CN114521967A - 机械臂以及医疗台车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械臂以及医疗台车，机械臂包括第一悬吊关节和第一关节臂，第一关节臂的至少一部分为圆弧形结构，第一关节臂的圆弧形结构具有第一圆弧轨迹，第一圆弧轨迹具有第一中心轴线，第一关节臂以第一中心轴线为转动基准，沿着第一圆弧轨迹转动装配在第一悬吊关节上。只需要控制第一关节臂的定轴转动即能够实现对操作器械的位置和角度的调整，当手术器械固定在第一关节臂上，可以通过设置手术器械的位置使手术器械的末端经过第一中心轴线，所以无论第一关节臂如何定轴转动，都能够与手术器械交汇形成虚拟基准点，保证手术位置的稳定，不仅能够降低控制算法的复杂性，进而降低控制算法的设计难度，而且还能够保持较高的控制稳定性。

Description

机械臂以及医疗台车

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种机械臂以及医疗台车。

背景技术

手术机器人可以通过微创的方法，实施复杂的外科手术，手术机器人通常可以包括主操控设备、操作设备以及安装在操作设备上用于手术的各类操作器械，医生可以通过主操控设备向操作设备发送控制命令，操作设备可以根据该控制命令控制操作器械的运动，从而对患者实施手术操作。

手术机器人通常采用机械臂实施对操作器械的运动控制，现有的机械臂一般具有多个依次连接的连接部，位于最远端的连接部用于连接操作器械，相邻两个连接部形成一个关节，关节至少为五个，五个关节通过联动调整最远端操作器械的位置及姿态，以使操作器械沿运动中心运动，因此，当任意关节改变运动状态时，其他联动的关节均需要改变运动状态，以保证操作器械位于运动中心，运动中心通常为病人身上的切口区域。

但是，这种机械臂的结构复杂，多个关节的运动状态需要多套动力系统叠加配合控制，算法难度大。

发明内容

基于此，有必要针对手术机器人的机械臂结构复杂、控制算法难度较大的技术问题，提供一种机械臂以及医疗台车。

本发明提供了一种机械臂，所述机械臂包括：

第一悬吊关节；

第一关节臂，所述第一关节臂的至少一部分为圆弧形结构，所述第一关节臂的圆弧形结构具有第一圆弧轨迹，所述第一圆弧轨迹具有第一中心轴线，所述第一关节臂以所述第一中心轴线为转动基准，沿着所述第一圆弧轨迹转动装配在所述第一悬吊关节上，所述第一关节臂被配置为能够安装操作器械，并使所述操作器械相交于所述第一中心轴线构成虚拟基准点。

在其中一个实施例中，所述机械臂包括：

第一导向轨，设置在所述第一关节臂上，所述第一悬吊关节开设有第一导向槽，所述第一导向轨与所述第一导向槽滑动导向装配；

第一驱动器件，设置在所述第一关节臂上，所述第一驱动器件与所述第一导向轨驱动连接。

在其中一个实施例中，所述机械臂包括：

横梁，所述第一悬吊关节设置在所述横梁上。

在其中一个实施例中，所述横梁能够沿着第一直线轨迹伸缩，所述第一直线轨迹与所述第一中心轴线垂直。

在其中一个实施例中，所述第一悬吊关节以第二中心轴线为转动基准定轴转动装配在所述横梁上，所述第二中心轴线与所述第一中心轴线垂直；和/或，

所述第一悬吊关节具有第三中心轴线，所述第三中心轴线与所述横梁相交构成摆动基准点，所述第一悬吊关节以所述摆动基准点为摆动基准，绕着所述第三中心轴线定轴摆动装配在所述横梁上，所述第三中心轴线与所述第一中心轴线平行。

在其中一个实施例中，所述第一悬吊关节包括：

转动部，所述转动部与所述横梁连接，所述第一悬吊关节通过所述转动部相对于所述横梁定轴转动；和/或，

摆动部，所述摆动部与所述横梁连接，所述第一悬吊关节通过所述摆动部相对于所述横梁定轴摆动。

在其中一个实施例中，所述转动部通过所述摆动部与所述横梁连接；或者，所述摆动部通过所述转动部与所述横梁连接。

在其中一个实施例中，所述第一悬吊关节包括：

基座，所述第一导向槽开设在所述基座上，所述转动部和/或所述摆动部安装在所述基座上。

在其中一个实施例中，所述机械臂包括：

立柱，所述立柱能够沿着第二直线轨迹伸缩，所述横梁设置在所述立柱上，所述第二直线轨迹与所述第一中心轴线垂直。

在其中一个实施例中，所述横梁以第四中心轴线为转动基准定轴转动装配在所述立柱上，所述第四中心轴线与所述第一中心轴线垂直。

在其中一个实施例中，所述机械臂包括：

第二关节臂，所述第二关节臂装配在所述第一关节臂上，所述第二关节臂具有第五中心轴线，所述第五中心轴线与所述第一中心轴线相互垂直并相交形成虚拟基准点，所述第二关节臂被配置为用于安装操作器械，并使所述操作器械经过所述虚拟基准点。

