CN104605943A - 一种模块化手术器械驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模块化手术器械驱动装置，包括安装支架、用于向手术器械提供驱动力的动力源、用于传递驱动力的传动组件以及用于变换手术器械与传动组件接合状态的离合装置，所述动力源与传动组件对应设有若干组；通过将动力源、传动组件、离合装置及安装支架封装为标准模块，实现了手术器械的快速安装和拆卸，使驱动装置与手术机器人的其他组件系统保持相对独立，还能兼容连杆传动型手术器械和钢丝传动型手术器械，拓展了手术器械驱动种类，适用范围广。

Description

一种模块化手术器械驱动装置
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种用于腹腔镜微创手术中的模块化手术器械驱动装置。
背景技术
微创手术机器人系统通过微小手术切口，运用精密手术机械臂及多自由度手术器械完成病变组织的切割、烧蚀和缝合等操作。与传统微创腹腔镜手术器械相比，微创机器人手术器械通常具有多个主动关节，通过钢丝或连杆机构将驱动电机力矩传递到手术器械末端。美国的达芬奇微创手术机器人搭配了多种微创手术器械，完成各类腹腔手术操作。由于手术器械使用前需通过严格的消毒处理，手术器械通常与驱动装置独立分开，在小型化手术机器人的设计中对通用的手术器械驱动模块提出了更为严格的要求。
实现模块化、功能独立的手术器械驱动装置，要求体积和质量较小，方便实现通用手术器械的快速安装和拆卸，要求与多种类型不同运动自由度的微创手术器械兼容性好，方便实现手术机器人的功能扩展。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种便于集成与兼容、可实现手术器械驱动种类拓展的模块化手术器械驱动装置。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种模块化手术器械驱动装置，包括安装支架、用于向手术器械提供驱动力的动力源、用于传递驱动力的传动组件以及用于变换手术器械与传动组件接合状态的离合装置，所述动力源与传动组件对应设有若干组；所述安装支架主要由基座及安装导轨组成，所述安装导轨设置在基座上平面上，所述动力源设置在基座下平面上；所述传动组件主要由输入轴同步轮、输出轴同步轮、同步带、转轴及卡盘组成，所述输入轴同步轮设置在动力源的输出轴上，所述输出轴同步轮设置在转轴上，所述转轴设置在基座上并可沿转轴轴线旋转，所述同步带对应套装在输入轴同步轮与输出轴同步轮上，所述卡盘设置在转轴顶部；所述离合装置主要由拉杆、拨片、弹簧及限位器组成，所述拉杆设置在基座上并可上下移动，所述弹簧套设在拉杆上，所述拨片设置在拉杆上端且同时卡嵌在各卡盘上，所述限位器设置在拉杆下端。
进一步，所述基座上设有用于安装动力源的安装孔，所述安装孔为腰圆形孔。
进一步，所述卡盘上设有凸台Ⅰ与凸台Ⅱ，所述凸台Ⅰ上设有用于安装手术器械的安装接口，所述凸台Ⅱ上设有卡槽，所述卡槽上设有用于卡嵌拨片的弹性挡圈。
进一步，所述拉杆上端设有用于隔挡拨片的凸缘，下端设有用于安装限位器的螺纹。
进一步，所述动力源为轻型扁平电机。
进一步，所述凸台Ⅰ上的安装接口为腰圆形孔。
进一步，所述限位器上设有拉环。
本发明的有益效果在于：该驱动装置结构简单，拆装、维修方便，通过将动力源、传动组件、离合装置及安装支架进行封装，实现了手术器械驱动装置的模块化；体积和质量较小，功能独立，可与多种类型不同运动自由度的微创手术器械兼容，拓展了手术器械驱动种类，适用范围广。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的正视图(去除安装导轨)；
图3为本发明与手术器械的安装状态示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图所示，本发明的模块化手术器械驱动装置，包括安装支架、用于向手术器械12提供驱动力的动力源1、用于传递驱动力的传动组件以及用于变换手术器械12与传动组件接合状态的离合装置，所述动力源1与传动组件对应设有若干组；所述安装支架主要由基座2及安装导轨3组成，所述安装导轨3设置在基座2的上平面上，所述动力源1设置在基座2的下平面上；所述传动组件主要由输入轴同步轮4、输出轴同步轮5、同步带、转轴6及卡盘7组成，所述输入轴同步轮4设置在动力源1的输出轴上，所述输出轴同步轮5设置在转轴6上，所述转轴6设置在基座2上并可沿转轴轴线旋转，所述同步带对应套装在输入轴同步轮4与输出轴同步轮5上，所述卡盘7设置在转轴6顶部；所述离合装置主要由拉杆8、拨片9、弹簧10及限位器11组成，所述拉杆8设置在基座2上并可上下移动，所述弹簧10套设在拉杆8上，所述拨片9设置在拉杆8上端且同时卡嵌在各卡盘7上，所述限位器11设置在拉杆8下端。
