具有齿轮驱动的端部执行器组件的机器人臂系统技术方案

示例实施方案一般地涉及机器人臂组件。所述机器人臂组件可以包括臂段和端部执行器组件。臂段可以包括细长本体、第一电机和第二电机。端部执行器组件可以可固定到臂段。端部执行器组件可以包括器械组件、第一齿轮组件和第二齿轮组件。器械组件可以包括器械和器械齿轮。第一齿轮组件可以包括第一一级齿轮和突出部分。突出部分可以可配置为驱动器械组件。第二齿轮组件可以包括第二一级齿轮，第二一级齿轮可配置为驱动器械齿轮。

Robot Arm System with Gear Driven End Actuator Components

【技术实现步骤摘要】
具有齿轮驱动的端部执行器组件的机器人臂系统
本公开一般地涉及用于执行动作的机器人系统、装置和方法，并且更具体地，涉及用于执行外科动作的外科机器人系统、装置和方法，所述外科动作包括，但不限于，微创外科(MIS)手术、经自然腔道内窥镜外科(NOTES)手术等。所述机器人系统、装置和系统的示例实施方案可以被用在范围广泛的应用、工业和/或领域中。
技术介绍
通常，在患者的体腔(诸如腹腔)中执行的外科手术需要对患者开一个或更多个大的进入切口以便使外科团队执行外科动作。随着医学科学和技术的发展，这样的常规的外科手术已经很大程度上被微创外科(MIS)(以及在适用的情况下，经自然腔道内窥镜外科手术(NOTES))手术取代。关于计算机辅助和/或机器人外科技术的最近的发展已经对MIS和NOTES领域中的发展做出了贡献，包括将外科医生的期望的外科动作转化为外科器械在患者的体腔内部的精确移动的能力。
技术实现思路
尽管最近现代医学科学和技术有所发展，但是在本公开中认识到，在现代外科技术和方法中遇到一个或更多个问题。例如，典型的MIS手术需要给患者开多个切口，以便允许摄像头(camera)和各种其他的腹腔镜器械经由这些切口进入以插入到患者的体腔中。作为另一示例，外科机器人系统常常面临着在患者的腔体内同时提供左外科机器人臂和右外科机器人臂的困难，左外科机器人臂和右外科机器人臂每个都具有主器械(诸如附连到外科机器人臂的端部的切割或抓握器械)和一个或更多个辅助器械(诸如抓握器、牵开器、抽吸/冲洗、和/或图像捕捉装置)。在本公开中还认识到，外科机器人系统面临着为器械(诸如附连到外科机器人臂的端部的切割或抓握器械)提供进入到患者的腹腔的全部的或者甚至大多数的部分、区域和/或象限的进入通道的困难。也就是说，在外科机器人臂被插入到患者的腹腔中并且准备好执行外科动作之后，附连到外科机器人臂的端部的器械通常限于仅进入患者的腹腔的某些部分、区域和象限。在又一示例中，已知的外科机器人系统通常对于患者的每一进入通道或开口(诸如切口或自然腔道)仅提供一个到两个之间的外科机器人臂。就这一点而言，将摄像头和各种腹腔镜器械插入到患者的腹腔中将需要一个或更多个附加的切口。本示例实施方案一般地涉及和/或包括用于解决常规问题(包括上述那些问题)的系统、子系统、处理、装置、逻辑和方法。在示例性实施方案中，公开了一种机器人臂组件。所述机器人臂组件可以包括臂段和端部执行器组件。臂段可以包括具有近端和远端的细长本体。臂段的细长本体可以形成臂段中心轴线。臂段可以进一步包括第一电机和第二电机，第一电机具有第一驱动部分，第二电机具有第二驱动部分。端部执行器组件可以可配置为可固定到臂段的远端。端部执行器组件可以包括器械组件、第一齿轮组件和第二齿轮组件。器械组件可以包括器械和器械齿轮。器械可以包括具有近端和远端的细长本体。器械的细长本体可以形成器械中心轴线。器械的远端可以用于执行动作(例如，外科动作)。器械的近端可以包括第一节段和与第一节段分开的第二节段。