[发明专利]一种经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂

说明书

一种经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂，包括机械臂底座总成、第一节臂、第二节臂总成、第三节臂、第四节臂总成、第五节臂总成和末端法兰。经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂针对医疗手术的需求，采用新的机械臂构型设计，充分满足手术过程中的空间需求，在满足泌尿手术需求的同时还可以满足其他医疗手术，如骨科手术等。

技术领域

本发明属于机械领域。具体涉及一种可应用于经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂。

背景技术

机器人手术系统是集多项现代高科技手段于一体的综合体，外科医生可以远离手术台操纵机器进行手术，完全不同于传统的手术概念，在世界微创外科领域是当之无愧的革命性外科手术工具，而机械臂是手术机器人系统的主要执行部件。

目前国内外协作机械臂主要以6/7轴为主，且为通用型机械臂，主要应用于工业场景，其工作空间的设计也主要偏重于工业场景的应用，其在医疗手术机器人方面工作空间明显不足。同时，安全等级方面，市场上现有机械臂的安全认证大多是工业相关安全认证，没有医疗相关认证。KUKA Med系列机械臂有医疗相关安全认证，但是，手术过程中存在机械臂工作空间不足的问题。

发明内容

如上所述，虽然已有的技术提出了多种解决方案，但是在契合手术需求时总会出现偏差，不能完美的达到手术效果。

本发明的实施例提供的六自由度机械臂，能更好地契合尿道内窥镜手术过程中的工作空间需求，同时带有医疗相关安全认证，保证手术过程更安全，风险更低。

本发明的实施例提供一种实施例提供的六自由度机械臂针对医疗手术的需求，采用新的机械臂构型设计，充分满足手术过程中的空间需求，在满足泌尿手术需求的同时还可以满足其他医疗手术，如骨科手术等，机械臂运动仿真结果见图10-图17。

本发明的实施例提供的六自由度机械臂采用自研的关节电机模组，机械臂额定负载能力7kg，最大负载能力9kg，充分满足手术负载需求。与此对照，KUKA LBR Med 7R800机械臂最大负载能力7kg。

本发明的实施例提供的六自由度机械臂各关节设计有力矩传感器，更有利于解耦机械臂的动力学模型，有利于进行基于动力学的位置控制，有利于实现力控制让机械臂控制更顺畅。

本发明的实施例提供的六自由度机械臂各关节采用双编码器反馈，为机械手臂的精确控制提供充足的反馈信息，通过读取的位置信息，计算得到机械手臂的运动速度、位置等参数，提升了手术的精准度。

本发明的实施例提供一种经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂，所述经尿道内窥镜手术的六自由度机械臂包括机械臂底座总成01、第一节臂02、第二节臂总成03、第三节臂04、第四节臂总成05、第五节臂总成06和末端法兰07。

根据本发明的一种实施方式，例如，底座总成01包括第一旋转关节0101、底座台0102、底座端盖0103、重载连接器0104、底座总成电机驱动器01051和底座总成电气转接板01061；底座总成01的所有部件均集成安装在底座台0102上，底座台0102上具有各部件安装孔，还具有底座台限位槽01021，底座台限位槽01021配置为限制第一旋转关节0101的旋转角度范围。

根据本发明的一种实施方式，例如，第二节臂总成03包括第二臂杆0301、第二旋转关节0303、第三旋转关节0302、第二节臂总成电机驱动器01052、第二节臂总成电气转接板01062；

第二节臂总成03的所有部件均集成安装在第二臂杆0301上，第二臂杆0301上具有各部件安装孔，同时还设置有第二臂杆限位槽03011，用以限制第二旋转关节0303和第三旋转关节0302的旋转角度范围；

优选的，第二旋转关节0303与第一节臂02安装固定，第三旋转关节0302与第三节臂04安装固定，第四节臂05引出的相关电缆从第三旋转关节0302的中心孔引出；