一种战地手术机器人系统技术方案

本发明专利技术公开了一种战地手术机器人系统，以气缸、电缸作为动力元件驱动机器人的运动，具有远程战地手术的功能，本发明专利技术的战地手术机器人主要由手术机械手、手术台、摄像头组成，手术机械手由电缸、以一定角度连接的并联机构，保证了机械手具有较大的直线和旋转运动空间，手术台由电缸和并联机构组成具有较大的直线运动空间，同时可以根据需要调节病人的姿态，机械手与手术台之间通过Modbus网络控制，保证了系统的协调性。本发明专利技术以气缸和气缸驱动，具有结构紧凑，运动范围较大、控制精度高的特点，可用于战地手术、教学演示。

【技术实现步骤摘要】
一种战地手术机器人系统
本专利技术属于医疗机器人
，具体涉及一种战地手术机器人系统。
技术介绍
战场危险的环境以及造成的大量伤员，急需手术进行救助和治疗，但是医务人员的战场救助比较危险。并联机构具有精度高、结构紧凑、刚度高、承载能力大、工作空间较小的特点，已经被广泛应用。中国专利201510033110.2、201710877943.6、201710579720.1、201710642849.2提出基于并联机构的手术机器人，但是运动范围较小。针对上述存在的缺点中国专利201310424534.2采用电缸提高了其空间直线运动的范围，但是转动的范围仍然受到限制。中国专利201710202661.6、201710203335.7提出基于柔性并联机构串联的机械手，但是由于柔性结构本身难以实现较高精度控制以及柔性并联机构串联在末端积累较多的误差，导致其末端的精度难以控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有的技术缺陷，提供了一种战地手术机器人系统，该系统结构紧凑、运动范围较大、控制精度高。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种战地手术机器人系统，它包括：一种战地手术机器人系统，其特征在于，该系统包括手术台(6)和对称固定在手术台两侧的两个机械手装置；所述的机械手装置包括支架、电缸一、电缸二、机械手、摄像头，所述的电缸一和电缸二均包括电机、缸体和滑台，所述的电缸一的缸体固定在所述的支架上，所述的电缸二的缸体固定在所述的电缸一的滑台上，所述的机械手包括平台一、N个气缸一、平台二、平台三、M个气缸二、平台四，所述的N个气缸一并联布置在平台一和平台二之间，且两端均与平台一和平台二可转动连接，所述的M个气缸二并联布置在平台三和平台四之间，且两端均与平台三和平台四可转动连接，N≥3，M≥3；所述的平台一与所述的电缸二的滑台固定连接，所述的平台二与所述的平台三呈一定角度固定连接，所述的平台四用于连接手术器械。所述的手术台包括手术台平板一、手术台平板二、电缸三、电缸四以及可转动连接在所述的手术台平板一、手术台平板二之间的不少于三个的气缸三，所述的电缸三、电缸四平行布置，且与地面固定，所述的手术台平板二与所述的电缸三、电缸四的滑台固定连接，可沿水平滑动，所述的手术台平板一用于固定病人；所述的摄像头固定在所述的支架的最上方。进一步地，所述的支架为铝合金支架。进一步地，所述的平台一、平台二、平台三、平台四、手术台平板一、手术台平板二均由铝合金制成。进一步地，所述的气缸均可替换为电缸。进一步地，所述的连接件一为L形，连接件二为V形。进一步地，该系统还包括三个DSP模块，所述的其中一个机械手由DSP模块一控制，再由该DSP模块一通过Modbus通信控制DSP模块二和DSP模块三来间接控制另一个机械手和手术台，从而保证整个系统的协调。本专利技术的有益效果如下：1.本专利技术利用多个并联的平台以一定的角度连接，既具有并联机构又精度高、结构紧凑、刚度高、承载能力大、工作空间较小的特点，又保证手术机械手具有较大的旋转工作空间；2.