被动式鼻内镜手术辅助机器人的制作方法_2

文档序号:8232564阅读:来源:国知局
构14上,所述升降机构12支撑所述活动关节机构13、所述末端进给微调机构14及所述夹持机构16 —同在升降方向上移动。
[0033]活动关节机构13、末端进给微调机构14及夹持机构16依次连接于升降机构12末端。
[0034]考虑到存在着不同规格的手术床导轨10尺寸,导轨适配器11可以适应不同规格的手术床导轨10尺寸,该导轨适配器11不仅能很好的适应不同规格的手术床导轨10尺寸,而且能很好的固定机器人,保证机器人本体结构的稳定,增加了机器人与导轨10的连接刚度。
[0035]升降机构12固定在手术床导轨适配器11上方,升降机构12的上下移动,可以带动活动关节机构13、末端进给微调机构14及夹持机构16—同在升降方向上移动,当夹持机构16夹持鼻内镜15后,升降机构12可以粗调鼻内镜15的位置,在末端进给微调机构14的作用下,可以微调鼻内镜15的位置,更方便医生调节鼻内镜15的位置。
[0036]所述被动式鼻内镜手术辅助机器人还包括串行于所述活动关节机构13的各个关节的气路(图未示),所述活动关节机构13于所述气路排气时保持所有关节的位置固定而使所述活动关节机构13处于制动状态,所述活动关节机构13于所述气路至少部分冲气时保持对应关节可活动而使所述活动关节机构13的该对应关节处于松开状态。
[0037]当气路冲气时,相应关节可以处于松开状态,此时,相应关节可以活动,使用者可以随意地调整相应关节的相对位置,以达到调节鼻内镜15的位置。当气路断气或排气时,所有关节的相对位置均是固定的,此种气路控制方式为反向制动的控制方式或被动式控制方式,在本发明的被动式鼻内镜手术辅助机器人,采用反向制动的控制方式,使得手术中即使发生各种意外(比如停电、气泵故障、气路故障等),机器人的各个关节也能很好的保持原来的位置和姿态,从而保护病人和医生不受伤害。这种锁紧方式更为安全、可靠。
[0038]被动式鼻内镜手术辅助机器人可以代替医生左手持镜操作,实现医生的双手操作,也可以避免噪音及电磁辐射对手术环境的不良影响,该被动式鼻内镜手术辅助机器人固定于手术床的导轨10上,不会直接固定于患者头部,避免对患者头部的不友好、调节繁琐及稳定性不高,也避免主动控制方式在断电、电机失效等突发情况下具有一定的延时和潜在的危险性。
[0039]所述活动关节机构13包括顺次连接于所述升降机构12末端的若干转动关节组件17及依次连接于若干所述转动关节组件17中最末端的一个所述转动关节组件17上的若干球关节组件18,所述末端进给微调机构14连接于若干所述球关节组件18中最末端的一个所述球关节组件18上,所述气路串行于所述转动关节组件17与所述球关节组件18之间。
[0040]各个转动关节组件17及各个球关节组件18都进行了模块化处理,结构简单,紧凑,成本低。气动锁紧方式,更加洁净,噪声低,无电磁辐射。该发明的应用,解放了医生的左手,使得医生在术中能够双手操作,从而改善手术质量,降低医生的劳动强度,减少并发症。
[0041]请同时参阅图3和图4,所述导轨适配器11包括卡于所述导轨10上的框架19,所述框架19上开设有卡槽20,所述导轨10卡于该卡槽20内,所述框架19的第一侧开设有一开口 21,该开口 21与该卡槽20相连通,所述框架19具有与第一侧相对的第二侧,所述框架19的底侧设置有第一旋钮210,所述框架19的第二侧设置有第二旋钮22,当导轨10卡于卡槽20内后,第一旋钮210与第二旋钮22旋入卡槽20内并抵顶于该导轨10上,使导轨适配器11固定于导轨10上,当导轨适配器11固定于不同尺寸型号的导轨10时,第一旋钮210和第二旋钮22可以调节其伸入卡槽20内并抵于对应的导轨10上,同样可以将该导轨适配器11固定于对应的导轨10上,达到了导轨适配器11可以适应不同尺寸型号的目的。
[0042]升降机构12固定于框架19的顶侧。该升降机构12包括固定于框架19的顶侧的齿轮箱23、安装于齿轮箱23上以驱动该齿轮箱23内的齿轮组传动的手轮件24、升降套筒25、套于升降套筒25内的升降轴26及连接于所述齿轮箱23、所述升降套筒25及所述升降轴26之间的传动机构27。手轮件24驱动齿轮箱23内的齿轮组中的各个齿轮转动,然后将该传动传递至传动机构27,从而带动升降轴26在升降套筒25内滑动,活动关节机构13的首端连接于升降轴26上。具体地,活动关节机构13的首端的转动关节组件17连接于升降轴26上。
