手术机械臂及手术机器人的制作方法

文档序号:35560084发布日期:2023-09-24 02:27阅读:92来源:国知局

本发明涉及机械臂,尤其涉及一种手术机械臂及手术机器人。


背景技术:

1、手术机械臂主要用于支撑手术器械,协助医生进行手术。但是现有手术机械臂的自由度较少,导致无法精准调节手术器械的姿态,并且无法适应有限的手术活动空间,从而影响手术进程。


技术实现思路

1、本发明提供一种手术机械臂及手术机器人,用以解决相关技术中手术机械臂的自由度较少的缺陷,实现手术机械臂的多自由度运动,从而精准调节手术器械的姿态,适应不同大小的手术活动空间,且具有结构轻巧、灵活性好、精度高、操作空间大、运动响应及时等特点。

2、本发明提供一种手术机械臂,包括:

3、机械臂模组,适于展开或折叠;

4、正交关节模组,与所述机械臂模组的首端连接,所述正交关节模组适于驱动所述机械臂模组绕第一旋转轴线和/或第二旋转轴线转动,且所述第一旋转轴线与所述第二旋转轴线相互正交分布;

5、手术器械模组,与所述机械臂模组的末端连接,所述机械臂模组适于驱动所述手术器械模组转动;

6、所述机械臂模组包括:

7、第一节臂,包括:第一臂体和驱动机构,所述第一臂体的首端与所述正交关节模组连接,所述驱动机构设置于所述第一臂体;

8、第二节臂,包括:第二臂体、第一传动轮、第二传动轮和第二传动带,所述第二臂体的首端与所述驱动机构相连,所述第一传动轮设置于所述第二臂体的首端且与所述第一臂体固定连接,所述第二传动轮可转动地设置于所述第二臂体的末端,所述第二传动带的两端分别与所述第一传动轮和所述第二传动轮固定连接;

9、第三节臂,包括:第三臂体、第三传动轮、第四传动轮和第三传动带,所述第三臂体的首端与所述第二传动轮相连,所述第三传动轮设置于所述第三臂体的首端且与所述第二臂体固定连接,所述第四传动轮可转动地设置于所述第三臂体的末端且与所述手术器械模组相连,所述第三传动带的两端分别与所述第三传动轮和所述第四传动轮固定连接;

10、其中,所述驱动机构适于驱动所述第二节臂和所述第三节臂相对所述第一节臂转动。

11、根据本发明提供的一种手术机械臂,所述驱动机构包括:第一驱动电机、第五传动轮、第六传动轮、第一传动带和第一谐波减速机,所述第五传动轮设置于所述第一臂体的首端,所述第一驱动电机与所述第五传动轮相连,所述第六传动轮设置于所述第一臂体的末端,所述第一传动带的两端分别与所述第五传动轮和所述第六传动轮相连,所述第一谐波减速机设置于所述第一臂体的末端,且所述第一谐波减速机的输入轴与所述第六传动轮连接,所述第一谐波减速机的第一输出法兰与所述第二臂体的首端相连。

12、根据本发明提供的一种手术机械臂,所述第一臂体的内部设有控制电路板和散热器,所述控制电路板与所述第一驱动电机电连接,所述散热器连接于所述控制电路板上。

13、根据本发明提供的一种手术机械臂,所述第一臂体的末端固定设有第一耦合轴,所述第一耦合轴经所述第一谐波减速机的输入轴的轴向通孔穿设于所述第二臂体的首端,所述第一传动轮与所述第一耦合轴固定连接。

14、根据本发明提供的一种手术机械臂,所述第二臂体的首端内壁设有第一编码器,用于检测所述第二节臂的转动角度。

15、根据本发明提供的一种手术机械臂,所述第二臂体的末端固定设有第二耦合轴,所述第二耦合轴穿设于所述第三臂体的首端,所述第二传动轮与所述第二耦合轴可转动连接,所述第三传动轮与所述第二耦合轴固定连接。

16、根据本发明提供的一种手术机械臂,所述第二传动带和所述第三传动带均包括:

17、带体部;

18、第一连接部和第二连接部,分别与所述带体部的两端相连;

