CN113729953A - 手术机器人初始调整竖直臂 - Google Patents
手术机器人初始调整竖直臂 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113729953A CN113729953A CN202111189142.3A CN202111189142A CN113729953A CN 113729953 A CN113729953 A CN 113729953A CN 202111189142 A CN202111189142 A CN 202111189142A CN 113729953 A CN113729953 A CN 113729953A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vertical arm
- guide shaft
- supporting block
- surgical robot
- initial adjustment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 11
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 9
- 244000309464 bull Species 0.000 claims description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002324 minimally invasive surgery Methods 0.000 description 3
- 241000834287 Cookeolus japonicus Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Robotics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明提供了一种手术机器人初始调整竖直臂，包括竖直臂壳体，其内活动连接有旋转升降组件，旋转升降组件包括支撑块和导向轴，导向轴的顶端与支撑块转动连接，导向轴的底端向下延伸出竖直臂壳体并与关节连接，支撑块上连接有丝杠螺母，竖直臂壳体内转动连接有升降丝杠，升降丝杠与丝杠螺母配合，且不会自锁，竖直臂壳体还连接有配重平衡部，配重平衡部用于平衡支撑块承载的重量，从而与关节连接的下端结构在竖直方向和水平方向能进行小范围的调整，提升末端器械在初始情况定位的精准性，调整控制方便，运动精准，依靠配重平衡部确保手动调整时操作轻便灵活，能满足手术机器人的作业需求。
Description
技术领域
本发明涉及手术机器人技术领域，特别涉及一种手术机器人初始调整机械臂。
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。
微创外科手术的机器人具有实现不同自由度动作的机械臂，机械臂的末端连接其它的多自由度执行机构以及器械。部分机械臂作为初始调整机械臂，用于机器人手术前的初始调整，根据患者治疗位置将机械臂调整到合适的位置及角度，然后对初始位置及角度进行锁紧，使各个初调自由度在手术过程中固定，确保虚拟不动点的固定，因此初调机械臂需具备调整方便及锁紧可靠的特点。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
本发明的目的是提供一种多自由度调整方便、可靠的机械臂，适用于手术机器人的初始调整，满足手术机器人作业需求。
为了达到上述目的，本发明提供了一种手术机器人初始调整竖直臂，包括竖直臂壳体，所述竖直臂壳体内活动连接有旋转升降组件，所述旋转升降组件包括支撑块和导向轴，所述导向轴的顶端与所述支撑块转动连接，所述导向轴的底端向下延伸出所述竖直臂壳体并与关节连接，所述支撑块上连接有丝杠螺母，所述竖直臂壳体内转动连接有升降丝杠，所述升降丝杠与所述丝杠螺母配合，且不会自锁，所述竖直臂壳体还连接有配重平衡部，所述配重平衡部用于平衡所述支撑块承载的重量。
进一步地，所述配重平衡部为配重气弹簧，所述配重气弹簧的底端与所述竖直臂壳体连接，所述配重气弹簧的活塞杆端部与所述支撑块连接。
进一步地，所述竖直臂壳体内还设置有滑轮机构，所述滑轮机构包括滑轮安装座、转动设置在所述滑轮安装座上的滑轮、以及绕过所述滑轮的钢丝，所述钢丝的一端与所述配重气弹簧的活塞杆端部连接，另一端与所述支撑块连接。
进一步地，所述支撑块内安装有推力滚针轴承，所述导向轴的顶端形成有环形凸台，所述环形凸台与所述推力滚针轴承的上表面滚动接触，所述丝杠螺母的底端套设有旋转支撑套，所述旋转支撑套的底端延伸至所述导向轴的内部，并与所述推力滚针轴承的下表面滚动接触。
进一步地，所述导向轴的外侧设置有导向轴套，所述导向轴套的顶端连接有第一支撑板，底端连接有第二支撑板，所述第一支撑板以及所述第二支撑板均与所述竖直臂壳体固定，所述导向轴套对所述导向轴的竖直位移导向。
进一步地，所述导向轴的顶部和底部均安装有牛眼轴承，所述牛眼轴承与所述导向轴套的内侧滚动接触。
进一步地，所述支撑块的外侧套设有导轨，所述导轨与所述支撑块滑动配合，所述导轨为燕尾型。
