CN114271947A - 一种夹持位置解耦的主操作手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种夹持位置解耦的主操作手，包括：支撑部；夹持件，与支撑部配合连接；夹持部，设置于所述夹持件的相对两侧，且沿着垂直于夹持件的方向相对运动。本发明将夹持操作和位置变化操作解耦，能分开控制位置和夹持操作，使控制输入信号更加精准。夹持时候，拨杆将进行垂直于杆的运动，运动过程中不会造成位置移动，从而达到夹持操作和位置控制解耦。同时还能检测到夹指的实时位置状态，通过控制夹指的直线移动施加额外的夹紧力。

Description

一种夹持位置解耦的主操作手

技术领域

本发明涉及机械机构领域，尤其涉及一种夹持位置解耦的主操作手。

背景技术

随着科学技术与医疗技术的发展以及医生对手术操作更精准、高效、舒适的需求，采用机器人技术的辅助手术设备和辅助手术系统在微创手术中的应用越来越广泛。辅助手术设备和辅助手术系统多为主从式遥控操作结构，医生操作主操作手，通过远程通信和计算机来控制从端机构的运动从而完成手术。

目前主操作手的夹持件的旋转多为绕固定轴的旋转，医生操作主操作手时，因为手指的弯曲并不是标准的弧线，进行夹持动作时，会使主操作手有向前或者向后的移动，因此主操作手输入夹持信息时，同时也输入位置变化信息，导致夹持动作和位置变化耦合，不能单独准确地控制。而且，医生使用主操作手控制从端机构进行手术时，从端机构的夹紧力是默认设定好的，医生无法调节。末端机构作为一定使用次数的耗材，出厂时无法保证所有产品完全一致，且随着末端机构使用次数的增加，会出现轻微松动的情况，导致末端机构无法达到所需夹紧力。

发明内容

发明目的：本发明针对上述不足，提出一种夹持位置解耦的主操作手，以解决现有技术中操作人员操作主操作手时，主操作手会前后移动导致控制不精准的问题。

技术方案：

一种夹持位置解耦的主操作手，包括：

支撑部；

夹持件，与支撑部配合连接；

夹持部，设置于所述夹持件的相对两侧，且沿着垂直于夹持件的方向相对运动。

在所述夹持件上开设有垂直于其本身的贯穿通孔，所述夹持部通过弹性件可复位地安装于所述通孔两端处。

所述夹持部包括第一夹杆和第二夹杆，所述第一夹杆由所述夹持件的通孔一端穿入，且其杆部开设有内径大于所述第二夹杆直径的内槽，所述第二夹杆由所述夹持件的通孔另一端穿入，并穿设于所述第一夹杆的内槽内，且二者端部设有限制二者脱落的限位机构。

在所述第一夹杆的内槽内设置有第一回复弹簧，所述第二夹杆与所述第一回复弹簧抵接后置于所述第一夹杆的内槽内。

在所述夹持件的通孔内设有第二回复弹簧，且在所述第一回复弹簧处于自然状态时，所述第二回复弹簧的两端分别与所述第一夹杆和所述第二夹杆的中部固定连接。

所述限位机构包括所述第二夹杆末端处设置的沿径向向外延伸的限位块和在所述第一夹杆的内槽出口处沿径向向内延伸形成的限位环，所述第二夹杆通过其末端的限位块与所述限位环的配合活动设置于所述第一夹杆的内槽内。

两个所述夹杆的外端设有宽度大于通孔直径的夹持块。

还包括检测组件，用于检测所述夹持部的位移量。

所述检测组件包括设置于所述夹持件内位于所述通孔某一出口侧的光电传感器以及同样设置于所述夹持件内并与所述光电传感器相对且与对应夹杆固定连接的反光板。

所述检测组件包括设置于所述夹持件内位于所述通孔某一出口侧的接近开关以及同样设置于所述夹持件内并与所述接近开关相对且与对应夹杆固定连接的接近结构。

所述夹持件为夹持筒，在所述夹持筒的相对两侧沿轴向开设有夹持槽，所述夹持部垂直于所述夹持件且相对移动地设置于所述夹持筒的相对两侧的夹持槽内。

所述夹持部为导向杆，在每一所述导向杆两端内侧均设有径向延伸的导向柱，其上套设有回复弹簧，所述导向杆通过所述导向柱与所述回复弹簧的配合沿径向方向相对移动地设置于所述夹持筒的相对两侧开设的夹持槽内。

