CN117338409A - 一种手术机器人体外臂转动关节及手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械领域，公开了一种手术机器人体外臂转动关节及手术机器人，手术机器人体外臂转动关节包括：减速机壳体与第一臂体固定连接，波发生器与电机输出轴连接；减速机柔轮的内圈与波发生器连接，外圈与减速机刚轮的内圈啮合，减速机刚轮的外圈与减速机壳体固定连接；扭矩传感器分别与减速机柔轮和第二臂体固定连接；第一支撑轴承内圈与扭矩传感器连接，外圈与减速机壳体连接；第二支撑轴承转动连接第一臂体和第二臂体。本发明第一臂体和第二臂体之间的弯矩由第一支撑轴承和第二支撑轴承配合承担，增加转动关节的刚性；并将转动关节置于第一臂体和第二臂体的中间，以减小体积和降低重量，满足机器人在保持远心不动点的位置等使用需求。

Description

一种手术机器人体外臂转动关节及手术机器人

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤指一种手术机器人体外臂转动关节及手术机器人。

背景技术

随着外科医学的发展，手术机器人具有操作视野好及创口小术后恢复快等优势，目前正在被迅速的推广。

手术机器人是将器械或者内窥镜从患者固定的切口进入人体进行手术，出于安全因素的考虑一般体外臂都具有机械上的远心不动点，以降低术中器械姿态调整对切口的影响，因此要求体外臂在实现位置姿态调整功能的同时，也要具有更好的弯矩刚性来确保远心不动点的位置不发生较大的变化。体外臂壳体一般为定制的机加工件，其相比于转动关节具有更高的刚性，因此，在设计时主要需要考虑转动关节的刚性。

目前，市场上的转动关节主要针对工业协作机器人，这种转动关节的扭矩和弯矩具有对应的关系，转动关节的弯矩都不大，而医疗手术机器人要求转动关节具有较大的弯矩，因此，现有的转动关节无法较好的适配手术机器人的工况，且存在体积重量过大或者刚性不足等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种手术机器人体外臂转动关节及手术机器人，转动关节在同样扭矩的情况下可承受的弯矩更大。

本发明提供的技术方案如下：

一方面，提供一种手术机器人体外臂转动关节，包括转动连接的第一臂体和第二臂体；还包括：

电机，固定设置于所述第一臂体内，所述电机包括电机输出轴；

减速机，包括减速机壳体、波发生器、减速机刚轮和减速机柔轮，所述减速机壳体与所述第一臂体固定连接，所述波发生器与所述电机输出轴连接，所述减速机柔轮的内圈与所述波发生器连接，所述减速机刚轮的内圈与所述减速机柔轮的外圈啮合，所述减速机刚轮的外圈与所述减速机壳体固定连接；

扭矩传感器，分别与所述减速机柔轮和所述第二臂体固定连接；

第一支撑轴承，内圈与所述扭矩传感器连接，外圈与所述减速机壳体连接；

第二支撑轴承，转动连接所述第一臂体和所述第二臂体。

在一些实施方式中，所述第二臂体沿所述第一臂体的轴向设置于所述第一臂体的一端；

所述电机设置于所述第一臂体内；

所述减速机设置于所述第二臂体内；

所述第二支撑轴承的内圈与所述减速机壳体连接，外圈与所述第二臂体连接。

在一些实施方式中，还包括波形垫片，

所述第二臂体的内侧壁设有第一环形槽，所述减速机壳体的外侧壁设有第二环形槽，所述第二支撑轴承的外圈设置于所述第一环形槽内，所述第二支撑轴承的内圈设置于所述第二环形槽内；

