CN113729952A - 手术机器人的执行器快换驱动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种手术机器人的执行器快换驱动机构，包括：直板壳组件，所述直板壳组件上设置有直线导轨，所述直线导轨上滑动地设置有滑块，所述滑块由执行器线性运动钢丝驱动；执行器驱动盒，所述执行器驱动盒固定设置在所述滑块上，所述执行器驱动盒转动地穿设有多个驱动轴，每个所述驱动轴均由对应的驱动钢丝驱动旋转，所述驱动轴用于与执行器传动轴传动。本发明结构设计合理、操作便捷，提供一种方便拆装、易于调整、定位准确、布局合理的小型化、轻量化的快换驱动机构。
Description
技术领域
本发明涉及医疗机械领域，特别涉及一种手术机器人的执行器快换驱动机构。
背景技术
微创外科手术一般也称为介入式手术，它是通过在体表切开数个细小的切口(或依靠人体天然官腔)，借助于视觉显示系统的图像引导，将手术器械通过体表切口伸入体内进行治疗或诊断而完成的手术。微创手术技术使得大部分的外科手术告别了开放式的手术模式，将机器人技术应用于医疗外科手术已经变得越来越流行，机器人在操作稳定性、快捷性和精确性方面具有显著的优势，将机器人技术融入外科手术中，可以改进医生的手术环境，缩短患者的恢复时间。目前，现存的微创手术机器人都是采用丝传动的四自由度手术工具系统，并且机器人外科手术通常采用电机驱动，电机到驱动轴之间传动系统摩擦较大，同时这些手术工具系统仍存在结构布局分散，外形尺寸较大等缺点。
发明内容
本发明提供了一种手术机器人的执行器快换驱动机构，其目的是为了提供一种方便拆装、易于调整、定位准确、布局合理的小型化、轻量化的快换驱动机构。
为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种手术机器人的执行器快换驱动机构，包括：
直板壳组件，所述直板壳组件上设置有直线导轨，所述直线导轨上滑动地设置有滑块，所述滑块由执行器线性运动钢丝驱动；
执行器驱动盒，所述执行器驱动盒固定设置在所述滑块上，所述执行器驱动盒转动地穿设有多个驱动轴，每个所述驱动轴均由对应的驱动钢丝驱动旋转，所述驱动轴用于与执行器传动轴传动。
其中，所述直线导轨设置有弹簧片配重组件，所述弹簧片配重组件通过配重预紧钢丝连接所述滑块。
其中，所述执行器线性运动钢丝的一根固定连接所述滑块的一侧，所述执行器线性运动钢丝的另一根通过回转滑轮组件连接所述滑块的另一侧。
其中，所述滑块两侧的所述执行器线性运动钢丝上均设置有钢丝制动器，所述钢丝制动器用于锁定所述滑块的位置，所述执行器驱动盒内部设置有初调解锁机构。
其中，所述钢丝制动器包括钢丝制动器壳体、解锁推杆、盖板和弹簧，所述钢丝制动器壳体的一端穿设有所述解锁推杆，所述钢丝制动器壳体的另一端设置有所述盖板，所述解锁推杆与盖板之间通过所述弹簧连接，所述弹簧为压紧状态，所述执行器线性运动钢丝穿设在所述钢丝制动器壳体、解锁推杆、盖板和弹簧内，所述钢丝制动器壳体的内腔设置有预设倾斜角，所述解锁推杆上设置有锁紧滚珠，所述锁紧滚珠与所述钢丝制动器壳体的内腔紧密接触，所述锁紧滚珠用于锁紧所述执行器线性运动钢丝。
其中，所述执行器驱动盒设置有初调解锁机构，所述初调解锁机构包括初调解锁按钮、解锁钢丝、滑轮组和解锁压板，所述初调解锁按钮连接所述解锁钢丝的中部，所述解锁钢丝的两端分别通过两个所述滑轮组连接两个所述解锁压板，两个所述解锁压板分别连接在所述滑块两侧的所述钢丝制动器上。
其中，所述执行器驱动盒的顶部设置有执行器锁紧孔，所述执行器的底部设置有执行器锁紧销，所述执行器通过所述执行器锁紧销和执行器锁紧孔配合锁紧，所述执行器的侧面设置有执行器解锁压杆，所述执行器解锁压杆用于控制所述执行器锁紧销的收缩。
其中，所述直壳板组件的前端设置导向座，所述导向座用于执行器的执行臂导向安装。
