专利名称：一种用于辅助外科手术的电动锁紧支架的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种医疗设备，特别是涉及一种用于辅助外科手术定位或支撑的
具有重力自平衡功能的被动式电动锁紧支架。
背景技术：
在胸外科手术或腹外科手术中，无论是微创外科手术还是普通外科手术，都需要一名甚至多名助手辅助医生撑开切口、拨开内部脏器，使得主刀医生能够自如的进行手术操作，但是，当外科手术的时间较长时，手术人员则极易疲劳，以至于造成切口撑开不到位、不能很好隔离内部脏器与病灶、进而影响医生的手术视野和操作。 目前，应用外科手术辅助机械臂，即在其末端装上相应手术器具，用于辅助医生撑开切口或拨开内脏器官，这样既发挥了机械臂定位准确和稳定的优势，也扩大了医生的手术视野，同时降低了人员成本，目前国外已经有多家公司研制了这类外科手术辅助机械臂，其中包括芬兰CHIRMED公司生产的用于心脏外科手术中辅助医生扶持心脏及撑开组织的柔性手臂；德国Dimeda Surgical Instruments公司生产的应用与脑外科手术的辅助柔性臂；德国Ansabere公司生产的辅助臂架及末端撑开器，但是这些产品都是手动锁紧，操作非常不便，而且普遍价格昂贵，很难在国内推广，因此研制出一种性价比高的外科手术辅助机械臂，并使其在国内的外科手术中得到更大范围的推广，是目前亟待解决的问题。
实用新型内容为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种由电机驱动的、操作
灵活、定位精确且锁紧力强的用于辅助外科手术的电动锁紧支架。 本实用新型是通过以下技术方案来实现的 —种用于辅助外科手术的电动锁紧支架，其特征在于包括手柄、腕关节、小臂、肘关节、大臂、肩关节、腰关节和底座杆，其中，手柄的一端与手术辅助工具连接，另一端与腕关节连接，腕关节还与小臂的一端连接，而小臂的另一端则与肘关节连接在一起，肘关节同时与大臂的一端相连，而大臂的另一端则与肩关节连接，肩关节还同时连接有腰关节，且肩关节与腰关节的关节轴线相互垂直，此外，腰关节还通过设置在其上的机架与底座杆连接。[0007] 上述的腕关节包括球头连接件、球头、球头座、球头底盘和球瓦，其中，球头连接件的下端设置一凸台，上端通过螺纹与球头连接，球头的表面完全贴合有球瓦，且球头设置在球头座上，并与之相互配合，而球头座的下部则通过螺钉与球头底盘连接在一起，且球头座上还开有走线孔A和走线孔B，另外，在球头座和球头底盘的外表面上还设置有球头外壳，且在球头外壳上海装配有操作按钮。 上述的手柄的外部设置一手柄连接套筒，手柄连接套筒通过其内部的内孔台阶与
手柄的法兰配合连接在一起，同时通过螺纹与上述的球头连接件连接在一起，此外，在手柄
的上端还设置有一凹槽，所述的凹槽与球头连接件下端的凸台相互配合。 上述的小臂的内部为空心结构，其中设置有小臂顶杆，小臂顶杆的左端设置有与之配合的小臂顶杆挡块，右端则装配有锁紧螺母A和碟簧A，碟簧A的端面紧压在上述的球瓦的端面上，而小臂的一端则通过螺钉A连接在上述的球头座上，此外，小臂上还开有走线孔C。 上述的肘关节包括肘关节电机、谐波减速器、减速器座、加速器输出盘、肘关节轴、
大臂摩擦轮和小臂摩擦轮，其中，肘关节电机与减速器座通过螺钉G连接在一起，在肘关节
电机的电机轴上还设置有电机套筒，并通过顶丝A连接固定，谐波减速器通过其左端的输
入钢轮与减速器座的内孔配合，并通过螺钉F与减速器座连接固定，谐波减速器中心的波
发生器的内孔中还通过键紧密配合有电机套筒，而其右端的输出钢轮则通过螺钉H与减速
器输出盘连接，减速器输出盘的轴端通过平键与肘关节轴相连，所述的肘关节轴左端设置
