骨科手术辅助机器人末端工具的快换装置及快换方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种骨科手术辅助机器人手术工具的快换装置及快换方法，通过一锁紧销和一夹杆机构进行快速拆装，锁紧销设有相背的两锁紧凹槽，夹杆机构包括两夹杆，两夹杆形成两个杠杆结构，两夹杆的两施力端位置相对并且分别受弹力作用，两夹杆的两作用端位置相对并且卡在所述两锁紧凹槽内，操作两夹杆的两施力端，两夹杆的两施力端分别克服弹力作用，使两夹杆的两作用端之间的距离大于锁紧销的直径，使锁紧销伸入两夹杆的两作用端之间，当释放两夹杆的两施力端，两夹杆的两施力端分别受弹力作用，使两夹杆的两作用端夹紧在两锁紧凹槽中。本发明专利技术能够快速拆装机器人末端和手术工具，从而提高骨科手术机器人在手术室的适应性和可接受性。

Quick change device and method for terminal tool of auxiliary operation robot in Department of orthopedics

The invention discloses a department of orthopedics operation assisted robotic surgery tools quick change device and quick change method, through a locking pin and a clamping rod mechanism for quick disassembly, locking pins arranged opposite two locking grooves, clamping mechanism comprises two clamping rods, two clamping rods form two lever mechanism two, force two of the clamping rod end position and relative respectively by elastic force, two two position relative to the clamping rod end and the card in the two locking grooves, two operating force of the clamping rod end two, two force two clamping rod ends overcome elastic force between the two effects, the two end of the clamping rod is greater than the distance between the locking pin diameter between the locking pin into the two two clamping rod end, when the release of the two force two clamp rod end, two force two clamping rod end respectively by elastic force, so that the two end of the clamping rod two clamping lock in two tight groove. The invention can rapidly disassemble the end of the robot and the surgical tool, so as to improve the adaptability and acceptability of the Department of orthopedics operation robot in the operation room.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗设备领域，具体涉及一种骨科手术辅助机器人末端工具的快换装置及快换方法。
技术介绍
