一种基于凸轮的直线运动机构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于凸轮的直线运动机构，包括支架

【技术实现步骤摘要】
一种基于凸轮的直线运动机构


[0001]本技术涉及医疗器械
，更具体地，涉及一种基于凸轮的直线运动机构
。

技术介绍

[0002]直线运动机构被应用于许多医疗器械中，其中，黄斑前膜手术是一种针对黄斑前膜相关疾病的眼内外科手术
。
考虑到人眼尺寸和黄斑前膜的位置及厚度，黄斑前膜手术需要手术医师使用微创手术器械在人眼内进行复杂且高精度的手术操作，并避免眼球后端受到不必要的组织损伤
。
黄斑前膜手术机器人是解决上述难点的一种有效方案，而该类手术机器人通常需要配备专门的直线传动装置来准确控制与患者眼睛直接交互的末端手术器械的位移，该位移通常在一个很小的范围
(0
到
5mm)
，因此需要控制末端手术器械位移的装置具有十分高的精度
。
现有的手术机器人一般使用线性电机作为驱动装置，但是线性电机的行程较大，远超
5mm
，有相当一部分行程是没有被利用到的，线性电机行程利用率较低，且其还存在重量体积较大，价格相对昂贵等缺点
。

技术实现思路

[0003]本技术为克服上述现有技术中黄斑前膜手术机器人中线性电机行程利用率低且重量体积大
、
价格昂贵的缺陷，提供重量轻且造价便宜的一种基于凸轮的直线运动机构，替代线性电机作为黄斑前膜手术机器人直线传动装置
。
[0004]为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种基于凸轮的直线运动机构，包括支架
、
转动安装于所述支架上的转轴
、
与所述转轴连接的凸轮部
、
与所述转轴连接的传动组件
、
用于驱动所述传动组件的驱动单元和与所述凸轮部连接的直线运动组件，所述直线运动组件包括与所述支架连接的滑轨
、
设置于滑轨上且与所述凸轮部抵接的移动件和使所述移动件复位的复位组件，所述复位组件与所述移动件连接，所述支架还连接有用于检测移动件移动位置的检测组件
。
[0005]本方案用于替代线性电机为黄斑前膜手术机器人提供直线运动机构，同时，由于手术机器人的工作需要，该直线运动机构需要具备可以精准控制移动件位移距离及位移位置，且可以实现往复运动的功能
。
其中，可实现往复运动的机构包括但不限于齿轮齿条机构
、
曲柄连杆机构
、
凸轮机构等；齿轮齿条机构中，电机驱动齿轮，进而带动齿条移动，通过电机的正反转可以实现齿条的往复运动，但是黄斑前膜手术机器人所需的直线运动机构的移动行程仅为0‑
5mm
，如此便需要齿轮齿条上的齿牙足够小，才能满足位移精度，如此对齿牙的加工过于苛刻，不适用于本方案；曲柄连杆机构中，曲柄与连杆铰接，连杆还需与移动件铰接，方能在电机的驱动下使移动件进行往复运动，考虑到两个铰接点在工作中比较容易发生磨损，会对移动件的移动精度产生较大影响，故而也不适用于本方案；凸轮机构中，凸轮与移动件抵接，凸轮旋转推动移动件移动，将旋转运动转化为直线运动，移动件的定位精度与凸轮的旋转角度有关，且凸轮机构也适用于运动行程不大的工况中
。
[0006]本方案中的凸轮部包含凸轮，通过在驱动单元和凸轮间设置传动组件，将驱动单元与凸轮之间的传动比放大，使得驱动单元在驱动相同步数时，凸轮转动的角度变小，以提高直线运动组件的位移精度，满足黄斑前膜手术机器人使用需求，同时直线运动组件包括移动件和滑轨，通过设置滑轨，以降低移动件移动时的摩擦力，进而减小凸轮与移动件之间的磨损
。
同时，在支架上还设置有用于消除所述驱动单元与所述传动组件间传动误差的检测组件，现有运动机构在运行时一般会通过给驱动单元输入一定步数的驱动指令，进而实现移动件的移动定位，但是驱动单元与移动件之前设有传动结构时，驱动单元与传动结构间难免存在传动误差，传动误差一般由传动件磨损，传动件之间间隙导致一定距离的空程等，为消除这一误差，本方案中设置检测组件，检测组件检测对象为传动组件或者移动件，使得驱动单元执行驱动步数时，在检测组件检测到传动组件或者移动件做出与驱动步数相对应的移动距离后，再令驱动单元停止驱动，使得驱动步数与移动距离一一对应，如此驱动单元与传动组件之间即使存在传动误差，移动件也能根据设定移动到准确的位置，进一步增加了机构的运行精度
