CN117503374A - 手术机器人的把持机械臂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种手术机器人的把持机械臂，其包括：导轨夹持装置，导轨夹持装置具有夹持端，用于夹持于病床导轨上；支撑装置，支撑装置的一端与导轨夹持装置连接；大臂装置，大臂装置的一端与支撑装置的另一端可转动连接；提升臂装置，提升臂装置的一端与大臂装置的另一端可转动连接，且提升臂装置的另一端相对于提升臂装置的一端能够做提升运动；角度调节装置，角度调节装置设于提升臂装置的另一端，角度调节装置能够绕自身转动中心旋转，利用机器臂技术进行血管介入手术，以代替医生手动操作来实现血管介入手术，实现了机器人的精确定位和灵活规划，从而提高了手术的精度和稳定性，还提高了医护工作者的手术安全性。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种手术机器人的把持机械臂。
背景技术
血管介入手术是指医生在数字减影血管造影成像(简称：DSA)系统的导引下， 操控导管、导丝等介入器械在人体血管内运动，将其递送到指定的血管部位，然后对病灶进行相关治疗，达到栓塞畸形血管、溶解血栓、扩张狭窄血管等目的；与传统手术相比，本方法无需开刀，具有出血少、创伤小、并发症少、安全可靠、术后恢复快等优点。
目前，血管介入手术存在以下问题：
（1）医生始终在高强度射线环境下工作，长期操作对身体损害很大；
（2）手术操作可控性差，时间长，医生疲劳和人手操作不稳定等因素会直接影响手术质量；
（3）手术操作复杂，技巧性强，风险性高。
针对上述问题，如何将机器臂技术引入到血管介入手术中，在机器人辅助下通过主从遥操作方式以代替医生手动操作来实现血管介入手术是亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种手术机器人的把持机械臂，用以解决现有技术中医生在数字减影血管造影成像系统的导引下进行手术存在的医生受到长时间辐射，手术操作可控性差，操作复杂，风险高的缺陷，利用机器臂技术进行血管介入手术，实现了机器人的精确定位和灵活规划，从而提高了手术的精度和稳定性。
本发明提供一种手术机器人的把持机械臂，包括：
导轨夹持装置，所述导轨夹持装置具有夹持端，用于夹持于病床导轨上；
支撑装置，所述支撑装置的一端与所述导轨夹持装置连接；
大臂装置，所述大臂装置的一端与所述支撑装置的另一端可转动连接；
提升臂装置，所述提升臂装置的一端与所述大臂装置的另一端可转动连接，且所述提升臂装置的另一端相对于所述提升臂装置的一端能够做提升运动；
角度调节装置，所述角度调节装置设于所述提升臂装置的另一端，所述角度调节装置能够绕自身转动中心旋转。
根据本发明提供的一种手术机器人的把持机械臂，所述导轨夹持装置包括：
第一安装板，所述第一安装板上设有安装孔；
挡板，所述挡板与所述第一安装板相对设置；
弹性件，所述弹性件的一端设于所述第一安装板上；
压紧板，所述压紧板活动地设于所述安装孔，所述压紧板与所述弹性件的另一端连接；
第一锁紧单元，所述第一锁紧单元与所述压紧板连接用于带动所述压紧板克服所述弹性件的弹性力远离或靠近所述第一安装板，以使所述挡板与所述压紧板在水平方向上松开或夹紧于病床导轨上。
根据本发明提供的一种手术机器人的把持机械臂，所述导轨夹持装置还包括：
第二安装板，所述第二安装板与所述第一安装板沿高度活动连接；
第二锁紧单元，所述第二锁紧单元的一端与所述第一安装板连接，所述第二锁紧单元的另一端与所述第二安装板连接，用于带动所述第二安装板远离或靠近所述第一安装板，以使所述第二安装板与所述第一安装板在竖直方向上松开或夹紧病床导轨。
根据本发明提供的一种手术机器人的把持机械臂，所述支撑装置包括：
支撑立柱，所述支撑立柱的一端与所述导轨夹持装置连接，所述支撑立柱的另一端与所述大臂装置可转动连接；
支撑脚，所述支撑脚设于所述支撑立柱的一端；
滚轮，所述滚轮可转动地设于所述支撑脚的远离所述支撑立柱的一端。
根据本发明提供的一种手术机器人的把持机械臂，所述大臂装置包括：
支撑梁；
第一转动机构，所述第一转动机构设于所述支撑梁的一端，并与所述支撑装置可转动连接；
第一限位机构，所述第一限位机构设于所述第一转动机构上，用于限定所述第一转动机构的转动；
第二转动机构，所述第二转动机构设于所述支撑梁的另一端，并与所述提升臂装置可转动连接；
第二限位机构，所述第二限位机构设于所述第二转动机构上，用于限定所述第二转动机构的转动。
根据本发明提供的一种手术机器人的把持机械臂，所述第一转动机构包括：
第一制动器；
第一支撑结构件，所述第一支撑结构件与所述支撑梁连接；
第一轴承件，所述第一轴承件的一侧与所述第一支撑结构件连接；
第一转轴，所述第一转轴与所述第一轴承件的另一侧连接，且所述第一转轴的一端与所述第一制动器连接，所述第一转轴的另一端与所述支撑装置连接。
根据本发明提供的一种手术机器人的把持机械臂，所述第二转动机构包括：
第二支撑结构件，所述第二支撑结构件与所述支撑梁连接；
第二制动器，所述第二制动器设于所述第二支撑结构件上；
