一种手术机器人主手工具的制作方法

本实用新型属于医疗器械技术领域，涉及一种手术机器人的主控制机构。

背景技术：

cn106667583a公开了一种微创手术机器人七自由度操作主手，包括基座、布置在基座上并绕z轴旋转的转盘、与转盘连接的能绕x轴旋转的连杆、与连杆连接的能绕x轴旋转的一号自转连杆、与一号自转连杆连接的能绕x轴旋转的二号自转连杆以及与二号自转连杆连接的夹持机构，夹持机构包括相对旋转的拇指部件和食指部件。该操作主手虽可实现七自由度的操作，但结构复杂，力传递路径较长，从而使得手术操作难以精确。

医生进行操作时，医生的手处于悬空状态，在进行复杂手术时往往需要很长时间才能完成，医生的手部长时间悬空很容易疲劳，容易造成医生手部不适，影响手术的精度和效果。

因此本领域技术人员致力于开发一种可有效减小手部疲劳的手术机器人的主手工具。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可有效减小手部疲劳的手术机器人的主手工具。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种主手工具，包括可与主手连接的壳体；所述壳体包括筒状的电机安装部；所述电机通过定位结构设置于所述电机安装部内；所述电机安装部的上部设置有端盖，所述端盖上设置有掌托。

较佳的，所述端盖的外侧壁具有第一凹孔，所述掌托上具有与所述第一凹孔相对设置的通孔；所述第一凹孔内设有弹簧和伸入至所述通孔内的第一限位柱，所述端盖内设有用于限制所述第一限位柱脱落的防脱结构。

较佳的，所述防脱结构包括设于所述端盖端部与所述第一凹孔相交设置的第二凹孔和穿设于所述第二凹孔内的第二限位柱；所述第一限位柱上具有限位槽或限位孔，所述第二限位柱伸入至所述限位槽或限位孔内。

较佳的，所述定位结构包括固定于所述电机远离所述编码器一端的环状连接座；所述连接座与所述电机安装部之间设置有第一压紧轴承；

所述第一压紧轴承的外圈上端通过与所述电机安装部上端固定的限位座定位；所述第一压紧轴承的外圈下端抵靠所述电机安装部上部对应设置的第一定位台阶的上端面；

所述连接座的上部设置有外凸的第二定位台阶；所述第二定位台阶的下端抵靠所述第一压紧轴承的内圈上端；所述第一压紧轴承的内圈下端与所述电机的上端面之间设置有套装在所述连接座上的定位垫圈。

较佳的，所述端盖与所述限位座固定。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的主手工具，结构简单，灵活性高，精度高，操作方便；在端盖上设置掌托，其形状与掌心相配合，医生在长时间操作时不易疲劳，有效提高了手术精度；拇指力大，控制第二控制块，行程小，用于拨动电机体旋转；食指力小，控制第一控制块，行程大，更灵活，用于拨动电机轴旋转，可充分满足两指指力及行程的差异要求。

附图说明

图1是本实用新型一具体实施方式主手工具与主手连接的结构示意图。

图2是图1中主手工具的部分结构示意图。

图3是图2的局部结构示意图。

图4是本实用新型一具体实施方式中主手工具的正视结构示意图。

图5是图4中a-a的剖视结构示意图。

图6是图5中局部i处的结构示意图。

图7是图4中b-b的剖视结构示意图。

图8是图7中局部ii处的结构示意图。

图9是图5中c-c的剖视结构示意图。

图10是本实用新型一具体实施方式电机安装部结构示意图。

图11是本实用新型一具体实施方式主手工具的又一剖视结构示意图。

图12是本实用新型一具体实施方式壳体的结构示意图。

图13是壳体的剖视结构示意图。

图14是图13中iii处的放大结构示意图。

图15是本实用新型一具体实施方式中上盖板的结构示意图。

图16是图15的仰视结构示意图。

图17是图15的俯视结构示意图。

图18是图17的e-e剖视结构示意图。

图19是图17的f-f剖视旋转结构示意图。

图20是图17的g-g剖视结构示意图。

图21是图20的h-h剖视结构示意图。

图22是本实用新型一具体实施方式中自卡螺母的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1至图11所示，本实用新型实施例公开了一种主手工具，包括可与主手连接的壳体100，壳体100内设置有电机3，电机3的电机轴4与第一控制块7固定连接，电机3的下部固定有编码器5。壳体100包括筒状的电机安装部102，电机3通过定位结构设置于电机安装部102内。

编码器5与手术机器人的控制中心连接，编码器将电机的电机体2与电机轴4的扭矩、转速和转角等数据读出后，通过设置在壳体100内的连接线将上述的数据传递到控制中心，控制中心控制手术机器人的器械同步动作。电机3的电机轴4穿设在电机体2内，电机轴4可在电机体2内沿自身中轴线转动；电机体2仅轴向定位，可绕电机轴4的中轴线转动。

