CN210872032U - 具有竖直伸缩关节的微创手术机器人以及竖直伸缩关节 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有竖直伸缩关节的微创手术机器人以及竖直伸缩关节，其解决了现有微创手术机器人中用于调整器械机械臂位姿的手动调整装置结构复杂、体积大，成本高，精度低的技术问题，其包括基座、花键套、花键轴、花键轴座、滚珠丝杠、螺母座、弹性支撑部件和臂连接座，花键套与基座的顶部固定连接，花键轴穿过花键套，花键轴座与花键轴的下端固定连接，滚珠丝杠通过两个丝杠支撑座与基座连接，螺母座与滚珠丝杠连接，花键轴座与螺母座固定连接，臂连接座与花键轴的上端连接；弹性支撑部件的上端与臂连接座固定连接，下端与基座的底部固定连接。本实用新型广泛用于医疗器械技术领域。

Description

具有竖直伸缩关节的微创手术机器人以及竖直伸缩关节

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，涉及一种具有竖直伸缩关节的微创手术机器人以及竖直伸缩关节。

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。

手术前及手术过程中，可以对微创手术机器人的器械机械臂的位姿进行手动调整，以适应患者不同手术部位的切口位置。然而，现有的手动调整装置存在结构复杂，体积大，成本高，精度低等技术问题。

发明内容

本实用新型就是为了解决现有微创手术机器人中用于调整器械机械臂位姿的手动调整装置结构复杂、体积大，成本高，精度低的技术问题，提供了一种结构简单、体积小、成本低、易操作、精度高的具有竖直伸缩关节的微创手术机器人以及竖直伸缩关节。

本实用新型提供一种竖直伸缩关节，包括基座、花键套、花键轴、花键轴座、滚珠丝杠、上丝杠支撑座、下丝杠支撑座、螺母座、弹性支撑部件和臂连接座，花键套与基座的顶部固定连接，花键轴穿过花键套，花键轴座与花键轴的下端固定连接，上丝杠支撑座与基座的顶部固定连接，下丝杠支撑座与基座的底部固定连接，滚珠丝杠的上端与上丝杠支撑座连接，滚珠丝杠的下端与下丝杠支撑座连接，螺母座与滚珠丝杠连接，花键轴座与螺母座固定连接，臂连接座与花键轴的上端连接；弹性支撑部件的上端与臂连接座固定连接，下端与基座的底部固定连接。

优选地，弹性支撑部件为气弹簧，气弹簧包括气弹簧压力缸和气弹簧活塞杆，花键轴设有中心通孔，气弹簧设于花键轴的中心通孔中，气弹簧的气弹簧压力缸与臂连接座固定连接，气弹簧活塞杆与基座的底部固定连接。

优选地，竖直伸缩关节还包括抱闸和抱闸连接轴，抱闸与基座的底部固定连接，抱闸设有抱闸块和轴孔，抱闸连接轴与滚珠丝杠的下端固定连接，抱闸连接轴设于抱闸的轴孔中，抱闸的抱闸块与抱闸连接轴连接。

优选地，弹性支撑部件为螺旋弹簧，螺旋弹簧设于花键轴的中心通孔中，螺旋弹簧的上端与臂连接座固定连接，下端与基座的底部固定连接。

本实用新型还提供一种具有竖直伸缩关节的微创手术机器人，包括竖直伸缩关节和机械臂；

竖直伸缩关节包括基座、花键套、花键轴、花键轴座、滚珠丝杠、上丝杠支撑座、下丝杠支撑座、螺母座、弹性支撑部件和臂连接座，花键套与基座的顶部固定连接，花键轴穿过花键套，花键轴座与花键轴的下端固定连接，上丝杠支撑座与基座的顶部固定连接，下丝杠支撑座与基座的底部固定连接，滚珠丝杠的上端与上丝杠支撑座连接，滚珠丝杠的下端与下丝杠支撑座连接，螺母座与滚珠丝杠连接，花键轴座与螺母座固定连接，臂连接座与花键轴的上端连接；弹性支撑部件的上端与臂连接座固定连接，下端与基座的底部固定连接；

机械臂与臂连接座连接。

优选地，弹性支撑部件为气弹簧，气弹簧包括气弹簧压力缸和气弹簧活塞杆，花键轴设有中心通孔，气弹簧设于花键轴的中心通孔中，气弹簧的气弹簧压力缸与臂连接座固定连接，气弹簧活塞杆与基座的底部固定连接。

