CN116972282A - 一种刹车组件、水平伸缩臂的滑动平台及手术机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种刹车组件、水平伸缩臂的滑动平台及手术机器人，刹车组件包括：底座，与手术机器人的水平伸缩臂的滑动平台连接，底座上设有贯穿的通孔；伸缩部，贯穿通孔，并在伸缩部伸出通孔的一端上套设有弹性件；磁吸件，与伸缩部伸出通孔的另一端连接，在水平伸缩臂的滑动平台上还设有与磁吸件相吸的磁吸板；限位盖板，设于伸缩部伸出所述通孔的一端上，用于限制弹性件向上运动。本申请的刹车组件的结构更紧凑、制动力大、无回程差，同时运行安全可靠。

Description

一种刹车组件、水平伸缩臂的滑动平台及手术机器人

技术领域

本申请涉及手术机器人技术领域，特别涉及一种刹车组件、水平伸缩臂的滑动平台及手术机器人。

背景技术

微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。然而，微创手术中微创器械由于受到切口大小的限制，手术操作难度大为增加，这成为制约微创手术技术发展的关键因素。随着机器人技术的发展，微创手术机器人技术应用而生。

常见的微创手术机器人由医生控制台、患者侧手推车和显示设备组成，外科医生在医生控制台操作输入装置，并将输入传给与远程操作的外科器械连接的患者侧手推车。患者侧手推车(从手)一般包括基座、立柱、横向大臂、与横向大臂相连的主臂和位于主臂末端的多个器械运动平台。医生在术前轻松对机器人进行手动调节，实现位置对准，每个自由度可以单独调整位置，横向大臂位置调整完毕后要保证对位置进行制动，运动过程中断电时也需要进行紧急制动。

紧急制动通常采用旋转式刹车搭配在电机尾部，对电机轴进行制动，导致齿轮或同步带齿之间的间隙产生回程差，电机轴容易晃动；有时，也会采取导轨钳制器进行制动，但是导轨钳制器一般是气动驱动，手术机器人使用环境一般没有气源，特殊的电动启动导轨钳制器没有常闭功能，断电情况下只能维持上电前的功能，因此，在运动过程无法实现紧急制动，上述两种制动方式都存在回程差、容易晃动，且维修成本高的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种刹车组件，本申请的刹车组件的结构更紧凑、制动力大、无回程差，同时运行安全可靠。

本申请提供一种刹车组件，包括：底座，与手术机器人的水平伸缩臂的滑动平台连接，所述底座上设有贯穿的通孔；伸缩部，贯穿所述通孔，并在所述伸缩部伸出所述通孔的一端上套设有弹性件；磁吸件，与所述伸缩部伸出所述通孔的另一端连接，在所述水平伸缩臂的滑动平台上还设有与所述磁吸件相吸的磁吸板；以及限位盖板，设于所述伸缩部伸出所述通孔的一端上，用于限制所述弹性件向上运动。

于一实施例中，所述刹车组件还包括：磁吸件背板，所述磁吸件背板上设有第一安装孔；所述伸缩部伸出所述通孔的另一端上设有安装盘，所述安装盘上设有能穿过所述第一安装孔，并将所述伸缩部与所述磁吸件背板进行连接固定的第一轴承件。

于一实施例中，所述磁吸件上设有第二安装孔，所述磁吸件背板上设有能穿过所述第二安装孔，并将所述磁吸件与所述磁吸件背板进行连接固定的第二轴承件。

于一实施例中，所述底座上设有限位件；所述磁吸件背板和/或所述伸缩部上设有容纳所述限位件，并且能够限制所述伸缩部转动的限位槽。

于一实施例中，所述刹车组件还包括：伸缩部连接座，所述伸缩部连接座包括：连接板以及设于所述连接板上的凸环，所述连接板上设有穿孔，所述凸环沿所述穿孔向外延伸；所述凸环能够伸入所述通孔内，并使所述伸缩部贯穿所述凸环；所述连接板与所述底座连接。

于一实施例中，所述底座上设有第三安装孔，所述连接板上设有第三轴承件，所述第三轴承件与所述第三安装孔过盈配合。

于一实施例中，所述刹车组件还包括：弹性件底座，与所述伸缩部连接座连接，所述弹性件设置在所述弹性件底座和所述限位盖板之间。

第二方面，本申请提供一种水平伸缩臂的滑动平台，包括如申请第一方面任一项实施例所述的刹车组件、平台底座、滑动板以及磁吸板；所述刹车组件设于所述滑动板上，所述磁吸板设于所述平台底座上；所述刹车组件与所述磁吸板相吸时实现刹车制动。

于一实施例中，所述水平伸缩臂的滑动平台还包括：滑动驱动组件；所述滑动驱动组件设于所述平台底座上，与所述滑动板连接，所述滑动驱动组件驱动所述滑动板在所述平台底座上进行滑动。

