CN110025380A - 一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,包括有手术台,手术台的两侧成对设置有X向引导控制装置,X向引导控制装置上通过主连接座安装有主摆臂,主连接座上还安装主推杆,主推杆与主摆臂的下端相连接并推动主摆臂的摆动,主连接座与主摆臂的上端连接有主定位锁,主摆臂上还连接有Y向引导装置,Y向引导装置上连接有Z向引导控制装置,构成主龙门机械臂;X向引导控制装置通过副连接座安装有副摆臂,副摆臂与副连接座之间还设置有增加副摆臂刚性的副定位锁。由此,可以实现多个手术器械的协同及不同手术操作。并且,采用了双臂的构造,实现类似“双手”的同步高精度操作,一改以往单臂操作的各类缺陷。

Description

一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人
技术领域
本发明涉及一种机械臂手术机器人,尤其涉及一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人。
背景技术
近年来,一些骨科手术机器人在临床上获得成功的应用,如以色列的Mazor脊柱助理人、韩国的SPINEBOT脊柱机器人、美国的Mazor X脊柱手术机器人以及Think关节手术机器人等,它们有的固定在人体的棘突上,但多采用结构,目前面临以下问题:1.承载轻如固定在人体棘突上的脊柱手术机器人显然不能重载,装在小车上的轮式关节型机器人也属于轻载机器人;2.刚性较差如轮式关节型脊柱手术机器人,其机械臂是一个很长的悬臂结构,末端仅设计承载一个导向管引导椎弓根钉置入,机械臂末端如需承载重量较大的器械时,则易发生形变;3.精度难以进一步提升由于上述结构原因,使机器人操作精度提升遭遇瓶颈问题,进一步提升精度困难;4.功能单一,拓展升级困难多为单机械臂结构,影响骨科多功能手术实现;5.体积庞大,患者易“望而生畏”有些骨科手术机器人体积庞大,易使患者发生恐惧,产生一定的心理压力;6.占用手术室空间较多,影响操作便利性。
有鉴于上述的缺陷,本设计人,积极加以研究创新,以期创设一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人。
本发明的一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,包括有手术台,其中:所述手术台1的两侧成对设置有X向引导控制装置,所述X向引导控制装置上通过主连接座安装有主摆臂,所述主连接座上还安装主推杆,所述主推杆与主摆臂的下端相连接并推动主摆臂的摆动,所述主连接座与主摆臂的上端连接有主定位锁,所述主摆臂上还连接有Y向引导装置,所述Y向引导装置上连接有Z向引导控制装置,构成主龙门机械臂;所述X向引导控制装置通过副连接座安装有副摆臂,所述副摆臂之间通过快换机构连接有横梁,构成副龙门机械臂;所述副连接座与副摆臂之间连接有副推杆,且副推杆与副摆臂下端相连,所述副摆臂与副连接座之间还设置有增加副摆臂刚性的副定位锁。
进一步地,上述的一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,其中,所述主摆臂上开设有用于容纳主定位锁的主收纳槽,所述副摆臂上开设有用于容纳副推杆的副定位锁。
更进一步地,上述的一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,其中,所述X向引导控制装置包括有X向导轨,所述X向导轨上设置有主X向滑块与副X向滑块,所述主X向滑块与主连接座相连,所述副X向滑块与副连接座相连,所述X向导轨的一端设置有X向运动电机。
更进一步地,上述的一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,其中,所述主定位锁与副定位锁均包括有衔接套筒,所述衔接套筒的上端插入有上连杆,所述衔接套筒的下端插入有下连杆,所述衔接套筒的内部上端设置有主正螺纹,所述衔接套筒的内部下端设置有主反螺纹,所述上连杆插入衔接套筒的部分设置有主正螺纹,所述下连杆插入衔接套筒的部分设置有主反螺纹,所述衔接套筒内设置有正反旋螺母。
更进一步地,上述的一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人人,其中,所述Y向引导装置包括有Y向驱动电机,所述Y向驱动电机上安装有转轴,所述转轴之间连接有主推杆。
更进一步地,上述的一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,其中,所述Z向引导控制装置包括有Z向驱动电机,所述Z向驱动电机上安装有快换机构。
更进一步地,上述的一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,其中,所述主摆臂的顶端通过开合装置与Y向引导装置相连,所述开合装置包括有定位套,所述定位套上设置有安装孔,所述安装孔内穿设有锁紧螺母,所述定位套通过锁紧螺栓安装在主摆臂顶部,所述定位套上设置有定位凸台,所述主摆臂顶部对应位置处设置有凹槽,所述定位凸台嵌入凹槽内。
