[发明专利]机械臂及医疗机器人

说明书

本发明涉及一种机械臂及医疗机器人，具有体积小、质量轻以及能够较好的实现避障等优点。本发明的机械臂末端具体与医疗器械可拆卸地连接，以驱动医疗器械围绕不动点运动，且从近端到远端，所述机械臂依次包括第一转动关节、第一摆动关节、第二摆动关节、第二转动关节、第三摆动关节和用于实现医疗器械自转的自转关节。实际中，自转关节的旋转轴线、第二转动关节的旋转轴线以及第三摆动关节的旋转轴线相交于一点，以此简化机器人的运动控制；在第一摆动关节与第二摆动关节之间较佳地设有第三转动关节，使机械臂具有七个自由度，并通过机器人运动学算法完成不动点的约束功能。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种机械臂及医疗机器人。

背景技术

随着机器人技术的发展，医疗机器人也越来越多，从早期的伊索手术机器人，到现在的达芬奇手术机器人系统，医疗机器人的功能也越来越强大。

与此同时，从原先的开放式手术到现在的微创伤手术，手术的形式也在不断的发生着变化。微创伤手术最大的特点是创口非常小，导致医生的手术视野也非常有限，为此，各种功能不同的腹腔镜随之涌现。从腹腔镜到现在的胶囊腹腔镜，腹腔镜在微创伤手术中的地位越来越重要。目前，最先进的机器人系统与手术系统相结合的产物，即达芬奇手术机器人系统，也包含有腹腔镜系统，并且设有一个专门用于扶持腹腔镜的机械臂。

机器人与腹腔镜的结合最早是伊索手术机器人系统，用来弥补在手术过程中医生和助手相互配合不协调的问题，使医生可以根据自己的需求，通过机器人系统调整腹腔镜的姿态。持镜机器人在满足上述基本要求的同时还被要求在手术的过程中，如果持镜机器人阻碍到了医生的操作，医生可直接调节机器人的若干关节，使其达到合适位置，在此调节过程中以及调节后，腹腔镜末端的位置和姿态仍然保持不变。并且，由于腹腔镜较小，用于持镜的机器人也应该尽量的体积小，便于携带与运输。

但是，目前的持镜机器人不仅体积大，质量重，而且避障能力也不理想。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种机械臂及医疗机器人，本发明的机械臂从近端到远端，至少依次包括六个转动关节，不仅能够缩小机械臂的体积，降低机械臂的质量，而且还能够使机械臂在调整医疗器械的姿态时较好的约束不动点，且本发明的机械臂较佳地通过七个转动关节形成冗余调整，使机械臂还能够较好的实现避障功能，提升机械臂的安全性和可靠性。

因此，根据本发明的一个方面，提供了一种机械臂，末端用于与一医疗器械可拆卸地连接，以驱动所述医疗器械围绕一不动点运动，且从近端到远端，所述机械臂依次包括第一转动关节、第一摆动关节、第二摆动关节、第二转动关节、第三摆动关节以及用于实现所述医疗器械自转的自转关节；

其中，所述第一转动关节的旋转轴线与所述第一摆动关节的旋转轴线垂直；所述第一摆动关节的旋转轴线与所述第二摆动关节的旋转轴线相平行；所述第二摆动关节的旋转轴线与所述第二转动关节的旋转轴线垂直；所述第二转动关节的旋转轴线与所述第三摆动关节的旋转轴线垂直；所述第三摆动关节的旋转轴线与所述自转关节的旋转轴线垂直，且所述第三摆动关节的旋转轴线与所述第二摆动关节的旋转轴线相平行。

此外，根据本发明的另一个方面，还提供了一种医疗机器人，包括所述的机械臂。

进一步的，所述机械臂还包括基座、大臂、中臂、前臂、小臂和镜座；

所述基座用于与一外部机构固定，并通过所述第一转动关节与所述大臂连接；

所述大臂通过所述第一摆动关节与所述中臂连接，所述大臂的轴线与所述中臂的轴线分别与所述第一摆动关节的旋转轴线垂直相交；

所述中臂通过所述第二摆动关节与所述前臂连接，所述中臂的轴线与所述前臂的轴线分别与所述第二摆动关节的旋转轴线垂直相交；

所述前臂通过所述第二转动关节与所述小臂连；