第二轴承件，所述第二轴承件的一侧与所述第二支撑结构件连接；
第二转轴，所述第二转轴与所述第二轴承件的另一侧连接，且所述第二转轴与所述第二制动器连接，所述第二转轴的端部与所述提升臂装置连接。
根据本发明提供的一种手术机器人的把持机械臂，所述提升臂装置包括：
第一连接座，所述第一连接座与所述大臂装置连接；
第二连接座，所述第二连接座与所述角度调节装置连接；
连杆机构，所述连杆机构的一端与所述第一连接座铰接，所述连杆机构的另一端与所述第二连接座铰接；
支撑机构，所述支撑机构连接在所述第一连接座和所述第二连接座之间，用于平衡所述角度调节装置和所搭载模块的重力。
根据本发明提供的一种手术机器人的把持机械臂，所述角度调节装置包括：
旋转关节臂，所述旋转关节臂与所述提升臂装置连接；
限位座，所述限位座固定在所述旋转关节臂上，且在所述限位座沿周向方向上形成有多个限位槽；
第一安装座；
第二安装座，所述第二安装座与所述第一安装座连接，并能够与所述第一安装座同步转动；
多个弹性顶丝，多个所述弹性顶丝固定在所述第二安装座上并沿所述第二安装座的周向排列，所述弹性顶丝用于与所述限位槽限位配合，并能够在多个所述限位槽中切换位置。
根据本发明提供的一种手术机器人的把持机械臂，所述角度调节装置还包括：
拐弯结构件；
定位卡座，所述定位卡座固定在所述拐弯结构件的一端，所述定位卡座上形成有定位孔；
定位卡销，所述定位卡销的一端与所述定位孔插接配合，所述旋转关节臂与所述定位卡销的另一端固定连接，所述定位卡销的远离所述旋转关节臂的一端沿周向交替设置有凹槽结构和凸台结构；
卡接锁紧件，所述卡接锁紧件转动地设置在所述拐弯结构件与所述定位卡座之间，所述卡接锁紧件靠近所述定位卡销的一端设有咬合部，所述咬合部能够沿所述定位卡销的轴向插入所述凹槽结构中并绕所述定位卡销轴向旋转以使所述咬合部与所述凸台结构卡接配合。
本发明提供的一种手术机器人的把持机械臂，其包括：导轨夹持装置、支撑装置、大臂装置、提升臂装置和角度调节装置；通过导轨夹持装置将整个装置夹持在病床导轨上，利用支撑装置安装大臂装置、提升臂装置和角度调节装置，通过大臂装置调节提升臂装置和角度调节装置在水平方向的转动角度，通过提升臂装置调节角度调节装置的提升高度，通过角度调节装置的自身旋转来调节其末端搭载模块的旋转角度。本发明提供的一种手术机器人的把持机械臂，利用机器臂技术进行血管介入手术，以代替医生手动操作来实现血管介入手术，实现了机器人的精确定位和灵活规划，从而提高了手术的精度和稳定性，还减少了医生受到的辐射，提高医护工作者的手术安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
图1是本发明其中一个实施例中提供的手术机器人的把持机械臂的结构示意图；
图2是本发明其中一个实施例中提供的导轨夹持装置的爆炸图；
图3是本发明其中一个实施例中提供的导轨夹持装置的另一视角的爆炸图；
图4是本发明其中另一个实施例中提供的导轨夹持装置的爆炸图；
图5是本发明其中另一个实施例中提供的导轨夹持装置的剖面图；
图6是本发明其中一个实施例中提供的支撑装置的结构示意图；
图7是本发明其中一个实施例中提供的大臂装置的水平结构示意图；
图8是本发明其中一个实施例中提供的大臂装置的俯视结构示意图；
图9是图7中A-A的剖面图；
图10是图8中B-B的剖面图；
图11是本发明其中一个实施例中提供的提升臂装置的水平结构示意图；
图12是图11中C-C的剖面图；
图13是本发明其中一个实施例中提供的提升臂装置在其中一个极限位置时的结构示意图
图14是本发明其中一个实施例中提供的提升臂装置在其中另一个极限位置时的结构示意图；
图15是本发明其中一个实施例中提供的角度调节装置的爆炸图；
图16是本发明其中一个实施例中提供的角度调节装置的剖面图；
图17是本发明其中一个实施例中提供的定位卡销的结构示意图；
图18是本发明其中一个实施例中提供的卡接锁紧件的结构示意图。
附图标记：
1：导轨夹持装置；2：支撑装置；3：大臂装置；4：提升臂装置；5：角度调节装置；
1.1：上L型板；1.2：下L型板；1.3：第二挡板；1.4：第二圆柱螺旋弹簧；1.5：润滑套；1.6：长压杆螺钉；1.7：短压杆螺钉；1.8：第二凸轮从动轴承；1.9：导向销；1.10：第二压紧板；1.11：润滑衬套；1.12：圆形挡圈；1.13：第二橡胶垫；
1-2.1：C型板；1-2.2：第一挡板；1-2.3：第一圆柱螺旋弹簧；1-2.4：第一橡胶垫；1-2.5：第一压紧板；1-2.6：偏心压紧手柄；1-2.7：压紧导向销钉；1-2.8：第一凸轮从动轴承；
2.1：支撑立柱；2.2：支撑脚；2.3：滚轮；2.4：支撑轴座；
3.1：第一转动机构；3.2：第二转动机构；3.3：第一限位机构；3.4：第二限位机构；3.5：支撑梁；
3.1.1：第一制动器；3.1.2：第一支撑结构件；3.1.3：第一减速器；3.1.4：第一轴承；3.1.5：第一轴承挡盖；3.1.6：第一制动转轴；3.1.7：减速机输出结构件；3.1.8：第二轴承；3.1.9：第一固定法兰；3.1.10：第一挡圈；3.1.11：第二轴承挡盖；3.1.12：第二挡圈；3.5.1：支撑梁的第一关节部分；