本专利技术利用电缸与六自由度并联平台一起组成手术台，保证了手术台具有较大的直线运动空间，同时可以根据需要调整病人的姿态，与手术机械手相配合。3.本专利技术在各手术机械手和手术台采用计算机远程控制和modbus通信实现各部分有序协调的工作。附图说明图1为本专利技术的战地手术机器人系统的整体结构示意图；图2为机械手装置的结构示意图；图3为手术台的结构示意图；图中，支架1、电缸一2、电缸二3、机械手4、摄像头5、手术台6、连接件一4-1、平台一4-2、气缸一4-3、平台二4-4、连接件二4-5、平台三4-6、气缸二4-7、平台四4-8、手术台平板一6-1、气缸三6-2、手术台平板二6-3、电缸三6-4、电缸四6-5。具体实施方式下面根据附图和优选实施例详细描述本专利技术，本专利技术的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1-3所示，本专利技术的战地手术机器人系统包括手术台6和对称固定在手术台两侧的两个机械手装置，两个机械手装置结构相同，均包括支架1、电缸一2、电缸二3、机械手4、摄像头5，电缸一2、电缸二3均包括电机、缸体和滑台，电缸一2的缸体固定在支架1上，电缸二3的缸体固定在电缸一2的滑台上，机械手4包括连接件一4-1、平台一4-2、气缸一4-3、平台二4-4、连接件二4-5、平台三4-6、气缸二4-7、平台四4-8，平台一4-2通过连接件一4-1固定连接在电缸二3的滑台上，平台一4-2与平台二4-4之间可转动连接六个气缸一4-3，且六个气缸一4-3并联布置，平台二4-4与平台三4-6之间通过连接件二4-5固定连接，平台三4-6与平台四4-8之间可转动连接六个气缸二4-7，且六个气缸二4-7并联布置，平台四4-8用于连接用于连接手术器械。为了保证手术器械运动过程中的平稳性，还可以在平台四4-8与手术器械之间增加无摩擦气缸。手术台6包括手术台平板一6-1、气缸三6-2、手术台平板二6-3、电缸三6-4、电缸四6-5，电缸三6-4、电缸四6-5平行布置，且均与地面固定，电缸三6-4、电缸四6-5的滑台与手术台平板二6-3固定连接，手术台平板一6-1与手术台平板二6-3之间可转动连接六个气缸，手术台平板一6-1用于固定病人。摄像头5固定在所述的支架的最上方。由于平台二4-4，平台四4-8的转动范围分别受到气缸一4-3、气缸二4-7的直线运动范围和末端可转动球铰可转动范围的影响，最终为了实现平台四4-8可以360°范围运动，限定连接件一4-1为L形，连接件二4-5为V形。为了减轻重量，保证强度，支架1、平台一4-2、平台二4-4、平台三4-6、平台四4-8、手术台平板一6-1、手术台平板二6-3均由铝合金制成。本专利技术中所有的气缸均可替换为电缸。整个系统的运动如下：电缸一2带动电缸二3、机械手的第一段(包括平台一4-2、气缸一4-3、平台二4-4)、机械手第二段(包括平台三4-6、气缸二4-7、平台四4-8)在Y方向直线运动，电缸二3带动机械手的第一段、机械手第二段在Z方向直线运动，机械手的第一段则在六个气缸一4-3的驱动下带动平台二4-4实现X、Y、Z三个方向的移动以及分别绕X、Y、Z三个方向的转动；机械手第二段则在气缸二4-7的驱动下带动平台四4-8实现X、Y、Z三个方向的移动以及分别绕X、Y、Z三个方向的转动。电缸三6-4、电缸四6-5带动手术台平板一6-1、气缸三6-2、手术台平板二6-3在X方向直线运动；手术台平板一6-1在六个气缸三6-2的驱动下实现X、Y、Z三个方向的移动以及分别绕X、Y、Z三个方向的转动，病人被固定在手术台平板一6-1上。