主操作手及手术机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种主操作手，包括手臂组件、手腕组件和平衡结构。手臂组件具有安装端和连接端，安装端能够与主操作手的支撑基体进行固定连接，手臂组件具有至少一个活动自由度。手腕组件活动设置于手臂组件的连接端，手腕组件允许操作者执行对应的操作。平衡结构包括手臂平衡组件和手腕平衡组件，平衡组件设置于手臂组件和/或手腕组件的转动关节处，用于平衡转动关节处由于手臂组件和/或手腕组件的自重所导致的关节重力距。本发明专利技术还涉及包括上述主操作手的手术机器人。上述主操作手及手术机器人，能够有效平衡所述转动关节处由于所述手臂组件和/或所述手腕组件自重所导致的关节重力距，进而缓解或者避免长时间操作的医生产生疲劳，提升手术效率。提升手术效率。提升手术效率。

【技术实现步骤摘要】
主操作手及手术机器人


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，特别是涉及主操作手及手术机器人。

技术介绍

[0002]手术机器人在外科手术过程中能够辅助医生进行更精准的操作。在使用手术机器人的外壳手术过程中，医生需要将注册探针、手术器械(比如手术刀、缝合结构)等末端工具根据当前手术进程的需要安装到手术机器人的从机械臂，然后医生操作手术机器人的主操作手，从机械臂在主操作手的控制下执行相应的操作。在机器人手术中，医生需要长时间操作主操作手，主操作手的重力平衡效果会直接影响医生操作的疲劳度。一般的主操作手中重力平衡效果较差，在长时间的操作中，医生会感觉非常疲劳，影响操作效果。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对一般的主操作手中重力平衡效果较差进而容易引发医生疲劳的问题，提供一种重力平衡效果较好的主操作手及手术机器人。
[0004]一种主操作手，包括：
[0005]手臂组件，具有安装端和连接端，所述安装端能够与所述主操作手的支撑基体进行固定连接，所述手臂组件具有至少一个活动自由度；
[0006]手腕组件，活动设置于所述手臂组件的所述连接端，所述手腕组件允许操作者执行对应的操作；
[0007]平衡结构，所述平衡结构包括手臂平衡组件和手腕平衡组件，所述手臂平衡组件和所述手腕平衡组件分别设置于所述手臂组件和所述手腕组件的转动关节处，用于平衡所述转动关节处由于所述手臂组件和/或所述手腕组件的自重所导致的关节重力距。
[0008]在其中一个实施例中，所述手臂组件构造为平行四边形机构，所述手臂平衡组件设置于所述平行四边形机构的一转动关节处；在所述转动关节处，所述平行四边形机构的连杆延伸出所述转动关节。
[0009]在其中一个实施例中，所述手臂平衡组件为两个，一个所述手臂平衡组件连接于所述转动关节处的一个平行四边形连杆。
[0010]在其中一个实施例中，所述手臂平衡组件包括手臂平衡弹簧，所述手臂平衡弹簧的两端分别与所述平行四边形连杆的延伸端以及所述转动关节的支撑基体连接。
[0011]在其中一个实施例中，所述手臂平衡组件还包括手臂平衡绳索和转向轮，所述转向轮设置于所述转动关节的支撑基体，所述手臂平衡弹簧的一端与所述手臂平衡绳索连接，所述手臂平衡弹簧的另一端与所述转动关节的支撑基体连接，所述手臂平衡绳索的另一端与所述转动关节连接，所述手臂平衡绳索绕过所述转向轮并改变延伸方向，使得所述手臂平衡绳索与所述手臂平衡弹簧的轴线方向成夹角。
[0012]在其中一个实施例中，所述转动关节由驱动件进行驱动，所述驱动件与所述平行四边形连杆的延伸端传动连接，所述驱动件相对于所述转动关节的重力矩至少部分平衡所
述手腕组件和/或所述手臂组件相对于所述转动关节的重力矩；所述手臂平衡绳索远离所述手臂平衡弹簧的一端连接于所述驱动件的输出轴；所述手臂平衡弹簧的刚度系数和所述平行四边形连杆的延伸长度保证所述主操作手动作过程中的势能不变。
[0013]在其中一个实施例中，所述手腕组件包括手腕转动关节，所述手腕转动关节具有手腕转轴；所述平衡结构包括手腕平衡组件，所述手腕平衡组件设置于所述手腕转动关节，所述手腕平衡组件包括手腕平衡弹簧，所述手腕平衡弹簧的两端分别与所述手腕转动关节以及所述手腕转动关节的支撑基体连接，所述手腕平衡弹簧的弹性力至少部分平衡所述手腕组件对所述手腕转轴的重力矩。
[0014]在其中一个实施例中，所述手腕转动关节具有手腕转轴，所述手腕平衡组件还包括转轮和手腕平衡绳索，所述转轮与所述手腕转轴保持同步转动，所述手腕平衡弹簧的一端与所述手腕平衡绳索连接，所述手腕平衡弹簧的另一端与所述手腕转动关节的支撑基体连接，所述手腕平衡绳索的另一端缠绕于所述转轮。
[0015]在其中一个实施例中，所述转轮为凸轮，所述手腕转动关节在转动到与重力方向成任意夹角处，所述手腕转轴上的重力距与所述凸轮和所述手腕平衡弹簧形成的平衡力矩大小相同，其作用方向与所述重力距方向相反。
