一種機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)多功能器械臂的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)多功能器械臂，由以下三部分組成：主控機(jī)箱、末端位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；主控機(jī)箱內(nèi)裝備有箱體、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)等設(shè)備，用以對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施控制；末端位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由1個(gè)主動(dòng)升降關(guān)節(jié)和3個(gè)被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成，主要用以調(diào)節(jié)末端控制點(diǎn)的位置；末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由2個(gè)主動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成，用于在末端控制點(diǎn)位置確定之后調(diào)節(jié)該點(diǎn)的姿態(tài)。本發(fā)明具有主動(dòng)、被動(dòng)自由度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)末端手術(shù)器械的定位及姿態(tài)調(diào)整，機(jī)構(gòu)部分運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和靈活性較好，末端運(yùn)動(dòng)精度高；機(jī)構(gòu)末端的安裝平臺(tái)可以安裝腹腔鏡或者靈巧手指等手術(shù)微器械，從而構(gòu)成圖像采集系統(tǒng)或者手術(shù)操作執(zhí)行系統(tǒng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)多功能器械臂
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種機(jī)器人，具體地說(shuō)是外科手術(shù)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)過(guò)程中，需要助手把持腹腔鏡配合醫(yī)生進(jìn)行腹腔內(nèi)部圖像采集，醫(yī)生針對(duì)患者腹腔內(nèi)部圖像手持手術(shù)器械進(jìn)行相關(guān)操作。通常微創(chuàng)外科手術(shù)時(shí)間較長(zhǎng)，醫(yī)生和助手的工作強(qiáng)度很大，靠人手把持腹腔鏡和手術(shù)器械會(huì)使操作者易于疲勞，助手因手部抖動(dòng)會(huì)造成圖像不穩(wěn)定，影響醫(yī)生的判斷，而醫(yī)生在操作過(guò)程中，也會(huì)因手部動(dòng)作的不穩(wěn)定影響手術(shù)操作精度，并降低手術(shù)效率。采用手術(shù)機(jī)器人夾持腹腔鏡或手術(shù)器械執(zhí)行手術(shù)動(dòng)作能夠減輕醫(yī)生及助手的工作強(qiáng)度，提高了手術(shù)的效率；同時(shí)，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性也會(huì)消除人手抖動(dòng)帶來(lái)的操作誤差，提高手術(shù)的執(zhí)行精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供具有四個(gè)用于對(duì)末端進(jìn)行定位的自由度及兩個(gè)用以調(diào)整末端姿態(tài)的自由度的一種機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)多功能器械臂。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明一種機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)多功能器械臂，其特征是:包括末端位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；末端位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括升降柱、第一橫臂、第二橫臂，升降柱里安裝第一編碼器，第一編碼器通過(guò)傳動(dòng)軸連接第一橫臂形成第一被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，第一編碼器采集傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，第一橫臂里安裝第二編碼器、第一上傳動(dòng)軸、第一下傳動(dòng)軸，第一上傳動(dòng)軸和第一下傳動(dòng)軸固連，第二編碼器上安裝第一同步帶輪，第一上傳動(dòng)軸上安裝第二同步帶輪，第一同步帶輪和第二同步帶輪上纏繞第一同步帶，第一下傳動(dòng)軸連接第二橫臂形成第二被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，第·二橫臂里安裝第三編碼器、第二上傳動(dòng)軸、第二下傳動(dòng)軸，第二上傳動(dòng)軸和第二下傳動(dòng)軸固連，第三編碼器上安裝第三同步帶輪，第二上傳動(dòng)軸上安裝第四同步帶輪，第三同步帶輪和第四同步帶輪上纏繞第二同步帶，第二下傳動(dòng)軸連接主被動(dòng)連接件形成第三被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)、擺動(dòng)電機(jī)、第一直齒輪、第二直齒輪，旋轉(zhuǎn)電機(jī)和擺動(dòng)電機(jī)安裝在電機(jī)安裝支架里，第一直齒輪連接旋轉(zhuǎn)電機(jī)，第二直齒輪與第一直齒輪相互嚙合，第二直齒輪通過(guò)連接法蘭與主被動(dòng)連接件相固連，第二直齒輪里設(shè)置有固定軸，固定軸與連接法蘭鎖緊，電機(jī)安裝支架上分別安裝左連桿、右連桿，左連桿和右連桿的上端同時(shí)連接上連桿，右連桿的中部連接下連桿，上連桿和下連桿的端部安裝微器械安裝平臺(tái)，擺動(dòng)電機(jī)連接右連桿并帶動(dòng)右連桿擺動(dòng)。