19、所述第一连接部的末端设有固定块,且与所述第一连接部对应连接的传动轮设有固定槽,所述固定槽与所述固定块卡接;

20、所述第二连接部的末端设有张紧块,且与所述第二连接部对应连接的传动轮设有限位槽,所述张紧块可滑动地设置于所述限位槽内,用于调节对应传动带的张紧。

21、根据本发明提供的一种手术机械臂,所述第二臂体和所述第三臂体的首末两端分别设有与所述固定块和所述张紧块对应设置的安装窗口,且所述安装窗口可拆卸连接密封罩壳。

22、根据本发明提供的一种手术机械臂,所述第一传动带为同步带,所述第二传动带和所述第三传动带为刚性带;

23、且所述第二节臂和所述第三节臂分别设有两条所述刚性带,两条所述刚性带的第一连接部和第二连接部呈c型,所述第二节臂和所述第三节臂中的两条所述刚性带沿对应传动轮的轴向错位且上下反向分布。

24、根据本发明提供的一种手术机械臂,所述正交关节模组包括:两个相互正交的旋转驱动关节,每个所述旋转驱动关节包括:关节外壳以及设置于所述关节外壳内的第二谐波减速机和第二驱动电机;所述第二谐波减速机包括:

25、外层输入轴,为中空结构且与所述第二驱动电机相连;

26、第二波发生器,套接于所述外层输入轴的第一端;

27、第二柔轮,套接于所述第二波发生器的外壁;

28、第二钢轮,所述第二钢轮的内圈齿与所述第二柔轮的外圈齿啮合,所述第二钢轮相对所述第二柔轮可转动;

29、内层输出轴,同轴设置于所述外层输入轴内,且所述内层输出轴的第一端同轴连接第二输出法兰,所述第二输出法兰位于所述外层输入轴的第一端,所述第二输出法兰与所述第二钢轮相连;

30、其中,两个所述旋转驱动关节的关节外壳上下布置且固定连接,两个所述旋转驱动关节的第二输出法兰的中轴线分别为所述第一旋转轴线和所述第二旋转轴线,对应所述第一旋转轴线的第二输出法兰与所述机械臂模组的首端连接,对应所述第二旋转轴线的第二输出法兰固定连接于基座。

31、根据本发明提供的一种手术机械臂,所述第二谐波减速机还包括:

32、制动器,连接于所述外层输入轴的第二端;

33、第二编码器,连接于所述外层输入轴的第二端,用于检测所述外层输入轴的输入转动角度;

34、第三编码器,连接于所述内层输出轴的第二端,用于检测所述内层输出轴的输出转动角度。

35、根据本发明提供的一种手术机械臂,所述手术器械模组包括:

36、直线驱动平台,与所述机械臂模组的末端连接;

37、手术器械,可滑动连接于所述直线驱动平台。

38、本发明还提供一种手术机器人,包括:基座和上述的手术机械臂,所述手术机械臂设置于所述基座上。

39、本发明提供的手术机械臂及手术机器人,通过正交关节模组可以驱动机械臂模组绕相互正交分布的第一旋转轴线和/或第二旋转轴线转动,即可以驱动机械臂组绕第一旋转轴线旋转以及绕第二旋转轴线俯仰转动,从而带动手术器械模组进行相应移动,并且机械臂模组自身可以展开或折叠,同时还可以驱动手术器械模组转动,从而进一步调节手术器械模组的姿态。因此,本发明手术机械臂在空间中具有多个自由运动的方向,可以实现手术机械臂的多自由度运动,从而精准调节手术器械的姿态,适应不同大小的手术活动空间,且具有结构轻巧、灵活性好、精度高、操作空间大、运动响应及时等特点。

40、进一步地,本发明提供的机械臂模组,通过三个节臂巧妙的传动连接方式,只需一套驱动机构即可同步驱动多个节臂转动,从而达到优化控制、简化结构、降低成本等目的;并且可以根据手术活动空间以及手术伤口位置等信息,控制驱动机构驱动第二节臂和第三节臂的转动角度,从而精准调节手术器械的姿态,达到高效安全手术的目的。

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