第一节段和器械齿轮可以被以如下这样的方式相对于彼此牢固地固定：当第一节段或器械齿轮中的一个被驱动在相对于穿过器械齿轮形成的第一中心轴线的第一方向上旋转时，器械的远端和第一节段或器械齿轮中的另一个可以被驱动在相对于第一中心轴线的第一方向上旋转。第一中心轴线可以与器械中心轴线正交。第一齿轮组件可以可配置为被第一电机的第一驱动部分驱动。第一齿轮组件可以包括第一一级齿轮和突出部分。第一一级齿轮可以具有穿过第一一级齿轮形成的第二中心轴线。第二中心轴线可以与第一中心轴线、器械中心轴线和臂段中心轴线相交。第二中心轴线和第一中心轴线可以始终彼此正交，并且第二中心轴线和臂段中心轴线可以始终彼此正交。突出部分可以可配置为被固定到第一一级齿轮的表面。突出部分可以包括沿着第一中心轴线形成的突出部分开口。突出部分开口可以被相对于器械组件固定地定位以使得突出部分开口的中心轴线与第一中心轴线对齐。突出部分和器械组件可以被以如下这样的方式共同地配置：器械的近端的第二节段被提供在突出部分开口中，并且可在突出部分开口内旋转。当器械齿轮被驱动在相对于第一中心轴线的第一方向上旋转时，突出部分开口和器械的近端的第二节段可以被共同地配置以允许器械的近端的被提供在突出部分开口中的第二节段在相对于第一中心轴线的第一方向上旋转。第二齿轮组件可以可配置为被第二电机的第二驱动部分驱动。第二齿轮组件可以包括第二一级齿轮。第二一级齿轮可以被以其中心轴线与所述第二中心轴线对齐的这样的方式定位。第二一级齿轮可以可配置为驱动器械齿轮旋转。当第二一级齿轮被第二电机的第二驱动部分驱动在相对于第二中心轴线的第二方向上旋转并且第一一级齿轮不被第一电机的第一驱动部分驱动旋转时，第二一级齿轮可以被配置为驱动器械齿轮在相对于第一中心轴线的第一方向上旋转。当第二一级齿轮不被第二电机的第二驱动部分驱动旋转并且第一一级齿轮被第一电机的第一驱动部分驱动在相对于第二中心轴线的第三方向上旋转时，第一一级齿轮可以被配置为驱动器械齿轮在相对于第一中心轴线的第一方向上旋转，第三方向与第二方向是相反的。当第一一级齿轮和第二一级齿轮这二者分别被第一驱动部分和第二驱动部分驱动以相同的转速在相对于第二中心轴线的相同的第二方向上旋转时，第一一级齿轮和第二一级齿轮可以被配置为阻止器械齿轮相对于第一中心轴线旋转。在另一示例性实施方案中，公开了一种机器人臂组件。所述机器人臂组件可以包括端部执行器组件。端部执行器组件可以包括器械组件、第一齿轮组件和第二齿轮组件。器械组件可以包括器械、器械齿轮以及在器械和器械齿轮之间的器械组件本体。器械可以包括具有近端和远端的细长本体。器械的细长本体可以形成器械中心轴线。器械的远端可以用于执行动作(例如，外科动作)。器械、器械齿轮和器械组件本体可以被以如下这样的方式相对于彼此牢固地固定：器械齿轮在相对于穿过器械齿轮形成的第一中心轴线的第一方向上的旋转驱动器械的远端在相对于第一中心轴线的第一方向上对应地旋转。第一中心轴线和器械中心轴线可以总是彼此正交。第一齿轮组件可以包括第一一级齿轮。第一齿轮组件可以具有突出部分和穿过第一一级齿轮形成的第二中心轴线。突出部分可以包括突出部分开口，所述突出部分开口被以突出部分开口的中心轴线与第一中心轴线对齐的这样的方式相对于器械组件固定地定位。突出部分和器械组件可以被以如下这样的方式共同地配置：器械组件本体的一部分被提供在突出部分开口中，可相对于第一中心轴线旋转，并且可在突出部分开口内旋转。第二中心轴线可以与器械中心轴线的第一中心轴线相交。第二中心轴线和第一中心轴线可以始终彼此正交。第二齿轮组件可以包括第二一级齿轮。第二一级齿轮可以被以其中心轴线与第二中心轴线对齐的这样的方式定位。第二一级齿轮可以被配置为与器械齿轮互锁以便当第二一级齿轮旋转时驱动器械齿轮旋转。