[发明专利]一种微创机器人持镜机械臂

说明书

技术领域

本发明涉及一种手术机器人用机械臂，具体涉及一种新型微创外科手术机器人持镜机械臂，属于医疗器械领域。

背景技术

目前微创外科手术是医疗技术研究热点，是未来手术发展趋势，这主要是由于微创医疗有诸多优点：诸如创伤小、住院时间短、恢复快、术后并发症少。但是传统内窥镜手术有诸多弊端，例如操作精度低，视野范围小，操作自由度小，医生容易疲劳和颤抖；随着科学技术发展，机器人医疗辅助技术能够很好的解决这些问题。机器人辅助技术能够提供3D视野，便于医生操作，微型医疗器械大大增加手术操作灵活性，医生能够进行更精细的操作。同时加入人机工程学方面设计，能够减少医生的疲劳。

目前达芬奇机器人是世界上商品化和临床化最成功的微创机器人，该机器人采用的开环平行四边形远心定位机构，依靠钢带同步约束来实现平行四边机构，该机构的缺点是在装配时需要借助装置寻找远心定位点。被动臂采用基于移动平台的机械臂集成，这种方式的缺点是整个机械系统体积较大，为了便于术前调整需要被动臂具有四个自由度，导致悬臂梁较长，使得机器人整体刚度降低。同时出于达芬奇微创机器人在这方面的专利壁垒考虑，而且现在大多数的手术器械装置的驱动是通过电机直接驱动，这样往往使得驱动电机布置在平台的上部，导致头重脚轻，增大了关节的驱动力矩，使得机械臂系统容易产生震动，大多数内窥镜驱动装置采用螺母丝杠传动方式，但这种方式不便于手动实现术前调整，竖向移动装置采用电机带动螺母丝杠方式来实现上下运动，整体体积比较大。因此研发一种新型的微创机器人机械臂系统对我国微创机器人领域发展具有重要意义。

发明内容

本发明是为解决现有微创机器人的机械臂体积较大，不便于手动实现术前调整以及整体机构装配困难和刚度低的问题，进而提供一种微创机器人持镜机械臂。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的一种微创机器人持镜机械臂包括被动臂、第一关节、第二关节和内窥镜夹持装置；被动臂包括竖直平移机构和被动关节；竖直平移机构包括底座组件、导轨组件和外端接口连接组件；

底座组件包括箱体、配重块和至少一个光轴组件，至少一个光轴组件设置在箱体上，所述光轴组件包括光轴本体和两个光轴压环，两个光轴压环分别固定连接在箱体的顶面和底面上，光轴从上到下依次穿过两个光轴压环并固定连接在箱体内，所述配重块位于箱体内并设置在光轴上；

导轨组件包括支承座、斜齿条、滑轮组和两条滑轨，滑轮组设置在支承座的顶面，所述支承座的底面固定连接在箱体的上端面上，所述支承座的侧壁上加工有竖直设置的凹槽，所述斜齿条和两条滑轨均竖直设置在凹槽内，所述斜齿条位于两条滑轨中间；

外端接口连接组件包括连接座体、齿轮箱组件、滑块组件和两条连接绳，所述连接座体的上端面加工有外端接口，所述连接座体的外壁上固定连接有滑块组件，所述连接座体通过滑块组件与两条滑轨滑动配合，连接座体内设置有齿轮箱组件，齿轮箱组件与斜齿条配合设置，连接绳与滑轮组一一对应设置，每条连接绳的一端可拆卸连接在配重块上，每条连接绳的另一端绕过其对应的滑轮组可拆卸连接在连接座体的上端面上；

第一关节包括第一驱动组件、支撑壳体、传动组件和第一绝对编码器；第一驱动组件包括第一电机、带轮支撑架、驱动带轮和驱动转轴；第一驱动组件布置在支撑腔体的下方；第一电机安装在带轮支撑架上，驱动转轴转动安装在带轮支撑架上并与第一电机的输出轴连接，驱动带轮套装在驱动转轴上，带轮支撑架与支撑腔体连接；

传动组件包括关节轴、第一谐波减速器、传动带轮和传动带；传动组件布置在支撑腔体内；关节轴插装在第一谐波减速器的波发生器上并穿过传动带轮，传动带轮通过传动带与驱动带轮传动连接，第一绝对编码器布置在支撑腔体内并安装在关节轴上；第一谐波减速器的固定法兰与支撑腔体连接；

第二关节包括组件支架和第二驱动组件；第二驱动组件包括第二电机、第二谐波减速器、第二绝对编码器、输送带、第一轮毂、第二轮毂、联轴器和关节传动轴；第二驱动组件布置在组件支架上，第一谐波减速器的输出法兰与组件支架连接；第二电机的输出轴通过连轴器与关节传动轴连接，关节传动轴安装在第二谐波减速器的波发生器上，第二谐波减速器的柔轮与第一轮毂连接，第二谐波减速器的刚轮与组件支架连接，第一轮毂与第二轮毂并列设置且二者转动安装在组件支架上，输送带的一端与第一轮毂连接，输送带的另一端与第二轮毂连接，第二绝对编码器与第一轮毂连接；