本发明专利技术提供一种多自由度手术机器人控制装置，具有中空的硬质杆体，在杆体的两端分别具有控制部和腕部结构，控制部具有第一球窝关节和驱动装置，腕部结构具有第二球窝关节，第二球窝关节与前端执行器件连接，第一球头与第二球窝之间连接有传动拉索；第一球窝关节包括第一球头和第一球座，第二球窝关节具有第二球头与第二球座；通过传动拉索相互连接的第一球窝关节与第二球窝关节同步操作者在控制部的操作与腕部结构的执行动作。本发明专利技术结构设计合理，便于使用，同时具备良好的便携性及经济性。
A Control Device for Multi-DOF Surgical Robot
The invention provides a control device for a multi-degree-of-freedom surgical robot, which has a hollow rigid rod body, a control unit and a wrist structure at both ends of the rod body, a control unit with a first spherical socket joint and a driving device, a wrist structure with a second spherical socket joint, a second spherical socket joint connected with a front-end Executive device, and a driving cable connected between the first spherical head and the second spherical socket. The first socket joint includes the first ball head and the first ball seat, and the second socket joint has the second ball head and the second ball seat. The first socket joint and the second ball socket joint are connected by driving cables to synchronize the operator's operation in the control unit and the execution of the wrist structure. The invention has reasonable structure design, convenient use, good portability and economy.
【技术实现步骤摘要】
一种多自由度手术机器人控制装置
本专利技术涉及一种手术装置，具体涉及一种多自由度手术机器人控制装置。
技术介绍
在微创手术中，外科医生通过患者身上打开的较小创口，借助细长的微创手术器械进入人体实施手术操作任务。与传统的开放式手术相比，微创手术具有创伤小，术后恢复快，复发率降低，并发症减少等优势。基于微创手术创口小的特点，微创手术要求的手术路径复杂，手术操作空间狭窄，在操作中常会遇到手术遮挡区域的情况。另外手术中的不同操作任务(夹持、缝合、打结等)都增加了手术的难度。这些情况都要求手术器械需要有足够的腕部自由度，保证末端执行机构顺利到达手术操作部位并完成动作。但目前缺乏一种能够在较复杂的手术环境中进行复杂手术操作的专用器械。现有的产品中主要以预弯曲和可转腕来实现腹腔镜手术钳的弯曲和旋转。由于预弯曲单孔腹腔镜手术钳的器械间存在相互干扰、手柄缺少指向性、手柄转动使器械位置难以控制等不足，且单一形状手术钳无法满足各种手术位置的需求，造价昂贵，不利于长期使用和维护。有些手术器械如中国专利文献CN106264665A所公开的一种可弯曲的手术装置，虽然可以完成主动弯曲，但弯曲自由度较少。现有技术中也有靠多个伺服电机控制的可转腕的腹腔镜手术钳，既可以根据手腕的运动来控制器械头部的运动，实现多个自由度的灵活操作，同时又能锁定角度，如美国的“达芬奇”手术机器人，手术机器人的出现改变了常规手术方式，主刀医生可以脱离手术台，在旁边的控制器上操作机械臂为患者手术。但这“达芬奇”手术机器人结构复杂，价格昂贵，机械臂巨大笨重，其控制装置也巨大笨重。因此研发一种简洁轻巧的机器人及其控制装置对全世界机器人领域发展具有重要意义。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种多自由度手术机器人控制装置。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提供的多自由度手术机器人控制装置，包括万向关节、支撑装置、感应组件和驱动装置；所述万向关节分别连接支撑装置和驱动装置；所述感应组件用于感应万向关节的活动。具体地，所述感应组件包括感应件和感应器，感应件和感应器直接连接或通过传动装置联接。具体地，所述驱动装置的表面与感应组件紧密接触。具体地，所述万向关节包括万向联轴器。优选万向联轴器中的主动轴连接驱动装置，从动轴连接支撑装置优选，万向联轴器是十字轴式万向联轴器或球笼式万向联轴器。优选，单关节的十字轴式万向联轴器。具体地，所述驱动装置有适合握持的表面，所述驱动装置的表面与感应组件紧密接触。优选，所述驱动装置驱动装置是空心球，内部空腔为球型，外部有适合手握持的表面，万向关节位于在空心球的中心。所述空心球的内表面与感应组件紧密接触。