一种自转机构及手术机器人制造技术

本发明专利技术涉及医疗器械领域，具体涉及一种自转机构及手术机器人。一种自转机构，包括：自转驱动件；自转传动组件，包括驱动杆和万向节，所述万向节的两端分别连接驱动杆和执行组件，所述自转驱动件驱动所述驱动杆旋转。通过设置驱动杆通过万向节与执行组件连接，万向节可实现多个角度的偏转，如此，在执行组件处于俯仰偏摆姿态时，自转驱动件驱动执行组件自转不会改变原有的俯仰偏摆姿态，不会对其它运动造成干涉。解决了现有技术中的自转机构在工作状态下会对其它运动造成干涉的问题。

A kind of rotation mechanism and operation robot

【技术实现步骤摘要】
一种自转机构及手术机器人
本专利技术涉及医疗器械领域，具体涉及一种自转机构及手术机器人。
技术介绍
1987年，全球第一例腹腔镜胆囊切除术成功完成，揭开了微创技术发展的新篇章。随之涌现出了大量先进的手术器械，推动了微创技术的发展进程并慢慢走向成熟。和传统的手术相比，创伤小、疼痛轻、恢复快的微创手术治疗在临床广泛使用，微创手术技术已成为代表医学发展的新方向。现有技术中，传统的微创内窥镜手术器械均为细长杆结构，通过病人组织壁(例如腹腔、胸腔等)上的小切口将手术器械(例如，持针器、分离钳、手术刀、剪刀等)送入体内，医生通过操作长杆近端的把手控制长杆远端的手术器械。由于传统手术器械仅有单自由度，加上杠杆作用，医生很难实现复杂、精准的操作。还有一种是以“DaVinci”为代表的主从分离式微创手术系统，整体结构复杂、单台成本高、使用成本高；体积庞大，需要专用的大型手术室；操作复杂，医生需经过专业的培训才可掌握操作，到精通仍需很长的学习曲线。如专利号为CN201480053589.X的申请公开了一种用于医学装置的控制单元，其中公开了：控制单元包含驱动单元和所附接的使用者接口，接口由使用者的单手来操作，并致动控制单元内的电机和控制线由此控制附接到控制单元的医学装置的定位、移动和操作，驱动单元包含电机组和索轮系统，电机组包含由接口个别地致动的一或多个电机，电机的数量为五个，其中3个电机用于拉动和释放控制电缆，一个电机用于打开和闭合抓钳的钳口，且一个电机用于使钳口旋转。电机可以是由收容在近端中的电池组来供电的电动机(例如，齿轮比为1:2561:64的FAULHABER电机)。上述申请中可实现钳口的多个自由度的运转，即实现钳口的俯仰、偏摆、自转和开合，但在实际操作过程中，钳口的自转会对其俯仰偏摆运动造成干涉，改变其原有的俯仰偏摆姿态。
技术实现思路
为了解决现有技术中的自转机构在工作状态下会对其它运动造成干涉的问题，本专利技术提出一种自转机构，解决了上述技术问题。本专利技术的技术方案如下：一种自转机构，包括：自转驱动件；自转传动组件，包括驱动杆和万向节，所述万向节的两端分别连接驱动杆和执行组件，所述自转驱动件驱动所述驱动杆旋转。通过设置驱动杆通过万向节与执行组件连接，万向节可实现多个角度的偏转，如此，在执行组件处于俯仰偏摆姿态时，自转驱动件驱动执行组件自转不会改变原有的俯仰偏摆姿态，不会对其它运动造成干涉。进一步地，所述万向节包括至少两个子连杆，相邻的两个子连杆通过连接块铰接，相邻两个子连杆与连接块的铰接方向垂直。进一步地，所述子连杆呈H形，所述连接块呈环状，所述子连杆的端部围在所述连接块的外周并与所述连接块铰接。进一步地，所述万向节的中部具有轴向延伸的通孔。进一步地，还包括自转控制单元，所述自转控制单元获取旋转动作的自转电信号，所述自转驱动件根据所述自转电信号驱动所述驱动杆旋转。进一步地，所述自转控制单元设置在人机接口内，所述人机接口包括可转动的手指操作部，所述手指操作部内设置有活动杆，所述活动杆随所述手指操作部的转动而转动，所述自转控制单元包括旋转传感器，所述旋转传感器设置在所述活动杆上随之转动并获取自转电信号。一种手术机器人，包括：自转机构；俯仰偏摆机构，所述俯仰偏摆机构包括俯仰偏摆控制单元、偏转驱动组件和偏转传动组件，所述俯仰偏摆控制单元获取俯仰偏摆电信号，所述偏转驱动组件根据所述俯仰偏摆电信号驱动所述偏转传动组件，所述偏转传动组件带动所述执行组件偏摆或俯仰；轴，所述轴将所述偏转传动组件耦合至所述执行组件，所述轴通过柔性臂与所述执行组件连接，所述柔性臂与所述执行组件可转动连接。进一步地，所述驱动杆和所述万向节穿过所述轴与所述执行组件连接，所述万向节位于所述柔性臂的内部，所述万向节的轴向位置和轴向长度与所述柔性臂相同。进一步地，还包括开合机构，所述开合机构包括开合控制单元、开合驱动件和开合传动组件，所述开合控制单元获取开合电信号，所述开合传动组件包括开合传动轴和开合传动索，所述开合驱动件根据所述开合电信号驱动所述开合传动轴转动，所述开合传动轴通过开合传动索驱动所述执行组件开合，所述开合传动索穿过所述驱动杆和万向节与所述执行组件连接。进一步地，所述俯仰偏摆控制单元、开合控制单元均设置在人机接口内，所述偏转驱动组件、开合驱动件和自转驱动件均集成安装在安装板上，所述自转传动组件、偏转传动组件和开合传动轴集成安装于上板和下板之间。基于上述技术方案，本专利技术所能实现的技术效果为：1.本专利技术的自转机构，通过设置驱动杆通过万向节与执行组件连接，万向节可实现多个角度的偏转，如此，在执行组件处于俯仰偏摆姿态时，自转驱动件驱动执行组件自转不会改变原有的俯仰偏摆姿态，不会对其它运动造成干涉；进一步设置万向节的结构，使万向节可在任意自转角度下不改变原有的俯仰偏摆姿态；万向节的内部设置轴向延伸的通孔，则开合传动索可穿过驱动杆和万向节来驱动执行组件的开合；2.本专利技术的自转机构，通过设置自转控制单元可根据使用者操作手指操作部来控制执行组件的自转，准确性高，可操作性强；3.本专利技术的手术机器人，通过设置俯仰偏摆机构来带动执行组件俯仰偏摆，柔性臂的设置可实现轴心式运动，相对于分轴式运动中俯仰和偏摆运动分离，轴心式运动可实现俯仰和偏摆的结合，在处理伤口时，可实现避障，执行组件的整体自由度高，控制起来更直观、更方便；柔性自转臂位于柔性臂内部且且轴向位置和轴向长度与柔性臂相同，如此，驱动杆可通过万向节带动执行组件自转，且不会影响柔性臂的位置，即执行组件的自转与偏摆俯仰运动之间不会存在干涉；4.本专利技术的手术机器人，通过设置俯仰偏摆机构、开合机构和自转机构，可驱动执行组件实现偏摆、俯仰、开合和自转四个自由度的运动；自转传动组件、偏转传动组件和开合传动轴集成安装在板件上，实现对传动组件的集成安装，大大缩小了体积。附图说明图1为本专利技术的手术机器人的整体结构示意图；图2为手术机器人的集成的传动部分的结构示意图；图3为去掉外部壳体部分的集成的传动部分的结构示意图；图4为图3的A部放大图；图5为偏转传动组件的结构示意图；图6为柔性臂与执行组件连接的结构示意图；图7为柔性自转臂与执行组件连接的结构示意图；图8为柔性自转臂的结构示意图；图9为手术机器人的传动部分与驱动部分结合的结构示意图；图10为手术机器人的自转机构的结构示意图；图11为手术机器人的人机接口和驱动部分的结构示意图；图12为人机接口的结构示意图；图13为俯仰偏摆控制单元的结构示意图；图14为人机接口的手指操作部的内部结构示意图；图中：1-自转机构；11-自转驱动件；12-自转传动组件；121-自转传动轴；122-齿轮组；1221-驱动齿轮；1222-传动齿轮；1223-从动齿轮；123-驱动杆；124-万向节；1241-子连杆；1242-连接块；1243-第一连接座；1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自转机构，其特征在于，包括：/n自转驱动件(11)；/n自转传动组件(12)，包括驱动杆(123)和万向节(124)，所述万向节(124)的两端分别连接驱动杆(123)和执行组件(2)，所述自转驱动件(11)驱动所述驱动杆(123)旋转。/n

