CN116551742B - 一种手术机器人及器械盒传动轴零位初始化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了手术机器人及器械盒传动轴零位初始化的方法，该手术机器人的转动盘在无菌适配器内上下周向不晃动，在驱动电机和传动轴零位初始化时方便操作，初始化快速。

Description

一种手术机器人及器械盒传动轴零位初始化的方法

技术领域

本发明属于医疗器械领域，尤其是涉及一种手术机器人及器械盒传动轴零位初始化的方法。

背景技术

微创手术机器人是外科手术中常用的一种医疗器械，手术时创伤面较小。

直观外科手术操作公司申请的专利公开号为CN107736937B，名称为一种机器人组件的达芬奇系列手术机器人。该机器人组件包括上下依次可卡接的器械盒、无菌适配器和器械驱动盒。器械盒内转动设置有从动轴，无菌适配器内转动设置有转动盘，器械驱动盒内转动设置有轴向可上下伸缩的弹性主动轴。通过从动轴与转动盘卡接、转动盘与主动轴卡接分别实现器械盒与无菌适配器、以及无菌适配器与器械驱动盒的连接。

但是无菌适配器与转动盘没有紧密配合，导致转动盘在无菌适配器内轴向（竖直方向）及与轴向垂直的平面内产生晃动，主动轴与转动盘连接时需要先伸到转动盘里将其顶起后再驱动其旋转，然后驱动电机实现零位初始化。正是由于转动盘在无菌适配器内前后左右均产生晃动，主动轴卡入转动盘时需要先用主动轴顶起转动盘将其固定，使得整个驱动电机零位初始化程序略显复杂且耗时长。

发明内容

本发明致力于解决上面背景技术中提出的问题，提供一种手术机器人，驱动电机零位初始化时操作简单且初始化快速。

本发明的一种手术机器人，其包括无菌适配器，所述无菌适配器内设置多个可转动的转动盘，所述转动盘在所述无菌适配器内沿所述转动盘的轴向及在与所述轴向垂直的平面内不产生晃动。

较佳的，所述转动盘的外周面上设置有转动盘凸台；

所述无菌适配器上设置有安装所述转动盘的转动盘安装孔，所述转动盘安装孔的内表面上设置有转动盘轴向限位槽，所述转动盘凸台设置在所述转动盘轴向限位槽里；

在所述转动盘轴向限位槽里所述转动盘凸台的下部还设置有弹性元件，所述弹性元件的上、下两端分别与所述转动盘凸台和所述转动盘轴向限位槽接触，使得所述转动盘凸台与所述转动盘轴向限位槽的上侧面相抵触。

较佳的，于所述转动盘凸台的上表面上设置至少一个转动盘周向限位块；

于所述转动盘轴向限位槽的上部设置有与所述转动盘周向限位块相适配的且与所述转动盘轴向限位槽连通的转动盘周向限位槽；

所述转动盘设置在所述转动盘安装孔内时，所述转动盘周向限位块与所述转动盘周向限位槽卡合。

较佳的，所述转动盘周向限位块和所述转动盘周向限位槽为两个，且关于所述转动盘的直径对称。

较佳的，所述无菌适配器包括上下可拆卸性连接的上适配器和下适配器，所述上适配器的所述转动盘安装孔的内表面的上端设置有上凸台，所述下适配器的所述转动盘安装孔的内表面的下端设置有下凸台，所述上凸台、所述下凸台，以及所述转动盘安装孔构成所述转动盘轴向限位槽；

所述转动盘周向限位槽设置在所述上凸台上。

较佳的，其还包括于所述无菌适配器的上部设置的器械盒，所述器械盒内设置多个可转动的从动轴，所述转动盘和所述从动轴上下一一对应；

所述从动轴的下端部设置有上卡槽；

所述转动盘的上端面上设置有与所述上卡槽适配的上卡块；

当下压所述从动轴使所述转动盘周向限位块从所述转动盘周向限位槽里脱离后转动所述转动盘时所述上卡块与所述上卡槽卡合。

较佳的，所述上卡块设置在所述从动轴的下端部，所述上卡槽设置在所述转动盘的上端面上。

较佳的，所述上卡块和所述上卡槽沿其长度方向的两端形状不对称。

较佳的，所述上卡块和所述上卡槽沿着长度方向为两端不等的方形。

较佳的，所述器械盒的底部设置有转动盘限位槽，所述转动盘的上部设置有与所述转动盘限位槽相适配的上限位凹槽，所述上卡块设置在所述上限位凹槽里，当所述上卡块和所述上卡槽卡合时，所述上限位凹槽卡在所述转动盘限位槽里，所述下端部卡在所述上限位凹槽里。

较佳的，所述上适配器为L型，其包括相连的竖直板和水平板，所述转动盘安装孔设置在所述水平板上，

所述竖直板朝向所述水平板的一侧设置有滑轨，所述器械盒朝向所述竖直板的侧面上设置有与所述滑轨适配的滑块，所述器械盒与所述上适配器上下装配时，所述滑块卡在所述滑轨上并沿着所述滑轨上下滑动。

