专利名称：具有夹持力感觉的主操作手的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种医疗设备，尤其涉及一种显微外科手术中所用医疗设备的零部件。
背景技术：
精细操作是外科手术中常见的手术操作。由于操作对象较小(如直径小于1mm血管的缝合、耳鼻喉外科手术等)，而且工作时间很长，故医生容易疲惫，并由此导致动作不准确。机器人能够准确地完成一些复杂的微操作而又不损坏组织，并且能够根据操作过程中的接触力信息来调整操作过程，因而受到大家的关注。20世纪90年代初期，医疗外科机器人的研制取得了飞跃性的发展，一批研究成果相继被报道，而主从式显微外科手术机器人的主操作器是医疗外科机器人研究中的一个重要分支。医疗机器人的主操作器从结构上可以分为直角坐标式，极坐标式，柱坐标式和球坐标式四种；按照力反馈情况划分，可以分为带力反馈和不带力反馈两种。
目前，国外做得比较成功的主操作器是，Sensable公司的PHANToM操作器，它属于关节坐标式主手，有六个自由度，并可以感受3到6个方向的力与力矩，主要特点是可以有效抑制操作过程中人手的颤抖，但该系统的缺陷是不具有夹持力感觉功能。迄今为止，国内还没有用于显微外科中的主操作器。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种操作轻便灵活具有夹持力感觉的主操作手，该主操作手采用关节式结构，具有7个自由度，操作轻便灵活，可以轻松的到达规定操作空间中的任意一个点，完成拉线、持针、缝合等多种动作，并具有夹持力感觉功能，可完成拉线、持针、缝合等多种虚拟手术操作或通过手术机器人系统实现机器人辅助手术动作。该系统对于有效抑制操作过程中人手的颤抖，提高手术的成功率具有重要价值。
为了解决上述技术问题，本发明的目的可以通过下述技术方案实现一种具有夹持力感觉的主操作手，其特征在于，中心支撑机构顶端依次设置有躯干机构、肩部关节机构、大臂机构、肘部关节机构、小臂机构、腕部关节机构、腕部旋转机构及手指开合机构和平衡装置；所述躯干机构包括与中心支撑顶端机械连接的中心轴套，所述中心轴套内部装有中心轴，所述中心轴外部套装有固定于中心轴套上的大衬套，中心轴末端设置有主动法兰，所述主动法兰上设置有销轴，所述第一光码盘设置于中心支撑上，第一光码盘轴上设置有从动法兰，所述销轴与从动法兰机械固定，所述中心轴上部与中心轴套之间固定有第一止推轴承，第一止推轴承下端支撑在大衬套上；所述肩部关节机构包括与所述中心轴顶端固定连接的肩部U形座，所述肩部U形座通过肩部衬套与肩部支撑块相连接，所述肩部衬套内部设置有水平轴，所述水平轴固定于肩部支撑块内部，水平轴前端设置有大轴外套，所述大轴外套内部设置有驱动块，所述第二光码盘固定于肩部U形座上，所述驱动块与第二光码盘轴机械固定；所述大臂机构一端固定于肩部支撑块上，另一端固定于肘部支撑块上；所述肘部关节机构包括与肘部支撑块通过肘部衬套相连接的肘部U形座，所述肘部衬套内部设置有水平轴，所述水平轴固定于肘部支撑块内部，其前端设置有大轴外套，所述大轴外套内部设置有驱动块，所述第三光码盘固定于肘部U形座上，所述驱动块与第三光码盘轴机械固定；所述平衡装置由固定于肩部支撑块上的弧形板、固定在肩部U形座上的法兰短管、外装有弹簧的挺杆、固定连接于挺杆上端和弧形板上端的钢丝构成；所述小臂机构包括固定于肘部U形座上的小臂，所述小臂外部套装有小衬套，所述小衬套外部套装有套筒法兰，所述套筒法兰通过外过渡薄盘与腕部U形架机械连接；所述小臂末端设置有主动法兰，所述主动法兰上设