CN219126691U - 一种用于手术机器人的运动机构及手术机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于手术机器人的运动机构及手术机器人，通过在立柱升降组件上设置吊杆摆动组件，带动吊杆摆动组件升降，吊杆摆动组件包括转动连接的固定主轴和摆臂，摆臂内设置有与其连接的制动转轴；摆臂动力单元设置于固定主轴与摆臂之间用于驱动摆臂转动；制动组件设于制动转轴与固定主轴之间用于限位制动转轴转动；摆臂上安装有吊杆伸缩组件，其伸缩端用于安装外部手术机器人，带动外部手术机器人在横向上移动。当需要移动时，摆臂动力单元驱动摆臂转动至指定角度，由制动组件锁紧限位制动转轴与固定主轴之间的位置，从而实现摆臂与固定主轴之间的位置锁定，抗冲击能力强，解决了现有手术机器人运动机构受到冲击易发生摆动的问题。

Description

一种用于手术机器人的运动机构及手术机器人

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种用于手术机器人的运动机构及手术机器人。

背景技术

随着社会的进步，科技的发展，机器人在医疗领域的应用也越来越广泛，因此手术机器人的研究和发展则显得越发重要。手术机器人可以减轻医生在手术过程中的体力劳动，同时达到精准手术目的。作为手术机器人的一部分，运动机构是连结患者手术平台底座。通常，运动机构需要具备升降、摆动、伸缩功能，以调整机械臂相对患者合适的位置，使手术机器人达到最佳的手术姿态。

但手术机器人通常重量较大，对于运动的精度要求较高，现有的一些方案中，其摆动部分仅通过电机实现转动定位，在手术过程中如受到冲击，则容易发生摆动导致精度下降。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于手术机器人的运动机构及手术机器人，以解决现有手术机器人运动机构受到冲击易发生摆动的问题。

为解决上述问题，本实用新型的技术方案为：

本实用新型的一种用于手术机器人的运动机构，包括：

立柱升降组件，所述立柱升降组件的固定端安装于外部平台；

吊杆摆动组件，所述吊杆摆动组件包括回转单元、摆动动力单元和制动单元；所述回转单元包括固定主轴、摆臂和制动转轴；所述固定主轴连接于所述立柱升降组件的升降端，且所述固定主轴内设有中空腔；所述摆臂转动连接于所述固定主轴；所述制动转轴设于所述中空腔内，且所述制动转轴的一端伸出于所述中空腔与所述摆臂相连；所述摆臂动力单元的驱动端安装于所述摆臂上，所述摆臂动力单元的固定端连接于所述固定主轴，用于驱动所述摆臂绕所述固定主轴进行往复摆动；所述制动单元设于所述中空腔内，且所述制动单元的执行端环绕所述制动转轴设置，用于限位所述制动转轴转动；

吊杆伸缩组件，所述吊杆伸缩组件的固定端安装于所述摆臂，所述吊杆伸缩组件的伸缩端用于安装外部手术机器人，带动外部手术机器人相对所述吊杆伸缩组件的固定端进行横向位移。

