【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于将可移动关节固定在其运动范围内的关节锁定机构，更具体地，尽管不是唯一地，涉及一种形成主控制器的一部分的关节锁定机构，其中关节锁定机构可以锁定主控制器的可移动关节。
技术介绍
1、已知的远程控制系统包括处于操作员本地的主控制器和处于操作员远程的从设备，其中该系统允许操作员在远处操纵从设备(slavedevice，从动设备)。如果存在直接操纵的障碍，这种系统可能是有用的。例如，从设备可以用于实行微创外科手术，其中由于对患者内部组织和器官的进入(access，接触)受限，外科医生不可能直接操纵外科手术工具。其他示例可以包括军事应用(诸如炸弹处置)、紧急服务应用(诸如搜索和救援)以及科学研究活动(诸如在恶劣的环境(例如真空或高水平的反应(vacuumsorhighlevelsofreactivity)，在恶劣的环境中直接操纵可能是危险的或不可能的)中实行任务。
2、出于演示的目的，从此开始，远程控制机器人手术系统领域将成为焦点。然而，这并不排除本专利技术应用于其他领域，例如上面提到的那些领域。
3、在远程机器人外科手术中，需要主控制器来将外科医生的手的运动转换成远程机器人器械(instrument)的运动。已知的主控制器包括用于双手(两手操作(two-handed))控制的两个操纵臂，这允许用每只手同时控制机器人器械。
4、外科医生经由手指或整只手保持每个操纵臂的端部处的手柄，并移动手柄以控制机器人器械，同时他或她经由例如内窥镜图像监控机器人器械。操纵臂能够分为两类：主动式和被动
5、然而，已知的主动操纵臂是笨重的(bulky)，因为在使用过程中需要复杂的部件来一直驱动每个关节。对马达的驱动还会使外科医生的手的运动偏离预期的运动，这会减少外科医生能达到的准确度和精确度。
6、另一方面，被动操纵臂测量臂中每个关节的位置，但不主动驱动每个关节。这意味着当外科医生的手释放手柄时操纵臂将返回到“松弛(floppy)”状态，操纵臂将在重力的作用下下落。
技术实现思路
1、根据本专利技术的第一方面，提供了一种关节锁定机构，该机构包括齿轮和闩锁组件，齿轮能相对于闩锁组件移动并包括多个齿轮齿，闩锁组件包括：
2、致动器，能在收回位置(withdrawnposition，退出位置)与展开位置(deployedposition，部署位置)之间移动；
3、第一闩锁和第二闩锁，每个闩锁包括适于与齿轮齿互锁的接合元件，每个闩锁能在解锁位置与锁定位置之间移动，在解锁位置中，相应的闩锁与齿轮间隔开，在锁定位置中，相应的闩锁与齿轮接合，使得接合元件和齿轮齿互锁；
4、可枢转联接器，包括第一端、第二端和位于第一端与第二端之间的枢轴，使得第一端联接到第一闩锁，第二端联接到第二闩锁，并且枢轴能旋转地联接到致动器，其中：
5、当致动器处于收回位置时，第一闩锁和第二闩锁都处于解锁位置；以及
6、致动器从收回位置到展开位置的移动导致第一闩锁和第二闩锁中的一个而不是两个移动到锁定位置。
7、在被动操纵臂中，形成操纵臂一部分的可移动关节提供了一定的自由度，诸如围绕轴线旋转或沿着轴线平移。例如，操纵臂可以包括经由可移动关节联接到第二分支的第一分支。闩锁组件可以安装到第一分支上，而齿轮可以安装到第二分支上。例如，第二分支可以相对于第一分支旋转，在这种情况下，齿轮将是具有基本圆形横截面的可旋转齿轮。在另一示例中，第二分支可以相对于第一分支可伸缩地平移，在这种情况下，齿轮将是类似于齿轮齿条机构的齿条的线性齿轮。
