本实用新型专利技术实施例提供一种手术机器人用的垂直升降装置，包括支撑结构、重力平衡机构和驱动机构；支撑结构包括底座、设置在底座上的立柱、升降支撑板和负载转接头，升降支撑板与负载转接头连接；驱动机构包括设置在立柱上的直线驱动组件，直线驱动组件的输出端与升降支撑板传动连接；重力平衡机构包括设置在立柱上的弹性件、钢丝绳和设置在立柱上的塔轮，钢丝绳绕过塔轮连接在弹性件与升降支撑板之间，升降支撑板及升降支撑板所承载负载的重力之和与弹性件作用于升降支撑板的力相等且相反。和与弹性件作用于升降支撑板的力相等且相反。和与弹性件作用于升降支撑板的力相等且相反。
【技术实现步骤摘要】
一种手术机器人用的垂直升降装置
[0001]本技术涉及机器人领域，特别涉及一种手术机器人用的垂直升降装置。
技术介绍
[0002]随着社会的进步，科技的发展，机器人在医疗领域的应用也越来越广泛，因此手术机器人的研究和发展则显得越发重要。作为手术机器人的一部分，是连结患者手术平台底座。通常，立柱需要具备升降功能，以调整机械臂相对患者合适的高度，使机械臂达到最佳的手术姿态。此外，由于患者手术平台的伸缩功能，以及患者手术平台结构布局，导致机械臂与立柱的重心不在同一重垂线上。因此，立柱不仅仅需要承受极大的重力，还要承受极大的弯矩。再有，患者手术平台机械臂通常不止一个，通常需要三到四个机械臂协调完成手术。由于要满足手术中立柱和机械臂不发生碰撞，以及手术后机械臂缩回收纳不和立柱干涉。因此要求升降立柱设计精巧，不能太大。
[0003]现需要提供一种能够完全平衡重力的重力补偿装置，以增强机器人使用时而安全性能，并且在电机出现抱闸失灵的情况下，能够快递移开手术机械臂以避免发生事故。
技术实现思路
[0004]本技术一个或多个实施例提供一种手术机器人用的垂直升降装置，用于完全平衡负载的重力，提高手术机器人的安全性能。所述手术机器人用的垂直升降装置包括支撑结构、重力平衡机构和驱动机构；支撑结构包括底座、设置在底座上的立柱、升降支撑板和负载转接头，升降支撑板与负载转接头连接；驱动机构包括设置在立柱上的直线驱动组件，直线驱动组件的输出端与升降支撑板传动连接；重力平衡机构包括设置在立柱上的弹性件、钢丝绳和设置在立柱上的塔轮，钢丝绳绕过塔轮连接在弹性件与升降支撑板之间，升降支撑板及升降支撑板所承载负载的重力之和与弹性件作用于升降支撑板的力相等且相反。
[0005]在一些实施例中，所述塔轮上设置有半径向两端逐渐减小的螺旋型凹槽，其中一端螺旋型凹槽为弹性端凹槽131，另一端螺旋型凹槽为负载端凹槽132，钢丝绳连接弹性件的一端落于弹性端凹槽131内，钢丝绳连接升降支撑板的一端落于负载端凹槽132内。
[0006]在一些实施例中，所述重力平衡机构还包括与弹性件传动连接的动滑轮，钢丝绳的一端与立柱连接，钢丝绳的另一端依次绕过动滑轮下表面、塔轮然后与升降支撑板连接。
[0007]在一些实施例中，所述立柱上设置有调节支架，弹性件连接有与调节支架螺纹连接的螺杆。
[0008]在一些实施例中，所述弹性件采用弹簧。
[0009]在一些实施例中，所述立柱上设置有若干个十字交叉导轨，十字交叉导轨包括两根可相对滑动的轨道和设置在两根轨道之间的交叉滚子，两根轨道分别与立柱、升降支撑板连接。
[0010]在一些实施例中，所述立柱上设置有拉线位移传感器，拉线位移传感器上的引出
线与升降支撑板连接。
[0011]在一些实施例中，所述直线驱动组件包括丝杆和设置在丝杆上的丝杆螺母座，丝杆螺母座与升降支撑板连接。
附图说明
[0012]本技术将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
[0013]图1是根据本技术一些实施例所示的手术机器人用的垂直升降装置的整体结构；
[0014]图2是根据本技术一些实施例所示的手术机器人用的垂直升降装置的内部结构；
[0015]图3是根据本技术一些实施例所示的塔轮与钢丝绳的连接示意图；
[0016]图4是根据本技术一些实施例所示的塔轮与空间坐标系的关系示意图；
[0017]图5是根据本技术一些实施例所示的立柱与十字交叉导轨的相对位置示意图。
