[发明专利]一种四自由度并联式微创手术机器人

说明书

本发明涉及一种四自由度并联式微创手术机器人，包括固定支架、第一分支、第二分支、第一动平台、第二动平台、驱动螺杆和手术装置；第一分支包括第一可驱动伸缩机构，第一可驱动伸缩机构一端通过第一运动副与固定支架连接，另一端通过第二运动副与第一动平台连接；第一运动副和第二运动副中的一个为两自由度转动副，另一个为转动副；第二分支包括第二可驱动伸缩机构，第二可驱动伸缩机构一端通过第三运动副与固定支架连接，另一端通过第四运动副与第二动平台连接；第三运动副和第四运动副中的一个为两自由度转动副，另一个为转动副；驱动螺杆一端与手术装置固定连接，另一端与第一动平台通过转动副连接，第二动平台通过螺旋副与驱动螺杆连接。

技术领域

本发明涉及一种四自由度并联式微创手术机器人，属于医疗器械领域。

背景技术

微创是外科的重要发展趋势，是对传统外科的一场深刻技术革命。微创外科通过微小创伤或自然通道将特殊器械、物理能量或化学药剂送入人体内部，完成对人体内病变、畸形、创伤的灭活、切除、修复或重建等外科手术操作而达到治疗目的的医学科学分支。其突出特点是创伤小，可以减少术后并发症和后遗症，有利于机体内环境稳定与功能恢复。

手术机器人是实现外科手术伤口微创化、器械微型化、设备智能化和信息数字化的重要手段。手术机器人的使用突破了传统微创手术的局限，将微创手术的精度和水平提升到了新的高度，大大降低了病人的痛苦和手术创伤，缩短了康复时间。同时手术机器人具有自动纠错功能，可以克服医生在操纵手术工具时的手臂抖动，避免操作失误的出现，减轻了医生的疲劳强度。美国Computer Motion公司于1998年推出ZEUS微创手术操作机器人，该系统采用主从操作技术；1999年美国Intuitive Surgical公司研制出DaVinci系统，并于2001年通过美国联邦视频及药物管理局(FDA)认证，成为第一个合法的商品化手术机器人，在临床应用中取得了很好的效果。国内研究虽然起步较晚，但也于2010年研制出MircoHandA系统，并成功进行了动物实验。

上述手术机器人均为串联构型，机器人安装在基座上，手术装置安装在机器人的末端，通过机器人来实现手术装置的多自由度运动。串联机器人发展时间长，运动学动力学研究方法相对成熟，但也存在许多问题：(1)各个关节的误差是叠加的，累积误差可能会降低机器人末端手术装置的精度；(2)机器人固定在基座上，随着串联机器人的自由度的增多，会降低末端执行器的稳定性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种精度更高且稳定性更好的四自由度并联式微创手术机器人。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种四自由度并联式微创手术机器人，其特征在于：包括固定支架、第一分支、第二分支、第一动平台、第二动平台、第一驱动螺杆和手术装置；所述第一分支的数量为两个，所述第一分支包括第一可驱动伸缩机构，所述第一可驱动伸缩机构的一端通过第一运动副与所述固定支架连接，另一端通过第二运动副与所述第一动平台连接；所述第一运动副和第二运动副中的一个为两自由度转动副，另一个为转动副；所述第二分支的数量为两个，所述第二分支包括第二可驱动伸缩机构，所述第二可驱动伸缩机构的一端通过第三运动副与所述固定支架连接，另一端通过第四运动副与所述第二动平台连接；所述第三运动副和第四运动副中的一个为两自由度转动副，另一个为转动副；所述第一驱动螺杆的一端与所述手术装置固定连接，另一端与第一动平台通过转动副连接，所述第二动平台通过螺旋副与所述第一驱动螺杆连接。

进一步地，所述第一可驱动伸缩机构包括第一连杆、第二连杆、第一电机、第二驱动螺杆和第一驱动滑块；所述第一电机、第二驱动螺杆和第一驱动滑块布置在所述第一连杆的内部，所述第一电机与所述第一连杆固定连接，所述第一电机的转轴通过联轴器与所述第二驱动螺杆的一端连接，所述第二驱动螺杆通过螺旋副与所述第一驱动滑块连接，所述第二连杆的一端伸入所述第一连杆的内部且与所述第一驱动滑块固定连接。