在所述导向杆上固定安装有指套。

在所述导向杆上固定安装有轴向的导轨，在所述导轨上滑动安装有滑块，在所述滑块上固定安装有指套。

在所述滑块上设置有检测片，在所述导轨上设置有直线传感器以检测所述检测片的直线移动。

在所述夹持筒出口处安装有检测传感器，所述检测传感器上设有接近开关；

在所述夹持筒内还设有中空的定位套，在所述定位套的中空结构内还设置有检测件，所述检测件包括伸缩杆及与所述伸缩杆固定连接的接近片，且在所述检测件处于初始位置时，其上接近片与所述检测传感器接触；所述伸缩杆末端伸入所述定位套的中空结构内，并通过复位弹簧与所述定位套配合实现伸缩杆的复位。

还包括拨动开关；

在所述定位套的中部开设有竖直方向贯通的腰型孔，同时在其侧开设有与所述夹持件对应的长槽，在所述夹持筒上开设有与所述定位套中部的腰型孔对应的贯穿腰型孔；在所述检测件上与所述定位套的腰型孔对应位置处开设的用于穿设所述拨动开关的贯穿通孔；

所述拨动开关为两个，且其末端开设有销孔，在所述定位套穿设于所述夹持筒内时，两个所述拨动开关分别由所述夹持筒两侧的腰型孔穿入，并穿过所述定位套的腰型孔，其末端的销孔在所述检测件的通孔内对齐相抵并通过销钉配合安装。

所述检测传感器设有向内侧延伸的耳部，其上设有霍尔传感器，在所述检测传感器固定安装于所述夹持筒的出口处时，其上霍尔传感器正好与固定于夹持部上的检测磁铁对应。

有益效果：本发明将夹持操作和位置变化操作解耦，能分开控制位置和夹持操作，使控制输入信号更加精准。夹持时候，拨杆将进行垂直于杆的运动，运动过程中不会造成位置移动，从而达到夹持操作和位置控制解耦。同时还能检测到夹指的实时位置状态，通过控制夹指的直线移动施加额外的夹紧力。

附图说明

图1是本发明的滑转夹持机构的示意图；

图2为本发明一实施例的夹持组件的示意图；

图3为图2的截面图；

图4为图3的局部结构图；

图5为本发明一实施例的滑转夹持机构的示意图；

图6为图5的截面图；

图7为本发明支撑部的爆炸图；

图8为图5中夹持组件的爆炸图；

图9是图5中夹持组件的未夹持状态；

图10是图5中夹持组件的夹持状态；

图11是本发明另一实施例中夹持组件的爆炸图。

其中，10.支撑部，11.夹持组件，12.检测组件；

101.支撑件，102.电机，103.电滑环，104.旋转检测传感器，105.磁铁，106.固定板，107.安装件，108.防护件，109.电路板；

111.夹持筒，112.夹杆，113.回复弹簧，114.限位环，115.定位套，116.拨动开关，117.滑套，118.压板，119.导向杆；

121.光电传感器，122.反光板，123.检测件，124.复位弹簧，125.检测传感器，126.检测磁铁，127.检测片，128.直线传感器；

1111.夹持槽，1112.安装槽，1113.腰型孔；1121.第一夹杆，1122.第二夹杆，1131.第一回复弹簧，1132.第二回复弹簧；

1123.导轨，1124.滑块，1125.指套。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

图1是本发明的夹持机构的示意图，如图1所示，本发明的滑转夹持机构包括支撑部10、与支撑部配合连接的夹持组件11及设置于夹持组件内的检测组件12。

其中，图7为本发明支撑部的爆炸图，如图7所示，支撑部10包括支撑件101、通过电滑环103安装于支撑件101上的电机102、固定安装于电机102上且随着之转动的磁铁105、安装于支撑件101内的固定板106、通过安装件107固定安装于支撑件101内的固定板106上用于检测磁铁105旋转的旋转检测传感器104以及设置于支撑件101内的电路板109；电机102的转子与支撑件101固定连接，电机102的定子与夹持组件11固定连接，磁铁105与电机102的定子固定连接，旋转检测传感器104检测磁铁105的旋转，从而检测夹持组件11转动速度、角速度、角加速度的参数；电路板109通过电滑环103与电机102连接，为电机102供电，并控制电机102的启停。

