CN110464464A - 一种泌尿外科手术机器人机械臂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗器械技术领域，且公开了一种泌尿外科手术机器人机械臂，包括倒U形固定板和旋转臂，旋转臂竖直位于倒U形固定板的下方，旋转臂的上端延伸至倒U形固定板的内部且开设有通槽，通槽的内部横向设有第一转轴，通槽的左右两侧均开设有固定孔，第一转轴的轴壁通过固定孔与旋转臂固定套接且两端均通过第一滚动轴承与倒U形固定板相对的内侧壁转动连接，第一转轴的轴壁且位于通槽内部分固定设有第一齿轮，倒U形固定板的内部且位于第一齿轮的上方横向设有第二转轴。该泌尿外科手术机器人机械臂，能够实现多自由度、灵活高精细度操作，而且便于将将长轴和末端执行部件与驱动组件进行快速拆装。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体为一种泌尿外科手术机器人机械臂。
背景技术
微创手术，通俗的来讲就是微小创伤的手术，是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备进行的手术。一般情况下，为了进行手术，需要将手术的器材通过微小的皮肤表面开口伸进人体内，通过器材末端的执行结构进行相应的手术操作，而末端和人体的操作端之间为一个长管结构。
在现阶段开发的远程手术机器人(如达芬奇手术机器人、妙手手术机器人)，可以让医生通过在远程操作发出相应的指令，而在手术室设有一个机器人手术台，机器人通过若干个机器人臂(一般为4-6个)末端的手术器材(一般是耗材可以拆卸)在人体进行手术操作。
腹腔镜及腹腔镜泌尿外科手术也代表着泌尿外科治疗的主要方向之一。目前，腹腔镜微创治疗可以用于下列泌尿外科治疗中，如肾囊肿去顶减压术、肾部分切除术、肾上腺肿瘤切除术、隐睾的睾丸引降术等。
而为了完成相应的手术操作(如切、夹、抓)等操作，特别是在器材末端动作幅度较大的时候，势必要导致器材的长轴由较大幅度的移动，所以有时候为了手术的操作，需要在人体上开较大的开口，而这与微创手术的初衷是格格不入的，所以需要在手术的时候尽可能的将长轴的某一个位置点固定，而又可以在器材的执行端进行自由操作，此外长轴与驱动组件之间存在拆装不便的缺陷。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种泌尿外科手术机器人机械臂，具备能够实现多自由度、灵活高精细度操作，而且便于将长轴和末端执行部件与驱动组件进行快速拆装等优点，解决了目前泌尿外科手术机器人机械臂操作不灵活且长轴与驱动组件之间存在拆装不便的问题。
(二)技术方案
为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种泌尿外科手术机器人机械臂，包括倒U形固定板和旋转臂，所述旋转臂竖直位于倒U形固定板的下方，所述旋转臂的上端延伸至倒U形固定板的内部且开设有通槽，所述通槽的内部横向设有第一转轴，所述通槽的左右两侧均开设有固定孔，所述第一转轴的轴壁通过固定孔与旋转臂固定套接且两端均通过第一滚动轴承与倒U形固定板相对的内侧壁转动连接，所述第一转轴的轴壁且位于通槽内部分固定设有第一齿轮，所述倒U形固定板的内部且位于第一齿轮的上方横向设有第二转轴，所述第二转轴的两端均通过第二滚动轴承与倒U形固定板相对的内侧壁转动连接，所述第二转轴的轴壁固定设有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮啮合设置，所述第二转轴的右端贯穿倒U形固定板的右内侧壁并向外延伸，所述倒U形固定板的右侧壁固定设有第一电机，所述第一电机的输出端通过联轴器与第二转轴的右端固定连接，所述旋转臂的外壁设有驱动组件，所述驱动组件的输出端通过插槽插接有长轴，所述插槽的内部设有用于将长轴固定的卡紧机构，所述长轴的下端固定设有末端执行部件，所述旋转臂的内部设有第一空腔，所述第一空腔的内部设有用于带动驱动组件的移动机构。