3.2.1：固定轴；3.2.2：第二固定法兰；3.2.3：第三挡圈；3.2.4：第三轴承；3.2.5：第四挡圈；3.2.6：第二制动器；3.2.7：第二支撑结构件；3.2.8：第四轴承；3.2.9：轴套；3.2.10：第五挡圈；3.2.11：第二制动转轴；3.2.12：第六挡圈；3.2.13：第七挡圈；3.2.14：第二减速器；3.5.2：支撑梁的第二关节部分；
4.1：固定件；4.2：支撑件；4.3：气弹簧；4.4：角度调节座；4.5：上连杆；4.6：下连杆；4.7：第二连接座；4.8：连杆销轴；4.9：气弹簧销轴；4.10：滑套；4.11：防滑片；
5.1：拐弯结构件；5.2：限位块；5.3：锁紧衬套；5.4：卡接锁紧件；5.4.1：咬合部；5.5：锁紧螺钉；5.6：定位卡座；5.7：定位卡销；5.7.1：凹槽结构；5.7.2：凸台结构；5.8：旋转关节臂；5.9：轴承；5.10：挡圈；5.11：限位座；5.12：弹性顶丝；5.13：挡片；5.14：第二安装座；5.15：旋转轴；5.16：调节卡座；5.17：第一安装座；5.18：手转螺丝。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，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。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
下面结合图1-图18描述本发明的一种手术机器人的把持机械臂。该手术机器人的把持机械臂包括：导轨夹持装置1、支撑装置2、大臂装置3、提升臂装置4和角度调节装置5等。
其中，导轨夹持装置1具有夹持端，用于夹持于病床导轨上；支撑装置2的一端与导轨夹持装置1连接；大臂装置3的一端与支撑装置2的另一端通过关节一可转动连接；提升臂装置4的一端与大臂装置3的另一端通过关节二可转动连接，且提升臂装置4的另一端相对于提升臂装置的一端能够做提升运动；角度调节装置5通过关节三可转动地设置于提升臂装置的另一端，角度调节装置5能够绕自身转动中心旋转，角度调节装置5具有递送端，用于安装递送装置。
具体来说，导轨夹持装置1作为本发明手术机器人的把持机械臂的定位装置，其主要作用是固定支撑装置2和将机械臂整体夹持固定在医院手术病床的侧面导轨上。支撑装置2沿高度方向延伸，其主要作用是将导轨夹持装置1与支撑装置2连接起来，并支撑提升臂装置4、角度调节装置5以及递送装置的重量。大臂装置3沿水平方向延伸，其主要作用是将支撑装置2与提升臂装置4连接起来，并实现转动连接。提升臂装置4的一端相对于另一端可做提升运动，其主要作用是连接大臂装置3和角度调节装置5，并为递送端提供上下位置调节的功能；角度调节装置5自身具有旋转功能，其主要作用是为递送端提供角度调节的功能，递送装置随之旋转；角度调节装置5的递送端是本机械臂默认末端搭载模块，但本发明的手术机器人的把持机械臂不局限于搭载此模块。
本发明提供的一种手术机器人的把持机械臂，其包括：导轨夹持装置1、支撑装置2、大臂装置3、提升臂装置4和角度调节装置5；通过导轨夹持装置1将整个装置夹持在病床导轨上，利用支撑装置2安装大臂装置3、提升臂装置4和角度调节装置5，通过大臂装置3调节提升臂装置4和角度调节装置5在水平方向的转动角度，通过提升臂装置4调节角度调节装置5的提升高度，通过角度调节装置5的自身旋转来调节其末端搭载模块的旋转角度。本发明提供的一种手术机器人的把持机械臂，利用机器臂技术进行血管介入手术，以代替医生手动操作来实现血管介入手术，实现了机器人的精确定位和灵活规划，从而提高了手术的精度和稳定性，还减少了医生受到的辐射，提高医护工作者的手术安全性。
在本发明的其中一个实施例中，导轨夹持装置1包括：第一安装板、挡板、弹性件、压紧板和第一锁紧单元。其中，第一安装板上设有安装孔；挡板与第一安装板相对设置；弹性件的一端设于第一安装板上；压紧板活动地设于安装孔，压紧板与弹性件的另一端连接；第一锁紧单元与压紧板连接用于带动压紧板克服弹性件的弹性力远离或靠近第一安装板，以使挡板与压紧板在水平方向上松开或夹紧于病床导轨上。在本实施例中，是通过第一锁紧单元对压紧板的压紧或松开控制，使其能够在克服弹性件的弹性力的情况下，向挡板的方向进行水平移动，从而通过压紧板和挡板的配合，实现其夹紧在病床导轨；当第一锁紧单元对压紧板松开时，通过弹性件的弹性力，压紧板向远离挡板的方向移动，实现自动回位。
