[发明专利]一种基于连续体构型的单杆柔性驱动手术机器人执行器

说明书

本发明涉及一种基于连续体构型的单杆柔性驱动手术机器人执行器，包括机械臂、固定在机械臂上的安装架、与安装架相连的连续体柔性关节、与连续体柔性关节相连的手术钳总成以及设置在安装架内的驱动机构；驱动机构包括第五电动推杆与第五柔索、第一电动推杆与第一柔索、第二电动推杆与第二柔索、第三电动推杆与第三柔索、第四电动推杆与第四柔索，手术钳总成在第五柔索的牵引下实现张开或闭合，连续体柔性关节在第一柔索和第三柔索的牵引下实现上下方向的偏转，所述的连续体柔性关节在第二柔索和第四柔索的牵引下实现左右方向的偏转。本发明通过控制电动推杆即可实现手术钳总成的不同的手术状态，具有精度高、操作难度低等优点。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种基于连续体构型的单杆柔性驱动手术机器人执行器。

背景技术

手术机器人被广泛的应用于微创手术中的各个领域，现在市场上的手术机器人大致可分为两种，刚性杆臂手术机器人和多杆连续体柔性手术机器人，极少见到单杆连续体柔性驱动手术机器人。刚性杆手术机器人缺点是体积大、质量重、操作灵敏度低且不宜使用在腹腔等环境复杂的手术场合；其优点是造价成本低，易于控制。多杆连续体柔性手术机器人又需要大量的弹性构件，其变形模态难以精确测定控制，弹性构件之间的连接使得运动模型的描述难度增加，到目前控制方面仍然是一个待解决的难题；其优点是更加的灵活，适宜运用在环境复杂的手术场合。

公开号为CN210124818U的专利公布了一个分离钳及柔性手术机器人，其为多杆连续柔性体，该发明结构复杂、生产制造成本高、并且难以精确控制。公开号为CN201820330630.9的专利公布了一种具有移动和自转定位关节的单孔手术机器人，该发明专利中采用刚性手术机械手，造价便宜，成本低，但是操作不便，灵活度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于连续体构型的单杆柔性驱动手术机器人执行器，该手术机器人执行器具有结构轻量化、操作简便、优化的特点。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括固定在移动底座上的机械臂、固定在机械臂上的安装架、与安装架相连的连续体柔性关节、与连续体柔性关节相连的手术钳总成以及设置在安装架内的驱动机构；所述的驱动机构包括连接手术钳总成与第五电动推杆的第五柔索，还包括连接连续体柔性关节与第一电动推杆的第一柔索、连接连续体柔性关节与第二电动推杆的第二柔索、连接连续体柔性关节与第三电动推杆的第三柔索、连接连续体柔性关节与第四电动推杆的第四柔索，所述的第一柔索、第二柔索、第三柔索及第四柔索依次沿第五柔索的周向均匀间隔布置，上述的各电动推杆均分别驱动与之相连的柔索实现直线往复运动，所述的手术钳总成在第五柔索的牵引下实现张开或闭合，所述的连续体柔性关节在第一柔索和第三柔索的牵引下实现上下方向的偏转，所述的连续体柔性关节在第二柔索和第四柔索的牵引下实现左右方向的偏转。

所述的连续体柔性关节包括整体呈方形的关节本体以及固定在关节本体两端的第二法兰盘和第三法兰盘，其中：第二法兰盘与第一法兰盘连接，第三法兰盘与手术钳总成的底盘连接，所述的连续体柔性关节沿其轴向分别设有与第一柔索、第二柔索、第三柔索、第四柔索、第五柔索相配合的孔洞，所述的关节本体沿其长度方向设有依次交错90°布置的方形槽，所述的方形槽由关节本体的外表面向内垂直开设，所述方形槽的轴向宽度为2.5mm，相邻两个方形槽之间的轴向距离为5mm。