进一步地，所述竖直臂壳体的顶端旋转连接有支撑座，所述升降丝杠的顶端与所述支撑座固定连接。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
本发明提供的手术机器人初始调整竖直臂，通过竖直臂壳体支撑块、导向轴以及丝杠机构等设置，使与导向轴底端连接的关节具有竖直伸缩的自由度以及相对于中轴线旋转的自由度，从而与关节连接的下端结构在竖直方向和水平方向能进行小范围的调整，提升末端器械在初始情况定位的精准性，调整控制方便，运动精准，依靠配重平衡部直接抵消支撑块承载的重量，使丝杠解锁后支撑块以及导向轴等仍能维持在原来位置，确保手动调整时操作轻便灵活，能满足手术机器人的作业需求；
本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的支撑块位置结构放大示意图；
图3为本发明的支撑块与导向轴连接结构示意图；
图4为本发明的导向轴与导向轴套底端连接结构示意图。
【附图标记说明】
1-竖直臂壳体；2-支撑块；3-导向轴；4-关节；5-丝杠螺母；6-升降丝杠；7-配重气弹簧；8-滑轮安装座；9-钢丝；10-推力滚针轴承；11-环形凸台；12-旋转支撑套；13-导向轴套；14-第一支撑板；15-第二支撑板；16-牛眼轴承；17-导轨；18-支撑座。
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。显然，所描述的实施例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。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是锁定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图4所示，本发明的实施例提供了一种手术机器人初始调整竖直臂，包括竖直臂壳体1，竖直臂壳体1内活动连接有旋转升降组件，旋转升降组件包括支撑块2和导向轴3，导向轴3的顶端与支撑块2转动连接，导向轴3的底端向下延伸出竖直臂壳体1并与关节4连接。其中，支撑块2上连接有丝杠螺母5，竖直臂壳体1内转动连接有升降丝杠6，升降丝杠6与丝杠螺母5配合。当导向轴3竖直位移时，带动丝杠螺母5以及支撑块2同步升降，驱动升降丝杠6旋转。通过导向轴3的旋转及升降动作带动关节4完成相对于竖直臂壳体1的一致动作，使得与关节4连接的下端机械臂在竖直方向和水平方向具有小范围的调整能力，确保末端器械在初始情况实现更精准的手术定位。
其中，升降丝杠6需设置为不与丝杠螺母5自锁，使得升降丝杠6由相关的机构解锁时丝杠螺母5能顺利地相对于升降丝杆6移动，确保导向轴3升降的顺利调节。导向轴3相对于支撑块2的旋转自由度也通过相关的机构锁紧或解锁。
由于导向轴3的底端连接有关节4以及关节4后端的机构、器械等，因此导向轴3以及支撑块2承受的重量较大，当升降丝杠6解锁自由旋转后，支撑块2以及导向轴3会在重力作用下直接下落，难以控制调整位置。基于此，竖直臂壳体1还安装有用于平衡支撑块2承载重量的配重平衡部。本实施例中配重平衡部为配重气弹簧7，配重气弹簧7的底端与竖直臂壳体1连接。为便于配重气弹簧7的布置，竖直臂壳体1内还设置有滑轮机构，具体包括滑轮安装座8、转动设置在滑轮安装座8上的滑轮、以及绕过滑轮的钢丝9，钢丝9的一端与配重气弹簧7的活塞杆端部连接，另一端与支撑块2连接。通过配重气弹簧7将平衡力通过钢丝9传递至支撑块2，直接平衡抵消支撑块2承载的重量，使升降丝杠6解锁后支撑块2以及导向轴3等仍能维持在原来位置，确保手动调整时操作轻便灵活。
另外，滑轮机构以及钢丝9还具有一定的牵引导向作用，限制支撑块2以及导向轴3的顶端在水平方向的摇摆，保证导向轴3沿竖直方向位移。
在本实施例中，支撑块2内安装有推力滚针轴承10，导向轴3的顶端形成有环形凸台11，环形凸台11与推力滚针轴承10的上表面滚动接触。同时，丝杠螺母5的底端套设有旋转支撑套12，旋转支撑套12的底端延伸至导向轴3的内部，并与推力滚针轴承10的下表面滚动接触。通过推力滚针轴承10的设置形成导向轴3与支撑块2的转动连接，且旋转支撑套12的下表面被导向轴3顶端的结构件限制，确保导向轴3与支撑块2竖直位移同步。
作为进一步改进，本实施例中导向轴3的外侧设置有导向轴套13，通过导向轴套13对导向轴3的竖直位移导向，确保导向轴3始终保持垂直地面的状态。其中，导向轴套13的顶端连接有第一支撑板14，底端连接有第二支撑板15，第一支撑板14以及第二支撑板15均与竖直臂壳体1固定。
为进一步提升导向轴3的竖直位移准确性，本实施例中在导向轴3的顶部和底部均安装有牛眼轴承16，牛眼轴承16为内外结构，外部与导向轴套13的内侧滚动接触，通过牛眼轴承16的设置使导向轴3的两端与导向轴套13紧密配合，进一步提升了导向轴3升降时竖直状态的保持。其中，顶端的牛眼轴承16上表面对旋转支撑套12的下表面限位。
同样地，支撑块2的外侧也套设有导轨17，导轨17与支撑块2滑动配合而对支撑块2的升降动作导向，从而导向轴3与支撑块2整体的平移均在竖直方向导向，避免产生水平方向的摆动。优选地，导轨17为燕尾型且与支撑块2的外侧对应结构相匹配。
