一种用于机器人的主手操控装置及其手术机器人制造方法及图纸

本说明书实施例提供了一种用于机器人的主手操控装置及其手术机器人。主手操控装置至少包括穿刺执行部。穿刺执行部包括摇杆组件、运动组件和第一力反馈机构；第一力反馈机构包括第一传动组件和第一扭矩控制件，第一力反馈机构基于第一力反馈信息对运动组件施加运动阻力。第一传动组件包括第一大绕线轮、第一小绕线轮和第一传动绳；第一大绕线轮和第一小绕线轮沿运动组件运动的第一方向间隔布置，第一大绕线轮的转轴与第一扭矩控制件的输出轴同轴连接；第一传动绳的两端端部固定在第一大绕线轮的外圆周上，且第一传动绳绕过第一小绕线轮；运动组件与第一传动绳固定连接；运动组件沿第一方向直线运动时，通过第一传动绳带动第一大绕线轮转动。一大绕线轮转动。一大绕线轮转动。

【技术实现步骤摘要】
一种用于机器人的主手操控装置及其手术机器人


[0001]本说明书涉及医疗设备
，特别涉及一种用于机器人的主手操控装置及其手术机器人。

技术介绍

[0002]主从遥操作式的机器人辅助穿刺手术模式是一种手术方式。通过远程操作控制图像引导穿刺机器人执行穿刺操作，可以有效的避免医生受到辐射照射。但是，主从遥操作式的机器人只能控制末端执行器以系统设定速度运动，无法模拟医生握针的穿刺过程，无法反馈穿刺力大小。若医生缺乏力觉感知会增加手术风险和不确定性，同时增加手术时间，降低手术效率，影响穿刺手术的成功率。目前，为了对机器臂末端进针操作进行控制以及反馈机器臂末端的进针阻力，可以使用转轮和同步带传动，由于同步带与转轮可能发生打滑现象，这可能导致力反馈的精度变差。

