本發(fā)明涉及手術(shù)機器人的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微創(chuàng)手術(shù)機器人。

背景技術(shù)：

手術(shù)機器人，尤其是微創(chuàng)手術(shù)機器人，由于活動空間小，因此，自身尺寸不能太大?，F(xiàn)有的微創(chuàng)手術(shù)機器人為了控制方便，往往需要設(shè)置多套控制機構(gòu)，以實現(xiàn)機器人的機器手的各個方向的靈活控制，比如需要對機器手的移動、彎曲及機器手前端的夾鉗等設(shè)備的單獨控制。一般而言，機器手的每個動作均需要對應(yīng)一套控制機構(gòu)，控制越精細(xì)，控制機構(gòu)越多，控制越復(fù)雜，不利于機器手的小型化和簡單化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種微創(chuàng)手術(shù)機器人，利用相互套接的外軟軸和內(nèi)軟軸，可以實現(xiàn)機器手的三種動作，而不需要單獨設(shè)置三個控制機構(gòu)，簡化了微創(chuàng)機械手結(jié)構(gòu)，通過驅(qū)動輪組件可以方便地對機器手進行控制。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種微創(chuàng)手術(shù)機器人，包括微創(chuàng)機械手結(jié)構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)，所述微創(chuàng)機械手結(jié)構(gòu)包括固定部、機器手和驅(qū)動機構(gòu)，所述固定部開設(shè)有通孔，所述機器手包括夾鉗和中空條形且具有彈性的臂本體，所述臂本體的外端從所述通孔穿出且與所述夾鉗的中部鉸接，所述夾鉗的內(nèi)端通過連桿連接有推拉件，當(dāng)推拉所述推拉件時，所述夾鉗相應(yīng)的打開或夾緊，所述驅(qū)動機構(gòu)包括內(nèi)軟軸、外軟軸和驅(qū)動輪組件，所述外軟軸為中空結(jié)構(gòu)且套接于所述內(nèi)軟軸外，所述外軟軸的第一端穿入所述臂本體中且與所述臂本體的外端連接，所述內(nèi)軟軸的第一端從所述外軟軸的第一端伸出且通過絲桿傳動機構(gòu)與所述推拉件連接，所述驅(qū)動輪組件包括第一驅(qū)動部件、第二驅(qū)動部件和移動機構(gòu)，所述第一驅(qū)動部件與所述外軟軸的第二端連接，所述第二驅(qū)動部件與所述內(nèi)軟軸的第二端連接，所述第一驅(qū)動部件和所述第二驅(qū)動部件均設(shè)置于支架上，所述支架與所述移動機構(gòu)的移動端固定；所述臂本體的兩側(cè)的抗彎曲強度不一致和/或所述外軟軸的第一端與所述臂本體的連接處偏向所述臂本體的一側(cè)。

其中，所述第二驅(qū)動部件包括位于所述第一驅(qū)動部件后側(cè)的第二驅(qū)動電機，所述內(nèi)軟軸的第二端與所述第二驅(qū)動電機的輸出軸通過連接件連接。

其中，所述第一驅(qū)動部件包括套設(shè)并固定于所述外軟軸外的第一驅(qū)動輪和驅(qū)動所述第一驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動的第一驅(qū)動電機。

其中，所述第一驅(qū)動輪的中部凸出形成支撐軸，所述支撐軸可轉(zhuǎn)動的與所述支架連接，所述支撐軸中部呈中空狀，所述支撐軸套設(shè)并固定于所述外軟管的第二端外。

其中，所述第一驅(qū)動電機固定于所述支架，且所述第一驅(qū)動電機的輸出軸連接有主動輪，所述主動輪驅(qū)動所述第一驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動。

其中，所述主動輪和所述第一驅(qū)動輪之間為齒輪嚙合傳動，或摩擦輪傳動，或所述主動輪和所述第一驅(qū)動輪通過皮帶傳動。

其中，所述移動機構(gòu)包括可在底座上滑動的滑動件和固定于所述底座上的第三驅(qū)動電機，所述第三驅(qū)動電機和所述滑動件之間通過絲桿螺母機構(gòu)傳動，所述支架固定于所述滑動件上。