[0006]本發(fā)明還可以包括:
[0007]1、還包括主控機(jī)箱，主控機(jī)箱包括箱體，箱體里安裝電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，箱體上安裝推動(dòng)扶手、升降柱安裝臺(tái)，箱體下方安裝前向腳輪、后向腳輪，升降柱安裝在升降柱安裝臺(tái)里，電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接并驅(qū)動(dòng)升降柱。
[0008]2、所述的傳動(dòng)軸連接第一電磁制動(dòng)器，第一上傳動(dòng)軸連接第二電磁制動(dòng)器，第二上傳動(dòng)軸連接第三電磁制動(dòng)器。
[0009]3、第一-第三被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處分別安裝第一-第三光電開(kāi)關(guān)。
[0010]4、上連桿、左連桿、左連桿與右連桿在電機(jī)安裝支架上連接點(diǎn)的連線構(gòu)成了平行四邊形的第一-第三邊，上連桿、下連桿與微器械安裝平臺(tái)連接點(diǎn)的連線構(gòu)成了平行四邊形的第四邊，第三邊與第四邊的交點(diǎn)為末端控制點(diǎn)，擺動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)右連桿擺動(dòng)時(shí)，末端控制點(diǎn)的位置不變。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:
[0012]1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊,具有6自由度,運(yùn)動(dòng)靈活,運(yùn)動(dòng)空間大。
[0013]2、本發(fā)明的主控制箱設(shè)置有推手和有能鎖死功能的腳輪，方便裝置的轉(zhuǎn)運(yùn)和固定。
[0014]3、本發(fā)明的被動(dòng)關(guān)節(jié)可以鎖死，能夠穩(wěn)定保持操作點(diǎn)的位置。
[0015]4、本發(fā)明的末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用平行四邊形連桿構(gòu)型，從結(jié)構(gòu)上保證了操作點(diǎn)在姿態(tài)調(diào)節(jié)過(guò)程中的位置固定，同時(shí)也使結(jié)構(gòu)更為輕便。
[0016]5、本發(fā)明采用光電開(kāi)關(guān)作為調(diào)零裝置，并在各關(guān)節(jié)處設(shè)置編碼器采集關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角，控制準(zhǔn)確。
[0017]6、本發(fā)明的末端微器械安裝平臺(tái)可以裝備腹腔鏡或手術(shù)操作手等不同微器械，從而可以構(gòu)成微創(chuàng)外科手術(shù)的圖像采集機(jī)構(gòu)或手術(shù)動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此本發(fā)明具有多功能性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】`
[0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明的主控機(jī)箱示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明的末端位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4a為本發(fā)明的末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)示意圖，圖4b為A-A視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0023]結(jié)合圖1~4，本發(fā)明主要由以下三部分組成:主控機(jī)箱1、末端位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2、末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3 ;主控機(jī)箱I內(nèi)裝備有箱體、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)等設(shè)備，用以對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施控制；末端位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2由I個(gè)主動(dòng)升降關(guān)節(jié)和3個(gè)被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成，主要用以調(diào)節(jié)末端控制點(diǎn)的位置；末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3由2個(gè)主動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成，用于在末端控制點(diǎn)位置確定之后調(diào)節(jié)該點(diǎn)的姿態(tài)。各部分具體組成如下:
