CN114886568A - 一种复合式手术机械臂装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合式手术机械臂装置，包括支撑组件，支撑组件包括工作台，工作台上设有固定器和滚轮；弯曲组件，弯曲组件包括机械臂，机械臂与工作台转动连接，机械臂传动连接有第一电机，第一电机与工作台固定连接；转动头，转动头包括安装轴，安装轴与机械臂转动连接，安装轴传动连接有第二电机，第二电机与机械臂固定连接，安装轴底面活动连接有夹持器，安装轴上转动连接有若干辅助组件。本装置通过可移动的工作台，提高了本装置的便利性，通过机械臂和安装轴，有利于手术多角度的选择，夹持器提高了本装置的通用性。

Description

一种复合式手术机械臂装置

技术领域

本发明涉及医疗器材技术领域，特别是涉及一种复合式手术机械臂装置。

背景技术

机械臂具有高精度、操作灵活和多自由度的优点，随着的科学的进步发展，机械臂已经广泛被应用在医疗行业当中，手术机械臂已经成为帮助医生完成后手术的有力工具。

现在市面上，针对不同的疾病所使用的手术机器人通常是不同的，由于手术机器人的成本较高，如采购较多必然会增加医院的负担，而且通常手术机械臂通用性较差，常放在一个固定的手术室内，转运困难，因此需要一种移动方便且通用性较强的手术机械臂。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合式手术机械臂装置，以解决上述现有技术存在的问题，使本装置移动方便，提高本装置的通用性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种复合式手术机械臂装置，包括：

支撑组件，所述支撑组件包括工作台，所述工作台上设有稳定器和滚轮；

弯曲组件，所述弯曲组件包括机械臂，所述机械臂与所述工作台转动连接，所述机械臂传动连接有第一电机，所述第一电机与所述工作台固定连接；

转动头，所述转动头包括安装轴，所述安装轴与所述机械臂转动连接，所述安装轴传动连接有第二电机，所述第二电机与所述机械臂固定连接，所述安装轴底面活动连接有夹持器，所述安装轴上转动连接有若干辅助组件。

优选的，所述机械臂远离所述工作台一端通过第一轴承与所述安装轴转动连接，所述机械臂与所述第一轴承内圈固定连接，所述安装轴与所述第一轴承外圈固定连接。

优选的，所述安装轴靠近所述机械臂一端开设有第一凹槽，所述第一轴承外圈所述第一凹槽固定连接，所述第一凹槽内缘固定连接有第一圆形齿环，所述机械臂上开设有第二凹槽，所述第二电机固定连接在所述第二凹槽内，所述第二电机输出端固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一圆形齿环啮合。

优选的，所述安装轴底面固定连接有电动伸缩缸，所述电动伸缩缸输出端与所述夹持器固定连接。

优选的，所述辅助组件包括转轴，所述转轴与所述安装轴转动连接，所述转轴传动连接有第三电机，所述第三电机固定连接于所述安装轴上，所述转轴远离所述安装轴一端固定连接有第一连杆，所述第一连杆转动连接有第二连杆，所述第二连杆上固定连接有固定器。

优选的，所述转轴上固定连接有第二齿轮，所述第二齿轮与所述转轴同心设置，所述第三电机输出端固定连接有第三齿轮，所述第三齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第一连杆上铰接有第一液压缸，所述第一液压缸输出端与所述第二连杆铰接。

优选的，所述机械臂包括第一关节臂，所述第一关节臂通过第二轴承与所述工作台转动连接，所述第一电机输出端固定连接有第七齿轮，所述第一关节臂上固定连接有第二圆形齿环，所述第七齿轮与所述第二圆形齿环啮合，所述第一关节臂远离所述工作台一端转动连接有第二关节臂，所述第二关节臂远离所述第一关节臂一端转动连接有第三关节臂，所述第二关节臂传动连接有第四电机，所述第四电机固定连接于所述第一关节臂上，所述第二关节臂和所述第三关节臂之间铰接有第二液压缸，所述第三关节臂远离所述第二关节臂一端转动连接有第四关节臂，所述第四关节臂转动连接有第五电机，所述第五电机与所述第三关节臂固定连接。

优选的，所述第一关节臂和所述第二关节臂上均开设有若干转孔，所述第一关节臂和所述第二关节臂的所述转孔内穿设有第一活动轴，所述第一活动轴与所述第二关节臂固定连接，所述第一活动轴与所述第一关节臂转动连接，所述第一活动轴上固定连接有第四齿轮，所述第四齿轮与所述第一活动轴同心设置，所述第四电机输出端固定连接有第五齿轮，所述第五齿轮与所述第四齿轮啮合。

