一种用于微创手术机器人执行机械臂位姿调整的机构制造技术

本发明专利技术公开了一种用于微创手术机器人执行机械臂位姿调整的机构，包括结构相同的被动机械臂一、被动机械臂二；被动机械臂一、被动机械臂二均与被动机械臂固定板相连，所述的被动机械臂一、被动机械臂二均为五自由度被动机械臂，包括依次连接的以Z轴为转动轴线的关节一、连接臂段一、以X轴为转动轴线的关节二、连接臂段二、以X轴为转动轴线的关节三、连接臂段三、以Y轴为转动轴线的关节四、连接臂段四、以Z轴为转动轴线的关节五。

【技术实现步骤摘要】
一种用于微创手术机器人执行机械臂位姿调整的机构
本专利技术涉及微创外科单孔手术机器人
，具体涉及一种带有手动调节及锁定关节的用于单孔手术机器人末端执行机械臂位姿调整的连接机构。
技术介绍
单孔腔镜手术由单一创口向腹腔置入多个器械开展手术，相比传统的多孔腔镜手术具有更加微创、恢复快、以及手术美容等诸多优点。但依赖于传统硬性腔镜器械的单孔腔镜手术存在“直线视野、操作三角丧失、器械干扰”等诸多难题。随着机器人技术的发展，单孔腹腔镜手术机器人的出现，大大改善了传统的单孔腹腔镜手术中的难题，单孔腹腔镜手术机器人具有更强的稳定性以及更小的创伤性等优点。单孔腹腔镜手术机器人在进行手术时，将一对末端执行机械臂以及高清3D内窥镜通过预先开好的孔伸入体内进行手术，因此需要在伸入病灶体前对其末端执行机械臂进行位姿调整，以达到最佳位置完成手术，目前现有的单孔腹腔镜手术机器人大多在调整时只包含一个伸缩自由度，无法更加灵活的调整其位姿。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种带有手动调节及锁定关节的用于单孔手术机器人末端执行机械臂位姿调整的机构，所述机构一端通过螺栓连接单孔腹腔镜手术机器人中的支撑大臂，另一端设有左右两个带有五自由度的被动机械臂，所述被动机械臂末端通过螺栓连接单孔腹腔镜手术机器人中伸入病灶体内的末端执行机械臂，且被动机械臂设有可手动调节及锁定的关节，通过五个自由度互相配合，使与之相连末端执行机械臂的位姿调整到预期位置。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：本专利技术提出的一种用于单孔手术机器人末端执行机械臂位姿调整的机构，包括结构相同的被动机械臂一、被动机械臂二；被动机械臂一、被动机械臂二均与被动机械臂固定板相连，所述的被动机械臂一、被动机械臂二均为五自由度被动机械臂，包括依次连接的以Z轴为转动轴线的关节一、连接臂段一、以X轴为转动轴线的关节二、连接臂段二、以X轴为转动轴线的关节三、连接臂段三、以Y轴为转动轴线的关节四、连接臂段四、以Z轴为转动轴线的关节五。作为进一步的技术方案，被动机械臂一与末端执行机械臂一相连，被动机械臂二与末端执行机械臂二相连。作为进一步的技术方案，所述的关节一、关节二、关节三、关节四和关节五结构相同，均为被动关节。作为进一步的技术方案，所述的被动关节包括关节内锁紧臂段、关节外连接臂段；在关节外连接臂段侧壁上设有一个通孔，所述的摇杆一端穿过该通孔且与该通孔螺纹配合后与滑动夹子相连，在关节外连接臂段内设有滑轨和固定夹子，所述的滑动夹子在摇杆驱动下沿着滑轨移动，且对关节内锁紧臂段施加压力或者释放关节内锁紧臂段。所述的滑轨包括两个，两个滑轨相互平行。作为进一步的技术方案，所述关节二和关节三，两个自由度组成两个轴线相互平行的转动自由度。作为进一步的技术方案，所述关节一、关节四、关节五三个自由度组成轴线相互垂直的转动自由度，为末端执行机械臂起到调整姿态的功能。作为进一步的技术方案，所述连接臂段一、连接臂段二、连接臂段三的长度可调。更进一步需要说明的是，本专利技术中所述的被动机械臂设为两条，原因在于所应用的单孔腹腔镜手术机器人中需一对互相配合的末端执行机械臂完成手术动作，如同人类的双手，但可根据实际需求通过合理的布局，增加或减少被动机械臂的数量，本案例就就不对其一一描述。本专利技术的有益效果：本专利技术提出的一种带有手动调节及锁定关节的用于单孔手术机器人末端执行机械臂位姿调整的连接机构，其核心是将五自由度被动机械臂在此单孔腹腔镜手术机器人的运用，所述的五自由度被动机械臂应用在单孔腹腔镜手术机器人从操作手中的支撑大臂与末端执行臂之间作为衔接部件，可使末端执行臂在伸入病灶体内时互不干涉，且可单独调整其位姿，最后通过同一戳卡伸入病灶体内，完成手术动作；另外可分担支撑大臂中的自由度，但对整体的灵活性不会影响，由于支撑大臂本身需要承受从操作手全部的重量，自由度越高反而会降低支撑大臂的刚性，而本专利技术中将五自由度被动机械臂应用在此处，相当于将支撑大臂的自由度挪至被动机械臂中，从而在不降低整体灵活性的前提下，改善以上不足。