一种冗余自由度持镜机械臂制造技术

发明专利技术涉及一种冗余自由度持镜机械臂，属于微创手术技术领域。包含机械臂本体和设置在机械臂本体上的手术器械，手术器械上安置有腹腔镜，其特征是：机械臂本体包含用于调节机械臂末端点竖直高度的直线运动关节、用于调节机械臂末端点水平面上位置的摆动关节、用于实现手术器械与腹腔镜远心点做横滚运动的回转关节、平行四边形关节和使腹腔镜能沿人体切口轴向伸缩的滑动平台关节；有益效果:机器人操作精准，没有疲劳，如果出现抖动也可以从控制上消除。使用机器人代替医生进行微创手术操作时能够大大提高手术的质量，能更加充分的体现微创手术的优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冗余自由度持镜机械臂，属于微创手术

技术介绍
在人体中通过体表微小切口进行的体内手术称为微创手术。微创手术与传统手术相比，具有创伤小，术后恢复快，减轻患者痛苦，有利于提高外科手术质量和降低医疗成本。利用机器人进行微创外科手术可以显著地提高手术质量，降低医生劳动强度。由于国内在该领域相关核心技术上的空白，虽然市场前景广阔，但始终无法实现自主生产。随着社会的进步和人们对健康的更加重视，研制出具有自主知识产权的微创手术机器人不仅是对社会需求的满足，也能为国民经济发掘出新的经济增长点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种冗余自由度持镜机械臂。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种冗余自由度持镜机械臂，包含机械臂本体和设置在机械臂本体上的手术器械，手术器械上安置有腹腔镜；所述机械臂本体包含用于调节机械臂末端点竖直高度的直线运动关节、用于调节机械臂末端点水平方向上位置的摆动关节、用于实现手术器械与腹腔镜远心点做横滚运动的回转关节、平行四边形关节和使腹腔镜能沿人体切口轴向伸缩的滑动平台关节；直线运动关节包含第一关节（1），摆动关节包含第二关节（2）、第三关节（3）和第四关节（4），回转关节包含第五关节（5），平行四边形关节包含第六关节（6），滑动平台关节包含第七关节（7）；第一关节（1）的首端与第二关节（2）的尾端、第二关节（2）的首端与第三关节（3）的尾端、第三关节（3）的首端与第四关节（4）的尾端、第四关节（4）的首端与第五关节（5）的尾端、第五关节（5）的首端与第六关节（6）的尾端、第六关节（6）的首端与第七关节（7）的尾端均分别相互转动连接。优先的，所述的第一关节（1）包含第一关节本体、电气柜（32）、肩关节座（33）、气弹簧（34）、直线导轨（35）、能控制直线导轨（35）升降的手轮（31）、底座小车（36）、齿条（37）和齿轮（38）；所述第一关节本体固定安装在所述底座小车（36）上，电气柜（32）和直线导轨（35）固定安装在第一关节（1）上，手轮（31）设置于所述直线导轨（35）上，所述第二关节（2）的尾端转动连接肩关节座（33），气弹簧（34）套设在直线导轨（35）上，齿轮（38）通过转向器连接直线导轨（35）；手轮（31）与直线导轨（35）、直线导轨（35）与齿条（37）均分别开设有能相互啮合的啮齿。优先的，第二关节（2）、第三关节（3）和第四关节（4）均包含轴连接件（40）、上支撑件（41）、中心轴（42）、电磁离合器一（43）、下支撑件（44）和旋转编码器一（45）；第二关节（2）通过上支撑件（41）、下支撑件（44）分别与第一关节（1）、第三关节（3）相连接，第三关节（3）通过上支撑件（41）、下支撑件（44）分别与第二关节（2）、第四关节（4）相连接，第四关节（4）分别通过上支撑件（41）、下支撑件（44）与第三关节（3）、第五关节（5）连接；上支撑件（41）通过轴连接件（40）与中心轴（42）转动连接，中心轴（42）通过电磁离合器一（43）与下支撑件（44）转动连接。优先的，第五关节（5）包含上连接件（46）、带轮（47）、外壳（48）、电机一（49）、传动轴一（50）、二连接件（51）、套筒（52）、电磁离合器二（53）、一连接件（54）、谐波减速器（55）和电机架连接件（56）；电机（49）通过带轮（47）驱动谐波减速器（55）的输入，谐波减速器（55）的输出与一连接件（54）固定连接；一连接件（54）与传动轴一（50）通过电磁离合器二（53）连接，传动轴一（50）与二连接件（51）固定连接，上连接件（46）与第四关节（4）转动，二连接件（51）与第六关节（6）转动连接；第五关节（5）轴线与水平方向夹角为120°。