一种微创手术机器人悬挂定位定姿机械臂制造技术

一种微创手术机器人悬挂定位定姿机械臂，属于医疗手术器械技术领域。包括推车、立柱、大臂、小臂、腕部、手术器械连接件；所述立柱安装在推车上，立柱内部安装有升降轴J1，立柱与大臂一端通过旋转轴J2连接，大臂的另一端与小臂一端通过旋转轴J3连接，小臂的另一端与腕部上端通过旋转轴J4连接，腕部下端与手术器械连接件通过旋转轴J5连接；旋转轴J2、J3、J4均与升降轴J1平行设置，大臂绕旋转轴J2旋转，小臂绕旋转轴J3旋转，旋转轴J5、J4相互垂直，腕部绕旋转轴J4旋转，手术器械连接件绕旋转轴J5旋转。本实用新型专利技术机械臂定位定姿范围大，四个旋转轴用电机在轴连接处直接驱动，机械臂内部走线，避免了缠绕和卡线等问题。

A Minimally Invasive Surgical Robot Suspension Positioning and Posture-fixing Manipulator

The utility model relates to a suspension positioning and posture fixing manipulator of a minimally invasive surgical robot, which belongs to the technical field of medical surgical instruments. The column is installed on the pusher, and the lifting axis J1 is installed inside the column, which is connected with one end of the arm through the rotating axis J2, the other end of the arm is connected with one end of the small arm through the rotating axis J3, the other end of the small arm is connected with the upper end of the wrist through the rotating axis J4, and the lower end of the wrist is connected with the connecting part of the surgical instrument. J2, J3 and J4 are all set parallel to the lifting axis J1, the arm rotates around the rotating axis J2, the arm rotates around the rotating axis J3, the rotating axis J5 and J4 are perpendicular to each other, the wrist rotates around the rotating axis J4, and the connecting parts of surgical instruments rotate around the rotating axis J5. The robot arm of the utility model has a wide range of positioning and posture determination, four rotating axes are directly driven by motors at the axle connection, and the inner wiring of the robot arm avoids the problems of winding and clamping.

