外科手术机械臂关节液压锁紧动力发生器制造技术

本实用新型专利技术公开的是一种外科手术机械臂关节液压锁紧动力发生器，包括支撑机构、传动机构，它还包括一电动控制的推力机构和一生力机构。所述推力机构包括丝杠外罩，所述丝杆外罩与传动机构的连接罩相固联，所述推力机构的中心轴和传动机构的轴线均为垂直方向；所述生力机构与传动机构均为对称结构且二者共轴，并通过生力机构外围的活套螺母锁固，所述支撑机构与推力机构相固联。本实用新型专利技术提供了关节锁紧液压动力源，使机械臂能够作为外科手术穿刺定位装置和支撑装置；并具有体积小、结构紧凑、重量轻、锁紧力矩大、操作和维护方便、使用寿命高等优点，可适用于神经外科、胸腹外科、骨外科、口腔科等微创手术机械臂的关节定位。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种液压锁紧机构，尤其涉及的是一种应用于外科手术机械臂上的关节液压锁紧动力机构，属于外科手术机械臂关节锁紧液压驱动装置。
技术介绍
近年来，随着计算机及图像处理技术、外科及外科学技术、服务机器人技术的迅速 发展，以及全民卫生保健意识的提高，以提高手术质量和效率为目的的微创外科机器人技 术已成为国内外学者关注的前沿研究热点之一，已成为众多企业关注的重要的产业方向。 目前，对于手术穿剌定位的机械臂，其关节锁紧采用电机或电磁制动器，利用电机的位置伺 服或保持力矩来实现，或利用电磁制动器锁紧，关节体积和重量大，造成整个机械臂过于笨 重，能在临床应用的很少。也就是说，目前尚未找到手术机械臂合适的关节锁紧驱动装置。 特别是对于小型、轻便、高刚度和高锁紧能力的机械臂的关节锁定，还未发现基于液压驱动 的手术机械臂的关节锁紧动力机构。因此，开发面向医疗外科手术的机械臂关节液压锁紧 动力发生器，不仅为研制被动穿剌手术定位的机械臂奠定了基础，同时，也为其它用途的机 械臂的关节锁定所需动力装置的设计开发提供参考。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是在于提供一种外科手术机械臂关节液压锁紧 动力发生器，以提供关节锁紧液压动力源，给机械臂的每个关节提高锁紧所需的液压力，保 证机械臂在无电机驱动的情况下，根据运动学解算后的关节角度，各个关节通过医生手动 牵引，能够刚性固定，从而使机械臂能够作为外科手术穿剌定位的医疗装备和手术支撑平台o 为了实现上述目的，本技术是通过如下的技术方案来实现 本技术外科手术机械臂关节液压锁紧动力发生器，包括支撑机构、传动机构，其特征在于，它还包括一电动控制的推力机构和一生力机构，所述推力机构包括丝杠外罩，所述丝杆外罩与传动机构的连接罩相固联，所述推力机构的中心轴和传动机构的轴线均为垂直方向；所述生力机构与传动机构均为对称结构且二者共轴，并通过生力机构外围的活套螺母锁固，所述支撑机构与推力机构相固联。 进一步的，所述生力机构包括关节轴、转动座、液压缸、液压缸座、液压活塞、摩擦 环和活套螺母，所述关节轴安装于液压缸中间，并与上端的转动座螺纹固联；所述转动座与 机械臂的各个关节及杆件相连，所述液压缸上端设有环形槽，在环形槽内嵌入摩擦环，摩擦 环厚度稍高于环形槽的深度，其上端面和转动座下端面接触。 所述关节轴为中空结构，其下端孔与液压活塞配合，液压活塞可以在关节轴的孔 内上下运动，节轴下端的凸台有两道密封。 所述液压活塞为T形结构，其下端的凸出部分与安装在活塞外侧的活塞导向筒间 隙配合，活塞导向筒与液压缸螺纹固联。 