外科手术机械臂关节液压锁紧动力机构制造技术

本发明专利技术公开了一种外科手术机械臂关节液压锁紧动力机构，包括牵引机构和升降压机构，还包括锁紧力发生器，所述牵引机构设置于地面，通过钢丝与升降压机构的活塞顶杆固联，所述牵引机构踩板，踩板与钢丝相联接；所述升降压机构包括筒体，所述筒体的支撑板与升降支柱固联；所述升降压机构的中心轴和升降支柱的轴线均为垂直方向；所述锁紧力发生器与升降压机构均为对称结构且二者共轴，并通过锁紧力发生器外围的活套螺母锁固。本发明专利技术的外科手术机械臂关节液压锁紧动力机构，提供了关节锁紧液压动力源，保证了机械臂在无电机驱动的情况下，根据运动学解算后的关节角度，各个关节能够刚性固定，从而使机械臂能够作为外科手术穿刺定位和支撑装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种液压锁紧机构，尤其是涉及一种外科手术机械臂关节锁紧动 力机构，属于医疗器械

技术介绍
近来，计算机、医疗外科技术和医疗机器人三者有机结合的微创外科机械臂 技术已成为众多学者和科研机构关注的国际前沿研究热点之一。这一新型的多 学科交叉领域的发展被认为是外科治疗手段的一种标志性的进步，国内医疗器 械设备的研究和开发力度越来越大。目前，对于被动(无电机驱动)穿刺定位 的机械臂，能在临床应用的很少，其中一个重要原因是尚未找到手术机械臂合 适的关节锁紧结构和锁紧驱动装置。特别是对于小型、轻便和高刚度的机械臂 的关节锁定，还未发现基于液压驱动的关节锁紧机构。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种机械臂关节锁紧动力机构，以提供关 节锁紧液压动力源，保证机械臂在无电机驱动的情况下，根据运动学解算后的 关节角度，各个关节能够刚性固定，从而使机械臂能够作为外科手术穿刺定位 和支撑装置。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种外科手术机械臂关节液压锁紧动力 机构，包括牵引机构和升降压机构，还包括锁紧力发生器，所述牵引机构设置 于地面，通过钢丝与升降压机构的活塞顶杆固联，所述牵引机构踩板，踩板与钢丝相联接；所述升降压机构包括简体，所述简体的支撑板与升降支柱固联； 所述升降压机构的中心轴和升降支柱的轴线均为垂直方向；所述锁紧力发生器 与升降压机构均为对称结构且二者共轴，并通过锁紧力发生器外围的活套螺母 锁固。所述牵引机构包括踩板、手柄、钢丝绳、支承板组件和底板，其功能是牵引 钢丝绳，控制钢丝绳的伸缩。所述钢丝绳穿过设置于踩板中间底部的开口螺母，4一端与扣紧套固联，另一端与升降压机构的活塞顶杆固联；所述支撑板组件包 括上侧板和两垂直侧板，支撑板组件通过螺钉与底板固联；踩板一端与固定在 支撑板组件的 一垂直侧板上的踩板销相联，并以踩板销轴线为转动轴做旋转运 动，手柄一端与手柄支撑杆可转动联接，手柄支撑杆与底板通过螺钉连接，手 柄顶杆与手柄相焊接，手柄顶杆与踩板自由接触。工作时，通过踩板和手柄分别对B点和A点加力，牵引钢丝绳向下运动；当松开手柄或踩板，由于另一端的弹簧要恢复形变，必然牵引与钢丝绳连接的踩 板向上运动。由于有支撑板组件上方侧板的限制，踩板行程具有上止点，其下 止点为踩板和底板的接触点，从而使钢丝绳回到原来位置，实现了钢丝绳的拉 伸和收缩。本专利技术中，所述升降压机构包括弹簧和弹簧座、活塞顶杆、简体、支撑板和 升降支柱。所述简体底部中间开小孔，弹簧座紧贴简体底面，其上安装有弹簧； 活塞顶杆位于弹簧上平面，它与钢丝绳固联，可在液压缸座中间孔内上下运动。 顶杆的上止点是液压缸座的下表面，其下止点为弹簧座上端面，顶杆的行程实 际上决定了弹簧的压缩量，弹簧、弹簧座和活塞顶杆均与简体共轴，简体外侧 的凸台与支撑板连接，支撑板的右侧开有与简体轴心线平行的螺紋孔，升降支 柱穿过该螺紋孔并固定在螺紋孔内。所述升降支柱上设置有转动销，给转动销 加力可使升降支柱旋转，可以实现机械臂关节液压锁紧动力机构整体上下移动， 以此来改变机械臂工作空间。本专利技术中，所述锁紧力发生器包括关节轴、液压缸、液压缸座、液压活塞、 第一摩擦锥、第二摩擦锥和活套螺母。所述关节轴安装于液压缸中间，在关节 轴的中部，通过内卡环、外卡环及卡环座使关节轴与液压缸在轴向固联，支撑 螺套与液压缸下端为螺紋固联，支撑螺套在下端沿径向开半圆形槽，该半圆形 槽与定位销配合安装，使液压缸在圆周方向与液压缸座的装配位置固定。关节 轴为中空结构，用于提供液压油的油路。在与关节轴的轴线垂直方向对称的开 有两个通孔，便于液压油流向关节轴外侧。