[发明专利]一种具有位置保持功能的五自由度主手

说明书

一种具有位置保持功能的五自由度主手，它涉及一种腹腔微创手术机器人主手，以解决现有用于手术机器人的主手结构复杂，位置保持难度大，及腹腔微创手术过程中医生操作手术机器人灵活性差，容易产生疲劳，影响手术治疗的问题，它包括悬挂平台、控制模块、操作校准升降限位平台、第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第一关节位置保持机构、末端执行器调整旋钮和位置保持开关按钮；悬挂平台的上表面布置有控制模块和第一关节位置保持机构；操作校准升降限位平台安装在悬挂平台的下表面；第一关节包括第一壳体、第一中空轴、第一陀螺仪、位置保持轴头和第二关节位置保持机构。本发明用于微创手术机器人主从控制。

技术领域

本发明涉及一种腹腔微创手术机器人主手，具体涉及一种用于主从控制方式的具有位置保持功能的五自由度腹腔微创手术机器人主手。

背景技术

为了应对复杂的手术情况，用于手术的机器人系统通常采用主从控制方式，主手作为医生手术操作的输入端，将医生期望的运动映射到手术机器人的对应关节上，实现手术操作。目前常见的主手如美国Computer Motion公司开发的ZEUS系统、IntuitiveSurgical公司研发的daVinci系统、美国SensAble公司研制的PHANTOM主手和瑞士的ForceDimension公司推出的delta、Sigma以及Omega系列并联主手，价格非常昂贵，操作复杂。经文献检索，申请号为201510111444.7的发明专利提出一种腹腔镜微创手术机器人主从同构式遥操作主手，但是该操作主手采用角度传感器实现角度的检测，增大转动关节尺寸，不具有位置保持功能，为操作带来不便；申请号为201110313771.2的发明专利提出一种具有反馈的九自由度微创手术机器人主操作手，该微创手术机器人主操作手具有力反馈功能，但是该操作主手采用编码器实现角度的检测，整体结构复杂，转动关节较大，增大了位置保持的难度，为了克服现有主手的不足，研究一款具有自主知识产权，易于操作，并可应用于手术操作的主手非常必要。

发明内容

本发明是为解决现有用于手术机器人的主手结构复杂，位置保持难度大，及腹腔微创手术过程中医生操作手术机器人灵活性差，容易产生疲劳，影响手术治疗的问题，进而提供一种具有位置保持功能的五自由度主手。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：一种具有位置保持功能的五自由度主手，它包括悬挂平台、控制模块、操作校准升降限位平台、第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第一关节位置保持机构、末端执行器调整旋钮和位置保持开关按钮；悬挂平台的上表面布置有控制模块和第一关节位置保持机构；操作校准升降限位平台安装在悬挂平台的下表面；

第一关节包括第一壳体、第一中空轴、第一陀螺仪、位置保持轴头和第二关节位置保持机构；第一壳体内布置有第二关节位置保持机构和第一陀螺仪；第一壳体的一端布置有第一中空轴，第一壳体的另一端固装有竖向布置的位置保持轴头，位置保持轴头转动安装在悬挂平台上；

第二关节包括第二壳体、第二中空轴、第二陀螺仪和第三关节位置保持机构，第二壳体内布置有第三关节位置保持机构和第二陀螺仪，第二壳体的一端转动安装在第一中空轴上，第二壳体的另一端布置有第二中空轴；

第三关节包括第三壳体、第三中空轴、第三陀螺仪和第四关节位置保持机构；第三壳体内布置有第四关节位置保持机构和第三陀螺仪，第三壳体的一端转动安装在第二中空轴上，第三壳体的另一端布置有第三中空轴；

第四关节包括第四壳体和第四陀螺仪；第四陀螺仪布置在第四壳体内，第四壳体的一端转动安装在第三中空轴上，第四壳体的另一端安装有末端执行器调整旋钮和位置保持开关按钮；末端执行器调整旋钮和位置保持开关按钮分别与控制模块电连接；

第一关节位置保持机构用于调整保持第一关节的位置；第二关节位置保持机构用于调整保持第二关节的位置；第三关节位置保持机构用于调整保持第三关节的位置；第四关节位置保持机构用于调整保持第四关节的位置。