一种具有机械手安装台的微创手术机器人系统的制作方法

文档序号:15488995发布日期:2018-09-21 20:15阅读:230来源:国知局

本发明涉及手术机器人的技术领域,尤其涉及一种具有机械手安装台的微创手术机器人系统。



背景技术:

微创手术是指在人体上通过一个最低限度的小切口进行的手术,一般也称为介入式手术,机器人辅助微创手术借助于各种视觉图像设备和先进灵巧的手术器械,经过小切口进入人体进行治疗或诊断。

专利申请号为CN201710100601.3的发明专利公开了一种微创机械手结构,利用相互套接的外软轴和内软轴,可以实现机器手的三种动作。该结构通过拉动外软轴和内软轴时,可以使得臂本体的外端受到拉力而弯曲;内软轴在外软轴内转动时,带动推拉件推拉夹钳,实现夹紧或打开。该专利中固定机械手的固定部不能实现与臂本体的可拆卸连接,且其占用体积过大,不方便安装机械手。

因此,亟待需要一种新型具有机械手安装台的微创手术机器人系统来解决上述问题。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种具有机械手安装台的微创手术机器人系统,以实现机械手的快速定位且可拆卸安装。

为达此目的,本发明采用以下技术方案:

一种具有机械手安装台的微创手术机器人系统,包括:

机械手,其包括机械手座,所述机械手座的外侧设有凹槽;

机械手安装台,其上设有定位扣和可滑动的盖板,所述盖板内侧设有与所述凹槽对应的凸起,所述机械手座通过所述定位扣和所述盖板设于所述机械手安装台上。

作为优选,所述机械手包括:具有弯曲功能的弯曲臂,所述弯曲臂上开设有多个贯穿孔,每个所述贯穿孔内均设有第一拉力件,通过拉伸所述第一拉力件控制所述弯曲臂弯曲,所述弯曲臂内部设有软轴和摆杆,所述软轴和所述摆杆偏心设置;

夹钳,其位于所述弯曲臂的顶部,所述夹钳通过第二拉力件与所述摆杆和所述软轴依次连接,通过转动所述软轴,带动所述摆杆旋转,并带动所述第二拉力件拉伸,以控制所述夹钳开合;

驱动机构,其分别与所述弯曲臂和所述夹钳连接;

控制机构,其与所述驱动机构电连接。

作为优选,所述弯曲臂的底部设有用于所述软轴穿过的弧形孔。

作为优选,所述夹钳上开设有用于所述第二拉力件穿过的第一通孔,所述摆杆上开设有用于所述第二拉力件穿过的第二通孔,所述第二拉力件穿过所述第一通孔和所述第二通孔形成闭环结构。

作为优选,所述第一通孔和所述第二通孔内均设有对所述第二拉力件固定的固定端。

作为优选,还包括与所述驱动机构连接的传动组件,所述传动组件包括第一传动组件和第二传动组件,所述第一拉力件与所述第一传动组件连接,所述软轴与所述第二传动组件连接。

作为优选,所述第一传动组件包括多个传动轮和惰轮,所述第一拉力件的一端固定于所述弯曲臂内,另一端与所述传动轮或与所述传动轮和所述惰轮连接。

作为优选,还包括机械手座和机械手杆,所述弯曲臂、所述机械手杆和所述机械手座依次连接,所述传动组件设于所述机械手座内,所述软轴和所述第一拉力件设于所述机械手杆内。

作为优选,还包括机械臂,所述机械臂包括依次转动连接的六个连接件,所述机械臂与所述机械手安装台连接。

作为优选,机械手安装台上设有所述驱动机构,所述驱动机构包括第一驱动机构和第二驱动机构,所述第一驱动机构与所述第一传动组件连接,所述第二驱动机构与所述第二传动组件连接。

作为优选,所述弯曲臂内设有支撑杆,所述支撑杆的两端分别固设于所述弯曲臂的两端。

作为优选,所述第一拉力件和所述第二拉力件为拉绳或钢丝。

本发明的有益效果:

本发明通过在机械手安装台上设置定位扣和可滑动的盖板,使得机械手能够快速定位且可拆卸地安装在机械手安装台上。通过利用控制机构控制驱动机构带动第一拉力件拉伸,以控制弯曲臂弯曲,同时利用控制机构控制驱动机构带动软轴转动,带动摆杆旋转,并带动第二拉力件拉伸,以控制夹钳开合,使得弯曲臂的弯曲与夹钳的开合互不干涉。

附图说明

图1是本发明提供的具有机械手安装台的微创手术机器人系统的结构示意图;

图2是图1中机械手安装台的结构示意图;

图3是图2中机械手座的结构示意图;

图4是图3中机械手座去掉端盖后的结构示意图;

图5是图4中弯曲臂和夹钳的结构示意图;

图6是图5中弯曲臂和夹钳去掉部分零部件后的结构示意图;

图7是图5中弯曲臂不同弯曲状态的结构示意图。

图中:

1、弯曲臂;11、第一拉力件;12、弧形孔;

2、夹钳;22、软轴;23、摆杆;24、第二拉力件;25、第一通孔;26、第二通孔;

3、机械手座;31、第一传动组件;32、第二传动组件;311、传动轮;312、惰轮;33、凹槽;

4、机械手杆;

5、机械手安装台;51、定位扣;52、盖板;

61、第一驱动机构;62、第二驱动机构;

7、机械臂。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示,本发明提供的一种具有机械手安装台的微创手术机器人系统,该机器人包括由六个依次转动连接的连接件组成的机械臂7和与机械臂7连接的机械手安装台5,机械臂7具有6个自由度,可用于大尺度移动的微创手术场景。

