CN111904596B - 导航调节机构及具有其的手术机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导航调节机构及具有其的手术机器人系统。该导航调节机构，应用于手术机器人系统中，所述导航调节机构包括：旋转组件，输出旋转运动；俯仰组件，安装于所述旋转组件，并可随所述旋转组件转动，所述俯仰组件用于输出俯仰运动，所述俯仰组件上安装光学导航件；控制组件，与所述旋转组件与所述俯仰组件电连接，所述控制组件控制所述旋转组件和/或所述俯仰组件同步运动，以调节所述光学导航件的旋转角度和/或俯仰角度。通过控制组件实现光学导航件旋转角度与俯仰角度的自动调节，无需医护人员手动调整，在保证位置精度的同时，降低操作的复杂程度，操作方便，便于使用。

Description

导航调节机构及具有其的手术机器人系统

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种导航调节机构及具有其的手术机器人系统。

背景技术

光学导航摄像头在手术机器人系统的辅助手术中有着广泛的应用，在手术过程中光学导航摄像头的位姿需要经常调节，以满足的使用需求。通常，光学导航摄像头主要为手动调节的方式，其提供一个拖动手柄，由医生手动去拖动调节摄像头的位置和姿态。但是，手术过程中医护人员手动调节时操作不便，无法准确调节光学导航摄像头的位置精度，同时，操作过程繁琐，影响使用。

发明内容

基于此，有必要针对目前医护人员手动调节摄像头的位置和姿态导致的操作不便问题，提供一种可自动调节光学导航件的导航调节机构及具有其的手术机器人系统。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种导航调节机构，应用于手术机器人系统中，所述导航调节机构包括：

旋转组件，输出旋转运动；

俯仰组件，安装于所述旋转组件，并可随所述旋转组件转动，所述俯仰组件用于输出俯仰运动，所述俯仰组件上安装光学导航件；

控制组件，与所述旋转组件与所述俯仰组件电连接，所述控制组件控制所述旋转组件和/或所述俯仰组件同步运动，以调节所述光学导航件的旋转角度和/或俯仰角度。

在其中一个实施例中，所述旋转组件包括旋转电机、旋转传动件以及旋转输出件，所述旋转传动件传动连接所述所述旋转电机与所述旋转输出件，所述旋转输出件安装所述俯仰组件；

所述旋转电机还可锁定所述旋转传动件。

在其中一个实施例中，所述俯仰组件包括俯仰电机、俯仰传动件以及俯仰输出件，所述俯仰电机安装于所述旋转输出件，所述俯仰传动件传动连接所述俯仰电机与所述俯仰输出件，所述俯仰输出件连接所述光学导航件；

所述俯仰电机还可锁定所述俯仰传动件。

在其中一个实施例中，所述俯仰传动件包括俯仰齿轮以及与所述俯仰齿轮相啮合的弧形齿条，所述弧形齿条与所述俯仰输出件连接。

在其中一个实施例中，所述俯仰组件还包括导向件，所述导向件可滑动连接所述弧形齿条与所述旋转输出件；

所述导向件包括滑动配合的导向滑轨与导向滑块，所述导向滑轨与所述导向滑块分别设置于所述弧形齿条与所述旋转输出件。

在其中一个实施例中，所述俯仰组件还包括限位件，所述限位件设置于所述导向滑轨的两端，并可与所述导向滑块抵接。

在其中一个实施例中，所述控制组件包括控制器以及与所述控制器电连接的旋转开关与俯仰开关，所述控制器分别电连接所述旋转电机与所述俯仰电机，所述旋转开关通过所述控制器控制所述旋转电机工作，所述俯仰开关通过所述控制器控制所述俯仰电机工作。

