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CN106377318B - 脊柱微创手术机器人实现空间运动串联的三自由度机构 - Google Patents

脊柱微创手术机器人实现空间运动串联的三自由度机构 Download PDF

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CN106377318B CN201611034651.8A CN201611034651A CN106377318B CN 106377318 B CN106377318 B CN 106377318B CN 201611034651 A CN201611034651 A CN 201611034651A CN 106377318 B CN106377318 B CN 106377318B
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闫志远
杨文龙
王吉
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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Abstract

脊柱微创手术机器人实现空间运动串联的三自由度机构，本发明涉及空间运动串联的三自由度机构，本发明为了解决现有技术脊柱微创手术中机器人需要一次精确定位几个脊柱截段的位置和姿态，对机器人工作空间有较大要求的问题，它包括机械臂基座、进给旋转关节和俯仰关节，进给旋转关节插装在机械臂基座上，俯仰关节安装在进给旋转关节的输出端上。本发明属于医疗机器人领域。

Description

脊柱微创手术机器人实现空间运动串联的三自由度机构
技术领域
本发明涉及空间运动串联的三自由度机构，具体涉及脊柱微创手术机器人实现空间运动串联的三自由度机构，属于医疗机器人领域。
背景技术
传统的脊柱微创手术都是凭借医生丰富的经验和多次X光机拍照实现，这样不仅对医生的技术有较高的要求，同时由于多次X光机拍照给医生和患者带来严重辐射。越来越多的国内外专家、学者开始研究机器人来辅助医生进行手术，机器人需要一次精确定位几个脊柱截段的位置和姿态，所以对机器人工作空间有较大要求，因此需要提供手术机器人能更换不同的末端手术工具的三自由度机构。
发明内容
本发明为了解决现有技术脊柱微创手术中机器人需要一次精确定位几个脊柱截段的位置和姿态，对机器人工作空间有较大要求的问题，进而提供脊柱微创手术机器人实现空间运动串联的三自由度机构。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：它包括机械臂基座、进给旋转关节和俯仰关节，进给旋转关节插装在机械臂基座上，俯仰关节安装在进给旋转关节的输出端上。
本发明的有益效果是：
1、本发明中俯仰关节3的安装凹槽3-9可以安装传感器、其它模块和器械，使一台手术机器人可以实现多种功能，同时使机器人均有操作精度高，稳定性的优点。
2、本发明三自由度机构在脊柱手术过程中，可以一次精确定位几个脊柱截段的位置和姿态，本发明采用串联形式，具有工作空间大、运动灵活、定位姿准确等优点，满足脊柱临床需求的特点。
附图说明
图1是本发明整体结构主视图，图2是图1中A-A向视图，图3是本发明整体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式所述脊柱微创手术机器人实现空间运动串联的三自由度机构，它包括机械臂基座1、进给旋转关节2和俯仰关节3，进给旋转关节2插装在机械臂基座1上，俯仰关节3安装在进给旋转关节2的输出端上。
本实施方式中机械臂基座1起到支撑作用，并可以与其他机构连接，拓展自由度。
