CN217390860U - 防抖的器械驱动组件以及机器人手术系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种防抖的器械驱动组件以及机器人手术系统。所述器械驱动组件包括驱动单元以及与驱动单元可拆卸连接的连接单元,所述连接单元用于连接器械;所述驱动单元具有一第一中心轴线,并包括相对所述第一中心轴线对称的一个或多个主动机构,每一所述主动机构包括一主动旋转件;所述连接单元具有一第二中心轴线,并包括相对所述第二中心轴线对称的一个或多个从动机构,每一所述从动机构包括一平移件;所述第一中心轴线与所述第二中心轴线重合,且每一所述主动机构与一相应的所述从动机构连接并被配置为通过所述主动旋转件的旋转运动引起所述平移件的平移。本实用新型的器械驱动组件以及机器人手术系统有助于降低手术器械发生抖动的风险。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及机械领域,尤其涉及一种防抖的器械驱动组件以及机器人手术系统。
背景技术
机器人手术系统是代替人手、由医生远程操控以进行手术的外科手术工具。机器人手术系统主要由支撑机械臂的控制台和具有末端执行器的手术器械组成。机械臂通常包括器械驱动组件,器械驱动组件用于向手术器械提供动力以使得末端执行器执行想要的动作。末端执行器可以是例如夹、钩等。
现有的器械驱动组件通常分为钢丝绳传动型和连杆传动型。钢丝绳传动型器械驱动组件的灵活度高,在有限的空间内可以实现较多的运动自由度。然而,钢丝绳传动型器械驱动组件具有刚度不够、容易发生蠕变等缺点。连杆传动型器械驱动组件刚好可以解决这些问题。
然而,现有的连杆传动型器械驱动组件在驱动手术器械动作时,手术器械容易发生抖动,手术精度低。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种防抖的器械驱动组件以及机器人手术系统其可有效降低手术过程中手术器械发生抖动的风险,提高手术精度。
本实用新型实施例提供一种器械驱动组件,所述器械驱动组件包括驱动单元、以及与所述驱动单元可拆卸连接的连接单元,所述连接单元用于连接器械;所述驱动单元具有一第一中心轴线,并包括相对所述第一中心轴线对称的一个或多个主动机构,每一所述主动机构包括一主动旋转件;所述连接单元具有一第二中心轴线,并包括相对所述第二中心轴线对称的一个或多个从动机构,每一所述从动机构包括一平移件;所述第一中心轴线与所述第二中心轴线重合,且每一所述主动机构与一相应的所述从动机构连接并被配置为通过所述主动旋转件的旋转运动引起所述平移件的平移。通过将驱动单元和连接单元同轴连接,有助于降低由于离心力带来的器械发生抖动的风险,提高手术精度,从而有效解决了现有技术中手术器械容易发生抖动、手术精度低的问题。此外,可拆卸连接驱动单元和连接单元,安装方便。
在一种可行的方案中,所述驱动单元包括三个所述主动机构,所述连接单元包括三个所述从动机构。这种实施方案提供的器械驱动组件特别适合于驱动包括三个需要被推动和/或拉动的推杆的器械。
在一种可行的方案中,每一所述主动机构包括一电机、以及与所述电机的输出轴耦合的减速机构,所述主动旋转件与所述减速机构耦合,所述主动旋转件的中心轴线与所述第一中心轴线重合或平行。通过减速机构将电机的转速减速再传递至主动旋转件,更符合手术器械的运动需求。
在一种可行的方案中,所述减速机构包括与所述电机的输出轴耦合的带传动机构、以及与所述带传动机构耦合的减速箱,所述主动旋转件与所述减速箱的输出轴耦合。可以理解地,在其他实施例中,也可以采用其他减速机构布置。
在一种可行的方案中,每一所述从动机构还包括与一相应的所述主动旋转件连接并被配置为由所述主动旋转件驱动转动的从动旋转件,所述平移件与所述从动旋转件连接并被配置为通过所述从动旋转件的旋转运动引起所述平移件的平移。通过从动旋转件将主动旋转件的动力传递给平移件,传动更稳定,驱动单元和连接单元连接更方便。
在一种可行的方案中,所述从动旋转件的中心轴线与所述第二中心轴线重合或平行,所述平移件的平移方向与所述第二中心轴线重合或平行。这有助于进一步降低器械发生抖动的风险,提高手术精度。