在其中一个实施例中，所述控制组件还包括与所述控制器电连接的旋转检测件，所述旋转检测件与所述旋转输出件连接，用于检测所述旋转输出件的旋转角度，并反馈给所述控制器。

在其中一个实施例中，所述旋转组件还包括旋转连接件，所述旋转连接件与所述旋转传动件连接，并连接至所述旋转输出件与所述旋转检测件。

在其中一个实施例中，所述控制组件还包括与所述控制器电连接的俯仰检测件，所述俯仰检测件与所述俯仰传动件连接，用于检测所述俯仰传动件的俯仰角度，并反馈给所述控制器。

在其中一个实施例中，所述俯仰组件还包括俯仰连接件，所述俯仰连接件连接所述俯仰传动件与所述俯仰检测件。

在其中一个实施例中，所述导航调节机构还包括显示器，所述显示器与所述控制器电连接，用于显示所述光学导航件的旋转角度和/或俯仰角度。

在其中一个实施例中，所述控制组件还包括调节手柄，所述调节手柄与所述俯仰组件连接，所述调节手柄带动所述俯仰组件调节所述光学导航件的旋转角度和/或俯仰角度。

在其中一个实施例中，所述调节手柄具有触摸开关，所述触摸开关与所述控制器电连接，所述调节手柄与所述触摸开关联动，所述触摸开关触发手动信号，以控制所述旋转电机与所述俯仰电机解锁。

一种手术机器人系统，包括手术机器人、光学导航件以及如上述技术特征所述的导航调节机构；

所述导航调节机构安装于所述手术机器人，所述光学导航件安装于所述导航调节机构，所述导航调节机构调节所述光学导航件的旋转角度和/或俯仰角度。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下技术效果：

本发明的导航调节机构及具有其的手术机器人系统，使用时，控制组件驱动旋转组件运动，旋转组件可带动俯仰组件以及光学导航件同步转动，以调节光学导航件的旋转角度；控制组件带动俯仰组件运动，使得俯仰组件带动光学导航件运动，以提高光学导航件的俯仰角度。有效的解决目前医护人员手动调节摄像头的位置和姿态导致的操作不便问题，通过控制组件实现光学导航件旋转角度与俯仰角度的自动调节，无需医护人员手动调整，在保证位置精度的同时，降低操作的复杂程度，操作方便，便于使用。

附图说明

图1为本发明一实施例的导航调节机构安装光学导航件的立体图；

图2为图1所示的导航调节机构的剖视图；

图3为图1所示的导航调节机构中旋转组件的从一角度看的立体图；

图4为图3所示的旋转组件的从另一角度看的立体图；

图5为图3所示的旋转组件的分解示意图；

图6为图3所示的旋转组件的剖视图；

图7为图1所示的导航调节机构中俯仰组件安装光学导航件的示意图；

图8为图1所示的导航调节机构中旋转组件调节光学导航件的流程图；

图9为图1所示的导航调节机构中俯仰组件调节光学导航件的流程图；

图10为图1所示的导航调节机构中调节手柄调节光学导航件的流程图。

其中：100、导航调节机构；110、旋转组件；111、旋转电机；112、旋转传动件；1121、旋转主动齿轮；1122、旋转从动齿轮；113、旋转输出件；114、旋转安装件；115、旋转检测件；116、旋转连接件；117、旋转轴承；120、俯仰组件；121、俯仰电机；122、俯仰传动件；1221、俯仰齿轮；1222、弧形齿条；123、俯仰输出件；124、导向件；1241、导向滑轨；1242、导向滑块；125、限位件；126、俯仰检测件；127、俯仰安装件；128、俯仰连接件；130、调节手柄；200、光学导航件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参见图1至图7，本发明提供一种导航调节机构100。该导航调节机构100应用于手术机器人系统中，用于调节手术机器人系统的光学导航件200，以调节光学导航件200的旋转角度和/或俯仰角度。当然，在本发明的其他实施方式中，光学导航机构还可实现其他部件旋转角度和/或俯仰角度的调节。本发明的导航调节机构100可以自动调节手术机器人系统的光学导航件200的旋转角度和/或俯仰角度，无需医护人员手动调整，在保证位置精度的同时，降低操作的复杂程度，操作方便，便于使用。

参见图1和图2，在一实施例中，导航调节机构100包括旋转组件110、俯仰组件120以及控制组件。旋转组件110输出旋转运动。俯仰组件120安装于旋转组件110，并可随旋转组件110转动，俯仰组件120用于输出俯仰运动，俯仰组件120上安装光学导航件200。控制组件与旋转组件110与俯仰组件120电连接，控制组件控制旋转组件110和/或俯仰组件120同步运动，以调节光学导航件200的旋转角度和/或俯仰角度。