较佳的，所述滑轨的与其长度方向垂直的截面为方形、梯形、三角形、或工字形。

较佳的，所述滑轨的两侧面为弧形凹槽或向外突出的拱形面。

较佳的，其还包括于所述无菌适配器的下部设置的器械驱动盒，所述器械驱动盒内设置多个被驱动转动的弹性主动轴，所述转动盘和所述弹性主动轴上下一一对应；

所述转动盘的下端面上设置有下卡块；

所述主动轴的上端面上设置有下卡槽；

当下压所述无菌适配器使所述转动盘与所述主动轴贴合并驱动所述主动轴转动时所述下卡块与所述下卡槽卡合。

较佳的，所述转动盘的底部设置有下限位凹槽，所述下卡块设置在所述下限位凹槽里；

所述主动轴的上端设置有主动轴凸台，所述下卡槽设置在所述主动轴凸台的上端面上；

当所述下卡块和所述下卡槽卡合时，所述主动轴凸台卡在所述下限位凹槽里。

较佳的，所述上卡槽和所述下卡槽形状相同，均是一侧开口的U形槽。

较佳的，所述转动盘上的所述上卡块与所述下卡块在长度方向垂直设置。

本发明还提供一种器械盒传动轴零位初始化方法，其利用上述的手术机器人对器械盒传动轴的零位进行初始化，其包括：

步骤1，对器械驱动盒上的驱动电机进行零位初始化；

步骤2，对器械盒上的从动轴进行零位初始化。

较佳的，所述步骤1包括：

步骤11，将无菌适配器与所述器械驱动盒进行上下扣合，使转动盘在所述无菌适配器内沿所述转动盘的轴向及在与所述轴向垂直的平面内不产生晃动；

步骤12，控制所述驱动电机驱动主动轴转动，使所述转动盘与所述主动轴上下卡合；

步骤13，控制所述驱动电机停止转动，并将所述驱动电机当前的旋转位置置为驱动电机绝对零位位置。

较佳的，所述步骤2包括：

步骤21，将所述器械盒与所述无菌适配器上下扣合，使所述转动盘被下压周向可转动；

步骤22，控制所述驱动电机驱动所述主动轴带着所述转动盘旋转，使所述从动轴与所述转动盘上下卡合；

步骤23，控制所述驱动电机停止转动，驱动所述驱动电机从当前位置反向旋转到所述驱动电机绝对零位位置，并根据所述从动轴的相对零位角度偏置相应的角度得到所述从动轴的从动轴绝对零位位置。

较佳的，所述器械盒上还设置有用于存储所述从动轴的相对零位角度的存储器，所述器械驱动盒上设置有控制器，

所述步骤21中，所述器械盒、所述无菌适配器与所述器械驱动盒分别上下扣合时，三者可通讯，将所述存储器里的所述从动轴的相对零位角度传给所述控制器；

所述控制器控制所述驱动电机旋转或停止。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的转动盘与器械驱动盒的主动轴进行卡接时在无菌适配器内上下前后左右不晃动，周向不产生转动，方便转动盘与主动轴快速找准卡槽与卡块进行卡接，从而节省转动盘与主动轴的卡接时间，进而方便驱动电机的零位初始化。

2、转动盘41上设置有转动盘凸台413，无菌适配器3上设置有转动盘轴向限位槽，转动盘凸台413设置在转动盘轴向限位槽内，在转动盘轴向限位槽内转动盘凸台413的下部设置有第一弹簧42，通过转动盘凸台413、第一弹簧42和转动盘轴向限位槽使得转动盘41在无菌适配器3内上下前后左右不晃动，结构简单；转动盘凸台413的上部设置有与转动盘凸台413相连的转动盘周向限位块414，在转动盘轴向限位槽的上侧面上设置有转动盘周向限位槽312，转动盘周向限位块414与转动盘周向限位槽312相适配并可卡合，可防止转动盘41周向转动，方便转动盘与主动轴快速卡合。

转动盘周向限位块414设置在转动盘凸台413的上部并与其相连，转动盘周向限位槽312设置在转动盘轴向限位槽的上部并与其相连通，该结构设计巧妙，既起到了防止转动盘周向转动和上下晃动，也减少了零件数量，节约了生产成本。

3、本发明的无菌适配器与器械驱动盒进行扣合时，第二弹簧52被压缩，主动轴51下移；在主动轴51旋转其上的下卡槽512与转动盘上的下卡块415对齐后第二弹簧52向上弹起，下卡块415卡进下卡槽512内，但无菌适配器3与器械驱动盒6依然处于扣合状态，主动轴51与转动盘的卡合不用开合无菌适配器3与器械驱动盒6，方便操作。

4、本发明进行驱动电机零位初始化时，不需要先将转动盘顶起固定住，只需要将无菌适配器与器械驱动盒上下扣合，在驱动电机的驱动下旋转主动轴即可实现转动盘与主动轴的卡合，以及驱动电机绝对零位位置的初始化，操作简单，初始化快速。

5、本发明进行器械盒的相对零位角度的初始化时，器械盒与无菌适配器只需要上下扣合，即可将转动盘处于周向可转动状态，并通过器械盒与无菌适配器通讯将器械盒与无菌适配器扣合的信息瞬时传给控制器，控制器即可驱动主动轴带着转动盘转动，实现从动轴与转动盘的卡合，卡合速度块，操作方便；另外同样利用器械盒与无菌适配器通讯也可以将从动轴的相对零位角度信息传给控制器，从而快速的找到从动轴相对零位角度位置。

