一种升降装置及手术机器人的制作方法

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种升降装置及手术机器人。

背景技术：

手术机器人一般需要多个机械臂以进行不同的手术操作，多个机械臂通常安装在同一升降系统上，以实现同时调整多个机械臂的位置。

目前，为了使得升降系统能够安装多个机械臂，且机械臂重量巨大，在短期内减轻机械臂重量较困难的情况下，通常需要增大升降系统中支撑装置的体积以及结构强度，以提高支撑装置的承重、抗压、抗弯能力，保证机械臂操作的稳定性。然而，增大支撑装置的体积容易使得支撑装置的重量增加，结构笨重，进而使手术机器人的灵活性下降，不利于手术操作及整体移动。

因此，亟待需要一种升降装置以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的在于提供一种升降装置，以解决现有技术中的问题，实现无需明显增加支撑装置的体积和重量，即能够使支撑装置搭载数量较多重量较大的机械臂。

本实用新型的另一个目的在于提供一种手术机器人，通过应用上述升降装置，能够安装多个机械臂，且灵活性好。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种升降装置，包括：

主梁，所述主梁用于安装机械臂；

升降机构，与所述主梁相连接，所述升降机构能够驱动所述主梁升降；

主立柱，与所述升降机构并列设置，所述主立柱沿竖直方向延伸；

承弯件，其一端可滑动地设置在所述主立柱上，其另一端与所述主梁相连接，所述承弯件上设置有沿其长度方向延伸的减重槽，所述升降机构能够驱动所述主梁升降并带动所述承弯件沿所述主立柱的延伸方向移动。

作为升降装置的优选方案，所述承弯件的横截面形状为规则的不封闭图形。承弯件上的减重槽的槽口即为承弯件横截面形状中不封闭处的位置。将承弯件设置为规则的不封闭结构，一方面能够提高承弯件的抗弯性能，另一方面承弯件的减重槽能够为其他设备预留安装空间，使升降装置的结构更加紧凑。

作为升降装置的优选方案，所述承弯件的横截面形状为不封闭的“口”形，其制造工艺较为简单，且抗弯性能较好。

作为升降装置的优选方案，所述承弯件的横截面形状为不封闭的环形其抗弯性能好。

作为升降装置的优选方案，所述主立柱全部或部分容置在所述减重槽内，能够使升降装置的结构更加紧凑，且可提高所述承弯件的抗弯性能以及承重性能。

作为升降装置的优选方案，所述升降装置还包括导向组件，所述导向组件连接所述承弯件和所述主立柱，能够使所述承弯件沿所述导向组件的延伸方向移动，以使所述承弯件定向稳定的相对于所述主立柱移动。

作为升降装置的优选方案，所述导向组件包括相配合的导轨和滑块，所述导轨沿所述升降机构的运动方向延伸，所述导轨和所述滑块中的一个设置在所述主立柱上，另一个设置在所述承弯件上，通过所述导轨和所述滑块的配合，能够使所述承弯件沿所述导轨定向稳定的移动，同时所述导轨和所述滑块通过所述承弯件承受所述主梁重心移动或前倾引起的力臂。

作为升降装置的优选方案，所述升降装置还包括转接件，所述升降机构的运动端和所述承弯件均与所述转接件的一端相连接，所述主梁与所述转接件的另一端相连接，通过设置所述转接件，使所述主梁仅与一个所述转接件相连接即可实现所述主梁与所述升降机构和所述承弯件的同时连接，减少所述主梁上的连接部位的设置，实现所述主梁轻量化设计，同时能够增强所述主梁的结构强度。

一种手术机器人，包括如上所述的升降装置和机械臂，所述机械臂设置在所述升降装置中的主梁上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的升降装置，包括主梁、升降机构、主立柱和承弯件，主梁用于安装机械臂。升降机构的运动端与主梁相连接，承弯件的一端可移动设置在主立柱上，其另一端也与主梁相连接，相当于主梁下有平行设置的两个支撑，能够提高主梁的稳定性。承弯件上设置有减重槽，通过在承弯件上设置有减重槽，一方面能够提高承弯件的抗弯抗压性能，另一方面减小承弯件的重量，且减重槽可以为其他设备预留安装空间以减小升降装置的体积，使升降装置的结构更加紧凑。