第三方面，本申请提供一种手术机器人，包括如本申请第二方面任一项实施例所述的水平伸缩臂的滑动平台、基座、升降装置、旋转装置以及手术执行端；所述升降装置设于所述基座上；所述水平伸缩臂的滑动平台设于所述升降装置上；所述旋转装置设于所述水平伸缩臂的滑动平台；所述手术执行端与所述旋转装置连接。

本申请的技术方案，本申请的刹车组件的结构更紧凑、制动力大、无回程差，同时运行安全可靠，能够实现无旋转轴的刹车制动功能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例提供的手术机器人的水平伸缩臂的滑动平台的整体结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的手术机器人的水平伸缩臂的滑动平台部分结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的刹车组件的结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的刹车组件的爆炸示意图；

图5为本申请一实施例提供的刹车组件制动时的示意图；

图6为本申请一实施例提供的刹车组件移动时的示意图。

附图标记：

1-水平伸缩臂的滑动平台；11-刹车组件；100-底座；110-通孔；120-限位件；130-第三安装孔；200-伸缩部；300-弹性件；400-磁吸件；410-第二安装孔；420-接线；500-限位盖板；600-磁吸件背板；610-第一安装孔；620-第二轴承件；700-安装盘；710-第一轴承件；800-限位槽；900-伸缩部连接座；910-连接板；911-穿孔；912-第三轴承件；920-凸环；1000-弹性件底座；12-平台底座；13-滑动板；14-磁吸板；15-滑动驱动组件。

具体实施方式

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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。

下面将结合附图对本申请的技术方案进行描述。

请参照图1、图2，本申请提供一种手术机器人的水平伸缩臂的滑动平台1，手术机器人的水平伸缩臂的滑动平台1包括刹车组件11、平台底座12、滑动板13以及磁吸板14；刹车组件11设于滑动板13上，磁吸板14设于平台底座12上；刹车组件11与磁吸板14相吸时实现刹车制动。

进一步的，手术机器人的水平伸缩臂的滑动平台1还包括：滑动驱动组件15，滑动驱动组件15设于平台底座12上，与滑动板13连接，滑动驱动组件15驱动滑动板13在平台底座12上进行滑动。

可选的，滑动驱动组件15包括：驱动电机、丝杆、螺母座、滑块，驱动电机的输出端与丝杆连接，丝杆上传动连接螺母座，滑动板13与螺母座连接，同时，滑动板13上对称设置滑块，在平台底座12上设有一对导轨，滑块能够沿着导轨滑动，当驱动电机驱动丝杆转动时，丝杆将驱动电机的旋转运动转换为直线运动，螺母座能够在丝杆上做直线运动，进而带动滑动板13在平台底座12上进行滑动。

可选的，滑动驱动组件15也可以为直驱电机，通过直驱电机驱动滑动板13在平台底座12上进行滑动。

在其他实施例中，滑动驱动组件15还可以为液压缸或气压缸，液压缸的输出端直接与滑动板13连接，通过液压缸或气压驱动滑动板13在水平方向实现横向移动。

本实施例中，刹车组件11可依靠磁吸作用实现刹车功能。由于刹车组件11在通电时保持电磁力，可以抵消永磁力，使刹车组件11保持力被释放，从而与磁吸板14断开吸引，滑动驱动组件15在驱动滑动板13在平台底座12上进行滑动时，刹车组件11可随着滑动板13一起在平台底座12上滑动。当刹车组件11断电时，刹车组件11产生磁力与磁吸板14保持相吸，瞬时产生保持力，使刹车组件11停止滑动，实现制动功能。

下文将对刹车组件11的结构做详细描述。请参照图3、图4，本申请提供一种刹车组件11，包括：底座100、伸缩部200、弹性件300、磁吸件400以及限位盖板500；其中，底座100与手术机器人的水平伸缩臂的滑动平台1连接，从图1和图2中可以看出，底座100是与手术机器人的水平伸缩臂的滑动平台1的滑动板13连接的，并可以通过螺栓固定连接在滑动板13上。底座100形如一“T字型”结构，在底座100上设有贯穿的通孔110，伸缩部200贯穿通孔110，并在伸缩部200伸出通孔110的一端上套设有弹性件300，磁吸件400与伸缩部200伸出通孔110的另一端连接，在手术机器人的水平伸缩臂的滑动平台1上的磁吸板14与磁吸件400能够相吸，在伸缩部200伸出通孔110的一端上设置限位盖板500，限位盖板500用于限制弹性件300向上运动。

本实施例中，伸缩部200可以为一伸缩轴结构，伸缩轴穿过通孔110，伸缩轴能够在通孔110内活动。弹性件300为一弹簧结构，弹簧套设在伸缩轴伸出通孔110的端部上。弹簧顶部由限位盖板500进行限制。