本实用新型的用于手术机器人的运动机构，所述摆臂动力单元包括摆臂驱动电机、第一摆动带轮、第二摆动带轮、摆动同步开口带、摆动压带轮、偏心轴和两个摆动同步带压块；

所述摆臂驱动电机安装于所述摆臂，所述摆臂驱动电机的输出轴安装有所述第一摆动带轮；

所述第二摆动带轮安装于所述固定主轴；

所述摆动同步开口带的两端分别通过两个所述摆动同步带压块固定于所述第二摆动带轮的两侧，且所述摆动同步开口带啮合于所述第一摆动带轮和所述第二摆动带轮；

所述偏心轴安装于所述摆臂，所述摆动压带轮安装于所述偏心轴，且张紧于所述摆动同步开口带。

本实用新型的用于手术机器人的运动机构，所述固定主轴与所述摆臂之间通过设置于上方的深沟球轴承和设置于下方的交叉滚子轴承转动连接。

本实用新型的用于手术机器人的运动机构，所述制动单元包括制动固定支架、制动器和制动摩擦片；

所述制动器固定连接于所述固定主轴并环绕所述制动转轴设置；

所述制动摩擦片设于所述制动器与所述制动转轴之间；

所述制动固定支架的两端分别固定于所述摆臂和所述制动转轴。

本实用新型的用于手术机器人的运动机构，所述立柱升降组件包括固定套筒、升降套筒和丝杆螺母顶升机构；

所述固定套筒安装于外部平台且所述固定套筒内设有竖向导轨；

所述升降套筒滑动连接于所述竖向导轨；

所述丝杆螺母顶升机构的固定端安装于所述固定套筒内，所述丝杆螺母顶升机构的输出端与所述升降套筒相连。

本实用新型的用于手术机器人的运动机构，所述吊杆伸缩组件包括固定吊杆、伸缩吊杆、横向导轨、横向驱动部和拖链；

所述固定吊杆的第一端固定连接于所述摆臂，且所述固定吊杆上设有横向导轨；

所述伸缩吊杆滑动连接于所述横向导轨，所述伸缩吊杆的伸出端伸出于所述固定吊杆的第二端，且所述伸缩吊杆的伸出端用于安装外部手术机器人；

所述横向驱动部安装于所述伸缩吊杆，用于驱动所述伸缩吊杆沿所述横向导轨横向滑动；

所述拖链的第一端固定连接于所述固定吊杆，所述拖链的第二端固定连接于所述伸缩吊杆，用于引导外部管线连接至外部手术机器人。

本实用新型的用于手术机器人的运动机构，所述横向驱动部包括横向驱动单元、横向同步带轮、横向同步带、横向压带块、张紧块和两个横向压带轮；

所述横向压带块和所述张紧块分别沿所述横向导轨的长度方向布置于所述伸缩吊杆和所述固定吊杆；

所述横向同步带的两端分别固定于所述横向压带块和所述张紧块；

所述横向驱动单元的固定端设于所述伸缩吊杆上，所述横向驱动单元输出端安装有所述横向同步带轮，所述横向同步带轮与所述横向同步带啮合；两个所述横向压带轮分别安装于所述横向驱动单元的固定端并压紧于所述横向同步带，且两个所述横向压带轮分别位于所述横向同步带轮的两侧。

本实用新型的用于手术机器人的运动机构，所述横向驱动单元包括驱动架、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、有刷电机和减速箱；

所述驱动架安装于所述伸缩吊杆，所述传动轴的伸出端穿过所述驱动架并安装有所述横向同步带轮，传动轴的输入端位于所述驱动架内并安装有所述第一锥齿轮；所述有刷电机安装于所述减速箱，且所述有刷电机的输出轴传动连接于所述减速箱的输入轴；所述减速箱安装于所述驱动架，且所述减速箱的输出轴伸入于所述驱动架内并安装有所述第二锥齿轮；所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合。

本实用新型的用于手术机器人的运动机构，所述吊杆伸缩组件还包括拖链，所述拖链的第一端固定连接于所述固定吊杆，所述拖链的第二端固定连接于所述伸缩吊杆，用于引导外部管线连接至外部手术机器人。

本实用新型的用于手术机器人的运动机构，还包括导轨锁，所述导轨锁安装于所述横向导轨上，用于限位所述伸缩吊杆的最大横向移动距离。

本实用新型的一种手术机器人，包括上述任意一项所述的用于手术机器人的运动机构。

本实用新型由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本实用新型一实施例通过在立柱升降组件上设置吊杆摆动组件，来带动吊杆摆动组件升降，吊杆摆动组件包括转动连接的固定主轴和摆臂，摆臂内设置有与其连接的制动转轴；摆臂动力单元设置于固定主轴与摆臂之间用于驱动摆臂转动；制动组件设于制动转轴与固定主轴之间用于限位制动转轴转动；摆臂上则是安装有吊杆伸缩组件，其伸缩端用于安装外部手术机器人，从而带动外部手术机器人在横向上移动。当需要移动至指定位置时，摆臂动力单元驱动摆臂转动至指定角度，而后由制动组件锁紧限位制动转轴与固定主轴之间的位置关系，从而实现摆臂与固定主轴之间的位置锁定，抗冲击能力强，解决了现有手术机器人运动机构受到冲击易发生摆动的问题。