目前现有的关节多为主动型关节，虽可达到高控制精度，但其操作不够简单，且需要一定成本进行控制编程，而本被动关节通过简单紧凑的结构实现关节的自由锁定与放松，且可通过摇杆的转动，便捷的控制关节转动时的摩擦力，以此运动到预期位置后可快速锁紧。附图说明以下附图说明为了更清楚地介绍本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，增强对本申请的进一步理解，本申请的示意性实例及其说明，并不构成对本申请的限定。图1为本专利技术一种带有手动调节及锁定关节的用于单孔手术机器人末端执行机械臂位姿调整的连接机构的俯视图；图2为本专利技术一种带有手动调节及锁定关节的用于单孔手术机器人末端执行机械臂位姿调整的连接机构左视图；图3为本专利技术一种带有手动调节及锁定关节的用于单孔手术机器人末端执行机械臂位姿调整的连接机构中被动关节主视图；图4为本专利技术一种带有手动调节及锁定关节的用于单孔手术机器人末端执行机械臂位姿调整的连接机构中被动关节俯视图；图5(a)、图5(b)为本专利技术中关节外连接臂段的结构示意图；图6(a)、图6(b)为本专利技术中固定夹子的结构示意图；图7(a)、图7(b)为本专利技术中滑动夹子的结构示意图；其中，1.被动机械臂一，2.被动机械臂二，3.末端执行机械臂一，4.末端执行机械臂二，5.被动机械臂固定板，6.支撑大臂末端，7.摇杆，8.推进螺纹，9.滑动夹子，11.滑轨一，12.固定夹子，13.关节内锁紧臂段，14.关节外连接臂段，15.滑轨二；1-1.关节一，1-2.连接臂段一，1-3.以X轴为转动轴线的关节二，1-4.连接臂段二，1-5.以X轴为转动轴线的关节三，1-6.连接臂段三，1-7.以Y轴为转动轴线的关节四，1-8.连接臂段四，1-9.以Z轴为转动轴线的关节五；2-1.关节一，2-2.连接臂段一，2-3.以X轴为转动轴线的关节二，2-4.连接臂段二，2-5.以X轴为转动轴线的关节三，2-6.连接臂段三，2-7.以Y轴为转动轴线的关节四，2-8.连接臂段四，2-9.以Z轴为转动轴线的关节五。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、完整的描述，需要指出，所做附图及描述说明均是例示性的，所使用的术语也仅是为了描述具体的实施方式，而非意图限制依据本申请的示例性实施方式。本实施例公开了一种带有手动调节及锁定关节的用于单孔手术机器人末端执行机械臂位姿调整的连接机构，如图1、图2所示，其包括被动机械臂一1、被动机械臂二2、末端执行机械臂一3、末端执行机械臂二4、被动机械臂固定板5、支撑大臂末端6；其中所述被动机械臂一1与被动机械臂二2结构相同，如图1所示，被动机械臂一1、被动机械臂二2的一端均与连接被动机械臂固定板5，被动机械臂一1的另一端连接末端执行机械臂一3，被动机械臂二2的另一端连接末端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于微创手术机器人执行机械臂位姿调整的机构，其特征在于，包括结构相同的被动机械臂一、被动机械臂二；被动机械臂一、被动机械臂二均与被动机械臂固定板相连，所述的被动机械臂一、被动机械臂二均为五自由度被动机械臂，包括依次连接的以Z轴为转动轴线的关节一、连接臂段一、以X轴为转动轴线的关节二、连接臂段二、以X轴为转动轴线的关节三、连接臂段三、以Y轴为转动轴线的关节四、连接臂段四、以Z轴为转动轴线的关节五。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于微创手术机器人执行机械臂位姿调整的机构，其特征在于，包括结构相同的被动机械臂一、被动机械臂二；被动机械臂一、被动机械臂二均与被动机械臂固定板相连，所述的被动机械臂一、被动机械臂二均为五自由度被动机械臂，包括依次连接的以Z轴为转动轴线的关节一、连接臂段一、以X轴为转动轴线的关节二、连接臂段二、以X轴为转动轴线的关节三、连接臂段三、以Y轴为转动轴线的关节四、连接臂段四、以Z轴为转动轴线的关节五。


2.如权利要求1所述的用于微创手术机器人执行机械臂位姿调整的机构，其特征在于，被动机械臂一与末端执行机械臂一相连，被动机械臂二与末端执行机械臂二相连。


3.如权利要求1所述的用于微创手术机器人执行机械臂位姿调整的机构，其特征在于，所述的关节一、关节二、关节三、关节四和关节五结构相同，均为被动关节。


4.如权利要求3所述的用于微创手术机器人执行机械臂位姿调整的机构，其特征在于，所述的被动关节包括关节内锁紧臂段、关节外连...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡三元，孙鹏伟，张光永，冯红光，田兆辉，白儒，
申请(专利权)人：山东省千佛山医院，
类型：发明
国别省市：山东;37