[发明专利]具有快换接口功能的外科手术机器人用二自由度机构

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种具有移动、旋转两个自由度和手指快换功能的机构，主要用于微创手术用的医疗设备。

背景技术

与常规开刀手术相比，微创手术在治疗效果、减轻痛苦、恢复周期、医疗成本等方面具有明显优势。它主要借助先进的医疗器械和设备以微小的创伤来进行手术，随着机器人技术和相关技术的发展微创手术机器人的手术范围逐渐涉及更复杂的手术领域，手术操作也向智能化和精确化发展。目前微创手术机器人主要通过对微器械手指的控制和操作来完成手术，但微器械手指自由度较少，作业空间不是很理想，手指更换也不是很方便。为了进一步降低了手术操作的难度，增加了手术效率，同时减少给患者带来的不必要的附加损伤。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有移动、旋转两个自由度，具有手指快换功能，稳定灵活，易于计算机控制的具有快换接口功能的外科手术机器人用二自由度机构。

本发明的目的是这样实现的：

包括直线运动机构和旋转快换机构，

所述直线运动机构的组成为电机驱动部件1-1安装在直线运动机构支架1-6上，支架上端板1-8安装在直线运动机构支架1-6的上端，光电开关B1-10、机械限位挡板B1-11、导轨1-14、机械限位挡板A1-15、光电开关A1-16至上而下依次安装在直线移动机构支架1-6内，滑块1-4安装在导轨1-14上面，滑块安装面板1-12固定在滑块1-4上面，光栅条1-17贴在直线运动机构支架1-6的侧面的凹槽里，限位遮光片A1-3、限位遮光片B1-5分别固定在滑块安装板1-12上面，同步带与滑块安装面板固定，直线运动机构支架1-6上端通过同步带预紧装置1-9安装大带轮A，电机驱动部件1-1中包含大带轮B，同步带1-2连接于大带轮A与大带轮B之间；

所述旋转快换机构的组成为旋转下壳体2-1固定在旋转支架2-15上，轴承2-5、轴承2-7安装在轴承支座2-6上，旋转空心轴2-19插入轴承支座2-6，齿轮A2-2固定在旋转空心轴2-19上，弹簧夹2-8、弹簧2-9安装在光电开光遮光片2-11的豁口处，弹簧夹盖板2-10和光电开光遮光片2-11固定在轴承支座2-6上，磁栅读数头2-13固定在磁栅读数头安装板2-12上，磁栅读数头安装板2-12又固定在旋转支架2-15上，光栅读数头安装板2-16和光栅读数头2-17作为整体安装在旋转支架2-15上，电机2-18也安装在旋转支架2-15上面，齿轮B2-20和电机2-18的输出轴固连在一起，齿轮B2-20和齿轮A2-2啮合；

旋转支架2-15固定在滑块安装板1-12上。

所述电机驱动部件主要包括小带轮A1-1-2、小带轮B1-1-4、同步带1-1-5、轴1-1-10、电机1-1-11、大带轮A1-1-12，大带轮A1-1-12开有凹槽安装轴承1-1-8，轴1-1-10上对称分布轴承1-1-8、轴套1-1-6，大带轮A1-1-12固定在轴1-1-10上面，小带轮B1-1-4也固定在轴1-1-10上，电机1-1-11通过固定在电机安装板1-1-13安装在直线运动机构支架1-6上面，小带轮A1-1-2固定在电机1-1-11的输出轴上，电机安装板1-1-13上面加工有长孔。

同步带预紧装置1-9的组成为大带轮B1-9-2固联在光轴1-9-8上，光轴1-9-8两侧对称分布着轴承1-9-4和轴套1-9-3使之成为一个整体安装在游动支架1-9-5上，支架上端板1-8和游动支架1-9-5连接，直线运动机构支架1-6上面的长孔，通过调整螺母1-9-6和螺钉1-9-1调整大带轮B1-9-2和大带轮A1-1-12的中心距。

为了进一步降低了手术操作的难度，增加了手术效率，同时减少给患者带来的不必要的附加损伤。本发明所设计的微创手术机器人用移动旋转快换机构，具有移动和旋转两个自由度，且具备手指快换功能，考虑到手术对机器人的精度要求较高，本设计除了选用带有编码器的直流电机外在机构末端还有用于位移监测光栅尺和磁栅。本机构的稳定性和灵活性好，结构精巧，重量轻，易于计算机控制，极大地弥补了微创手术机器人手指自由度数少、作业空间狭小的缺陷。本机构具有通用性也可以应用到别的机器人系统上。

本发明一种具有快换接口功能的外科手术机器人用2自由度机构，具有以下特点：

1、本发明不但具有直线运动和旋转运动两个自由度，还具有快换接口功能且机构简单易行，便于控制。

2、本发明结构精巧，运动灵活，能更好的满足微创手术机器人对作业空间的要求。