在另一示例性实施方案中，公开了一种机器人臂组件。所述机器人臂组件可以包括臂段和端部执行器组件。臂段可以包括具有近端和远端的细长本体、第一电机、第二电机和第三电机，第一电机具有第一驱动部分，第二电机具有第二驱动部分，第三电机具有第三驱动部分。臂段的细长本体可以形成臂段中心轴线。端部执行器组件可以可固定到臂段的远端。端部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人臂组件，所述机器人臂组件包括：臂段，所述臂段具有：具有近端和远端的细长本体，所述臂段的所述细长本体形成臂段中心轴线；第一电机，所述第一电机具有第一驱动部分；以及第二电机，所述第二电机具有第二驱动部分；以及端部执行器组件，所述端部执行器组件可固定到所述臂段的所述远端，所述端部执行器组件具有：具有器械和器械齿轮的器械组件，所述器械包括具有近端和远端的细长本体，所述器械的所述细长本体形成器械中心轴线，所述器械的所述远端用于执行动作，所述器械的所述近端具有第一节段和与所述第一节段分开的第二节段，其中所述第一节段和所述器械齿轮被以如下这样的方式相对于彼此牢固地固定：当所述第一节段或所述器械齿轮中的一个被驱动在相对于穿过所述器械齿轮形成的第一中心轴线的第一方向上旋转时，所述器械的所述远端和所述第一节段或所述器械齿轮中的另一个被驱动在相对于所述第一中心轴线的所述第一方向上旋转，其中所述第一中心轴线与所述器械中心轴线是正交的；第一齿轮组件，所述第一齿轮组件可配置为被所述第一电机的所述第一驱动部分驱动，所述第一齿轮组件具有：第一一级齿轮，所述第一一级齿轮具有穿过所述第一一级齿轮形成的第二中心轴线，其中所述第二中心轴线与所述第一中心轴线、所述器械中心轴线和所述臂段中心轴线相交，其中所述第二中心轴线和所述第一中心轴线总是彼此正交的，并且其中所述第二中心轴线和所述臂段中心轴线总是彼此正交的；以及被固定到所述第一一级齿轮的表面的突出部分，所述突出部分具有沿着所述第一中心轴线形成的突出部分开口，所述突出部分和所述器械组件被以如下这样的方式共同地配置：所述器械的所述近端的所述第二节段被提供在所述突出部分开口中，并且可在所述突出部分开口内旋转；其中，当所述器械齿轮被驱动在相对于所述第一中心轴线的所述第一方向上旋转时，所述突出部分开口和所述器械的所述近端的所述第二节段被共同地配置以允许所述器械的所述近端的被提供在所述突出部分开口中的所述第二节段在相对于所述第一中心轴线的所述第一方向上旋转；以及第二齿轮组件，所述第二齿轮组件可配置为被所述第二电机的所述第二驱动部分驱动，所述第二齿轮组件具有：第二一级齿轮，所述第二一级齿轮被以其中心轴线与所述第二中心轴线对齐的这样的方式定位，所述第二一级齿轮可配置为驱动所述器械齿轮旋转；其中，当所述第二一级齿轮被所述第二电机的所述第二驱动部分驱动在相对于所述第二中心轴线的第二方向上旋转并且所述第一一级齿轮不被所述第一电机的所述第一驱动部分驱动旋转时，所述第二一级齿轮被配置为驱动所述器械齿轮在相对于所述第一中心轴线的所述第一方向上旋转；其中，当所述第二一级齿轮不被所述第二电机的所述第二驱动部分驱动旋转并且所述第一一级齿轮被所述第一电机的所述第一驱动部分驱动在相对于所述第二中心轴线的第三方向上旋转时，所述第一一级齿轮被配置为驱动所述器械齿轮在相对于所述第一中心轴线的所述第一方向上旋转，所述第三方向与所述第二方向是相反的；其中，当所述第一一级齿轮和所述第二一级齿轮这二者分别被所述第一驱动部分和所述第二驱动部分驱动以相同的转速在相对于所述第二中心轴线的相同的第二方向上旋转时，所述第一一级齿轮和所述第二一级齿轮被配置为阻止所述器械齿轮相对于所述第一中心轴线旋转。...

