【技术实现步骤摘要】
[]本专利技术涉及医疗器械，具体地说是一种用于驱动手术器械运动的手术机器人用动力盒组件。
技术介绍
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技术介绍
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1、在传统的腹腔镜手术当中，医生需要手动把持杆状手术器械，使器械末端穿过患者腹腔表皮上的开口后进入人体并到达患处，然后手动操作器械末端运动并完成手术过程。在此过程中，医生需长时间保持站立并握持手术器械，极易导致疲劳；另外，由于杠杆效应，器械末端在患者体内的移动方向与医生手部的移动方向相反，即所谓反直觉的操作体验使得医生需要花费大量的时间以适应手术所需的操作技巧，同时也容易带来疲劳感。此外，手动腹腔镜手术难以避免手部颤动对精细操作带来的不利影响，给手术带来了一定的风险。
2、以丝传动为主要驱动方式的手术器械与手术机器人的出现，较好的解决了上述传统腹腔镜手术中的几个主要痛点。在使用腹腔镜手术机器人的手术中，手术器械被固定在机械臂上，器械末端的运动由数个电机通过钢丝传动进行驱动，医生只需坐在主控台前通过三维立体显示器观察患者腹腔内的画面，并通过操作主控端机械臂来控制器械末端的运动。这样大大减轻医生疲劳感的同时，亦可通过算法滤除医生手部的颤动，使得手术更加精准，安全。
3、如前所述，在机械臂上与手术器械对接并控制器械末端运动的机构，称之为动力盒组件，该组件通常包含数个电机以驱动手术器械运动。为保证器械运动的准确性，动力盒组件的电机输出也应当具有极高的精准度，并且需要能够实时检测绝对位置并反馈给控制系统。同时，为保证手术器械有足够的握持力，电机输出应当满足一定的扭矩要求。由于机械臂上的手
技术实现思路
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技术实现思路
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1、本专利技术的目的就是要解决上述的不足而提供一种手术机器人用动力盒组件，能够在给手术器械提供位置精确的运动输出的同时保证足够的输出扭矩，可实时检测手术器械末端的运动位置，检测手术器械是否已就位，以及可识别器械种类，且结构紧凑，可有效避免手术过程中的碰撞干涉问题。
2、为实现上述目的设计一种手术机器人用动力盒组件，包括盒体，所述盒体顶面设置有对接盘3、器械识别模块4和在位检测模块5，所述对接盘3用于驱动手术器械运动，所述器械识别模块4用于识别器械种类，所述在位检测模块5用于检测器械是否被正确安装；所述盒体内安装有动力盒基座6，动力盒基座6的一侧安装有电机20，所述动力盒基座6的另一侧安装有谐波减速器7，所述电机20的输出轴与谐波减速器7的输入端相连，所述谐波减速器7的输出端安装有主齿轮11，所述对接盘3安装于主齿轮11上，所述主齿轮11啮合连接副齿轮12，所述副齿轮12固定安装于传动轴18上，并带动传动轴18转动，所述传动轴18一端固定有滚动轴承17，所述传动轴18中部固定有轴承19，所述传动轴18另一端固定有磁铁21；所述动力盒基座6上固定有电路板13，所述电路板13上的检测元件1301与磁铁21相对布置，所述电路板13依据磁铁21转动过程中的磁场变化计算出副齿轮12的旋转角度，进而计算出传动轴18的绝对角度位置。
3、进一步地，所述盒体由动力盒上盖1和动力盒下盖2构成，所述动力盒上盖1与动力盒下盖2拼装为一体，所述动力盒上盖1上开设有与对接盘3、器械识别模块4、在位检测模块5外形相适配的孔。
4、进一步地，所述对接盘3与主齿轮11之间设置有弹簧16，所述弹簧16用于将对接盘3受压后复位。
5、进一步地，所述滚动轴承17安装于轴承支架10上，所述轴承支架10固定在动力盒基座6上，所述轴承19固定在动力盒基座6上另一侧。
6、进一步地，所述动力盒基座6上固定有散热架8，所述散热架8背面安装有驱动板9，所述驱动板9电连接电机20，所述驱动板9用于驱动电机20转动。
7、进一步地，还包括风扇15，所述风扇15通过风扇压板14固定在动力盒下盖2的内侧，并用于加速盒体内部气流流动以起到散热作用。
8、进一步地，所述器械识别模块4与在位检测模块5分别安装在动力盒基座6的两侧。