优选的，所述第三关节臂和所述第四关节臂上均开设有若干所述转孔，所述第三关节臂和所述第二关节臂的所述转孔内穿设有第二活动轴，所述第二活动轴分别与所述第三关节臂和所述第二关节臂转动连接，所述第三关节臂和所述第四关节臂的转孔内穿设有第三活动轴，所述第三活动轴与所述第四关节臂固定连接，所述第三活动轴与所述第三关节臂转动连接，所述第四关节靠近所述第三关节臂一端固定连接有弧形齿环，所述第五电机输出端固定连接有第六齿轮，所述第六齿轮与所述弧形齿环啮合。

优选的，所述稳定器包括若干第三液压缸，若干所述第三液压缸固定连接于所述工作台底面，所述第三液压缸输出端固定连接有固定块，所述滚轮包括若干定向轮和若干万向轮，若干所述定向轮和若干所述万向轮固定连接于所述工作台底面。

本发明公开了以下技术效果：本装置设置有工作台，工作台可以通过滚轮移动，当不需要移动时可通过稳定器进行固定，机械臂可实现多个角度的弯曲，方便对不同的手术部位进行调整，通过第一电机带动机械臂转动，可实现机械臂在水平方向上转动，通过第二电机带动安装轴转动，使安装轴实现更多角度的选择，安装轴底面活动连接有夹持器，夹持器用于夹持不同的手术使用的工具，提高通用性，辅助组件可以安装手术时的辅助工具。本装置通过可移动的工作台，提高了本装置的便利性，通过机械臂和安装轴，有利于手术多角度的选择，夹持器提高了本装置的通用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明复合式手术机械臂装置结构示意图；

图2为图1中a的局部放大图；

图3为图1中b的局部放大图；

图4为图1中c的局部放大图；

图5为图1中d的局部放大图；

其中，1、工作台；2、第一电机；3、安装轴；4、第二电机；5、夹持器；6、第一轴承；7、第一凹槽；8、第一圆形齿环；9、第一齿轮；10、电动伸缩缸；11、转轴；12、第三电机；13、第一连杆；14、第二连杆；15、固定器；16、第二齿轮；17、第三齿轮；18、第一液压缸；19、第一关节臂；20、第二轴承；21、第二关节臂；22、第三关节臂；23、第四电机；24、第二液压缸；25、第四关节臂；26、第五电机；27、第一活动轴；28、第四齿轮；29、第五齿轮；30、第二活动轴；31、第三活动轴；32、第六齿轮；33、弧形齿环；34、第三液压缸；35、固定块；36、定向轮；37、万向轮；38、第七齿轮；39、第二圆形齿环；40、电源；41、控制器；42、操作台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-5，本发明提供一种复合式手术机械臂装置，包括：

支撑组件，支撑组件包括工作台1，工作台1上设有稳定器和滚轮；工作台1为其它零部件提供支撑，滚轮方便工作台1的移动，稳定器可以使本装置在手术时不移动，减少对手术的影响。

弯曲组件，弯曲组件包括机械臂，机械臂与工作台1转动连接，机械臂传动连接有第一电机2，第一电机2与工作台1固定连接；通过第一电机2带动机械臂转动，可以使机械臂在水平方向上转动，机械臂可以实现多个角度的弯曲，更有利于手术的进行。

转动头，转动头包括安装轴3，安装轴3与机械臂转动连接，安装轴3传动连接有第二电机4，第二电机4与机械臂固定连接，安装轴3底面活动连接有夹持器5，安装轴3上转动连接有若干辅助组件；安装轴3与机械臂转动连接可以使安装轴3实现更多角度的选择，通过第二电机4带动安装轴3转动，夹持器5用于夹持手术使用的工具，例如超声波检查头或者激光器的发射头，辅助组件可以安装用于辅助手术的工具，例如摄像头或者照明灯。

进一步优化方案，机械臂远离工作台1一端通过第一轴承6与安装轴3转动连接，机械臂与第一轴承6内圈固定连接，安装轴3与第一轴承6外圈固定连接；安装轴3通过第一轴承6与机械臂转动连接，使安装轴3转动更加灵活，有利于手术的进行。