置有销轴，所述第四光码盘设置于外过渡薄盘上，第四光码盘轴上设置有从动法兰，所述销轴与从动法兰机械固定，所述套筒法兰内环面与第二止推轴承的上表面相抵，第二止推轴承的下表面通过小臂上的弹性挡圈固定；所述腕部关节机构通过腕部衬套吊装在腕部U形架上，由法兰轴与小轴外套径向固定，所述法兰轴内设置有驱动块，所述第五光码盘通过外过渡厚盘设置于腕部U形架上，所述驱动块与第五光码盘轴机械固定；所述腕部旋转机构由法兰轴将机身衬套、空心轴套、滚动锥套、滚动套筒与腕部支撑块轴向固定，所述空心轴套内部设置有机身衬套，所述机身衬套环抱力矩电机机身，所述滚动套筒与滚动锥套中通过钢珠固定和实现旋转，所述滚动锥套与空心轴套间设置有调整垫圈，所述空心轴套前端机械连接有大齿轮，所述空心轴套后端套装有内螺纹套，所述腕部支撑块下设置有支架，所述第六光码盘固定连接在支架上，所述小齿轮固定安装在第六光码盘轴上，所述大齿轮下设置有小齿轮；所述手指开合机构包括固定于空心轴套上的空心指套，所述力矩电机轴上设置有轴套，所述轴套上设置有转子指套，所述空心轴套设置有鞍形架，所述第七光码盘固定于鞍形架上，所述第七光码盘的轴上固定有从动法兰，所述轴套上设置有销轴，所述销轴与从动法兰机械固定。
所述销轴为螺尾销；所述第五光码盘可以设置于腕部U形架的任一侧面上；所述机身衬套为两个半圆衬套；所述第一光码盘与中心支撑之间、第二光码盘与肩部U形座之间、第三光码盘与肘部U形座之间、第七光码盘与鞍形架之间均设置有外过渡薄盘；所述大臂与肩部支撑块、肘部支撑块之间设置有法兰。
本发明具有夹持力感觉的主操作手与现有技术相比具有以下有益效果1.该机构为关节式坐标结构，具有7个自由度，操作轻便灵活；2.力矩电机的安装采用抱握式，可以适当的调整腕部的重心位置，还可以减免对力矩电机端部的损坏；3.机构的空间布置合理，提供给医生最佳操作运动空间；4.平衡机构采用丝连接，减少了空间支撑的负荷，并因此减小机构的尺寸和重量；
5.将工作点置于腕部三轴汇交点的设计，消除当姿态调整时位姿的补偿量；6.该机构可以实现六轴连动；7.采用力矩电机输出力矩来标定手指力感觉的大小；8.整个系统有较高的刚度、姿态调整精度和可靠性。
图1是本发明的具有夹持力感觉的主操作手的结构示意图；图2是本发明的具有夹持力感觉的主操作手的腕部旋转机构B-B剖视图；图3是本发明的具有夹持力感觉的主操作手的肩部关节机构C-C剖视图；图4是本发明的具有夹持力感觉的主操作手的躯干机构A-A剖视图。
附图标记1-小齿轮 2-支架 3-鞍形架 4-空心指套5-转子指套 6-腕部U形架 7-外过渡薄盘 8-从动法兰9-主动法兰 10-套筒法兰 11-小衬套 12-小臂13-肘部U形座 14-大臂 15-法兰 16-肩部支撑块17-弧形板 18-肩部U形座 19-法兰短管 20-中心轴21-中心轴套22-大衬套23-挺杆 24-弹簧25-中心支撑26-肩部衬套 27-水平轴 28-大轴外套29-驱动块 30-轴套 31-大齿轮 32-调整垫圈33-外过渡厚盘 34-小轴外套 35-腕部衬套 36-法兰轴37-腕部支撑块 38-滚动套筒 39-滚动锥套 40-空心轴套41-内螺纹套42-机身衬套 43-力矩电机 44-钢丝45-第一止推轴承46-第二止推轴承 51-第一光码盘 52-第二光码盘53-第三光码盘 54-第四光码盘55-第五光码盘 56-第六光码盘57-第七光码盘具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明具有夹持力感觉的主操作手作进一步详细地描述。