[0024]主控機(jī)箱1:箱體1-1、推動(dòng)扶手1-2、控制機(jī)箱1-3、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)1-4、后向腳輪1-5、前向腳輪1-6、升降柱安裝臺(tái)1-7。
[0025]末端位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2:升降關(guān)節(jié)2-1、升降柱2-2、編碼器2_3、編碼器支架2_4、電磁制動(dòng)器2-5、軸承支架2-6、傳動(dòng)軸2-7、軸承端蓋2-8、第一被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2_9、第一橫臂2-10、密封蓋2-11、光電開(kāi)關(guān)2-12、編碼器安裝板2-13、同步帶輪2-14、編碼器2-15、電磁制動(dòng)器2-16、光電開(kāi)關(guān)2-17、同步帶輪2-18、上傳動(dòng)軸2-19、下傳動(dòng)軸2_20、第二被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2-21、編碼器及安裝板2-22、同步帶傳動(dòng)裝置2-23、電磁制動(dòng)器2_24、光電開(kāi)關(guān)2_25、上傳動(dòng)軸2-26、第二橫臂2-27、第三旋轉(zhuǎn)被動(dòng)關(guān)節(jié)2-28、下傳動(dòng)軸2_29、主被動(dòng)連接件2_30。[0026]末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3:旋轉(zhuǎn)電機(jī)外殼3-1、旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-2、齒輪安裝外殼3-3、電機(jī)安裝支架3-4、直齒輪3-5、光電開(kāi)關(guān)3-6、鎖緊螺母3-7、聯(lián)接法蘭3_8、固定軸3_9、直齒輪3-10、軸承端蓋3-11、上蓋3-12、左連桿3-13、擺動(dòng)電機(jī)3-14、上連桿3_15、右連桿3_16、電機(jī)安裝板3-17、下連桿3-18、微器械安裝平臺(tái)3-19、錐齒輪3-20、錐齒輪3_21、鎖緊螺母3-22、軸承3-23、光電開(kāi)關(guān)3-24、安裝軸3_25、軸承3_26。[0027]結(jié)合圖2，主控機(jī)箱的箱體1-1上設(shè)有推動(dòng)扶手1-2，在箱體內(nèi)部可以放置控制機(jī)箱1-3和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)1-4，箱體1-1下端裝有后向腳輪1-5和前向腳輪1-6，方便機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，后向腳輪上裝有踏板，可使腳輪鎖死，方便機(jī)構(gòu)進(jìn)行位置固定，升降柱安裝臺(tái)1-7用于固定升降柱，其內(nèi)部設(shè)置有電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以使升降柱做升降運(yùn)動(dòng)。[0028]結(jié)合圖3，升降關(guān)節(jié)2-1由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)升降柱2-2上下運(yùn)動(dòng)，用于調(diào)節(jié)手臂部分的高度；第一被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2-9內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分布如下:編碼器2-3通過(guò)編碼器支架2-4安裝于升降柱2-2上，通過(guò)螺釘緊固。在第一橫臂2-10關(guān)節(jié)處內(nèi)部通過(guò)螺釘固聯(lián)傳動(dòng)軸2-7，其另一軸端與編碼器2-3固聯(lián)，從而編碼器可以采集傳動(dòng)軸2-7轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)。傳動(dòng)軸2-7徑向通過(guò)一對(duì)軸承固定，軸承安裝于軸承支架2-6內(nèi)部，兩端分別通過(guò)傳動(dòng)軸2-7軸肩及電磁制動(dòng)器2-5固定，軸承支架2-6通過(guò)螺釘固定于升降柱2-2上。電磁制動(dòng)器2-5與傳動(dòng)軸2-7 —端連接，可以使傳動(dòng)軸2-7鎖死，限制其轉(zhuǎn)動(dòng)。在第一被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2-9處安裝有光電開(kāi)關(guān)2-12，可以使第一橫臂2-10相對(duì)于升降柱2-1進(jìn)行零位調(diào)整；第二被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2-21內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分布如下:在關(guān)節(jié)內(nèi)部安裝有上傳動(dòng)軸2-19和下傳動(dòng)軸2-20，其中下傳動(dòng)軸2-10通過(guò)螺釘固定于第二橫臂2-27左端關(guān)節(jié)處內(nèi)部，其徑向通過(guò)一對(duì)軸承固定，軸承安裝于第一橫臂2-10右端關(guān)節(jié)內(nèi)部，兩端分別通過(guò)橫臂內(nèi)部臺(tái)階及上傳動(dòng)軸2-19固定，上傳動(dòng)軸2-19通過(guò)螺釘與下傳動(dòng)軸2-20固聯(lián)。