CN210872031U - 能够减轻操作者负担的医生机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种能够减轻操作者负担的医生机械臂，其解决了现有微创手术机器人系统中医生机械臂的关节转动负载过大，降低了关节运动精度，造成医生操纵疲劳，影响手术质量，不利于长时间进行手术的技术问题，其包括基座、第一臂杆、转动连接座、第二臂杆、中心轴、扭簧、轴承、连接座和手腕，第一臂杆的后端与基座通过关节连接，转动连接座与第一臂杆的前端通过关节连接；连接座与第二臂杆固定连接，中心轴设有本体和扭簧连接部，扭簧连接部上设有扭簧连接孔，扭簧连接部与转动连接座固定连接，中心轴的本体与连接座之间通过轴承连接，扭簧套在本体上，扭簧的一端与扭簧连接孔连接，扭簧的另一端与连接座连接。本实用新型广泛用于医疗器械技术领域。

Description

能够减轻操作者负担的医生机械臂

技术领域

本实用新型涉及微创外科手术机器技术领域，具体而言，涉及一种能够减轻操作者负担的医生机械臂。

背景技术

参考申请公布号为CN109091237A、名称为微创手术器械辅助系统的中国发明专利申请，以腹腔镜为代表的微创外科被誉为20世纪医学科学对人类文明的重要贡献之一，微创手术操作是指医生利用细长的手术工具通过人体表面的微小切口探入到体内进行手术操作的。它与传统的开口手术相比具有手术切口小、出血量少、术后疤痕小、恢复时间快等优点，这使得病人遭受的痛苦大大减少；因此微创外科被广泛的应用于临床手术。

参考申请公布号为CN109091238A、名称为分体式微创手术器械辅助系统的中国发明专利申请，微创外科手术机器人系统包括医生操作台，外科医生通过操作医生机械臂来精准地控制患者操作台的器械机械臂上的一个或多个手术器械执行各种手术动作。

外科手术器械是外科手术操作的必备工具，其可以执行不同功能，包括夹持、切除、切割、缝合、吻合等。外科手术器械具有不同的配置，其包括执行末端，腕节、器械杆、器械盒等，外科手术器械被插入，穿过开口，以实施远程外科手术。

然而，医生机械臂为串联结构，由医生手动控制各旋转关节转动，关节转动负载过大，降低了关节运动精度，也会造成医生操纵疲劳，影响手术质量，不利于长时间进行手术。因此，如何降低关机转动负载，提高关节运动精度，减少医生操作疲劳，提高手术质量，以成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型就是为了解决现有微创手术机器人系统中医生机械臂的关节转动负载过大，降低了关节运动精度，造成医生操纵疲劳，影响手术质量，不利于长时间进行手术的技术问题，提供了一种降低关节转动负载，提高关节运动精度，减少医生操纵疲劳，提高手术质量，确保长时间进行手术的能够减轻操作者负担的医生机械臂。

本实用新型提供一种能够减轻操作者负担的医生机械臂，包括基座、第一臂杆、转动连接座、第二臂杆、中心轴、扭簧、轴承、连接座和手腕，第一臂杆的后端与基座通过关节连接，转动连接座与第一臂杆的前端通过关节连接；连接座与第二臂杆固定连接，中心轴设有本体和扭簧连接部，扭簧连接部上设有扭簧连接孔，扭簧连接部与转动连接座固定连接，中心轴的本体与连接座之间通过轴承连接，扭簧套在本体上，扭簧的一端与扭簧连接孔连接，扭簧的另一端与连接座连接。

优选地，扭簧连接孔的数量是两个以上。

优选地，能够减轻操作者负担的医生机械臂还包括限位环和限位销，限位环与连接座固定连接，限位环设有弧形槽，限位销与中心轴的本体连接，限位销位于弧形槽中。

优选地，能够减轻操作者负担的医生机械臂还包括抱闸座和抱闸，抱闸座与连接座连接，抱闸与抱闸座连接，抱闸用于锁定连接座。

本实用新型的有益效果是，能够对旋转关节进行有效地平衡，以减轻操作者的负担，提高了关节运动精度，避免长时间操作产生疲劳。此外，还具有成本低、体积小、可靠性高的优势。

本实用新型进一步的特征，将在以下具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是是微创手术机器人医生操作台的结构示意图；

图2是医生机械臂旋转关节平衡结构的结构示意简图；

图3是图2中扭簧连接方式示意图；

图4是图3所示结构中的中心轴的结构示意图；

图5是扭簧的两个外伸臂分别与连接座、中心轴连接的示意图。

图中符号说明：

1.机座，2.扶手，3.显示屏，4.立柱，5.左医生机械臂，5-1.关节轴线一，5-2.关节轴线二，5-3.关节轴线三；6.右医生机械臂，601.基座，602.第一臂杆，603.转动连接座，604.第二臂杆，605.手腕，606.中心轴，606-1.本体，606-2.扭簧连接部，606-3.扭簧连接孔，607.扭簧，608.轴承，609.连接座，610.限位环，611.限位销，612.抱闸座，613.抱闸。D表示重心。

