技术领域
[0001] 本
发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种用于外科手术的机械臂结构。
背景技术
[0002] 医用
机器人主要包括临床医疗用机器人和护理机器人，临床医疗用机器人包括
外科手术机器人和诊断与
治疗机器人，可以进行精确的
外壳手术或诊断，如日本的WAPRU-4胸部
肿瘤诊断机器人，美国著名的“达芬奇”手术机器人，目前，全世界手术机器人装机达到三千多台，中国大陆已装机达到三十余台（来源于文章《医疗领域进入智能医用机器人时代》）。然而，在国内，医用机器人的应用范围已超过上述数据，特别是国产医用机器人的应用，国产医用机器人的发展主要集中于
软件控制方面，对医用机器人本身结构的研究
水平离日本、德国和美国等发达国家的发展水平存在巨大差距，例如在精确控制方面，国产医用机器人的软件往往不存在任何技术障碍，但是在
硬件上，机器人的机械臂在操作过程中的误差相当大，其仅能适合用于外科手术中简单地、对操作要求较低的场合，例如伤口缝合手术，因此，如何使机器人的机械臂在硬件操作上更精确化是值得研究的方向。
[0003] 对于简单的伤口缝合外科手术，传统的机器人的机械手的
自由度有限，其一般是通过控制与机械臂连接的连接轴来控制机械臂的转动和位移操作，然而，伤口在缝合时，需要机械臂的位移量非常小，位移量一般需要控制在1mm以内，传统机器人的机械臂在位移时，连接轴转动，进而使机械臂前后或左右移动，由于机械臂跨度较大，在移动过程中，虽然连接轴执行的是位移1mm以内的操作，但是机械臂在执行时，在偏摆和传动误差的影响下，其位移量一般在1+（0.5-2）mm之间，而精确度在0.5-1mm之间，由此导致误差较大，在伤口缝合时，还会对伤口处的
皮肤造成拉扯，易造成二次伤害，伤口缝合效果较差。发明内容本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于外科手术的机械臂结构，通过设置
角度调节装置，可以使机械臂不仅能够实现伸缩操作，还能够在竖直方向上实现角度的调节，由此大幅扩大了机械臂的自由度，方便了机械别的手术操作，克服了传统机械臂自由度受限的缺点，拓宽了机械臂的应用场合，同时通过改变滑动
输出轴与机械臂本体传统的连接方式，利用机械臂自身来实现机械臂的精确化
位置和角度的调整，克服了传统机械臂执行操作时误差较大的问题。
[0004] 本发明采用的技术方案如下：一种用于外科手术的机械臂结构，包括机械臂本体，其特征在于，机械臂本体的中部通过连接臂与主
基座连接，机械臂本体的一端与手术臂滑动连接，机械臂本体的另一端通过
导线带与主基座电连接，连接臂的一端开槽形成U形槽，U形槽的上端与机械臂本体转动连接，机械臂本体能够在U形槽内转动，U形槽的槽底设置有角度调节装置，角度调节装置用于调节机械臂本体与连接臂之间的夹角大小。
[0005] 由于上述结构的设置，U形槽的设置便于机械臂本体沿连接臂发生转动，通过设置角度调节装置，可以使机械臂不仅能够实现伸缩操作，还能够在竖直方向上实现角度的调节，由此大幅扩大了机械臂的自由度，方便了机械别的手术操作，克服了传统机械臂自由度受限的缺点，拓宽了机械臂的应用场合。
[0006] 进一步，为了更好地实施本发明的角度调节装置，角度调节装置包括角度调节杆，角度调节杆的上端与机械臂本体的底面铰接，角度调节杆的下部与动
力装置连接，动力装置用于控制角度调节杆在机械臂本体底面与U形槽槽底之间的长度，以调节机械臂本体与连接臂之间的夹角大小。
[0007] 进一步，为了精确化控制机械臂本体的转动角度，角度调节杆上均布有凸齿，动力装置包括依次连接的
电动机、减速装置和传动
齿轮，电动机通过导线与主基座连接，传动齿轮与角度调节杆上的凸齿相
啮合，减速装置设置于电动机与传动齿轮之间，当传动齿轮转动时，角度调节杆沿其轴线方向发生移动。
[0008] 由于上述结构的设置，通过角度调节杆来调节机械臂本体的转动角度，传动齿轮用于控制每次的角度调节量，进而使机械别本体的角度调节实现刻度化，由此达到了精确化控制机械臂本体的转动角度的目的。
[0009] 进一步，为了防止外部环境对角度调节装置的干扰，提高机械臂结构的紧凑性，避免角度调节装置运行时的安全隐患，连接臂具有中空结构，动力装置和角度调节杆的下部设置于连接臂内，连接臂的下部与主基座转动连接。
[0010] 进一步，为了进一步提高机械臂结构的自由度，解决传统机械臂执行操作时误差较大的问题，手术臂的一端通过滑动输出轴与机械臂本体滑动连接，手术臂的另一端转动连接器械安装基座，机械臂本体具有中空结构，机械臂本体内朝远离手术臂的一端设置有控制基座，控制基座上连接有可转动的转盘，滑动输出轴具有中空结构，滑动输出轴的内壁设有沿滑动输出轴的轴线方向呈螺旋线走向的滑槽，转盘上固定连接有第一
转轴，第一转轴的悬臂端设置有
凸块，第一转轴的悬臂端伸入滑动输出轴内并通过凸块与滑槽相配合连接，凸块能够在滑槽内自由滑动。
