一种经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂制造技术

一种经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂，包括机械臂底座总成、第一节臂、第二节臂总成、第三节臂、第四节臂总成、第五节臂总成和末端法兰。经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂针对医疗手术的需求，采用新的机械臂构型设计，充分满足手术过程中的空间需求，在满足泌尿手术需求的同时还可以满足其他医疗手术，如骨科手术等。术等。术等。

【技术实现步骤摘要】
一种经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂


[0001]本专利技术属于机械领域。具体涉及一种可应用于经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂。

技术介绍

[0002]机器人手术系统是集多项现代高科技手段于一体的综合体，外科医生可以远离手术台操纵机器进行手术，完全不同于传统的手术概念，在世界微创外科领域是当之无愧的革命性外科手术工具，而机械臂是手术机器人系统的主要执行部件。
[0003]目前国内外协作机械臂主要以6/7轴为主，且为通用型机械臂，主要应用于工业场景，其工作空间的设计也主要偏重于工业场景的应用，其在医疗手术机器人方面工作空间明显不足。同时，安全等级方面，市场上现有机械臂的安全认证大多是工业相关安全认证，没有医疗相关认证。KUKA Med系列机械臂有医疗相关安全认证，但是，手术过程中存在机械臂工作空间不足的问题。

技术实现思路

[0004]如上所述，虽然已有的技术提出了多种解决方案，但是在契合手术需求时总会出现偏差，不能完美的达到手术效果。
[0005]本专利技术的实施例提供的六自由度机械臂，能更好地契合尿道内窥镜手术过程中的工作空间需求，同时带有医疗相关安全认证，保证手术过程更安全，风险更低。
[0006]本专利技术的实施例提供一种实施例提供的六自由度机械臂针对医疗手术的需求，采用新的机械臂构型设计，充分满足手术过程中的空间需求，在满足泌尿手术需求的同时还可以满足其他医疗手术，如骨科手术等，机械臂运动仿真结果见图10
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图17。
[0007]本专利技术的实施例提供的六自由度机械臂采用自研的关节电机模组，机械臂额定负载能力7kg，最大负载能力9kg，充分满足手术负载需求。与此对照，KUKA LBR Med 7R800机械臂最大负载能力7kg。
[0008]本专利技术的实施例提供的六自由度机械臂各关节设计有力矩传感器，更有利于解耦机械臂的动力学模型，有利于进行基于动力学的位置控制，有利于实现力控制让机械臂控制更顺畅。
[0009]本专利技术的实施例提供的六自由度机械臂各关节采用双编码器反馈，为机械手臂的精确控制提供充足的反馈信息，通过读取的位置信息，计算得到机械手臂的运动速度、位置等参数，提升了手术的精准度。
[0010]本专利技术的实施例提供一种经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂，所述经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂包括机械臂底座总成01、第一节臂02、第二节臂总成03、第三节臂04、第四节臂总成05、第五节臂总成06和末端法兰07。
[0011]根据本专利技术的一种实施方式，例如，底座总成01包括第一旋转关节0101、底座台0102、底座端盖0103、重载连接器0104、底座总成电机驱动器01051和底座总成电气转接板
01061；底座总成01的所有部件均集成安装在底座台0102上，底座台0102上具有各部件安装孔，还具有底座台限位槽01021，底座台限位槽01021配置为限制第一旋转关节0101的旋转角度范围。
[0012]根据本专利技术的一种实施方式，例如，第二节臂总成03包括第二臂杆0301、第二旋转关节0303、第三旋转关节0302、第二节臂总成电机驱动器01052、第二节臂总成电气转接板01062；
[0013]第二节臂总成03的所有部件均集成安装在第二臂杆0301上，第二臂杆0301上具有各部件安装孔，同时还设置有第二臂杆限位槽03011，用以限制第二旋转关节0303和第三旋转关节0302的旋转角度范围；
[0014]优选的，第二旋转关节0303与第一节臂02安装固定，第三旋转关节0302与第三节臂04安装固定，第四节臂05引出的相关电缆从第三旋转关节0302的中心孔引出；
[0015]优选的，第二旋转关节0303、第三旋转关节0302与第二臂杆0301固联，第二节臂总成电机驱动器01052、第二节臂总成电气转接板01062与第二臂杆0301固联。将线缆连接完成，并将相关电缆从第二旋转关节0303中心孔穿过；
[0016]优选的，第二节臂总成电机驱动器01052包括两个电机驱动器，用于分别驱动第二旋转关节0303和第三旋转关节0302；
[0017]优选的，第二节臂总成03上用的第二节臂总成电气转接板01062和底座总成01上的底座总成电气转接板01061具有相同的电路结构。
[0018]根据本专利技术的一种实施方式，例如第四节臂总成05包括第四旋转关节0503、第四臂杆0502、第五旋转关节0501、第一护盖0504、第四节臂总成电机驱动器01053、第四节臂总成电气转接板01063；
[0019]优选的，第四节臂总成05的所有部件均集成安装在第四臂杆0502上，第四臂杆0502上加工有各部件安装孔，还加工有第四臂杆限位槽05021，用以限制第四旋转关节0503和第五旋转关节0501的旋转角度范围；
