[發(fā)明專利]一種前端執(zhí)行器及其方法、機械手裝置及外科手術(shù)器械

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210691443.4
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN115040251A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王樹新
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)醫(yī)療機器人與智能系統(tǒng)研究院
• 主分類號: A61B34/37
• 分類號: A61B34/37;A61B34/35;A61B34/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 張博

1.一種前端執(zhí)行裝置，其特征在于，包括：

十字交叉軸，所述十字交叉軸包括相互垂直相交的第一交叉軸和第二交叉軸，用于在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下繞所述第一交叉軸和/或第二交叉軸轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)所述前端執(zhí)行裝置俯仰和偏轉(zhuǎn)兩個自由度的驅(qū)動，所述兩個自由度包括第一自由度與第二自由度；

前端執(zhí)行器，所述前端執(zhí)行器固定在所述十字交叉軸的第一交叉軸和第二交叉軸其中之一的兩端；以及

導(dǎo)向輪，所述導(dǎo)向輪設(shè)置于所述第一交叉軸和第二交叉軸中的另外一根的兩端，以將用于驅(qū)動所述第一自由度轉(zhuǎn)動的驅(qū)動絲換向至與驅(qū)動第二自由度轉(zhuǎn)動的驅(qū)動絲的同側(cè)，使得位于連接座上的驅(qū)動絲的穿絲孔呈直線布置，且所述直線方向與所述第二自由度的旋轉(zhuǎn)軸平行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端執(zhí)行裝置，其特征在于，所述前端執(zhí)行器為夾持類前端執(zhí)行組件，所述夾持類前端執(zhí)行組件具有至少兩個能夠獨立運動的執(zhí)行零件，至少兩個所述執(zhí)行零件均設(shè)置有以第一交叉軸或第二交叉軸為轉(zhuǎn)動軸的第一前端執(zhí)行器驅(qū)動絲輪和第二前端執(zhí)行器驅(qū)動絲輪，用于在所述驅(qū)動絲的驅(qū)動下實現(xiàn)至少兩個所述執(zhí)行零件的開合。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的前端執(zhí)行裝置，其特征在于，至少兩個所述執(zhí)行零件相對地安裝于所述十字交叉軸的第一交叉軸和第二交叉軸其中之一的兩端，使得實現(xiàn)至少兩個所述執(zhí)行零件的開合運動的轉(zhuǎn)動軸線與所述兩個自由度中的一個的旋轉(zhuǎn)軸線重合。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的前端執(zhí)行裝置，其特征在于，所述至少兩個能夠獨立運動的執(zhí)行零件包括兩片相互嚙合的鉗頁，所述鉗頁為“Z”形結(jié)構(gòu)，使得與所述夾持類前端執(zhí)行組件的夾持自由度同軸的偏轉(zhuǎn)自由度或俯仰自由度的偏轉(zhuǎn)角度小于-90°或大于90°。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的前端執(zhí)行裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向輪上具有與導(dǎo)向輪同心分布的環(huán)形的第一輪槽和第二輪槽，用于驅(qū)動所述前端執(zhí)行器所在的軸的所述驅(qū)動絲包括：

第一前端執(zhí)行器驅(qū)動絲，所述第一前端執(zhí)行器驅(qū)動絲一點固定在所述第一前端執(zhí)行器驅(qū)動絲輪上，并繞過所述第一前端執(zhí)行器驅(qū)動絲輪后，沿著所述導(dǎo)向輪上的第一輪槽，穿過所述穿絲孔與驅(qū)動裝置連接；以及

第二前端執(zhí)行器驅(qū)動絲，第二前端執(zhí)行器驅(qū)動絲的一點固定在所述第二驅(qū)動絲輪上，并繞過所述第二驅(qū)動絲輪后，沿著所述導(dǎo)向輪的第二輪槽，穿過所述穿絲孔與所述驅(qū)動裝置連接，以實現(xiàn)所述至少兩個能夠獨立運動的執(zhí)行零件中的一個在俯仰或偏轉(zhuǎn)和/或夾持三個自由度中至少一個自由度的順時針和逆時針兩個方向上的驅(qū)動。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端執(zhí)行裝置，其特征在于，所述前端執(zhí)行裝置的第一自由度的旋轉(zhuǎn)軸與第二自由度的旋轉(zhuǎn)軸的間距為0，或所述前端執(zhí)行器的負載能力為至少30N。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端執(zhí)行裝置，其特征在于，所述前端執(zhí)行器包括執(zhí)行器安裝座，所述執(zhí)行器安裝座具有兩個相對固定的安裝腿，兩個所述安裝腿分別與所述十字交叉軸的第一交叉軸和第二交叉軸其中之一的兩端相對固定，或

所述前端執(zhí)行器為能量工具。

8.一種如所述權(quán)利要求1-7任一項所述的前端執(zhí)行裝置的控制方法，包括：

控制操縱器的第一驅(qū)動器驅(qū)動致動機構(gòu)內(nèi)的第一驅(qū)動絲輪的轉(zhuǎn)動，拉動設(shè)置于所述十字交叉軸中的一根軸上的一對絲輪轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)十字交叉軸順時針和逆時針兩向的繞軸轉(zhuǎn)動，從而操作所述前端執(zhí)行裝置執(zhí)行俯仰運動或偏轉(zhuǎn)運動中的至少一個；

控制操縱器的所述第一驅(qū)動器驅(qū)動致動機構(gòu)內(nèi)的第二驅(qū)動絲輪的轉(zhuǎn)動，拉動分別設(shè)置于所述前端執(zhí)行器的至少兩個能夠獨立運動的執(zhí)行零件的第一前端執(zhí)行器驅(qū)動絲輪或第二前端執(zhí)行器驅(qū)動絲輪，以實現(xiàn)至少兩個所述執(zhí)行零件同步或非同步的繞軸轉(zhuǎn)動，從而操作所述前端執(zhí)行裝置執(zhí)行所述俯仰運動或偏轉(zhuǎn)運動中的另外一個或操作所述前端執(zhí)行裝置執(zhí)行夾持運動。

9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有可執(zhí)行指令，所述指令在被執(zhí)行時用于實現(xiàn)權(quán)利要求8所述的前端執(zhí)行裝置的控制方法。