電磁制動(dòng)器2-16與上傳動(dòng)軸2-19另一端連接，可以使上傳動(dòng)軸鎖死，從而限制第二橫臂2-27與第一橫臂2-10的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。編碼器2-15通過(guò)編碼器安裝板2-13安裝于第一橫臂2-10內(nèi)部，編碼器安裝板2-13通過(guò)調(diào)位螺釘安裝于第一橫臂2-10的側(cè)壁。編碼器2-15與上傳動(dòng)軸2-19分別安裝有同步帶輪2-14及2-19，實(shí)現(xiàn)同步帶傳動(dòng)，從而編碼器2-15可以采集上傳動(dòng)軸2-19的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)。通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)位螺釘可以左右微調(diào)編碼器安裝板2-13的位置，實(shí)現(xiàn)同步帶的張緊和松弛。在第二被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2-21內(nèi)部安裝有光電開(kāi)關(guān)2-17，可實(shí)現(xiàn)第二橫臂2-27相對(duì)于第一橫臂2-10的零位調(diào)整；第三被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2-28內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分布如下:第三被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2-28同第二被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2-21內(nèi)部傳動(dòng)方式基本相同，在第二橫臂2-27右關(guān)節(jié)處內(nèi)部安裝有上傳動(dòng)軸2-26和下傳動(dòng)軸2-29，二者以螺釘固聯(lián)，下傳動(dòng)軸2-29徑向通過(guò)一對(duì)軸承固定，軸承兩端通過(guò)孔用彈簧擋圈和第二橫臂2-27內(nèi)部臺(tái)階固定，上傳動(dòng)軸2-26另一端裝有電磁制動(dòng)器2-24，可以限制第二橫臂2-27相對(duì)于末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3的轉(zhuǎn)動(dòng)，使二者相對(duì)鎖死。第二橫臂2-27內(nèi)部的編碼器2-22和上傳動(dòng)軸2-26通過(guò)同步帶傳動(dòng)裝置2_23傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)編碼器2-22對(duì)于上傳動(dòng)軸2-26的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)采集。在第三被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2-28內(nèi)部安裝有光電開(kāi)關(guān)2-25，可使固聯(lián)于上、下傳動(dòng)軸的后續(xù)機(jī)構(gòu)相對(duì)于第二橫臂2-27進(jìn)行零位調(diào)整。通過(guò)螺釘與下傳動(dòng)軸2-29固聯(lián)的主被動(dòng)連接件2-30主要用于連接前端的總體末端位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。[0029]結(jié)合圖4，連接法蘭3-8與主被動(dòng)連接件2-30通過(guò)螺釘固聯(lián)，實(shí)現(xiàn)末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和末端位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的連接。旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-2安裝于電機(jī)安裝支架3-4上，外部通過(guò)旋轉(zhuǎn)電機(jī)外殼3-1進(jìn)行密封，旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-2軸上安裝有直齒輪3-5。電機(jī)安裝支架3-4左端內(nèi)部裝有固定軸3-9，其徑向通過(guò)一對(duì)軸承3-12固定，軸承3-12通過(guò)電機(jī)安裝支架3-4內(nèi)部臺(tái)階、固定軸3-9軸肩和軸承端蓋3-11固定，固定軸3-9上裝有直齒輪3-10，并于直齒輪3-5嚙合，直齒輪3-10上開(kāi)有螺紋孔，通過(guò)螺釘與連接法蘭3-8固聯(lián)，固定軸3-9通過(guò)鎖緊螺母3-7與連接法蘭3-8鎖緊，直齒輪處通過(guò)齒輪安裝外殼3-3密封，旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-2帶動(dòng)直齒輪 3-5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)使末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)整體相對(duì)于固定軸3-9軸向做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在主被動(dòng)連接件2-30處裝有光電開(kāi)關(guān)3-6，可以對(duì)末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行零位調(diào)節(jié)。電機(jī)安裝支架3-4上安裝由左連桿3-13、上連桿3-15、右連桿3-16等組成的平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，上連桿3-15和下連桿3-18上安裝有微器械安裝平臺(tái)3-19，平臺(tái)上可以裝配腹腔鏡、手術(shù)鉗等操作機(jī)構(gòu)。如圖4所示，虛線部分為平行四邊形，末端控制點(diǎn)位于其中的一個(gè)頂點(diǎn)，這種構(gòu)型決定了在平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，始終能夠保持末端控制點(diǎn)的位置固定。在電機(jī)安裝支架3-4右側(cè)內(nèi)部裝有安裝軸3-25，安裝軸3-25通過(guò)軸承3-23和3-26徑向固定，并通過(guò)鎖緊螺母3-22完成與右連桿3_16的連接，安裝軸
