一种手术中取物机器人的制作方法

本发明涉及医疗器械，具体而言，涉及一种手术中取物机器人。

背景技术：

在手术中，医务人员从医患体内取物体，如棉球、纱布、其他体内多余物，常用手、镊子、剪刀，此类工具不易且不便将体内多余物完全取尽，或者，将体内多余物完全取尽比较麻烦。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题：手术中的医务人员不易或不便将病患体内多余物完全取尽。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种手术中取物机器人，包括底座体、枢接在底座体上的腰转部件、枢接在腰转部件上的大臂、安装在大臂上的操作手、固定在大臂上的小臂、安装在小臂上的机械爪手，腰转部件绕底座体转动，大臂绕腰转部件转动；

所述机械爪手包括爪手机架、铰接在爪手机架上的两对爪手、安装在爪手机架上用于驱动两对爪手动作的爪手驱动机构；

所述爪手驱动机构包括支架体、第一锁紧体、第二锁紧体；所述支架体上设有曲柄摇杆驱动机构，曲柄摇杆驱动机构包括与爪手机架滑动配合的滑杆、与滑杆铰接的第一连杆和第二连杆、与滑杆铰接的伸缩杆、曲柄摇杆机构；所述第一连杆与第一锁紧体铰接，第二连杆与第二锁紧体铰接，曲柄摇杆机构中的摇杆中空，伸缩杆活动插设在摇杆中；支架体上设有对第一锁紧体和第二锁紧体的升降进行导向的导向杆；

所述两对爪手中的第一对爪手中的两个爪手左右对称设置，两对爪手中的第二对爪手中的两个爪手前后对称设置，第一对爪手中的两个爪手的底部开设倾斜设置的第一滑行槽，第二对爪手中的两个爪手的底部开设倾斜设置的第二滑行槽，所述第一锁紧体的顶部设有与第一滑行槽滑动配合的第一滑销，第二锁紧体的顶部设有与第二滑行槽滑动配合的第二滑销。

按上述技术方案，本发明所述一种手术中取物机器人的工作原理如下：第一，医务人员手握操纵手，旋转大臂或腰转部件，使小臂上的机械爪手处于待取物体处；第二，曲柄摇杆机构中的摇杆摆动，摇杆通过伸缩杆驱动滑杆相对爪手机架作横向移动，第一连杆驱动第一锁紧体下降，第二连杆驱动第二锁紧体上升，第一锁紧体带动第一滑销下降，由于第一滑行槽倾斜设置，因此，竖直下降的第一滑销可驱使第一对爪手中任一爪手围绕其与爪手机架的铰接处旋转，如此，第一对爪手作相向摆动；同时，第二锁紧体带动第二滑销上升，由于第二滑行槽倾斜设置(第二滑行槽倾斜的方向与第一滑行槽倾斜的方向相反)，因此，竖直上升的第二滑销驱使第二对爪手中任一爪手围绕其与爪手机架的铰接处旋转，如此，第二对爪手作相向摆动；至此，两对爪手呈收拢状，用于抓取物体，此时，摇杆摆动至最左端且停留在最左端；第三，在医务人员通过操作手将物体移出医患身体后，曲柄摇杆机构中的摇杆再次动作，从最左端摆动至最右端，驱动滑杆作反向的横向移动，第一连杆驱动第一锁紧体上升，第二连杆驱动第二锁紧体下降，第一锁紧体带动第一滑销上升，同时，第二锁紧体带动第二滑销下降，两对爪手呈收张开状，用于释放抓取的物体。

通过上述技术方案，第一对爪手连接第一锁紧体，第二对爪手连接第二锁紧体，曲柄摇杆机构通过第一连杆和第二连杆驱动第一锁紧体和第二锁紧体作反向的移动，使第一对爪手和第二对爪手同时动作且运动幅度相同，便于准确和完全地抓取病患体内物体。上述机械爪手配合可转动的腰转部件和大臂，方便医务人员从病患体内取物。

作为本发明对机械爪手的一种说明，所述爪手机架包括安装在小臂前端的爪手机架底板、竖直设置在爪手机架底板上的爪手机架支撑杆、固定在爪手机架支撑杆顶部的爪手机架顶板；所述爪手驱动机构安装在爪手机架底板上且位于爪手机架顶板的下方，所述爪手机架顶板上开设四个铰接孔，两对爪手中的四个爪手相应地铰接在四个铰接孔内。按上述说明，每个铰接孔内固定有铰接销，四个爪手以一对一的方式通过铰接销铰接在四个铰接孔内。任一爪手的底端位于铰接孔的下方，即，倾斜的第一滑行槽和第二滑行槽均位于铰接孔的下方。

作为本发明对机械爪手的一种说明，所述爪手机架上设有集成的摄像头和照明装置，所述集成的摄像头和照明装置位于两对爪手之间。所述摄像头与显示器电连接，在照明装置的照明下，医务人员可从显示器上观察到位于机械爪手前方的物体。

