CN108145695B - 一种具有高偏转能力的并联微创手术机器人 - Google Patents

一种具有高偏转能力的并联微创手术机器人 Download PDF

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    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots

Abstract

一种具有高偏转能力的并联微创手术机器人，该手术机器人包括机架、动平台模块、三个驱动电机以及并联连接在机架与动平台之间的第一分支和第二分支；上述第一分支包括从机架到动平台依次布置的转动副和移动副，第二分支包括从机架到动平台依次布置的第一转动副、移动副和第二转动副，动平台模块中从固连在动平台上的直线滑台导轨到手术操作工具依次布置有移动副和转动副；上述第一分支的转动副轴线、第二分支的第一转动副轴线、第二分支的第二转动副轴线以及手术操作工具的中心线在一点汇交。本发明结构紧凑、偏转能力高、无奇异位形、运动灵活，具有良好的应用前景。

Description

一种具有高偏转能力的并联微创手术机器人
技术领域：
本发明属于一种微创手术机器人，具体是一种并联手术机械手。
背景技术：
近几十年来，随着微创手术在临床手术中的不断应用和发展，具有更高手术精度、运动灵活、操作便捷的微创手术机器人也应运而生。
现有的并联手术机器人主要基于三分支的并联机构，中国专利(CN201410586568.6)发明了一种3CRRR(C和R分别表示圆柱副和转动副)并联微创手术机器人。中国专利(CN201620807944.4)发明了一种3PURR(P和U分别表示移动副和胡克铰链)并联手术机器人。中国专利(CN201410586195.2)发明了一种3RRRRR并联微创手术机器人。中国专利(CN201510243307.9)发明了一种2UPRR-UPR并联手术机器人。也有一些两分支的并联手术机器人被发明，中国专利(CN201610403712.7)发明了一种2CRR并联微创手术机器人。中国专利(CN201710118026.X)发明了一种2PUR并联手术机械手。中国专利(CN201710118041.4)发明了一种2-PRRR构型的并联式手术机械手。上述手术机器人的并联部分主要涉及一转一移，两转一移的并联机构。并联部分中基于两转并联机构的手术机器人很少被涉及。
发明内容：
本发明涉及一种具有高偏转能力的并联微创手术机器人，该微创手术机器人机构在结构和原理上不同于现有的两分支和三分支的手术机器人。该微创手术机器人具有结构紧凑、偏转能力高、无奇异位形、运动灵活等优点。
一种具有高偏转能力的并联微创手术机器人，它包括机架、动平台模块、三个驱动电机以及并联连接在机架与动平台之间的第一分支和第二分支；上述第一分支包括从机架到动平台依次布置的转动副、圆弧滑杆、移动副，以及与动平台固连的T形滑块；上述第二分支包括从机架到动平台依次布置的第一转动副、圆弧滑杆、移动副、T形滑块及第二转动副；上述动平台模块包括动平台、固连在动平台上的直线滑台导轨、移动副、直线滑台上的滑块、转动副及手术操作工具；上述第一分支中圆弧滑杆与机架通过转动副连接，固连在动平台上的T形滑块与圆弧滑杆通过移动副连接；上述第二分支中圆弧滑杆与机架通过第一转动副连接，T形滑块与圆弧滑杆通过移动副连接，动平台与T形滑块通过第二转动副连接；动平台模块中固连在动平台上的直线滑台导轨与直线滑台上的滑块通过移动副连接，手术操作工具与直线滑台上的滑块通过转动副连接；上述第一分支的转动副轴线、第二分支的第一转动副轴线、第二分支的第二转动副轴线以及手术操作工具的中心线在一点汇交；上述第一分支的转动副、第二分支的第一转动副、直线滑台上的滑块与手术操作工具连接的转动副上分别安装有驱动电机。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的动平台模块结构示意图。
图1中：1-机架、2-动平台、3-固连在动平台上的直线滑台导轨、4-直线滑台的滑块、5-手术操作工具、O-汇交点、R11-第一分支的转动副、P11-第一分支的移动副、R21-第二分支的第一转动副、P21-第二分支的移动副、R22-第二分支的第二转动副、P31-固连在动平台上的直线滑台导轨与直线滑台滑块连接的移动副、R31-直线滑台上的滑块与手术操作工具连接的转动副、M1-第一驱动电机、M2-第二驱动电机、M3-第三驱动电机。
具体实施方法：
结合附图对本发明涉及的一种具有高偏转能力的并联微创手术机器人进行详细说明如下：
请参阅图1和图2，一种具有高偏转能力的并联微创手术机器人，它包括机架1、动平台模块(动平台2、固连在动平台上的直线滑台导轨3、直线滑台的滑块4、手术操作工具5)、三个驱动电机(第一驱动电机M1、第二驱动电机M2、第三驱动电机M3)以及并联连接在机架1与动平台2之间的第一分支和第二分支；上述第一分支包括从机架1到动平台2依次布置的转动副R11、圆弧滑杆、移动副P11，以及与动平台2固连的T形滑块；上述第二分支包括从机架1到动平台2依次布置的第一转动副R21、圆弧滑杆、移动副P21、T形滑块及第二转动副R22；上述动平台模块包括动平台2、固连在动平台上的直线滑台导轨3、移动副P31、直线滑台上的滑块4、转动副R31及操作杆5；上述第一分支中圆弧滑杆与机架1通过转动副R11连接，固连在动平台2上的T形滑块与圆弧滑杆通过移动副P11连接；上述第二分支中圆弧滑杆与机架1通过第一转动副R21连接，T形滑块与圆弧滑杆通过移动副P21连接，动平台2与T形滑块通过第二转动副R22连接；动平台模块中固连在动平台2上的直线滑台导轨3与直线滑台上的滑块4通过移动副连接，手术操作工具5与直线滑台上的滑块4通过转动副连接；上述第一分支的转动副R11轴线、第二分支的第一转动副R21轴线、第二分支的第二转动副R22轴线以及手术操作工具5的中心线在一点汇交；上述第一分支的转动副R11上安装有驱动电机M1，第二分支的第一转动副R21上安装有驱动电机M2，直线滑台上的滑块4与手术操作工具5连接的转动副R31上安装有驱动电机M3。

Claims (1)

1.一种具有高偏转能力的并联微创手术机器人，其特征在于：它包括机架、动平台模块、三个驱动电机以及并联连接在机架与动平台之间的第一分支和第二分支；上述第一分支包括从机架到动平台依次布置的转动副、圆弧滑杆、移动副，以及与动平台固连的T形滑块；上述第二分支包括从机架到动平台依次布置的第一转动副、圆弧滑杆、移动副、T形滑块及第二转动副；上述动平台模块包括动平台、固连在动平台上的直线滑台导轨、移动副、直线滑台上的滑块、转动副及手术操作工具；上述第一分支中圆弧滑杆与机架通过转动副连接，固连在动平台上的T形滑块与圆弧滑杆通过移动副连接；上述第二分支中圆弧滑杆与机架通过第一转动副连接，T形滑块与圆弧滑杆通过移动副连接，动平台与T形滑块通过第二转动副连接；动平台模块中固连在动平台上的直线滑台导轨与直线滑台上的滑块通过移动副连接，手术操作工具与直线滑台上的滑块通过转动副连接；上述第一分支的转动副轴线、第二分支的第一转动副轴线、第二分支的第二转动副轴线以及手术操作工具的中心线在一点汇交；上述第一分支的转动副、第二分支的第一转动副、直线滑台上的滑块与手术操作工具连接的转动副上分别安装有驱动电机。
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