再进一步地,上述的一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,其中,所述副摆臂的顶部设置有连接扣,所述横梁通过连接扣定位连接,所述横梁上安装有快换机构。
借由上述方案,本发明至少具有以下优点:
1、拥有相互独立的主龙门机械臂与副龙门机械臂,通过Z向驱动电机和横梁上安装的快换结构进行快速器械切换,可以实现多个手术器械的协同及不同手术操作。并且,采用了双臂的构造,可通过主龙门机械臂拥有较佳的承载能力,副龙门机械臂拥有灵活的调节范围,两者相互配合,实现类似“双手”的同步高精度操作,一改以往单臂操作的各类缺陷,可满足多种手术的不同操作需求,并具有良好的拓展性,适应外科多学科的手术要求。
2、设置有独立的X、Y、Z向的引导控制装置,可以配合后续的控制软件,实现多轴运动控制与调节,提高机器人手术操作的精度。
3、主龙门机械臂与副龙门机械臂均可以分离拆装,便于安装无菌套,保证实施的安全与无菌。
4、采用独立的推杆结构,可以对各个龙门机械臂提供有效的支撑及高度调节,满足各类手术的需要,拆收后体积显著变小,避免过多占用手术室空间。
5、整体构造简单,可以配合各类手术器械,便于满足机器人多功能拓展需求。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本可拆收双龙门式机械臂手术机器人的侧面结构示意图。
图2是主龙门机械臂的侧面结构示意图。
图中各附图标记的含义如下。
1 手术台 2 主连接座
3 主摆臂 4 Y向引导装置
5 主定位锁 6 副摆臂
7 横梁 8 副定位锁
9 主收纳槽 10 X向导轨
11 主X向滑块 12 X向运动电机
13 衔接套筒 14 下连杆
15 上连杆 16 Y向驱动电机
17 转轴 18 Z向驱动电机
19 快换机构 20 锁紧螺母
21 定位凸台 22 凹槽
23 连接扣 24 定位套
25 主推杆 26 副推杆
27 快换机构
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
如图1、图2的一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,包括有手术台1,其与众不同之处在于:为了实现后续安装的手术器械的X向运动调节,在手术台1的两侧成对设置有X向引导控制装置。同时,X向引导控制装置上通过主连接座2安装有主摆臂3,主连接座2上还安装主推杆25。主推杆25与主摆臂3的下端相连接并推动主摆臂3的摆动。并且,主连接座2与主摆臂3的上端连接有主定位锁5,Y向引导装置4上连接有Z向引导控制装置,构成主龙门机械臂。实际装配的时候,主摆臂3的顶部安装转轴17,同时还分别设置有用于连接主连接座2的第一轴,以及用于连接主推杆25的第二轴。(图中未示出)
并且,考虑到多姿态、多器械的手术执行,在X向引导控制装置上,通过副连接座安装有副摆臂6,副摆臂6之间连接有横梁7,构成副龙门机械臂。副连接座安装有副推杆26,副推杆26与副摆臂6下端相连,提供适当的支撑及横梁7高低位置调节。副摆臂6与副连接座之间还设置有副定位锁8以增加副摆臂6的刚性。考虑到副摆臂6姿态调节的便利并便于后续的器械切换使用,横梁7上设置有快换机构27。
结合本发明一较佳的实施方式来看,为了实现极致角度调整,或是在非使用状态下的大幅度收起,让主推杆25可推动主摆臂3旋转,在主摆臂3上开设有用于容纳主定位锁5的主收纳槽9。同时,副摆臂6上开设有用于容纳副定位锁8的副收纳槽(图中未示出)。这样,在运输或是维护待机期间,可以将主定位锁5、副定位锁8的一端拆下分离,更好地将主定位锁5和副定位锁8收到对应的主收纳槽9、副收纳槽中。
进一步来看,考虑到X向的运动引导,满足主龙门机械臂、副龙门机械臂的独立控制。X向引导控制装置包括有X向导轨10,X向导轨10上设置有主X向滑块11与副X向滑块(图中未示出),主X向滑块11与主连接座2相连,副X向滑块与副连接座相连,X向导轨10的一端设置有X向运动电机12。
结合实际的实施来看,为了实现主定位锁5与副定位锁8的顺畅调节,在给予有效运动导向的时候也拥有较佳的支撑效果,主定位锁5与副定位锁8均包括有衔接套筒13,衔接套筒13的上端插入有上连杆15,衔接套筒13的下端插入有下连杆14,衔接套筒13的内部上端设置有主正螺纹,衔接套筒13的内部下端设置有主反螺纹,上连杆15插入衔接套筒13的部分设置有主正螺纹,下连杆14插入衔接套筒13的部分设置有主反螺纹,衔接套筒13内设置有正反旋螺母。这样,可以通过旋转衔接套筒13即可实现调节。
再进一步来看,为了满足日常的Y向调节,Y向引导装置4包括有Y向驱动电机16,Y向驱动电机16上安装有转轴17。同时,为了配合后续安装的器械实现Z轴调节,更好的贴合患处来执行,Z向引导控制装置包括有Z向驱动电机18,Z向驱动电机18上安装有快换机构19。这样,可以配合不同手术实际需要,进行各类器械的切换使用。