在一种可行的方案中,所述从动旋转件包括圆柱区段,所述圆柱区段具有围绕所述从动旋转件的中心轴线延伸的螺旋槽,所述平移件包括套设于所述圆柱区段的推板、以及设于所述推板的凸起,所述凸起可滑动地容纳在所述螺旋槽内以通过所述从动旋转件的旋转引起所述平移件的平移。通过凸起与螺旋槽的配合将从动旋转件的扭矩转变为平移件的直线运动,传动稳定。可以理解地,在其他实施方案中,从动旋转件和平移件也可以采用其他结构/构造以将旋转运动转变为直线运动。
在一种可行的方案中,所述从动旋转件与所述主动旋转件可拆卸地连接,且所述主动旋转件被配置为最多旋转360°而与所述从动旋转件连接。这有助于实现自动连接主动旋转件和从动旋转件,安装方便。
在一种可行的方案中,所述驱动单元还包括用于支撑所述一个或多个主动机构的第一支撑组件,所述连接单元还包括用于支撑所述一个或多个从动机构的第二支撑组件,所述第一支撑组件与所述第二支撑组件可拆卸地连接。通过可拆卸连接第一支撑组件和第二支撑组件而连接驱动单元和连接单元,安装方便。
本实用新型实施例还提供一种机器人手术系统,所述机器人手术系统包括前述的器械驱动组件、以及与所述器械驱动组件的所述连接单元连接的手术器械。机器人手术系统所能实现的技术效果参照前面的器械驱动组件所能实现的技术效果,在此不再赘述。
基于上述方案可知,本实用新型通过驱动单元的主动机构的主动旋转件驱动连接单元的从动机构的从动旋转件转动,从而驱动连接单元的从动机构的平移件平移,进而驱动手术器械进行相应的动作,且由于驱动单元的第一中心轴线和连接单元的第二中心轴线重合,因此有助于防止由于驱动单元偏离连接单元而引起的离心力所导致的手术器械的抖动,提高手术精度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图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他的附图。
图1为本实用新型实施例一的机器人手术系统的立体结构示意图;
图2为图1所示机器人手术系统的手术器械的主视图;
图3为图2所示手术器械的爆炸图;
图4为图1所示机器人手术系统的一爆炸图;
图5为图4所示机器人手术系统的另一角度示意图;
图6为图1所示机器人手术系统的器械驱动组件的局部连接示意图;
图7为图1所示机器人手术系统的剖视图;
图8为图1所示机器人手术系统的器械驱动组件的驱动单元的爆炸图;
图9为图1所示机器人手术系统的器械驱动组件的连接单元的爆炸图;
图10为图1所示机器人手术系统的安装示意图;
图11为图1所示机器人手术系统的拆卸示意图;
图12为本实用新型实施例二的机器人手术系统的一爆炸图;
图13为图12所示机器人手术系统的另一角度示意图;
图14为图12所示手术系统的器械驱动组件的驱动单元的爆炸图;
图15为图12所示手术系统的器械驱动组件的连接单元的爆炸图。
图中标号:
100、机器人手术系统;10、器械驱动组件;20、手术器械;30、驱动单元;31、主动机构;32、主动旋转件;320、凸柱;320A、限位区段;320B、第一区段;320C、第二区段;321、第一孔;322、第二孔;323、第三孔;324、第四孔;325、第一弹簧;326、端盖;326A、支撑区段;326B、抵顶区段;33、第一支撑组件;330、外螺纹;331、定位销;332、第一外壳;333、顶盖;334、底盖;335、第一收容腔;335A、上收容腔;335B、下收容腔;336、第一通孔;337、隔板;338、第一支撑件;339、第一支撑柱;34、电机;35、减速机构;36、带传动机构;360、主动轮;361、从动轮;362、传送带;37、减速箱;40、壳体组件;41、鞘管;42、第一连接件;43、第二连接件;50、连接单元;51、从动机构;52、从动旋转件;520、凹槽;521、圆柱区段;522、第一连接区段;523、第二连接区段;524、第一轴承;525、螺旋槽;53、第二支撑组件;530、内螺纹;531、定位孔;532、第二外壳;533、底盘;534、螺纹圈;535、第二收容腔;536、第二通孔;54、平移件;540、推板;541、第三通孔;542、第一凸起;543、夹持部;544、接收孔;545、连接孔;546、凹部;55、第二支撑件;550、耳部;551、第四通孔;552、第二轴承;553、第五通孔;56、导柱;57、第二支撑柱;60、连杆机构;61、推杆;62、摆杆;63、曲柄;80、末端执行器;L1、第一中心轴线;L2、第二中心轴线;