具体实施方式二：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式所述脊柱微创手术机器人实现空间运动串联的三自由度机构，进给旋转关节2包括第一电机2-1、第一电机安装板2-2、第一同步带轮2-3、同步带2-4、进给挡块2-5、精密滚珠丝杠滚珠花键轴2-6、第二同步带轮2-7、滚珠丝杠部2-8、精密滚珠丝杠滚珠花键安装座2-9、滚珠花键部2-10、第一齿轮2-11、直线轴承2-12、行程轴连接座2-13、行程轴连接胀紧件2-14、直线轴承压盖2-15、行程轴2-16、俯仰电机2-17、第二电机2-18和第二齿轮2-19，精密滚珠丝杠滚珠花键安装座2-9为圆形套筒，行程轴2-16为空心轴，滚珠丝杠部2-8安装在精密滚珠丝杠滚珠花键安装座2-9的一端上，滚珠花键部2-10靠近精密滚珠丝杠滚珠花键安装座2-9的另一端安装在精密滚珠丝杠滚珠花键安装座2-9上，且精密滚珠丝杠滚珠花键安装座2-9的另一端安装在机械臂基座1安装孔的一端上，直线轴承2-12安装在机械臂基座1安装孔内，直线轴承压盖2-15安装在机械臂基座1安装孔的另一端上，行程轴2-16的一端穿过直线轴承压盖2-15设置在直线轴承2-12内，第二同步带轮2-7靠近滚珠丝杠部2-8设置，精密滚珠丝杠滚珠花键轴2-6的一端安装在直线轴承2-12内行程轴2-16的一端上，精密滚珠丝杠滚珠花键轴2-6的另一端依次穿过第一齿轮2-11、滚珠花键部2-10滚珠丝杠部2-8和第二同步带轮2-7设置，且精密滚珠丝杠滚珠花键轴2-6的另一端安装有进给挡块2-5，第一电机安装板2-2靠近第二同步带轮2-7安装在精密滚珠丝杠滚珠花键安装座2-9上，第一电机2-1安装在第一电机安装板2-2上，且第一电机2-1输出轴上安装有第一同步带轮2-3，第一同步带轮2-3和第二同步带轮2-7通过同步带2-4连接，第二电机2-18靠近第一齿轮2-11安装在机械臂基座1上，且第二齿轮2-19安装在第二电机2-18的输出轴上，且第二齿轮2-19与第一齿轮2-11啮合，俯仰电机2-17安装在行程轴2-16的另一端内，其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式所述脊柱微创手术机器人实现空间运动串联的三自由度机构，俯仰关节3包括谐波减速器3-1、传动轴3-2、俯仰关节座3-3、第一锥齿轮3-4、轴承组3-5、第二锥齿轮3-6、左连接件3-7和右连接件3-8，传动轴3-2设置在俯仰关节座3-3内，轴承组3-5靠近传动轴3-2的一端套装在传动轴3-2上，谐波减速器3-1套装在传动轴3-2的另一端上，第一锥齿轮3-4套装在传动轴3-2上，且第一锥齿轮3-4位于轴承组3-5和谐波减速器3-1之间，右连接件3-8的一端靠近轴承组3-5安装在传动轴3-2的一端上，左连接件3-7的一端安装在谐波减速器3-1上，左连接件3-7的另一端和右连接件3-8的另一端固定连接构成一个‘U’形件，且左连接件3-7和右连接件3-8连接处加工有安装凹槽3-9，第二锥齿轮3-6靠近第一锥齿轮3-4设置在俯仰关节座3-3内，俯仰电机2-17的输出轴安装在第二锥齿轮3-6上，且第二锥齿轮3-6和第一锥齿轮3-4啮合，其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
工作原理
本发明中第一电机2-1输出时通过第一同步带轮2-3、同步带2-4和第二同步带轮2-7带动滚珠丝杠部2-8旋转，进而通过精密滚珠丝杠滚珠花键轴2-6带动行程轴2-16进行进给运动，当第二电机2-18输出时通过第二齿轮2-19和第一齿轮2-11带动滚珠花键部2-10旋转，进而通过精密滚珠丝杠滚珠花键轴2-6带动行程轴2-16进行圆周运动，当第一电机2-1和第二电机2-18同时输出时通过精密滚珠丝杠滚珠花键轴2-6带动行程轴2-16进行螺旋运动，本发明中俯仰关节3通过俯仰电机2-17提供动力输出，俯仰电机2-17通过第二锥齿轮3-6、第一锥齿轮3-4和传动轴3-2将动力传输给谐波减速器3-1，进行减速增距，谐波减速器3-1带动左连接件3-7和右连接件3-8做俯仰运动，进而达到本发明的目的。

