本發(fā)明涉及手術(shù)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種并聯(lián)式三自由度遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心手術(shù)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

微創(chuàng)手術(shù)指的是醫(yī)生在人體表皮切開(kāi)一個(gè)微小的創(chuàng)口，通過(guò)此創(chuàng)口將手術(shù)器械伸入人體內(nèi)進(jìn)行手術(shù)操作。與傳統(tǒng)手術(shù)相比，微創(chuàng)手術(shù)具有創(chuàng)傷小、疼痛輕、恢復(fù)快、術(shù)后疤痕小等顯著優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛的應(yīng)用于臨床領(lǐng)域。然而，微創(chuàng)手術(shù)受小創(chuàng)口的限制，醫(yī)生操作難度大，手部的抖動(dòng)會(huì)對(duì)手術(shù)精度產(chǎn)生很大的影響，且醫(yī)生的操作方向與目標(biāo)位置相反，不易控制。為解決這些問(wèn)題，使用手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)是一個(gè)很好的選擇。

應(yīng)用于微創(chuàng)手術(shù)要求機(jī)器人具有遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心的特點(diǎn)，也就是轉(zhuǎn)動(dòng)中心在機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)端的某一固定點(diǎn)，這樣可以使手術(shù)器械繞該點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。在手術(shù)過(guò)程中，該轉(zhuǎn)動(dòng)中心點(diǎn)與手術(shù)創(chuàng)口重合，要求機(jī)器人能提供一個(gè)移動(dòng)和繞中心點(diǎn)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，共三個(gè)自由度。目前提出的一些遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心手術(shù)機(jī)器人(cn104622573a，cn101919739b)整體上是開(kāi)環(huán)式的結(jié)構(gòu)，精度不高，動(dòng)態(tài)特性不好，影響手術(shù)質(zhì)量，限制了機(jī)器人的應(yīng)用。相比于開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，閉環(huán)式的并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有剛度好、精度高、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)，很適合應(yīng)用于微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)。因此，提出一種并聯(lián)式的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心手術(shù)機(jī)器人很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服背景技術(shù)存在的不足，提供一種并聯(lián)式三自由度遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心手術(shù)機(jī)器人，該手術(shù)機(jī)器人應(yīng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度好、精度高、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種并聯(lián)式三自由度遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心手術(shù)機(jī)器人，包括機(jī)架、手術(shù)操作模塊以及連接在機(jī)架與手術(shù)操作模塊之間的四個(gè)分支；其特征在于：

每個(gè)分支包括通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接的平行四邊形機(jī)構(gòu)以及兩端分別通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副及第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與平行四邊形機(jī)構(gòu)及手術(shù)操作模塊連接的第五連桿；

手術(shù)操作模塊包括第一固定塊、第二固定塊以及與第一固定塊連接且同時(shí)通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二固定塊連接的手術(shù)器械；

所述四個(gè)分支兩兩一組，其中一組內(nèi)的兩個(gè)分支分別通過(guò)各分支連接的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與手術(shù)操作模塊的第一固定塊相連，另外一組內(nèi)的兩個(gè)分支分別通過(guò)各分支連接的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與手術(shù)操作模塊的第二固定塊相連。

四個(gè)分支兩兩一組，每組內(nèi)兩個(gè)分支的兩個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合，且與另一組內(nèi)兩個(gè)分支的兩個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線正交，交點(diǎn)為固定點(diǎn)o，手術(shù)操作模塊中的第八轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線過(guò)固定點(diǎn)o；每組內(nèi)兩個(gè)分支的兩個(gè)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合，且與另一組的兩個(gè)分支的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直。

一種并聯(lián)式三自由度遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心手術(shù)機(jī)器人，包括機(jī)架、手術(shù)操作模塊以及連接在機(jī)架與手術(shù)操作模塊之間的三個(gè)分支；其特征在于

每個(gè)分支包括通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接的平行四邊形機(jī)構(gòu)以及兩端分別通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副及第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與平行四邊形機(jī)構(gòu)及手術(shù)操作模塊連接的第五連桿；

手術(shù)操作模塊包括第一固定塊、第二固定塊以及與第一固定塊連接且同時(shí)通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二固定塊連接的手術(shù)器械；

所述三個(gè)分支分為兩組，其中一組內(nèi)的兩個(gè)分支分別通過(guò)各分支連接的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與手術(shù)操作模塊的第一固定塊相連，另一組的一個(gè)分支通過(guò)所連接的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與手術(shù)操作模塊的第二固定塊相連；或者，

一組內(nèi)的兩個(gè)分支分別通過(guò)各分支連接的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與手術(shù)操作模塊的第二固定塊相連，另一組的一個(gè)分支通過(guò)所連接的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與手術(shù)操作模塊的第一固定塊相連。

三個(gè)分支分為兩組，一組內(nèi)兩個(gè)分支中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合，且與剩下一個(gè)分支中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線正交，交點(diǎn)為固定點(diǎn)o，手術(shù)操作模塊中的第八轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線過(guò)固定點(diǎn)o；一組內(nèi)兩個(gè)分支的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合，且與剩下一個(gè)分支中的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直。

所述平行四邊形機(jī)構(gòu)由第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副依序連接而成。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提出的并聯(lián)機(jī)器人可以執(zhí)行一自由度移動(dòng)運(yùn)動(dòng)和繞固定點(diǎn)的兩自由度轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度好、精度高、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)，可用于微創(chuàng)手術(shù)領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例三的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為分支的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為手術(shù)操作模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說(shuō)明書附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例一

如圖1，4，5所示，一種并聯(lián)式三自由度遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心手術(shù)機(jī)器人，包括機(jī)架1、手術(shù)操作模塊以及連接在機(jī)架與手術(shù)操作模塊之間的四個(gè)分支。