有梯形外螺纹，并配合有六角螺母组成丝杠螺母副，所述的六角螺母的左端为正六角形外
轮廓，其上配合有中心为正六角形孔的肘关节端盖，六角螺母的右端为圆形外轮廓，其与大
臂摩擦轮的圆形内孔配合，而在六角螺母的上端面上还设置有中心推块，中心推块的另一
端面的两侧设置有两个斜面，两个斜面分别与大臂推块和大臂推块支撑块的斜面配合接
触，而在大臂推块支撑块的左端面处还设置有肘关节密封盖B，此外，在肘关节B与上述的
大臂接触的一侧还设置有关节连接件B，所述的关节连接件B通过螺钉J与大臂连接在一
起，此外，上述的肘关节端盖则通过螺钉D和螺钉E分别与大臂摩擦轮和减速器座连接在
一起，其中所述的大臂摩擦轮和小臂摩擦轮之间还设置有摩擦环座，其中，摩擦环座与小臂
摩擦轮接触端开有环形槽，环形槽内设置有摩擦环，摩擦环与小臂摩擦轮左端面紧密接触，
而小臂摩擦轮右端面上下两部分分别设置有小臂推块支承块和小臂推块，小臂推块支承块
和小臂推块的斜面之间还设置有中心推块支承块，中心推块支承块的斜面与小臂推块支承
块和小臂推块的斜面配合，而中心推块支承块的另一端面则顺序设置有肘关节推筒，推力
球轴承、碟簧B、碟簧挡圈和锁紧螺母B，并分别相互接触，此外，上述的大臂摩擦轮、摩擦环
座、小臂摩擦轮、中心推块支承块和肘关节推筒的内孔均与肘关节轴间隙配合，推力球轴承
与肘关节肘紧密配合，而锁紧螺母B则与肘关节轴右端的螺纹配合，肘关节B的右部下端还
设置有关节连接件A，其通过螺钉I与上述的小臂连接在一起，另外，在关节连接件A上还通
过螺钉B连接有肘关节帽，且肘关节帽上还通过螺钉C连接有肘关节密封盖A。 上述的肩关节C包括肩关节轴套、肩关节轴、肩关节左支架、肩关节右支架和肩关
节压块，其中，肩关节轴套与大臂通过螺钉K连接在一起，其内孔则配合套有肩关节轴，并
组成转动副，在肩关节轴的左右轴端分别设置有肩关节左支架和肩关节右支架，而所述的
肩关节压块则与肩关节轴右端的圆弧面接触，肩关节压块的另一端还设置有肩关节顶杆，
在肩关节顶杆和肩关节压块之间还装配有碟簧C和锁紧螺母C，此外，在肩关节左支架和肩
关节右支架的一侧还穿有压簧调整螺钉，压簧调整螺钉上套有与其间隙配合的压簧调整套
筒，而在压簧调整螺钉的左端则设置有锁紧螺母D。 上述的大臂的内部为中空结构，其中设置有大臂顶杆，大臂顶杆的上端设置有与之配合的大臂顶杆挡块，右端则与上述的肩关节顶杆相互配合，在大臂顶杆的上下两端的外圆周上还设置有压簧套筒A和压簧套筒B，两个压簧套筒的大端面相对设置，且其间设置有压簧，另外，在压簧套筒A和压簧套筒B分别通过圆柱销A和圆柱销B固定在大臂顶杆上，且圆柱销B上还设置有滑轮，而一钢丝绳一端固定在圆柱销A上，并通过上述的滑轮、大臂顶杆和大臂，其另一端穿过上述的压簧调整螺钉和压簧调整套筒的小孔并固定。[0013] 上述的腰关节D包括腰关节轴、锁紧螺母E、航插板、关节连接件C、腰关节上套筒、腰关节下套筒、腰关节电机、底座连接板和底座连接轴，其中，锁紧螺母E与腰关节轴上端通过外螺纹连接，锁紧螺母E下部为航插板，而关节连接件C的内孔则与腰关节轴紧密配合，其同时与上述的航插板的下表面接触，腰关节轴的下部设置有腰关节上套筒，其下部与底座连接板的上表面连接，而底座连接板的下表面则与腰关节下套筒连接，在底座连接板的一端还通过螺钉L连接有底座连接轴，底座连接轴的下部与底座杆通过螺纹连接，底座杆上还设置有顶丝C，而所述的腰关节电机则通过螺钉与腰关节下套筒固定连接。[0014] 本实用新型的有益效果是 1、本实用新型具有4个关节、6个自由度，位置和姿态解耦，末端点工作空间大，完全可以满足胸腹等外科手术的需求； 2、本实用新型各个关节的锁紧与放松采用电动控制，用户只需按下操作按钮即可轻松操作，使用十分方便； 3、本实用新型采用压縮弹簧配合钢丝绳来实现重力自平衡，使得操作十分轻便，而且重力自平衡机构可以根据末端负载不同而进行调整； 4、本实用新型仅用两个电机就实现了四个关节、六个自由度的同时锁紧和放松，结构简单，成本低廉。
