专利名称：一种用于对内窥镜定位的机械臂的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械臂，特别是涉及用于微创外科手术中对内窥镜进行定位的机械臂。
背景技术：
以腹腔镜为代表的微创外科被誉为20世纪医学科学对人类文明的重要贡献之一，具有创伤小、失血少、疤痕小、术后恢复快等优点，受到广大医患的青睐，进而被广泛的应用于临床手术。但微创手术操作时，需要通过进入体表的内窥镜来提供手术场景的信息。 在微创手术过程中，内窥镜一股由一名助手医生把持，这种模式下输出图像的稳定性相对较差、助手容易疲劳，且易与其他医生或设备发生干涉，尤其手术时间较长时，图像输出的稳定性更差。因此，在微创手术领域中迫切需要相关设备来克服上述缺点，使医生能够更容易地完成微创手术操作。目前，已有多家研究机构研制出持镜机器人样机，并有少数系统已经商品化，如美国Computer Motion公司研制成功的AESOP系列机器人系统，英国开发的 EndoAssist机器人系统等。这些机器人辅助的手段存在系统复杂、成本高等缺点。因此开发一套具有自主知识产权的新型辅助操作内窥镜系统以缓解助理医生的劳动强度，并提高内窥镜的定位效果有着非常重要的意义。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、操作方便并能够提高内窥镜的定位效果的一种用于对内窥镜定位的机械臂。本实用新型的一种用于对内窥镜定位的机械臂，它包括定位调整部分和姿态调整部分，所述的定位调整部分包括由连杆I、连杆II、连杆III和连杆IV组成的平行四边形结构，所述的连杆I和连杆III的上端各自通过轴承转动的连接在固定在连杆IV—端的两个开孔内的转轴的两端，所述的连杆III的下端通过轴承转动的连接在固定在连杆II的一端开孔内的偏转轴II的两端，转动的连接在连杆II的另一端开孔内的偏转轴I的两端转动的安装在设置在机座两侧壁的轴承内，所述的连杆I的下端固定连接在所述的偏转轴I上， 连接卡兰的一端通过其上设置的旋钮固定于手术床上，机座连接架固定连接在所述连接卡兰的另一端，通过轴承沿竖直方向旋转的安装在机座连接架上的自转轴的上端与机座固定相连并且其下端与安装在自转轴上的抱闸I的刹车片部分固定相连，在所述的机座连接架的底部固定连接有抱间I的磁体部分，在所述的偏转轴I和偏转轴II上分别固定连接有抱闸II和抱闸III的刹车片部分并且在机座和连杆III的底部分别固定连接有抱闸II和抱闸III的磁体部分；所述的姿态调整部分包含末端自转座，末端自转座与连杆IV的另一端沿水平方向固定相连，支撑架通过连接在其上的沿水平方向设置的第一转轴旋转地安装在设置在所述的末端自转座上的第一轴承内，支撑套通过连接在其上的沿水平方向设置的第二转轴旋转地安装在设置在支撑架上的第二轴承内，用于夹持内窥镜的夹持套通过连接在其上的沿竖直方向设置的第三转轴旋转地安装在设置在支撑套上的第三轴承内，所述的第一、第二和第三转轴的旋转轴线相交于一点。本实用新型的突出优点是1.本结构简单、操作方便、系统体积小，可直接固定于手术床上，对内窥镜的定位稳定、精度高、不会疲劳；并可在医生的输入激励下方便运动。2.本结构的所有运动全部由旋转关节实现，具有运动灵活的特点；3.本结构通过被动的方式来调整内窥镜姿态，这种调整方式自适应性能力强，不会对器官造成伤害；4.本结构具有快速更换功能，在手术中可方便的将内窥镜从机械臂上撤离，以进行更换或清洗等操作，并可方便的重新安装至机械臂上。
图1为本实用新型的一种用于对内窥镜定位的机械臂的总体结构示意图；图2为图1所示的机械臂定位调整部分结构示意图；图3为图1所示的机械臂姿态调整部分结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，并参照附图，对本实用新型做进一步的说明如图1-3所示的本实用新型的一种用于对内窥镜定位的机械臂，它包括定位调整部分1和姿态调整部分2，如图2所述的定位调整部分包括由连杆111、连杆117、连杆III9 和连杆IVlO组成的平行四边形结构，所述的连杆I和连杆III的上端各自通过轴承转动的连接在固定在连杆IV—端的两个开孔内的转轴的两端，所述的连杆III的下端通过轴承转动的连接在固定在连杆II的一端开孔内的偏转轴II的两端，转动的连接在连杆II的另一端开孔内的偏转轴I的两端转动的安装在设置在机座两侧壁的轴承内，所述的连杆I的下端固定连接在所述的偏转轴I上，连接卡兰3的一端通过其上设置的旋钮固定于手术床上， 机座连接架固定连接在所述连接卡兰的另一端，通过轴承沿竖直方向旋转的安装在机座连接架5上的自转轴的上端与机座固定相连并且其下端与安装在自转轴上的抱闸I的刹车片部分固定相连，在所述的机座连接架的底部固定连接有抱间I的磁体部分，在所述的偏转轴I和偏转轴II上分别固定连接有抱闸II和抱闸III的刹车片部分并且在机座和连杆III 的底部分别固定连接有抱闸II和抱闸III的磁体部分；当抱闸14得电，其磁体部分和刹车片部分分离后，所述的机座6便可在所述的机座连接架5上绕轴线13作旋转运动；当抱闸 14失电时，其磁体部分和刹车片部分无相对运动，同时所述的机座6与机座连接架5也无相对运动。