定位结构包括固定于电机3远离编码器5一端的环状连接座12，连接座12与电机安装部102之间设置有第一压紧轴承6，第一压紧轴承6的外圈上端通过与电机安装部102上端固定的限位座14定位，第一压紧轴承6的外圈下端抵靠电机安装部102上部对应设置的第一定位台阶11的上端面，连接座12的上部设置有外凸的第二定位台阶13，第二定位台阶13的下端抵靠第一压紧轴承6的内圈上端，第一压紧轴承6的内圈下端与电机3的上端面之间设置有套装在连接座12上的定位垫圈15。连接座12与电机3的电机体2固定连接。

通过连接座12、限位座14和电机安装部102对第一压紧轴承6的上端和下端进行紧密固定，增加了整个系统的可靠性；同时运用较少的空间，实现了精确定位固定，灵活性高；还可以实现力的及时反馈，保证了系统的稳定性。

联动结构包括第一控制块7和第二控制块8，第一控制块7和第二控制块8之间设有联动组件。在本实施例中，电机3的电机轴4与第一控制块7固定连接。在本实施例中，电机3的电机体2通过连接座12与第二控制块8固定连接。

第一控制块7为食指部件，第二控制块8为拇指部件。拇指力大，控制第二控制块，行程小，用于拨动电机体2旋转；食指力小，控制第一控制块，行程大，更灵活，用于拨动电机轴旋转，可充分满足两指指力及行程的差异要求。在其他实施例中，也可以是第一控制块7为拇指部件，第二控制块8为食指部件。

第一控制块7的外侧具有第一指环16，第二控制块8的外侧具有第二指环17。第一控制块7和第二控制块8分别为连杆，第一指环16的中轴线相对于电机安装部102具有一定的倾角，当手掌作用在掌托10上时第一控制块所指方向为第一指环16中轴线的方向；第二指环17的中轴线相对于电机安装部102具有一定的倾角，当手掌作用在掌托10上时第二控制块8所指方向为第二指环17中轴线的方向，即第一指环16和第二指环17为手指的自然角度，手不易疲劳。

联动组件包括一端部通过第一铰接轴20彼此铰接的第一铰接件18和第二铰接件19，第一铰接轴20浮动设置。第一铰接件18的另一端与第二控制块8连接，第二铰接件19的一端与第一控制块7连接。浮动设置是指第一铰接轴20通过第一铰接件18和第二铰接件19的铰接而悬空设置，可在导向机构内进行运动。

第一铰接件18的另一端与第二控制块8通过第二铰接轴21铰接；第二铰接件19的另一端与第一控制块7通过第三铰接轴22铰接。第一铰接轴20、第二铰接轴21和第三铰接轴22相互平行。第二铰接轴21和第三铰接轴22均为浮动设置。

在其他实施例中，第一铰接件18的一端与第二控制块8固定连接，第二铰接件19的一端与第一控制块7固定连接。在其他实施例中，第一铰接件18与第二控制块8一体制成，第二铰接件19与第一控制块7一体制成。

第一铰接轴20设置于导向机构中，导向机构包括固连于限位座14上的第一导向块23和第二导向块24，第一导向块23与第二导向块24之间形成导向槽；第一铰接轴20上套设有滚动轴承25，滚动轴承25滚动设于导向槽内。其中，导向槽沿电机安装部102的径向延伸。导向机构

在某些实施例中，可以在第一铰接轴20的上下端分别设置限位挡沿，以防止滚动轴承25沿第一铰接轴20的轴向运动。第一铰接轴20、第二铰接轴21和第三铰接轴22上均设置限位挡沿。此时，第一铰接件18和第二控制块8转动时，第二铰接轴21不会轴向运动，第二铰接件19和第一控制块7转动时，第三铰接轴22不会轴向运动。当第一铰接件18和第二铰接件19转动时，第一铰接轴20不会轴向运动。

限位座14上固定设置有端盖9，端盖9与限位座14之间具有开槽，第一控制块7与第二控制块8从开槽向外穿出。开槽沿端盖9环向设置，第一控制块7在开槽内运动时可带动电机轴4绕中轴线旋转，第二控制块8在开槽内运动时可带动电机体2绕中轴线旋转。

端盖掌托连接结构包括端盖9和掌托10，端盖9上设置有掌托10。掌托10用于支撑手掌心。掌托10的内侧壁与端盖9外侧壁固定连接。

在本实施例中，端盖9的外侧壁具有第一凹孔9a，掌托10上具有与第一凹孔相对设置的通孔10a；第一凹孔9a内设有弹簧26和伸入至通孔10a内的第一限位柱27，端盖9内设有用于限制第一限位柱27脱落的防脱结构。由于在掌托上仅具有一个通孔10a，保证了掌托外形的完整性，不会对手掌造成不适。