磁吸件400可以为一电磁铁结构，设置在伸缩轴穿过通孔110的另一端上。磁吸件400上设有接线420，通过接线420与电源接通，使磁吸件400实现通电和断电。在滑动板13上设有能够使磁吸件400通过的贯穿孔，磁吸件400穿过滑动板13后，能够与磁吸板14在断电的情况下进行相吸。

进一步的，请参照图4，刹车组件11还包括：磁吸件背板600，磁吸件背板600上设有第一安装孔610，伸缩部200伸出通孔110的另一端上设有安装盘700，安装盘700上设有能穿过第一安装孔610，并将伸缩部200与磁吸件背板600进行连接固定的第一轴承件710。在其他的实施例中，第一轴承件710还可以是具有连接缩紧作用的锁紧螺栓。

本实施例中，在伸缩部200伸出通孔110的另一端上设置圆盘形状的安装盘700，安装盘700与磁吸件背板600之间通过轴承件连接固定，磁吸件背板600的结构可与安装盘700一致，均为圆盘形。当伸缩部200端部的安装盘700与磁吸件背板600的连接处相接处时，接触面积增大，从而使磁吸件背板600与伸缩部200连接固定更稳固。

进一步的，为了使磁吸件背板600与磁吸件400进行连接固定，通过在磁吸件400上设有第二安装孔410，磁吸件背板600上设有能穿过第二安装孔410，并将磁吸件400与磁吸件背板600进行连接固定的第二轴承件620。利用第二轴承件620将磁吸件400与磁吸件背板600连接固定。在其他的实施例中，第二轴承件620还可以是具有连接缩紧作用的锁紧螺栓。

可选的，在底座100上设置限位件120，限位件120为一贯穿底座100的限位柱结构，在磁吸件背板600上设置容纳限位件120，并且能够限制伸缩部200转动的限位槽800，限位槽800的形状与伸缩部200形状匹配。当刹车组件11进行断电制动时，由于伸缩部200受到通电滑行或断电制动发影响，会在通孔110内移动，通过设置限位件120，限位件120被限制在磁吸件背板600上的限位槽800内，可防止伸缩部200在通孔110内的自由旋转和晃动，从而影响制动效果。

进一步的，也可以在伸缩部200上设置容纳限位件120，并且能够限制伸缩部200转动的限位槽800。或者，在其他的实施例中，通过在磁吸件背板600和伸缩部200上均设置限位槽800，限位件120可以被限制在限位槽800内，避免了伸缩部200在通孔110内的自由旋转和晃动。

请继续参照图4，刹车组件11还包括：伸缩部连接座900，伸缩部连接座900包括：连接板910以及设于连接板910上的凸环920，连接板910上设有穿孔911，凸环920沿穿孔911向外延伸，凸环920能够伸入通孔110内，并使伸缩部200贯穿凸环920。

凸环920的外径要小于通孔110的内径，从而使凸环920能够伸入通孔110内，同时，伸缩部200的直径也应当小于穿孔911的直径，这样能够使伸缩部200沿着凸环920伸出。

连接板910与底座100连接。可选的，底座100上设有第三安装孔130，连接板910上设有第三轴承件912，第三轴承件912与第三安装孔130过盈配合。示例性的，在底座100上设置四个第三安装孔130，在连接板910上的对应位置处设置四个第三轴承件912，通过第三轴承件912与第三安装孔130过盈配合连接，防止刹车组件11在通电滑行或断电制动的状态下，伸缩部连接座900与底座100产生间隙，导致凸环920内的伸缩部200与通孔110产生间隙，左右移动。

在其他实施例中，连接板910也可以与底座100螺栓固定连接。

进一步的，刹车组件11还包括：弹性件底座1000，弹性件底座1000与伸缩部连接座900连接，弹性件300设置在弹性件底座1000和限位盖板500之间。弹性件底座1000与伸缩部连接座900顶部可采用螺栓连接或焊接进行固定，弹性件300则套设在位于弹性件底座1000和限位盖板500之间的伸缩部200上。

请参照图5，当刹车组件11断电时，磁吸件400的电磁力消失，磁吸件400由于自身的吸力与磁吸板14瞬时相吸，使刹车组件11与磁吸板14吸引固定到一起，刹车组件11无法滑动，从而实现刹车组件11的制动功能。在刹车组件11制动时，弹性件300处于弹性拉升状态，但是弹性件300的拉伸状态产生的牵引力远不及磁吸件400与磁吸板14之间的吸引力，因此弹性件300无法依靠自身弹性能将磁吸件400向上牵引，使磁吸件400与磁吸板14脱离吸引。