由于控制导向轴3伸缩时支撑块2相对于升降丝杠6竖直位移，由丝杠螺母5驱动升降丝杠6旋转，因此需要控制伸缩自由度时，只需将升降丝杠6的旋转自由度锁紧/解锁即可。本实施例中竖直臂壳体1的顶端旋转连接有支撑座18，升降丝杠6的顶端与支撑座18固定连接。通过锁紧机构将支撑座18锁紧而使升降丝杠6无法相对于竖直臂壳体1旋转，形成导向轴3以及关节5伸缩自由度的锁紧。
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 (8)
1.一种手术机器人初始调整竖直臂，包括竖直臂壳体，其特征在于，所述竖直臂壳体内活动连接有旋转升降组件，所述旋转升降组件包括支撑块和导向轴，所述导向轴的顶端与所述支撑块转动连接，所述导向轴的底端向下延伸出所述竖直臂壳体并与关节连接，所述支撑块上连接有丝杠螺母，所述竖直臂壳体内转动连接有升降丝杠，所述升降丝杠与所述丝杠螺母配合，且不会自锁，所述竖直臂壳体还连接有配重平衡部，所述配重平衡部用于平衡所述支撑块承载的重量。
2.根据权利要求1所述的手术机器人初始调整竖直臂，其特征在于，所述配重平衡部为配重气弹簧，所述配重气弹簧的底端与所述竖直臂壳体连接，所述配重气弹簧的活塞杆端部与所述支撑块连接。
3.根据权利要求2所述的手术机器人初始调整竖直臂，其特征在于，所述竖直臂壳体内还设置有滑轮机构，所述滑轮机构包括滑轮安装座、转动设置在所述滑轮安装座上的滑轮、以及绕过所述滑轮的钢丝，所述钢丝的一端与所述配重气弹簧的活塞杆端部连接，另一端与所述支撑块连接。
4.根据权利要求1所述的手术机器人初始调整竖直臂，其特征在于，所述支撑块内安装有推力滚针轴承，所述导向轴的顶端形成有环形凸台，所述环形凸台与所述推力滚针轴承的上表面滚动接触，所述丝杠螺母的底端套设有旋转支撑套，所述旋转支撑套的底端延伸至所述导向轴的内部，并与所述推力滚针轴承的下表面滚动接触。
5.根据权利要求1所述的手术机器人初始调整竖直臂，其特征在于，所述导向轴的外侧设置有导向轴套，所述导向轴套的顶端连接有第一支撑板，底端连接有第二支撑板，所述第一支撑板以及所述第二支撑板均与所述竖直臂壳体固定，所述导向轴套对所述导向轴的竖直位移导向。
6.根据权利要求5所述的手术机器人初始调整竖直臂，其特征在于，所述导向轴的顶部和底部均安装有牛眼轴承，所述牛眼轴承与所述导向轴套的内侧滚动接触。
7.根据权利要求1所述的手术机器人初始调整竖直臂，其特征在于，所述支撑块的外侧套设有导轨，所述导轨与所述支撑块滑动配合，所述导轨为燕尾型。
8.根据权利要求1所述的手术机器人初始调整竖直臂，其特征在于，所述竖直臂壳体的顶端旋转连接有支撑座，所述升降丝杠的顶端与所述支撑座固定连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111189142.3A CN113729953A (zh) | 2021-10-12 | 2021-10-12 | 手术机器人初始调整竖直臂 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111189142.3A CN113729953A (zh) | 2021-10-12 | 2021-10-12 | 手术机器人初始调整竖直臂 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113729953A true CN113729953A (zh) | 2021-12-03 |
Family
ID=78726480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111189142.3A Pending CN113729953A (zh) | 2021-10-12 | 2021-10-12 | 手术机器人初始调整竖直臂 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113729953A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112869876A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-06-01 | 天津大学 | 一种介入式医疗机器人平动调整的重力平衡装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106037937A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-10-26 | 天津大学 | 具有自适应能力的手术机器人操作臂 |
| CN106704479A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-05-24 | 上海航天设备制造总厂 | 一种二维随动的重力平衡装置 |
| CN107717955A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-02-23 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | 一种四自由度巡检机械臂及其控制系统、控制方法 |