附图说明

图1为本实用新型的用于手术机器人的运动机构的示意图；

图2为本实用新型的用于手术机器人的运动机构的吊杆摆动组件的正视图；

图3为本实用新型的用于手术机器人的运动机构的吊杆摆动组件的剖视图；

图4为本实用新型的用于手术机器人的运动机构的吊杆摆动组件的俯视图；

图5为本实用新型的用于手术机器人的运动机构的吊杆伸缩组件的示意图；

图6为本实用新型的用于手术机器人的运动机构的吊杆伸缩组件的另一示意图；

图7为本实用新型的用于手术机器人的运动机构的横向驱动部的示意图。

附图标记说明：1：立柱升降组件；2：吊杆摆动组件；3：吊杆伸缩组件；4：固定主轴；5：摆臂；6：制动转轴；7：制动摩擦片；8：制动器；9：制动固定支架；10：深沟球轴承；11：交叉滚子轴承；12：摆臂驱动电机；13：第一摆动带轮；14：第二摆动带轮；15：摆动同步开口带；16：摆动同步带压块；17：偏心轴；18：摆动压带轮；19：伸缩吊杆；20：固定吊杆；21：横向导轨；22：横向驱动部；23：拖链；24：导轨锁；25：有刷电机；26：第一锥齿轮；27：第二锥齿轮；28：传动轴；29：横向同步带；30：横向压带块；31：张紧块；32：横向同步带轮；33：横向压带轮。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种用于手术机器人的运动机构及手术机器人作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。

实施例一

参看图1，在一个实施例中，一种用于手术机器人的运动机构，包括立柱升降组件1、吊杆摆动组件2和吊杆伸缩组件3。

立柱升降组件1的固定端安装于外部平台。吊杆摆动组件2包括回转单元、摆动动力单元和制动单元。回转单元包括固定主轴4、摆臂5和制动转轴6。固定主轴4连接于立柱升降组件1的升降端，且固定主轴4内设有中空腔。摆臂5转动连接于固定主轴4。制动转轴6设于中空腔内，且制动转轴6的一端伸出于中空腔与摆臂5相连。摆臂5动力单元的驱动端安装于摆臂5上，摆臂5动力单元的固定端连接于固定主轴4，用于驱动摆臂5绕固定主轴4进行往复摆动。制动单元设于中空腔内，且制动单元的执行端环绕制动转轴6设置，用于限位制动转轴6转动。吊杆伸缩组件3的固定端则是安装于摆臂5，吊杆伸缩组件3的伸缩端用于安装外部手术机器人，带动外部手术机器人相对吊杆伸缩组件3的固定端进行横向位移。

本实施例通过在立柱升降组件1上设置吊杆摆动组件2，来带动吊杆摆动组件2升降，吊杆摆动组件2包括转动连接的固定主轴4和摆臂5，摆臂5内设置有与其连接的制动转轴6；摆臂5动力单元设置于固定主轴4与摆臂5之间用于驱动摆臂5转动；制动组件设于制动转轴6与固定主轴4之间用于限位制动转轴6转动；摆臂5上则是安装有吊杆伸缩组件3，其伸缩端用于安装外部手术机器人，从而带动外部手术机器人在横向上移动。当需要移动至指定位置时，摆臂5动力单元驱动摆臂5转动至指定角度，而后由制动组件锁紧限位制动转轴6与固定主轴4之间的位置关系，从而实现摆臂5与固定主轴4之间的位置锁定，抗冲击能力强，解决了现有手术机器人运动机构受到冲击易发生摆动的问题。