优先的，第六关节（6）包含盒式杆（60）、H形杆（61）、L形杆（62）、T形杆（63）、使H形杆（61）与盒式杆（60）转动连接的关节1、使H形杆（61）与L形杆（62）转动连接的关节2、使L形杆（62）与T形杆（63）转动连接的关节3；手术器械安装在T形杆（63）上。优先的，关节1包含锥齿轮一（11）、锥齿轮三（12）、同步带轮（13）、连接件二（14）、箱体（15）、锥齿轮二（16）、电机（17）、连接件三（18）、连接轴二（19）、连接件一（20）、谐波发生器一（21）、减速器输出钢轮（22）、减速器输入钢轮（23）、电机连接轴（24）、同步带（25）和连接轴一（26）；电机连接轴（24）的首端经箱体（15）的后侧表面伸入箱体（15）内并与箱体（15）转动连接，电机连接轴（24）的首端与电机（17）固定连接，电机连接轴（24）的首端套设并固定连接锥齿轮一（11）；连接件二（14）的首端经箱体（15）的左侧表面伸入箱体（15）内并与箱体（15）转动连接，首端上套设并固定连接锥齿轮三（12），连接件二（14）位于箱体（15）外侧的尾端固定连接同步带轮（13）；连接轴二（19）的首端经箱体（15）的右侧表面伸入箱体（15）中并通过连接件三（18）与箱体（15）转动连接，伸入箱体（15）的一端固定连接锥齿轮二（16）；连接轴二（19）位于箱体外侧的部分上套设有减速器输入钢轮（23）、减速器输出钢轮（22）和谐波发生器一（21）；锥齿轮一（11）、锥齿轮二（16）与锥齿轮三（12）皆为正圆锥体，锥齿轮一（11）与锥齿轮三（13）、锥齿轮一（11）与锥齿轮二（16）的侧面之间均开设有可以相互啮合的啮齿；电机（17）驱动电机连接轴（24），电机连接轴（17）通过同步带（25）驱动连接轴一（26），连接轴一（26）通过锥齿轮组将动力传递至连接件二（14）和连接轴二（19），连接件二（14）通过同步带轮（13）将动力往后级关节即平行四边形的第六关节（6）传递，而连接轴二（19）通过谐波减速器组件减速后驱动连接件一（20），进而由连接件一（20）驱动H形杆（61）。优先的，关节2包含谐波发生器二（83）、旋转编码器（84）、传动轴（85）、光电开关（86）、同步带轮一（87）和同步带轮二（88）；H形杆（62）包括左竖杆、右竖杆和一个横置连接两个竖杆的横杆；两个竖杆上均开设有上通孔和下通孔，传动轴（85）的左端、右端分别转动连接并固定在左竖杆、右竖杆的上通孔内；传动轴（85）左端固定连接光电开关（86）和同步带轮一（87），右端固定连接同步带轮二（88）、旋转编码器（84）和谐波发生器二（83）。优先的，关节3包含谐波发生器三（89）、连接件四（90）、支撑件（91）、带轮五（92）、张紧轮轴二（93）、张紧轮二（94）、同步带二（95）、齿轮（96）、带轮四（97）、同步带一（98）、张紧轮一（99）、张紧轮轴一（100）、连接件五（101）、带轮三（102）、谐波输出（103）和谐波输入（104）；谐波减速器组件包含谐波发生器（83）、谐波输出（103）；L形杆（62）包含短杆和长杆，短杆的首端与长杆的尾端固定连接，短杆的尾端上开设有一圆孔，圆孔通过连接件转动连接关节2；传动轴贯穿长杆的首端转动连接T形杆（本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冗余自由度持镜机械臂，包含机械臂本体和设置在机械臂本体上的手术器械，手术器械上安置有腹腔镜，其特征是：所述机械臂本体包含用于调节机械臂末端点竖直高度的直线运动关节、用于调节机械臂末端点水平方向上位置的摆动关节、用于实现手术器械与腹腔镜远心点做横滚运动的回转关节、平行四边形关节和使腹腔镜能沿人体切口轴向伸缩的滑动平台关节；直线运动关节包含第一关节（1），摆动关节包含第二关节（2）、第三关节（3）和第四关节（4），回转关节包含第五关节（5），平行四边形关节包含第六关节（6），滑动平台关节包含第七关节（7）；第一关节（1）的首端与第二关节（2）的尾端、第二关节（2）的首端与第三关节（3）的尾端、第三关节（3）的首端与第四关节（4）的尾端、第四关节（4）的首端与第五关节（5）的尾端、第五关节（5）的首端与第六关节（6）的尾端、第六关节（6）的首端与第七关节（7）的尾端均分别相互转动连接。