200、机器人手术系统;210、器械驱动组件;220、手术器械;230、驱动单元;250、连接单元;2333、顶盖;2334、底盖;2337、隔板;2335B、下收容腔;2338、第一支撑件;2532、第二外壳;2533、底盘;255、第二支撑件。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,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实用新型的限制。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,也可以是成一体;可以是机械连接,也可以是电连接,也可以是通讯连接;可以是直接连接,也可以通过中间媒介的间接连接,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。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在本实用新型中的具体含义。下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
机器人手术系统主要由支撑机械臂的控制台和具有末端执行器的手术器械组成。机械臂通常包括器械驱动组件,器械驱动组件用于向手术器械提供动力以使得末端执行器执行想要的动作。末端执行器可以是例如夹、钩等。现有的器械驱动组件通常分为钢丝绳传动型和连杆传动型。连杆传动型器械驱动组件具有传动效率高、结构刚度大、传动稳定等优点。连杆传动型器械驱动组件通常包括驱动单元、以及与驱动单元连接的连接单元。连接单元用于连接连杆型手术器械。驱动单元用于通过连接单元驱动手术器械的推杆运动,进而使得手术器械的末端执行器执行想要的动作。
然而,本发明人发现现有的连杆传动型器械驱动组件存在诸多问题,例如:驱动单元和连接单元的重心偏差较大,导致在实际手术过程中,手术器械容易发生抖动,手术精度低;在安装带有手术器械的连接单元至驱动单元时,由于手术器械进入体内,例如腹腔后其末端执行器的开合无法控制,导致各推杆移位,此时需要人为调整各推杆的位置才能将连接单元正确地安装到驱动单元上,安装不便。
为此,参考图1,本实用新型实施例一提供了一种机器人手术系统100,包括器械驱动组件10和手术器械20。所述器械驱动组件10包括驱动单元30、以及与驱动单元30连接的连接单元50。所述手术器械20与所述连接单元50连接。特别地,所述驱动单元30与所述连接单元50的重心在同一直线上,这有助于降低实际手术过程中手术器械20发生抖动的风险,提高手术精度。
优选地,所述驱动单元30为一中心对称的结构体,并具有一第一中心轴线L1。所述连接单元50为一中心对称的结构体,并具有一第二中心轴线。L2所述第一中心轴线L1与所述第二中心轴线重合,即所述驱动单元30与所述连接单元50同轴连接,这有助于进一步降低手术器械20发生抖动的风险,提高手术精度。
参考图2和图3,作为示例,所述手术器械20包括壳体组件40、收容在所述壳体组件40内的一个或多个连杆机构60、以及连接在所述一个或多个连杆机构60的远端的末端执行器80。所述壳体组件40包括鞘管41、以及分别连接在鞘管41的远端和近端的第一连接件42和第二连接件43。所述连杆机构60包括推杆61、与所述推杆61转动连接的摆杆62、以及与摆杆62转动连接的曲柄63。所述推杆61收容在所述鞘管41内,其一端穿设所述第二连接件43,另一端与所述第一连接件42滑动连接。所述曲柄63与所述第一连接件42转动连接。所述末端执行器80与所述曲柄63连接。所述第一连接件42、推杆61、摆杆62、以及曲柄63构成一曲柄滑块机构,由此,当推杆61平移时,曲柄63即转动进而带动末端执行器80进行转动。可以理解地,所述手术器械20也可以是其他连杆型手术器械20。