在其中一个实施例中，所述操作器械被配置为能够沿着所述第五中心轴线定轴转动。

在其中一个实施例中，所述第二关节臂沿着所述第五中心轴线定轴转动装配在所述第一关节臂上，所述操作器械随着所述第二关节臂沿着所述第五中心轴线定轴转动。

在其中一个实施例中，所述第二关节臂的至少一部分为圆弧形结构，所述第二关节臂的圆弧形结构具有第二圆弧轨迹，所述第二圆弧轨迹具有所述第五中心轴线，所述第二关节臂以所述第五中心轴线为转动基准，沿着所述第二圆弧轨迹转动装配在所述第一关节臂上。

在其中一个实施例中，所述机械臂包括：

第二悬吊关节，设置在所述第一关节臂上，所述第二关节臂沿着所述第二圆弧轨迹滑动装配在所述第二悬吊关节上。

在其中一个实施例中，所述机械臂包括：

第二导向轨，设置在所述第二关节臂上，所述第二悬吊关节开设有第二导向槽，所述第二导向轨与所述第二导向槽滑动导向装配；

第二驱动器件，设置在所述第二关节臂上，所述第二驱动器件与所述第二导向轨驱动连接。

在其中一个实施例中，所述第二关节臂与所述第一关节臂连接，所述第二关节臂上设置有第三驱动器件，所述第三驱动器件被配置为能够驱动操作器械沿着所述第五中心轴线定轴转动。

在其中一个实施例中，所述第一驱动器件为传动带机构或传动丝机构；和/或，

所述第二驱动器件为传动带机构或传动丝机构。

在其中一个实施例中，所述传动带机构包括带轮和传动带，所述传动带的两端与所述第二关节臂或所述第一关节臂的两端连接，所述带轮与所述传动带驱动连接；或者，

所述传动丝机构包括丝轮和至少两根传动丝，至少一根所述传动丝的一端与所述第二关节臂或所述第一关节臂的一端连接，至少另一根所述传动丝的一端与所述第二关节臂或所述第一关节臂的另一端连接，所述丝轮与所述传动丝的另一端驱动连接。

本发明还提供了一种医疗台车，所述医疗台车包括：

台车本体；

所述机械臂，所述机械臂设置在所述台车本体上。

上述机械臂以及医疗台车中，只需要控制第一关节臂的定轴转动即能够实现对操作器械的位置和角度的调整，当手术器械固定在第一关节臂上后，可以通过设置手术器械的位置使手术器械的末端经过第一中心轴线，所以无论第一关节臂如何定轴转动，都能够与手术器械交汇形成虚拟基准点，保证手术位置的稳定，不仅能够降低控制算法的复杂性，进而降低控制算法的设计难度，而且还能够保持较高的控制稳定性。

