[发明专利]一种微创机器人持镜机械臂

摘要

一种微创机器人持镜机械臂，它涉及一种手术机器人用机械臂，以解决现有微创机器人的机械臂体积较大，不便于手动实现术前调整以及整体机构装配困难和刚度低的问题，它包括被动臂、第一关节、第二关节和内窥镜夹持装置；竖直平移机构包括底座组件、导轨组件和外端接口连接组件；第一关节包括第一驱动组件、支撑壳体、传动组件和第一绝对编码器；第二关节包括组件支架和第二驱动组件；内窥镜夹持装置包括内窥镜接口组件、辅助过渡组件和动力夹持组件和绳索；内窥镜接口组件、过渡组件和动力夹持组件顺次交错叠放并通过导轨和绳索连接为一体；本发明用于微创手术。

主权项

一种微创机器人持镜机械臂，其特征在于：它包括被动臂(P)、第一关节(K1)、第二关节(K2)和内窥镜夹持驱动装置；被动臂(P)包括竖直平移机构(P1)和被动关节(P2)；竖直平移机构(P1)包括底座组件(1)、导轨组件(2)和外端接口连接组件(3)；底座组件(1)包括箱体(1‑1)、配重块(1‑2)和至少一个光轴组件，至少一个光轴组件设置在箱体(1‑1)上，所述光轴组件包括光轴本体(1‑3)和两个光轴压环(1‑4)，两个光轴压环(1‑4)分别固定连接在箱体(1‑1)的顶面和底面上，光轴(1‑3)从上到下依次穿过两个光轴压环(1‑4)并固定连接在箱体(1‑1)内，所述配重块(1‑2)位于箱体(1‑1)内并设置在光轴(1‑3)上；导轨组件(2)包括支承座(2‑1)、斜齿条(2‑2)、滑轮组(2‑3)和两条滑轨(2‑4)，滑轮组(2‑3)设置在支承座(2‑1)的顶面，所述支承座(2‑1)的底面固定连接在箱体(1‑1)的上端面上，所述支承座(2‑1)的侧壁上加工有竖直设置的凹槽(2‑1‑1)，所述斜齿条(2‑2)和两条滑轨(2‑4)均竖直设置在凹槽(2‑1‑1)内，所述斜齿条(2‑2)位于两条滑轨(2‑4)中间；外端接口连接组件(3)包括连接座体(3‑1)、齿轮箱组件(3‑2)、滑块组件(3‑3)和两条连接绳(3‑4)，所述连接座体(3‑1)的上端面加工有外端接口，所述连接座体(3‑1)的外壁上固定连接有滑块组件(3‑3)，所述连接座体(3‑1)通过滑块组件(3‑3)与两条滑轨(2‑4)滑动配合，连接座体(3‑1)内设置有齿轮箱组件(3‑2)，齿轮箱组件(3‑2)与斜齿条(2‑2)配合设置，连接绳(3‑4)与滑轮组(2‑3)一一对应设置，每条连接绳(3‑4)的一端可拆卸连接在配重块(1‑2)上，每条连接绳(3‑4)的另一端绕过其对应的滑轮组(2‑3)可拆卸连接在连接座体(3‑1)的上端面上；第一关节(K1)包括第一驱动组件(K1‑2)、支撑壳体(K1‑5)、传动组件(K1‑6)和第一绝对编码器(K1‑7)；第一驱动组件(K1‑2)包括第一电机(K1‑2‑10)、带轮支撑架(K1‑2‑1)、驱动带轮(K1‑2‑5)和驱动转轴(K1‑2‑6)；第一驱动组件(K1‑2)布置在支撑腔体(K1‑5)的下方；第一电机(K1‑2‑10)安装在带轮支撑架(K1‑2‑1)上，驱动转轴(K1‑2‑6)转动安装在带轮支撑架(K1‑2‑1)上并与第一电机(K1‑2‑10)的输出轴连接，驱动带轮(K1‑2‑5)套装在驱动转轴(K1‑2‑6)上，带轮支撑架(K1‑2‑1)与支撑腔体(K1‑5)连接；传动组件(K1‑6)包括关节轴(K1‑6‑7)、第一谐波减速器(K1‑6‑2)、传动带轮(K1‑6‑3)和传动带(K1‑6‑6)；传动组件(K1‑6)布置在支撑腔体(K1‑5)内；关节轴(K1‑6‑7)插装在第一谐波减速器(K1‑6‑2)上并穿过传动带轮(K1‑6‑3)，传动带轮(K1‑6‑3)通过传动带(K1‑6‑6)与驱动带轮(K1‑2‑5)传动连接，第一绝对编码器(K1‑7)布置在支撑腔体(K1‑5)内并安装在关节轴(K1‑6‑7)上；第一谐波减速器(K1‑6‑2)的固定法兰与支撑腔体(K1‑5)连接；第二关节(K2)包括组件支架(K2‑10)和第二驱动组件(K2‑8)；第二驱动组件(K2‑8)包括第二电机(K2‑8‑1)、第二谐波减速器(K2‑8‑8)、第二绝对编码器(K2‑8‑20)、输送带(K2‑8‑29)、第一轮毂(K2‑8‑9)、第二轮毂(K2‑8‑13)、联轴器(K2‑8‑3)和关节传动轴(K2‑8‑28)；第二驱动组件(K2‑8)布置在组件支架(K2‑10)上，第一谐波减速器(K1‑6‑2)的输出法兰与组件支架(K2‑10)连接；第二电机(K2‑8‑1)的输出轴通过联轴器(K2‑8‑3)与关节传动轴(K2‑8‑28)连接，关节传动轴(K2‑8‑28)安装在第二谐波减速器(K2‑8‑8)的波发生器上，第二谐波减速器(K2‑8‑8)的柔轮(K2‑8‑25)与第一轮毂(K2‑8