其中，所述微創(chuàng)機械手結(jié)構(gòu)還包括預(yù)緊件，所述預(yù)緊件包括滑套和彈簧，所述固定部的內(nèi)部開設(shè)有滑槽，滑槽沿所述臂本體的伸出方向開設(shè)，所述滑套只沿所述滑槽滑動，所述滑套套設(shè)于所述臂本體的內(nèi)端外且與所述臂本體之間通過所述彈簧連接。

其中，所述彈簧為筒狀的螺旋彈簧，所述彈簧套設(shè)于所述臂本體外且位于所述滑套內(nèi)，所述彈簧的一端與所述臂本體固定，另一端固定有限位塊，所述滑套上開設(shè)有與所述滑槽同向的第一限位槽，所述限位塊卡入所述第一限位槽。

其中，所述臂本體的內(nèi)端的外側(cè)凸設(shè)有卡接部，所述卡接部上開設(shè)有固定孔，所述彈簧的一端插入所述固定孔中。

有益效果：本發(fā)明提供了一種微創(chuàng)手術(shù)機器人，包括微創(chuàng)機械手結(jié)構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)，所述微創(chuàng)機械手結(jié)構(gòu)包括固定部、機器手和驅(qū)動機構(gòu)，所述固定部開設(shè)有通孔，所述機器手包括夾鉗和中空條形且具有彈性的臂本體，所述臂本體的外端從所述通孔穿出且與所述夾鉗的中部鉸接，所述夾鉗的內(nèi)端通過連桿連接有推拉件，當(dāng)推拉所述推拉件時，所述夾鉗相應(yīng)的打開或夾緊，所述驅(qū)動機構(gòu)包括內(nèi)軟軸、外軟軸和驅(qū)動輪組件，所述外軟軸為中空結(jié)構(gòu)且套接于所述內(nèi)軟軸外，所述外軟軸的第一端穿入所述臂本體中且與所述臂本體的外端連接，所述內(nèi)軟軸的第一端從所述外軟軸的第一端伸出且通過絲桿傳動機構(gòu)與所述推拉件連接，所述驅(qū)動輪組件包括第一驅(qū)動部件、第二驅(qū)動部件和移動機構(gòu)，所述第一驅(qū)動部件與所述外軟軸的第二端連接，所述第二驅(qū)動部件與所述內(nèi)軟軸的第二端連接，所述第一驅(qū)動部件和所述第二驅(qū)動部件均設(shè)置于支架上，所述支架與所述移動機構(gòu)的移動端固定；所述臂本體的兩側(cè)的抗彎曲強度不一致和/或所述外軟軸的第一端與所述臂本體的連接處偏向所述臂本體的一側(cè)。通過移動機構(gòu)拉動外軟軸和內(nèi)軟軸時，可以使得臂本體的外端受到拉力而彎曲；通過第二驅(qū)動部件驅(qū)動內(nèi)軟軸在外軟軸內(nèi)轉(zhuǎn)動時，可以帶動絲桿傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動，從而帶動推拉件推拉夾鉗，實現(xiàn)夾緊或打開；通過第一驅(qū)動部件和第二驅(qū)動部件配合驅(qū)動內(nèi)軟軸和外軟軸同步轉(zhuǎn)動時，可以帶動機器手轉(zhuǎn)動到不同的角度，調(diào)整彎曲后的機器手的外端的位置。因此，利用相互套接的外軟軸和內(nèi)軟軸，可以實現(xiàn)機器手的三種動作，不需要單獨設(shè)置三個控制機構(gòu)，簡化了微創(chuàng)機械手結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施例1提供的微創(chuàng)手術(shù)機器人的微創(chuàng)機械手結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的實施例1提供的臂本體和夾鉗的爆炸圖。

圖3是本發(fā)明的實施例1提供的微創(chuàng)手術(shù)機器人的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的實施例1提供的驅(qū)動輪組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明的實施例1提供的固定部剖視后與機器手的裝配示意圖。

