[发明专利]一种用于外科手术的协同交互机器人

摘要

本发明公开了一种用于外科手术的协同交互机器人，包括底座、机械臂以及末端夹具，机械臂包括多个关节模块，每个关节模块包括壳体、动力装置以及传动轴。壳体呈90度弯头状，传动轴可转动的安装在壳体中，通过轴承与壳体的其中一端连接，传动轴的一端与动力装置传动连接，传动轴的另一端为动力输出连接端，末端夹具和与其连接的关节模块之间还设置有多维力传感器。本发明基于多个模块化关节，在机器人末端安装一多维力传感器，传感器输出端接手术末端夹具和手术工具，操作时，医生手持机器人末端手术工具，医生施加在工具上的力反映到多维力传感器上，通过力与机器人速度的匹配，实现机器人柔顺控制，从而实现人机协同交互。

主权项

1.一种用于外科手术的协同交互机器人，包括底座、机械臂、末端夹具以及控制器，所述机械臂包括多个关节模块，其特征在于，每个关节模块包括：‑壳体，其大体呈弯头状，包括互成夹角的两直筒段，其中一个直筒段的自由端构成壳体连接端；‑传动轴，其设置在另一个直筒段中并且通过轴承可转动的连接在所述另一直筒段的内壁上，所述传动轴的一端向所述另一直筒段的自由端延伸以构成动力输出连接端；‑动力装置，其固定设置在所述壳体中并且传动连接所述传动轴；其中，每个关节模块的动力输出连接端和壳体连接端中，其中一个与所述底座或所述末端夹具或另一个关节模块传动连接，另一个与另一关节模块传动连接；两个关节模块传动连接处，每个关节模块的动力输出连接端与另一关节模块的壳体连接端传动连接，每个关节模块的的壳体连接端与另一关节模块的壳体连接端或动力输出连接端传动连接；所述末端夹具和与其连接的关节模块之间还设置有多维力传感器；所述多维力传感器与所述控制器连接，所述控制器与每个关节模块的动力装置连接，每个关节模块的动力装置包括驱动器、电机以及减速器，所述控制器与所述驱动器连接，所述驱动器与所述电机连接，所述电机的输出轴与所述减速器的输入轴传动连接，所述减速器的输出轴与所述传动轴传动连接，每个关节模块的电机设有与驱动器连接的输入编码器，以测量电机的输出速度和加速度，每个关节模块的动力输出连接端设有与驱动器连接的输出编码器，以测量关节模块输出的绝对位置，每个关节模块的电机还设有与驱动器连接的刹车器，以实现掉电刹车，每个关节模块的极限位置还设有与驱动器连接的限位开关，以限制关节极限位置，每个关节模块的零位位置还设有与驱动器连接的零位开关，以确定每个关节模块的绝对位置，所述电机的输出轴与所述减速器的输入轴集成为一体结构的阶梯轴，所述阶梯轴和所述减速器的输出轴均为为中空结构，以穿设EtherCAT通讯线、电源线以及刹车线。