参考图4和图5,所述驱动单元30包括一个或多个主动机构31。本实施例中,所述驱动单元30包括两个对称设计的主动机构31。每一所述主动机构31包括一主动旋转件32。所述主动旋转件32的中心轴线与所述第一中心轴线L1重合或平行。所述连接单元50包括一个或多个从动机构51。本实施例中,所述连接单元50包括两个对称设计的从动机构51。所述从动机构51用于与手术器械20的一相应的推杆61耦合并驱动推杆61平移。每一所述从动机构51包括一从动旋转件52。所述从动旋转件52的中心轴线与所述第二中心轴线重合或平行。本实施例中,所述主动旋转件32的中心轴线与所述从动旋转件52的中心轴线重合。
特别地,所述主动旋转件32与一相应的从动旋转件52具有唯一的位置对应关系,所述主动旋转件32适于旋转至与一相应的从动旋转件52连接,特别是最多旋转360°而与一相应的从动旋转件52连接。当主动旋转件32与相应的从动旋转件52连接后,主动旋转件32即可带动从动旋转件52一起转动,优选同轴转动。由此,在安装带有手术器械20的连接单元50至驱动单元30时,即使手术器械20的各个推杆61因为末端执行器80进入腹腔内后无法控制其开合而移位,主动旋转件32也能主动地旋转地与一相应的从动旋转件52连接,而无需人为地调整推杆61的位置,安装方便、快速。
具体地,参考图4和图5,每一所述主动旋转件32上设有可移动的一个或多个凸柱320。所述凸柱320偏离所述主动旋转件32的中心轴线。相应地,每一所述从动旋转件52上设有一个或多个凹槽520。所述凹槽520偏离所述从动旋转件52的中心轴线。在主动旋转件32围绕其自身的中心轴线旋转的过程中,每一凸柱320即自动移位并接合至一相应的凹槽520,从而使得相应的从动旋转件52能够跟随主动旋转件32一起旋转。
优选地,当主动旋转件32上设有两个或两个以上的凸柱320时,至少其中两个凸柱320偏离主动旋转件32的中心轴线的距离不同。相应地,当从动旋转件52上设有两个或两个以上的凹槽520时,至少其中两个凹槽520偏离从动旋转件52的中心轴线的距离不同。如图所示,本实施例的主动旋转件32上设有两个凸柱320,且两个凸柱320偏离主动旋转件32的中心轴线的距离不同;相应地,从动旋转件52上设有两个凹槽520,且两个凹槽520偏离从动旋转件52的中心轴线的距离不同。
可以理解地,在其他实施例中,也可以在从动旋转件52上设置可移动的一个或多个凸柱320,而在主动旋转件32上设置相应的一个或多个凹槽520。在这种情况下,主动旋转件32旋转至使得从动旋转件52上的凸柱320接收在其凹槽520内,也同样无需人为地调整推杆61的位置,安装方便、快速。
优选地,所述凸柱320的可移动功能借助于第一弹簧325来实现。具体地,参考图6,所述主动旋转件32内设有一个或多个贯穿主动旋转件32的第一端面的第一孔321。每一凸柱320可滑动地收容在一第一孔321内,一第一弹簧325抵顶于一相应的凸柱320。当凸柱320没有对准相应的凹槽520时,凸柱320的末端抵顶在从动旋转件52的表面,并被第一弹簧325挤压。当主动旋转件32旋转至使得凸柱320对准相应的凹槽520时,凸柱320在第一弹簧325的挤压作用下移入凹槽520内。使用第一弹簧325弹性地移动凸柱320,传动稳定、安装方便、且制造成本相对较低。
优选地,所述第一孔321形成为阶梯孔,包括孔径较小的第二孔322和孔径较大的第三孔323,其中第二孔322贯穿主动旋转件32的第一端面。所述凸柱320包括限位区段320A、以及连接在限位区段320A的两端的第一区段320B和第二区段320C,其中限位区段320A的外径大于第二区段320C的外径。所述第一弹簧325套设于所述第一区段320B并抵顶于限位区段320A,所述第一区段320B和所述限位区段320A收容于所述第三孔323内,且所述限位区段320A的外径大于所述第二孔322的孔,以使得所述凸柱320不会在第一弹簧325的挤压作用下完全从第一孔321内移出。所述第二区段320C收容在所述第二孔322内,并可在第一弹簧325的挤压作用下伸出至相应的凹槽520内。
