一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂制造技术

本发明专利技术公开了一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂，该操作臂包括若干完全相同的子节段，每个子节段包括外部弯管组件、内部传动组件和弯管驱动单元三部分。本发明专利技术末端可连接爪钳、镊子、剪刀等末端执行机构，组成一种灵巧的微器械，安装在微创外科手术机器人系统的末端，辅助开展微创外科手术。本发明专利技术将操作臂关节模块化，并将每个关节的驱动独立出来，提高了操作臂的灵活性，可以实现将末端执行机构灵巧地送达病灶附近开展手术。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂
本专利技术涉及医疗器械领域，尤其是微创外科手术机器人系统中的微器械，具体地，涉及一种面向微创外科手术的多自由度操作臂。
技术介绍
目前微创手术已经深得人心，成为许多手术的主流方案，并且日益依赖于灵巧操作的微器械实现极限的手术操作。以daVinci(达芬奇)系统为代表的手术机器人系统在微创外科手术中取得了广泛应用，其采用单个或多个毫米级的体表创口建立手术通道，由末端执行器和操作臂组成的微器械通过通道进入手术部位。微创外科手术创伤小的特点要求手术机器人系统末端的微器械尺寸足够小，同时满足运动空间和若干个自由度灵巧操作的要求。由于空间受限，目前机器人系统末端的微器械大部分采用电机后置，由绳索传递运动的方式牵引各自由度运动。多自由度的运动需要灵巧的传动布置，需要巧妙地运用有限空间布置灵巧的传动结构，带来了以下问题：1、多个自由度都需要绳索单独驱动，导致绳索数量增多，布线困难；2、各个自由度之间耦合严重，导致控制复杂，传动精度低；3、自由度的多少严重依赖传动机构需要的空间大小，整个操作臂的自由度受限。...

【技术保护点】
1.一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂，其特征在于，包括N段完全相同的子节段，每个子节段包括外部弯管组件、内部传动组件和弯管驱动单元三部分；/n所述外部弯管组件包括固定外管(5)、外管连接套Ⅰ(2)、柔性外管(1)、驱动镍钛丝(13)、支撑镍钛丝(12)和外管连接套Ⅱ(6)；/n所述固定外管(5)为不可弯曲的套筒结构，其管壁上开有两侧对称的滑槽，滑槽一端延伸到固定外管(5)的端面；所述外管连接套Ⅰ(2)为套筒结构，其一端设轴肩与固定外管(5)相连，另一端与柔性外管(1)相连；所述柔性外管(1)为单向可弯曲的套筒结构，其两端设轴肩分别与外管连接套Ⅰ(2)和上一节段的外管连接套Ⅱ(6)相连，柔...

【技术特征摘要】
1.一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂，其特征在于，包括N段完全相同的子节段，每个子节段包括外部弯管组件、内部传动组件和弯管驱动单元三部分；
所述外部弯管组件包括固定外管(5)、外管连接套Ⅰ(2)、柔性外管(1)、驱动镍钛丝(13)、支撑镍钛丝(12)和外管连接套Ⅱ(6)；
所述固定外管(5)为不可弯曲的套筒结构，其管壁上开有两侧对称的滑槽，滑槽一端延伸到固定外管(5)的端面；所述外管连接套Ⅰ(2)为套筒结构，其一端设轴肩与固定外管(5)相连，另一端与柔性外管(1)相连；所述柔性外管(1)为单向可弯曲的套筒结构，其两端设轴肩分别与外管连接套Ⅰ(2)和上一节段的外管连接套Ⅱ(6)相连，柔性外管(1)管壁内有沿圆周均布的通孔，通孔分上下左右四组，其中左右两组安装所述支撑镍钛丝(12)，上下两组任意一组安装所述驱动镍钛丝(13)；所述支撑镍钛丝(12)和驱动镍钛丝(13)为具有超弹性的镍钛合金丝；所述外管连接套Ⅱ(6)为内部设轴肩的套筒结构，其两端分别连接固定外管(5)和下一节段的柔性外管(1)；
所述内部传动组件包括传动轴芯(8)、内管连接套(7)和柔性内管(11)；
所述传动轴芯(8)为空心轴结构，其两端设内花键分别与内管连接套(7)相连；所述内管连接套(7)为套筒结构，其一端设外花键与传动轴芯(8)相连，一端与柔性内管(11)相连；所述柔性内管(11)为可灵活弯曲的空心轴结构，其两端通过轴铣平面结构与内管连接套(7)相连；
所述弯管驱动单元包括螺纹管(9)、法兰块(10)、螺纹套环(3)、环状滑块(4)和镍钛温控丝(14)；
所述螺纹管(9)为内壁光滑的套筒结构，外部具有螺纹结构，与所述法兰块(10)依次套在传动轴芯(8)上；所述螺纹套环(3)套在螺纹管(9)外构成螺纹传动；所述环状滑块(4)内侧与螺纹套环(3)相互抱合固定所述驱动镍钛丝(13)，环状滑块(4)耳部为凸块结构，可在所述固定外管(5)的滑槽内沿固定外管(5)轴向方向滑动。


2.根据权利要求1所述的一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂，其特征在于，所述柔性外管(1)为可弯曲但不可扭转...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨克己，崔露航，王云江，朱永坚，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33