[发明专利]手术机器人的主动臂

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种手术机器人的主动臂，特别是一种单侧支撑的手术机器人的主动臂。

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，使患者微创伤、失血少、术后感染少、术后恢复快。微创手术机器人系统通常使用主从式控制模式：操作者在对主手进行操作时，其手部运动会带动主手随之运动，主手关节处传感器可以测量运动信息，再通过主从控制算法将主手的运动映射到从手主动臂，从手主动臂各关节被动运动，带动手术器械实现相应运动。微创手术机器人主动臂关键组成部分主要包括远程运动中心机构和手术器械，其机械结构的设计优劣直接影响了微创手术机器人的性能，也制约着系统中其他部件的研发与设计。

例如中国专利公开了一种具有大运动空间高结构刚性的微创机器[授权公告号为CN 101919739B]，包括设置有手术工具的伸缩座，连杆IV的一端与伸缩座相连，连杆V和连杆VI设置在连杆IV下方的两侧并且连杆V和连杆VI的一端与伸缩座相连，连杆IV的另一端连接在连杆I的顶端，连杆V和连杆VI的另一端连接在连杆I上部两侧外壁上，连杆I的底端连接在关节II座前端，连杆II和连杆III的底端通过转轴安装在关节II座后端的两侧外壁上并且其顶端分别连接在连杆V和连杆VI上；转轴与第二旋转驱动装置相连，连接架与第一旋转驱动装置相连。

主动臂需要体积小，重量轻，范围大，但上述专利中采用双侧支撑结构，即由连杆V和连杆VI对伸缩座进行双侧支撑，其体积大、重量大，而且运动范围小。体积大会影响多臂的布局，为避免各臂相互干涉，手术开口距离就比较大；重量大会造成驱动困难，前端手术器械容易抖动。双侧支撑结构要实现较大运动范围，收缩时需要各臂重叠，为避免干涉，各臂需要在外形上形成一定角度的拐角，这样内部传动带不能走直线，需要若干导轮来转向，增加结构复杂程度。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种单侧支撑的手术机器人的主动臂。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

手术机器人的主动臂，包括设于支座上的固定臂、铰接在固定臂一端的中段臂、铰接在中段臂远离固定臂一端的前段臂和铰接在前段臂远离中段臂一端的滑动臂，所述的滑动臂上设有带器械手的手术器械，其特征在于，所述的中段臂位于固定臂的侧部，所述的前段臂位于中段臂的侧部，所述的中段臂与前段臂构成一平行四边形的两相邻边，两者之间具有位于平行四边形顶点处的供器械手穿过的远心点，所述的支座与滑动臂之间设有用于驱动器械手以远心点为圆心摆动的驱动组件。

中段臂与固定臂的铰接点为平行四边形的第一顶点，前段臂与中段臂的铰接点为平行四边形的第二顶点，前段臂与滑动臂的铰接点为平行四边形的第三顶点，远心点为平行四边形的第四顶点，第一顶点与第三顶点相对设置，远心点与第二顶点相对设置。

在上述手术机器人的主动臂中，所述的中段臂上具有垂直于中段臂设置的固定轴一，所述的固定臂套设在固定轴一上且能绕固定轴一旋转，所述的前段臂上具有与固定轴一平行的固定轴二，所述的中段臂套设在固定轴二上且能绕固定轴二旋转，所述的滑动臂上具有与固定轴一平行的固定轴三，所述的前段臂套设在固定轴三上且能绕固定轴三旋转。

在上述手术机器人的主动臂中，所述的驱动组件包括设于支座上的其输出轴与固定轴一平行的伸展电机，所述的固定臂固定在伸展电机的前端，所述伸展电机的输出轴通过传动带一与固定轴一传动连接，所述的固定轴一通过传动带二与固定轴二传动连接，所述的固定轴二通过传动带三与固定轴三传动连接，所述的固定臂与中段臂之间设有当传动带一驱动固定轴一旋转时用于带动传动带二旋转的联动组件一，所述的中段臂与前段臂之间设有当传动带二驱动固定轴二旋转时用于带动传动带三旋转的联动组件二。

在上述手术机器人的主动臂中，所述的固定臂内部中空，所述伸展电机的输出轴上同轴固定有主动轮一，所述的固定轴一上同轴固定有与主动轮一相对设置的从动轮一，所述的传动带一位于固定臂内且张紧在主动轮一与从动轮一上，所述的联动组件一包括同轴套设在固定轴一上的与固定臂固连的主动轮二和同轴固定在固定轴二上的从动轮二，所述的中段臂内部中空，所述的传动带二位于中段臂内且张紧在主动轮二与从动轮二上。主动轮一与从动轮一的外径相等，传动带一被张紧后，两边平行；主动轮二与从动轮二的外径相等，传动带二被张紧后，两边平行；主动轮三与从动轮三的外径相等，传动带三被张紧后，两边平行。