电机的前端面设有多个与弹性定位珠适配的定位珠槽，使弹性定位珠每旋转固定角度即可对应卡入一个定位珠槽中。

[0011] 优选的，所述旋转驱动模组包括手术器械挡圈，所述推杆通道与主轴卡扣组件、主轴旋转驱动组件均不存在干涉；所述手术器械挡圈位于旋转驱动模组前壁，其内径大于推杆的直径且小于手术器械后端的直径。

[0012] 优选的，所述手术器械的前端为手术工具，后端为定位部件，定位部件的外壁设有固定卡槽；所述旋转器械仓的每一器械膛后端均设置有手术器械弹性锁定结构，手术器械弹性锁定结构与手术器械的固定卡槽适配，当手术器械插入器械膛后，手术器械弹性锁定结构卡入固定卡槽，将手术器械锁定在器械膛中。

[0013] 优选的，所述定位部件的内壁设有推杆卡槽；所述推杆的前端为多边型或不对称形状，且与定位部件的内壁形状适配，推杆的前端周壁对应推杆卡槽设置有推杆弹性锁定结构，推杆的前端插入手术器械的定位部件后，推杆弹性锁定结构卡入推杆卡槽内，将推杆与手术器械连接锁定。

[0014] 优选的，所述定位部件的末端内外壁均为斜坡，所述固定卡槽与手术器械弹性锁定结构的前进解锁阻尼大于推杆弹性锁定结构卡入推杆卡槽时的前进阻尼，手术器械弹性锁定结构卡入固定卡槽时的后退阻尼小于推杆卡槽与推杆弹性锁定结构的后退解锁阻尼。

[0015] 优选的，所述器械驱动模组包括推杆、推杆电机、传递齿轮和推杆齿轮，所述传递齿轮设置于推杆电机的前端，推杆齿轮设置于推杆的末端且与传递齿轮啮合，推杆电机通过传递齿轮和推杆齿轮带动推杆做轴向运动和旋转运动。

[0016] 优选的，所述器械驱动模组在推杆后部设置有力反馈测量装置，当推杆驱动手术器械做轴向运动和旋转运动时，力反馈测量装置实时动态监测反馈阻力大小。

[0017] 与现有技术相比，本发明手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置至少存在以下优点：

[0018] 1）本发明解决了内窥镜手术机器人自动更换手术器械的技术问题，首次实现了单臂手术机器人自动更换手术器械的功能，简化设计并扩大了手术机器人应用场景；

[0019] 2）本发明可代替多臂手术机器人系统和多个手术机器人系统协同操作应用，降低了对手术场地空间面积的使用要求，降低了手术机器人的应用成本，增加了手术机器人系统的临床应用范围；

[0020] 3）本发明能够自动控制更换手术器械，替代手动安装和更换器械，降低了人为频繁操作更换器械带来的延迟和潜在交叉污染的风险；

[0021] 4）本发明的手术器械和推杆连接及脱离采用了简单的机械机构，即内外相反阻尼的快速连接和脱离结构，配合推杆电机可控力和挡板结构，解决了手术器械的自动更换难题，不仅结构简单重量轻，而且保留了推杆中心位置用于后续布线等其它必要用途；

[0022] 5）本发明单臂手术机器人即可实现多种器械的自动、快速更换应用，在同类手术（如脊柱，宫腔，膀胱，血管，支气管，消化内镜等）应用中可大幅简化结构、重量、算法等，也可多臂协调，此时每个单臂都可实现更多功能；

[0023] 6）本发明推杆后部连接有动态的力反馈测量装置，手术器械和推杆快速连接后组成硬结构，可以将手术器械前端的受力传递至后方力反馈测量装置，动态测量手术器械前端阻力，不受手术器械形状功能影响，且不受手术器械和推杆旋转影响；

[0024] 7）本发明在自动更换器械的功能上，集成了镜下手术器械轴向运动和旋转运动功能。

附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图。

[0026] 图1为本发明手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置组装前的结构示意图。

[0027] 图2为本发明手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置的内部结构示意图。

[0028] 图3为旋转器械仓与驱动模组连接位置的剖视示意图。

[0029] 图4为手术器械后端及推杆的结构示意图。

[0030] 图5为旋转器械仓、手术器械及推杆连接状态的剖视示意图。

[0031] 图6为图5中A部分的放大图。

[0032] 附图标记：1、转盘支撑架；101、器械通道；2、旋转器械仓；201、器械膛；203、手术器械弹性锁定结构；204、中央主轴；205、主轴卡槽；3、手术器械；301、定位部件；302、手术工具；303、固定卡槽；304、推杆卡槽；305、外斜坡；306、内斜坡；4、旋转驱动模组；401、推杆通道；403、快拆按钮；404、主轴卡口；405、卡口弹簧；406、旋转盘；407、旋转凸轮；408、旋转电机；409、弹性定位珠；410、底壁；411、手术器械挡圈；8、推杆；801、推杆弹性锁定结构；802、推杆齿轮；9、器械驱动模组；10、传递齿轮；11、推杆电机。

