CN206355137U - 骨科手术辅助机器人末端工具的快换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种骨科手术辅助机器人末端工具的快换装置，通过一锁紧销和一夹杆机构进行快速拆装，锁紧销设有相背的两锁紧凹槽，夹杆机构包括两夹杆，两夹杆形成两个杠杆结构，两夹杆的两施力端位置相对并且分别受弹力作用，两夹杆的两作用端位置相对并且卡在所述两锁紧凹槽内，操作两夹杆的两施力端，两夹杆的两施力端分别克服弹力作用，使两夹杆的两作用端之间的距离大于锁紧销的直径，使锁紧销伸入两夹杆的两作用端之间，当释放两夹杆的两施力端，两夹杆的两施力端分别受弹力作用，使两夹杆的两作用端夹紧在两锁紧凹槽中。本实用新型能够快速拆装机器人末端和手术工具，从而提高骨科手术机器人在手术室的适应性和可接受性。

Description

骨科手术辅助机器人末端工具的快换装置

技术领域

本实用新型涉及医疗设备领域，具体涉及一种骨科手术辅助机器人末端工具的快换装置。

背景技术

骨科手术机器人是医疗领域最早开展研究和应用的手术机器人之一，也是国内外研究较多的手术机器人，目前已有ROBODOC、ACROBOT、MAKO、RIO、Renaissance等机器人已获得美国食品药品管理局(FDA)临床许可。

在骨科手术过程中，会需要根据手术需要经常更换机器人末端手术工具。为此，在骨科手术机器人设计时，一把都把机器人末端连接处设计成工业常见的法兰结构，以便进行手术工具的更换。这种靠多个螺钉固定式的接头因消耗医生无效作业时间在手术室是很难被接受的。特别是考虑消毒灭菌等问题，机器人在手术过程中都被包裹一层消毒幕帘，这对手术过程中需要根据手术需要经常更换机器人末端手术工具的骨科手术来说，临床可接受性就是一大挑战，也会限制了骨科手术机器人在临床的推广。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型的发明目的在于提供一种骨科手术辅助机器人手术工具的快换装置，能够快速拆装安装于机器人末端的手术工具，从而提高骨科手术机器人在手术室的适应性和可接受性。

为实现上述发明目的，本实用新型提供以下的技术方案：一种骨科手术辅助机器人末端工具的快换装置，用于快速拆装安装于机器人末端的手术工具，所述快换装置包括锁紧组件，所述锁紧组件包括锁紧销和夹杆机构，所述锁紧销和所述夹杆机构中，其中一个与所述机器人末端相对固定，另一个与所述手术工具相对固定，所述锁紧销设有相背的两锁紧凹槽，所述夹杆机构包括两夹杆，所述两夹杆可转动的共同连接在一支轴上或分别连接在两支轴上以形成两个杠杆结构，所述两夹杆的两施力端位置相对，所述两夹杆的两作用端位置相对，所述两夹杆的两施力端共同连接在一弹性部件上或分别连接在两弹性部件上，所述两夹杆的两施力端克服所述弹性部件的弹力作用，以使所述两夹杆的两作用端之间的距离大于所述锁紧销的直径，所述两夹杆的两施力端承受所述弹性部件的弹力作用，以使所述两夹杆的两作用端夹紧在所述两锁紧凹槽中。

进一步的，所述夹杆机构还包括解锁按钮，所述解锁按钮可滑动的连接在一轴套中并且相对所述弹性部件设置在所述夹杆的另一侧，所述解锁按钮的一端与所述夹杆的施力端连接，所述解锁按钮的另一端构成按压端。

进一步的，所述两夹杆的两施力端的相对侧分别设置有两根导向轴，所述弹性部件采用弹簧，所述弹簧的两端分别套设安装在两根所述导向轴。

进一步的，所述两锁紧凹槽相互连通形成一环形凹槽。

进一步的，所述快换装置还包括定位组件，所述定位组件采用一面两孔定位结构，包括第一定位面和第二定位面，所述第一定位面和所述第二定位面中，其中一个设置在所述机器人末端，另一个设置在所述手术工具，所述第一定位面和所述第二定位面定位连接以限制所述手术工具相对所述机器人末端的3个自由度，所述第一定位面和所述第二定位面通过圆柱销定位连接以限制所述手术工具相对所述机器人末端的2个自由度，所述第一定位面和所述第二定位面还通过圆柱销和削边销相配合以限制所述手术工具相对所述机器人末端的1个自由度。