参考以下描述，本申请的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入于本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本申请的实施例，且连同所述描述一起用于解释本申请的原理。

附图说明

本说明书中针对所属领域的技术人员来阐述本申请的完整和启发性公开内容，包括其最佳实施方式，本说明书参考了附图，在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种手术机器人的立体图；

图2为本发明实施例提供的一种手术机器人的剖面图；

图3为本发明实施例提供的一种手术机器人的转动盘的立体图；

图4为本发明实施例提供的一种手术机器人的转动盘的剖面图；

图5为本发明实施例提供的一种手术机器人的上适配器的立体图；

图6为本发明实施例提供的一种手术机器人的上适配器的剖面图；

图7为本发明实施例提供的一种手术机器人的上适配器的立体图；

图8为本发明实施例提供的一种手术机器人的下适配器的剖面图；

图9为本发明实施例提供的一种手术机器人的无菌适配器和器械驱动盘的爆炸图；

图10为本发明实施例提供的一种手术机器人的主动轴的正面图；

图11为本发明实施例提供的一种手术机器人的主动轴的底部图；

图12为本发明实施例提供的一种手术机器人的主动轴与联轴器的结构图；

图13为本发明实施例提供的一种手术机器人爆炸图的剖视图。

附图标记：

1-器械盒；

11-转动盘限位槽；12-通孔；13-存储器；14-器械盒导电弹性针；

2-从动轴；

21-下端部；22-轴部；211-上卡槽；

3-无菌适配器；

31-上适配器；311-上凸台；312-转动盘周向限位槽；313-滑轨；

32-下适配器；321-下凸台；

33-无菌适配器导电芯；

4-转动机构；41-转动盘；42-第一弹簧；

411-上限位凹槽；412-上卡块；413-转动盘凸台；414-转动盘周向限位块；415-下卡块；416-下限位凹槽；

5-驱动机构；51-主动轴；52-第二弹簧；53-联轴器；54-驱动机构；

511-主动轴凸台；512-下卡槽；513-销孔；514-连接槽；

6-器械驱动盒；61-驱动机构安装孔；62-驱动盒导电弹性针；

7-控制器。

具体实施方式

现将详细参考本申请的实施例，在图中说明本申请的实施例的一个或多个实例。每个实例是为了解释本申请而提供，而非限制本申请。实际上，所属领域的技术人员将清楚，在不脱离本申请的范围或精神的情况下可在本申请中进行各种修改和变化。举例来说，说明或描述为一个实施例的一部分的特征可与另一实施例一起使用以产生再一实施例。因此，希望本申请涵盖此类修改和变化，所述修改和变化处于所附权利要求书及其等效物的范围内。如本说明书中所使用，术语“第一”、“第二”等可互换使用以区分一部件与另一部件而并非意图表示各个部件的位置或重要性。如说明书中所使用，除非上下文另外明确指出，否则术语“一”，“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包括”，“包括”和“具有”旨在是包括性的，并且意味着除列出的要素外可能还有其他要素。

现在参考附图，其中在所有附图中相同的数字表示相同的元件，下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。

本发明提供一种手术机器人，如图1和图2所示，其包括上下依次可卡接的器械盒1、无菌适配器3和器械驱动盒6。其中器械盒1内设置有多个可转动的从动轴2，无菌适配器3内也设置多个可转动的转动盘41，以及器械驱动盒6内设置多个被驱动电机54驱动转动的弹性主动轴，且每个驱动电机54驱动一个弹性主动轴，其中弹性主动轴、转动盘41和从动轴2的数量相等，并上下一一对应卡接。需要说明的是图1和图2中的器械盒1与无菌适配器3连接时是水平设置的，设置成倾斜的只是为了展示其底部的结构和从动轴2的端面结构。

本发明提供的手术机器人的转动盘41在无菌适配器3内上下前后左右不产生晃动，这样转动盘41可以快速的与弹性主动轴51卡接，不用像现有技术那样需要将主动轴51伸到转动盘41里将其顶起后再与其卡接。

如图2所示，为了安装转动盘41，无菌适配器3上设置多个转动盘安装孔。为了让转动盘41在转动盘安装孔内上下不晃动，首先防止转动盘41从转动盘安装孔上下两端脱离。

为此，如图3和图4所示，在转动盘41的外周面上设置一圈转动盘凸台413，在转动盘安装孔的内表面上设置一圈可以容纳转动盘凸台413的U形的转动盘轴向限位槽，转动盘凸台413设置在转动盘轴向限位槽里。

进一步的，参考图2，为了防止转动盘41在转动盘轴向限位槽内上下不晃动，在转动盘轴向限位槽内转动盘凸台413的下部还设置弹性元件，本实施例中弹性元件为第一弹簧42，第一弹簧42和转动盘41组成转动机构4。第一弹簧42的上下两端分别与转动盘凸台413和转动盘轴向限位槽抵触，在第一弹簧42的弹力作用下转动盘凸台413的上表面与转动盘轴向限位槽的上表面仅仅贴合，从而转动盘41在转动盘轴向限位槽内沿着转动盘41的轴向上下不会产生晃动。