本实用新型提供的手术机器人，通过应用上述升降装置，能够安装多个机械臂，且灵活性好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的升降装置一个方向的纵向剖视图；

图2为本实用新型实施例提供的升降装置另一个方向的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的第一种承弯件的剖视图；

图4为本实用新型实施例提供的第二种承弯件的剖视图；

图5为本实用新型实施例提供的第三种承弯件的剖视图；

图6为本实用新型实施例提供的第四种承弯件的剖视图；

图7为本实用新型实施例提供的升降装置的横向断面图；

图8为本实用新型实施例提供的升降装置的断面俯视图。

附图标记：

1-主梁；

2-升降机构；

3-主立柱；

4-承弯件；41-减重槽；

5-导轨；

6-滑块；

7-转接件；

8-底座。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或是本产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，或者用于区分不同结构或部件，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-图4所示，本实施例提供了一种升降装置，包括主梁1、升降机构2、主立柱3和承弯件4，主梁1设置在升降机构2的运动端，主梁1用于安装机械臂(图中未示出)。主立柱3的延伸方向与升降机构2的运动方向相平行，承弯件4的一端可移动地设置主立柱3上，以使承弯件4能够随主梁1的运动而运动，承弯件4的另一端与主梁1相连接，实现承弯件4与升降机构2共同支撑主梁1，相当于主梁1下有平行设置的两个支撑，升降机构2提供竖直方向上的重力支撑和升降动力，承弯件4和主立柱3承担弯矩转矩，能够提高支撑装置稳定性及承载能力，能够提高主梁1的稳定性。进一步地，承弯件4上设置有沿其长度方向延伸的减重槽41，一方面能够提高承弯件4的抗弯性能，另一方面能够为其他设备或主立柱3预留安装空间，使升降装置的结构更加紧凑。

此外，主梁1下有平行的两个支撑，升降机构2提供竖直方向上的重力支撑和升降动力，承弯件4和主立柱3承担弯矩转矩，将不同力和功能分别有不同部分实现，当两个支撑中的一个出现故障时，依旧能够稳定地支撑主梁1，以实现有更好地操作余地。

本实施例中，主立柱3全部或部分容置在减重槽41内，承弯件4能够沿主立柱3上下运动，承弯件4的长度和主立柱3的长度均小于升降机构2最大升降行程时升降机构2的长度，通过该方式的设计，既能够保证升降机构2稳定升降，同时能够减小承弯件4的重量，即减小升降装置的重量。

优选地，如图1所示，升降装置还包括转接件7，升降机构2的运动端和承弯件4均与转接件7的一端相连接，主梁1与转接件7的另一端相连接。通过转接件7的设置，便于升降机构2以及承弯件4与主梁1的连接。

示例性地，至少一个机械臂设置在主梁1的自由端，转接件7为l型，其竖直部分位于远离机械臂的一侧，在保证支撑主梁1的前提下，能够起到避让机械臂的效果。此外，l型的竖直部分与主梁1相连接，其水平部分与升降机构2和承弯件4相连接，能够减少转接件7与主梁1的连接面积，且可实现主梁1仅与一个转接件7相连接即能够同时与升降机构2和承弯件4相连接，无需在主梁1上增设多个连接部位，实现主梁1轻量化设计，同时能够增强主梁1的结构强度。

若转接件7和升降机构2固定连接，则两者的连接面不够灵活，容易使连接部位产生应力集中，从而造成连接部位断开。转接件7与升降机构2的连接以及转接件7与承弯件4的连接均不是简单的固定连接，若两个都是固定连接，则当两者的高度不一致时容易对主梁1的平衡状态造成影响，通过铰接能够增加灵活性和适应性，能留有形变量的余地。

优选地，升降机构2的运动端与转接件7的一端铰接，铰接能够增加灵活性和适应性，且能留有各部件由于各种应力和系统误差以及制造误差而产生的形变量的余地，以减小转接件7和升降机构2之间的扭矩，转接件7可以使连接方式灵活性更大，避免转接件7和升降机构2之间的连接断开。