骨科手术机器人是医疗领域最早开展研究和应用的手术机器人之一，也是国内外研究较多的手术机器人，目前已有ROBODOC、ACROBOT、MAKO、RIO、Renaissance等机器人已获得美国食品药品管理局(FDA)临床许可。在骨科手术过程中，会需要根据手术需要经常更换机器人末端手术工具。为此，在骨科手术机器人设计时，一把都把机器人末端连接处设计成工业常见的法兰结构，以便进行手术工具的更换。这种靠多个螺钉固定式的接头因消耗医生无效作业时间在手术室是很难被接受的。特别是考虑消毒灭菌等问题，机器人在手术过程中都被包裹一层消毒幕帘，这对手术过程中需要根据手术需要经常更换机器人末端手术工具的骨科手术来说，临床可接受性就是一大挑战，也会限制了骨科手术机器人在临床的推广。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的专利技术目的在于提供一种骨科手术辅助机器人手术工具的快换装置，能够快速拆装安装于机器人末端的手术工具，从而提高骨科手术机器人在手术室的适应性和可接受性。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下的技术方案：一种骨科手术辅助机器人末端工具的快换装置，用于快速拆装安装于机器人末端的手术工具，所述快换装置包括锁紧组件，所述锁紧组件包括锁紧销和夹杆机构，所述锁紧销和所述夹杆机构中，其中一个与所述机器人末端相对固定，另一个与所述手术工具相对固定，所述锁紧销设有相背的两锁紧凹槽，所述夹杆机构包括两夹杆，所述两夹杆可转动的共同连接在一支轴上或分别连接在两支轴上以形成两个杠杆结构，所述两夹杆的两施力端位置相对，所述两夹杆的两作用端位置相对，所述两夹杆的两施力端共同连接在一弹性部件上或分别连接在两弹性部件上，所述两夹杆的两施力端克服所述弹性部件的弹力作用，以使所述两夹杆的两作用端之间的距离大于所述锁紧销的直径，所述两夹杆的两施力端承受所述弹性部件的弹力作用，以使所述两夹杆的两作用端夹紧在所述两锁紧凹槽中。进一步的，所述夹杆机构还包括解锁按钮，所述解锁按钮可滑动的连接在一轴套中并且相对所述弹性部件设置在所述夹杆的另一侧，所述解锁按钮的一端与所述夹杆的施力端连接，所述解锁按钮的另一端构成按压端。进一步的，所述两夹杆的两施力端的相对侧分别设置有两根导向轴，所述弹性部件采用弹簧，所述弹簧的两端分别套设安装在两根所述导向轴。进一步的，所述两锁紧凹槽相互连通形成一环形凹槽。进一步的，所述快换装置还包括定位组件，所述定位组件采用一面两孔定位结构，包括第一定位面和第二定位面，所述第一定位面和所述第二定位面中，其中一个设置在所述机器人末端，另一个设置在所述手术工具，所述第一定位面和所述第二定位面定位连接以限制所述手术工具相对所述机器人末端的3个自由度，所述第一定位面和所述第二定位面通过圆柱销定位连接以限制所述手术工具相对所述机器人末端的2个自由度，所述第一定位面和所述第二定位面还通过圆柱销和削边销相配合以限制所述手术工具相对所述机器人末端的1个自由度。进一步的，所述第一定位面为一底座的自由面，所述底座与所述机器人末端法兰相对固定；所述锁紧销和所述圆柱销集成为一锁紧圆柱销，所述锁紧圆柱销与所述底座相对固定；所述第二定位面为一连接架的自由面，所述连接架与所述手术工具夹具相对固定，所述支轴与所述连接架相对固定。进一步的，所述锁紧圆柱销与所述底座螺纹连接。进一步的，所述连接架与所述手术工具夹具为一体结构，所述手术工具与所述手术工具夹具螺纹连接。本专利技术还提供另一个技术方案：一种骨科手术辅助机器人末端工具的快换方法，用于快速拆装安装在机器人末端的手术工具，所述快换方法包括锁紧工序，所述锁紧工序包括如下步骤：(1)分别提供一锁紧销和一夹杆机构，所述锁紧销和所述夹杆机构中，其中一个与所述机器人末端相对固定，另一个与所述手术工具相对固定，所述锁紧销设有相背的两锁紧凹槽，所述夹杆机构包括两夹杆，所述两夹杆分别可转动的设置以形成两个杠杆结构，所述两夹杆的两施力端位置相对并且分别受弹力作用，所述两夹杆的两作用端夹紧在所述两锁紧凹槽中；(2)操作所述两夹杆的两施力端，所述两夹杆的两施力端分别克服弹力作用，使所述两夹杆的两作用端之间的距离大于所述锁紧销的直径；(3)使所述锁紧销位于所述两夹杆的两作用端之间；(4)释放所述两夹杆的两施力端，所述两夹杆的两施力端分别受弹力作用，使所述两夹杆的两作用端夹紧在所述两锁紧凹槽中。进一步的，所述快换方法还包括定位工序，所述定位工序采用一面两孔的定位方式使所述手术工具定位在所述机器人末端。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：1)本专利技术通过杠杆结构和弹簧作用的结合，杠杆的一端在外力作用下克服弹簧的作用力可实现杠杆的另一端的开合，另一端的开合实现对锁紧销的快速拆装，能够快速拆装机器人末端和手术工具，从而提高骨科手术机器人在手术室的适应性和可接受性；2)本专利技术通过设置解锁按钮，夹杆机构处于常锁状态，通过解锁按钮进行暂时解锁以便拆装；3)本专利技术通过设置导向轴，弹簧与夹杆的连接更加稳固可靠，快换过程更为精确，不易出现误差4)本专利技术通过将锁紧凹槽连通为一个整体的环形的锁紧凹槽，不需要专门定位，夹杆的作用端即可以锁住环形的锁紧凹槽。附图说明图1为本专利技术公开的骨科手术辅助机器人手术工具快换装置的俯视图；图2为图1中A-A截面的主视图；图3为图1中B-B截面的侧视图。其中，10、底座；20、锁紧圆柱销；21、锁紧凹槽；30、连接架；40、手术工具夹具；51、夹杆；52、支轴；53、弹簧；54、按钮；55、导向轴；60、削边销；70、手术工具。