9、进一步地，所述器械识别模块4包括器械识别模块基座401、器械识别板卡402、射频读取板卡403、连接件404和器械识别模块顶盖405，所述器械识别模块基座401通过螺钉固定在动力盒基座6上，所述器械识别板卡402固定在器械识别模块基座401内侧，所述射频读取板卡403通过连接件404安装在器械识别板卡402上，并与器械识别板卡402一起固定在器械识别模块基座401上，所述器械识别模块顶盖405以卡扣方式固定在器械识别模块基座401的顶端。
10、进一步地，所述在位检测模块5包括在位检测模块基座501、在位检测板卡502、触针503和顶盖504，所述在位检测模块基座501通过螺钉固定在动力盒基座6上，所述在位检测板卡502固定于在位检测模块基座501内侧，所述在位检测板卡502前端装设有触针503，所述触针503从顶盖504上的小孔伸出。
11、进一步地，所述电机20转动时，所述谐波减速器7将电机轴的高速转动转化为低速转动并传递到主齿轮11，所述主齿轮11将转动传递给对接盘3，所述对接盘3带动手术器械运动，所述主齿轮11同时通过副齿轮12将转动传递到传动轴18，进而带动磁铁21转动，使得检测元件1301附近的磁场发生变化，所述电路板13检测到对接盘3的转动位置并实时传递给驱动板9，进而实现对电机20的控制。
12、本专利技术同现有技术相比，能够在给手术器械提供位置精确的运动输出的同时保证足够的输出扭矩，并且能够实时检测手术器械末端的运动位置；另外，本专利技术动力盒组件能够检测手术器械是否已就位，并可识别器械种类；同时，本专利技术动力盒组件结构紧凑，尺寸较小，可有效避免手术过程中的碰撞干涉问题，值得应用推广。
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1.一种手术机器人用动力盒组件，包括盒体，其特征在于：所述盒体顶面设置有对接盘(3)、器械识别模块(4)和在位检测模块(5)，所述对接盘(3)用于驱动手术器械运动，所述器械识别模块(4)用于识别器械种类，所述在位检测模块(5)用于检测器械是否被正确安装；所述盒体内安装有动力盒基座(6)，动力盒基座(6)的一侧安装有电机(20)，所述动力盒基座(6)的另一侧安装有谐波减速器(7)，所述电机(20)的输出轴与谐波减速器(7)的输入端相连，所述谐波减速器(7)的输出端安装有主齿轮(11)，所述对接盘(3)安装于主齿轮(11)上，所述主齿轮(11)啮合连接副齿轮(12)，所述副齿轮(12)固定安装于传动轴(18)上，并带动传动轴(18)转动，所述传动轴(18)一端固定有滚动轴承(17)，所述传动轴(18)中部固定有轴承(19)，所述传动轴(18)另一端固定有磁铁(21)；所述动力盒基座(6)上固定有电路板(13)，所述电路板(13)上的检测元件(1301)与磁铁(21)相对布置，所述电路板(13)依据磁铁(21)转动过程中的磁场变化计算出副齿轮(12)的旋转角度，进而计算出传动轴(18)
2.如权利要求1所述的手术机器人用动力盒组件，其特征在于：所述盒体由动力盒上盖(1)和动力盒下盖(2)构成，所述动力盒上盖(1)与动力盒下盖(2)拼装为一体，所述动力盒上盖(1)上开设有与对接盘(3)、器械识别模块(4)、在位检测模块(5)外形相适配的孔。
3.如权利要求1所述的手术机器人用动力盒组件，其特征在于：所述对接盘(3)与主齿轮(11)之间设置有弹簧(16)，所述弹簧(16)用于将对接盘(3)受压后复位。
4.如权利要求1所述的手术机器人用动力盒组件，其特征在于：所述滚动轴承(17)安装于轴承支架(10)上，所述轴承支架(10)固定在动力盒基座(6)上，所述轴承(19)固定在动力盒基座(6)上另一侧。
5.如权利要求1所述的手术机器人用动力盒组件，其特征在于：所述动力盒基座(6)上固定有散热架(8)，所述散热架(8)背面安装有驱动板(9)，所述驱动板(9)电连接电机(20)，所述驱动板(9)用于驱动电机(20)转动。
6.如权利要求1所述的手术机器人用动力盒组件，其特征在于：还包括风扇(15)，所述风扇(15)通过风扇压板(14)固定在动力盒下盖(2)的内侧，并用于加速盒体内部气流流动以起到散热作用。
