[發明專利]一種眼科角膜移植手術機器人操作機構

在審

• 申請號: 202010851238.0
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112168482A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 張小棟;馮曉靜;王寧;李明陽
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61F9/007
• 分類號: A61F9/007;A61B34/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.一種眼科角膜移植手術機器人操作機構，其特征在于，包括手術臺(4)，手術臺(4)一端的左右兩側分別設置有固定基座(10)，每個固定基座(10)上均設置有直線導軌(11)，每個直線導軌(11)的軸上設置有機械臂，左、右兩條機械臂均包括術前擺位機構(1)和術中器械操縱機構，術前擺位機構(1)具有五個自由度，其中三個自由度用于對術中器械操縱機構的位置進行定位，兩個自由度用于對術中器械操縱機構的方向進行定位；

術中器械操縱機構包括位置調整機構(2)和姿態調整機構(3)，位置調整機構(2)的一端設置有末端執行器(26)，姿態調整機構(3)安裝在末端執行器(26)的前端，姿態調整機構(3)的前端設置有手術工具(35)；

位置調整機構(2)包括三條結構相同的運動鏈，三條運動鏈對稱布置行成并聯空間機構，末端執行器(26)具有三個互相正交的移動自由度P1、移動自由度P2和移動自由度P3，三個互相正交的移動自由度由對應的第一電機(22)驅動；姿態調整機構(3)具有翻滾自由度r1、俯仰自由度r2、偏航自由度r3和器械開合自由度r4四個自由度，四個自由度通過繩-滑輪機構與手術工具(35)連接，實現手術操作。

2.根據權利要求1所述的眼科角膜移植手術機器人操作機構，其特征在于，術前擺位機構(1)包括直線導軌(11)，直線導軌(11)固定在固定基座(10)上，通過移動副與豎直升降臺(12)連接，豎直升降臺(12)上通過旋轉關節(13)與連桿(14)的一端連接，連桿(14)的另一端依次經第一關節(15)和第二關節(16)與術中器械操縱機構連接，旋轉關節(13)與連桿(14)能夠實現術中器械操縱機構在XY平面內的位置，第一關節(15)與第二關節(16)能夠實現術中器械操縱機構的姿態調整。

3.根據權利要求1所述的眼科角膜移植手術機器人操作機構，其特征在于，位置調整機構(2)包括位置調整機構基座(20)，位置調整機構基座(20)上間隔設置有三個電機基座(21)，每個電機基座(21)上對應安裝有一個第一電機(22)，每個第一電機(22)對應連接一條運動鏈，通過運動鏈與末端執行器(26)連接，末端執行器(26)的末端設置驅動裝置(27)，通過驅動裝置(27)與姿態調整機構(3)連接，三條運動鏈組成并聯機構實現末端執行器(26)的三個移動自由度P1、P2和P3，驅動裝置(27)能夠實現姿態調整機構(3)的轉動自由度r1。

4.根據權利要求3所述的眼科角膜移植手術機器人操作機構，其特征在于，運動鏈包括主動臂(23)和從動臂(25)，主動臂(23)的一端與第一電機(22)連接，通過電機驅動實現相對于電機基座(21)的旋轉運動，主動臂(23)的另一端經連接桿(24)與從動臂(25)的一端連接，從動臂(25)的另一端經連接桿(24)與末端執行器(26)連接。

5.根據權利要求4所述的眼科角膜移植手術機器人操作機構，其特征在于，兩個連接桿(24)和兩個從動臂(25)組成空間四邊形，第一個連接桿(24)的中部通過旋轉副與主動臂(23)的一端相連，第一個連接桿(24)的兩端分別通過球面副與從動臂(25)的后端相連；兩個從動臂(25)的前端通過球面副與第二個連接桿(24)的兩端相連，第二個連接桿(24)的中部通過旋轉副與末端執行器(26)的一端相連。

6.根據權利要求3所述的眼科角膜移植手術機器人操作機構，其特征在于，驅動裝置(27)包括第二電機(270)，第二電機(270)通過端蓋固定在末端執行器(26)上，第二電機(270)的伸出軸通過聯軸器(271)與姿態調整機構基座(272)的軸固定的連接，姿態調整機構基座(272)的軸通過第一軸承(273)旋轉連接在末端執行器(26)上，第一軸承(273)通過軸承端蓋(274)固定在末端執行器(26)上，姿態調整機構基座(272)的法蘭與姿態調整機構(3)的基座固定的相連，實現姿態調整機構(3)的r1自由度。