[发明专利]一种用于辅助胸腹腔微创手术的机器人

摘要

一种用于辅助胸腹腔微创手术的机器人，它涉及一种胸腹腔微创手术中用于夹持内窥镜和手术器械的机器人，以克服在传统微创手术过程中助手长时间把持内窥镜和手术器械导致手部颤抖和疲劳而引起的病灶图像显示不稳定，和无法对病灶组织提供稳定、持续的手术牵拉力，它包括基座、中间机械臂和侧机械臂；所述中间机械臂包括定位关节和用于夹持内窥镜的末端执行器；所述定位关节包括摆动关节一、摆动关节二、摆动关节三和摆动关节四；所述侧机械臂包括摆动关节五和旋转关节；旋转关节和五种摆动关节均包括含有离合器、编码器、转动轴和轴套的锁紧测摆机构。本发明用于胸腹腔微创手术。

主权项

1.一种用于辅助胸腹腔微创手术的机器人，其特征在于：它包括基座（1）、中间机械臂（2）和侧机械臂（3）；所述中间机械臂（2）包括定位关节和用于夹持内窥镜的末端执行器；所述定位关节包括摆动关节一（2‑1）、摆动关节二（2‑2）、摆动关节三（2‑3）和摆动关节四（2‑4）；所述摆动关节二（2‑2）包括上支撑件二（2‑2‑1）和锁紧测摆机构；所述摆动关节三（2‑3）包括上支撑件三（2‑3‑1）、下支撑件三（2‑3‑2）和锁紧测摆机构；所述摆动关节四（2‑4）包括上支撑件四（2‑4‑1）、下支撑件四（2‑4‑2）和锁紧测摆机构；所述摆动关节一（2‑1）包括上支撑件一（2‑1‑1）、下支撑件一（2‑1‑2）和锁紧测摆机构；所述侧机械臂（3）包括摆动关节五（3‑1）和旋转关节（3‑2）；所述摆动关节五（3‑1）包括上支撑件五（3‑1‑1）、下支撑件五（3‑1‑2）和锁紧测摆机构；所述旋转关节（3‑2）包括旋转支撑件一（3‑2‑1）、旋转支撑件二（3‑2‑2）和锁紧测摆机构；所有所述锁紧测摆机构包括离合器（2A）、编码器（2B）、转动轴（2C）和轴套（2D）；转动轴（2C）上安装有离合器（2A）、编码器（2B）和轴套（2D），转动轴（2C）通过轴承与离合器（2A）连接，摆动关节一（2‑1）、摆动关节二（2‑2）、摆动关节三（2‑3）和摆动关节四（2‑4）的旋转轴线竖向平行设置；上支撑件二（2‑2‑1）、上支撑件三（2‑3‑1）、上支撑件四（2‑4‑1）、上支撑件五（3‑1‑1）和旋转支撑件一（3‑2‑1）上均安装有轴套（2D），下支撑件三（2‑3‑2）、下支撑件四（2‑4‑2）、下支撑件五（3‑1‑2）和旋转支撑件二（3‑2‑2）上安装有编码器（2B），上支撑件一（2‑1‑1）上安装有编码器（2B），下支撑件一（2‑1‑2）上安装有轴套（2D）；摆动关节二（2‑2）上的编码器（2B）安装在布置于基座（1）上的竖向机构上，竖向机构能带动摆动关节二（2‑2）上下移动，上支撑件二（2‑2‑1）与下支撑件三（2‑3‑2）连接，上支撑件三（2‑3‑1）与下支撑件四（2‑4‑2）连接，下支撑件四（2‑4‑2）与上支撑件一（2‑1‑1）连接，上支撑件四（2‑4‑1）与用于夹持内窥镜的末端执行器连接；下支撑件一（2‑1‑2）的一侧安装有下支撑件五（3‑1‑2），上支撑件五（3‑1‑1）与旋转支撑件二（3‑2‑2）连接；所述机器人还包括辅助侧机械臂（4），侧机械臂（3）和辅助侧机械臂（4）的结构相同，侧机械臂（3）和辅