[0016]一种手术机器人，包括从机械臂、内窥镜图像系统以及上述各个实施例中任一项所述的主操作手，所述主操作手与所述从机械臂连接，所述内窥镜图像系统用于显示手术区域的图像。
[0017]上述主操作手及手术机器人，手腕组件安装在手臂组件上进而便于操作者根据实际工况进行操作。同时平衡结构安装在手臂组件和/或手腕组件上，或者平衡结构安装在手臂组件和手腕组件之间，能够有效平衡所述转动关节处由于所述手臂组件和/或所述手腕组件的自重所导致的关节重力距，进而缓解或者避免长时间操作的医生产生疲劳，提升手术效率。
附图说明
[0018]图1为本专利技术一实施例提供的主操作手结构示意图；
[0019]图2为本专利技术一实施例提供的手臂组件结构示意图；
[0020]图3为本专利技术一实施例提供的第一转动关节结构示意图；
[0021]图4为本专利技术一实施例提供的第二转动关节结构示意图；
[0022]图5为本专利技术一实施例提供的第三转动关节结构示意图；
[0023]图6为本专利技术一实施例提供的第四转动关节示意图；
[0024]图7为本专利技术一实施例提供的第二转动关节处重力平衡结构示意图；
[0025]图8为本专利技术一实施例提供的第三转动关节处重力平衡结构示意图；
[0026]图9为本专利技术一实施例提供的手臂组价重力平衡力学计算示意图；
[0027]图10为本专利技术一实施例提供的手腕组件第一视角示意图；
[0028]图11为本专利技术一实施例提供的手腕组件第二视角示意图；
[0029]图12为本专利技术一实施例提供的第五转动关节处重力平衡力学计算示意图；
[0030]图13为本专利技术另一实施例提供的第五转动关节处重力平衡力学计算示意图。
[0031]其中：10、主操作手；100、手臂组件；110、第一转动关节；111、主手基板；112、第一
安装板；113、第一驱动电机；114、第一绕线轮；120、第二转动关节；121、第二安装板；122、第二驱动电机；123、第二绕线轮；124、绕线筒；125、从绕线轮；126、第二连接板；130、第三转动关节；131、第三驱动电机；132、安装连杆；200、手腕组件；210、第四转动关节；211、第四驱动电机；212、第四绕线轮；213、第五绕线轮；220、第五转动关节；221、第五基座；310、第二平衡弹簧；320、第二钢丝绳；330、第二换向轮；410、挂钩；420、拉线柱；430、第三钢丝绳；440、第三转向轮；450、第三平衡弹簧；510、凸轮；520、第五钢丝绳；530、第五平衡弹簧；A1、第一转轴；A2、第二转轴；A3、第三转轴；A4、第四转轴；A5、第五转轴。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主操作手，其特征在于，包括：手臂组件，具有安装端和连接端，所述安装端能够与所述主操作手的支撑基体进行固定连接，所述手臂组件具有至少一个活动自由度；手腕组件，活动设置于所述手臂组件的所述连接端，所述手腕组件允许操作者执行对应的操作；平衡结构，所述平衡结构包括手臂平衡组件和手腕平衡组件，所述手臂平衡组件和所述手腕平衡组件分别设置于所述手臂组件和所述手腕组件的转动关节处，用于平衡所述转动关节处由于所述手臂组件和/或所述手腕组件的自重所导致的关节重力距。2.根据权利要求1所述的主操作手，其特征在于，所述手臂组件构造为平行四边形机构，所述手臂平衡组件设置于所述平行四边形机构的一转动关节处；在所述转动关节处，所述平行四边形机构的连杆延伸出所述转动关节。3.根据权利要求2所述的主操作手，其特征在于，所述手臂平衡组件为两个，一个所述手臂平衡组件连接于所述转动关节处的一个平行四边形连杆。4.根据权利要求3所述的主操作手，其特征在于，所述手臂平衡组件包括手臂平衡弹簧，所述手臂平衡弹簧的两端分别与所述平行四边形连杆的延伸端以及所述转动关节的支撑基体连接。5.根据权利要求4所述的主操作手，其特征在于，所述手臂平衡组件还包括手臂平衡绳索和转向轮，所述转向轮设置于所述转动关节的支撑基体，所述手臂平衡弹簧的一端与所述手臂平衡绳索连接，所述手臂平衡弹簧的另一端与所述转动关节的支撑基体连接，所述手臂平衡绳索的另一端与所述转动关节连接，所述手臂平衡绳索绕过所述转向轮并改变延伸方向，使得所述手臂平衡绳索与所述手臂平衡弹簧的轴线方向成夹角。6.根据权利要求5任一项所述的主操作手，其特征在于，所述转动关节由驱动件进行驱动，所述驱动件与所述平行四边...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟明春，焦伟，屈萌，
申请(专利权)人：武汉联影智融医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：