主动臂术前旋转辅助系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种主动臂术前旋转辅助系统，属于医疗器械技术领域。它解决了现有主动臂在术前摆位时人工拉动不方便的问题。本主动臂术前旋转辅助系统，主动臂包括固定筒、设于固定筒上的横滚电机和设于横滚电机上的由伸展电机驱动的伸展主体，横滚电机的输出轴与固定筒固连，伸展电机固定在横滚电机上，辅助系统包括用于感应横滚电机输出轴扭矩的扭矩传感器和用于控制横滚电机启停的处理器，扭矩传感器与处理器连接。本实用新型专利技术具有辅助效果好、结构设计合理等优点。

Rotation assistant system for active arm surgery

The utility model provides a pre-operative rotating auxiliary system of the active arm, which belongs to the technical field of medical devices. It solves the problem of inconvenient manual pulling of the existing active arm when it is placed before operation. The active arm consists of a fixed cylinder, a roll motor mounted on the fixed cylinder and an extension body driven by an extension motor mounted on the roll motor. The output shaft of the roll motor is fixed to the fixed cylinder, and the extension motor is fixed to the roll motor. The auxiliary system includes a torque sensor for the output shaft torque of the induction roll motor and a torque sensor for controlling the roll electricity. The machine starts and stops the processor, and the torque sensor is connected with the processor. The utility model has the advantages of good auxiliary effect and reasonable structure design.

【技术实现步骤摘要】
主动臂术前旋转辅助系统
本技术属于医疗器械
，涉及一种主动臂术前旋转辅助系统。
技术介绍
从手主动臂需要体积小，重量轻，范围大。若体积大则影响多臂的布局，为避免干涉，手术开口距离就比较大；若重量大则会造成驱动困难，前端手术器械容易抖动；运动范围大才能满足手术要求。因此，申请人专利技术了一种手术机器人的主动臂，包括设于支座上的固定臂、铰接在固定臂一端的中段臂、铰接在中段臂远离固定臂一端的前段臂和铰接在前段臂远离中段臂一端的滑动臂，滑动臂上设有带刀杆的手术器械，中段臂与前段臂构成平行四边形的两相邻边，两者之间具有位于平行四边形顶点处的远心点，支座与滑动臂之间设有用于驱动刀杆以远心点为圆心摆动的由电机构成的驱动组件。手术机器人在手术前，需要先将戳卡插入人体，而戳卡又需固定在滑动臂上，主动臂初始位置处于收缩状态，需要手动拉动主动臂到戳卡处定位固定，完成术前摆位。主动臂的术前摆位是机器人微创手术的前提，手动调整效果将影响到微创手术的质量和效率。然而，由于微创手术机器人各关节多由电机通过大速比减速器驱动，关节内部的摩擦较大，再加上移动过程中惯性力和重力的影响，会造成机器人的反向驱动十分困难。