CN211250032U - 机械臂末端工具连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种机械臂末端工具连接装置，包括第一安装座，用于连接机械臂的末端；第二安装座，用于连接手术工具；以及连杆组，第一安装座和第二安装座分别转动连接于连杆组的相对两侧，连杆组包括第一连杆和第二连杆，第一连杆的第一端通过第一连接轴与第一安装座枢接，第一连杆的第二端通过第二连接轴与第二连杆的第一端枢接，第二连杆的第二端通过第三连接轴与第二安装座枢接。本实用新型采用了第一安装座、第二安装座与连杆组配合，使得手术工具在平行于第二安装座安装面的平面上具有平移自由度，及具有绕第三连接轴转动的转动自由度，实现了手术工具姿态人工调整，从而有效地解决了手术工具的姿态无法通过医护人员人工调整的技术问题。

Description

机械臂末端工具连接装置

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，更具体地说，是涉及一种机械臂末端工具连接装置。

背景技术

目前，在骨科医疗器械辅助下的手术中，为了确保切骨或者钻孔打钉等操作的精准度，需要消除病人骨头在操作过程中移动的不确定性对手术的影响。一般有两种解决方案，一种是将病人的骨头与骨科辅助器械固定，骨科辅助器械可以随着病人的骨头移动，通过调整器械的旋转和移动，给骨科动力系统提供轴向或者平面运动限制；另一种是通过将病人的骨头进行柔性或者刚性固定在静止的辅助器械上后，医生进行手术。但是，将病人的骨头固定在刚性的辅助器械上通常需要对病人的骨头进行钻孔、打钉等操作，容易引起手术并发症，而术中利用绷带固定的柔性固定方案又容易导致手术操作出现偏差。因此，协作型机械臂根据手术导航系统追踪病人的骨头位姿，对手术工具的运动进行实时跟踪补偿可以更好的解决现有手术中的难题。

手术工具一般是固定在协作型机械臂的末端，其运动姿势取决于协作型机械臂的运动姿势，即手术工具姿态的调整只能通过协作型机械臂实现，无法通过医护人员人工实现，这样就无法满足复杂手术场景中，需要人工调整手术工具姿态的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种机械臂末端工具连接装置，包括但不限于解决手术工具的姿态无法通过医护人员人工调整的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种机械臂末端工具连接装置，包括：

第一安装座，用于连接机械臂的末端；

第二安装座，用于连接手术工具；以及

连杆组，所述第一安装座和所述第二安装座分别转动连接于所述连杆组的相对两侧，所述连杆组包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的第一端通过第一连接轴与所述第一安装座枢接，所述第一连杆的第二端通过第二连接轴与所述第二连杆的第一端枢接，所述第二连杆的第二端通过第三连接轴与所述第二安装座枢接；

其中，所述第一连接轴的轴线和所述第二连接轴的轴线分别与所述第三连接轴的轴线平行，所述第一连接轴的轴线与所述第一安装座的安装面垂直，所述第三连接轴的轴线与所述第二安装座的安装面垂直。

可选地，所述第一连接轴固定于所述第一安装座上，所述第三连接轴固定于所述第二安装座上；所述第一连杆的第一端上设有第一轴承，所述第二连杆的第二端上设有第三轴承；所述第一连接轴插接于所述第一轴承内，所述第三连接轴插接于所述第三轴承内。

可选地，所述第一连杆的第二端和所述第二连杆的第一端的二者之一上设有第二轴承，所述第二连接轴固定于所述第一连杆的第二端和所述第二连杆的第一端的二者之另一上，所述第二连接轴插接于所述第二轴承内。

可选地，所述第一连接轴的末端贯穿所述第一轴承并露出于所述第一连杆，所述第三连接轴的末端贯穿所述第三轴承并露出于所述第二连杆；所述机械臂末端工具连接装置还包括锁定机构，所述锁定机构可与所述第一连接轴的末端和所述第三连接轴的末端卡接，以限止所述第一连接轴和所述第三连接轴转动。

可选地，所述第一连接轴的末端上设有限位块，所述限位块上开设有第一限位槽，所述第三连接轴的末端上开设有第二限位槽，所述第二连杆的中部开设有安装槽，所述锁定机构包括限位件和弹性件，所述弹性件容置于所述安装槽内，所述限位件的局部限位于所述安装槽内，且所述限位件与所述弹性件抵顶，所述限位件的露出于所述安装槽的端面上设有限位凸起，所述限位凸起可伸入所述第一限位槽内以将所述限位块锁定于所述第二限位槽内。

