[实用新型]一种具有动态平衡水平关节的主操作手及手术机器人

说明书

本实用新型公开了一种具有动态平衡水平关节的主操作手及应用其的手术机器人。一种具有动态平衡水平关节的主操作手，其包括连接件、连杆和电机；水平关节包括轴线水平设置的连接轴；连接轴固定在连接件上，连杆套设在连接轴上、且可相对连接轴转动；电机固定在连杆上，电机的输出轴通过减速装置与连接轴传动连接；电机用于根据连杆的重心位置输出相应的扭矩，以使连杆保持平衡。根据本实用新型提供的技术方案，连杆在转动时，电机可以根据连杆的重心位置输出实时变化的扭矩，使连杆保持动态平衡，相对于单一的配重平衡或者无平衡的水平关节而言，本实用新型的操作更加轻巧灵活，舒适性大大提高。

技术领域

本实用新型涉及手术机器人用主操作手技术领域，尤其是涉及一种具有动态平衡水平关节的主操作手及手术机器人。

背景技术

随着科学技术与医疗技术的发展以及二者之间的有益融合，机器人辅助系统在微创手术中的应用越来越广泛。机器人辅助系统多为主从式遥控操作结构，医生操作主操作手，通过远程通信和计算机来控制从端机构的运动从而完成手术。在此过程中，主操作手作为整个系统的输入端，扮演着极其重要的角色。

主操作手上一般会用到水平关节，使与水平关节相连的连杆绕水平关节的轴线转动。由于水平关节的轴线为水平方向，连杆在绕水平关节的轴线转动时会受到重力影响容易疲劳，为改善连杆操作的舒适性和灵巧性，该连杆在转动过程中必须达到实时的动态平衡。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种具有动态平衡水平关节的主操作手，主要目的在于使与水平关节相连的连杆在转动的过程中能达到实时的动态平衡。

本实用新型还提供一种应用上述主操作手的手术机器人。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

一方面，本实用新型的实施例提供一种具有动态平衡水平关节的主操作手，包括连接件、连杆和电机；

所述水平关节包括连接轴，所述连接轴的轴线水平设置；

所述连接轴固定在所述连接件上，所述连杆套设在所述连接轴上、且可相对所述连接轴转动；

所述电机的机座固定在所述连杆上，所述电机的输出轴通过减速装置与所述连接轴传动连接；

所述电机用于根据所述连杆的重心位置输出相应的扭矩，以使所述连杆保持平衡。

通过采用上述技术方案，当连杆在转动时，电机可以根据连杆的重心位置输出实时变化的扭矩，使连杆保持动态平衡，相对于单一的配重平衡（单一配重只能满足特定点的平衡，且无法考虑力反馈功能）或者无平衡的水平关节而言，本实用新型技术方案中连杆的操作更加轻巧灵活，舒适性大大提高。

本实用新型进一步设置为：所述减速装置通过皮带和/或绳索减速。

通过采用上述技术方案，避免使用齿轮减速箱，齿轮减速箱存在背隙，会导致控制精度降低并产生信号延时或丢失。

本实用新型进一步设置为：所述减速装置为二级减速装置，其中一级通过皮带减速，另一级通过绳索减速。

通过采用上述技术方案，采用两级传动方式放大扭矩，避免了单级传动放大倍数过小或者大小轮尺寸相差过大，难以在结构上集成的缺陷。并且采用一级皮带传动+一级绳索传动的好处在于：相对于两级皮带传动而言，大大节约了安装空间，使整体结构更加紧凑；相对于两级绳索传动而言，组装困难程度大大降低。

本实用新型进一步设置为：所述减速装置包括第一主动轮、第二主动轮、第一从动轮、第二从动轮以及传动轴；

所述传动轴可转动地设置在所述连杆上，且与所述电机的输出轴以及所述连接轴均平行；