紧凑型的手术器械驱动结构及手术机器人的制作方法

1.本实用新型涉及手术机器人技术领域，更具体地说，涉及一种紧凑型的手术器械驱动结构及手术机器人。


背景技术：

2.手术机器人是一种主从式控制的腔镜微创手术系统，专为外科医生执行腹腔镜、胸腔镜等微创手术而设计的内窥镜手术控制系统。
3.内窥镜手术控制系统标准配置包括医生控制台、患者手术平台和影像处理平台，与内窥镜、手术器械等配套使用。患者手术平台位于手术床旁，包含4个机械臂，4个机械臂实现握持并移动或操控内窥镜和手术器械功能，由其端部的器械盒驱动装置控制，驱动装置内设置驱动结构，用以提供对不同器械动作的动力，比如控制绕轴线自转，有的控制开合，或器械盒的远近调节等，驱动结构的布置结构，将影响驱动装置的结构紧凑性，和对器械控制的精确性。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种紧凑型的手术器械驱动结构，以提高手术机器人中手术器械驱动结构的结构紧凑性；本实用新型还提供了一种手术机器人。
5.为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种紧凑型的手术器械驱动结构，基座的第一侧为器械盒安装侧，所述基座的第二侧设置动力装置，和由所述动力装置驱动的传动装置，所述传动装置带动所述器械盒在所述基座上移动，
7.所述动力装置和所述传动装置之间具有多个对动力进行传递的传动中轴，多个所述传动中轴并行布置，多个所述传动中轴沿所述基座的厚度方向伸出。
8.优选地，在上述紧凑型的手术器械驱动结构中，所述传动装置包括主传送带，和对所述主传送带支撑的两个主同步轮；
9.两个所述主同步轮的传动中轴均沿所述基座的厚度方向布置。
10.优选地，在上述紧凑型的手术器械驱动结构中，所述动力装置包括驱动电机、减速器和制动器，还包括由所述驱动电机拖动的编码器，所述传动中轴还包括所述驱动电机的电机轴，所述编码器的旋转轴、所述减速器的变速轴，以及所述制动器的制动轴；
11.所述电机轴、所述旋转轴、所述变速轴和所述制动轴均并列布置。
12.优选地，在上述紧凑型的手术器械驱动结构中，所述驱动电机、所述编码器、所述减速器和所述制动器分别沿所述基座的宽度方向分布，并集中布置于所述基座的第一端，所述主传送带布置于所述基座的第二端。
13.优选地，在上述紧凑型的手术器械驱动结构中，所述驱动电机靠近所述基座第一端的端部，所述制动器靠近所述主传送带布置，所述编码器和所述减速器位于二者之间；
14.所述主传送带由所述制动轴驱动，所述主传送带靠近所述基座宽度方向的中部布
置。
15.优选地，在上述紧凑型的手术器械驱动结构中，所述电机轴包括伸出所述驱动电机的电机主体两端的第一顶部和第一底部；
16.所述变速轴包括伸出所述减速器的减速器主体的第二顶部和第二底部；
17.所述驱动电机和所述编码器之间布置传动连接所述第一顶部和所述旋转轴的传送带一；
18.所述驱动电机和所述减速器之间布置传动连接所述第一底部和所述第二底部的传送带二；
19.所述减速器和所述制动器之间布置传动连接所述第二顶部和所述制动轴的传送带三。
20.优选地，在上述紧凑型的手术器械驱动结构中，所述制动器包括固装于所述基座上的制动器支架，所述制动器支架由其框状结构支撑所述制动轴，
21.所述制动轴上固装有制动器主体和支撑所述主传送带的一个所述主同步轮，所述主同步轮和所述制动器主体之间设置对二者进行分隔支撑的隔环。
22.优选地，在上述紧凑型的手术器械驱动结构中，所述制动器为抱闸式制动器，所述制动器主体中心设为方轴抱闸，所述方轴抱闸同轴布置散热轮，所述散热轮沿径向伸出多个散热翅片。