图1是本实用新型一实施例的整体结构示意图； 图2是本实用新型所述的腕关节结构示意图； 图3是本实用新型所述的肘关节与小臂的结构示意图； 图4是本实用新型所述的肘关节与大臂的结构示意图； 图5是本实用新型所述的肩关节结构示意图； 图6是本实用新型所述的重力自平衡弹簧调节结构示意图； 图7是本实用新型所述的腰关节与底座结构示意图。 图中主要附图标记含义为1.手术辅助工具2.手柄3.手柄连接套筒4.球头连接件5.球头底盘6.操作按钮7.球头8.球头座9.球头外壳10.走线孔A11.球瓦12.碟簧A13.锁紧螺母A14.走线孔B15.螺钉A16.小臂顶杆17.小臂18.小臂顶杆挡块19.走线孔c20.关节连接件A21.螺钉B22.肘关节帽23.中心推块支承块24.锁紧螺母B25.碟簧挡圈26.碟簧B27.推力球轴承28.肘关节推筒29.螺钉C30.肘关节密封盖A31.小臂推块支承块32.小臂摩擦轮33.摩擦环34.摩擦环座35.大臂摩擦轮36.螺钉D37.螺钉E38.谐波减速器39.减速器座[0040]40.螺钉F41.顶丝A42.肘关节电机43.螺钉G44.电机套筒45.螺钉H46.减速器输出盘47.平键48.六角螺母49.肘关节端盖50.肘关节轴51.小臂推块52.螺钉I53.中心推块54.肘关节密封盖B55.大臂推块支承块56.大臂推块57.关节连接件B58.大臂顶杆挡块59.大臂60.压簧套筒A61.圆柱销A62.压簧63.钢丝绳64.大臂顶杆65.压簧套筒B66.圆柱销B67.滑轮68.碟簧C69.锁紧螺母CTO-肩关节顶杆71.螺钉J72.螺钉KYS.肩关节轴套74.肩关节压块75.肩关节轴76.肩关节右支架77.压簧调整螺钉78.压簧调整套筒79.肩关节左支架80.顶丝B81.锁紧螺母D82.顶丝C83.底座杆84.底座连接轴85.螺钉L86.底座连接板87.锁紧螺母E88.腰关节轴89.关节连接件C90.航插板91.腰关节上套筒92.腰关节下套筒93.腰关节电机
具体实施方式下面将结合附图，详细说明本实用新型的具体实施方式
[0059] 图1是本实用新型一实施例的整体结构示意图。 如图1所示一种用于辅助外科手术的电动锁紧支架，包括手柄2、腕关节A、小臂17、肘关节B、大臂59、肩关节C、腰关节D和底座杆83，其中，手柄2的一端与手术辅助工具1连接，另一端与腕关节A连接，腕关节A还与小臂17的一端连接，而小臂17的另一端则与肘关节B连接在一起，肘关节B同时与大臂59的一端相连，而大臂59的另一端则与肩关节C连接，肩关节C还同时连接有腰关节D，且肩关节C与腰关节D的关节轴线相互垂直，此外，腰关节D还通过设置在其上的机架与底座杆83连接。 0061] 图2是本实用新型所述的腕关节结构示意图。 如图2所示腕关节A包括球头连接件4、球头7、球头座8、球头底盘5和球瓦11，其中，球头连接件4的下端设置一凸台，上端通过螺纹与球头7连接，球头7的表面完全贴合有球瓦ll，当球瓦11向右移动压紧球头7时，腕关节A就被锁紧了，当球瓦11向左移动远离球头7时，腕关节A就被放松了 ，且球头7设置在球头座8上，并与之相互配合，球头座8用以限制球头三个方向的平移，使其只能转动，而球头座8的下部则通过螺钉与球头底盘5连接在一起，球头底盘5用以限制球头7绕除了球头连接件4的轴线外的另外两个轴线转动的角度，且球头座8上还开有走线孔A10和走线孔B14，另外，在球头座8和球头底盘5的外表面上还设置有球头外壳9，且在球头外壳9上海装配有操作按钮6，用于控制整个支架的锁紧与放松。 