用于机器人手术器械具有多圆盘结构的蛇形关节制造技术

本发明专利技术公开了用于机器人手术器械具有多圆盘结构的蛇形关节，所述蛇形关节由连续设置的圆盘关节构成，相邻的圆盘关节之间设置有关节连接点；所述关节连接点由滚动圆柱和滚动支撑件构成，所述滚动圆柱的顶面为圆弧面，滚动圆柱均相对的设置在圆盘关节的两个端面上且同一端面上的滚动圆柱轴线共线，位于同一关节连接点内的滚动圆柱圆弧面半径相同，关节连接点内的滚动圆柱互相滚动接触配合，同一关节连接点上位于上下侧的同组滚动圆柱至少设置有一个位于滚动圆柱侧部的限位圆柱，所述滚动支撑件设置在滚动圆柱的侧部，滚动支撑件上设置有包络面。本发明专利技术旨在提供一种能够简化关节结构，实现高精度运动效果，提高关节承载力的蛇形关节。形关节。形关节。

【技术实现步骤摘要】
用于机器人手术器械具有多圆盘结构的蛇形关节


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，尤其涉及用于机器人手术器械具有多圆盘结构的蛇形关节。

技术介绍

[0002]目前应用于手术机器人上的蛇形关节主要是由多个圆盘结构叠加组装，每个圆盘间通过曲面的表面接触产生一定的铰接结构，实现各个圆盘间的转动，每对圆盘间的转动进行叠加后实现手术器械的腕部功能。圆盘间的表面铰接形式主要有两种，圆柱面旋转铰接和双圆面滚动齿轮式铰接。圆柱面旋转铰接式的蛇形多关节结构，无法在机械结构上实现驱动绳缆的伸出和收缩长度变化量的相等效果，需要通过控制算法来进行不等长的补偿运动，以满足蛇形关节的精确稳定运动，这就导致了蛇形关节的控制算法复杂，且运动精度较低。双圆面滚动齿轮式铰接式蛇形关节结构，目前采用的结构主要有齿轮啮合方式，限位点面接触加滚动面限位，滚动圆面轨迹面接触限位等方式，而这些方式大都结构比较复杂，或受力接触面较小，无法承受所需的负载而导致接触面变形，从而使运动精度下降。因此，现亟需一种能够简化关节结构，实现高精度运动效果，提高关节承载力的蛇形关节。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供一种能够简化关节结构，实现高精度运动效果，提高关节承载力的蛇形关节。
[0004]为达到上述目的，本专利技术是通过下述技术方案予以实现的：
[0005]用于机器人手术器械具有多圆盘结构的蛇形关节，所述蛇形关节由连续设置的圆盘关节构成，相邻的圆盘关节之间设置有关节连接点，关节连接点至少设置有一个；所述关节连接点由滚动圆柱和滚动支撑件构成，所述滚动圆柱的顶面为圆弧面，滚动圆柱均相对的设置在圆盘关节的两个端面上且同一端面上的滚动圆柱轴线共线，位于同一关节连接点内的滚动圆柱圆弧面半径相同，关节连接点内的滚动圆柱互相滚动接触配合，同一关节连接点上位于上下侧的同组滚动圆柱至少设置有一个位于滚动圆柱侧部的限位圆柱，所述滚动支撑件设置在滚动圆柱的侧部，滚动支撑件在同一关节连接点上至少设置有一个，滚动支撑件上设置有套在限位圆柱外部的曲线型包络面，包络面与限位圆柱运动接触配合，包络面、限位圆柱之间的运动与滚动圆柱之间的运动相匹配。
[0006]进一步的，所述圆盘关节两个端面上的滚动圆柱相互平行或垂直。
[0007]进一步的，所述圆盘关节两个端面上的滚动圆柱中心轴线与圆盘关节中心轴线垂直相交。
[0008]进一步的，所述圆盘关节在滚动圆柱的侧部设置有能够让滚动支撑件端部伸入的凹槽。
[0009]进一步的，所述圆盘关节两个端面上均对称的设置有两个滚动圆柱，所述滚动支撑件均贴在圆盘关节其中一个端面的两个滚动圆柱侧部设置，所述凹槽设置在圆盘关节在
另一个端面的两个滚动圆柱侧部，所述限位圆柱设置在与凹槽同侧的两个滚动圆柱侧部。
[0010]进一步的，位于同一关节连接点的两个所述圆盘关节，其中一个圆盘关节的两个端面成对的相互垂直布置滚动圆柱和滚动支撑件，另一个圆盘关节的两个端面仅相互垂直的布置滚动圆柱，所述凹槽均在该圆盘关节上对应与之配合的滚动支撑件设置。
[0011]进一步的，所述限位圆柱在同一关节连接点上错位布置，所述包络面的轨迹在同一关节连接点上相互交错。
[0012]进一步的，所述蛇形关节尾侧的圆盘关节之间设置有延长套管，蛇形关节尾端的圆盘关节底端设置有转接套管。
[0013]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0014]1、本专利技术通过包络面对限位圆柱的包围约束，以及两个滚动圆柱面的运动接触配合，形成以限位圆柱的圆面中心点为参考点，以参考点的轨迹线实现运动约束的方案，保证了相邻的两个圆盘关节在运动过程能实现驱动绳缆伸长缩短变化量按照1∶1比例变化，实现了高精度的蛇形关节运动效果。而且限位圆柱与包络面之间的支撑力均具有竖直和水平两个方向上的约束作用，在手术器械外径很小的情况下也能保证器械关节具有比较大的支撑力和负载力。
[0015]2、同一关节连接点上的限位圆柱在圆盘关节上的滚动圆柱中心线两侧分布，包络面也随限位圆柱的位置相互交错设置，实现了在圆盘关节转动时形成多个方向的约束力效果，使得圆盘关节在运动过程中能够承受更大的负载力。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的结构示意图；