优选的，所述移动机构包括第二电机、单向丝杆、第一移动块和连接块，所述第二电机固定设置在第一空腔的顶部，所述单向丝杆竖直位于第一空腔的内部且上端与第二电机的输出端固定连接，所述单向丝杆的下端通过第三滚动轴承与第一空腔的底部转动连接，所述第一移动块位于第一空腔的内部且上侧通过第一螺纹孔与单向丝杆的杆壁螺纹连接，所述旋转臂的前侧竖直开设有条形孔，所述连接块位于条形孔的内部且一侧与第一移动块的侧壁固定连接，另一侧与驱动组件固定连接。
优选的，所述第一移动块的左右两侧均固定设有限位滑块，所述第一空腔的左右两侧均开设有限位滑槽，所述限位滑块与限位滑槽相配合。
优选的，所述卡紧机构包括双向丝杆、两个第二移动块、两个移动杆和两个卡块，所述长轴的上端固定设有插块，所述插块位于插槽的内部，所述驱动组件的输出轴的内部且位于插槽的上方设有第二空腔，所述双向丝杆横向位于第二空腔的内部，所述双向丝杆的左右两端均通过第四滚动轴承与第二空腔的左右两侧转动连接，且左端贯穿至外部并滚动设有转轮，两个所述第二移动块对称滑动设置在第二空腔的内部，两个所述第二移动块的侧壁分别通过第二螺纹孔和第三螺纹孔与双向丝杆的杆壁两侧螺纹连接，所述第二空腔的下侧且位于插槽的左右两侧均开设有凹槽，两个所述移动杆位于竖直位于两个所述凹槽的内部，两个所述移动杆的上端分别与两个所述第二移动块的下侧固定连接，两个所述移动杆相对的杆壁底部均与卡块固定连接，两个所述卡块的另一侧均延伸至插槽的内部，所述插块的两侧均开设有与卡块相配合的卡槽。
优选的，所述倒U形固定板的下端两侧均固定设有第一转动节，所述旋转臂的左右两侧底部均固定设有第二转动节，对应所述第一转动节和第二转动节之间共同转动设有连接杆。
优选的，所述倒U形固定板的顶部固定设有连接轴。
优选的，所述第一电机和第二电机均为步进电机。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种泌尿外科手术机器人机械臂，具备以下有益效果：
1、该泌尿外科手术机器人机械臂，通过设置在倒U形固定板与旋转臂之间的第一转轴、第一齿轮、第二转轴、第二齿轮和第一电机，便于调节长轴和末端执行部件与人体之间的位置。
2、该泌尿外科手术机器人机械臂，通过设置在旋转臂内部的第二电机、单向丝杆、第一移动块、连接块和限位滑块，能够推动驱动组件上的长轴和末端执行部件深入到人体内进行指令执行。
3、该泌尿外科手术机器人机械臂，通过设置在驱动组件输出端与长轴之间的插块、双向丝杆、第二移动块、移动杆、卡块和转轮，便于将长轴和末端执行部件与驱动组件进行快速拆装。
附图说明
图1为本发明提出的一种泌尿外科手术机器人机械臂的结构示意图；
图2为图1中旋转臂内部的结构示意图；
图3为图1中局部A部分的结构放大图。
图中：1倒U形固定板、2旋转臂、3第一转轴、4第一齿轮、5第二转轴、6第二齿轮、7第一电机、8驱动组件、9长轴、10末端执行部件、11第二电机、12单向丝杆、13第一移动块、14连接块、15限位滑块、16插块、17双向丝杆、18第二移动块、19移动杆、20卡块、21转轮、22连接轴、23第一转动节、24第二转动节、25连接杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，一种泌尿外科手术机器人机械臂，包括倒U形固定板1和旋转臂2，旋转臂2竖直位于倒倒U形固定板1的下方，旋转臂2的上端延伸至倒倒U形固定板1的内部且开设有通槽，通槽的内部横向设有第一转轴3，通槽的左右两侧均开设有固定孔，第一转轴3的轴壁通过固定孔与旋转臂2固定套接且两端均通过第一滚动轴承与倒U形固定板1相对的内侧壁转动连接，第一转轴3的轴壁且位于通槽内部分固定设有第一齿轮4，倒U形固定板1的内部且位于第一齿轮4的上方横向设有第二转轴5，第二转轴5的两端均通过第二滚动轴承与倒U形固定板1相对的内侧壁转动连接，第二转轴5的轴壁固定设有第二齿轮6，第一齿轮4和第二齿轮6啮合设置，第二转轴5的右端贯穿倒U形固定板1的右内侧壁并向外延伸，倒U形固定板1的右侧壁固定设有第一电机7，第一电机7的输出端通过联轴器与第二转轴5的右端固定连接，打开第一电机7工作能够带动第二转轴5旋转，第二转轴5能够带动第二齿轮6转动，第二齿轮6能够带动第一齿轮4转动，第一齿轮4通过第一转轴3能够带动旋转臂2角度旋转，旋转臂2的外壁设有驱动组件8，驱动组件8的输出端通过插槽插接有长轴9，插槽的内部设有用于将长轴9固定的卡紧机构，长轴9的下端固定设有末端执行部件10，旋转臂2的内部设有第一空腔，第一空腔的内部设有用于带动驱动组件8的移动机构。