作为本发明对机械爪手的一种说明，所述支架体包括底座、支板；所述底座固定设置在爪手机架上，所述导向杆固定在底座上，所述支板水平固定在导向杆的顶部；所述第一锁紧体包括第一升降底盘、一对第一导向柱、第一锁紧块、第一凹形块；所述第一连杆铰接在第一升降底盘上，第一升降底盘开设第一导向槽口，所述第一导向槽口与导向杆滑动配合；所述一对第一导向柱竖直设置在第一升降底盘上，所述支板上开设一对第一导向孔，一对第一导向柱以一对一的方式配合在一对第一导向孔内，所述第一锁紧块安装在第一导向柱的顶部，所述第一凹形块安装在第一锁紧块的顶部，所述第一滑销安装在第一凹形块的顶部；所述第二锁紧体包括第二升降底盘、第二导向柱、锁紧盘、第二凹形块；所述第二连杆铰接在第二升降底盘上，第二升降底盘开设第二导向槽口，所述第二导向槽口与导向杆滑动配合；所述第二导向柱竖直设置在第二升降底盘上，第二升降底盘位于第一升降底盘的下方；所述第一升降底盘开设第二导向孔，所述支板上开设第三导向孔，所述第二导向柱向上穿过第二导向孔和第三导向孔；所述锁紧盘水平安装在第二导向柱的顶部，所述第二凹形块安装在锁紧盘上，所述第二滑销安装在第二凹形块的顶部；所述锁紧盘上开设第四导向孔，所述第一导向柱穿过第四导向孔，所述第一锁紧块位于锁紧盘的上方。

按上述说明，曲柄摇杆机构中的摇杆同时驱动第一连杆和第二连杆动作，第一连杆驱动第一升降底盘升降，第二连杆驱动第二升降底盘升降，第一升降底盘的升降在第一导向槽口和导向杆的导向下进行，第二升降底盘的升降在第二导向槽口和导向杆的导向下进行。

作为本发明对机械爪手的一种说明，所述爪手机架上设有横向导向块，横向导向块开设横向导向槽，第一升降底盘位于横向导向块的上方，第二升降底盘位于横向导向块的下方，所述滑杆上设有方形滑块，方形滑块与横向导向槽滑动配合；所述曲柄摇杆机构中的摇杆铰接在支架体的底座上，曲柄摇杆机构中的曲柄与第一电机联接，第一电机安装在底座上。按上述说明，滑杆通过其上的方形滑块在横向导向槽内滑动。

作为本发明对底座体的一种说明，所述底座体上设有左右对称的第一水平导轨和第二水平导轨，第一水平导轨上滑动配合有第一水平滑块，第二水平导轨上滑动配合有第二水平滑块，所述腰转部件水平横向设置，腰转部件的左右两端呈圆柱状，腰转部件的左端枢接在第一水平滑块内，腰转部件的右端枢接在第二水平滑块内；所述大臂竖直设置，大臂的底端枢接在腰转部件的中部，所述操作手安装在大臂的顶端，所述小臂固定在大臂的中部，小臂呈L形，所述机械爪手安装在小臂的顶部。按上述说明，腰转部件可沿第一水平导轨和第二水平导轨移动，以增加机械爪手的运动空间。

作为本发明对底座体的一种说明，所述底座体上设有刹车结构，刹车结构包括固定在底座体上的一对支板、枢接在一对支板上的刹车杆、一端与刹车杆固定连接的刹车旋转组件、一端与刹车旋转组件另一端铰接的刹车连接组件、与刹车连接组件另一端铰接的杠杆组件，杠杆组件的中部铰接在支板上，所述刹车杆的横截面呈正六边形；所述第二水平滑块上设有制动板，制动板与第二水平滑块通过伸缩弹簧连接，制动板位于腰转部件右端面的旁侧，所述刹车杆紧贴制动板。按上述说明，医务人员按压杠杆组件的一端，杠杆组件围绕其与支板铰接处翘动，杠杆组件通过刹车连接组件带动刹车旋转组件旋转，刹车旋转组件驱动刹车杆旋转，刹车杆的棱线朝左而抵在制动板上，进而，制动板的左侧抵在腰转部件右端面上，对腰转部件进行制动；当工作人员按压杠杆组件的另一端而使杠杆组件复位时，杠杆组件通过刹车连接组件带动刹车旋转组件反向旋转，刹车旋转组件驱动刹车杆反向旋转，刹车杆的棱线离开制动板而不再驱使制动板向左移动而制动腰转部件。

