CN112545653B - 一种单孔手术机械臂的展开机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单孔手术机械臂的展开机构，涉及医疗机械的技术领域，包括：第一中间连杆、第一腰连杆、第二腰连杆、第一滑块轴、第一辅助连杆、第二辅助连杆、第一销轴、第二销轴、第二中间连杆、第三腰连杆、第二滑块轴和第三辅助连杆。第一腰连杆和第二腰连杆均与第一中间连杆连接，第一辅助连杆设于第一腰连杆中，第二辅助连杆设于第二腰连杆中。本发明采用等腰梯形的结构，两根驱动丝长度之和为一常值，保证了一根驱动丝的缩短量与另一根驱动丝的伸长量一直保持相等，可以避免机构出现运动不确定现象，将驱动丝设于中间连杆上下两侧的凹槽内，两侧的凹槽可以保证驱动丝在运动过程中不与中间连杆发生干涉。
Description
技术领域
本发明涉及医疗机械的技术领域，尤其涉及一种单孔手术机械臂的展开机构。
背景技术
在传统的多孔腹腔镜手术中，由于微创孔之间有一定的距离，可以保证每个穿过微创孔的手术器械臂彼此之间不易发生干涉，为手术的顺利进行提供保证。然而单孔手术中，所有手术器械臂皆通过唯一的微创孔，这一结构形式的改变，将导致手术器械臂之间极易发生干涉，不利于手术的正常进行。因此，在单孔手术中，有必要增加一种特殊的结构，使得各器械臂在进入病患体内后，可以彼此分开，以实现有效避免干涉的目的。目前，大多数单孔手术机器人系统都有达到这样目的的结构，称其为展开机构。展开机构形式繁多，相应的驱动方式也各不相同。
由于丝传动具有高精度、低噪声、传动平稳的特点，利用丝驱动进行控制的系统逐渐增多。当使用丝驱动进行控制时，常由一对驱动丝控制展开机构运动，许多系统的展开机构不能保证一根驱动丝的缩短量与另一根驱动丝的伸长量一直保持相等，对于可发生相对运动的刚体，在达到某一运动位置处停下时，缩短的驱动丝与刚体间的拉力将会消失，此时若伸长的驱动丝处于松弛状态，外界的扰动可能会使缩短的驱动丝处于松弛状态，使伸长的驱动丝趋于绷紧状态，这将改变机构内每个构件的相对位置，因此机构运动便出现不确定性，可能对手术的结果造成不良影响，严重时可能会导致手术的失败。
发明内容
针对上述产生的问题，本发明的目的在于提供一种单孔手术机械臂的展开机构。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种单孔手术机械臂的展开机构，其中，包括：
第一中间连杆5，所述第一中间连杆5的一侧设有滑动槽；
第一腰连杆1，所述第一腰连杆1的一端与所述第一中间连杆5的一端连接；
第二腰连杆6，所述第二腰连杆6的一端与所述第一中间连杆5的另一端连接；
第一滑块轴4，所述第一滑块轴4设于所述滑动槽中；
第一辅助连杆3，所述第一辅助连杆3设于所述第一腰连杆1中，所述第一辅助连杆3的一端与所述第一滑块轴4连接；
第二辅助连杆8，所述第二辅助连杆8设于所述第二腰连杆6中，所述第二辅助连杆8的一端与所述第一滑块轴4连接。
上述的单孔手术机械臂的展开机构，其中，还包括：第一销轴2，所述第一中间连杆5上设有第一槽，所述第一销轴2与所述第一槽相匹配，所述第一腰连杆1和所述第一中间连杆5通过所述第一销轴2连接。
上述的单孔手术机械臂的展开机构，其中，还包括：第二销轴7，所述第一中间连杆5上设有第二槽，所述第二销轴7与所述第二槽相匹配，所述第二腰连杆6和所述第一中间连杆5通过所述第二销轴7连接。
上述的单孔手术机械臂的展开机构，其中，所述第一腰连杆1上设有第一通孔，所述第一辅助连杆3设于所述第一通孔内。
上述的单孔手术机械臂的展开机构，其中，所述第二腰连杆6上设有第二通孔，所述第二辅助连杆8设于所述第二通孔内。
上述的单孔手术机械臂的展开机构，其中，所述第一腰连杆1的一端设有第一圆形孔，所述第一圆形孔与所述第一销轴2相匹配。
上述的单孔手术机械臂的展开机构，其中，所述第二腰连杆6的一端设有第二圆形孔，所述第二圆形孔与所述第二销轴7相匹配。
上述的单孔手术机械臂的展开机构，其中，还包括：第二中间连杆9和第三腰连杆10，所述第二中间连杆9的一端与所述第一腰连杆1的另一端或所述第二腰连杆6的另一端连接，所述第三腰连杆10的一端与所述第二中间连杆9的另一端连接。
