[发明专利]手术机器人及其机械臂

说明书

本发明提供了一种手术机器人及机械臂；机械臂包括水平移动关节、竖直移动关节和第二传动机构，水平移动关节包括N个上下堆叠的水平移动模块，第一个水平移动模块用以连接外部固定架，其余用以沿水平方向运动，第m个水平移动模块滑动连接第m‑1个水平移动模块，第N个水平移动模块连接竖直移动关节，第二传动机构包括第二制动轮和第三柔性体，第二制动轮设于第N个水平移动模块上，第三柔性体的第二本体围绕并部分固连第二制动轮，第二本体的第三、四端分别与第三柔性体的第三、四延伸部的一端连接，第三、四延伸部的另一端分别与第一个水平移动模块的不同端连接，第三、四延伸部被布置为当水平移动关节移动时，两者的位移变化量相等。

本申请是申请号为201610498120.8的分案申请。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种用于进行微创伤手术的医疗机械臂以及手术机器人。

背景技术

手术机器人作为医疗领域的一个新型发展方向，受到了越来越多的重视，因而，对其的研究也显得越发的重要。

一般，医疗手术机器人需要在满足手术所需功能的前提下，尽可能的一体化、轻便化、智能化，这主要体现在手术机器人的各个关节的结构上。其中，机械臂作为手术机器人的一个重要结构，对手术机器人的硬件性能、手术效果等起到了至关重要的作用。在手术过程中或手术前后，机械臂主要用于对手术的执行端进行位置调整，其操作的简便性、以及功能的齐全性等，是现阶段机械臂的设计的主要方向。

具体而言，现有的手术机器人是通过平面运动来实现空间运动，故平面运动是机械臂运动的基础。机械臂，若具有良好的平面运动，其不仅可以很好地完成空间运动任务，同时还能简化针对机械臂的控制算法。

但是，目前机医疗手术机器人上使用的机械臂还存在着诸多问题：

第一、现有的机械臂通常采用连杆或者齿轮作为传动机构，以实现平面运动控制，此较大增加了机械臂的尺寸；而且，由连杆或齿轮构成的传动机构，虽然可以提升传动机构的刚度，但是由于传动链复杂，因而，容易出现安装或者加工上的问题，从而影响机械臂的性能；

第二、现有的机械臂往往采用多个传动机构实现平面运动控制，增加了机械臂的总体质量，既不便于使用，而且与轻量化发展要求不符；

第三、由于机械臂仅需要在平面内实现x轴、y轴和z轴方向的移动，因此，一般仅需通过对应的移动关节实现平面内的运动即可；然而，现有的机械臂会通过旋转关节实现平面内的运动，造成了运动关节的相互交错，不仅运动复杂、而且控制难度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手术机器及其机械臂，以解决现有的机械臂之传动机构复杂、质量大，以及机械臂之关节运动复杂、控制难度高等问题中的一个或者多个问题。

为实现上述目的以及其它相关目的，本发明提供了一种机械臂，包括具有一连接器的竖直移动关节，所述竖直移动关节用以驱动与所述连接器连接的外部构件沿竖直方向移动，其中：所述机械臂还包括重力平衡机构以及第一传动机构，所述重力平衡机构通过第一传动机构与所述连接器连接，以配平所述连接器和外部构件的重力；

其中，所述重力平衡机构包括配平结构以及第一柔性体，所述第一传动机构包括比例轮以及第二柔性体，所述比例轮包括同轴安装且同步转动的内轮和外轮；