而上述的手柄2的外部设置一手柄连接套筒3，手柄连接套筒3通过其内部的内孔台阶与手柄2的法兰配合连接在一起，同时通过螺纹与上述的球头连接件4连接在一起，这样当手柄连接套筒3与球头连接件4连接在一起后，手柄2的位置也就确定了 ，这样便于每次手术前将手柄2拆卸下来消毒，此外，在手柄2的上端还设置有一凹槽，所述的凹槽与球头连接件4下端的凸台相互配合。 另外，上述的小臂17的内部为空心结构，其中设置有小臂顶杆16，小臂顶杆16的左端设置有与之配合的小臂顶杆挡块18，右端则装配有锁紧螺母A13和碟簧A12，碟簧A12的端面紧压在上述的球瓦11的端面上，而小臂17的一端则通过螺钉A15连接在上述的球头座8上，当需要锁紧腕关节A时，锁紧力从小臂顶杆挡块18传递给小臂顶杆16，再传递给锁紧螺母A13和碟簧A12，从而传递给球瓦11，使得球瓦11压紧球头7，实现腕关节A的锁紧；当需要放松腕关节A时，锁紧力消失，被压縮的碟簧A12依靠弹性力把小臂顶杆16往左推，使得球瓦11与球头7的压紧力减小至0，腕关节A就实现了放松，调整锁紧螺母A13在小臂顶杆16上的位置，就可以控制锁紧力的大小，此外，小臂17上还开有走线孔C19，操作按钮6的信号线将依次通过走线孔A10、走线孔B14和走线孔C19，并进入电动锁紧支架的控制盒。 图3是本实用新型所述的肘关节与小臂的结构示意图；图4是本实用新型所述的肘关节与大臂的结构示意图。 如图3和图4所示肘关节B包括肘关节电机42、谐波减速器38、减速器座39、加速器输出盘46、肘关节轴50、大臂摩擦轮35和小臂摩擦轮32，其中，肘关节电机42与减速器座39通过螺钉G43连接在一起，在肘关节电机42的电机轴上还设置有电机套筒44，并通过顶丝A41连接固定，谐波减速器38通过其左端的输入钢轮与减速器座39的内孔配合，并通过螺钉F40与减速器座39连接固定，谐波减速器38中心的波发生器的内孔中还通过键紧密配合有电机套筒44，以传递动力，而其右端的输出钢轮则通过螺钉H45与减速器输出盘46连接，减速器输出盘46的轴端通过平键47与肘关节轴50相连，并传递动力。[0067] 所述的肘关节轴50左端设置有梯形外螺纹，并配合有六角螺母48组成丝杠螺母副，所述的六角螺母48的左端为正六角形外轮廓，其上配合有中心为正六角形孔的肘关节端盖49，六角螺母48的右端为圆形外轮廓，其与大臂摩擦轮35的圆形内孔配合，而在六角螺母48的上端面上还设置有中心推块53，中心推块53的另一端面的两侧设置有两个斜面，两个斜面分别与大臂推块56和大臂推块支撑块55的斜面配合接触，而在大臂推块支撑块55的左端面处还设置有肘关节密封盖B54，此外，在肘关节B与上述的大臂59接触的一侧还设置有关节连接件B57，所述的关节连接件B57通过螺钉J71与大臂59连接在一起，此外，上述的肘关节端盖49则通过螺钉D36和螺钉E37分别与大臂摩擦轮35和减速器座39连接在一起，其中所述的大臂摩擦轮35和小臂摩擦轮32之间还设置有摩擦环座34，其中，摩擦环座34与小臂摩擦轮32接触端开有环形槽，环形槽内设置有摩擦环33，摩擦环33与小臂摩擦轮32左端面紧密接触，而小臂摩擦轮32右端面上下两部分分别设置有小臂推块支承块31和小臂推块51，小臂推块支承块31和小臂推块51的斜面之间还设置有中心推块支承块23，中心推块支承块23的斜面与小臂推块支承块31和小臂推块51的斜面配合，而中心推块支承块23的另一端面则顺序设置有肘关节推筒28，推力球轴承27、碟簧B26、碟簧挡圈25和锁紧螺母B24，并分别相互接触，此外，上述的大臂摩擦轮35、摩擦环座34、小臂摩擦轮32、中心推块支承块23和肘关节推筒28的内孔均与肘关节轴50间隙配合，并可沿轴
