【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗器械，特别是涉及一种用于眼科手术的新型rcm机构及末端执行器。
技术介绍
1、眼睛是人体最重要的感觉器官，大脑所获得的信息有80％是通过眼睛得到的，但眼部疾病如白内障、青光眼等可能导致失明。眼科手术器械一直是眼科领域中至关重要的工具。其中，眼科手术器械中的末端执行器及末端机构在眼部手术中发挥着关键作用。末端执行器用于进行精细的操作，例如白内障囊外摘除术。为了确保手术的成功和患者的安全，末端执行器必须具备高度的灵活性。
2、现有的眼科手术器械末端执行器及末端机构存在一些局限性。一方面，现有器械的末端执行器的机构复杂、体积庞大、重量较大，使得操作人员在手术过程中难以精确控制。另一方面，现有器械的末端执行器的运动范围受限，对于某些特殊手术操作来说可能不够灵活。
3、为解决上述难题，实现眼科手术机器人的高自由度的rcm运动，研究者们对眼科手术机器人的rcm机构进行了研究，并通过机械约束来物理的约束出rcm点，也就是基于平行四杆构型的rcm机构。由于该方式一般采用串联机械臂主体和平行四杆机构混合的构型，所述rcm点的位置固定无法改变及不能调节，并且平行四杆机构的加工精度难以保证，所以该方式存在体积不够紧凑、动作不够灵活、运动精度不够高等缺陷。因此设计一种新型的rcm(remote centerofmotion)机构和末端执行器是必要的。这种设计可以提供高自由度的rcm点调节，并减少手术过程对眼睛的创伤。通过优化机构和执行器的结构，以及精确控制算法，可以实现手术的准确性和安全性，更快速、无创伤地进行
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种用于眼科手术的新型rcm机构及末端执行器，该机构可以实现绕rcm中心点的三个旋转自由度、沿末端执行器轴线的移动和沿旋转轴方向的轴向进给。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供了一种用于眼科手术的新型rcm机构及末端执行器，包括rcm机构和末端执行器；
4、所述rcm机构包括从四边形机构、主四边形机构、绕x轴旋转机构和绕y轴旋转机构；
5、所述从四边形机构与所述主四边形机构连接，所述从四边形机构与所述主四边形机构形成双平行四边形机构；
6、所述末端执行器设置在所述从四边形机构上，所述末端执行器包括气泵、压电电机、第一旋转电机、内管和柔性爪，所述压电电机用于驱动所述内管沿所述内管的轴向运动，所述第一旋转电机用于驱动所述内管转动，所述气泵通过所述内管与所述柔性爪连通，所述气泵用于控制所述柔性爪的运动，
7、所述内管的轴线与所述主四边形机构的旋转轴结构的轴线的交点为rcm中心点，所述绕x轴旋转机构用于驱动rcm中心点绕x轴旋转，所述绕y轴旋转机构用于驱动rcm中心点绕y轴旋转，所述第一旋转电机用于驱动rcm中心点绕z轴旋转，所述从四边形机构能够驱动rcm中心点沿旋转轴结构的轴线进给以及沿所述内管的轴线移动。
8、优选地，所述从四边形机构包括下连杆结构、上连杆结构、左连杆结构和第一支撑杆结构，所述上连杆结构和所述下连杆结构平行设置，所述左连杆结构与所述第一支撑杆结构平行设置，所述左连杆结构的上端与所述上连杆的左端通过第一横向伸缩结构连接，所述左连杆结构的下端用于与所述下连杆的左端通过第二横向伸缩结构连接，所述上连杆结构的右端与所述第一支撑杆结构的上端铰接，所述下连杆结构的右端与所述第一支撑杆结构的下端铰接，所述左连杆结构上设置有第一纵向伸缩结构，所述第一支撑杆结构上设置有第二纵向伸缩结构。
9、优选地，所述主四边形机构包括第二支撑杆结构、支撑连杆、右连杆和旋转轴结构，所述第二支撑杆结构和所述右连杆平行设置，所述支撑连杆与所述旋转轴结构平行设置，所述第二支撑杆结构的上端与所述第一支撑杆结构的下端连接，所述第二支撑杆结构和所述第一支撑杆结构形成支撑杆结构，所述第二支撑杆结构和所述第一支撑杆结构之间存在角度，所述支撑连杆的左端与所述第二支撑连杆结构的上端铰接，所述支撑连杆的右端与所述右连杆的上端铰接，所述第二支撑杆结构的下端与所述旋转轴结构铰接，所述右连杆的下端与所述旋转轴结构铰接，所述绕x轴旋转机构用于驱动所述旋转轴结构绕x轴旋转，所述绕y轴旋转机构用于驱动所述右连杆的下端绕y轴旋转。
10、优选地，所述第一纵向伸缩结构和所述第二纵向伸缩结构的结构相同，所述第一纵向伸缩结构包括丝杆电机、丝杆、螺母和纵向滑块，所述丝杆电机通过丝杆电机支架设置在所述左连杆结构或所述第一支撑杆结构上，所述丝杆的动力输出端与所述丝杆的一端连接，所述螺母套设在所述丝杆上并与所述丝杆螺纹连接，所述螺母与所述纵向滑块连接，所述纵向滑块与所述左连杆结构或所述第一支撑杆结构上的纵向滑轨滑动连接。
