消化內(nèi)窺鏡輸送機器人位姿調(diào)節(jié)被動機械臂的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，具體的說是一種消化內(nèi)窺鏡輸送機器人位姿調(diào)節(jié)被動機械臂，包括通過第一臂桿、第二臂桿以及連接件依次相連的5個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和消化內(nèi)窺鏡輸送端，其中第三關(guān)節(jié)包括旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，第四關(guān)節(jié)設(shè)有連接輪盤。所述第二臂桿上還設(shè)置有氣彈簧和鏈輪傳動機構(gòu)，氣彈簧的一端與第四關(guān)節(jié)的連接輪盤鉸接，所述連接輪盤通過鏈輪傳動機構(gòu)與第三關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相連，所述第二臂桿通過氣彈簧和鏈輪傳動機構(gòu)實現(xiàn)垂直方向的重力平衡。所述各個旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)內(nèi)部分別設(shè)置有抱閘、輸出軸和軸承，本實用新型通過對抱閘通斷電來實現(xiàn)對各個關(guān)節(jié)的輸出軸的鎖緊控制。本實用新型通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)實現(xiàn)5自由度調(diào)節(jié)，滿足了消化內(nèi)窺鏡輸送機器人姿態(tài)調(diào)整需求。
【專利說明】消化內(nèi)窺鏡輸送機器人位姿調(diào)節(jié)被動機械臂
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，具體的說是一種消化內(nèi)窺鏡輸送機器人位姿調(diào)節(jié)被動機械臂。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技發(fā)展，醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)生著日新月異的變化，機器人輔助的微創(chuàng)手術(shù)已經(jīng)逐漸走向臨床應(yīng)用，比如:美國Intuitive Surgical公司的DaVinci系統(tǒng)已經(jīng)在全球范圍內(nèi)取得了巨大的成功。但在消化內(nèi)窺鏡診斷及治療領(lǐng)域中，機器人輔助手術(shù)的思想尚未開展，雖然在消化內(nèi)窺鏡檢查和治療過程中，消化內(nèi)窺鏡與患者的相對姿態(tài)不變，但是由于人體差異，不同的患者在消化內(nèi)窺鏡檢查剛開始時的初始位姿并不相同，這就需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)消化內(nèi)窺鏡初始姿態(tài)的裝置，使其能夠適用于不同患者，并且該裝置在檢查過程中還要保持鎖緊狀態(tài)。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于提供一種消化內(nèi)窺鏡輸送機器人位姿調(diào)節(jié)被動機械臂，通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)實現(xiàn)5自由度調(diào)節(jié)，滿足了消化內(nèi)窺鏡輸送機器人姿態(tài)調(diào)整需求。
[0004]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0005]一種消化內(nèi)窺鏡輸送機器人位姿調(diào)節(jié)被動機械臂，包括第一關(guān)節(jié)、第一臂桿、第二關(guān)節(jié)、第三關(guān)節(jié)、第二臂桿、第四關(guān)節(jié)、第五關(guān)節(jié)和消化內(nèi)窺鏡輸送端，其中所述第三關(guān)節(jié)包括連接座和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，第四關(guān)節(jié)包括連接輪盤，所述第一關(guān)節(jié)和第二關(guān)節(jié)分別與第一臂桿的兩端相連，且第一關(guān)節(jié)與所述第一臂桿轉(zhuǎn)動連接，第二關(guān)節(jié)與所述第一臂桿固接，第二關(guān)節(jié)通過所述連接座與第三關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動連接，第三關(guān)節(jié)通過所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與第二臂桿轉(zhuǎn)動連接，第二臂桿遠離所述第三關(guān)節(jié)的一端通過所述連接輪盤與第四關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動連接，第四關(guān)節(jié)、第五關(guān)節(jié)和消化內(nèi)窺鏡輸送端依次轉(zhuǎn)動連接。
[0006]所述第二臂桿上設(shè)置有安裝架、氣彈簧和鏈輪傳動機構(gòu)，所述氣彈簧的動作桿伸出一端分別與所述第四關(guān)節(jié)的連接輪盤鉸接，所述氣彈簧遠離所述連接輪盤的一端安裝在所述安裝架上，所述連接輪盤通過鏈輪傳動機構(gòu)與第三關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相連。
