[发明专利]七自由度主操作机械手

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种七自由度主操作机械手，特别是一种医疗机器人的七自由度主操作机械手。

背景技术

为了减少操刀医生在医疗手术过程中繁重的体力劳动，同时达到精准手术的目的，并且实现患者的微创伤、失血少、术后感染少、术后恢复快的目的，用于手术的医疗机器人系统通常使用主从式机械臂。操作者在对主手机械臂（主操作机械手）进行操作时，手部运动会带动主操作机械手随之运动，主操作机械手各关节主要为被动运动，从而可以测量到关节处的运动信息，再通过主从控制算法将主操作手的运动映射到从操作机械手，从而驱动从操作机械手实现相应运动。

现有主操作机械手大多是被动关节，不能实现主操作机械手本身在任意位置的力平衡，医生带动主操作机械手负荷大、易疲劳。在掉电期间主从操作机械手位姿都可能发生了变化，在开机前，需要调整主操作机械手的姿态适应从操作机械手的姿态后再进行连接，这对医生的熟练程度要求较高，可能导致主从操作机械手的不协调。理论计算中连续旋转关节存在奇点，在奇点附近时灵活性会降低，只靠机械手自身难以保持一贯的灵活性。虽然从操作机械手可以测量出末端和人体组织接触时的力，但只能通过图像、声音等转换形式传递给操作的医生，不直观。因此，研究一款具有自主知识产权并且能够满足机器人微创手术需要的主操作机械手是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种可实现主动动作的七自由度主操作机械手。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

本七自由度主操作机械手，包括具有支撑臂一的手臂关节和具有支撑臂二的手腕关节，所述的支撑臂一与支撑臂二铰接，其特征在于，所述的手臂关节包括基座、设于基座内的电机一和由电机一驱动的旋转传力轴，所述的传力轴上固定有支撑座，所述的支撑座上设有电机二，所述支撑臂一的一端垂直固定在电机二的输出轴上，所述的支撑座上还设有当支撑臂二绕其与支撑臂一的铰接点摆动后用于使支撑臂二复位的复位组件。

在上述的七自由度主操作机械手中，所述的复位组件包括设于支撑座上的与电机二同轴相对设置的电机三和一端连接在电机三输出轴上的连杆，所述连杆的另一端铰接在支撑臂二上。

在上述的七自由度主操作机械手中，所述电机三的输出轴上同轴固连有旋转盘，上述连杆的一端铰接在旋转盘的边缘，所述的连杆与支撑臂一平行设置。

在上述的七自由度主操作机械手中，所述的电机一上设有用于测量其转轴旋转角度的编码器一，所述的电机二上设有用于测量其转轴旋转角度的编码器二，所述的电机三上设有用于测量其转轴旋转角度的编码器三。

在上述的七自由度主操作机械手中，所述的手腕关节包括L杆一、位于L杆一内侧的L杆二和位于L杆二内侧的L杆三，所述L杆一的横杆远离其竖杆的一端固定有穿设于支撑臂二内的转轴一，所述L杆二的竖杆远离其横杆的一端固定有穿设于L杆一的竖杆内的转轴二，所述L杆三的横杆远离其竖杆的一端固定有穿设于L杆二的横杆内的转轴三，所述的转轴二穿设在L杆一的竖杆远离其横杆的一端，所述的转轴三穿设在L杆二的横杆远离其竖杆的一端，所述L杆三的竖杆内穿设有转轴四，所述的转轴四上设有夹手。

在上述的七自由度主操作机械手中，所述L杆一的横杆内侧面至转轴二的距离大于L杆二的横杆外侧面至转轴二的距离。可使L杆二绕转轴二360°旋转，L杆一的横杆不会对其造成干涉。

在上述的七自由度主操作机械手中，所述的支撑臂二上固定有用于驱动转轴一旋转的电机四，所述的L杆一上设有用于驱动转轴二旋转的电机五，所述的L杆二上设有用于驱动转轴三旋转的电机六，所述的L杆二上设有用于驱动转轴四旋转的电机七。

在上述的七自由度主操作机械手中，所述的电机五设于L杆一的横杆内且与转轴二传动连接，所述的电机六设于L杆二的竖杆内且与转轴三传动连接，所述的电机七设于L杆三的竖杆内且与转轴四传动连接。

在上述的七自由度主操作机械手中，所述的电机四上设有用于测量其转轴旋转角度的编码器四，所述的电机五上设有用于测量其转轴旋转角度的编码器五，所述的电机六上设有用于测量其转轴旋转角度的编码器六，所述的电机七上设有用于测量其转轴旋转角度的编码器七。