[发明专利]一种基于仿图仪的远程运动中心机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种远程运动中心机构，更特别地说，是指一种基于仿图仪的远程运动中心机构。

背景技术

一种可以绕空间上的一固定点进行转动，此固定点处不存在实际的转动副，而且该虚拟的固定点在机构远端，这种机构称为虚拟远程运动中心(Remote Center ofMotion，RCM)机构。近年来，对少自由度机构的研究已成为机构学领域研究热点之一。这是因为一旦明确了应用背景需求之后，专用机构的方案一般比通用结构更简单、易于控制和低廉。

在微创外科手术得到迅速发展的今天，为了提高手术的精度和安全性，机器人技术被引入并辅助进行临床手术。远程运动中心机构是一种广泛应用于微创手术机器人腕部结构的新型机构，该机构为手术工具提供一个相对固定的插入点以使手术工具可以绕着手术切口进行安全的转动或移动。

仿图仪是一种等比例放大图形的绘图连杆机构，主要利用平行四杆的相似变换原理。本发明利用了仿图仪机构这一特性使其在输入端作圆周运动，则其输出端也作圆周运动，从而实现一个RCM机构。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于仿图仪的远程运动中心机构，该机构可以使工具绕空间一虚拟转动中心O进行二维转动，并且两个转动之间互相解耦。

本发明的一种基于仿图仪的远程中心运动机构，该远程中心运动机构包括有八根连杆、两个支臂、一横杆、一支撑；A连杆、B连杆、D连杆、E连杆构成一个平行四边形；八根连杆之间的连接应用了销钉与滚珠轴承的活动连接关系；B连杆、F连杆、G连杆、H连杆上分别开有通孔；A连杆、B连杆的中间分别开有通孔，两端分别开有轴承孔，且该轴承孔内安装有滚珠轴承；A连杆、C连杆、D连杆、E连杆的两端分别开有轴承孔，且轴承孔内安装有滚珠轴承；A支臂、B支臂上端分别开有轴承孔，且轴承孔内安装有滚珠轴承；支撑的上端开有轴承孔，且轴承孔内安装有滚珠轴承。

所述的基于仿图仪的远程中心运动机构，应用了不同孔(通孔或者轴承孔)的设计来区分了八根连杆之间的相对转动关系，即通过在B连杆2、F连杆6、G连杆7、H连杆8上分别开有通孔；在A连杆1、B连杆2的中间分别开有通孔，两端分别开有轴承孔；A连杆1、C连杆3、D连杆4、E连杆5的两端分别开有轴承孔，；A支臂14、B支臂15上端分别开有轴承孔；支撑12的上端开有轴承孔；所有轴承孔中均安装滚珠轴承，所有通孔使用销钉穿过。

本发明远程运动中心机构的优点：对仿图仪机构进行扩展成为一种新型二自由度RCM机构，其主要特征为可绕空间虚拟转动点进行转动，而这一虚拟转动点处无需固定的转动副进行约束。基于仿图仪的远程运动中心机构可解决RCM机构中驱动的安装问题。结构简单，容易实现。可用于手持式手术辅助机器人等场合，以增加手术的安全性。

附图说明

图1是本发明远程中心运动机构的结构图。

图2是本发明远程中心运动机构的正视图。

图中：1.A连杆    2.B连杆    3.C连杆     4.D连杆5.E连杆   6.F连杆    7.G连杆    8.H连杆     9.工具11.底座   12.支撑    13.横杆    14.A支臂    15.B支臂21.A套筒  22.B套筒

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1所示，本发明是一种基于仿图仪的远程中心运动机构，包括有八根连杆、两个支臂、一个横杆、一个支撑(竖杆)；八根连杆是指A连杆1、B连杆2、C连杆3、D连杆4、E连杆5、F连杆6、G连杆7、H连杆8，且A连杆1、B连杆2、D连杆4、E连杆5构成一个平行四边形；八根连杆之间应用了销钉与滚珠轴承的活动连接关系，即两个连杆之间的连接可以相对转动，但F连杆6的B端与G连杆7的A端除外。F连杆6的B端与G连杆7的A端之间是不能相对转动的，但放置于F连杆6的B端与G连杆7的A端之间的D连杆4的B端是能够绕滚珠轴承转动的。

在本发明中，B连杆2、F连杆6、G连杆7、H连杆8上分别开有通孔；A连杆1、B连杆2的中间分别开有通孔，两端分别开有轴承孔，且该轴承孔内安装有滚珠轴承；A连杆1、C连杆3、D连杆4、E连杆5的两端分别开有轴承孔，且轴承孔内安装有滚珠轴承；A支臂14、B支臂15上端分别开有轴承孔，且轴承孔内安装有滚珠轴承；支撑12的上端开有轴承孔，且轴承孔内安装有滚珠轴承。

在本发明中，八根连杆的连接为：