8、借助于本专利技术，当致动器处于收回位置时，可移动关节(无论是可旋转的、可伸缩的还是其它的)可以继续在相应的自由度内自由地移动，使得第一闩锁和第二闩锁都处于解锁位置，从而与齿轮间隔开。
9、然而，如果有理由锁定可移动关节，则致动器可以移动到展开位置，使得第一闩锁和第二闩锁中的一个移动到锁定位置，并且相应闩锁的接合元件与齿轮齿互锁。因此，可移动关节可以被锁定在多个构造中的任何一个中，其中每个构造由齿轮相对于闩锁组件的位置限定。例如，这可以允许外科医生在致力于单独的任务时暂停对外科手术机器人的控制。
10、第一闩锁和第二闩锁每个都经由可枢转联接器联接到致动器，该联接器起到类似翘翘板(seesaw)(或跷跷板(teeter-totter))的作用，其中致动器是可枢转联接器围绕其枢转的支点。当致动器处于展开位置时，可枢转联接器可以枢转，使得只有一个闩锁朝向与齿轮接合(的方向)移动。
11、例如，如果齿轮是具有60个齿的可旋转齿轮(具有基本上圆形的横截面)，则每个闩锁的齿轮的分辨率是6°(360°/60)。这意味着每个闩锁可以在彼此相距6°的定向上锁定齿轮。然而，第一闩锁和第二闩锁可以相对于彼此和齿轮定位，使得当闩锁中的一个的接合元件与齿轮齿互锁时，另一闩锁的接合元件抵靠至少一个齿轮齿的最外边缘。可枢转联接器允许第一闩锁和第二闩锁中的任一个成为与齿轮齿互锁的闩锁，同时另一闩锁抵靠至少一个齿轮齿的最外边缘。
12、由于第一闩锁和第二闩锁能与处于不同定向上的齿轮接合，关节锁定机构的分辨率是每个闩锁的齿轮的分辨率的两倍。因此，在上面介绍的示例中，关节锁定机构的分辨率将是3°而不是6°。换句话说，每旋转3°，闩锁中的一个就可以与齿轮接合。例如，第一闩锁将在0°、6°、12°等(位置)处与齿轮接合，而第二闩锁将在3°、9°、15°等(位置)处与齿轮接合。
13、应当理解，相同的原理适用于线性齿轮，不同的是(except，除了)分辨率将被定义为距离而不是角度，该距离取决于线性齿轮的总长度及其包括的齿的数量。
14、关节锁定机构的分辨率越精细，可移动关节就可以越精确地锁定在它在致动器展开之前最后移动到的位置。然而，通常，更精细的分辨率也意味着齿更小，因此闩锁与齿轮之间可能的接合更弱。
15、通过设置两个闩锁，关节锁定机构的分辨率可以加倍(也就是说，做得两倍精细)，而不需要降低齿轮齿的尺寸。
16、尽管由相同的致动器致动，可枢转联接器允许两个闩锁彼此独立地与齿轮接合。因此，能够使用单个马达来致动两个闩锁，这最小化了与关节锁定机构相关联的成本、重量和体积(bulkiness)。
17、尽管两个闩锁的设置使关节锁定机构的分辨率加倍，但是当齿轮被定位成使得没有一个接合元件处于与齿轮齿互锁的最佳位置时，该致动器仍可能移动到展开位置。对此的一个解决方案是提供尖的齿轮齿和接合元件，使得两个接合元件不可能都抵靠相应齿本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种关节锁定机构，包括齿轮和闩锁组件，所述齿轮能相对于所述闩锁组件移动并包括多个齿轮齿，所述闩锁组件包括：
2.根据权利要求1所述的关节锁定机构，其中，所述可枢转联接器是能弹性变形的。
3.根据权利要求1或2所述的关节锁定机构，其中，所述接合元件包括多个闩锁齿。
4.根据任一前述权利要求所述的关节锁定机构，其中，所述齿轮具有基本上圆形的横截面，并且能围绕关节轴线旋转，或者所述齿轮是能垂直于所述关节轴线在纵向方向上移动的线性齿轮。
