一种单孔径手动直驱手术机器人系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种单孔径手动直驱手术机器人系统，其包括固定台和至少一个安装在固定台上的手术机械臂；所述手术机械臂包括执行臂和操作臂；所述执行臂包括n个执行关节，所述操作臂包括n个操作关节，操作臂的各个操作关节与执行臂的各个执行关节一一对应设置并通过齿轮传动的方式进行传动配合，以实现操作臂对执行臂的运动控制。本实用新型专利技术使用时使用者可以手动对操作臂进行操作而使得操作臂同步驱动执行臂相应进行动作，实现了手动直接仿形操作，成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种单孔径手动直驱手术机器人系统
本技术涉及手术机器人领域，特别是指一种低成本的单孔径手动直驱手术机器人系统。
技术介绍
目前，手术机器人辅助微创外科手术逐渐成为了微创外科手术的发展趋势，目前手术机器人上用于操作手术器械的手术机械臂均采用绳驱方式，如美国的达芬奇手术机器人，为保持手术机械臂关节间的位置固定，驱动绳需要持续保持张紧状态，这一驱动方式难以实现手术机械臂的进一步小型化，而且绳驱式的手术机械臂的自由度低、精度低，另外现有的手术机器人是医生通过操作台的人机互交装置将操作信息反馈给处理器，处理器控制手术机械臂的各电机运动而驱动各驱动绳运动，进而控制手术机械臂的动作，导致设备成本极高，且手术准备时间过长，运营维护成本高昂。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种低成本的手术机器人。为了达成上述目的，本技术的解决方案是：一种单孔径手动直驱手术机器人系统，其包括固定台和至少一个安装在固定台上的手术机械臂；所述手术机械臂包括执行臂和操作臂；所述执行臂包括n个执行关节，n为大于等于2的整数，其中第i个执行关节的首端配合有n-i+1个依次同轴叠放在一起的i级驱动执行齿轮，第i个执行关节的末端配合有n-i+1个依次同轴叠放在一起的i级传动执行齿轮，第i个执行关节末端的第一个i级传动执行齿轮至第n-i+1个的i级传动执行齿轮与第i个执行关节首端的第一个i级驱动执行齿轮至第n-i+1个i级驱动执行齿轮分别一一对应同轴连接，i为1至n-1的整数；第n个执行关节的首端配合有一个n级驱动执行齿轮，第n个执行关节中可转动配合有一与第n个执行关节首端的n级驱动执行齿轮同轴连接的执行转动杆，执行转动杆用于连接手术器械；第i个执行关节的末端通过第i连接轴与第i+1个执行关节的首端铰接，其中当n大于等于3时，第i连接轴与第i+1连接轴相互垂直；第i连接轴上套置有n-i+1个i级传递执行齿轮；在i为1至n-2的整数时，第一个i级传递执行齿轮至第n-i+1个i级传递执行齿轮与第i个执行关节末端的第一个i级传动执行齿轮至第n-i+1个i级传动执行齿轮分别一一对应垂直啮合，且第二个i级传递执行齿轮至第n-i+1个i级传递执行齿轮与第i+1个执行关节首端的第一个i+1级驱动执行齿轮至第n-i个i+1级驱动执行齿轮分别一一对应垂直啮合；第n-1连接轴上的第一个n-1级传递执行齿轮和第二个n-1级传动执行齿轮与第n-1个执行关节末端的第一个n-1级传动执行齿轮和第二个n-1级传动执行齿轮分别一一对应垂直啮合，第n-1连接轴上的第二个n-1级传递执行齿轮与第n个执行关节首端的n级驱动执行齿轮垂直啮合；所述操作臂包括n个操作关节，操作臂的操作关节与执行臂的执行关节的数量相同，其中第i个操作关节的首端配合有n-i+1个依次同轴叠放在一起的i级驱动操作齿轮，第i个操作关节的末端配合有n-i+1个依次同轴叠放在一起的i级传动操作齿轮，第i个操作关节末端的第一个i级传动操作齿轮至第n-i+1个的i级传动操作齿轮与第i个操作关节首端的第一个i级驱动操作齿轮至第n-i+1个i级驱动操作齿轮分别一一对应同轴连接；第n个操作关节的首端配合有一个n级驱动操作齿轮，第n个操作关节中可转动配合有一与第n个操作关节首端的n级驱动操作齿轮同轴连接的操作转动杆；第i个操作关节的末端通过第i铰接轴与第i+1