本实施例中，弹性元件包括但不限于第一弹簧42，还可以是弹性膜片、波纹管和弹簧管等。

为了防止转动盘41在转动盘安装孔内周向转动，在转动盘凸台413的上表面上设置两个关于转动盘41直径对称的转动盘周向限位块414，相应的在转动盘安装孔内转动盘轴向限位槽的上部设置两个与转动盘轴向限位槽相连通的转动盘周向限位槽312。转动凸台413在弹性元件的作用下与转动盘轴向限位槽上表面贴紧时，转动盘周向限位块414也卡在转动盘周向限位槽312里，从而转动盘41无法周向转动。

有些实施例中，转动盘周向限位块414也可以设置1或多个，相应的转动盘周向限位槽312可以设置1或多个。

无菌适配器3

为了方便安装转动盘41，将无菌适配器3设计成可拆卸性连接的上下两个部分：上适配器31和下适配器32，如图5至8所示。

上适配器31的转动盘安装孔的内表面上设置有一圈上凸台311，上凸台311的上表面与上适配器31的上表面处于同一平面；下适配器32上的转动盘安装孔的内表面上设置有一圈下凸台321，下凸台321的下表面与下适配器32的底面处于同一平面；上凸台311、下凸台321，以及转动盘安装孔的内表面共同组成转动盘轴向限位槽。

转动盘周向限位槽312设置在上凸台311上。且转动盘周向限位槽312设置为两个，并关于转动盘安装孔的直径对称设置，转动盘周向限位槽312从而将上凸台311分割为两个对称的部分，便于限位稳定。

有些实施例中，上凸台311的上表面可以不与上适配器31的上表面处于同一平面，而是靠近上适配器31的上表面设置，无论上凸台311的上表面与上适配器31的上表面是否处于同一平面还是靠近上适配器31的上表面设置，这两种情况均为上凸台311设置在上适配器31的转动盘安装孔的上部；

同样的，下凸台321的下表面也可以不与下适配器32的底面处于同一平面，而是靠近下适配器32的下表面设置，无论下凸台321的下表面与下适配器32的下表面是否处于同一平面还是靠近下适配器32的下表面设置，这两种情况均为下凸台321设置在下适配器32的转动盘安装孔的下部。

如图5和图6所示，为了在器械盒1与上适配器31上下配合时左右不错位，上适配器31设置为L型：包括相连的竖直板和水平板，转动盘安装孔设置在水平板上。在上适配器31的竖直板朝向水平板的一侧设置有与其长度方向垂直的截面为方形的滑轨313，滑轨313的两侧设置有弧形凹槽；器械盒1朝向竖直板的侧面上设置与滑轨313形状适配的滑块，器械盒1与上适配器31上下安装时，滑块沿着滑轨313移动。

有些实施例中，滑轨313的两侧面除了上述的弧形凹槽外，还可为向外突出的拱形面，此时不管滑轨313的截面为任何形状。

有些实施例中，滑轨313与其长度方向垂直的截面除了上述的方形外，还可以为三角形或梯形或工字形。

器械盒1与无菌适配器3的卡接结构、无菌适配器3与器械驱动盒6的卡接结构

如图2和图9所示，为了安装从动轴2，器械盒1上设置多个安装从动轴2的从动轴安装孔，每个从动轴2对应一个从动轴安装孔，且可以在从动轴安装孔内转动。

无菌适配器3上设置有多个安装转动盘41的转动盘安装孔，每个转动盘安装孔内均转动的设置一个转动盘41。

器械驱动盒6上也设置多个安装驱动机构5的驱动机构安装孔61，每个驱动机构安装孔61内均设置一个驱动机构5，每个驱动机构5均包括从下而上依次连接的驱动电机54、联轴器53、第二弹簧52，和主动轴51，主动轴51和第二弹簧52构成弹性主动轴，可以在驱动机构安装孔61内轴向上下伸缩。

具体的，为了对从动轴2和主动轴51进行进一步的限位，转动盘41的上下两端分别设置上限位凹槽411和下限位凹槽416，在上、下限位凹槽411，416内分别设置上卡块412和下卡块415，如图3和图4所示；同时在从动轴2的下端部21设置与上卡块412形状相匹配的上卡槽21。从动轴安装孔包括设置在器械盒1底面的用于限制上限位凹槽411的转动盘限位槽11和与转动盘限位槽11相连通的通孔12。从动轴2包括相连的轴部22和下端部21，轴部22设置在从动轴安装孔的通孔12内，其下端部21设置在转动盘限位槽11内。

同样的，在主动轴51的下端部21设置有与下限位凹槽416匹配的主动轴凸台511，主动轴凸台511上设置有与下卡块415形状相匹配的下卡槽512，如图10所示。

主动轴51的底部设置有连接槽514，如图11所示，第二弹簧52设置连接槽514内并套设于连轴器53上，其上端与连接槽514的槽底抵接，下端与连轴器53抵接。为了在驱动电机54驱动联轴器53转动时，主动轴51能够随之转动，第二弹簧52具有一定的刚性。