在活塞导向筒的外侧有一个支撑螺套，支撑螺套通过螺纹固定在液压缸上，支撑 螺套的下端设有三个度布置的顶丝孔，用于液压缸的周向固定。支撑螺套的外侧为一个中 空的液压缸座，该液压缸座上端外侧为导程较大的梯形螺纹，液压缸通过所述梯形螺纹与 座活套螺母连接，但可以随时拆卸。 进一步的，所述传动机构包括设置在连接罩内的弹簧座、活塞顶杆以及推力弹簧，所述推力弹簧一端安装在弹簧座，其另一端顶至在活塞顶杆上；所述推力弹簧、弹簧座和活塞顶杆均与连接罩共轴，所述活塞顶杆和弹簧座通过丝杠长螺钉相固联。 进一步的，所述的推力机构包括丝杠外罩、电机座套筒以及设置在电机座套筒内的直流电机和减速器，所述直流电机设置在地面上，在直流电机上安装减速器，所述丝杠外罩与电机座套筒相固联。 在丝杆外罩内设有丝杠轴以及丝杠轴上的丝杠螺母，所述丝杠螺母可以沿轴向在滚珠丝杠的丝杠轴上运动。所述丝杠轴下端通过连轴器与减速器的输出轴相连。 进一步的，所述支撑机构包括支撑座和固定在支撑座上的支撑杆，所述支撑杆与支撑座呈90度固联，所述支撑座与电机座套筒以及丝杠外罩相固联。 在所述机械臂末端手柄上的安装有一控制直流电机运行的控制按钮，该控制按钮 可以为有线控制按钮，也可以为无线控制器。 本技术工作过程为当松开控制按钮时，直流电机转动(该直流电机转动通 过有线控制按钮或无线控制按钮两种方式来实现)，活塞顶杆向上运动到上止点，此时推力 弹簧也向上回弹，液压系统的液压活塞垂直向上运动，压縮机械臂内腔容积，液压系统内压 增大，该内压在关节轴下端凸出部分的上表面产生轴向拉力，由于关节轴与关节的转动座1 通过螺纹固联，所以轴向拉力将作用在液压缸上端的摩擦环上，在摩擦环上产生摩擦力矩， 从而使关节锁定。这样便提供了液压机械臂关节的锁紧力矩，从而实现机械臂关节锁紧和 松开控制。 本技术利用支撑机构、传动机构、推力机构和生力机构，提供了关节锁紧液压 动力源，各个关节能够刚性固定，从而使机械臂能够作为外科手术穿剌定位装置和支撑装 置；并具有体积小、结构紧凑、重量轻、锁紧力矩大、操作和维护方便、使用寿命高等优点，可 适用于神经外科、胸腹外科、骨外科、口腔科等微创手术机械臂的关节定位。以下结合附图和具体实施方式来详细说明本技术； 附图说明图1为本技术的结构示意图。 图中1-转动座，2-摩擦环，3-关节轴，4-密封套，5-活塞导向筒，6-推力弹簧， 7-弹簧座，8-第一螺母，9-第一轴承，10-丝杠长螺钉，11-第二螺母，12-减速器，13-直 流电机，14-液压缸，15-密封套，16-液压活塞，17-活套螺母，18-支撑螺套，19-定位销， 20-液压缸座，21-活塞顶杆，22-连接罩，23-内六角螺钉，24-丝杠外罩，25-第三螺母， 26-丝杠螺母，27-丝杠轴，28-第二轴承，29-连轴器，30-电机固定螺钉，31-电机座套筒， 32-第四螺母，33-支撑座，34-支撑杆。具体实施方式为使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面 结合具体实施方式，进一步阐述本技术。 参见图l，本技术外科手术机械臂关节液压锁紧动力发生器，包括支撑机构、 传动机构，它还包括一电动控制的推力机构和一生力机构。所述推力机构包括丝杠外罩24， 所述丝杆外罩24与传动机构的连接罩22相固联，所述推力机构的中心轴和传动机构的轴 线均为垂直方向；所述生力机构与传动机构均为对称结构且二者共轴，并通过生力机构外 围的活套螺母锁固，所述支撑机构与推力机构相固联。 