附图说明

图1为本发明一个实施例中提供的机械臂的平面结构示意图；

图2为如图1所示的机械臂的运动状态示意图；

图3为如图1所示的机械臂的运动过程展示结构示意图；

图4为如图3所示的机械臂的运动状态示意图；

图5为本发明第一实施例中提供的机械臂的结构示意图；

图6为如图5所示的机械臂的运动状态示意图；

图7为本发明第二实施例中提供的机械臂的结构示意图；

图8为如图7所示的机械臂的运动状态示意图；

图9为本发明第三实施例中提供的机械臂的结构示意图；

图10为如图9所示的机械臂的运动状态示意图；

图11为本发明第四实施例中提供的机械臂的结构示意图；

图12为如图11所示的机械臂的运动状态示意图；

图13为本发明第五实施例中提供的机械臂的结构示意图；

图14为如图13所示的机械臂的运动状态示意图；

图15为本发明第六实施例中提供的机械臂的结构示意图；

图16为如图15所示的机械臂的运动状态示意图；

图17为本发明第七实施例中提供的机械臂的结构示意图；

图18为如图17所示的机械臂的运动状态示意图；

图19为本发明第八实施例中提供的机械臂的结构示意图；

图20为如图19所示的机械臂的运动状态示意图；

图21为本发明一个实施例中提供的医疗台车的立体结构示意图；

图22为本发明另一个实施例中提供的医疗台车的立体结构示意图；

图23为本发明一个实施例中提供的医疗台车的平面结构示意图；

图24为如图23所示的医疗台车中机械臂的转动过程展示示意图；

图25为如图23所示的医疗台车中机械臂的摆动过程展示示意图；

图26为本发明另一个实施例中提供的医疗台车的平面结构示意图；

图27为如图26所示的医疗台车中机械臂的转动过程展示示意图；

图28为如图26所示的医疗台车中机械臂的摆动过程展示示意图；

图29为本发明一个实施例中提供的操作设备的结构示意图1；

图30为本发明一个实施例中提供的操作设备的结构示意图2；

图31为本发明一个实施例中提供的操作设备的结构示意图3；

图32为本发明一个实施例中提供的手术机器人的结构示意图。

附图标号：

0001、操作设备；0002、主操控设备；0003、可视化设备；0011、台车本体；0012、躺卧台；

1000、第二关节臂；2000、第二悬吊关节；3000、第一关节臂；4000、第一悬吊关节；5000、横梁；6000、立柱；7000、操作器械；

1100、第五中心轴线；

2100、第二导向轨；2200、第二导向槽；2300、第二驱动器件；2400、第三驱动器件；

3100、第一中心轴线；3200、虚拟基准点；

4100、第一导向轨；4200、第一导向槽；4300、第一驱动器件；

4400、转动部；4500、摆动部；4600、基座；

4310、带轮；4320、传动带；4330、丝轮；4340、传动丝。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1至图28所示，本发明一实施例提供了一种机械臂，所述机械臂包括第一悬吊关节4000和第一关节臂3000，所述第一关节臂3000的至少一部分为圆弧形结构，所述第一关节臂3000的圆弧形结构具有第一圆弧轨迹，所述第一圆弧轨迹具有第一中心轴线3100，所述第一关节臂3000以所述第一中心轴线3100为转动基准，沿着所述第一圆弧轨迹转动装配在所述第一悬吊关节4000上，所述第一关节臂3000被配置为能够安装操作器械，并使所述操作器械相交于所述第一中心轴线构成虚拟基准点3200。

只需要控制第一关节臂3000的定轴转动即能够实现对操作器械的位置和角度的调整，当手术器械固定在第一关节臂3000上，可以通过设置手术器械的位置使手术器械的末端经过第一中心轴线3100，所以无论第一关节臂3000如何定轴转动，都能够与手术器械交汇形成虚拟基准点3200，保证手术位置的稳定，不仅能够降低控制算法的复杂性，进而降低控制算法的设计难度，而且还能够保持较高的控制稳定性。

所述机械臂还包括第二关节臂1000，所述第二关节臂1000装配在所述第一关节臂3000上，所述第二关节臂1000具有第五中心轴线1100，所述第五中心轴线1100与所述第一中心轴线3100相互垂直并相交形成虚拟基准点3200，所述第二关节臂1000被配置为用于安装操作器械7000，并使所述操作器械7000经过所述虚拟基准点3200。

第一关节臂3000可以在其部分区段或结构中构成圆弧形结构，也可以全部区段或结构为圆弧形结构，本领域技术人员可以根据需求设置，在此不做限定，第一关节臂3000的圆弧形结构通过形成具有第一中心轴线3100的第一圆弧轨迹，使得第一关节臂3000可以沿着该第一圆弧轨迹进行转动，转动运动为以第一中心轴线3100为基准的定轴转动，第一关节臂3000的转动会带动其上设置的多个操作器械7000也以第一中心轴线3100为基准的定轴转动。由于所述第五中心轴线1100与所述第一中心轴线3100相互垂直并相交形成虚拟基准点3200，所以第一关节臂3000的定轴转动会保证一个或多个操作器械7000以所述第一中心轴线3100为转动基准进行定轴转动，无论一个或多个操作器械7000如何定轴转动，均能够在虚拟基准点3200的位置构建出“不动点”，该虚拟基准点3200可以为目标对象的创口位置，不仅可以实现对操作器械7000角度的调节，而且可以保证无论操作器械7000如何转动，都能够保证其精准对位“不动点”，即目标对象的创口位置，保证手术的精准性、稳定性和安全性。

由于所述第五中心轴线1100与所述第一中心轴线3100相互垂直并相交形成虚拟基准点3200，因此只需要控制第一关节臂3000的定轴转动即能够实现对操作器械7000的位置和角度的调整，不仅能够降低控制算法的复杂性，进而降低控制算法的设计难度，而且还能够保持较高的控制稳定性。第一关节臂3000的转动可以带动操作器械7000形成同步转动，间接地使一个或多个操作器械7000的位置和角度实现预期的调整，而非直接驱动一个或多个操作器械7000进行运动，不仅可以提高手术的灵活性，而且也可以保证多个操作器械7000之间的同步性，降低手术的风险。