技术实现思路

[0003]本说明书实施例之一提供一种用于机器人的主手操控装置，所述主手操控装置包括穿刺执行部；所述穿刺执行部包括摇杆组件、可运动设置于所述摇杆组件上的运动组件和第一力反馈机构；所述第一力反馈机构包括第一传动组件和第一扭矩控制件，所述第一力反馈机构基于第一力反馈信息对所述运动组件施加运动阻力；所述第一传动组件包括第一大绕线轮、第一小绕线轮和第一传动绳；所述第一大绕线轮和所述第一小绕线轮沿所述运动组件的运动的第一方向间隔布置，所述第一大绕线轮的转轴与所述第一扭矩控制件的输出轴同轴连接；所述第一传动绳的两端端部固定在所述第一大绕线轮的外圆周上，且所述第一传动绳绕过所述第一小绕线轮；所述运动组件与所述第一传动绳固定连接；所述运动组件沿所述第一方向直线运动时，通过所述第一传动绳带动所述第一大绕线轮转动。
[0004]在一些实施例中，所述穿刺执行部还包括限位组件；所述限位组件包括沿所述直线运动组件运动的第一方向间隔布置的第一限位机构和第二限位机构；所述第一限位机构和所述第二限位机构位于所述第一大绕线轮与所述第一小绕线轮之间。
[0005]在一些实施例中，所述第一传动组件还包括第一导向轮组；所述第一导向轮组包括第一导向轮和第二导向轮；所述第一导向轮和所述第二导向轮的轴线与所述第一大绕线轮的轴线平行；所述第一导向轮和所述第二导向轮位于所述第一大绕线轮与所述运动组件之间的位置，所述第一导向轮和所述第二导向轮在垂直于所述第一方向的第二方向上间隔布置；所述第一传动绳位于所述第一导向轮和所述第二导向轮之间，所述第一导向轮和所述第二导向轮之间在第二方向上的距离等于所述第一小绕线轮的直径。
[0006]在一些实施例中，所述第一大绕线轮的周长小于所述第一限位机构与所述第二限位机构之间的距离；所述第一传动绳的两端端部沿所述第一大绕线轮的外圆周方向具有部分重叠。
[0007]在一些实施例中，所述第一传动组件还包括第二导向轮组；所述第二导向轮组包
括第三导向轮和第四导向轮；所述第三导向轮和所述第四导向轮用于限定所述第一传动绳绕入所述第一大绕线轮的部分和绕出所述第一大绕线轮的部分之间沿所述第一大绕线轮的轴向方向上具有间隙。
[0008]在一些实施例中，所述第一扭矩控制件包括磁滞制动器；所述磁滞制动器与所述第一大绕线轮同轴固定连接。
[0009]在一些实施例中，所述穿刺执行部还包括第一回零组件；所述第一回零组件包括第一回零电机和第一编码器；所述第一回零电机与所述第一大绕线轮的转轴同轴连接。
[0010]在一些实施例中，所述运动组件上设有主从控制使能按键；所述穿刺执行部还包括无线触发组件，所述无线触发组件与所述运动组件固定；所述无线触发组件包括控制按键和与所述控制按键电连接的信号发射机构；当所述主从控制使能按键被按下，所述主从控制使能按键触发所述控制按键，以使得所述信号发射机构发射信号。
[0011]在一些实施例中，所述无线触发组件还包括电路板和与所述电路板电连接的电池，所述电路板连接所述控制按键和所述信号发射机构。
[0012]在一些实施例中，主手操控装置还包括调姿执行部；所述调姿执行部包括第一转动轴、第一连接部件、第二转动轴、第二连接部件、第二力反馈机构和第三力反馈机构。所述第一连接部件的一端与所述第一转动轴固定连接，所述第一连接部件的另一端活动连接所述穿刺执行部的所述摇杆组件；所述第二连接部件的一端与所述第二转动轴固定连接，所述第二连接部件的另一端活动连接所述穿刺执行部的所述摇杆组件；所述第一转动轴的轴线和所述第二转动轴的轴线间的夹角大于10
°
；所述第二力反馈机构与所述第一转动轴相连，并基于第二力反馈信息对所述第一转动轴施加调姿阻力；所述第三力反馈机构与所述第二转动轴相连，并基于第三力反馈信息对所述第二转动轴施加调姿阻力。
[0013]在一些实施例中，所述第二力反馈机构包括第二传动组件和第二扭矩控制件；所述第二扭矩控制件通过所述第二传动组件与所述第一转动轴连接；所述第三力反馈机构包括第三传动组件和第三扭矩控制件；所述第三扭矩控制件通过所述第三传动组件与所述第二转动轴连接。
[0014]在一些实施例中，所述第二扭矩控制件和所述第三扭矩控制件均包括磁滞制动器。
[0015]在一些实施例中，所述第二传动组件包括第二大绕线轮、第二小绕线轮和第二传动绳；所述第二大绕线轮的半径大于所述第二小绕线轮的半径；所述第二传动绳的两端分别固定在所述第二大绕线轮和所述第二小绕线轮上；所述第二大绕线轮的转轴与所述第一转动轴同轴连接，所述第二小绕线轮的转轴与所述第二扭矩控制件的输出轴同轴固定连接；所述第三传动组件包括第三大绕线轮、第三小绕线轮和第三传动绳；所述第三大绕线轮的半径大于所述第三小绕线轮的半径；所述第三传动绳的两端分别固定在所述第三大绕线轮和所述第三小绕线轮上；第三大绕线轮的转轴与所述第二转动轴同轴固定连接，所述第三小绕线轮的转轴与所述第三扭矩控制件的输出轴同轴连接。
[0016]在一些实施例中，所述第二大绕线轮和所述第二小绕线轮的传动比为1：5～1：15；所述第三大绕线轮和所述第三小绕线轮的传动比为1：5～1：15。
[0017]在一些实施例中，所述第二大绕线轮和所述第三大绕线轮均呈扇形；所述第二传动绳有两根，两根所述第二传动绳的一端分别固定连接在所述第二大绕线轮的扇形弧线段
的两个端部，另一端均固定连接在所述第二小绕线轮上；所述第三传动绳有两根，两根所述第三传动绳的一端分别固定连接在所述第三大绕线轮的扇形弧线段的两个端部，另一端均固定连接在所述第三小绕线轮上。