所述波形垫片的两端分别设置于所述第一环形槽和所述第二环形槽内，且所述波形垫片的一面与所述第二支撑轴承外圈的端面抵接，另一侧与所述第二臂体的端面抵接。

在一些实施方式中，所述第二支撑轴承设置于所述第二臂体靠近所述第一臂体的一端。

在一些实施方式中，所述电机还包括电机壳体；

所述电机壳体与所述第一臂体分体设置且固定连接；或；

所述电机壳体与所述第一臂体一体设置。

在一些实施方式中，所述第二臂体的一端设有安装槽，所述第一臂体的一端设置于所述安装槽内；

所述电机和所述减速机均设置于所述第一臂体内；

所述第二支撑轴承设置于所述第一臂体远离所述第一支撑轴承的一端，所述第二支撑轴承的内圈与所述第一臂体连接，外圈与所述第二臂体连接。

在一些实施方式中，还包括制动器，所述制动器包括制动器支撑壳体、制动器主体、衔铁和制动器转盘，所述制动器支撑壳体与所述电机壳体连接，所述制动器主体与所述制动器支撑壳体连接，所述制动器转盘与所述电机输出轴固定连接，所述衔铁设置于所述制动器主体与所述制动器转盘之间；释放状态，所述制动器主体通电吸住所述衔铁，使所述衔铁与所述制动器转盘分离；制动状态，所述制动器主体断电释放所述衔铁，使所述衔铁抱紧所述制动器转盘。

在一些实施方式中，还包括制动器释放机构，所述制动器释放机构包括固定支撑件、压板和驱动组件，所述固定支撑件设置于所述制动器外且与所述电机壳体固定连接，所述压板设置于所述固定支撑件内且位于所述衔铁远离所述制动器主体的一侧，所述驱动组件与所述压板连接，驱动所述压板沿所述第一臂体的轴向移动，使所述衔铁与所述制动器转盘分离，所述制动器由制动状态变为释放状态。

在一些实施方式中，所述驱动组件包括导向支撑板、急停按钮、推杆和弧形连杆，所述导向支撑板与所述固定支撑件固定连接，所述导向支撑板上设有弧形导向孔，所述急停按钮设置于所述第一臂体外，所述推杆置于所述急停按钮内，所述弧形连杆的一端与所述推杆铰接，所述弧形连杆的另一端设有导向杆，所述导向杆穿过所述弧形导向孔且与所述压板固定连接，所述压板与所述固定支撑件螺纹连接，按压所述急停按钮时带动所述推杆沿所述第一臂体的径向移动，所述推杆沿所述第一臂体的径向移动带动所述压板沿所述第一臂体的周向旋转，使所述压板沿所述第一臂体的轴向移动。

在一些实施方式中，所述固定支撑件的侧壁沿所述第一臂体的轴向设有导向槽，所述压板的侧壁设有导向块；

所述驱动组件包括急停按钮、推杆、转动杆和连接杆，所述急停按钮设置于所述第一臂体外，所述推杆置于所述急停按钮内，所述转动杆与所述导向块铰接，所述连接杆与所述推杆固定连接且与所述转动杆铰接，按压所述急停按钮时带动所述推杆和所述连接杆沿所述第一臂体的径向移动，所述连接杆沿所述第一臂体的径向移动带动所述转动杆转动，所述转动杆转动带动所述导向块在所述导向槽内移动，使所述压板沿所述第一臂体的轴向移动。

在一些实施方式中，所述驱动组件还包括按钮支撑座，所述按钮支撑座设置于所述第一臂体，所述按钮支撑座内设有滑槽和与所述滑槽连通的卡槽，所述急停按钮的外侧壁设有卡接部，所述急停按钮活动设置于所述按钮支撑座内，所述卡接部位于所述滑槽内；所述制动器释放机构释放所述制动器时，所述卡接部位于所述卡槽内，以固定所述急停按钮。

在一些实施方式中，所述驱动组件还包括转动球，所述急停按钮内设有容纳槽，所述容纳槽的底面设有与所述转动球相适配的第一凹陷槽，所述推杆远离所述连接杆的一端设有与所述转动球相适配的第二凹陷槽，所述转动球和所述推杆分别活动设置于所述容纳槽内，且所述转动球的顶部位于所述第一凹陷槽内，所述转动球的底部位于所述第二凹陷槽内。