进一步优化方案，安装轴3靠近机械臂一端开设有第一凹槽7，第一轴承6外圈第一凹槽7固定连接，第一凹槽7内缘固定连接有第一圆形齿环8，机械臂上开设有第二凹槽，第二电机4固定连接在第二凹槽内，第二电机4输出端固定连接有第一齿轮9，第一齿轮9与第一圆形齿环8啮合；将第一轴承6固定连接在第一凹槽7内，减少对外部空间的占用，将第二电机4固定在第二凹槽内，第二电机4带动第一齿轮9转动，第一齿轮9带动第一圆形齿环8转动，从而可以使安装轴3转动。

进一步优化方案，安装轴3底面固定连接有电动伸缩缸10，电动伸缩缸10输出端与夹持器5固定连接；当夹持器5夹持手术工具后，可以通过电动伸缩缸10调整手术工具与病人之间距离，这样可以在不让机械臂移动的情况下对手术工具的位置进行调整，夹持器5为现有技术，夹持器5可用于加持各类工具，可使用机械臂末端工具或者机器人末端夹持工具，也可针对所使用的手术工具进行定制。

进一步优化方案，辅助组件包括转轴11，转轴11与安装轴3转动连接，转轴11传动连接有第三电机12，第三电机12固定连接于安装轴3上，转轴11远离安装轴3一端固定连接有第一连杆13，第一连杆13转动连接有第二连杆14，第二连杆14上固定连接有固定器15；通过第三电机12带动转轴11转动，转轴11带动第一连杆13转动，第一连杆13和第二连杆14可以围绕转轴11转动，固定器15用来固定照明灯或者摄像头，当手术时，需要调整固定照明灯或者摄像头在水平方向的位置时，可以通过第三电机12带动转轴11来实现。

进一步优化方案，转轴11上固定连接有第二齿轮16，第二齿轮16与转轴11同心设置，第三电机12输出端固定连接有第三齿轮17，第三齿轮17与第二齿轮16啮合，第一连杆13上铰接有第一液压缸18，第一液压缸18输出端与第二连杆14铰接；第三电机12带动第三齿轮17转动，第三齿轮17带动第二齿轮16转动，从而使转轴11转动，实现固定器15在水平方向上位置的调整，第一液压缸18的固定端与第一连杆13铰接，第一液压缸18的输出端与第二连杆14铰接，当固定器15的角度需要调整时，可通过第一液压缸18带动第二连接杆14运动，实现固定器15角度的调整，从而调整照明灯或者摄像头的角度。

进一步优化方案，机械臂包括第一关节臂19，第一关节臂19通过第二轴承20与工作台1转动连接，第一电机2输出端固定连接有第七齿轮38，第一关节臂19上固定连接有第二圆形齿环39，第七齿轮38与第二圆形齿环39啮合，第一关节臂19远离工作台1一端转动连接有第二关节臂21，第二关节臂21远离第一关节臂19一端转动连接有第三关节臂22，第二关节臂21传动连接有第四电机23，第四电机23固定连接于第一关节臂19上，第二关节臂21和第三关节臂22之间铰接有第二液压缸24，第三关节臂22远离第二关节臂21一端转动连接有第四关节臂25，第四关节臂25转动连接有第五电机26，第五电机26与第三关节臂22固定连接；第一电机2带动第七齿轮38转动，第七齿轮38带动第二圆形齿环39转动，从而带动第一关节臂19转动，第四电机23带动第二关节臂21转动，第二液压缸24的固定端与第二关节臂21铰接，第二液压缸24的输出端与第三关节臂22铰接，当需要调整第二关节臂21和第三关节臂22之间的角度时，可通过第二液压缸24来实现，第五电机26带动第四关节臂25转动，可实现第四关节臂25角度的调整。

进一步优化方案，第一关节臂19和第二关节臂21上均开设有若干转孔，第一关节臂19和第二关节臂21的转孔内穿设有第一活动轴27，第一活动轴27与第二关节臂21固定连接，第一活动轴27与第一关节臂19转动连接，第一活动轴27上固定连接有第四齿轮28，第四齿轮28与第一活动轴27同心设置，第四电机23输出端固定连接有第五齿轮29，第五齿轮29与第四齿轮28啮合；第四电机23带动第五齿轮29转动，第五齿轮29带动第四齿轮28转动，第四齿轮28带动第一活动轴27转动，第一活动轴27带动第二关节臂21转动，从而实现第一关节臂19和第二关节臂21之间的角度调整。

