[發明專利]一種含有弧形移動副的外科手術機器人

有效

• 申請號: 201610953096.2
• 申請日: 2016-11-03
• 公開（公告）號: CN106344160B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 萬媛;孫凌宇;張小俊;王永奉
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟群;付長杰

本發明涉及一種含有弧形移動副的外科手術機器人，其特征在于該機器人包括固定平臺、直線導軌、底部驅動電機、運動滑塊、下弧形連桿、上弧形連桿和末端執行裝置，所述直線導軌固定安放于固定平臺上；所述運動滑塊能沿著直線導軌的軸向方向移動，底部驅動電機固定裝配在運動滑塊上，底部驅動電機的輸出軸與下弧形連桿下端配合，驅動下弧形連桿繞著底部驅動電機輸出軸的轉動；上弧形連桿下端與下弧形連桿連接，上端連接末端執行裝置；所述下弧形連桿的上表面上設有長槽，下弧形連桿的上端安裝有中段驅動電機，中段驅動電機的輸出軸連接有齒輪；所述上弧形連桿的下端設有突起，突起與上弧形連桿的長槽相配合，上弧形連桿與下弧形連桿同圓心。

技術領域

本發明涉及醫療外科器械技術領域，具體為一種含有弧形移動副的外科手術機器人。

背景技術

隨著計算機和微電子技術以及醫學科學的迅猛發展，各種用途的醫用機器人正在醫學領域中得到越來越廣泛的應用。目前，醫療機器人的研究主要集中在外科手術機器人、康復機器人，護理機器人和微型機器人等幾個方面。外科手術中，微創手術工作空間小，但要求機器人更靈巧、定位精度更高，常用的外科手術機器人很難勝任。常見的外科手術機器人是多為關節型串聯結構,這種結構使得各個臂受到重力影響嚴重，從而導致機器人的可靠性、穩定性偏低。

如中國科學院深圳先進技術研究院的張穎等人提出的一種外科機器人(CN201110401551.5)，為典型具有6自由度的PRRR型串聯機器人，包括一個移動自由度以及五個旋轉自由度來實現3維空間的運動，從而滿足實際狀態的手術操作要求。

天津大學王樹新提出一種外科手術機器人從操作手(CN200510013171.9)。其采用平面-關節型結構，具有8+1個自由度，其中粗調機構2個自由度，精調機構7個自由度，實現機器人末端操作手快速，精準定位，以滿足實際手術要求。

申請號為201410282070.0的中國專利公開一種外科手術機器人，該機器人具有7個自由度，且全部采用圓柱副實現關節的兩個方向轉動，來滿足實際手術操作需求。

專利號為ZL201210307007.9的發明專利公開一種具有混合式被動/主動控制的外科機器人，該機器人具有弧形移動副，該弧形移動副由一個弧形連桿沿著豎直導軌上的滑塊滑動，具有七個自由度，提供用于手動操作和通過編程導航操作的混合式主動-被動控制。這些自由度之一允許機器人能被有效地圍繞病人身體的軸線移動，從而為手術室中的外科手術操作提供足夠的工作空間。

這些手術機器人的關節大多通過R副和P副的組合，來實現其在三維空間具有多個自由度，由于R副和P副的組合，導致機器人在運動過程中，末端連桿自身的重力將疊加到與定平臺的連接的連桿上，產生很大的運動慣性，降低了其運動精度。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是：提出一種含有弧形移動副的外科手術機器人，該機器人結構簡單，運動靈活，能夠應用于醫用外科設備、工業機器人等領域。

本發明解決所述技術問題采用的技術方案是：提出一種含有弧形移動副的外科手術機器人，其特征在于該機器人包括固定平臺、直線導軌、底部驅動電機、運動滑塊、下弧形連桿、上弧形連桿和末端執行裝置，所述直線導軌固定安放于固定平臺上；所述運動滑塊能沿著直線導軌的軸向方向移動，底部驅動電機固定裝配在運動滑塊上，底部驅動電機的輸出軸與下弧形連桿下端配合，驅動下弧形連桿繞著底部驅動電機輸出軸的轉動；上弧形連桿下端與下弧形連桿連接，上端連接末端執行裝置；

所述下弧形連桿的上表面上設有長槽，下弧形連桿的上端安裝有中段驅動電機，中段驅動電機的輸出軸連接有齒輪；

所述上弧形連桿的下端設有突起，突起與下弧形連桿的長槽相配合，上弧形連桿與下弧形連桿同圓心，上弧形連桿的側面上設有齒，該齒與下弧形連桿的齒輪相配合；上弧形連桿的上端設有支撐桿安裝孔和絲杠安裝孔，支撐桿安裝孔位于設有齒的一側，絲杠安裝孔位于沒有齒的一側；