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一種2PRRR構型的并聯式微創手術機械手.pdf

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一種 PRRR 構型 并聯 式微 手術 機械手
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摘要
申請專利號:

CN201720193917.7

申請日:

20170301

公開號:

CN207270383U

公開日:

20180427

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61B34/32,G09B9/00,G09B23/28 主分類號: A61B34/32,G09B9/00,G09B23/28
申請人: 浙江理工大學
發明人: 陳巧紅,戴波,黃鵬成,李秦川
地址: 310018 浙江省杭州市下沙高教園區白楊街道2號大街928號
優先權: CN201720193917U
專利代理機構: 杭州九洲專利事務所有限公司 代理人: 王洪新;王之懷
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201720193917.7

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本實用新型涉及一種手術機器人,目的是提供的機械手應具有結構緊湊、體積較小、工作可靠的特點。本實用新型的技術方案是:一種2?PRRR構型的并聯式微創手術機械手,其特征在于:該機械手包括可轉動地定位在動平臺上的手術模塊、位于動平臺下方的底座以及并聯連接在動平臺與底座之間的兩個分支機構;所述每個分支機構依次包括第一轉動副、第一連桿、第二轉動副、第二連桿、第三轉動副、移動副的鉸接套以及第三連桿;每個分支機構中,第一轉動副軸線與第二轉動副軸線互相平行并且垂直于手術模塊轉動軸線與移動副移動軸線;第三轉動副軸線平行于移動副移動軸線并且垂直于手術模塊轉動軸線;兩個分支機構中的移動副移動軸線與手術模塊轉動軸線相交于一點。

權利要求書

1.一種2-PRRR構型的并聯式微創手術機械手,其特征在于:該機械手包括可轉動地定位在動平臺(3)上的手術模塊、位于動平臺下方的底座(5)以及并聯連接在動平臺與底座之間以驅動手術模塊運動的兩個分支機構;每個分支機構包括依次連接在動平臺與底座之間的第一轉動副(21)、第一連桿(11)、第二轉動副(22)、第二連桿(12)、第三轉動副(23)、移動副(28)的鉸接套以及作為移動副滑桿的第三連桿(13);每個分支機構中,第一轉動副軸線與第二轉動副軸線互相平行并且垂直于手術模塊轉動軸線與移動副移動軸線;第三轉動副軸線平行于移動副移動軸線并且垂直于手術模塊轉動軸線;兩個分支機構中的移動副移動軸線與手術模塊轉動軸線相交于一點。2.根據權利要求1所述的2-PRRR構型的并聯式微創手術機械手,其特征在于:所述手術模塊包括可轉動地定位在動平臺上且伸入底座下方的手術工具(4)以及用于驅動手術工具旋轉的電機(41);所述電機的轉動軸線與手術模塊轉動軸線共軸。3.根據權利要求2所述的2-PRRR構型的并聯式微創手術機械手,其特征在于:所述電機通過支架(42)固定在動平臺上方。

說明書

技術領域

本實用新型涉及一種機器人,具體是2-PRRR構型的并聯式微創手術機械手。

背景技術

與傳統手術相比,微創手術具有創傷小、傷口愈合時間短、術后恢復快、病人住院時間短等優點。而將機器人技術應用到微創手術當中,可以提高微創手術質量,降低醫生勞動強度,被廣大醫師所日漸接受。手術器械是微創手術機器人的執行機構,它直接作用于患者組織或器官,手術器械性能好壞直接影響手術質量。20世紀90年代,德國研發了Tiska endoarm手術機器人系統,可代替手術中夾持內窺鏡的助手,醫生通過機器人夾持內窺鏡運動,從而方便得到手術視野。西班牙研究人員開發了WLR系統,醫生可以通過語音指令操控機器人夾持內窺鏡在病人體內運動。Computer Motion公司在90年代末開發了ZEUS機器人系統,并推向了市場。

但由于現有的微創手術機器人體積較大、結構復雜、控制繁瑣、費用較高,在推廣應用時還受到較多局限,需要進一步改進。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服上述背景技術中的不足,提供一種用于微創手術的并聯機械手,該機械手應具有結構緊湊、體積較小、工作可靠的特點。

