專利名稱:用于單孔腹腔微創(chuàng)手術(shù)的柔性臂機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種微創(chuàng)手術(shù)的機(jī)器人。
背景技術(shù):
微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)使得大部分的外科手術(shù)告別了開(kāi)放式的手術(shù)模式,將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療外科手術(shù)已經(jīng)受到世界各國(guó)的高度重視,機(jī)器人在操作穩(wěn)定性、快捷性和精準(zhǔn)性方面具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì),將機(jī)器人技術(shù)融入外科手術(shù)中,可以改進(jìn)醫(yī)生的手術(shù)環(huán)境,縮短患者的恢復(fù)時(shí)間,目前的機(jī)器人微創(chuàng)外科手術(shù)主要是通過(guò)在患者身上開(kāi)多個(gè)微小的切ロ進(jìn)行手術(shù)操作,通常是兩個(gè)切ロ用來(lái)放置手術(shù)器械,ー個(gè)切ロ用于導(dǎo)入內(nèi)窺鏡。目前該技術(shù)存在切ロ過(guò)多,延長(zhǎng)了患者的術(shù)后恢復(fù)時(shí)間,増加了患者傷ロ感染的風(fēng)險(xiǎn),并且目前的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人的器械規(guī)模比較大,在手術(shù)中容易發(fā)生干涉和碰撞等現(xiàn)象,大大降低了手術(shù)的可操作性,降低了手術(shù)的安全性和手術(shù)實(shí)際精度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種單孔腹腔微創(chuàng)手術(shù)的柔性臂機(jī)器人,以解決現(xiàn)有的內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)中患者皮膚切ロ較多,手術(shù)機(jī)器人的體積較大問(wèn)題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是機(jī)器人包括第一電機(jī)、驅(qū)動(dòng)箱、第ー導(dǎo)軌、底座、支撐板、第二電機(jī)、第三電機(jī)、第四電機(jī)、第五電機(jī)、第六電機(jī)、第七電機(jī)、第一導(dǎo)向柱、第二導(dǎo)向柱、第三導(dǎo)向柱、第一驅(qū)動(dòng)絲、第二驅(qū)動(dòng)絲、第三驅(qū)動(dòng)絲、第四驅(qū)動(dòng)絲、第五驅(qū)動(dòng)絲、第六驅(qū)動(dòng)絲、第一柔性臂支架、柔性臂、第二柔性臂支架、軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、腕部連接桿、第ー組導(dǎo)向輪、第二組導(dǎo)向輪、腕關(guān)節(jié)、夾持鉗導(dǎo)向輪、夾持鉗、第一手指、第二手指、導(dǎo)向輥、第一軸、第二軸、固定夾、兩組固定夾板、兩個(gè)安裝耳、兩個(gè)深溝球軸承和六個(gè)驅(qū)動(dòng)輪;第一電機(jī)的輸出軸與驅(qū)動(dòng)箱的側(cè)壁傳動(dòng)連接,驅(qū)動(dòng)箱通過(guò)第一導(dǎo)軌在底座上滑動(dòng);驅(qū)動(dòng)箱內(nèi)還設(shè)有支撐板,支撐板上依次平行設(shè)置第二電機(jī)、第三電機(jī)、第四電機(jī)、第五電機(jī)、第六電機(jī)和第七電機(jī),第一導(dǎo)向柱、第二導(dǎo)向柱和第三導(dǎo)向柱設(shè)在支撐板上,第ニ電機(jī)、第三電機(jī)、第四電機(jī)、第五電機(jī)、第六電機(jī)和第七電機(jī)的輸出軸上均裝有驅(qū)動(dòng)輪,第ー驅(qū)動(dòng)絲繞在第二電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上,第二驅(qū)動(dòng)絲繞在第三電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上,第三驅(qū)動(dòng)絲繞在第四電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上,第四驅(qū)動(dòng)絲繞在第五電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上,第五驅(qū)動(dòng)絲繞在第六電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上,第六驅(qū)動(dòng)絲繞在第七電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上;柔性臂由第一臂、第二臂、第三臂和第四臂依次連接制成一體,第一臂和第二臂連 