9向自由滑动，推力球轴承27与肘关节肘50紧密配合，而锁紧螺母B24则与肘关节轴50右端的螺纹配合，锁紧螺母24锁紧后，肘关节轴50上的零件就不能继续向右滑动，肘关节B的右部下端还设置有关节连接件A20，其通过螺钉152与上述的小臂17连接在一起，另外，在关节连接件A20上还通过螺钉B21连接有肘关节帽22，且肘关节帽上还通过螺钉C29连接有肘关节密封盖A30。 当肘关节电机42正转时，通过电机套筒44带动谐波减速器38转动，谐波减速器38输出端带动减速器输出盘46运动，减速器输出盘46通过平键47带动肘关节轴50转动，此时由于肘关节端盖49的六角形孔限制了六角螺母48的转动，因而六角螺母48会向右移动。 而当六角螺母48推动中心推块53向上运动时，中心推块53同时推动大臂推块56和大臂推块支承块55向上运动，由于斜面的存在，大臂推块支承块55同时会产生向左的推力，压在肘关节密封盖B54上；大臂推块56同时会产生向右的推力，通过与大臂推块56内孔配合的大臂顶杆挡块58，将动力传到大臂顶杆64，大臂顶杆64另一端与肩关节顶杆70配合，肩关节顶杆70的右端装有锁紧螺母C69和碟簧C68，用于顶紧肩关节C，大臂推块56和大臂推块支承块55向上的力顶紧摩擦环座34，从而将摩擦环33顶紧在小臂摩擦轮32上，由于摩擦环33的摩擦力作用，使得连接在大臂摩擦轮35上的大臂59和连接在小臂摩擦轮32上的小臂17之间不能发生相对转动，这样就锁紧了腕关节A。 另外，小臂摩擦轮32在推力作用下向右顶紧小臂推块支承块31和小臂推块51，由于锁紧螺母B24限制了肘关节轴50上的零件向右的运动，小臂推块支承块31和小臂推块51就会受到来自中心推块支承块23的支反力的作用，从而使得小臂摩擦轮32也不能向右运动，保证了摩擦环33与小臂摩擦轮32之间的正压力以及锁紧肘关节B所需的摩擦力，还由于斜面的存在，小臂推块51会产生向下的推力，通过与小臂推块51内孔配合的小臂顶杆挡块18，将动力传到小臂顶杆16，从而实现腕关节A的锁紧，这样依靠肘关节电机42的动力就实现了肘关节B、腕关节A和肩关节C三个关节的同时锁紧，同样，电机反转时三个关节就可以同时被放松。 图5是本实用新型所述的肩关节结构示意图；图6是本实用新型所述的重力自平衡弹簧调节结构示意图。 如图5和图6所示肩关节C包括肩关节轴套73、肩关节轴75、肩关节左支架79、肩关节右支架76和肩关节压块74，其中，肩关节轴套73与大臂59通过螺钉K72连接在一起，其内孔则配合套有肩关节轴75，并组成转动副，在肩关节轴75的左右轴端分别设置有肩关节左支架79和肩关节右支架76，而所述的肩关节压块74则与肩关节轴75右端的圆弧面接触，肩关节压块74的另 一端还设置有肩关节顶杆70，在肩关节顶杆70和肩关节压块74之间还装配有碟簧C68和锁紧螺母C69，此外，在肩关节左支架79和肩关节右支架76的一侧还穿有压簧调整螺钉77，压簧调整螺钉77上套有与其间隙配合的压簧调整套筒78，而在压簧调整螺钉77的左端则设置有锁紧螺母D81。当压紧力从大臂顶杆挡块58传递到大臂顶杆64，再传递到肩关节顶杆70、锁紧螺母C69和碟簧C68后，这一压紧力就将肩关节压块74紧紧压在肩关节轴75的圆弧面上，使肩关节轴75不能转动，从而实现肩关节的锁紧。[0073] 此外，大臂59的内部为中空结构，其中设置有大臂顶杆64，大臂顶杆64的上端设置有与之配合的大臂顶杆挡块58，右端则与上述的肩关节顶杆70相互配合，在大臂顶杆64的上下两端的外圆周上还设置有压簧套筒A60和压簧套筒B65，两个压簧套筒的大端面相 对设置，且其间设置有压簧62，另外，在压簧套筒A60和压簧套筒B65分别通过圆柱销A61 和圆柱销B66固定在大臂顶杆64上，且圆柱销B66上还设置有滑轮67，而一钢丝绳63 —端 固定在圆柱销A61上，并通过上述的滑轮67、大臂顶杆64和大臂59，其另一端穿过上述的 压簧调整螺钉77和压簧调整套筒78的小孔并固定。