CN112842526B - 应用于机械手的差值补偿机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种应用于机械手的差值补偿机构。本发明，针对现有技术中活动其他位置时会造成钢丝绳的绷紧或松弛，从而造成钢丝绳带动钳头发生略微的位置偏移，无法实现钳头的独立控制，不方便医护人员进行操作的问题，提供一种应用于机械手的差值补偿机构，钳头座、钳头组件、第二控制绳和张紧轮组件，还包括差值补偿组件，在转动过程中，第二控制绳压设在差值补偿组件上长度的变化趋势和第二控制绳压设在张紧轮组件上长度的变化趋势相反。本发明设有差值补偿组件，第二控制绳因压设在张紧轮组件表面长度变化所导致的绷紧或松弛均会由差值补偿组件进行补偿抵消，保证钳头组件被独立控制。

Description

应用于机械手的差值补偿机构

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种应用于机械手的差值补偿机构。

背景技术

手术钳在医疗上多用以在手术中夹持人体组织。现有技术中存在以钢丝绳控制钳头转动及开合的手术钳。但手术钳上所设置的活动关节具有多处，即可活动位置不止钳头一处时，活动其他位置时会造成钢丝绳的绷紧或松弛，从而造成钢丝绳带动钳头发生略微的位置偏移，无法实现钳头的独立控制，不方便医护人员进行操作。

例如，中国发明专利申请公开了一种可拆卸腹腔镜施夹钳[申请号：201911172052.6]，该发明专利申请包括：前关节与后关节，所述前关节设有横向的左边轴和纵向的右边轴，在所述左边轴上设置第一U槽轮与第二U槽轮，所述第一U槽轮与第一钳嘴刚性连接，所述第二U槽轮与第二钳嘴刚性连接，所述前关节通过所述右边轴连接后关节；在所述右边轴上设置多个引导装置，在所述后关节内设置对应所述引导装置的多个直线舵机，所述直线舵机控制引导装置使得两钳嘴进行各个方向的采摘动作。

该发明专利申请具有体积小、重量轻、灵活性强、不易损伤枝叶，在复杂枝叶间移动自由度高的优势，但其仍具有上述问题，而且不能应用于医疗领域。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种可保证钳头组件独立控制的应用于机械手的差值补偿机构。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种应用于机械手的差值补偿机构，包括钳头座和与钳头座转动连接的钳头组件，第二控制绳连接在钳头组件上且拉动第二控制绳可使钳头组件发生转动，所述钳头座上设有用于防止第二控制绳发生松弛的张紧轮组件，所述第二控制绳压设在张紧轮组件上，还包括差值补偿组件，所述第二控制绳压设在差值补偿组件表面，在转动过程中，第二控制绳压设在差值补偿组件上长度的变化趋势和第二控制绳压设在张紧轮组件上长度的变化趋势相反。

在上述的应用于机械手的差值补偿机构中，所述差值补偿组件包括转动连接的操作架和固定架，所述操作架上设有压线轮和差值补偿轮，所述差值补偿轮的轴心线与操作架相对固定架转动的转动轴心相重合，所述第二控制绳依次压设在压线轮的上端和差值补偿轮的下端，或所述第二控制绳依次压设在压线轮的下端和差值补偿轮的上端。

在上述的应用于机械手的差值补偿机构中，所述钳头组件与钳头座之间设有转动组件，所述转动组件一端与钳头座转动连接，另一端与钳头组件转动连接，且转动组件的转动方向与钳头组件的转动方向不相同，第一控制绳连接在转动组件上且转动操作架可拉动第一控制绳并使转动组件发生转动。

在上述的应用于机械手的差值补偿机构中，还包括与差值补偿轮同轴设置的驱动轮，所述第一控制绳远离转动组件的一端固定连接在驱动轮上。

在上述的应用于机械手的差值补偿机构中，所述张紧轮组件包括依次设置的第一张紧轮、第二张紧轮和第三张紧轮，所述第一张紧轮连接在钳头座上，所述第二张紧轮和第三张紧轮连接在转动组件上，所述第二控制绳包括左控制绳和右控制绳，第一张紧轮、第二张紧轮、第三张紧轮、压线轮和差值补偿轮均设置两个且分别对应左控制绳和右控制绳，所述左控制绳依次压设在压线轮上端、差值补偿轮下端、第一张紧轮下端、第二张紧轮上端和第三张紧轮下端，所述右控制绳依次压设在压线轮下端、差值补偿轮上端、第一张紧轮上端、第二张紧轮下端和第三张紧轮上端。