圖6是本發(fā)明的實施例1提供的預(yù)緊件和固定部的爆炸圖。

圖7是本發(fā)明的實施例1提供的預(yù)計件和臂本體的爆炸圖。

圖8是本發(fā)明的實施例1提供的微創(chuàng)機械手結(jié)構(gòu)在機器手彎曲時的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：

1-固定部，11-通孔，12-滑槽，121-第二限位槽，2-機器手，21-夾鉗，22-臂本體，221-開槽，222-卡接部，23-推拉件，3-驅(qū)動機構(gòu)，31-內(nèi)軟軸，32-外軟軸，33-驅(qū)動輪組件，331-第一驅(qū)動部件，3311-第一驅(qū)動輪，3312-第一驅(qū)動電機，3313-主動輪，332-第二驅(qū)動部件，333-移動機構(gòu)，3331-滑動件，3332第三驅(qū)動電機，334-支架，4-預(yù)緊件，41-滑套，411-第一限位槽，42-彈簧，43-限位塊。

具體實施方式

為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達到的技術(shù)效果更加清楚，下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實施例1

如圖1-圖8所示，本實施例提供了一種微創(chuàng)手術(shù)機器人，包括微創(chuàng)機械手結(jié)構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)，微創(chuàng)機械手結(jié)構(gòu)包括固定部1、機器手2，固定部1開設(shè)有通孔11，機器手2包括夾鉗21和中空條形且具有彈性的臂本體22，臂本體22的外端從通孔11穿出且與夾鉗21的中部鉸接，夾鉗21的內(nèi)端通過連桿連接有推拉件23，當(dāng)推拉推拉件23時，夾鉗21相應(yīng)的打開或夾緊；驅(qū)動機構(gòu)3包括內(nèi)軟軸31、外軟軸32和驅(qū)動輪組件33，外軟軸32為中空結(jié)構(gòu)且套接于內(nèi)軟軸31外，外軟軸32的第一端穿入臂本體22中且與臂本體22的外端連接，內(nèi)軟軸31的第一端從外軟軸32的第一端伸出且通過絲桿傳動機構(gòu)與推拉件23連接，驅(qū)動輪組件33包括第一驅(qū)動部件331、第二驅(qū)動部件332和移動機構(gòu)333，第一驅(qū)動部件331與外軟軸32的第二端連接，第二驅(qū)動部件332與內(nèi)軟軸31的第二端連接，第一驅(qū)動部件331和第二驅(qū)動部件332均設(shè)置于支架334上，支架334與移動機構(gòu)333的移動端固定。本實施例中，臂本體22的兩側(cè)的抗彎曲強度不一致，因此，在臂本體22的外端收到向內(nèi)的拉力時，臂本體22會朝抗彎曲強度低的一側(cè)彎曲。在控制外軟軸32和內(nèi)軟軸31時，通過移動機構(gòu)33移動支架334，拉動外軟軸32和內(nèi)軟軸31，可以使得臂本體22的外端受到拉力而彎曲；通過第二驅(qū)動部件332控制內(nèi)軟軸31在外軟軸32內(nèi)轉(zhuǎn)動時，可以帶動絲桿傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動，從而帶動推拉件23推拉夾鉗21，實現(xiàn)夾緊或打開；通過第一驅(qū)動部件331和第二驅(qū)動部件332配合控制內(nèi)軟軸31和外軟軸32同步轉(zhuǎn)動時，可以帶動機器手2轉(zhuǎn)動到不同的角度，可以調(diào)整彎曲后的機器手21的外端的位置，即調(diào)整夾鉗21的位置。因此，利用相互套接的外軟軸32和內(nèi)軟軸31，可以實現(xiàn)機器手2的三種動作，又不需要單獨設(shè)置三個控制機構(gòu)，簡化了微創(chuàng)機械手結(jié)構(gòu)。

具體而言，第二驅(qū)動部件332包括位于第一驅(qū)動部件331后側(cè)的第二驅(qū)動電機，內(nèi)軟軸31的第二端與第二驅(qū)動電機的輸出軸通過連接件連接。當(dāng)?shù)诙?qū)動電機轉(zhuǎn)動時，帶動內(nèi)軟軸31轉(zhuǎn)動，而外軟軸32保持不動，從而控制內(nèi)軟軸31在外軟軸32中轉(zhuǎn)動，帶動推拉件23移動。連接于內(nèi)軟軸31和第二驅(qū)動電機之間的連接件可以是萬向節(jié)或聯(lián)軸器等，允許兩者具有一定的錯位。