【技术实现步骤摘要】
一种微创手术机器人悬挂定位定姿机械臂
本专利技术属于医疗手术器械
，特别是涉及一种微创手术机器人悬挂定位定姿机械臂。
技术介绍
微创手术机器人因其较高的准确性、可重复性、术后创伤小、恢复快等优点，越来越受到医疗行业和机器人行业的重视。机械臂作为手术机器人的支撑定位定姿部件，其稳定性、可靠性和准确性将直接决定手术的成败，甚至患者的生命安全。目前市场上的手术机器人系统采用手术设备部分和设备支撑部分一体式的传动方式，繁多的机构和传动环节增加了机构的复杂程度和零件数量，不仅会降低系统的可靠性和准确性，还会增加手术机器人的成本，影响手术机器人的普及和应用。
技术实现思路
针对上述存在的技术问题，本专利技术提供一种微创手术机器人悬挂定位定姿机械臂。本专利技术的目的是设计一种简单、可靠、定位准确的用于微创手术机器人的悬挂定位定姿机械臂系统，以解决当前医疗机器人产品关节结构复杂、走线混乱以及成本高昂等问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种微创手术机器人悬挂定位定姿机械臂，其特征在于：包括推车、立柱、大臂、小臂、腕部、手术器械连接件；所述立柱安装在推车上，立柱内部安装有升降轴J1，立柱与大臂一端通过旋转轴J2连接，大臂的另一端与小臂一端通过旋转轴J3连接，小臂的另一端与腕部上端通过旋转轴J4连接，腕部下端与手术器械连接件通过旋转轴J5连接；所述旋转轴J2、J3、J4均与升降轴J1平行设置，大臂绕旋转轴J2旋转，小臂绕旋转轴J3旋转，旋转轴J5与旋转轴J4相互垂直，腕部绕旋转轴J4旋转，手术器械连接件绕旋转轴J5旋转，调整手术器械连接件位姿。进一步地，所述升降轴J1包括电缸、导轨及导轨滑块，内立柱安装在推车底板上，内立柱上固定有导轨，导轨滑块安装在外立柱上；所述内立柱内安装有电缸，电缸外壳固定在内立柱上，电缸推杆通过负载连接法兰连接电缸连接法兰，电缸连接法兰置于立柱连接法兰内，与立柱连接法兰内圈连接，立柱连接法兰外圈与外立柱连接。进一步地，所述立柱连接法兰带有双层阶梯凸台，上层凸台直径小于下层凸台直径，上层凸台上开有固定并支撑交叉滚子轴承的通孔，下层凸台上开有连接外立柱的通孔。进一步地，所述电缸连接法兰外圈开有立柱连接法兰连接孔，内圈带有走线孔和负载连接法兰连接孔。进一步地，所述旋转轴J2包括电机I、RV减速机、交叉滚子轴承I；所述电机I安装在大臂上与RV减速机连接，RV减速机的输出轴通过减速机连接法兰与交叉滚子轴承I内圈及立柱连接法兰连接，交叉滚子轴承I外圈与大臂外座连接。进一步地，所述旋转轴J3包括电机II、谐波减速机I、传动轴I、交叉滚子轴承II；所述电机II安装在大臂内，电机II通过电机连接法兰I与谐波减速机I连接，谐波减速机I的输出轴I通过传动轴I与交叉滚子轴承II内圈一侧连接，交叉滚子轴承II内圈的另一侧与小臂外座连接，交叉滚子轴承II外圈与大臂外座连接。进一步地，所述旋转轴J4包括电机III、传动轴II、谐波减速机II、交叉滚子轴承III，电机III安装在小臂上，电机III通过电机连接法兰II与谐波减速机II连接，谐波减速机II的输出轴II通过传动轴II与交叉滚子轴承III内圈一侧连接，交叉滚子轴承III内圈的另一侧与腕部外座连接，交叉滚子轴承III外圈与小臂外座连接。进一步地，所述旋转轴J5包括电机IV、谐波减速机III及交叉滚子轴承IV；所述电机IV置于腕部外座内，其输出轴端伸出腕部外座一端与谐波减速机III连接，腕部外座另一端安装有交叉滚子轴承IV，手术器械连接件分别连接谐波减速机III的输出轴III和交叉滚子轴承IV内圈，交叉滚子轴承IV外圈与腕部外座连接。进一步地，所述传动轴I、II结构相同，均为一上下圆盘通过连接板连接，圆盘内圈上开有走线孔，外圈上开有连接孔。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术一种微创手术机器人的悬挂定位定姿机械臂系统，四个旋转轴均采用电机在轴连接处直接驱动，电缸负责升降轴的驱动，减少了多余的传动环节，降低了传动误差，提高了传动效率，增加了系统的可靠性和定位精度。2.本专利技术传动轴结构设计巧妙，谐波减速机和交叉滚子轴承内圈之间通过带有半圆弧面的传动轴连接，以实现传动；中间设计走线孔，可以使线缆从该轴的旋转中心穿过，实现了内部走线的同时又避免了缠绕和卡线。3.本专利技术机械臂自由度分布采用升降轴J1、大臂和小臂分别绕旋转轴J2、J3转动形成摆臂、末端手腕部分旋转轴J4、J5形成两自由度的结构，实现位姿分离，机械臂定位定姿范围大，机械臂的大臂、小臂摆动幅度小。4.本专利技术采用手术设备与设备支撑机械臂分离的设计思路，使本专利技术成为通用型手术机器人悬挂定位定姿系统，在机械臂末端可以接入多种手术设备组成不同的手术机器人。附图说明图1为本专利技术主体结构图。图2为图1中升降轴J1结构图。图3为图1中旋转轴J2结构图。图4为图3中的电缸连接法兰结构图。图5为图1中旋转轴J3结构图。图6为图1中旋转轴J4结构图。图7为图5和图6中传动轴结构图。图8为图1中旋转轴J5结构图。其中：10推车，11内立柱，12导轨滑块,13滑块连接法兰，14导轨，15电缸，16外立柱，17负载连接法兰，20立柱，21电缸连接法兰，22立柱连接法兰，23交叉滚子轴承I，24减速机连接法兰，25RV减速机，26电机I，27大臂外座，30大臂，31电机II，32电机连接法兰I，33谐波减速机I，34传动轴I，35交叉滚子轴承II，36小臂外座，37线孔I，40小臂，41电机III，42电机连接法兰II，43谐波减速机II，44传动轴II，45交叉滚子轴承III,46腕部外座，47线孔II，50腕部，51电机IV，52谐波减速机III，53交叉滚子轴承IV，60手术器械连接件，71上圆盘，73下圆盘，72连接板，74走线孔，75连接孔，82半圆走线孔，83负载连接法兰定位孔，84负载连接法兰连接孔，81立柱连接法兰连接孔。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。实施例：如图1-图5所示，本专利技术一种微创手术机器人悬挂定位定姿机械臂包括：推车10上安装布置控制系统和立柱20，升降轴J1安装在小车上的保护套内，升降轴J1的内立柱11安装在推车10的底板上，起支撑固定机械臂的作用。控制系统采用现有技术。升降轴J1结构如图1-图4所示，包括电缸15、导轨14及导轨滑块12，导轨14固定在内立柱11上，导轨滑块12安装在导轨14上，滑块连接法兰13将外立柱16与导轨滑块12连接在一起，从而使外立柱16沿导轨14的方向做升降运动，导轨滑块12和导轨14以及内立柱11构成升降轴J1的导向元件；内立柱11水平截面为U形，电缸15外壳固定在内立柱11内壁上为升降轴J1的驱动元件，电缸推杆通过负载连接法兰17连接电缸连接法兰21，电缸连接法兰21为内圈一侧带有半圆走线孔82，另一侧带有一负载连接法兰定位孔83和四个负载连接法兰连接孔84，外圈开有立柱连接法兰连接孔81，电缸连接法兰21置于立柱连接法兰22内，与立柱连接法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微创手术机器人悬挂定位定姿机械臂，其特征在于：包括推车、立柱、大臂、小臂、腕部、手术器械连接件；所述立柱安装在推车上，立柱内部安装有升降轴J1，立柱与大臂一端通过旋转轴J2连接，大臂的另一端与小臂一端通过旋转轴J3连接，小臂的另一端与腕部上端通过旋转轴J4连接，腕部下端与手术器械连接件通过旋转轴J5连接；所述旋转轴J2、J3、J4均与升降轴J1平行设置，大臂绕旋转轴J2旋转，小臂绕旋转轴J3旋转，旋转轴J5与旋转轴J4相互垂直，腕部绕旋转轴J4旋转，手术器械连接件绕旋转轴J5旋转，调整手术器械连接件位姿。