具体实施方式

[0033] 下面将结合附图对本发明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做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。

[0034] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0035] 请参阅图1，本发明手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置包括转盘支撑架1、安装于转盘支撑架1的旋转器械仓2、收容于旋转器械仓2内的手术器械3、安装于旋转器械仓2后端的旋转驱动模组4和位于旋转驱动模组4后方的器械驱动模组9，转盘支撑架1为旋转器械仓2提供稳固支撑，旋转器械仓2内围绕其中央主轴204设有至少两个器械膛201，手术器械3一一对应地收容于器械膛201内；旋转驱动模组4与旋转器械仓2的中央主轴204连接，通过中央主轴204驱动旋转器械仓2旋转，将待使用的手术器械3与位于旋转器械仓2前方的内窥镜器械通道对齐；器械驱动模组9通过其推杆8驱动待使用的手术器械3经内窥镜器械通道到达手术区域进行手术。在图示实施方式中，旋转器械仓2设有四个器械膛201，但在其他实施方式中，器械膛201的数量可以根据实际需要有所增减，器械膛201根据实际应用需求安装不同的手术器械3，装好的手术器械3在器械膛201的两端均不露头。

[0036] 旋转器械仓2的中央主轴204设置在旋转器械仓2的中心位置，中央主轴204前端可旋转地安装于转盘支撑架1，后端与旋转驱动模组4连接；转盘支撑架1设有用于通过手术器械3的器械通道101（如图4所示），旋转驱动模组4设有与内窥镜器械通道中心对齐的推杆通道401，推杆8与推杆通道401中心对齐，即内窥镜器械通道、器械通道101、推杆通道401、推杆8为同轴设置；使用时，旋转驱动模组4驱动旋转器械仓2旋转，直至待使用的手术器械3所在器械膛201与转盘支撑架1的器械通道101对齐，器械驱动模组9驱动其推杆8前伸与待使用的手术器械3连接，并将待使用的手术器械3推入内窥镜器械通道直至手术区域。在图示实施方式中，以旋转器械仓2最下方的器械膛201作为待使用手术器械膛与内窥镜器械通道对齐，但在其他实施方式中，根据实际空间需要，也可以以其他位置的器械膛201作为待使用手术器械膛。

[0037] 请参阅图2和图3，旋转器械仓2的中央主轴204后端为多边型或不对称形状，且周壁设有主轴卡槽205，旋转驱动模组4包括主轴卡扣组件、主轴旋转驱动组件、弹性定位珠409、推杆通道401和手术器械挡圈411；所述主轴卡扣组件包括设于旋转驱动模组底壁410前端的固定柱、套设在固定柱底部的卡口弹簧405、在卡口弹簧405上方与固定柱滑动连接的主轴卡口404以及位于主轴卡口404上方的快拆按钮403，主轴卡口404为与旋转器械仓2的中央主轴卡槽205适配的一片U型卡扣；所述主轴旋转驱动组件包括设于旋转驱动模组后壁的旋转电机408、与旋转电机408连接的旋转凸轮407和与旋转凸轮407连接的旋转盘406，旋转盘406前端设有与中央主轴204后端形状适配的插孔，两个弹性定位珠409设于旋转盘
406的后端面，旋转电机408的前端面设有多个与弹性定位珠409适配的定位珠槽，使弹性定位珠409每旋转固定角度即可对应卡入一个定位珠槽中，例如，在图示实施方式中，旋转器械仓2设有四个器械膛201，所以弹性定位珠409每旋转90度即可对应卡入一个定位珠槽中；
推杆通道401位于旋转盘406下方，与主轴卡扣组件、主轴旋转驱动组件均不存在干涉；手术器械挡圈411位于旋转驱动模组前壁，其内径大于推杆8的直径且小于手术器械3后端的直径。安装时，按下快拆按钮403使主轴卡口404与中央主轴204对齐，将中央主轴204的后端经主轴卡口404插入旋转盘406的插孔，直至主轴卡口404卡住主轴卡槽205，松开快拆按钮
403，即可将旋转器械仓2与旋转驱动模组4连接锁定，此时，手术器械挡圈411紧贴旋转器械仓2的后壁，且与待使用手术器械膛中心对齐；使用时，启动旋转电机408，驱动旋转凸轮407带动旋转盘406旋转，将待使用的手术器械3所在器械膛201旋转至对准前端内窥镜器械通道，关闭旋转电机408，弹性定位珠409卡入对应的定位珠槽中，实现旋转盘406的锁定。