在上述的应用于机械手的差值补偿机构中，所述第二控制绳压设在差值补偿轮和第二张紧轮上的长度为定值。

在上述的应用于机械手的差值补偿机构中，所述操作架上设有第一限位面，所述固定架上设有第二限位面，转动操作架可使第一限位面压设在第二限位面上，所述第一限位面与第二限位面之间的夹角为20-45度，所述差值补偿轮的直径为第二张紧轮直径的2-4.5倍。

在上述的应用于机械手的差值补偿机构中，所述转动组件包括转动座，所述转动座的一端设有第一转动轮，所述第一转动轮与钳头座转动连接，所述第一控制绳连接在第一转动轮上且拉动第一控制绳可带动第一转动轮发生转动，所述转动座远离第一转动轮的一端与钳头组件转动连接，所述转动座上还固定连接有安装轴，限位轮套设在安装轴上且与安装轴转动连接，所述第二控制绳压设在限位轮上。

在上述的应用于机械手的差值补偿机构中，所述钳头组件包括左钳头和右钳头，所述左钳头靠近转动组件的一端设有第二转动轮，所述第二转动轮与转动组件转动连接，所述右钳头靠近转动组件的一端设有第三转动轮，所述第三转动轮与转动组件转动连接，所述第二控制绳连接在第二转动轮和第三转动轮上，且拉动第二控制绳可使第二转动轮和/或第三转动轮发生转动，所述第二控制绳包括连接在第二转动轮的左控制绳和连接在第三转动轮上的右控制绳。

在上述的应用于机械手的差值补偿机构中，所述第二转动轮和/或第三转动轮的外边沿延伸有防干涉台阶。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明设有差值补偿组件，转动过程中，第二控制绳压设在差值补偿组件上的长度变化趋势与张紧轮组件恰好相反，这样第二控制绳因压设在张紧轮组件表面长度变化所导致的绷紧或松弛均会由差值补偿组件进行补偿抵消，从而防止第二控制绳因紧绷程度的改变而影响钳头组件的位置，保证钳头组件被独立控制。

2、本发明还设有张紧轮组件，从而实现对第二控制绳的绷紧，防止在转动组件转动的过程中出现第二控制绳松弛而脱离预定轨道的问题发生。

3、本发明通过转动组件和钳头组件的相互配合实现了朝不同方向转动，在手术过程中可实现多方向的转动，操作灵活，可适应复杂手术环境下的需求。

附图说明

图1是本发明部分结构的结构示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是图1中A处的放大图；

图4是图1中B处的放大图；

图5是本发明夹持端的结构示意图；

图6是本发明夹持端的绕线示意图；

图中：钳头座1、转动组件2、第一控制绳3、钳头组件4、第二控制绳5、张紧轮组件6、差值补偿组件7、转动座21、第一转动轮22、安装轴23、限位轮24、左钳头41、右钳头42、第二转动轮43、第三转动轮44、防干涉台阶45、左控制绳51、右控制绳52、第一张紧轮61、第二张紧轮62、第三张紧轮63、压线轮71、差值补偿轮72、操作架73、固定架74、驱动轮75、第一限位面76、第二限位面77。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

结合图1-4所示，一种应用于机械手的差值补偿机构，包括钳头座1和与钳头座1转动连接的钳头组件4，第二控制绳5连接在钳头组件4上且拉动第二控制绳5可使钳头组件4发生转动。

钳头组件4在第二控制绳5的拉动控制下可进行转动。但手术钳上往往不仅仅只有钳头组件4这一处为可活动的关节，例如需实现钳头组件4万向转动，以使手术操作更加灵活时，会在钳头组件4与钳头座1之间设置一个转动组件2，所述转动组件2一端与钳头座1转动连接，另一端与钳头组件4转动连接，且转动组件2的转动方向与钳头组件4的转动方向不相同，第一控制绳3连接在转动组件2上且拉动第一控制绳3可使转动组件2发生转动。这样通过转动组件2和钳头组件4的相互配合实现了朝不同方向转动，在手术过程中可实现多方向的转动，操作灵活，可适应复杂手术环境下的需求。

但若第二控制绳5直接贯通过转动组件2连接至钳头组件4上，在转动组件2向一侧转动时，该侧会形成一个路径更短的通道，处于自由状态的第二控制绳5会倾向通过这个更短的通道连接至钳头组件4，此时第二控制绳5会产生松弛而脱离预定轨道。故需在钳头座1上设置一个用于防止第二控制绳5发生松弛的张紧轮组件6，所述第二控制绳5压设在张紧轮组件6上。