在一些实施方式中，还包括连接轴、绝对值编码器和增量式编码器，所述连接轴穿过所述电机输出轴和所述减速机并与所述扭矩传感器连接，所述绝对值编码器和所述增量式编码器分别与所述连接轴连接且位于体外臂转动关节的尾部。

在一些实施方式中，所述第一支撑轴承为交叉滚柱轴承，所述第二支撑轴承为深沟球轴承。

另一方面，还提供一种手术机器人，包括上述任一实施方式所述的手术机器人体外臂转动关节。

本发明的技术效果在于：第一臂体和第二臂体之间的弯矩由第一支撑轴承和第二支撑轴承配合承担，增加转动关节的刚性；使整个转动关节的刚性更大，转动关节在同样扭矩的情况下可承受的弯矩更大，可以满足手术过程中机械人在保持远心不动点的位置等需求，此外，将转动关节置于第一臂体和第二臂体的中间，可以减小体积和降低重量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本申请具体实施例一和二提供的一种手术机器人体外臂转动关节的结构示意图；

图2是本申请具体实施例一提供的一种手术机器人体外臂转动关节的剖面示意图；

图3是图2中A处放大图；

图4是本申请具体实施例提供的制动器释放机构的一种实施方式的结构示意图；

图5是本申请具体实施例提供的制动器释放机构的一种实施方式的剖面示意图；

图6是本申请具体实施例提供的制动器释放机构的另一种实施方式的结构示意图；

图7是本申请具体实施例提供的按钮支撑座的结构示意图；

图8是本申请具体实施例提供的与图7中的按钮支撑座配合使用的急停按钮的结构示意图；

图9是图7中按钮支撑座与图8中急停按钮装配后的剖面示意图；

图10是本申请具体实施例二提供的一种手术机器人体外臂转动关节的剖面示意图；

图11是本申请具体实施例三提供的一种手术机器人体外臂转动关节的结构示意图；

图12是本申请具体实施例三提供的一种手术机器人体外臂转动关节的剖面示意图；

图13是本申请具体实施例提供的一种手术机器人的结构示意图。

附图标号说明：

10、第一臂体；20、第二臂体；30、电机；31、电机输出轴；32、电机壳体；33、电机定子；34、电机转子；40、减速机；41、减速机壳体；42、波发生器；43、减速机刚轮；44、减速机柔轮；50、扭矩传感器；61、第一支撑轴承；62、第二支撑轴承；63、波形垫片；71、连接轴；72、增量式编码器；73、绝对值编码器；80、制动器；81、制动器支撑壳体；82、制动器主体；83、衔铁；84、制动器转盘；90、制动器释放机构；91、固定支撑件；911、导向槽；92、压板；921、导向块；93、驱动组件；931、导向支撑板；9311、弧形导向孔；932、急停按钮；9321、卡接部；933、推杆；934、弧形连杆；9341、导向杆；935、转动杆；936、连接杆；937、按钮支撑座；9371、滑槽；9372、卡槽；938、转动球；939、保护壳。

具体实施方式

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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请提供了一种手术机器人体外臂转动关节，包括第一臂体、第二臂体、电机、减速机、扭矩传感器、第一支撑轴承和第二支撑轴承，电机包括电机输出轴；减速机包括减速机壳体和减速机主体，减速机壳体与第一臂体固定连接，减速机主体的输入端与电机输出轴的输出端连接；扭矩传感器设置于减速机主体的输出端，且扭矩传感器与第二臂体连接；第一支撑轴承的内圈与扭矩传感器连接，外圈与减速机壳体连接；第二支撑轴承转动连接第一臂体和第二臂体。

本技术方案中，扭矩传感器与减速机壳体之间设置第一支撑轴承，第一臂体与第二臂体之间设置第二支撑轴承，通过设置的第一支撑轴承和第二支撑轴承可提高转动关节的弯矩刚性，使得转动关节在同样扭矩的情况下可承受的弯矩变大，以满足手术机器人的应用工况。