优选地，承弯件4的一端与转接件7活动连接，升降机构2驱动转接件7运动时，转接件7能够带动承弯件4运动的同时，适量调整转接件7的位置。

优选地，如图2所示，该升降装置包括底座8，升降机构2、主立柱3均固定设置在底座8上，底座8被配置为安装在手术机器人的机架上。当然，在其他实施例中，底座8上设置有滚轮，底座8可通过人工推动或远程控制进行移动，以便于调整升降装置的位置。

在本实施例中，升降机构2、主立柱3、承弯件4平行设置，且升降机构2和主立柱3垂直设置在底座8上，承弯件4包裹主立柱3且能够相对于主立柱3沿竖直方向移动。转接件7设置在升降机构2的运动端和承弯件4的顶端，主梁1固定设置在转接件7上，且主梁1与升降机构2主体延伸方向基本垂直设置，主梁1的自由端设置有安装架，至少一个机械臂设置在安装架上。具体而言，机械臂设置在主梁1的自由端，以给机械臂足够的多自由度运动空间，因机械臂的数量较多重量较大，使得主梁1的端部受到较大的向下的弯矩，此时，将升降机构2和承弯件4支撑在主梁1的另一端，对主梁1进行向上的支撑，以保证主梁1的稳定性，确保机械臂能够稳定操作。

优选地，升降机构2设置在靠近机械臂的一侧，主立柱3和承弯件4设置在远离机械臂的一侧，升降机构2与承弯件4平行并列设置。具体而言，升降机构2主要功能用于驱动主梁1升降，其还能够起到一定的支撑作用，承弯件4和主立柱3主要用于承载主梁1的重量以及起到抗弯作用，使承弯件4和主立柱3设置在远离机械臂的一侧，能够对主梁1的最外侧进行支撑，此时有利于升降机构2稳定升降主梁1。

进一步地，升降机构2的下端和主立柱3的下端通过连接板固定连接，以稳定升降机构2和主立柱3，提高升降机构2和主立柱3及承弯件4对主梁1的支撑效果。示例性地，升降机构2的下端还设置有支撑筋，支撑筋呈三角形结构支撑在底座8和升降机构2之间，提高升降机构2的稳定性。

优选地，升降机构2为套筒式升降机构，套筒式升降机构包括多个直径不同的升降套筒，将最大直径的升降套筒设置在底座8上，小直径的升降套筒可滑动地穿设在大直径的升降套筒内，在电机的驱动下使小直径的升降套筒抽出以实现升降。在其他实施例中，升降机构2还可以是剪叉式升降机构、升缩式升降机构、伸缩臂式升降机构、折臂式升降机构、或丝杆升降机构。

可选地，承弯件4的横截面形状为规则的不封闭图形，比如可以是图3所示的不封闭的矩形、不封闭的梯形、尤其是图4所示的等腰梯形、不封闭的规则多边形、不封闭的椭圆形或图5所示的不封闭的圆形。将承弯件4设计成为规则的不封闭结构，能够提高承弯件4的抗弯性能，且能够实现承弯件4的轻量化设计。当然，承弯件4的横截面形状还可以是其他类型的规则的不封闭图形，只要能够提高承弯件4的抗弯性能以及减小承弯件4的重量即可，在此不再一一举例说明。

为了进一步说明减重槽41与承弯件4之间的关系，图5和图6提供了两种不同结构形式的承弯件4，其中，承弯件4均为不封闭的弧形壳状结构，减重槽41均为沿承弯件4延伸方向延伸的圆弧槽，减重槽41的槽口即为承弯件4的横截面形状中不封闭的部分，减重槽41的大小决定了承弯件4的壁厚，图5中承弯件4为等壁厚的不封闭弧形壳状结构，图6中承弯件4为不等壁厚的不封闭弧形壳状结构。因此，可通过改变减重槽41的大小改变承弯件4的结构形式，以及承弯件4预留的安装空间的大小。

如图5所示，承弯件4的横截面形状为具有缺口的环形，也能够达到上述效果。示例性地，承弯件4的横截面形状为圆弧，圆弧的弧度大于或等于π，即圆弧的圆心角大于或等于180°，此时承弯件4的抗弯性能更好。

