一种手术机器人的夹持机构制造技术

本发明专利技术公开了一种手术机器人的夹持机构，包括：旋转轴；手指板，为两个，分别对称安装于旋转轴相对两侧且二者端部相互配合以实现同步开合运动；在旋转轴上设有用于采集磁场强度变化的霍尔传感器和根据其内铁芯插入量输出感应电压的电感传感器；在手指板上与霍尔传感器对应的位置处设有磁铁，在两手指板内侧对应处通过连杆与所述铁芯的自由端铰接，在两手指板开合运动时通过连杆带动所述铁芯在电感传感器内运动；通过所述霍尔传感器和所述电感传感器采集的信息分别计算得到两手指板的捏合角度，并据此进行加权计算得到最终两手指板的捏合角度。本发明专利技术采用多传感器融合方法，提高了夹持机构运动检测的精度和线性度，同时防止单一传感器失效的风险。单一传感器失效的风险。单一传感器失效的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种手术机器人的夹持机构


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种手术机器人的夹持机构。

技术介绍

[0002]目前微创手术已基本取代开放手术成为外科医学领域发展的主要方向。相比于传统的开放式手术，微创手术具有创伤小、病痛轻、恢复快等优势。随着机器人技术的发展，基于腹腔镜手术机器人的微创手术逐渐成熟，并被广泛应用。
[0003]腹腔镜手术机器人为主从遥操作式结构，包括主手和从臂，医生通过操作主手来控制从臂的末端器械和内窥镜的运动。主从操作的基本流程为：在主手与从臂的末端器械的位姿进行匹配后，由医生手持主手的夹持机构进行操作，控制器实时将主手的夹持机构的位姿映射到从臂的末端器械，末端器械实时复现主手的位姿。
[0004]现有技术中，通常采用霍尔传感器来检测主手夹持机构的运动量，以便控制从臂末端器械的运动。但是由于磁铁和霍尔传感器的安装位置上的不同，夹持机构的运动量和霍尔传感器检测到的磁场强度的变化量之间的关系并非线性，加上霍尔传感器本身的检测磁场与输出电压之间存在一定的非线性，实际使用中医生操作夹持机构时不能线性地控制末端器械运动，存在线性度不高的问题；而且，通过霍尔传感器来检测夹持机构运动量一般存在较大的精度误差，导致在需要精细化操作器械的手术场景中，医生操作难度有所增加；另外，单一传感器存在单一失效的可能性，这种失效增加了手术过程中的风险。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对上述不足，本专利技术提出一种手术机器人的夹持机构，采用多传感器融合方法，提高精度和线性度，且采用两种类型传感器相互备份与相互验证，避免单一外界干扰下影响系统的采样准确性，提高抗干扰能力。
[0006]技术方案：
[0007]一种手术机器人的夹持机构，包括：
[0008]旋转轴；
[0009]手指板，为两个，分别对称安装于旋转轴相对两侧且二者端部相互配合以实现同步开合运动；
[0010]在旋转轴上设有用于采集磁场强度变化的霍尔传感器和根据其内铁芯插入量输出感应电压的电感传感器；
[0011]在手指板上与霍尔传感器对应的位置处设有磁铁，在两手指板内侧对应处通过连杆与所述铁芯的自由端铰接，在两手指板开合运动时通过连杆带动所述铁芯在电感传感器内运动；
[0012]通过所述霍尔传感器和所述电感传感器采集的信息分别计算得到两手指板的捏合角度，并据此进行加权计算得到最终两手指板的捏合角度。
[0013]所述电感传感器包括沿轴向饶设于其内以形成所述铁芯穿设通道的传感器线圈，
所述传感器线圈包括中部的激励线圈和设置于激励线圈两边的两个副线圈。
[0014]两所述连杆的长度相同，且对称安装。
[0015]所述霍尔传感器为1个，所述磁铁为2个且相对称地设置在两手指板上，且两磁铁的磁极同向安装，从而使得二者之间的磁感线穿过所述霍尔传感器。
[0016]所述霍尔传感器为2个，在两手指板上分别对应一霍尔传感器安装一磁铁。
[0017]所述加权计算具体为：
[0018]U＝λ1u1+λ2u2；
[0019]其中，U为最终手指板的捏合角度，u1、u2分别为采用电感传感器和霍尔传感器采集的信息计算得到的手指板的捏合角度，λ1、λ2分别为对应的得到的手指板的捏合角度的权重，λ1+λ2＝1。
[0020]λ1、λ2分别取0.9和0.1。
[0021]根据所述霍尔传感器采集的磁场强度变化与所述电感传感器输出的感应电压是相同的变化趋势，判断工作中两传感器是否出现异常，并在检测到传感器值异常时进行告警。
[0022]两所述手指板的端部均设有啮合齿，两手指板通过其端部的啮合齿配合安装以实现以配合处为轴的开合运动。
[0023]在两手指板的啮合齿处还设有始终为手指板施加向外打开的力的扭力弹簧。
