手术机械臂及手术机器人的制作方法

文档序号:24972110发布日期:2021-05-07 22:43阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种手术机械臂(100),其特征在于,包括术前摆位组件(10)、远心操控组件(20)及执行组件(30),所述远心操控组件(20)包括静平台(21)、第一动平台(22)以及设置于所述静平台(21)与所述第一动平台(22)之间的多个第一伸缩元件(23),所述静平台(21)相对远离所述第一动平台(22)的一侧连接于所述术前摆位组件(10),所述第一动平台(22)相对远离所述静平台(21)的一侧连接于所述执行组件(30),每个所述第一伸缩元件(23)的两端均分别转动连接于所述静平台(21)与所述第一动平台(22);

所述执行组件(30)具有预设的远心不动点,多个所述第一伸缩元件(23)之间的协调伸缩能够控制所述第一动平台(22)相对所述静平台(21)运动并带动所述执行组件(30)伸缩及摆动,所述执行组件(30)的摆动中心为所述远心不动点,且所述执行组件(30)的伸缩路径穿过所述远心不动点。

2.如权利要求1所述的手术机械臂(100),其特征在于,所述执行组件(30)相对所述远心不动点的摆动极限角度设为±20°,所述执行组件(30)能够在以所述执行组件(30)的伸缩路径为轴且顶角为40°的锥形空间内摆动。

3.如权利要求1所述的手术机械臂(100),其特征在于,各所述第一伸缩元件(23)与所述第一动平台(22)之间的多个转动连接点(24)共圆设置,各所述第一伸缩元件(23)与所述静平台(21)之间的转动连接点(24)共圆设置;位于所述静平台(21)上的转动连接点(24)所围设形成的圆形直径,是位于所述第一动平台(22)上的转动连接点(24)所围设形成的圆形直径的1倍至2倍。

4.如权利要求3所述的手术机械臂(100),其特征在于,位于所述静平台(21)上的转动连接点(24)所围设形成的圆形直径,是位于所述第一动平台(22)上的转动连接点(24)所围设形成的圆形直径的1.7倍。

5.如权利要求1所述的手术机械臂(100),其特征在于,所述第一伸缩元件(23)的两端分别设置有球铰接头与虎克铰链接头(241);所述第一伸缩元件(23)通过所述球铰接头连接至所述静平台(21)与所述第一动平台(22)中的一者,并通过所述虎克铰链接头(241)连接至所述静平台(21)与所述第一动平台(22)中的另一者。

6.如权利要求1所述的手术机械臂(100),其特征在于,所述手术机械臂(100)还包括缸套(242),所述缸套(242)套设并转动连接于所述第一伸缩元件(23);所述缸套(242)在相对远离所述第一伸缩元件(23)的一端以及所述第一伸缩元件(23)在相对远离所述缸套(242)的一端上,分别设置有虎克铰链接头(241);所述缸套(242)与所述第一伸缩元件(23)中的一者,通过对应的所述虎克铰链接头(241)连接至所述第一动平台(22);所述缸套(242)与所述第一伸缩元件(23)中的另一者,通过对应的所述虎克铰链接头(241)连接至所述静平台(21)。

7.如权利要求1所述的手术机械臂(100),其特征在于,所述第一伸缩元件(23)的数量为六个,所述第一伸缩元件(23)与所述第一动平台(22)之间的各转动连接点(24)均相互间隔设置;且所述第一伸缩元件(23)与所述静平台(21)之间的各转动连接点(24)也均相互间隔设置。

8.如权利要求7所述的手术机械臂(100),其特征在于,所述第一伸缩元件(23)与所述第一动平台(22)的各转动连接点(24)之间以就近的方式两两成对,每一组同对的两个转动连接点(24)与所述第一动平台(22)的中心之间均对应形成一个第一夹角(α),各所述第一夹角(α)之间的大小相等。

9.如权利要求8所述的手术机械臂(100),其特征在于,所述第一夹角(α)的角度范围为15°至60°。

10.如权利要求9所述的手术机械臂(100),其特征在于,所述第一伸缩元件(23)与所述静平台(21)之间的各转动连接点(24)之间以就近的方式两两成对,每一组同对的两个转动连接点(24)与所述静平台(21)的中心之间均对应形成一个第二夹角(β),各所述第二夹角(β)之间的大小相等。

11.如权利要求10所述的手术机械臂(100),其特征在于,第二夹角(β)的角度范围为15°至60°。

12.如权利要求1所述的手术机械臂(100),其特征在于,所述执行组件(30)包括执行杆(31)及设置于所述执行杆(31)相对远离所述第一动平台(22)一端的手术器具(32),所述第一动平台(22)上设置有转动驱动件(27),所述转动驱动件(27)连接于所述执行杆(31)并能够驱动所述执行杆(31)与所述手术器具(32)沿所述执行杆(31)的轴向同步转动。