【技术特征摘要】
1.一种冗余自由度持镜机械臂，包含机械臂本体和设置在机械臂本体上的手术器械，手术器械上安置有腹腔镜，其特征是：所述机械臂本体包含用于调节机械臂末端点竖直高度的直线运动关节、用于调节机械臂末端点水平方向上位置的摆动关节、用于实现手术器械与腹腔镜远心点做横滚运动的回转关节、平行四边形关节和使腹腔镜能沿人体切口轴向伸缩的滑动平台关节；直线运动关节包含第一关节（1），摆动关节包含第二关节（2）、第三关节（3）和第四关节（4），回转关节包含第五关节（5），平行四边形关节包含第六关节（6），滑动平台关节包含第七关节（7）；第一关节（1）的首端与第二关节（2）的尾端、第二关节（2）的首端与第三关节（3）的尾端、第三关节（3）的首端与第四关节（4）的尾端、第四关节（4）的首端与第五关节（5）的尾端、第五关节（5）的首端与第六关节（6）的尾端、第六关节（6）的首端与第七关节（7）的尾端均分别相互转动连接。
2.根据权利要求1所述的一种冗余自由度持镜机械臂，其特征是：所述的第一关节（1）包含第一关节本体、电气柜（32）、肩关节座（33）、气弹簧（34）、直线导轨（35）、能控制直线导轨（35）升降的手轮（31）、底座小车（36）、齿条（37）和齿轮（38）；所述第一关节本体固定安装在所述底座小车（36）上，电气柜（32）和直线导轨（35）固定安装在第一关节（1）上，手轮（31）设置于所述直线导轨（35）上，所述第二关节（2）的尾端转动连接肩关节座（33），气弹簧（34）套设在直线导轨（35）上，齿轮（38）通过转向器连接直线导轨（35）；手轮（31）与直线导轨（35）、直线导轨（35）与齿条（37）均分别开设有能相互啮合的啮齿。
3.根据权利要求1所述的一种冗余自由度持镜机械臂，其特征是：第二关节（2）、第三关节（3）和第四关节（4）均包含轴连接件（40）、上支撑件（41）、中心轴（42）、电磁离合器一（43）、下支撑件（44）和旋转编码器一（45）；第二关节（2）通过上支撑件（41）、下支撑件（44）分别与第一关节（1）、第三关节（3）相连接，第三关节（3）通过上支撑件（41）、下支撑件（44）分别与第二关节（2）、第四关节（4）相连接，第四关节（4）分别通过上支撑件（41）、下支撑件（44）与第三关节（3）、第五关节（5）连接；上支撑件（41）通过轴连接件（40）与中心轴（42）转动连接，中心轴（42）通过电磁离合器一（43）与下支撑件（44）转动连接。
4.根据权利要求1所述的一种冗余自由度持镜机械臂，其特征是：第五关节（5）包含上连接件（46）、带轮（47）、外壳（48）、电机一（49）、传动轴一（50）、二连接件（51）、套筒（52）、电磁离合器二（53）、一连接件（54）、谐波减速器（55）和电机架连接件（56）；电机（49）通过带轮（47）驱动谐波减速器（55）的输入，谐波减速器（55）的输出与一连接件（54）固定连接；一连接件（54）与传动轴一（50）通过电磁离合器二（53）连接，传动轴一（50）与二连接件（51）固定连接，上连接件（46）与第四关节（4）转动，二连接件（51）与第六关节（6）转动连接；第五关节（5）轴线与水平方向夹角为120°。
5.根据权利要求1所述的一种冗余自由度持镜机械臂，其特征是：第六关节（6）包含盒式杆（60）、H形杆（61）、L形杆（62）、T形杆（63）、使H形杆（61）与盒式杆（60）转动连接的关节1、使H形杆（61）与L形杆（62）转动连接的关节2、使L形杆（62）与T形杆（63）转动连接的关节3；手术器械安装在T形杆（63）上。
6.根据权利要求5所述的一种冗余自由度持镜机械臂，其特征是：关节1包含锥齿轮一（11）、锥齿轮三（12）、同步带轮（13）、连接件二（14）、箱体（15）、锥齿轮二（16）、电机（17）、连接件三（18）、连接轴二（19）、连接件一（20）、谐波发生器一（21）、减速器输出钢轮（22）、减速器输入钢轮（23）、电机连接轴（24）、同步...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑坚雄，
申请(专利权)人：昆山一邦泰汽车零部件制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32