[實用新型]一種全主動8自由度串聯(lián)式主操作手

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201922385127.0
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN211433291U
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王建國;夏國杰;王笑寒
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱思哲睿智能醫(yī)療設(shè)備有限公司
• 主分類號: A61B34/37
• 分類號: A61B34/37;A61B17/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

一種全主動8自由度串聯(lián)式主操作手，涉及微創(chuàng)手術(shù)機器人領(lǐng)域。為了解決現(xiàn)有的主操作手無法主動平衡機構(gòu)操作過程中產(chǎn)生的重力矩，降低操作的舒適性，影響手術(shù)效果的問題。本實用新型包括固定座、肩部關(guān)節(jié)、大臂體、肘部關(guān)節(jié)、小臂體、姿態(tài)俯仰連桿、姿態(tài)偏擺連桿和腕夾，固定座內(nèi)設(shè)有肩部平擺電機用以驅(qū)動肩部關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)，肩部關(guān)節(jié)內(nèi)設(shè)有肩部俯仰電機用以驅(qū)動大臂體旋轉(zhuǎn)，大臂體內(nèi)設(shè)有肘部旋轉(zhuǎn)電機用以驅(qū)動肘部關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)，肘部關(guān)節(jié)內(nèi)設(shè)有肘部平擺電機用以驅(qū)動小臂體旋轉(zhuǎn)，小臂體內(nèi)設(shè)有姿態(tài)俯仰電機用以驅(qū)動姿態(tài)俯仰連桿旋轉(zhuǎn)，姿態(tài)俯仰連桿內(nèi)設(shè)有偏擺電機用以驅(qū)動姿態(tài)偏擺連桿旋轉(zhuǎn)，姿態(tài)偏擺連桿內(nèi)設(shè)有腕夾旋轉(zhuǎn)電機用以驅(qū)動腕夾旋轉(zhuǎn)。本實用新型主要用于微創(chuàng)手術(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及微創(chuàng)手術(shù)機器人領(lǐng)域，尤其涉及一種全主動8自由度串聯(lián)式主操作手。

背景技術(shù)

微創(chuàng)手術(shù)具有創(chuàng)口小，出血量少，患者恢復(fù)效果好等優(yōu)點，傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)工具多為可以通過微小切口置入患者體內(nèi)的長直桿。該手術(shù)工具由醫(yī)生手持，配合醫(yī)用內(nèi)窺鏡完成手術(shù)操作。這種操作方式需要多人配合，且長時間的手術(shù)操作會給醫(yī)生帶來疲勞感。同時手術(shù)工具也有可能出現(xiàn)干涉等問題，進而影響手術(shù)的順利進行。

微創(chuàng)手術(shù)機器人可以避免醫(yī)生直接操作手術(shù)器械，醫(yī)生通過在機器人的主端操作臺進行操作來對手術(shù)器械進行運動控制。目前微創(chuàng)手術(shù)機器人已經(jīng)開始從實驗室研究階段走向臨床商業(yè)應(yīng)用階段，微創(chuàng)手術(shù)輔助機器人作為一種產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為世界經(jīng)濟新的增長點，因而受到了世界各國的高度重視。微創(chuàng)外科手術(shù)機器人的研究有著巨大的科學(xué)價值與社會價值。微創(chuàng)手術(shù)機器人多采用主從控制系統(tǒng)，其中主操作手是人機交互的接口。主操作手可以檢測醫(yī)生的手部動作，并將其轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至從端手術(shù)機械臂控制系統(tǒng)。

微創(chuàng)手術(shù)機器人中的主操作手可購買商業(yè)化產(chǎn)品或根據(jù)功能要求自主設(shè)計。但商品化的主操作手并不是針對特定的手術(shù)機器人設(shè)計的，其部分功能可能不適用于微創(chuàng)手術(shù)場景，例如工作空間小、自由度少等。而自主研發(fā)的主操作手部分或者全部關(guān)節(jié)采用被動驅(qū)動方式，即沒有電機進行驅(qū)動。這種方式無法主動平衡機構(gòu)操作過程中產(chǎn)生的重力矩、慣性力矩、摩擦力矩等，以至于降低操作的舒適性，影響手術(shù)效果。除此之外，現(xiàn)有的主操作手自由度較少，導(dǎo)致機構(gòu)的靈活度不高。基于此需要設(shè)計一種全主動型主操作手。

實用新型內(nèi)容

本實用新型是為了解決：

1、現(xiàn)有的主操作手無法主動平衡機構(gòu)操作過程中產(chǎn)生的重力矩、慣性力矩和摩擦力矩等，以至于降低操作的舒適性，影響手術(shù)效果的問題；2、現(xiàn)有的主操作手自由度較少，導(dǎo)致機構(gòu)的靈活度不高；進而提供一種全主動8自由度串聯(lián)式主操作手。

本實用新型采用的技術(shù)方案是：

所述的一種全主動8自由度串聯(lián)式主操作手包括位置調(diào)整機構(gòu)和姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)，位置調(diào)整機構(gòu)包括固定座、肩部關(guān)節(jié)、大臂體和肘部關(guān)節(jié)，姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)包括小臂體、姿態(tài)俯仰連桿、姿態(tài)偏擺連桿和腕夾；

固定座內(nèi)設(shè)置有肩部平擺電機，肩部平擺電機的驅(qū)動軸與肩部關(guān)節(jié)固定連接，用以驅(qū)動肩部關(guān)節(jié)水平方向的轉(zhuǎn)動，肩部關(guān)節(jié)內(nèi)設(shè)置有肩部俯仰電機，肩部俯仰電機的驅(qū)動軸與大臂體的一端固定連接，用以驅(qū)動大臂體上下擺動，大臂體內(nèi)設(shè)置有肘部旋轉(zhuǎn)電機，肘部旋轉(zhuǎn)電機的驅(qū)動軸與肘部關(guān)節(jié)固定連接，用以驅(qū)動肘部關(guān)節(jié)豎直方向的旋轉(zhuǎn)，肘部關(guān)節(jié)內(nèi)設(shè)置有肘部平擺電機，肘部平擺電機的驅(qū)動軸與小臂體的一端固定連接，用以驅(qū)動小臂體水平方向的轉(zhuǎn)動，小臂體的另一端內(nèi)設(shè)置有姿態(tài)俯仰電機，姿態(tài)俯仰電機的驅(qū)動軸與姿態(tài)俯仰連桿的一端固定連接，用以驅(qū)動姿態(tài)俯仰連桿豎直方向的旋轉(zhuǎn)，姿態(tài)俯仰連桿的另一端設(shè)置有偏擺電機，偏擺電機的驅(qū)動軸與姿態(tài)偏擺連桿的一端固定連接，用以驅(qū)動姿態(tài)偏擺連桿水平方向的轉(zhuǎn)動，姿態(tài)偏擺連桿的另一端設(shè)置有腕夾旋轉(zhuǎn)電機，腕夾旋轉(zhuǎn)電機的驅(qū)動軸與腕夾固定連接，用以驅(qū)動腕夾豎直方向的旋轉(zhuǎn)。

進一步地，所述的一種全主動8自由度串聯(lián)式主操作手還包括多個絕對式編碼器，固定座、肩部關(guān)節(jié)、大臂體、肘部關(guān)節(jié)、小臂體、姿態(tài)俯仰連桿和姿態(tài)偏擺連桿內(nèi)分別設(shè)置一個絕對式編碼器，用以測量關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度。