本實(shí)用新型涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于骨科手術(shù)輔助機(jī)器人末端工具的快換機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

骨科手術(shù)機(jī)器人是醫(yī)療領(lǐng)域最早開(kāi)展研究和應(yīng)用的手術(shù)機(jī)器人之一，也是國(guó)內(nèi)外研究較多的手術(shù)機(jī)器人，目前已有ROBODOC、ACROBOT、MAKO、RIO、 Renaissance等機(jī)器人已獲得美國(guó)食品藥品管理局(FDA)臨床許可。

在骨科手術(shù)過(guò)程中，會(huì)需要根據(jù)手術(shù)需要經(jīng)常更換機(jī)器人末端手術(shù)工具。為此，在骨科手術(shù)機(jī)器人設(shè)計(jì)時(shí)，一把都把機(jī)器人末端連接處設(shè)計(jì)成工業(yè)常見(jiàn)的法蘭結(jié)構(gòu)，以便進(jìn)行手術(shù)工具的更換。這種靠多個(gè)螺釘固定式的接頭因消耗醫(yī)生無(wú)效作業(yè)時(shí)間在手術(shù)室是很難被接受的。特別是考慮消毒滅菌等問(wèn)題，機(jī)器人在手術(shù)過(guò)程中都被包裹一層消毒幕簾，這對(duì)手術(shù)過(guò)程中需要根據(jù)手術(shù)需要經(jīng)常更換機(jī)器人末端手術(shù)工具的骨科手術(shù)來(lái)說(shuō)，臨床可接受性就是一大挑戰(zhàn)，也會(huì)限制了骨科手術(shù)機(jī)器人在臨床的推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于提供一種用于骨科手術(shù)輔助機(jī)器人末端工具的快換機(jī)構(gòu)，能夠快速拆裝安裝于機(jī)器人末端的手術(shù)工具，從而提高骨科手術(shù)機(jī)器人在手術(shù)室的適應(yīng)性和可接受性。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供以下的技術(shù)方案：一種用于骨科手術(shù)輔助機(jī)器人末端工具的快換機(jī)構(gòu)，用于快速拆裝安裝于機(jī)器人末端的手術(shù)工具，所述快換機(jī)構(gòu)包括鎖緊組件，所述鎖緊組件包括：

第一鎖緊單元，所述第一鎖緊單元包括鎖緊銷，所述鎖緊銷具有分別設(shè)置在其四周的第一鎖緊面、第一連接面、第二鎖緊面以及第二連接面，所述第一鎖緊面和所述第二鎖緊面位置相背，所述第一連接面和所述第二連接面位置相背，沿銷長(zhǎng)方向，所述第一鎖緊面和所述第二鎖緊面中段之間的距離大于二者兩端之間的距離；

第二鎖緊單元，所述第二鎖緊單元包括鎖緊槽、止擋部件以及彈性部件，所述鎖緊槽具有分別設(shè)置的第一槽壁面、槽底面、第二槽壁面以及槽口，所述第一槽壁面和所述第二槽壁面位置相對(duì)，沿槽長(zhǎng)方向，所述第一槽壁面和所述第二槽壁面中段之間的距離大于二者兩端之間的距離，所述止擋部件位于所述鎖緊槽的槽口一側(cè)，所述彈性部件相對(duì)所述止擋部件設(shè)置在所述鎖緊槽的另一側(cè)，所述彈性部件對(duì)所述鎖緊槽施加彈力作用，以使所述鎖緊槽的槽口和所述止擋部件之間的距離小于所述第一連接面和所述第二連接面之間的距離，在外力作用下，所述鎖緊槽克服所述彈性部件的彈力作用，以使所述鎖緊槽的槽口和所述止擋部件之間的距離大于所述第一連接面和所述第二連接面之間的距離；

