[发明专利]行星轮系式RCM机构

说明书

本发明公开了行星轮系式RCM机构。RCM机构的自由度，虚拟中心点的位置，工作空间大小等特性直接影响微创手术机械的工作性能。本发明包括转动杆驱动电机、转动杆、主动行星架驱动电机、固定轮、第一中间轮、主动行星架、第一行星轮、太阳轮、从动行星架、第二中间轮、第二行星轮、手术刀、移动套筒、绳索、转动套筒、绳索电机、弹簧和手术刀电机。本发明通过在开链杆件上添加齿轮模拟平面四杆机构的运动来获得虚拟中心点，准确实现了手术刀绕虚拟中心点进行三个方向上的转动，并实现手术刀在过虚拟中心点的轴线上进行移动，从而在微创手术中准确定位手术位置点。

技术领域

本发明属于医疗机械领域，涉及微创手术机械，具体说是一种可以使其末端执行器绕空间内某个固定的虚拟中心点做旋转运动的行星轮系式RCM机构。

背景技术

随着科学技术的发展，微创手术在逐渐成熟并且受到极大欢迎，相比传统手术微创手术有创口小、疼痛轻、恢复快、住院时间短、出血少等特点，降低了传统手术对人体的危害，无论是生理上还是心理上病人们都更加倾向于微创手术。

由于病人身上切口的限制，微创手术操作空间有限，光靠医生的双手很难直接完成手术，现在一般都是借助于微创手术机械来完成，在微创手术机械中RCM机构被广泛使用。RCM机构的自由度，虚拟中心点的位置，工作空间大小等特性直接影响微创手术机械的工作性能，可见RCM机构的重要性。

发明内容

本发明的目的是使用杆件齿轮组合来实现一种RCM机构。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明包括转动杆驱动电机、转动杆、主动行星架驱动电机、固定轮、第一中间轮、主动行星架、第一行星轮、太阳轮、从动行星架、第二中间轮、第二行星轮、手术刀、移动套筒、绳索、转动套筒、绳索电机、弹簧和手术刀电机；所述转动杆驱动电机的底座固定在机架上；转动杆的一端与转动杆驱动电机的输出轴固定，且转动杆杆长方向与转动杆驱动电机的输出轴轴向平行；主动行星架驱动电机的底座固定在转动杆的另一端；主动行星架的一端与主动行星架驱动电机的输出轴固定；转动杆驱动电机的输出轴水平设置，且主动行星架驱动电机的输出轴与转动杆驱动电机的输出轴垂直；所述的固定轮与主动行星架驱动电机设置在转动杆同一端，并与转动杆固定；所述的第一中间轮铰接在主动行星架中部；第一行星轮和太阳轮均设置在从动行星架与主动行星架铰接的一端；所述的第一行星轮与从动行星架固定，太阳轮与主动行星架固定；所述的第二行星轮铰接在从动行星架的另一端；第一中间轮的两侧分别与固定轮和第一行星轮啮合；第二中间轮铰接在从动行星架中部，两侧分别与太阳轮和第二行星轮啮合。转动套筒的侧部与第二行星轮固定，移动套筒与转动套筒构成滑动副；所述的手术刀嵌套在移动套筒中，与手术刀电机的输出轴固定；手术刀的中心轴线与转动杆驱动电机的输出轴中心轴线相交；手术刀电机的底座固定在移动套筒上；手术刀电机的输出轴与主动行星架驱动电机的输出轴垂直；绳索电机的底座固定在转动套筒上；绳索的一端固定在绳索电机的输出轴上，另一端固定在移动套筒上；移动套筒通过弹簧回位。固定轮与第一行星轮的中心距等于第二行星轮与手术刀刀尖的距离，太阳轮与第二行星轮的中心距等于固定轮与手术刀刀尖的距离。

所述的移动套筒嵌套在转动套筒中。

所述的第一中间轮与固定轮和第一行星轮的传动比均为1，第二中间轮与太阳轮和第二行星轮的传动比均为1。

所述的弹簧套置在移动套筒上，弹簧两端分别由移动套筒顶端的凸缘和转动套筒的顶面限位，所述的弹簧为压缩弹簧。

所述的弹簧套置在移动套筒上，弹簧两端分别与移动套筒底端的凸缘和转动套筒的底面固定，所述的弹簧为拉伸弹簧。

本发明通过在开链杆件上添加齿轮模拟平面四杆机构的运动来获得虚拟中心点，准确实现了手术刀绕虚拟中心点进行三个方向上的转动，并实现手术刀在过虚拟中心点的轴线上进行移动，从而在微创手术中准确定位手术位置点，且机构简单，设计原理简单，设计及装配中容易实现，齿轮啮合保证运动准确性。