感应组件通过曲杆与从动轴固定连接。优选，空心球将万向关节包裹在中心位置，通过主动轴与万向关节连接。使用者握持空心球时可以以万向关节为圆点进行多方向旋转。具体的，所述万向关节包括球窝关节，所述球窝关节包括球座和球头，所述球座有球型外表面，所述球座外表面与感应组件紧密接触；所述感应组件通过曲杆与支撑装置固定连接。具体地，所述感应组件和万向关节上分别安装有感应磁传感器或和磁极，所述磁传感器可感应到感应磁极运动后产生的磁场变化，产生脉冲信号。具体地还包括指控装置，所述指控装置安装在驱动装置上，用于控制手术器械。优选扳机结构，扳机的扳动可引起弹簧形变，带动拉索产生电信号。或者指套有类似剪刀的结构，其开关和闭合引起固定轴的旋转，带动旋转编码器产生电信号。具体地，还包括硬质外壳，所述外壳上有通孔，所述感应装置固定在外壳上；所述感应装置穿过所述通孔。优选，所述外壳与万向关节之间有摩擦件，支撑装置内有支撑弹簧；当操作者按压驱动装置时万向关节与摩擦件脱离，当操作者松开驱动装置时支撑弹簧令万向关节与摩擦件接触，并将万向关节和外壳相对位置锁定。具体地，还包括驱动组件，所述驱动组件用于驱动万向关节运动。优选，驱动装置是空心球，驱动组件是伺服电机，通过滚轴与空心球的内表面紧密接触，可以驱动空心球以万向关节为中心旋转，让使用者有阻力感觉。本专利技术还提供一种手术机器人，其特征在于：是在上述任一种多自由度手术机器人控制装置的结构基础上，采用驱动组件替换用机器人控制装置中的感应组件。有益效果：本专利技术具备以下显著的进步：1、可以灵活旋转弯曲，拥有可媲美人类手腕的自由度。2、操作方便。手控实施例：手术者可以单手同时控制旋转和夹持。手掌握住驱动装置可以实现两个自由度的前后、左右旋转。手指套入指套后，可以控制手术机器人末端的执行装置开合运动。除以上所述的本专利技术解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外。为使本专利技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点做更为清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。附图说明图1是本专利技术实施例一中控制装置结构示意图；图2是实施例一的剖面示意图；图3是感应组件的内部结构示意图；图4是与旋转编码器连接的感应组件示意图；图5是与伺服电机连接的驱动组件示意图；图6是实施例二中使用十字轴式万向联轴器的控制装置示意图；图7是实施例三中使用空心球做驱动装置的控制装置示意图；图8是实施例三中控制装置剖面示意图；图9是实施例三中空心球向左旋转的示意图；图10是实施例三中空心球向前旋转的示意图；其中：1-万向关节，2-支撑装置，3-感应组件，4-驱动装置，5-指套，6-控制杆，7-球窝关节；11-十字轴式万向联轴器，12-主动叉，13-从动叉，14-十字轴，15-曲杆，16-球座，17-球头，18-方向控制件；20-扳机，21-支撑弹簧，22-支撑杆，23-支撑架，24-手柄，25-弧圈，26-执行拉索，27-扳机锁定齿，28-执行拉索孔，29-外壳；31-感应件，32-旋转编码器，33-感应滚轴，34-感应磁环，35-霍尔传感器及电路板，37-传动装置，38-旋转杆；41-空心球，42-缺口，43-连接杆，44-半球头。具体实施方式实施例一本实施例的机器人手术控制装置如图1、图2所示，便于采用手控的方式操作，整体呈枪形，具有手握的手柄24，贴合手术者手的弯曲方向，弯曲弧度符合人体工程学。操作者控制可多方向运动的球窝关节运动，驱动感应组件3产生电信号来控制手术机器人运动。球窝关节由半球型的球座16和球头17组成。球座16底面有半球型凹陷，大小与球头17相适合，共同形成球窝关节。球头17连接在支撑杆22上，支撑杆22上安装了支撑弹簧21，支撑弹簧21安装在支撑架23和球头17之间。支撑架23与控制装置外壳29固定连接，外壳29与球座16接触的部分为半球型球壳，后部有圆形通孔，通孔直径小于球座16的球型直径，从而限制球座16只能在空心半球型的外壳29内部本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多自由度手术机器人控制装置，其特征在于：包括万向关节、支撑装置、感应组件和驱动装置；所述万向关节分别连接支撑装置和驱动装置；所述感应组件用于感应驱动装置的活动。
【技术特征摘要】
1.一种多自由度手术机器人控制装置，其特征在于：包括万向关节、支撑装置、感应组件和驱动装置；所述万向关节分别连接支撑装置和驱动装置；所述感应组件用于感应驱动装置的活动。2.根据权利要求1所述的多自由度手术机器人控制装置，其特征在于：所述感应组件包括感应件和感应器，感应件和感应器直接连接或通过传动装置联接。3.根据权利要求1所述的多自由度手术机器人控制装置，其特征在于：所述驱动装置的表面与感应组件紧密接触。4.根据权利要求1所述的多自由度手术机器人控制装置，其特征在于：所述万向关节包括万向联轴器。5.根据权利要求4所述的多自由度手术机器人控制装置，其特征在于：所述万向联轴器是十字轴式万向联轴器或球笼式万向联轴器。6.根据权利要求1所述的多...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑杨，郑兴，
申请(专利权)人：泗洪县正心医疗技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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