请参照图6，当刹车组件11通电时，磁吸件400产生的电磁力能够抵消磁吸件400与磁吸板14之间的永磁力，使刹车组件11的保持力被释放，此时，弹性件300由拉升状态恢复到原位，弹性件300牵引磁吸件400随着伸缩部200向上移动，从而使磁吸件400与磁吸板14脱离吸引。滑动驱动组件15驱动滑动板13在平台底座12上进行滑动，刹车组件11能够随着滑动板13一起在平台底座12上进行滑动。在刹车组件11滑动过程中，依靠弹性件300带动磁吸件400上移，使磁吸件400远离磁吸板14，减少磁吸件400和磁吸板14之间的摩擦。

本申请的刹车组件11能够克服现有技术中采用导轨钳制器不能在运动过程中进行制动，制动时对环境要求严苛、成本高等问题，利用断电磁吸原理实现制动功能，本申请的刹车组件11的结构更紧凑、制动力大、无回程差，设计巧妙；同时运行安全可靠，能够实现无旋转轴的刹车制动功能。

本申请还提供一种手术机器人，包括图1所示的水平伸缩臂的滑动平台1、基座、升降装置、旋转装置以及手术执行端。其中，升降装置设于基座上，水平伸缩臂的滑动平台1设于升降装置上，升降装置能够实现手术操作过程中高度调节，实现水平伸缩臂的滑动平台1的伸出和收回控制；旋转装置设于水平伸缩臂的滑动平台1，旋转装置能够实现手术操作过程中多方位、多自由度的调整，手术执行端与旋转装置连接。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种刹车组件，其特征在于，包括：

底座，与手术机器人的水平伸缩臂的滑动平台连接，所述底座上设有贯穿的通孔；

伸缩部，贯穿所述通孔，并在所述伸缩部伸出所述通孔的一端上套设有弹性件；

磁吸件，与所述伸缩部伸出所述通孔的另一端连接，在所述水平伸缩臂的滑动平台上还设有与所述磁吸件相吸的磁吸板；以及

限位盖板，设于所述伸缩部伸出所述通孔的一端上，用于限制所述弹性件向上运动。

2.根据权利要求1所述的刹车组件，其特征在于，所述刹车组件还包括：磁吸件背板，所述磁吸件背板上设有第一安装孔；

所述伸缩部伸出所述通孔的另一端上设有安装盘，所述安装盘上设有能穿过所述第一安装孔，并将所述伸缩部与所述磁吸件背板进行连接固定的第一轴承件。

3.根据权利要求2所述的刹车组件，其特征在于，所述磁吸件上设有第二安装孔，所述磁吸件背板上设有能穿过所述第二安装孔，并将所述磁吸件与所述磁吸件背板进行连接固定的第二轴承件。

4.根据权利要求2或3所述的刹车组件，其特征在于，所述底座上设有限位件；

所述磁吸件背板和/或所述伸缩部上设有容纳所述限位件，并且能够限制所述伸缩部转动的限位槽。

5.根据权利要求1所述的刹车组件，其特征在于，所述刹车组件还包括：伸缩部连接座，所述伸缩部连接座包括：连接板以及设于所述连接板上的凸环，所述连接板上设有穿孔，所述凸环沿所述穿孔向外延伸；

所述凸环能够伸入所述通孔内，并使所述伸缩部贯穿所述凸环；

所述连接板与所述底座连接。

6.根据权利要求5所述的刹车组件，其特征在于，所述底座上设有第三安装孔，所述连接板上设有第三轴承件，所述第三轴承件与所述第三安装孔过盈配合。

7.根据权利要求5或6所述的刹车组件，其特征在于，所述刹车组件还包括：弹性件底座，与所述伸缩部连接座连接，所述弹性件设置在所述弹性件底座和所述限位盖板之间。

8.一种水平伸缩臂的滑动平台，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的刹车组件、平台底座、滑动板以及磁吸板；

所述刹车组件设于所述滑动板上，所述磁吸板设于所述平台底座上；

所述刹车组件与所述磁吸板相吸时实现刹车制动。

9.根据权利要求8所述的水平伸缩臂的滑动平台，其特征在于，所述水平伸缩臂的滑动平台还包括：滑动驱动组件；

所述滑动驱动组件设于所述平台底座上，与所述滑动板连接，所述滑动驱动组件驱动所述滑动板在所述平台底座上进行滑动。

10.一种手术机器人，其特征在于，包括如权利要求8至9任一项所述的水平伸缩臂的滑动平台、基座、升降装置、旋转装置以及手术执行端；

所述升降装置设于所述基座上；

所述水平伸缩臂的滑动平台设于所述升降装置上；

所述旋转装置设于所述水平伸缩臂的滑动平台；

所述手术执行端与所述旋转装置连接。