[发明专利]一种手术机器人手臂

说明书

技术领域

本发明涉及一种手术机器人手臂，属于医疗设备领域。它适用于微创手术的医疗设备。

背景技术

随着机器人技术的应用和发展，特别是计算技术的发展，医用手术机器人在临床中的作用越来越受到人们的重视。微创手术技术的应用是二十世纪外科手术领域的一大革命，它的应用使得大部分的外科手术告别了开放式的手术模式。同传统的开放式手术相比较，微创手术只是在病人的身体上开很小的切口来进行手术操作，具有手术创伤小，减轻病人痛苦，加快病人术后恢复，降低手术费用，减少术后并发症等优点。因此，受到了医生和患者的普遍欢迎，有着广阔的应用前景。手术机器人机械手臂作为微创手术的辅助设备，在外科手术中发挥了越来越重要的作用。

外科手术机器人一般由主从操作手(包括左手和右手)。主手从手采用相同结构，也可以采用不相同结构，即主从手术手异构结构。主手从手采用相同结构的外科手术机器人系统比较简单，但操作不方便，手术花费时间长。因此手术操作系统的从操作手应该根据微创手术的需求来设计的，而主操作手则应该根据方便操作的要求来设计。目前发展的方向是采用主从手术操作手异构结构，这样就使外科手术机器人系统更为人性化，方便外科医生操作，减少手术时间，降低手术失误可能性，提高手术质量。

微创手术要求手术创口小，因此，从手的设计必须要求占用体积小，手术刀的直径比较小。同时要求从手在占用体积小的情况下运动必须灵活，精确度高，路径轨迹容易实现。美国Intuitive Surgical公司的Da Vinci系统和Computer Motion公司的ZEUS系统是目前国外已进入临床使用阶段的微创手术机器人。瑞士洛桑大学研制出一种脑外科手术机器人，可以完成病人头部的皮肤切开、在头盖骨上钻孔、刺穿脑膜、切除脑肿瘤等工作。在国内，北京航空航天大学机器人研究所与解放军海军总医院研制的基于立体定向技术的脑外科手术机器人系统，利用互联网和一个与洗衣机大小相仿的远程脑外科手术机器人，成功地为延安一名脑出血患者进行了手术。该系统是国内首台，也是唯一的一台实际应用于临床治疗中的外科手术机器人系统；天津大学自主研制开发的主从遥操作显微外科手术机器人“妙手”系统，可完成直径为1毫米以下的微细血管的剥离、剪切、修整、缝合和打结等各种手术操作，代表了国内外显微外科手术机器人的最高技术水平；哈尔滨工程大的主被动式内镜操作手术机器人可实现内镜在插入点皮肤的约束下运动，以便获得手术部位的最佳图象。但这些系统存在结构较复杂，加工复杂等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种手术机器人手臂，其特点是该手术机器人手臂具有体积较小、结构紧凑、操作灵活和结构易于实现。

本发明的目的由以下技术实现：

手术机器人手臂

该手术机器人手臂依次由手术刀进给机构、手腕关节、平行四边形机构、平行四边形转动关节、小臂一、小臂一转动关节、大臂、大臂转动关节连接构成。手术刀进给机构包括丝杠、电动机减速器一、电动机二、滑块、两根圆形导轨和连接支架；手腕关节包括球碗、三根驱动连杆和手腕关节驱动器；平行四边形机构包括转轴套、驱动臂、平行四边行连杆一、平行四边行连杆二、连杆支座和平行四边形转动关节；小臂一转动机构包括小臂一和小臂一转动关节，大臂转动机构包括大臂和大臂转动关节，小臂一、大臂为圆形空心管件；平行四边形转动关节、小臂一转动关节、大臂转动关节结构相同。

手术刀进给机构的两根圆形导轨的一端对称固定在连接支架上，两根圆形导轨的另一端固定在电动机减速器一上；电动机减速器一的一侧与电动机二连接，电动机减速器一的输出轴上安装丝杠，丝杠另一端用连接支架支撑；滑块安装在两根圆形导轨上，由丝杠驱动；滑块上开有阶梯槽用来固定安装手术刀，手术刀的刀身穿过连接支架的导向孔。

手术刀进给机构的电动机减速器一安装在手腕关节的球碗上，球碗与手腕关节驱动器之间为球关节连接，手腕关节驱动器通过三根驱动连杆驱动球碗；手腕关节驱动器安装在小臂二上。

平行四边形机构的转轴套内通过两个深沟球轴承一安装在转轴上；用螺母一固定两个深沟球轴承一；转轴套端面安装端盖；小臂二和平行四边形连杆一安装在转轴套上；平行四边形连杆一与平行四边形连杆二连接；平行四边形连杆二通过芯轴和两个深沟球轴承二安装在连杆支座上；连杆支座一端安装在平行四边形转动关节上，另一端在安装小臂一上；转轴大端用内六角螺钉二固定安装端头连接座一；端头连接座一与驱动臂连接，驱动臂通过端头连接座二与平行四边形转动关节连接。