[發明專利]一種經尿道內窺鏡手術的六自由度機械臂

在審

• 申請號: 202210351302.8
• 申請日: 2022-04-02
• 公開（公告）號: CN114869469A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 李漢忠;王根
• 申請（專利權）人: 北京科邁玄機醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;B25J9/00;B25J9/04;B25J9/10;B25J9/12;B25J9/16;B25J17/02;B25J19/00
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 聶稻波

一種經尿道內窺鏡手術的六自由度機械臂，包括機械臂底座總成、第一節臂、第二節臂總成、第三節臂、第四節臂總成、第五節臂總成和末端法蘭。經尿道內窺鏡手術的六自由度機械臂針對醫療手術的需求，采用新的機械臂構型設計，充分滿足手術過程中的空間需求，在滿足泌尿手術需求的同時還可以滿足其他醫療手術，如骨科手術等。

技術領域

本發明屬于機械領域。具體涉及一種可應用于經尿道內窺鏡手術的六自由度機械臂。

背景技術

機器人手術系統是集多項現代高科技手段于一體的綜合體，外科醫生可以遠離手術臺操縱機器進行手術，完全不同于傳統的手術概念，在世界微創外科領域是當之無愧的革命性外科手術工具，而機械臂是手術機器人系統的主要執行部件。

目前國內外協作機械臂主要以6/7軸為主，且為通用型機械臂，主要應用于工業場景，其工作空間的設計也主要偏重于工業場景的應用，其在醫療手術機器人方面工作空間明顯不足。同時，安全等級方面，市場上現有機械臂的安全認證大多是工業相關安全認證，沒有醫療相關認證。KUKA Med系列機械臂有醫療相關安全認證，但是，手術過程中存在機械臂工作空間不足的問題。

發明內容

如上所述，雖然已有的技術提出了多種解決方案，但是在契合手術需求時總會出現偏差，不能完美的達到手術效果。

本發明的實施例提供的六自由度機械臂，能更好地契合尿道內窺鏡手術過程中的工作空間需求，同時帶有醫療相關安全認證，保證手術過程更安全，風險更低。

本發明的實施例提供一種實施例提供的六自由度機械臂針對醫療手術的需求，采用新的機械臂構型設計，充分滿足手術過程中的空間需求，在滿足泌尿手術需求的同時還可以滿足其他醫療手術，如骨科手術等，機械臂運動仿真結果見圖10-圖17。

本發明的實施例提供的六自由度機械臂采用自研的關節電機模組，機械臂額定負載能力7kg，最大負載能力9kg，充分滿足手術負載需求。與此對照，KUKA LBR Med 7R800機械臂最大負載能力7kg。

本發明的實施例提供的六自由度機械臂各關節設計有力矩傳感器，更有利于解耦機械臂的動力學模型，有利于進行基于動力學的位置控制，有利于實現力控制讓機械臂控制更順暢。

本發明的實施例提供的六自由度機械臂各關節采用雙編碼器反饋，為機械手臂的精確控制提供充足的反饋信息，通過讀取的位置信息，計算得到機械手臂的運動速度、位置等參數，提升了手術的精準度。

本發明的實施例提供一種經尿道內窺鏡手術的六自由度機械臂，所述經尿道內窺鏡手術的六自由度機械臂包括機械臂底座總成01、第一節臂02、第二節臂總成03、第三節臂04、第四節臂總成05、第五節臂總成06和末端法蘭07。

根據本發明的一種實施方式，例如，底座總成01包括第一旋轉關節0101、底座臺0102、底座端蓋0103、重載連接器0104、底座總成電機驅動器01051和底座總成電氣轉接板01061；底座總成01的所有部件均集成安裝在底座臺0102上，底座臺0102上具有各部件安裝孔，還具有底座臺限位槽01021，底座臺限位槽01021配置為限制第一旋轉關節0101的旋轉角度范圍。

根據本發明的一種實施方式，例如，第二節臂總成03包括第二臂桿0301、第二旋轉關節0303、第三旋轉關節0302、第二節臂總成電機驅動器01052、第二節臂總成電氣轉接板01062；

第二節臂總成03的所有部件均集成安裝在第二臂桿0301上，第二臂桿0301上具有各部件安裝孔，同時還設置有第二臂桿限位槽03011，用以限制第二旋轉關節0303和第三旋轉關節0302的旋轉角度范圍；

優選的，第二旋轉關節0303與第一節臂02安裝固定，第三旋轉關節0302與第三節臂04安裝固定，第四節臂05引出的相關電纜從第三旋轉關節0302的中心孔引出；