一种新型手术机器人主操作手制造技术

本实现新型公开了一种用于手术机器人的主操作手，用于传感手术过程中医生手部位置和方向，控制从机器人手术器械的运动，并提供力反馈。所述主操作手包括：底座、连杆、旋转关节一、旋转关节二、旋转关节三、旋转关节四、旋转关节五、旋转关节六、平行四边形结构等。该设备属于6关节串联机构，串联机构具有运动空间大，设计简单等优点；同时采用平行四边形机构，将旋转关节二的驱动电机及编码器后置，靠近底座，减轻主操作手前端重量；该设备提供平动力反馈，旋转关节一、旋转关节二、旋转关节三配有驱动电机和编码器，提供主动力矩并检测关节角度。

Main manipulator of a new surgical robot

The invention discloses a main manipulator for an operation robot, which is used to sense the position and direction of a doctor's hand during operation, control the movement of a surgical instrument from a robot, and provide force feedback. The main manipulator comprises a base, a connecting rod, a rotating joint, a rotating joint, two rotating joints, three rotating joints, four rotating joints, five rotating joints, six rotating joints and a parallelogram structure. The device belongs to 6-joint series mechanism, which has the advantages of large motion space and simple design; parallel quadrilateral mechanism is adopted to put the driving motor and encoder of the rotary joint two near the base, thus reducing the weight of the front end of the main manipulator; the device provides horizontal power feedback, and the rotary joint one and the rotary joint one. Two, rotary joint three is equipped with driving motor and encoder, providing active torque and detecting joint angle.

【技术实现步骤摘要】
一种新型手术机器人主操作手
本实现新型涉及机器人的操作主手，属于一种用于手术机器人的主操作手，用于传感手术过程中医生手部位置和方向，控制从机器人手术器械的运动，并提供力反馈。
技术介绍
机器人系统特别是手术机器人系统需要人机交互，用户需要通过输入设备控制机器人的实时运行，因此操作主手应运而生。操作主手主要用于实时检测操作人员的手部动作，如平移、旋转、夹取，并提供一定的力反馈，以提高操作的便利性、安全性。目前大部分的医疗机器人采用并联结构，运动精度高，但是结构复杂、运动空间小，很难满足手术机器人动作灵活，转动角度大的要求。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是提供一种新型手术机器人主操作手，解决手术机器人并联操作手结构复杂、运动空间小，很难满足手术机器人动作灵活，转动角度大的问题。本技术的目的是通过这样的技术方案实现的，一种新型手术机器人主操作手，包括底座、第一支撑柱、第二支撑柱、旋转关节一、转关节二、旋转关节三、旋转关节四、旋转关节五、旋转关节六、平行四边形结构和连杆，第一支撑柱垂直的设置于底座上，第二支撑柱通过旋转关节一设置于第一支撑柱的顶端上，第二支撑柱的顶端设置有旋转关节二，所述平行四边形结构的第一顶部通过旋转关节二连接于第二支撑柱的顶端，所述连杆的一端与平行四边形结构的第二顶部连接，第二顶部设置所述的旋转关节三，第二顶部与第一顶部相邻设置且分别位于平行四边形结构长边的两端部；旋转关节四设置于连杆的另一端，旋转关节五通过第一连接部与旋转关节四连接，旋转关节六通过第二连接部与旋转关节五连接，旋转关节六的端部设置有夹取结构。进一步，所述第一连接部包括第一圆柱体，由第一圆柱体的顶部向第一圆柱体的底部凹陷形成第一开口，所述第二连接部包括第二圆柱体，由第二圆柱体的顶部向第二圆柱体的底部凹陷形成第二开口，所述第一开口与第二开口通过旋转关节五连接，第一圆柱体的底部与旋转关节四连接，第二圆柱体的底部与旋转关节六连接。进一步，所述平行四边形结构包括第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆和第四连接杆，第一连接杆的一端与第二连接杆的一端活动连接，第二连接杆的另一端与第三连接杆的一端活动连接，第三连接杆的另一端与第四连接杆的一端活动连接，第四连接杆的另一端与旋转关节二连接，第一连接杆的另一端与旋转关节二连接；所述第三连接杆与第四连接杆连接处为所述旋转关节三；所述连杆由所述第三连接杆由第二顶部直线延伸形成。进一步，所述旋转关节一、旋转关节二和旋转关节三由电机驱动，并设置有编码器。进一步，所述旋转关节四的旋转轴平行于连杆的长轴；旋转关节四的旋转轴、旋转关节五的旋转轴、旋转关节六的旋转轴相互垂直用交于一点。由于采用了上述技术方案，本技术具有如下的优点：该手术机器人主操作手结构简单，动作灵活，运动覆盖范围大；驱动电机可后置，可显著减轻前端负载及运动惯量；旋转关节自身空间小，范围大。附图说明为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步的详细描述，其中：图1为一种手术机器人主操作手整体示意图。具体实施方式以下将结合附图，对本技术的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本技术，而不是为了限制本技术的保护范围。图1所示为一种手术机器人主操作手示意图，包括底座13、第一支撑柱、第二支撑柱、旋转关节一1、转关节二4、旋转关节三7、旋转关节四9、旋转关节五11、旋转关节六10、平行四边形结构6和连杆8，第一支撑柱垂直的设置于底座上，第二支撑柱通过旋转关节一设置于第一支撑柱的顶端上，第二支撑柱的顶端设置有旋转关节二4，所述平行四边形结构的第一顶部通过旋转关节二连接于第二支撑柱的顶端，所述连杆的一端与平行四边形结构的第二顶部连接，第二顶部设置所述的旋转关节三，第二顶部与第一顶部相邻设置且分别位于平行四边形结构长边的两端部；旋转关节四设置于连杆的另一端，旋转关节五通过第一连接部与旋转关节四连接，旋转关节六通过第二连接部与旋转关节五连接，旋转关节六的端部设置有夹取结构12。所述第一连接部包括第一圆柱体，由第一圆柱体的顶部向第一圆柱体的底部凹陷形成第一开口，所述第二连接部包括第二圆柱体，由第二圆柱体的顶部向第二圆柱体的底部凹陷形成第二开口，所述第一开口与第二开口通过旋转关节五连接，第一圆柱体的底部与旋转关节四连接，第二圆柱体的底部与旋转关节六连接。在本实施例中，底座用于固定及支撑本设备。所述旋转关节一与旋转关节二的旋转轴相互垂直；所述旋转关节三与旋转关节二的旋转轴平行。所述平行四边形结构包括第一连接杆15、第二连接杆16、第三连接杆17和第四连接杆14，第一连接杆的一端与第二连接杆的一端活动连接，第二连接杆的另一端与第三连接杆的一端活动连接，第三连接杆的另一端与第四连接杆的一端活动连接，第四连接杆的另一端与旋转关节二连接，第一连接杆的另一端与旋转关节二连接；所述第三连接杆与第四连接杆连接处为所述旋转关节三；所述连杆由所述第三连接杆由第二顶部直线延伸形成。所述旋转关节一、旋转关节二和旋转关节三由电机3、5驱动，并设置有编码器2。所述旋转关节四的旋转轴平行于连杆的长轴；旋转关节四的旋转轴、旋转关节五的旋转轴、旋转关节六的旋转轴相互垂直用交于一点。在本实施例中，前3个关节(旋转关节一，旋转关节二、旋转关节三)每个关节均配置有电机和编码器，实现操作手末端点的位置检测及提供力反馈；另外后3个自由度的旋转关节(旋转关节四、旋转关节五、旋转关节六)用于实现操作手末端点的方向检测。夹取机构用于检测用户手指的闭合在本技术中，采用平行四边形机构，因此可以将电机及编码器后置，靠近底座，减轻机械臂前端重量。以上所述仅为本技术的优选实施例，并不用于限制本技术，显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型手术机器人主操作手，其特征在于：包括底座(13)、第一支撑柱、第二支撑柱、旋转关节一(1)、转关节二(4)、旋转关节三(7)、旋转关节四(9)、旋转关节五(11)、旋转关节六(10)、平行四边形结构(6)和连杆(8)，第一支撑柱垂直的设置于底座上，第二支撑柱通过旋转关节一设置于第一支撑柱的顶端上，第二支撑柱的顶端设置有旋转关节二(4)，所述平行四边形结构的第一顶部通过旋转关节二连接于第二支撑柱的顶端，所述连杆的一端与平行四边形结构的第二顶部连接，第二顶部设置所述的旋转关节三，第二顶部与第一顶部相邻设置且分别位于平行四边形结构长边的两端部；旋转关节四设置于连杆的另一端，旋转关节五通过第一连接部与旋转关节四连接，旋转关节六通过第二连接部与旋转关节五连接，旋转关节六的端部设置有夹取结构(12)。