本實用新型的技術方案是:一種2-PRRR構型的并聯式微創手術機械手,其特征在于:該機械手包括可轉動地定位在動平臺上的手術模塊、位于動平臺下方的底座以及并聯連接在動平臺與底座之間以驅動手術模塊運動的兩個分支機構;

所述每個分支機構包括依次連接在動平臺與底座之間的第一轉動副、第一連桿、第二轉動副、第二連桿、第三轉動副、移動副的鉸接套以及作為移動副滑桿的第三連桿;每個分支機構中,第一轉動副軸線與第二轉動副軸線互相平行并且垂直于手術模塊轉動軸線與移動副移動軸線;第三轉動副軸線平行于移動副移動軸線并且垂直于手術模塊轉動軸線;兩個分支機構中的移動副移動軸線與手術模塊轉動軸線相交于一點;

所述手術模塊包括可轉動地定位在動平臺上且伸入底座下方的手術工具以及用于驅動手術工具旋轉的電機;所述電機的轉動軸線與手術模塊轉動軸線共軸。

所述電機通過支架固定在動平臺上方。

本實用新型的有益效果是:

本實用新型采用結構緊湊的混聯機構,不僅可以保證較高的剛度,而且運動累計誤差小于串聯機構,可以提高手術精度;本實用新型可以驅動手術模塊繞切口靈活地運動,不僅可以滿足微創手術的要求,而且可以減小對切口的傷害,安全性較高;本實用新型還可用作教學培訓的模擬手術器具;因此,本實用新型對于提高微創手術的進一步推廣具有重要意義。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的立體結構示意圖。

圖2是本實用新型實施例中一個分支機構的示意圖。

圖3是本實用新型的工作原理示意圖。

具體實施方式

以下結合說明書附圖所示的實施例,對本實用新型作進一步說明,但本實用新型并不局限于以下實施例。

如圖1所示的2-PRRR構型的并聯式微創手術機械手,包括動平臺3、底座5、手術模塊以及驅動手術模塊的兩個分支機構。

所述手術模塊包括手術工具4以及用于驅動手術工具旋轉的電機41,該手術工具通過套筒40可轉動地定位在動平臺上;所述手術工具一般為腹腔鏡器械(具體指切開刀、分離鉗、沖洗器、內窺鏡);所述電機通過支架42固定在動平臺上,并且電機的轉動軸線與手術模塊轉動軸線共軸,同時,電機的轉動軸線平行于手術工具的長度方向;所述底座為位于動平臺下方的弧形底座,手術工具的下端向下穿越底座中部的半圍合區域51后伸入底座下方。

所述兩個分支機構并聯連接在動平臺與底座之間,用于驅動手術模塊運動;每個分支機構均為四自由度機械臂,包括由上往下依次連接在動平臺與底座之間的第一轉動副21、第一連桿11、第二轉動副22、第二連桿12、第三轉動副23、移動副28(移動副中的鉸接套與滑桿保持滑動配合)以及作為移動副滑桿的第三連桿13。

每個分支機構中,第一轉動副軸線與第二轉動副軸線互相平行并且垂直于手術模塊轉動軸線4-1與移動副移動軸線;第三轉動副軸線平行于移動副移動軸線并且垂直于手術模塊轉動軸線;所述第三連桿固定在底座上。

所述移動副中,固定在第三轉動副下端的鉸接套可移動地定位在第三連桿上(第三連桿作為該鉸接套的滑桿);兩個分支機構的所有移動副的第三連桿軸線28-1相交于O點(O點表示手術時人體上的切口位置,即固定點),手術模塊轉動軸線通過O點。

本實用新型的工作原理如圖3所示,人體的切口位置7放有穿刺套管6(英文Trocar),手術工具穿過穿刺套管后伸入人體內;該手術工具在兩個分支機構驅動下進行運動(運動方向如圖3中箭頭所示),包括以切口位置作為原點(即前述的固定點)的擺動以及沿著手術工具軸線方向的伸縮運動,同時手術工具還可在電機驅動下旋轉。

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