接處開(kāi)有若干個(gè)方向一致的第一三角形開(kāi)ロ,第三臂和第四臂上各開(kāi)有ー組方向一致的第ニ三角形開(kāi)ロ,第三臂上的ー組第二三角形開(kāi)ロ與第四臂上的ー組第二三角形開(kāi)ロ之間的角度為90° ;驅(qū)動(dòng)箱內(nèi)設(shè)有柔性臂支架傳動(dòng)機(jī)構(gòu),柔性臂支架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第八電機(jī)、彈性聯(lián)軸器、絲杠、絲杠支座、滑塊、第二導(dǎo)軌、第一連桿、第二連桿和固定桿,第八電機(jī)的輸出軸通過(guò)彈性聯(lián)軸器與絲杠的一端傳動(dòng)連接,絲杠的另一端穿過(guò)滑塊與絲杠支座轉(zhuǎn)動(dòng)連接,絲杠支座固裝在支撐板上,支撐板上設(shè)有第二導(dǎo)軌,滑塊的側(cè)壁與第二導(dǎo)軌滑動(dòng)連接,滑塊的底端面上水平設(shè)置第一連桿,第一連桿的一端與第二連桿的一端鉸接,第二連桿的另一端與第一柔性臂支架的側(cè)壁鉸接,第一柔性臂支架的一端通過(guò)固定夾與柔性臂的第三臂固接,第二柔性臂支架的一端通過(guò)固定夾與柔性臂的第三臂固接,第一柔性臂支架的另一端與固定桿鉸接,第二柔性臂支架的另一端與固定桿鉸接,柔性臂的第一臂固裝在固定桿上,固定桿的另一端固裝在支撐板上;第三驅(qū)動(dòng)絲的兩端均繞過(guò)第二導(dǎo)向柱進(jìn)入到柔性臂內(nèi)與柔性臂的第三臂固接;第四驅(qū)動(dòng)絲的兩端均繞過(guò)第二導(dǎo)向柱進(jìn)入到柔性臂內(nèi)與柔性臂的第四臂固接,第三驅(qū)動(dòng)絲的兩端的連線與第四驅(qū)動(dòng)絲的兩端的連線垂直;柔性臂的第四臂設(shè)在軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)一端的內(nèi)部且二者固接,軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的另一端內(nèi)裝有腕部連接桿的一端且二者轉(zhuǎn)動(dòng)連接; 第五驅(qū)動(dòng)絲的一端繞過(guò)第三導(dǎo)向柱穿過(guò)柔性臂依次經(jīng)過(guò)第一組導(dǎo)向輪徑向纏繞腕部連接桿后固定在腕部連接桿上,第五驅(qū)動(dòng)絲的另一端繞過(guò)第三導(dǎo)向柱穿過(guò)柔性臂依次經(jīng)過(guò)第二組導(dǎo)向輪徑向纏繞腕部連接桿后固定在腕部連接桿上,第一組導(dǎo)向輪和第二組導(dǎo)向輪分別裝在固定夾板上,兩組固定夾板分別裝在軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的外壁上且沿軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的水平中心軸線對(duì)稱設(shè)置;腕關(guān)節(jié)由夾持鉗導(dǎo)向輪和夾持鉗制成一體構(gòu)成,腕部連接桿的另一端設(shè)有兩個(gè)安裝耳,第一軸沿腕部連接桿的徑向穿過(guò)安裝耳和夾持鉗導(dǎo)向輪并固裝在安裝耳上,第六驅(qū)動(dòng)絲的兩端均繞過(guò)第三導(dǎo)向柱依次穿過(guò)柔性臂、兩個(gè)深溝球軸承和腕部連接桿后與腕關(guān)節(jié)的夾持鉗導(dǎo)向輪固接;夾持鉗上各裝有第一手指和第二手指,第一驅(qū)動(dòng)絲的兩端均繞過(guò)第一導(dǎo)向柱依次穿過(guò)柔性臂、兩個(gè)深溝球軸承和腕部連接桿后經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輥與第一手指固接;第二驅(qū)動(dòng)絲的兩端均繞過(guò)第一導(dǎo)向柱依次穿過(guò)柔性臂、兩個(gè)深溝球軸承和腕部連接桿后經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輥與第二手指固接,導(dǎo)向輥套裝在第二軸上且二者轉(zhuǎn)動(dòng)連接,第二軸固定在夾持鉗的開(kāi)啟位置處。