CN108784928B - 一种新型眼科显微手术远程运动中心机构 - Google Patents

一种新型眼科显微手术远程运动中心机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型眼科显微手术远程运动中心机构，包括齿轮(4)、齿轮环(7)、套筒(8)、交叉滚子轴承(9)组成的Ⅰ级旋转运动组件，半齿轮环(10)、小齿轮(14)、支承滑块机构(13)组成的Ⅱ级旋转运动组件以及滑杆(17)，滑块(18)，电机座(19)，螺纹轴电机(20)，螺纹导向座(21)，空心轴电机(22)、针组件(24)组成的末端执行器组件。Ⅰ级旋转运动组件和Ⅱ级旋转运动组件通过圆环支撑板(6)连接，Ⅱ级旋转运动组件和末端执行器组件通过具有一定斜度的连接座(15)连接。螺纹轴电机(20)的螺纹轴可穿入到空心轴电机(22)的空心轴内，节省空间。本发明可实现三自由度转动和沿末端执行器轴线方向的移动，操作简单，刚性好，成本较低，可用于眼科显微手术机器人领域。

Description

一种新型眼科显微手术远程运动中心机构
技术领域
本发明涉及一种新型眼科显微手术远程运动中心机构；具体地说，是可以绕虚拟中心三维转动并沿虚拟中心的轴线移动的四自由度远程运动中心机构。
背景技术
主从操作手术机器人系统能够避免医生手部自发性的颤抖和长时间操作的疲劳，可以提供更加精细的手术操作，减少手术造成的损伤。目前，商业化较高的手术机器人系统是美国的达芬奇机器人系统(daVinci Robot System)。
眼科显微手术机器人广泛采用的机构是远程运动中心机构，该机构可以绕一个远端中心点转动，中心点与微创手术切口重合，确保在微创手术过程中器械与切口组织不发生挤压、拉扯。远程运动中心机构的运动模式可以使手术器械绕巩膜刺入点三维转动并且可以沿器械自身轴线的方向进行移动，保证了手术过程的安全。
发明内容
本发明目的在于提供一种新型眼科显微手术远程运动中心机构。该机构可实现绕中心点O的三维转动和沿器械轴线的移动。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
所述的一种新型眼科显微手术远程运动中心机构，包括：编码器Ⅰ(1)，伺服电机Ⅰ(2)，联轴器，齿轮(4)，外壳(5)，圆环支撑板，齿轮环(7)，套筒(8)，交叉滚子轴承(9)，半齿轮环(10)，编码器Ⅱ(11)，伺服电机Ⅱ(12)，支承滑块机构(13)，小齿轮(14)，连接座，导轨底座(16)，滑杆(17)，滑块(18)，电机座(19)，螺纹轴电机(20)，螺纹导向座(21)，空心轴电机(22)，小联轴器(23)，针组件(24)。
进一步地，所述的齿轮(4)在伺服电机Ⅰ(2)的驱动下转动，齿轮环(7)和齿轮(4)啮合，从而带动齿轮环(7)转动。
进一步地，所述的伺服电机Ⅱ(12)和编码器Ⅱ(11)固定在支承滑块机构(13)上，小齿轮(14)和半齿轮环(10)啮合，当伺服电机Ⅱ(12)驱动小齿轮(14)转动时，可带动支承滑块机构(13)沿半齿轮环(10)滑轨方向转动。
进一步地，螺纹导向座(21)固定在滑块(18)上，螺纹轴电机(20)的螺纹轴与螺纹导向座(21)连接，当螺纹轴电机(20)转动时，可转化成螺纹导向座(21)的直线运动。
进一步地，螺纹轴电机(20)螺纹轴的公称直径小于空心轴电机(22)空心轴的内径，可使螺纹轴电机(20)的螺纹轴穿入到空心轴电机(22)空心轴内，缩短在轴向方向上的距离，节省长度方向上的空间。
进一步地，导轨底座(16)、滑杆(17)和滑块(18)组成滑轨，空心轴电机(22)固定在滑块(18)上，当滑块(18)滑动时，可带动空心轴电机(22)移动。
进一步地，空心轴电机(22)通过小联轴器(23)与针组件(24)相连，当空心轴电机(22)转动时，针组件(24)也随之转动。
进一步地，外壳(5)与交叉滚子轴承(9)的外圈固定，套筒(8)和交叉滚子轴承(9)的内圈配合，齿轮环(7)嵌套在套筒(8)上，并与交叉滚子轴承(9)的外圈有一定的间距，这种结构可保证当齿轮环(7)转动时不会对交叉滚子轴承(9)外圈造成影响。
进一步地，采用齿轮环(7)和半齿轮环(10)的结构设计形式，两齿轮环相互垂直，具有共同的圆心O点。
进一步地，支承滑块机构(13)的一侧与伺服电机Ⅱ(12)连接，另一侧与连接座连接，内侧的滑槽采用圆弧形滑槽设计结构，一方面与半齿轮环(10)上的滑道配合，起到滑轨的作用，另一方面起支承作用。
进一步地，针组件(24)的轴线过半齿轮环(10)的圆心O点，不论针组件(24)是随齿轮环(7)转动，还是沿半齿轮环(10)的滑轨转动，或者是沿针组件(24)轴线方向移动，其始终通过O点，即O点为机构的虚拟中心点。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种新型眼科显微手术远程运动中心机构，可以使手术执行器末端绕O点做三维旋转运动和沿器械轴线方向的移动。
本发明外壳(5)与交叉滚子轴承(9)的外圈固定，套筒(8)和交叉滚子轴承(9)的内圈配合，齿轮环(7)嵌套在套筒(8)上，并与交叉滚子轴承(9)的外圈有一定的间距，这种结构可保证当齿轮环(7)转动时不会对交叉滚子轴承(9)外圈造成影响。
本发明支承滑块机构(13)的一侧与伺服电机Ⅱ(12)连接，另一侧与连接座连接，内侧的滑槽采用圆弧形滑槽设计结构，一方面与半齿轮环(10)上的滑道配合，起到滑轨的作用，另一方面起支承作用。
本发明手术执行器组件上的螺纹轴电机(20)螺纹轴的公称直径小于空心轴电机(22)空心轴的内径，当螺纹轴与螺纹导向座(21)配合后，前端部分的螺纹轴可直接穿入到空心轴内，不用额外留有螺纹轴的距离空间，缩短了轴向方向上的距离。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图
图2是本发明的整体结构正视图
图3是本发明的末端执行器剖视图
图4是本发明的Ⅰ级转动副剖面图
图5是本发明的Ⅱ级转动副剖面图
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明，该说明是根据本发明按摩系统目前的优选实施例的描述，不代表本发明可以构成或使用的仅有形式。
一种新型眼科显微手术远程运动中心机构，图1和图2分别是本发明的整体结构示意图和正视图。本微创手术远程运动中心机构具有四个自由度，三部分组件组成。包括：编码器Ⅰ(1)，伺服电机Ⅰ(2)，联轴器，齿轮(4)，外壳(5)，圆环支撑板，齿轮环(7)，套筒(8)，交叉滚子轴承(9)，半齿轮环(10)，编码器Ⅱ(11)，伺服电机Ⅱ(12)，支承滑块机构(13)，小齿轮(14)，连接座，导轨底座(16)，滑杆(17)，滑块(18)，电机座(19)，螺纹轴电机(20)，螺纹导向座(21)，空心轴电机(22)，小联轴器(23)，针组件(24)。
参考图1和图2所示，本机构的齿轮环(7)和半齿轮环(10)相互垂直，具有共同的圆心O点，即为本机构的虚拟中心点，同时，末端执行器组件的轴线与O点相交。
图3为本发明末端执行器组件的剖视图，螺纹轴电机(20)螺纹轴的公称直径小于空心轴电机(22)空心轴的内径，可使螺纹轴电机(20)的螺纹轴穿入到空心轴电机(22)的空心轴内，导轨底座(16)、滑杆(17)和滑块(18)组成滑轨，空心轴电机(22)固定在滑块(18)上，螺纹导向座(21)也固定在滑块(18)上，当螺纹轴电机(20)转动时，可带动空心轴电机(22)直线运动。本设计可缩短执行器在轴向方向上的距离，节省长度空间。
图4为本发明Ⅰ级转动副剖面图，套筒(8)和交叉滚子轴承(9)的内圈配合，齿轮环(7)嵌套在套筒(8)上，并与交叉滚子轴承(9)的外圈有一定的间距，这种结构可保证当齿轮环(7)转动时不会对交叉滚子轴承(9)外圈造成影响。
图5为本发明Ⅱ级转动副剖面图，伺服电机Ⅱ(12)和编码器Ⅱ(11)固定在支承滑块机构(13)上，小齿轮(14)和半齿轮环(10)啮合，当伺服电机Ⅱ(12)驱动小齿轮(14)转动时，可带动支承滑块机构(13)沿半齿轮环(10)滑轨方向转动。支承滑块机构(13)的一侧与伺服电机Ⅱ(12)连接，另一侧与连接座连接，内侧的滑槽采用圆弧形滑槽设计结构，一方面与半齿轮环(10)上的滑道配合，起到滑轨的作用，另一方面起支承作用。
本发明不限于上述示范性实例的细节，并且在不背离本发明基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，均应将本发明看作是示范性的。本发明范围由所附权利要求限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化涵盖在本发明内，不应将权利要求中任何附图标记视为限制所涉及的权力要求。同时，上述具体实施方式仅为清楚起见，本领域技术人员应将说明书视为整体，上述实施方法中的步骤可以适当组合改变，但不偏离本发明基本原理和特征，形成本领域技术人员可理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种眼科显微手术远程运动中心机构，包括齿轮(4)、齿轮环(7)、套筒(8)、交叉滚子轴承(9)组成的Ⅰ级旋转运动组件， 半齿轮环(10)、小齿轮(14)、支承滑块机构(13)组成的Ⅱ级旋转运动组件以及滑杆(17)、滑块(18)、电机座(19)、螺纹轴电机(20)、螺纹导向座(21)、空心轴电机(22)、针组件(24)组成的末端执行器组件,其特征在于，Ⅰ级旋转运动组件和Ⅱ级旋转运动组件通过圆环支撑板连接，Ⅱ级旋转运动组件和末端执行器组件通过具有一定斜度的连接座连接，齿轮环(7)和半齿轮环(10)采用相互垂直的设计结构，两齿轮环通过圆环支撑板连接，具有共同的圆心O点，针组件(24)的轴线通过半齿轮环(10)的圆心O点，不论针组件(24)是随齿轮环(7)转动，还是沿半齿轮环(10)的滑轨转动，或者是沿针组件(24)轴线方向移动，其始终通过O点，即O点为机构的虚拟中心点，同时，螺纹轴电机(20)的螺纹轴可穿入到空心轴电机(22)的空心轴内，节省轴向空间；导轨底座(16)、滑杆(17)和滑块(18)组成滑轨，所述空心轴电机(22)固定在所述滑块(18)上，所述螺纹导向座(21)也固定在所述滑块(18)上，当所述螺纹轴电机(20)转动时，可带动空心轴电机(22)直线运动，所述螺纹轴电机(20)螺纹轴的公称直径小于空心轴电机(22)空心轴的内径，可使螺纹轴电机(20)的螺纹轴穿入到空心轴电机(22)空心轴内，缩短在轴向方向上的距离，节省长度方向上的空间；所述针组件(24)与所述螺纹轴电机(20)之间设有小联轴器(23)，空心轴电机(22)通过小联轴器(23)与针组件(24)相连，当空心轴电机(22)转动时，针组件(24)也随之转动。
2.根据权利要求1所述的一种眼科显微手术远程运动中心机构，其特征在于：外壳(5)内部安装的齿轮(4)与齿轮环(7)啮合，齿轮(4)在伺服电机Ⅰ(2)的驱动下转动，从而通过传动副带动齿轮环(7)转动，齿轮(4)的轴线与齿轮环(7)的轴线保持平行。
3.根据权利要求1所述的一种眼科显微手术远程运动中心机构，其特征在于：伺服电机Ⅱ(12)和编码器Ⅱ(11)固定在支承滑块机构(13)上，小齿轮(14)和半齿轮环(10)啮合，当伺服电机Ⅱ(12)驱动小齿轮(14)转动时，通过转动副可带动支承滑块机构(13)沿半齿轮环(10)滑轨方向转动。
4.根据权利要求1所述的一种眼科显微手术远程运动中心机构，其特征在于：导轨底座(16)、滑杆(17)和滑块(18)组成滑轨，空心轴电机(22)固定在滑块(18)上，当滑块(18)滑动时，可带动空心轴电机(22)移动。
5.根据权利要求1所述的一种眼科显微手术远程运动中心机构，其特征在于：外壳(5)与交叉滚子轴承(9)的外圈固定，套筒(8)和交叉滚子轴承(9)的内圈配合，齿轮环(7)嵌套在套筒(8)上，并与交叉滚子轴承(9)的外圈有一定的间距，这种结构可保证当齿轮环(7)转动时不会对交叉滚子轴承(9)外圈造成影响。
6.根据权利要求1所述的一种眼科显微手术远程运动中心机构，其特征在于：支承滑块机构(13)的一侧与伺服电机Ⅱ(12)连接，另一侧与连接座连接，内侧的滑槽采用圆弧形滑槽设计结构，一方面与半齿轮环(10)上的滑道配合，起到滑轨的作用，另一方面起支承作用。
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