11、优选地，所述第一横向伸缩结构和所述第二横向伸缩结构的结构相同，所述第一横向伸缩结构包括锥齿轮电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮、齿条、和横向滑块，所述锥齿轮电机通过锥齿轮电机支架设置在所述上连杆结构或所述下连杆结构上，所述锥齿轮电机的动力输出端与所述第一锥齿轮传动连接，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合，所述第二锥齿轮与所述传动齿轮同轴连接，所述传动齿轮与所述齿条啮合，且所述传动齿轮与所述上连杆结构或所述下连杆结构通过传动轴转动连接，所述齿条与所述横向滑块连接，所述横向滑块与所述上连杆结构或所述下连杆结构上的横向滑轨滑动连接。
12、优选地，所述绕x轴旋转机构包括底座电机、齿轮和齿圈，所述底座电机设置在右底座上，所述底座电机的动力输出端与所述齿轮传动连接，所述齿轮与所述齿圈啮合，所述齿圈设置在所述旋转轴结构的旋转轴上；
13、所述绕y轴旋转机构包括第二旋转电机，所述第二旋转电机的动力输出端与所述右连杆的下端连接；
14、所述旋转轴与偏心转台连接，所述偏心转台与第二旋转电机支架连接，所述第二旋转电机设置在所述第二旋转电机支架上。
15、优选地，所述齿轮和所述齿圈的传动比为5:3。
16、优选地，所述气泵设置在连接件上，所述连接件用于与所述从四边形机构连接，所述连接件的下端设置有导轨结构，所述压电电机通过滑块结构与所述导轨结构滑动连接，所述压电电机通过柔性体与导轨支架连接，所述导轨支架上设置有导向轴，所述导向轴与所述导轨结构滑动连接，所述导向支架的下端设置有第一旋转电机支架，所述第一旋转电机支架上设置有所述第一旋转电机，所述第一旋转电机的动力输出端与所述内管的上端通过内管连接件连接，所述内管连接件内部为中空结构，所述中空结构与所述气泵通过气管连通，所述内管中设置有若干通道，所述通道的一端与所述中空结构连通，所述通道的另一端与所述柔性爪内部的空腔连通，所述气泵通过所述气管、所述内管连接件、所述内管与所述柔性爪的空腔连通，进而控制所述柔性爪的运动。
17、优选地，所述末端执行器还包括外管，所述外管套设在所述内管的外侧，所述外管和所述内管转动连接，所述外管的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于眼科手术的新型RCM机构及末端执行器，其特征在于：包括RCM机构和末端执行器；
2.根据权利要求1所述的用于眼科手术的新型RCM机构及末端执行器，其特征在于：所述从四边形机构包括下连杆结构、上连杆结构、左连杆结构和第一支撑杆结构，所述上连杆结构和所述下连杆结构平行设置，所述左连杆结构与所述第一支撑杆结构平行设置，所述左连杆结构的上端与所述上连杆的左端通过第一横向伸缩结构连接，所述左连杆结构的下端用于与所述下连杆的左端通过第二横向伸缩结构连接，所述上连杆结构的右端与所述第一支撑杆结构的上端铰接，所述下连杆结构的右端与所述第一支撑杆结构的下端铰接，所述左连杆结构上设置有第一纵向伸缩结构，所述第一支撑杆结构上设置有第二纵向伸缩结构。
3.根据权利要求2所述的用于眼科手术的新型RCM机构及末端执行器，其特征在于：所述主四边形机构包括第二支撑杆结构、支撑连杆、右连杆和旋转轴结构，所述第二支撑杆结构和所述右连杆平行设置，所述支撑连杆与所述旋转轴结构平行设置，所述第二支撑杆结构的上端与所述第一支撑杆结构的下端连接，所述第二支撑杆结构和所述第一支撑杆结构形成支
4.根据权利要求2所述的用于眼科手术的新型RCM机构及末端执行器，其特征在于：所述第一纵向伸缩结构和所述第二纵向伸缩结构的结构相同，所述第一纵向伸缩结构包括丝杆电机、丝杆、螺母和纵向滑块，所述丝杆电机通过丝杆电机支架设置在所述左连杆结构或所述第一支撑杆结构上，所述丝杆的动力输出端与所述丝杆的一端连接，所述螺母套设在所述丝杆上并与所述丝杆螺纹连接，所述螺母与所述纵向滑块连接，所述纵向滑块与所述左连杆结构或所述第一支撑杆结构上的纵向滑轨滑动连接。
5.根据权利要求3所述的用于眼科手术的新型RCM机构及末端执行器，其特征在于：所述第一横向伸缩结构和所述第二横向伸缩结构的结构相同，所述第一横向伸缩结构包括锥齿轮电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮、齿条、和横向滑块，所述锥齿轮电机通过锥齿轮电机支架设置在所述上连杆结构或所述下连杆结构上，所述锥齿轮电机的动力输出端与所述第一锥齿轮传动连接，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合，所述第二锥齿轮与所述传动齿轮同轴连接，所述传动齿轮与所述齿条啮合，且所述传动齿轮与所述上连杆结构或所述下连杆结构通过传动轴转动连接，所述齿条与所述横向滑块连接，所述横向滑块与所述上连杆结构或所述下连杆结构上的横向滑轨滑动连接。