需要说明的是主动轴51和联轴器53是通过一个销子穿过主动轴上的销孔513来连接。销孔513为腰型孔，在第二弹簧52的作用下使得主动轴51可相对联轴器53上下滑动，如图12所示。

为了方便器械盒1与无菌适配器3、无菌适配器3与器械驱动盒6进行卡接，在驱动电机54的下部还设置有控制器7。

为了防止上卡槽21与上卡块412或下卡槽512与下卡块415在接触面不平行时卡死，上卡槽21、下卡槽512，以及上、下卡块不对称设置。本实施例中，上、下卡块形状相同，均是一端为较大的方形，另一端为较小的方形，相应的上卡槽21、下卡槽512也为一端大一端小的方形。

为了消除器械驱动盒6与无菌适配器3、器械盒1与无菌适配器3连接时的同轴误差，转动盘41上下两端的上卡块与下卡块沿各自的长度方向垂直设置，这样的设置其目的为：用于允许从动轴2和主动轴51之间的同轴度有一个相对大的偏差范围，使得从动轴2和主动轴51的同轴度加工要求降低，进而降低生产成本。

在有些实施例中，上、下卡块和从动轴2、主动轴51上的卡槽形状也可以为梯形、三角形、圆锥或圆台等，只要在长度方向上不对称即可。

在有些实施例中，转动盘41的上下两端可以不用分别设置上限位凹槽411、下限位凹槽416，上下两端的卡块可以直接设置在其上下两端的端面上；相应的器械盒的下端部21也不用设置转动盘限位槽11，主动轴51的上端面也不用设置主动轴凸台511，而是将下卡槽512直接设置在主动轴51的上端面上即可。

在有些实施例中，上、下卡块可以不设置在转动盘41的上、下两端，而是设置在从动轴2的下端部21，或者设置在主动轴的上端面上。

在有些实施例中，转动盘41上下两端的上卡块和下卡块的形状可以不同。

无菌适配器3与器械驱动盒6的卡接过程和驱动电机零位初始化

无菌适配器3与器械驱动盒6的卡接过程

在器械驱动盒6与无菌适配器3进行连接时，无菌适配器3下压器械驱动盒6并与其接触扣合。具体的，主动轴凸台511卡进转动盘41的下限位凹槽416里，转动盘41的下卡块415与主动轴51的上端面即主动轴凸台511接触并下压使第二弹簧52被压缩。

为了方便器械驱动盒6与无菌适配器3扣合成功时能及时让驱动电机驱动主动轴51转动以便使转动盘与主动轴卡合，特在器械驱动盒6的上表面设置驱动盒导电弹性针62，在无菌适配器3上设置无菌适配器导电芯33，如图13所示，在器械驱动盒6与无菌适配器3扣合成功时，驱动盒导电弹性针62插入无菌适配器导电芯33里，两者实现通讯将无菌适配器3与器械驱动盒6扣合的信息发送给控制器7，控制器7接收到无菌适配器3与器械驱动盒6扣合的信息，启动驱动电机54使其驱动主动轴51转动，此时下卡块415与主动轴凸台511滑动接触。在主动轴51被驱动转动的过程中，主动轴51上的下卡槽512找准下卡块415后主动轴51在第二弹簧52的作用下上弹两者卡合。

本实施例通过转动盘41上的下卡块415与主动轴51上的下卡槽512卡接实现器械驱动盒6与无菌适配器3的连接，通过主动轴51上的主动轴凸台511与下限位凹槽416的卡接使主动轴与转动盘41卡接时更稳定。

驱动电机零位初始化

仪器出厂在运输的过程中，驱动电机54的绝对零位可能被人调过，或运输过程中震动产生了不准确性，在组装好后需要重新对其零位进行初始化。

在转动盘41与主动轴51卡接成功时，转动盘41上的转动盘周向限位块414卡在转动盘周向限位槽312里，转动盘41无法转动，驱动电机54此时扭矩增大，控制器7检测到扭矩增大信号，将此时驱动电机54的旋转位置标定为驱动电机54的零位，完成驱动电机54的零位初始化。

本实施例为了在转动盘41与器械驱动盒6上的弹性主动轴51进行连接时方便驱动电机54的零位初始化，特设计转动盘41在无菌适配器3内周向和轴向不会产生晃动和转动，方便弹性主动轴51在驱动电机54的驱动下与转动盘41卡接时快速找准，节省驱动电机的初始化时间。

器械盒1与无菌适配器3的卡接过程和器械盒1中各从动轴相对零位的取得

器械盒1与无菌适配器3的卡接过程

在驱动电机54的零位初始化后进行器械盒1与无菌适配器3的连接，此时无菌适配器3上的转动盘41与器械驱动盒6上的主动轴51已经卡接上。

将器械盒1与无菌适配器3上下接触扣合。具体的，转动盘41上端面的上限位凹槽411的外侧面与转动盘限位槽11的内侧面抵触；从动轴2的下端部21压在转动盘41的上卡块412上使得转动盘41下移一段距离，第一弹簧42被压缩，转动盘凸台413在转动盘轴向限位槽里下移，转动盘41上的转动盘周向限位块414从转动盘周向限位槽312里脱离，转动盘41处于可转动状态.

