手术机器人驱动轮的旋转限位机构的制作方法

本实用新型属于医疗器械技术领域，涉及一种驱动轮旋转限位机构，特别是一种手术机器人驱动轮的旋转限位机构。

背景技术：

随着机器人技术的应用和发展，特别是计算技术的发展，医用手术机器人在临床中的作用越来越受到人们的重视。微创手术机器人可以减轻医生在手术过程中的体力劳动，同时达到精准手术目的，使患者微创伤、失血少、术后感染少、术后恢复快。微创手术机器人系统通常使用主从式控制模式：操作者在对主手进行操作时，其手部运动会带动主手随之运动，主手关节处传感器可以测量运动信息，再通过主从控制算法将主手的运动映射到从手主动臂，从手主动臂各关节被动运动，带动手术器械实现相应运动。微创手术机器人主动臂关键组成部分主要包括远程运动中心机构和手术器械，其机械结构的设计优劣直接影响了微创手术机器人的性能，也制约着系统中其他部件的研发与设计。

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一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供刀杆穿过的远心点，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驱动组件。驱动组件包括驱动轮、传动轮和各传动带，在旋转时，要始终保证前段臂与固定臂平行，因此需对驱动轮的旋转角度需要进行限制。

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，提出了一种限位效果好的手术机器人驱动轮的旋转限位机构。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

本手术机器人驱动轮的旋转限位机构，设于手术机器人的固定臂与驱动轮之间，固定臂内穿设有由电机驱动的驱动轴，所述的驱动轮同轴固定在驱动轴上，其特征在于，旋转限位机构包括设于电机末端的用于约束电机转轴旋转角度的绝对值编码器，所述的驱动轮与固定臂之间还设有当绝对值编码器失效后用于二次约束驱动轮旋转角度的约束组件，驱动轮在约束组件约束下所能旋转的角度大于驱动轮在绝对值编码器约束下所能旋转的角度。

在上述的手术机器人驱动轮的旋转限位机构中，所述的约束组件包括固定在固定臂上的行程开关一、行程开关二和固定在驱动轮上的限位块，所述的驱动轮在绝对值编码器约束下所能旋转角度的中线沿固定臂的长度方向延伸，所述的行程开关一与行程开关二沿该中线对称设置，当驱动轮旋转时所述的限位块可分别抵靠在行程开关一与行程开关二。

当绝对值编码器失效后，驱动轮旋转的角度变大，此时由约束组件来约束驱动轮的旋转角度，控制方法：当限位块撞击到行程开关一上时，行程开关一闭合，将信号传递给控制中心，由控制中心控制电机停止，当限位块撞击到行程开关二上时，行程开关二闭合，将信号传递给控制中心，由控制中心控制电机停止。

在上述的手术机器人驱动轮的旋转限位机构中，所述的行程开关一与行程开关二分别沿驱动轮的切线方向延伸，所述的限位块沿驱动轮的径向向外延伸至行程开关一与行程开关二之间。

这样设置可保证限位块旋转到位后能与行程开关一或行程开关二垂直接触，使其能顺利闭合。

在上述的手术机器人驱动轮的旋转限位机构中，所述的限位块呈条状且通过螺栓固定在驱动轮的端部。

在上述的手术机器人驱动轮的旋转限位机构中，所述的驱动轮与固定臂之间还设有当约束组件失效后用于三次约束驱动轮旋转角度的限位组件，所述的驱动轮在限位组件约束下所能旋转的角度大于驱动轮在约束组件约束下所能旋转的角度。

在上述的手术机器人驱动轮的旋转限位机构中，所述的限位组件包括设于固定臂上的限位凸起一和限位凸起二，所述的限位凸起一与限位凸起二沿上述的中线对称设置，所述的限位块延伸至限位凸起一和限位凸起二之间。

限位凸起一和限位凸起二沿驱动轮的轴向向外凸出，限位块随着驱动轮的转动可分别抵靠在限位凸起一或限位凸起二上。

在上述的手术机器人驱动轮的旋转限位机构中，所述的限位凸起一与限位凸起二位于驱动轮的圆周侧，所述的行程开关一设于限位凸起一上，所述的行程开关二设于限位凸起二上，所述限位块靠近驱动轮的一侧至固定臂的垂直距离小于限位凸起一表面至固定臂的垂直距离，所述限位块远离驱动轮的一侧至固定臂的垂直距离大于行程开关一至固定臂的垂直距离。