进一步优化方案，第三关节臂22和第四关节臂25上均开设有若干转孔，第三关节臂22和第二关节臂21的转孔内穿设有第二活动轴30，第二活动轴30分别与第三关节臂22和第二关节臂21转动连接，第三关节臂22和第四关节臂25的转孔内穿设有第三活动轴31，第三活动轴31与第四关节臂25固定连接，第三活动轴31与第三关节臂22转动连接，第四关节臂25靠近第三关节臂22一端固定连接有弧形齿环33，第五电机26输出端固定连接有第六齿轮32，第六齿轮32与弧形齿环33啮合；第三关节臂22和第二关节臂21通过第二活动轴30转动连接，第五电机26带动第六齿轮32转动，第六齿轮32带动弧形齿环33转动，弧形齿环33带动第四关节臂25围绕第三活动轴31转动，从而实现第三关节臂22和第四关节臂25之间的角度调整。

进一步优化方案，稳定器包括若干第三液压缸34，若干第三液压缸34固定连接于工作台1底面，第三液压34缸输出端固定连接有固定块35，滚轮包括若干定向轮36和若干万向轮37，若干定向轮36和若干万向轮37固定连接于工作台1底面；第三液压缸34带动固定块35移动，当工作台1不需要移动时，通过第三液压缸34伸出，带动固定块35与地面接触，防止工作台1移动，保持稳定，有利于手术的进行，若干定向轮36和若干万向轮37方便工作台的移动。

本装置使用方法，需要进行手术时，通过干定向轮36和若干万向轮37将本装置推到指定的位置，然后第三液压缸34伸出，使固定块35与地面接触，防止工作台1移动，将手术所使用的工具固定带夹持器5上，将辅助类的工具固定在固定器15上，通过第一电机2带动第一关节臂19转动，调整机械臂在水平方向的角度，通过第四电机23带动第二关节臂21围绕第一活动轴27转动，调整第二关节臂21与第一关节臂19之间的夹角，通过第二液压缸24的伸缩，调整第二关节臂21和第三关节臂22之间的夹角，通过第五电机26带动第四关节臂25围绕第三活动轴31转动，调整第三关节臂22和第四关节臂25之间的夹角，通过上述的调整，将安装轴3移动至病人手术的位置，通过电动伸缩缸10将夹持器5继续移动手术工具，使手术工具距离病人手术位置更近，通过第二电机4带动安装轴3转动，调整手术时的角度，通过第三电机12带动转轴11转动，以及第一液压缸18带动第二连杆14转动，可调整辅助工具的角度，为手术提供更加方便的条件。本实施例中，在工作台1内部设置有若干储物阁，储物阁内固定连接有电源40，电源40为本装置供电，第一电机2、第二电机4、电动伸缩缸10、第三电机12、第一液压缸18、第四电机23、第二液压缸24、第五电机26和第三液压缸34分别与电源40电性连接，第一电机2、第二电机4、电动伸缩缸10、第三电机12、第一液压缸18、第四电机23、第二液压缸24、第五电机26和第三液压缸34分别电性连接有控制器41，控制器41固定连接于储物阁内，控制器41电性连接有操作台42。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合式手术机械臂装置，其特征在于,包括：

支撑组件，所述支撑组件包括工作台(1)，所述工作台(1)上设有稳定器和滚轮；

弯曲组件，所述弯曲组件包括机械臂，所述机械臂与所述工作台(1)转动连接，所述机械臂传动连接有第一电机(2)，所述第一电机(2)与所述工作台(1)固定连接；

转动头，所述转动头包括安装轴(3)，所述安装轴(3)与所述机械臂转动连接，所述安装轴(3)传动连接有第二电机(4)，所述第二电机(4)与所述机械臂固定连接，所述安装轴(3)底面活动连接有夹持器(5)，所述安装轴(3)上转动连接有若干辅助组件。

2.根据权利要求1所述的复合式手术机械臂装置，其特征在于：所述机械臂远离所述工作台(1)一端通过第一轴承(6)与所述安装轴(3)转动连接，所述机械臂与所述第一轴承(6)内圈固定连接，所述安装轴(3)与所述第一轴承(6)外圈固定连接。

3.根据权利要求2所述的复合式手术机械臂装置，其特征在于：所述安装轴(3)靠近所述机械臂一端开设有第一凹槽(7)，所述第一轴承(6)外圈所述第一凹槽(7)固定连接，所述第一凹槽(7)内缘固定连接有第一圆形齿环(8)，所述机械臂上开设有第二凹槽，所述第二电机(4)固定连接在所述第二凹槽内，所述第二电机(4)输出端固定连接有第一齿轮(9)，所述第一齿轮(9)与所述第一圆形齿环(8)啮合。