3-25上裝配有錐齒輪3-21，。擺動(dòng)電機(jī)3-14通過(guò)電機(jī)安裝板3_17安裝于電機(jī)安裝支架
3-4內(nèi)部，擺動(dòng)電機(jī)3-14軸上安裝錐齒輪3-20并與錐齒輪3-21嚙合，旋轉(zhuǎn)電機(jī)3_14通過(guò)錐齒輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)安裝軸3-15轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)，安裝軸3-25上裝有光電開(kāi)關(guān)3-24，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的零位調(diào)節(jié)。
[0030]結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4，對(duì)本外科手術(shù)用多功能腹腔鏡機(jī)器人的功能進(jìn)行總體說(shuō)明。本機(jī)器人主要由主控機(jī)箱1、末端位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2和末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3組織，主控機(jī)箱內(nèi)部裝有控制設(shè)備1-3、1_4等，并可通過(guò)腳輪1-5、1-6實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的轉(zhuǎn)運(yùn)及固定；末端位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2包括一個(gè)升降關(guān)節(jié)2-1和三個(gè)被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2-9、2-21、2-28，升降關(guān)節(jié)2_1可調(diào)整末端控制點(diǎn)在豎直平面的高度，三個(gè)被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2-9、2-21、2-28可以調(diào)整末端控制點(diǎn)在水平平面內(nèi)的位置，因而末端位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2可以實(shí)現(xiàn)在工作空間內(nèi)對(duì)末端控制點(diǎn)的位置調(diào)節(jié)；末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3主要通過(guò)平行四邊形機(jī)構(gòu)來(lái)保證末端控制點(diǎn)的位置固定，末端控制點(diǎn)位于平行四邊形機(jī)構(gòu)的固定軸線固定軸3-9所在軸線上的一個(gè)頂點(diǎn)，通過(guò)齒輪安裝外殼3-3內(nèi)部的直齒輪傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)平行四邊形機(jī)構(gòu)繞固定軸線的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，完成末端控制點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)。電機(jī)安裝支架3-4內(nèi)部的錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以使平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，完成末端控制點(diǎn)的擺動(dòng)。末端控制點(diǎn)可以完成旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)兩個(gè)自由度的姿態(tài)調(diào)節(jié)。末端的微器械安裝平臺(tái)19具有通用性，可以安裝腹腔鏡、手術(shù)鉗等多種微創(chuàng)外科手術(shù)器械，因而本機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)多功能器械臂具有多功能性，應(yīng)用范圍較為廣泛。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)多功能器械臂，其特征是:包括末端位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；末端位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括升降柱、第一橫臂、第二橫臂，升降柱里安裝第一編碼器，第一編碼器通過(guò)傳動(dòng)軸連接第一橫臂形成第一被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，第一編碼器采集傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，第一橫臂里安裝第二編碼器、第一上傳動(dòng)軸、第一下傳動(dòng)軸，第一上傳動(dòng)軸和第一下傳動(dòng)軸固連，第二編碼器上安裝第一同步帶輪，第一上傳動(dòng)軸上安裝第二同步帶輪，第一同步帶輪和第二同步帶輪上纏繞第一同步帶，第一下傳動(dòng)軸連接第二橫臂形成第二