23.优选地，在上述紧凑型的手术器械驱动结构中，所述减速器由轴承箱支撑变速轴，所述基座的边缘伸出减速器安装板；
24.所述轴承箱伸出限位凸台，所述减速器安装板上开设与所述限位凸台挂装配合的限位孔。
25.优选地，在上述紧凑型的手术器械驱动结构中，所述限位孔为条形限位孔，所述轴承箱和所述减速器安装板上还设置多组对轴承箱进行固定的螺钉和螺钉通过孔，所述螺钉通过孔均具有条形孔结构。
26.优选地，在上述紧凑型的手术器械驱动结构中，所述轴承箱宽度方向的两侧分别伸出多个螺钉安装座，多个所述螺钉安装座的位置分别对应所述限位孔和所述螺钉通过孔。
27.一种手术机器人，其患者手术平台上设置对手术器械盒进行驱动和传动的驱动结构，所述患者手术平台上设有的对手术器械进行驱动的驱动装置为如上任意一项所述的紧凑型的手术器械驱动结构。
28.本实用新型提供的紧凑型的手术器械驱动结构，动力装置通过传动装置带动手术器械盒在基座上移动和操作手术器械，动力装置输出驱动动力，传动装置进行动力的传递，二者上设有多个传动中轴，进行动力传递，将多个传动中轴均设置为并行布置结构，并沿基座厚度方向伸出，即将动力装置和传动装置均靠近基座布置，可有效减少手术器械驱动结构的厚度，并行布置结构，使得动力装置和传动装置的各部分结构均可靠近布置，提高结构布局紧凑性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为现有手术器械驱动结构的装配结构示意图；
31.图2为图1中手术器械驱动结构的动力装置结构布局图；
32.图3为本实用新型提供的紧凑型的手术器械驱动结构的驱动结构局部放大图；
33.图4为图3中紧凑型的手术器械驱动结构的驱动结构的顶部视图；
34.图5为图3中制动器的结构示意图；
35.图6为图5中制动器的制动器主体结构爆炸图；
36.图7为图3中减速器的结构示意图。
具体实施方式
37.本实用新型公开了一种紧凑型的手术器械驱动结构，提高了手术机器人中手术器械驱动结构的结构紧凑性；本实用新型还提供了一种手术机器人。
38.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.现有的手术器械驱动机构如图1和图2所示，包括基座1`、设于基座1`上的器械组件2`、位于基座1`前端的穿刺器3`以及用于将穿刺器3`固定在基座1`上的固定结构，如图1中，基座1`上设有沿器械组件2`滑动方向平行布置的同步带一5`，器械组件2`通过连接座与同步带一5`固连，基座1`上设有用于驱动同步带一5`动作的驱动结构。
40.如图2所示，驱动结构包括设于基座1`上的驱动电机9`以及传动轮三10`，驱动电机9`的输出轴沿基座1`的长度方向延伸，输出轴与传动轮三10`之间通过变向传动组件传动连接。驱动电机9`的输出轴工作时，带动输入轮14`转动，通过中间轮一(图中未示出)、中间轮二18`、传动轮四15`和同步带二(图中未示出)实现了动力的交叉变向传动，输出轮16`通过同步带三20`带动传动轮三10`和传动轮二8`转动，从而带动同步带一5`动作，最终驱动器械组件2`沿直线导轨4`运动。
41.现有的驱动电机9`对同步带一5`的驱动结构，通过变向传动组件将传动方向进行横向和竖向变换，使得手术器械结构空间复杂，占据空间大。
42.如图3-图7所示，图3为本实用新型提供的紧凑型的手术器械驱动结构的驱动结构局部放大图；图4为图3中紧凑型的手术器械驱动结构的驱动结构的顶部视图；图5为图3中制动器的结构示意图；图6为图5中制动器的制动器主体结构爆炸图；图7为图3中减速器的结构示意图。