当将钢丝绳63向外拉时，钢丝绳63 就会带着圆柱销A61和压簧套筒A60向左运动，从而使压簧62被压縮，产生一定的弹力，这 一弹力就可以用于防止大臂59以及与大臂59连接的肘关节B因为重力作用而向图5所示 的左上方(或图l所示的右下方)倾倒，起到平衡重力的作用。 如图6所示，所述的钢丝绳63穿过压簧调整螺钉77和压簧调整套筒78上的小孔， 当压簧调整螺钉77转动时，就将钢丝绳63缠绕在压簧调整套筒78上，就会继续压縮压簧 62，从而增大平衡重力的弹簧力，钢丝绳63调整好了以后，就可以将压簧调整螺钉77左端 的锁紧螺母81D用顶丝B80锁紧，使得压簧调整螺钉77不能转动。 图7是本实用新型所述的腰关节与底座结构示意图。 如图7所示所述的腰关节D包括腰关节轴88、锁紧螺母E87、航插板90、关节连 接件C89、腰关节上套筒91、腰关节下套筒92、腰关节电机93、底座连接板86和底座连接轴 84，其中，锁紧螺母E87与腰关节轴88上端通过外螺纹连接，锁紧螺母E87下部为航插板 90，用于安装航空插头，而关节连接件C89的内孔则与腰关节轴88紧密配合，其同时与上述 的航插板90的下表面接触，用于连接腰关节D和肩关节C，腰关节轴88的下部设置有腰关 节上套筒91，其下部与底座连接板86的上表面连接，而底座连接板86的下表面则与腰关节 下套筒92连接，在底座连接板86的一端还通过螺钉L85连接有底座连接轴84，底座连接轴 84的下部与底座杆83通过螺纹连接，底座杆83上还设置有顶丝C82，当将顶丝C82拧入底 座杆83侧面的顶丝孔后，底座连接轴84与底座杆83就可靠的连接在一起了，而所述的腰 关节电机93则通过螺钉与腰关节下套筒92固定连接，腰关节电机93是腰关节D锁紧和放 松的动力源。 以上已以较佳实施例公开了本实用新型，然其并非用以限制本实用新型，凡采用 等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种用于辅助外科手术的电动锁紧支架，其特征在于包括手柄(2)、腕关节(A)、小臂(17)、肘关节(B)、大臂(59)、肩关节(C)、腰关节(D)和底座杆(83)，其中，手柄(2)的一端与手术辅助工具(1)连接，另一端与腕关节(A)连接，腕关节(A)还与小臂(17)的一端连接，而小臂(17)的另一端则与肘关节(B)连接在一起，肘关节(B)同时与大臂(59)的一端相连，而大臂(59)的另一端则与肩关节(C)连接，肩关节(C)还同时连接有腰关节(D)，且肩关节(C)与腰关节(D)的关节轴线相互垂直，此外，腰关节(D)还通过设置在其上的机架与底座杆(83)连接。
2. 根据权利要求1所述的一种用于辅助外科手术的电动锁紧支架，其特征在于所述的腕关节(A)包括球头连接件(4)、球头(7)、球头座(8)、球头底盘(5)和球瓦(ll)，其中，球头连接件(4)的下端设置一凸台，上端通过螺纹与球头(7)连接，球头(7)的表面完全贴合有球瓦(ll)，且球头(7)设置在球头座(8)上，并与之相互配合，而球头座(8)的下部则通过螺钉与球头底盘(5)连接在一起，且球头座(8)上还开有走线孔A(IO)和走线孔B(14)，另外，在球头座(8)和球头底盘(5)的外表面上还设置有球头外壳(9)，且在球头外壳(9)上海装配有操作按钮(6)。
3. 根据权利要求2所述的一种用于辅助外科手术的电动锁紧支架，其特征在于所述的手柄(2)的外部设置一手柄连接套筒(3)，手柄连接套筒(3)通过其内部的内孔台阶与手柄(2)的法兰配合连接在一起，同时通过螺纹与上述的球头连接件(4)连接在一起，此外，在手柄(2)的上端还设置有一凹槽，所述的凹槽与球头连接件(4)下端的凸台相互配合。
