[發明專利]用于旋轉軸的扭矩平衡驅動裝置以及手術機器人的執行臂機構

在審

• 申請號: 202210086898.3
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114521959A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 龐建;王立寧
• 申請（專利權）人: 蘇州威森特醫療機器人有限公司;龐建
• 主分類號: A61B34/00
• 分類號: A61B34/00;A61B34/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種用于旋轉軸的扭矩平衡驅動裝置，包括兩個相鄰的臂桿，兩個相鄰的臂桿可轉動的連接，當兩個臂桿沿著兩個臂桿間的連接軸結構發生相對轉動時，平衡裝置隨之拉伸或收縮以此抵消或者部分抵消因臂桿自身重量和/或其上的負載重量所產生的對軸結構的扭矩。本發明還公開了一種包含了它的執行臂機構。一方面，本發明公開了一種用于旋轉軸的扭矩平衡驅動裝置，本發明通過扭矩抵消，有效的改善了現有臂桿旋轉機構因直接承受較大的扭矩，造成壽命降低現象。占用空間小，有利于小型集成化。另一方面，將上述用于旋轉軸的扭矩平衡驅動裝置巧妙的應用于執行臂機構，使得整個手術機器人的執行臂機構集成化程度更高，使用壽命長，執行穩定性得到提升。

技術領域

本發明屬于手術機器人系統領域，尤其涉及一種用于旋轉軸的扭矩平衡驅動裝置以及手術機器人的執行臂機構。

背景技術

隨著手術機器人系統技術的不斷完善，使用手術機器人系統替代醫師直接進行外科手術已經成為主趨勢。手術機器人系統中集成了大量的高精密運動學機構，它將人工智能控制與運動學機構相結合，在技術不斷更新過程中，不斷的提升人機融合性，消除在手術過程中因醫師個體的生理不足造成的干擾項，使醫師能夠全身心的投入，有助于相關手術技術的推廣，提升手術治愈效果。

在手術機器人系統中，智能控制模塊控制機械臂系統執行醫師所下達的手術動作，這就意味著，我們需要追求機械臂系統在彌補手術過程中相對的人體自然生理不足的同時，能夠達到或者超越人體手部的動作效果的柔暢性。這對手術過程中能夠做出更加細膩的手術動作至關重要。

現有旋轉機械臂未添加平衡裝置或平衡裝置機構復雜占用空間較大，影響設備的整體尺寸，占用空間而且會降低設備穩定性。在未添加平衡裝置的狀態下,擺臂末端產生的力矩全部由軸部驅動裝置承受，擺臂桿的長度受很大限制(擺臂桿越長在軸部產生的扭矩越大)，且主驅動裝置長時間承受大力矩的作用，嚴重降低主驅動裝置的使用壽命，不利于提升動作順暢性，影響設備的穩定性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種用于旋轉軸的扭矩平衡驅動裝置以及執行臂機構。

為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種用于旋轉軸的扭矩平衡驅動裝置，包括兩個相鄰的臂桿，兩個相鄰的臂桿可轉動的連接，臂桿上固定設置有平衡裝置，平衡裝置與兩個相鄰的臂桿之間的軸結構固定連接，當兩個臂桿沿著兩個臂桿間的連接軸結構發生相對轉動時，平衡裝置隨之拉伸或收縮以此抵消或者部分抵消因臂桿自身重量和/或其上的負載重量所產生的對軸結構的扭矩。

優選的，所述平衡裝置包括恒力彈簧，恒力彈簧的拉伸端與繩體固定連接，所述繩體與軸結構固定連接。

優選的，所述平衡裝置包括裝置座，裝置座與臂桿內部固定連接，所述恒力彈簧與裝置座固定連接。

優選的，臂桿為中空結構，平衡裝置中的恒力彈簧固定設置在臂桿內部，恒力彈簧的拉伸端自臂桿的內部伸向所述軸結構并與軸結構固定連接。

優選的，兩個相鄰的臂桿的相鄰處固定設置有能夠驅動兩個相鄰的臂桿發生相對轉動的驅動裝置；

當驅動裝置帶動相鄰的兩個臂桿發生相對轉動時，在此過程中平衡裝置中的恒力彈簧拉伸或者收縮以此抵消或者部分抵消所述相對轉動過程中驅動裝置的輸出軸所承載的扭矩。

優選的，恒力彈簧的拉伸端通過繩體連接頭與繩體固定連接。

優選的，所述繩體為鋼絲繩，所述鋼絲繩在相鄰的兩個臂桿間的軸結構上纏繞一至多周。

優選的，本發明還包括第一臂桿、第二臂桿以及第三臂桿，所述第一臂桿、第二臂桿以及第三臂桿依次連接，第一臂桿與第二臂桿間可轉動的連接，第三臂桿與第二臂桿間可轉動的連接；