其中，所述滑块的两侧分别安装有滑块盖板，所述滑块与滑块盖板之间设置有上下两组连续圆弧滚道，所述连续圆弧滚道内设置有多个滚珠，所述滑块通过所述连续圆弧滚道与滚珠滑动设置在所述直线导轨上。
其中，每个所述驱动轴的顶部均开设有传动凹槽，所述传动凹槽用于配合执行器传动轴上的凸块连接传动，所述执行器驱动盒的顶部开设有导向凹槽，所述导向凹槽用于配合所述执行器传动轴上的凸块导向滑动。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
本发明所述的手术机器人的执行器快换驱动机构，执行器可以通过直板壳组件的直线导轨上进行伸缩运动，一方面在初调时候可以手动将执行器调整到合适的范围并进行锁紧，之后在手术过程中可以通过钢丝驱动实现执行器的伸缩动作，实现手术过程中的动作需求；执行器安装或更换时，通过按压执行器解锁压杆，将执行器锁紧销缩回，执行器即可在执行器驱动盒上滑动位移，执行器驱动盒驱动轴的传动凹槽的方向与执行器传动轴凸块方向均为执行器运动方向，执行器快换的时候凹槽与凸块配合，并且实现扭矩传递；直线导轨内设置有弹簧片配重组件，配重预紧钢丝通过弹簧片配重组件的预紧力抵消一部分执行器驱动盒和执行器整体的重力，从而保证执行器伸缩运动的流畅性和灵活性。
附图说明
图1为本发明的手术机器人的执行器快换驱动机构的装配示意图一；
图2为本发明的手术机器人的执行器快换驱动机构的装配示意图二；
图3为本发明的手术机器人的执行器快换驱动机构的执行器连接结构示意图；
图4为本发明的手术机器人的执行器快换驱动机构的执行器驱动盒连接结构示意图；
图5为本发明的手术机器人的执行器快换驱动机构的执行器驱动盒连接示意图；
图6为本发明的手术机器人的执行器快换驱动机构的执行器驱动盒内部结构局部示意图；
图7为本发明的手术机器人的执行器快换驱动机构的钢丝制动器剖面图；
图8为本发明的手术机器人的执行器快换驱动机构的直线导轨示意图；
图9为本发明的手术机器人的执行器快换驱动机构的滑块安装示意图；
图10为本发明的手术机器人的执行器快换驱动机构的滑块结构示意图。
【附图标记说明】
1-直板壳组件；2-直线导轨；3-滑块；4-执行器线性运动钢丝；5-执行器驱动盒；6-驱动轴；7-驱动钢丝；8-执行器；9-执行器传动轴；10-弹簧片配重组件；11-配重预紧钢丝；12-回转滑块组件；13A-第一钢丝制动器；13B-第二钢丝制动器；14-钢丝制动器壳体；15-解锁推杆；16-盖板；17-弹簧；18-锁紧滚珠；19-初调解锁按钮；20-解锁钢丝；21A-第一滑轮组；21B-第二滑轮组；22A-第一解锁压板；22B-第二解锁压板；23-执行器锁紧销；24-执行器解锁压杆；25-传动凹槽；26-导向凹槽；27-导向座；28-滑块盖板；29-连续圆弧滚道；30-滚珠。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有快换驱动机构的传动系统摩擦较大、结构布局分散以及外形尺寸较大问题，提供了一种手术机器人的执行器快换驱动机构。
如图1至图4所示，本发明的实施例提供了一种手术机器人的执行器快换驱动机构，包括：直板壳组件1，所述直板壳组件1上设置有直线导轨2，所述直线导轨2上滑动地设置有滑块3，所述滑块3由执行器线性运动钢丝4驱动；执行器驱动盒5，所述执行器驱动盒5固定设置在所述滑块3上，所述执行器驱动盒5转动地穿设有多个驱动轴6，每个所述驱动轴6均由对应的驱动钢丝7驱动旋转，所述驱动轴6用于与执行器传动轴9传动。在本实施例中共设置有四个驱动轴6，安装其上的执行器8也具备四个自由度，执行1器8安装在直线导轨2的滑块3上后，执行器8能够通过直线导轨2实现手动初调位置，通过执行器线性运动钢丝4，执行器8能够进行线形位移。