。
而且，在凸轮旋转推动移动块时，凸轮的旋转角度和移动件的移动量之间并不是线性关系，凸轮旋转相同的角度时，凸轮侧面越倾斜其推动移动件位移的量也就越大，实际使用时需要建立凸轮旋转角度与移动件移动量之间的映射关系，使得操作人员可以根据检测组件判断移动件的位置
。
[0007]另外，本方案中设置有使凸轮结构实现往复运动的复位组件，该复位组件可选择弹性件，弹性件使移动件始终贴合凸轮，当凸轮复位时，弹性件可以拉动或者推动移动件进行复位，进而实现移动件的往复运动；复位组件还可以包括接触框，将凸轮设置为莱洛三角形状，将移动件与凸轮贴合的一端设置接触框，此接触框将凸轮包围且与之相互接触，如此凸轮保持一个方向旋转时，便可带动矩形框往复移动，进而带动移动件往复移动；除此之外还有多种可实现的方式，在此不一一列举
。
[0008]优选的，所述传动组件包括与所述转轴连接的传动蜗轮和与所述传动蜗轮相啮合的传动蜗杆，所述传动蜗杆与所述驱动单元连接
。
[0009]传动蜗杆与驱动单元连接，传动蜗轮与转轴连接，通过设置传动蜗轮和传动蜗杆，增加了驱动单元到凸轮之间的传动比，在驱动单元进行固定转速进行驱动时，凸轮的转动速度降低了，但是对凸轮转动角度的控制可以更加精准，进而使得机构对移动件的移动位置也可以做到更精准的控制
。
同时，一些其它的可以起到增加传动比的结构也可以起到同样的作用，比如减速齿轮组等，但是相对于齿轮组，传动蜗轮和传动蜗杆还具备自锁功能，当驱动单元停止驱动时，传动蜗轮不能反向带动传动蜗杆旋转，具备自锁功能，所以本方案更适用于手术机器人中
。
[0010]优选的，所述驱动单元为步进电机
。
[0011]步进电机具有高精度
、
高扭矩低速驱动
、
简单控制和低噪音等特点，高精度的特点符合本机构应用于手术机器人中的工况，高扭矩低速驱动适合配合上述传动组件的使用
。
[0012]优选的，所述检测组件包括设置于所述转轴一端的磁铁
、
与所述支架连接的连接块和安装于所述连接块上且用于检测所述磁铁旋转角度的角度传感器
。
[0013]驱动单元驱动转轴旋转进而驱动凸轮，旋转过程中，转轴顶部的磁铁也随之发生旋转，而连接块上的角度传感器是静止不动的，磁铁在旋转时其周围的磁场也相对角度传感器进行旋转，角度传感器可根据磁场的变化量计算出凸轮角度的改变量，进而确定移动
件的位移量，实现精准位移
。
[0014]优选的，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于凸轮的直线运动机构，其特征在于，包括支架
(1)、
转动安装于所述支架
(1)
上的转轴
(2)、
与所述转轴
(2)
连接的凸轮部
(3)、
与所述转轴
(2)
连接的传动组件
(4)、
用于驱动所述传动组件
(4)
的驱动单元和与所述凸轮部
(3)
连接的直线运动组件，所述直线运动组件包括与所述支架
(1)
连接的滑轨
(5)、
设置于滑轨
(5)
上且与所述凸轮部
(3)
抵接的移动件
(6)
和使所述移动件
(6)
复位的复位组件，所述复位组件与所述移动件
(6)
连接，所述支架
(1)
还连接有用于检测移动件
(6)
移动位置的检测组件
(7)。2.
根据权利要求1所述的一种基于凸轮的直线运动机构，其特征在于：所述传动组件
(4)
包括与所述转轴
(2)
连接的传动蜗轮
(401)
和与所述传动蜗轮
(401)
相啮合的传动蜗杆
(402)
，所述传动蜗杆
(402)
与所述驱动单元连接
。3.
根据权利要求2所述的一种基于凸轮的直线运动机构，其特征在于：所述驱动单元为步进电机
(8)。4.
根据权利要求2所述的一种基于凸轮的直线运动机构，其特征在于：所述检测组件
(7)
包括设置于所述转轴
(2)
一端的磁铁
(701)、
与所述支架
(1)
连接的连接块
(9)
和安装于所述连接块
(9)
上且用于检测所述磁铁
(701)
旋转角度的角度传感器
(702)。5.
根据权利要求1所述的一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：晏丕松，林生智，
申请(专利权)人：广州市微眸医疗器械有限公司，
类型：新型
国别省市：