[发明专利]一种7自由度串联微创手术机器人主操作手

说明书

一种7自由度串联微创手术机器人主操作手，它涉及一种主操作手。本发明为了解决现有的主操作手由于需要承受较大的惯性力矩，致使存在操作灵活性差的问题。本发明的肩部(1)与大臂(2)的一端在竖直方向上转动连接并形成肩关节(A1)，大臂(2)的另一端与小臂(3)的一端在竖直方向上转动连接形成肘关节(A2)，小臂(3)的另一端与姿态调整机构(Z)在水平方向上旋转连接形成腕关节(A4)，小臂(3)与肘关节(A2)之间在水平方向上转动连接并形成小臂转动关节(A3)，姿态调整机构(Z)为三轴汇交机构。主操作手采用关节电机输出力矩来保证医生操作的舒适性和柔顺性。本发明用于7自由度串联微创手术机器人上。

技术领域

本发明涉及一种主操作手，具体涉及一种7自由度串联微创手术机器人主操作手。属于医疗器械领域。

背景技术

目前，微创外科手术机器人的发展在医学领域产生了重大的影响，为传统医学带来了技术乃至观念上的根本变革。主从式微创外科手术机器人的设计和相关关键技术的研究已经成为了机器人领域的研究热点问题之一。

主从式微创外科手术机器人采用遥操作的工作模式。外科医生进行微创手术过程中，直接操作主操作手，主操作手记录医生的手部动作，并将其传递给从端手术机械臂。从端机械臂实时跟随主操作手运动来进行手术操作，因此主操作手的性能直接影响手术的效果及成功率。

传统的主操作手部分或者全部关节采用被动驱动方式，即没有电机进行驱动。这种方式为了平衡各关节的重力矩，需采用配重的方式将各杆件的质心设置到关节旋转轴线上。但这种方式会增加杆件的惯量，导致医生操作主操作手时需要承受较大的惯性力矩，降低操作的舒适性和灵活性，进而影响手术效果，甚至对患者产生危险。

综上所述，现有的主操作手由于需要承受较大的惯性力矩，致使存在操作灵活性差的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的主操作手由于需要承受较大的惯性力矩，致使存在操作灵活性差的问题。进而提供一种7自由度串联微创手术机器人主操作手。

本发明的技术方案是：一种7自由度串联微创手术机器人主操作手包括姿态调整机构，它还包括位置调整机构，位置调整机构包括肩部、大臂和小臂，肩部与大臂的一端在竖直方向上转动连接并形成肩关节，大臂的另一端与小臂的一端在竖直方向上转动连接形成肘关节，小臂的另一端与姿态调整机构在水平方向上旋转连接形成腕关节，小臂与肘关节之间在水平方向上转动连接并形成小臂转动关节，姿态调整机构为三轴汇交机构。

进一步地，姿态调整机构包括第一L形架、第二L形架和夹持手，第一L形架的竖直段上部与小臂的端部在水平方向上旋转连接形成腕关节，第一L形架的水平段和第二L形架的水平段在竖直方向上转动连接形成夹持位姿竖直调整关节，夹持手水平并转动安装在夹持手上形成夹持位姿水平调整关节，夹持手为带有夹持自由度的夹持手。

进一步地，小臂为平行四边形机构。

进一步地，肩关节、肘关节和夹持位姿竖直调整关节均采用直流伺服电机驱动齿轮的方式实现关节转动。

进一步地，肩关节、肘关节、小臂转动关节、腕关节、夹持位姿竖直调整关节和夹持位姿水平调整关节的关节旋转角度采用绝对式编码器测量。

进一步地，肩关节、肘关节和夹持位姿竖直调整关节结构相同,夹持位姿竖直调整关节包括壳体、电机、电机固定块、小齿轮、转轴、大齿轮、转轴座和码盘，电机通过电机固定块水平安装在壳体内，小齿轮套装在电机的输出轴上，转轴通过转轴座竖直安装在壳体内，大齿轮套装在转轴上，且大齿轮与小齿轮相啮合，码盘安装在转轴座的下端。

进一步地，夹持位姿竖直调整关节还包括压线板，压线板安装在壳体内。

进一步地，夹持位姿竖直调整关节还包括限位块和限位柱，限位块套装在转轴上，且限位块位于壳体内侧壁处的转轴上，限位柱竖直安装在壳体内侧壁上端。