7.如权利要求1所述的手术机器人用动力盒组件，其特征在于：所述器械识别模块(4)与在位检测模块(5)分别安装在动力盒基座(6)的两侧。
8.如权利要求1所述的手术机器人用动力盒组件，其特征在于：所述器械识别模块(4)包括器械识别模块基座(401)、器械识别板卡(402)、射频读取板卡(403)、连接件(404)和器械识别模块顶盖(405)，所述器械识别模块基座(401)通过螺钉固定在动力盒基座(6)上，所述器械识别板卡(402)固定在器械识别模块基座(401)内侧，所述射频读取板卡(403)通过连接件(404)安装在器械识别板卡(402)上，并与器械识别板卡(402)一起固定在器械识别模块基座(401)上，所述器械识别模块顶盖(405)以卡扣方式固定在器械识别模块基座(401)的顶端。
9.如权利要求1所述的手术机器人用动力盒组件，其特征在于：所述在位检测模块(5)包括在位检测模块基座(501)、在位检测板卡(502)、触针(503)和顶盖(504)，所述在位检测模块基座(501)通过螺钉固定在动力盒基座(6)上，所述在位检测板卡(502)固定于在位检测模块基座(501)内侧，所述在位检测板卡(502)前端装设有触针(503)，所述触针(503)从顶盖(504)上的小孔伸出。
10.如权利要求1至9中任一项所述的手术机器人用动力盒组件，其特征在于：所述电机(20)转动时，所述谐波减速器(7)将电机轴的高速转动转化为低速转动并传递到主齿轮(11)，所述主齿轮(11)将转动传递给对接盘(3)，所述对接盘(3)带动手术器械运动，所述主齿轮(11)同时通过副齿轮(12)将转动传递到传动轴(18)，进而带动磁铁(21)转动，使得检测元件(1301)附近的磁场发生变化，所述电路板(13)检测到对接盘(3)的转动位置并实时传递给驱动板(9)，进而实现对电机(20)的控制。
...【技术特征摘要】
1.一种手术机器人用动力盒组件，包括盒体，其特征在于：所述盒体顶面设置有对接盘(3)、器械识别模块(4)和在位检测模块(5)，所述对接盘(3)用于驱动手术器械运动，所述器械识别模块(4)用于识别器械种类，所述在位检测模块(5)用于检测器械是否被正确安装；所述盒体内安装有动力盒基座(6)，动力盒基座(6)的一侧安装有电机(20)，所述动力盒基座(6)的另一侧安装有谐波减速器(7)，所述电机(20)的输出轴与谐波减速器(7)的输入端相连，所述谐波减速器(7)的输出端安装有主齿轮(11)，所述对接盘(3)安装于主齿轮(11)上，所述主齿轮(11)啮合连接副齿轮(12)，所述副齿轮(12)固定安装于传动轴(18)上，并带动传动轴(18)转动，所述传动轴(18)一端固定有滚动轴承(17)，所述传动轴(18)中部固定有轴承(19)，所述传动轴(18)另一端固定有磁铁(21)；所述动力盒基座(6)上固定有电路板(13)，所述电路板(13)上的检测元件(1301)与磁铁(21)相对布置，所述电路板(13)依据磁铁(21)转动过程中的磁场变化计算出副齿轮(12)的旋转角度，进而计算出传动轴(18)的绝对角度位置。
2.如权利要求1所述的手术机器人用动力盒组件，其特征在于：所述盒体由动力盒上盖(1)和动力盒下盖(2)构成，所述动力盒上盖(1)与动力盒下盖(2)拼装为一体，所述动力盒上盖(1)上开设有与对接盘(3)、器械识别模块(4)、在位检测模块(5)外形相适配的孔。
3.如权利要求1所述的手术机器人用动力盒组件，其特征在于：所述对接盘(3)与主齿轮(11)之间设置有弹簧(16)，所述弹簧(16)用于将对接盘(3)受压后复位。
4.如权利要求1所述的手术机器人用动力盒组件，其特征在于：所述滚动轴承(17)安装于轴承支架(10)上，所述轴承支架(10)固定在动力盒基座(6)上，所述轴承(19)固定在动力盒基座(6)上另一侧。
5.如权利要求1所述的手术机器人用动力盒组件，其特征在于：所述动力盒基座(6)上固定有散热架(8)，所述散热架(8)背面安装有驱动板(9)，所述驱动板(9)电连接电机(20)，所述驱动板...
【专利技术属性】
技术研发人员：严煌，巢旭，
申请(专利权)人：上海睿触科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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