【技术特征摘要】
2018.11.30 CN PCT/CN2018/1185361.一种机器人臂组件，所述机器人臂组件包括：臂段，所述臂段具有：具有近端和远端的细长本体，所述臂段的所述细长本体形成臂段中心轴线；第一电机，所述第一电机具有第一驱动部分；以及第二电机，所述第二电机具有第二驱动部分；以及端部执行器组件，所述端部执行器组件可固定到所述臂段的所述远端，所述端部执行器组件具有：具有器械和器械齿轮的器械组件，所述器械包括具有近端和远端的细长本体，所述器械的所述细长本体形成器械中心轴线，所述器械的所述远端用于执行动作，所述器械的所述近端具有第一节段和与所述第一节段分开的第二节段，其中所述第一节段和所述器械齿轮被以如下这样的方式相对于彼此牢固地固定：当所述第一节段或所述器械齿轮中的一个被驱动在相对于穿过所述器械齿轮形成的第一中心轴线的第一方向上旋转时，所述器械的所述远端和所述第一节段或所述器械齿轮中的另一个被驱动在相对于所述第一中心轴线的所述第一方向上旋转，其中所述第一中心轴线与所述器械中心轴线是正交的；第一齿轮组件，所述第一齿轮组件可配置为被所述第一电机的所述第一驱动部分驱动，所述第一齿轮组件具有：第一一级齿轮，所述第一一级齿轮具有穿过所述第一一级齿轮形成的第二中心轴线，其中所述第二中心轴线与所述第一中心轴线、所述器械中心轴线和所述臂段中心轴线相交，其中所述第二中心轴线和所述第一中心轴线总是彼此正交的，并且其中所述第二中心轴线和所述臂段中心轴线总是彼此正交的；以及被固定到所述第一一级齿轮的表面的突出部分，所述突出部分具有沿着所述第一中心轴线形成的突出部分开口，所述突出部分和所述器械组件被以如下这样的方式共同地配置：所述器械的所述近端的所述第二节段被提供在所述突出部分开口中，并且可在所述突出部分开口内旋转；其中，当所述器械齿轮被驱动在相对于所述第一中心轴线的所述第一方向上旋转时，所述突出部分开口和所述器械的所述近端的所述第二节段被共同地配置以允许所述器械的所述近端的被提供在所述突出部分开口中的所述第二节段在相对于所述第一中心轴线的所述第一方向上旋转；以及第二齿轮组件，所述第二齿轮组件可配置为被所述第二电机的所述第二驱动部分驱动，所述第二齿轮组件具有：第二一级齿轮，所述第二一级齿轮被以其中心轴线与所述第二中心轴线对齐的这样的方式定位，所述第二一级齿轮可配置为驱动所述器械齿轮旋转；其中，当所述第二一级齿轮被所述第二电机的所述第二驱动部分驱动在相对于所述第二中心轴线的第二方向上旋转并且所述第一一级齿轮不被所述第一电机的所述第一驱动部分驱动旋转时，所述第二一级齿轮被配置为驱动所述器械齿轮在相对于所述第一中心轴线的所述第一方向上旋转；其中，当所述第二一级齿轮不被所述第二电机的所述第二驱动部分驱动旋转并且所述第一一级齿轮被所述第一电机的所述第一驱动部分驱动在相对于所述第二中心轴线的第三方向上旋转时，所述第一一级齿轮被配置为驱动所述器械齿轮在相对于所述第一中心轴线的所述第一方向上旋转，所述第三方向与所述第二方向是相反的；其中，当所述第一一级齿轮和所述第二一级齿轮这二者分别被所述第一驱动部分和所述第二驱动部分驱动以相同的转速在相对于所述第二中心轴线的相同的第二方向上旋转时，所述第一一级齿轮和所述第二一级齿轮被配置为阻止所述器械齿轮相对于所述第一中心轴线旋转。2.