一种基于钢丝绳传动的微创手术机器人用主操作手

摘要

本发明公开了一种基于钢丝绳传动的微创手术机器人用主操作手，它包括基座、第一关节传动机构、第二关节传动机构、第三关节传动机构、腕部传动机构以及开合机构。本发明采用电机前置至基座的布局形式，电机安装至基座可极大减小主操作手机构各部件的质量，进而减小了主操作手的转动惯量，有益于提高机构刚性；机构前三关节采用钢丝绳传动，有效减小了机构中各部件的体积，使其机构更加紧凑；采用钢丝绳传动，通过适当的张紧，可有效避免回差问题；串联机构以及合理的关节布局，既增大了机构的工作空间又更加符合医生的操作惯。

主权项

一种基于钢丝绳传动的微创手术机器人用主操作手，它包括基座,其特征在于：它还包括第一关节传动机构、第二关节传动机构、第三关节传动机构、腕部传动机构以及开合机构；所述的第一关节传动机构包括自转体丝轮、安装在所述的基座上的第一关节驱动电机和第一转轴，所述的第一关节驱动电机的电机轴上固定有第一固丝轮，所述的第一转轴一端固定连接有第一丝轮并且另一端连接有第一电位器，在所述的自转体丝轮底部固定有自转体，所述的自转体中心轴线与自转体丝轮轴线彼此垂直设置，自传体丝轮通过第一转动副旋转的安装在基座上，第一转动副轴线与自传体丝轮轴线重合设置，所述的第一关节驱动电机的电机轴、第一转轴以及自转体丝轮的中心轴线彼此平行，第一传动钢丝绳一端与第一固丝轮固定并且另一端绕过第一丝轮、自传体丝轮后绕回第一固丝轮与第一固丝轮固定相连；所述的第二关节传动机构包括第二关节轴、安装在所述的基座上的第二关节驱动电机和第二转轴，在所述的第二关节驱动电机的电机轴上固定有第二丝轮，在所述的第二转轴的一端固定连接有第二固丝轮并且另一端固定连接有第三固丝轮，第二电位器与第三固丝轮固连，第二关节轴与大臂主动杆一端垂直固连，第二传动钢丝绳一端与第二固丝轮固定相连并且另一端绕过第二丝轮，绕回第二固丝轮并与第二固丝轮固定，第三传动钢丝绳一端与第三固丝轮固定并且另一端绕过第一导向轮组、第二关节轴，绕回第三固丝轮并与第三固丝轮固定相连，所述的第二关节驱动电机的电机轴和第二转轴的中心轴线彼此平行，所述的第二转轴的中心轴线与第二关节轴中心轴线彼此垂直设置，所述的第二关节轴旋转的安装在自转体内一端，第二关节轴轴线与自传体回转轴线重合设置；所述第三关节传动机构包括第三关节轴、安装在所述的基座上的第三关节驱动电机和第三转轴，在所述的第三关节驱动电机的电机轴上固定有第三丝轮，第三转轴一端固定连接第四固丝轮并且另一端连固定连接第五固丝轮，第三电位器与第五固丝轮固连，大臂辅助杆一端旋转的安装在自转体另一端，大臂主动杆、大臂辅助杆、第二关节轴、自转体共同组成第二转动副，第二转动副轴线与自传体回转轴线重合设置，所述第三关节轴通过轴承旋转的安装在大臂辅助杆上，第四传动钢丝绳一端与第四固丝轮固定并且另一端绕过第三丝轮，绕回第四固丝轮与第四固丝轮固定，第五传动钢丝绳一端与第五固丝轮固定并且另一端顺次绕过第二导向轮组、第三关节轴，绕回第五固丝轮与第五固丝轮固定，第六传动钢丝绳一端与紧丝装置固定并且另一端顺次绕过第三关节轴、第四丝轮与紧丝装置固定；所述的第三关节驱动电机和第三转轴的中心轴线彼此平行，所述的第三转轴的中心轴线与第三关节轴中心轴线彼此垂直设置，所述的第三关节轴中心轴线与第四丝轮轴线彼此平行；所述腕部传动机构包括小臂杆，小臂杆的两端分别与大臂主动杆的另一端以及大臂辅助杆的另一端通过第三转动副转动连接，所述的第四丝轮与小臂杆一端固连，第一腕部驱动电机固定在小臂杆另一端，第一腕部驱动电机的电机轴与转动安装在小臂杆另一端的第四转轴固定相连，所述的第四转轴与第一腕部连杆的一端固定相连使两者组成第四转动副，所述的第一腕部连杆的另一端固定连接有第二腕部驱动电机，第二腕部驱动电机的电机轴与第二腕部连杆一端固定相连使两者组成第五转动副，第四转动副轴线与第五转动副轴线汇交于一点；所述的开合机构包括通过第六转动副与第二腕部连杆另一端转动相连的开合驱动电机，所述开合驱动电机的电机轴上固定安装有自转座，所述自转座回转轴线与开合驱动电机的电机轴轴线重合设置，在自转座上固定安装有开合连接座，开合手柄分别旋转的安装在开合连接座上，开合手柄的旋转转动轴线平行设置，两开合手柄之间通过弹性元件连接并保持常开状态，第四电位器与第一开合手柄固连，开合机构通过第六转动副旋转的安装在第二腕部连杆一端，第六转动副轴线与第四转动副轴线、第五转动副轴线汇交于一点。