[實用新型]基于內摩擦環的外科手術機器人關節液壓鎖緊機構

無效

• 申請號: 200920042087.3
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號: CN201422888Y
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 唐粲;龔淳;程勝;張建偉
• 申請（專利權）人: 昆山市工業技術研究院有限責任公司
• 主分類號: A61B17/00
• 分類號: A61B17/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司
• 代理人: 董建林;孫永生

技術領域

本實用新型涉及一種機器人的關節鎖緊結構，具體講是涉及一種基于內摩擦環的外科手術機器人關節液壓鎖緊機構，屬于機器人技術領域。

背景技術

近年來，國內醫療器械裝備的研究和開發力度越來越大，但能在臨床上應用的機器人很少，主要原因是手術機器人的關節鎖緊結構絕大部分存在以下幾個方面存在問題：首先一種結構是摩擦片鎖緊，這種結構靠彈簧在關節外圈拉緊摩擦片實現鎖緊功能，但彈簧容易變形和損壞，摩擦片在關節軸之間長期摩擦，導致摩擦系數越來越小，鎖緊能力下降；同時，這種結構的關節體積大，導致機器人外形尺寸大，限制了關節轉動范圍，影響了機器人的靈活性。另一種是電磁制動，即在關節上安裝電磁制動器，該結構不但增加了系統成本，也增大了維護難度；同時，因電磁制動器的安裝導致了關節結構復雜，使機器人外形尺寸和重量較大，并且因結構復雜造成成本較高，不適合普通醫院使用；另外，此類關節鎖緊結構的鎖緊力矩低，鎖緊能力差，很難滿足微創外科手術的要求；同時，由于上述結構的機器人體積和重量大，對于要求有雙臂協調控制的微創外科手術場合不適用。

實用新型內容

為解決現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種基于內摩擦環的外科手術機器人關節液壓鎖緊機構，解決了現有醫療機器人關節鎖緊能力差、尺寸和重量大、適應性或通用性差、結構復雜等問題。

為實現上述目的，本實用新型是通過以下的技術方案來實現的：

一種基于內摩擦環的外科手術機器人關節液壓鎖緊機構，主要包括關節軸2、前臂3、平面摩擦組件和后臂5，其特征在于關節軸2嵌入前臂3中，其軸線與前臂3的軸線垂直，在關節軸2上開有多個不同規格的環形槽，在環形槽中裝有密封件；為了使關節成為一個整體，并能實現鎖緊功能，關節軸2的另一端與后臂5通過螺紋固定連接，在關節軸2和前臂3上設有相通的油路孔，在油路孔右側的關節軸2和前臂3之間設有承壓活塞19，在承壓活塞19與關節軸2、前臂3之間設有密封件；所述的平面摩擦組件包括摩擦片、摩擦輪和承壓端蓋，在承壓活塞19的右側依次設有摩擦片、摩擦輪和摩擦片，兩個摩擦片固定安裝在關節軸2上，將固定安裝在前臂3上的摩擦輪21夾在中間；在前臂3和后臂5之間裝有承壓端蓋23，承壓端蓋23固定安裝在前臂3上。

前述的基于內摩擦環的外科手術機器人關節液壓鎖緊機構，其特征在于在所述的承壓端蓋23和后臂5之間設有減磨墊24。

前述的基于內摩擦環的外科手術機器人關節液壓鎖緊機構，其特征在于還包括編碼器組件1，所述的編碼器組件1固定安裝在前臂3上，用于檢測機器人關節在轉動過程中的實際轉動角度。編碼器軸通過連軸器與關節軸2相連接。

前述的基于內摩擦環的外科手術機器人關節液壓鎖緊機構，其特征在于所述的編碼器組件1包括編碼器6、編碼器座7、連軸器，所述的編碼器6與編碼器座7通過螺釘固定，編碼器座7通過螺釘與前臂3固定連接，編碼器軸通過連軸器與關節軸2連接，并同時轉動。則在關節轉動過程中，能夠實現對關節運行角度的檢測。

前述的基于內摩擦環的外科手術機器人關節液壓鎖緊機構，其特征在于在所述的關節軸2靠近編碼器6的一側對稱地設有兩個便于維護和拆卸的拆卸孔。

前述的基于內摩擦環的外科手術機器人關節液壓鎖緊機構，其特征在于所述的密封件為非金屬密封件。

本實用新型的有益效果是：采用本實用新型的微創外科機器人關節鎖緊機構，單關節鎖緊力矩可達到20Nm，鎖緊性能強；體積小，結構簡單而緊湊；操作和維護方便，使用壽命長，定位精度高；編碼器實時檢測關節運動角度，可以用于所有需要進行機器人運動學反解，獲得機器人末端操作器矢量位置和姿態的穿刺定位手術的機器人上；另外，關節上可以不帶編碼器，此時具有這種關節的機器人可以用于末端操作器固定和位姿調整的外科手術場合。所以，該實用新型的微創外科機器人關節鎖緊機構具有非常廣闊的應用前景。可適用于神經外科、胸腹外科、骨外科等微創手術的機器人關節定位。

附圖說明

圖1為本實用新型的基于內摩擦環的外科手術機器人關節液壓鎖緊機構的結構示意圖。

圖中標記的含義：

1、編碼器組件，2、關節軸，3、前臂，5、后臂，6、編碼器，7、編碼器座，10、密封件，11、密封件，15、密封件，19、承壓活塞，20、22、摩擦片，21、摩擦輪，23、承壓端蓋，24、減磨墊。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的實施例做進一步詳述。