[0024]本专利技术与现有技术相比，具体如下有益效果：
[0025]1、本专利技术采用多传感器融合方法，采用两种类型传感器在工作原理上避免单一外界干扰下影响系统的采样准确性，同时防止手术中单一传感器失效的风险。
[0026]2、本专利技术采用高线性性传感器设计，结构上通过精度较高的线性转换关系，将手术机器人的夹持运动的进度和线性度都有提升。
[0027]3、本专利技术采用两种类型传感器设计，加权设计和对霍尔标定，解决了夹持机构控制末端器械精度低，线性度差的问题。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的夹持机构的工作示意图；
[0029]图2为本专利技术的夹持机构的结构示意图；
[0030]图3为本专利技术的夹持机构内部的正视图；
[0031]图4为本专利技术的夹持机构内部的立体图；
[0032]图5为本专利技术的夹持机构内部传感器的安装示意图；
[0033]图6为本专利技术的夹持机构内部传感器的俯视图；
[0034]图7为本专利技术的夹持机构的内部传感器的安装剖面图；
[0035]图8为本专利技术的夹持机构的内部传感器的剖面图；
[0036]图9为本专利技术的夹持机构的安装后剖面图。
[0037]图中，1.J7旋转轴，2.拨动开关，3.第一手指板，4.J7关节，5.J7连杆，6.防尘壳，7.J7关节电机，8.霍尔传感器，9.配合块，10.第二手指板，11.啮合齿，12.磁铁，13.安装架，14.回复弹簧，15.电路板，16.扭力弹簧，17.电感传感器，18.传感器铁芯，19.第一连杆，20.第二连杆，21.传感器线圈，22.激励线圈，23.副线圈。
具体实施方式
[0038]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术。
[0039]参照图1，本专利技术的夹持机构与J7连杆5末端的J7关节4配合安装，包括壳体(图中未示出)、J7旋转轴1、安装于J7旋转轴1内的检测组件及分别对称安装于J7旋转轴1相对两侧的第一手指板3和第二手指板10。
[0040]如图2、3所示，J7旋转轴1与J7关节4内的J7关节电机7配合连接，并通过J7关节电机7驱动转动。第一手指板3和第二手指板10相对于J7旋转轴1的两侧转动安装于壳体内，且二者远离J7关节电机7的一端均设有啮合齿11，两手指板通过其端部的啮合齿11配合安装，以实现其同步运动，具体为以其端部啮合齿11配合处为轴的开合运动。两手指板的啮合齿11处还设有扭力弹簧16，该扭力弹簧16的弹力始终为两手指板施加向外的力，从而可在操作人员捏合力消失的情况下，为两手指板施加向外打开的力，进而使得两手指板打开。
[0041]具体地，两手指板端部的啮合齿11通过转轴与壳体连接，扭力弹簧16安装在其转轴上。
[0042]更具体地，壳体上与两手指板对应位置处开设有与两手指板形状对应的开槽，用以两手指板捏合时容纳两手指板。
[0043]如图2
‑
4所示，J7旋转轴1包括设置于其内的用于安装检测组件的安装架13及用于保护检测组件的防尘壳6，防尘壳6套设于安装架13外，在安装架13内设有用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术机器人的夹持机构，其特征在于，包括：旋转轴；手指板，为两个，分别对称安装于旋转轴相对两侧且二者端部相互配合以实现同步开合运动；在旋转轴上设有用于采集磁场强度变化的霍尔传感器和根据其内铁芯插入量输出感应电压的电感传感器；在手指板上与霍尔传感器对应的位置处设有磁铁，在两手指板内侧对应处通过连杆与所述铁芯的自由端铰接，在两手指板开合运动时通过连杆带动所述铁芯在电感传感器内运动；通过所述霍尔传感器和所述电感传感器采集的信息分别计算得到两手指板的捏合角度，并据此进行加权计算得到最终两手指板的捏合角度。2.根据权利要求1所述的夹持机构，其特征在于，所述电感传感器包括沿轴向饶设于其内以形成所述铁芯穿设通道的传感器线圈，所述传感器线圈包括中部的激励线圈和设置于激励线圈两边的两个副线圈。3.根据权利要求1所述的夹持机构，其特征在于，两所述连杆的长度相同，且对称安装。4.根据权利要求1所述的夹持机构，其特征在于，所述霍尔传感器为1个，所述磁铁为2个且相对称地设置在两手指板上，且两磁铁的磁极同向安装，从而使得二者之间的磁感线穿过所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志勇，
申请(专利权)人：佗道医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：