在图中，本发明一种具有夹持力感觉的主操作手，中心支撑25顶端依次设置有躯干机构、肩部关节机构、大臂机构、肘部关节机构、小臂机构、腕部关节机构、腕部旋转机构及手指开合机构和平衡装置；所述躯干机构包括与中心支撑顶端机械连接的中心轴套21，所述中心轴套21内部装有中心轴20，所述中心轴20外部套装有固定于中心轴套21上的大衬套22，中心轴20末端设置有主动法兰，所述主动法兰上设置有销轴，所述第一光码盘51设置于中心支撑25上，第一光码盘轴上设置有从动法兰，所述销轴与从动法兰机械固定，所述中心轴20上部与中心轴套21之间固定有第一止推轴承45，第一止推轴承45下端支撑在大衬套22上；所述肩部关节机构包括与所述中心轴20顶端固定连接的肩部U形座18，所述肩部U形座18通过肩部衬套26与肩部支撑块16相连接，所述肩部衬套26内部设置有水平轴27，所述水平轴27固定于肩部支撑块16内部，水平轴27前端设置有大轴外套28，所述大轴外套28内部设置有驱动块29，所述第二光码盘52固定于肩部U形座18上，所述驱动块29与第二光码盘轴机械固定；所述大臂机构14一端固定于肩部支撑块16上，另一端固定于肘部支撑块上；所述肘部关节机构与肩部关节机构完全相同，包括与肘部支撑块通过肘部衬套相连接的肘部U形座13，所述肘部衬套内部设置有水平轴，所述水平轴固定于肘部支撑块内部，其前端设置有大轴外套，所述大轴外套内部设置有驱动块，所述第三光码盘53固定于肘部U形座13上，所述驱动块与第三光码盘轴机械固定；所述平衡装置由固定于肩部支撑块16上的弧形板17、固定在肩部U形座18上的法兰短管19、外装有弹簧24的挺杆23、固定连接于挺杆23上端和弧形板17上端的钢丝44构成；所述小臂机构包括固定于肘部U形座上的小臂12，所述小臂12外部套装有小衬套1 1，所述小衬套11外部套装有套筒法兰10，所述套筒法兰10通过外过渡薄盘7与腕部U形架6机械连接；所述小臂12末端设置有主动法兰9，所述主动法兰9上设置有销轴，所述第四光码盘54设置于外过渡薄盘7上，第四光码盘54轴上设置有从动法兰8，所述销轴与从动法兰机械固定，所述套筒法兰10内环面与第二止推轴承46的上表面相抵，第二止推轴承46的下表面通过小臂12上的弹性挡圈固定；所述腕部关节机构通过腕部衬套35吊装在腕部U形架6上，由法兰轴36与小轴外套34径向固定，所述法兰轴34内设置有驱动块，所述第五光码盘55通过外过渡厚盘33设置于腕部U形架6上，所述驱动块与第五光码盘轴机械固定；所述腕部旋转机构由法兰轴36将机身衬套41、空心轴套40、滚动锥套39、滚动套筒38与腕部支撑块37轴向固定，所述空心轴套40内部设置有机身衬套41，所述机身衬套41环抱力矩电机43机身，所述滚动套筒38与滚动锥套39中通过钢珠固定和实现旋转，所述滚动锥套39与空心轴套40间设置有调整垫圈32，所述空心轴套40前端机械连接有大齿轮31，所述空心轴套40后端套装有内螺纹套41，所述腕部支撑块37下设置有支架2，所述第六光码盘56固定连接在支架2上，所述小齿轮1固定安装在第六光码盘轴上，所述大齿轮31下设置有小齿轮1；所述手指开合机构包括固定于空心轴套40上的空心指套4，所述空心轴套40内部设置有机身衬套42，所述机身衬套42环抱力矩电机43机身，所述力矩电机轴上设置有轴套30，所述轴套30上设置有转子指套5，所述空心轴套40设置有鞍形架3，所述第七光码盘57固定于鞍形架3上，所述第七光码盘轴上固定有从动法兰，所述轴套30上设置有销轴，所述销轴与从动法兰机械固定。