下面对本实施例的用于手术机器人的运动机构的具体结构进行进一步说明：

在本实施例中，摆臂5动力单元包括摆臂驱动电机12、第一摆动带轮13、第二摆动带轮14、摆动同步开口带15、摆动压带轮18、偏心轴17和两个摆动同步带压块16。

摆臂5具体可为一长条形框架，摆臂驱动电机12安装于摆臂5远离固定主轴4的一侧，摆臂驱动电机12的输出轴安装有第一摆动带轮13。第二摆动带轮14则是安装于固定主轴4，且第二摆动带轮14的尺寸大于第一摆动带轮13。

摆动同步开口带15的两端则分别通过两个摆动同步带压块16固定于第二摆动带轮14的两侧，且摆动同步开口带15啮合于第一摆动带轮13和第二摆动带轮14。偏心轴17安装于摆臂5，摆动压带轮18安装于偏心轴17，且张紧于摆动同步开口带15。

当摆臂驱动电机12转动，第一摆动带轮13两侧的摆动同步开口带15的长度会发生变化，从而在摆动压带轮18的张紧作用下，摆臂5会绕固定主轴4回转。

在本实施例中，由于摆臂5是竖向套设于固定主轴4，且转动轴线为竖直，为了保证两者之间的转动稳定，固定主轴4与摆臂5之间通过设置于上方的深沟球轴承10和设置于下方的交叉滚子轴承11实现转动连接。

在本实施例中，制动单元包括制动固定支架9、制动器8和制动摩擦片7。其中，制动器8固定连接于固定主轴4并环绕制动转轴6设置，并且制动转轴6的下端向外延伸与制动器8之间形成一安装空间。制动摩擦片7设于制动器8与制动转轴6之间(即设于该安装空间内)。制动固定支架9的两端分别固定于摆臂5和制动转轴6，以实现两者之间的相对位置固定。

制动器8制动时，通过制动摩擦片7锁紧固定主轴4与制动转轴6之间的位置关系，由此锁定了固定主轴4与摆臂5之间的相对位置。

在本实施例中，上述的立柱升降组件1具体可包括固定套筒、升降套筒和丝杆螺母顶升机构。固定套筒安装于外部平台且固定套筒内设有竖向导轨。升降套筒滑动连接于竖向导轨。丝杆螺母顶升机构的固定端安装于固定套筒内，丝杆螺母顶升机构的输出端与升降套筒相连。

在本实施例中，上述的吊杆伸缩组件3具体可包括固定吊杆20、伸缩吊杆19、横向导轨21、横向驱动部22和拖链23。

其中，固定吊杆20的第一端固定连接于摆臂5，且固定吊杆20上设有横向导轨21。(固定吊杆20为两侧向上延伸的长条形工件，横向导轨21则是分别设置在两侧延伸部分上)

伸缩吊杆19设置于摆臂5内，并滑动连接于两侧的横向导轨21，伸缩吊杆19的伸出端伸出于固定吊杆20的第二端，且伸缩吊杆19的伸出端用于安装外部手术机器人。横向驱动部22的两端分别安装于伸缩吊杆19和固定吊杆20上，用于驱动伸缩吊杆19沿横向导轨21进行横向滑动。

拖链23的第一端则是固定连接于固定吊杆20，拖链23的第二端固定连接于伸缩吊杆19，用于引导外部管线连接至外部手术机器人。

具体地，横向驱动部22包括横向驱动单元、横向同步带轮32、横向同步带29、横向压带块30、张紧块31和两个横向压带轮33。

横向压带块30和张紧块31分别沿横向导轨21的长度方向布置于伸缩吊杆19和固定吊杆20。横向同步带29的两端分别固定于横向压带块30和张紧块31。

横向驱动单元的固定端设于伸缩吊杆19上，横向驱动单元输出端安装有横向同步带轮32，横向同步带轮32与横向同步带29啮合。两个横向压带轮33分别安装于横向驱动单元的固定端并压紧于横向同步带29，且两个横向压带轮33分别位于横向同步带轮的两侧，用于实现两侧横向同步带29的张紧。