如权利要求1所述的机器人臂组件，其中，当所述第一一级齿轮被所述第一电机的所述第一驱动部分驱动以第一速率在相对于所述第二中心轴线的所述第二方向上旋转并且所述第二一级齿轮被所述第二电机的所述第二驱动部分驱动以第二速率在相对于所述第二中心轴线的所述第二方向上旋转时，所述第一一级齿轮和所述第二一级齿轮被配置为驱动所述器械齿轮在相对于所述第一中心轴线的所述第一方向上旋转，其中所述第一速率小于所述第二速率。3.如权利要求1所述的机器人臂组件，其中，当所述第一一级齿轮被所述第一电机的所述第一驱动部分驱动以所述第二速率在相对于所述第二中心轴线的所述第二方向上旋转并且所述第二一级齿轮被所述第二电机的所述第二驱动部分驱动以所述第一速率在相对于所述第二中心轴线的所述第二方向上旋转时，所述第一一级齿轮和所述第二一级齿轮被配置为驱动所述器械齿轮在相对于所述第一中心轴线的第四方向上旋转，所述第四方向与所述第一方向是相反的。4.如权利要求1所述的机器人臂组件，其中所述第二齿轮组件进一步包括二级齿轮，所述二级齿轮被固定到所述第二一级齿轮并且与所述第二一级齿轮同轴，并且其中所述第二一级齿轮经由所述二级齿轮驱动所述器械齿轮。5.如权利要求4所述的机器人臂组件，其中所述器械齿轮和所述二级齿轮是锥齿轮，并且其中所述二级齿轮被配置为当所述第二一级齿轮被所述第二电机的所述第二驱动部分驱动时将运动传送到所述器械齿轮。6.如权利要求5所述的机器人臂组件，其中所述二级齿轮和所述器械齿轮为等径伞齿轮配置。7.如权利要求4所述的机器人臂组件，其中所述第一一级齿轮和所述第二一级齿轮具有相同的直径和相同的齿数。8.如权利要求1所述的机器人臂组件，其中所述第一一级齿轮与所述第二一级齿轮是同轴的。9.一种机器人臂组件，所述机器人臂组件包括：端部执行器组件，所述端部执行器组件具有：器械组件，所述器械组件具有器械、器械齿轮以及在所述器械和所述器械齿轮之间的器械组件本体，所述器械包括具有近端和远端的细长本体，所述器械的所述细长本体形成器械中心轴线，所述器械的所述远端用于执行动作，其中所述器械、所述器械齿轮和所述器械组件本体被以如下这样的方式相对于彼此牢固地固定：所述器械齿轮在相对于穿过所述器械齿轮形成的第一中心轴线的第一方向上的旋转驱动所述器械的所述远端在相对于所述第一中心轴线的所述第一方向上对应地旋转，其中所述第一中心轴线和所述器械中心轴线总是彼此正交的；第一齿轮组件，所述第一齿轮组件具有：第一一级齿轮，所述第一齿轮组件具有突出部分和穿过所述第一一级齿轮形成的第二中心轴线，所述突出部分具有突出部分开口，所述突出部分开口被以所述突出部分开口的中心轴线与所述第一中心轴线对齐的这样的方式相对于所述器械组件固定地定位，所述突出部分和所述器械组件被以如下这样的方式共同地配置：所述器械组件本体的一部分被提供在所述突出部分开口中，可相对于所述第一中心轴线旋转，并且可在所述突出部分开口内旋转，其中所述第二中心轴线与所述器械中心轴线的第一中心轴线相交，并且其中所述第二中心轴线和所述第一中心轴线总是彼此正交的；以及第二齿轮组件，所述第二齿轮组件具有：第二一级齿轮，所述第二一级齿轮被以其中心轴线与所述第二中心轴线对齐的这样的方式定位，所述第二一级齿轮被配置为与所述器械齿轮互锁以便当所述第二一级齿轮旋转时驱动所述器械齿轮旋转。10.如权利要求9所述的机器人臂组件，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨重光，张健维，陶骏平，陈伟力，
申请(专利权)人：香港生物医学工程有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港,81