如图2所示,机械手安装台5上安装有机械手,机械手包括依次连接的机械手座3、机械手杆4、弯曲臂1和夹钳2,其中机械手座3固定在机械手安装台5上。具体地,机械手座3的外侧设有凹槽33,机械手安装台5上设有定位扣51和可滑动的盖板52,盖板52内侧设有与凹槽33对应的凸起(图中未示出),机械手座3通过定位扣51和盖板52设于机械手安装台5上。具体地,在同一侧的定位扣51之间连接有滑轨,盖板52可沿滑轨移动。定位扣51还设有卡扣,盖板52上设有卡槽,通过卡扣与卡槽的配合可使得定位扣51与盖板52卡接,从而起到固定机械手座3的作用。此外,通过定位扣51与盖板52的卡扣设计,还能够实现机械手的快速更换。

具体地,机械手安装台5上设有驱动机构,驱动机构包括第一驱动机构61和第二驱动机构62,第一驱动机构61与第一传动组件31连接,第二驱动机构62与第二传动组件32连接,驱动机构优选为驱动电机,将驱动机构与机械手座3集合在机械手安装台5上,使得装置更加紧凑,方便组装和操作。

如图3和图4所示,机械手座3内部设置有传动组件,传动组件包括第一传动组件31和第二传动组件32,软轴22可转动地设于机械手杆4内,第一拉力件11可伸缩地设于机械手杆4内(如图5和图6所示)。

如图7所示,弯曲臂1具有弯曲功能,具体地,弯曲臂1为弹簧,但不限于是弹簧,还可以为其它具有弹性的部件,该弯曲臂1均能够向四周弯曲,其自由度和灵活度足够好,从而更加方便机械手的工作。具体地,弯曲臂内设有支撑杆(图中未示出),支撑杆的两端分别固设于弯曲臂的两端,该支撑杆具有弹性,可以被弯曲但不会产生轴向的压缩。

如图5和图6所示,弯曲臂1上开设有多个贯穿孔(图中未示出),每个贯穿孔内均设有第一拉力件11,具体地,弯曲臂1内设有多条(如图1中的四条)第一拉力件11,通过控制不同第一拉力件11的拉伸程度实现弯曲臂1的不同弯曲程度,当第一拉力件11被拉伸时,弯曲臂由于支撑杆的作用不会产生轴向的压缩,而只产生弯曲运动,从而实现弯曲臂1均能够向四周弯曲(即可万向弯曲),而不用担心弯曲臂1被轴向压缩产生不稳定的影响。

具体地,弯曲臂1内部设有软轴22和摆杆23,夹钳2位于弯曲臂1的顶部,夹钳2通过第二拉力件24与摆杆23和软轴22依次连接,软轴22和摆杆23偏心设置,通过转动软轴22,带动摆杆23旋转,并带动第二拉力件24拉伸,以控制夹钳2开合。

具体地,软轴22在轴向方向上可灵活弯曲,在径向方向上具有良好的抗扭特性,因此当该机械手的弯曲臂1弯曲时,可允许软轴22轴向移动,而不影响夹钳2的开合。

具体地,弯曲臂1的底部设有用于软轴22穿过的弧形孔12,当软轴22转动出现轴向移动时,可利用弧形孔12满足此部分的轴向位移或轴向形变,而单一直径的圆孔却不能满足软轴22的轴向位移,弧形孔12考虑到实际应用和加工的特性,其具有更优良的特点。

具体地,第一拉力件11的一端固定在弯曲臂1的端部,另一端与第一传动组件31连接。进一步地,第一传动组件31包括多个传动轮311和惰轮312,第一拉力件11通过传动轮311进行拉伸,或通过传动轮311和惰轮312进行拉伸,从而带动弯曲臂1的弯曲。

具体地,软轴22的一端与摆杆23连接,另一端与第二传动组件32连接,通过驱动电机驱动第二传动组件32旋转,从而带动软轴22和摆杆23旋转,并带动第二拉力件24拉伸,以控制夹钳2开合。

具体地,夹钳2上开设有用于第二拉力件24穿过的第一通孔25,摆杆23上开设有用于第二拉力件24穿过的第二通孔26,第二拉力件24穿过第一通孔25和第二通孔26形成闭环结构,通过第二拉力件24的拉伸实现对夹钳2的开合。

具体地,第一通孔25和第二通孔26内均设有对第二拉力件24固定的固定端(图中未示出)。当摆杆23转动时,位于夹钳2和摆杆23之间的第二拉力件24受到拉力而使夹钳2打开;当摆杆23回位时,位于夹钳2内部(即两个第一通孔25之间)的第二拉力件24因其回复力而使夹钳2闭合。本发明分别通过利用拉伸第一拉力件11控制弯曲臂1弯曲,同时通过转动软轴22,带动摆杆23旋转,并带动第二拉力件24拉伸,以控制夹钳2开合,使得弯曲臂1的弯曲与夹钳2的开合互不干涉。

本发明分别通过利用拉伸第一拉力件11控制弯曲臂1弯曲,同时通过转动软轴22,带动摆杆23旋转,并带动第二拉力件24拉伸,以控制夹钳2开合,使得弯曲臂1的弯曲与夹钳2的开合互不干涉。

具体地,弯曲臂1为弹簧,但不限于是弹簧,还可以为其它具有弹性的部件。具体地,第一拉力件11和第二拉力件24为拉绳或钢丝,优选为拉绳。

显然,本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术用户来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

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