个操作关节的首端铰接，其中当n大于等于3时，第i铰接轴与第i+1铰接轴相互垂直；第i铰接轴上套置有n-i+1个i级传递操作齿轮；在i为1至n-2的整数时，第一个i级传递操作齿轮至第n-i+1个i级传递操作齿轮与第i个操作关节末端的第一个i级传动操作齿轮至第n-i+1个i级传动操作齿轮分别一一对应垂直啮合，且第二个i级传递操作齿轮至第n-i+1个i级传递操作齿轮与第i+1个操作关节首端的第一个i+1级驱动操作齿轮至第n-i个i+1级驱动操作齿轮分别一一对应垂直啮合；第n-1铰接轴上的第一个n-1级传递操作齿轮和第二个n-1级传动操作齿轮与第n-1个操作关节末端的第一个n-1级传动操作齿轮和第二个n-1级传动操作齿轮分别一一对应垂直啮合，第n-1铰接轴上的第二个n-1级传递操作齿轮与第n个操作关节首端的n级驱动操作齿轮垂直啮合；第一个操作关节首端的第一个一级驱动操作齿轮至第n个一级驱动操作齿轮与第一个执行关节首端的第一个一级驱动执行齿轮至第n个一级驱动执行齿轮分别一一对应同步传动连接。第一个i级传动执行齿轮至第n-i+1个i级传动执行齿轮的直径依次递减，各个i级传动执行齿轮的齿牙分别设置在各个i级传动执行齿轮的外周面上；第一个i级传递执行齿轮至第n-i+1个i级传递执行齿轮依次同轴叠放在一起并且直径依次递减，各个i级传递执行齿轮的齿牙分别设置在各个i级传递执行齿轮的外周面上；在i为1至n-2的整数时，第一个i+1级驱动执行齿轮至第n-i个i+1级驱动执行齿轮的直径依次递减，且各个i+1级驱动执行齿轮的齿牙分别设置在各个i+1级驱动执行齿轮的外周面上；n级驱动执行齿轮的齿牙设置在n级驱动执行齿轮的外周面上。第一个i级传动操作齿轮至第n-i+1个i级传动操作齿轮的直径依次递减，各个i级传动操作齿轮的齿牙分别设置在各个i级传动操作齿轮的外周面上；第一个i级传递操作齿轮至第n-i+1个i级传递操作齿轮依次同轴叠放在一起并且直径依次递减，各个i级传递操作齿轮的齿牙分别设置在各个i级传递操作齿轮的外周面上；在i为1至n-2的整数时，第一个i+1级驱动操作齿轮至第n-i个i+1级驱动操作齿轮的直径依次递减，且各个i+1级驱动操作齿轮的齿牙分别设置在各个i+1级驱动操作齿轮的外周面上；n级驱动操作齿轮的齿牙设置在n级驱动操作齿轮的外周面上。各个i级传动执行齿轮的齿牙i级传动执行齿轮的外周面上；第一个i级传递执行齿轮至第n-i+1个i级传递执行齿轮自外向内依次穿套在一起，各个i级传递执行齿轮的齿牙分别设置在各个i级传递执行齿轮同一侧的端面上；在i为1至n-2的整数时，各个i+1级驱动执行齿轮的齿牙分别设置在各个i+1级驱动执行齿轮的外周面上；n级驱动执行齿轮的齿牙设置在n级驱动执行齿轮的外周面上。各个i级传动操作齿轮的齿牙分别设置在各个i级传动操作齿轮的外周面上；第一个i级传递操作齿轮至第n-i+1个i级传递操作齿轮自外向内依次穿套在一起，各个i级传递操作齿轮的齿牙分别设置在各个i级传递操作齿轮同一侧的端面上；在i为1至n-2的整数时，各个i+1级驱动操作齿轮的齿牙分别设置在各个i+1级驱动操作齿轮的外周面上；n级驱动操作齿轮的齿牙设置在n级驱动操作齿轮的外周面上。所述手术机械臂的执行臂和操作臂通过连接臂相连；其中连接臂两端分别与执行臂第一个执行关节的首端和操作臂第一个操作关节的首端垂直相连；所述连接臂的两端均配合有n个依次同轴叠放在一起的连接齿轮，连接臂一端的第一个连接齿轮至第n个连接齿轮与连接臂另一端的第一个连接齿轮至第n个连接齿轮分别一一对应同轴连接；连接臂一端的第一个连接齿轮至第n个连接齿轮与第一个执行关节首端的第一个一级驱动执行齿轮至第n个一级本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单孔径手动直驱手术机器人系统，其特征在于：包括固定台和至少一个安装在固定台上的手术机械臂；/n所述手术机械臂包括执行臂和操作臂；所述执行臂包括n个执行关节，n为大于等于2的整数，其中第i个执行关节的首端配合有n-i+1个依次同轴叠放在一起的i级驱动执行齿轮，第i个执行关节的末端配合有n-i+1个依次同