用于将机器人臂固定到支撑结构的附接结构制造技术

一种用于将机器人臂固定到支撑结构的附接结构，该附接结构包括：安装部，其用于安装到支撑结构；和载体部，其用于连接到机器人臂的基部，载体部包括：用于与互补的机器人臂基部旋转对准特征接合的载体部旋转对准特征，用于与互补的机器人臂基部轴向对准特征接合的载体部轴向对准特征，以及锁定机构，其中一旦机器人臂基部和载体部接合，该锁定机构能够在解锁位置和锁定位置之间移动，其中解锁位置不限制机器人臂基部沿载体部的轴线的定位，并且锁定位置不限制机器人臂基部相对于载体部沿载体部的轴线的定位，其中锁定机构独立于载体部旋转对准特征和载体部轴向对准特征，使得锁定机构在载体部和机器人臂基部的接合期间不被致动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将机器人臂固定到支撑结构的附接结构
技术介绍
外科手术机器人可用于执行一些微创外科手术，否则这些手术将通过手动腹腔镜手术来执行。相同的外科手术机器人臂可以配备不同的手术器械(夹子，手术刀，烧灼器等)，使其能够在患者体内的手术部位执行不同的手术。通常，在手术部位同时使用若干器具，例如夹子，手术刀和内窥镜，每个器具可由不同的机器人臂支撑。手术部位的位置和到手术部位的通道取决于正在进行的具体操作。因此，手术机器人的位置取决于正在进行的具体操作。对于一些操作，手术机器人可理想地位于天花板上并向下延伸以通过例如喉部进入手术部位。对于其他操作，手术机器人可以理想地位于地板上或患者的桌轨上。手术机器人可以理想地在操作的第一时段位于一个位置，然后移动到另一个位置。这可以通过将手术机器人定位在可移动的推车上来实现。已知将操作中要使用的手术机器人臂安装在共同的底架上。这种设置是有限的，因为操作中的所有机器人臂必须从同一基座延伸。这种布置不能使不同的机器人臂位于手术室周围的不同位置，因此不能实现最佳的机器人臂放置。这种布置也不能使操作人员自己最佳地进入患者，因为他们必须在机器人臂周围操纵。还已知使用安装在推车上的机器人臂。另外，已知将手术机器人臂安装到患者的桌轨上。这些系统比将机器人臂安装在共同的底架上更灵活，但仍然仅提供在手术室中可放置机器人的有限范围的位置。例如，这些系统都不能使机器人臂安装在天花板上。需要一种用于在手术室中安装手术机器人的系统，该系统在手术室中提供能够安装手术机器人臂的更灵活的位置。还需要一种系统，该系统使得手术机器人臂能够在手术期间在手术室中更容易且快速地从一个位置重新定位到另一个位置。
技术实现思路
根据本专利技术的方面，提供了一种用于将机器人臂固定到支撑结构的附接结构，该附接结构包括：安装部，其用于安装到支撑结构；和载体部，其用于连接到机器人臂的基部，载体部包括：用于与互补的机器人臂基部旋转对准特征接合的载体部旋转对准特征，用于与互补的机器人臂基部轴向对准特征接合的载体部轴向对准特征，以及锁定机构，其中一旦机器人臂基部和载体部接合，该锁定机构能够在解锁位置和锁定位置之间移动，其中解锁位置不限制机器人臂基部沿载体部的轴线的定位，并且锁定位置限制机器人臂基部相对于载体部沿载体部的轴线的定位，其中锁定机构独立于载体部旋转对准特征和载体部轴向对准特征，使得锁定机构在载体部和机器人臂基部的接合期间不被致动。载体部包括用于与互补的机器人臂基部旋转对准特征接合的多个载体部旋转对准特征，其中多个载体部旋转对准特征是非旋转对称的，以仅在载体部和机器人臂基部的一个相对旋转配置中与互补的机器人臂基部旋转对准特征接合。载体部旋转对准特征(一个或多个)可以是用于接收机器人臂基部的相应凸起的凹槽。