可选地，所述第三连接轴的末端上设有限位块，所述限位块上开设有第一限位槽，所述第一连接轴的末端上开设有第二限位槽，所述第一连杆的中部开设有安装槽，所述锁定机构包括限位件和弹性件，所述弹性件容置于所述安装槽内，所述限位件的局部限位于所述安装槽内，且所述限位件与所述弹性件抵顶，所述限位件的露出于所述安装槽外的端面上设有限位凸起，所述限位凸起可伸入所述第一限位槽内以将所述限位块锁定于所述第二限位槽内。

可选地，所述限位件包括本体、连接部和限位部，所述连接部相接于所述本体的一侧面上并伸入所述安装槽内与所述安装槽的槽壁活动连接，所述限位部相接于所述本体的端部上以将所述本体限位于所述安装槽外；所述限位凸起设于所述本体的远离所述连接部的一侧面上，所述弹性件的一端抵接于所述安装槽的槽壁上，所述弹性件的另一端与所述本体抵顶。

可选地，所述安装槽具有第一开口和第二开口，所述第一开口朝向所述第二限位槽，所述第二开口与所述第一开口相邻，所述连接部从所述第一开口伸入所述安装槽内，所述第二开口处封盖有盖板。

可选地，所述锁定机构包括两所述弹性件，所述弹性件为弹簧，两所述弹性件分别分布于所述连接部的相对两侧，并抵顶于所述本体的相对两端部上。

可选地，所述第一安装座上开设有第一安装孔，所述第二安装座上开设有第二安装孔。

本实用新型提供的机械臂末端工具连接装置的有益效果在于：采用了第一安装座、第二安装座与连杆组配合，通过第一安装座与第一连杆枢接、第一连杆与第二连杆枢接、第二连杆与第二安装座枢接，使得手术工具在平行于第二安装座安装面的平面上具有平移自由度，及具有绕第三连接轴转动的转动自由度，实现了医护人员用手握持手术工具进行姿态调整的可能，从而有效地解决了手术工具的姿态无法通过医护人员人工调整的技术问题，提高了手术工具姿态调整的精确度和灵活性，提升了用户的使用体验效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的机械臂末端工具连接装置的使用状态示意图；

图2为本实用新型实施例提供的机械臂末端工具连接装置的立体示意图；

图3为本实用新型实施例提供的机械臂末端工具连接装置另一角度的立体示意图；

图4为本实用新型实施例提供的机械臂末端工具连接装置的局部结构示意图。

其中，图中各附图标记：

100—机械臂末端工具连接装置、200—机械臂、300—手术工具、101—第一安装座、102—第二安装座、103—第一连杆、104—第二连杆、105—第一连接轴、106—第二连接轴、107—第三连接轴、108—第一轴承、109—第二轴承、110—第三轴承、111—锁定机构、112—盖板、1010—第一安装孔、1020—第二安装孔、1040—安装槽、1050—限位块、1070—第二限位槽、1111—限位件、1112—弹性件、1111a—限位凸起、1111b—本体、1111c—连接部、1111d—限位部、10500—第一限位槽。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需说明的是：当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”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，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专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“第一”、“第二”等仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本实用新型提供的机械臂末端工具连接装置进行说明。

请参阅图1至图3，该机械臂末端工具连接装置100包括第一安装座101、第二安装座102和连杆组，其中，第一安装座101用于连接机械臂200的末端；第二安装座102用于连接手术工具300；第一安装座101和第二安装座102分别转动连接在连杆组的相对两侧，连杆组包括第一连杆103和第二连杆104，第一连杆103的第一端通过第一连接轴105与第一安装座101枢接，第一连杆103的第二端通过第二连接轴106与第二连杆104的第一端枢接，第二连杆104的第二端通过第三连接轴107与第二安装座102枢接；第一连接轴105的轴线和第二连接轴106的轴线分别与第三连接轴107的轴线平行，即第一连接轴105、第二连接轴106与第三连接轴107呈相互平行分布，并且第一连接轴105的轴线与第一安装座101的安装面垂直，第三连接轴107的轴线与第二安装座102的安装面垂直。