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种辅助效果好的主动臂术前旋转辅助系统。本技术的目的可通过下列技术方案来实现：主动臂术前旋转辅助系统，主动臂包括固定筒、通过支撑结构设于固定筒上的横滚电机和设于横滚电机上的由伸展电机驱动的伸展主体，所述横滚电机的输出轴与固定筒固连，所述的伸展电机固定在横滚电机上，其特征在于，所述的辅助系统包括用于感应横滚电机输出轴扭矩的扭矩传感器和用于控制横滚电机启停的处理器，所述的扭矩传感器与处理器连接。主动臂工作时，由于横滚电机的输出轴与固定筒固定，当横滚电机的输出轴旋转时，在反作用力下降带动横滚电机旋转，从而带动设于横滚电机上的伸展主体旋转。手术机器人的主动臂在手术前，需要将戳卡插入人体，而戳卡需要与滑动臂卡扣固定，且主动臂初始位置处于收缩状态，需要手动拉动或旋转主动臂到戳卡处定位固定，此时横滚电机处于锁定状态，人手的拉力无法直接旋转主动臂，需要横滚电机辅助出力。人手拉动主动臂产生的力矩，会通过各臂传递到扭矩传感器上。主动臂在某一位置不动时，伸展主体本身重力会让扭矩传感器受到一定扭矩，会读取到一个基础数据，在整个伸展运动范围内，实测若干组旋转角度与扭矩传感器读取数据的对应关系的数据表。术前摆位时，拉动主动臂，此时扭矩传感器读取到的数据会与数据表中的基础数据不同，与基础数据对比大小和方向，可以对应扭矩的大小及方向。扭矩传感器将信号传给处理器，处理器判断，与设定范围对比，如果超过设定范围值，控制横滚电机旋转，驱动伸展主体向拉动方向运动。当停止拉动主动臂时，扭矩传感器读取到的数据会与数据表中的基础数据非常接近，在设定范围内，处理器控制横滚电机停止助力。在上述的主动臂术前旋转辅助系统中，所述的固定筒内设有谐波减速器，所述的谐波减速器上套设有由上述支撑结构支撑的外壳，谐波减速器与外壳之间设有交叉滚子轴承，所述的横滚电机与外壳固连，所述横滚电机的输出轴与谐波减速器的输入端固连，所述谐波减速器的输出端与固定筒固连，所述的扭矩传感器用于感应谐波减速器输出端的扭矩。在上述的主动臂术前旋转辅助系统中，所述的扭矩传感器固定在固定筒的底部，所述谐波减速器的输出端与扭矩传感器同轴设置且谐波减速器的输出端固定在扭矩传感器上。在上述的主动臂术前旋转辅助系统中，所述的支撑结构包括设于固定筒与外壳之间的支撑轴承。支撑轴承支撑整个主动臂的重量，支撑轴承设置为两个，分别位于外壳的两端处，交叉滚子轴承限制谐波减速器输出端的径向及轴向运动。在上述的主动臂术前旋转辅助系统中，所述的外壳上固定有电机固定壳，所述的横滚电机固定在电机固定壳内，上述的伸展电机固定在电机固定壳上，所述的电机固定壳与固定筒之间设有用于限制电机固定壳旋转角度的限位结构。在上述的主动臂术前旋转辅助系统中，所述的限位结构包括固定在电机固定壳上的径向凸起和开设于固定筒内壁上的周向延伸的凹槽，所述的径向凸起伸入至凹槽内。可限定主动臂只能在凹槽的周向延伸范围内运动，实现机械限位，保证安全。在上述的主动臂术前旋转辅助系统中，辅助系统还包括用于控制横滚电机启停的驱动器，所述的驱动器与处理器连接。与现有技术相比，本主动臂术前旋转辅助系统具有以下优点：在固定筒的内部设置扭矩传感器，拉动主动臂，此时扭矩传感器读取到的数据会与数据表中的基础数据不同，将信号传给处理器，处理器判断，控制横滚电机旋转，驱动伸展主体向拉动方向运动，结构设计合理，能及时进行助力辅助，辅助效果好。附图说明图1是本技术提供的主动臂的部分结构示意图。图2是固定筒与电机固定壳相交处的剖视图。图中，1、固定筒；2、横滚电机；3、伸展电机；4、输出轴；5、扭矩传感器；6、谐波减速器；7、外壳；8、交叉滚子轴承；9、输入端；10、输出端；11、支撑轴承；12、电机固定壳；13、径向凸起；14、凹槽。具体实施方式以下是本技术的具体实施例并结合附图，对本技术的技术方案作进一步的描述，但本技术并不限于这些实施例。