上述刹车结构中，所述刹车旋转组件包括与刹车杆固定连接的刹车旋转座、与刹车旋转座固定连接的刹车旋转杆；所述刹车连接组件包括与刹车旋转杆铰接的第二刹车连接杆、与第二刹车连接杆固定连接的第一刹车连接杆；所述杠杆组件包括与第一刹车连接杆铰接的刹车支座、与刹车支座固定连接的刹车衬板，所述刹车支座铰接在支板上。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明一种手术中取物机器人的结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为图1中机械爪手30的结构示意图；

图4为图3中第一对爪手51中任一爪手的结构示意图；

图5为图3中第二对爪手52中任一爪手的结构示意图；

图6为图3中第一凹形块625的结构示意图。

图中符号说明：

10、底座体；11、第一水平导轨；12、第二水平导轨；13、第一水平滑块；14、第二水平滑块；140、制动板；

21、腰转部件；22、大臂；23、操作手；24、小臂；

30、机械爪手；

40、爪手机架；41、爪手机架底板；42、爪手机架支撑杆；43、爪手机架顶板；44、摄像头和照明装置；45、横向导向块；

50、两对爪手；51、第一对爪手；511、第一滑行槽；512、第一铰接孔；52、第二对爪手；521、第二滑行槽；522、第二铰接孔；

60、爪手驱动机构；613、导向杆；614、底座；615、支板；621、第一滑销；622、第一升降底盘；623、第一导向柱；624、第一锁紧块；625、第一凹形块；626、第一导向槽口；632、第二升降底盘；633、第二导向柱；634、锁紧盘；635、第二凹形块；636、第二导向槽口；641、滑杆；642、第一连杆；643、第二连杆；644、伸缩杆；645、摇杆；646、第一电机；

70、刹车结构；701、支板；71、刹车杆；72、刹车旋转组件；721、刹车旋转座；722、刹车旋转杆；73、刹车连接组件；731、第一刹车连接杆；732、第二刹车连接杆；74、杠杆组件；741、刹车支座；742、刹车衬板。

具体实施方式

如图1，一种手术中取物机器人，包括底座体10、枢接在底座体上的腰转部件21、枢接在腰转部件上的大臂22、安装在大臂上的操作手23、固定在大臂上的小臂24、安装在小臂上的机械爪手30，腰转部件绕底座体转动，大臂绕腰转部件转动。

结合图3至图6，所述机械爪手包括爪手机架40、铰接在爪手机架上的两对爪手50、安装在爪手机架上用于驱动两对爪手动作的爪手驱动机构60。所述爪手驱动机构包括支架体、第一锁紧体、第二锁紧体；所述支架体上设有曲柄摇杆驱动机构，曲柄摇杆驱动机构包括与爪手机架滑动配合的滑杆641、与滑杆铰接的第一连杆642和第二连杆643、与滑杆铰接的伸缩杆644、曲柄摇杆机构；所述第一连杆与第一锁紧体铰接，第二连杆与第二锁紧体铰接，曲柄摇杆机构中的摇杆645中空，伸缩杆活动插设在摇杆中；支架体上设有对第一锁紧体和第二锁紧体的升降进行导向的导向杆613。所述两对爪手中的第一对爪手51中的两个爪手左右对称设置，两对爪手中的第二对爪手52中的两个爪手前后对称设置，第一对爪手中的两个爪手的底部开设倾斜设置的第一滑行槽511，第二对爪手中的两个爪手的底部开设倾斜设置的第二滑行槽521，所述第一锁紧体的顶部设有与第一滑行槽滑动配合的第一滑销621，第二锁紧体的顶部设有与第二滑行槽滑动配合的第二滑销。

机械爪手30中，所述爪手机架40包括安装在小臂前端的爪手机架底板41、竖直设置在爪手机架底板上的爪手机架支撑杆42、固定在爪手机架支撑杆顶部的爪手机架顶板43；所述爪手驱动机构60安装在爪手机架底板上且位于爪手机架顶板的下方，所述爪手机架顶板上开设四个铰接孔，两对爪手中的四个爪手相应地铰接在四个铰接孔内。