具体来说，如图2和图3所示，该第一安装板为C型板1-2.1，C型板1-2.1其构造有两排安装槽，每排安装槽中对应设置多个孔位，用于安装多组第一凸轮从动轴承1-2.8，第一凸轮从动轴承1-2.8主要作用是用来贴合、支撑病床导轨上下面，为整个机械臂提供部分支撑力；挡板包括沿高度方向上下设置的第一挡板1-2.2，分别对应安装到C型板1-2.1上，其用于挡在病床导轨的侧面；弹性件采用四个第一圆柱螺旋弹簧1-2.3，安装在C型板1-2.1上靠近安装孔的端面上，为压紧板提供回弹力；利用压紧导向销钉1-2.7依次穿过C型板1-2.1、第一圆柱螺旋弹簧1-2.3并贴合在压紧板的端面上，并利用螺钉固定，对压紧板的压紧方向进行限位；压紧板在本实施例中命名为第一压紧板1-2.5，第一压紧板1-2.5通过四个第一圆柱螺旋弹簧1-2.3与安装孔的端面进行连接，第一压紧板1-2.5靠近第一挡板1-2.2的一侧设置有第一橡胶垫1-2.4，用来缓冲压紧时的压紧力；第一锁紧单元采用偏心压紧手柄1-2.6，其通过螺钉固定在C型板1-2.1的对应位置处，通过其凸轮圆柱面压紧第一压紧板1-2.5的对应面实现压紧病床导轨外侧面，可通过操纵偏心压紧手柄1-2.6来实现压紧板的压紧或松开；在C型板1-2.1端部设置磁铁安装槽，该磁铁安装槽安装有大吸力磁铁用来吸合固定锁紧导轨后的偏心压紧手柄1-2.6，偏心压紧手柄1-2.6为铁制工件。
在本发明的其中一个实施例中，导轨夹持装置1还包括：第二安装板和第二锁紧单元。其中，第二安装板与第一安装板沿高度活动连接；第二锁紧单元的一端与第一安装板连接，第二锁紧单元的另一端与第二安装板连接，用于带动第二安装板远离或靠近第一安装板，以使第二安装板与第一安装板在竖直方向上松开或夹紧病床导轨。在本实施例中，是在上述实施例的基础上，在导轨夹持装置1新增了第二安装板，通过第二锁紧单元对第二安装板在竖直方向上的控制，使其能够在竖直方向上靠近或远离第一安装板，从而实现在竖直方向上对病床导轨的夹紧。当然，该夹紧作用实际上是通过第一安装板和第二安装板上安装的凸轮从动轴承与导轨的滚动配合，实现支撑和夹紧作用的。
具体来说，如图4和图5所示，该实施例中的第一安装板为上L型板1.1，第二安装板为下L型板1.2，挡板包括沿高度方向上下设置的第二挡板1.3，分别与上L型板1.1和下L型板1.2对应设置，在其上分别设置了多组第二凸轮从动轴承1.8，在本实施例中上L型板1.1上设有供第一锁紧单元穿过的通孔，第一锁紧单元采用长压杆螺钉1.6，其与上述实施例中的偏心压紧手柄1-2.6的功能类似，弹性件采用一个第二圆柱螺旋弹簧1.4，压紧板命名为第二压紧板1.10，为长压杆螺钉1.6提供回复力，长压杆螺钉1.6通过润滑套1.5与第二圆柱螺旋弹簧1.4连接。长压杆螺钉1.6的端部穿过第二压紧板1.10通过圆形挡圈1.12与第二橡胶垫1.13连接，通过四个导向销1.9和润滑衬套1.11将第二压紧板1.10和第二橡胶垫1.13可滑动地安装到上L型板1.1上，用于限定第二压紧板1.10的压紧方向。进一步地，第二锁紧单元采用两个短压杆螺钉1.7，安装在上L型板1.1和下L型板1.2的两端，保证下L型板1.2两端在竖直方向调整的均匀，两个短压杆螺钉1.7沿竖直方向穿过下L型板1.2，并与上L型板1.1连接，通过操纵短压杆螺钉1.7调节下L型板1.2与上L型板1.1之间的距离，从而在竖直方向上夹紧于病床导轨。优选地，第一安装板和第二安装板分别构造有相互适配的凹槽结构和凸台结构，通过凹槽结构和凸台结构实现二者的滑动配合。
在本发明的其中一个实施例中，如图6所示，支撑装置2包括：支撑立柱2.1、支撑脚2.2和滚轮2.3。其中，支撑立柱2.1的一端与导轨夹持装置1连接，支撑立柱2.1的另一端与大臂装置3可转动连接；支撑脚2.2设于支撑立柱2.1的一端；滚轮2.3可转动地设于支撑脚2.2的远离支撑立柱2.1的一端。具体来说，支撑脚2.2与支撑立柱2.1垂直设置，其由螺钉固定在支撑立柱2.1的对应位置，并在连接处设计长孔方便上下可调；每个滚轮2.3通过2个支撑轴座2.4安装在支撑脚2.2的末端处，主要功能是用来贴合医院病床上平面、支撑机械臂整体使其可以沿导轨方向滑动调节位置。
在本发明的其中一个实施例中，如图7和图8所示，大臂装置3包括：支撑梁3.5、第一转动机构3.1、第一限位机构3.3、第二转动机构3.2和第二限位机构3.4。其中，第一转动机构3.1设于支撑梁3.5的一端，并与支撑装置2可转动连接；第一限位机构3.3设于第一转动机构3.1上，用于限定第一转动机构3.1的转动；第二转动机构3.2设于支撑梁3.5的另一端，并与提升臂装置4可转动连接；第二限位机构3.4设于第二转动机构3.2上，用于限定第二转动机构3.2的转动。具体来说，支撑梁3.5作为大臂装置3的主体结构，其用于安装第一转动机构3.1、第一限位机构3.3、第二转动机构3.2和第二限位机构3.4，并承受机械臂末端的重力；第一转动机构3.1实现支撑梁3.5与支撑装置2之间的旋转功能和电磁锁定功能，第一限位机构3.3限制其旋转角度；第二转动机构3.2主要实现支撑梁3.5与提升臂装置4之间的旋转功能和电磁锁定功能，第二限位机构3.4限制器旋转角度。
在本发明的其中一个实施例中，第一转动机构3.1包括：第一制动器3.1.1、第一支撑结构件3.1.2、第一轴承件和第一转轴。其中，第一支撑结构件3.1.2与支撑梁3.5连接；第一轴承件的一侧与第一支撑结构件3.1.2连接；第一转轴与第一轴承件的另一侧连接，且第一转轴的一端与第一制动器3.1.1连接，第一转轴的另一端与支撑装置2连接，具体为与支撑立柱2.1的顶端连接。在本实施例中，第一支撑结构件3.1.2与支撑梁3.5固定连接，通过第一转轴配合第一轴承件实现了支撑梁3.5与支撑立柱2.1的转动连接，第一制动器3.1.1采用电磁制动器，其通过电磁控制，能够对第一转轴的转动运动进行制动，实现支撑梁3.5与支撑立柱2.1之间抱死，避免误操作。