[0007]所述鏈輪傳動機構(gòu)包括第一鏈輪、傳動鏈和第二鏈輪，所述第一鏈輪與第四關(guān)節(jié)的連接輪盤同軸固連，所述第二鏈輪與第三關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)同軸固連。
[0008]所述第一關(guān)節(jié)、第二關(guān)節(jié)、第三關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、第四關(guān)節(jié)和第五關(guān)節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，均設(shè)置有抱閘、輸出軸和軸承，其中所述輸出軸的一端設(shè)有法蘭，另一端設(shè)有柱體，所述抱閘包括固定部分和轉(zhuǎn)動部分，所述軸承的外環(huán)安裝在關(guān)節(jié)的外殼上，所述軸承的內(nèi)環(huán)和所述輸出軸的法蘭固連，所述輸出軸通過所述柱體與所述抱閘的轉(zhuǎn)動部分固連，所述抱閘的固定部分安裝在關(guān)節(jié)的外殼上。
[0009]所述輸出軸設(shè)有法蘭的一端為與臂桿或連接桿連接的輸出端。
[0010]所述軸承為交叉滾子軸承。[0011]在第四關(guān)節(jié)和第五關(guān)節(jié)之間設(shè)有連接件，第四關(guān)節(jié)通過所述連接件與第五關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動連接。
[0012]所述消化內(nèi)窺鏡輸送端上設(shè)置有抱閘控制按鈕。
[0013]所述第二臂桿外部設(shè)有起保護作用的外殼。
[0014]本實用新型的優(yōu)點與積極效果為:
[0015]1、本實用新型利用5個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)實現(xiàn)5自由度調(diào)節(jié)，滿足消化內(nèi)窺鏡輸送機器人姿態(tài)調(diào)整需求。
[0016]2、本實用新型利用抱閘實現(xiàn)斷電鎖緊，通電松開，可充分保證消化內(nèi)窺鏡檢查過程中患者的安全。
[0017]3、本實用新型利用氣彈簧和鏈傳動實現(xiàn)垂直方向的重力平衡。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的立體圖，
[0019]圖2為圖1中本實用新型去掉第一外殼后從A向看去的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0020]圖3為圖1中本實用新型去掉第二外殼后從B向看去的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0021 ] 圖4為圖2中的A-A剖視圖，
[0022]圖5為圖1中第一關(guān)節(jié)的剖視圖。
[0023]其中，I為第一關(guān)節(jié)，2為第一臂桿，3為第二關(guān)節(jié)，4為第三關(guān)節(jié)，5為第二臂桿，6為第一外殼，7為第二外殼，8為第四關(guān)節(jié)，9為第五關(guān)節(jié)，10為消化內(nèi)窺鏡輸送端，11為安裝架，12為氣彈簧，13為第一鏈輪,14為傳動鏈,15為第二鏈輪,16為外殼,17為抱閘，18為輸出軸，19為軸承，20為柱體，21為連接座，22為連接件，23鏈輪傳動機構(gòu)，24為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，25為連接輪盤。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳述。
[0025]如圖1?2所示，本實用新型包括第一關(guān)節(jié)1、第一臂桿2、第二關(guān)節(jié)3、第三關(guān)節(jié)
4、第二臂桿5、第四關(guān)節(jié)8、連接件22、第五關(guān)節(jié)9和消化內(nèi)窺鏡輸送端10，其中，所述第三關(guān)節(jié)4包括連接座21和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)24，第四關(guān)節(jié)8包括連接輪盤25。所述第一關(guān)節(jié)I和第二關(guān)節(jié)3分別與彎曲的第一臂桿2兩端相連，且第一關(guān)節(jié)I與所述第一臂桿2轉(zhuǎn)動連接，第二關(guān)節(jié)3與所述第一臂桿2固接，第二關(guān)節(jié)3通過所述連接座21與第三關(guān)節(jié)4轉(zhuǎn)動連接，第三關(guān)節(jié)4通過所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)24與第二臂桿5的一端轉(zhuǎn)動連接，第二臂桿5遠離所述第三關(guān)節(jié)4的一端通過所述連接輪盤25與第四關(guān)節(jié)8轉(zhuǎn)動連接，第四關(guān)節(jié)8通過連接件22與第五關(guān)節(jié)9轉(zhuǎn)動連接，第五關(guān)節(jié)9與消化內(nèi)窺鏡輸送端10轉(zhuǎn)動連接。所述第一關(guān)節(jié)1、第二關(guān)節(jié)3、第三關(guān)節(jié)4、第四關(guān)節(jié)8和第五關(guān)節(jié)9使本實用新型具有5個自由度以實現(xiàn)位置和姿態(tài)調(diào)整。所述第二臂桿5外部設(shè)有第一外殼6和第二外殼7,所述第一外殼6和第二外殼7相對扣合安裝，對第二臂桿5起保護作用。