6.根据权利要求3所述的用于眼科手术的新型RCM机构及末端执行器，其特征在于：所述绕x轴旋转机构包括底座电机、齿轮和齿圈，所述底座电机设置在右底座上，所述底座电机的动力输出端与所述齿轮传动连接，所述齿轮与所述齿圈啮合，所述齿圈设置在所述旋转轴结构的旋转轴上；
7.根据权利要求6所述的用于眼科手术的新型RCM机构及末端执行器，其特征在于：所述齿轮和所述齿圈的传动比为5:3。
8.根据权利要求1所述的用于眼科手术的新型RCM机构及末端执行器，其特征在于：所述气泵设置在连接件上，所述连接件用于与所述从四边形机构连接，所述连接件的下端设置有导轨结构，所述压电电机通过滑块结构与所述导轨结构滑动连接，所述压电电机通过柔性体与导轨支架连接，所述导轨支架上设置有导向轴，所述导向轴与所述导轨结构滑动连接，所述导向支架的下端设置有第一旋转电机支架，所述第一旋转电机支架上设置有所述第一旋转电机，所述第一旋转电机的动力输出端与所述内管的上端通过内管连接件连接，所述内管连接件内部为中空结构，所述中空结构与所述气泵通过气管连通，所述内管中设置有若干通道，所述通道的一端与所述中空结构连通，所述通道的另一端与所述柔性爪内部的空腔连通，所述气泵通过所述气管、所述内管连接件、所述内管与所述柔性爪的空腔连通，进而控制所述柔性爪的运动。
9.根据权利要求8所述的用于眼科手术的新型RCM机构及末端执行器，其特征在于：所述末端执行器还包括外管，所述外管套设在所述内管的外侧，所述外管和所述内管转动连接，所述外管的外侧设置有若干沿所述外管周向均匀设置光纤，所述光纤的轴线与所述外管的轴线平行。
...【技术特征摘要】
1.一种用于眼科手术的新型rcm机构及末端执行器，其特征在于：包括rcm机构和末端执行器；
2.根据权利要求1所述的用于眼科手术的新型rcm机构及末端执行器，其特征在于：所述从四边形机构包括下连杆结构、上连杆结构、左连杆结构和第一支撑杆结构，所述上连杆结构和所述下连杆结构平行设置，所述左连杆结构与所述第一支撑杆结构平行设置，所述左连杆结构的上端与所述上连杆的左端通过第一横向伸缩结构连接，所述左连杆结构的下端用于与所述下连杆的左端通过第二横向伸缩结构连接，所述上连杆结构的右端与所述第一支撑杆结构的上端铰接，所述下连杆结构的右端与所述第一支撑杆结构的下端铰接，所述左连杆结构上设置有第一纵向伸缩结构，所述第一支撑杆结构上设置有第二纵向伸缩结构。
3.根据权利要求2所述的用于眼科手术的新型rcm机构及末端执行器，其特征在于：所述主四边形机构包括第二支撑杆结构、支撑连杆、右连杆和旋转轴结构，所述第二支撑杆结构和所述右连杆平行设置，所述支撑连杆与所述旋转轴结构平行设置，所述第二支撑杆结构的上端与所述第一支撑杆结构的下端连接，所述第二支撑杆结构和所述第一支撑杆结构形成支撑杆结构，所述第二支撑杆结构和所述第一支撑杆结构之间存在角度，所述支撑连杆的左端与所述第二支撑连杆结构的上端铰接，所述支撑连杆的右端与所述右连杆的上端铰接，所述第二支撑杆结构的下端与所述旋转轴结构铰接，所述右连杆的下端与所述旋转轴结构铰接，所述绕x轴旋转机构用于驱动所述旋转轴结构绕x轴旋转，所述绕y轴旋转机构用于驱动所述右连杆的下端绕y轴旋转。
4.根据权利要求2所述的用于眼科手术的新型rcm机构及末端执行器，其特征在于：所述第一纵向伸缩结构和所述第二纵向伸缩结构的结构相同，所述第一纵向伸缩结构包括丝杆电机、丝杆、螺母和纵向滑块，所述丝杆电机通过丝杆电机支架设置在所述左连杆结构或所述第一支撑杆结构上，所述丝杆的动力输出端与所述丝杆的一端连接，所述螺母套设在所述丝杆上并与所述丝杆螺纹连接，所述螺母与所述纵向滑块连接，所述纵向滑块与所述左连杆结构或所述第一支撑杆结构上的纵向滑轨滑动连接。
5.根据权利要求3所述的用于眼科手术的新型rcm机构及末端执行器，其特征在于：所述第一横向伸缩结构和...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩少峰，苗艳瑞，何玉隆，李志朝，滕伟，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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