其中，所述第一鎖緊面和所述第二鎖緊面分別與所述第一槽壁面和所述第二槽壁面在槽長(zhǎng)方向可互相限位，所述第一鎖緊單元和所述第二鎖緊單元中，其中一個(gè)設(shè)置在所述機(jī)器人末端上，另一個(gè)設(shè)置在所述手術(shù)工具上。

進(jìn)一步的，所述鎖緊組件還包括解鎖按鈕，所述解鎖按鈕的一端與所述鎖緊槽連接，所述解鎖按鈕的另一端構(gòu)成按壓端，通過(guò)所述按壓端向所述解鎖按鈕施加克服所述彈性部件的彈力的外作用力。

進(jìn)一步的，所述鎖緊槽可移動(dòng)的連接在導(dǎo)向通道中，所述解鎖按鈕包括一直桿段和一U形桿段，所述直桿段可滑動(dòng)的連接在導(dǎo)向軸套中，所述直桿段的一端與所述U形桿段的底部連接，所述直桿段的另一端延伸至外部以構(gòu)成所述按壓端，所述U形桿段的自由端與所述鎖緊槽的槽口位置連接以構(gòu)成大體沿凸字形筆畫(huà)延伸的閉合框體，所述鎖緊銷沿槽長(zhǎng)方向移動(dòng)以使其移動(dòng)至所述閉合框體的大框內(nèi)，所述閉合框體沿槽深方向移動(dòng)以使其小框體卡設(shè)在所述鎖緊銷的外側(cè)。

進(jìn)一步的，所述彈性部件采用彈簧，所述彈簧套設(shè)安裝在一導(dǎo)向軸上。

進(jìn)一步的，所述快換機(jī)構(gòu)還包括定位組件，所述定位組件采用一面兩孔定位結(jié)構(gòu)，包括第一定位面和第二，其中一個(gè)設(shè)在所述機(jī)器人末端，另一個(gè)設(shè)在所述手術(shù)工具，所述第一定位面和所述第二定位面定位連接以限制所述手術(shù)工具相對(duì)所述機(jī)器人末端的3個(gè)自由度，所述第一定位面和所述第二定位面通過(guò)圓柱銷定位連接以限制所述手術(shù)工具相對(duì)所述機(jī)器人末端的2個(gè)自由度，所述第一定位面和所述第二定位面還通過(guò)圓柱銷和削邊銷相配合以限制所述手術(shù)工具相對(duì)所述機(jī)器人末端的1個(gè)自由度。

進(jìn)一步的，所述第一定位面和所述第二定位面中，其中一個(gè)為所述機(jī)器人末端的法蘭的自由面，另一個(gè)為所述手術(shù)工具的法蘭的自由面，所述鎖緊銷和所述圓柱銷集成為一鎖緊銷，所述鎖緊銷設(shè)在其中一個(gè)定位面上，所述止擋部件為貫通另一個(gè)定位面和導(dǎo)向通道的定位孔并位于所述鎖緊槽的槽口相對(duì)方向的孔壁構(gòu)成，所述定位孔設(shè)置在中心部分并且與所述鎖緊銷的定位連接。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

1)本實(shí)用新型通過(guò)鎖緊銷、鎖緊槽、止擋部件以及彈性部件的結(jié)合使用，鎖緊槽在彈簧力作用下將鎖緊銷壓緊在止擋部件上，以實(shí)現(xiàn)鎖緊銷相對(duì)鎖緊槽沿槽深方向的限位，同時(shí)鎖緊銷與鎖緊槽為斜面連接，以實(shí)現(xiàn)鎖緊銷相對(duì)鎖緊槽在槽長(zhǎng)方向的限位，在外力作用下克服彈簧的作用力可實(shí)現(xiàn)鎖緊銷與鎖緊槽在槽深方向的解鎖，進(jìn)而進(jìn)行槽長(zhǎng)方向的解鎖，實(shí)現(xiàn)鎖緊銷和鎖緊槽的快速拆裝，能夠快速拆裝機(jī)器人末端和手術(shù)工具，從而提高骨科手術(shù)機(jī)器人在手術(shù)室的適應(yīng)性和可接受性；