本發(fā)明具有以下有益效果驅(qū)動(dòng)箱中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)整個(gè)機(jī)械臂系統(tǒng)中所有主動(dòng)自由度關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。第一柔性臂支架和第二柔性臂支架固連并托著柔性臂的初始段,起到對(duì)柔性臂的支撐作用,在機(jī)器人進(jìn)入人體后打開(kāi)時(shí)也可以起到初歩定位的作用。柔性臂開(kāi)有三角形切ロ,管臂內(nèi)嵌驅(qū)動(dòng)絲,通過(guò)驅(qū)動(dòng)絲的牽引實(shí)現(xiàn)柔性關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng);兩段交叉90°的三角形切ロ關(guān)節(jié)便可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)柔性臂的橫擺和俯仰兩個(gè)自由度;軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)幫助腕部、第一手指及第二手指實(shí)現(xiàn)軸轉(zhuǎn);腕關(guān)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)橫擺運(yùn)動(dòng),第一手指及第二手指獨(dú)立開(kāi)合運(yùn)動(dòng)用于手術(shù)過(guò)程中病灶的操作;本發(fā)明可以有效的減小目前的微創(chuàng)腹腔手術(shù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸,減少患者皮膚的切口數(shù)量,增強(qiáng)手術(shù)的可操作性和精度,降低病人手術(shù)的痛苦,減少術(shù)后的恢復(fù)時(shí)間。
圖I是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖,圖2是柔性臂的第三臂和第四臂的結(jié)構(gòu)剖視圖,圖3是軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)剖視圖,圖4是腕關(guān)節(jié)、第一手指和第二手指部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖I-圖4說(shuō)明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式的機(jī)器人包括第一電機(jī)I、驅(qū)動(dòng)箱2、第一導(dǎo)軌3、底座4、支撐板5、第二電機(jī)6、第三電機(jī)7、第四電機(jī)8、第五電機(jī)9、第六電機(jī)10、第七電機(jī)11、第一導(dǎo)向柱12、第二導(dǎo)向柱13、第三導(dǎo)向柱14、第一驅(qū)動(dòng)絲16、第二驅(qū)動(dòng)絲17、第三驅(qū)動(dòng)絲18、第四驅(qū)動(dòng)絲19、第五驅(qū)動(dòng)絲20、第六驅(qū)動(dòng)絲21、第一柔性臂支架30、柔性臂31、第二柔性臂支架32、軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)33、腕部連接桿34、第一組導(dǎo)向輪35、第二組導(dǎo)向輪36、腕關(guān)節(jié)38、夾持鉗導(dǎo)向輪39、夾持鉗40、第一手指43、第二手指44、導(dǎo)向輥45、第一軸46、第二軸47、固定夾53、兩組固定夾板37、兩個(gè)安裝耳41、兩個(gè)深溝球軸承42和六個(gè)驅(qū)動(dòng)輪15 ;第一電機(jī)I的輸出軸與驅(qū)動(dòng)箱2的側(cè)壁傳動(dòng)連接,驅(qū)動(dòng)箱2通過(guò)第一導(dǎo)軌3在底座4上滑動(dòng);驅(qū)動(dòng)箱2內(nèi)還設(shè)有支撐板5,支撐板5上依次平行設(shè)置第二電機(jī)6、第三電機(jī)7、第四電機(jī)8、第五電機(jī)9、第六電機(jī)10和第七電機(jī)11,第一導(dǎo)向柱12、第二導(dǎo)向柱13和第三導(dǎo)向柱14設(shè)在支撐板5上,第二電機(jī)6、第三電機(jī)7、第四電機(jī)8、第五電機(jī)9、第六電機(jī)10和第七電機(jī)11的輸出軸上均裝有驅(qū)動(dòng)輪15,第一驅(qū)動(dòng)絲16繞在第二電