本技术中，生力机构包括转动座1、摩擦环2、关节轴3、液压缸14、液压缸座 20、液压活塞16和活套螺母17，所述关节轴3安装于液压缸14中间，并与上端的转动座1 螺纹固联；所述转动座1与机械臂的各个关节及杆件相连，所述液压缸14上端设有环形槽， 在环形槽内嵌入摩擦环2，摩擦环2厚度稍高于环形槽的深度，其上端面和转动座1下端面 接触。 传动机构包括设置在连接罩22内的弹簧座7、活塞顶杆21以及推力弹簧6，所述推 力弹簧6 —端安装在弹簧座7，其另一端顶至在活塞顶杆21上；所述推力弹簧6、弹簧座4和 活塞顶杆21均与连接罩22共轴，所述活塞顶杆21和弹簧座7通过丝杠长螺钉10相固联。 所述的推力机构包括丝杠外罩24、电机座套筒31以及设置在电机座套筒31内的 直流电机13和减速器12，所述直流电机13设置在地面上，在直流电机13上安装减速器12， 所述丝杠外罩24与电机座套筒31相固联。 所述支撑机构包括支撑座33和固定在支撑座33上的支撑杆32本文档来自技高网...

【技术保护点】
外科手术机械臂关节液压锁紧动力发生器，包括支撑机构、传动机构，其特征在于，它还包括一电动控制的推力机构和一生力机构，所述推力机构包括丝杠外罩（２４），所述丝杆外罩（２４）与传动机构的连接罩（２２）相固联，所述推力机构的中心轴和传动机构的轴线均为垂直方向；所述生力机构与传动机构均为对称结构且二者共轴，并通过生力机构外围的活套螺母（１７）锁固，所述支撑机构与推力机构相固联。

【技术特征摘要】
外科手术机械臂关节液压锁紧动力发生器，包括支撑机构、传动机构，其特征在于，它还包括一电动控制的推力机构和一生力机构，所述推力机构包括丝杠外罩(24)，所述丝杆外罩(24)与传动机构的连接罩(22)相固联，所述推力机构的中心轴和传动机构的轴线均为垂直方向；所述生力机构与传动机构均为对称结构且二者共轴，并通过生力机构外围的活套螺母(17)锁固，所述支撑机构与推力机构相固联。2. 根据权利要求1所述的外科手术机械臂关节液压锁紧动力发生器，其特征在于，所 述生力机构包括转动座(1)、摩擦环(2)、关节轴(3)、液压缸(14)、液压缸座(20)、液压活塞 (16)和活套螺母(17)，所述关节轴(3)安装于液压缸(14)中间，并与上端的转动座(1)螺 纹固联；所述转动座(1)与机械臂的各个关节及杆件相连，所述液压缸(14)上端设有环形 槽，在环形槽内嵌入摩擦环(2)。3. 根据权利要求2所述的外科手术机械臂关节液压锁紧动力发生器，其特征在于，所 述摩擦环(2)厚度稍高于环形槽的深度，所述摩擦环(2)上端面和转动座(1)下端面接触。4. 根据权利要求2或3所述的外科手术机械臂关节液压锁紧动力发生器，其特征在于， 所述关节轴(3)为中空结构，关节轴(3)的下端孔与液压活塞(16)配合，该液压活塞(16) 能够在关节轴(3)的孔内上下运动；所述关节轴(3)下端的凸台设有两道密封。5. 根据权利要求2所述的外科手术机械臂关节液压锁紧动力发生器，其特征在于，所 述液压活塞(16)为T形结构，该液压活塞(16)下端的凸出部分与安装在液压活塞(16)外 侧的活塞导向筒(5)间隙配合，活塞导向筒(5)与液压缸(14)螺纹固联。6. 根据权利要求5所述的外科手术机械臂关节液压锁紧动力发生器，其特征在于，在 所述活塞导向筒(5)的外侧设有一个支撑螺套(18)，支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐粲，王峰，张建伟，程胜，
申请(专利权)人：昆山市工业技术研究院有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]