每個(gè)分支包括依次連接在機(jī)架與手術(shù)操作模塊之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2、第一連桿3、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副5、第二連桿6、第三連桿7、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副8、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副9、第四連桿10、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副11、第五連桿12和第七轉(zhuǎn)動(dòng)副13；其中，第一連桿、第二連桿、第四連桿和第三連桿依序通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副8、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副9以及第三轉(zhuǎn)動(dòng)副5組成平行四邊形機(jī)構(gòu)。

手術(shù)操作模塊包括第一固定塊14、第二固定塊15、第八轉(zhuǎn)動(dòng)副16和手術(shù)器械17，其中手術(shù)器械固定在第一固定塊上，同時(shí)通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二固定塊連接。

四個(gè)分支兩兩一組，其中一組內(nèi)的兩個(gè)分支通過(guò)第五連桿上的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與手術(shù)操作模塊的第一固定塊相連，另外一組內(nèi)的兩個(gè)分支通過(guò)第五連桿上的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與手術(shù)操作模塊的第二固定塊相連；每組內(nèi)兩個(gè)分支的兩個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合，且與另一組內(nèi)兩個(gè)分支的兩個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線正交，交點(diǎn)為固定點(diǎn)o，手術(shù)操作模塊中的第八轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線過(guò)固定點(diǎn)o；每組內(nèi)兩個(gè)分支的兩個(gè)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合，且與另一組分支的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直。

本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)副可選取各分支上的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)方式可選用伺服減速機(jī)(圖中省略)；當(dāng)驅(qū)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)時(shí)，手術(shù)器械可以做一自由度移動(dòng)運(yùn)動(dòng)和繞o點(diǎn)的兩自由度轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)；此時(shí)，機(jī)構(gòu)為冗余驅(qū)動(dòng)。

實(shí)施例二

如圖2，4，5所示，一種并聯(lián)式三自由度遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心手術(shù)機(jī)器人，包括機(jī)架1、手術(shù)操作模塊以及連接在機(jī)架與手術(shù)操作模塊之間的三個(gè)分支。

每個(gè)分支包括依次連接在機(jī)架與手術(shù)操作模塊之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2、第一連桿3、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副5、第二連桿6、第三連桿7、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副8、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副9、第四連桿10、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副11、第五連桿12和第七轉(zhuǎn)動(dòng)副13；其中，第一連桿、第二連桿、第四連桿和第三連桿依序通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副8、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副9以及第三轉(zhuǎn)動(dòng)副5組成平行四邊形機(jī)構(gòu)。

手術(shù)操作模塊包括第一固定塊14、第二固定塊15、第八轉(zhuǎn)動(dòng)副16和手術(shù)器械17，其中手術(shù)器械固定在第一固定塊上，同時(shí)通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二固定塊連接。

三個(gè)分支分為兩組，其中一組內(nèi)含有兩個(gè)分支，分別通過(guò)第五連桿上的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與手術(shù)操作模塊的第一固定塊相連，另一組內(nèi)的一個(gè)分支通過(guò)第五連桿上的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與手術(shù)操作模塊的第二固定塊相連；一組內(nèi)兩個(gè)分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合，且與剩下一個(gè)分支中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線正交，交點(diǎn)為固定點(diǎn)o，手術(shù)操作模塊中的第八轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線過(guò)固定點(diǎn)o；一組內(nèi)兩個(gè)分支的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合，且與剩下一個(gè)分支中的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直。

本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)副可選取各分支上的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)方式可選用伺服減速機(jī)(圖中省略)；當(dāng)驅(qū)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)時(shí)，手術(shù)器械可以做一自由度移動(dòng)運(yùn)動(dòng)和繞o點(diǎn)的兩自由度轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

實(shí)施例三

如圖3，4，5所示，一種并聯(lián)式三自由度遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心手術(shù)機(jī)器人，包括機(jī)架1、手術(shù)操作模塊以及連接在機(jī)架與手術(shù)操作模塊之間的三個(gè)分支。

每個(gè)分支包括依次連接在機(jī)架與手術(shù)操作模塊之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2、第一連桿3、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副5、第二連桿6、第三連桿7、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副8、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副9、第四連桿10、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副11、第五連桿12和第七轉(zhuǎn)動(dòng)副13；其中，第一連桿、第二連桿、第四連桿和第三連桿依序通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副8、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副9以及第三轉(zhuǎn)動(dòng)副5組成平行四邊形機(jī)構(gòu)。

手術(shù)操作模塊包括第一固定塊14、第二固定塊15、第八轉(zhuǎn)動(dòng)副16和手術(shù)器械17，其中手術(shù)器械固定在第一固定塊上，同時(shí)通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二固定塊連接。

三個(gè)分支分為兩組，其中一組內(nèi)含有兩個(gè)分支，通過(guò)第五連桿上的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與手術(shù)操作模塊的第二固定塊相連，另一組內(nèi)的一個(gè)分支通過(guò)第五連桿上的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與手術(shù)操作模塊的第一固定塊相連；一組內(nèi)兩個(gè)分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合，且與剩下一個(gè)分支中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線正交，交點(diǎn)為固定點(diǎn)o，手術(shù)操作模塊中的第八轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線過(guò)固定點(diǎn)o；一組內(nèi)兩個(gè)分支的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合，且與剩下一個(gè)分支中的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直。

本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)副可選取各分支上的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)方式可選用伺服減速機(jī)(圖中省略)；當(dāng)驅(qū)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)時(shí)，手術(shù)器械可以做一自由度移動(dòng)運(yùn)動(dòng)和繞o點(diǎn)的兩自由度轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。