[发明专利]一种可用于微创手术的四自由度远中心机构

说明书

本发明涉及机器人技术领域。目的是提供一种可用于微创手术的四自由度远中心机构，该机构应具有结构简单、传动特性好的特点。技术方案是：一种可用于微创手术的四自由度远中心机构，包括机架、第一连杆、第一滑块、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第二滑块、第五连杆、第六连杆、安装座和手术器械；第一连杆通过第一转动副连接在机架上；定位在第一连杆上的第一滑块与第一连杆组成第一移动副；第二连杆通过第二转动副与第一连杆连接，第三连杆通过第三转动副与第一滑块连接，第四连杆通过第四转动副与第一滑块连接，定位在第二连杆上的第二滑块与第二连杆组成第二移动副；第五连杆的中部、第二滑块与第三连杆通过复合转动副连接。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体是一种可用于微创手术的四自由度远中心机构。

背景技术

微创手术是指在患者体表开一个微小的创口，通过该创口将手术器械伸入患者体内进行操作的手术，具有创伤小、恢复快等优势。微创手术对医生技术要求高，长时间手术容易产生疲劳、误操作等问题，而机器人操作精度高、不会感觉疲劳，是执行微创手术的很好选择。采用机器人执行微创手术的过程中，手术器械必须始终通过创口点，需要执行绕创口点的三个转动运动和通过创口点的一个移动运动以完成操作，且创口点必须远离机器人本体以避免干涉。因此，需要机器人的机构本体具有四个自由度。

微创手术过程中，手术器械需要绕远离机器人本体的创口点转动，即执行远中心运动。为实现远中心运动，一种方法是通过控制算法实现，但控制算法一旦失效，将会带来医疗事故等严重后果。另一种是通过机构设计使得手术器械受到机械结构的限制，只能执行远中心运动。这种方法非常可靠，但需要具有四个自由度的远中心机构。目前提出的一些远中心机构(CN106863263B，CN105997251B)结构复杂、传动特性不佳，限制了其在微创手术中的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服背景技术存在的不足，提供一种可用于微创手术的四自由度远中心机构，该机构应具有结构简单、传动特性好的特点。

本发明的技术方案是：

一种可用于微创手术的四自由度远中心机构，包括机架、第一连杆、第一滑块、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第二滑块、第五连杆、第六连杆、安装座和手术器械；

第一连杆通过第一转动副连接在机架上；定位在第一连杆上的第一滑块与第一连杆组成第一移动副；第二连杆通过第二转动副与第一连杆连接，第三连杆通过第三转动副与第一滑块连接，第四连杆通过第四转动副与第一滑块连接，定位在第二连杆上的第二滑块与第二连杆组成第二移动副；第五连杆的中部、第二滑块与第三连杆通过复合转动副连接；第五连杆的一端通过第六转动副与第四连杆连接，第六连杆的一端通过第七转动副与第二滑块连接；安装座的下部通过第八转动副与第五连杆的另一端连接，安装座的中部通过第九转动副与第六连杆的另一端连接；手术器械通过第十转动副连接在安装座的上部；

以上机构中，除了第一转动副、第十转动副外，其余所有的转动副的转动轴线相互平行，且垂直于第一转动副的转动轴线与第十转动副的转动轴线；

以上机构中：第三连杆平行于第四连杆，且BCED是平行四边形；第五连杆与第六连杆平行于第一连杆，且DFHG是平行四边形，ADGO是平行四边形；

其中：A为第二转动副的转动中心，B为第三转动副的转动中心、C为第四转动副的转动中心、D为复合转动副的转动中心、E为第六转动副的转动中心、F为第七转动副的转动中心、G为第八转动副的转动中心、H为第九转动副的转动中心，O为机架上的固定点。

所述第十转动副的转动轴线过第八转动副的转动中心G和第九转动副的转动中心H，且和第一转动副R1的转动轴线相交于机架上的固定点O。

所述第一转动副、第一移动副、第二移动副以及第十转动副为驱动副。

各转动副的驱动方式可采用伺服电机加减速器的组合。