[0043]齿轮箱23的底部与框架19的顶侧相固定连接。升降套筒25的底部固定座于所述齿轮箱23的顶部,升降套筒25的底部封设有连接板28,升降轴26为一个中空的轴筒,其底端封设有板体29,齿轮箱23内设置相互啮合的锥齿轮30,所述手轮件24包括手轮31及与手轮31固定连接的轮轴32,手轮31的转动带动轮轴32转动,其中一个锥齿轮30固定套于轮轴32上,传动机构27包括第一丝杠33及啮合于第一丝杠33上的第一丝杠螺母34,另外一个锥齿轮30固定于第一丝杠33的底端。第一丝杠33由连接板28穿入升降套筒25内,然后穿过板体29并伸入升降轴26内,第一丝杠螺母34固定于板体29内,并与第一丝杠33啮合,连接板28内设置有丝杠轴承35,第一丝杠33与连接板28之间通过丝杠轴承35连接。
[0044]转动手轮31,轮轴32带动其中一个锥齿轮30转动,传动至另外一个锥齿轮30,由此,第一丝杠33相对于连接板28转动,在第一丝杠33转动时,由于第一丝杠螺母34是固定于升降轴26的板体29上的,由此,第一丝杠33的转动使第一丝杠螺母34与升降轴26一同上升或下降。为了使升降轴26在相对于升降套筒25上下升降时不产生相对转动,在升降套筒25内固定一光轴36,该光轴36的底端固定于连接板28上,顶端穿过板体29并伸入升降轴26内,光轴36通过直线轴承37与板体29连接。
[0045]在升降套筒25的顶端部内侧设置有自润滑轴承38,并在其顶端盖设有轴承盖39,升降轴26穿过轴承盖39。轮轴32穿过齿轮箱23的相对两侧,并通过轴承40与齿轮箱23连接,具体地,齿轮箱23的左右两侧分别设置有一个轴承40,手轮31位于齿轮箱23的外部,轮轴32依次与两个轴承40连接,并且穿设其中一个锥齿轮30,该锥齿轮30位于两个轴承40之间。
[0046]在本实施例中,第一丝杠33为梯形丝杠,避免升降轴26相对于升降套筒25上升后在重力的作用下滑落下来。
[0047]所述升降机构12是通过旋转手轮31带动两个相互啮合的锥齿轮30转动,进而带动梯形丝杠33旋转来实现机器人整体升降。
[0048]活动关节机构13固定在升降机构12的末端,该部分主要由三个模块化的转动关节组件17和两个球关节组件18组成。五个关节均采用气动锁紧方式,且气动锁紧关节采用反向制动的锁紧方式。初始时处于锁紧状态,按下气动开关后,五个关节同时放松或者,按下气动关节后,部分关节放松,例如,第一次按下一个气动开关,两个球关节组件18放松,再按下另外一个气动开关,三个转动关节组件17也放松,此时,可以由医生自由拖动机器人的末端。到达预定位置后,松开气动开关,五个关节同时锁紧;反向制动的锁紧方式的引入,使得手术中即使发生各种意外(比如停电、气泵故障、气路故障等),机器人的各个关节也能很好的保持原来的位置和姿态,从而保护病人和医生不受伤害。这种锁紧方式更为安全、可靠。
[0049]手术前,将手术床导轨适配器11的第一旋钮210和第二旋钮22松开,通过在手术床导轨10上移动导轨适配器11将机器人调整到合适的位置,拧紧手术床导轨适配器11的第一旋钮210和第二旋钮22,将其固定。该手术床导轨适配器11与其他手术床固定架相比,不但能起到很好的紧固作用,而且还能在保证机器人连接刚度的同时适应不同的导轨10尺寸。在本实施例中,第一旋钮210和第二旋钮2均为螺钉,在其他实施例中,第一旋钮210和第二旋钮2可以为其它能够调节并固定导轨的零件。
[0050]齿轮箱23通过螺钉固定在手术床导轨适配器11上方。一对啮合的锥齿轮30分别固定在轮轴32和梯形丝杠33上。手轮31固定在轮轴32的一端。轮轴32通过一对轴承40固定在齿轮箱23上。丝杠轴承35内外圈分别与梯形丝杠33和升降套筒25的连接板28配合。光轴36固定在升降套筒25的连接板28上。直线轴承37固定在升降轴26上。直线轴承37可沿光轴36上下滑动,其作用是阻止升降轴26的转动。第一丝杠螺母34也固定在升降轴26上。自润滑轴承38通过自润滑轴承盖39固定在升降套筒25内侧。升降轴26可沿自润滑轴承38上下滑动。紧钉螺钉41用于将转动关节组件17固定在升降轴26上。
[0051]综上所述,升降机构12的工作原理如下:通过转动手轮31带动一对锥齿轮30转动,运动传递到梯形丝杠副上,与第一丝杠螺母34固连的升降轴26沿自润滑轴承38上下移动,实现机器人的升降。利用梯形丝杠副的自锁原理,使机器人保持在调整好的高度上,而不会在自身重力作用下下降。
[0052]请同时参阅图5和图6,机器人的活动关节机构13用于实现手术中对鼻内镜15末端的姿态和位置进行调整,主要包括三个模块化的转动关节组件17和两个模块化的球关节18
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