下面将结合附图对本申请的手术机器人体外臂转动关节进行详细描述。

实施例一

如图1和图2所示，手术机器人体外臂转动关节包括第一臂体10、第二臂体20、电机30、减速机40、扭矩传感器50、第一支撑轴承61和第二支撑轴承62。第二臂体20沿第一臂体10的轴向设置于第一臂体10的一端；电机30设置于第一臂体10内，电机30包括电机输出轴31；减速机40设置于第二臂体20内；减速机40包括减速机壳体41和减速机主体，减速机壳体41与第一臂体10固定连接，减速机主体的输入端与电机输出轴31的输出端连接；扭矩传感器50设置于减速机主体的输出端，且与第二臂体20连接；第一支撑轴承61的内圈与扭矩传感器50连接，外圈与减速机壳体41连接；第二支撑轴承62的内圈与减速机壳体41连接，外圈与第二臂体20连接。

具体的，电机30包括电机输出轴31、电机壳体32、电机定子33和电机转子34，电机壳体32与第一臂体10分体设置且电机壳体32与第一臂体10固定连接，电机定子33、电机转子34和电机输出轴31分别设置于电机壳体32内，电机输出轴31与电机转子34连接，电机工作时，电机转子34带动电机输出轴31一起转动。

减速机40为谐波减速机，减速机40包括减速机壳体41和减速机主体，减速机壳体41与电机壳体32固定连接，减速机主体包括波发生器42、减速机刚轮43和减速机柔轮44，波发生器42与电机输出轴31连接，减速机柔轮44的内圈与波发生器42连接，减速机刚轮43固定于减速机壳体41，减速机刚轮43的内圈与减速机柔轮44的外圈啮合。减速机40工作时，减速机刚轮43固定，由电机30带动波发生器42转动，减速机柔轮44作为从动轮输出转动，并带动负载运动。

扭矩传感器50与减速机柔轮44和第二臂体20固定连接，减速机柔轮44转动时带动扭矩传感器50和第二臂体20转动，实现第二臂体20相对第一臂体10转动。本实施例中，扭矩传感器50内置安装于第二臂体20内部与减速机柔轮44之间，可以减小扭矩传感器50受到的弯矩，降低对扭转方向信号的影响。

本实施例中，第一臂体10与转动关节后端的电机壳体32连接，第二臂体20与转动关节前端的输出法兰连接，相比于第一臂体10和第二臂体20均在转动关节前端连接的传统方案，这种方式可以充分利用第一臂体10和第二臂体20本身高度将转动关节放在臂体内部，可降低体外臂整体高度，体外臂整体高度约为传统方案的四分之三，以缩小整个转动关节的体积。第一臂体10和第二臂体20之间的弯矩由第一支撑轴承61和第二支撑轴承62配合承担，使整个转动关节的刚性更大，转动关节在同样扭矩的情况下可承受的弯矩更大，可以满足手术过程中对于远心不动点位置控制的需求。

优选地，第一支撑轴承61为交叉滚柱轴承，第二支撑轴承62为深沟球轴承。第二支撑轴承62设置于第二臂体20靠近第一臂体10的一端。第一臂体10与第二臂体20的连接处设置第二支撑轴承62，第二臂体20的前端设置第一支撑轴承61，以提高转动关节的整体刚性。

进一步地，还包括波形垫片63，第二臂体20的内侧壁设有第一环形槽，减速机壳体41的外侧壁设有第二环形槽，第二支撑轴承62的外圈设置于第一环形槽内，第二支撑轴承62的内圈设置于第二环形槽内；波形垫片63的两端分别设置于第一环形槽和第二环形槽内，且波形垫片63的一侧与第二支撑轴承62的端面抵接，另一侧与第二臂体20的端面抵接。波形垫片63的一侧面与第二支撑轴承62抵接，另一侧面与第二臂体20和减速机壳体41抵接，波形垫片63可对第二支撑轴承62进行预紧，以提升转动关节的弯矩刚性。