所述第一弹簧325的与限位区段320A相对的一端可以抵顶于一额外设置在主动旋转件32内的抵顶件,例如一端盖326。为方便安装,优选地,所述主动旋转件32内还设有与所述第三孔323相通的第四孔324,所述第四孔324贯穿主动旋转件32的第二端面。优选地,第四孔324的孔径大于第三孔323的孔径。所述端盖326包括外径较大的支撑区段326A以及外径较小的抵顶区段326B,支撑区段326A的外径大于第三孔323的孔径。安装时,将套设有第一弹簧325的凸柱320从第四孔324装入第一孔321,此时,限位区段320A将与第三孔323的底壁抵顶,再将端盖326从第四孔324插入使其抵顶区段326B伸入第三孔323与第一弹簧325抵顶,直至端盖326的支撑区段326A抵顶至第四孔324的底壁即可。
可以理解地,在其他实施例中,也可以采用其他结构的抵顶件与第一弹簧325抵顶。或者,还可以不额外提供抵顶件,而由主动旋转件32自身提供抵顶部。
还可以理解地,在其他实施例中,凸柱320也可以不采用第一弹簧325移位,而采用其他方式。例如,可以将每一所述端盖326设计为一永磁体,所述永磁体排斥相应的所述凸柱320,以使得凸柱320插入至相应的凹槽520。又或者,还可以在每一所述凹槽520内设置一永磁体以吸引所述凸柱320,以使得所述凸柱320插入至相应的凹槽520。
再次参考图4和图5,本实施例中,所述驱动单元30包括用于支撑所述一个或多个主动机构31的第一支撑组件33。所述连接单元50包括用于支撑所述一个或多个从动机构51的第二支撑组件53。优选地,所述第一支撑组件33与所述第二支撑组件53可拆卸连接,优选螺纹连接。具体地,所述第一支撑组件33上设有外螺纹330,所述第二支撑组件53上设有内螺纹530,通过外螺纹330与内螺纹530接合即可连接第一支撑组件33和第二支撑组件53。可以理解地,在其他实施例中,也可以在第一支撑组件33上设置内螺纹530,在第二支撑组件53上设置外螺纹330。或者,第一支撑组件33与第二支撑组件53还可以采用其他可拆卸的连接方式,例如磁吸连接、卡扣连接等等。
优选地,所述第一支撑组件33上设有一个或多个突出的定位销331。所述第二支撑组件53上设有一个或多个定位孔531。每一定位销331与一相应的定位孔531配合,从而快速定位第一支撑组件33和第二支撑组件53,与此同时,主动旋转件32也与相应的从动旋转件52同轴对准。如图4和图5所示,本实施例中,所述第一支撑组件33上设有两个定位销331。两个定位销331偏离第一支撑组件33的中心轴线。相应地,所述第二支撑组件53上设有两个定位孔531。两个定位孔531偏离第二支撑组件53的中心轴线。
可以理解地,在其他实施例中,也可以在第一支撑组件33上设置定位孔531,而在第二支撑组件53上设置定位销331。或者,也可以采用其他定位结构定位第一支撑组件33和第二支撑组件53。
参考图7和图8,本实施例中,所述第一支撑组件33包括两端开口的圆柱体状的第一外壳332、以及分别设于第一外壳332的两端开口的顶盖333和底盖334。第一外壳332、顶盖333和底盖334共同围合形成一第一收容腔335,用于收容所述主动机构31。所述定位销331突出于所述顶盖333的朝向第二支撑组件53的一端面。所述外螺纹330设于所述顶盖333。所述顶盖333上设有两个第一通孔336。所述主动旋转件32优选呈圆柱体状,并可转动地收容在相应的第一通孔336内。
可选地,每一所述主动机构31还包括设于所述第一收容腔335内的一电机34、以及与所述电机34的输出轴耦合的减速机构35。所述主动旋转件32与所述减速机构35耦合。优选地,所述减速机构35包括与所述电机34的输出轴连接的带传动机构36、以及与所述带传动机构36耦合的减速箱37。具体地,所述带传动机构36包括主动轮360、从动轮361、以及连接主动轮360和从动轮361的传送带362。所述电机34的输出轴与一相应的主动轮360连接。所述减速箱37的输入轴与一相应的从动轮361连接。所述主动旋转件32与所述减速箱37的输出轴连接。由此,电机34的扭矩可以依次通过主动轮360、传送带362、从动轮361、减速箱37,传送至相应的主动旋转件32。可以理解地,在其他实施例中,也可以采用其他减速机构35连接电机34和主动旋转件32,例如可以使用齿轮传动机构代替所述带传动机构36。