第一悬吊关节4000可以采用任意结构形式或组成部件，同时第一关节臂3000上也可以设置相应的配合结构与第一悬吊关节4000进行组装，例如在其中一个实施例中，所述机械臂包括第一导向轨4100和第一驱动器件4300，第一导向轨4100设置在所述第一关节臂3000上，第一导向轨4100具有与圆弧形结构一致的圆弧度，使第一导向轨4100与第一圆弧轨迹重合，可以实现沿着第一圆弧轨迹的导向效果，在第一悬吊关节4000与第一导向轨4100迹之间的装配中，所述第一悬吊关节4000可以开设有第一导向槽4200，并将所述第一导向轨4100与所述第一导向槽4200滑动导向装配，进而满足第一关节臂3000沿着第一圆弧轨迹相对于第一悬吊关节4000定轴转动的效果，在此过程中，第一驱动器件4300设置在所述第一关节臂3000上，所述第一驱动器件4300与所述第一导向轨4100驱动连接，第一驱动器件4300作为驱动源对第一关节臂3000相对于第一悬吊关节4000的运动进行驱动控制。

除此之外，操作器械7000还可以通过其他控制结构实现其他角度或位置的运动，进一步提高手术的灵活性，例如在其中一个实施例中，所述机械臂可以包括横梁5000，所述第一悬吊关节4000设置在所述横梁5000上，将横梁5000作为装配基础。而且，所述横梁5000能够沿着第一直线轨迹伸缩，例如横梁5000可以采用可伸缩的伸缩杆结构，包括横梁5000的固定段和伸缩段，横梁5000的伸缩段相对于横梁5000的伸固定段沿着第一直线轨迹伸缩，进而实现横梁5000整体的伸缩效果，其中，所述第一直线轨迹可以与所述第一中心轴线3100垂直，从而通过第一直线轨迹、第一中心轴线3100和第五中心轴线1100构建出三维的运动空间，横梁5000的伸缩可以对虚拟基准点3200的横向位置进行调整。

第一悬吊关节4000可以采用任意的装配方式装配在横梁5000上，包括固定装配和活动装配，当第一悬吊关节4000采用活动装配方式装配在横梁5000上后，也可以限定第一悬吊关节4000相对于横梁5000实施特定的运动，进而通过第一悬吊关节4000相对于横梁5000的特定运动进一步提高操作器械7000的运动灵活性，例如在其中一个实施例中，所述第一悬吊关节4000能够以第二中心轴线为转动基准定轴转动装配在所述横梁5000上，所述第二中心轴线可以与所述第一中心轴线3100垂直，第一悬吊关节4000的定轴转动可以在横向上控制机械臂转动，进一步实现操作器械7000在横向上调整角度，和/或，所述第一悬吊关节4000具有第三中心轴线，所述第三中心轴线与所述横梁5000相交构成摆动基准点，所述第一悬吊关节4000以所述摆动基准点为摆动基准，绕着所述第三中心轴线定轴摆动装配在所述横梁5000上，所述第一悬吊关节4000的第三中心轴线与所述第一中心轴线3100平行，第一悬吊关节4000的定轴摆动可以在横向上控制机械臂摆动，进一步实现操作器械7000在横向上调整位置。

第一悬吊关节4000相对于横梁5000的定轴转动和定轴摆动可以通过多种结构形式实现，本领域技术人员可以根据多种结构形式构建所述第一悬吊关节4000的转动中心轴线和第三中心轴线，从而限定所述第一悬吊关节4000相对于横梁5000的特定运动，例如在其中一个实施例中，所述第一悬吊关节4000可以包括转动部4400，使所述转动部4400与所述横梁5000连接，转动部4400例如转轴等，转动部4400能够以所述第一悬吊关节4000的转动中心轴线为基准进行定轴转动，因此所述第一悬吊关节4000可以通过所述转动部4400相对于所述横梁5000定轴转动。同理，所述第一悬吊关节4000可以包括摆动部4500，使所述摆动部4500与所述横梁5000连接，摆动部4500例如一端铰接的悬臂结构等，摆动部4500能够以所述第一悬吊关节4000的第三中心轴线为基准进行定轴摆动，因此所述第一悬吊关节4000通过所述摆动部4500相对于所述横梁5000定轴摆动。

第一悬吊关节4000装配在横梁5000上时，可以单独设置转动部4400、单独设置摆动部4500或同时设置转动部4400和摆动部4500，进而相应的具备定轴转动或定轴摆动的功能，在其中一个实施例中，所述转动部4400通过所述摆动部4500与所述横梁5000连接，即第一悬吊关节4000依次通过转动部4400、摆动部4500与横梁5000连接，或者，所述摆动部4500通过所述转动部4400与所述横梁5000连接，即第一悬吊关节4000依次通过摆动部4500、转动部4400与横梁5000连接，本领域技术人员可以根据需求采用合适的装配方式，在此不做限定。