如图1所示的主动臂包括固定筒1、通过支撑结构设于固定筒1上的横滚电机2和设于横滚电机2上的由伸展电机3驱动的伸展主体，横滚电机2的输出轴4与固定筒1固连，伸展电机3固定在横滚电机2上，如图1所示，主动臂术前旋转辅助系统包括用于感应横滚电机2输出轴4扭矩的扭矩传感器5和用于控制横滚电机2启停的处理器，扭矩传感器5与处理器连接。主动臂工作时，由于横滚电机2的输出轴4与固定筒1固定，当横滚电机2的输出轴4旋转时，在反作用力下降带动横滚电机2旋转，从而带动设于横滚电机2上的伸展主体旋转。手术机器人的主动臂在手术前，需要将戳卡插入人体，而戳卡需要与滑动臂卡扣固定，且主动臂初始位置处于收缩状态，需要手动拉动或旋转主动臂到戳卡处定位固定，此时横滚电机2处于锁定状态，人手的拉力无法直接旋转主动臂，需要横滚电机2辅助出力。人手拉动主动臂产生的力矩，会通过各臂传递到扭矩传感器5上。主动臂在某一位置不动时，伸展主体本身重力会让扭矩传感器5受到一定扭矩，会读取到一个基础数据，在整个伸展运动范围内，实测若干组旋转角度与扭矩传感器5读取数据的对应关系的数据表。术前摆位时，拉动主动臂，此时扭矩传感器5读取到的数据会与数据表中的基础数据不同，与基础数据对比大小和方向，可以对应扭矩的大小及方向。如图1所示，固定筒1内设有谐波减速器6，谐波减速器6上套设有由上述支撑结构支撑的外壳7，谐波减速器6与外壳7之间设有交叉滚子轴承8，横滚电机2与外壳7固连，横滚电机2的输出轴4与谐波减速器6的输入端9固连，谐波减速器6的输出端10与固定筒1固连，扭矩传感器5用于感应谐波减速器6输出端10的扭矩。如图1所示，扭矩传感器5固定在固定筒1的底部，谐波减速器6的输出端10与扭矩传感器5同轴设置且谐波减速器6的输出端10固定在扭矩传感器5上。支撑结构包括设于固定筒1与外壳7之间的支撑轴承11，支撑轴承11支撑整个主动臂的重量，支撑轴承11设置为两个，分别位于外壳7的两端处，交叉滚子轴承8限制谐波减速器输出端10的径向及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动臂术前旋转辅助系统，主动臂包括固定筒（1）、通过支撑结构设于固定筒（1）上的横滚电机（2）和设于横滚电机（2）上的由伸展电机（3）驱动的伸展主体，所述横滚电机（2）的输出轴（4）与固定筒（1）固连，所述的伸展电机（3）固定在横滚电机（2）上，其特征在于，所述的辅助系统包括用于感应横滚电机（2）输出轴（4）扭矩的扭矩传感器（5）和用于控制横滚电机（2）启停的处理器，所述的扭矩传感器（5）与处理器连接。

【技术特征摘要】
1.一种主动臂术前旋转辅助系统，主动臂包括固定筒（1）、通过支撑结构设于固定筒（1）上的横滚电机（2）和设于横滚电机（2）上的由伸展电机（3）驱动的伸展主体，所述横滚电机（2）的输出轴（4）与固定筒（1）固连，所述的伸展电机（3）固定在横滚电机（2）上，其特征在于，所述的辅助系统包括用于感应横滚电机（2）输出轴（4）扭矩的扭矩传感器（5）和用于控制横滚电机（2）启停的处理器，所述的扭矩传感器（5）与处理器连接。2.根据权利要求1所述的主动臂术前旋转辅助系统，其特征在于，所述的固定筒（1）内设有谐波减速器（6），所述的谐波减速器（6）上套设有由上述支撑结构支撑的外壳（7），谐波减速器（6）与外壳（7）之间设有交叉滚子轴承（8），所述的横滚电机（2）与外壳（7）固连，所述横滚电机（2）的输出轴（4）与谐波减速器（6）的输入端（9）固连，所述谐波减速器（6）的输出端（10）与固定筒（1）固连，所述的扭矩传感器（5）用于感应谐波减速器（6）输出端（10）的扭矩。3.根据权利要求2所述的主动臂术前旋转辅助系统，其特征在于，所述的扭矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢敬涛，王了，徐登，肖乔木，
申请(专利权)人：重庆金山医疗器械有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆,50