旋转组件110用于输出旋转运动，旋转组件110安装于手术机器人系统的手术机器人上。俯仰组件120用于输出俯仰运动，俯仰组件120安装于旋转组件110上。俯仰组件120与光学导航件200连接。具体的，旋转组件110运动时，可带动俯仰组件120同步旋转，进而俯仰组件120带动光学导航件200旋转，以调节光学导航件200的旋转角度。俯仰组件120运动时，俯仰组件120可相对于旋转组件110做俯仰运动，进而俯仰组件120带动光学导航件200做俯仰运动，以调节光学导航件200的俯仰角度。

可以理解的，旋转组件110与俯仰组件120的先后运动顺序无要求。当需要调节光学导航件200的旋转角度与俯仰角度时，可以先通过旋转组件110调节光学导航件200的旋转角度，再通过俯仰组件120调节光学导航件200的俯仰角度；也可以先通过俯仰组件120调节光学导航件200的俯仰角度，再通过旋转组件110调节光学导航件200的旋转角度；当然，还可以同时控制旋转组件110与俯仰组件120运动。

当然，在本发明的其他实施方式中，也可旋转组件110与光学导航件200连接，旋转组件110安装于俯仰组件120，俯仰组件120安装于手术机器人上，其工作原理与上述实施例中俯仰组件120安装于旋转组件110的工作原理实质相同，在此不一一赘述。

控制组件用于实现旋转组件110与俯仰组件120的自动控制。具体的，控制组件可以控制旋转组件110自动调节光学导航件200的旋转角度，可以控制俯仰组件120自动调节光学导航件200的俯仰角度。无需医护人员手动拖拽光学导航件200调节旋转角度与俯仰角度。这样可以简化操作过程，便于医护人员使用。

采用上述实施例的导航调节机构100后，通过控制组件实现光学导航件200旋转角度与俯仰角度的自动调节，可以有效的解决目前医护人员手动调节摄像头的位置和姿态导致的操作不便问题，无需医护人员手动调整，在保证位置精度的同时，降低操作的复杂程度，操作方便，便于使用。

参见图1至图6，在一实施例中，旋转组件110包括旋转电机111、旋转传动件112以及旋转输出件113，旋转传动件112传动连接旋转电机111与旋转输出件113，旋转输出件113安装俯仰组件120。旋转电机111为旋转组件110的动力源，用于输出旋转动力。控制组件与旋转电机111电连接，控制组件控制旋转电机111工作。旋转传动件112安装于旋转电机111的输出端，并与旋转输出件113传动连接。

旋转电机111工作时，旋转电机111可驱动旋转传动件112运动，进而旋转传动件112带动旋转输出件113旋转，以使旋转输出件113带动俯仰组件120及其上的光学导航件200同步旋转，实现光学导航件200旋转角度的调节。当然，在本发明的其他实施方式中，旋转输出件113可以直接安装于旋转电机111的输出端，通过旋转电机111直接驱动。

可选地，旋转输出件113的具体结构形式原则上不受限制，只要能够实现输出旋转运动，并带动俯仰组件120运动即可。示例性地，旋转输出件113为连接块，该连接块与俯仰组件120连接。当然，在本发明的其他实施方式中，旋转输出件113还可为安装平台、连接架等。

在一实施例中，旋转传动件112包括旋转主动齿轮1121与旋转从动齿轮1122，旋转主动齿轮1121与旋转从动齿轮1122相啮合，旋转主动齿轮1121安装于旋转电机111的输出端，旋转从动齿轮1122与旋转输出件113连接。旋转电机111工作时，可驱动旋转主动齿轮1121转动，进而旋转主动齿轮1121带动旋转从动齿轮1122转动，进而旋转从动齿轮1122带动旋转输出件113及其上的俯仰组件120同步旋转，达到调节光学导航件200旋转角度的目的。当然，在本发明的其他实施方式中，旋转传动件112还可为齿轮齿条结构、链轮结构、带轮结构或者其他能够实现旋转运动输出并传递的结构。