在本发明中，支撑件101为L型，但并不限于此形状，支撑件101起到支撑后端所有部件的作用。

本实施例中，在支撑件101内位于旋转检测传感器104外还固定安装有起保护作用的防护件108。

图2为本发明一实施例的夹持组件的示意图，如图2所示，本实施例的夹持组件包括其端部与支撑部10的电机102定子固定连接的夹持筒111及活动设置于夹持筒111两相对侧的夹杆112；如图3、4所示，在夹持筒111上开设有垂直于其本身的贯穿通孔，夹杆112包括第一夹杆1121和第二夹杆1122，且两个夹杆112的外端设有宽度大于通孔直径的夹持块，回复弹簧包括第一回复弹簧1131和第二回复弹簧1132；第一夹杆1121由夹持筒111上的通孔一端穿入，且其杆部开设有内径大于第二夹杆1122直径的内槽，第一回复弹簧1131设置于第一夹杆1121的内槽内，且其自然状态下的长度略小于第一夹杆1121的内槽的长度；第二夹杆1122由夹持筒111上的通孔另一端穿入，并与第一回复弹簧1131抵接后设置于第一夹杆1121的内槽内；第二夹杆1122末端处设有沿径向向外延伸的限位块，在第一夹杆1121的内槽出口处沿径向向内延伸形成有限位环114，第二夹杆1122通过其末端的限位块与限位环114的配合活动设置于第一夹杆1121的内槽内，从而实现二者的运动限位且可防止二者脱落。如图4所示，第二回复弹簧1132设置于夹持筒111上的通孔内，且在第一回复弹簧1131处于自然状态时，也即两夹杆之间距离最大时，第二回复弹簧1132的两端分别与第一夹杆1121和第二夹杆1122的中部固定连接。进一步地，在第一回复弹簧1131处于自然状态时，且两夹杆连接处位于夹持筒111上的通孔中部时，第二回复弹簧1132的两端分别与第一夹杆1121和第二夹杆1122的中部固定连接。

如图3、4所示，本实施例中，检测组件12包括设置于夹持筒111内位于通孔某一出口侧的光电传感器121以及同样设置于夹持筒111内并与光电传感器121相对且与对应夹杆固定连接的反光板122，在医生操作两夹杆时，通过手指内压相应夹杆，从而带动反光板122运动，使得光电传感器121采集到反光板122的接近信号，进而得到夹持信息。

本实施例中，光电传感器121也可以采用接近开关，对应的反光板122可以采用其他任意设置于与接近开关相应位置处的接近结构。

图5为本发明一实施例的滑转夹持机构的示意图，如图5所示，本实施例的滑转夹持机构中支撑部10结构与前述一致，但夹持组件11与检测组件12与之不同，结合后续附图详述。

如图5、6、8所示，本实施例的夹持组件11包括其端部与支撑部10的电机102定子固定连接的夹持筒111、活动设置于夹持筒111两相对侧的导向杆119、滑动设置于导向杆119上的指套1125；更具体地，在夹持筒111的相对两侧沿轴向开设有夹持槽1111，在每一导向杆119两端内侧均设有径向延伸的导向柱，其上套设有回复弹簧113，导向杆119通过导向柱与回复弹簧113的配合沿径向方向相对移动的设置于夹持筒111的相对两侧开设的夹持槽1111内；在导向杆119上通过螺钉固定安装有轴向的导轨1123，在导轨1123上滑动安装有滑块1124，指套1125固定安装于滑块1124上；医生手指伸入指套1125，并进行夹持操作，带动导向杆119压缩回复弹簧113，从而实现夹持操作，当医生松开手指，在回复弹簧113的作用下，导向杆119复位。