优选地，竖直伸缩关节还包括抱闸和抱闸连接轴，抱闸与基座的底部固定连接，抱闸设有抱闸块和轴孔，抱闸连接轴与滚珠丝杠的下端固定连接，抱闸连接轴设于抱闸的轴孔中，抱闸的抱闸块与抱闸连接轴连接。

优选地，弹性支撑部件为螺旋弹簧，螺旋弹簧设于花键轴的中心通孔中，螺旋弹簧的上端与臂连接座固定连接，下端与基座的底部固定连接。

优选地，机械臂是器械机械臂或医生机械臂。

本实用新型的有益效果是，结构简单、轻巧，体积小，成本低，能够很容易得手动调节机械臂的位置，调节精度高，并具有运动阻力小，噪音低，无回程间隙，精度高，可靠性高的特点。此外还具有锁紧功能。

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是具有竖直伸缩关节的微创手术机器人的结构示意图。

图中符号说明：

1.竖直伸缩关节，101.基座，102.花键套，103.花键轴，104.花键轴座，105.滚珠丝杠，106.上丝杠支撑座，107.下丝杠支撑座，108.螺母座，109.抱闸，109-1.抱闸块，110.抱闸连接轴，111.气弹簧压力缸，112.气弹簧活塞杆，113.臂连接座；2.机械臂。

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，具有竖直伸缩关节的微创手术机器人包括竖直伸缩关节1和机械臂2，竖直伸缩关节1包括基座101、花键套102、花键轴103、花键轴座104、滚珠丝杠105、上丝杠支撑座106、下丝杠支撑座107、螺母座108、抱闸109、抱闸连接轴110、臂连接座113和气弹簧，气弹簧包括气弹簧压力缸111和气弹簧活塞杆112，花键套102通过螺钉与基座101的顶部固定连接，花键轴103穿过花键套102实现相连接，花键轴座104与花键轴103的下端通过螺钉固定连接，上丝杠支撑座106与基座101的顶部固定连接，下丝杠支撑座107与基座101的底部固定连接，滚珠丝杠105的上端与上丝杠支撑座106内的轴承连接，滚珠丝杠105的下端与下丝杠支撑座107内的轴承连接，螺母座108与滚珠丝杠105连接，花键轴座104与螺母座108通过螺钉固定连接，通过螺钉将抱闸109固定安装在基座101的底部，抱闸109设有抱闸块109-1和轴孔，抱闸连接轴110与滚珠丝杠105的下端固定连接，抱闸连接轴110设于抱闸109的轴孔中，抱闸109的抱闸块109-1通过平键与抱闸连接轴110连接，臂连接座113与花键轴103的上端连接。花键轴103设有中心通孔，气弹簧设于花键轴103的中心通孔中，通过螺钉将气弹簧压力缸111与臂连接座113固定连接，气弹簧活塞杆112与基座101的底部固定连接。机械臂2安装在臂连接座113上，机械臂2可以采用公知结构与臂连接座115实现固定连接、滑动连接、转动连接等等。

机械臂2可以是器械机械臂，也可以是医生机械臂。

竖直伸缩关节的锁紧依靠抱闸的锁紧功能实现，抱闸109能够锁止滚珠丝杠105，断电时，抱闸109中的抱闸块109-1被抱紧，滚珠丝杠105无法转动，花键轴103不能上下运动。给抱闸109通电，抱闸块109-1被释放，滚珠丝杠105能够转动。

竖直伸缩关节1工作时，气弹簧始终支撑由花键轴座104、花键轴103、臂连接座113和机械臂2所组成的构件，克服花键轴座104、花键轴103、臂连接座113和机械臂2加在一起的重力，初始状态下抱闸109断电，当给抱闸109通电，释放抱闸块，操作者沿气弹簧弹力方向稍微用力手动向上或向下移动臂连接座113，带动花键轴座104、花键轴103、螺母座108、臂连接座113和机械臂2整体向上或向下移动；机械臂2被调整到某个位置后，给抱闸109断电(抱闸109的抱闸块被抱紧)，滚珠丝杠105无法转动，进而约束花键轴103、臂连接座113和机械臂2不能移动；因滚珠丝杠精度高，传动无间隙，伸缩关节锁紧后无回程间隙。