进一步地，手术机器人体外臂转动关节还包括连接轴71、增量式编码器72和绝对值编码器73，连接轴71穿过电机输出轴31和减速机40，绝对值编码器73和增量式编码器72设置于连接轴71的一端，扭矩传感器50与连接轴71的另一端连接。连接轴71与电机输出轴31固定连接，电机输出轴31转动时带动连接轴71转动，扭矩传感器50与连接轴71固定连接，连接轴71转动时带动扭矩传感器50转动。

进一步地，如图3所示，还包括制动器80，制动器80包括制动器支撑壳体81、制动器主体82、衔铁83和制动器转盘84，制动器支撑壳体81与电机壳体32连接，制动器主体82与制动器支撑壳体81连接，制动器转盘84与电机输出轴31固定连接，衔铁83设置于制动器主体82与制动器转盘84之间；释放状态，制动器主体82通电吸住衔铁83，使衔铁83与制动器转盘84分离；制动状态，制动器主体82断电释放衔铁83，使衔铁83抱紧制动器转盘84。制动器80处于释放状态时，衔铁83与制动器转盘84分离，电机输出轴31可正常转动，制动器80处于制动状态时，衔铁83抱紧制动器转盘84，制动器转盘84上设有摩擦片，通过衔铁83与制动器转盘84之间的摩擦力，使电机输出轴31处于制动状态无法转动。

优选地，还包括制动器释放机构90，如图3至图6所示，制动器释放机构90包括固定支撑件91、压板92和驱动组件93，固定支撑件91设置于制动器80外且与电机壳体32固定连接，压板92设置于固定支撑件91内且位于衔铁83远离制动器主体82的一侧，驱动组件93与压板92连接，驱动压板92沿第一臂体10的轴向移动，使衔铁83与制动器转盘84分离，制动器80由制动状态变为释放状态。

本实施例的体外臂转动关节应用于手术机器人，当在手术过程中有意外情况发生时需要机器人具有快速撤离的能力，因此，要求转动关节具有快速释放制动器并被推动的能力。

转动关节的制动器释放机构90包括固定支撑件91、压板92和驱动组件93，固定支撑件91为中空圆柱状，固定支撑件91的轴向与第一臂体10及电机输出轴31的轴向平行，压板92设置在固定支撑件91内，驱动组件93可驱动压板92沿第一臂体10的轴向移动。当手术中发生紧急情况需要强制转动关节时，驱动组件93驱动压板92沿第一臂体10的轴向移动，使衔铁83与制动器转盘84分离，制动器80由制动状态变为释放状态，通过施加一定的力即可推动转动关节转动，使手术机器人具有紧急情况下可以调整的能力。

其中，驱动组件93有多种实施方式，在一种实施方式中，如图4和图5所示，驱动组件93包括导向支撑板931、急停按钮932、推杆933和弧形连杆934，导向支撑板931与固定支撑件91固定连接，导向支撑板931上设有弧形导向孔9311，急停按钮932设置于第一臂体10外，急停按钮932外设有保护壳939，需要按压急停按钮932时可将保护壳939取下，推杆933置于急停按钮932内，弧形连杆934的一端与推杆933铰接，弧形连杆934的另一端设有导向杆9341，导向杆9341穿过弧形导向孔9311且与压板92固定连接，压板92与固定支撑件91螺纹连接，按压急停按钮932时带动推杆933沿第一臂体10的径向移动，推杆933沿第一臂体10的径向移动带动压板92沿第一臂体10的周向旋转，压板92与固定支撑件91螺纹连接，使压板92旋转的同时沿第一臂体10的轴向移动，压板92沿轴向移动时推动制动器80的衔铁83向制动器主体82移动，使衔铁83与制动器转盘84分离，此时，制动器80处于释放状态，转动关节可转动。