轴叠放在一起的i级传动执行齿轮，第i个执行关节末端的第一个i级传动执行齿轮至第n-i+1个的i级传动执行齿轮与第i个执行关节首端的第一个i级驱动执行齿轮至第n-i+1个i级驱动执行齿轮分别一一对应同轴连接，i为1至n-1的整数；第n个执行关节的首端配合有一个n级驱动执行齿轮，第n个执行关节中可转动配合有一与第n个执行关节首端的n级驱动执行齿轮同轴连接的执行转动杆，执行转动杆用于连接手术器械；第i个执行关节的末端通过第i连接轴与第i+1个执行关节的首端铰接，其中当n大于等于3时，第i连接轴与第i+1连接轴相互垂直；第i连接轴上套置有n-i+1个i级传递执行齿轮；在i为1至n-2的整数时，第一个i级传递执行齿轮至第n-i+1个i级传递执行齿轮与第i个执行关节末端的第一个i级传动执行齿轮至第n-i+1个i级传动执行齿轮分别一一对应垂直啮合，且第二个i级传递执行齿轮至第n-i+1个i级传递执行齿轮与第i+1个执行关节首端的第一个i+1级驱动执行齿轮至第n-i个i+1级驱动执行齿轮分别一一对应垂直啮合；第n-1连接轴上的第一个n-1级传递执行齿轮和第二个n-1级传动执行齿轮与第n-1个执行关节末端的第一个n-1级传动执行齿轮和第二个n-1级传动执行齿轮分别一一对应垂直啮合，第n-1连接轴上的第二个n-1级传递执行齿轮与第n个执行关节首端的n级驱动执行齿轮垂直啮合；/n所述操作臂包括n个操作关节，操作臂的操作关节与执行臂的执行关节的数量相同，其中第i个操作关节的首端配合有n-i+1个依次同轴叠放在一起的i级驱动操作齿轮，第i个操作关节的末端配合有n-i+1个依次同轴叠放在一起的i级传动操作齿轮，第i个操作关节末端的第一个i级传动操作齿轮至第n-i+1个的i级传动操作齿轮与第i个操作关节首端的第一个i级驱动操作齿轮至第n-i+1个i级驱动操作齿轮分别一一对应同轴连接；第n个操作关节的首端配合有一个n级驱动操作齿轮，第n个操作关节中可转动配合有一与第n个操作关节首端的n级驱动操作齿轮同轴连接的操作转动杆；第i个操作关节的末端通过第i铰接轴与第i+1个操作关节的首端铰接，其中当n大于等于3时，第i铰接轴与第i+1铰接轴相互垂直；第i铰接轴上套置有n-i+1个i级传递操作齿轮；在i为1至n-2的整数时，第一个i级传递操作齿轮至第n-i+1个i级传递操作齿轮与第i个操作关节末端的第一个i级传动操作齿轮至第n-i+1个i级传动操作齿轮分别一一对应垂直啮合，且第二个i级传递操作齿轮至第n-i+1个i级传递操作齿轮与第i+1个操作关节首端的第一个i+1级驱动操作齿轮至第n-i个i+1级驱动操作齿轮分别一一对应垂直啮合；第n-1铰接轴上的第一个n-1级传递操作齿轮和第二个n-1级传动操作齿轮与第n-1个操作关节末端的第一个n-1级传动操作齿轮和第二个n-1级传动操作齿轮分别一一对应垂直啮合，第n-1铰接轴上的第二个n-1级传递操作齿轮与第n个操作关节首端的n级驱动操作齿轮垂直啮合；/n第一个操作关节首端的第一个一级驱动操作齿轮至第n个一级驱动操作齿轮与第一个执行关节首端的第一个一级驱动执行齿轮至第n个一级驱动执行齿轮分别一一对应同步传动连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种单孔径手动直驱手术机器人系统，其特征在于：包括固定台和至少一个安装在固定台上的手术机械臂；
所述手术机械臂包括执行臂和操作臂；所述执行臂包括n个执行关节，n为大于等于2的整数，其中第i个执行关节的首端配合有n-i+1个依次同轴叠放在一起的i级驱动执行齿轮，第i个执行关节的末端配合有n-i+1个依次同轴叠放在一起的i级传动执行齿轮，第i个执行关节末端的第一个i级传动执行齿轮至第n-i+1个的i级传动执行齿轮与第i个执行关节首端的第一个i级驱动执行齿轮至第n-i+1个i级驱动执行齿轮分别一一对应同轴连接，i为1至n-1的整数；第n个执行关节的首端配合有一个n级驱动执行齿轮，第n个执行关节中可转动配合有一与第n个执行关节首端的n级驱动执行齿轮同轴连接的执行转动杆，执行转动杆用于连接手术器械；第i个执行关节的末端通过第i连接轴与第i