2)本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置解鎖按鈕，鎖緊銷和鎖緊槽處于常鎖狀態(tài)，通過(guò)解鎖按鈕進(jìn)行暫時(shí)解鎖以便拆裝，解鎖按鈕操作方便；

3)本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置導(dǎo)向軸，彈簧更加穩(wěn)固可靠，快換過(guò)程更為精確，不易出現(xiàn)誤差。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型公開(kāi)的用于骨科手術(shù)輔助機(jī)器人手術(shù)工具快換機(jī)構(gòu)的主視圖；

圖2為圖1中A-A截面的主視圖；

圖3為圖1中B-B截面的側(cè)視圖；

圖4為鎖緊銷與鎖緊槽在鎖緊狀態(tài)的俯視圖；

圖5為鎖緊銷與鎖緊槽在解鎖狀態(tài)的俯視圖。

其中，10、機(jī)器人末端的法蘭；20、鎖緊銷；21、第一鎖緊面；22、第一連接面；23、第二鎖緊面；24、第二連接面；30、手術(shù)工具的法蘭；31、導(dǎo)向通道； 40、鎖緊槽；41、第一槽壁面；42、槽底面；43、第二槽壁面；50、彈簧；60、削邊銷；70、解鎖按鈕；71、直桿段；72、U形桿段；73、導(dǎo)向軸。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。

參見(jiàn)圖1至圖5，如其中的圖例所示，一種骨科手術(shù)輔助機(jī)器人末端工具的快換機(jī)構(gòu)，用于快速拆裝安裝于機(jī)器人末端的手術(shù)工具，所述快換機(jī)構(gòu)包括鎖緊組件，所述鎖緊組件包括：

機(jī)器人末端的法蘭10，機(jī)器人末端的法蘭10的自由面構(gòu)成第一定位面；

鎖緊銷20，鎖緊銷20設(shè)在上述第一定位面上，鎖緊銷20具有分別設(shè)置在其四周的第一鎖緊面21、第一連接面22、第二鎖緊面23以及第二連接面24，第一鎖緊面21和第二鎖緊面23位置相背，第一連接面22和第二連接面24位置相背，沿銷長(zhǎng)方向，第一鎖緊面21和第二鎖緊面23中段之間的距離大于二者兩端之間的距離；

手術(shù)工具的法蘭30，手術(shù)工具的法蘭30設(shè)有導(dǎo)向通道31，手術(shù)工具的法蘭 30的自由面構(gòu)成第二定位面，該第二定位面設(shè)有一鎖緊銷定位孔；

鎖緊槽40，鎖緊槽40可移動(dòng)的設(shè)在導(dǎo)向通道31中，具有分別設(shè)置的第一槽壁面41、槽底面42、第二槽壁面43以及槽口，第一槽壁面41和第二槽壁面43 位置相對(duì)，沿槽長(zhǎng)方向，第一槽壁面41和第二槽壁面43中段之間的距離大于二者兩端之間的距離，上述鎖緊銷定位孔軸向貫通導(dǎo)向通道30的鎖緊槽的槽口一側(cè)空間；

彈簧50，彈簧50相對(duì)鎖緊銷定位孔設(shè)置在鎖緊槽40的另一側(cè)，彈簧50對(duì)鎖緊槽40施加彈力作用，以使鎖緊槽40的槽口和與其相對(duì)的鎖緊銷定位孔的孔壁之間的距離小于第一連接面22和第二連接面24之間的距離，在外力作用下，鎖緊槽40克服彈簧50的彈力作用，以使鎖緊槽40的槽口和與其相對(duì)的鎖緊銷定位孔的孔壁之間的距離大于第一連接面22和第二連接面24之間的距離，第一鎖緊面21和第二鎖緊面23分別與第一槽壁面41和第二槽壁面43在槽長(zhǎng)方向可互相限位；