13.如权利要求12所述的手术机械臂(100),其特征在于,所述第一动平台(22)上还设置有第一偏转驱动件、第二偏转驱动件以及开合驱动件,所述执行杆(31)中空并容置有传动线缆,所述手术器具(32)通过所述传动线缆连接于所述第一偏转驱动件、第二偏转驱动件以及开合驱动件;

所述第一偏转驱动件与所述第二偏转驱动件能够通过所述传动线缆分别带动所述手术器具(32)朝交错的两个不同的方向偏转,所述开合驱动件能够通过所述传动线缆带动所述手术器具(32)张开与闭合。

14.如权利要求1所述的手术机械臂(100),其特征在于,所述远心操控组件(20)包括多级相互连接的并联平台,每级所述并联平台均包括相对的两个平台以及位于两个所述平台之间的伸缩元件;

其中,多级所述并联平台中相对靠近所述术前摆位组件(10)的并联平台为第一级并联平台,所述第一级并联平台包括所述静平台(21)、所述第一动平台(22)以及设置于所述静平台(21)与所述第一动平台(22)之间的多个第一伸缩元件(23)。

15.如权利要求14所述的手术机械臂(100),其特征在于,所述并联平台的级数为两级,所述远心操控组件(20)还包括连接于所述第一级并联平台的第二级并联平台,所述第二级并联平台包括第二动平台(25)以及设置于所述第一动平台(22)与所述第二动平台(25)之间的多个第二伸缩元件(26),所述第二动平台(25)相对远离所述静平台(21)的一侧固定连接于所述执行组件(30),每个所述第二伸缩元件(26)的两端均分别转动连接于所述第一动平台(22)与所述第二动平台(25)。

16.如权利要求15所述的手术机械臂(100),其特征在于,多个所述第二伸缩元件(26)与所述第一动平台(22)之间的各转动连接点(24)在所述第一动平台(22)上的排布方式,与多个所述第一伸缩元件(23)与所述静平台(21)之间的各转动连接点(24)在所述静平台(21)上的排布方式相同;及/或,

多个所述第二伸缩元件(26)与所述第二动平台(25)之间的各转动连接点(24)在所述第二动平台(25)上的排布方式,与多个所述第一伸缩元件(23)与所述第一动平台(22)之间的各转动连接点(24)在所述第一动平台(22)上的排布方式相同。

17.如权利要求15所述的手术机械臂(100),其特征在于,在所述第一动平台(22)、所述第二动平台(25)以及所述静平台(21)的各轴向处于重合的状态下,各所述第一伸缩元件(23)与对应的所述第二伸缩元件(26)之间相互平行设置。

18.如权利要求1所述的手术机械臂(100),其特征在于,所述术前摆位组件(10)包括移动臂(11)及伸缩臂(12),所述伸缩臂(12)设置于所述移动臂(11)与所述静平台(21)之间并转动连接于所述移动臂(11)。

19.如权利要求12所述的手术机械臂(100),其特征在于,所述第一动平台(22)上还设置有传感器(42);所述传感器(42)连接于所述执行杆(31)并用于检测所述手术器具(32)受到的环境力及/或环境力矩。

20.如权利要求19所述的手术机械臂(100),其特征在于,所述传感器(42)安装于所述第一动平台(22)或者所述手术机械臂(100)中相对位于所述第一动平台(22)前端的器件中。

21.如权利要求20所述的手术机械臂(100),其特征在于,所述传感器(42)安装于所述转动驱动件(27)上,所述转动驱动件(27)能够驱动所述传感器(42)、所述执行杆(31)以及所述手术器具(32)均沿所述执行杆(31)的轴向同步转动。

22.一种手术机器人,包括手术机械臂(100),其特征在于,所述手术机械臂为权利要求1至21任意一项所述的手术机械臂(100)。


技术总结
本发明提供一种手术机械臂,包括术前摆位组件、远心操控组件及执行组件,远心操控组件包括静平台、第一动平台以及设置于静平台与第一动平台之间的多个第一伸缩元件;执行组件具有预设的远心不动点,多个第一伸缩元件之间的协调伸缩能够控制第一动平台相对静平台运动并带动执行组件伸缩及摆动,执行组件的摆动中心为远心不动点,且执行组件的伸缩路径穿过远心不动点。本发明提供的手术机械臂通过第一动平台、静平台以及位于第一动平台与静平台之间多个第一伸缩元件构成并联机构,利用并联机构的误差非累积特性提高了末端执行组件的运动精度;同时能够保证执行组件在更大载荷下的手术操作。

技术研发人员:黄善灯;柳建飞;柏龙;陈晓红
受保护的技术使用者:诺创智能医疗科技(杭州)有限公司
技术研发日:2021.01.20
技术公布日:2021.05.07
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