在另一种实施方式中，如图6所示，固定支撑件91的侧壁沿第一臂体10的轴向设有导向槽911，压板92的侧壁设有导向块921；驱动组件93包括急停按钮932、推杆933、转动杆935和连接杆936，急停按钮932设置于第一臂体10外，推杆933置于急停按钮932内，转动杆935与导向块921铰接，连接杆936与推杆933固定连接且与转动杆935铰接，按压急停按钮932时带动推杆933和连接杆936沿第一臂体10的径向移动，连接杆936沿第一臂体10的径向移动带动转动杆935转动，转动杆935转动带动导向块921在导向槽911内移动，使压板92沿第一臂体10的轴向移动。

为提高压板92沿轴向移动的稳定性，导向槽911、导向块921和转动杆935的数量分别为两个，两个导向槽911对称设置于固定支撑件91的两侧，每个导向槽911内设有一个导向块921，每个导向块921上连接有一个转动杆935，连接杆936的中部与推杆933铰接，连接杆936的两端分别与一个转动杆935铰接，按压急停按钮932推动推杆933向第一臂体10的径向移动，推杆933带动连接杆936运动，连接杆936与转动杆935铰接，通过转动杆935带动导向块921和压板92沿固定支撑件91的轴向移动，压板92推动衔铁83向制动器主体82方向移动，使衔铁83与制动器转盘84分离，此时，制动器处于释放状态，即可通过施加一定的力推动转动关节转动。

优选地，本实施方式中，如图6至图8所示，驱动组件93还包括按钮支撑座937，按钮支撑座937设置于第一臂体10，按钮支撑座937内设有滑槽9371和与滑槽9371连通的卡槽9372，急停按钮932的外侧壁设有卡接部9321，急停按钮932活动设置于按钮支撑座937内，卡接部9321位于滑槽9371内，以使急停按钮932可以正常移动；制动器释放机构90释放制动器80时，按压急停按钮932，急停按钮932沿第一臂体10的径向移动，卡接部9321沿滑槽9371移动，移动到位后旋转急停按钮932，使卡接部9321位于卡槽9372内，急停按钮932被固定，以将制动器80维持在释放状态。按钮支撑座937内还可设置复位弹簧，旋转急停按钮932使卡接部9321位于滑槽9371内时，在复位弹簧的作用下可使急停按钮932向上移动并复位。

如图9所示，驱动组件93还包括转动球938，急停按钮932内设有容纳槽，容纳槽的底面设有与转动球938相适配的第一凹陷槽，推杆933远离连接杆936的一端设有与转动球938相适配的第二凹陷槽，转动球938和推杆933分别活动设置于容纳槽内，且转动球938的顶部位于第一凹陷槽内，转动球938的底部位于第二凹陷槽内。旋转急停按钮932时，推杆933不随急停按钮932一起转动，急停按钮932与推杆933之间存在相对转动，为降低急停按钮932转动时与推杆933之间的摩擦力，推杆933顶部设置转动球938，急停按钮932与推杆933之间滚动摩擦，以使急停按钮932可以顺利旋转，便于操作。

实施例二

图10为本申请实施例二提供的一种手术机器人体外臂转动关节的剖面示意图。本实施例与实施例一的区别在于，本实施例的电机壳体集成在第一臂体10中，电机30可选用结构尺寸更小的电机，本实施例的其它结构均与实施例一相同，且相同之处不再进行赘述。本实施例的这种方案可以减少零件数量、缩小转动关节体积，并减轻重量，本实施例的转动关节相比于传统关节，重量可降低百分之二十至三十。本实施例可应用于与实施例一弯矩接近而扭矩更小的关节处，例如，应用于体外臂相对末端力臂较长，通过减轻质量的方式降低前一关节的载荷进而提高体外臂整体的弯矩刚性。