上述的单孔手术机械臂的展开机构，其中，还包括：第二滑块轴11，所述第二滑块轴11设于所述第二中间连杆9内。
上述的单孔手术机械臂的展开机构，其中，还包括：第三辅助连杆12，所述第三辅助连杆12设于所述第三腰连杆10内，所述第三辅助连杆12的一端与所述第二滑块轴11连接。
本发明由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：
(1)本发明采用等腰梯形的结构，两根驱动丝长度之和为一常值，保证了一根驱动丝的缩短量与另一根驱动丝的伸长量一直保持相等，可以避免机构出现运动不确定现象；
(2)本发明将驱动丝设于中间连杆上下两侧的凹槽内，两侧的凹槽可以保证驱动丝在运动过程中不与中间连杆发生干涉。
附图说明
图1是本发明的一种单孔手术机械臂的展开机构的结构示意图。
图2是本发明的一种单孔手术机械臂的展开机构的整体示意图。
图3是本发明的一种单孔手术机械臂的展开机构的内部结构示意图。
图4是本发明的一种单孔手术机械臂的展开机构的第一中间连杆截面示意图。
图5是本发明的一种单孔手术机械臂的展开机构的两展开机构协作示意图。
图6是本发明的一种单孔手术机械臂的展开机构的两展开机构初始位置示意图。
图7是本发明的一种单孔手术机械臂的展开机构的两展开机构工作位置示意图。
附图中：1、第一腰连杆；2、第一销轴；3、第一辅助连杆；4、第一滑块轴；5、第一中间连杆；6、第二腰连杆；7、第二销轴；8、第二辅助连杆；9、第二中间连杆；10、第三腰连杆；11、第二滑块轴；12、第三辅助连杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
图1是本发明的一种单孔手术机械臂的展开机构的结构示意图，图2是本发明的一种单孔手术机械臂的展开机构的整体示意图，图3是本发明的一种单孔手术机械臂的展开机构的内部结构示意图，图4是本发明的一种单孔手术机械臂的展开机构的第一中间连杆截面示意图，图5是本发明的一种单孔手术机械臂的展开机构的两展开机构协作示意图，图6是本发明的一种单孔手术机械臂的展开机构的两展开机构初始位置示意图，图7是本发明的一种单孔手术机械臂的展开机构的两展开机构工作位置示意图。
请参照图1至图7所示，示出了一种单孔手术机械臂的展开机构，其中，包括：第一中间连杆5、第一腰连杆1、第二腰连杆6、第一滑块轴4、第一辅助连杆3、第二辅助连杆8、第一销轴2、第二销轴7、第二中间连杆9、第三腰连杆10、第二滑块轴11和第三辅助连杆12。
第一中间连杆5的一侧设有滑动槽，第一腰连杆1的一端与第一中间连杆5的一端连接，第二腰连杆6的一端与第一中间连杆5的另一端连接，第一滑块轴4设于滑动槽中，第一辅助连杆3设于第一腰连杆1中，第一辅助连杆3的一端与第一滑块轴4连接，第二辅助连杆8设于第二腰连杆6中，第二辅助连杆8的一端与第一滑块轴4连接。
进一步，在一种较佳实施例中，第一中间连杆5上设有第一槽，第一销轴2与第一槽相匹配，第一腰连杆1和第一中间连杆5通过第一销轴2连接。
进一步，在一种较佳实施例中，第一中间连杆5上设有第二槽，第二销轴7与第二槽相匹配，第二腰连杆6和第一中间连杆5通过第二销轴7连接。
进一步，在一种较佳实施例中，第一腰连杆1上设有第一通孔，第一辅助连杆3设于第一通孔内。
进一步，在一种较佳实施例中，第二腰连杆6上设有第二通孔，第二辅助连杆8设于第二通孔内。
进一步，在一种较佳实施例中，第一腰连杆1的一端设有第一圆形孔，第一圆形孔与第一销轴2相匹配。
进一步，在一种较佳实施例中，第二腰连杆6的一端设有第二圆形孔，第二圆形孔与第二销轴7相匹配。
进一步，在一种较佳实施例中，第二中间连杆9的一端与第一腰连杆1的另一端或第二腰连杆6的另一端连接，第三腰连杆10的一端与第二中间连杆9的另一端连接。
进一步，在一种较佳实施例中，第二滑块轴11设于第二中间连杆9内。
进一步，在一种较佳实施例中，第三辅助连杆12设于第三腰连杆10内，第三辅助连杆12的一端与第二滑块轴11连接。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。
本发明在上述基础上还具有如下实施方式：
本发明的进一步实施例中，第一滑块轴4可操作地在第一中间连杆5的滑动槽内滑动。