如图8所示，在夹持筒111内部的安装槽1112内还设有中空的定位套115，在定位套115的中空结构内背离支撑部10的远端处穿设有中空滑套117，并通过固定于定位套115该端部的压板118限制于定位套115的中空结构内，且压板118上开设有与滑套117的中空结构对应的通孔；在定位套115的中部开设有竖直方向贯通的腰型孔，同时在其侧开设有与导向杆119对应的长槽，在夹持筒111上开设有与定位套115中部的通孔对应的贯穿腰型孔1113，且定位套115上的长槽长度大于夹持筒111上的腰型孔1113长度；

如图8所示，检测组件12包括穿设于定位套115的中空结构内的检测件123、固定设置于夹持筒111的安装槽1112出口处的检测传感器125及固定设置于导向杆119近端处的检测磁铁126；其中，检测件123包括伸缩杆及与伸缩杆固定连接的接近片，伸缩杆外套设有直径大于滑套117的中空结构内径的复位弹簧124，其末端伸入滑套117的中空结构内，并通过复位弹簧124与滑套117配合，以实现伸缩杆的复位，且复位弹簧124处于自然状态下时，检测件123上的接近片与检测传感器125接触，从而将该接触信号发送至主操作手的控制器，保持与从端机构的连接。

检测件123上与定位套115中部开设的腰型孔对应位置处开设的用于穿设拨动开关116的贯穿通孔，拨动开关116为两个，末端开设有销孔，在定位套115穿设于夹持筒111内部的安装槽1112内及其内的检测件123安装于定位套115内时，两个拨动开关116分别穿过由夹持筒111两侧的腰型孔1113穿入，并穿过定位套115上的腰型孔，其末端的销孔在检测件123上的通孔内对齐相抵，并由于定位套115上开设的长槽和夹持筒111两侧开设的夹持槽1111暴露于其外，从而可以通过销钉进行配合安装，并可通过拨动开关116拨动带动检测件123在定位套115内滑动，且在复位弹簧124处于自然状态下时，检测件123也位于其初始位置；当向背离支撑部10的远端方向拨动拨动开关116时，此时检测件123压缩复位弹簧124，其伸缩杆伸入滑套117内，其接近片离开检测传感器125，从而断开与从端机构的连接；在检测传感器125上还设有向背离支撑部10的远端延伸的耳部，其上设有霍尔传感器，在检测传感器125固定安装于夹持筒111的安装槽1112出口处时，其上霍尔传感器正好与固定于导向杆119近端处的检测磁铁126对应。

本发明中，如图9所示，在医生进行夹持操作时，医生手指伸入指套1123内，并进行夹持操作，从而挤压导向杆119向内运动，此时导向杆119近端处的检测磁铁126随之向内运动，使得检测传感器125上的霍尔传感器采集到磁场变化信息，从而检测得到夹持动作；同时霍尔传感器根据其采集得到磁铁126运动使其与霍尔传感器之间的距离变化导致的磁场强度变化，计算得到磁铁126与其之间的距离，进而得到导向杆119的开合角度；待霍尔传感器检测的磁场不变之后，即导向杆119已经夹持到位，如图10所示，此时控制使得滑块1124向后运动一定距离，以继续施加一定的夹紧力。

图11是本发明另一实施例中夹持组件的爆炸图，如图11所示，本发明还可以采用直线传感器128检测医生手指在轴向上的运动，该直线传感器128设置于导轨1123上，在滑块1124上安装有检测片127，当医生手指带动指套1125移动，进而带动滑块1124直线移动，从而可以通过直线传感器128检测到检测片127的直线移动，从而可以实时检测到指套1125在轴向上的运动，进而得到医生手指的位置。

本发明可以通过检测导向杆119的开合和检测滑块1124的位置，可以进行夹持结构实时位置状态的识别检测，并且可以根据检测的数据，在控制上进行不同的控制。如一个实施列中，检测到两导向杆119夹持到一定位置后，通过控制滑块1124的移动可以再继续施加一定的夹紧力。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：包括：

支撑部；

夹持件，与支撑部配合连接；

夹持部，设置于所述夹持件的相对两侧，且沿着垂直于夹持件的方向相对运动。

2.根据权利要求1所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：在所述夹持件上开设有垂直于其本身的贯穿通孔，所述夹持部通过弹性件可复位地安装于所述通孔两端处。