第一驅(qū)動部件331包括套設(shè)并固定于外軟軸32外的第一驅(qū)動輪3311和驅(qū)動第一驅(qū)動輪3311轉(zhuǎn)動的第一驅(qū)動電機3312。通過第一驅(qū)動電機3312帶動第一驅(qū)動輪3311轉(zhuǎn)動，而帶動穿入第一驅(qū)動輪3311內(nèi)部的外軟軸32轉(zhuǎn)動。當(dāng)?shù)谝或?qū)動電機3312和第二驅(qū)動電機配合轉(zhuǎn)動，使得外軟軸32和內(nèi)軟軸31同步轉(zhuǎn)動時，即可實現(xiàn)機械臂2的整體轉(zhuǎn)動。

為了便于第一驅(qū)動輪3311和支架334之間連接，第一驅(qū)動輪3311的中部凸出形成支撐軸，支撐軸可轉(zhuǎn)動的與支架334連接，支撐軸中部呈中空狀，支撐軸套設(shè)并固定于外軟管的第二端外。通過支撐軸，既實現(xiàn)第一驅(qū)動輪3311和支架連接，又允許外軟管32和第一驅(qū)動輪3311很好的固定。具體而言，可以通過銷釘?shù)冉Y(jié)構(gòu)將外軟管32和支撐軸固定。為了便于驅(qū)動第一驅(qū)動輪3311轉(zhuǎn)動，第一驅(qū)動電機3312固定于支架334，且第一驅(qū)動電機3312的輸出軸連接有主動輪3313，主動輪3313驅(qū)動第一驅(qū)動輪3311轉(zhuǎn)動，使得第一驅(qū)動電機3312和主動輪3313均位于第一驅(qū)動輪3311的一側(cè)，不會從第一驅(qū)動輪3311中穿出的外軟管32造成影響。主動輪3313和第一驅(qū)動輪3311之間可以為齒輪嚙合傳動，傳動可靠，便于控制。此外，當(dāng)主動輪3313和第一驅(qū)動輪3311之間受力不大時，也可以采用摩擦輪傳動，通過皮帶傳動，皮帶可以優(yōu)選為同步帶，避免打滑，控制更可靠。

內(nèi)軟軸31和外軟軸32通過移動機構(gòu)333和支架334配合移動，移動機構(gòu)333包括可在底座上滑動的滑動件3331和固定于底座上的第三驅(qū)動電機3332，第三驅(qū)動電機3332和滑動件3331之間通過絲桿螺母機構(gòu)傳動，支架334固定于滑動件3331上。第一驅(qū)動機構(gòu)3332和絲桿螺母機構(gòu)配合控制滑動件3331和支架334的移動，絲桿螺母機構(gòu)控制精準(zhǔn)，有利于提高機器手2的控制精度。

為了使得臂本體22的兩側(cè)的抗彎曲強度不一致，本實施例中，臂本體22的兩側(cè)開設(shè)有間距不一致的開槽221，通過開槽221的間距來改變臂本體22在此處的抗彎曲強度。此種方式加工簡單，容易控制兩側(cè)的開槽221的間距，比較方便控制臂本體22整體的彎曲角度，利于控制夾鉗21的位置。并且，開槽221本身可以增大臂本體22的孔隙，與未開設(shè)卡槽相比，可以允許臂本體22彎曲更大的角度。也可以只是臂本體22的一側(cè)開設(shè)開槽221，另一側(cè)不開設(shè)開槽221，也可使得臂本體21的外端向開設(shè)開槽221的一側(cè)彎曲。