具体实施方式

以下参照附图，以具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，医生操作台包括机座1、扶手2、显示屏3、立柱4、左医生机械臂5、右医生机械臂6，扶手2与机座1的前部连接，立柱4与机座1的后部连接，左医生机械臂5、右医生机械臂6分别与立柱4连接，显示屏3与立柱4连接。右医生机械臂6包括基座601、第一臂杆602、转动连接座603、第二臂杆604和手腕605，基座601与立柱4连接，第一臂杆602的后端与基座601通过关节连接，第一臂杆602能够在水平面上转动；第二臂杆604与转动连接座603通过关节连接，第二臂杆604能够以转动连接座603为基准在垂直面上转动；转动连接座603与第一臂杆602的前端通过关节连接，转动连接座603能够以第一臂杆602为基准在水平面上转动。

左医生机械臂5与右医生机械臂6的结构相同。医生机械臂为串联结构，在手术过程中，医生操作医生机械臂进行手术，左医生机械臂5各关节分别绕关节轴线一5-1、关节轴线二5-2、关节轴线三5-3转动，其中，关节轴线三5-3与重力方向垂直，机械臂运动过程中关节承受转矩随旋转角度变化而不断变化，需要对关节进行平衡，以减轻医生的负担，避免长时间操作产生疲劳。

如图2-5所示，第二臂杆604和转动连接座603之间的关节结构具体包括中心轴606、扭簧607、轴承608、连接座609、限位环610、限位销611，连接座609与第二臂杆604通过螺钉固定连接，中心轴606设有本体606-1和扭簧连接部606-2，扭簧连接部606-2上设有多个扭簧连接孔606-3，扭簧连接部606-2通过螺钉与转动连接座603固定连接，轴承608套在本体606-1上，轴承608的外圈与连接座609连接(即第二臂杆604通过轴承与中心轴606转动连接)，扭簧607套在本体606-1上，扭簧607的第一外伸臂607-1与扭簧连接孔606-3连接，扭簧607的第二外伸臂607-2与连接座609上相应的扭簧连接孔连接在一起，限位环610与连接座609固定连接，限位环61设有弧形槽610-1，限位销611与中心轴606的本体606-1连接，限位销611位于弧形槽610-1中。

转配扭簧607时，可以根据不同位置的扭簧连接孔606-3来调整扭簧607的扭力。

当医生用手握住手腕605，使第二臂杆604以中心轴606为中心转动时，限位销611只能在弧形槽610-1中移动，从而限定了第二臂杆604的转动角度。

此外还可以在连接座609上安装抱闸座612，抱闸613与抱闸座612连接，抱闸613用于锁定连接座609，即锁定第二臂杆604在某一个位置固定不动。

参考图2，设手腕605及第二臂杆604的重力为G₁，重心位置如图中D所示，重心距中心轴606的轴线的距离为L1，抱闸及抱闸座的重力为G₂，重心距中心轴606的轴线的距离为L2。机械臂装配过程中，扭簧预紧后对抱闸613和抱闸座612组成的构件的扭矩为M_扭。则满足M_扭+G₂·L2＝G₁·L1，机械臂平衡在当前位置。在限定的较小角度范围内，扭簧的特性曲线较稳定，因此该结构可对医生机械臂的旋转关节进行有效平衡。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，采用其它形式的零件构型、驱动装置以及连接方式不经创造性的设计与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种能够减轻操作者负担的医生机械臂，其特征在于，包括基座、第一臂杆、转动连接座、第二臂杆、中心轴、扭簧、轴承、连接座和手腕，所述第一臂杆的后端与基座通过关节连接，所述转动连接座与第一臂杆的前端通过关节连接；所述连接座与第二臂杆固定连接，所述中心轴设有本体和扭簧连接部，扭簧连接部上设有扭簧连接孔，所述扭簧连接部与转动连接座固定连接，所述中心轴的本体与连接座之间通过轴承连接，所述扭簧套在本体上，扭簧的一端与扭簧连接孔连接，扭簧的另一端与连接座连接。

2.根据权利要求1所述的能够减轻操作者负担的医生机械臂，其特征在于，所述扭簧连接孔的数量是两个以上。

3.根据权利要求1或2所述的能够减轻操作者负担的医生机械臂，其特征在于，所述能够减轻操作者负担的医生机械臂还包括限位环和限位销，所述限位环与连接座固定连接，限位环设有弧形槽，所述限位销与中心轴的本体连接，限位销位于弧形槽中。

4.根据权利要求1或2所述的能够减轻操作者负担的医生机械臂，其特征在于，所述能够减轻操作者负担的医生机械臂还包括抱闸座和抱闸，所述抱闸座与连接座连接，所述抱闸与抱闸座连接，抱闸用于锁定连接座。

Images