[0018]其中，1、底座；2、立柱；3、升降支撑板；4、负载转接头；8、弹性件；12、钢丝绳；13、塔轮；31、升降支撑板；5、盖板；131、弹性端凹槽；132、负载端凹槽；15、塔轮座；14、塔轮轴；11、动滑轮；9、动滑轮座；10、动滑轮轴；6、调节支架；7、螺杆；21、十字交叉导轨；211、第一导轨；213、第二导轨；212、交叉滚子；16、拉线位移传感器；18、丝杆；19、丝杆螺母座；20、丝杆螺母座转接板；24、电机；23、减速器；22、联轴器；17、丝杆支撑座。
具体实施方式
[0019]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
[0020]应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
[0021]如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
[0022]本技术中使用了流程图用来说明根据本技术的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
[0023]针对手术机器人用的垂直升降装置，目前存在以下问题：
[0024]1、目前升降装置的动力源多采用电机，通常电机完成升降调整后，会通过抱闸将电机锁死，此时整个手术平台高度固定。由于制动仅靠电机抱闸锁死，存在一定的安全隐患。如果手术过程中电机出现抱闸失灵的故障，将会对病人造成严重伤害，甚至导致死亡。
[0025]2、为满足大负载、大行程、轻量化及精巧的设计要求，增加了升降装置以及重力补偿装置的设计难度。
[0026]3、现阶段大多数重力补偿装置无法完全平衡重力，因此，如果升降装置出现故障，手动去调节升降装置仍需要很大的力，短时间无法轻快的移开手术机械臂，对整个手术机器人来说也是间接存在的风险。
[0027]图1是根据本技术一些实施例所示的手术机器人用的垂直升降装置的整体结构，图2是手术机器人用的垂直升降装置的内部结构。如图1、图2所示，手术机器人用的垂直升降装置，包括支撑结构、重力平衡机构和驱动机构。
[0028]参见图1，支撑结构作为安装基础用于安装重力平衡机构和驱动机构，保证重力平衡机构和驱动机构的稳定性以及位置精度，支撑结构包括底座1、设置在底座1上的立柱2、升降支撑板3和负载转接头4，升降支撑板3与负载转接头4连接。负载转接头4能够作为安装基础以用于安装手术用的机械臂等结构，升降支撑板3作本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种手术机器人用的垂直升降装置，包括支撑结构、重力平衡机构和驱动机构；其特征在于，支撑结构包括底座、设置在底座上的立柱、升降支撑板和负载转接头，升降支撑板与负载转接头连接；驱动机构包括设置在立柱上的直线驱动组件，直线驱动组件的输出端与升降支撑板传动连接；重力平衡机构包括设置在立柱上的弹性件、钢丝绳和设置在立柱上的塔轮，钢丝绳绕过塔轮连接在弹性件与升降支撑板之间，升降支撑板及升降支撑板所承载负载的重力之和与弹性件作用于升降支撑板的力相等且相反。2.根据权利要求1所述的一种手术机器人用的垂直升降装置，其特征在于：所述塔轮上设置有半径向两端逐渐减小的螺旋型凹槽，其中一端螺旋型凹槽为弹性端凹槽，另一端螺旋型凹槽为负载端凹槽，钢丝绳连接弹性件的一端落于弹性端凹槽内，钢丝绳连接升降支撑板的一端落于负载端凹槽内。3.根据权利要求2所述的一种手术机器人用的垂直升降装置，其特征在于：所述弹性件采用弹簧。4.根据权利要求3所述的一种手术机器人用的垂直升降装置，其特征在于：所述负载端凹槽的半径为R，所述钢丝绳承受的负载为G，即升降支撑板及升降支撑板所承载负载的重力之和，所述弹性端凹...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙赞朋，王元军，黄浩东，王挺，
申请(专利权)人：宁波睿达医疗器械有限公司，
类型：新型
国别省市：
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