为了,将闭合的龙门结构变为“开放”状态,安装无菌套,主摆臂3的顶端通过开合装置与Y向引导装置4相连。具体来说,本发明采用的开合装置包括有定位套24,定位套24上设置有安装孔,安装孔内穿设有锁紧螺母20,定位套24通过锁紧螺栓安装在主摆臂3顶部。同时,定位套24上设置有定位凸台21,主摆臂3顶部对应位置处设置有凹槽22,定位凸台21嵌入凹槽22内。
同时,考虑到横梁7的拆装便利,便于后续器械的结合安装,也能够实现无菌套的安装,副摆臂6的顶部设置有连接扣23,横梁7通过连接扣23定位连接。横梁7上也装有快换机构27,进行各类器械的切换使用
通过上述的文字表述并结合附图可以看出,采用本发明后,拥有如下优点:
1、拥有相互独立的主龙门机械臂与副龙门机械臂,通过Z向驱动电机和横梁上安装的快换结构进行快速器械切换,可以实现多个手术器械的协同及不同手术操作。并且,采用了双臂的构造,可通过主龙门机械臂拥有较佳的承载能力,副龙门机械臂拥有灵活的调节范围,两者相互配合,实现类似“双手”的同步高精度操作,一改以往单臂操作的各类缺陷,可满足多种手术的不同操作需求,并具有良好的拓展性,适应外科多学科的手术要求。
2、设置有独立的X、Y、Z向的引导控制装置,可以配合后续的控制软件,实现多轴运动控制与调节,提高机器人手术操作精度。
3、主龙门机械臂与副龙门机械臂均可以分离拆装,便于安装无菌套,保证实施的安全与无菌。
4、采用独立的推杆结构,可以对各个龙门机械臂提供有效的支撑及高度调节,满足各类手术的需要,拆收后体积显著变小,避免过多占用手术室空间。
5、整体构造简单,可以配合各类手术器械组合使用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,并不用于限制本发明,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,包括有手术台,其特征在于:所述手术台的两侧成对设置有X向引导控制装置,所述X向引导控制装置上通过主连接座安装有主摆臂,所述主连接座上还安装主推杆,所述主推杆与主摆臂的下端相连接并推动主摆臂的摆动,所述主连接座与主摆臂的上端连接有主定位锁,所述主摆臂上还连接有Y向引导装置,所述Y向引导装置上连接有Z向引导控制装置,构成主龙门机械臂;
所述X向引导控制装置通过副连接座安装有副摆臂,所述副摆臂之间通过快换机构连接有横梁,构成副龙门机械臂;
所述副连接座与副摆臂之间连接有副推杆,且副推杆与副摆臂下端相连,所述副摆臂与副连接座之间还设置有增加副摆臂刚性的副定位锁。
2.根据权利要求1所述的一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,其特征在于:所述主摆臂上开设有用于容纳主定位锁的主收纳槽,所述副摆臂上开设有用于容纳副推杆的副定位锁。
3.根据权利要求1所述的一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,其特征在于:所述X向引导控制装置包括有X向导轨,所述X向导轨上设置有主X向滑块与副X向滑块,所述主X向滑块与主连接座相连,所述副X向滑块与副连接座相连,所述X向导轨的一端设置有X向运动电机。
4.根据权利要求1所述的一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,其特征在于:所述主定位锁与副定位锁均包括有衔接套筒,所述衔接套筒的上端插入有上连杆,所述衔接套筒的下端插入有下连杆,所述衔接套筒的内部上端设置有主正螺纹,所述衔接套筒的内部下端设置有主反螺纹,所述上连杆插入衔接套筒的部分设置有主正螺纹,所述下连杆插入衔接套筒的部分设置有主反螺纹,所述衔接套筒内设置有正反旋螺母。
5.根据权利要求1所述的一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,其特征在于:所述Y向引导装置包括有Y向驱动电机,所述Y向驱动电机上安装有转轴,所述主连接座与主摆臂之间连接有主推杆。
6.根据权利要求1所述的一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,其特征在于:所述Z向引导控制装置包括有Z向驱动电机,所述Z向驱动电机上安装有快换机构。
7.根据权利要求1所述的一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,其特征在于:所述主摆臂的顶端通过开合装置与Y向引导装置相连,所述开合装置包括有定位套,所述定位套上设置有安装孔,所述安装孔内穿设有锁紧螺母,所述定位套通过锁紧螺栓安装在主摆臂顶部,所述定位套上设置有定位凸台,所述主摆臂顶部对应位置处设置有凹槽,所述定位凸台嵌入凹槽内。
8.根据权利要求1所述的一种可拆收双龙门式机械臂手术机器人,其特征在于:所述副摆臂的顶部设置有连接扣,所述横梁通过连接扣定位连接。
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