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例一参见图1至图3，如其中的图例所示，一种骨科手术辅助机器人末端工具的快换装置，用于快速拆装机器人末端的手术工具，快换装置包括：底座10，底座10的一面与机器人末端法兰(图中未视出)相对固定，底座10的另一面构成第一定位面，该第一定位面设有一个第一定位孔；锁紧圆柱销20，锁紧圆柱销20设置在底座10的第一定位面上，锁紧圆柱销20设有一环形的锁紧凹槽21；连接架30，连接架30的一面与手术工具夹具40相对固定，连接架30的另一面构成第二定位面，该第二定位面设有两个第二定位孔；夹杆机构，所述夹杆机构包括两夹杆51，两夹杆51可转动的共同连接在相对连接架30固定设置的支轴52上以形成两个杠杆结构，两夹杆51的两施力端位置相对，两夹杆51的两作用端位置相对，两夹杆51的两施力端共同连接在相对连接架30固定设置的一弹簧53上，两夹杆51的两施力端克服弹簧的弹力作用，以使两夹杆51的两作用端之间的距离大于锁紧圆柱销20的直径，两夹杆51的两施力端承受弹簧53的弹力作用，以使两夹杆51的两作用端夹紧在锁紧凹槽21的相背位置；削边销60；其中，上述第一定位面和上述第二定位面定位连接，锁紧圆柱销20与其中一个第二定位孔定位连接，第一定位孔和另一个第二定位孔通过削边销60定位连接。以下为采用上述快换工具的骨科手术辅助机器人末端工具的快换方法，用于快速拆装安装在机器人末端的手术工具，快换方法包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种骨科手术辅助机器人末端工具的快换装置，用于快速拆装安装于机器人末端的手术工具，其特征在于，所述快换装置包括锁紧组件，所述锁紧组件包括锁紧销和夹杆机构，所述锁紧销和所述夹杆机构中，其中一个与所述机器人末端相对固定，另一个与所述手术工具相对固定，所述锁紧销设有相背的两锁紧凹槽，所述夹杆机构包括两夹杆，所述两夹杆可转动的共同连接在一支轴上或分别连接在两支轴上以形成两个杠杆结构，所述两夹杆的两施力端位置相对，所述两夹杆的两作用端位置相对，所述两夹杆的两施力端共同连接在一弹性部件上或分别连接在两弹性部件上，所述两夹杆的两施力端克服所述弹性部件的弹力作用，以使所述两夹杆的两作用端之间的距离大于所述锁紧销的直径，所述两夹杆的两施力端承受所述弹性部件的弹力作用，以使所述两夹杆的两作用端夹紧在所述两锁紧凹槽中。

【技术特征摘要】
1.一种骨科手术辅助机器人末端工具的快换装置，用于快速拆装安装于机器人末端的手术工具，其特征在于，所述快换装置包括锁紧组件，所述锁紧组件包括锁紧销和夹杆机构，所述锁紧销和所述夹杆机构中，其中一个与所述机器人末端相对固定，另一个与所述手术工具相对固定，所述锁紧销设有相背的两锁紧凹槽，所述夹杆机构包括两夹杆，所述两夹杆可转动的共同连接在一支轴上或分别连接在两支轴上以形成两个杠杆结构，所述两夹杆的两施力端位置相对，所述两夹杆的两作用端位置相对，所述两夹杆的两施力端共同连接在一弹性部件上或分别连接在两弹性部件上，所述两夹杆的两施力端克服所述弹性部件的弹力作用，以使所述两夹杆的两作用端之间的距离大于所述锁紧销的直径，所述两夹杆的两施力端承受所述弹性部件的弹力作用，以使所述两夹杆的两作用端夹紧在所述两锁紧凹槽中。2.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述夹杆机构还包括解锁按钮，所述解锁按钮可滑动的连接在一轴套中并且相对所述弹性部件设置在所述夹杆的另一侧，所述解锁按钮的一端与所述夹杆的施力端连接，所述解锁按钮的另一端构成按压端。3.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述两夹杆的两施力端的相对侧分别设置有两根导向轴，所述弹性部件采用弹簧，所述弹簧的两端分别套设安装在两根所述导向轴。4.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述两锁紧凹槽相互连通形成一环形凹槽。5.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述快换装置还包括定位组件，所述定位组件采用一面两孔定位结构，包括第一定位面和第二定位面，所述第一定位面和所述第二定位面中，其中一个设置在所述机器人末端，另一个设置在所述手术工具，所述第一定位面和所述第二定位面定位连接以限制所述手术工具相对所述机器人末端的3个自由度，所述第一定位面和所述第二定位面通过圆柱销定位连接以限制所...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡绍龙，周瑞，房银芳，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32