‑9)连接，第二谐波减速器(K2‑8‑8)的刚轮(K2‑8‑26)与组件支架(K2‑10)连接，第一轮毂(K2‑8‑9)与第二轮毂(K2‑8‑13)并列设置且二者转动安装在组件支架(K2‑10)上，输送带(K2‑8‑29)的一端与第一轮毂(K2‑8‑9)连接，输送带(K2‑8‑29)的另一端与第二轮毂(K2‑8‑13)连接，第二绝对编码器(K1‑2‑20)与第一轮毂(K2‑8‑9)连接；被动关节(P2)包括第一旋转关节、连杆(P2‑15)、第二旋转关节和关节驱动器(P2‑13)；第一旋转关节包括第一托架(P2‑17)、第一关节失电制动器、第二托架(P2‑21)、第一空心轴(P2‑25)、第一编码器支撑板(P2‑27)和第一编码器(P2‑28)；第二旋转关节包括第四托架(P2‑2)、第二关节失电制动器、第三托架(P2‑6)、第二空心轴(P2‑10)、第二编码器支撑板(P2‑8)和第二编码器(P2‑11)；连杆(P2‑15)的一端加工有第一通孔(P2‑15‑1)，连杆(P2‑15)的另一端加工有第二通孔(P2‑15‑2)，第一通孔(P2‑15‑1)内转动安装有第一空心轴(P2‑25)，第一空心轴(P2‑25)的上端安装有第二托架(P2‑21)，第一关节失电制动器的衔铁(P2‑20)与第二托架(P2‑21)连接，第一关节失电制动器的制动盘(P2‑19)与第一托架(P2‑17)连接，第一托架(P2‑17)与连杆(P2‑15)固接，第一编码器(P2‑28)的旋转轴(P2‑26)插装在第一空心轴(P2‑25)上，第一编码器(P2‑28)的旋转轴(P2‑26)的上端与第一托架(P2‑17)连接，第一编码器支撑板(P2‑27)与第一空心轴(P2‑25)的下端连接，第一编码器(P2‑28)与第一编码器支撑板(P2‑27)连接；第二通孔(P2‑15‑2)内转动安装有第二空心轴(P2‑10)，第二空心轴(P2‑10)的上端安装有第四托架(P2‑2)，第一关节失电制动器的衔铁(P2‑5)与第四托架(P2‑2)连接，第一关节失电制动器的制动盘(P2‑19)与第三托架(P2‑6)连接，第四托架(P2‑2)与连杆(P2‑15)固接，第二编码器(P2‑11)的旋转轴(P2‑1)插装在第二空心轴(P2‑10)上，第二编码器(P2‑11)的旋转轴(P2‑1)的上端与第四托架(P2‑2)连接，第二编码器支撑板(P2‑8)与第二空心轴(P2‑10)的下端连接，第二编码器(P2‑1)与第二编码器支撑板(P2‑8)连接；关节驱动器(P2‑13)安装在连杆(P2‑15)上，第二编码器(P2‑11)与关节驱动器(P2‑13)通讯连接，第一空心轴(P2‑25)与连接座体(3‑1)固接，第二空心轴(P2‑10)与支撑腔体(K1‑5)固接；内窥镜夹持驱动装置包括内窥镜接口组件(F)、辅助过渡组件(G)和动力夹持组件(H)和绳索；内窥镜接口组件(F)、过渡组件(G)和动力夹持组件(H)顺次交错叠放并通过导轨和绳索连接为一体；内窥镜接口组件(F)包括内窥镜夹持器(F1)、接口固定组件(F2)和接口滑块组件(F3)；辅助过渡组件(G)包括支撑板(G2‑5)、上导轨组件(G2‑41)、下导轨组件(G2‑42)、过渡滑轮组件(G2‑6)和过渡固定组件(G2‑1)；动力夹持组件(H)包括戳卡夹持器(H3‑1)、动力导向滑轮组件(H3‑2)、导向滑轮组件(H3‑6)、上支撑架(H3‑3)、固定滑块组件(H3‑5)、动力驱动组件(H3‑9)和导向固定组件(H3‑7)；内窥镜夹持器(F1)上分别安装有接口固定组件(F2)和接口滑块组件(F3)；上导轨组件(G2‑41)和下导轨组件(G2‑42)分别安装在支撑板(G2‑5)的长度方向上的两个板面上，上导轨组件(G2‑41)所在的支撑板(G2‑5)的板面上还安装有过渡滑轮组件(G2‑6)和过渡固定组件(G2‑1)；戳卡夹持器(H3‑1)安装在支撑架(H3‑3)上，支撑架(H3‑3)上安装有动力导向滑轮组件(H3‑2)、导向滑轮组件(H3‑6)、固定滑块组件(H3‑5)和导向固定组件(H3‑7)；动力导向滑轮组件(H3‑2)位于戳卡夹持器(H3‑1)和导向固定组件(H3‑7)之间；动力驱动组件(H3‑9)安装在支撑架(H3‑3)上；接口滑块组件(F3)的接口滑块与上导轨组件(G2‑41)的导轨滑动连接，固定滑块组件(H3‑5)的固定滑块与下导轨组件(G2‑42)的导轨滑动连接，接口固定组件(F2)通过双向绕过过渡滑轮组件(G2‑6)的绳索与导向固定组件(H3‑7)和导向滑轮组件(H3‑6)连接，动力驱动组件(H3‑9)通过双向绕过导向滑轮组件(H3‑2)的绳索与过渡固定组件(G2‑1)连接；第二轮毂(K2‑8‑13)的下端与支撑架(H3‑3)连接。