[實用新型]一種腹腔鏡微創手術機器人機械臂RCM機構

有效

• 申請號: 201520109288.6
• 申請日: 2015-02-14
• 公開（公告）號: CN204446127U
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 施益智;李耀;傅艦艇;楊德偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本實用新型屬于機器人技術領域，具體涉及一種腹腔鏡微創手術機器人機械臂RCM機構。

背景技術

遙操作微創手術機器人系統可以協助醫生完成更精細的手術動作，減少手術時由于疲勞或手部震顫造成的損傷。同時手術損傷小、愈合快為患者帶來更理想的手術結果。目前，美國的達芬奇微創手術機器人系統(da?Vinci?System)已在臨床廣泛應用。小型化和低成本微創手術機器人系統是未來的發展趨勢，同時觸覺力反饋在微創外科手術中發揮著極其重要的作用。手術機器人系統的小型化可以節省操作空間，安裝運行方便，但是也為手術機器人系統機械臂小型化提出了更高要求。

在腹腔鏡微創手術機器人技術中，一個極其重要的關鍵部分就是它的遠端運動中心(Remote?Center?of?Motion，簡稱RCM)機構。RCM機構的作用在于提供一個遠端運動中心點，該遠端運動中心點與微創手術切口重合，可確保在微創手術過程中手術器械與病人的手術切口不發生拉扯，保證了手術安全。由于RCM機構本身的小型化也將附帶著術前擺位臂的小型化，因此RCM機構的大小很大程度上影響著腹腔鏡微創手術機器人系統的體積大小。

發明內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、且具有小型化、輕量化的腹腔鏡微創手術機器人機械臂RCM機構。

為達到上述目的，本實用新型提供如下技術方案：一種腹腔鏡微創手術機器人機械臂RCM機構，包括連桿Ⅰ、連桿Ⅱ、連桿Ⅲ、連桿Ⅳ、連桿Ⅴ、連桿Ⅵ、直線運動輸出機構Ⅰ、直線運動輸出機構Ⅱ、轉動輸出機構與手術器械；所述直線運動輸出機構Ⅰ設置在連桿Ⅵ上，所述連桿Ⅰ、連桿Ⅱ及連桿Ⅴ相平行，所述連桿Ⅲ、連桿Ⅳ及連桿Ⅵ相平行，所述連桿Ⅰ與連桿Ⅱ一端分別鉸接在連桿Ⅵ兩端，所述連桿Ⅲ與連桿Ⅳ一端分別鉸接在連桿Ⅴ一側，所述連桿Ⅰ的空置端與連桿Ⅲ的空置端相鉸接，所述連桿Ⅱ的空置端與連桿Ⅳ的空置端相鉸接，所述連桿Ⅱ與連桿Ⅲ鉸接，且各連桿鉸接后形成雙平行四邊形機構；所述轉動輸出機構設置在連桿Ⅴ另一側，所述直線運動輸出機構Ⅱ兩端分別鉸接在連桿Ⅲ與連桿Ⅴ上，所述手術器械設置在直線運動輸出機構Ⅰ上。

進一步，所述連桿Ⅴ為異形連桿，包括直桿部及彎折部，所述連桿Ⅲ與連桿Ⅳ一端分別鉸接在連桿Ⅴ的直桿部一側，所述轉動輸出機構設置在連桿Ⅴ的彎折部一側。

進一步，所述直線運動輸出機構Ⅰ與直線運動輸出機構Ⅱ上對應設有直線運動部件Ⅰ與直線運動部件Ⅱ，所述手術器械設置在直線運動部件Ⅰ上，所述直線運動部件Ⅱ的伸出端鉸接在連桿Ⅲ上，直線運動輸出機構Ⅱ底部鉸接在連桿Ⅴ上。

進一步，所述轉動輸出機構為液壓馬達或氣動馬達。

進一步，所述轉動輸出機構為伺服電機。

進一步，所述伺服電機與連桿Ⅴ間設有減速器與制動器。

進一步，所述直線運動輸出機構Ⅰ與直線運動輸出機構Ⅱ為電動缸或液壓缸或氣動缸或直線滑臺。

本實用新型的有益效果在于：

(1)轉動自由度Y的旋轉中心軸與連桿Ⅱ形成一定夾角θ，當該旋轉中心軸與重力方向不一致時，旋轉中心軸兩側重量形成的轉矩部分抵消，降低了對轉動輸出機構的輸出扭矩要求；

(2)轉動自由度Y的旋轉中心軸與連桿II成一定夾角θ，可減小轉動自由度Y運動過程中的轉動慣量，與該旋轉中心軸與連桿II平行相比情況，降低了該自由度的制動要求；

(3)由直線運動輸出機構Ⅱ推拉連桿Ⅲ，與電機直接驅動偏轉自由度P轉軸的情況相比，該結構構成了較大的力臂，降低了對該自由度驅動機構輸出力/力矩的要求；

(4)降低了各自由度對驅動機構力/扭矩的要求，不僅降低了成本投入，還進一步實現腹腔鏡微創手術機器人機械臂的輕量化與小型化。

附圖說明

為了使本實用新型的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本實用新型提供如下附圖進行說明：

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為直線位移自由度T的運動示意圖；

圖3為偏轉自由度P的運動示意圖；

圖4為旋轉自由度Y的運動示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本實用新型的優選實施例進行詳細的描述。