4. 根据权利要求2所述的一种用于辅助外科手术的电动锁紧支架，其特征在于所述的小臂(17)的内部为空心结构，其中设置有小臂顶杆(16)，小臂顶杆(16)的左端设置有与之配合的小臂顶杆挡块(18)，右端则装配有锁紧螺母A(13)和碟簧A(12)，碟簧A(12)的端面紧压在上述的球瓦(11)的端面上，而小臂(17)的一端则通过螺钉A(15)连接在上述的球头座(8)上，此外，小臂(17)上还开有走线孔C(19)。
5. 根据权利要求1所述的一种用于辅助外科手术的电动锁紧支架，其特征在于，所述的肘关节(B)包括肘关节电机(42)、谐波减速器(38)、减速器座(39)、加速器输出盘(46)、肘关节轴(50)、大臂摩擦轮(35)和小臂摩擦轮(32)，其中，肘关节电机(42)与减速器座(39)通过螺钉G(43)连接在一起，在肘关节电机(42)的电机轴上还设置有电机套筒(44)，并通过顶丝A(41)连接固定，谐波减速器(38)通过其左端的输入钢轮与减速器座(39)的内孔配合，并通过螺钉F(40)与减速器座(39)连接固定，谐波减速器(38)中心的波发生器的内孔中还通过键紧密配合有电机套筒(44)，而其右端的输出钢轮则通过螺钉H(45)与减速器输出盘(46)连接，减速器输出盘(46)的轴端通过平键(47)与肘关节轴(50)相连，所述的肘关节轴(50)左端设置有梯形外螺纹，并配合有六角螺母(48)组成丝杠螺母副，所述的六角螺母(48)的左端为正六角形外轮廓，其上配合有中心为正六角形孔的肘关节端盖(49)，六角螺母(48)的右端为圆形外轮廓，其与大臂摩擦轮(35)的圆形内孔配合，而在六角螺母(48)的上端面上还设置有中心推块(53)，中心推块(53)的另一端面的两侧设置有两个斜面，两个斜面分别与大臂推块(56)和大臂推块支撑块(55)的斜面配合接触，而在大臂推块支撑块(55)的左端面处还设置有肘关节密封盖B(54)，此外，在肘关节(B)与上述的大臂(59)接触的一侧还设置有关节连接件B(57)，所述的关节连接件B(57)通过螺钉J(71)与大臂(59)连接在一起，此外，上述的肘关节端盖(49)则通过螺钉D(36)和螺钉E(37)分别与大臂摩擦轮(35)和减速器座(39)连接在一起，其中所述的大臂摩擦轮(35)和小臂摩擦轮(32)之间还设置有摩擦环座(34)，其中，摩擦环座(34)与小臂摩擦轮(32)接触端开有环形槽，环形槽内设置有摩擦环(33)，摩擦环(33)与小臂摩擦轮(32)左端面紧密接触，而小臂摩擦轮(32)右端面上下两部分分别设置有小臂推块支承块(31)和小臂推块(51)，小臂推块支承块(31)和小臂推块(51)的斜面之间还设置有中心推块支承块(23)，中心推块支承块(23)的斜面与小臂推块支承块(31)和小臂推块(51)的斜面配合，而中心推块支承块(23)的另一端面则顺序设置有肘关节推筒(28)，推力球轴承(27)、碟簧B(26)、碟簧挡圈(25)和锁紧螺母B(24)，并分别相互接触，此外，上述的大臂摩擦轮(35)、摩擦环座(34)、小臂摩擦轮(32)、中心推块支承块(23)和肘关节推筒(28)的内孔均与肘关节轴(50)间隙配合，推力球轴承(27)与肘关节肘(50)紧密配合，而锁紧螺母B(24)则与肘关节轴(50)右端的螺纹配合，肘关节(B)的右部下端还设置有关节连接件A(20)，其通过螺钉I(52)与上述的小臂(17)连接在一起，另外，在关节连接件A(20)上还通过螺钉B(21)连接有肘关节帽(22)，且肘关节帽上还通过螺钉C(29)连接有肘关节密封盖A(30)。