为便于主动机构31的安装并优化驱动单元30的整体结构布局,优选地,一隔板337设置(例如通过螺钉固定连接)在第一外壳332和底盖334之间,以将所述第一收容腔335分隔为上收容腔335A和下收容腔335B,其中所述带传动机构36收容在下收容腔335B内,电机34、减速箱37、以及主动旋转件32收容在上收容腔335A内。为适应两个带传动机构36的布置,本实施例的下收容腔335B的腔壁大致呈椭圆形。电机34和减速箱37可以固设在隔板337上。可选地,所述减速箱37上还固定有一大致椭圆形的第一支撑件338,所述第一支撑件338与所述顶盖333之间通过一个或多个第一支撑柱339(例如通过螺钉)固定连接。减速箱37的输出轴穿过第一支撑件338与设置在顶盖333的主动旋转件32连接。
参考图7和图9,本实施例中,所述第二支撑组件53包括一端开口一端封闭的第二外壳532、盖设于所述第二外壳532的开口端的底盘533、以及可转动地套设于所述底盘533的螺纹圈534。第二外壳532和所述底盘533共同围合形成一第二收容腔535,用于收容所述从动机构51。适应于本实施例的两个从动机构51的中心对称布置,所述第二外壳532大致呈椭圆状。所述定位孔531设于所述底盘533的朝向所述第一支撑组件33的一端面。所述底盘533上设有两个第二通孔536。所述从动旋转件52优选大致呈圆柱体状,包括作为主体的圆柱区段521以及连接在圆柱区段521两端的第一连接区段522和第二连接区段523,所述第一连接区段522(例如通过第一轴承524)可转动地收容在相应的第二通孔536内,所述凹槽520设于所述第一连接区段522的朝向所述第一支撑组件33的一端面。所述内螺纹530设于所述螺纹圈534。通过所述螺纹圈534与所述顶盖333螺纹连接即可连接所述第一支撑组件33和所述第二支撑组件53。
本实施例中,每一所述从动机构51还包括一可滑动地收容在所述第二收容腔535内的平移件54,即所述第二收容腔535内设有两个平移件54。所述平移件54与所述从动旋转件52连接并被配置为通过所述从动旋转件52的旋转运动引起所述平移件54的平移。
具体地,所述平移件54包括具有一第三通孔541的推板540、以及设于所述推板540并伸入所述第三通孔541内的两个相对的第一凸起542。所述从动旋转件52的圆柱区段521具有围绕其中心轴线延伸的螺旋槽525。所述圆柱区段521穿过所述第三通孔541,且所述第一凸起542可滑动地容纳在所述螺旋槽525内,从而通过所述从动旋转件52的旋转引起所述平移件54的平移。
可以理解地,在其他实施例中,平移件54和从动旋转件52也可以采用其他构造,只要能够利用从动旋转件52的旋转运动引起平移件54的平移即可。例如,可以考虑将从动旋转件52设计为一螺杆,而平移件54设计为一与该螺杆螺纹连接的推板540也是可行的。
为保证平移件54的稳定平移,优选地,所述第二收容腔535内还设有一第二支撑件55,所述第二支撑件55与所述底盘533之间设有一或多根导柱56。每一平移件54对应套设在一或多根导柱56上。如图所示,本实施例中,所述第二支撑件55大致呈条状,包括位于其两端的两个耳部550。每一耳部550(例如通过例如螺钉)连接有两根导柱56。每一平移件54套设在两根导柱56上。导柱56的设计使得平移件54可以稳定地沿着导柱56做直线移动。
进一步地,为提高第二支撑件55与底盘533之间的连接稳定性,还提供一根或多根第二支撑柱57在第二支撑件55与底盘533之间。优选地,每一平移件54对应一第二支撑柱57,并优选形成一凹部546与第二支撑柱57接合。还优选地,所述第二支撑件55内还形成有一个或多个第四通孔551,所述从动旋转件52的第二连接区段523(例如通过第二轴承552)可转动地收容在相应的第四通孔551内,以提高从动旋转件52的转动稳定性。
可选地,所述第二支撑件55的中心还形成有一第五通孔553。所述手术器械20的鞘管41贯穿所述第二外壳532。所述手术器械20的第二连接件43(例如通过螺钉)固定安装于所述第二支撑件55,且所述手术器械20的连杆穿过所述第五通孔553至与相应的所述推板540连接。