本实用新型提供的机械臂末端工具连接装置100，采用了第一安装座101、第二安装座102与连杆组配合，通过第一安装座101与第一连杆103枢接、第一连杆103与第二连杆104枢接、第二连杆104与第二安装座102枢接，使得手术工具300在平行于第二安装座102安装面的平面上具有平移自由度，及具有绕第三连接轴107转动的转动自由度，实现了医护人员用手握持手术工具300进行姿态调整的可能，从而有效地解决了手术工具的姿态无法通过医护人员人工调整的技术问题，提高了手术工具300姿态调整的精确度和灵活性，提升了用户的使用体验效果。

可选地，请参阅图2和图3，作为本实用新型提供的机械臂末端工具连接装置的一种具体实施方式，第一连接轴105固定在第一安装座101上，第三连接轴107固定在第二安装座102上；同时，在第一连杆103的第一端上设置有第一轴承108，在第二连杆104的第二端上设置有第三轴承110；此处，第一连接轴105插接在第一轴承108内，第三连接轴107插接在第三轴承110内。具体地，第一连接轴105可以与第一安装座101一体成型，也可以与第一安装座101焊接或者通过螺栓连接，第三连接轴107可以与第二安装座102一体成型，也可以与第二安装座102焊接或者通过螺栓连接，第一轴承108的外圈固定在第一连杆103的第一端上，第三轴承110的外圈固定在第二连杆104的第二端上，第一连接轴105插接在第一轴承108的内圈内，第三连接轴107插接在第三轴承110的内圈内，以此实现第一连杆103与第一安装座101枢接，第二连杆104与第二安装座102枢接。

可选地，请参阅图2和图3，作为本实用新型提供的机械臂末端工具连接装置的一种具体实施方式，在第一连杆103的第二端和第二连杆104的第一端的二者之一上设置有第二轴承109，同时，第二连接轴106固定在第一连杆103的第二端和第二连杆104的第一端的二者之另一上，此处，第二连接轴106插接在第二轴承109内。具体地，当第二连接轴106与第一连杆103的第二端一体成型，或者与第一连杆103的第二端焊接或者通过螺栓连接时，第二轴承109的外圈固定在第二连杆104的第一端上，当第二连接轴106与第二连杆104的第一端一体成型，或者与第二连杆104的第一端焊接或者通过螺栓连接时，第二轴承109的外圈固定在第一连杆103的第二端上，并且无论上述那一种情况，第二连接轴106插接在第二轴承109的内圈内，以此实现第一连杆103与第二连杆104枢接。

可选地，请参阅图2至图4，作为本实用新型提供的机械臂末端工具连接装置的一种具体实施方式，第一连接轴105的末端贯穿第一轴承108，并且第一连接轴105的末端露出第一连杆103，第三连接轴107的末端贯穿第三轴承110，并且第三连接轴107的末端露出第二连杆104；此处，机械臂末端工具连接装置100还包括锁定机构111，锁定机构111可以与第一连接轴105的末端和第三连接轴107的末端卡接，以达到限止第一连接轴105和第三连接轴107转动的目的。这样当不需要医护人员对手术工具300进行人手操作时，锁定机构111通过限止第一连接轴105和第三连接轴107转动将手术工具300锁定在机械臂200的末端，以此确保机械臂200对手术工具300进行姿态调整时的精度；当需要医护人员对手术工具300进行人手操作时，只需通过人手打开锁定机构111，使锁定机构111与第一连接轴105的末端和第三连接轴107的末端分离，即可实现医护人员用手握持手术工具300进行姿态调整。

可选地，请参阅图2至图4，作为本实用新型提供的机械臂末端工具连接装置的一种具体实施方式，在第一连接轴105的末端上设置有限位块1050，并且在限位块1050上开设有第一限位槽10500，同时，在第三连接轴107的末端上开设有第二限位槽1070，在第二连杆104的中部开设有安装槽1040，此处，锁定机构111包括限位件1111和弹性件1112，其中，弹性件1112容置在安装槽1040内，限位件1111的局部限位在安装槽1040内，并且限位件1111与弹性件1040抵顶，限位件1111的露出安装槽1040外的端面上设置有限位凸起1111a，限位凸起1111a可以伸入第一限位槽10500内，以达到将限位块1050锁定在第二限位槽1070内。具体地，第一限位槽1050的内轮廓与限位凸起1111a的外轮廓相适配，限位块1050的背向第一限位槽10500的边缘轮廓与第二限位槽1070的内轮廓相适配，当第三连接轴107被驱使移动到第一连接轴105的下方，并且在与第一连接轴105的轴线垂直的参考面上第三连接轴107的投影与第一连接轴105的投影重叠时，限位块1050的背向第一限位槽10500的边缘伸入第二限位槽1070内，限位凸起1111a在弹性件1112的弹力推顶下伸入第一限位槽10500内，形成限位件1111与限位块1050以及限位块1050与第二限位槽1070两两相卡接，从而将限位块1050锁定在第二限位槽1070内，限止了手术工具300的平移自由度和转动自由度。只有当医护人员施加外力，使限位件1111克服弹性件1112的弹力作用，限位凸起1111a退出第一限位槽10500后，手术工具300的平移自由度和转动自由度才能恢复。