【技术特征摘要】
1.一种微创手术机器人悬挂定位定姿机械臂，其特征在于：包括推车、立柱、大臂、小臂、腕部、手术器械连接件；所述立柱安装在推车上，立柱内部安装有升降轴J1，立柱与大臂一端通过旋转轴J2连接，大臂的另一端与小臂一端通过旋转轴J3连接，小臂的另一端与腕部上端通过旋转轴J4连接，腕部下端与手术器械连接件通过旋转轴J5连接；所述旋转轴J2、J3、J4均与升降轴J1平行设置，大臂绕旋转轴J2旋转，小臂绕旋转轴J3旋转，旋转轴J5与旋转轴J4相互垂直，腕部绕旋转轴J4旋转，手术器械连接件绕旋转轴J5旋转，调整手术器械连接件位姿。2.根据权利要求1所述的一种微创手术机器人悬挂定位定姿机械臂，其特征在于：所述升降轴J1包括电缸、导轨及导轨滑块，内立柱安装在推车底板上，内立柱上固定有导轨，导轨滑块安装在外立柱上；所述内立柱内安装有电缸，电缸外壳固定在内立柱上，电缸推杆通过负载连接法兰连接电缸连接法兰，电缸连接法兰置于立柱连接法兰内，与立柱连接法兰内圈连接，立柱连接法兰外圈与外立柱连接。3.根据权利要求2所述的一种微创手术机器人悬挂定位定姿机械臂，其特征在于：所述立柱连接法兰带有双层阶梯凸台，上层凸台直径小于下层凸台直径，上层凸台上开有固定并支撑交叉滚子轴承的通孔，下层凸台上开有连接外立柱的通孔。4.根据权利要求2所述的一种微创手术机器人悬挂定位定姿机械臂，其特征在于：所述电缸连接法兰外圈开有立柱连接法兰连接孔，内圈带有走线孔和负载连接法兰连接孔。5.根据权利要求1所述的一种微创手术机器人悬挂定位定姿机械臂，其特征在于：所述旋转轴J2包括电机I、RV减速机、交叉滚子轴承I；所述电机I安装在大臂上与RV减速机连接，RV减速机的输出轴通过减速机连接法兰与交叉滚子轴承I内圈及立柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛亮，陈鹏，崔龙，李洪谊，
申请(专利权)人：沈阳通用机器人技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21