优选地,所述推板540大致呈剪刀状,包括两相对且间隔布置的夹持部543。两夹持部543之间形成一接收孔544,用于接收相应的推杆61。为提高夹持部543对推杆61的夹持力,优选地,每一所述夹持部543上还设有连接孔545,以在将推杆61插入接收孔544后,通过例如螺钉等连接件将两夹持部543紧固在一起。
本实施例的机器人手术系统100的整体工作过程概述如下:电机34的输出轴带动主动轮360转动,主动轮360通过传送带362带动从动轮361转动,从动轮361带动减速箱37的输入轴转动,减速箱37的输出轴带动主动旋转件32转动,主动旋转件32带动从动旋转件52转动,从动旋转件52转动即带动第一凸起542移动,第一凸起542移动带动推板540沿导柱56做直线移动,推板540再带动推杆61做直线移动,进而使得末端执行器80转动以执行想要的动作以进行手术。
由此可见,在连接单元50中,末端执行器80的转动角度是由推杆61移动的距离决定的,即末端执行器80的转动角度与推杆61移动的距离具有一一对应关系,而推杆61的移动距离又是由平移件54的移动距离决定的,即推杆61的移动距离与平移件54的移动距离具有一一对应关系,而平移件54的移动距离又是由从动旋转件52的转动角度决定的,从动旋转件52旋转一圈产生的位移包含了平移件54的移动距离范围,即在一圈转动内平移件54的移动距离与从动旋转件52的转动角度具有一一对应关系,因此,从动旋转件52的转动角度与末端执行器80的转动角度具有一一对应关系。进一步地,在驱动单元30中,电机34的输出轴的转动角度、主动轮360的转动角度、从动轮361的转动角度、以及主动旋转件32的转动角度又具有一一对应的关系,且主动旋转件32的转动角度与从动旋转件52的转动角度也具有一一对应的关系,因此,在归零的状态下电机34的输出轴的转动角度与末端执行器80的转动角度具有一一对应关系,电机34每次运行完后自动归零,在凸柱320与凹槽520结合前后电机34会产生力矩突变,此时电机34即可确定凸柱320与凹槽520结合完成,通过电机编码器即可知道此时从动旋转件52的旋转角度,对应的可判断出末端执行器80的状态,进一步可以通过控制电机34而控制末端执行器80的转动角度。
参考图10,本实施例的机器人手术系统100的安装方式如下:将驱动单元30连接至机械臂,将手术器械20连接至连接单元50,在人体表面开设开口(例如在腹壁上开设开口以装设戳卡),将手术器械20通过开口插入人体内,再向上提拉连接单元50以将连接单元50连接至驱动单元30,即可进行手术。
参考图11,本实施例的机器人手术系统100的拆卸方式如下:向下移动连接单元50以将连接单元50从驱动单元30拆卸下来,然后将与连接单元50连接的手术器械20通过开口从人体内移出即可。
参考图12至图15,本实用新型实施例二的机器人手术系统200与实施例一的机器人手术系统100大体相同,特别是工作原理、安装方式、拆卸方式是相同的,二者的主要区别在于:本实施例的机器人手术系统200的手术器械220包括三个连杆机构60(因此包括三个推杆61),相应地,本实施例的机器人手术系统的器械驱动组件210的驱动单元230包括三个主动机构31,连接单元250包括三个从动机构51。
具体地,参考图12和图14,本实施例的驱动单元230包括相对驱动单元230的第一中心轴线L1中心对称的三个电机34、相对驱动单元230的中心轴线中心对称的三个带传动机构36、相对驱动单元230的中心轴线中心对称的三个减速箱37、以及相对驱动单元230的中心轴线中心对称的三个主动旋转件32。与实施例一一样地,每一电机34的输出轴与带传动机构36的主动轮360连接,主动轮360通过传送带362与从动轮361连接,从动轮361再与相应的减速箱37的输入轴连接,减速箱37的输出轴与一相应的主动旋转件32连接,从而实现将电机34的转速减速后传递至主动旋转件32使得主动旋转件32转动。与实施例一不同的是,本实施例为适应三个主动机构31的中心对称布置,底盖2334和隔板2337之间形成的下收容腔2335B的腔壁大致呈三角形;第一支撑件2338也大致呈三角形;顶盖2333上也设有中心对称的三个第一通孔336以收容相应的主动旋转件32。