所述销轴为螺尾销；所述第五光码盘可以设置于腕部U形架6的任一侧面上；所述机身衬套42为两个半圆衬套；所述第一光码盘51与中心支撑25之间、第二光码盘52与肩部U形座18之间、第三光码盘53与肘部U形座13之间、第七光码盘57与鞍形架3之间均设置有塑料材质的外过渡薄盘；所述大臂14与肩部支撑块16之间设置有法兰15，与肘部支撑块之间也设置有法兰。
现在结合具体实施例进一步说明本发明具有夹持力感觉的主操作手的结构。
该系统可以实现六轴连动，包括腕部绕X、Y、Z三个方向的转动(用以实现控制姿态的调整)、臂部三个方向的转动(用以实现控制位置的调整)。其腕部还包括可以实现手指开合的第七个自由度的控制机构。七个自由度的角度输出都是通过高精度光码盘来实现的。末端夹持力的大小是通过力矩电机使操作者感知的。操作手上的转子指套和空心指套分别与力矩电机的转子和定子连接，通过力矩电机产生力矩，使操作者有力感觉，从而感知到远端的从手手指夹持力或虚拟环境的夹持力。
腕部绕X、Y、Z三个方向的转动机构，是用以实现姿态调整的机构。
如图所示，整个腕部吊在腕部U形架上，腕部的安装机构左右对称，通过腕部衬套与腕部U形架连接，可以实现X方向的转动X方向的转动的输出量是通过法兰轴与小轴外套径向固定，固定后的二者可在腕部衬套内自由转动，从而带动法兰轴内的驱动块转动，驱动块与第五光码盘轴机械连接，从而驱动第五光码盘轴，产生输出量，第五光码盘通过厚外过渡盘固定在腕部U形架上；由于结构对称，第五光码盘可以根据需要安装在腕部U形架的任一侧面。
Y方向的转动是通过轴承机构来实现的，第二止推轴承的下表面依靠安装在小臂上，用轴用弹性挡圈支撑，小臂固定在肘部U形座上；第二止推轴承的上表面顶在套筒法兰的内环面，套筒法兰与小臂间装有小衬套，小衬套装在小臂上，有固定润滑作用；套筒法兰通过外过渡薄盘与腕部U形架机械连接；Y方向转动的输出量是通过安装在小臂末端的主动法兰，带动安装其上的螺尾销转动，螺尾销拨动安装在第四光码盘轴上的从动法兰转动，从而实现驱动第四光码盘轴转动，产生输出量；第四光码盘安装在外过渡薄盘上。
Z方向的转动是通过滚珠机构来实现的，滚珠置于滚动套筒的两圈直角槽内，分别用滚动锥套顶住，使其只能实现机构的Z向转动；滚动套筒通过腕部支撑块固定在法兰轴上，一端的滚动锥套用空心轴套定位，间装有调整垫圈，另一端的滚动锥套用内螺纹套固定，滚动锥套和内螺纹套均套在空心轴套上；空心轴套前端固定安装有大齿轮，腕部支撑块下方装有支架，第六光码盘安装在支架上，小齿轮置于大齿轮的正下方并安装在第六光码盘轴上；Z方向的转动的输出量是通过空心轴套带动大齿轮转动，大齿轮带动小齿轮转动，小齿轮拨动第六光码盘轴，从而产生Z方向的转动的输出量。
实现手指开合的机构固定于腕部旋转机构上。空心指套固定在空心轴套上，转子指套固定在轴套上，轴套固定在力矩电机轴上，力矩电机机身用机身衬套，即一对半圆衬套抱住，径向固定住力矩电机；轴套安装于转动机构内部，构成锁紧机构，在轴向固定住力矩电机；鞍形架固定在空心轴套上，第七光码盘通过外过渡薄盘固定在鞍形架上，第七光码盘的轴上固定有从动法兰；手指开合时，拇指控制空心指套，使之固定，食指控制转子指套使之转动，带动轴套，轴套上有螺尾销，拨动从动法兰，从动法兰带动第七光码盘轴转动，从而产生手指开合的输出量。
臂部绕三个方向的转动机构，是用以实现位置调整的机构。