在本实施例中，防脱结构包括设于端盖9端部与第一凹孔相交设置的第二凹孔和穿设于第二凹孔内的第二限位柱28，第一限位柱27上具有限位槽29或限位孔，第二限位柱28伸入至限位槽29或限位孔内。第二限位柱28插入在限位槽29或限位孔内，可限制第一限位柱27向外脱落。第二限位柱28插入在限位槽29内，在弹簧26的弹力作用下，第一限位柱27上的限位槽29的一端抵靠在第二限位柱28上，可限制第一限位柱27向外脱落。

如图12至图22所示，壳体100包括主手安装部101、筒状的电机安装部102、上盖板104、侧壳105和底壳103，主手安装部101与侧壳105是一体制成，侧壳105和底壳103固定连接后，上盖板104扣合在侧壳105和底壳103上。

电机安装部102的下端与上盖板104螺纹连接。壳体100的外壁为平滑表面。

电机3通过定位结构设置于电机安装部102内。主手工具的主手安装部101可与主手34连接。

电机安装部102的下端设置有若干定位孔31，当电机安装部102与上盖板104螺纹连接到位后，为了防止在使用过程中出现松动而设置了限位螺钉30，将限位螺钉30伸入至定位孔31内后可有效限制电机安装部102的周向旋转，从而防止电机安装部102脱落。

底壳103在远离电机安装部102的一端设置有第一安装斜面103b，第一安装斜面103b上设置有第一通孔103d，侧壳105的下部设置有与第一安装斜面103b相互贴合的第二安装斜面105a，底壳103通过第一固定螺钉33穿过第一通孔103d与侧壳105固定连接。

底壳103上设置有第二通孔103c，上盖板104的底端设置有卡槽104a，卡槽104a中设置有自卡螺母35。自卡螺母35包括可嵌入卡槽104a中的嵌入部35a，以及与嵌入部35a一体垂直的螺母安装部35b，螺孔35b设置于螺母安装部35b的中部。第二固定螺钉32穿过第二通孔103c与自卡螺母连接35。因此,第二螺钉32进一步固定底壳102和上盖板104。通过卡槽104a和自卡螺母35的设计，使得壳体固定可靠，并便于电机的安装拆卸。

本实用新型的主手工具，当手指操作第一控制块7在开槽内运动时，电机轴4开始旋转，编码器5将电机轴4的扭矩、转速和转角等数据读出后，通过设置在壳体100内的连接线将上述的数据传递到控制中心，控制中心控制手术机器人的器械同步动作。同时第一控制块7带动第二铰接件19的运动，第二铰接件19在导向机构的作用下带动第一铰接件18运动，第一铰接件18带动第二控制块8在开槽内的运动，第二控制块8进而带动电机体2的旋转，编码器5将电机体2的扭矩、转速和转角等数据读出后，通过设置在壳体100内的连接线将上述的数据传递到控制中心，控制中心控制手术机器人的器械同步动作。

同理，当手指操作第二控制块8在开槽内运动时，电机体2开始旋转，编码器5将电机体2的扭矩、转速和转角等数据读出后，通过设置在壳体100内的连接线将上述的数据传递到控制中心，控制中心控制手术机器人的器械同步动作。同时第二控制块8带动第一铰接件17的运动，第一铰接件17在导向机构的作用下带动第二铰接件18的运动，第二铰接件18的运动带动第一控制块7在开槽内运动，第一控制块7进而带动电机轴4的旋转，编码器5将电机轴4的扭矩、转速和转角等数据读出后，通过设置在壳体100内的连接线将上述的数据传递到控制中心，控制中心控制手术机器人的器械同步动作。

主手安装部101与侧壳105是一体制成，电机安装部102的下端与上盖板104螺纹连接，并通过限位螺钉30伸入至定位孔31进行限位；通过第一固定螺钉33将底壳103与侧壳105进行固定，将上盖板104的下端与底壳103和侧壳105的上端进行扣合。还可以使用第二固定螺钉32将底壳103与上盖板104连接进行加固。

手术机器人处于工作状态时，电机安装部102大致呈竖直状态，掌托10位于电机安装部102的顶端。掌托10的形状与手掌心相配合，其大致呈半球状，手掌作用在掌托10上的力量作用在端盖9上，端盖作用在电机安装部102上，电机安装部102作用在主动臂上。由于掌托10的支撑，医生在长时间操作手术机器人不易疲劳，有效提高了手术精度。

本实用新型的主手工具，结构简单，灵活性高，精度高，操作方便；在端盖上设置掌托，其形状与掌心相配合，医生在长时间操作时不易疲劳，有效提高了手术精度；拇指力大，控制第二控制块，行程小，用于拨动电机体旋转；食指力小，控制第一控制块，行程大，更灵活，用于拨动电机轴旋转，可充分满足两指指力及行程的差异要求。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。