[0026]如圖2所示，所述第二臂桿5在靠近第一外殼6的一側(cè)設(shè)置有安裝架11和兩個氣彈簧12，所述氣彈簧12的動作桿伸出一端分別與第四關(guān)節(jié)8的連接輪盤25鉸接，所述氣彈簧12的另一端分別固定在所述安裝架11上。如圖3所示，所述第二臂桿5在靠近第二外殼7的一側(cè)設(shè)有鏈輪傳動機構(gòu)23，所述鏈輪傳動機構(gòu)23包括第一鏈輪13、傳動鏈14和第二鏈輪15，如圖4所示，所述第一鏈輪13與第四關(guān)節(jié)8的連接輪盤25同軸固連，所述第二鏈輪15與第三關(guān)節(jié)4的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)24同軸固連，當氣彈簧12對連接輪盤25產(chǎn)生作用力時，同時也對與所述連接輪盤25同軸的第一鏈輪13產(chǎn)生作用力，并通過鏈輪傳動機構(gòu)23將作用力傳遞到與第二鏈輪15同軸的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)24上。第二臂桿5在抬起或放下時，通過所述氣彈簧12和鏈輪傳動機構(gòu)23平衡所受到的來自于第四關(guān)節(jié)8、第五關(guān)節(jié)9和消化內(nèi)窺鏡輸送端10的重力作用。
[0027]如圖5所示，第一關(guān)節(jié)I包括外殼16、抱閘17、輸出軸18和軸承19，其中，所述軸承19為交叉滾子軸承，外殼16和所述軸承19的外環(huán)通過螺釘連接，輸出軸18的一端設(shè)有法蘭，所述軸承19的內(nèi)環(huán)和所述輸出軸18的法蘭通過螺釘連接，所述輸出軸18的法蘭同時還與第一臂桿2—端的法蘭通過螺釘連接。所述抱閘17包括固定部分和轉(zhuǎn)動部分，輸出軸18遠離第一臂桿2的一端設(shè)有柱體20，輸出軸18通過所述柱體20與所述抱閘17的轉(zhuǎn)動部分固連，所述抱閘17的固定部分和外殼16通過螺紋固連。當抱閘17不通電時，所述抱閘17的轉(zhuǎn)動部分和固定部分之間存在鎖緊力矩，使抱閘17的轉(zhuǎn)動部分無法轉(zhuǎn)動，從而使輸出軸18無法轉(zhuǎn)動；當抱閘17通電時，所述抱閘17的轉(zhuǎn)動部分和固定部分之間產(chǎn)生磁力，所述磁力平衡了所述抱閘17的轉(zhuǎn)動部分和固定部分之間存在的鎖緊力矩,從而使輸出軸18可以自由轉(zhuǎn)動，抱閘控制按鈕設(shè)置在消化內(nèi)窺鏡輸送端10上，所述抱閘17以及控制抱閘17通斷電的技術(shù)為現(xiàn)有的常用技術(shù)。
[0028]如圖2和圖4所示，第二關(guān)節(jié)3、第三關(guān)節(jié)4的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)24、第四關(guān)節(jié)8和第五關(guān)節(jié)9的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與第一關(guān)節(jié)I相同，均設(shè)有抱閘17、輸出軸18和軸承19，所述軸承19的外環(huán)固定在關(guān)節(jié)的外殼上，所述軸承19的內(nèi)環(huán)和所述輸出軸18的法蘭固連，所述輸出軸18通過所述柱體20與所述抱閘17的轉(zhuǎn)動部分固連，所述抱閘17的固定部分安裝在關(guān)節(jié)的外殼16上，所述輸出軸18設(shè)有法蘭的一端為各個關(guān)節(jié)與臂桿或連接桿連接的輸出端。
[0029]本實用新型的工作原理為:
[0030]操作人員通過設(shè)置在消化內(nèi)窺鏡輸送端10上的抱閘控制按鈕來控制各個關(guān)節(jié)內(nèi)抱閘的通斷電，抱閘控制按鈕按下時抱閘通電，鎖緊力矩消失，各個關(guān)節(jié)可以自由轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)消化內(nèi)窺鏡機器人的5個自由度姿態(tài)調(diào)整；按鈕松開時抱閘斷電，抱閘提供鎖緊力矩，各個關(guān)節(jié)無法轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)消化內(nèi)窺鏡檢查過程中對輸送機器人的支撐。
【權(quán)利要求】