进一步的，所述第一定位面为一底座的自由面，所述底座与所述机器人末端法兰相对固定；所述锁紧销和所述圆柱销集成为一锁紧圆柱销，所述锁紧圆柱销与所述底座相对固定；所述第二定位面为一连接架的自由面，所述连接架与所述手术工具夹具相对固定，所述支轴与所述连接架相对固定。

进一步的，所述锁紧圆柱销与所述底座螺纹连接。

进一步的，所述连接架与所述手术工具夹具为一体结构，所述手术工具与所述手术工具夹具螺纹连接。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1)本实用新型通过杠杆结构和弹簧作用的结合，杠杆的一端在外力作用下克服弹簧的作用力可实现杠杆的另一端的开合，另一端的开合实现对锁紧销的快速拆装，能够快速拆装机器人末端和手术工具，从而提高骨科手术机器人在手术室的适应性和可接受性；

2)本实用新型通过设置解锁按钮，夹杆机构处于常锁状态，通过解锁按钮进行暂时解锁以便拆装；

3)本实用新型通过设置导向轴，弹簧与夹杆的连接更加稳固可靠，快换过程更为精确，不易出现误差

4)本实用新型通过将锁紧凹槽连通为一个整体的环形的锁紧凹槽，不需要专门定位，夹杆的作用端即可以锁住环形的锁紧凹槽。

附图说明

图1为本实用新型公开的骨科手术辅助机器人手术工具快换装置的俯视图；

图2为图1中A-A截面的主视图；

图3为图1中B-B截面的侧视图。

其中，10、底座；20、锁紧圆柱销；21、锁紧凹槽；30、连接架；40、手术工具夹具；51、夹杆；52、支轴；53、弹簧；54、按钮；55、导向轴；60、削边销；70、手术工具。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例一

参见图1至图3，如其中的图例所示，一种骨科手术辅助机器人末端工具的快换装置，用于快速拆装机器人末端的手术工具，快换装置包括：

底座10，底座10的一面与机器人末端法兰(图中未视出)相对固定，底座10的另一面构成第一定位面，该第一定位面设有一个第一定位孔；

锁紧圆柱销20，锁紧圆柱销20设置在底座10的第一定位面上，锁紧圆柱销20设有一环形的锁紧凹槽21；

连接架30，连接架30的一面与手术工具夹具40相对固定，连接架30的另一面构成第二定位面，该第二定位面设有两个第二定位孔；

夹杆机构，所述夹杆机构包括两夹杆51，两夹杆51可转动的共同连接在相对连接架30固定设置的支轴52上以形成两个杠杆结构，两夹杆51的两施力端位置相对，两夹杆51的两作用端位置相对，两夹杆51的两施力端共同连接在相对连接架30固定设置的一弹簧53上，两夹杆51的两施力端克服弹簧的弹力作用，以使两夹杆51的两作用端之间的距离大于锁紧圆柱销20的直径，两夹杆51的两施力端承受弹簧53的弹力作用，以使两夹杆51的两作用端夹紧在锁紧凹槽21的相背位置；

削边销60；

其中，上述第一定位面和上述第二定位面定位连接，锁紧圆柱销20与其中一个第二定位孔定位连接，第一定位孔和另一个第二定位孔通过削边销60定位连接。

以下为采用上述快换工具的骨科手术辅助机器人末端工具的快换方法，用于快速拆装安装在机器人末端的手术工具，快换方法包括如下步骤：

(1)操作两夹杆51的两施力端，两夹杆51的两施力端分别克服弹力作用，使两夹杆51的两作用端之间的距离大于锁紧圆柱销20的直径；

(2)将底座10的第一定位面和连接架30的第二定位面定位连接，以限制连接架30相对于底座10的3个相对自由度，同时锁紧圆柱销20穿过中心位置的第二定位孔，以限制连接架30相对于底座10的2个相对自由度，锁紧圆柱销20进入连接架30的内侧并位于两夹杆51的两作用端之间；