为了合理的装配转动部4400和摆动部4500，在其中一个实施例中，所述第一悬吊关节4000可以包括基座4600，将所述第一导向槽4200开设在所述基座4600上，所述转动部4400或所述摆动部4500安装在所述基座4600上，使所述第一导向轨4100与基座4600上的第一导向槽4200滑动导向装配，进而满足第一关节臂3000沿着第一圆弧轨迹相对于第一悬吊关节4000的定轴转动装配，基座4600可以采用任意结构形式，在此不做限定。

在其中一个实施例中，所述机械臂可以包括立柱6000，所述立柱6000能够沿着第二直线轨迹伸缩，例如立柱6000可以采用可伸缩的伸缩杆结构，包括立柱6000的固定段和伸缩段，立柱6000的伸缩段相对于立柱6000的固定段沿着第二直线轨迹伸缩，进而实现立柱6000整体的伸缩效果，所述横梁5000设置在所述立柱6000上，其中，所述第二直线轨迹与所述第一中心轴线3100垂直，从而通过立柱6000的伸缩对虚拟基准点3200的纵向位置进行调整。所述横梁5000也能够以第四中心轴线为转动基准定轴转动装配在所述立柱6000上，所述第四中心轴线与所述第一中心轴线3100垂直，横梁5000相对于立柱6000的定轴转动可以在空间中调整虚拟基准点3200的横向位置，提高手术的灵活性。

所述操作器械7000被配置为能够沿着所述第五中心轴线1100定轴转动，其中，操作器械7000沿着第五中心轴线1100定轴转动的方式可以为操作器械7000自身直接定轴转动或者随着第二关节臂1000间接定轴转动，例如在其中一个实施例中，所述第二关节臂1000可以沿着所述第五中心轴线1100定轴转动装配在所述第一关节臂3000上，操作器械7000装配在第二关节臂1000上后，操作器械7000相对于第二关节臂1000固定，当第二关节臂1000定轴转动时，所述操作器械7000便可以随着所述第二关节臂1000沿着所述第五中心轴线1100定轴转动。

第二关节臂1000定轴转动装配在第一关节臂3000上可以采用多种装配结构，例如直接通过电机等转动驱动结构将第二关节臂1000转动装配在第一关节臂3000上，或者在其中一个实施例中，第二关节臂1000可以采用与第一关节臂3000同样的结构形式，使所述第二关节臂1000的至少一部分为圆弧形结构，所述第二关节臂1000的圆弧形结构具有第二圆弧轨迹，所述第二圆弧轨迹具有所述第五中心轴线1100，所述第二关节臂1000以所述第五中心轴线1100为转动基准，沿着所述第二圆弧轨迹转动装配在所述第一关节臂3000上，第二关节臂1000可以在其部分区段或结构中构成圆弧形结构，也可以全部区段或结构为圆弧形结构，本领域技术人员可以根据需求设置，在此不做限定，第二关节臂1000的圆弧形结构通过形成具有第五中心轴线1100的第二圆弧轨迹，使得第二关节臂1000可以沿着该第二圆弧轨迹进行转动，转动运动为以第五中心轴线1100为基准的定轴转动，第二关节臂1000的转动会带动其上设置的多个操作器械7000也以第五中心轴线1100为基准的定轴转动。

由于所述第五中心轴线1100与所述第一中心轴线3100相互垂直并相交形成虚拟基准点3200，所以第二关节臂1000定轴转动也会保持与第一关节臂3000在虚拟基准点3200的位置构建出“不动点”，该虚拟基准点3200可以为目标对象的创口位置，因此通过第二关节臂1000和第一关节臂3000带动一个或多个操作器械7000在不同转动基准下进行定轴转动时，不仅可以完成操作器械7000在二维角度下的位置和角度的调节，而且可以保证无论操作器械7000如何转动，都能够保证其精准对位“不动点”，即目标对象的创口位置，保证手术的精准性、稳定性和安全性。

第二关节臂1000相对于第一关节臂3000的活动装配可以直接装配或通过其他部件间接装配，例如在其中一个实施例中，所述机械臂可以包括第二悬吊关节2000，第二悬吊关节2000设置在所述第一关节臂3000上，所述第二关节臂1000沿着所述第二圆弧轨迹滑动装配在所述第二悬吊关节2000上，本领域技术人员可以根据需求采用合适的装配结构。