优选地，如图7结合图3所示，承弯件4的横截面形状为不封闭的“口”形。不封闭的“口”形结构与承重能力相同的其他构件相比，具有较小的结构重量和体积。更重要的是，不封闭的“口”形结构，可以在其内部留出足够的空间以放置其他设备，并且为与之配合的主立柱3预留安装空间，同时为升降机构2预留一定的位置调节空间。具体而言，承弯件4上的减重槽41的槽口即为承弯件4的横截面形状中的不封闭的部分，将承弯件4制成空心结构能够提高承弯件4的抗弯抗压性能。此外，通过在承弯件4上设置减重槽41，能够为主立柱3预留安装空间，使承弯件4和主立柱3装配后结构紧凑，体积小，占用空间小。

示例性地，如图7所示，承弯件4的横截面形状为“匚”形，一方面，“匚”形的抗弯抗压性能好；另一方面，“匚”形制造工艺比较简单，制造成本低。

优选地，如图7-图8所示，升降装置还包括导向组件，导向组件连接承弯件4和主立柱3，能够使承弯件4相对于主立柱3沿导向组件的延伸方向移动。具体地，导向组件包括相配合的导轨5和滑块6，导轨5沿升降机构2的运动方向延伸，导轨5和滑块6中的一个设置在主立柱3上，另一个设置在承弯件4上，导向组件能够使承弯件4定向稳定地移动，以提高主梁1的稳定性，同时导轨5和滑块6通过承弯件4承受主梁1重心移动或前倾引起的力臂。

进一步地，导轨5设置在主立柱3外和/或内立面上，滑块6设置在承弯件4的内表面上，以使承弯件4能够沿导轨5的延伸方向定向稳定地移动，且导轨5能够承受主梁1的重力，提高承弯件4的抗弯性能。示例性地，可以在主立柱3的内外立面上均设置导轨5，该方式设置的结构具有更好的力学强度，能够提高导轨5对承弯件4的支撑作用，提高承弯件4的抗弯性能和承载能力，同时提高导轨5对主梁1的支撑作用。

优选地，多条导轨5设置在主立柱3上，多个滑块6设置在承弯件4上。示例性地，每条导轨5和一个滑块6相配合，以实现承弯件4沿导轨5的延伸方向滑动。示例性地，每条导轨5和多个滑块6相配合，其中多个滑块6沿直线排列，也能够达到上述效果。示例性地，多条导轨5平均分布与主立柱3上。

可选地，偶数条导轨5对称设置在主立柱3的两个对称设置的外立面上，以均衡稳定地支撑承弯件4，提高承弯件4的抗弯性能。

在本实施例中，主立柱3的横截面形状为“口”形，承弯件4的横截面形状为“匚”形，主立柱3容置在承弯件4的减重槽41中，导轨5的数量为三条，三条导轨5均匀设置在主立柱3的三个侧面的外侧上，三个滑块6设置在承弯件4的三个侧面的内侧上，一条导轨5和一个滑块6相配合。在其他实施例中，导轨5的数量还可以是两条，两条导轨5对称设置在主立柱3的上，滑块6对应设置在承弯件4上，以使导轨5和滑块6相配合。

在其他实施例中，导轨5的数量还可以是其他任意个数，导轨5的位置优选设置在主立柱3的外立面上，且导轨5对称设置在主立柱3的两个对称设置的外立面上时，导轨5对承弯件4的支撑效果最好。

优选地，在本实施例中，导轨5沿竖直方向延伸，以实现承弯件4沿竖直方向移动。在其他实施例中，导轨5还可以是沿倾斜向上的方向延伸，从而能够在承弯件4升降过程中，调节承弯件4在水平方向的位置。当然，导轨5的设置方式还可以是其他形式，具体可根据需要进行设计，在此不再一一举例说明。

本实施例还提供了一种手术机器人，包括上述的升降装置和机械臂，机械臂设置在升降装置的主梁1上。该手术机器人通过应用上述升降装置，能够安装多个机械臂，且灵活性好。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。