主动臂术前摆位辅助系统的制作方法

本实用新型属于医疗器械技术领域，涉及一种主动臂术前摆位辅助系统。

背景技术：

从手主动臂需要体积小，重量轻，范围大。若体积大则影响多臂的布局，为避免干涉，手术开口距离就比较大；若重量大则会造成驱动困难，前端手术器械容易抖动；运动范围大才能满足手术要求。因此，申请人发明了一种手术机器人的主动臂，包括设于支座上的固定臂、铰接在固定臂一端的中段臂、铰接在中段臂远离固定臂一端的前段臂和铰接在前段臂远离中段臂一端的滑动臂，滑动臂上设有带刀杆的手术器械，中段臂与前段臂构成平行四边形的两相邻边，两者之间具有位于平行四边形顶点处的远心点，支座与滑动臂之间设有用于驱动刀杆以远心点为圆心摆动的由电机构成的驱动组件。

手术机器人在手术前，需要先将戳卡插入人体，而戳卡又需固定在滑动臂上，主动臂初始位置处于收缩状态，需要手动拉动主动臂到戳卡处定位固定，完成术前摆位。主动臂的术前摆位是机器人微创手术的前提，手动调整效果将影响到微创手术的质量和效率。然而，由于微创手术机器人各关节多由电机通过大速比减速器驱动，关节内部的摩擦较大，再加上移动过程中惯性力和重力的影响，会造成机器人的反向驱动十分困难。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种辅助效果好的主动臂术前摆位辅助系统。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

本主动臂术前摆位辅助系统，主动臂包括前段臂和滑动臂，所述的滑动臂上固定有铰接轴，所述前段臂的一端套设在铰接轴上且能绕铰接轴的中轴线旋转，所述的前段臂内设有由电机驱动的驱动轮，所述的铰接轴上同轴固连有传动轮，所述的驱动轮与传动轮通过传动带传动连接，其特征在于，所述的辅助系统包括用于控制电机启停的处理器和用于感应传动带上拉力大小与方向的感应单元，所述的感应单元与处理器连接。

手术机器人的主动臂在手术前，需要将戳卡插入人体，而戳卡需要与滑动臂卡扣固定，且主动臂初始位置处于收缩状态，需要手动拉动主动臂到戳卡处定位固定，此时由于电机处于锁定状态，人手的拉力无法直接拉动主动臂，需要电机辅助出力。主动臂在某一位置不动时，滑动臂自身重力会让传动带受到一定拉力，感应单元会记录传动带受到拉力的大小与方向作为基础数据，在主动臂的整个伸展运动范围内，实测出若干组旋转角度与感应单元读取数据的对应关系的数据表。术前摆位时，拉动滑动臂，此时由于传动带的弹性，感应单元读取的数据与数据表中的基础数据不同，与基础数据对比大小和方向，可以对应拉力的大小及方向。感应单元将信号传给处理器，处理器判断，与设定范围对比，如果超过设定范围值，控制电机旋转，驱动滑动臂向拉动方向运动。当停止拉动滑动臂时，感应单元读取到的数据会与数据表中的基础数据非常接近，在设定范围内，处理器控制电机停止助力。

在上述的主动臂术前摆位辅助系统中，所述的传动带呈扁平状且位于驱动轮与传动轮之间的部分形成两相互平行的平直段，上述的感应单元用于感应传动带平直段上拉力大小与方向。

在上述的主动臂术前摆位辅助系统中，所述的感应单元包括设于其中一个平直段上的光栅尺和设于前段臂上的光栅尺读头，所述的光栅尺沿平直段的长度方向延伸，所述的光栅尺读头与光栅尺相对设置。

在上述的主动臂术前摆位辅助系统中，所述的光栅尺位于平直段的内侧，所述的光栅尺读头通过支架固定在前段臂位于两平直段之间的部分。

在上述的主动臂术前摆位辅助系统中，所述的传动带为钢带。

在上述的主动臂术前摆位辅助系统中，辅助系统还包括用于控制电机启停的驱动器，所述的驱动器与处理器连接。处理器将信号传递给驱动器，驱动器接收到信号后控制电机的启停。

与现有技术相比，本主动臂术前摆位辅助系统具有以下优点：

采用光栅尺来检测平直段的微小位移，实现检测拉力方向与大小，检测精度高，将感应单元设置在前段臂内，占用空间小，不占用主动臂的外部空腔，结构设计合理，能及时实现电机助力。

附图说明

图1是本实用新型提供的手术机器人主动臂的结构示意图。

图2是本实用新型提供的图1中A处放大示意图。

图3是本实用新型提供的驱动轮与传动轮的传动示意图。

图中，1、前段臂；2、滑动臂；3、铰接轴；4、电机；5、传动带；6、平直段；7、光栅尺；8、光栅尺读头；9、驱动轮；10、传动轮。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示的主动臂包括前段臂1和滑动臂2，滑动臂2上固定有铰接轴3，前段臂1的一端套设在铰接轴3上且能绕铰接轴3的中轴线旋转，前段臂1内设有由电机4驱动的驱动轮9，铰接轴3上同轴固连有传动轮10，如图3所示，驱动轮9与传动轮10通过传动带5传动连接。主动臂术前摆位辅助系统包括用于控制电机4启停的处理器和用于感应传动带5上拉力大小与方向的感应单元，感应单元与处理器连接。

手术机器人的主动臂在手术前，需要将戳卡插入人体，而戳卡需要与滑动臂2卡扣固定，且主动臂初始位置处于收缩状态，需要手动拉动主动臂到戳卡处定位固定，此时由于电机4处于锁定状态，人手的拉力无法直接拉动主动臂，需要电机4辅助出力。

如图3所示，传动带5呈扁平状且位于驱动轮9与传动轮10之间的部分形成两相互平行的平直段6，感应单元用于感应传动带5平直段6上拉力大小与方向。

如图2和图3所示，感应单元包括设于其中一个平直段6上的光栅尺7和设于前段臂1上的光栅尺读头8，光栅尺7沿平直段6的长度方向延伸，光栅尺读头8与光栅尺7相对设置。

如图3所示，光栅尺7位于平直段6的内侧，光栅尺读头8通过支架固定在前段臂1位于两平直段6之间的部分。

本实施例中的传动带5为钢带。

本实施例中，辅助系统还包括用于控制电机4启停的驱动器，驱动器与处理器连接。

主动臂在某一位置不动时，滑动臂2自身重力会让传动带5受到一定拉力，光栅尺读头8会记录传动带5受到拉力的大小与方向作为基础数据，在主动臂的整个伸展运动范围内，实测出若干组旋转角度与光栅尺读头8读取数据的对应关系的数据表。术前摆位时，拉动滑动臂2，此时由于传动带5的弹性，光栅尺读头8读取的数据与数据表中的基础数据不同，与基础数据对比大小和方向，可以对应拉力的大小及方向。光栅尺读头8将信号传给处理器，处理器判断，与设定范围对比，如果超过设定范围值，将信号传递给驱动器，驱动器接收到信号后控制电机4启动，驱动滑动臂2向拉动方向运动。当停止拉动滑动臂2时，光栅尺读头8读取到的数据会与数据表中的基础数据非常接近，在设定范围内，处理器将信号传递给控制器，从而控制电机4停止助力。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。