在关节轴1外侧、卡环座的下方依 次设置有密封套一、限位套、密封套二、第一摩擦锥和第二摩擦锥，在关节轴 下部外侧、第二摩擦锥的下方设置有定位环，流出的液压油经过限位套，到达限位套上部的密封套一和下部密封套二。在紧靠密封套的下面安装有两个摩擦 锥，他们贴合于一起，从整体上看，形成了一个中空的柱体，所述两个摩擦锥 沿其轴线方向均开有窄槽，受到轴向推力后可以沿径向收缩。两个摩擦锥沿轴 线方向向下的位移受到安装于关节轴上的定位环的限制。液压活塞置于关节轴 内，当向上运动时，油路内容积减少，使液压油在密封套一和密封套二之间产 生压力，推动密封套二压紧第一摩擦锥和第二摩擦锥，使关节轴与液压缸在周 向锁紧，这样便实现了关节的锁定。当脚对踏板加力，或者通过手柄给踩板加力时，牵引钢丝绳向下运动，而钢 丝绳与活塞顶杆固联，活塞顶杆向下压紧储能弹簧，弹簧收缩，活塞顶杆跟随 下移，使液压系统的活塞垂直向下运动，机械臂内容积增大，内压下降，从而 使机械臂的各个关节松开。当脚离开踏板(或手脱离手柄)，由于储能弹簧的回 弹，使活塞顶杆向上运动，液压系统的活塞垂直向上运动，压缩机械臂内腔容 积，液压系统内压增大，从而使关节锁定。这样便提供了液压机械臂关节的锁 紧力矩，从而实现机械臂关节锁紧和松开控制。本专利技术所达到的有益效果本专利技术的外科手术机械臂关节液压锁紧动力机构，利用牵引机构、升降压机 构和锁紧力发生器，提供了关节锁紧液压动力源，保证了机械臂在无电机驱动 的情况下，根据运动学解算后的关节角度，各个关节能够刚性固定，从而使机 械臂能够作为外科手术穿刺定位和支撑装置。 附图说明图1为外科手术机械臂关节液压锁紧动力机构的升降压机构和锁紧力发生器 示意图2为外科手术机械臂关节液压锁紧动力机构的牵引机构示意图。 在图中1.关节轴 2.卡环座 3.内卡环 4.外卡环 5.密封套l 6.限位 套7.密封套2 8.摩擦锥1 9.摩擦锥2 10.简体ll.液压缸 l2.液压活塞 13.定位环14.活套螺母15.支撑螺套16.定位销 l7.液压缸座 18.活塞 顶杆19.盖形螺母20.圆螺母一 21.圆螺母二 ".转动销 23.升降支柱 24.支撑板 25.螺钉 26.弹簧 27.弹簧座 28a、 28b.定位套 29.钢丝套30.钢丝绳31.开口螺母32.扣紧套33.踩板销34.支撑板组件35.底板36.支撑杆37.手柄顶杆38.手柄39.踩板具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步详述。图1为外科手术机械臂关节液压锁紧动力机构的升降压机构和锁紧力发生器示意图；图2为外科手术机械臂关节液压锁紧动力机构的牵引机构示意图。本专利技术提供一种外科手术机械臂关节液压锁紧动力机构，包括牵引机构40 和升降压机构41,还包括锁紧力发生器42，所述牵引机构40设置于地面，通 过钢丝30与升降压机构41的活塞顶杆18固联，所述牵引机构40包括踩板39， 踩板39与钢丝30相联接；所述升降压机构包括简体10，所述简体10的支撑板 24与升降支柱23固联；所述升降压机构41的中心轴和升降支柱23的轴线均为 垂直方向；所述锁紧力发生器42与升降压机构41均为对称结构且二者共轴， 并通过锁紧力发生器42外围的活套螺母14锁固。所述牵引机构包括踩板39、手柄38、钢丝绳30、支承板组件34和底板35, 其功能是牵引钢丝绳30,控制钢丝绳30的伸缩。所述钢丝绳30穿过设置于踩 板39中间底部的开口螺母31, —端与扣紧套32固联，另一端与升降压机构的 活塞顶杆18固联；支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外科手术机械臂关节液压锁紧动力机构，包括牵引机构（４０）和升降压机构（４１），其特征在于：还包括锁紧力发生器（４２），所述牵引机构（４０）设置于地面，通过钢丝（３０）与升降压机构（４１）的活塞顶杆（１８）固联，所述牵引机构（４０）包括踩板（３９），踩板（３９）与钢丝（３０）相联接；所述升降压机构包括筒体（１０），所述筒体（１０）的支撑板（２４）与升降支柱（２３）固联；所述升降压机构（４１）的中心轴和升降支柱（２３）的轴线均为垂直方向；所述锁紧力发生器（４２）与升降压机构（４１）均为对称结构且二者共轴，并通过锁紧力发生器（４２）外围的活套螺母（１４）锁固。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐粲，程胜，张建伟，
申请(专利权)人：昆山市工业技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]