43.本实施例提供了一种紧凑型的手术器械驱动结构，动力装置通过传动装置带动手术器械盒在基座1上移动和操作手术器械，动力装置输出驱动动力，传动装置进行动力的传递，二者上设有多个传动中轴，该传动中轴为进行动力传递部件的传动轴，其可以为齿轮传动的齿轮轴，或者皮带传动的同步轮支撑轴等。
44.将多个传动中轴均设置为并行布置结构，并沿基座1厚度方向伸出，即将动力装置
和传动装置均靠近基座1布置，传动中轴并行布置的方式，传动结构均为同向传递，无需进行变向，传动结构之间占据空间可基本位于相同传动平面，可有效减少手术器械驱动结构的厚度，并行布置结构，使得动力装置和传动装置的各部分结构均可靠近布置，提高结构布局紧凑性。
45.具体地，基座1上设置电机2、编码器3、减速器4和制动器5，传动中轴包括电机2的电机轴21，编码器3的旋转轴31，减速器4的变速轴41，以及制动器5的制动轴51，各个轴相互之间设置为并行布置结构，同时，为满足传动要求，电机2的电机轴21伸出电机主体的两端，减速器4的变速轴41一端与电机轴21的第一端传动连接，另一端与制动器5的制动轴传动连接。
46.电机轴21的第二端与编码器3的旋转轴31传动连接。
47.电机2驱动编码器3、减速器4和制动器5的传动结构，位于基座1的第一侧。
48.传动装置包括主传送带61，和对主传送带61支撑的两个主同步轮62；
49.两个主同步轮62的传动中轴均沿基座1的厚度方向布置。
50.动力装置驱动主传送带61的传动结构，沿基座1的长度方向进行传送，基座1的第二侧用于安装和驱动手术器械盒，并提供对手术器械盒内器械组件的手术操作控制。
51.基座1整体呈板状结构，电机轴21、旋转轴31、变速轴41和制动轴51均基本垂直的伸出于基座1上。
52.为提高动力装置驱动结构的紧凑性，电机2、编码器3、减速器4和制动器5在轴向并行布置的同时，沿基座1的宽度方向分布。
53.如图3所示的电机动力传递的顶部结构示意图。优选地，提供一具体实施例中，电机2位于基座1的端部，编码器3和减速器4靠近电机布置，根据二者外径不同，间隔布置在基座1宽度方向两侧。
54.进一步地，电机轴21的两个轴端分别伸出于电机主体22的顶部和底部，电机轴21的第一顶部连接编码器3，即，编码器3的旋转轴31伸出编码器3的顶部，二者之间通过传送带一33传动连接。
55.电机轴21的第一底部，传动伸出传送带二23，减速器4的变速轴41，同样伸出减速器4的第二顶部和第二底部，变速轴41在减速器4的第二底部连接传送带二23，对电机2输出的传动动力进行传动连接。变速轴41的顶部伸出减速器4的第二顶部，并通过传送带三42，连接制动器5。
56.制动器5的制动轴51，同样具有伸出制动器5的顶部和底部的两端，制动轴51的第三顶端，用于连接传送带三42，制动轴的第三底端，与主传送带的驱动轮传动连接，通过制动轴带动主传送带动作。
57.制动器5的布置位置靠近基座1的中部布置，以使得主传送带61的传送方向沿基座1的长度方向伸出。
58.通过将电机2、减速器3、编码器4和制动器5在轴向并列布置，利用基座1的宽度方向进行错位布置结构，并将电机2、减速器4和制动器5均设置为轴向两端均伸出的驱动结构，通过安装支架提供不同轴的传动空间，有效的减少了驱动结构在厚度方向的占据空间，空间布置结构简单，有利于提高主输送带动力输出的精确性。
59.同时，通过电机、减速器和制动器两端进行动力输送的方式，在进行主传送带的减
速控制时，可进行先减速、后制动的控制方式，动力输出更加平稳，提高对器械盒控制的稳定性。
60.如图5和图6所示的制动器的结构图和爆炸视图。