实施例三

图11和图12为本申请实施例二提供的一种手术机器人体外臂转动关节的示意图。本实施例与实施例一的区别在于，第一臂体10与第二臂体20的连接方式不同，本实施例的其它结构与实施例一相同，且相同之处不再进行赘述。本实施例中，第二臂体20的一端设有安装槽，第一臂体10的一端设置于安装槽内；电机30、减速机40和制动器80均设置于第一臂体10内；第二支撑轴承62设置于第一臂体10远离第一支撑轴承61的一端，第二支撑轴承62的内圈与第一臂体10连接，外圈与第二臂体20连接。本实施例的转动关节一般应用于水平布置关节的位置，并在转动关节末端通过第二支撑轴承62辅助支撑第一臂体10以提高刚性。

实施例四

一种手术机器人，如图13所示，其包括上述实施例所述的手术机器人体外臂转动关节，手术机器人的构型对于转动关节的体积尺寸、质量及刚性等均有一定的要求，上述实施例的体外臂转动关节可以适用但是不局限于图13所示的手术机器人构型，其还可适用于其它构型的手术机器人。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种手术机器人体外臂转动关节，包括转动连接的第一臂体和第二臂体，其特征在于，还包括：

电机，固定设置于所述第一臂体内，所述电机包括电机输出轴；

减速机，包括减速机壳体、波发生器、减速机刚轮和减速机柔轮，所述减速机壳体与所述第一臂体固定连接，所述波发生器与所述电机输出轴连接，所述减速机柔轮的内圈与所述波发生器连接，所述减速机刚轮的内圈与所述减速机柔轮的外圈啮合，所述减速机刚轮的外圈与所述减速机壳体固定连接；

扭矩传感器，分别与所述减速机柔轮和所述第二臂体固定连接；

第一支撑轴承，内圈与所述扭矩传感器连接，外圈与所述减速机壳体连接；

第二支撑轴承，转动连接所述第一臂体和所述第二臂体。

2.根据权利要求1所述的一种手术机器人体外臂转动关节，其特征在于，

所述第二臂体沿所述第一臂体的轴向设置于所述第一臂体的一端；

所述电机设置于所述第一臂体内；

所述减速机设置于所述第二臂体内；

所述第二支撑轴承的内圈与所述减速机壳体连接，外圈与所述第二臂体连接。

3.根据权利要求2所述的一种手术机器人体外臂转动关节，其特征在于，

还包括波形垫片，

所述第二臂体的内侧壁设有第一环形槽，所述减速机壳体的外侧壁设有第二环形槽，所述第二支撑轴承的外圈设置于所述第一环形槽内，所述第二支撑轴承的内圈设置于所述第二环形槽内；

所述波形垫片设置于所述第一环形槽内，且所述波形垫片的一侧与所述第二支撑轴承外圈的端面抵接，另一侧与所述第二臂体的端面抵接。

4.根据权利要求2所述的一种手术机器人体外臂转动关节，其特征在于，所述第二支撑轴承设置于所述第二臂体靠近所述第一臂体的一端。

5.根据权利要求2所述的一种手术机器人体外臂转动关节，其特征在于，

所述电机还包括电机壳体；

所述电机壳体与所述第一臂体分体设置且固定连接；或；

所述电机壳体与所述第一臂体一体设置。

6.根据权利要求1所述的一种手术机器人体外臂转动关节，其特征在于，

所述第二臂体的一端设有安装槽，所述第一臂体的一端设置于所述安装槽内；

所述电机和所述减速机均设置于所述第一臂体内；

所述第二支撑轴承设置于所述第一臂体远离所述第一支撑轴承的一端，所述第二支撑轴承的内圈与所述第一臂体连接，外圈与所述第二臂体连接。

7.根据权利要求2或6所述的一种手术机器人体外臂转动关节，其特征在于，

还包括制动器，所述制动器包括制动器支撑壳体、制动器主体、衔铁和制动器转盘，所述制动器支撑壳体与所述电机壳体连接，所述制动器主体与所述制动器支撑壳体连接，所述制动器转盘与所述电机输出轴固定连接，所述衔铁设置于所述制动器主体与所述制动器转盘之间；释放状态，所述制动器主体通电吸住所述衔铁，使所述衔铁与所述制动器转盘分离；制动状态，所述制动器主体断电释放所述衔铁，使所述衔铁抱紧所述制动器转盘。