5.根据权利要求4所述的关节锁定机构，其中，所述齿轮、所述第一闩锁和所述第二闩锁分别被成形为，使得所述齿轮齿和所述接合元件相对于所述关节轴线倾斜，并使得每个闩锁的所述倾斜的接合元件与所述倾斜的齿轮齿配合。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的关节锁定机构，其中，所述闩锁组件还包括闩锁导向件，用于支撑每个闩锁，并在每个闩锁朝向和远离所述齿轮移动时导向每个闩锁。
7.根据权利要求6所述的关节锁定机构，其中，如果所述齿轮是能旋转的，则每个闩锁相对于所述闩锁导向件能基本上径向地移动，或者
8.根据权利要求4至7中任一项所述的关节锁定机构，其中，所述致动器能基本上垂直于所述关节轴线移动。
9.根据任一前述权利要求所述的关节锁定机构，其中：
10.根据权利要求9所述的关节锁定机构，其中，每个可枢转联接器经由辅助联接器能旋转地联接到所述致动器，所述辅助联接器包括第一端、第二端和位于所述第一端与所述第二端之间的枢轴，所述第一可枢转联接器能旋转地联接到所述辅助联接器的第一端，所述第二可枢转联接器能旋转地联接到所述辅助联接器的第二端，并且所述枢轴能旋转地联接到所述致动器。
11.根据权利要求9或10所述的关节锁定机构，其中：
12.根据任一前述权利要求所述的关节锁定机构，还包括用于驱动所述致动器在所述收回位置与所述展开位置之间移动的驱动模块。
13.根据权利要求12所述的关节锁定机构，其中，所述驱动模块包括马达。
14.根据任一前述权利要求所述的关节锁定机构，还包括致动器传感器，其适于在所述致动器处于所述收回位置或所述展开位置时进行感测。
15.根据任一前述权利要求所述的关节锁定机构，还包括关节传感器，其适于测量所述齿轮相对于所述闩锁组件的位置。
16.一种可锁定关节组件，包括根据任一前述权利要求所述的关节锁定机构、第一分支和能移动地附接到所述第一分支的第二分支，其中：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种关节锁定机构，包括齿轮和闩锁组件，所述齿轮能相对于所述闩锁组件移动并包括多个齿轮齿，所述闩锁组件包括：
2.根据权利要求1所述的关节锁定机构，其中，所述可枢转联接器是能弹性变形的。
3.根据权利要求1或2所述的关节锁定机构，其中，所述接合元件包括多个闩锁齿。
4.根据任一前述权利要求所述的关节锁定机构，其中，所述齿轮具有基本上圆形的横截面，并且能围绕关节轴线旋转，或者所述齿轮是能垂直于所述关节轴线在纵向方向上移动的线性齿轮。
5.根据权利要求4所述的关节锁定机构，其中，所述齿轮、所述第一闩锁和所述第二闩锁分别被成形为，使得所述齿轮齿和所述接合元件相对于所述关节轴线倾斜，并使得每个闩锁的所述倾斜的接合元件与所述倾斜的齿轮齿配合。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的关节锁定机构，其中，所述闩锁组件还包括闩锁导向件，用于支撑每个闩锁，并在每个闩锁朝向和远离所述齿轮移动时导向每个闩锁。
7.根据权利要求6所述的关节锁定机构，其中，如果所述齿轮是能旋转的，则每个闩锁相对于所述闩锁导向件能基本上径向地移动，或者如果所述齿轮是能平移的，则每个闩锁能基本上垂直于所述齿轮移动。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的关节锁定机构，其中，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：卡梅伦戈·米歇尔，刘晋东，
申请(专利权)人：普锐医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：
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