在一实施例中，旋转电机111还可锁定旋转传动件112。控制组件可以控制旋转电机111上电与断电。旋转电机111上电时，旋转电机111处于锁定状态即旋转电机111松闸，控制器控制旋转电机111断电后，旋转电机111处于解锁状态即旋转电机111抱闸。控制组件可以接收控制旋转电机111的旋转信号。当控制组件接收到旋转信号时，控制组件控制旋转电机111上电，旋转电机111松闸并输出旋转动力，以驱动旋转传动件112旋转。当控制组件未接收到旋转信号时，旋转电机111断电并抱闸，旋转电机111无法驱动旋转传动件112转动。此时，即使有外力拖拽光学导航件200，光学导航件200也无法调节其旋转角度；同时，还能实现光学导航件200位置的锁定，避免光学导航件200在自身重力作用下窜动，保证光学导航件200位置固定准确，避免出现非预期移动，保证手术精度。当控制组件接收手动信号，控制器控制旋转电机111松闸，旋转传动件112可自由转动，此时，在外力拖拽下调节光学导航件200的旋转角度。

在一实施例中，旋转组件110还包括旋转安装件114，旋转电机111以及旋转传动件112安装于旋转安装件114中，旋转安装件114还安装于手术机器人系统的手术机器人上。旋转安装件114为旋转组件110的外壳，起承载安装作用。旋转安装件114中安装旋转电机111以及旋转传动件112，避免其他结构等触及旋转组件110的内部结构而影响旋转组件110工作的可靠性。并且，旋转安装件114还可便于旋转组件110与手术机器人的连接，便于使用。示例性地，旋转安装件114为旋转外壳。当然，旋转安装件114还可为与手术机器人连接的安装座、安装平台、安装架等。在本发明的其他实施方式中，旋转电机111可直接安装于手术机器人上。

参见图1、图2和图7，在一实施例中，俯仰组件120包括俯仰电机121、俯仰传动件122以及俯仰输出件123，俯仰电机121安装于俯仰输出件123，俯仰传动件122传动连接俯仰电机121与俯仰输出件123，俯仰输出件123连接光学导航件200。俯仰电机121为俯仰组件120的动力源，用于输出俯仰动力。控制组件与俯仰电机121电连接，控制组件控制俯仰电机121工作。俯仰传动件122安装于俯仰电机121的输出端，并与俯仰输出件123传动连接。

俯仰电机121工作时，俯仰电机121可驱动俯仰传动件122运动，进而俯仰传动件122带动俯仰输出件123做俯仰运动，以使俯仰输出件123带动其上的光学导航件200同步俯仰，实现光学导航件200俯仰角度的调节。可选地，俯仰输出件123的具体结构形式原则上不受限制，只要能够实现输出俯仰运动，并带动俯仰组件120运动即可。示例性地，俯仰输出件123为连接板，该连接块与俯仰组件120连接。当然，在本发明的其他实施方式中，俯仰输出件123还可为安装平台、连接架等。

在一实施例中，俯仰电机121还可锁定俯仰传动件122。控制组件可以控制俯仰电机121上电与断电。俯仰电机121上电时，俯仰电机121处于锁定状态即俯仰电机121松闸，控制器控制俯仰电机121断电后，俯仰电机121处于解锁状态即俯仰电机121抱闸。控制组件可以接收控制俯仰电机121的俯仰信号。当控制组件接收到俯仰信号时，控制组件控制俯仰电机121上电，俯仰电机121松闸并输出俯仰动力，以驱动俯仰传动件122做俯仰运动。当控制组件未接收俯仰信号时，旋转电机111断电并抱闸，俯仰电机121无法驱动俯仰传动件122转动。此时，即使有外力拖拽光学导航件200，光学导航件200也无法调节其俯仰角度；同时，还能实现光学导航件200位置的锁定，避免光学导航件200在自身重力作用下窜动，保证光学导航件200位置固定准确，避免出现非预期移动，保证手术精度。当控制组件接收手动信号，控制器控制俯仰电机121松闸，俯仰传动件122可自由转动，此时，在外力拖拽下调节光学导航件200的俯仰角度。

在一实施例中，俯仰传动件122包括俯仰齿轮1221以及与俯仰齿轮1221相啮合的弧形齿条1222，弧形齿条1222与俯仰输出件123连接。俯仰齿轮1221安装俯仰电机121的输出端。俯仰电机121工作时，可驱动俯仰齿轮1221转动，进而俯仰齿轮1221带动弧形齿条1222转动，进而弧形齿条1222带动俯仰输出件123及其上的光学导航件200同步运动，达到调节光学导航件200俯仰角度的目的。可选地，弧形齿条1222为外齿条，弧形齿条1222的内侧与俯仰输出件123连接；当然，弧形齿条1222也可为内齿条，弧形齿条1222的外侧与俯仰输出件123连接。进一步地，弧形齿条1222的圆心角度范围为45°～180°。

