[发明专利]传动组件、驱动盒、手术器械系统及机器人系统

说明书

本发明涉及传动组件、驱动盒、手术器械系统及手术机器人系统，所述传动组件包括：输入基座，具有相对的第一端和第二端，所述第一端与驱动机构连接；导向传动部，设置在所述输入基座的外周面上；输出基座，具有相对的第三端和第四端，所述第三端靠近所述第一端；轴向储能元件，用于在外力作用下输入基座和输出基座相互接近时，阻止两者接近，并存储能量；在外力撤除时，释放能量，并驱使输入基座和输出基座相互远离；以及，轴向限位组件，用于限制输入基座和输出基座之间的最大位移；其中：当所述输入基座被所述驱动机构驱动旋转时，所述导向传动部用于带动所述输出基座与所述输入基座同步转动。本发明具有导向传动精度高、导向部位受力小的优点。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及传动组件、驱动盒、手术器械系统及机器人系统。

背景技术

近年来，随着机器人技术的应用和发展，特别是计算技术的发展，医用机器人在临床中的作用越来越受到人们的重视。微创伤手术机器人一方面可以减轻医生在手术过程中的体力损耗，另一方面还能够达到精准手术的目的，从而具有患者微创伤、失血少、术后感染少、恢复快的优点。微创伤手术机器人的操作精度是手术机器人性能的一项关键指标，而机械结构的设计对精度的影响起着至关重要的作用。

微创伤手术进行过程中依据实际情况使用手术器械，需要在手术器械的驱动环节采用既能传递扭矩又能补偿轴向位移的传动组件。在现有的手术机器人中采用了各种类型的传动组件，但这些传动组件均存在传动精度低、传动部位受力状况差的问题。

中国专利申请CN107595394A公开了一种手术器械快换机构，其中的安装槽的底面具有凹腔，所述的凹腔内固定有垂直于安装槽底面设置的支撑轴，所述的驱动轮同轴套设在支撑轴上且能上下运动，所述的驱动轮与凹腔底部之间设有弹簧。同样，驱动轮其周向限位同样位于轴心附近。该手术器械快换机构存在以下问题：(1)该手术器械快换机构的精度不佳，在相同配合间隙的条件下，周向限位越靠近轴心，传动精度越低(△α精度偏差角度≈△L配合间隙/r，r为周向限位到转动中心的距离)；(2)该手术器械快换机构的传动轴受力状况不佳(单个配合面上的受力F≈0.5*M传动扭矩/r)，传递零部件应力大，影响使用寿命，即在传递相同扭矩的情况下，扭矩传递受力面距离转动中心的距离越小，扭矩传递受力面受力越大，受力面积有限，导致零部件应力较大；(3)该手术器械快换机构的轴向尺寸空间利用不足，影响机械臂远端空间尺寸利用及减重，弹簧压缩后的最小尺寸影响轴轴向尺寸大小；(4)该手术器械快换机构的传动效率不理想，一般性的认为，蜗轮蜗杆的传动效率低于齿轮传动，链传动，带传动，丝传动，效率不高意味着负载相同的情况下，需要更大输出能力的电机已实现相同功能；(5)该手术器械快换机构的安装及维修不便，其需借助额外挡片零件完成轴向限位，挡片的存在影响安装及维修的便利性；(6)该手术器械快换机构不具有防尘，防异物进入的特性，轴向运动无防尘措施，长期使用，灰尘易进入轴向运动的间隙中，从而影响轴向运动的顺畅性。

中国专利申请CN101340852A公开了一种机器人操纵器，包括了器械对接装置，所述器械对接装置具有用于将轴向载荷和扭矩提供给无菌适配器的弹簧加载输入。弹簧加载输入包括弹簧、径向滚珠轴承、输出滑轮、线性滚珠花键滑动单元、滚珠花键轴、螺杆以及包括凸起部的输入杆。同样，其周向限位通过滚珠花键实现，其同样位于轴心附近。该器械对接装置存在以下问题：(1)该器械对接装置的精度不佳，在相同配合间隙的条件下，周向限位越靠近轴心，传动精度越低(△α精度偏差角度≈△L配合间隙/r，r为周向限位到转动中心的距离)；(2)该器械对接装置的传动轴受力状况不佳，传递零部件应力大，影响使用寿命，即在传递相同扭矩的情况下，扭矩传递受力面距离转动中心的距离越小，扭矩传递受力面受力越大(单个配合面上的受力F≈0.5*M传动扭矩/r)，受力面积有限，导致零部件应力较大；(3)该器械对接装置的轴向尺寸空间利用不足，影响机械臂远端空间尺寸利用及减重，弹簧压缩后的最小尺寸直接影响轴轴向尺寸大小，同时滚珠花键为标准件，其轴向尺寸也较大；(4)该器械对接装置的结构难以实现与常规驱动轴(电机轴，减速机轴)的快速固定连接。

发明内容