当抱闸Π12得电时，其磁体部分和刹车片部分分离，所述的连杆111便可以绕轴线14在机座6上旋转；当抱闸12失电时，其磁体部分和刹车片部分无相对运动，同时所述的连杆111与所述的机座6也无相对运动。当抱闸III8得电时，其磁体部分与刹车片部分分离，所述的连杆Π7与连杆III9便可以存在绕轴线15的相对旋转运动；当抱闸III8失电时，其磁体部分和刹车片部分无相对运动，所述的连杆Π7与连杆III9之间便不存在相对运动。图3为本专利姿态调整部分的示意图。所述的姿态调整部分包含末端自转座16， 末端自转座与连杆IV的另一端沿水平方向固定相连，支撑架17通过连接在其上的沿水平方向设置的第一转轴旋转地安装在设置在所述的末端自转座上的第一轴承内，第一转轴旋转轴线为轴线20。支撑套18通过连接在其上的沿水平方向设置的第二转轴旋转地安装在设置在支撑架17上的第二轴承内，第二转轴的旋转轴线为轴线21。用于夹持内窥镜的夹持套通过连接在其上的沿竖直方向设置的第三转轴旋转地安装在设置在支撑套上的第三轴承内，第三转轴旋转轴线即内窥镜杆的轴线22。所述的第一、第二和第三转轴的旋转轴线相交于一点。内窥镜在内窥镜夹持套19上的快速安装和撤离方法可采用已授权专利(专利名称一种用于辅助微创外科手术的持镜机器人系统，专利号200810152765. 1)的形式，在此不再赘述。本装置的使用方法为将本装置通过连接卡兰固定于手术床上，根据手术要求将内窥镜安装于机械臂上并插入病人体内后，本装置便可稳定的夹持内窥镜辅助手术。当需要对内窥镜调整时，通过按钮或脚踏开关，使抱闸I、II、III同时得电，进而本装置的各关节处于自由活动状态，此时通过人工可方便地对内窥镜进行调整；调整完成后，松开按钮或脚踏开关，抱闸I、II、III同时锁紧，本装置重新进入稳定的夹持内窥镜的状态，内窥镜调整完成。以上示意性的对本专利及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本专利的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的技术人员受其启示，在不脱离本专利创造宗旨的情况下，采用其它形式的传动、驱动装置以及连接方式不经创造性的设计与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。
权利要求1. 一种用于对内窥镜定位的机械臂，其特征在于它包括定位调整部分和姿态调整部分，所述的定位调整部分包括由连杆I、连杆II、连杆III和连杆IV组成的平行四边形结构，所述的连杆I和连杆III的上端各自通过轴承转动的连接在固定在连杆IV—端的两个开孔内的转轴的两端，所述的连杆III的下端通过轴承转动的连接在固定在连杆II的一端开孔内的偏转轴II的两端，转动的连接在连杆II的另一端开孔内的偏转轴I的两端转动的安装在设置在机座两侧壁的轴承内，所述的连杆I的下端固定连接在所述的偏转轴I上， 连接卡兰的一端通过其上设置的旋钮固定于手术床上，机座连接架固定连接在所述连接卡兰的另一端，通过轴承沿竖直方向旋转的安装在机座连接架上的自转轴的上端与机座固定相连并且其下端与安装在自转轴上的抱闸I的刹车片部分固定相连，在所述的机座连接架的底部固定连接有抱间I的磁体部分，在所述的偏转轴I和偏转轴II上分别固定连接有抱闸II和抱闸III的刹车片部分并且在机座和连杆III的底部分别固定连接有抱闸II和抱闸III的磁体部分；所述的姿态调整部分包含末端自转座，末端自转座与连杆IV的另一端沿水平方向固定相连，支撑架通过连接在其上的沿水平方向设置的第一转轴旋转地安装在设置在所述的末端自转座上的第一轴承内，支撑套通过连接在其上的沿水平方向设置的第二转轴旋转地安装在设置在支撑架上的第二轴承内，用于夹持内窥镜的夹持套通过连接在其上的沿竖直方向设置的第三转轴旋转地安装在设置在支撑套上的第三轴承内，所述的第一、第二和第三转轴的旋转轴线相交于一点。
专利摘要本实用新型公开了一种用于对内窥镜定位的机械臂，它包括定位调整部分和姿态调整部分，定位调整部分包括由连杆I、连杆II、连杆III和连杆IV组成的平行四边形结构，姿态调整部分包含末端自转座，末端自转座与连杆IV的另一端固定相连，支撑架通过连接在其上的第一转轴旋转地安装在设置在末端自转座上的第一轴承内，支撑套通过连接在其上的第二转轴旋转地安装在设置在支撑架上的第二轴承内，用于夹持内窥镜的夹持套通过连接在其上的第三转轴旋转地安装在设置在支撑套上的第三轴承内，第一、第二和第三转轴的旋转轴线相交于一点。本结构可直接固定于手术床上，对内窥镜的定位稳定、精度高、不会疲劳；并可在医生的输入激励下方便运动。
文档编号A61B1/00GK201987528SQ201120009548
公开日2011年9月28日 申请日期2011年1月13日 优先权日2011年1月13日
发明者张林安, 李建民, 梁科, 王晓菲, 王树新 申请人:天津大学