[发明专利]一种铰链带连接的三维控弯机械臂

说明书

本申请涉及一种铰链带连接的三维控弯机械臂，包括：远端工具、近端控制器及位于远端工具及近端控制器之间的传输系统；其中所述近端控制器的三维运动通过传输系统传输至所述远端工具，使得所述远端工具重现所述近端控制器的三维运动；所述传输系统包括至少两个铰链带，所述铰链带的第一端固定连接在所述近端控制器上，所述铰链带的第二端与一组钢丝的近端连接，该组钢丝的远端与所述远端工具连接，使得铰链带的第二端的倾斜运动带动所述一组钢丝的相对运动，进而带动所述远端工具弯曲。所述铰链带连接的三维控弯机械臂手感反馈强，操作简单，结构简单、紧凑，无需电源和通信网络，成本低。

技术领域

本申请涉及一种铰链带连接的三维控弯机械臂，具体地，涉及一种可将近端的三维运动传递至位于远端的远端工具，使得所述远端工具进行与近端三维运动相应的三维运动。

背景技术

随着医学、控制及计算机技术的发展，微创外科手术的应用越来越广泛，这种手术创口小，恢复快，受到广大医生及患者的欢迎。目前微创外科手术器械主要包括机器人辅助的微创外科手术系统，例如达芬奇手术机器人，手术机器人利用计算机、大数据处理等智能技术，将主机器人的操作的数据传送到从机器人，从机器人接收到数据后转换为与主机器人的操作对应的操作，从而实现在机器远端模仿人进行准确而精密的手术操作，机器远端定位灵活，并可以由医生远程进行手术。但手术机器人需要对数据进行复杂的处理和传输，极大程度依靠网络进行数据传输，成本高，而且医生操作时没有手感反馈，需要经过专门培训。

现有技术中也有机械式的微创手术器械，通常包括一个较长的杆部，穿过患者皮肤，杆部的近端连接手柄，远端连接工具端，手柄与工具端之间连接有钢丝绳，医生通过操作手柄，通过钢丝绳控制远端工具的弯曲。这种机械式的微创手术器械，或称之为机械臂，相对于手术机器人成本低很多，操作时具有手感反馈，操作者基本不需要专门培训，上手快。但现有技术中的机械式微创手术器械对远端的调整角度单一，仅能在单一方向或两个方向上调整，无法进行多维度连续调整。有些机械臂为了实现远端的多维度调节，需要配置复杂的钢丝绳、滑轮或齿轮等，在调整时各部件容易互相影响导致远端工具发生卡顿、调整不到位等现象。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具有独特结构设计的铰链带连接的三维控弯机械臂，可顺畅地调整远端工具的角度，实现360°旋转弯曲。

根据本申请，提供一种铰链带连接的三维控弯机械臂，包括：远端工具、近端控制器及位于远端工具及近端控制器之间的传输系统；其中所述近端控制器的三维运动通过传输系统传输至所述远端工具，使得所述远端工具重现所述近端控制器的三维运动。

进一步，所述传输系统包括至少两个铰链带，所述铰链带的第一端固定连接在所述近端控制器上，所述铰链带的第二端与一组钢丝的近端连接，该组钢丝的远端与所述远端工具连接，使得铰链带的第二端的倾斜运动带动所述一组钢丝的相对运动，进而带动所述远端工具弯曲。

进一步，所述铰链带连接的三维控弯机械臂近端的旋转角度与其远端的旋转角度成比例，该比例位于0.1至10之间。

优选地，所述比例为1、2、3，更优选地为3，即铰链带连接的三维控弯机械臂近端旋转10°，远端在对应的方向上旋转30°。

在一个实施方式中，所述传输系统包括至少两个铰链带，所述铰链带的第一端固定连接在所述近端控制器上，所述铰链带的第二端与一组钢丝的近端连接，该组钢丝的远端与所述远端工具连接，使得铰链带的第二端的倾斜运动带动所述一组钢丝的相对运动，进而带动所述远端工具弯曲。

具体地，铰链带为手表带的结构，包括多个彼此首尾相连的刚性的矩形块，矩形块之间枢轴转动连接。

进一步，所述铰链带的第一端固定连接在所述近端控制器的前端，所述铰链带的第二端枢转连接在固定框架上。

在一个实施方式中，所述传输系统包括固定框架，其中近端控制器与所述固定框架的近端连接，所述远端工具与所述固定框架的远端连接。