基于球型轴的微创手术机器人关节制造技术

技术编号:20095871 阅读:33 留言:0更新日期:2019-01-15 23:55
本实用新型专利技术属于医疗器械技术领域,提供了一种基于球型轴的微创手术机器人关节,包括:前段连接件(1);位于前段连接件(1)上固定连接有一轴向转向器,轴向转向器包括第二基板(4);位于第二基板(4)上固定有一球轴中心球(5);大臂固定连接器(6)通过一顶在球轴中心球(5)的球轴凹型弧面(11),再配合4根电动伸缩杆,实现三维空间摆动、二维平面转动以及轴向自转动。与现有技术相比,本实用新型专利技术的有益效果在于:本基于球型轴的微创手术机器人关节具有功能集成度高,可以同时完成三维空间摆动、二维平面转动以及轴向自转动,并且结构更为简单,使用寿命更长,且可适用于易损坏境中使用。

Joints of Minimally Invasive Surgical Robot Based on Spherical Axis

The utility model belongs to the technical field of medical devices, and provides a minimally invasive surgical robot joint based on a spherical shaft, which comprises: a front segment connector (1); an axial steering gear fixed on the front segment connector (1); an axial steering gear including a second substrate (4); a spherical axis center ball fixed on the second substrate (4); and an arm fixed connector (6) through a pin in the spherical axis. The concave arc surface (11) of the spherical axis of the center ball (5) is combined with four electric telescopic rods to realize three-dimensional space swing, two-dimensional plane rotation and axial self-rotation. Compared with the prior art, the utility model has the advantages that the joint of the minimally invasive surgery robot based on spherical axis has high functional integration, can simultaneously complete three-dimensional space swing, two-dimensional plane rotation and axial self-rotation, and has simpler structure, longer service life, and can be used in vulnerable situations.