在一实施例中，俯仰组件120还包括导向件124，导向件124可滑动连接弧形齿条1222与旋转输出件113。导向件124起导向作用，用于引导弧形齿条1222的俯仰运动轨迹，保证弧形齿条1222的俯仰运动按照预设的轨迹运行，避免发生窜动等影响工作的可靠性。进一步地，导向件124包括滑动配合的导向滑轨1241与导向滑块1242，导向滑轨1241与导向滑块1242分别设置于弧形齿条1222与旋转输出件113。导向滑轨1241与弧形齿条1222的形状相一致，俯仰齿轮1221驱动弧形齿条1222运动时，导向滑轨1241与导向滑块1242也配合运动，对弧形齿条1222导向。再进一步地，导向滑轨1241与弧形齿条1222连接，导向滑块1242设置于旋转输出件113。导向滑轨1241可在导向滑块1242中运动。进一步地，导向滑块1242直接与俯仰组件120的俯仰安装件127连接于旋转输出件113，这一点在后文详述。当然，在本发明的其他实施方式中，导向滑块1242也可设置于弧形齿条1222，与之相配合的导向滑轨1241设置于旋转输出件113。

在一实施例中，俯仰组件120还包括限位件125，限位件125设置于导向滑轨1241的两端，并可分别与导向滑块1242抵接。限位件125具有限位作用，用于限制导向滑轨1241或导向滑块1242的运动距离，避免导向滑块1242与导向滑轨1241相分离。当导向滑轨1241运动时，导向滑块1242为静止件，导向滑轨1241的端部靠近导向滑块1242时，限位件125可与导向滑块1242抵接，限制导向滑轨1241继续运动，避免导向滑轨1241脱离导向滑块1242。当导向滑块1242运动时，导向滑轨1241为静止件，导向滑块1242运动至导向滑轨1241端部时，限位件125可与导向滑块1242抵接，限制导向滑块1242继续运动，避免导向滑块1242脱离导向滑轨1241。

在一实施例中，控制组件包括控制器以及与控制器电连接的旋转开关与俯仰开关，控制器分别电连接旋转电机111与俯仰电机121，旋转开关通过控制器控制旋转电机111工作，俯仰开关通过控制器控制俯仰电机121工作。控制器为导航调节机构100的控制部件，用于实现俯仰组件120与旋转组件110的自动控制，实现光学导航件200的旋转角度与俯仰角度。

可选地，旋转开关与俯仰开关可以为脚踏板。脚踏板与控制器连接。医护人员脚踩脚踏板时，可以触发旋转信号或俯仰信号，以驱动俯仰组件120与旋转组件110调整光学导航件200的旋转角度与俯仰角度。进一步地，旋转开关与俯仰开关可分别对应不同的脚踏板，通过对应脚踏板控制俯仰组件120与旋转组件110调整光学导航件200的旋转角度与俯仰角度。并且，脚踏板向下或向上运动可以实现方向选择，如旋转是顺时针还是逆时针，俯仰是抬起还是低下等等。又可选地，旋转开关与俯仰开关还可为拨动开关、旋钮、按钮或者其他能够实现启动控制的开关部件。

在一实施例中，控制组件还包括与控制器电连接的旋转检测件115，旋转检测件115设置于旋转输出件113，用于检测旋转输出件113的旋转角度，并反馈给控制器。旋转检测件115检测旋转输出件113的旋转角度，即为光学导航件200的旋转角度。旋转检测件115检测光学导航件200的旋转角度后反馈至控制器，实现旋转电机111的闭环控制。可选地，旋转检测件115为角度传感器、惯性测量单元、旋转编码器或者其他能够实现旋转角度检测的部件。示例性地，旋转检测件115为旋转编码器。