Claims (2)

1.脊柱微创手术机器人实现空间运动串联的三自由度机构，其特征在于：它包括机械臂基座(1)、进给旋转关节(2)和俯仰关节(3)；进给旋转关节(2)包括第一电机(2-1)、第一电机安装板(2-2)、第一同步带轮(2-3)、同步带(2-4)、进给挡块(2-5)、精密滚珠丝杠滚珠花键轴(2-6)、第二同步带轮(2-7)、滚珠丝杠部(2-8)、精密滚珠丝杠滚珠花键安装座(2-9)、滚珠花键部(2-10)、第一齿轮(2-11)、直线轴承(2-12)、行程轴连接座(2-13)、行程轴连接胀紧件(2-14)、直线轴承压盖(2-15)、行程轴(2-16)、俯仰电机(2-17)、第二电机(2-18)和第二齿轮(2-19)，进给旋转关节(2)插装在机械臂基座(1)上，俯仰关节(3)安装在进给旋转关节(2)的输出端上；精密滚珠丝杠滚珠花键安装座(2-9)为圆形套筒，行程轴(2-16)为空心轴，滚珠丝杠部(2-8)安装在精密滚珠丝杠滚珠花键安装座(2-9)的一端上，滚珠花键部(2-10)靠近精密滚珠丝杠滚珠花键安装座(2-9)的另一端安装在精密滚珠丝杠滚珠花键安装座(2-9)上，且精密滚珠丝杠滚珠花键安装座(2-9)的另一端安装在机械臂基座(1)安装孔的一端上，直线轴承(2-12)安装在机械臂基座(1)安装孔内，直线轴承压盖(2-15)安装在机械臂基座(1)安装孔的另一端上，行程轴(2-16)的一端穿过直线轴承压盖(2-15)设置在直线轴承(2-12)内，第二同步带轮(2-7)靠近滚珠丝杠部(2-8)设置，精密滚珠丝杠滚珠花键轴(2-6)的一端通过行程轴连接座(2-13)和行程轴连接胀紧件(2-14)安装在直线轴承(2-12)内行程轴(2-16)的一端上，精密滚珠丝杠滚珠花键轴(2-6)的另一端依次穿过第一齿轮(2-11)、滚珠花键部(2-10)、滚珠丝杠部(2-8)和第二同步带轮(2-7)设置，且精密滚珠丝杠滚珠花键轴(2-6)的另一端安装有进给挡块(2-5)，第一电机安装板(2-2)靠近第二同步带轮(2-7)安装在精密滚珠丝杠滚珠花键安装座(2-9)上，第一电机(2-1)安装在第一电机安装板(2-2)上，且第一电机(2-1)输出轴上安装有第一同步带轮(2-3)，第一同步带轮(2-3)和第二同步带轮(2-7)通过同步带(2-4)连接，第二电机(2-18)靠近第一齿轮(2-11)安装在机械臂基座(1)上，且第二齿轮(2-19)安装在第二电机(2-18)的输出轴上，且第二齿轮(2-19)与第一齿轮(2-11)啮合，俯仰电机(2-17)安装在行程轴(2-16)的另一端内。
2.根据权利要求1所述脊柱微创手术机器人实现空间运动串联的三自由度机构，其特征在于：俯仰关节(3)包括谐波减速器(3-1)、传动轴(3-2)、俯仰关节座(3-3)、第一锥齿轮(3-4)、轴承组(3-5)、第二锥齿轮(3-6)、左连接件(3-7)和右连接件(3-8)，传动轴(3-2)设置在俯仰关节座(3-3)内，轴承组(3-5)靠近传动轴(3-2)的一端套装在传动轴(3-2)上，谐波减速器(3-1)套装在传动轴(3-2)的另一端上，第一锥齿轮(3-4)套装在传动轴(3-2)上，且第一锥齿轮(3-4)位于轴承组(3-5)和谐波减速器(3-1)之间，左连接件(3-7)的一端靠近轴承组(3-5)安装在传动轴(3-2)的一端上，右连接件(3-8)的一端安装在谐波减速器(3-1)上，左连接件(3-7)的另一端和右连接件(3-8)的另一端固定连接构成一个‘U’形件，且左连接件(3-7)和右连接件(3-8)连接处加工有安装凹槽(3-9)，第二锥齿轮(3-6)靠近第一锥齿轮(3-4)设置在俯仰关节座(3-3)内，俯仰电机(2-17)的输出轴安装在第二锥齿轮(3-6)上，且第二锥齿轮(3-6)和第一锥齿轮(3-4)啮合。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107854779A (zh) * 2017-11-22 2018-03-30 中国科学院上海应用物理研究所 一种scara结构的放射治疗用机器人治疗床
CN114748170B (zh) * 2022-04-01 2024-09-06 天津大学 一种内镜式微创手术机器人用主操作手
CN116098710A (zh) * 2023-02-23 2023-05-12 之江实验室 俯仰机构及包括其的手术机器人

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105997249A (zh) * 2016-04-26 2016-10-12 哈尔滨工业大学 一种可实现空间三维定位和二维定向的五自由度混联机构

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3193767B1 (en) * 2014-09-15 2022-04-20 Covidien LP Robotically controlling surgical assemblies
DE102014116103A1 (de) * 2014-11-05 2016-05-12 Aktormed Gmbh Operations-Assistenz-System

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105997249A (zh) * 2016-04-26 2016-10-12 哈尔滨工业大学 一种可实现空间三维定位和二维定向的五自由度混联机构

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