助侧机械臂（4）对称布置在下支撑件一（2‑1‑2）的两侧；用于夹持内窥镜的末端执行器包括回转关节、对称关节和直线关节；回转关节包括回转电机（2‑7‑1）、回转离合器（2‑7‑2）、输出轴（2‑7‑3）和外壳（2‑7‑4）；回转电机（2‑7‑1）、回转离合器（2‑7‑2）和输出轴（2‑7‑3）布置在外壳（2‑7‑4）内，回转电机（2‑7‑1）的输出端连接回转离合器（2‑7‑2），回转离合器（2‑7‑2）连接输出轴（2‑7‑3）；对称关节包括第一连杆（2‑8‑1）、第二连杆（2‑8‑2）、第三连杆（2‑8‑3）、第四连杆（2‑8‑4）、第五连杆（2‑8‑5）、第六连杆（2‑8‑6）、第七连杆（2‑8‑7）、电动驱动组件（2‑8‑8）、支撑机架（2‑8‑9）、直线导轨（2‑8‑10）和第三滑块（2‑8‑11）、第二滑块（2‑8‑12）和第一滑块（2‑8‑13）；第一连杆（2‑8‑1）的一端安装在支撑机架（2‑8‑9）的长边（2‑8‑9‑1）上，并与电动驱动组件（2‑8‑8）输出轴相连接，电动驱动组件（2‑8‑8）的输出轴的中心轴线与长边（2‑8‑9‑1）的长度方向的中心线垂直设置，第一连杆（2‑8‑1）的另一端与第二连杆（2‑8‑2）和第三连杆（2‑8‑3）的一端铰接，第二连杆（2‑8‑2）的另一端与第四连杆（2‑8‑4）的一端铰接后固定在第一滑块（2‑8‑13）上，第三连杆（2‑8‑3）的另一端与第五连杆（2‑8‑5）的一端铰接后固定在第二滑块（2‑8‑12）上，第四连杆（2‑8‑4）的另一端与第五连杆（2‑8‑5）的另一端铰接后与直线关节连接；第二连杆（2‑8‑2）、第三连杆（2‑8‑3）、第四连杆（2‑8‑4）和第五连杆（2‑8‑5）的长度相等，它们连接后形成菱形，所述菱形以直线导轨（2‑8‑10）长度方向的中心线对称设置，第六连杆（2‑8‑6）的一端铰接在第一连杆（2‑8‑1）的中部，第六连杆（2‑8‑6）的另一端与第七连杆（2‑8‑7）的一端铰接后固定在第三滑块（2‑8‑11）上，第七连杆（2‑8‑7）的另一端铰接设置在直线关节上，第六连杆（2‑8‑6）和第七连杆（2‑8‑7）的长度相等，且以直线导轨（2‑8‑10）长度方向的中心线对称设置；直线关节包括本体（2‑9‑0）、直线电机（2‑9‑4）、滚珠丝杠副（2‑9‑1）、直线滑块（2‑9‑2）和内窥镜（2‑9‑3）；直线电机（2‑9‑4）和滚珠丝杠副（2‑9‑1）安装在本体（2‑9‑0）上，直线电机（2‑9‑4）的输出端连接滚珠丝杠副（2‑9‑1）的丝杠，滚珠丝杠副（2‑9‑1）的丝杠转动连接在本体（2‑9‑0）上，直线滑块（2‑9‑2）安装在滚珠丝杠副（2‑9‑1）的丝母上，直线滑块（2‑9‑2）上连接内窥镜（2‑9‑3）；本体（2‑9‑0）上与端面K相对的端面的下部由上至下依次设置有第一销轴和第二销轴，所述端面K为本体（2‑9‑0）上安装直线电机（2‑9‑4）和滚珠丝杠副（2‑9‑1）的端面；第四连杆（2‑8‑4）的另一端和第五连杆（2‑8‑5）的另一端与第二销轴铰接，第七连杆（2‑8‑7）的另一端与第一销轴铰接；回转电机（2‑7‑1）的输出轴的中心轴线与内窥镜（2‑9‑3）长度方向的中心线相交于点C，点C为手术中的切口位置。