第二悬吊关节2000可以采用任意结构形式或组成部件，同时第二关节臂1000上也可以设置相应的配合结构与第二悬吊关节2000进行组装，例如在其中一个实施例中，所述机械臂包括第二导向轨2100和第二驱动器件2300，第二导向轨2100设置在所述第二关节臂1000上，第二导向轨2100具有与圆弧形结构一致的圆弧度，使第二导向轨2100与第二圆弧轨迹重合，可以实现沿着第二圆弧轨迹的导向效果，在第二悬吊关节2000与第二导向轨2100迹之间的装配中，所述第二悬吊关节2000可以开设有第二导向槽2200，并将所述第二导向轨2100与所述第二导向槽2200滑动导向装配，进而满足第二关节臂1000沿着第二圆弧轨迹相对于第二悬吊关节2000定轴转动的效果，在此过程中，第二驱动器件2300设置在所述第二关节臂1000上，所述第二驱动器件2300与所述第二导向轨2100驱动连接，第二驱动器件2300作为驱动源对第二关节臂1000相对于第二悬吊关节2000的运动进行驱动控制。

或者在另外一个实施例中，所述第二关节臂1000与所述第一关节臂3000连接，并使第二关节臂1000相对于第一关节臂3000固定，在所述第二关节臂1000上设置有第三驱动器件2400，所述第三驱动器件2400可以被配置为能够驱动操作器械7000沿着所述第五中心轴线1100定轴转动，第三驱动器件2400可以为各种类型的电机等，在此不做限定。

基于第二关节臂1000和第一关节臂3000的圆弧形结构，第二驱动器件2300和第一驱动器件4300均可以采用任意的器件形式，例如各种传动机构和动力机构等，在其中一个实施例中，所述第一驱动器件4300可以为传动带4320机构或传动丝4340机构，或者，所述第二驱动器件2300也可以为传动带4320机构或传动丝4340机构。

当采用传动带4320机构时，在其中一个实施例中，所述传动带4320机构可以包括带轮4310和传动带4320，所述传动带4320的两端与所述第二关节臂1000或所述第一关节臂3000的两端连接，所述带轮4310与所述传动带4320驱动连接，带轮4310可以采用各类型电机作为动力源，电机驱动带轮4310转动，带轮4310会驱动传动带4320运动，传动带4320在带轮4310的驱动下会对第二关节臂1000或第一关节臂3000的相应一端施加拉动力，使第二关节臂1000或第一关节臂3000能够沿着第二圆弧轨迹或第一圆弧轨迹滑动，实现各自的定轴转动。

当采用传动丝4340机构时，在其中一个实施例中，所述传动丝4340机构可以包括丝轮4330和至少两根传动丝4340，至少一根所述传动丝4340的一端与所述第二关节臂1000或所述第一关节臂3000的一端连接，至少另一根所述传动丝4340的一端与所述第二关节臂1000或所述第一关节臂3000的另一端连接，所述丝轮4330与所述传动丝4340的另一端驱动连接，丝轮4330可以采用各类型电机作为动力源，电机驱动丝轮4330转动，丝轮4330对传动丝4340的一端进行缠绕或释放，当两根传动丝4340分别被丝纶缠绕和释放时，两跟传动丝4340的总长度不会发生变化，被缠绕的传动丝4340会对第二关节臂1000或第一关节臂3000的相应一端施加拉动力，使第二关节臂1000或第一关节臂3000能够沿着第二圆弧轨迹或第一圆弧轨迹滑动，实现各自的定轴转动。

基于机械臂的多种功能和结构形式，机械臂可以根据需求选择不同功能或结构形式进行组合，从而构成不同的组成结构。

举例说明，参阅图5和图6所示，在机械臂的第一实施例中，机械臂的第一关节臂3000和第二关节臂1000均可以采用圆弧形结构的形式，驱动第一关节臂3000或第二关节臂1000定轴转动的第一驱动器件4300或第二驱动器件2300可以采用传动带4320机构，而且第一关节臂3000可以通过转动部4400以定轴转动的方式装配在横梁5000上。参阅图7和图8所示，在机械臂的第二实施例中，机械臂的第一关节臂3000和第二关节臂1000均可以采用圆弧形结构的形式，驱动第一关节臂3000或第二关节臂1000定轴转动的第一驱动器件4300或第二驱动器件2300可以采用传动丝4340机构，而且第一关节臂3000可以通过转动部4400以定轴转动的方式装配在横梁5000上。

参阅图9和图10所示，在机械臂的第三实施例中，机械臂的第一关节臂3000单独采用圆弧形结构的形式，配合的第二关节臂1000采用非圆弧形结构的形式，驱动第一关节臂3000定轴转动的第一驱动器件4300可以采用传动带4320机构，第二关节臂1000相对于第一关节臂3000固定，转而利用第二关节臂1000上的第三驱动器件2400驱动操作器械7000定轴转动，第一关节臂3000可以通过转动部4400以定轴转动的方式装配在横梁5000上。参阅图11和图12所示，在机械臂的第四实施例中，机械臂的第一关节臂3000单独采用圆弧形结构的形式，配合的第二关节臂1000采用非圆弧形结构的形式，驱动第一关节臂3000定轴转动的第一驱动器件4300可以采用传动丝4340机构，第二关节臂1000相对于第一关节臂3000固定，转而利用第二关节臂1000上的第三驱动器件2400驱动操作器械7000定轴转动，第一关节臂3000可以通过转动部4400以定轴转动的方式装配在横梁5000上。

