[发明专利]一种具有远程运动中心的并联式手术机器人

说明书

一种具有远程运动中心的并联式手术机器人，该机器人包括机器人主体、机器人定位系统和手术台。机器人主体包括两个支链、丝杠、手术刀和机器人底座，两个支链均为平面连杆机构，结构相同，组成并联机构。每条支链由两个电机驱动，两支链末端动平台分别由旋转副和螺旋副与丝杠相连，丝杠末端安装有手术刀。通过支链的安装方式，以保证手术刀的轴线位于两支链所在平面的相交线上，该线通过远程运动中心。机器人主体通过机器人定位系统安装在手术台上。该装置具有三个平动自由度和一个转动自由度，本发明由于采用并联构型，具有结构紧凑，精度较高、稳定性较好的特点。

技术领域

本发明涉及器人领域，具体是一种具有远程运动中心的并联式手术机器人。

背景技术

微创是外科的重要发展趋势，是对传统外科的一场深刻技术革命。微创外科通过微小创伤或自然通道将特殊器械、物理能量或化学药剂送入人体内部，完成对人体内病变、畸形、创伤的灭活、切除、修复或重建等外科手术操作而达到治疗目的的医学科学分支。其突出特点是创伤小，可以减少术后并发症和后遗症，有利于机体内环境稳定与功能恢复。

手术机器人是实现外科手术伤口微创化、器械微型化、设备智能化和信息数字化的重要手段。手术机器人的使用突破了传统微创手术的局限，将微创手术的精度和水平提升到了新的高度，大大降低了病人的痛苦和手术创伤，缩短了康复时间。同时手术机器人具有自动纠错功能，可以克服医生在操纵手术工具时的手臂抖动，避免操作失误的出现，减轻了医生的疲劳强度。美国Computer Motion公司于1998年推出ZEUS微创手术操作机器人，该系统采用主从操作技术；1999年美国Intuitive Surgical公司研制出DaVinci系统，并于2001年通过美国联邦视频及药物管理局FDA)认证，成为第一个合法的商品化手术机器人，在临床应用中取得了很好的效果。国内研究虽然起步较晚，但也于2010年研制出MircoHandA系统，并成功进行了动物实验。

微创手术要求机器人必须能够具有远程运动中心。远程运动中心 RemoteCenter-of-Motion(RCM))机构可以使机构末端执行器绕其上某固定点做旋转运动，而且该虚拟固定点在机构远端。为了达成RCM，上述手术机器人均为串联构型，具有6个或以上自由度。上述机构具有以下缺点：⑴、而随着串联支链的增多，各个关节的误差是叠加的，累积误差可能会降低机器人末端手术装置的精度；⑵、机器人的自由度的增多，会降低末端执行器的稳定性。

针对现有机构的缺点，在明确了微创手术应用背景需求之后，可以设计具有远程运动中心机构的并联机器人，达到比通用结构更简单、易于控制且成本低廉的效果。而且并联机构具有误差不累积、刚度更高、稳定性更好的特点，可以解决现有机构存在的缺陷，因此提出一种具有远程运动中心、结构合理、精度较高、稳定性较好的并联手术机器人很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有远程运动中心的并联式手术机器人，以期达到比通用结构更简单、易于控制且成本低廉的效果；而且并联机构具有误差不累积、刚度更高、稳定性更好的特点，从而解决现有机构存在的结构不紧凑、运动精度低以及稳定性较差等缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种具有远程运动中心的并联式手术机器人，该并联式手术机器人包括机器人主体、机器人定位系统和手术台，其特征在于：所述机器人主体包括第一支链、第二支链、丝杠、手术刀和机器人底座；所述第一支链包括第一支链座、第一支链铰链座、第一支链电机A14、第一支链电机B、第一支链短杆、第一支链连杆A、第一支链连杆B和第一支链动平台；