移动机构包括第二电机11、单向丝杆12、第一移动块13和连接块14，第二电机11固定设置在第一空腔的顶部，单向丝杆12竖直位于第一空腔的内部且上端与第二电机11的输出端固定连接，单向丝杆12的下端通过第三滚动轴承与第一空腔的底部转动连接，第一移动块13位于第一空腔的内部且上侧通过第一螺纹孔与单向丝杆12的杆壁螺纹连接，旋转臂2的前侧竖直开设有条形孔，连接块14位于条形孔的内部且一侧与第一移动块13的侧壁固定连接，另一侧与驱动组件8固定连接，电机11工作能够带动单向丝杆12旋转，单向丝杆12能够驱动第一移动块13向下移动，从而能够推动驱动组件8上的长轴9和末端执行部件10深入到人体内进行指令执行。
第一移动块13的左右两侧均固定设有限位滑块15，第一空腔的左右两侧均开设有限位滑槽，限位滑块15与限位滑槽相配合。
卡紧机构包括双向丝杆17、两个第二移动块18、两个移动杆19和两个卡块20，长轴9的上端固定设有插块16，插块16位于插槽的内部，驱动组件8的输出轴的内部且位于插槽的上方设有第二空腔，双向丝杆17横向位于第二空腔的内部，双向丝杆17的左右两端均通过第四滚动轴承与第二空腔的左右两侧转动连接，且左端贯穿至外部并滚动设有转轮21，两个第二移动块18对称滑动设置在第二空腔的内部，两个第二移动块18的侧壁分别通过第二螺纹孔和第三螺纹孔与双向丝杆17的杆壁两侧螺纹连接，第二空腔的下侧且位于插槽的左右两侧均开设有凹槽，两个移动杆19位于竖直位于两个凹槽的内部，两个移动杆19的上端分别与两个第二移动块18的下侧固定连接，两个移动杆19相对的杆壁底部均与卡块20固定连接，两个卡块20的另一侧均延伸至插槽的内部，插块16的两侧均开设有与卡块20相配合的卡槽，转动转轮21使得双向丝杆17旋转，双向丝杆17能够带动两个第二移动块18相对远离移动，从而能够使得两个移动杆19上的卡块20与插块16上的插槽分离，进而便于将长轴9和末端执行部件10与驱动组件8进行快速拆装。
倒U形固定板1的下端两侧均固定设有第一转动节23，旋转臂2的左右两侧底部均固定设有第二转动节24，对应第一转动节23和第二转动节24之间共同转动设有连接杆25，第一转动节23、第二转动节24和连接杆25能够增加旋转臂2旋转的稳定性能。
倒U形固定板1的顶部固定设有连接轴22，倒U形固定板1通过连接轴22与外部的机器人本体安装连接。
第一电机7和第二电机11均为步进电机。
综上所述，该泌尿外科手术机器人机械臂，使用时，打开第一电机7工作能够带动第二转轴5旋转，第二转轴5能够带动第二齿轮6转动，第二齿轮6能够带动第一齿轮4转动，第一齿轮4通过第一转轴3能够带动旋转臂2角度旋转，从而调节长轴9和末端执行部件10与人体之间的位置；打开第二电机11工作能够带动单向丝杆12旋转，单向丝杆12能够驱动第一移动块13向下移动，从而能够推动驱动组件8上的长轴9和末端执行部件10深入到人体内进行指令执行；然后医护人员手部转动转轮21使得双向丝杆17旋转，双向丝杆17能够带动两个第二移动块18相对远离移动，从而能够使得两个移动杆19上的卡块20与插块16上的插槽分离，进而便于将长轴9和末端执行部件10与驱动组件8进行快速拆装。
需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种泌尿外科手术机器人机械臂，其特征在于：包括倒U形固定板(1)和旋转臂(2)；