[0018]在一些实施例中，所述调姿执行部还包括第二回零组件和第三回零组件；所述第二回零组件包括第二回零电机和第一角度检测件；所述第二回零电机的输出轴与所述第二小绕线轮的转轴同轴连接；第一角度检测件与所述第一转动轴同轴连接，用于检测所述第一转动轴的转动角度；所述第三回零组件包括第三回零电机和第二角度检测件；所述第三回零电机的输出轴与所述第三小绕线轮的转轴同轴连接；所述第二角度检测件与所述第二转动轴同轴连接，用于检测所述第二转动轴的转动角度；所述第二回零电机基于所述第一角度检测件检测的第一角度，以及，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于机器人的主手操控装置，其特征在于，所述主手操控装置(1000)包括穿刺执行部(100)；所述穿刺执行部(100)包括摇杆组件(110)、可运动设置于所述摇杆组件(110)上的运动组件(120)和第一力反馈机构；所述第一力反馈机构包括第一传动组件(130)和第一扭矩控制件(140)，所述第一力反馈机构基于第一力反馈信息对所述运动组件(120)施加运动阻力；所述第一传动组件(130)包括第一大绕线轮(131)、第一小绕线轮(132)和第一传动绳(133)；所述第一大绕线轮(131)和所述第一小绕线轮(132)沿所述运动组件(120)运动的第一方向间隔布置，所述第一大绕线轮(131)的转轴与所述第一扭矩控制件(140)的输出轴同轴连接；所述第一传动绳(133)的两端端部固定在所述第一大绕线轮(131)的外圆周上，且所述第一传动绳(133)绕过所述第一小绕线轮(132)；所述运动组件(120)与所述第一传动绳(133)固定连接；所述运动组件(120)沿所述第一方向直线运动时，通过所述第一传动绳(133)带动所述第一大绕线轮(131)转动。2.如权利要求1所述的主手操控装置，其特征在于，所述穿刺执行部(100)还包括限位组件(150)；所述限位组件(150)包括沿所述运动组件(120)直线运动的第一方向间隔布置的第一限位机构(151)和第二限位机构(152)；所述第一限位机构(151)和所述第二限位机构(152)位于所述第一大绕线轮(131)与所述第一小绕线轮(132)之间。3.如权利要求1所述的主手操控装置，其特征在于，所述第一传动组件(130)还包括第一导向轮组(134)；所述第一导向轮组(134)包括第一导向轮(1341)和第二导向轮(1342)；所述第一导向轮(1341)和所述第二导向轮(1342)的轴线与所述第一大绕线轮(131)的轴线平行；所述第一导向轮(1341)和所述第二导向轮(1342)位于所述第一大绕线轮(131)与所述运动组件(120)之间的位置，所述第一导向轮(1341)和所述第二导向轮(1342)在垂直于所述第一方向的第二方向上间隔布置；所述第一传动绳(133)位于所述第一导向轮(1341)和所述第二导向轮(1342)之间，所述第一导向轮(1341)和所述第二导向轮(1342)之间在第二方向上的距离等于所述第一小绕线轮(132)的直径。4.如权利要求2所述的主手操控装置，其特征在于，所述第一大绕线轮(131)的周长小于所述第一限位机构(151)与所述第二限位机构(152)之间的距离；所述第一传动绳(133)的两端端部沿所述第一大绕线轮(131)的外圆周方向具有部分重叠。5.如权利要求4所述的主手操控装置，其特征在于，所述第一传动组件(130)还包括第二导向轮组(135)；所述第二导向轮组(135)包括第三导向轮(1351)和第四导向轮(1352)；所述第三导向轮(1351)和所述第四导向轮(1352)用于限定所述第一传动绳(133)绕入所述第一大绕线轮(131)的部分和绕出所述第一大绕线轮(131)的部分之间沿所述第一大绕线轮(131)的轴向方向上具有间隙。6.如权利要求1所述的主手操控装置，其特征在于，所述第一扭矩控制件(140)包括磁滞制动器；所述磁滞制动器与所述第一大绕线轮(131)同轴固定连接。7.如权利要求1所述的主手操控装置，其特征在于，所述穿刺执行部(100)还包括第一回零组件(160)；所述第一回零组件(160)包括第一回零电机(161)和第一编码器(162)；所述第一回零电机(161)与所述第一大绕线轮(131)的转轴同轴连接。8.如权利要求1所述的主手操控装置，其特征在于，所述运动组件(120)上设有主从控
制使能按键(121)；所述穿刺执行部(100)还包括无线触发组件(170)，所述无线触发组件(170)与所述运动组件(120)固定；所述无线触发组件(170)包括控制按键(171)和与所述控制按键(171)电连接的信号发射机构(172)；当所述主从控制使能按键(121)被按下，所述主从控制使能按键(121)触发所述控制按键(171)，以使得所述信号发射机构(172)发射信号。9.如权利要求8所述的主手操控装置，其特征在于，所述无线触发组件(170)还包括电路板(173)和与所述电路板(173)电连接的电池(174)，所述电路板(173)连接所述控制按键(171)和所述信号发射机构(172)。10.如权利要求1所述的主手操控装置，其特征在于，还包括调姿执行部(200)；所述调姿执行部(200)包括第一转动轴(210)、第一连接部件(220)、第二转动轴(230)、第二连接部件(240)、第二力反馈机构(250)和第三力反馈机构(260)；所述第一连接部件(220)的一端与所述第一转动轴(210)固定连接，所述第一连接部件(220)的另一端活动连接所述穿刺执行部(100)的所述摇杆组件(110)；所述第二连接部件(240)的一端与所述第二转动轴(230)固定连接，所述第二连接部件(240)的另一端活动连接所述穿刺执行部(100)的所述摇杆组件(110)；所述第一转动轴(210)的轴线和所述第二转动轴(230)的轴线间的夹角大于10
°
；所述第二力反馈机构(250)与所述第一转动轴(210)相连，并基于第二力反馈信...

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