如图5和图8所示，所述直线导轨2设置有弹簧片配重组件10，所述弹簧片配重组件10通过预紧具备预紧力，所述弹簧片配重组件10通过配重预紧钢丝11连接所述滑块3，因此预紧力能够抵消一部分执行器驱动盒5和执行器8整体的重力，从而保证执行器8伸缩运动的流畅性和灵活性。
如图8所示，所述执行器线性运动钢丝4的一根固定连接所述滑块3的一侧，所述执行器线性运动钢丝4的另一根通过回转滑轮组件12连接所述滑块3的另一侧，两根所述执行器线性运动钢丝4能够分别驱动所述滑块3的双向位移。
其中，所述滑块3两侧的所述执行器线性运动钢丝4上均设置有钢丝制动器，所述钢丝制动器用于锁定所述滑块3的位置，所述执行器驱动盒5内部设置有初调解锁机构。
如图7所示，所述钢丝制动器包括钢丝制动器壳体14、解锁推杆15、盖板16和弹簧17，所述钢丝制动器壳体14的一端穿设有所述解锁推杆15，所述钢丝制动器壳体14的另一端设置有所述盖板16，所述解锁推杆15与盖板16之间通过所述弹簧17连接，所述弹簧17为压紧状态，所述执行器线性运动钢丝4穿设在所述钢丝制动器壳体14、解锁推杆15、盖板16和弹簧17内，所述钢丝制动器壳体14的内腔设置有预设倾斜角，所述解锁推杆15上设置有锁紧滚珠18，所述锁紧滚珠18与所述钢丝制动器壳体14的内腔紧密接触，所述锁紧滚珠18用于锁紧所述执行器线性运动钢丝4。
如图5和图6所示，所述执行器驱动盒5设置有初调解锁机构，所述初调解锁机构包括初调解锁按钮19、解锁钢丝20、滑轮组和解锁压板，所述初调解锁按钮19连接所述解锁钢丝20的中部，所述解锁钢丝的两端分别通过所述第一滑轮组21A和第二滑轮组21B连接所述第一解锁压板22A和第二解锁压板22B，两个所述解锁压板分别连接在所述滑块两侧的所述第一钢丝制动器13A和第二钢丝制动器13B上。
本实施例中，当执行器8需要手动初调时，按下初调解锁按钮19，解锁钢丝20的中部受压并在第一滑轮组21A和第二滑轮组21B的的联合作用下向中间收缩，导致两端的第一解锁压板22A和第二解锁压板22B向中间靠拢，解锁压板的另外一端则分别作用在第一钢丝制动器13A和第二钢丝制动器13B上，钢丝制动器壳体14和解锁推杆15相对压缩，所述锁紧滚珠18离开解锁推杆15，制动器内部的执行器线性运动钢丝4被释放，整个执行器驱动盒5、滑块3和执行器8可以在直线导轨2上运动；当初调解锁按钮19松开之后解锁钢丝20作用力消失，钢丝制动器在内部弹簧17的作用下回弹，执行器线性运动钢丝4被锁紧滚珠18卡住，实现钢丝锁紧。通过两个钢丝制动器实现执行器两个方向运动的锁紧。
如图3和4所示，所述执行器驱动盒5的顶部设置有执行器锁紧孔，所述执行器8的底部设置有执行器锁紧销23，所述执行器8通过所述执行器锁紧销23和执行器锁紧孔配合锁紧，所述执行器8的侧面设置有执行器解锁压杆24，所述执行器解锁压杆24用于控制所述执行器锁紧销23的收缩。
其中，每个所述驱动轴6的顶部均开设有传动凹槽25，所述传动凹槽25用于配合执行器传动轴9上的凸块连接传动，所述执行器驱动盒5的顶部开设有导向凹槽26，所述导向凹槽26用于配合所述执行器传动轴9上的凸块导向滑动。
本发明实施例所述的手术机器人的执行器快换驱动机构，当执行器8快换时，通过按压执行器解锁压杆24，将执行器锁紧销23收缩，执行器8即可沿所述执行器驱动盒5滑动，执行器8滑动时，执行器传动轴9的凸块能够沿导向凹槽26滑动，执行器驱动盒5的驱动轴的传动凹槽25的方向与执行器传动轴9凸块方向均为执行器8安装运动方向，执行器8快换的时候凹槽与凸块配合，并且实现扭矩传递。
其中，所述直壳板组件1的前端设置导向座27，所述导向座27用于执行器8的执行臂导向安装。
如图9和图10所示，所述滑块3的两侧分别安装有滑块盖板28，所述滑块3与滑块盖板28之间设置有上下两组连续圆弧滚道29，所述连续圆弧滚道29内设置有多个滚珠30，所述滑块3通过所述连续圆弧滚道29与滚珠30滑动设置在所述直线导轨2上。