[0038] 请参阅图4‑6，手术器械3的前端为手术工具302，后端为定位部件301；定位部件301的外壁设有固定卡槽303，内壁与推杆8的前端适配，且设有推杆卡槽304，定位部件301的末端内外壁均为斜坡，即外斜坡305和内斜坡306。旋转器械仓2的每一器械膛201后端均设置有手术器械弹性锁定结构203，手术器械弹性锁定结构203与手术器械3的固定卡槽303适配，手术器械3插入器械膛201后，手术器械弹性锁定结构203卡入固定卡槽303，将手术器械3快速锁定在器械膛201中，防止手术器械3向前后滑出器械膛201。推杆8的前端为多边型或不对称形状，且与定位部件301的内壁形状适配，推杆8的前端周壁对应推杆卡槽304设置有推杆弹性锁定结构801，当推杆8的前端自旋转驱动模组4的推杆通道401前伸插入手术器械3的定位部件301时，推杆弹性锁定结构801沿定位部件301的内斜坡306进入，直至卡入定位部件301的推杆卡槽304内，实现推杆8与手术器械3的快速连接锁定，且推杆8旋转时能够带动手术器械3旋转。固定卡槽303与手术器械弹性锁定结构203的解锁阻尼前高后低，推杆卡槽304与推杆弹性锁定结构801的解锁阻尼前低后高，使得固定卡槽303与手术器械弹性锁定结构203的前进解锁阻尼大于推杆弹性锁定结构（801）卡入推杆卡槽（304）时的前进阻尼，手术器械弹性锁定结构（203）卡入固定卡槽（303）时的后退阻尼小于推杆卡槽（304）与推杆弹性锁定结构（801）的后退解锁阻尼，如此设置的目的为：当推杆8驱动手术器械3前伸时，防止弹性锁定结构801与推杆卡槽304对接锁定时手术器械弹性锁定结构203易于从固定卡槽303中脱出，避免手术器械3在未与推杆8锁定的情况下，脱离器械膛201往前滑动；当推杆8驱动手术器械3自内窥镜器械通道退回器械膛201时，推杆弹性锁定结构801不易于从推杆卡槽304中脱出，确保在手术器械弹性锁定结构203卡入固定卡槽303前，推杆8不会与手术器械3解锁；手术器械弹性锁定结构203卡入固定卡槽303后，由于手术器械挡圈411位于旋转驱动模组4前壁紧贴器械膛201末端，手术器械挡圈411的内径大于推杆8的直径、小于手术器械3后端的直径，可辅助防止手术器械3脱离器械膛201，确保手术器械3不会随推杆8的后缩而脱出器械膛201。

[0039] 请参阅图1和图2，器械驱动模组9通过快速接口连接在底座上实现固定。器械驱动模组9包括推杆8、推杆电机11、传递齿轮10和推杆齿轮802，传递齿轮10设置于推杆电机11的前端，推杆齿轮802设置于推杆8的末端且与传递齿轮10啮合。使用时，推杆电机11可通过传递齿轮10和推杆齿轮802带动推杆8做轴向运动和360°旋转运动。所述器械驱动模组9在推杆8后部设置有力反馈测量装置，当推杆8驱动手术器械3做轴向运动和旋转运动时，力反馈测量装置实时动态监测反馈阻力大小，方便操作人员根据力反馈结果控制机器人运行。

[0040] 易于理解的是，本发明的手术器械和推杆的快速锁定和脱离也可以使用电动或气动主动控制结构，虽然结构相对复杂，但在部分需要主动控制的应用领域可以采用。

[0041] 本发明手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置的安装过程为：

[0042] 1）根据实际手术需求在旋转器械仓2的器械膛201内安装不同手术器械3：将手术器械3的前端自器械膛201的后端插入，直至手术器械弹性锁定结构203卡入固定卡槽303，将手术器械3快速锁定在器械膛201中；装好的手术器械3在器械膛201的两端均不露头；

[0043] 2）将安装好手术器械3的旋转器械仓2与旋转驱动模组4连接：按下快拆按钮403使主轴卡口404与中央主轴204对齐，将中央主轴204的后端经主轴卡口404插入旋转盘406的插孔，直至主轴卡口404卡住主轴卡槽205，松开快拆按钮403，即可将旋转器械仓2与旋转驱动模组4连接锁定；

[0044] 3）通过快速接口将器械驱动模组9连接在底座上，使推杆8的前端插入旋转驱动模组4的推杆通道401中。

[0045] 本发明手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置的使用过程为：

[0046] 1）启动旋转电机408，驱动旋转凸轮407带动旋转盘406旋转，将待使用的手术器械3所在器械膛201旋转至与内窥镜器械通道和推杆8中心对齐，关闭旋转电机408，弹性定位珠409锁定旋转盘406；

