[发明专利]一种眼科显微手术辅助双臂机器人操作系统

权利要求书

1.一种眼科显微手术辅助双臂机器人操作系统，该双臂机器人系统包括主手术台(6)，主手术台(6)安装在工作台上，其特征在于：双臂机器人系统还包括3D视频显微装置(7)、双操作臂机器人(8)和脚踏切换开关(9)，主手术台(6)位于双操作臂机器人(8)之间，且主手术台(6)的下部与双操作臂机器人(8)的基座连接为一体，3D视频显微装置(7)吊装在双操作臂机器人(8)中间部位的上方，脚踏切换开关(9)通过柔性线缆和拖链与3D视频显微装置(7)和双操作臂机器人(8)连接；双操作臂机器人(8)包括主操作臂和副操作臂，主操作臂和副操作臂对称布置；主操作臂包括悬臂旋转模块(1)、连杆组件(2)、末端执行器组件(3)、基座(A)、X轴直线导轨模块(B)、Y轴直线导轨模块(C)和Z轴直线导轨模块(D)，X轴直线导轨模块(B)水平安装在基座(A)上，Y轴直线导轨模块(C)安装在X轴直线导轨模块(B)上，Z轴直线导轨模块(D)安装在Y轴直线导轨模块(C)上，悬臂旋转模块(1)安装在Z轴直线导轨模块(D)上，连杆组件(2)安装在悬臂旋转模块(1)上，末端执行器组件(3)安装在连杆组件(2)上；末端执行器组件(3)包括末端基座(3-1)、六维力传感器(3-2)、末端执行器直线导轨模块(3-3)、手术注射器(3-4)和基于FBG光纤光栅微力传感器(3-5)，末端基座(3-1)与单自由度的平行四边形连杆机构的另一侧侧端面进行铰接，末端执行器直线导轨模块(3-3)安装在末端基座(3-1)上，六维力传感器(3-2)安装在末端基座(3-1)和末端执行器直线导轨模块(3-3)之间，手术注射器(3-4)与末端执行器直线导轨模块(3-3)上的滑块固接，基于FBG光纤光栅微力传感器(3-5)安装在手术注射器(3-4)上，手术注射器(3-4)尖端的延长线与悬臂(1-3)中心轴的延长线的交点形成RCM点；

副操作臂包括悬臂旋转模块(1)、连杆组件(2)、末端执行器组件(3)、基座(A)、X轴直线导轨模块(B)、Y轴直线导轨模块(C)和Z轴直线导轨模块(D)，X轴直线导轨模块(B)水平安装在基座(A)上，Y轴直线导轨模块(C)安装在X轴直线导轨模块(B)上，Z轴直线导轨模块(D)安装在Y轴直线导轨模块(C)上，悬臂旋转模块(1)安装在Z轴直线导轨模块(D)上，连杆组件(2)安装在悬臂旋转模块(1)上，末端执行器组件(3)安装在连杆组件(2)上；末端执行器组件(3)包括末端基座(3-1)、六维力传感器(3-2)、末端执行器直线导轨模块(3-3)和照射光源(3-6)，末端基座(3-1)与单自由度的平行四边形连杆机构的另一侧侧端面进行铰接，末端执行器直线导轨模块(3-3)安装在末端基座(3-1)上，六维力传感器(3-2)安装在末端基座(3-1)和末端执行器直线导轨模块(3-3)之间，照射光源(3-6)与末端执行器直线导轨模块(3-3)上的滑块连接；

主操作臂和副操作臂的悬臂旋转模块(1)包括旋转模块(1-1)、悬臂基座(1-2)、悬臂(1-3)、悬臂直线导轨模块(1-4)、悬臂滑块(1-5)、悬臂滑块连接件(1-6)和旋转模块外壳(1-7)，连杆组件(2)包括驱动杆(2-1)和单自由度的平行四边形连杆机构；悬臂基座(1-2)的一端与外置移动装置连接，悬臂基座(1-2)的另一端与旋转模块(1-1)连接，悬臂(1-3)与旋转模块(1-1)连接，悬臂直线导轨模块(1-4)安装在悬臂(1-3)内，悬臂滑块(1-5)滑动安装在悬臂直线导轨模块(1-4)上，悬臂滑块连接件(1-6)安装在悬臂滑块(1-5)上，旋转模块外壳(1-7)罩在旋转模块(1-1)和悬臂基座(1-2)上；驱动杆(2-1)的一端铰接在悬臂滑块连接件(1-6)上，单自由度的平行四边形连杆机构的底部铰接在悬臂(1-3)的另一端上，驱动杆(2-1)的另一端与单自由度的平行四边形连杆机构的一侧侧端面进行连接；

悬臂旋转模块(1)中的悬臂基座(1-2)加工为两个呈30°的法兰盘的组合体，悬臂基座(1-2)的一端与外置移动装置相连，悬臂基座(1-2)的另一端与旋转模块(1-1)固连；

旋转模块外壳(1-7)固定在悬臂基座(1-2)上；

悬臂直线导轨模块(1-4)上的悬臂滑块连接件(1-6)的底部与悬臂滑块(1-5)固连，同时在上部加工出通孔，实现与连杆组件(2)的驱动杆(2-1)铰接；

基于FBG光纤光栅微力传感器(3-5)则布置在手术注射器(3-4)针头末端，感知手术注射器(3-4)的微量力变化；

Y轴直线导轨模块水平放置，底部与X轴直线导轨的滑块连接，能够在X轴直线导轨模块驱动下沿X轴直线移动；Z轴直线导轨模块垂直放置，导轨末端与Y轴直线导轨模块的滑块连接，能够在Y轴直线导轨模块驱动下沿Y轴直线移动；Y轴直线导轨模块和Z轴直线导轨模块同样都安装有3个光电开关和1个增量式光栅尺；

将标定针水平安装在悬臂旋转模块(1)的悬臂(1-3)的长度方向端部上。