6. 根据权利要求6所述的一种用于辅助外科手术的电动锁紧支架，其特征在于，所述的肩关节(C)包括肩关节轴套(73)、肩关节轴(75)、肩关节左支架(79)、肩关节右支架(76)和肩关节压块(74)，其中，肩关节轴套(73)与大臂(59)通过螺钉K(72)连接在一起，其内孔则配合套有肩关节轴(75)，并组成转动副，在肩关节轴(75)的左右轴端分别设置有肩关节左支架(79)和肩关节右支架(76)，而所述的肩关节压块(74)则与肩关节轴(75)右端的圆弧面接触，肩关节压块(74)的另一端还设置有肩关节顶杆(70)，在肩关节顶杆(70)和肩关节压块(74)之间还装配有碟簧C(68)和锁紧螺母C(69)，此外，在肩关节左支架(79)和肩关节右支架(76)的一侧还穿有压簧调整螺钉(77)，压簧调整螺钉(77)上套有与其间隙配合的压簧调整套筒(78)，而在压簧调整螺钉(77)的左端则设置有锁紧螺母D(81)。
7. 根据权利要求6所述的一种用于辅助外科手术的电动锁紧支架，其特征在于，所述的大臂(59)的内部为中空结构，其中设置有大臂顶杆(64)，大臂顶杆(64)的上端设置有与之配合的大臂顶杆挡块(58)，右端则与上述的肩关节顶杆(70)相互配合，在大臂顶杆(64)的上下两端的外圆周上还设置有压簧套筒A(60)和压簧套筒B(65)，两个压簧套筒的大端面相对设置，且其间设置有压簧(62)，另外，在压簧套筒A(60)和压簧套筒B(65)分别通过圆柱销A(61)和圆柱销B(66)固定在大臂顶杆(64)上，且圆柱销B(66)上还设置有滑轮(67)，而一钢丝绳(63) —端固定在圆柱销A(61)上，并通过上述的滑轮(67)、大臂顶杆(64)和大臂(59)，其另一端穿过上述的压簧调整螺钉(77)和压簧调整套筒(78)的小孔并固定。
8. 根据权利要求1所述的一种用于辅助外科手术的电动锁紧支架，其特征在于，所述的腰关节(D)包括腰关节轴(88)、锁紧螺母E(87)、航插板(90)、关节连接件C(89)、腰关节上套筒(91)、腰关节下套筒(92)、腰关节电机(93)、底座连接板(86)和底座连接轴(84)，其中，锁紧螺母E(87)与腰关节轴(88)上端通过外螺纹连接，锁紧螺母E(87)下部为航插板(90)，而关节连接件C(89)的内孔则与腰关节轴(88)紧密配合，其同时与上述的航插板(90)的下表面接触，腰关节轴(88)的下部设置有腰关节上套筒(91)，其下部与底座连接板(86)的上表面连接，而底座连接板(86)的下表面则与腰关节下套筒(92)连接，在底座连接板(86)的一端还通过螺钉L(85)连接有底座连接轴(84)，底座连接轴(84)的下部与底座杆(83)通过螺纹连接，底座杆(83)上还设置有顶丝C(82)，而所述的腰关节电机(93)则通过螺钉与腰关节下套筒(92)固定连接。
专利摘要本实用新型公开了一种用于辅助外科手术的电动锁紧支架，包括手柄、腕关节、小臂、肘关节、大臂、肩关节、腰关节和底座杆，其中，手柄的一端与手术辅助工具连接，另一端与腕关节连接，腕关节还与小臂的一端连接，而小臂的另一端则与肘关节连接在一起，肘关节同时与大臂的一端相连，而大臂的另一端则与肩关节连接，肩关节还同时连接有腰关节，且肩关节与腰关节的关节轴线相互垂直，此外，腰关节还通过设置在其上的机架与底座杆连接。本实用新型具有4个关节、6个自由度，位置和姿态解耦，末端点工作空间大，完全可以满足胸腹等外科手术的需求，此外，本实用新型操作十分轻便、结构简单，成本低廉，且重力自平衡机构可以根据末端负载不同而进行调整。
文档编号A61B19/00GK201544225SQ200920257160
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者刘荣, 张建伟, 李超, 程胜 申请人:昆山市工业技术研究院有限责任公司