本实施例中包含四组动力源1与传动组件，用以匹配具有4个主动关节的手术器械12，安装导轨3固定于基座2上，用于提供手术器械12安装时的定位轨道；当然，手术器械主动关节数量不同时，动力源1与传动组件数量应做相应调整。通过将动力源、传动组件、离合装置及安装支架封装为标准模块，可使驱动装置与手术机器人的其他组件系统(如手术器械、手术机器人持械臂等)保持相对独立，同时还能兼容连杆传动型手术器械和钢丝传动型手术器械。
具体的，卡盘7套设在转轴6上随转轴6做旋转运动，同时还可沿转轴6轴线方向上下移动；动力源1通过同步带将动力传递至输出轴同步轮5，转动的输出轴同步轮5再通过转轴6将动力传递给安装在卡盘7上方的手术器械12，实现手术器械12中各主动关节动力的传递。拨片9插在卡盘7上，拉杆8依次穿过拨片9、弹簧10和基座2后与限位器11连接；在弹簧10的簧力作用下，拨片9向上运动，同时带动卡盘7同步向上，至限位器11与基座2接触，实现卡盘7与手术器械12的接合；拉杆8在外力作用下向下运动，迫使拨片9同步向下运动，拨片9推动卡盘7向下运动，实现卡盘7与手术器械12的分离。
作为上述方案的进一步改进，所述基座2上设有用于安装动力源1的安装孔21，所述安装孔21为腰圆形孔，方便调节输入轴同步轮4和输出轴同步轮5之间的间距，保持同步带适当张紧。
作为上述方案的进一步改进，所述卡盘7上设有凸台Ⅰ71与凸台Ⅱ72，所述凸台Ⅰ71上设有用于安装手术器械12的安装接口，所述凸台Ⅱ72上设有卡槽，所述卡槽上设有用于卡嵌拨片9的弹性挡圈；具体的，本实施例中的卡盘7为上大下小的台阶形，不仅结构简单，便于加工，同时有利于设置安装接口，方便手术器械12的安装，设置弹性挡圈，可限定拨片9的移动距离。所述凸台Ⅰ71上的安装接口为腰圆形孔，便于调节手术器械12安装位置。
本实施例中，所述拉杆8上端设有用于隔挡拨片9的凸缘，下端设有用于安装限位器11的螺纹；该结构可简化设备的安装过程。
本实施例中，所述动力源1为轻型扁平电机，可有效减小驱动装置质量和体积，适于模块化。
作为上述方案的进一步改进，所述限位器11上设有拉环13，便于操作。
该驱动装置的安装步骤为：
1)下拉拉环13，通过拉杆8迫使卡盘7向下运动；
2)推动手术器械12沿安装导轨3滑动，直至卡盘7回转中心与手术器械12的输入接口中心对齐；
3)移除对拉环13的下拉作用力，通过弹簧10推动卡盘7向上运动，直至手术器械输入接口嵌入卡盘7的腰圆孔内，从而完成手术器械的安装。
该驱动装置的拆除步骤为：
1)下拉拉环13，直至卡盘7与手术器械脱开结合；
2)保持拉环13下拉状态，同时沿安装导轨3推动手术器械12，直至手术器械12与驱动装置完全分开，完成手术器械的拆除。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种模块化手术器械驱动装置，其特征在于：包括安装支架、用于向手术器械提供驱动力的动力源、用于传递驱动力的传动组件以及用于变换手术器械与传动组件接合状态的离合装置，所述动力源与传动组件对应设有若干组；所述安装支架主要由基座及安装导轨组成，所述安装导轨设置在基座上平面上，所述动力源设置在基座下平面上；所述传动组件主要由输入轴同步轮、输出轴同步轮、同步带、转轴及卡盘组成，所述输入轴同步轮设置在动力源的输出轴上，所述输出轴同步轮设置在转轴上，所述转轴设置在基座上并可沿转轴轴线旋转，所述同步带对应套装在输入轴同步轮与输出轴同步轮上，所述卡盘设置在转轴顶部；所述离合装置主要由拉杆、拨片、弹簧及限位器组成，所述拉杆设置在基座上并可上下移动，所述弹簧套设在拉杆上，所述拨片设置在拉杆上端且同时卡嵌在各卡盘上，所述限位器设置在拉杆下端。
2.根据权利要求1所述的模块化手术器械驱动装置，其特征在于：所述基座上设有用于安装动力源的安装孔，所述安装孔为腰圆形孔。
3.根据权利要求1所述的模块化手术器械驱动装置，其特征在于：所述卡盘上设有凸台Ⅰ与凸台Ⅱ，所述凸台Ⅰ上设有用于安装手术器械的安装接口，所述凸台Ⅱ上设有卡槽，所述卡槽上设有用于卡嵌拨片的弹性挡圈。
4.根据权利要求1所述的模块化手术器械驱动装置，其特征在于：所述拉杆上端设有用于隔挡拨片的凸缘，下端设有用于安装限位器的螺纹。
5.根据权利要求1所述的模块化手术器械驱动装置，其特征在于：所述动力源为轻型扁平电机。
6.根据权利要求3所述的模块化手术器械驱动装置，其特征在于：所述凸台Ⅰ上的安装接口为腰圆形孔。
7.根据权利要求4所述的模块化手术器械驱动装置，其特征在于：所述限位器上设有拉环。
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