当然，根据具体情况和需求，在本实用新型的其它实施方式中，可以为：在第三连接轴107的末端上设置有限位块，并且在该限位块上开设有第一限位槽，同时，在第一连接轴105的末端上开设有第二限位槽，在第一连杆103的中部开设有安装槽，锁定机构111包括限位件1111和弹性件1112，其中，弹性件1112容置在安装槽内，限位件1111的局部限位在安装槽内，并且限位件1111与弹性件1040抵顶，限位件1111的露出安装槽外的端面上设置有限位凸起1111a，限位凸起1111a可以伸入第一限位槽内，以达到将限位块锁定在第二限位槽内的目的。

可选地，请参阅图4，作为本实用新型提供的机械臂末端工具连接装置的一种具体实施方式，限位件1111包括本体1111b、连接部1111c和限位部1111d，其中，连接部1111c相接在本体1111b的一侧面上，并且连接部1111c伸入安装槽1040内与安装槽1040的槽壁活动连接，限位部1111d相接在本体1111b的端部上，以达到将本体1111b限位在安装槽1040外；此处，限位凸起1111a设置在本体1111b的远离连接部1111c的一侧面上，弹性件1112的一端抵接在安装槽1040的槽壁上，弹性件1112的另一端与本体1111b抵顶。具体地，连接部1111c与安装槽1040的与连接部1111c接触的槽壁活动连接，弹性件1112抵接在安装槽1040的正对连接部1111c的槽壁上，限位部1111d搭接在安装槽1040的槽口处，既可以防止本体1111b发生轴线偏离，又可以便于医护人员把持和施力，使本体1111b克服弹性件1112的弹力作用，将限位凸起1111a轻易地退出第一限位槽10500外。

可选地，请参阅图2和图4，作为本实用新型提供的机械臂末端工具连接装置的一种具体实施方式，安装槽1040具有第一开口和第二开口(未标注)，其中，第一开口朝向第二限位槽1070，第二开口与第一开口相邻，连接部1111c从第一开口伸入安装槽1040内，这样使得限位件1111始终沿第二连杆104的长度延伸方向作往复移动，确保了限位凸起1111a可以准确地伸入第一限位槽10500内，同时，第二开口处封盖有盖板112，既便于对锁定定位111进行安装和维修，又可以避免安装槽1040始终敞开，提高了防尘性能和美观度。

可选地，请参阅图4，作为本实用新型提供的机械臂末端工具连接装置的一种具体实施方式，锁定机构111包括两个弹性件1112，弹性件1112为弹簧，两个弹性件1112分别分布在连接部1111c的相对两侧，并且抵顶在本体1111b的相对的两个端部上。这样使得限位件1111受到的弹力作用更加均衡，限位凸起1111a与第一限位槽10500卡接更加牢固和可靠，防止了本体1111b因受力不均发生轴线偏离现象。

可选地，请参阅图2，作为本实用新型提供的机械臂末端工具连接装置的一种具体实施方式，在第一安装座101上开设有第一安装孔1010，在第二安装座102上开设有第二安装孔1020。具体地，在第一安装座101上开设有至少两个第一安装孔1010，这样第一安装座101通过螺栓穿过第一安装孔1010后旋入机械臂200的末端内，将机械臂末端工具连接装置100紧固连接在机械臂200上；在第二安装座102上开设有至少两个第二安装孔1020，这样第二安装座102通过螺栓穿过第二安装孔1020后旋入手术工具300内，将手术工具300紧固连接在机械臂末端工具连接装置100上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.机械臂末端工具连接装置，其特征在于，包括：