[0017]图2为A类圆盘关节的正向单体结构图；
[0018]图3为A类圆盘关节的反向单体结构图；
[0019]图4为A类圆盘关节的关节连接点结构示意图；
[0020]图5为A类圆盘关节构成的蛇形关节示意图；
[0021]图6为能够在单一平面摆动的蛇形关节示意图；
[0022]图7为滚动圆柱为垂直关系的A类圆盘关节结构示意图；
[0023]图8为能够在垂直平面摆动的蛇形关节示意图；
[0024]图9为B类圆盘关节的正向单体结构图；
[0025]图10为B类圆盘关节的反向单体结构图；
[0026]图11为滚动圆柱、滚动支撑件、限位圆柱在B类圆盘关节上的布置图；
[0027]图12为B类圆盘关节的关节连接点结构示意图；
[0028]图13为B类圆盘关节的转动示意图；
[0029]图14为B类圆盘关节的关节连接点分解图；
[0030]图15为参考圆柱面、参考点轨迹线的示意图；
[0031]图16为B类圆盘关节中参考点轨迹线的示意图；
[0032]图17为B类圆盘关节中限位圆柱与包络面之间的受力分析图；
[0033]图18为图17中第一滚动面与第二滚动面之间的受力分析图；
[0034]图19为图17中限位圆柱与包络面之间底部接触点的受力分析图；
[0035]图20为图17中限位圆柱与包络面之间顶部接触点的受力分析图；
[0036]图21为垂直型B类圆盘关节的结构示意图；
[0037]图22为平行型B类圆盘关节的结构示意图；
[0038]图23为B类圆盘关节构成的蛇形关节示意图；
[0039]图24为B类圆盘关节构成的蛇形关节摆动示意图；
[0040]图25为C类圆盘关节的结构示意图；
[0041]图26为D类圆盘关节的结构示意图；
[0042]图27为C类圆盘关节和D类圆盘关节构成的的关节连接点结构示意图；
[0043]图28为C类圆盘关节和D类圆盘关节构成的蛇形关节示意图；
[0044]图29为C类圆盘关节和D类圆盘关节构成的蛇形关节摆动示意图。
[0045]附图标记：
[0046]1‑
蛇形关节，2
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执行器，3
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延长套管，4
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转接套管，5
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圆盘关节，6
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滚动圆柱，7
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滚动支撑件，8
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限位圆孔，9
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包络面，10
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限位圆柱，11
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中心孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于机器人手术器械具有多圆盘结构的蛇形关节，其特征在于：所述蛇形关节(1)由连续设置的圆盘关节(5)构成，相邻的圆盘关节(5)之间设置有关节连接点，关节连接点至少设置有一个；所述关节连接点由滚动圆柱(6)和滚动支撑件(7)构成，所述滚动圆柱(6)的顶面为圆弧面，滚动圆柱(6)均相对的设置在圆盘关节(5)的两个端面上且同一端面上的滚动圆柱(6)轴线共线，位于同一关节连接点内的滚动圆柱(6)圆弧面半径相同，关节连接点内的滚动圆柱(6)互相滚动接触配合，同一关节连接点上位于上下侧的同组滚动圆柱(6)至少设置有一个位于滚动圆柱(6)侧部的限位圆柱(10)，所述滚动支撑件(7)设置在滚动圆柱(6)的侧部，滚动支撑件(7)在同一关节连接点上至少设置有一个，滚动支撑件(7)上设置有套在限位圆柱(10)外部的曲线型包络面(9)，包络面(9)与限位圆柱(10)运动接触配合，包络面(9)、限位圆柱(10)之间的运动与滚动圆柱(6)之间的运动相匹配。2.根据权利要求1所述的用于机器人手术器械具有多圆盘结构的蛇形关节，其特征在于：所述圆盘关节(5)两个端面上的滚动圆柱(6)相互平行或垂直。3.根据权利要求1所述的用于机器人手术器械具有多圆盘结构的蛇形关节，其特征在于：所述圆盘关节(5)两个端面上的滚动圆柱(6)中心轴线与圆盘关节(5)中心轴线垂直相交。4.根据权利要求1所述的用于机器人手术器械具有多圆盘结构的蛇形关节，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪生，
申请(专利权)人：王雪生，
类型：发明
国别省市：