[實(shí)用新型]基于雙蝸桿的雙極坐標(biāo)四自由度并聯(lián)機(jī)器人

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020512883.1
• 申請日: 2010-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN201743779U
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐粲;李超;王峰;程勝;張建偉
• 申請（專利權(quán)）人: 昆山市工業(yè)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): A61B19/00
• 分類號(hào): A61B19/00;A61B17/34
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;嚴(yán)志平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于雙蝸桿的雙極坐標(biāo)四自由度并聯(lián)機(jī)器人，屬于微創(chuàng)外科手術(shù)穿刺針空間位姿數(shù)字化自動(dòng)定位裝置。

背景技術(shù)

目前，對(duì)于外科手術(shù)，醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用得到了各國的推崇，其相關(guān)的技術(shù)等也得到了飛速發(fā)展，隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力和全民衛(wèi)生保健意識(shí)的迅速提高，以提高手術(shù)定位精度和手術(shù)方便程度以及手術(shù)效率為宗旨的微創(chuàng)外科機(jī)器人技術(shù)的研究，在我國乃至全世界已成為最主要的前沿研究熱點(diǎn)之一，而我國目前外科手術(shù)穿刺定位機(jī)器人基本上停留在研發(fā)階段，研發(fā)的外科手術(shù)并聯(lián)機(jī)器人具有如下特點(diǎn)。一、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)沿用工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)思路，用傳統(tǒng)的動(dòng)平臺(tái)和靜平臺(tái)構(gòu)建機(jī)器人系統(tǒng)，此種機(jī)構(gòu)外形尺寸大，而且沉重，醫(yī)生操作不方便；二、與傳統(tǒng)的并聯(lián)機(jī)器人一樣，這種并聯(lián)機(jī)器人工作空間小，手術(shù)姿態(tài)范圍小，靈活性差，這與微創(chuàng)穿刺定位手術(shù)機(jī)器人(如神經(jīng)外科機(jī)器人)的要求相違背，因此這種機(jī)器人很難從實(shí)驗(yàn)室走向臨床應(yīng)用，也就是說，目前尚未開發(fā)出小巧輕便高靈活性的微創(chuàng)外科手術(shù)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，開發(fā)面向微創(chuàng)外科手術(shù)的四自由度并聯(lián)機(jī)器人，不僅會(huì)為主動(dòng)穿刺定位手術(shù)的機(jī)器人機(jī)構(gòu)奠定了研究基礎(chǔ)，同時(shí)，也會(huì)為其它手術(shù)適應(yīng)癥的機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)提供參考。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于雙蝸桿的雙極坐標(biāo)四自由度并聯(lián)機(jī)器人，將外科醫(yī)生的手術(shù)穿刺針的手動(dòng)定位變?yōu)槿詣?dòng)數(shù)字化定位，即變?yōu)闄C(jī)器人的自動(dòng)定位，

此外，本實(shí)用新型的目的還在于使本實(shí)用新型不但可以作為自動(dòng)化醫(yī)療手術(shù)器械，還可以通過配套的雙目立體視覺定位、醫(yī)學(xué)2維和3維圖像處理和定位，以及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的解算，將圖像空間醫(yī)生規(guī)劃的穿刺路徑自動(dòng)映射到機(jī)器人空間，從而實(shí)現(xiàn)手術(shù)穿刺針矢量的空間位置和姿態(tài)的準(zhǔn)確定位，甚至可以同時(shí)作為外科手術(shù)穿刺定位的醫(yī)療裝備和穩(wěn)定的手術(shù)支撐平臺(tái)。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種基于雙蝸桿的雙極坐標(biāo)四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于：包括上絲杠機(jī)構(gòu)、下絲杠機(jī)構(gòu)、穿刺針機(jī)構(gòu)、雙蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、主連接板、并聯(lián)平臺(tái)固定架和支撐架，其中，并聯(lián)平臺(tái)固定架一端設(shè)置有三爪結(jié)構(gòu)，其三爪結(jié)構(gòu)通過緊固螺釘固定在主連接板上，并聯(lián)平臺(tái)固定架另一端還設(shè)置有螺紋接口，其通過螺紋接口與支撐架連接，而雙蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位于主連接板一側(cè)并與主連接板連接，上絲杠機(jī)構(gòu)和下絲杠機(jī)構(gòu)分別對(duì)稱設(shè)置于主連接板中心的兩側(cè)，并分別與雙蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，形成兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，而穿刺針機(jī)構(gòu)則同時(shí)設(shè)置在上絲杠機(jī)構(gòu)和下絲杠機(jī)構(gòu)上，形成兩個(gè)移動(dòng)自由度。

上述的雙蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括雙蝸桿電機(jī)座、聯(lián)軸器支撐座、蝸桿座、直流電機(jī)A、直流電機(jī)B、聯(lián)軸器A、聯(lián)軸器B、蝸桿A、蝸桿B、渦輪A、渦輪B、渦輪軸承座A和渦輪軸承座B，其中，雙蝸桿電機(jī)座、聯(lián)軸器支撐座和蝸桿座通過螺釘固定在主連接板上，直流電機(jī)A和直流電機(jī)B平行固定在雙蝸桿電機(jī)座上，其輸出軸分別與聯(lián)軸器支撐座支撐的聯(lián)軸器A和聯(lián)軸器B連接，聯(lián)軸器A和聯(lián)軸器B的另一端還分別連接有蝸桿A和蝸桿B，蝸桿A和蝸桿B的軸線平行，其支撐在蝸桿座上，且與蝸桿座中的兩個(gè)軸承配合，而渦輪A和渦輪B則分別支撐在渦輪軸承座A和渦輪軸承座B上，且渦輪A和渦輪B的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在一條中心線上，上述的蝸桿A和蝸桿B分別與渦輪A和渦輪B相互配合連接。

上述的上絲杠機(jī)構(gòu)包括上絲杠軸承座端蓋、上絲杠軸承座、上絲杠導(dǎo)向罩、上滾珠絲杠、上絲杠螺母、上絲杠電機(jī)座、上絲杠聯(lián)軸器和上絲杠直流電機(jī)，其中，上絲杠電機(jī)座分別與上述的渦輪A的主軸過盈配合固定連接，上絲杠直流電機(jī)通過螺釘連接在上絲杠電機(jī)座的側(cè)面，其輸出軸與上絲杠聯(lián)軸器一端鎖固，上絲杠聯(lián)軸器的另一端與穿過上絲杠電機(jī)座上的軸承座的上滾珠絲杠的一端連接，上滾珠絲杠與上絲杠電機(jī)座的輸出軸同軸設(shè)置，且其另一端通過上絲杠軸承座限位并支撐，上絲杠軸承座端蓋設(shè)置在上絲杠軸承座的端部，而上絲杠導(dǎo)向罩則設(shè)置在上絲杠軸承座和上絲杠電機(jī)座之間，且套在上滾珠絲杠的外部，并與上滾珠絲杠的軸同心設(shè)置，上絲杠導(dǎo)向罩在其側(cè)面中部還開有沿上滾珠絲杠軸線方向的導(dǎo)向槽A，上絲杠螺母套在上滾珠絲杠上且限位在導(dǎo)向槽A中。

進(jìn)一步，在上述的上絲杠導(dǎo)向罩的上部還設(shè)置有視覺定位模板。