为了在器械盒1与无菌适配器3扣合后能够及时驱动主动轴51带着转动盘转动，以便使转动盘与从动轴卡合，特在器械盒1的底面设置器械盒导电弹性针14，如图13所示，在器械盒1与无菌适配器3扣合时，器械盒1上的器械盒导电弹性针14插入无菌适配器3上的无菌适配器导电芯33中，两者实现通讯将器械盒1与无菌适配器3扣合的信息传给控制器7。

控制器7收到器械盒1与无菌适配器3扣合的信息后，控制驱动电机54驱动主动轴51带着转动盘41转动，在转动盘41转动时，从动轴2的下端部21与上卡块412滑动接触，随着转动盘41转动，转动盘41上的上卡块412与从动轴2上的上卡槽21位置对齐，第一弹簧42向上弹起，上卡块412卡进上卡槽21里，上限位凹槽411的内侧面与从动轴2下端部21的外表面接触，转动盘周向限位块414依然没有回到转动盘周向限位槽312里，转动盘41还处于可转动状态，器械盒1与无菌适配器3卡接完成。

本实施例通过转动盘周向限位块414从转动盘周向限位槽312里脱槽使转动盘41处于可转动状态；然后在驱动电机54的驱动下通过主动轴51带着转动盘41转动，通过转动盘41上的上卡块412与从动轴2上的上卡槽21的卡接实现器械盒1与无菌适配器3的连接，通过转动盘限位槽11和从动轴2的下端部21分别与上限位凹槽411的外、内侧面的抵触实现对器械盒1与无菌适配器3的卡合位置的进一步限定，防止器械盒1与无菌适配器3卡接时产生相对滑动，使卡接过程稳定。

器械盒1上的各个从动轴2零位位置的初始化

基于驱动电机零位初始化同样的原因，也需要对各从动轴的零位进行初始化。

为了对从动轴进行初始化，需要在从动轴出厂时就标定各个从动轴的相对零位角度，并将相对零位角度存储在器械盒1的存储器13里。

为了能将各从动轴2的相对零位角度信息传给控制器7，特在器械盒1上设置器械盒导电弹性针14，在无菌适配器3上设置适配器导电芯33。器械盒1与无菌适配器3卡扣成功时，器械盒导电弹性针14插进适配器导电芯33里，存储器13里的各个从动轴2的相对零位角度信息传到控制器7里。

当器械盒1上的从动轴2与无菌适配器3上的转动盘41卡接成功后，驱动电机54扭矩增大，控制器7检测到驱动电机54扭矩增大信号，使驱动电机54停止转动；并根据检测到的驱动电机54旋转的增量值，反向旋转回到驱动电机54绝对零位位置，并根据控制器7上面旋转的增量值，使驱动电机反向旋转回到绝对零位位置；控制器7根据收到的存储器里的各从动轴2的相对零角度信息进行偏置旋转找到器械盒各从动轴的相对零位，此时的器械驱动盒6和器械盒1已经完成初始化工作。

本申请还提供一种器械盒从动轴零位初始化方法：

步骤1，首先对器械驱动盒6上的驱动电机54进行零位初始化；

具体方法包括：

步骤11，将无菌适配器3与器械驱动盒6进行上下扣合，使转动盘41在无菌适配器3内上下不产生晃动及周向不产生转动；

步骤12，控制器7控制驱动电机54驱动主动轴51转动，使转动盘41与主动轴51上下卡合；

步骤13，控制器7控制驱动电机54停止转动，并将驱动电机54当前的旋转位置置为驱动电机绝对零位位置。

步骤2，对器械盒1上的各从动轴2进行零位初始化；

其包括：

步骤21，将器械盒1与无菌适配器3上下扣合，转动盘41被下压周向可转动，器械盒1、无菌适配器3和器械驱动盒三者通讯将存储器13里的各从动轴2的相对零位角度信息传给控制器7；

转动盘41可周向转动可通过盘周向限位块414从转动盘周向限位槽312里脱离实现。

步骤22，控制器7控制驱动电机54驱动主动轴51带着转动盘41旋转，使从动轴2与转动盘41上下卡合；

步骤23，控制器7控制驱动电机54停止转动，并驱动驱动电机54从当前位置反向旋转到驱动电机绝对零位位置，然后根据各从动轴2的相对零位角度偏置相应的角度得到各从动轴的从动轴绝对零位位置。

上述步骤21也可以不用将存储器13里的各从动轴2的相对零位角度信息传给控制器7，而是将各从动轴2的相对零位角度信息直接保存在控制器7里。

本发明相对现有技术，具有以下有益效果：

1、本发明的转动盘与器械驱动盒的主动轴进行卡接时在无菌适配器内上下前后左右不晃动，周向不产生转动，方便转动盘与主动轴快速找准卡槽与卡块进行卡接，从而节省转动盘与主动轴的卡接时间，进而方便驱动电机的零位初始化。

2、转动盘41上设置有转动盘凸台413，无菌适配器3上设置有转动盘轴向限位槽，转动盘凸台413设置在转动盘轴向限位槽内，在转动盘轴向限位槽内转动盘凸台413的下部设置有第一弹簧42，通过转动盘凸台413、第一弹簧42和转动盘轴向限位槽使得转动盘41在无菌适配器3内上下前后左右不晃动，结构简单；转动盘凸台413的上部设置有与转动盘凸台413相连的转动盘周向限位块414，在转动盘轴向限位槽的上侧面上设置有转动盘周向限位槽312，转动盘周向限位块414与转动盘周向限位槽312相适配并可卡合，可防止转动盘41周向转动，方便转动盘与主动轴快速卡合。