所述旋转臂(2)竖直位于倒U形固定板(1)的下方，所述旋转臂(2)的上端延伸至倒U形固定板(1)的内部且开设有通槽，所述通槽的内部横向设有第一转轴(3)，所述通槽的左右两侧均开设有固定孔，所述第一转轴(3)的轴壁通过固定孔与旋转臂(2)固定套接且两端均通过第一滚动轴承与倒U形固定板(1)相对的内侧壁转动连接，所述第一转轴(3)的轴壁且位于通槽内部分固定设有第一齿轮(4)；
所述倒U形固定板(1)的内部且位于第一齿轮(4)的上方横向设有第二转轴(5)，所述第二转轴(5)的两端均通过第二滚动轴承与倒U形固定板(1)相对的内侧壁转动连接，所述第二转轴(5)的轴壁固定设有第二齿轮(6)，所述第一齿轮(4)和第二齿轮(6)啮合设置；
所述第二转轴(5)的右端贯穿倒U形固定板(1)的右内侧壁并向外延伸，所述倒U形固定板(1)的右侧壁固定设有第一电机(7)，所述第一电机(7)的输出端通过联轴器与第二转轴(5)的右端固定连接，所述旋转臂(2)的外壁设有驱动组件(8)，所述驱动组件(8)的底部输出端通过插槽插接有长轴(9)，所述插槽的内部设有用于将长轴(9)固定的卡紧机构，所述长轴(9)的下端固定设有末端执行部件(10)，所述旋转臂(2)的内部设有第一空腔，所述第一空腔的内部设有用于带动驱动组件(8)的移动机构。
2.根据权利要求1所述的一种泌尿外科手术机器人机械臂，其特征在于：所述移动机构包括第二电机(11)、单向丝杆(12)、第一移动块(13)和连接块(14)，所述第二电机(11)固定设置在第一空腔的顶部，所述单向丝杆(12)竖直位于第一空腔的内部且上端与第二电机(11)的输出端固定连接，所述单向丝杆(12)的下端通过第三滚动轴承与第一空腔的底部转动连接，所述第一移动块(13)位于第一空腔的内部且上侧通过第一螺纹孔与单向丝杆(12)的杆壁螺纹连接，所述旋转臂(2)的前侧竖直开设有条形孔，所述连接块(14)位于条形孔的内部且一侧与第一移动块(13)的侧壁固定连接，另一侧与驱动组件(8)固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种泌尿外科手术机器人机械臂，其特征在于：所述第一移动块(13)的左右两侧均固定设有限位滑块(15)，所述第一空腔的左右两侧均开设有限位滑槽，所述限位滑块(15)与限位滑槽相配合。
4.根据权利要求1所述的一种泌尿外科手术机器人机械臂，其特征在于：所述卡紧机构包括双向丝杆(17)、两个第二移动块(18)、两个移动杆(19)和两个卡块(20)，所述长轴(9)的上端固定设有插块(16)，所述插块(16)位于插槽的内部，所述驱动组件(8)的输出轴的内部且位于插槽的上方设有第二空腔，所述双向丝杆(17)横向位于第二空腔的内部，所述双向丝杆(17)的左右两端均通过第四滚动轴承与第二空腔的左右两侧转动连接，且左端贯穿至外部并滚动设有转轮(21)，两个所述第二移动块(18)对称滑动设置在第二空腔的内部，两个所述第二移动块(18)的侧壁分别通过第二螺纹孔和第三螺纹孔与双向丝杆(17)的杆壁两侧螺纹连接，所述第二空腔的下侧且位于插槽的左右两侧均开设有凹槽，两个所述移动杆(19)竖直位于两个所述凹槽的内部，两个所述移动杆(19)的上端分别与两个所述第二移动块(18)的下侧固定连接，两个所述移动杆(19)相对的杆壁底部均与卡块(20)固定连接，两个所述卡块(20)的另一侧均延伸至插槽的内部，所述插块(16)的两侧均开设有与卡块(20)相配合的卡槽。
5.根据权利要求1所述的一种泌尿外科手术机器人机械臂，其特征在于：所述倒U形固定板(1)的下端两侧均固定设有第一转动节(23)，所述旋转臂(2)的左右两侧底部均固定设有第二转动节(24)，对应所述第一转动节(23)和第二转动节(24)之间共同转动设有连接杆(25)。
6.根据权利要求1所述的一种泌尿外科手术机器人机械臂，其特征在于：所述倒U形固定板(1)的顶部固定设有连接轴(22)。
7.根据权利要求2所述的一种泌尿外科手术机器人机械臂，其特征在于：所述第一电机(7)和第二电机(11)均为步进电机。
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