参阅图13和图14所示，在机械臂的第五实施例中，机械臂的第一关节臂3000和第二关节臂1000均可以采用圆弧形结构的形式，驱动第一关节臂3000或第二关节臂1000定轴转动的第一驱动器件4300或第二驱动器件2300可以采用传动带4320机构，而且第一关节臂3000可以通过转动部4400和摆动部4500以定轴转动和定轴摆动的方式装配在横梁5000上。参阅图15和图16所示，在机械臂的第六实施例中，机械臂的第一关节臂3000和第二关节臂1000均可以采用圆弧形结构的形式，驱动第一关节臂3000或第二关节臂1000定轴转动的第一驱动器件4300或第二驱动器件2300可以采用传动丝4340机构，而且第一关节臂3000可以通过转动部4400和摆动部4500以定轴转动和定轴摆动的方式装配在横梁5000上。

参阅图17和图18所示，在机械臂的第七实施例中，机械臂的第一关节臂3000单独采用圆弧形结构的形式，配合的第二关节臂1000采用非圆弧形结构的形式，驱动第一关节臂3000定轴转动的第一驱动器件4300可以采用传动带4320机构，第二关节臂1000相对于第一关节臂3000固定，转而利用第二关节臂1000上的第三驱动器件2400驱动操作器械7000定轴转动，第一关节臂3000可以通过转动部4400和摆动部4500以定轴转动和定轴摆动的方式装配在横梁5000上。参阅图19和图20所示，在机械臂的第八实施例中，机械臂的第一关节臂3000单独采用圆弧形结构的形式，配合的第二关节臂1000采用非圆弧形结构的形式，驱动第一关节臂3000定轴转动的第一驱动器件4300可以采用传动丝4340机构，第二关节臂1000相对于第一关节臂3000固定，转而利用第二关节臂1000上的第三驱动器件2400驱动操作器械7000定轴转动，第一关节臂3000可以通过转动部4400和摆动部4500以定轴转动和定轴摆动的方式装配在横梁5000上。

参阅图21至图28所示，本发明还提供了一种医疗台车，所述医疗台车可以包括台车本体0011和所述机械臂，所述机械臂设置在所述台车本体0011上，台车本体0011作为装配基础，可以集成移动功能，进而通过台车本体0011实施对机械臂整体的运输。由于所述机械臂的具体结构、功能原理以及技术效果均在前文详述，在此便不做赘述，任何有关于所述机械臂的技术内容，均可参考前文的记载。

参阅图29至图31所示，本发明还提供了一种操作设备0001，所述操作设备0001可以包括躺卧台0012和所述医疗台车，躺卧台0012可以供患者躺卧，以保持在手术所需的静止状态，医疗台车可以通过其移动功能根据需求移动至躺卧台0012附近的合适位置对患者进行手术操作。

参阅图32所示，本发明还提供了一种手术机器人，所述手术机器人包括所述操作设备0001、主操控设备0002和可视化设备0003，操作设备0001可以实施具体的手术操作，例如打孔定位、手术区域摆位、末端内窥镜和手术器械的手术操作等，所述主操控设备0002与所述操作设备0001数据连接，使用者可以通过主操控设备0002控制操作设备0001进行运动，实施各种手术操作，可视化设备0003可以用于图像显示、搭载图像平台或能量平台，所述可视化设备0003与所述操作设备0001数据连接，可以通过操作设备0001获取手术的图像信息，供使用者参考，实施精准的控制操作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (20)

1.一种机械臂，其特征在于，所述机械臂包括：

第一悬吊关节；

第一关节臂，所述第一关节臂的至少一部分为圆弧形结构，所述第一关节臂的圆弧形结构具有第一圆弧轨迹，所述第一圆弧轨迹具有第一中心轴线，所述第一关节臂以所述第一中心轴线为转动基准，沿着所述第一圆弧轨迹转动装配在所述第一悬吊关节上，所述第一关节臂被配置为能够安装操作器械，并使所述操作器械相交于所述第一中心轴线构成虚拟基准点。