[0020]优选的，第五旋转关节0501与第四臂杆0502安装固定，第五节臂06的相关线缆从第五旋转关节0501的中心孔穿过；第三节臂04与第四旋转关节0503固联，第四旋转关节0503与第四臂杆0502固联；第五旋转关节0501装配好后与第四臂杆0502固联；第四节臂总成电机驱动器01053、第四节臂总成电气转接板01063与第一护盖0504固联并接线，并与第五旋转关节0501、第四旋转关节0503和第五节臂06相关线缆接线，电缆从第四旋转关节0503中心孔穿过；第一护盖0504与第四臂杆0502固定连接；
[0021]优选的，第四节臂总成电机驱动器01053包括两个电机驱动器，分别驱动第四旋转关节0503和第五旋转关节0501。
[0022]根据本专利技术的一种实施方式，例如，第五节臂总成06包括导向板0601、第六旋转关节0602、第五臂杆0603、第五节臂总成电机驱动器01054、末端电机驱动器0604、第二护盖0605、第二电气转接板0607和第三电气转接板0606；
[0023]优选的，第五节臂总成06的所有部件均集成安装在第五臂杆0603上，第五臂杆0603上设置有各部件安装孔；第六旋转关节0602与第五臂杆0603安装固定，导向板0601和第三电气转接板0606与第六旋转关节0602固定，线缆从第六旋转关节0602中心孔中穿至尾部；
[0024]优选的，第五节臂总成电机驱动器01054、末端电机驱动器0604、第二电气转接板0607与第二护盖0605固联并接线，并与第六旋转关节0602引出线缆接线；第二护盖0605与第五臂杆0603安装固定，末端法兰07与第六旋转关节0602安装固定；
[0025]优选的，第五节臂总成电机驱动器01054用于驱动第六旋转关节0602；末端电机驱动器0604用于驱动手术末端工具。
[0026]根据本专利技术的一种实施方式，例如，底座总成01的第一旋转关节0101与第一节臂02安装固定，从第二节臂总成03引过来的线缆从第一旋转关节0101中心孔穿过；底座台0102与第一旋转关节0101固联；底座总成电机驱动器01051、底座本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂，其特征在于，所述经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂包括机械臂底座总成(01)、第一节臂(02)、第二节臂总成(03)、第三节臂(04)、第四节臂总成(05)、第五节臂总成(06)和末端法兰(07)。2.根据权利要求1所述的经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂，其特征在于，底座总成(01)包括第一旋转关节(0101)、底座台(0102)、底座端盖(0103)、重载连接器(0104)、底座总成电机驱动器(01051)和底座总成电气转接板(01061)；底座总成(01)的所有部件均集成安装在底座台(0102)上，底座台(0102)上具有各部件安装孔，还具有底座台限位槽(01021)，底座台限位槽(01021)配置为限制第一旋转关节(0101)的旋转角度范围。3.根据权利要求1或2所述的经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂，其特征在于，第二节臂总成(03)包括第二臂杆(0301)、第二旋转关节(0303)、第三旋转关节(0302)、第二节臂总成电机驱动器(01052)、第二节臂总成电气转接板(01062)；第二节臂总成(03)的所有部件均集成安装在第二臂杆(0301)上，第二臂杆(0301)上具有各部件安装孔，同时还设置有第二臂杆限位槽(03011)，用以限制第二旋转关节(0303)和第三旋转关节(0302)的旋转角度范围；优选的，第二旋转关节(0303)与第一节臂(02)安装固定，第三旋转关节(0302)与第三节臂(04)安装固定，第四节臂(05)引出的相关电缆从第三旋转关节(0302)的中心孔引出；优选的，第二旋转关节(0303)、第三旋转关节(0302)与第二臂杆(0301)固联，第二节臂总成电机驱动器(01052)、第二节臂总成电气转接板(01062)与第二臂杆(0301)固联；将线缆连接完成，并将相关电缆从第二旋转关节(0303)中心孔穿过；优选的，第二节臂总成电机驱动器(01052)包括两个电机驱动器，用于分别驱动第二旋转关节(0303)和第三旋转关节(0302)；优选的，第二节臂总成(03)上用的第二节臂总成电气转接板(01062)和底座总成(01)上的底座总成电气转接板(01061)具有相同的电路结构。4.根据权利要求1
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3任一项所述的经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂，其特征在于，第四节臂总成(05)包括第四旋转关节(0503)、第四臂杆(0502)、第五旋转关节(0501)、第一护盖(0504)、第四节臂总成电机驱动器(01053)、第四节臂总成电气转接板(01063)；优选的，第四节臂总成(05)的所有部件均集成安装在第四臂杆(0502)上，第四臂杆(0502)上加工有各部件安装孔，还加工有第四臂杆限位槽(05021)，用以限制第四旋转关节(0503)和第五旋转关节(0501)的旋转角度范围；优选的，第五旋转关节(0501)与第四臂杆(0502)安装固定，第五节臂(06)的相关线缆从第五旋转关节(0501)的中心孔穿过；第三节臂(04)与第四旋转关节(0503)固联，第四旋转关节(0503)与第四臂杆(0502)固联；第五旋转关节(0501)装配好后与第四臂杆(0502)固联；第四节臂总成电机驱动器(01053)、第四节臂总成电气转接板(01063)与第一护盖(0504)固联并接线，并与第五旋转关节(0501)、第四旋转关节...

【专利技术属性】
技术研发人员：李汉忠，王根，
申请(专利权)人：北京科迈玄机医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：