参见图2至图6，在一实施例中，旋转组件110还包括旋转连接件116，旋转连接件116与旋转传动件112连接，并连接至旋转输出件113与旋转检测件115。旋转连接件116连接旋转检测件115与旋转输出件113。具体的，旋转传动件112安装于旋转连接件116，旋转连接件116的一端安装旋转输出件113，另一端安装旋转检测件115。这样，旋转电机111工作时，旋转传动件112的带动旋转连接件116转动，进而旋转连接件116带动旋转输出件113转动，同时，旋转旋转检测件115可检测旋转输出件113的旋转角度。示例性地，旋转连接件116为旋转输出轴，旋转从动齿轮1122套设于旋转输出轴。可选地，旋转连接件116与旋转输出件113可拆卸连接，如螺纹连接、卡扣连接、键连接等等。

在一实施例中，旋转组件110还包括旋转轴承117，旋转轴承117将旋转连接件116可转动支撑于旋转安装件114中，避免旋转连接件116与旋转安装件114之间发生干涉，保证旋转连接件116转动平稳。进一步地，旋转轴承117为角接触球轴承。在一实施例中，旋转组件110还包括旋转端盖，旋转端盖安装于旋转轴承117的端部，用于限制旋转轴承117的位置，并调节旋转轴承117的游隙。

参见图2和图7，在一实施例中，俯仰组件120还包括俯仰安装件127，俯仰安装件127用于安装俯仰传动件122与俯仰电机121，俯仰安装件127还安装于旋转输出件113上。俯仰安装件127为俯仰组件120的外壳，起承载安装作用。俯仰安装件127中安装俯仰电机121以及俯仰传动件122，避免其他结构等触及俯仰组件120的内部结构而影响俯仰组件120工作的可靠性。并且，俯仰安装件127还可便于俯仰组件120与旋转组件110的连接，便于使用。示例性地，旋转安装件114为俯仰安装板。当然，俯仰安装件127还可为与旋转输出件113连接的安装座、安装平台、安装架等。在本发明的其他实施方式中，俯仰电机121可直接安装于旋转输出件113上。示例性地，俯仰安装件127的数量为两个，两个俯仰安装件127连接，其中一个安装俯仰电机121以及俯仰传动件122，另一个安装导向滑块1242，并与旋转输出件113连接。

在一实施例中，控制组件还包括与控制器电连接的俯仰检测件126，俯仰检测件126与俯仰传动件122连接，用于检测俯仰传动件122的俯仰角度，并反馈给控制器。俯仰检测件126检测俯仰传动件122的俯仰角度，进而可以得到俯仰输出件123的俯仰角度，即为光学导航件200的俯仰角度。俯仰检测件126检测光学导航件200的俯仰角度后反馈至控制器，实现俯仰电机121的闭环控制。可选地，俯仰检测件126为角度传感器、惯性测量单元、俯仰编码器或者其他能够实现俯仰角度检测的部件。示例性地，俯仰检测件126为俯仰编码器。

在一实施例中，俯仰组件120还包括俯仰连接件128，俯仰连接件128连接俯仰传动件122与俯仰检测件126。具体的，俯仰连接件128可转动设置于俯仰安装件127中，并与俯仰齿轮1221连接，俯仰连接件128的中心处连接旋转检测件115。这样，俯仰电机121工作时，俯仰齿轮1221驱动弧形齿条1222运动过程中，俯仰齿轮1221可带动俯仰连接件128同步运动，以使俯仰检测件126可检测俯仰齿轮1221的旋转角度，进而获得俯仰输出件123的俯仰角度。示例性地，俯仰连接件128为连接齿轮；当然，俯仰连接件128还可为齿轮轴。在本发明的其他实施方式中，俯仰连接件128也可与弧形齿条1222连接，以检测俯仰传动件122输出的俯仰角度。

在一实施例中，导航调节机构100还包括显示器，显示器与控制器电连接，用于显示光学导航件200的旋转角度和/或俯仰角度。旋转检测件115检测的旋转角度通过控制器反馈至显示器，俯仰检测件126检测的俯仰角度通过控制器反馈至显示器，通过显示器显示光学导航件200的当前姿态，便于医护人员观看。进一步地，导航调节机构100还包括输入设备如键盘等，输入设备可以预先输入光学导航件200所处的空间姿态，控制器自动控制旋转电机111与俯仰电机121运动。当然，输入设备也可预先输入光学导航件200的旋转角度和/或俯仰角度的具体值，控制器自动控制旋转电机111与俯仰电机121运动。