本實施例的機器手2結(jié)構(gòu)，還包括預(yù)緊件4，預(yù)緊件4包括滑套41和彈簧42，固定部1的內(nèi)部開設(shè)有滑槽12，滑槽12沿臂本體22的伸出方向開設(shè)，滑套41容置于滑槽12內(nèi)，滑套41套設(shè)于臂本體22的內(nèi)端外且與臂本體22之間通過彈簧42連接。預(yù)緊件4用于連接固定部1和臂本體22，滑套41被滑槽12限位后，只能沿著滑槽12移動，滑套41通過彈簧42和臂本體22連接后，臂本體22也跟隨滑套41在滑槽12中滑動。彈簧42還為臂本體22提供了預(yù)緊力，臂本體22在滑套41中的軸向轉(zhuǎn)動方向收到彈簧42的限制，可以保持臂本體22和滑套41之間軸向轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定性

為了更好的固定彈簧42，本實施中，彈簧42為筒狀的螺旋彈簧，彈簧42套設(shè)于臂本體22外且位于滑套41內(nèi)，彈簧42的一端與臂本體22固定，另一端固定有限位塊43，滑套41上開設(shè)有與滑槽12同向的第一限位槽411，限位塊43卡入第一限位槽411，使得彈簧42的端部無法在限位塊43上轉(zhuǎn)動，只能沿第一限位槽411滑動。當(dāng)外軟軸32和內(nèi)軟軸31同步轉(zhuǎn)動，帶動臂本體22轉(zhuǎn)動時，臂本體22會帶動彈簧42的連接端旋轉(zhuǎn)，由于彈簧42的另一端無法旋轉(zhuǎn)，因此彈簧42在伸縮的過程中長度會變化，從而帶動限位塊43沿著第一限位槽411滑動。

為了簡化結(jié)構(gòu)，可以將限位塊43凸出第一限位槽411，在滑槽12的內(nèi)壁開設(shè)與第一限位槽411同向的第二限位槽121，限位塊43卡入第二限位槽121，使得限位塊43可以對滑套41限位，避免滑套41在滑槽12內(nèi)轉(zhuǎn)動，使得滑套41只能沿滑槽12滑動。

為了方便地將彈簧42和臂本體22之間固定，臂本體22的內(nèi)端的外側(cè)凸設(shè)有卡接部222，卡接部222上開設(shè)有固定孔，彈簧42的一端插入固定孔中。本實施例中，卡接部222沿第一限位槽411方向的兩端均固定有彈簧42，且兩端的彈簧42彼此反向的與卡接部222固定。兩端的彈簧42可以分別從卡接部222的相反的方向提供預(yù)緊力，保持臂本體22在軸向轉(zhuǎn)動方向的穩(wěn)定。相應(yīng)的，兩個彈簧42的遠離卡接部222的一端均固定有限位塊43，兩個限位塊43均卡入限位槽411，且分別位于限位槽411的兩端，為彈簧42提供一個初始的預(yù)緊力。當(dāng)然，也可以只設(shè)置一個彈簧42，但是需要將彈簧42的中部與卡接部222之間牢固固定，比如，在卡接部222上開設(shè)沿著臂本體22軸向方向的固定孔，彈簧42的中部從此固定孔中穿過，也可以保證彈簧42可以對臂本體22在軸向轉(zhuǎn)動方向的兩個方向均具有預(yù)緊力。

實施例2

在實施例1的基礎(chǔ)上，與實施例1不同的是，本實施例為了使得臂本體的兩側(cè)的抗彎曲強度不一致，也可以通過材料本身的抗彎曲強度來改變。可以將臂本體由至少兩種材料混合制成，且臂本體兩側(cè)的材料的抗彎曲強度不一致。比如將臂本體分為兩側(cè)，每側(cè)均為半圓柱形的半體，兩側(cè)的半體合成臂本體，當(dāng)兩側(cè)的半體本身的抗彎曲強度不一致即可。即使臂本體兩側(cè)的材料一致，也可以通過在其中某一側(cè)中增加一些抗彎曲性比較強的材料的方式，改變兩側(cè)材料的一致性。

實施例3

在實施例1的基礎(chǔ)上，與實施例1不同的是，外軟軸32的第一端與臂本體22的連接處偏向臂本體22的一側(cè)。當(dāng)外軟軸向內(nèi)拉時，臂本體22兩側(cè)的受力不一致，因此，臂本體22也可彎曲，達到機器手彎曲的目的。

以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。