+1个执行关节的首端铰接，其中当n大于等于3时，第i连接轴与第i+1连接轴相互垂直；第i连接轴上套置有n-i+1个i级传递执行齿轮；在i为1至n-2的整数时，第一个i级传递执行齿轮至第n-i+1个i级传递执行齿轮与第i个执行关节末端的第一个i级传动执行齿轮至第n-i+1个i级传动执行齿轮分别一一对应垂直啮合，且第二个i级传递执行齿轮至第n-i+1个i级传递执行齿轮与第i+1个执行关节首端的第一个i+1级驱动执行齿轮至第n-i个i+1级驱动执行齿轮分别一一对应垂直啮合；第n-1连接轴上的第一个n-1级传递执行齿轮和第二个n-1级传动执行齿轮与第n-1个执行关节末端的第一个n-1级传动执行齿轮和第二个n-1级传动执行齿轮分别一一对应垂直啮合，第n-1连接轴上的第二个n-1级传递执行齿轮与第n个执行关节首端的n级驱动执行齿轮垂直啮合；
所述操作臂包括n个操作关节，操作臂的操作关节与执行臂的执行关节的数量相同，其中第i个操作关节的首端配合有n-i+1个依次同轴叠放在一起的i级驱动操作齿轮，第i个操作关节的末端配合有n-i+1个依次同轴叠放在一起的i级传动操作齿轮，第i个操作关节末端的第一个i级传动操作齿轮至第n-i+1个的i级传动操作齿轮与第i个操作关节首端的第一个i级驱动操作齿轮至第n-i+1个i级驱动操作齿轮分别一一对应同轴连接；第n个操作关节的首端配合有一个n级驱动操作齿轮，第n个操作关节中可转动配合有一与第n个操作关节首端的n级驱动操作齿轮同轴连接的操作转动杆；第i个操作关节的末端通过第i铰接轴与第i+1个操作关节的首端铰接，其中当n大于等于3时，第i铰接轴与第i+1铰接轴相互垂直；第i铰接轴上套置有n-i+1个i级传递操作齿轮；在i为1至n-2的整数时，第一个i级传递操作齿轮至第n-i+1个i级传递操作齿轮与第i个操作关节末端的第一个i级传动操作齿轮至第n-i+1个i级传动操作齿轮分别一一对应垂直啮合，且第二个i级传递操作齿轮至第n-i+1个i级传递操作齿轮与第i+1个操作关节首端的第一个i+1级驱动操作齿轮至第n-i个i+1级驱动操作齿轮分别一一对应垂直啮合；第n-1铰接轴上的第一个n-1级传递操作齿轮和第二个n-1级传动操作齿轮与第n-1个操作关节末端的第一个n-1级传动操作齿轮和第二个n-1级传动操作齿轮分别一一对应垂直啮合，第n-1铰接轴上的第二个n-1级传递操作齿轮与第n个操作关节首端的n级驱动操作齿轮垂直啮合；
第一个操作关节首端的第一个一级驱动操作齿轮至第n个一级驱动操作齿轮与第一个执行关节首端的第一个一级驱动执行齿轮至第n个一级驱动执行齿轮分别一一对应同步传动连接。


2.如权利要求1所述的一种单孔径手动直驱手术机器人系统，其特征在于：第一个i级传动执行齿轮至第n-i+1个i级传动执行齿轮的直径依次递减，各个i级传动执行齿轮的齿牙分别设置在各个i级传动执行齿轮的外周面上；第一个i级传递执行齿轮至第n-i+1个i级传递执行齿轮依次同轴叠放在一起并且直径依次递减，各个i级传递执行齿轮的齿牙分别设置在各个i级传递执行齿轮的外周面上；在i为1至n-2的整数时，第一个i+1级驱动执行齿轮至第n-i个i+1级驱动执行齿轮的直径依次递减，且各个i+1级驱动执行齿轮的齿牙分别设置在各个i+1级驱动执行齿轮的外周面上；n级驱动执行齿轮的齿牙设置在n级驱动执行齿轮的外周面上。


3.如权利要求1所述的一种单孔径手动直驱手术机器人系统，其特征在于：第一个i级传动操作齿轮至第n-i+1个i级传动操作齿轮的直径依次递减，各个i级传动操作齿轮的齿牙分别设置在各个i级传动操作齿轮的外周面上；第一个i级传递操作齿轮至第n-i+1个i级传递操作齿轮依次同轴叠放在一起并且直径依次递减，各个i级传递操作齿轮的齿牙分别设置在各个i级传递操作齿轮的外周面上；在i为1至n-2的整数时，第一个i+1级驱动操作齿轮至第n-i个i+1级驱动操作齿轮的直径依次递减，且各个i+1级驱动操作齿轮的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾林旺，
申请(专利权)人：曾林旺，
类型：新型
国别省市：福建;35