2.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂包括：

第一导向轨，设置在所述第一关节臂上，所述第一悬吊关节开设有第一导向槽，所述第一导向轨与所述第一导向槽滑动导向装配；

第一驱动器件，设置在所述第一关节臂上，所述第一驱动器件与所述第一导向轨驱动连接。

3.根据权利要求2所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂包括：

横梁，所述第一悬吊关节设置在所述横梁上。

4.根据权利要求3所述的机械臂，其特征在于，所述横梁能够沿着第一直线轨迹伸缩，所述第一直线轨迹与所述第一中心轴线垂直。

5.根据权利要求3所述的机械臂，其特征在于，所述第一悬吊关节以第二中心轴线为转动基准定轴转动装配在所述横梁上，所述第二中心轴线与所述第一中心轴线垂直；和/或，

所述第一悬吊关节具有第三中心轴线，所述第三中心轴线与所述横梁相交构成摆动基准点，所述第一悬吊关节以所述摆动基准点为摆动基准，绕着所述第三中心轴线定轴摆动装配在所述横梁上，所述第三中心轴线与所述第一中心轴线平行。

6.根据权利要求5所述的机械臂，其特征在于，所述第一悬吊关节包括：

转动部，所述转动部与所述横梁连接，所述第一悬吊关节通过所述转动部相对于所述横梁定轴转动；和/或，

摆动部，所述摆动部与所述横梁连接，所述第一悬吊关节通过所述摆动部相对于所述横梁定轴摆动。

7.根据权利要求6所述的机械臂，其特征在于，所述转动部通过所述摆动部与所述横梁连接；或者，所述摆动部通过所述转动部与所述横梁连接。

8.根据权利要求6所述的机械臂，其特征在于，所述第一悬吊关节包括：

基座，所述第一导向槽开设在所述基座上，所述转动部和/或所述摆动部安装在所述基座上。

9.根据权利要求3所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂包括：

立柱，所述立柱能够沿着第二直线轨迹伸缩，所述横梁设置在所述立柱上，所述第二直线轨迹与所述第一中心轴线垂直。

10.根据权利要求9所述的机械臂，其特征在于，所述横梁以第四中心轴线为转动基准定轴转动装配在所述立柱上，所述第四中心轴线与所述第一中心轴线垂直。

11.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂包括：

第二关节臂，所述第二关节臂装配在所述第一关节臂上，所述第二关节臂具有第五中心轴线，所述第五中心轴线与所述第一中心轴线相互垂直并相交形成所述虚拟基准点，所述第二关节臂被配置为用于安装操作器械，并使所述操作器械经过所述虚拟基准点。

12.根据权利要求11所述的机械臂，其特征在于，所述操作器械被配置为能够沿着所述第五中心轴线定轴转动。

13.根据权利要求12所述的机械臂，其特征在于，所述第二关节臂沿着所述第五中心轴线定轴转动装配在所述第一关节臂上，所述操作器械随着所述第二关节臂沿着所述第五中心轴线定轴转动。

14.根据权利要求13所述的机械臂，其特征在于，所述第二关节臂的至少一部分为圆弧形结构，所述第二关节臂的圆弧形结构具有第二圆弧轨迹，所述第二圆弧轨迹具有所述第五中心轴线，所述第二关节臂以所述第五中心轴线为转动基准，沿着所述第二圆弧轨迹转动装配在所述第一关节臂上。

15.根据权利要求14所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂包括：

第二悬吊关节，设置在所述第一关节臂上，所述第二关节臂沿着所述第二圆弧轨迹滑动装配在所述第二悬吊关节上。

16.根据权利要求15所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂包括：

第二导向轨，设置在所述第二关节臂上，所述第二悬吊关节开设有第二导向槽，所述第二导向轨与所述第二导向槽滑动导向装配；

第二驱动器件，设置在所述第二关节臂上，所述第二驱动器件与所述第二导向轨驱动连接。

17.根据权利要求12所述的机械臂，其特征在于，所述第二关节臂与所述第一关节臂连接，所述第二关节臂上设置有第三驱动器件，所述第三驱动器件被配置为能够驱动操作器械沿着所述第五中心轴线定轴转动。

18.根据权利要求2或16所述的机械臂，其特征在于，所述第一驱动器件为传动带机构或传动丝机构；和/或，

所述第二驱动器件为传动带机构或传动丝机构。

19.根据权利要求18所述的机械臂，其特征在于，所述传动带机构包括带轮和传动带，所述传动带的两端与所述第二关节臂或所述第一关节臂的两端连接，所述带轮与所述传动带驱动连接；或者，

所述传动丝机构包括丝轮和至少两根传动丝，至少一根所述传动丝的一端与所述第二关节臂或所述第一关节臂的一端连接，至少另一根所述传动丝的一端与所述第二关节臂或所述第一关节臂的另一端连接，所述丝轮与所述传动丝的另一端驱动连接。

20.一种医疗台车，其特征在于，所述医疗台车包括：

台车本体；

如权利要求1-19中任一项所述的机械臂，所述机械臂设置在所述台车本体上。

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