这样虽然可防止第二控制绳5侧向松弛，但在使用过程中发现在转动组件2转动时，钳头组件4会发生略微的偏移，即二者的转动发生了干涉。这是因为转动组件2转动过程中第二控制绳5压设在张紧轮组件6上的长度变长，导致第二控制绳5整体绷紧，造成钳头组件4发生略微的偏移。以图6所示为例，当转动组件2向下转动时，第二张紧轮62沿轴心线发生转动，第三张紧轮63下压，第一张紧轮61保持不动，由于角度变大，从而使得左控制绳51缠绕在第二张紧轮62表面的长度变长，左控制绳51绷紧而影响左钳头41使得左钳头41发生转动偏移。

故增设一个差值补偿组件7，所述第二控制绳5压设在差值补偿组件7表面，在转动过程中，第二控制绳5压设在差值补偿组件7上长度的变化趋势和第二控制绳5压设在张紧轮组件6上长度的变化趋势相反。即第二控制绳5压设在张紧轮组件6上的长度变长使得第二控制绳5紧绷时，压设在差值补偿组件7上的长度变小从而使得第二控制绳5松弛，以抵消第二控制绳5在张紧轮组件6上产生的绷紧，反之亦然。故本发明设有差值补偿组件7，转动过程中，第二控制绳5压设在差值补偿组件7上的长度变化趋势与张紧轮组件6恰好相反，这样第二控制绳5因压设在张紧轮组件6表面长度变化所导致的绷紧或松弛均会由差值补偿组件7进行补偿抵消，从而防止第二控制绳5因紧绷程度的改变而影响钳头组件4的位置，保证钳头组件4被独立控制。

具体的说，所述差值补偿组件7包括转动连接的操作架73和固定架74，所述操作架73上设有压线轮71和差值补偿轮72，所述差值补偿轮72的轴心线与操作架73相对固定架74转动的转动轴心相重合，所述第二控制绳5依次压设在压线轮71的上端和差值补偿轮72的下端，或所述第二控制绳5依次压设在压线轮71的下端和差值补偿轮72的上端。还包括与差值补偿轮72同轴设置的驱动轮75，所述第一控制绳3远离转动组件2的一端固定连接在驱动轮75上。

使用时，手动控制操作架73使其向上或向下转动，此时转动组件2在第一控制绳3的带动下也发生向上或向下的转动。压线轮71上升或下压，使得第二控制绳5压设在差值补偿轮72上的长度增大或减小。

结合图5和图6所示，所述转动组件2包括转动座21，所述转动座21的一端设有第一转动轮22，所述第一转动轮22与钳头座1转动连接，所述第一控制绳3连接在第一转动轮22上且拉动第一控制绳3可带动第一转动轮22发生转动，所述转动座21远离第一转动轮22的一端与钳头组件4转动连接。拉动第一控制绳3，第一控制绳3通过带动第一转动轮22从而使得转动座21发生转动。

第一控制绳3与转动组件2、第二控制绳5与钳头组件4之间实现相互连接方式均可采用控制绳先固定连接在固定块(图中未画出)上，固定块再固定连接在转动轮上的方式。

优选地，所述转动座21上还固定连接有安装轴23，限位轮24套设在安装轴23上且与安装轴23转动连接，所述第二控制绳5压设在限位轮24上。为了确保钳头可以朝两个方向转动，故控制绳均应朝两个方向连接在固定块上，这样控制绳需要从不同的方向缠绕至转动轮上，可以结合图2中右控制绳52与第三转动轮44的连接关系，右控制绳52为实现可从两个方向拉动第三转动轮44故被弯折为平行的两根线，但在接近第三转动轮44时，为从两个方向连接至固定块(图中未画出，其实为固定连接在第三转动轮44上的凸块)上，末端两根平行的线会逐渐延伸出一个角度而不能保持平行，设置限位轮24后，右控制绳52压设在限位轮24上，这样限位轮24对右控制绳52起到一个限位收缩的作用，使得两根线可保持平行的距离更长，使用时，控制更加稳定。

结合图5和图6所示，所述钳头组件4包括左钳头41和右钳头42，所述左钳头41靠近转动组件2的一端设有第二转动轮43，所述第二转动轮43与转动组件2转动连接，所述右钳头42靠近转动组件2的一端设有第三转动轮44，所述第三转动轮44与转动组件2转动连接，所述第二控制绳5连接在第二转动轮43和第三转动轮44上，且拉动第二控制绳5可使第二转动轮43和/或第三转动轮44发生转动。