参见图1和图2，在一实施例中，控制组件还包括调节手柄130，调节手柄130与俯仰组件120连接，调节手柄130带动俯仰组件120调节光学导航件200的旋转角度和/或俯仰角度。调节手柄130用于实现俯仰角度与旋转角度的手动调节。当旋转组件110与俯仰组件120自动调节无法满足需求，或者调试人员后期调试设备，或者术后清理，或者其他人员辅助医护人员进行收拾等情况时，可以使用调节手柄130调节光学导航件200的旋转角度和/或俯仰角度。进一步地，调节手柄130与俯仰组件120的俯仰输出件123连接。

在一实施例中，调节手柄130具有触摸开关，触摸开关与控制器电连接，调节手柄130与触摸开关联动，触摸开关触发手动信号，以控制旋转电机111与俯仰电机121解锁。当使用调节手柄130时，调节手柄130的触动开关会被触动，该触动开关发出手动信号，以使控制器控制旋转电机111与俯仰电机121松闸。此时，旋转电机111与俯仰电机121处于解锁状态，俯仰电机121与旋转电机111松闸，可以通过外力拖拽调节手柄130，以带动俯仰输出件123运动，实现光学导航件200俯仰角度与旋转角度的手动调节。沿顺逆时针的方向拖拽调节手柄130，可以实现光学导航件200旋转角度的手动调节；沿上下放下抬起或降低拖拽调节手柄130可以实现光学导航件200俯仰角度的手动调节。

参见图1、图2和图8，导航调节机构100调节光学导航件200旋转角度的步骤为：医护人员触发旋转开关，控制器接收旋转信号，旋转电机111上电松闸并带动旋转主动齿轮1121转动，进而旋转主动齿轮1121带动旋转从动齿轮1122转动，旋转从动齿轮1122可带动旋转输出件113及其上的俯仰组件120与光学导航件200同步旋转，从而通过电动旋转功能实现光学导航件200旋转角度的调节。待光学导航件200旋转到合适位置后，松开松开旋转开关，控制器控制旋转电机111停止转动，此时旋转电机111保持通电状态，旋转电机111抱闸抱紧，从而将光学导航件200的旋转角度固定。

参见图1、图2和图9，导航调节机构100调节光学导航件200俯仰角度的步骤为：医护人员触发俯仰开关，控制器接收俯仰信号，俯仰电机121上电松闸并带动俯仰齿轮1221转动，进而俯仰齿轮1221带动弧形齿条1222转动，弧形齿条1222可带动俯仰输出件123及其上的光学导航件200同步运动，从而通过电动俯仰功能实现光学导航件200俯仰角度的调节。待光学导航件200俯仰到合适位置后，松开松开俯仰开关，控制器控制俯仰电机121停止转动，此时俯仰电机121保持通电状态，俯仰电机121抱闸抱紧，从而将光学导航件200的俯仰角度固定。

参见图1、图2和图10，手动调节光学导航件200的步骤为：当医护人员的手触摸调节手柄130下的触摸开关后，触摸开关会持续触发手动信号。控制器接收手动信号后，控制旋转电机111和俯仰电机121断电并松闸。此时通过调节手柄130可以调节光学导航件200的旋转角度和俯仰角度到合适位置。随后医护人员将手从调节手柄130上移开，此时触发的手动信号结束，旋转电机111和俯仰电机121抱闸，将光学导航件200的旋转角度和俯仰角度固定。

本发明还提供一种手术机器人系统，包括手术机器人、光学导航件200以及上述实施例中的导航调节机构100。导航调节机构100安装于手术机器人，光学导航件200安装于导航调节机构100，导航调节机构100调节光学导航件200的旋转角度和/或俯仰角度。示例性地，光学导航件200为摄像头。当然，在本发明的其他实施方式中，光学导航件200还可为其他需要调节角度的部件。本发明的手术机器人系统通过上述实施例的导航调节机构100实现光学导航件200旋转角度和/或俯仰角度的自动调节，无需医护人员手动调整，在保证位置精度的同时，降低操作的复杂程度，操作方便，便于使用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书的记载范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种导航调节机构，其特征在于，应用于手术机器人系统中，所述导航调节机构包括：

