[发明专利]一种经腔手术机器人操作臂系统、机器人及方法

权利要求书

1.一种经腔手术机器人操作臂系统，其特征在于，包括：驱动模块和轴向传动模块；

所述轴向传动模块包括快换机构和丝传动机构，快换机构具有夹紧结构和腔体，腔体内设有可轴向移动的传动轴，传动轴移动至设定区域处具有径向旋转自由度；所述快换机构包括快换套、压紧弹簧和前端盖；所述快换套与前端盖连接形成一端开口的腔体；所述压紧弹簧设在腔体内的一端并与前端盖连接；所述传动轴安装在前压板上，前压板的一端与压紧弹簧连接；所述夹紧结构安装在快换套的一侧；

所述丝传动机构包括传动轴、前压板、导向轮、驱动丝和丝鞘，所述传动轴安装在前压板上；所述前压板的一端与压紧弹簧连接，利用压紧弹簧将传动轴顶紧在快换套上，从而利用摩擦力实现自锁；所述前端盖中心具有开孔，开孔处安装轴向传动管，丝鞘的一端固定在前压板上，轴向传动管一端与丝销的另一端连接，轴向传动管另一端与机械臂模块连接，驱动丝穿过丝鞘，在前压板与前端盖之间的距离发生变化时消除驱动丝长度的变化；

所述传动轴为绕线轴；所述绕线轴上具有扭矩传感器安装槽，扭矩传感器安装槽内安装有扭矩传感器；所述绕线轴上设有驱动丝安装槽，驱动丝安装槽内安装驱动丝，腔体内还设有导向轮，驱动丝与导向轮配合，调节驱动丝的方向；控制方式为基于扭矩传感器的闭环控制，可补偿长距离丝传输带来的力与位置的误差；

所述驱动模块包括与传动轴配合的连接件和与夹紧结构配合的夹紧件，通过连接件将传动轴移动至设定区域实现配合连接进行传动；通过夹紧件与夹紧结构配合连接从而实现快速拆装；

所述夹紧结构包括夹紧杆，夹紧杆上远离快换套的一端设有凹槽，凹槽具有斜面；所述夹紧件包括拉紧板和快换夹，利用快换夹夹住斜面处，将快换夹的夹紧力转换为拉紧夹紧杆的力从而实现锁紧；

所述操作臂系统还包括机械臂模块，丝传动机构与机械臂模块连接，所述机械臂模块包括执行器械和连续体单元，连续体单元包括多个连续体基本单元，连续体基本单元之间通过双层圆柱窝结构进行连接，防止在非弯曲方向上各连续体基本单元之间发生相对移动。

2.如权利要求1所述的经腔手术机器人操作臂系统，其特征在于，所述传动轴一端具有第一卡合部；连接件具有与第一卡合部配合的第二卡合部；所述第一卡合部为十字型结构，十字型结构的顶面具有第一导向结构；所述第二卡合部具有十字型凹槽和第二导向结构。

3.如权利要求2所述的经腔手术机器人操作臂系统，其特征在于，所述第一卡合部为十字型结构，十字型结构的顶面具有第一导向结构，第一导向结构为V型斜面，十字型结构的侧面为垂直的平面；在采用斜面来消除二者配合时的姿态差异的同时，采用部分垂直面，相较于全斜面的配合具有更高的稳定性，在传递大扭矩时不会发生相对滑动。

4.一种经腔手术机器人，其特征在于，包括如权利要求1-3任一所述的经腔手术机器人操作臂系统。

5.一种如权利要求1-3任一所述的经腔手术机器人操作臂系统的使用方法，其特征在于，包括：

通过快换机构的腔体实现轴向传动模块和驱动模块的传动结构的连接；

通过夹紧结构和夹紧件实现轴向传动模块和驱动模块的固定连接；

当需要快换时，通过拆卸夹紧件和夹紧结构进行快换操作。