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上,第二驅(qū)動(dòng)絲17繞在第三電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上,第三驅(qū)動(dòng)絲18繞在第四電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上,第四驅(qū)動(dòng)絲19繞在第五電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上,第五驅(qū)動(dòng)絲20繞在第六電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上,第六驅(qū)動(dòng)絲21繞在第七電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上;柔性臂31由第一臂31-1、第二臂31-2、第三臂31_3和第四臂31_4依次連接制成一體,第一臂31-1和第二臂31-2連接處開(kāi)有若干個(gè)方向一致的第一三角形開(kāi)ロ 31-5,第三臂31-3和第四臂31-4上各開(kāi)有ー組方向一致的第二三角形開(kāi)ロ 31-6,第三臂31_3上的ー組第二三角形開(kāi)ロ 31-6與第四臂31-4上的ー組第二三角形開(kāi)ロ 31-6之間的角度為90。;驅(qū)動(dòng)箱2內(nèi)設(shè)有柔性臂支架傳動(dòng)機(jī)構(gòu),柔性臂支架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第八電機(jī)22、彈性聯(lián)軸器22-1、絲杠23、絲杠支座23-1、滑塊24、第二導(dǎo)軌25、第一連桿26、第二連桿27和固定桿28,第八電機(jī)22的輸出軸通過(guò)彈性聯(lián)軸器22-1與絲杠23的一端傳動(dòng)連接,絲杠23的另一端穿過(guò)滑塊24與絲杠支座23-1轉(zhuǎn)動(dòng)連接,絲杠支座23-1固裝在支撐板5上,支撐板5上設(shè)有第二導(dǎo)軌25,滑塊24的側(cè)壁與第二導(dǎo)軌25滑動(dòng)連接,滑塊24的底端面上水平設(shè)置第一連桿26,第一連桿26的一端與第二連桿27的一端鉸接,第二連桿27的另一端與第一柔性臂支架30的側(cè)壁鉸接,第一柔性臂支架30的一端通過(guò)固定夾53與柔性臂31的第三臂31-3固接,第二柔性臂支架32的一端通過(guò)固定夾53與柔性臂31的第三臂31_3固接,第一柔性臂支架30的另一端與固定桿28鉸接,第二柔性臂支架32的另一端與固定桿28鉸接,柔性臂31的第一臂31-1固裝在固定桿28上,固定桿28的另一端固裝在支撐板5上;第三驅(qū)動(dòng)絲18的兩端均繞過(guò)第二導(dǎo)向柱13進(jìn)入到柔性臂31內(nèi)與柔性臂31的第三臂31-3固接;第四驅(qū)動(dòng)絲19的兩端均繞過(guò)第二導(dǎo)向柱13進(jìn)入到柔性臂31內(nèi)與柔性臂31的第四臂31-4固接,第三驅(qū)動(dòng)絲18的兩端的連線與第四驅(qū)動(dòng)絲19的兩端的連線垂直; 柔性臂31的第四臂31-4設(shè)在軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)33 —端的內(nèi)部且二者固接,軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)33的另一端內(nèi)裝有腕部連接桿34的一端且二者轉(zhuǎn)動(dòng)連接;第五驅(qū)動(dòng)絲20的一端繞過(guò)第三導(dǎo)向柱14穿過(guò)柔性臂31依次經(jīng)過(guò)第一組導(dǎo)向輪35徑向纏繞腕部連接桿34后固定在腕部連接桿34上,第五驅(qū)動(dòng)絲20的另一端繞過(guò)第三導(dǎo)向柱14穿過(guò)柔性臂31依次經(jīng)過(guò)第二組導(dǎo)向輪36徑向纏繞腕部連接桿34后固定在腕部連接桿34上,第一組導(dǎo)向輪35和第二組導(dǎo)向輪36分別裝在固定夾板37上,兩組固定夾板37分別裝在軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)33的外壁上且沿軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)33的水平中心軸線對(duì)稱設(shè)置;腕關(guān)節(jié)38由夾持鉗導(dǎo)向輪39和夾持鉗40