4.根据权利要求1所述的复合式手术机械臂装置，其特征在于：所述安装轴(3)底面固定连接有电动伸缩缸(10)，所述电动伸缩缸(10)输出端与所述夹持器(5)固定连接。

5.根据权利要求1所述的复合式手术机械臂装置，其特征在于：所述辅助组件包括转轴(11)，所述转轴(11)与所述安装轴(3)转动连接，所述转轴(11)传动连接有第三电机(12)，所述第三电机(12)固定连接于所述安装轴(3)上，所述转轴(11)远离所述安装轴(3)一端固定连接有第一连杆(13)，所述第一连杆(13)转动连接有第二连杆(14)，所述第二连杆(14)上固定连接有固定器(15)。

6.根据权利要求5所述的复合式手术机械臂装置，其特征在于：所述转轴(11)上固定连接有第二齿轮(16)，所述第二齿轮(16)与所述转轴(11)同心设置，所述第三电机(12)输出端固定连接有第三齿轮(17)，所述第三齿轮(17)与所述第二齿轮(16)啮合，所述第一连杆(13)上铰接有第一液压缸(18)，所述第一液压缸(18)输出端与所述第二连杆(14)铰接。

7.根据权利要求2所述的复合式手术机械臂装置，其特征在于：所述机械臂包括第一关节臂(19)，所述第一关节臂(19)通过第二轴承(20)与所述工作台(1)转动连接，所述第一电机(2)输出端固定连接有第七齿轮(38)，所述第一关节臂(19)上固定连接有第二圆形齿环(39)，所述第七齿轮(38)与所述第二圆形齿环(39)啮合，所述第一关节臂(19)远离所述工作台(1)一端转动连接有第二关节臂(21)，所述第二关节臂(21)远离所述第一关节臂(19)一端转动连接有第三关节臂(22)，所述第二关节臂(21)传动连接有第四电机(23)，所述第四电机(23)固定连接于所述第一关节臂(19)上，所述第二关节臂(21)和所述第三关节臂(22)之间铰接有第二液压缸(24)，所述第三关节臂(22)远离所述第二关节臂(21)一端转动连接有第四关节臂(25)，所述第四关节臂(25)转动连接有第五电机(26)，所述第五电机(26)与所述第三关节臂(22)固定连接。

8.根据权利要求7所述的复合式手术机械臂装置，其特征在于：所述第一关节臂(19)和所述第二关节臂(21)上均开设有若干转孔，所述第一关节臂(19)和所述第二关节臂(21)的所述转孔内穿设有第一活动轴(27)，所述第一活动轴(27)与所述第二关节臂(21)固定连接，所述第一活动轴(27)与所述第一关节臂(19)转动连接，所述第一活动轴(27)上固定连接有第四齿轮(28)，所述第四齿轮(28)与所述第一活动轴(27)同心设置，所述第四电机(23)输出端固定连接有第五齿轮(29)，所述第五齿轮(29)与所述第四齿轮(28)啮合。

9.根据权利要求8所述的复合式手术机械臂装置，其特征在于：所述第三关节臂(22)和所述第四关节臂(25)上均开设有若干所述转孔，所述第三关节臂(22)和所述第二关节臂(21)的所述转孔内穿设有第二活动轴(30)，所述第二活动轴(30)分别与所述第三关节臂(22)和所述第二关节臂(21)转动连接，所述第三关节臂(22)和所述第四关节臂(25)的转孔内穿设有第三活动轴(31)，所述第三活动轴(31)与所述第四关节臂(25)固定连接，所述第三活动轴(31)与所述第三关节臂(22)转动连接，所述第四关节靠近所述第三关节臂(22)一端固定连接有弧形齿环(33)，所述第五电机(26)输出端固定连接有第六齿轮(32)，所述第六齿轮(32)与所述弧形齿环(33)啮合。

10.根据权利要求1所述的复合式手术机械臂装置，其特征在于：所述稳定器包括若干第三液压缸(34)，若干所述第三液压缸(34)固定连接于所述工作台(1)底面，所述第三液压缸(34)输出端固定连接有固定块(35)，所述滚轮包括若干定向轮(36)和若干万向轮(37)，若干所述定向轮(36)和若干所述万向轮(37)固定连接于所述工作台(1)底面。

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