【技术特征摘要】
1.一种自转机构，其特征在于，包括：
自转驱动件(11)；
自转传动组件(12)，包括驱动杆(123)和万向节(124)，所述万向节(124)的两端分别连接驱动杆(123)和执行组件(2)，所述自转驱动件(11)驱动所述驱动杆(123)旋转。


2.根据权利要求1所述的一种自转机构，其特征在于，所述万向节(124)包括至少两个子连杆(1241)，相邻的两个子连杆(1241)通过连接块(1242)铰接，相邻两个子连杆(1241)与连接块(1242)的铰接方向垂直。


3.根据权利要求2所述的一种自转机构，其特征在于，所述子连杆(1241)呈H形，所述连接块(1242)呈环状，所述子连杆(1241)的端部围在所述连接块(1242)的外周并与所述连接块(1242)铰接。


4.根据权利要求1-3任一项所述的一种自转机构，其特征在于，所述万向节(124)的中部具有轴向延伸的通孔。


5.根据权利要求1所述的一种自转机构，其特征在于，还包括自转控制单元，所述自转控制单元获取旋转动作的自转电信号，所述自转驱动件根据所述自转电信号驱动所述驱动杆(123)旋转。


6.根据权利要求5所述的一种自转机构，其特征在于，所述自转控制单元设置在人机接口(3)内，所述人机接口(3)包括可转动的手指操作部(32)，所述手指操作部(32)内设置有活动杆(324)，所述活动杆(324)随所述手指操作部(32)的转动而转动，所述自转控制单元包括旋转传感器(13)，所述旋转传感器(13)设置在所述活动杆(324)上随之转动并获取自转电信号。


7.一种手术机器人，其特征在于，包括：
权利要求1-6任一项所述的自转机构(1)；
俯仰偏摆机构(4)，所述俯仰偏摆...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟晓峰，马骥，马广军，施玉峰，
申请(专利权)人：锐志微创医疗科技常州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32