优选地，所述第二控制绳5包括连接在第二转动轮43的左控制绳51和连接在第三转动轮44上的右控制绳52。左控制绳51和右控制绳52相互独立进行控制，使得左钳头41和右钳头42可独立转动，便于使用者进行操控。

优选地，所述第二转动轮43和/或第三转动轮44的外边沿延伸有防干涉台阶45。这样，连接在第二转动轮43上的左控制绳51和连接在第三转动轮44上的右控制绳52在使用过程中可通过防干涉台阶45相互隔离，防止使用时左控制绳51和右控制绳52之间相互摩擦造成磨损。

结合图5和图6所示，所述张紧轮组件6包括依次设置的第一张紧轮61、第二张紧轮62和第三张紧轮63，所述第一张紧轮61连接在钳头座1上，所述第二张紧轮62和第三张紧轮63连接在转动组件2上，第一张紧轮61、第二张紧轮62和第三张紧轮63均设置两个且分别对应左控制绳51和右控制绳52，所述左控制绳51依次压设在第一张紧轮61下端、第二张紧轮62上端和第三张紧轮63下端，所述右控制绳52依次压设在第一张紧轮61上端、第二张紧轮62下端和第三张紧轮63上端。同样的，压线轮71和差值补偿轮72也设置有两个，分别与左控制绳51和右控制绳52对应。

优选地，所述第二张紧轮62的轴心线与转动组件2的转动轴心相重合。即第二张紧轮62的轴心线与第一转动轮22的轴心线相重合。

结合图4和图5所示，所述第二控制绳5压设在差值补偿轮72和第二张紧轮62上的长度为定值。这样可完全填补差值，实现钳头组件4与转动组件2二者的转动完全不发生干涉的理想状态。

结合图2和图4所示，所述操作架73上设有第一限位面76，所述固定架74上设有第二限位面77，转动操作架73可使第一限位面76压设在第二限位面77上，所述第一限位面76与第二限位面77之间的夹角为20-45度，所述差值补偿轮72的直径为第二张紧轮62直径的2-4.5倍。优选地，第一限位面76与第二限位面77之间的夹角为30度，差值补偿轮72的直径为第二张紧轮62直径的3倍，驱动轮75的直径为第一转动轮22直径的3倍。这样操作架73在30度的范围内的转动正好可带动转动组件2在90度范围内转动，且第二控制绳5的紧绷状态在转动组件2转动过程中不发生任何改变。

本发明的工作原理是：使用时，转动操作架73带动驱动轮75，驱动轮75拉动第一控制绳3从而带动第一转动轮22，使得转动座21发生转动，由于钳头组件4连接在转动座21的一端，故转动座21转动时，钳头组件4会整体随转动座21移动，此外还可通过拉动左控制绳51带动第二转动轮43，使得左钳头41发生转动，通过拉动右控制绳52带动第三转动轮44，使得右钳头42发生转动。在转动座21转动过程中，第二控制绳5在第二张紧轮62表面因缠绕长度变化而导致的紧绷或松弛，由第二控制绳5在差值补偿轮72表面缠绕长度相反的变化予以抵消，从而保证第二控制绳5在整个过程中松紧度不发生改变。故本发明设有差值补偿组件7，转动过程中，第二控制绳5压设在差值补偿组件7上的长度变化趋势与张紧轮组件6恰好相反，这样第二控制绳5因压设在张紧轮组件6表面长度变化所导致的绷紧或松弛均会由差值补偿组件7进行补偿抵消，从而防止第二控制绳5因紧绷程度的改变而影响钳头组件4的位置，保证钳头组件4被独立控制。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了钳头座1、转动组件2、第一控制绳3、钳头组件4、第二控制绳5、张紧轮组件6、差值补偿组件7、转动座21、第一转动轮22、安装轴23、限位轮24、左钳头41、右钳头42、第二转动轮43、第三转动轮44、防干涉台阶45、左控制绳51、右控制绳52、第一张紧轮61、第二张紧轮62、第三张紧轮63、压线轮71、差值补偿轮72、操作架73、固定架74、驱动轮75、第一限位面76、第二限位面77等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (5)

1.一种应用于机械手的差值补偿机构，包括钳头座(1)和与钳头座(1)转动连接的钳头组件(4)，第二控制绳(5)连接在钳头组件(4)上且拉动第二控制绳(5)可使钳头组件(4)发生转动，其特征在于：所述钳头座(1)上设有用于防止第二控制绳(5)发生松弛的张紧轮组件(6)，所述第二控制绳(5)压设在张紧轮组件(6)上，还包括差值补偿组件(7)，所述第二控制绳(5)压设在差值补偿组件(7)表面，在转动过程中，第二控制绳(5)压设在差值补偿组件(7)上长度的变化趋势和第二控制绳(5)压设在张紧轮组件(6)上长度的变化趋势相反；