机械爪手30中，所述爪手机架上设有集成的摄像头和照明装置44，所述集成的摄像头和照明装置位于两对爪手之间。

机械爪手30中，所述支架体包括底座614、支板615；所述底座固定设置在爪手机架40上，所述导向杆613固定在底座上，所述支板水平固定在导向杆的顶部。所述第一锁紧体包括第一升降底盘622、一对第一导向柱623、第一锁紧块624、第一凹形块625；所述第一连杆642铰接在第一升降底盘上，第一升降底盘开设第一导向槽口626，所述第一导向槽口与导向杆滑动配合；所述一对第一导向柱竖直设置在第一升降底盘上，所述支板上开设一对第一导向孔，一对第一导向柱以一对一的方式配合在一对第一导向孔内，所述第一锁紧块安装在第一导向柱的顶部，所述第一凹形块安装在第一锁紧块的顶部，所述第一滑销621安装在第一凹形块的顶部。所述第二锁紧体包括第二升降底盘632、第二导向柱633、锁紧盘634、第二凹形块635；所述第二连杆643铰接在第二升降底盘上，第二升降底盘开设第二导向槽口636，所述第二导向槽口与导向杆滑动配合；所述第二导向柱竖直设置在第二升降底盘上，第二升降底盘位于第一升降底盘的下方；所述第一升降底盘开设第二导向孔，所述支板上开设第三导向孔，所述第二导向柱向上穿过第二导向孔和第三导向孔；所述锁紧盘水平安装在第二导向柱的顶部，所述第二凹形块安装在锁紧盘上，所述第二滑销安装在第二凹形块的顶部；所述锁紧盘上开设第四导向孔，所述第一导向柱穿过第四导向孔，所述第一锁紧块位于锁紧盘的上方。

机械爪手30中，所述爪手机架40上设有横向导向块45，横向导向块开设横向导向槽，第一升降底盘622位于横向导向块的上方，第二升降底盘632位于横向导向块的下方，所述滑杆641上设有方形滑块，方形滑块与横向导向槽滑动配合；所述曲柄摇杆机构中的摇杆645铰接在支架体的底座614上，曲柄摇杆机构中的曲柄与第一电机646联接，第一电机安装在底座上。

如图1，所述底座体10上设有左右对称的第一水平导轨11和第二水平导轨12，第一水平导轨上滑动配合有第一水平滑块13，第二水平导轨上滑动配合有第二水平滑块14，所述腰转部件21水平横向设置，腰转部件的左右两端呈圆柱状，腰转部件的左端枢接在第一水平滑块内，腰转部件的右端枢接在第二水平滑块内；所述大臂22竖直设置，大臂的底端枢接在腰转部件的中部，所述操作手23安装在大臂的顶端，所述小臂24固定在大臂的中部，小臂呈L形，所述机械爪手30安装在小臂的顶部。

结合图1、图2，所述底座体10上设有刹车结构70，刹车结构包括固定在底座体上的一对支板701、枢接在一对支板上的刹车杆71、一端与刹车杆固定连接的刹车旋转组件72、一端与刹车旋转组件另一端铰接的刹车连接组件73、与刹车连接组件另一端铰接的杠杆组件74，杠杆组件的中部铰接在支板上，所述刹车杆的横截面呈正六边形；所述第二水平滑块14上设有制动板140，制动板与第二水平滑块通过伸缩弹簧连接，制动板位于腰转部件21右端面的旁侧，所述刹车杆紧贴制动板。

刹车结构70中，所述刹车旋转组件72包括与刹车杆71固定连接的刹车旋转座721、与刹车旋转座固定连接的刹车旋转杆722；所述刹车连接组件73包括与刹车旋转杆铰接的第二刹车连接杆732、与第二刹车连接杆固定连接的第一刹车连接杆731；所述杠杆组件74包括与第一刹车连接杆铰接的刹车支座741、与刹车支座固定连接的刹车衬板742，所述刹车支座铰接在支板701上。

实际操作中，本发明所述一种手术中取物机器人的工作流程如下：

第一，医务人员手握操纵手23，旋转大臂22或腰转部件21，或者使腰转部件21沿第一水平导轨11和第二水平导轨12平移，使小臂24上的机械爪手30接近待取物体处。

第二，曲柄摇杆机构中的摇杆645摆动，摇杆通过伸缩杆644驱动滑杆641在爪手机架40上的横向导向块45的横向导向槽作横向移动，第一连杆642驱动第一锁紧体下降，第二连杆643驱动第二锁紧体上升，第一锁紧体带动第一滑销621下降，由于第一滑行槽511倾斜设置，因此，竖直下降的第一滑销可驱使第一对爪手51中任一爪手围绕其与爪手机架40的铰接处旋转，如此，第一对爪手51作相向摆动；同时，第二锁紧体带动第二滑销上升，由于第二滑行槽倾斜设置(第二滑行槽倾斜的方向与第一滑行槽倾斜的方向相反)，因此，竖直上升的第二滑销驱使第二对爪手52中任一爪手围绕其与爪手机架40的铰接处旋转，如此，第二对爪手作相向摆动；至此，两对爪手呈收拢状，用于抓取物体，此时，摇杆645摆动至最左端且停留在最左端。

第三，在医务人员通过操作手23将物体移出医患身体后，曲柄摇杆机构中的摇杆645再次动作，从最左端摆动至最右端，驱动滑杆641作反向的横向移动，第一连杆642驱动第一锁紧体上升，第二连杆643驱动第二锁紧体下降，第一锁紧体带动第一滑销621上升，同时，第二锁紧体带动第二滑销下降，两对爪手呈收张开状，用于释放抓取的物体。

以上内容仅为本发明的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。