其中，横向驱动单元具体可包括驱动架、传动轴28、第一锥齿轮26、第二锥齿轮27、有刷电机25和减速箱。驱动架安装于伸缩吊杆19，传动轴28的伸出端穿过驱动架并安装有横向同步带轮32，传动轴28的输入端位于驱动架内并安装有第一锥齿轮26。有刷电机25安装于减速箱，且有刷电机25的输出轴传动连接于减速箱的输入轴。减速箱安装于驱动架，且减速箱的输出轴伸入驱动架内并安装有第二锥齿轮27。第二锥齿轮27与第一锥齿轮26啮合。

有刷电机25通过减速箱、第二锥齿轮27、第一锥齿轮26带动传动轴28转动，从而使得横向同步带轮32转动，与横向同步带29的啮合以及两个横向压带轮33的张紧，使得横向同步带轮32两侧的横向同步带29的长度发生变化，从而带动驱动架以及伸缩吊杆19沿横向导轨21滑动。

进一步地安装于横向导轨21上还安装有导轨锁24，用于限位伸缩吊杆19的最大横向移动距离。

实施例二

本实施例提供一种手术机器人，包括上述实施例一中的用于手术机器人的运动机构。通过在立柱升降组件1上设置吊杆摆动组件2，来带动吊杆摆动组件2升降，吊杆摆动组件2包括转动连接的固定主轴4和摆臂5，摆臂5内设置有与其连接的制动转轴6；摆臂5动力单元设置于固定主轴4与摆臂5之间用于驱动摆臂5转动；制动组件设于制动转轴6与固定主轴4之间用于限位制动转轴6转动；摆臂5上则是安装有吊杆伸缩组件3，其伸缩端用于安装外部手术机器人，从而带动外部手术机器人在横向上移动。当需要移动至指定位置时，摆臂5动力单元驱动摆臂5转动至指定角度，而后由制动组件锁紧限位制动转轴6与固定主轴4之间的位置关系，从而实现摆臂5与固定主轴4之间的位置锁定，抗冲击能力强，解决了现有手术机器人运动机构受到冲击易发生摆动的问题。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。即使对本实用新型作出各种变化，倘若这些变化属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种用于手术机器人的运动机构，其特征在于，包括：

立柱升降组件，所述立柱升降组件的固定端安装于外部平台；

吊杆摆动组件，所述吊杆摆动组件包括回转单元、摆动动力单元和制动单元；所述回转单元包括固定主轴、摆臂和制动转轴；所述固定主轴连接于所述立柱升降组件的升降端，且所述固定主轴内设有中空腔；所述摆臂转动连接于所述固定主轴；所述制动转轴设于所述中空腔内，且所述制动转轴的一端伸出于所述中空腔与所述摆臂相连；所述摆臂动力单元的驱动端安装于所述摆臂上，所述摆臂动力单元的固定端连接于所述固定主轴，用于驱动所述摆臂绕所述固定主轴进行往复摆动；所述制动单元设于所述中空腔内，且所述制动单元的执行端环绕所述制动转轴设置，用于限位所述制动转轴转动；

吊杆伸缩组件，所述吊杆伸缩组件的固定端安装于所述摆臂，所述吊杆伸缩组件的伸缩端用于安装外部手术机器人，带动外部手术机器人相对所述吊杆伸缩组件的固定端进行横向位移。

2.如权利要求1所述的用于手术机器人的运动机构，其特征在于，所述摆臂动力单元包括摆臂驱动电机、第一摆动带轮、第二摆动带轮、摆动同步开口带、摆动压带轮、偏心轴和两个摆动同步带压块；