正常情况下，位于电机末端的绝对值编码器可以约束驱动轮的旋转角度，限制驱动轮在该角度内来回旋转。当绝对值编码器失效后，限位块会撞到行程开关一或行程开关二上，从而控制电机的停止。当约束组件失效时，限位块会撞到限位凸起一或限位凸起二上，限死驱动轮的运动范围，电机堵转。

与现有技术相比，本手术机器人驱动轮的旋转限位机构具有以下优点：其结构设计合理，占用空间小，安装调试方便，能有效将驱动轮限制在指定的角度范围内，而且其通过三重限位：绝对值编码器、约束组件和限位组件，对驱动轮的限位效果好。

附图说明

图1是本实用新型提供的较佳实施例的结构示意图。

图2是本实用新型提供的较佳实施例的使用状态图。

图3是本实用新型提供的驱动轮所能旋转角度的示意图。

图中，1、固定臂；2、驱动轮；3、行程开关一；4、行程开关二；5、限位块；6、限位凸起一；7、限位凸起二；α、驱动轮2在绝对值编码器约束下所能旋转的角度；β、驱动轮2在约束组件约束下所能旋转的角度；γ、驱动轮2在限位组件约束下所能旋转的角度。

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。

本手术机器人驱动轮2的旋转限位机构，设于如图2所示的手术机器人的固定臂1与驱动轮2之间，固定臂1内穿设有由电机驱动的驱动轴，驱动轮2同轴固定在驱动轴上。旋转限位机构包括设于电机末端的用于约束电机转轴旋转角度的绝对值编码器，如图1所示，驱动轮2与固定臂1之间还设有当绝对值编码器失效后用于二次约束驱动轮2旋转角度的约束组件，如图3所示，驱动轮2在约束组件约束下所能旋转的角度β大于驱动轮2在绝对值编码器约束下所能旋转的角度α。

如图1所示，约束组件包括固定在固定臂1上的行程开关一3、行程开关二4和固定在驱动轮2上的限位块5，驱动轮2在绝对值编码器约束下所能旋转角度的中线沿固定臂1的长度方向延伸，行程开关一3与行程开关二4沿该中线对称设置，当驱动轮2旋转时限位块5可分别抵靠在行程开关一3与行程开关二4。

当绝对值编码器失效后，驱动轮2旋转的角度变大，此时由约束组件来约束驱动轮2的旋转角度，控制方法：当限位块5撞击到行程开关一3上时，行程开关一3闭合，将信号传递给控制中心，由控制中心控制电机停止，当限位块5撞击到行程开关二4上时，行程开关二4闭合，将信号传递给控制中心，由控制中心控制电机停止。

如图1所示，行程开关一3与行程开关二4分别沿驱动轮2的切线方向延伸，限位块5沿驱动轮2的径向向外延伸至行程开关一与行程开关二4之间。这样设置可保证限位块5旋转到位后能与行程开关一3或行程开关二4垂直接触，使其能顺利闭合。

如图1所示，限位块5呈条状且通过两颗螺栓固定在驱动轮2的端部。

本实施例中，驱动轮2与固定臂1之间还设有当约束组件失效后用于三次约束驱动轮2旋转角度的限位组件，如图3所示，驱动轮2在限位组件约束下所能旋转的角度γ大于驱动轮2在约束组件约束下所能旋转的角度β。

如图1所示，限位组件包括设于固定臂1上的限位凸起一6和限位凸起二7，限位凸起一6与限位凸起二7沿上述的中线对称设置，限位块5延伸至限位凸起一6和限位凸起二7之间。本实施例中，限位凸起一6和限位凸起二7沿驱动轮2的轴向向外凸出，限位块5随着驱动轮2的转动可分别抵靠在限位凸起一6或限位凸起二7上。

如图1所示，限位凸起一6与限位凸起二7位于驱动轮2的圆周侧，行程开关一3设于限位凸起一6上，行程开关二4设于限位凸起二7上，限位块5靠近驱动轮2的一侧至固定臂1的垂直距离小于限位凸起一6表面至固定臂1的垂直距离，限位块5远离驱动轮2的一侧至固定臂1的垂直距离大于行程开关一3至固定臂1的垂直距离。

正常情况下，位于电机末端的绝对值编码器可以约束驱动轮2的旋转角度，限制驱动轮2在该角度内来回旋转。当绝对值编码器失效后，限位块5会撞到行程开关一或行程开关二4上，从而控制电机的停止。当约束组件失效时，限位块5会撞到限位凸起一6或限位凸起二7上，限死驱动轮2的运动范围，电机堵转。

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。