3.根据权利要求2所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：所述夹持部包括第一夹杆和第二夹杆，所述第一夹杆由所述夹持件的通孔一端穿入，且其杆部开设有内径大于所述第二夹杆直径的内槽，所述第二夹杆由所述夹持件的通孔另一端穿入，并穿设于所述第一夹杆的内槽内，且二者端部设有限制二者脱落的限位机构。

4.根据权利要求3所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：在所述第一夹杆的内槽内设置有第一回复弹簧，所述第二夹杆与所述第一回复弹簧抵接后置于所述第一夹杆的内槽内。

5.根据权利要求4所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：在所述夹持件的通孔内设有第二回复弹簧，且在所述第一回复弹簧处于自然状态时，所述第二回复弹簧的两端分别与所述第一夹杆和所述第二夹杆的中部固定连接。

6.根据权利要求3所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：所述限位机构包括所述第二夹杆末端处设置的沿径向向外延伸的限位块和在所述第一夹杆的内槽出口处沿径向向内延伸形成的限位环，所述第二夹杆通过其末端的限位块与所述限位环的配合活动设置于所述第一夹杆的内槽内。

7.根据权利要求3所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：两个所述夹杆的外端设有宽度大于通孔直径的夹持块。

8.根据权利要求1所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：还包括检测组件，用于检测所述夹持部的位移量。

9.根据权利要求8所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：所述检测组件包括设置于所述夹持件内位于所述通孔某一出口侧的光电传感器以及同样设置于所述夹持件内并与所述光电传感器相对且与对应夹杆固定连接的反光板。

10.根据权利要求8所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：所述检测组件包括设置于所述夹持件内位于所述通孔某一出口侧的接近开关以及同样设置于所述夹持件内并与所述接近开关相对且与对应夹杆固定连接的接近结构。

11.根据权利要求1所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：所述夹持件为夹持筒，在所述夹持筒的相对两侧沿轴向开设有夹持槽，所述夹持部垂直于所述夹持件且相对移动地设置于所述夹持筒的相对两侧的夹持槽内。

12.根据权利要求11所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：所述夹持部为导向杆，在每一所述导向杆两端内侧均设有径向延伸的导向柱，其上套设有回复弹簧，所述导向杆通过所述导向柱与所述回复弹簧的配合沿径向方向相对移动地设置于所述夹持筒的相对两侧开设的夹持槽内。

13.根据权利要求12所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：在所述导向杆上固定安装有指套。

14.根据权利要求12所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：在所述导向杆上固定安装有轴向的导轨，在所述导轨上滑动安装有滑块，在所述滑块上固定安装有指套。

15.根据权利要求14所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：在所述滑块上设置有检测片，在所述导轨上设置有直线传感器以检测所述检测片的直线移动。

16.根据权利要求11所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：在所述夹持筒出口处安装有检测传感器，所述检测传感器上设有接近开关；

在所述夹持筒内还设有中空的定位套，在所述定位套的中空结构内还设置有检测件，所述检测件包括伸缩杆及与所述伸缩杆固定连接的接近片，且在所述检测件处于初始位置时，其上接近片与所述检测传感器接触；所述伸缩杆末端伸入所述定位套的中空结构内，并通过复位弹簧与所述定位套配合实现伸缩杆的复位。

17.根据权利要求16所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：还包括拨动开关；

在所述定位套的中部开设有竖直方向贯通的腰型孔，同时在其侧开设有与所述夹持件对应的长槽，在所述夹持筒上开设有与所述定位套中部的腰型孔对应的贯穿腰型孔；在所述检测件上与所述定位套的腰型孔对应位置处开设的用于穿设所述拨动开关的贯穿通孔；

所述拨动开关为两个，且其末端开设有销孔，在所述定位套穿设于所述夹持筒内时，两个所述拨动开关分别由所述夹持筒两侧的腰型孔穿入，并穿过所述定位套的腰型孔，其末端的销孔在所述检测件的通孔内对齐相抵并通过销钉配合安装。

18.根据权利要求16所述的夹持位置解耦的主操作手，其特征在于：所述检测传感器设有向内侧延伸的耳部，其上设有霍尔传感器，在所述检测传感器固定安装于所述夹持筒的出口处时，其上霍尔传感器正好与固定于夹持部上的检测磁铁对应。

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