本发明的进一步实施例中，第一辅助连杆3和第二辅助连杆8均具有一端与第一滑块轴4连接，第一辅助连杆3和第二辅助连杆8绕第一滑块轴4转动。
本发明的进一步实施例中，第一腰连杆1和第一中间连杆5通过第一销轴2连接，第一腰连杆1和第一中间连杆5绕第一销轴2转动。
本发明的进一步实施例中，第二腰连杆6和第一中间连杆5通过第二销轴7连接，第二腰连杆6和第一中间连杆5绕第二销轴7转动。
本发明的进一步实施例中，第一辅助连杆3设于第一腰连杆1内，第一辅助连杆3可操作地在第一腰连杆1内滑动。
本发明的进一步实施例中，第二辅助连杆8设于第二腰连杆6内，第二辅助连杆8可操作地在第二腰连杆6内滑动。
本发明的进一步实施例中，如图4所示，第一中间连杆5的上下两侧均设有凹槽，两侧的凹槽可以保证驱动丝在运动过程中不与中间连杆5发生干涉。
本发明的进一步实施例中，展开机构的展开角度可达60°。
本发明的进一步实施例中，展开机构仅具有1个自由度，在运动过程中，第一腰连杆1、第二腰连杆6与两根驱动丝始终可以保持为等腰梯形状态，第一腰连杆1与第二腰连杆6为等腰梯形的两个腰，两根驱动丝为等腰梯形的上底与下底，第一中间连杆5为等腰梯形的中位线。
本发明的进一步实施例中，由于等腰梯形的上下底长度之和等于中位线长度的2倍，因此，两根驱动丝长度之和为一常值，这便保证了一根驱动丝的缩短量与另一根驱动丝的伸长量一直保持相等，可以避免机构出现运动不确定现象。
本发明的进一步实施例中，在展开机构的一端增加展开机构的数量，如果仅有1个展开机构，手术器械的姿态不能恢复，末端器械可能会对其他人体组织造成损害，因此系统中常有2个展开机构，使得末端器械可以在展开后保持姿态不变。
本发明的进一步实施例中，在系统中增加至少一个展开机构，使得末端器械可以在展开后保持姿态不变。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种单孔手术机械臂的展开机构，其特征在于，包括：
第一中间连杆(5)，所述第一中间连杆(5)的一侧设有滑动槽；
第一腰连杆(1)，所述第一腰连杆(1)的一端与所述第一中间连杆(5)的一端连接；
第二腰连杆(6)，所述第二腰连杆(6)的一端与所述第一中间连杆(5)的另一端连接；
第一滑块轴(4)，所述第一滑块轴(4)设于所述滑动槽中；
第一辅助连杆(3)，所述第一辅助连杆(3)设于所述第一腰连杆(1)中，所述第一辅助连杆(3)的一端与所述第一滑块轴(4)连接；
第二辅助连杆(8)，所述第二辅助连杆(8)设于所述第二腰连杆(6)中，所述第二辅助连杆(8)的一端与所述第一滑块轴(4)连接；
还包括：第一销轴(2)，所述第一中间连杆(5)上设有第一槽，所述第一销轴(2)与所述第一槽相匹配，所述第一腰连杆(1)和所述第一中间连杆(5)通过所述第一销轴(2)连接；
还包括：第二销轴(7)，所述第一中间连杆(5)上设有第二槽，所述第二销轴(7)与所述第二槽相匹配，所述第二腰连杆(6)和所述第一中间连杆(5)通过所述第二销轴(7)连接；
所述第一腰连杆(1)上设有第一通孔，所述第一辅助连杆(3)设于所述第一通孔内；
所述第二腰连杆(6)上设有第二通孔，所述第二辅助连杆(8)设于所述第二通孔内；
所述第一腰连杆(1)的一端设有第一圆形孔，所述第一圆形孔与所述第一销轴(2)相匹配；
所述第二腰连杆(6)的一端设有第二圆形孔，所述第二圆形孔与所述第二销轴(7)相匹配。
2.根据权利要求1所述的单孔手术机械臂的展开机构，其特征在于，还包括：第二中间连杆(9)和第三腰连杆(10)，所述第二中间连杆(9)的一端与所述第一腰连杆(1)的另一端或所述第二腰连杆(6)的另一端连接，所述第三腰连杆(10)的一端与所述第二中间连杆(9)的另一端连接。
3.根据权利要求2所述的单孔手术机械臂的展开机构，其特征在于，还包括：第二滑块轴(11)，所述第二滑块轴(11)设于所述第二中间连杆(9)内。
4.根据权利要求3所述的单孔手术机械臂的展开机构，其特征在于，还包括：第三辅助连杆(12)，所述第三辅助连杆(12)设于所述第三腰连杆(10)内，所述第三辅助连杆(12)的一端与所述第二滑块轴(11)连接。
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