手术机器人用传动系统及主控制手的制作方法

本发明涉及医疗器械，特别是涉及一种手术机器人用传动系统及主控制手。

背景技术：

1、随着医疗器械、计算机技术及控制技术的不断发展，微创手术以其手术创伤小、康复时间短、患者痛苦少等优点得到了越来越广泛的应用。而微创手术机器人以其稳定性高、高灵巧性、高控制精度、直观的手术图像等特点能够避免操作局限性，如过滤操作时手部的震颤等，广泛适用于腹腔、盆腔、胸腔等手术区域。

2、目前，腹腔手术机器人作为微创手术机器人的代表，是由医生控制台、患者手术平台、图像平台构成，在手术时，医生在医生控制台前通过图像平台的图像操作主控制手，遥控操作安装在患者手术平台的手术臂上的器械，实现不同部位的外科手术。由于主控制手大都体积大，不够轻盈，为了让医生感觉轻盈，需要采用如下配平结构进行重力平衡，其一是增加配重块，但是这种方式不仅会增加转动惯量，也会增大整个设备的重量；其二是使用电机提供动力配平主控制手的重力，而为了使结构紧凑，选用的电机尺寸要小，但是小型电机的输出力矩小，需要在其输出端安装减速箱，而大减速比的齿轮箱反向驱动力矩较大，不适合用于主控制手。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对大减速比的齿轮箱反向驱动力矩较大的问题，提供一种手术机器人用传动系统及主控制手。

2、本发明提供了一种手术机器人用传动系统，包括：

3、n个传动轴、n-1组传动丝和2×(n-1)个丝轮，n个所述传动轴依次间隔排布，且位于首端的所述传动轴为主动轴，其余n-1个所述传动轴均为从动轴；位于首端和末端的所述传动轴上各设置有一个所述丝轮，其余所述传动轴上沿轴向设置有两个大小不一的所述丝轮；所述传动丝用于连接相邻两所述传动轴上相对设置的两个大一不一的所述丝轮，且至少一组所述传动丝连接的两个所述丝轮中，在传动链上更靠近所述主动轴的所述丝轮径向尺寸更小；其中，n为大于2的整数。

4、在上述手术机器人用传动系统中，主动轴顺时针转动时，传动丝随之转动，以带动与之相邻的从动轴随之逆时针转动，相应地，主动轴逆时针转动时，传动丝随之转动，以带动与之相邻的从动轴随之顺时针转动，从而能够通过交叉绕设所述传动轴的传动丝实现传动轴的正反转，经过多组传动单元的传动也能够获得高减速比，并且正反转的驱动都是由主动轴提供，以使得反向驱动力较小，正反转的驱动性能均较好。

5、优选的，与所述从动轴对应的所述丝轮上可调节地设有预紧单元，所述预紧单元用于调节所述传动丝的张紧度。

6、优选的，所述预紧单元包括预紧轮，所述预紧轮可转动地安装于所述丝轮上与轴心相错位的区域，且通过锁紧螺钉锁附于所述丝轮。

7、优选的，一组所述传动丝包括两根固定在所述丝轮上且相互独立延伸出的第一牵引丝，或者一组所述传动丝包括一根固定在所述丝轮上且两端延伸出的第一牵引丝。

8、优选的，所述一组所述传动丝连接的两个所述丝轮中，在传动链上更靠近所述主动轴的径向尺寸更小的所述丝轮为小丝轮，与之对应设置的另一个为大丝轮；两根所述第一牵引丝的一端部间隔固定于所述小丝轮上，且在沿相反方向绕设所述小丝轮设定圈数后伸出并绕设所述大丝轮，两根所述第一牵引丝的另一端部固定于所述大丝轮。

9、优选的，两根所述第一牵引丝的另一端部固定在所述大丝轮中的所述预紧轮上。

10、另外，本发明还提供了一种主控制手，包括多个关节，所述关节包含如上述任一技术方案所述的手术机器人用传动系统。

11、在上述主控制手中，由于手术机器人用传动系统主动轴顺时针转动时，传动丝随之转动，以带动与之相邻的从动轴随之逆时针转动，相应地，主动轴逆时针转动时，传动丝随之转动，以带动与之相邻的从动轴随之顺时针转动，从而能够通过交叉绕设所述传动轴的传动丝实现传动轴的正反转，经过多组传动单元的传动也能够获得高减速比，并且正反转的驱动都是由主动轴提供，以使得反向驱动力较小，正反转的驱动性能均较好。因此，具有该手术机器人用传动系统的主控制手结构紧凑、体积较小，并且稳定性较好，正反转的驱动性能均较好，并且以主动轴的驱动力配平主控制手的重力，以使得医生使用主控制手时感觉轻盈，用户体验较好，便于操作。