8.根据权利要求7所述的一种手术机器人体外臂转动关节，其特征在于，

还包括制动器释放机构，所述制动器释放机构包括固定支撑件、压板和驱动组件，所述固定支撑件设置于所述制动器外且与所述电机壳体固定连接，所述压板设置于所述固定支撑件内且位于所述衔铁远离所述制动器主体的一侧，所述驱动组件与所述压板连接，驱动所述压板沿所述第一臂体的轴向移动，使所述衔铁与所述制动器转盘分离，所述制动器由制动状态变为释放状态。

9.根据权利要求8所述的一种手术机器人体外臂转动关节，其特征在于，

所述驱动组件包括导向支撑板、急停按钮、推杆和弧形连杆，所述导向支撑板与所述固定支撑件固定连接，所述导向支撑板上设有弧形导向孔，所述急停按钮设置于所述第一臂体外，所述推杆置于所述急停按钮内，所述弧形连杆的一端与所述推杆铰接，所述弧形连杆的另一端设有导向杆，所述导向杆穿过所述弧形导向孔且与所述压板固定连接，所述压板与所述固定支撑件螺纹连接，按压所述急停按钮时带动所述推杆沿所述第一臂体的径向移动，所述推杆沿所述第一臂体的径向移动带动所述压板沿所述第一臂体的周向旋转，使所述压板沿所述第一臂体的轴向移动。

10.根据权利要求8所述的一种手术机器人体外臂转动关节，其特征在于，

所述固定支撑件的侧壁沿所述第一臂体的轴向设有导向槽，所述压板的侧壁设有导向块；

所述驱动组件包括急停按钮、推杆、转动杆和连接杆，所述急停按钮设置于所述第一臂体外，所述推杆置于所述急停按钮内，所述转动杆与所述导向块铰接，所述连接杆与所述推杆固定连接且与所述转动杆铰接，按压所述急停按钮时带动所述推杆和所述连接杆沿所述第一臂体的径向移动，所述连接杆沿所述第一臂体的径向移动带动所述转动杆转动，所述转动杆转动带动所述导向块在所述导向槽内移动，使所述压板沿所述第一臂体的轴向移动。

11.根据权利要求10所述的一种手术机器人体外臂转动关节，其特征在于，

所述驱动组件还包括按钮支撑座，所述按钮支撑座设置于所述第一臂体，所述按钮支撑座内设有滑槽和与所述滑槽连通的卡槽，所述急停按钮的外侧壁设有卡接部，所述急停按钮活动设置于所述按钮支撑座内，所述卡接部位于所述滑槽内；所述制动器释放机构释放所述制动器时，所述卡接部位于所述卡槽内，以固定所述急停按钮。

12.根据权利要求11所述的一种手术机器人体外臂转动关节，其特征在于，

所述驱动组件还包括转动球，所述急停按钮内设有容纳槽，所述容纳槽的底面设有与所述转动球相适配的第一凹陷槽，所述推杆远离所述连接杆的一端设有与所述转动球相适配的第二凹陷槽，所述转动球和所述推杆分别活动设置于所述容纳槽内，且所述转动球的顶部位于所述第一凹陷槽内，所述转动球的底部位于所述第二凹陷槽内。

13.根据权利要求1所述的一种手术机器人体外臂转动关节，其特征在于，

还包括连接轴、绝对值编码器和增量式编码器，所述连接轴穿过所述电机输出轴和所述减速机并与所述扭矩传感器连接，所述绝对值编码器和所述增量式编码器分别与所述连接轴连接且位于体外臂转动关节的尾部。

14.根据权利要求1所述的一种手术机器人体外臂转动关节，其特征在于，

所述第一支撑轴承为交叉滚柱轴承，所述第二支撑轴承为深沟球轴承。

15.一种手术机器人，其特征在于，包括权利要求1-14任一项所述的手术机器人体外臂转动关节。