一种三轴交汇式主被动混合手术持镜臂   0    0

本发明公开了一种三轴交汇式主被动混合手术持镜臂。在传统的腹腔镜外科手术中，常需由医护人员扶持内窥镜；人体疲劳或抖动时，内窥镜画面容易模糊、不清晰，直接影响医生的手术操作。本发明包括机架、第一运动链、第二运动链和末端执行器；其中，第一运动链中包括一个主动移动关节和三个被动转动关节，可以实现末端执行器的术前定位；第二运动链包括三轴交汇式远心机构，可以实现末端执行器三转动一移动的四自由度运动。本发明结构简单，安装方便，可代替人工扶持内窥镜，能减轻医护人员的工作量，保证图像的清晰程度，增加手术的安全性。

1.一种三轴交汇式主被动混合手术持镜臂，包括机架、第一运动链、第二运动链和末端执行器，其特征在于：所述的第一运动链包括顺序相连的第一移动关节、第一转动关节、第一连杆、第二转动关节、第二连杆和第三转动关节；所述的第一移动关节包括移动关节套筒、丝杠、丝杠螺母、滑块和第一电机；丝杠底端固定座固定在机架上；丝杠竖直设置，顶端通过角接触球轴承支承在丝杠顶端固定块上，底端通过角接触球轴承支承在丝杠底端固定座上；丝杠顶端固定块与丝杠底端固定座通过两根丝杠导轨固定连接；丝杠螺母与丝杠构成螺旋副；滑块与丝杠螺母固定，并与两根丝杠导轨均构成滑动副；移动关节套筒套置在丝杠及两根丝杠导轨外，并与滑块固定；第一电机驱动丝杠；第一电机自带伺服电机旋转编码器；
所述的第一转动关节、第二转动关节和第三转动关节均包括上支撑件、法兰轴、阻尼固定套筒、摩擦阻尼、电磁制动器、电磁制动器支架、第一旋转编码器和下支撑件；法兰轴竖直设置，且法兰轴上设有一体成型的法兰；上支撑件套置在法兰轴外，并与法兰轴的法兰固定；阻尼固定套筒套置在法兰轴外，并设置在上支撑件内；阻尼固定套筒和摩擦阻尼均包括一体成型的圆筒部和盘形部；摩擦阻尼的圆筒部同轴套置在法兰轴外，并设置在阻尼固定套筒的圆筒部内；摩擦阻尼的圆筒部内壁开设的凹槽与法兰轴上一体成型的环形凸缘相互嵌合；凹槽和环形凸缘设有三组以上；摩擦阻尼采用橡胶材质；阻尼固定套筒的盘形部外径小于摩擦阻尼的盘形部外径；摩擦阻尼的盘形部端面与上支撑件端面接触；电磁制动器同轴套置在法兰轴外，电磁制动器支架套置在电磁制动器外；电磁制动器的壳体与电磁制动器支架固定，电磁制动器的旋转件与法兰轴固定；摩擦阻尼的盘形部的通孔、阻尼固定套筒的盘形部的通孔、电磁制动器的旋转件的通孔以及电磁制动器支架的通孔通过螺栓和螺母固定连接；摩擦阻尼的通孔、阻尼固定套筒的通孔、电磁制动器的通孔和电磁制动器支架的通孔设有三组以上；第一旋转编码器的旋转件与法兰轴轴端固定，第一旋转编码器的壳体固定在电磁制动器支架外；下支撑件固定套置在电磁制动器支架外；
第一转动关节的下支撑件与第一移动关节的移动关节套筒固定；第一连杆的一端与第一转动关节的上支撑件固定，另一端与第二转动关节的下支撑件固定；第二转动关节的上支撑件与第二连杆一端固定，第二连杆另一端与第三转动关节的上支撑件固定；
所述的第二运动链包括第三连杆、第四转动关节、第四连杆、第五转动关节、第五连杆、第二移动关节和第六转动关节；第三连杆、第四连杆和第五连杆均为L型杆件；第三连杆的竖直臂与第三转动关节的下支撑件固定；第三连杆的水平臂与第四连杆的水平臂通过第四转动关节连接；第四转动关节的转轴竖直设置；第四连杆的竖直臂与第五连杆的竖直臂通过第五转动关节连接；第五转动关节的转轴水平设置；第五连杆的水平臂与第六转动关节通过第二移动关节连接；第六转动关节驱动末端执行器转动；第四转动关节、第五转动关节和第六转动关节的转轴中心轴线交汇于一点；
第一电机、电磁制动器、第四转动关节、第五转动关节、第二移动关节和第六转动关节均由控制器控制；第一电机自带的伺服电机旋转编码器和第一旋转编码器的信号输出端连接控制器。

2.根据权利要求1所述的一种三轴交汇式主被动混合手术持镜臂，其特征在于：所述丝杠的底端固定一个同步带轮，第一电机的输出轴上固定一个同步带轮，两个同步带轮通过同步带连接。

3.根据权利要求1所述的一种三轴交汇式主被动混合手术持镜臂，其特征在于：所述的电磁制动器支架和下支撑件均开设有供电磁制动器的电线穿出的过孔。

4.根据权利要求1所述的一种三轴交汇式主被动混合手术持镜臂，其特征在于：所述第四转动关节和第五转动关节的结构完全相同，均包括第二转动关节臂、第二旋转编码器、旋转编码器支架、电机支架、双轴电机和谐波传动减速器；所述的电机支架与第二转动关节臂固定；第二转动关节臂一侧固定有盖板；所述的旋转编码器支架与电机支架固定；双轴电机的底座固定在电机支架上；第二旋转编码器的壳体固定在旋转编码器支架上；双轴电机的两根输出轴分别与第二旋转编码器的旋转件和谐波传动减速器的输入端固定；双轴电机由控制器控制，第二旋转编码器的信号输出端连接控制器；第四转动关节的第二转动关节臂与第三连杆的水平臂固定，第四转动关节的谐波传动减速器输出端与第四连杆的水平臂固定；第五转动关节的第二转动关节臂与第四连杆的竖直臂固定，第五转动关节的谐波传动减速器输出端与第五连杆的竖直臂固定。

5.根据权利要求1所述的一种三轴交汇式主被动混合手术持镜臂，其特征在于：所述的第六转动关节包括第二电机、主动齿轮、从动齿轮、末端套筒和第一转动关节臂；所述第二电机的底座固定在第一转动关节臂上；第二电机自带伺服电机旋转编码器；所述的主动齿轮与第二电机的输出轴固定；从动齿轮与主动齿轮啮合，并与末端套筒固定；末端执行器与末端套筒固定；第一转动关节臂由第二移动关节驱动直线滑移；第二电机由控制器控制，第二电机自带的伺服电机旋转编码器信号输出端连接控制器。

6.根据权利要求1所述的一种三轴交汇式主被动混合手术持镜臂，其特征在于：所述的第二移动关节包括移动关节臂、线轮、第三电机、挡块、拉块、钢丝绳和导轨；所述的移动关节臂与第五连杆的水平臂固定；第三电机的底座固定在移动关节臂上，第三电机的输出轴上固定一个线轮；第三电机自带伺服电机旋转编码器；移动关节臂上铰接一个线轮；两个线轮通过环形的钢丝绳连接；所述拉块的一侧与钢丝绳固定，且拉块底部与导轨构成滑动副；
第六转动关节由拉块驱动直线滑移；第三电机由控制器控制，第三电机自带的伺服电机旋转编码器信号输出端连接控制器。