被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，第二橫臂里安裝第三編碼器、第二上傳動(dòng)軸、第二下傳動(dòng)軸，第二上傳動(dòng)軸和第二下傳動(dòng)軸固連，第三編碼器上安裝第三同步帶輪，第二上傳動(dòng)軸上安裝第四同步帶輪，第三同步帶輪和第四同步帶輪上纏繞第二同步帶，第二下傳動(dòng)軸連接主被動(dòng)連接件形成第三被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；末端姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)、擺動(dòng)電機(jī)、第一直齒輪、第二直齒輪，旋轉(zhuǎn)電機(jī)和擺動(dòng)電機(jī)安裝在電機(jī)安裝支架里，第一直齒輪連接旋轉(zhuǎn)電機(jī)，第二直齒輪與第一直齒輪相互嚙合，第二直齒輪通過(guò)連接法蘭與主被動(dòng)連接件相固連，第二直齒輪里設(shè)置有固定軸，固定軸與連接法蘭鎖緊，電機(jī)安裝支架上分別安裝左連桿、右連桿，左連桿和右連桿的上端同時(shí)連接上連桿，右連桿的中部連接下連桿，上連桿和下連桿的端部安裝微器械安裝平臺(tái)，擺動(dòng)電機(jī)連接右連桿并帶動(dòng)右連桿擺動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)多功能器械臂，其特征是:還包括主控機(jī)箱，主控機(jī)箱包括箱體，箱體里安裝電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，箱體上安裝推動(dòng)扶手、升降柱安裝臺(tái)，箱體下方安裝前向腳輪、后向腳輪，升降柱安裝在升降柱安裝臺(tái)里，電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接并驅(qū)動(dòng)升降柱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)多功能器械臂，其特征是:所述的傳動(dòng)軸連接第一電磁制動(dòng)器，第一上傳動(dòng)軸連接第二電磁制動(dòng)器，第二上傳動(dòng)軸連接第三電磁制動(dòng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)多功能器械臂，其特征是:第一-第三被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處分別安裝第一-第三光電開(kāi)關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)多功能器械臂，其特征是--第一-第三被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處分別安裝第一-第三光電開(kāi)關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)多功能器械臂，其特征是:上連桿、左連桿、左連桿與右連桿在電機(jī)安裝支架上連接點(diǎn)的連線構(gòu)成了平行四邊形的第一-第三邊，上連桿、下連桿與微器械安裝平臺(tái)連接點(diǎn)的連線構(gòu)成了平行四邊形的第四邊，第三邊與第四邊的交點(diǎn)為末端控制點(diǎn)，擺動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)右連桿擺動(dòng)時(shí)，末端控制點(diǎn)的位置不變。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)多功能器械臂，其特征是:上連桿、左連桿、左連桿與右連桿在電機(jī)安裝支架上連接點(diǎn)的連線構(gòu)成了平行四邊形的第一-第三邊，上連桿、下連桿與微器械安裝平臺(tái)連接點(diǎn)的連線構(gòu)成了平行四邊形的第四邊，第三邊與第四邊的交點(diǎn)為末端控制點(diǎn)，擺動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)右連桿擺動(dòng)時(shí)，末端控制點(diǎn)的位置不變。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)多功能器械臂，其特征是:上連桿、左連桿、左連桿與右連桿在電機(jī)安裝支架上連接點(diǎn)的連線構(gòu)成了平行四邊形的第一-第三邊，上連桿、下連桿與微器械安裝平臺(tái)連接點(diǎn)的連線構(gòu)成了平行四邊形的第四邊，第三邊與第四邊的交點(diǎn)為末端控制點(diǎn)，擺動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)右連桿擺動(dòng)時(shí)，末端控制點(diǎn)的位置不變。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)多功能器械臂，其特征是:上連桿、左連桿、左連桿與右連桿在電機(jī)安裝支架上連接點(diǎn)的連線構(gòu)成了平行四邊形的第一-第三邊，上連桿、下連桿與微器械安裝平臺(tái)連接點(diǎn)的連線構(gòu)成了平行四邊形的第四邊，第三邊與第四邊的交點(diǎn)為末端控制點(diǎn)，擺動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)右連桿擺動(dòng)時(shí)，末端控制點(diǎn)的位置不變?！?br> 【文檔編號(hào)】A61B19/00GK103565529SQ201310556341
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】于凌濤, 王正雨, 孫立強(qiáng), 王文杰, 李宏偉, 宋華建, 王濤, 張寶玉, 李洪洋, 楊景 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)