第一安装座，用于连接机械臂的末端；

第二安装座，用于连接手术工具；以及

连杆组，所述第一安装座和所述第二安装座分别转动连接于所述连杆组的相对两侧，所述连杆组包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的第一端通过第一连接轴与所述第一安装座枢接，所述第一连杆的第二端通过第二连接轴与所述第二连杆的第一端枢接，所述第二连杆的第二端通过第三连接轴与所述第二安装座枢接；

其中，所述第一连接轴的轴线和所述第二连接轴的轴线分别与所述第三连接轴的轴线平行，所述第一连接轴的轴线与所述第一安装座的安装面垂直，所述第三连接轴的轴线与所述第二安装座的安装面垂直。

2.如权利要求1所述的机械臂末端工具连接装置，其特征在于，所述第一连接轴固定于所述第一安装座上，所述第三连接轴固定于所述第二安装座上；所述第一连杆的第一端上设有第一轴承，所述第二连杆的第二端上设有第三轴承；所述第一连接轴插接于所述第一轴承内，所述第三连接轴插接于所述第三轴承内。

3.如权利要求2所述的机械臂末端工具连接装置，其特征在于，所述第一连杆的第二端和所述第二连杆的第一端的二者之一上设有第二轴承，所述第二连接轴固定于所述第一连杆的第二端和所述第二连杆的第一端的二者之另一上，所述第二连接轴插接于所述第二轴承内。

4.如权利要求2所述的机械臂末端工具连接装置，其特征在于，所述第一连接轴的末端贯穿所述第一轴承并露出于所述第一连杆，所述第三连接轴的末端贯穿所述第三轴承并露出于所述第二连杆；所述机械臂末端工具连接装置还包括锁定机构，所述锁定机构可与所述第一连接轴的末端和所述第三连接轴的末端卡接，以限止所述第一连接轴和所述第三连接轴转动。

5.如权利要求4所述的机械臂末端工具连接装置，其特征在于，所述第一连接轴的末端上设有限位块，所述限位块上开设有第一限位槽，所述第三连接轴的末端上开设有第二限位槽，所述第二连杆的中部开设有安装槽，所述锁定机构包括限位件和弹性件，所述弹性件容置于所述安装槽内，所述限位件的局部限位于所述安装槽内，且所述限位件与所述弹性件抵顶，所述限位件的露出于所述安装槽的端面上设有限位凸起，所述限位凸起可伸入所述第一限位槽内以将所述限位块锁定于所述第二限位槽内。

6.如权利要求4所述的机械臂末端工具连接装置，其特征在于，所述第三连接轴的末端上设有限位块，所述限位块上开设有第一限位槽，所述第一连接轴的末端上开设有第二限位槽，所述第一连杆的中部开设有安装槽，所述锁定机构包括限位件和弹性件，所述弹性件容置于所述安装槽内，所述限位件的局部限位于所述安装槽内，且所述限位件与所述弹性件抵顶，所述限位件的露出于所述安装槽外的端面上设有限位凸起，所述限位凸起可伸入所述第一限位槽内以将所述限位块锁定于所述第二限位槽内。

7.如权利要求5或6所述的机械臂末端工具连接装置，其特征在于，所述限位件包括本体、连接部和限位部，所述连接部相接于所述本体的一侧面上并伸入所述安装槽内与所述安装槽的槽壁活动连接，所述限位部相接于所述本体的端部上以将所述本体限位于所述安装槽外；所述限位凸起设于所述本体的远离所述连接部的一侧面上，所述弹性件的一端抵接于所述安装槽的槽壁上，所述弹性件的另一端与所述本体抵顶。

8.如权利要求7所述的机械臂末端工具连接装置，其特征在于，所述安装槽具有第一开口和第二开口，所述第一开口朝向所述第二限位槽，所述第二开口与所述第一开口相邻，所述连接部从所述第一开口伸入所述安装槽内，所述第二开口处封盖有盖板。

9.如权利要求7所述的机械臂末端工具连接装置，其特征在于，所述锁定机构包括两所述弹性件，所述弹性件为弹簧，两所述弹性件分别分布于所述连接部的相对两侧，并抵顶于所述本体的相对两端部上。

10.如权利要求1至6任一项所述的机械臂末端工具连接装置，其特征在于，所述第一安装座上开设有第一安装孔，所述第二安装座上开设有第二安装孔。

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