在本发明的其中一个实施例中，如图9所示，该第一转动机构3.1还包括：第一减速器3.1.3、第一轴承3.1.4、第一轴承挡盖3.1.5、第一制动转轴3.1.6、第一减速机输出结构件3.1.7、第二轴承3.1.8、第一固定法兰3.1.9、第一挡圈3.1.10、第二轴承挡盖3.1.11和第二挡圈3.1.12等部件。第一制动转轴3.1.6一端穿过第一轴承3.1.4通过第一挡圈3.1.10轴向固定定位并连接第一制动器3.1.1的联轴器部分，并用第二挡圈3.1.12固定。其中，第一轴承3.1.4安装在第一支撑结构件3.1.2上并用第一轴承挡盖3.1.5固定在第一支撑结构件3.1.2上，第一制动转轴3.1.6的另一端连接第一减速器3.1.3的输入孔部分，并用螺钉垫圈固定；第一制动器3.1.1通过螺钉安装在第一支撑结构件3.1.2上，第一支撑结构件3.1.2通过螺钉穿过第一减速器3.1.3并固定在支撑梁的第一关节部分3.5.1；第一减速机输出结构件3.1.7通过螺钉和第一减速器3.1.3的输出端法兰相连，并穿过第二轴承3.1.8和第一固定法兰3.1.9用凹凸结合面配合并用螺钉相连，其中第二轴承挡盖3.1.11通过螺钉将第二轴承3.1.8固定在支撑梁的第一关节部分3.5.1；第一固定法兰3.1.9是用来连接大臂装置3和支撑装置2的机械接口。
在本发明的其中一个实施例中，第一限位机构3.3包括第一弧形挡圈和第一挡块。第一弧形挡圈与第一转动机构3.1连接，并与第一转动机构3.1同步转动；第一挡块固定在支撑立柱2.1的顶端，并与第一弧形挡圈对应设置，在第一转动机构3.1转动过程中，通过第一挡块与第一弧形挡圈的阻挡作用，实现对第一转动机构3.1的转动限位。
在本发明的其中一个实施例中，第二转动机构3.2包括：第二支撑结构件3.2.7、第二制动器3.2.6、第二轴承件和第二转轴。其中，第二支撑结构件3.2.7与支撑梁3.5连接；第二制动器3.2.6设于第二支撑结构件3.2.7上；第二轴承件的一侧与第二支撑结构件3.2.7连接；第二转轴与第二轴承件的另一侧连接，且第二转轴与第二制动器3.2.6连接，第二转轴的端部与提升臂装置4连接。在本实施例中，第二转动机构3.2的结构和功能与第一转动机构3.1类似，均具有转动和制动功能。具体地，第二支撑结构件3.2.7与支撑梁3.5固定连接，通过第二转轴配合第二轴承件实现了支撑梁3.5与提升臂装置4的转动连接，第二制动器3.2.6采用电磁制动器，其通过电磁控制，能够对第二转轴的转动运动进行制动，实现支撑梁3.5与提升臂装置4之间抱死，避免误操作。
在本发明的其中一个实施例中，如图10所示，该第二转动机构3.2还包括：固定轴3.2.1、第二固定法兰3.2.2、第三挡圈3.2.3、第三轴承3.2.4、第四挡圈3.2.5、第四轴承3.2.8、轴套3.2.9、第五挡圈3.2.10、第二制动转轴3.2.11、第六挡圈3.2.12、第七挡圈3.2.13和第二减速器3.2.14。其中固定轴3.2.1穿过第三轴承3.2.4、第三挡圈3.2.3和螺钉固定连接；第三轴承3.2.4通过第三挡圈3.2.3用螺钉固定在第二固定法兰3.2.2上，第二固定法兰3.2.2用螺钉固定在支撑梁的第二关节部分3.5.2上；第二制动转轴3.2.11一端和第二制动器3.2.6的输入孔连接并用第六挡圈3.2.12和螺钉固定，第二制动转轴3.2.11另一端穿过第四轴承3.2.8、穿过轴套3.2.9和第二减速器3.2.14输入孔连接，并用第七挡圈3.2.13和螺钉固定连接；螺钉穿过第二减速器3.2.14、穿过固定轴3.2.1固定在支撑梁的第二关节部分3.5.2；其中第四轴承3.2.8通过第五挡圈3.2.10和螺钉固定在第二支撑结构件3.2.7上。
在本发明的其中一个实施例中，第二限位机构3.4包括第二弧形挡圈和第二挡块。第二弧形挡圈与第二转动机构3.2连接，并与第二转动机构3.2同步转动；第二挡块固定在角度调节装置5的拐弯结构件上，并与第二弧形挡圈对应设置，在第二转动机构3.2转动过程中，通过第二挡块与第二弧形挡圈的阻挡作用，实现对第二转动机构3.2的转动限位。
优选地，上述的第一减速器3.1.3和第二减速器3.2.14可采用谐波减速机。
在本发明的其中一个实施例中，提升臂装置4包括：第一连接座、第二连接座4.7、连杆机构和支撑机构。其中，第一连接座与大臂装置3连接；第二连接座4.7与角度调节装置5连接；连杆机构的一端与第一连接座铰接，连杆机构的另一端与第二连接座4.7铰接；支撑机构连接在第一连接座和第二连接座4.7之间，用于平衡角度调节装置5和所搭载模块的重力。具体来说，由于第一连接座和第二连接座4.7为通过连杆机构实现的铰接，其可以通过人力带动提升臂装置4向上提升，支撑机构则用于平衡角度调节装置5和所搭载模块的重力，在本实例中，其主要用于平衡角度调节装置5和其末端搭载的递送装置。考虑到递送装置的重量一般为20公斤左右，故支撑机构可采用气弹簧4.3，来平衡其重力。