【技术实现步骤摘要】
基于球型轴的微创手术机器人关节
本技术属于医疗器械
,涉及一种微创手术机器人的关节,特别涉及到一种基于球型轴的微创手术机器人关节。
技术介绍
传统的外科手术是医生用医疗器械对病人的身体病灶进行切除、缝合等治疗。用刀、剪、针等器械在人体局部进行操作,除去病变组织、修复损伤、移植器官、改善机能和形态等。然而在某些手术中,患者需要承受巨大的痛苦。相对于传统外科手术而言,手术机器人具有定位时间短、创伤小、定位精,减少人为误差、可以代替医务人员进行有损害的操作等优点。手术机器人由上个世纪20年代完成研发并具体应用到医疗手术实施当中。至此的几十年中,手术机器人不断更新换代。就应用市场占有率而言,目前最广的主要包括伊索手术机器人、宙斯手术机器人以及达芬奇手术机器人。达芬奇手术机器人实质上是一种高级腹腔镜微创手术机器人。以达芬奇手术机器人系统为例,其位于患者手术车上固定的机械臂,包括依次连接的机械臂基座、根部轴关节、第一连接臂、中心轴关节、第二连接臂、前段轴关节、第三连接臂以及伸缩轴部件,位于伸缩周部件上固定设置有手术器械末端固定器。虽然依照上述结构能够完成较多的自由度动作,但存在部件过多,结构复杂度高,设备体积大等缺点,并且在一些情况下,欲对伸缩轴部件位置进行调节时,需要全部多组件共同运动才能调整完毕。
技术实现思路
本技术的目的在于,提供一种结构简单,可以同时完成三维空间摆动、二维平面转动以及轴向自转动的微创手术机器人关节。为了达到上述目的,本技术提供了一种基于球型轴的微创手术机器人关节,包括:前段连接件;位于所述前段连接件上固定连接有一轴向转向器,所述轴向转向器包括第一基板以及与所述第一基板通过一电控平面轴连接的第二基板;所述前段连接件通过与所述第一基板固定,实现与所述轴向转向器的连接;位于所述第二基板上固定有一球轴中心球;大臂固定连接器;所述大臂固定连接器包括顶面、底面和周面,位于所述顶面上设置有大臂连接卡位,位于所述底面上开设有一球轴凹型弧面,所述球轴中心球顶于所述球轴凹型弧面处;所述大臂固定连接器与所述第二基板被所述球轴中心球间隔设置;位于所述大臂固定连接器的周面的四个方向上均通过一万向轴固定连接一电控伸缩杆的一端,所述电控伸缩杆的另一端同时还另一万向轴与所述第二基板相连接。前段连接件主要用于将微创手术机器人关节连接在前段的基座或者臂部件上。第一基板与第二基板通过电控平面轴,可以电控平面轴的旋转轴面上,沿轴线做平面旋转。球轴中心球的作用在于为大臂固定连接器提供中心点并支撑。大臂固定连接器可绕球轴中心球改变与第二基板之间的夹角,具体的实现方法为利用大臂固定连接器的球轴凹型弧面与球轴中心球形成契合滑动面,使得大臂固定连接器可在该滑动面上滑动摆动。大臂固定连接器通过设置在周面上的电控伸缩杆,使其始终与球轴中心球碰触。各电控伸缩杆可以完成伸缩动作,根据每个电控伸缩杆不同的伸缩状态,大臂固定连接器完成摆动动作。本技术方案的优点在于,利用上述结构,可以将关节整体平面轴向旋转,大臂的三维空间摆动以及大臂的轴向自转动整合一体,完成结构简化,设备体积以及工作占用空间的缩减。并且本关节在受到意外撞击而导致部分电动伸缩杆损毁的情况下,只需要保证具有相连两个电动伸缩杆能够工作,就仍然能进行全功能工作,从而保证了设备具有更高的使用稳定性的优点。优选地,所述电控平面轴可绕自身轴线360°旋转;所述球轴凹型弧面可以沿球轴中心球表面做三维空间摆动和自转动,其中摆动最大角度为90°~135°,自转动最大角度为30°~60°。进一步优选地,所述摆动最大角度为135°,自转动最大角度为30°。同样优选地,所述摆动最大角度为90°,自转动最大角度为60°。在电控伸缩杆的长度以及伸缩能力不变的情况下,电控伸缩杆固定在大臂固定连接器上的位置距离球轴中心球越近,自转动的最大角度越大;电控伸缩杆固定在第二基板上的位置距离球轴中心球越远,摆动的最大角度越大。因此可以看出,当将自转动最大角度调大时,摆动的最大角度必然变小,相反同理。为了获得两角度的最佳配合,本优选方案对各最大角度做了限定。当某一角度过小时,会限制关节在这个角度上的机动能力;当某一角度过大时,会引起关节在另一角度上的机动能力被限制。在进一步的优选中,提供了两个具体取值方案,用于可以根据自身对关节的功能性要求加以选择。优选地,所述球轴凹型弧面直径大于等于所述球轴中心球。进一步优选地,所述球轴凹型弧面与所述球轴中心球的直径相等。球轴凹型弧面的直径不能小于球轴中心球直径。当球轴凹型弧面的直径小于球轴中心球直径,会引起球轴凹型弧面无法与球轴中心球做面接触,或形成过紧配合而无法滑动。