实现躯干机构的位置调整机构，是通过轴承机构来实现的。第一止推轴承安装于中心轴上，下端支撑在大衬套上，大衬套置于中心轴套上，中心轴套机械连接于中心支撑上；第一光码盘通过薄外过渡盘安装在中心支撑上，第一光码盘轴上固定有从动法兰，中心轴的末端安装有主动法兰；实现X方向的位置调整的输出量是通过安装在中心轴末端的主动法兰，带动安装其上的螺尾销转动，螺尾销拨动安装在第一光码盘轴上的从动法兰转动，从而实现驱动第一光码盘轴转动，产生输出量。
实现肩部关节机构的位置调整机构，是通过滑动摩擦机构来实现的。水平轴通过肩部衬套固定在肩部U形座上，肩部支撑块固定在水平轴上；水平轴前端有大轴外套，大轴外套内有驱动块，第二光码盘通过外过渡薄盘固定在肩部U形座上；实现肩部关节的位置调整的输出量是通过水平轴在大轴外套内转动，带动其内的驱动块转动，驱动块与第二光码盘轴机械连接，从而拨动第二光码盘轴，产生输出量。
实现肘部关节机构的位置调整机构，也是通过滑动摩擦机构来实现的，其结构形式与实现肩部关节机构的位置调整机构的结构形式完全相同。水平轴通过肘部衬套固定在肘部U形座上，肘部支撑块固定在水平轴上；水平轴前端有大轴外套，大轴外套内有驱动块，第三光码盘通过薄外过渡盘固定在肘部U形座上；实现肘部关节的位置调整的输出量是通过水平轴在大轴外套内转动，带动其内的驱动块转动，驱动块与第三光码盘轴机械连接，从而拨动第三光码盘轴，产生输出量。
实现肩部关节机构的位置调整机构和实现肘部关节机构的位置调整机构之间用大臂连接，大臂的一端与法兰连接，法兰固定在肩部支撑块上；另一端与法兰连接，法兰固定在肘部支撑块上。
另外，还有平衡装置，用于平衡腕部重量与大臂产生的力矩，减轻操作手部分的负担。平衡装置，是用弧形板固定在肩部支撑块上，法兰短管固定在肩部U形座上，挺杆外装有弹簧，挺杆的上端与弧形板的下端用钢丝连接，从而组成平衡装置。
下面结合具体操作进一步说明本发明具有夹持力感觉的主操作手的工作方法。
操作时，拇指置于空心指套，食指置于转子指套，手心顶住置于鞍形架上的第七光码盘。运动时，可以实现六轴连动，即腕部用以实现姿态调整的绕X、Y、Z三个方向的转动和臂部用以实现位置调整的转动；同时，可以通过拇指和食指的开合控制从手的手指的开合。也可以实现姿态和位置的分别调整，即可以实现单轴的运动。
具体来说，腕部绕X、Y、Z三个方向的转动，是用以实现姿态的调整。操作时，拇指置于空心指套，食指置于转子指套，手心顶住置于鞍形架上的第七光码盘。X方向转动时，由于第七光码盘通过薄外过渡盘固定在鞍形架上，鞍形架固定在空心轴套上，空心轴套通过滚动锥套、滚动套筒、腕部支撑块与法兰轴于法兰轴的轴向相对固定；法兰轴与小轴外套径向固定，固定后的二者可在腕部衬套内自由转动，从而带动法兰轴内的驱动块转动，驱动块与第五光码盘轴机械连接，从而驱动第五光码盘轴，产生X方向的输出量；故手握驱动第七光码盘，通过第七光码盘固定的鞍形架间接带动法兰轴，实现X方向的运动。
Y方向转动时，由于整个腕部机构吊装于腕部U形架上；又由于腕部U形架通过薄外过渡盘与套筒法兰机械连接；套筒法兰上端与小臂间通过小衬套固定，套筒法兰的内部架于第二止推轴承上，第二止推轴承与小臂径向固定，从而可以实现套筒法兰与小臂的相对转动；小臂固定在肘部U形座上。故手握驱动第七光码盘，通过第七光码盘固定的鞍形架间接驱动腕部U形架，实现Y方向的运动。
Z方向转动时，由于第七光码盘通过薄外过渡盘固定在鞍形架上，鞍形架固定在空心轴套上，空心轴套与滚动锥套相对轴向固定，通过滚动锥套与滚动套筒间的滚珠可以实现二者之间的滚动；空心轴套前端固定安装有大齿轮，腕部支撑块下方装有支架，第六光码盘安装在支架上，小齿轮置于大齿轮的正下方并安装在第六光码盘轴上，大齿轮运动带动小齿轮，从而驱动第六光码盘；故手握驱动第七光码盘，通过第七光码盘固定的鞍形架驱动空心轴套，实现Z方向的运动。