每个凹槽可以包括至少一个突起，其用于将机器人臂基部固定在凹槽中。载体部旋转对准特征(一个或多个)可以是滚柱轴承，其用于被容纳在机器人臂基部的相应凹槽中。所述载体部可以包括多个另外的载体部旋转对准特征，其用于与互补的另外的机器人臂基部旋转对准特征接合。每个另外的载体部旋转对准特征可以是滚柱轴承，该滚柱轴承具有垂直于载体部的纵向轴线的旋转轴线并且具有滚动表面，所述滚动表面被构造成与另外的机器人臂基部旋转对准特征接触，以在接合期间帮助机器人臂基部抵靠载体部的轴向运动。载体部可以包括两组滚柱轴承，第一组布置在垂直于载体部的纵向轴线的第一环形区域中，并且第二组布置在垂直于载体部的纵向轴线的第二环形区域中，第一环形区域和第二环形区域在载体部的纵向轴线的方向上分开。附接结构还可以包括从载体部的外部可见的旋转对准指示器，其用于指示载体部和机器人臂基部的相对取向。载体部可以包括用于与互补的机器人臂基部轴向对准特征接合的多个载体部轴向对准特征。载体部轴向对准特征(一个或多个)可以是以载体部的纵向轴线为中心的环，所述环用于与机器人臂基部的相应环接合。附接结构可以包括以载体部的纵向轴线为中心的两个环，所述两个环在载体部的纵向轴线的方向上分开。每个环包括用于安置相应的机器人臂基部轴向对准特征的凸缘。锁定机构在解锁位置处的压缩状态和锁定位置处的未压缩状态之间可以是可压缩的，其中解锁位置处的压缩状态使得没有力被锁定结构施加到所述机器人臂基部，并且所述锁定位置处的未压缩状态使得将所述机器人臂基部和所述载体部压在一起的力被所述锁定结构施加到所述机器人臂基部。锁定机构包括围绕载体部的纵向轴线能够旋转的套环，套环在解锁位置处的压缩状态和锁定位置处的未压缩状态之间沿载体部的纵向轴线的方向可以是可压缩的，其中解锁位置处的压缩状态使得没有沿载体部的纵向轴线的方向的力被套环施加到机器人臂基部，并且锁定位置处的未压缩状态使得将机器人臂基部和载体部压在一起的沿载体部的纵向轴线的方向的力被套环施加到机器人臂基部。锁定机构可以包括在解锁位置处的压缩状态和锁定位置处的未压缩状态之间可压缩的翼部，其中解锁位置处的压缩状态使得没有横向于载体部的纵向轴线的力被翼部施加到机器人臂基部，并且锁定位置处的未压缩状态使得横向于载体部的纵向轴线的力被翼部施加到机器人臂基部。在锁定机构的锁定位置处，载体部旋转对准特征相对于机器人臂基部旋转对准特征是不可移动的，并且载体部轴向对准特征相对于机器人臂基部轴向对准特征是不可移动的。套环的与机器人臂基部接触的表面被成形为随着套环从其解锁位置被旋转到其锁定位置而逐渐压在机器人臂基部上。套环的所述表面包括初始止动器和最终止动器，所述初始止动器和所述最终止动器定位成使得当套环开始从其解锁位置向其锁定位置旋转时，初始止动器压在机器人臂基部上，并且恰好在最终止动器压在机器人臂基部上之后套环到达锁定位置。套环包括由弹簧垫圈分开的外抓握部分和压缩部分，该三个部分被限制为围绕载体部的纵向轴线一起旋转。压缩部分可以包括套环的与机器人臂基部接触的表面。当套环在解锁位置和锁定位置之间被旋转时压缩部分可以平行于载体部的纵向轴线相对于外抓握部分移动。套环可以是在解锁位置和弹出位置之间绕载体部的纵向轴线能够旋转的。套环还可以包括弹出机构，所述弹出机构被构造成在套环从解锁位置旋转到弹出位置时，沿载体部的纵向轴线的方向对机器人臂基部施加力以分开机器人臂基部和载体部。弹出机构可以包括一个或多个楔形突出部，所述楔形突出部与一个或多个互补的机器人臂基部特征接合。一个或多个楔形突出部与机器人臂基部旋转对准特征接合。套环可以包括仅在压缩状态或未压缩状态下可见的标记。