滚珠丝杠精度高，传动无间隙，竖直伸缩关节运动精度高，而且运动灵活。

需要说明的是，气弹簧也可以用螺旋弹簧代替，将螺旋弹簧设于花键轴103的中心通孔内，螺旋弹簧的上端与臂连接座113固定连接，下端与基座101的底部固定连接。总之，在臂连接座113和基座101底部之间竖直安装一个弹性支撑部件即可。

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 (9)

1.一种竖直伸缩关节，其特征在于，包括基座、花键套、花键轴、花键轴座、滚珠丝杠、上丝杠支撑座、下丝杠支撑座、螺母座、弹性支撑部件和臂连接座，所述花键套与基座的顶部固定连接，所述花键轴穿过花键套，所述花键轴座与花键轴的下端固定连接，所述上丝杠支撑座与基座的顶部固定连接，所述下丝杠支撑座与基座的底部固定连接，所述滚珠丝杠的上端与上丝杠支撑座连接，滚珠丝杠的下端与下丝杠支撑座连接，所述螺母座与滚珠丝杠连接，所述花键轴座与螺母座固定连接，所述臂连接座与花键轴的上端连接；所述弹性支撑部件的上端与臂连接座固定连接，下端与基座的底部固定连接。

2.根据权利要求1所述的竖直伸缩关节，其特征在于，所述弹性支撑部件为气弹簧，所述气弹簧包括气弹簧压力缸和气弹簧活塞杆，所述花键轴设有中心通孔，所述气弹簧设于花键轴的中心通孔中，所述气弹簧的气弹簧压力缸与臂连接座固定连接，气弹簧活塞杆与基座的底部固定连接。

3.根据权利要求2所述的竖直伸缩关节，其特征在于，所述竖直伸缩关节还包括抱闸和抱闸连接轴，所述抱闸与基座的底部固定连接，所述抱闸设有抱闸块和轴孔，所述抱闸连接轴与滚珠丝杠的下端固定连接，所述抱闸连接轴设于抱闸的轴孔中，抱闸的抱闸块与抱闸连接轴连接。

4.根据权利要求1所述的竖直伸缩关节，其特征在于，所述弹性支撑部件为螺旋弹簧，所述螺旋弹簧设于花键轴的中心通孔中，所述螺旋弹簧的上端与臂连接座固定连接，下端与基座的底部固定连接。

5.一种具有竖直伸缩关节的微创手术机器人，其特征在于，包括竖直伸缩关节和机械臂；

所述竖直伸缩关节包括基座、花键套、花键轴、花键轴座、滚珠丝杠、上丝杠支撑座、下丝杠支撑座、螺母座、弹性支撑部件和臂连接座，所述花键套与基座的顶部固定连接，所述花键轴穿过花键套，所述花键轴座与花键轴的下端固定连接，所述上丝杠支撑座与基座的顶部固定连接，所述下丝杠支撑座与基座的底部固定连接，所述滚珠丝杠的上端与上丝杠支撑座连接，滚珠丝杠的下端与下丝杠支撑座连接，所述螺母座与滚珠丝杠连接，所述花键轴座与螺母座固定连接，所述臂连接座与花键轴的上端连接；所述弹性支撑部件的上端与臂连接座固定连接，下端与基座的底部固定连接；

所述机械臂与臂连接座连接。

6.根据权利要求5所述的具有竖直伸缩关节的微创手术机器人，其特征在于，所述弹性支撑部件为气弹簧，所述气弹簧包括气弹簧压力缸和气弹簧活塞杆，所述花键轴设有中心通孔，所述气弹簧设于花键轴的中心通孔中，所述气弹簧的气弹簧压力缸与臂连接座固定连接，气弹簧活塞杆与基座的底部固定连接。

7.根据权利要求6所述的具有竖直伸缩关节的微创手术机器人，其特征在于，所述竖直伸缩关节还包括抱闸和抱闸连接轴，所述抱闸与基座的底部固定连接，所述抱闸设有抱闸块和轴孔，所述抱闸连接轴与滚珠丝杠的下端固定连接，所述抱闸连接轴设于抱闸的轴孔中，抱闸的抱闸块与抱闸连接轴连接。

8.根据权利要求5所述的具有竖直伸缩关节的微创手术机器人，其特征在于，所述弹性支撑部件为螺旋弹簧，所述螺旋弹簧设于花键轴的中心通孔中，所述螺旋弹簧的上端与臂连接座固定连接，下端与基座的底部固定连接。

9.根据权利要求5、6、7或8任意一项所述的具有竖直伸缩关节的微创手术机器人，其特征在于，所述机械臂是器械机械臂或医生机械臂。

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