本发明实施例所述的手术机器人的执行器快换驱动机构，直线导轨2包括两侧直线导轨板和中间的滑块3构成，其运动是通过滚珠30在直线导轨板的导轨槽上的滚动实现的直线运动，上下两排滚珠30在滑块3内部构成两个循环的连续圆弧滚道29，保证滚珠30在导轨槽做纯滚动。同时上下两排滚珠30可以保证滑块3只做直线。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种手术机器人的执行器快换驱动机构，其特征在于，包括：
直板壳组件，所述直板壳组件上设置有直线导轨，所述直线导轨上滑动地设置有滑块，所述滑块由执行器线性运动钢丝驱动；
执行器驱动盒，所述执行器驱动盒固定设置在所述滑块上，所述执行器驱动盒转动地穿设有多个驱动轴，每个所述驱动轴均由对应的驱动钢丝驱动旋转，所述驱动轴用于与执行器传动轴传动。
2.根据权利要求1所述的手术机器人的执行器快换驱动机构，其特征在于，所述直线导轨设置有弹簧片配重组件，所述弹簧片配重组件通过配重预紧钢丝连接所述滑块。
3.根据权利要求1所述的手术机器人的执行器快换驱动机构，其特征在于，所述执行器线性运动钢丝的一根固定连接所述滑块的一侧，所述执行器线性运动钢丝的另一根通过回转滑轮组件连接所述滑块的另一侧。
4.根据权利要求3所述的手术机器人的执行器快换驱动机构，其特征在于，所述滑块两侧的所述执行器线性运动钢丝上均设置有钢丝制动器，所述钢丝制动器用于锁定所述滑块的位置，所述执行器驱动盒内部设置有初调解锁机构。
5.根据权利要求4所述的手术机器人的执行器快换驱动机构，其特征在于，所述钢丝制动器包括钢丝制动器壳体、解锁推杆、盖板和弹簧，所述钢丝制动器壳体的一端穿设有所述解锁推杆，所述钢丝制动器壳体的另一端设置有所述盖板，所述解锁推杆与盖板之间通过所述弹簧连接，所述弹簧为压紧状态，所述执行器线性运动钢丝穿设在所述钢丝制动器壳体、解锁推杆、盖板和弹簧内，所述钢丝制动器壳体的内腔设置有预设倾斜角，所述解锁推杆上设置有锁紧滚珠，所述锁紧滚珠与所述钢丝制动器壳体的内腔紧密接触，所述锁紧滚珠用于锁紧所述执行器线性运动钢丝。
6.根据权利要求5所述的手术机器人的执行器快换驱动机构，其特征在于，所述执行器驱动盒设置有初调解锁机构，所述初调解锁机构包括初调解锁按钮、解锁钢丝、滑轮组和解锁压板，所述初调解锁按钮连接所述解锁钢丝的中部，所述解锁钢丝的两端分别通过两个所述滑轮组连接两个所述解锁压板，两个所述解锁压板分别连接在所述滑块两侧的所述钢丝制动器上。
7.根据权利要求1所述的手术机器人的执行器快换驱动机构，其特征在于，所述执行器驱动盒的顶部设置有执行器锁紧孔，所述执行器的底部设置有执行器锁紧销，所述执行器通过所述执行器锁紧销和执行器锁紧孔配合锁紧，所述执行器的侧面设置有执行器解锁压杆，所述执行器解锁压杆用于控制所述执行器锁紧销的收缩。
8.根据权利要求1所述的手术机器人的执行器快换驱动机构，其特征在于，所述直壳板组件的前端设置导向座，所述导向座用于执行器的执行臂导向安装。
9.根据权利要求1所述的手术机器人的执行器快换驱动机构，其特征在于，所述滑块的两侧分别安装有滑块盖板，所述滑块与滑块盖板之间设置有上下两组连续圆弧滚道，所述连续圆弧滚道内设置有多个滚珠，所述滑块通过所述连续圆弧滚道与滚珠滑动设置在所述直线导轨上。
10.根据权利要求1所述的手术机器人的执行器快换驱动机构，其特征在于，每个所述驱动轴的顶部均开设有传动凹槽，所述传动凹槽用于配合执行器传动轴上的凸块连接传动，所述执行器驱动盒的顶部开设有导向凹槽，所述导向凹槽用于配合所述执行器传动轴上的凸块导向滑动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211203 |