在本发明的其中一个实施例中，如图11所示，第一连接座由固定件4.1和支撑件4.2组成，支撑件4.2通过螺钉固定在固定件4.1上；连杆机构由上连杆4.5和下连杆4.6组成。气弹簧4.3通过角度调节座4.4和气弹簧销轴4.9与第一连接座和第二连接座4.7连接，实现铰接；上连杆4.5和下连杆4.6分别通过连杆销轴4.8与第一连接座和第二连接座4.7连接，实现铰接。具体来说，还包括：滑套4.10和防滑片4.11，上连杆4.5和下连杆4.6通过连杆销轴4.8、滑套4.10、防滑片4.11连接在第二连接座4.7和固定件4.1之间。如图12所示，滑套4.10设置在连杆销轴4.8的径向外侧上，连杆销轴4.8通过滑套4.10与第一连接座/第二连接座4.7连接，减小二者之间的摩擦，其功能与轴承类似，保证连杆销轴4.8能够顺利转动；防滑片4.11设置在上连杆4.5和下连杆4.6与第二连接座4.7/第一连接座连接的端面上，上连杆4.5和下连杆4.6通过防滑片4.11分别与第二连接座4.7/第一连接座连接，增大二者之间的摩擦力，一方面能够辅助气弹簧4.3实现机械臂悬停；另一方面，可以通过连杆销轴4.8调节上连杆4.5和下连杆4.6与防滑片4.11、第二连接座4.7/第一连接座之间的压紧力，来调节其阻力，具体来说：连杆销轴4.8的一端通过锁紧螺母和开口销固定并实现压紧调节的功能。如图13和图14所示，是提升臂装置4的两种极限位置的不同等轴示意图。
在本发明的其中一个实施例中，如图15和图16所示，该角度调节装置5包括：旋转关节臂5.8、限位座5.11、第一安装座5.17、第二安装座5.14和多个弹性顶丝5.12。
其中，限位座5.11固定在旋转关节臂5.8上，且在限位座5.11沿周向方向上形成有多个限位槽；第一安装座5.17用于安装递送装置；第二安装座5.14与第一安装座5.17连接，并能够与第一安装座5.17同步转动；多个弹性顶丝5.12固定在第二安装座5.14上并沿第二安装座5.14的周向排列，弹性顶丝5.12用于与限位槽限位配合，并能够在多个限位槽中切换位置。
具体来说，旋转关节臂5.8的侧面用于固定安装限位座5.11，限位座5.11上的限位槽用于与弹性顶丝5.12进行限位配合。第一安装座5.17上安装递送装置，第二安装座5.14上沿周向安装多个弹性顶丝5.12，弹性顶丝5.12随第二安装座5.14的转动而绕第二安装座5.14的转动中心进行公转。第一安装座5.17和第二安装座5.14为同步转动，可通过旋转轴5.15将二者连接，当对第一安装座5.17或第二安装座5.14施加转动外力时，带动弹性顶丝5.12绕转动中心进行公转。
在使用过程中，弹性顶丝5.12的端部部分插入限位槽中，实现限位，由于弹性顶丝5.12本身具有弹性，如果对其施加足够大的转动外力，能够克服弹性顶丝5.12的弹性力，使得弹性顶丝5.12转动到下一个位置的限位槽中，实现第一安装座5.17和第二安装座5.14的转动，而递送装置也旋转至对应的档位上。
进一步地，根据弹性顶丝5.12和限位槽沿圆周方向间隔角度，可以实现多档定位，例如：弹性顶丝5.12和限位槽分别为间隔15°设置一个，则弹性顶丝5.12转动一个位置，递送装置相应转动15°。
应当理解的是，弹性顶丝5.12和限位槽的设置数量、设置位置和规格应相互匹配，保证二者能够实现限位。例如：如图15所示，弹性顶丝5.12和限位槽分别设置六个，且每间隔60°设置一个；弹性顶丝5.12端部的外径应与限位槽的内径相匹配，以实现插接限位。
优选地，弹性顶丝5.12可采用弹性碰珠顶丝，限位座5.11采用与弹性碰珠顶丝适配的碰珠座。
本发明提供的一种角度调节装置5，包括：旋转关节臂5.8、限位座5.11、第一安装座5.17、第二安装座5.14和多个弹性顶丝5.12；限位座5.11安装在旋转关节臂5.8上，第一安装座5.17和第二安装座5.14同步转动，第一安装座5.17用于安装递送装置，第二安装座5.14用于安装弹性顶丝5.12，弹性顶丝5.12与限位座5.11上的限位槽限位配合，并能够在多个限位位置上进行切换。本发明提供的一种角度调节装置5，可以手动旋转第一安装座5.17或第二安装座5.14，以带动弹性顶丝5.12在限位座5.11的不同限位槽中切换，实现递送装置有效定位，该结构可以省略电机结构，有效缩小转动关节的尺寸，优化结构，以降低生产成本。
在本发明的其中一个实施例中，旋转关节臂5.8设有第一通孔，第一安装座5.17和第二安装座5.14分别位于旋转关节臂5.8的两侧。该角度调节装置5还包括：旋转轴5.15，旋转轴5.15的一端与第一安装座5.17固定连接，旋转轴5.15的另一端穿过第一通孔并与第二安装座5.14固定连接。在本实例中，第一安装座5.17和第二安装座5.14通过旋转轴5.15传递转动，使得递送装置和弹性顶丝5.12之间为同步转动。另外，将第一安装座5.17和第二安装座5.14分别安装在旋转关节臂5.8的两侧，合理布置结构，减小装置所占空间。