12、优选的，多个所述关节包括依次相连接的第一关节、第二关节、第三关节，所述第一关节、所述第二关节、所述第三关节分别包含如上述一技术方案所述的手术机器人用传动系统。

13、优选的，多个所述关节还包括与所述第三关节、所述第二关节相连接的第四关节，所述第四关节包含如上述另一技术方案所述的手术机器人用传动系统。

14、优选的，主控制手还包括壳体、大臂及至少一个配平模块，所述配平模块包括上挂钩、过渡勾、下挂钩及弹性件，其中：

15、所述上挂钩设置于所述壳体的外侧；

16、所述下挂钩与所述上挂钩间隔设置，且固定于所述大臂，所述下挂钩的转动轴线与穿出所述大臂的所述关节伸出轴的转动轴线相错位且平行；

17、所述弹性件的两端分别与所述过渡勾及所述下挂钩相连接；

18、所述过渡勾套设在所述上挂钩上。

技术特征：

1.一种手术机器人用传动系统，其特征在于，包括：n个传动轴、n-1组传动丝和2×(n-1)个丝轮，n个所述传动轴依次间隔排布，且位于首端的所述传动轴为主动轴，其余n-1个所述传动轴均为从动轴；位于首端和末端的所述传动轴上各设置有一个所述丝轮，其余所述传动轴上沿轴向设置有两个大小不一的所述丝轮；所述传动丝用于连接相邻两所述传动轴上相对设置的两个大一不一的所述丝轮，且至少一组所述传动丝连接的两个所述丝轮中，在传动链上更靠近所述主动轴的所述丝轮径向尺寸更小；其中，n为大于等于2的整数。

2.根据权利要求1所述的手术机器人用传动系统，其特征在于，与所述从动轴对应的所述丝轮上可调节地设有预紧单元，所述预紧单元用于调节所述传动丝的张紧度。

3.根据权利要求2所述的手术机器人用传动系统，其特征在于，所述预紧单元包括预紧轮，所述预紧轮可转动地安装于所述丝轮上与轴心相错位的区域，且通过锁紧螺钉锁附于所述丝轮。

4.根据权利要求1或3所述的手术机器人用传动系统，其特征在于，一组所述传动丝包括两根固定在所述丝轮上且相互独立延伸出的第一牵引丝，或者一组所述传动丝包括一根固定在所述丝轮上且两端延伸出的第一牵引丝。

5.根据权利要求4所述的手术机器人用传动系统，其特征在于，所述一组所述传动丝连接的两个所述丝轮中，在传动链上更靠近所述主动轴的径向尺寸更小的所述丝轮为小丝轮，与之对应设置的另一个为大丝轮；两根所述第一牵引丝的一端部间隔固定于所述小丝轮上，且在沿相反方向绕设所述小丝轮设定圈数后伸出并绕设所述大丝轮，两根所述第一牵引丝的另一端部固定于所述大丝轮。

6.根据权利要求5所述的手术机器人用传动系统，其特征在于，两根所述第一牵引丝的另一端部固定在所述大丝轮中的所述预紧轮上。

7.一种主控制手，其特征在于，包括多个关节，所述关节包含如权利要求1-6任一项所述的手术机器人用传动系统。

8.根据权利要求7所述的主控制手，其特征在于，多个所述关节包括依次相连接的第一关节、第二关节、第三关节，所述第一关节、所述第二关节、所述第三关节分别包含如权利要求5所述的手术机器人用传动系统。

9.根据权利要求8所述的主控制手，其特征在于，多个所述关节还包括与所述第三关节、所述第二关节相连接的第四关节，所述第四关节包含如权利要求5所述的手术机器人用传动系统。

10.根据权利要求9所述的主控制手，其特征在于，还包括壳体、大臂及至少一个配平模块，所述配平模块包括上挂钩、过渡勾、下挂钩及弹性件，其中：

技术总结
本申请涉及一种手术机器人用传动系统及主控制手，手术机器人用传动系统包括：n个传动轴、n‑1组传动丝和2×(n‑1)个丝轮，n个所述传动轴依次间隔排布，且位于首端的所述传动轴为主动轴，其余n‑1个所述传动轴均为从动轴；位于首端和末端的所述传动轴上各设置有一个所述丝轮，其余所述传动轴上沿轴向设置有两个大小不一的所述丝轮；所述传动丝用于连接相邻两所述传动轴上相对设置的两个大一不一的所述丝轮，且至少一组所述传动丝连接的两个所述丝轮中，在传动链上更靠近所述主动轴的所述丝轮径向尺寸更小；其中，n为大于2的整数。本系统实现传动轴的正反转，获得高减速比，并且正反转的驱动均由主动轴提供，反向驱动力较小，驱动性能较好。

技术研发人员：徐敏
受保护的技术使用者：敏捷医疗科技（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13