[发明专利]一种四自由度腔镜手术器械传动与驱动系统

说明书

一种四自由度腔镜手术器械传动与驱动系统，属于医疗器械领域。包括器械轴、支撑装置、快换机构、传动机构和驱动机构。传动机构主要包括横滚线轮、导轮机构和曲柄摇杆，通过钢丝传动的形式实现器械轴横滚、腕部俯仰、腕部偏航与夹钳开合四个自由度的传动。驱动机构主要包括联轴器、丝杠螺母副、连接块、传动杆和直线轴承，将伺服电机的旋转运动转换为传动杆的直线运动，再经过传动机构中的曲柄摇杆将直线运动再转换为旋转运动，经传动机构传递给器械的四个自由度。该发明设计紧凑、传动平稳、响应快速、间隙小，采用模块化设计，易于实现系统集成，快换方便简单。

技术领域

本发明涉及一种腔镜手术器械，具体涉及一种四自由度腔镜手术器械传动与驱动系统，属于医疗器械领域。

背景技术

腔镜手术器械因创口更小、愈合时间短、减轻病人痛苦等优点被广泛应用于诸多外科手术领域，不过传统腔镜手术器械在创口处两平移自由度受限，灵活性差，且需要人工操作，医生长时间手工操作难以保证精度、准确度。为克服传统腔镜手术器械的缺点，腔镜手术机器人系统专门配备了一种四自由度腔镜手术器械，使其具备器械轴横滚、腕部俯仰、偏航与夹钳开合四个自由度，弥补了传统手持式腔镜手术器械深入鞘套时因创口约束对器械两移动自由度所造成的损失，而且具有工作空间充分且灵活度高等优点。所采用的钢丝线轮机构可预紧、可实现远距离传动，有助于减轻手术器械对患者组织造成的刚性损伤。不过对于只通过旋转运动进行驱动和传动的四自由度腔镜手术器械来说，传动装置体积较大，机械传动回差较大，且较难实现系统集成。采用类似曲柄连杆机构的直线驱动和传动方式只需通过曲柄转动较小的角度就能带动钢丝的长距离运动，为给四自由度腔镜手术器械提供动力来源，使其控制更加简便平稳，特设计此四自由度腔镜手术器械传动与驱动系统。

发明内容

针对以上不足，本发明提供了一种四自由度腔镜手术器械传动与驱动系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种四自由度腔镜手术器械传动与驱动系统，其特征在于，包括器械轴、支撑装置、快换机构、传动机构和驱动机构，所述器械轴安装在所述支撑装置上，所述支撑装置安装在所述传动机构前端，所述传动机构安装在所述快换机构上，所述快换机构后端有一盘状端面，所述驱动机构安装到快换机构后端。

所述支撑装置包括轴承盖、第一轴承、轴套和第二轴承，所述轴承盖的法兰处均布六个螺纹孔，安装在所述传动机构左端面，所述第一轴承左端面与轴承盖内部凸台右端面贴合，所述轴套左端面与第一轴承右端面贴合，轴套右端面与所述第二轴承左端面贴合，第二轴承安装在所述传动机构左端的轴承孔中。

所述快换机构包括传动盒、连接壳和导针，所述传动盒内部设有横滚导线轮安装凸台和导轮机构与曲柄机构安装凸台，所述导针安装在所述传动盒上，所述传动盒安装在所述连接壳内。

所述传动机构包括横滚线轮、导轮机构、曲柄机构和传动杆，所述横滚线轮连接所述器械轴安装在支撑装置内，所述导轮机构安装在所述导轮机构与曲柄机构安装凸台上，所述曲柄机构与导轮机构存在固定间隙，安装在导轮机构后方，所述传动杆安装在曲柄机构上。

所述导轮机构包括第一横滚导线轮、第二横滚导线轮、第一层支板、第二层支板、第三层支板、第四层支板、导轮一、导轮二、导轮三、导轮四、导轮五、导轮六、导轮七、导轮八、导轮九、导轮十和导轮十一，所述第一横滚导线轮和所述第二横滚导线轮安装在所述横滚导线轮安装凸台上，所述导轮一、导轮二和导轮三安装在所述第一层支板上，所述第一层支板下端面与导轮机构与曲柄机构安装凸台贴合，所述导轮四和导轮五安装在所述第二层支板上，所述第二层支板安装在第一层支板上方，所述导轮六、导轮七和导轮八安装在所述第三层支板上，所述第三层支板安装在第二层支板上方，所述导轮九、导轮十和导轮十一安装在所述第四支板上。所述第四层支板上端面与第三层支板上端面贴合。