[发明专利]医疗机器人及其用于夹持医疗器械的机械臂

权利要求书

1.一种用于夹持医疗器械的机械臂，其特征在于，包括：

位于所述机械臂近端的位置调节组件，用于调整夹持点位置，所述位置调节组件包括多个位置调节关节；

与所述位置调节组件连接的姿态调节组件，所述姿态调节组件包括多个姿态调节关节；多个所述姿态调节关节的旋转轴线相交于所述夹持点，多个所述姿态调节关节用于在所述位置调节组件的驱动下被动转动，使所述夹持点上的医疗器械绕远程运动中心转动，以调整所述医疗器械至期望姿态；

驱动组件，仅用于驱动所述位置调节关节运动；

位置传感器，用于获取所述位置调节关节、所述姿态调节关节的运动状态；

控制器，用于根据医疗器械的所述期望姿态、所述远程运动中心的约束获得所述夹持点的期望位置，并根据运动学模型的逆解获得所述位置调节关节的期望运动状态，以通知所述驱动组件驱动所述位置调节关节运动至期望的运动状态。

2.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，

所述位置调节关节从近端到远端包括依次连接的基关节、肩关节以及肘关节，所述基关节的旋转轴线与所述肩关节的旋转轴线相垂直，所述肩关节的旋转轴线与肘关节的旋转轴线相平行。

3.根据权利要求2所述的机械臂，其特征在于，

所述位置调节组件还包括基座、大臂、中臂，

其中，

所述基座的远端与所述大臂的近端之间通过所述基关节连接；

所述大臂的远端与所述中臂的近端之间通过所述肩关节连接；

所述中臂的远端与所述肘关节连接。

4.根据权利要求1或2所述的机械臂，其特征在于，

所述姿态调节关节从近端到远端包括依次连接的小臂自转关节、腕关节以及夹持件自转关节，所述小臂自转关节、所述腕关节以及所述夹持件自转关节的旋转轴线交汇于所述夹持点，且所述小臂自转关节与所述腕关节的旋转轴线相垂直，所述腕关节与所述夹持件自转关节的旋转轴线相垂直。

5.根据权利要求4所述的机械臂，其特征在于，

所述姿态调节组件还包括小臂、前臂、夹持件，

其中，

所述小臂的远端与所述前臂的近端通过所述小臂自转关节连接；

所述前臂的远端与所述夹持件通过所述腕关节连接；

所述夹持件自转关节位于所述夹持件，用于实现所述医疗器械自转。

6.根据权利要求5所述的机械臂，其特征在于，

所述前臂包括垂直连接的第一杆以及第二杆，所述第一杆的近端通过所述小臂自转关节与所述小臂可转动连接，所述第二杆的远端通过所述腕关节与所述夹持件可转动连接,所述第二杆的轴线与所述小臂自转关节的旋转轴线平行。

7.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，

所述医疗器械的期望姿态包括医疗器械的X轴期望姿态，Y轴期望姿态和Z轴期望姿态，所述控制器还用于获取所述远程运动中心的位置，进而获取所述夹持点到所述远程运动中心的距离占所述医疗器械的轴向长度的比值，用以结合所述医疗器械的Z轴期望姿态获取所述夹持点的期望位置。

8.根据权利要求7所述的机械臂，其特征在于，

所述控制器还用于在所述医疗器械的远离所述夹持点的一端抵接于所述远程运动中心时，根据此时夹持点的位置、所述医疗器械的姿态以及所述医疗器械的轴向长度，运用运动学模型以获取所述远程运动中心的位置。

9.根据权利要求8所述的机械臂，其特征在于，

所述控制器还用于在所述医疗器械穿入所述远程运动中心后，根据所述位置传感器获取的所述位置调节关节以及姿态调节关节的运动状态，并根据运动学模型获取当前的所述夹持点的位置，并结合所述远程运动中心的位置，以获取所述夹持点到所述远程运动中心的距离占所述医疗器械的轴向长度的比值。