[发明专利]一种八自由度串联型主操作手及应用其的手术机器人

说明书

本发明公开了一种八自由度串联型主操作手及应用其的手术机器人。一种八自由度串联型主操作手，其包括位置部分和姿态部分;所述位置部分包括通过旋转关节依次串接的基座、第一连杆、中间连接件和第二连杆，位置部分共有3个自由度；所述姿态部分包括通过旋转关节依次串接的第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆和开合机构，姿态部分共有5个自由度。其中，基座、第一连杆、中间连接件、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆和开合机构依次通过第一、二、三、四、五、六、七关节串联，构成了具有八自由度的串联型主操作手。由于本发明的主操作手共有八个自由度，其自由度相对较多，灵活性较好。

技术领域

本发明涉及手术机器人用主操作手技术领域，尤其是涉及一种八自由度串联型主操作手及应用其的手术机器人。

背景技术

随着科学技术与医疗技术的发展以及二者之间的有益融合，机器人辅助系统在微创手术中的应用越来越广泛。机器人辅助系统多为主从式遥控操作结构，医生操作主操作手，通过远程通信和计算机来控制从端机构的运动从而完成手术。在此过程中，主操作手作为整个系统的输入端，扮演着极其重要的角色。外科医生通过它在手术过程中控制外科手术器械完成剪切、打结等动作。

现有主操作手在使用过程中存在的主要问题是：自由度最多只能达到6个，自由度偏少，导致灵活性偏低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种八自由度串联型主操作手，以解决现有主操作手的自由度偏少，导致灵活性降低的技术问题。

本发明还提供一种应用上述八自由度串联型主操作手的手术机器人。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种八自由度串联型主操作手，包括位置部分和姿态部分;

所述位置部分包括基座、第一连杆、中间连接件和第二连杆；所述基座与所述第一连杆通过第一关节转动连接，所述第一连杆与所述中间连接件通过第二关节转动连接，所述中间连接件与所述第二连杆通过第三关节转动连接；其中，所述第一关节和所述第二关节两者的轴线竖向设置，所述第三关节的轴线水平设置；

所述姿态部分包括第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆和开合机构；所述第三连杆的一端与所述第二连杆固定连接,另一端与所述第四连杆通过第四关节转动连接；所述第四连杆和所述第五连杆通过第五关节转动连接，所述第五连杆与所述第六连杆通过第六关节转动连接，所述第六连杆与所述开合机构通过第七关节转动连接；其中，所述第四关节、第五关节和第六关节三者的轴线交汇于一点。

通过采用上述技术方案，本发明的主操作手共有八个自由度，其自由度相对较多，灵活性较好。

本发明进一步设置为：所述第一关节包括第一转轴，以通过所述第一转轴连接所述基座和所述第一连杆；所述第一关节的轴线与所述第一转轴的轴线为同一轴线；

所述第一转轴可转动地设置在所述基座上、且与所述第一连杆固定连接；

所述基座上设有第一电机，所述第一电机通过第一减速装置与所述第一转轴传动连接。

通过采用上述技术方案，由于第一关节的轴线竖向设置，因此无需考虑重力的影响。第一电机用于根据器械末端实时采集的力信号输出相应的扭矩，以对第一连杆转动时的阻力大小进行调节，从而可以让医生能够实时感受到器械末端移动时的受力变化，进而做出更为准确的判断，提升了手术过程的安全性。

本发明进一步设置为：所述第一减速装置包括第一主动轮、第一从动轮和第一皮带；

所述第一主动轮固定地套设地套设在所述第一电机的输出轴上，所述第一从动轮固定地套设地套设在所述第一转轴上，所述第一主动轮和所述第一从动轮通过所述第一皮带传动连接。