所述差值补偿组件(7)包括转动连接的操作架(73)和固定架(74)，所述操作架(73)上设有压线轮(71)和差值补偿轮(72)，所述差值补偿轮(72)的轴心线与操作架(73)相对固定架(74)转动的转动轴心相重合，所述第二控制绳(5)依次压设在压线轮(71)的上端和差值补偿轮(72)的下端，或所述第二控制绳(5)依次压设在压线轮(71)的下端和差值补偿轮(72)的上端；

所述钳头组件(4)与钳头座(1)之间设有转动组件(2)，所述转动组件(2)一端与钳头座(1)转动连接，另一端与钳头组件(4)转动连接，且转动组件(2)的转动方向与钳头组件(4)的转动方向不相同，第一控制绳(3)连接在转动组件(2)上且转动操作架(73)可拉动第一控制绳(3)并使转动组件(2)发生转动；

所述张紧轮组件(6)包括依次设置的第一张紧轮(61)、第二张紧轮(62)和第三张紧轮(63)，所述第一张紧轮(61)连接在钳头座(1)上，所述第二张紧轮(62)和第三张紧轮(63)连接在转动组件(2)上，所述第二控制绳(5)包括左控制绳(51)和右控制绳(52)，第一张紧轮(61)、第二张紧轮(62)、第三张紧轮(63)、压线轮(71)和差值补偿轮(72)均设置两个且分别对应左控制绳(51)和右控制绳(52)，所述左控制绳(51)依次压设在压线轮(71)上端、差值补偿轮(72)下端、第一张紧轮(61)下端、第二张紧轮(62)上端和第三张紧轮(63)下端，所述右控制绳(52)依次压设在压线轮(71)下端、差值补偿轮(72)上端、第一张紧轮(61)上端、第二张紧轮(62)下端和第三张紧轮(63)上端；

所述转动组件(2)包括转动座(21)，所述转动座(21)的一端设有第一转动轮(22)，所述第一转动轮(22)与钳头座(1)转动连接，所述第一控制绳(3)连接在第一转动轮(22)上且拉动第一控制绳(3)可带动第一转动轮(22)发生转动，所述转动座(21)远离第一转动轮(22)的一端与钳头组件(4)转动连接，所述转动座(21)上还固定连接有安装轴(23)，限位轮(24)套设在安装轴(23)上且与安装轴(23)转动连接，所述第二控制绳(5)压设在限位轮(24)上；

所述钳头组件(4)包括左钳头(41)和右钳头(42)，所述左钳头(41)靠近转动组件(2)的一端设有第二转动轮(43)，所述第二转动轮(43)与转动组件(2)转动连接，所述右钳头(42)靠近转动组件(2)的一端设有第三转动轮(44)，所述第三转动轮(44)与转动组件(2)转动连接，所述第二控制绳(5)连接在第二转动轮(43)和第三转动轮(44)上，且拉动第二控制绳(5)可使第二转动轮(43)和/或第三转动轮(44)发生转动，所述第二控制绳(5)包括连接在第二转动轮(43)的左控制绳(51)和连接在第三转动轮(44)上的右控制绳(52)。

2.如权利要求1所述的应用于机械手的差值补偿机构，其特征在于：还包括与差值补偿轮(72)同轴设置的驱动轮(75)，所述第一控制绳(3)远离转动组件(2)的一端固定连接在驱动轮(75)上。

3.如权利要求1所述的应用于机械手的差值补偿机构，其特征在于：所述第二控制绳(5)压设在差值补偿轮(72)和第二张紧轮(62)上的长度为定值。

4.如权利要求1所述的应用于机械手的差值补偿机构，其特征在于：所述操作架(73)上设有第一限位面(76)，所述固定架(74)上设有第二限位面(77)，转动操作架(73)可使第一限位面(76)压设在第二限位面(77)上，所述第一限位面(76)与第二限位面(77)之间的夹角为20-45度，所述差值补偿轮(72)的直径为第二张紧轮(62)直径的2-4.5倍。

5.如权利要求1所述的应用于机械手的差值补偿机构，其特征在于：所述第二转动轮(43)和/或第三转动轮(44)的外边沿延伸有防干涉台阶(45)。

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