在本发明的其中一个实施例中，该角度调节装置5还包括：调节卡座5.16，调节卡座5.16固定在第一安装座5.17上，第一安装座5.17通过调节卡座5.16与旋转轴5.15的一端固定连接。在本实施例中，调节卡座5.16插接在第一安装座5.17上，并配合手转螺丝5.18将二者固定，在第一安装座5.17的内侧设置有供调节卡座5.16插入的槽道，使得调节卡座5.16沿槽道方向能够插入到第一安装座5.17中，最后，利用手转螺丝5.18将二者锁紧固定；在施加外力时，也可以通过转动调节卡座5.16来控制第一安装座5.17和第二安装座5.14的转动。
在本发明的其中一个实施例中，第二安装座5.14设有第二通孔，旋转轴5.15穿设于第二通孔中。该角度调节装置5还包括：挡片5.13，挡片5.13设于第二通孔的远离旋转轴5.15的一端，用于对旋转轴5.15轴向限位。在本实施例中，旋转轴5.15安装在调节卡座5.16上，并依次穿过旋转关节臂5.8的第一通孔、限位座5.11和第二通孔并与第二安装座5.14连接，挡片5.13设置在第二通孔上，以对旋转轴5.15进行限位，避免其突出于整个结构，妨碍正常工作。
在本发明的其中一个实施例中，该角度调节装置5还包括：轴承5.9和挡圈5.10。其中，轴承5.9设于旋转关节臂5.8上，旋转轴5.15通过轴承5.9与旋转关节臂5.8转动连接；挡圈5.10与轴承5.9同轴设置，轴承5.9设于挡圈5.10与旋转关节臂5.8之间。在本实施例中，通过安装轴承5.9，实现旋转轴5.15能够相对于旋转关节臂5.8进行转动，挡圈5.10覆盖在轴承5.9上，将其限位在旋转关节臂5.8的安装位置上，避免其偏移。优选地，本实施例中的轴承5.9采用交叉滚子轴承5.9。
在本发明的其中一个实施例中，该角度调节装置5还包括：拐弯结构件5.1、定位卡座5.6和定位卡销5.7。其中，定位卡座5.6固定在拐弯结构件5.1的一端，定位卡座5.6上形成有定位孔；定位卡销5.7的一端与定位孔插接配合，旋转关节臂5.8与定位卡销5.7的另一端固定连接。在本实施例中，拐弯结构件5.1用于与第二连接座4.7连接，定位卡座5.6通过螺钉与拐弯结构件5.1固定连接，通过其上的定位孔与定位卡销5.7实现定位，定位孔内可以设置有定位卡销5.7匹配的限位件，用于对定位卡销5.7的轴向转动进行限位，使得定位卡座5.6与定位卡销5.7之间无相对转动运动，实现准确定位。
在本发明的其中一个实施例中，在拐弯结构件5.1套设于第二连接座4.7中，拐弯结构件5.1可相对于第二连接座4.7转动；在拐弯结构件5.1上设置有限位块5.2，以通过限位块5.2与第二连接座4.7的阻挡作用，实现对拐弯结构件5.1的转动限位。
在本发明的其中一个实施例中，如图17和图18所示，定位卡销5.7的远离旋转关节臂5.8的一端沿周向交替设置有凹槽结构5.7.1和凸台结构5.7.2。该角度调节装置5还包括：卡接锁紧件5.4，卡接锁紧件5.4转动地设置在拐弯结构件5.1与定位卡座5.6之间，卡接锁紧件5.4靠近定位卡销5.7的一端设有咬合部5.4.1，咬合部5.4.1能够沿定位卡销5.7的轴向插入凹槽结构5.7.1中并绕定位卡销5.7轴向旋转以使咬合部5.4.1与凸台结构5.7.2卡接配合。在本实施例中，通过在定位卡销5.7端部交替设置的凹槽结构5.7.1和凸台结构5.7.2，用于与卡接锁紧件5.4配合。在安装过程中，先将卡接锁紧件5.4安装在拐弯结构件5.1与定位卡座5.6之间，然后将定位卡销5.7插入到定位卡座5.6的定位孔中，转动卡接锁紧件5.4，使得其咬合部5.4.1与定位卡销5.7的凹槽结构5.7.1相对，推动定位卡销5.7，使得咬合部5.4.1插入到凹槽结构5.7.1中，进一步转动卡接锁紧件5.4，使得咬合部5.4.1与凸台结构5.7.2咬合卡接，从而实现对定位卡销5.7在轴向方向上的锁紧。本实施例通过上述结构，可以对定位卡销5.7进行轴向锁紧限位，且便于装配。
在本发明的其中一个实施例中，拐弯结构件5.1上形成有安装槽，卡接锁紧件5.4设于安装槽中。在本实施例中，通过在拐弯结构件5.1设置安装槽，用于容纳和安装卡接锁紧件5.4。
在本发明的其中一个实施例中，卡接锁紧件5.4的一端设有转动手柄；拐弯结构件5.1上形成有第一槽口，定位卡座5.6上形成有第二槽口，第一槽口与第二槽口相对设置，以供转动手柄由第一槽口和第二槽口向外侧伸出。在本实施例中，可以通过转动手柄手动转动卡接锁紧件5.4，由于卡接锁紧件5.4设置在拐弯结构件5.1的安装槽中，在拐弯结构件5.1和定位卡座5.6上分别设置供转动手柄伸出的槽口，也即第一槽口和第二槽口，以便对卡接锁紧件5.4实施转动。
在本发明的其中一个实施例中，该角度调节装置5还包括：锁紧衬套5.3和锁紧螺钉5.5。其中，锁紧衬套5.3设于安装槽中；锁紧螺钉5.5依次穿过卡接锁紧件5.4和锁紧衬套5.3，用于锁紧卡接锁紧件5.4。在本实施例中，通过锁紧衬套5.3和锁紧螺钉5.5对卡接锁紧件5.4进行锁紧，使其仅在被施加足够外力作用下才可以进行转动，以避免卡接锁紧件5.4对定位卡销5.7锁紧失效。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种手术机器人的把持机械臂，其特征在于，包括：