载体部可以包括中空开口，所述中空开口构造成在机器人臂基部被接合时包围机器人臂基部。载体部可以包括一个或多个载体部支撑特征，其用于与一个或多个互补的机器人臂基部支撑特征接合。载体部支撑特征可以包括在载体部的内表面上的沟槽，所述沟槽位于横向于载体部的纵向轴线的平面上。沟槽可以包括一个或多个止动部，其用于接收机器人臂基部支撑特征。载体部可以具有圆形横截面。载体部可以刚性地附接到安装部。安装部可以包括用于连接支撑结构的表面的安装表面，其中所述安装表面与载体部的纵向轴线不垂直。安装表面可以相对于载体部的纵向轴线成45°角。安装部可以包括孔，所述孔用于使能到机器人臂基部的电缆连接。安装部可以包括电连接器，电连接器构造成连接到机器人臂基部和外部设备。根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将机器人臂固定到支撑结构的附接结构，所述附接结构包括：安装部，其用于安装到所述支撑结构；和载体部，其用于连接到所述机器人臂的基部，所述载体部包括：载体部旋转对准特征，其用于与互补的机器人臂基部旋转对准特征接合，载体部轴向对准特征，其用于与互补的机器人臂基部轴向对准特征接合，和锁定机构，其中一旦机器人臂基部和所述载体部接合，所述锁定机构能够在解锁位置和锁定位置之间移动，其中所述解锁位置不限制所述机器人臂基部沿所述载体部的轴线的定位，并且所述锁定位置限制所述机器人臂基部相对于所述载体部沿所述载体部的所述轴线的定位，其中所述锁定机构独立于所述载体部旋转对准特征和所述载体部轴向对准特征，使得所述锁定机构在所述载体部和所述机器人臂基部的接合期间不被致动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.08 GB 1618840.11.一种用于将机器人臂固定到支撑结构的附接结构，所述附接结构包括：安装部，其用于安装到所述支撑结构；和载体部，其用于连接到所述机器人臂的基部，所述载体部包括：载体部旋转对准特征，其用于与互补的机器人臂基部旋转对准特征接合，载体部轴向对准特征，其用于与互补的机器人臂基部轴向对准特征接合，和锁定机构，其中一旦机器人臂基部和所述载体部接合，所述锁定机构能够在解锁位置和锁定位置之间移动，其中所述解锁位置不限制所述机器人臂基部沿所述载体部的轴线的定位，并且所述锁定位置限制所述机器人臂基部相对于所述载体部沿所述载体部的所述轴线的定位，其中所述锁定机构独立于所述载体部旋转对准特征和所述载体部轴向对准特征，使得所述锁定机构在所述载体部和所述机器人臂基部的接合期间不被致动。2.如权利要求1所述的附接结构，其中所述载体部包括用于与互补的机器人臂基部旋转对准特征接合的多个载体部旋转对准特征，其中所述多个载体部旋转对准特征是非旋转对称的，以仅在所述载体部和所述机器人臂基部的一个相对旋转配置中与所述互补的机器人臂基部旋转对准特征接合。3.如权利要求1或2所述的附接结构，其中所述载体部旋转对准特征(一个或多个)是用于接收所述机器人臂基部的相应凸起的凹槽。4.如权利要求3所述的附接结构，其中每个凹槽包括至少一个突起，其用于将所述机器人臂基部固定在所述凹槽中。5.如权利要求1或2所述的附接结构，其中所述载体部旋转对准特征(一个或多个)是滚柱轴承，其用于被容纳在所述机器人臂基部的相应凹槽中。6.如前述权利要求中任一项所述的附接结构，其中所述载体部包括多个另外的载体部旋转对准特征，其用于与互补的另外的机器人臂基部旋转对准特征接合。7.