(3)释放两夹杆51的两施力端，两夹杆51的两施力端分别受弹力作用，使两夹杆51的两作用端夹紧在锁紧凹槽21的两相背位置进行锁紧；

(4)将削边销60连接第一定位孔和另一个第二定位孔，与锁紧圆柱销一起限制连接架30相对底座10的1个相对自由度。

本实用新型主要包括两个工作状：

(一)夹杆51夹紧，将连接架30安装在底盘10上，在夹杆51不受外力的作用下，夹杆51受到弹簧53的作用力，将夹杆51的作用端夹紧；

(二)夹杆51张开，将连接架30从底盘10上取下，用手指操作夹杆51的施力端，则夹杆51的作用端会张开。

安装连接架30到底座10时，按下夹杆51的施力端，夹杆51的作用端张开，在将连接架30放到一面两孔定位的位置，松下手指，则弹簧53恢复到原始长度，对夹杆51产生压力，夹杆51的作用端与锁紧凹槽21配合夹紧，依靠弹簧53产生的压力，保证连接架30与底座10之间位置关系保持不变。若要将连接架30与手术工具70取下，则操作过程与安装相反，即按下夹杆51的施力端，夹杆51的作用端张开，夹杆51对锁紧圆柱销20失去夹紧力后，可以快速、轻松地将连接架30以及手术工具70从底座上取出。

为了方便进行解锁，上述夹杆机构还包括解锁按钮54，解锁按钮54可滑动的连接在连接架30的轴孔中并且相对弹簧53设置在夹杆51的另一侧，解锁按钮54的一端与夹杆51的施力端连接，锁紧按钮54的另一端伸出连接架30之外构成按压端。

为了夹杆的锁紧或张开结构更为稳固可靠，两夹杆51的两施力端分别设置两根导向轴55，弹簧53的两端套设安装在导向轴55上。

锁紧圆柱销20与底座10螺纹连接，连接架30与手术工具夹具40为一体结构，手术工具70与手术工具夹具40螺纹连接。

连接架30可设置为壳体状，兼具防护功能。

以上为对本实用新型实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种骨科手术辅助机器人末端工具的快换装置，用于快速拆装安装于机器人末端的手术工具，其特征在于，所述快换装置包括锁紧组件，所述锁紧组件包括锁紧销和夹杆机构，所述锁紧销和所述夹杆机构中，其中一个与所述机器人末端相对固定，另一个与所述手术工具相对固定，所述锁紧销设有相背的两锁紧凹槽，所述夹杆机构包括两夹杆，所述两夹杆可转动的共同连接在一支轴上或分别连接在两支轴上以形成两个杠杆结构，所述两夹杆的两施力端位置相对，所述两夹杆的两作用端位置相对，所述两夹杆的两施力端共同连接在一弹性部件上或分别连接在两弹性部件上，所述两夹杆的两施力端克服所述弹性部件的弹力作用，以使所述两夹杆的两作用端之间的距离大于所述锁紧销的直径，所述两夹杆的两施力端承受所述弹性部件的弹力作用，以使所述两夹杆的两作用端夹紧在所述两锁紧凹槽中。

2.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述夹杆机构还包括解锁按钮，所述解锁按钮可滑动的连接在一轴套中并且相对所述弹性部件设置在所述夹杆的另一侧，所述解锁按钮的一端与所述夹杆的施力端连接，所述解锁按钮的另一端构成按压端。

3.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述两夹杆的两施力端的相对侧分别设置有两根导向轴，所述弹性部件采用弹簧，所述弹簧的两端分别套设安装在两根所述导向轴。

4.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述两锁紧凹槽相互连通形成一环形凹槽。

5.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述快换装置还包括定位组件，所述定位组件采用一面两孔定位结构，包括第一定位面和第二定位面，所述第一定位面和所述第二定位面中，其中一个设置在所述机器人末端，另一个设置在所述手术工具，所述第一定位面和所述第二定位面定位连接以限制所述手术工具相对所述机器人末端的3个自由度，所述第一定位面和所述第二定位面通过圆柱销定位连接以限制所述手术工具相对所述机器人末端的2个自由度，所述第一定位面和所述第二定位面还通过圆柱销和削边销相配合以限制所述手术工具相对所述机器人末端的1个自由度。

6.根据权利要求5所述的快换装置，其特征在于，所述第一定位面为一底座的自由面，所述底座与所述机器人末端法兰相对固定；所述锁紧销和所述圆柱销集成为一锁紧圆柱销，所述锁紧圆柱销与所述底座相对固定；所述第二定位面为一连接架的自由面，所述连接架与所述手术工具夹具相对固定，所述支轴与所述连接架相对固定。

7.根据权利要求6所述的快换装置，其特征在于，所述锁紧圆柱销与所述底座螺纹连接。

8.根据权利要求6所述的快换装置，其特征在于，所述连接架与所述手术工具夹具为一体结构，所述手术工具与所述手术工具夹具螺纹连接。