[0047] 2）启动推杆电机11，推杆电机11通过传递齿轮10和推杆齿轮802带动推杆8前伸，推杆8的前端插入手术器械3后端的定位部件301，推杆弹性锁定结构801沿定位部件301的内斜坡306进入，直至卡入定位部件301的推杆卡槽304内，将推杆8锁定在手术器械3的后端；内斜坡306的作用是在推杆8进入手术器械3的过程中降低阻力，使器械膛201的手术器械弹性锁定结构203对手术器械3的锁定力（即固定卡槽303与手术器械弹性锁定结构203的前端解锁阻尼）大于推杆8进入手术器械3后端的阻力，确保手术器械3与器械膛201的锁定不会在推杆8与手术器械3锁定之前解除；

[0048] 3）推杆8被锁定在手术器械3的后端后，推杆电机11驱动推杆8继续轴向前进，当推杆电机11的驱动力增加至大于手术器械弹性锁定结构203对手术器械3的锁定力时，手术器械3与手术器械弹性锁定结构203之间锁定被解除，手术器械3在推杆8的驱动下进入内窥镜器械通道直至手术区域，推杆电机11可通过推杆8带动手术器械3在内窥镜器械通道内做轴向运动和旋转运动，进行手术；

[0049] 4）需要更换手术器械3时，推杆电机11通过推杆8驱动手术器械3向后做轴向运动，直至手术器械3退回到器械膛201内并被锁定在原始位置；手术器械3退回过程中，手术器械3后端的外斜坡305最先接触器械膛201中的手术器械弹性锁定结构203，外斜坡305降低了手术器械弹性锁定结构203滑动的阻力，使推杆卡槽304对推杆弹性锁定结构801的锁定力（即推杆卡槽304与推杆弹性锁定结构801的后端解锁阻尼）大于手术器械弹性锁定结构203卡入固定卡槽303的阻力，确保推杆8与手术器械3的锁定不会在手术器械3与器械膛201锁定之前解除；

[0050] 5）手术器械3退回到器械膛201内并被锁定在原始位置后，推杆电机11驱动推杆8继续轴向后退，当推杆电机11的驱动力增加至大于推杆卡槽304对推杆弹性锁定结构801的锁定力时，推杆8与手术器械3之间的锁定被解除，推杆8在推杆电机11驱动下脱离手术器械3，退回到推杆通道401中；由于手术器械挡圈411紧贴旋转器械仓2的后壁，且其内径大于推杆8的直径，但小于手术器械3后端的直径，所以能够阻止手术器械3跟随推杆8向后运动脱离器械膛201，确保推杆8脱离手术器械3退回到推杆通道401中时，手术器械3继续被手术器械弹性锁定结构203锁定在器械膛201中；

[0051] 6）再次启动旋转电机408，驱动旋转凸轮407带动旋转盘406旋转，将下一个待使用的手术器械3所在器械膛201旋转至对准内窥镜器械通道和推杆8，重复以上步骤1）5），自~动完成手术器械的更换。

[0052] 与现有技术相比，本发明手术内窥镜机器人自动更换手术器械装置至少存在以下优点：

[0053] 1）本发明解决了内窥镜手术机器人自动更换手术器械的技术问题，首次实现了单臂手术机器人自动更换手术器械的功能，简化设计并扩大了手术机器人应用场景；

[0054] 2）本发明可代替多臂手术机器人系统和多个手术机器人系统协同操作应用，降低了对手术场地空间面积的使用要求，降低了手术机器人的应用成本，增加了手术机器人系统的临床应用范围；

[0055] 3）本发明能够自动控制更换手术器械，替代手动安装和更换器械，降低了人为频繁操作更换器械带来的延迟和潜在交叉污染的风险；

[0056] 4）本发明的手术器械和推杆连接及脱离采用了简单的机械机构，即内外相反阻尼的快速连接和脱离结构，配合推杆电机可控力和挡板结构，解决了手术器械的自动更换难题，不仅结构简单重量轻，而且保留了推杆中心位置用于后续布线等其它必要用途；

[0057] 5）本发明单臂手术机器人即可实现多种器械的自动、快速更换应用，在同类手术（如脊柱，宫腔，膀胱，血管，支气管，消化内镜等）应用中可大幅简化结构、重量、算法等，也可多臂协调，此时每个单臂都可实现更多功能；

[0058] 6）本发明推杆后部连接有动态的力反馈测量装置，手术器械和推杆快速连接后组成硬结构，可以将手术器械前端的受力传递至后方力反馈测量装置，动态测量手术器械前端阻力，不受手术器械形状功能影响，且不受手术器械和推杆旋转影响；

[0059] 7）本发明在自动更换器械的功能上，集成了镜下手术器械轴向运动和旋转运动功能。

[0060] 对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。