战地手术机器人系统控制原理为：本专利技术的战地手术机器人系统还包括三个DSP模块，远程计算机直接与DSP模块一相连，DSP模块一直接控制其中一个机械手，DSP模块一通过Modbus通信控制另外DSP模块二和三间接控制另一个机械手和手术台，从而保证整个系统的协调。摄像头用于实时采集手术的状态，反馈给远程计算机。本专利技术，通过控制各电缸和气缸，实现战地手术机械人位姿的控制，可以完成手术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种战地手术机器人系统，其特征在于，该系统包括手术台(6)和对称固定在手术台两侧的两个机械手装置；所述的机械手装置包括支架(1)、电缸一(2)、电缸二(3)、机械手(4)、摄像头(5)，所述的电缸一(2)和电缸二(3)均包括电机、缸体和滑台，所述的电缸一(2)的缸体固定在所述的支架(1)上，所述的电缸二(3)的缸体固定在所述的电缸一(2)的滑台上，所述的机械手(4)包括平台一(4‑2)、N个气缸一(4‑3)、平台二(4‑4)、平台三(4‑6)、M个气缸二(4‑7)、平台四(4‑8)，所述的N个气缸一(4‑3)并联布置在平台一(4‑2)和平台二(4‑4)之间，且两端均与平台一(4‑2)和平台二(4‑4)可转动连接，所述的M个气缸二(4‑7)并联布置在平台三(4‑6)和平台四(4‑8)之间，且两端均与平台三(4‑6)和平台四(4‑8)可转动连接，N≥3，M≥3；所述的平台一(4‑2)与所述的电缸二(3)的滑台固定连接，所述的平台二(4‑4)与所述的平台三(4‑6)呈一定角度固定连接，所述的平台四(4‑8)用于连接手术器械。所述的手术台包括手术台平板一(6‑1)、手术台平板二(6‑3)、电缸三(6‑4)、电缸四(6‑5)以及可转动连接在所述的手术台平板一(6‑1)、手术台平板二(6‑3)之间的不少于三个的气缸三(6‑2)，所述的电缸三(6‑4)、电缸四(6‑5)平行布置，且与地面固定，所述的手术台平板二(6‑3)与所述的电缸三(6‑4)、电缸四(6‑5)的滑台固定连接，可沿水平滑动，所述的手术台平板一(6‑1)用于固定病人；所述的摄像头(5)固定在所述的支架的最上方。...

【技术特征摘要】
1.一种战地手术机器人系统，其特征在于，该系统包括手术台(6)和对称固定在手术台两侧的两个机械手装置；所述的机械手装置包括支架(1)、电缸一(2)、电缸二(3)、机械手(4)、摄像头(5)，所述的电缸一(2)和电缸二(3)均包括电机、缸体和滑台，所述的电缸一(2)的缸体固定在所述的支架(1)上，所述的电缸二(3)的缸体固定在所述的电缸一(2)的滑台上，所述的机械手(4)包括平台一(4-2)、N个气缸一(4-3)、平台二(4-4)、平台三(4-6)、M个气缸二(4-7)、平台四(4-8)，所述的N个气缸一(4-3)并联布置在平台一(4-2)和平台二(4-4)之间，且两端均与平台一(4-2)和平台二(4-4)可转动连接，所述的M个气缸二(4-7)并联布置在平台三(4-6)和平台四(4-8)之间，且两端均与平台三(4-6)和平台四(4-8)可转动连接，N≥3，M≥3；所述的平台一(4-2)与所述的电缸二(3)的滑台固定连接，所述的平台二(4-4)与所述的平台三(4-6)呈一定角度固定连接，所述的平台四(4-8)用于连接手术器械。所述的手术台包括手术台平板一(6-1)、手术台平板二(6-3)、电缸三(6-4)、电缸四(6-5)以及可转动连接在所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜飞龙，曹坚，高慧敏，黄风立，张海军，朱海滨，朱荷蕾，杨德山，沈建英，戴婷，宋玉来，钱承，刘睿莹，陈晟，周丽，汪斌，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33