削邊銷60；

其中，第一定位面和第二定位面定位連接以限制手術(shù)工具相對(duì)機(jī)器人末端的 3個(gè)自由度，第一定位面和第二定位面通過(guò)臺(tái)階定位以限制手術(shù)工具相對(duì)機(jī)器人末端的2個(gè)自由度，第一定位面還通過(guò)削邊銷60定位以限制手術(shù)工具相對(duì)機(jī)器人末端的1個(gè)自由度。

以下為一種骨科手術(shù)輔助機(jī)器人末端工具的快換方法，用于快速拆裝安裝在機(jī)器人末端的手術(shù)工具，快換方法包括包括如下步驟：

(1)對(duì)鎖緊槽40施加外作用力，以使鎖緊槽40的槽口和與其相對(duì)的鎖緊銷定位孔的孔壁之間的距離大于第一連接面22和第二連接面24之間的距離；

(2)將機(jī)器人末端的法蘭10的第一定位面和手術(shù)工具的法蘭30的第二定位面定位連接，以限制手術(shù)工具的法蘭30相對(duì)于機(jī)器人末端的法蘭10的3個(gè)相對(duì)自由度，同時(shí)鎖緊銷20穿過(guò)鎖緊銷定位孔進(jìn)入導(dǎo)向通道30中并位于鎖緊槽40 的槽口一側(cè)，以限制手術(shù)工具的法蘭30相對(duì)于機(jī)器人末端的法蘭10的2個(gè)相對(duì)自由度，第一連接面22與槽底面42相對(duì)；

(3)釋放鎖緊槽40，鎖緊槽在彈簧50的彈力作用下，以使鎖緊槽50的槽口和與其相對(duì)的鎖緊銷定位孔的孔壁之間的距離小于第一連接面22和第二連接面24之間的距離，鎖緊銷20被鎖緊槽40壓緊在鎖緊銷定位孔的孔壁上；

(4)將削邊銷60定位連接第一定位面和第二定位面，與鎖緊銷一起限制手術(shù)工具的法蘭30相對(duì)機(jī)器人末端的法蘭10的1個(gè)相對(duì)自由度。

鎖緊銷20與鎖緊槽40之間有兩個(gè)位置狀態(tài)，分別完成該機(jī)構(gòu)的夾緊與拆卸任務(wù)。具體工作方法為：鎖緊槽40不受力的情況下，鎖緊銷20被彈簧12壓到鎖緊位置，通過(guò)斜面，鎖緊銷20和鎖緊槽40相互限位，以實(shí)現(xiàn)相互鎖緊，鎖緊槽40受到力后，鎖緊槽40移動(dòng)到松開(kāi)位置，鎖緊銷20對(duì)鎖緊槽40不再有限位夾緊作用，即可進(jìn)行快速拆卸和安裝。

為了方便進(jìn)行解鎖，上述鎖緊組件還包括解鎖按鈕70，解鎖按鈕70包括一直桿段71和一U形桿段72，直桿段71與U形桿段72部連接，直桿段71可滑動(dòng)的連接在手術(shù)工具的法蘭30的導(dǎo)向軸套中，直桿段71的自由端延伸至手術(shù)工具的法蘭30的外部以構(gòu)成按壓端，U形桿段72的自由端與鎖緊槽40的槽口位置連接以構(gòu)成大體沿凸字形筆畫(huà)延伸的閉合框體，通過(guò)按壓端向定位凹槽40施加克服彈簧50的彈力的外作用力。

為了使鎖緊或解鎖更為穩(wěn)固可靠，彈簧50套設(shè)安裝在一固定設(shè)置在導(dǎo)向通道31的端壁上的導(dǎo)向軸73上。

還需要增加工件套筒可以根據(jù)需求設(shè)計(jì)大小。

以上為對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的描述，通過(guò)對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。