[发明专利]主操作手及手术机器人

权利要求书

1.一种主操作手，其特征在于，包括：

手臂组件，具有安装端和连接端，所述安装端能够与所述主操作手的支撑基体进行固定连接，所述手臂组件具有至少一个活动自由度；

手腕组件，活动设置于所述手臂组件的所述连接端，所述手腕组件允许操作者执行对应的操作；

平衡结构，所述平衡结构包括手臂平衡组件和手腕平衡组件，所述手臂平衡组件和所述手腕平衡组件分别设置于所述手臂组件和所述手腕组件的转动关节处，用于平衡所述转动关节处由于所述手臂组件和/或所述手腕组件的自重所导致的关节重力矩；所述手臂平衡组件包括手臂平衡弹簧，所述手臂平衡弹簧的刚度系数和安装位置的关系用于保证所述主操作手的势能不变。

2.根据权利要求1所述的主操作手，其特征在于，所述手臂组件构造为平行四边形机构，所述手臂平衡组件设置于所述平行四边形机构的一转动关节处；在所述转动关节处，所述平行四边形机构的连杆延伸出所述转动关节。

3.根据权利要求2所述的主操作手，其特征在于，所述手臂平衡组件为两个，一个所述手臂平衡组件连接于所述转动关节处的一个平行四边形连杆。

4.根据权利要求3所述的主操作手，其特征在于，所述手臂平衡弹簧的两端分别与所述平行四边形连杆的延伸端以及所述转动关节的支撑基体连接。

5.根据权利要求4所述的主操作手，其特征在于，所述手臂平衡组件还包括手臂平衡绳索和转向轮，所述转向轮设置于所述转动关节的支撑基体，所述手臂平衡弹簧的一端与所述手臂平衡绳索连接，所述手臂平衡弹簧的另一端与所述转动关节的支撑基体连接，所述手臂平衡绳索的另一端与所述转动关节连接，所述手臂平衡绳索绕过所述转向轮并改变延伸方向，使得所述手臂平衡绳索与所述手臂平衡弹簧的轴线方向成夹角。

6.根据权利要求5所述的主操作手，其特征在于，所述转动关节由驱动件进行驱动，所述驱动件与所述平行四边形连杆的延伸端传动连接，所述驱动件相对于所述转动关节的重力矩至少部分平衡所述手腕组件和/或所述手臂组件相对于所述转动关节的重力矩；所述手臂平衡绳索远离所述手臂平衡弹簧的一端连接于所述驱动件的输出轴；所述手臂平衡弹簧的刚度系数和所述平行四边形连杆的延伸长度保证所述主操作手动作过程中的势能不变。

7.根据权利要求1-6任一项所述的主操作手，其特征在于，所述手腕组件包括手腕转动关节，所述手腕转动关节具有手腕转轴；所述平衡结构包括手腕平衡组件，所述手腕平衡组件设置于所述手腕转动关节，所述手腕平衡组件包括手腕平衡弹簧，所述手腕平衡弹簧的两端分别与所述手腕转动关节以及所述手腕转动关节的支撑基体连接，所述手腕平衡弹簧的弹性力至少部分平衡所述手腕组件对所述手腕转轴的重力矩。

8.根据权利要求7所述的主操作手，其特征在于，所述手腕转动关节具有手腕转轴，所述手腕平衡组件还包括转轮和手腕平衡绳索，所述转轮与所述手腕转轴保持同步转动，所述手腕平衡弹簧的一端与所述手腕平衡绳索连接，所述手腕平衡弹簧的另一端与所述手腕转动关节的支撑基体连接，所述手腕平衡绳索的另一端缠绕于所述转轮。

9.根据权利要求8所述的主操作手，其特征在于，所述转轮为凸轮，所述手腕转动关节在转动到与重力方向成任意夹角处，所述手腕转轴上的重力矩与所述凸轮和所述手腕平衡弹簧形成的平衡力矩大小相同，作用方向相反。

10.一种手术机器人，其特征在于，包括从机械臂、内窥镜图像系统以及权利要求1-9任一项所述的主操作手，所述主操作手与所述从机械臂连接，所述内窥镜图像系统用于显示手术区域的图像。