[發明專利]定位機械臂

有效

• 申請號: 201210554589.0
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103876834A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 王洪波;楊雪;侯增廣;胡國清;曲新凱;桑凌峰;王云;田振華;武建雙;鄧福海
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

技術領域

本發明涉及可旋轉機械臂領域，尤其涉及一種在醫療設備中用于手術定位的單抱閘多鋼帶傳動的定位機械臂。

背景技術

隨著心腦血管等血管類型疾病的發病率不斷攀升，微創血管介入手術的使用率也在升高。微創血管介入手術過程中，需要向人體血管內送管或者送絲，定位機械臂的主要作用就是固定送管送絲機構，并使送管送絲機構達到所需的空間位置。

現有定位機械臂的定位原理多采用抱閘定位，抱閘得電抱緊時，對應轉動關節可以自由轉動；抱閘失電松開時，對應轉動關節被鎖死。參考文獻1(中國專利公開號：CN?202313715U)是一種微創手術機器人機械臂布置結構，請參照圖1，它通過主操作端來控制從操作端，從操作端中的第一旋轉關節、第二旋轉關節、第三旋轉關節均采用抱閘進行鎖死定位。參考文獻2(中國專利公開號：CN?201987528U)是一種用于對內窺鏡定位的機械臂，它包括定位調整部分和姿態調整部分，定位調整是通過三個抱閘來鎖死或釋放機座、機座連接架及連桿之間的相對運動。

從上述兩篇參考文獻可以看出，現有技術的定位機械臂一般采用單個抱閘鎖死一個轉動關節的方式，而當需要對多個轉動關節進行鎖死時，需要啟動多個抱閘。但抱閘之間不可避免的具有空隙，而多個抱閘將有較大的累積空隙，從而導致在鎖死情況下，關節仍有可能存在活動的空間，這在高精度的微創血管手術中是絕對不允許的。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為解決上述的一個或多個問題，本發明提供了一種定位機械臂。

(二)技術方案

根據本發明的一個方面，提供了一種定位機械臂。該定位機械臂包括：尾輪組件100和至少兩轉動關節。尾輪組件100，該尾輪組件100包括：中空基座105；中空軸套112，同軸固接于中空基座上；至少兩組的鎖定機構，每組鎖定機構包括：套筒，套設于中空軸套112內；動板，與套筒的下端連接，兩者之間沒有相對轉動，可沿套筒軸線移動；靜板，連接于中空基座105，兩者之間無相對轉動，可沿套筒軸線移動；抱閘102，其底部固接于中空基座105的底部，其頂部位于至少兩組的鎖定機構中位于下側的一組鎖定機構的下方。至少兩轉動關節，該至少兩轉動關節依次連接，其中位于前端的轉動關節連接于中空軸套的頂端，每一轉動關節直接或通過傳動機構連接至至少兩組鎖定機構中相應的鎖定機構的套筒的上端。其中，當抱閘102抱緊時，每組鎖定機構的動板和靜板之間可相對轉動，與動板連接的套筒可沿套筒軸線轉動，與該套筒連接的轉動關節處于自由轉動狀態；當抱閘102松開時，其頂部上升，壓緊至少兩組的鎖定機構中位于下側的一組鎖定機構，每組鎖定機構的動板和靜板之間均不可相對轉動，與動板連接的套筒不可沿套筒軸線轉動，與該套筒連接轉動關節處于鎖死狀態。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明定位機械臂具有以下有益效果：

(1)采用一個抱閘同時鎖死多個轉動關節，解決了單抱閘鎖死單個轉動關節的局限性，降低了多個抱閘帶來的累積間隙，并使機械臂整體質量減輕，操作精度提高。

(2)串聯的五個轉動關節中，前三個關節的轉動軸均為豎直軸，使小連接臂能在水平面內運動，各個方向平衡受力，因此運動時繞轉動軸順時針和逆時針轉動所需力大小相等，不需要增加平衡裝置；

(3)串聯的五個轉動關節中，后兩個關節的轉動軸線為水平線，實現小連接臂在垂直平面內的運動，其中小連接臂及與小連接臂連接的手術用末端執行器的自重在轉動過程中產生的繞第一水平轉動軸線的力矩可以由渦卷彈簧平衡掉，而小連接臂末端連接的手術用末端執行器在安裝時只需滿足其重心在第二水平轉動軸線的延長線上，使其轉動時不產生繞第二水平轉動軸線方向的轉動力矩，進而即可滿足該關節的自身平衡。因此，本發明整體可以實現自身平衡，無需借助電機或其他外力來輔助平衡。

(4)本發明采用鋼帶傳動，避免使用減速器，目的是使整體質量降低，同時鋼帶傳動承載能力較大，使用壽命較長。

附圖說明

圖1為現有技術定位機械臂的結構示意圖；

圖2為根據本發明實施例定位機械臂的總體結構示意圖；

圖3為圖2所述定位機械臂中尾輪組件總體剖面結構示意圖；

圖4A為圖3所示尾輪組件的局部結構示意圖；

圖4B為圖3所示尾輪組件的局部結構爆炸示意圖；

圖5為圖2所述定位機械臂中大臂總體結構爆炸示意圖；

圖6為圖5所示大臂的局部結構示意圖；

圖7為圖5所示大臂中第一大臂調整輪組總體結構示意圖；