CN106344161A - 一种脊柱微创手术机器人末端工具快换机构 - Google Patents

一种脊柱微创手术机器人末端工具快换机构 Download PDF

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Abstract

一种脊柱微创手术机器人末端工具快换机构，它涉及一种脊柱微创手术机器人末端工具，以解决现有脊柱微创手术器械末端工具更换频繁，而工业环境用的快换装置要么不适用于脊柱微创手术，要么存在定位精度低和快换时间长的问题，它包括安装座、快换接头和锁紧组件；快换接头插装在安装座上且二者通过锁紧组件连接；安装座上加工有插槽，快换接头上设有与插槽配合设置且插装于插槽的插接部，安装座的与插槽相对的侧面还加工有单斜面，快换接头上设有与单斜面相配合接触的对接部。本发明用于脊柱微创手术。

Description

一种脊柱微创手术机器人末端工具快换机构
技术领域
本发明涉及一种脊柱微创手术机器人末端工具，具体涉及一种脊柱微创手术机器人末端工具V块快换机构。属于微创手术机器人领域。
背景技术
在脊柱微创手术中，医生面临手术复杂度高、器械更换频繁等问题，这给脊柱手术带来巨大挑战。为了克服以上问题，很多研究机构利用机器人辅助医生手术并将末端工具采用快换的方式实现切换，使机器人自动更换不同的末端执行器或外围设备，进而使机器人的应用更具柔性。目前的工具快换装置种类繁多，但大多数是应用于工业环境中，在医疗领域并不适用，比如液压类快换装置等，即使有些快换装置可以应用于医疗领域，但是价格大都非常昂贵，定位精度低，快换时间长。因此，针对脊柱微创手术机器人实际临床需求开发一个快换装置势在必行。
发明内容
本发明提出一种脊柱微创手术机器人末端工具快换机构，以解决现有脊柱微创手术器械末端工具更换频繁，而工业环境用的快换装置要么不适用于脊柱微创手术，要么存在定位精度低和快换时间长的问题。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：一种脊柱微创手术机器人末端工具快换机构包括安装座、快换接头和锁紧组件；快换接头插装在安装座上且二者通过锁紧组件连接；安装座上加工有插槽，快换接头上设有与插槽配合设置且插装于插槽的插接部，安装座的与插槽相对的侧面还加工有单斜面，快换接头上设有与单斜面相配合接触的对接部。
进一步地，插槽为V形插槽，插接部为V形块。
进一步地，对接部与插接部一体制成，对接部与插接部之间具有空隙，对接部的与插接部相邻的侧面与单斜面相接触。
进一步地，锁紧组件包括锁紧杆；插接部上设有贯通的插接孔，安装座上设有与插槽贯通且同轴布置的第一通孔和第二通孔；锁紧杆依次穿过第一通孔、插接孔和第二通孔，安装座和快换接头通过旋拧在第二通孔上的锁紧杆锁紧。
进一步地，锁紧杆主要由依次同轴设置的圆柱段、圆锥段和螺杆段组成，插接孔为锥形孔，第一通孔或第二通孔和插接孔的轴心偏置设置，锁紧杆依次插入第一通孔、插接孔和第二通孔内，圆锥段置入插接孔内，安装座和快换接头通过旋拧在第二通孔内的螺杆段锁紧。
进一步地，安装座上还设置有安装面，该安装面与第二通孔的轴向垂直。
进一步地，安装座为长方形板式安装座，安装座的宽度方向的长侧面上沿长度方向设置有插槽，插槽的末端还设置有与插槽贯通的矩形槽。
本发明的有益效果是：本发明结构简单，设计合理，针对脊柱微创手术机器人实际临床需求提出这个快换机构，因为V型槽和单斜面有自动定心和消除间隙的功能，实现了高精度的定位。锁紧组件将安装座与快换接头连接在一起，可以满足手术过程中末端器械的快速安装和拆卸，具有快换时间短，连接安全可靠等优点。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的安装座正视图；
图3为本发明的安装座后视图；
图4为本发明的安装座左视图；
图5为本发明的安装座右视图；
图6为本发明的安装座剖视图；
图7为本发明的快换接头结构示意图；
图8为本发明的锁紧组件结构示意图；