1.一種消化內(nèi)窺鏡輸送機器人位姿調(diào)節(jié)被動機械臂，其特征在于:包括第一關(guān)節(jié)(I)、第一臂桿(2)、第二關(guān)節(jié)(3)、第三關(guān)節(jié)(4)、第二臂桿(5)、第四關(guān)節(jié)(8)、第五關(guān)節(jié)(9)和消化內(nèi)窺鏡輸送端(10)，其中所述第三關(guān)節(jié)(4)包括連接座(21)和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(24)，第四關(guān)節(jié)(8)包括連接輪盤(25)，所述第一關(guān)節(jié)(I)和第二關(guān)節(jié)(3)分別與第一臂桿(2)的兩端相連，且第一關(guān)節(jié)(I)與所述第一臂桿(2)轉(zhuǎn)動連接，第二關(guān)節(jié)(3)與所述第一臂桿(2)固接，第二關(guān)節(jié)(3)通過所述連接座(21)與第三關(guān)節(jié)(4)轉(zhuǎn)動連接，第三關(guān)節(jié)(4)通過所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(24)與第二臂桿(5)轉(zhuǎn)動連接，第二臂桿(5)遠離所述第三關(guān)節(jié)(4)的一端通過所述連接輪盤(25)與第四關(guān)節(jié)(8)轉(zhuǎn)動連接，第四關(guān)節(jié)(8)、第五關(guān)節(jié)(9)和消化內(nèi)窺鏡輸送端(10)依次轉(zhuǎn)動連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消化內(nèi)窺鏡輸送機器人位姿調(diào)節(jié)被動機械臂，其特征在于:所述第二臂桿(5)上設(shè)置有安裝架(11)、氣彈簧(12)和鏈輪傳動機構(gòu)(23)，所述氣彈簧(12)的動作桿伸出一端分別與所述第四關(guān)節(jié)(8)的連接輪盤(25)鉸接，所述氣彈簧(12)遠離所述連接輪盤(25 )的一端安裝在所述安裝架(11)上，所述連接輪盤(25 )通過鏈輪傳動機構(gòu)(23)與第三關(guān)節(jié)(4)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(24)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消化內(nèi)窺鏡輸送機器人位姿調(diào)節(jié)被動機械臂，其特征在于:所述鏈輪傳動機構(gòu)(23)包括第一鏈輪(13)、傳動鏈(14)和第二鏈輪(15)，所述第一鏈輪(13)與第四關(guān)節(jié)(8)的連接輪盤(25)同軸固連，所述第二鏈輪(15)與第三關(guān)節(jié)(4)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(24)同軸固連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消化內(nèi)窺鏡輸送機器人位姿調(diào)節(jié)被動機械臂，其特征在于:所述第一關(guān)節(jié)(I)、第二關(guān)節(jié)(3)、第三關(guān)節(jié)(4)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(24)、第四關(guān)節(jié)(8)和第五關(guān)節(jié)(9)內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，均設(shè)置有抱閘(17)、輸出軸(18)和軸承(19)，其中所述輸出軸(18)的一端設(shè)有法蘭，另一端設(shè)有柱體(20)，所述抱閘(17)包括固定部分和轉(zhuǎn)動部分，所述軸承(19)的外環(huán)安裝在關(guān)節(jié)的外殼上，所述軸承(19)的內(nèi)環(huán)和所述輸出軸(18)的法蘭固連，所述輸出軸(18)通過所述柱體(20)與所述抱閘(17)的轉(zhuǎn)動部分固連，所述抱閘(17)的固定部分安裝在關(guān)節(jié)的外殼上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的消化內(nèi)窺鏡輸送機器人位姿調(diào)節(jié)被動機械臂，其特征在于:所述輸出軸(18)設(shè)有法蘭的一端為與臂桿或連接桿連接的輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的消化內(nèi)窺鏡輸送機器人位姿調(diào)節(jié)被動機械臂，其特征在于:所述軸承(19)為交叉滾子軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消化內(nèi)窺鏡輸送機器人位姿調(diào)節(jié)被動機械臂，其特征在于:在第四關(guān)節(jié)(8)和第五關(guān)節(jié)(9)之間設(shè)有連接件(22)，第四關(guān)節(jié)(8)通過所述連接件(22)與第五關(guān)節(jié)(9)轉(zhuǎn)動連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消化內(nèi)窺鏡輸送機器人位姿調(diào)節(jié)被動機械臂，其特征在于:所述消化內(nèi)窺鏡輸送端(10)上設(shè)置有抱閘控制按鈕。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消化內(nèi)窺鏡輸送機器人位姿調(diào)節(jié)被動機械臂，其特征在于:所述第二臂桿(5)外部設(shè)有起保護作用的外殼。
【文檔編號】A61B19/00GK203647477SQ201420002057
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】李貴祥, 閆杰, 劉浩, 楊云生, 李洪誼 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所