【技术特征摘要】
1.一种新型手术机器人主操作手，其特征在于：包括底座(13)、第一支撑柱、第二支撑柱、旋转关节一(1)、转关节二(4)、旋转关节三(7)、旋转关节四(9)、旋转关节五(11)、旋转关节六(10)、平行四边形结构(6)和连杆(8)，第一支撑柱垂直的设置于底座上，第二支撑柱通过旋转关节一设置于第一支撑柱的顶端上，第二支撑柱的顶端设置有旋转关节二(4)，所述平行四边形结构的第一顶部通过旋转关节二连接于第二支撑柱的顶端，所述连杆的一端与平行四边形结构的第二顶部连接，第二顶部设置所述的旋转关节三，第二顶部与第一顶部相邻设置且分别位于平行四边形结构长边的两端部；旋转关节四设置于连杆的另一端，旋转关节五通过第一连接部与旋转关节四连接，旋转关节六通过第二连接部与旋转关节五连接，旋转关节六的端部设置有夹取结构(12)。2.根据权利要求1所述的一种新型手术机器人主操作手，其特征在于：所述第一连接部包括第一圆柱体，由第一圆柱体的顶部向第一圆柱体的底部凹陷形成第一开口，所述第二连接部包括第二圆柱体，由第二圆柱体的顶部向第二圆柱体的底部凹陷形成第二开口，所述第一开口与第二开口通过旋转关节五连接，第一圆柱体的底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢毅，傅舰艇，熊亮，向洋，王黎，张敏锐，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，
类型：新型
国别省市：重庆,50