在优选技术方案中,限定两者直径相等,原因在于当直径不等时,球轴凹型弧面与球轴中心球为点接触,长期使用容易引起部件变形,并且因为滑动不平稳,设备工作噪音也较大。当两者直径相等时,球轴凹型弧面与球轴中心球形成完全契合的面接触,不仅滑动声音很小,并且接触面各点受力均匀,可有效延长关节使用寿命。与现有技术相比,本技术的有益效果在于:本基于球型轴的微创手术机器人关节具有功能集成度高,可以同时完成三维空间摆动、二维平面转动以及轴向自转动,并且结构更为简单,使用寿命更长,且可适用于易损坏境中使用。附图说明图1为本技术的基于球型轴的微创手术机器人关节的立体结构示意图。图2为本技术的基于球型轴的微创手术机器人关节的侧面结构示意图。图3为大臂固定连接器的立体结构示意图。图4为大臂固定连接器的侧面透视示意图。其中:1、前段连接件;2、第一基板;3、电控平面轴;4、第二基板;5、球轴中心球;6、大臂固定连接器;7、顶面;8、底面;9、周面;10、大臂连接卡位;11、球轴凹型弧面;12、万向轴;13、电控伸缩杆。具体实施方式实施例1参照图1、图2和图3,本实施例介绍了一种基于球型轴的微创手术机器人关节,包括:前段连接件1;位于前段连接件1上固定连接有一轴向转向器,轴向转向器包括第一基板2以及与第一基板2通过一电控平面轴3连接的第二基板4;前段连接件1通过与第一基板2固定,实现与轴向转向器的连接;位于第二基板4上固定有一球轴中心球5;大臂固定连接器6;大臂固定连接器6包括顶面7、底面8和周面9,位于顶面7上设置有大臂连接卡位10,位于底面8上开设有一球轴凹型弧面11,球轴中心球5顶于球轴凹型弧面11处;大臂固定连接器6与第二基板4被球轴中心球5间隔设置;位于大臂固定连接器6的周面9的四个方向上均通过一万向轴12固定连接一电控伸缩杆13的一端,电控伸缩杆13的另一端同时还另一万向轴12与第二基板4相连接。摆动最大角度为135°,自转动最大角度为30°。球轴凹型弧面11与球轴中心球5的直径相等。实施例2本实施例介绍了另一种结构的基于球型轴的微创手术机器人关节,本实施例介绍的关节结构与实施例1的大致相同,不同点在于球轴凹型弧面11可以沿球轴中心球5表面做三维空间摆动和自转动,摆动最大角度为90°,自转动最大角度为60°。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于球型轴的微创手术机器人关节,其特征在于,包括:前段连接件(1);位于所述前段连接件(1)上固定连接有一轴向转向器,所述轴向转向器包括第一基板(2)以及与所述第一基板(2)通过一电控平面轴(3)连接的第二基板(4);所述前段连接件(1)通过与所述第一基板(2)固定,实现与所述轴向转向器的连接;位于所述第二基板(4)上固定有一球轴中心球(5);大臂固定连接器(6);所述大臂固定连接器(6)包括顶面(7)、底面(8)和周面(9),位于所述顶面(7)上设置有大臂连接卡位(10),位于所述底面(8)上开设有一球轴凹型弧面(11),所述球轴中心球(5)顶于所述球轴凹型弧面(11)处;所述大臂固定连接器(6)与所述第二基板(4)被所述球轴中心球(5)间隔设置;位于所述大臂固定连接器(6)的周面(9)的四个方向上均通过一万向轴(12)固定连接一电控伸缩杆(13)的一端,所述电控伸缩杆(13)的另一端同时还另一万向轴(12)与所述第二基板(4)相连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于球型轴的微创手术机器人关节,其特征在于,包括:前段连接件(1);位于所述前段连接件(1)上固定连接有一轴向转向器,所述轴向转向器包括第一基板(2)以及与所述第一基板(2)通过一电控平面轴(3)连接的第二基板(4);所述前段连接件(1)通过与所述第一基板(2)固定,实现与所述轴向转向器的连接;位于所述第二基板(4)上固定有一球轴中心球(5);大臂固定连接器(6);所述大臂固定连接器(6)包括顶面(7)、底面(8)和周面(9),位于所述顶面(7)上设置有大臂连接卡位(10),位于所述底面(8)上开设有一球轴凹型弧面(11),所述球轴中心球(5)顶于所述球轴凹型弧面(11)处;所述大臂固定连接器(6)与所述第二基板(4)被所述球轴中心球(5)间隔设置;位于所述大臂固定连接器(6)的周面(9)的四个方向上均通过一万向轴(12)固定连接一电控伸缩杆(13)的一端,所述电控伸缩杆(13)的另...

【专利技术属性】
技术研发人员:曾文彬
申请(专利权)人:佛山市碧盈医疗器材有限公司
类型:新型
国别省市:广东,44

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1