制成一體構(gòu)成,腕部連接桿34的另ー端設(shè)有兩個(gè)安裝耳41,第一軸46沿腕部連接桿34的徑向穿過(guò)安裝耳41和夾持鉗導(dǎo)向輪39并固裝在安裝耳41上,第六驅(qū)動(dòng)絲21的兩端均繞過(guò)第三導(dǎo)向柱14依次穿過(guò)柔性臂31、兩個(gè)深溝球軸承42和腕部連接桿34后與腕關(guān)節(jié)38的夾持鉗導(dǎo)向輪39固接;夾持鉗40上各裝有第一手指43和第二手指44,第一驅(qū)動(dòng)絲16的兩端均繞過(guò)第一導(dǎo)向柱12依次穿過(guò)柔性臂31、兩個(gè)深溝球軸承42和腕部連接桿34后經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輥45與第一手指43固接;第二驅(qū)動(dòng)絲17的兩端均繞過(guò)第一導(dǎo)向柱12依次穿過(guò)柔性臂31、兩個(gè)深溝 球軸承42和腕部連接桿34后經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輥45與第二手指44固接,導(dǎo)向輥45套裝在第二軸47上且二者轉(zhuǎn)動(dòng)連接,第二軸47固定在夾持鉗的開(kāi)啟位置處。
具體實(shí)施方式
ニ 結(jié)合圖I和圖4說(shuō)明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式的機(jī)器人還包括固定軸48,夾持鉗40與第一手指43和第二手指44的連接方式是固定軸48穿過(guò)夾持鉗40且與夾持鉗導(dǎo)向輪39的徑向在同一直線上,第一手指43的末端設(shè)有第一連接環(huán)49上,第二手指44的末端設(shè)有第二連接環(huán)50上,第一連接環(huán)49和第二連接環(huán)50套裝在固定軸上,此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是第二電機(jī)和第三電機(jī)通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)絲和第二驅(qū)動(dòng)絲可以靈活的驅(qū)動(dòng)第一手指和第二手指,實(shí)現(xiàn)第一手指和第二手指的靈活運(yùn)動(dòng)。其它實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式的柔性臂31為鎳鈦諾材質(zhì)的柔性臂,此種材質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是保證一定剛度的前提下具有很大的彈性變形。其它實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖說(shuō)明2本實(shí)施方式,本實(shí)施方式的機(jī)器人還包括多個(gè)固定片51,柔性臂31內(nèi)裝有多個(gè)間隔設(shè)置的固定片51,每個(gè)固定片51上開(kāi)有若干個(gè)驅(qū)動(dòng)絲孔52。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是多個(gè)固定片51能夠?qū)︱?qū)動(dòng)絲很好的限位。其它實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一相同。工作原理所述驅(qū)動(dòng)箱2通過(guò)第一導(dǎo)軌與底座4相連,由固定于底座上的第一電機(jī)I來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)柔性臂在病人腹腔的深入伸出;第二電機(jī)6通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)絲16驅(qū)動(dòng)第一手指43開(kāi)合運(yùn)動(dòng);第三電機(jī)7通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)絲17驅(qū)動(dòng)第二手指44開(kāi)合運(yùn)動(dòng);第四電機(jī)8通過(guò)第三驅(qū)動(dòng)絲18驅(qū)動(dòng)柔性關(guān)節(jié)臂31的第三臂31-3俯仰運(yùn)動(dòng);第五電機(jī)9通過(guò)第四驅(qū)動(dòng)絲19驅(qū)動(dòng)柔性關(guān)節(jié)臂31的第四臂31-4橫擺運(yùn)動(dòng);第六電機(jī)10通過(guò)第五驅(qū)動(dòng)絲20驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)33進(jìn)行軸轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);第七電機(jī)11通過(guò)第六驅(qū)動(dòng)絲21驅(qū)動(dòng)腕關(guān)節(jié)38進(jìn)行俯仰運(yùn)動(dòng);第八電機(jī)22通過(guò)絲杠22和第二導(dǎo)軌25對(duì)第一連桿26和第二連桿27進(jìn)行前后方向驅(qū)動(dòng),從而使第一柔性支架30和第二柔性支架32運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)柔性臂31在Y方向的打開(kāi)。
權(quán)利要求
1.一種用于單孔腹腔微創(chuàng)手術(shù)的柔性臂機(jī)器人,其特征在于所述機(jī)器人包括第一電機(jī)(I)、驅(qū)動(dòng)箱(2)、第一導(dǎo)軌(3)、底座(4)、支撐板(5)、第二電機(jī)(6)、第三電機(jī)(7)、第四電機(jī)(8)、第五電機(jī)(9)、第六電機(jī)(10)、第七電機(jī)(11)、第一導(dǎo)向柱(12)、第二導(dǎo)向柱(13)、 第三導(dǎo)向柱(14)、第一驅(qū)動(dòng)絲(16)、第二驅(qū)動(dòng)絲(17)、第三驅(qū)動(dòng)絲(18)、第四驅(qū)動(dòng)絲(19)、 第五驅(qū)動(dòng)絲(20)、第六驅(qū)動(dòng)絲(21)、第一柔性臂支架(30)、柔性臂(31)、第二柔性臂支架(32)、軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(33)、腕部連接桿(34)、第一組導(dǎo)向輪(35)、第二組導(dǎo)向輪(36)、腕關(guān)節(jié) (38)、夾持鉗導(dǎo)向輪(39)、夾持鉗(40)、第一手指(43)、第二手指(44)、導(dǎo)向輥(45)、第一軸(46)、第二軸(47)、固定夾(53)、兩組固定夾板(37)、兩個(gè)安裝耳(41)、兩個(gè)深溝球軸承 (42)和六個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(15);第一電機(jī)(I)的輸出軸與驅(qū)動(dòng)箱(2)的側(cè)壁傳動(dòng)連接,驅(qū)動(dòng)箱(2)通過(guò)第一導(dǎo)軌(3) 在底座(4)上滑動(dòng);驅(qū)動(dòng)箱(2)內(nèi)還設(shè)有支撐板(5),支撐板(5)上依次平行設(shè)置第二電機(jī)¢)、第三電機(jī)(7)、第四電機(jī)(8)、第五電機(jī)(9)、第六電機(jī)(10)和第七電機(jī)(11),第一導(dǎo)向柱(12)、第二導(dǎo)向柱(13)和第三導(dǎo)向柱(14)設(shè)在支撐板(5)上,第二電機(jī)(6)、第三電機(jī)(7)、第四電機(jī)(8)、第五電機(jī)(9)、第六電機(jī)(10)和第七電機(jī)(11)的輸出軸上均裝有驅(qū)動(dòng)輪(15),第一驅(qū)動(dòng)絲(16)繞在第二電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上,第二驅(qū)動(dòng)絲(17)繞在第三電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上,第三驅(qū)動(dòng)絲(18)繞在第四電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上,第四驅(qū)動(dòng)絲(19)繞在第五電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上,第五驅(qū)動(dòng)絲(20)繞在第六電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上,第六驅(qū)動(dòng)絲(21)繞在第七電機(jī)輸出軸上的驅(qū)動(dòng)輪上;柔性臂(31)由第一臂(31-1)、第二臂(31-2)、第三臂(31-3)和第四臂(31_4)依次連接制成一體,第一臂(31-1)和第二臂(31-2)連接處開(kāi)有若干個(gè)方向一致的第一三角形開(kāi)口(31-5),第三臂(31-3)和第四臂(31-4)上各開(kāi)有一組方向一致的第二三角形開(kāi)口 (31-6),第三臂(31-3)上的一組第二三角形開(kāi)口(31-6)與第四臂(31_4)上的一組第二三角形開(kāi)口(31-6)之間的角度為90° ;驅(qū)動(dòng)箱(2)內(nèi)設(shè)有柔性臂支架傳動(dòng)機(jī)構(gòu),柔性臂支架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第八電機(jī)(22)、彈性聯(lián)軸器(22-1)、絲杠(23)、絲杠支座(23-1)、滑塊(24)、第二導(dǎo)軌(25)、第一連桿(26)、 第二連桿(27)和固定桿(28),第八電機(jī)(22)的輸出軸通過(guò)彈性聯(lián)軸器(22-1)與絲杠(23) 的一端傳動(dòng)連接,絲杠(23)的另一端穿過(guò)滑塊(24)與絲杠支座(23-1)轉(zhuǎn)動(dòng)連接,絲杠支座(23-1)固裝在支撐板(5)上,支撐板(5)上設(shè)有第二導(dǎo)軌(25),滑塊(24)的側(cè)壁與第二導(dǎo)軌(25)滑動(dòng)連接,滑塊(24)的底端面上水平設(shè)置第一連桿(26),第一連桿(26)的一端與第二連桿(27)的一端鉸接,第二連桿(27)的另一端與第一柔性臂支架(30)的側(cè)壁鉸接,第一柔性臂支架(30)的一端通過(guò)固定夾(53)與柔性臂(31)的第三臂(31-3)固接,第二柔性臂支架(32)的一端通過(guò)固定夾(53)與柔性臂(31)的第三臂(31-3)固接,第一柔性臂支架(30)的另一端與固定桿(28)鉸接,第二柔性臂支架(32)的另一端與固定桿(28) 鉸接,柔性臂(31)的第一臂(31-1)固裝在固定桿(28)上,固定桿(28)的另一端固裝在支撐板(5)上;第三驅(qū)動(dòng)絲(18)的兩端均繞過(guò)第二導(dǎo)向柱(13)進(jìn)入到柔性臂(31)內(nèi)與柔性臂(31) 的第三臂(31-3)固接;第四驅(qū)動(dòng)絲(19)的兩端均繞過(guò)第二導(dǎo)向柱(13)進(jìn)入到柔性臂(31) 內(nèi)與柔性臂(31)的第四臂(31-4)固接,第三驅(qū)動(dòng)絲(18)的兩端的連線與第四驅(qū)動(dòng)絲(19)的兩端的連線垂直;柔性臂(31)的第四臂(31-4)設(shè)在軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(33) —端的內(nèi)部且二者固接,軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(33)的另一端內(nèi)裝有腕部連接桿(34)的一端且二者轉(zhuǎn)動(dòng)連接;第五驅(qū)動(dòng)絲(20)的一端繞過(guò)第三導(dǎo)向柱(14)穿過(guò)柔性臂(31)依次經(jīng)過(guò)第一組導(dǎo)向輪(35)徑向纏繞腕部連接桿(34)后固定在腕部連接桿(34)上,第五驅(qū)動(dòng)絲(20)的另一端繞過(guò)第三導(dǎo)向柱(14)穿過(guò)柔性臂(31)依次經(jīng)過(guò)第二組導(dǎo)向輪(36)徑向纏繞腕部連接桿(34)后固定在腕部連接桿(34)上,第一組導(dǎo)向輪(35)和第二組導(dǎo)向輪(36)分別裝在固定夾板(37)上,兩組固定夾板(37)分別裝在軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(33)的外壁上且沿軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(33) 的水平中心軸線對(duì)稱設(shè)置;腕關(guān)節(jié)(38)由夾持鉗導(dǎo)向輪(39)和夾持鉗(40)制成一體構(gòu)成,腕部連接桿(34)的另一端設(shè)有兩個(gè)安裝耳(41),第一軸(46)沿腕部連接桿(34)的徑向穿過(guò)安裝耳(41)和夾持鉗導(dǎo)向輪(39)并固裝在安裝耳(41)上,第六驅(qū)動(dòng)絲(21)的兩端均繞過(guò)第三導(dǎo)向柱(14) 依次穿過(guò)柔性臂(31)、兩個(gè)深溝球軸承(42)和腕部連接桿(34)后與腕關(guān)節(jié)(38)的夾持鉗導(dǎo)向輪(39)固接;夾持鉗(40)上各裝有第一手指(43)和第二手指(44),第一驅(qū)動(dòng)絲(16)的兩端均繞過(guò)第一導(dǎo)向柱(12)依次穿過(guò)柔性臂(31)、兩個(gè)深溝球軸承(42)和腕部連接桿(34)后經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輥(45)與第一手指(43)固接;第二驅(qū)動(dòng)絲(17)的兩端均繞過(guò)第一導(dǎo)向柱(12)依次穿過(guò)柔性臂(31)、兩個(gè)深溝球軸承(42)和腕部連接桿(34)后經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輥(45)與第二手指 (44)固接,導(dǎo)向輥(45)套裝在第二軸(47)上且二者轉(zhuǎn)動(dòng)連接,第二軸(47)固定在夾持鉗的開(kāi)啟位置處。