[实用新型]三驱动双极坐标四自由度并联机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三驱动双极坐标四自由度并联机器人，属于微创外科手术穿刺针空间位姿数字化自动定位装置。

背景技术

目前，对于外科手术，医疗机器人技术的发展和应用得到了各国的推崇，其相关的技术等也得到了飞速发展，随着我国经济实力和全民卫生保健意识的迅速提高，以提高手术定位精度和手术方便程度以及手术效率为宗旨的微创外科机器人技术的研究，在我国乃至全世界已成为最主要的前沿研究热点之一，而我国目前外科手术穿刺定位机器人基本上停留在研发阶段，研发的外科手术并联机器人具有如下特点。一、拓扑结构沿用工业机器人的设计思路，用传统的动平台和静平台构建机器人系统，此种机构外形尺寸大，而且沉重，医生操作不方便；二、与传统的并联机器人一样，这种并联机器人工作空间小，手术姿态范围小，灵活性差，这与微创穿刺定位手术机器人(如神经外科机器人)的要求相违背，因此这种机器人很难从实验室走向临床应用，也就是说，目前尚未开发出小巧轻便高灵活性的微创外科手术并联机器人机构，开发面向微创外科手术的四自由度并联机器人，不仅会为主动穿刺定位手术的机器人机构奠定了研究基础，同时，也会为其它手术适应症的机器人设计开发提供参考。因此，

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种三驱动双极坐标四自由度并联机器人，将外科医生的手术穿刺针的手动定位变为全自动数字化定位，即变为机器人的自动定位，

此外，本实用新型的目的还在于使本实用新型不但可以作为自动化医疗手术器械，还可以通过配套的双目立体视觉定位、医学2维和3维图像处理和定位，以及机器人运动学的解算，将图像空间医生规划的穿刺路径自动映射到机器人空间，从而实现手术穿刺针矢量的空间位置和姿态的准确定位，甚至可以同时作为外科手术穿刺定位的医疗装备和稳定的手术支撑平台。

为实现上述目的，本实用新型是通过以下的技术方案来实现的：

一种三驱动双极坐标四自由度并联机器人，其特征在于：包括上丝杠机构、下丝杠机构、穿刺针机构、锥齿轮传动机构、主连接板、并联平台固定架和支撑架，其中，并联平台固定架一端设置有三爪结构，其三爪结构通过紧固螺钉固定在主连接板上，并联平台固定架另一端还设置有螺纹接口，其通过螺纹接口与支撑架连接，而锥齿轮传动机构位于主连接板一侧并与主连接板连接，上丝杠机构和下丝杠机构分别对称设置于主连接板中心的两侧，并分别与锥齿轮传动机构连接，形成两个转动自由度，而穿刺针机构则同时设置在上丝杠机构和下丝杠机构上，形成两个移动自由度。

前述的锥齿轮传动机构包括小锥齿轮电机座、小锥齿轮座、大锥齿轮座A、大锥齿轮座B、直流电机、小锥齿轮联轴器、小锥齿轮、大锥齿轮A和大锥齿轮B，其中，小锥齿轮电机座、小锥齿轮座、大锥齿轮座A和大锥齿轮座B分别通过紧固螺钉固定在主连接板上，直流电机固定在小锥齿轮电机座上，其输出轴与小锥齿轮联轴器的一端连接，小锥齿轮联轴器的另一端与小锥齿轮的转动轴连接，而小锥齿轮的转动轴通过小锥齿轮座限位并支撑，大锥齿轮A和大锥齿轮B的转动轴的轴线在一条直线上，且同时与小锥齿轮的转动轴垂直设置，且大锥齿轮A和大锥齿轮B的转动轴分别通过大锥齿轮座A和大锥齿轮座B限位并支撑，大锥齿轮A和大锥齿轮B同时与小锥齿轮啮合。

前述的上丝杠机构包括上丝杠轴承座端盖、上丝杠轴承座、上丝杠导向罩、上滚珠丝杠、上丝杠螺母、上丝杠电机座、上丝杠联轴器和上丝杠直流电机，其中，上丝杠电机座分别与上述的大锥齿轮A的转动轴过盈配合，上丝杠直流电机通过螺钉连接在上丝杠电机座的侧面，其输出轴与上丝杠联轴器一端锁固，上丝杠联轴器的另一端与穿过上丝杠电机座上的轴承座的上滚珠丝杠的一端连接，上滚珠丝杠与上丝杠电机座的输出轴同轴设置，且其另一端通过上丝杠轴承座限位并支撑，上丝杠轴承座端盖设置在上丝杠轴承座的端部，而上丝杠导向罩则设置在上丝杠轴承座和上丝杠电机座之间，且套在上滚珠丝杠的外部，并与上滚珠丝杠的轴同心设置，上丝杠导向罩在其侧面中部还开有沿上滚珠丝杠轴线方向的导向槽A，上丝杠螺母套在上滚珠丝杠上且限位在导向槽A中。