转动盘周向限位块414设置在转动盘凸台413的上部并与其相连，转动盘周向限位槽312设置在转动盘轴向限位槽的上部并与其相连通，该结构设计巧妙，既起到了防止转动盘周向转动和上下晃动，也减少了零件数量，节约了生产成本。

3、本发明的无菌适配器与器械驱动盒进行扣合时，第二弹簧52被压缩，主动轴51下移；在主动轴51旋转其上的下卡槽512与转动盘上的下卡块415对齐后第二弹簧52向上弹起，下卡块415卡进下卡槽512内，但无菌适配器3与器械驱动盒6依然处于扣合状态，主动轴51与转动盘的卡合不用开合无菌适配器3与器械驱动盒6，方便操作。

4、本发明进行驱动电机零位初始化时，不需要先将转动盘顶起固定住，只需要将无菌适配器与器械驱动盒上下扣合，在驱动电机的驱动下旋转主动轴即可实现转动盘与主动轴的卡合，以及驱动电机绝对零位位置的初始化，操作简单，初始化快速。

5、本发明进行器械盒的相对零位角度的初始化时，器械盒与无菌适配器只需要上下扣合，即可将转动盘处于周向可转动状态，并通过器械盒与无菌适配器通讯将器械盒与无菌适配器扣合的信息瞬时传给控制器，控制器即可驱动主动轴带着转动盘转动，实现从动轴与转动盘的卡合，卡合速度块，操作方便；另外同样利用器械盒与无菌适配器通讯也可以将从动轴的相对零位角度信息传给控制器，从而快速的找到从动轴相对零位角度位置。

本说明书使用实施例来公开本申请，包括最佳实施例，并且还使所属领域的技术人员能够实践本申请，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本申请的可获专利的范围由权利要求书限定，且可包括所属领域的技术人员所想到的其它实施例。如果此类其它实施例包括并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求范围内。

Claims (20)

1.一种手术机器人，其特征在于，其包括无菌适配器（3），所述无菌适配器（3）内设置多个可转动的转动盘（41）；

所述转动盘（41）的外周面上设置有转动盘凸台（413）；

所述无菌适配器（3）上设置有安装所述转动盘（41）的转动盘安装孔，所述转动盘安装孔的内表面上设置有转动盘轴向限位槽，所述转动盘凸台（413）设置在所述转动盘轴向限位槽里；

在所述转动盘轴向限位槽里所述转动盘凸台（413）的下部还设置有弹性元件，所述弹性元件的上、下两端分别与所述转动盘凸台（413）和所述转动盘轴向限位槽接触，使得所述转动盘凸台（413）与所述转动盘轴向限位槽的上侧面相抵触;

于所述转动盘凸台（413）的上表面上设置至少一个转动盘周向限位块（414）；

于所述转动盘轴向限位槽的上部设置有与所述转动盘周向限位块（414）相适配的且与所述转动盘轴向限位槽连通的转动盘周向限位槽（312）；

所述转动盘（41）设置在所述转动盘安装孔内时，所述转动盘周向限位块（414）与所述转动盘周向限位槽（312）卡合。

2.根据权利要求1所述的手术机器人，其特征在于，所述转动盘周向限位块（414）和所述转动盘周向限位槽（312）为两个，且关于所述转动盘（41）的直径对称。

3.根据权利要求1或2所述的手术机器人，其特征在于，所述无菌适配器（3）包括上下可拆卸性连接的上适配器（31）和下适配器（32），所述上适配器（31）的所述转动盘安装孔的内表面的上端设置有上凸台（311），所述下适配器（32）的所述转动盘安装孔的内表面的下端设置有下凸台（321），所述上凸台（311）、所述下凸台（321），以及所述转动盘安装孔构成所述转动盘轴向限位槽；

所述转动盘周向限位槽（312）设置在所述上凸台（311）上。

4.根据权利要求3所述的手术机器人，其特征在于，其还包括于所述无菌适配器（3）的上部设置的器械盒（1），所述器械盒（1）内设置多个可转动的从动轴（2），所述转动盘（41）和所述从动轴（2）上下一一对应；

所述从动轴（2）的下端部（21）设置有上卡槽（211）；

所述转动盘（41）的上端面上设置有与所述上卡槽（211）适配的上卡块（412）；

当下压所述从动轴（2）使所述转动盘周向限位块（414）从所述转动盘周向限位槽（312）里脱离后转动所述转动盘（41）时所述上卡块（412）与所述上卡槽（211）卡合。

