CN211884024U - 一种手术机器人关节模组、主手模组及主手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种手术机器人关节模组、主手模组及主手，其中手术机器人关节模组包括基座(1)；所述基座(1)上设置有可与壳体固定的连接法兰(1a)；所述基座(1)上通过第一轴承(7)设置有电机(2)；所述电机的输出轴(3)与减速机(4)连接；所述减速机(4)通过轴承(6)设置在所述基座(1)上；所述减速机(4)将动力传递给输出法兰(5)。本实用新型的手术机器人主手结构简单紧凑，可实现更高精度的手术操作；并且控制中心的数据计算简单，能有效提高主从映射频率，手术反映灵敏。

Description

一种手术机器人关节模组、主手模组及主手

技术领域

本实用新型涉及一种手术机器人操作主手的模组结构，属于医疗机器人技术领域。

背景技术

微创手术因为损伤小、愈合快，因此被广泛的应用。现有技术中，微创手术机器人通常采用在主手末端设置主控制器，操作主控制器时，主手各轴产生运动，从而向控制中心发出信号，经处理后，发送到从手，控制器械运动，完成手术。控制中心在处理信号时，由于主手各轴都在运动，因此控制中心处理的数据量非常大，导致数据处理时间长，人手动作到手术动作的迟延。

另一方面，现有技术中的主手结构，如CN106667583A公开的主手，为实现多个自由度，因此结构复杂，体积庞大。从手的动作传递到操作端的手术机械臂的路径较长，因此手术操作的精度较低。或者，为实现精确的手术操作，需要更精密的机械加工，这直接增加了制造成本。

因此本领域技术人员致力于开发一种手部运动数据采集数学模型更简单的手术机器人主手。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种手部运动数据采集数学模型更简单的手术机器人主手。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种手术机器人关节模组，包括基座；所述基座上设置有可与壳体固定的连接法兰；所述基座上通过第一轴承设置有电机；所述电机的输出轴与减速机连接；所述减速机通过轴承设置在所述基座上；所述减速机将动力传递给输出法兰。

所述输出法兰的外圆面上设置有第一编码器。

为了提升减速机与输出法兰连接的稳定性，所述减速机的输出端与中间件固定；所述输出法兰与所述中间件固定连接。

为了使输出法兰在传动过程中保持力平衡，所述中间件与所述输出法兰之间设置有扭矩传感器。

所述基座远离所述输出法兰一端固定有线套固定座；所述线套固定座内固定有线套；所述线套依次穿过所述电机和减速机；所述线套通过间隔设置的轴承支承。

为了测量电机的运动参数，实现对电机旋转速度进行控制，所述线套远离所述输出法兰一端设置有第二编码器。

本实用新型还提供了一种手术机器人主手模组，包括壳体；所述壳体内设置有连接凸缘；所述连接凸缘与如上所述的手术机器人关节模组的连接法兰通过螺栓连接。

本实用新型还提供了一种手术机器人主手，包括三个如上所述的主手模组；各所述主手模组间彼此垂直；前一主手模组的输出法兰通过主手臂与下一主手模组的壳体连接。

为简化控制中心的数据计算，三个所述主手模组的中心线交汇于同一点。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的手术机器人主手结构简单紧凑，可实现更高精度的手术操作；并且控制中心的数据计算简单，能有效提高主从映射频率，手术反映灵敏。

附图说明

图1是本实用新型一具体实施方式中关节模组的结构示意图。

图2是图1的左视结构示意图。

图3是图2中C-C方向的剖视结构示意图。

图4是本实用新型一具体实施方式中主手模组的结构示意图。

图5是本实用新型一具体实施方式中主手的部分结构示意图。

图6是本实用新型一具体实施方式中主控制器的结构示意图。

图7是本实用新型具体实施方式手术机器人主手与主控制器连接的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1至图3所示，一种手术机器人关节模组，包括基座1，基座1上设置有可与壳体固定的连接法兰1a。基座1上通过第一轴承7设置有电机2，电机的输出轴3与减速机4连接，减速机4通过轴承6设置在基座1上，减速机4 将动力传递给输出法兰5。输出法兰5的外圆面上设置有第一编码器15。第一编码器15为位置编码器，用于控制电机转过的角度，进而控制与其连接的主手臂的实际位置。