旋转组件，输出旋转运动；

俯仰组件，安装于所述旋转组件，并可随所述旋转组件转动，所述俯仰组件用于输出俯仰运动；所述俯仰组件包括俯仰电机、俯仰传动件以及俯仰输出件，所述俯仰传动件传动连接所述俯仰电机与所述俯仰输出件，所述俯仰输出件连接光学导航件；

控制组件，与所述旋转组件与所述俯仰组件电连接，所述控制组件控制所述旋转组件和/或所述俯仰组件同步运动，以调节所述光学导航件的旋转角度和/或俯仰角度；

其中，所述俯仰传动件包括俯仰齿轮以及与所述俯仰齿轮相啮合的弧形齿条，所述弧形齿条与所述俯仰输出件连接，所述俯仰组件还包括导向件，所述导向件可滑动连接所述弧形齿条与所述旋转组件，所述导向件包括滑动配合的导向滑轨与导向滑块，所述导向滑轨与所述导向滑块分别设置于所述弧形齿条与所述旋转组件。

2.根据权利要求1所述的导航调节机构，其特征在于，所述旋转组件包括旋转电机、旋转传动件以及旋转输出件，所述旋转传动件传动连接所述旋转电机与所述旋转输出件，所述旋转输出件安装所述俯仰组件；

所述旋转电机还可锁定所述旋转传动件。

3.根据权利要求2所述的导航调节机构，其特征在于，所述俯仰电机安装于所述旋转输出件；

所述俯仰电机还可锁定所述俯仰传动件。

4.根据权利要求3所述的导航调节机构，其特征在于，所述旋转组件还包括旋转安装件，所述旋转电机以及所述旋转传动件安装于所述旋转安装件中，所述旋转安装件还安装于所述手术机器人系统的手术机器人上。

5.根据权利要求2所述的导航调节机构，其特征在于，所述俯仰组件还包括限位件，所述限位件设置于所述导向滑轨的两端，并可与所述导向滑块抵接。

6.根据权利要求2至5任一项所述的导航调节机构，其特征在于，所述控制组件包括控制器以及与所述控制器电连接的旋转开关与俯仰开关，所述控制器分别电连接所述旋转电机与所述俯仰电机，所述旋转开关通过所述控制器控制所述旋转电机工作，所述俯仰开关通过所述控制器控制所述俯仰电机工作。

7.根据权利要求6所述的导航调节机构，其特征在于，所述控制组件还包括与所述控制器电连接的旋转检测件，所述旋转检测件与所述旋转输出件连接，用于检测所述旋转输出件的旋转角度，并反馈给所述控制器。

8.根据权利要求7所述的导航调节机构，其特征在于，所述旋转组件还包括旋转连接件，所述旋转连接件与所述旋转传动件连接，并连接至所述旋转输出件与所述旋转检测件。

9.根据权利要求7所述的导航调节机构，其特征在于，所述控制组件还包括与所述控制器电连接的俯仰检测件，所述俯仰检测件与所述俯仰传动件连接，用于检测所述俯仰传动件的俯仰角度，并反馈给所述控制器。

10.根据权利要求9所述的导航调节机构，其特征在于，所述俯仰组件还包括俯仰连接件，所述俯仰连接件连接所述俯仰传动件与所述俯仰检测件。

11.根据权利要求9所述的导航调节机构，其特征在于，所述导航调节机构还包括显示器，所述显示器与所述控制器电连接，用于显示所述光学导航件的旋转角度和/或俯仰角度。

12.根据权利要求6所述的导航调节机构，其特征在于，所述控制组件还包括调节手柄，所述调节手柄与所述俯仰组件连接，所述调节手柄带动所述俯仰组件调节所述光学导航件的旋转角度和/或俯仰角度。

13.根据权利要求12所述的导航调节机构，其特征在于，所述调节手柄具有触摸开关，所述触摸开关与所述控制器电连接，所述调节手柄与所述触摸开关联动，所述触摸开关触发手动信号，以控制所述旋转电机与所述俯仰电机解锁。

14.一种手术机器人系统，其特征在于，包括手术机器人、光学导航件以及如权利要求1至13任一项所述的导航调节机构；

所述导航调节机构安装于所述手术机器人，所述光学导航件安装于所述导航调节机构，所述导航调节机构调节所述光学导航件的旋转角度和/或俯仰角度。

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