所述摆臂驱动电机安装于所述摆臂，所述摆臂驱动电机的输出轴安装有所述第一摆动带轮；

所述第二摆动带轮安装于所述固定主轴；

所述摆动同步开口带的两端分别通过两个所述摆动同步带压块固定于所述第二摆动带轮的两侧，且所述摆动同步开口带啮合于所述第一摆动带轮和所述第二摆动带轮；

所述偏心轴安装于所述摆臂，所述摆动压带轮安装于所述偏心轴，且张紧于所述摆动同步开口带。

3.如权利要求2所述的用于手术机器人的运动机构，其特征在于，所述固定主轴与所述摆臂之间通过设置于上方的深沟球轴承和设置于下方的交叉滚子轴承转动连接。

4.如权利要求1所述的用于手术机器人的运动机构，其特征在于，所述制动单元包括制动固定支架、制动器和制动摩擦片；

所述制动器固定连接于所述固定主轴并环绕所述制动转轴设置；

所述制动摩擦片设于所述制动器与所述制动转轴之间；

所述制动固定支架的两端分别固定于所述摆臂和所述制动转轴。

5.如权利要求1所述的用于手术机器人的运动机构，其特征在于，所述立柱升降组件包括固定套筒、升降套筒和丝杆螺母顶升机构；

所述固定套筒安装于外部平台且所述固定套筒内设有竖向导轨；

所述升降套筒滑动连接于所述竖向导轨；

所述丝杆螺母顶升机构的固定端安装于所述固定套筒内，所述丝杆螺母顶升机构的输出端与所述升降套筒相连。

6.如权利要求1所述的用于手术机器人的运动机构，其特征在于，所述吊杆伸缩组件包括固定吊杆、伸缩吊杆、横向导轨、横向驱动部和拖链；

所述固定吊杆的第一端固定连接于所述摆臂，且所述固定吊杆上设有横向导轨；

所述伸缩吊杆滑动连接于所述横向导轨，所述伸缩吊杆的伸出端伸出于所述固定吊杆的第二端，且所述伸缩吊杆的伸出端用于安装外部手术机器人；

所述横向驱动部安装于所述伸缩吊杆，用于驱动所述伸缩吊杆沿所述横向导轨横向滑动；

所述拖链的第一端固定连接于所述固定吊杆，所述拖链的第二端固定连接于所述伸缩吊杆，用于引导外部管线连接至外部手术机器人。

7.如权利要求6所述的用于手术机器人的运动机构，其特征在于，所述横向驱动部包括横向驱动单元、横向同步带轮、横向同步带、横向压带块、张紧块和两个横向压带轮；

所述横向压带块和所述张紧块分别沿所述横向导轨的长度方向布置于所述伸缩吊杆和所述固定吊杆；

所述横向同步带的两端分别固定于所述横向压带块和所述张紧块；

所述横向驱动单元的固定端设于所述伸缩吊杆上，所述横向驱动单元输出端安装有所述横向同步带轮，所述横向同步带轮与所述横向同步带啮合；两个所述横向压带轮分别安装于所述横向驱动单元的固定端并压紧于所述横向同步带，且两个所述横向压带轮分别位于所述横向同步带轮的两侧。

8.如权利要求7所述的用于手术机器人的运动机构，其特征在于，所述横向驱动单元包括驱动架、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、有刷电机和减速箱；

所述驱动架安装于所述伸缩吊杆，所述传动轴的伸出端穿过所述驱动架并安装有所述横向同步带轮，传动轴的输入端位于所述驱动架内并安装有所述第一锥齿轮；所述有刷电机安装于所述减速箱，且所述有刷电机的输出轴传动连接于所述减速箱的输入轴；所述减速箱安装于所述驱动架，且所述减速箱的输出轴伸入于所述驱动架内并安装有所述第二锥齿轮；所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合。

9.如权利要求6所述的用于手术机器人的运动机构，其特征在于，还包括导轨锁，所述导轨锁安装于所述横向导轨上，用于限位所述伸缩吊杆的最大横向移动距离。

10.一种手术机器人，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的用于手术机器人的运动机构。

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