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于單孔腹腔微創(chuàng)手術(shù)的柔性臂機(jī)器人,其特征在于所述機(jī)器人還包括固定軸(48),夾持鉗(40)與第一手指(43)和第二手指(44)的連接方式是固定軸(48)穿過(guò)夾持鉗(40)且與夾持鉗導(dǎo)向輪(39)的徑向在同一直線上,第一手指(43)的末端設(shè)有第一連接環(huán)(49)上,第二手指(44)的末端設(shè)有第二連接環(huán)(50)上,第一連接環(huán) (49)和第二連接環(huán)(50)套裝在固定軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述用于單孔腹腔微創(chuàng)手術(shù)的柔性臂機(jī)器人,其特征在于柔性臂(31)為鎳鈦諾材質(zhì)的柔性臂。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于單孔腹腔微創(chuàng)手術(shù)的柔性臂機(jī)器人,其特征在于所述機(jī)器人還包括多個(gè)固定片(51),柔性臂(31)內(nèi)裝有多個(gè)間隔設(shè)置的固定片(51),每個(gè)固定片 (51)上開(kāi)有若干個(gè)驅(qū)動(dòng)絲孔(52)。
全文摘要
用于單孔腹腔微創(chuàng)手術(shù)的柔性臂機(jī)器人,它涉及一種微創(chuàng)手術(shù)的機(jī)器人。該機(jī)器人為解決現(xiàn)有的內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)中患者皮膚切口較多,手術(shù)機(jī)器人的體積較大問(wèn)題。所述驅(qū)動(dòng)箱通過(guò)第一導(dǎo)軌與底座相連,由固定于底座上的第一電機(jī)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)柔性臂在病人腹腔的深入伸出;第二電機(jī)通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)絲驅(qū)動(dòng)第一手指開(kāi)合運(yùn)動(dòng);第三電機(jī)通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)絲驅(qū)動(dòng)第二手指開(kāi)合運(yùn)動(dòng);第四電機(jī)通過(guò)第三驅(qū)動(dòng)絲驅(qū)動(dòng)柔性關(guān)節(jié)臂的第三臂俯仰運(yùn)動(dòng);第五電機(jī)通過(guò)第四驅(qū)動(dòng)絲驅(qū)動(dòng)柔性關(guān)節(jié)臂的第四臂橫擺運(yùn)動(dòng);第六電機(jī)通過(guò)第五驅(qū)動(dòng)絲驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)進(jìn)行軸轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);第七電機(jī)通過(guò)第六驅(qū)動(dòng)絲驅(qū)動(dòng)腕關(guān)節(jié)進(jìn)行俯仰運(yùn)動(dòng);第八電機(jī)通過(guò)絲杠和第二導(dǎo)軌對(duì)第一連桿和第二連桿進(jìn)行前后方向驅(qū)動(dòng),從而使第一柔性支架和第二柔性支架運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明用于單孔腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)。
文檔編號(hào)A61B19/00GK102697564SQ20121020421
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者杜志江, 楊文龍, 董為, 韓大為 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)