减速机4的输出端与中间件8固定，输出法兰5与中间件8固定连接。中间件8与输出法兰5之间设置有扭矩传感器16。当电机2断电后，通过扭矩传感器16测知输出法兰5的扭矩，当输出法兰5的扭矩超过临界值时，控制中心控制电机2适当反转，实现输出法兰的力平衡。由于减速机4减速比的存在，使得主控制器本身的运动无法使主手对应的主手臂运动。主手臂的运动必须通过电机2的转动实现。

基座1远离输出法兰5一端固定有线套固定座13，线套固定座13内固定有线套14，线套14依次穿过电机2和减速机4，线套14通过间隔设置的轴承支承18。

线套14远离输出法兰5一端设置有第二编码器17。第二编码器17为速度编码器，用于控制电机的旋转速度。

如图4所示，将上述关节模组安装于壳体19中，可得到一种手术机器人主手模组。壳体19内设置有连接凸缘19a，连接凸缘19a与关节模组100的连接法兰1a通过螺栓20连接。

如图5所示，可将上述主手模组应用于一种手术机器人主手，该主手包括三个如上所述的主手模组200，各主手模组200间彼此垂直，前一主手模组的输出法兰通过主手臂21与下一主手模组的壳体连接。三个主手模组200的中心线交汇于同一点O。

主手具体工作时，可与图6所示的主控制器300相连,如图7所示。通过控制各主手模组的关节模组，使各关节模组中输出法兰转过不同的角度,从而控制主控制器300以及上游连接的主手模组(如图7示出的第四主手模组700＇、第五主手模组800＇和第六主手模组900＇)的空间位置，实现手术的精确定位。并且由于各传感器的作用，进一步提高手术精度。

更重要的是，在主控制器300运动的过程中，若主控制器300的运动方向经过某一主手模组的中心线，则主控制器300对该主手模组不产生力矩，因此该主手模组不产生旋转运动，从而大大简化了控制中心处理的数据量。进一步的，由于三个主手模组的中心交汇于同一点O，因此控制中心在处理这三个主手模组数据时，不用单独计算各主手模组最初原点的位移差，从而进一步简化计算。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种手术机器人关节模组，其特征是：包括基座(1)；所述基座(1)上设置有可与壳体固定的连接法兰(1a)；所述基座(1)上通过第一轴承(7)设置有电机(2)；所述电机的输出轴(3)与减速机(4)连接；所述减速机(4)通过轴承(6)设置在所述基座(1)上；所述减速机(4)将动力传递给输出法兰(5)。

2.如权利要求1所述的手术机器人关节模组，其特征是：所述输出法兰(5)的外圆面上设置有第一编码器(15)。

3.如权利要求1所述的手术机器人关节模组，其特征是：所述减速机(4)的输出端与中间件(8)固定；所述输出法兰(5)与所述中间件(8)固定连接。

4.如权利要求3所述的手术机器人关节模组，其特征是：所述中间件(8)与所述输出法兰(5)之间设置有扭矩传感器(16)。

5.如权利要求1所述的手术机器人关节模组，其特征是：所述基座(1)远离所述输出法兰(5)一端固定有线套固定座(13)；所述线套固定座(13)内固定有线套(14)；所述线套(14)依次穿过所述电机(2)和减速机(4)；所述线套(14)通过间隔设置的轴承支承(18)。

6.如权利要求5所述的手术机器人关节模组，其特征是：所述线套(14)远离所述输出法兰(5)一端设置有第二编码器(17)。

7.一种手术机器人主手模组，包括壳体(19)；其特征是：所述壳体(19)内设置有连接凸缘(19a)；所述连接凸缘(19a)与权利要求1至6任一所述的手术机器人关节模组(100)的连接法兰(1a)通过螺栓(20)连接。

8.一种手术机器人主手，其特征是：包括三个如权利要求7所述的主手模组(200)；各所述主手模组(200)间彼此垂直；前一主手模组的输出法兰通过主手臂(21)与下一主手模组的壳体连接。

9.如权利要求8所述的手术机器人主手，其特征是：三个所述主手模组(200)的中心线交汇于同一点(O)。

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