手指开合的运动时，由于空心指套固定在空心轴套上；转子指套固定在轴套上，轴套固定在力矩电机轴上，力矩电机机身用一对半圆衬套抱住，径向固定住力矩电机，半圆衬套与空心轴套相对固定；故空心指套与力矩电机相对固定；手指开合时，拇指控制空心指套，使之固定，食指控制转子指套使之转动，转子指套带动轴套，轴套上有螺尾销，拨动从动法兰，从动法兰带动第七光码盘轴转动，从而实现手指开合运动。
臂部绕三个方向的转动，是用以实现位置的调整。实现躯干机构位置调整时，由于整个腕部与小臂轴向固定，小臂与大臂连接，大臂与肩部U形座连接；肩部U形座与中心轴固定，中心轴通过架在中心轴套上的第一止推轴承，可以实现中心轴与中心轴套之间的相对转动；中心轴套机械连接于中心支撑上；故操作者操作通过移动腕部，带动小臂、大臂、肩部U形座、中心轴实现与中心轴套和中心轴套的转动，即实现躯干结构的位置调整。
实现肘关节的位置调整时，由于整个腕部与小臂轴向固定，小臂与肘部U形座固定，肘部U形座与肘部支撑块可以通过肘部衬套实现相对转动，肘部支撑块与大臂通过法兰固定连接；故操作者操作通过移动腕部，带动小臂、肘部U形座实现与大臂的相对转动，即实现肘关节的位置调整。
实现肩关节的位置调整时，由于整个腕部与小臂轴向固定，小臂通过肘关节与大臂连接，大臂通过法兰与肩部支撑块固定，肩部支撑块与肩部U形座可以通过肩部衬套实现相对转动，故操作者操作通过移动腕部，带动小臂、大臂实现与肩部U形座的相对转动，即实现肩关节的位置调整。此时，用于平衡腕部重量与大臂产生力矩、减轻操作手部分的负担的平衡装置，通过固定在肩部支撑块上的弧形板、固定在肩部U形座上的法兰短管、外装有弹簧的挺杆、固定连接于挺杆上端与弧形板上端的钢丝，实现运动的平衡。
本发明具有夹持力感觉的主操作手主要应用于显微外科、微创外科、耳鼻喉外科、神经外科等虚拟手术或机器人辅助外科手术操作中。
以上对本发明及其实施方式的描述是示意性的，没有限制性。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，做出其它实施例，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种具有夹持力感觉的主操作手，其特征在于，中心支撑机构顶端依次设置有躯干机构、肩部关节机构、大臂机构、肘部关节机构、小臂机构、腕部关节机构、腕部旋转机构及手指开合机构和平衡装置；所述躯干机构包括与中心支撑顶端机械连接的中心轴套，所述中心轴套内部装有中心轴，所述中心轴外部套装有固定于中心轴套上的大衬套，中心轴末端设置有主动法兰，所述主动法兰上设置有销轴，所述第一光码盘设置于中心支撑上，第一光码盘轴上设置有从动法兰，所述销轴与从动法兰机械固定，所述中心轴上部与中心轴套之间固定有第一止推轴承，第一止推轴承下端支撑在大衬套上；所述肩部关节机构包括与所述中心轴顶端固定连接的肩部U形座，所述肩部U形座通过肩部衬套与肩部支撑块相连接，所述肩部衬套内部设置有水平轴，所述水平轴固定于肩部支撑块内部，水平轴前端设置有大轴外套，所述大轴外套内部设置有驱动块，所述第二光码盘固定于肩部U形座上，所述驱动块与第二光码盘轴机械固定；所述大臂机构一端固定于肩部支撑块上，另一端固定于肘部支撑块上；所述肘部关节机构包括与肘部支撑块通过肘部衬套相连接的肘部U形座，所述肘部衬套内部设置有水平轴，所述水平轴固定于肘部支撑块内部，其前端设置有大轴外套，所述大轴外套内部设置有驱动块，所述第三光码盘固定于肘部U形座上，所述驱动块与第三光码盘轴机