如权利要求6所述的附接结构，其中每个另外的载体部旋转对准特征是滚柱轴承，所述滚柱轴承具有垂直于所述载体部的纵向轴线的旋转轴线并且具有滚动表面，所述滚动表面被构造成与所述另外的机器人臂基部旋转对准特征接触，以在接合期间帮助所述机器人臂基部抵靠所述载体部的轴向运动。8.如权利要求6所述的附接结构，其中所述载体部包括两组滚柱轴承，第一组布置在垂直于所述载体部的纵向轴线的第一环形区域中，并且第二组布置在垂直于所述载体部的纵向轴线的第二环形区域中，所述第一环形区域和所述第二环形区域在所述载体部的纵向轴线的方向上分开。9.如前述权利要求中任一项所述的附接结构，还包括从所述载体部的外部可见的旋转对准指示器，其用于指示所述载体部和所述机器人臂基部的相对取向。10.如前述权利要求中任一项所述的附接结构，其中所述载体部包括用于与互补的机器人臂基部轴向对准特征接合的多个载体部轴向对准特征。11.如前述权利要求中任一项所述的附接结构，其中所述载体部轴向对准特征(一个或多个)是以所述载体部的纵向轴线为中心的环，所述环用于与所述机器人臂基部的相应环接合。12.如权利要求11所述的附接结构，包括以所述载体部的纵向轴线为中心的两个环，所述两个环在所述载体部的纵向轴线的方向上分开。13.如权利要求11或12所述的附接结构，每个环包括用于安置相应的机器人臂基部轴向对准特征的凸缘。14.如前述权利要求中任一项所述的附接结构，其中，所述锁定机构在所述解锁位置处的压缩状态和所述锁定位置处的未压缩状态之间是可压缩的，其中所述解锁位置处的压缩状态使得没有力被所述锁定结构施加到所述机器人臂基部，并且所述锁定位置处的未压缩状态使得将所述机器人臂基部和所述载体部压在一起的力被所述锁定结构施加到所述机器人臂基部。15.如权利要求14所述的附接结构，其中，所述锁定机构包括围绕所述载体部的纵向轴线能够旋转的套环，所述套环在所述解锁位置处的压缩状态和所述锁定位置处的未压缩状态之间沿所述载体部的纵向轴线的方向是可压缩的，其中所述解锁位置处的压缩状态使得没有沿所述载体部的纵向轴线的方向的力被所述套环施加到所述机器人臂基部，并且所述锁定位置处的未压缩状态使得将所述机器人臂基部和所述载体部压在一起的沿所述载体部的纵向轴线的方向的力被所述套环施加到所述机器人臂基部。16.如权利要求14所述的附接结构，其中所述锁定机构包括在所述解锁位置处的压缩状态和所述锁定位置处的未压缩状态之间可压缩的翼部，其中所述解锁位置处的压缩状态使得没有横向于所述载体部的纵向轴线的力被所述翼部施加到所述机器人臂基部，并且所述锁定位置处的未压缩状态使得横向于所述载体部的纵向轴线的力被所述翼部施加到所述机器人臂基部。17.如权利要求14至16中任一项所述的附接结构，其中在所述锁定机构的锁定位置处，所述载体部旋转对准特征相对于所述机器人臂基部旋转对准特征是不可移动的，并且所述载体部轴向对准特征相对于机器人臂基部轴向对准特征是不可移动的。18.如权利要求15或17所述的附接结构，当从属于权利要求15时，其中所述套环的与所述机器人臂基部接触的表面被成形为随着所述套环从其解锁位置被旋转到其锁定位置而逐渐压在所述机器人臂基部上。19.如权利要求18所述的附接结构，其中所述套环的所述表面包括初始止动器和最终止动器，所述初始止动器和所述最终止动器定位成使得当所述套环开始从其解锁位置向其锁定位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·贝茨·杰克逊，基思·马歇尔，
申请(专利权)人：CMR外科有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB