CN109573879B - 一种用于搭载手术工具的台车升降机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于搭载手术工具的台车升降机构，包括连杆升降机构、上平板、导向杆和电动推杆，连杆升降机构包括四个铰接件、左传力梁和右传力梁，铰接件包括上铰链支座、下铰链支座和铰链，铰链设置于上铰链支座和下铰链支座之间；连杆升降机构通过四个下铰链支座固定于支撑平面，连杆升降机构通过四个上铰链支座固定于上平板；电动推杆的两端分别套设于左传力梁和右传力梁上，并且沿传力梁轴线方向可随意移动。本发明涉及的台车升降机构结构紧凑，多点顶升，稳定性好，电动推杆可沿左传力梁和右传力梁的轴线水平移动来减小两侧偏载量，使得机构升降更加平稳，能实现医用台车受力均匀且合理地升与降，满足医用台车在空间尺寸的要求。

Description

一种用于搭载手术工具的台车升降机构

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种用于搭载手术工具的台车升降机构。

背景技术

近年来我国手术机器人市场发展迅速，各种神经机器人、骨科机器人、腹腔镜机器人等的研发层出不穷，手术机器人的手术工具头大都设置于一个升降台车上，并通过多关节臂外伸至病人病患处。然而，目前的台车升降机构的偏载量大、平稳性差，不能满足医用手术对升降台车平稳性的高求。

发明内容

本发明的目的在于提供用于一种用于搭载手术工具的台车升降机构，用以解决手术机器人中用于搭载手术工具的台车升降机构存在的偏载量大、平稳性差的问题。

本发明提供一种用于搭载手术工具的台车升降机构，所述台车升降机构包括连杆升降机构和电动推杆，所述连杆升降机构包括两个第一铰接件、两个第二铰接件、右传力梁和左传力梁，所述右传力梁和所述左传力梁相互平行，所述第一铰接件和所述第二铰接件均包括铰链，所述右传力梁的两端分别设置于两个所述第一铰接件的铰链上，所述左传力梁的两端分别设置于两个第二铰接件的铰链上；所述电动推杆的两端分别连接于所述右传力梁和所述左传力梁上；

当所述电动推杆伸缩时，推动所述右传力梁和左传力梁相互远离或者相互靠近，进而使得所述第一铰接件和所述第二铰接件在垂直地面的方向上产生高度升降。

进一步地，所述台车升降机构还包括上平板，所述第一铰接件和所述第二铰接件还包括上铰链支座，所述第一铰接件和所述第二铰接件通过所述上铰链支座固定连接于所述上平板。

进一步地，所述台车升降机构还包括下平板，所述述下平板与所述上平板平行；所述第一铰接件和所述第二铰接件还包括下铰链支座，所述第一铰接件和所述第二铰接件通过所述下铰链支座固定连接于所述下平板。

优选地，所述下平板上垂直固定有四根导向杆，所述导向杆为直杆，所述上平板上垂直固定有四个导向套，所述导向套为两端开口的直杆套；四根所述导向杆分别穿设于四个所述导向套内且均穿过所述上平板。

优选地，所述铰链为两根顶升杆铰接或者四根顶升杆铰接。

优选地，所述连杆升降机构还包括两根或四根稳定杆，同侧的所述第一铰接件与所述第二铰接件之间通过一根或两根所述稳定杆固定连接。

优选地，所述台车升降机构还包括连接块，所述连接块能在所述右传力梁或所述左传力梁上滑动；所述电动推杆的两端分别通过所述连接块固定连接于所述右传力梁和所述左传力梁上。

优选地，所述电动推杆配置有限位器，当所述电动推杆的电机触碰到所述限位器时，所述限位器驱动所述电动推杆的电机停止运转或者反转。

作为一种优选地技术方案，所述电动推杆的数量为一个，所述电动推杆的两端分别滑动设置于所述左传力梁和所述右传力梁上。

作为一种优选地技术方案，所述电动推杆的数量为两个或两个以上，两个或两个以上所述电动推杆平行并排滑动设置于所述左传力梁和所述右传力梁之间。

本发明的有益效果是：

本发明涉及的用于搭载手术工具的台车升降机构采用连杆升降机构向下连接下平板、向上连接上平板，采用四个铰接件来支撑，铰接件之间设置传力梁，传力梁之间设置电动推杆，结构紧凑，能满足对升降机构的安装空间较高的要求情况下的升降要求；在较大范围内通过多点支撑，更容易满足台车升降机构下降时运行平稳、上升时台车升降机构保持水平的要求，使升降机构在升降过程中受力均匀且合理，并减小了结构变形。本发明通过设计相互套设的导向套和导向杆，使上平板在上下活动的同时，沿着导向杆直线运动，确保上平板在下平板上平行移动。本发明涉及的电动推杆的两端分别套设于左传力梁和右传力梁上，电动推杆可沿左传力梁和右传力梁的轴线水平移动来减小两侧偏载量，使得机构升降更加平稳。本发明将铰接件设计为平行四边形，能同时调节左右两侧顶升杆的顶升力，使得用于铰接的销轴两侧受力对称，消除因为不对称带来的倾斜及受力不良，减少上平板在导向杆直线运动的受力。本发明增设了四个稳定杆，增强了铰接件的受力平衡，提高了平台升级机构的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的台车升降机构上升状态时的示意图；

图2为本发明实施例1提供的台车升降机构下降状态时的示意图；

图3为本发明实施例1提供的铰接件的结构示意图；

图4为本发明实施例1提供的连杆升降机构一种工作状态的示意图；

图5为本发明实施例1提供的连杆升降机构另一种工作状态的示意图；

图6为本发明实施例2提供的铰接件的结构示意图；

图7为本发明实施例2提供的连杆升降机构与电动推杆的连接示意图；

图8为本发明实施例3提供的铰接件与稳定杆的连接示意图。

图9为本发明实施例3提供的连杆升降机构与电动推杆的连接示意图。

图10为本发明实施例3提供的台车升降机构上升状态时的示意图。

图11为本发明实施例3提供的台车升降机构下降状态时的示意图。

图12为本发明实施例4提供的两个电动推杆的连杆升降机构的示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例1提供一种用于搭载手术工具的台车升降机构，下面对其结构进行详细描述。

参考图1和图2，该台车升降机构包括连杆升降机构1、下平板2、上平板3和电动推杆4，下平板2设置于支撑平面上，该支撑平面可以为平整的地面、楼板面、桌面等，下平板2与上平板3平行，下平板2上垂直固定有四根导向杆21，四根导向杆21在下平板2上的投影点的连线为矩形，上平板3上垂直固定有四个导向套31，四个导向套31在上平板3上的投影点的连线为矩形，导向杆21为直杆，导向套31的两端均开口，四根导向杆21分别穿设于四个导向套31内且均穿过上平板3。连杆升降机构1设置于下平板2和上平板3之间的四根导向杆21围成的空间范围内，电动推杆4设置于连杆升降机构1内。连杆升降机构1包括两个第一铰接件51、两个第二铰接件52、右传力梁61和左传力梁62，其中，两个第一铰接件51和两个第二铰接件52的首尾依次相连的连线围城一个矩形，两个第一铰接件51位于围城矩形的前部，两个第二铰接件52位于围城矩形的后部，右传力梁61和左传力梁62的轴向方向平行于两个第一铰接件51的铰接轴和两个第二铰接件52的铰接轴的轴向方向。

参考图3，第一铰接件51和第二铰接件52均包括一个上铰链支座81、一个下铰链支座82和铰链80，铰链80包括两根顶升杆100，两根顶升杆100上下对接形成铰链，两根顶升杆100的对接处设置为侧向铰链孔，位于上部的顶升杆100的上端端部设置为上铰链孔D，位于下部的顶升杆100的下端端部设置为下铰链孔B，铰链80通过下铰链孔B与下铰链支座82铰接，铰链80通过上铰链孔D与上铰链支座81铰接。

右传力梁61、左传力梁62与四个铰接件的连接关系为：右传力梁61的两端分别穿设于两个第一铰接件51的侧向铰链孔中，左传力梁62的两端分别穿设于两个第二铰接件52的侧向铰链孔中。具体地，当侧向铰链孔位于连杆升降机构1的外侧时，侧向铰链孔为外铰链孔A；当侧向铰链孔位于连杆升降机构1的内侧时，侧向铰链孔为内铰链孔C。

作为连杆升降机构一种工作状态中的传力梁与铰接件的一种具体的连接方式，请见图4，当两个第一铰接件51位于右传力梁61向内靠近电动推杆4的一侧，此时其侧向铰链孔为内铰链孔C，且两个第二铰接件52位于左传力梁62向内靠近电动推杆4的一侧时，此时其侧向铰链孔为内铰链孔C。

作为连杆升降机构另一种工作状态中的传力梁与铰接件的一种具体的连接方式，请见图5，两个第一铰接件51的侧向铰链孔均为外铰链孔A，且两个第二铰接件52的侧向铰链孔均为外铰链孔A，两个第一铰接件51的外铰链孔A通过右传力梁61相连，且两个第二铰接件52的外铰链孔A通过左传力梁62相连。

连杆升降机构1通过四个下铰链支座82固定于下平板2和通过四个上铰链支座81固定于上平板3。

见图1、图2、图4和图5，电动推杆4的数量为一个，电动推杆是一种将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置，主要由电机、推杆和控制装置等机构组成的一种直线执行机构，可以实现远距离控制、集中控制。电动推杆的内部结构及其技术指标需满足可参考中华人民共和国水力电力部部标准《DT型电动推杆》编号为SD146-85的要求。当电动推杆4向外推动左传力梁62和右传力梁61，左传力梁62和右传力梁61受到的力是相互作用力因此是相等的。

优选地，电动推杆4的两端通过连接块41设置于左传力梁62和右传力梁61的中部。具体地，连接块41包括套梁部411和套杆部412，套梁部411与套杆部412垂直连接一体成型，其中，套杆部412活动套设于电动推杆4的端部，套梁部411套设于左传力梁62或右传力梁61上，电动推杆可沿左传力梁和右传力梁的轴线水平移动来减小两侧偏载量，使得机构升降更加平稳。

进一步地，电动推杆4配置有限位器，该限位器可为一种机械及电子限位机构，是一种成熟的现有技术，具体可参见中国发明专利《一种带微动开关限位器的直线式电动推杆》(专利号为CN201310689341.X)公开的微动开关限位器，当电动推杆4的电机触碰到限位器时，限位器驱动电动推杆4的电机停止运转或者反转。

实施例2

为了进一步提高台车升降机构的稳定性，在实施例1的基础上，实施例2对铰链80及其连接关系进行了改进，该改进之处为：

参考图6，铰链80包括四根顶升杆100，铰链80由四根顶升杆100首尾依次相连形成平行四边形，且位于上部的两根相邻顶升杆100通过上铰链孔D铰接，下部的两根相邻顶升杆100通过下铰链孔B铰接，左侧的两根相邻顶升杆100通过外铰链孔A铰接，右侧的两根相邻顶升杆100通过内铰链孔C铰接。

参考图7，左传力梁62和右传力梁61的设置选自下述两种方式之一：

第一种，右传力梁61的两端分别穿设于两个第一铰接件51的外铰链孔A中，且左传力梁62的两端分别穿设于两个第二铰接件52的外铰链孔A中；

第二种，右传力梁61的两端分别穿设于两个第一铰接件51的内铰链孔C中，且左传力梁62的两端分别穿设于两个第二铰接件52的内铰链孔C中。

实施例3

为了更进一步提高台车升降机构的稳定性，在实施例2的基础上，实施例3对铰接件之间的连接关系进行了改进，该改进之处为：

参考图8至图11，连杆升降机构1还包括第一前稳定杆71、第二前稳定杆72、第一后稳定杆73和第二后稳定杆74，

一侧的第一铰接件51的内铰链孔C与第二铰接件52的外铰链孔A通过第一前稳定杆71相连，同侧的第一铰接件51的外铰链孔A与第二铰接件52的内铰链孔C通过第二前稳定杆72相连；

另一侧的第一铰接件51的内铰链孔C与第二铰接件52的外铰链孔A通过第一后稳定杆73相连，同侧的第一铰接件51的外铰链孔A与第二铰接件52的内铰链孔C通过第二后稳定杆74相连。

实施例4

为了保证提高平台升级机构升降重物的能力，实施例4在实施例1的基础上，针对电动推杆的数量进行了改进，该改进之处在于：

请见图12，电动推杆4的数量可以为两个甚至两个以上，两个或两个以上电动推杆4平行并排设置在左传力梁62和右传力梁61之间，且电动推杆4与左传力梁62或右传力梁61通过连接块41固定。

实施例5

本实施例5提供一种台车升降机构的提升方法，采用实施例1至4任一提供的台车升降机构，该提升方法包括以下步骤：

步骤S11：按压能使电动推杆4向外推的开关，电动推杆4的推杆向外舒展，同时推动左传力梁62和右传力梁61；

步骤S12：右传力梁61同时推动两个第一铰接件51的铰链80，与此同时，左传力梁62推动两个第二铰接件52的铰链80；

步骤S13：四个铰链80同时向上升高，推动上铰链支座81向上运动；

步骤S14：四个铰链支座81同时向上推动上平板3，四个导向套31沿着四个导向杆21同时向上直线运动，上平板3和下平板2的间距增大，直至将上平板3升高到目标高度。

实施例6

本实施例6提供一种台车升降机构的下降方法，采用实施例1至4任一提供的台车升降机构，该下降方法包括以下步骤：

步骤S21：按压能使电动推杆4向内拉的开关，电动推杆4的推杆向内回缩，同时拉动左传力梁62和右传力梁61；

步骤S22：右传力梁61同时拉动两个第一铰接件51的铰链80，与此同时，左传力梁62拉动两个第二铰接件52的铰链80；

步骤S23：四个铰链80同时向下下降，拉动上铰链支座81向下运动；

步骤S24：四个铰链支座81同时向下拉动上平板3，四个导向套31沿着四个导向杆21同时向下直线运动，上平板3和下平板2的间距减小，直至将上平板3下降到目标高度。

本发明采用多点支撑结构，使平台的重心位置位于多点支撑区域之内，相较直接顶升的悬臂结构，本结构大幅降低了偏心力引起的倾覆力矩，使得导轨受到的作用力明显减小，机构变形也明显减小。本发明采用的双平行四边形铰接件在每一个顶升点左右两侧的顶升杆的顶升力水平方向的分力相互抵消，仅剩垂直方向的顶升力，使得结构受力情况大幅改善，同时双平行四边形机构还可以增加结构的刚度，限制结构水平方向上的自由度，促使移动平台水平上升。本发明采用的电动推杆直接作用于左传力梁和右传力梁，使得前右传力梁受到的作用力是相互作用力的关系，从而传递到平行四变形的铰接件的力是近似完全相等的，同时推杆位置的左右移动使得稳定杆的顶升力按照规律变化，用以平衡重心左右偏载引起的倾覆力，降低机构的变形与导轨受到的力。本发明机构紧凑，可在狭小空间内布置，同时可方便的增加推杆的数量。本发明有多种变形，可根据实际情况调整。本发明采用的机构是梁-杆结构，采用本方案后交其他方案对制造精度的要求降低，机构可靠性高，更换率小，易于实现。

需要指出的是，以上实施例中的“前”与“后”、“左”和“右”均为相对方向，并不限定其适用和保护范围。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种台车升降机构，其特征在于，所述台车升降机构包括连杆升降机构(1)和电动推杆(4)，

所述连杆升降机构(1)包括两个第一铰接件(51)、两个第二铰接件(52)、右传力梁(61)和左传力梁(62)，

所述右传力梁(61)和所述左传力梁(62)相互平行，所述第一铰接件(51)和所述第二铰接件(52)均包括铰链(80)，

所述铰链(80)包括四根顶升杆(100)，四根顶升杆(100)首尾依次相连形成平行四边形，位于上部的两根相邻顶升杆(100)通过上铰链孔(D)铰接，下部的两根相邻顶升杆(100)通过下铰链孔(B)铰接，左侧的两根相邻顶升杆(100)通过外铰链孔(A)铰接，右侧的两根相邻顶升杆(100)通过内铰链孔(C)铰接；同一侧的所述第一铰接件(51)的外铰链孔(A)与所述第二铰接件(52)的内铰链孔(C)相对应；同一侧的所述第一铰接件(51)的内铰链孔(C)与所述第二铰接件(52)的外铰链孔(A)相对应；

所述右传力梁(61)的两端分别设置于两个所述第一铰接件(51)的铰链(80)上，所述左传力梁(62)的两端分别设置于两个第二铰接件(52)的铰链(80)上；

所述右传力梁(61)的两端分别穿设于两个所述第一铰接件(51)的外铰链孔(A)中，且所述左传力梁(62)的两端分别穿设于两个所述第二铰接件(52)的外铰链孔(A)中；或者，

所述右传力梁(61)的两端分别穿设于两个所述第一铰接件(51)的内铰链孔(C)中，且所述左传力梁(62)的两端分别穿设于两个所述第二铰接件(52)的内铰链孔(C)中；

所述连杆升降机构(1)还包括第一前稳定杆(71)、第二前稳定杆(72)、第一后稳定杆(73)和第二后稳定杆(74)，

其中一侧的所述第一铰接件(51)的内铰链孔(C)与所述第二铰接件(52)的外铰链孔(A)通过所述第一前稳定杆(71)相连，同侧的所述第一铰接件(51)的外铰链孔(A)与所述第二铰接件(52)的内铰链孔(C)通过第二前稳定杆(72)相连；

另一侧的所述第一铰接件(51)的内铰链孔(C)与所述第二铰接件(52)的外铰链孔(A)通过第一后稳定杆(73)相连，同侧的所述第一铰接件(51)的外铰链孔(A)与所述第二铰接件(52)的内铰链孔(C)通过第二后稳定杆(74)相连；

所述电动推杆(4)的两端分别连接于所述右传力梁(61)和所述左传力梁(62)上；所述台车升降机构还包括连接块(41)，所述连接块(41)能在所述右传力梁(61)和所述左传力梁(62)上滑动；所述电动推杆(4)的两端分别通过所述连接块(41)固定连接于所述右传力梁(61)和所述左传力梁(62)上；

当所述电动推杆(4)伸缩时，推动所述右传力梁(61)和所述左传力梁(62)相互远离或者相互靠近，所述右传力梁(61)推动或拉动所述两个第一铰接件(51)的铰链(80)，所述左传力梁(62)推动或拉动所述两个第二铰接件(52)的铰链(80)，进而使得所述第一铰接件(51)和所述第二铰接件(52)在垂直地面的方向上产生高度升降。

2.根据权利要求1所述的台车升降机构，其特征在于，所述台车升降机构还包括上平板(3)，

所述第一铰接件(51)和所述第二铰接件(52)还包括上铰链支座(81)，所述第一铰接件(51)和所述第二铰接件(52)通过所述上铰链支座(81)固定连接于所述上平板(3)。

3.根据权利要求2所述的台车升降机构，其特征在于，所述台车升降机构还包括下平板(2)，所述下平板(2)与所述上平板(3)平行；

所述第一铰接件(51)和所述第二铰接件(52)还包括下铰链支座(82)，所述第一铰接件(51)和所述第二铰接件(52)通过所述下铰链支座(82)固定连接于所述下平板(2)。

4.根据权利要求3所述的台车升降机构，其特征在于，

所述下平板(2)上垂直固定有四根导向杆(21)，所述上平板(3)上垂直固定有四个导向套(31)；

四根所述导向杆(21)分别穿设于四个所述导向套(31)内且均穿过所述上平板(3)。

5.根据权利要求1所述的台车升降机构，其特征在于，所述电动推杆(4)配置有限位器，当所述电动推杆(4)的电机触碰到所述限位器时，所述限位器驱动所述电动推杆(4)的电机停止运转或者反转。

6.根据权利要求1所述的台车升降机构，其特征在于，所述电动推杆(4)的数量为两个或两个以上，两个或两个以上所述电动推杆(4)平行并排滑动设置于所述左传力梁(62)和所述右传力梁(61)之间。

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