[发明专利]一种用于医疗机器人的六自由度解耦手术臂装置

说明书

本发明为一种用于医疗机器人的六自由度解耦手术臂装置，包括绕Z轴旋转自由度RZ、沿X轴平移自由度TX、沿Y轴平移自由度TY、沿Z轴平移自由度TZ、绕X轴旋转自由度RX、绕Y轴旋转自由度RY的6个自由度以及Z轴向调节装置。本发明的六自由度解耦合手术臂装置能够将所需的不同自由度情况拆分，对其单个自由度单独控制，保证稳定性准确性，加快术中过程，减小手术时长。

技术领域

本发明涉及医疗机器人技术领域，具体为关节解耦手术用机器人领域，进一步涉及的是一种用于医疗机器人的六自由度结构手术臂装置。

背景技术

医疗机器人辅助手术过程中，如果要求机器人全自由度都可以进行力限制和位置限制，则既要满足力也要满足位置限制，对于大部分串联机械臂提出了更高的要求，而往往市面上能够实现这些功能的机器人成本很高，而且效果并不理想；实际手术，比如膝关节单髁置换手术过程中，按照软件术前规划进行指定部位打磨，其打磨区域为空间复杂曲面，同时涉及末端位置、姿态的变化，机械臂是一个个自由度耦合的机器人，对这种情况应变能力差；而机械臂关节运动的解耦与末端手持手术器械运动和施加力矩复合操作又存在冲突问题，另外，串联机器人较长的本体长度、末端力矩的施加对机器人的刚度和结构提出了较高要求。

发明内容

为解决背景技术中所述的问题，本发明提供一种用于医疗机器人的六自由度结构手术臂装置，本发明的六自由度解耦合手术臂装置能够将所需的不同自由度情况拆分，对其单个自由度单独控制，保证稳定性，准确性，加快术中过程，减小手术时长。

本发明的技术方案为：一种用于医疗机器人的六自由度解耦手术臂装置，包括绕Z轴旋转自由度RZ、沿X轴平移自由度TX、沿Y轴平移自由度TY、沿Z轴平移自由度TZ、绕X轴旋转自由度RX、绕Y轴旋转自由度RY的6个自由度以及Z轴向调节装置。

作为优选，所述绕Z轴旋转自由度RZ包括旋转平台、卡槽、旋转轴、X轴运动底板，其中旋转平台和X轴运动底板通过设于中心开孔内的旋转轴连接，所述旋转轴结构顶部设有的卡槽与外部连接，驱动X轴运动底板绕着旋转轴转动。

进一步地，所述沿X轴平移自由度TX包括第一垫块、XY自由度转接板、滑轨、第一滑块、第一滑台平面、第三轴运动底板、第一丝杠滑块、第一联轴器、第一电机，其中所述第一垫块设于X轴运动底板上，滑轨设于第一垫块上，第一滑块设于滑轨上，第一滑块上方设有第一滑台平面，所述第一滑台平面的两侧与XY自由度转接板固定连接，底部为第三轴运动底板，所述第一滑台平面与第一丝杠滑块固定连接，所述第一联轴器连接第一丝杠滑块和第一电机。由第一电机带动丝杠滑块，进而带动第一滑台平面进行X向平移运动，第一滑台平面滑台在运动过程中，带动后续模组进行整体X向运动。

进一步地，所述第一电机靠近第一联轴器的内侧设有第一电机固定座。

进一步地，所述沿Y轴平移自由度TY包括第三轴运动底板延伸板、第二垫块、第二滑台、第二滑块、第二滑台平面、第二丝杆滑块、第二联轴器、第二电机固定座、第二电机，其中第二垫块将第二滑台，第二滑块以及第二滑台平面高度增加，第二滑台平面和第二丝杆滑块固连，其中第二联轴器连接第二丝杠滑块和第二电机。由第二电机带动第二丝杠滑台进行Y向平移运动，滑台在运动过程中，带动后续模组进行整体Y向运动,与X轴模组进行配合使用，可带动后续模组进行XY平面上的任意运动。

进一步地，所述沿Z轴平移自由度TZ包括Z轴运动底板、第三垫块、第三滑台、第三滑块、第三滑台平面、第三电机，所述第三垫块将第三滑台、第三滑块以及第三滑台平面高度增加，所述第三滑台平面与第三电机驱动部分相连。由第三电机带动第三滑台平面进行Z向平移运动，第三滑台平面在运动过程中，带动后续模组进行整体Z向运动,与X轴,Y轴模组进行配合使用，可带动后续模组进行XYZ空间中的任意运动。