导轨夹持装置，所述导轨夹持装置具有夹持端，用于夹持于病床导轨上；
支撑装置，所述支撑装置的一端与所述导轨夹持装置连接；
大臂装置，所述大臂装置的一端与所述支撑装置的另一端可转动连接；
提升臂装置，所述提升臂装置的一端与所述大臂装置的另一端可转动连接，且所述提升臂装置的另一端相对于所述提升臂装置的一端能够做提升运动；
角度调节装置，所述角度调节装置设于所述提升臂装置的另一端，所述角度调节装置能够绕自身转动中心旋转。
2.根据权利要求1所述的手术机器人的把持机械臂，其特征在于，所述导轨夹持装置包括：
第一安装板，所述第一安装板上设有安装孔；
挡板，所述挡板与所述第一安装板相对设置；
弹性件，所述弹性件的一端设于所述第一安装板上；
压紧板，所述压紧板活动地设于所述安装孔，所述压紧板与所述弹性件的另一端连接；
第一锁紧单元，所述第一锁紧单元与所述压紧板连接用于带动所述压紧板克服所述弹性件的弹性力远离或靠近所述第一安装板，以使所述挡板与所述压紧板在水平方向上松开或夹紧于病床导轨上。
3.根据权利要求2所述的手术机器人的把持机械臂，其特征在于，所述导轨夹持装置还包括：
第二安装板，所述第二安装板与所述第一安装板沿高度活动连接；
第二锁紧单元，所述第二锁紧单元的一端与所述第一安装板连接，所述第二锁紧单元的另一端与所述第二安装板连接，用于带动所述第二安装板远离或靠近所述第一安装板，以使所述第二安装板与所述第一安装板在竖直方向上松开或夹紧病床导轨。
4.根据权利要求1所述的手术机器人的把持机械臂，其特征在于，所述支撑装置包括：
支撑立柱，所述支撑立柱的一端与所述导轨夹持装置连接，所述支撑立柱的另一端与所述大臂装置可转动连接；
支撑脚，所述支撑脚设于所述支撑立柱的一端；
滚轮，所述滚轮可转动地设于所述支撑脚的远离所述支撑立柱的一端。
5.根据权利要求1所述的手术机器人的把持机械臂，其特征在于，所述大臂装置包括：
支撑梁；
第一转动机构，所述第一转动机构设于所述支撑梁的一端，并与所述支撑装置可转动连接；
第一限位机构，所述第一限位机构设于所述第一转动机构上，用于限定所述第一转动机构的转动；
第二转动机构，所述第二转动机构设于所述支撑梁的另一端，并与所述提升臂装置可转动连接；
第二限位机构，所述第二限位机构设于所述第二转动机构上，用于限定所述第二转动机构的转动。
6.根据权利要求5所述的手术机器人的把持机械臂，其特征在于，所述第一转动机构包括：
第一制动器；
第一支撑结构件，所述第一支撑结构件与所述支撑梁连接；
第一轴承件，所述第一轴承件的一侧与所述第一支撑结构件连接；
第一转轴，所述第一转轴与所述第一轴承件的另一侧连接，且所述第一转轴的一端与所述第一制动器连接，所述第一转轴的另一端与所述支撑装置连接。
7.根据权利要求5所述的手术机器人的把持机械臂，其特征在于，所述第二转动机构包括：
第二支撑结构件，所述第二支撑结构件与所述支撑梁连接；
第二制动器，所述第二制动器设于所述第二支撑结构件上；
第二轴承件，所述第二轴承件的一侧与所述第二支撑结构件连接；
第二转轴，所述第二转轴与所述第二轴承件的另一侧连接，且所述第二转轴与所述第二制动器连接，所述第二转轴的端部与所述提升臂装置连接。
8.根据权利要求1所述的手术机器人的把持机械臂，其特征在于，所述提升臂装置包括：
第一连接座，所述第一连接座与所述大臂装置连接；
第二连接座，所述第二连接座与所述角度调节装置连接；
连杆机构，所述连杆机构的一端与所述第一连接座铰接，所述连杆机构的另一端与所述第二连接座铰接；
支撑机构，所述支撑机构连接在所述第一连接座和所述第二连接座之间，用于平衡所述角度调节装置和所搭载模块的重力。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的手术机器人的把持机械臂，其特征在于，所述角度调节装置包括：
旋转关节臂，所述旋转关节臂与所述提升臂装置连接；
限位座，所述限位座固定在所述旋转关节臂上，且在所述限位座沿周向方向上形成有多个限位槽；
第一安装座；
第二安装座，所述第二安装座与所述第一安装座连接，并能够与所述第一安装座同步转动；
多个弹性顶丝，多个所述弹性顶丝固定在所述第二安装座上并沿所述第二安装座的周向排列，所述弹性顶丝用于与所述限位槽限位配合，并能够在多个所述限位槽中切换位置。
10.根据权利要求9所述的手术机器人的把持机械臂，其特征在于，所述角度调节装置还包括：
拐弯结构件；
定位卡座，所述定位卡座固定在所述拐弯结构件的一端，所述定位卡座上形成有定位孔；
定位卡销，所述定位卡销的一端与所述定位孔插接配合，所述旋转关节臂与所述定位卡销的另一端固定连接，所述定位卡销的远离所述旋转关节臂的一端沿周向交替设置有凹槽结构和凸台结构；
卡接锁紧件，所述卡接锁紧件转动地设置在所述拐弯结构件与所述定位卡座之间，所述卡接锁紧件靠近所述定位卡销的一端设有咬合部，所述咬合部能够沿所述定位卡销的轴向插入所述凹槽结构中并绕所述定位卡销轴向旋转以使所述咬合部与所述凸台结构卡接配合。
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