61.具体地，制动器5由制动器支架52支撑，制动器支架52用于固定安装制动器主体50，同时需要对主传送带61的主同步轮62进行转动支撑。
62.设置制动器支架52为框状结构，制动器支架52的底板固定安装在基座1上，底板上伸出两个侧支架，并具有与底板相对的顶板。
63.制动轴51与底板和顶板之间通过轴承进行转动连接，制动器主体50布置在制动器支架52内部，制动轴51伸出制动器支架52的顶部，保证对制动轴51动力输入的稳定性。
64.主同步轮62靠近底板布置，使得主传送带61靠近基座1进行动力输送。制动器5的制动器主体50靠近顶板布置，制动器主体50和主同步轮62之间通过隔环53进行轴向限位，提高制动器主体50与主同步轮62布置结构的紧凑性。
65.制动器主体50为抱闸式制动器，制动器主体50固接方轴抱闸54，方轴抱闸54上同轴布置散热轮55，散热轮55上伸出有多个散热翅片，通过方轴抱闸和散热轮的组合，制动器主体50工作时可通过散热轮55上的散热翅片进行热量传递和散热，降低制动器的工作温度，保证制动安全。
66.如图7所示，减速器4为单轴减速器，变速轴41的两端通过两个同步轮不同的直径比，实现对电机2动力输出，提供主同步轮的不同转速控制。
67.基座1在宽度方向的第一侧伸出减速器安装板11，减速器4包括轴承箱40和变速轴41，轴承箱40内由减速器轴承对变速轴41进行支撑，轴承箱40上同时布置轴承箱盖板、隔环等结构，以提供对变速轴轴向的支撑限位。
68.进一步地，减速器4由轴承箱40固装在减速器安装板11上，提供对减速器4的安装和支撑。
69.变速轴41第二顶部设置减速小同步轮41，第二底部设置减速大同步轮42，由减速小同步轮41连接制动器5，实现动力传递。
70.进一步地，为保证轴承箱40与减速器安装板11沿变速轴41轴向支撑结构稳定性，在轴承箱40的外壁伸出限位凸台43，对应地，减速器安装板11上设置限位孔12，限位凸台43伸入限位孔12内，限位凸台43厚度方向的两侧由限位孔12卡紧限位，提供对减速器4沿轴向的支撑，保证减速器传动过程的稳定性。
71.进一步地，限位孔12为条形孔，轴承箱40的宽度方向的两侧壁上各伸出两个螺钉安装座44，螺钉安装座44设计为矩阵布置的四个，对应地，减速器安装板11位于限位孔12的下方设置两个螺钉通过孔13，螺钉通过孔13同样为条形孔结构，调节轴承箱40沿基座长度方向滑移，对减速器4两端传送带松紧度控制。
72.在本案一具体实施例中，电机2与编码器3之间设置传送带一33，编码器3启动和运行过程由电机2驱动，电机轴21伸出电机主体22顶部部分，电机轴21的第一底部伸出传送带二23，电机2底部设置电机支架24，电机支架24将电机2架起后，其底部留出传送带二23的同步轮转动和传送空间。
73.减速器4布置于电机2和制动器5之间，在对手术器械盒进行转动控制时，为先通过减速器4进行减速控制后，再通过制动器5进行主传送带61的启动和停止，在需要紧急制动
时，制动器5直接对主传送带61进行制动，减少了现有的由减速器4传动后停止主传送带61的过程，制动过程更加精准和直接，提高主传送带61控制安全性。
74.基于上述实施例中提供的紧凑型的手术器械驱动结构，本实用新型还提供了一种手术机器人，其患者手术平台上设置对手术器械盒进行驱动和传动的驱动结构，该患者手术平台上设有的对手术器械进行驱动的驱动装置为上述实施例中提供的紧凑型的手术器械驱动结构。
75.由于该手术机器人采用了上述实施例的紧凑型的手术器械驱动结构，所以该手术机器人由紧凑型的手术器械驱动结构带来的有益效果请参考上述实施例。
76.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。