参考图13和图15,本实施例的连接单元250包括相对连接单元250的第二中心轴线L2中心对称的三个从动旋转件52、以及相对连接单元250的第二中心轴线L2中心对称的三个平移件54。与实施例一一样地,每一从动旋转件52由主动旋转件32驱动转动时,与从动旋转件52上的螺旋槽525滑动连接的平移件54上的第一凸起542即发生移动,进而驱动推板540移动,推板540再推动相应的推杆61移动。与实施例一不同的是,本实施例为适应三个从动机构51的中心对称布置,底盘2533上形成有中心对称的三个第二通孔536以收容相应的从动旋转件52;第二支撑件255形成为包括三个耳部550的花瓣状构造,三个耳部550中心对称,每一耳部550与底盘2533之间连接一第二支撑柱57和两个导柱56;此外,为适应于本实施例的三个从动机构51的中心对称布置,第二外壳2532也形成为包括三个花瓣的花瓣状构造。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触,或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。
而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述,意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任意一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种防抖的器械驱动组件,其特征在于,所述器械驱动组件包括驱动单元、以及与所述驱动单元可拆卸连接的连接单元,所述连接单元用于连接器械;所述驱动单元具有一第一中心轴线,并包括相对所述第一中心轴线对称的一个或多个主动机构,每一所述主动机构包括一主动旋转件;所述连接单元具有一第二中心轴线,并包括相对所述第二中心轴线对称的一个或多个从动机构,每一所述从动机构包括一平移件;所述第一中心轴线与所述第二中心轴线重合,且每一所述主动机构与一相应的所述从动机构连接并被配置为通过所述主动旋转件的旋转运动引起所述平移件的平移。
2.根据权利要求1所述的器械驱动组件,其特征在于,所述驱动单元包括三个所述主动机构,所述连接单元包括三个所述从动机构。
3.根据权利要求2所述的器械驱动组件,其特征在于,每一所述主动机构包括一电机、以及与所述电机的输出轴耦合的减速机构,所述主动旋转件与所述减速机构耦合,所述主动旋转件的中心轴线与所述第一中心轴线重合或平行。
4.根据权利要求3所述的器械驱动组件,其特征在于,所述减速机构包括与所述电机的输出轴耦合的带传动机构、以及与所述带传动机构耦合的减速箱,所述主动旋转件与所述减速箱的输出轴耦合。
5.根据权利要求2所述的器械驱动组件,其特征在于,每一所述从动机构还包括与一相应的所述主动旋转件连接并被配置为由所述主动旋转件驱动转动的从动旋转件,所述平移件与所述从动旋转件连接并被配置为通过所述从动旋转件的旋转运动引起所述平移件的平移。
6.根据权利要求5所述的器械驱动组件,其特征在于,所述从动旋转件的中心轴线与所述第二中心轴线重合或平行,所述平移件的平移方向与所述第二中心轴线重合或平行。
7.根据权利要求6所述的器械驱动组件,其特征在于,所述从动旋转件包括圆柱区段,所述圆柱区段具有围绕所述从动旋转件的中心轴线延伸的螺旋槽,所述平移件包括套设于所述圆柱区段的推板、以及设于所述推板的凸起,所述凸起可滑动地容纳在所述螺旋槽内以通过所述从动旋转件的旋转引起所述平移件的平移。
8.根据权利要求5所述的器械驱动组件,其特征在于,所述从动旋转件与所述主动旋转件可拆卸地连接,且所述主动旋转件被配置为最多旋转360°而与所述从动旋转件连接。
9.根据权利要求2所述的器械驱动组件,其特征在于,所述驱动单元还包括用于支撑所述一个或多个主动机构的第一支撑组件,所述连接单元还包括用于支撑所述一个或多个从动机构的第二支撑组件,所述第一支撑组件与所述第二支撑组件可拆卸地连接。
10.一种机器人手术系统,其特征在于,所述机器人手术系统包括根据权利要求1至9中任一项所述的器械驱动组件、以及与所述器械驱动组件的所述连接单元连接的手术器械。
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