5.根据权利要求4所述的手术机器人，其特征在于，

所述上卡块（412）设置在所述从动轴（2）的下端部（21），所述上卡槽（211）设置在所述转动盘（41）的上端面上。

6.根据权利要求4所述的手术机器人，其特征在于，所述上卡块（412）和所述上卡槽（211）沿其长度方向的两端形状不对称。

7.根据权利要求5所述的手术机器人，其特征在于，所述上卡块（412）和所述上卡槽（211）沿其长度方向的两端形状不对称。

8.根据权利要求6或7所述的手术机器人，其特征在于，所述上卡块和所述上卡槽沿着长度方向为两端不等的方形。

9.根据权利要求6所述的手术机器人，其特征在于，所述器械盒（1）的底部设置有转动盘限位槽（11），所述转动盘（41）的上部设置有与所述转动盘限位槽（11）相适配的上限位凹槽（411），所述上卡块（412）设置在所述上限位凹槽（411）里，当所述上卡块（412）和所述上卡槽（211）卡合时，所述上限位凹槽（411）卡在所述转动盘限位槽（11）里，所述下端部（21）卡在所述上限位凹槽（411）里。

10.根据权利要求4-7或9任一所述的手术机器人，其特征在于，

所述上适配器（31）为L型，其包括相连的竖直板和水平板，所述转动盘安装孔设置在所述水平板上，

所述竖直板朝向所述水平板的一侧设置有滑轨（313），所述器械盒（1）朝向所述竖直板的侧面上设置有与所述滑轨（313）适配的滑块，所述器械盒（1）与所述上适配器（31）上下装配时，所述滑块卡在所述滑轨（313）上并沿着所述滑轨（313）上下滑动。

11.根据权利要求10所述的手术机器人，其特征在于，所述滑轨（313）的与其长度方向垂直的截面为方形、梯形、三角形、或工字形。

12.根据权利要求10所述的手术机器人，其特征在于，所述滑轨（313）的两侧面为弧形凹槽或向外突出的拱形面。

13.根据权利要求6或9所述的手术机器人，其特征在于，

其还包括于所述无菌适配器（3）的下部设置的器械驱动盒（6），所述器械驱动盒（6）内设置多个被驱动转动的弹性主动轴，所述转动盘（41）和所述弹性主动轴上下一一对应；

所述转动盘（41）的下端面上设置有下卡块（415）；

所述主动轴（51）的上端面上设置有下卡槽（512）；

当下压所述无菌适配器（3）使所述转动盘（41）与所述主动轴（51）贴合并驱动所述主动轴（51）转动时所述下卡块（415）与所述下卡槽（512）卡合。

14.根据权利要求13所述的手术机器人，其特征在于，

所述转动盘（41）的底部设置有下限位凹槽（416），所述下卡块（415）设置在所述下限位凹槽（416）里；

所述主动轴（51）的上端设置有主动轴凸台（511），所述下卡槽（512）设置在所述主动轴凸台（511）的上端面上；

当所述下卡块（415）和所述下卡槽（512）卡合时，所述主动轴凸台（511）卡在所述下限位凹槽（416）里。

15.根据权利要求13所述的手术机器人，其特征在于，所述上卡槽（211）和所述下卡槽（512）形状相同，均是一侧开口的U形槽。

16.根据权利要求13所述的手术机器人，其特征在于，

所述转动盘（41）上的所述上卡块（412）与所述下卡块（415）在长度方向垂直设置。

17.一种器械盒传动轴零位初始化方法，其利用权利要求13-16任一所述的手术机器人对器械盒的传动轴零位进行初始化，其特征在于，其包括：

步骤1，对器械驱动盒（6）上的驱动电机（54）进行零位初始化；

步骤2，对器械盒（1）上的从动轴（2）进行零位初始化。

18.根据权利要求17所述的器械盒传动轴零位初始化方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤11，将无菌适配器（3）与所述器械驱动盒（6）进行上下扣合，使转动盘（41）在所述无菌适配器（3）内沿所述转动盘（41）的轴向及在与所述轴向垂直的平面内不晃动；

步骤12，控制所述驱动电机（54）驱动主动轴（51）转动，使所述转动盘（41）与所述主动轴（51）上下卡合；

步骤13，控制所述驱动电机（54）停止转动，并将所述驱动电机（54）当前的旋转位置置为驱动电机绝对零位位置。

19.根据权利要求18所述的器械盒传动轴零位初始化方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤21，将所述器械盒（1）与所述无菌适配器（3）上下扣合，使所述转动盘（41）被下压周向可转动；

步骤22，控制所述驱动电机（54）驱动所述主动轴（51）带着所述转动盘（41）旋转，使所述从动轴（2）与所述转动盘（41）上下卡合；

步骤23，控制所述驱动电机（54）停止转动，驱动所述驱动电机（54）从当前位置反向旋转到所述驱动电机绝对零位位置，并根据所述从动轴（2）的相对零位角度偏置相应的角度得到所述从动轴（2）的从动轴绝对零位位置。

20.根据权利要求19所述的器械盒传动轴零位初始化方法，其特征在于，

所述器械盒（1）上还设置有用于存储所述从动轴（2）的相对零位角度的存储器（13），所述器械驱动盒（6）上设置有控制器（7），

所述步骤21中，所述器械盒（1）、所述无菌适配器（3）与所述器械驱动盒（6）分别上下扣合时，三者可通讯，将所述存储器（13）里的所述从动轴（2）的相对零位角度传给所述控制器（7）；

所述控制器（7）控制所述驱动电机（54）旋转或停止。