图9为本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
参见图1-图7说明，一种脊柱微创手术机器人末端工具快换机构包括安装座1、快换接头2和锁紧组件3；
快换接头2插装在安装座1上且二者通过锁紧组件3连接；安装座1上加工有插槽1-2，快换接头2上设有与插槽1-2配合设置且插装于插槽1-2的插接部2-2，安装座1的与插槽1-2相对的侧面还加工有单斜面1-3，快换接头2上设有与单斜面1-3相配合接触的对接部2-3。
安装座1通过安装定位部1-1、螺丝和定位销安装在术前手术机器人末端。将快换接头2插入插槽1-2中，通过插槽1-2和插接部2-2的配合，单斜面1-3和对接部2-3的配合，实现了安装座1和将快换接头2的装配，因为插槽1-2和斜面有自动定心和消除间隙的功能，实现了高精度的定位。单斜面1-3与竖直平面所夹的锐角为12°-15°。
参见图3和图7说明，插槽1-2为V形插槽，插接部2-2为V形块。如此设置，V形插槽和V形块插装配合，定位准确可靠，满足设计要求和实际需要。
参见图2和图7说明，对接部2-3与插接部2-2一体制成，对接部2-3与插接部2-2之间具有空隙，对接部2-3的与插接部2-2相邻的侧面2-1与单斜面1-3相接触。对接部2-3与插接部2-2之间设有可容纳插槽1-2与单斜面1-3之间的横梁的空隙，以办证快换接头2能稳定可靠的安装在安装座1上，单斜面1-3和侧面2-1的配合，V形插槽和V形块插装配合，有自动定心和消除间隙的功能，保证安装座1和快换接头2的可靠定位安装。
参见图1、图5、图8和图9说明，锁紧组件3包括锁紧杆3-1；插接部2-2上设有贯通的插接孔2-4，安装座1上设有与插槽1-2贯通且同轴布置的第一通孔1-4和第二通孔1-5；锁紧杆3-1依次穿过第一通孔1-4、插接孔2-4和第二通孔1-5，安装座1和快换接头2通过旋拧在第二通孔1-5上的锁紧杆3-1锁紧。如此设置，第二通孔1-5为螺纹孔，拆装方便可靠，便于使用。
参见图1、图5、图8和图9说明，锁紧杆3-1主要由依次同轴设置的圆柱段3-1-1、圆锥段3-1-2和螺杆段3-1-3组成，插接孔2-4为锥形孔，第一通孔1-4或第二通孔1-5和插接孔2-4的轴心偏置设置，锁紧杆3-1依次插入第一通孔1-4、插接孔2-4和第二通孔1-5内，圆锥段3-1-2置入插接孔2-4内，安装座1和快换接头2通过旋拧在第二通孔1-5内的螺杆段3-1-3锁紧。如此设置，将锁紧杆3-1插入第一通孔1-4、插接孔2-4和第二通孔1-5中，第二通孔1-5为螺纹孔，并由螺杆段3-1-3锁紧。第一通孔3-1-1和锥形的插接孔2-4的轴心是偏置布置，第一通孔3-1-1的轴心比插接孔2-4低，第一通孔3-1-1的内径小于锥形的插接孔2-4的大端的内径，且由于锥形的插接孔2-2和圆锥段3-1-2均为锥面，当转动锁紧杆3-1时。圆锥段3-1-2会对快换接头2产生一个向下的压力，达到将安装座1和快换接头2固定的作用。
参见图5说明，安装座1上还加工有安装面1-6，该安装面1-6与第二通孔1-5的轴向垂直。如此设置，可以安装光学定位系统。
参见图2和图3说明，安装座1为长方形板式安装座，安装座1的宽度方向的长侧面上沿长度方向设置有插槽1-2，插槽1-2的末端还设置有与插槽1-2贯通的矩形槽1-7。如此设置，结构简单，设计合理，满足设计要求和实际需要。
工作过程
参见图9说明，快换接头2的V形块插装在V形插槽内，对接部2-3的与插接部2-2相邻的侧面2-1与单斜面1-3相接触，将锁紧杆3-1插入第一通孔1-4、插接孔2-4和第二通孔1-5中，并由螺柱3-2锁紧。第一通孔3-1-1和锥形的插接孔2-4的轴心是偏置布置，第一通孔1-4的轴心比插接孔2-4低，第一通孔1-4的内径小于锥形的插接孔2-4的大端的内径，且由于锥形的插接孔2-4和圆锥段3-1-2均为锥面，圆锥段3-1-2置入插接孔2-4中，当转动锁紧杆3-1时，圆锥段3-1-2会对快换接头2产生一个向下的压力，达到将安装座1和快换接头2固定的作用。