| CN211583476U (zh) * | 2019-08-30 | 2020-09-29 | 山东威高手术机器人有限公司 | 竖直伸缩关节以及具有竖直伸缩关节的微创手术机器人 |
| CN112370175A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-02-19 | 山东威高手术机器人有限公司 | 用于微创手术的患者操作台 |
-
2021
- 2021-10-12 CN CN202111189142.3A patent/CN113729953A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106037937A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-10-26 | 天津大学 | 具有自适应能力的手术机器人操作臂 |
| CN106704479A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-05-24 | 上海航天设备制造总厂 | 一种二维随动的重力平衡装置 |
| CN107717955A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-02-23 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | 一种四自由度巡检机械臂及其控制系统、控制方法 |
| CN211583476U (zh) * | 2019-08-30 | 2020-09-29 | 山东威高手术机器人有限公司 | 竖直伸缩关节以及具有竖直伸缩关节的微创手术机器人 |
| CN112370175A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-02-19 | 山东威高手术机器人有限公司 | 用于微创手术的患者操作台 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112869876A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-06-01 | 天津大学 | 一种介入式医疗机器人平动调整的重力平衡装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3479775B1 (en) | Surgical robot and mechanical arm thereof | |
| CN101416865B (zh) | 一种控制组件 | |
| CN110809426B (zh) | 胶囊内窥镜控制系统 | |
| CN111227944B (zh) | 手术机械臂及手术机器人 | |
| CN113729953A (zh) | 手术机器人初始调整竖直臂 | |
| CN111249008B (zh) | 手术机械臂及手术机器人 | |
| WO2019200773A1 (zh) | 一种腹腔镜手术持镜机器人系统 | |
| EP4025152A1 (en) | Seven degree of freedom positioning device for robotic surgery | |
| JP2022549888A (ja) | 触覚フィードバックを有する内視鏡カプセルシステム | |
| JP4213902B2 (ja) | 架台、とりわけ手術顕微鏡用架台 | |
| CN113524257A (zh) | 一种重力平衡支撑臂及应用其的磁锚定设备 | |
| CN116725688B (zh) | 一种床旁式脊柱手术辅助机器人 | |
| CN215606250U (zh) | 手术机器人及多自由度手术系统 | |
| CN114191087A (zh) | 悬吊盘摆位机构及手术机器人 | |
| CN108553254B (zh) | 手术床板翻转装置 | |
| CN108741490A (zh) | 一种便于收纳的拐杖 | |
| CN114469284B (zh) | 四自由度穿刺针定位导向装置 | |
| CN113729954A (zh) | 手术机器人初始调整机械臂 | |
| CN214231954U (zh) | 一种手术器械床旁固定装置 | |
| CN112206018B (zh) | 多关节组件、远端执行机构及手术器械 | |
| CN219404334U (zh) | 一种手持姿态控制器关节型助力臂及胶囊检查系统 | |
| CN210144741U (zh) | 一种手术机器人辅助装置 | |
| CN115530980A (zh) | 手术机器人及多自由度手术系统 | |
| CN218119253U (zh) | 用于医生控制台的显示装置 | |
| CN219480337U (zh) | 手术机器人 |
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 |