械固定；所述平衡装置由固定于肩部支撑块上的弧形板、固定在肩部U形座上的法兰短管、外装有弹簧的挺杆、固连于挺杆上端和弧形板上端的钢丝构成；所述小臂机构包括固定于肘部U形座上的小臂，所述小臂外部套装有小衬套，所述小衬套外部套装有套筒法兰，所述套筒法兰通过外过渡薄盘与腕部U形架机械连接；所述小臂末端设置有主动法兰，所述主动法兰上设置有销轴，所述第四光码盘设置于外过渡薄盘上，第四光码盘轴上设置有从动法兰，所述销轴与从动法兰机械固定，所述套筒法兰内环面与第二止推轴承的上表面相抵，第二止推轴承的下表面通过小臂上的弹性挡圈固定；所述腕部关节机构通过腕部衬套吊装在腕部U形架上，由法兰轴与小轴外套径向固定，所述法兰轴内设置有驱动块，所述第五光码盘通过外过渡厚盘设置于腕部U形架上，所述驱动块与第五光码盘轴机械固定；所述腕部旋转机构由法兰轴将机身衬套、空心轴套、滚动锥套、滚动套筒与腕部支撑块轴向固定，所述空心轴套内部设置有机身衬套，所述机身衬套环抱力矩电机机身，所述滚动套筒与滚动锥套内部通过钢珠固定，所述空心轴套前端机械连接有大齿轮，所述空心轴套后端套装有内螺纹套，所述腕部支撑块下设置有支架，所述第六光码盘固定连接在支架上，所述小齿轮固定安装在第六光码盘轴上，所述大齿轮下设置有小齿轮；所述手指开合机构包括固定于空心轴套上的空心指套，所述力矩电机轴上设置有轴套，所述轴套上设置有转子指套，所述空心轴套设置有鞍形架，所述第七光码盘固定于鞍形架上，所述第七光码盘的轴上固定有从动法兰，所述轴套上设置有销轴，所述销轴与从动法兰机械固定。
2.根据权利要求1所述的一种具有夹持力感觉的主操作手，其特征在于，所述销轴为螺尾销。
3.根据权利要求1所述的一种具有夹持力感觉的主操作手，其特征在于，所述第五光码盘设置于腕部U形架的任一侧面上。
4.根据权利要求1所述的一种具有夹持力感觉的主操作手，其特征在于，所述机身衬套为两个半圆衬套。
5.根据权利要求1所述的一种具有夹持力感觉的主操作手，其特征在于，所述第一光码盘与中心支撑之间设置有外过渡薄盘。
6.根据权利要求1所述的一种具有夹持力感觉的主操作手，其特征在于，所述第二光码盘与肩部U形座之间设置有外过渡薄盘。
7.根据权利要求1所述的一种具有夹持力感觉的主操作手，其特征在于，所述第三光码盘与肘部U形座之间设置有外过渡薄盘。
8.根据权利要求1所述的一种具有夹持力感觉的主操作手，其特征在于，所述第七光码盘与鞍形架之间设置有外过渡薄盘。
9.根据权利要求1所述的一种具有夹持力感觉的主操作手，其特征在于，所述大臂与肩部支撑块或肘部支撑块之间设置有法兰。
10.根据权利要求1所述的一种具有夹持力感觉的主操作手，其特征在于，所述滚动锥套与空心轴套之间设置有调整垫圈。
全文摘要
本发明公开了一种具有夹持力感觉的主操作手，中心支撑机构顶端依次设置有躯干机构、肩部关节机构、大臂机构、肘部关节机构、小臂机构、腕部关节机构、腕部旋转机构及手指开合机构和平衡装置。该主操作手采用关节式结构，具有7个自由度，操作轻便灵活，可以轻松地到达规定操作空间中的任意一个点，完成拉线、持针、缝合等多种动作，并具有夹持力感觉功能。该系统对于有效抑制操作过程中人手的颤抖，提高手术的成功率具有重要价值，主要应用于显微外科、微创外科、耳鼻喉外科、神经外科等虚拟手术或机器人辅助外科手术操作中。
文档编号B25J9/06GK1634685SQ20051001300
公开日2005年7月6日 申请日期2005年1月5日 优先权日2005年1月5日
发明者王树新, 李群智, 丁杰男, 贠今天, 刘治平 申请人:天津大学