Claims (7)

1.一种脊柱微创手术机器人末端工具快换机构，其特征在于：它包括安装座(1)、快换接头(2)和锁紧组件(3)；
快换接头(2)插装在安装座(1)上且二者通过锁紧组件(3)连接；安装座(1)上加工有插槽(1-2)，快换接头(2)上设有与插槽(1-2)配合设置且插装于插槽(1-2)的插接部(2-2)，安装座(1)的与插槽(1-2)相对的侧面还加工有单斜面(1-3)，快换接头(2)上设有与单斜面(1-3)相配合接触的对接部(2-3)。
2.根据权利要求1所述的一种脊柱微创手术机器人末端工具快换机构，其特征在于：插槽(1-2)为V形插槽，插接部(2-2)为V形块。
3.根据权利要求1或2所述的一种脊柱微创手术机器人末端工具快换机构，其特征在于：对接部(2-3)与插接部(2-2)一体制成，对接部(2-3)与插接部(2-2)之间具有空隙，对接部(2-3)的与插接部(2-2)相邻的侧面(2-1)与单斜面(1-3)相接触。
4.根据权利要求3所述的一种脊柱微创手术机器人末端工具快换机构，其特征在于：锁紧组件(3)包括锁紧杆(3-1)；插接部(2-2)上设有贯通的插接孔(2-4)，安装座(1)上设有与插槽(1-2)贯通且同轴布置的第一通孔(1-4)和第二通孔(1-5)；锁紧杆(3-1)依次穿过第一通孔(1-4)、插接孔(2-4)和第二通孔(1-5)，安装座(1)和快换接头(2)通过旋拧在第二通孔(1-5)上的锁紧杆(3-1)锁紧。
5.根据权利要求4所述的一种脊柱微创手术机器人末端工具快换机构，其特征在于：锁紧杆(3-1)主要由依次同轴设置的圆柱段(3-1-1)、圆锥段(3-1-2)和螺杆段(3-1-3)组成，插接孔(2-4)为锥形孔，第一通孔(1-4)或第二通孔(1-5)和插接孔(2-4)的轴心偏置设置，锁紧杆(3-1)依次插入第一通孔(1-4)、插接孔(2-4)和第二通孔(1-5)内，圆锥段(3-1-2)置入插接孔(2-4)内，安装座(1)和快换接头(2)通过旋拧在第二通孔(1-5)上的螺杆段(3-1-3)锁紧。
6.根据权利要求4或5所述的一种脊柱微创手术机器人末端工具快换机构，其特征在于：安装座(1)上还加工有安装面(1-6)，该安装面(1-6)与第二通孔(1-5)的轴向垂直。
7.根据权利要求6所述的一种脊柱微创手术机器人末端工具快换机构，其特征在于：安装座(1)为长方形板式安装座，安装座(1)的宽度方向的长侧面上沿长度方向设置有插槽(1-2)，插槽(1-2)的末端还设置有与插槽(1-2)贯通的矩形槽(1-7)。
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