[0011] 由于上述结构的设置，通过转盘带动第一转轴转动，第一转轴转动使凸块沿滑槽滑动，进而使滑动输出轴实现滑动，由于依靠凸块和滑槽来带动手术臂滑动，因此可以精确控制手术臂的位移量，精确度可达到0.1mm，同时，由于第一转轴和滑动输出轴卡接，因此，可以保证在滑动过程中手术臂的
稳定性，进而更好地实现精确化、稳定化操作，误差被显著降低，解决了传统机械臂执行操作时误差较大的问题。
[0012] 进一步，考虑在极端情况下，凸块在滑槽内出现卡顿现象，为了防止手术臂被带动旋转，滑动输出轴与手术臂的端部形成“Z”字形型面卡接，滑动输出轴与手术臂之间通过
密封圈密封装配间隙。当出现凸块在滑槽内卡顿的现象时，只有滑动输出轴会跟随第一转轴发生转动，而手术臂则不会，进而避免由于卡顿所带来的不利影响。
[0013] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明提供的一种用于外科手术的机械臂结构，通过设置角度调节装置，可以使机械臂不仅能够实现伸缩操作，还能够在竖直方向上实现角度的调节，由此大幅扩大了机械臂的自由度，方便了机械别的手术操作，克服了传统机械臂自由度受限的缺点，拓宽了机械臂的应用场合，同时通过改变滑动输出轴与机械臂本体传统的连接方式，利用机械臂自身来实现机械臂的精确化位置和角度的调整，克服了传统机械臂执行操作时误差较大的问题。
附图说明
[0014] 图1是本发明的一种用于外科手术的机械臂三维结构示意图；图2是本发明的机械臂的主视结构示意图；
图3是本发明的机械臂的侧视结构示意图；
图4是本发明的角度调节装置结构示意图；
图5是本发明的一种手术臂结构连接结构示意图；
图6是图5中A部分的局部放大结构示意图；
图7是图5中B部分的局部放大结构示意图。
[0015] 图中标记：1为机械臂本体，2为连接臂，3为主基座，4为手术臂，5为器械安装基座，6为导线带，7为控制基座，8为第一转轴，801为凸块， 9为滑动输出轴，901为滑槽，10为转盘，11为密封圈，12为U形槽，13为角度调节杆，1301为凸齿，14为电动机，15为减速装置，16为传动齿轮。
具体实施方式
[0016] 下面结合附图，对本发明作详细的说明。
[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及
实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018] 如图1至图7所示，一种用于外科手术的机械臂结构，包括机械臂本体1，机械臂本体1的中部通过连接臂2与主基座3连接，机械臂本体1的一端与手术臂4滑动连接，机械臂本体1的另一端通过导线带6与主基座3电连接，连接臂2的一端开槽形成U形槽12，U形槽12的上端与机械臂本体1转动连接，机械臂本体1能够在U形槽12内转动，U形槽12的槽底设置有角度调节装置，角度调节装置用于调节机械臂本体1与连接臂2之间的夹角大小。U形槽12的设置便于机械臂本体1沿连接臂2发生转动，通过设置角度调节装置，可以使机械臂不仅能够实现伸缩操作，还能够在竖直方向上实现角度的调节，由此大幅扩大了机械臂的自由度，方便了机械别的手术操作，克服了传统机械臂自由度受限的缺点，拓宽了机械臂的应用场合。
[0019] 进一步地，为了更好地实施本发明的角度调节装置，角度调节装置包括角度调节杆13，角度调节杆13的上端与机械臂本体1的底面铰接，角度调节杆13的下部与动力装置连接，动力装置用于控制角度调节杆13在机械臂本体1底面与U形槽12槽底之间的长度，以调节机械臂本体1与连接臂2之间的夹角大小。
[0020] 进一步地，为了精确化控制机械臂本体1的转动角度，角度调节杆13上均布有凸齿1301，如图4所示，动力装置包括依次连接的电动机14、减速装置15和传动齿轮16，电动机14通过导线与主基座3连接，传动齿轮16与角度调节杆13上的凸齿1301相啮合，减速装置15设置于电动机14与传动齿轮16之间，当传动齿轮16转动时，角度调节杆13沿其轴线方向发生移动。通过角度调节杆13来调节机械臂本体1的转动角度，传动齿轮16用于控制每次的角度调节量，进而使机械别本体1的角度调节实现刻度化，由此达到了精确化控制机械臂本体1的转动角度的目的。
[0021] 进一步地，为了防止外部环境对角度调节装置的干扰，提高机械臂结构的紧凑性，避免角度调节装置运行时的安全隐患，连接臂2具有中空结构，动力装置和角度调节杆13的下部设置于连接臂2内，连接臂2的下部与主基座3转动连接。
[0022] 进一步地，为了进一步提高机械臂结构的自由度，解决传统机械臂执行操作时误差较大的问题，手术臂4的一端通过滑动输出轴9与机械臂本体1滑动连接，手术臂4的另一端转动连接器械安装基座5，机械臂本体1具有中空结构，如图5至图7所示，机械臂本体1内朝远离手术臂4的一端设置有控制基座7，控制基座7上连接有可转动的转盘10，滑动输出轴9具有中空结构，滑动输出轴9的内壁设有沿滑动输出轴9的轴线方向呈螺旋线走向的滑槽
901，转盘10上固定连接有第一转轴8，第一转轴8的悬臂端设置有凸块801，第一转轴10的悬臂端伸入滑动输出轴9内并通过凸块801与滑槽901相配合连接，凸块801能够在滑槽901内自由滑动。
[0023] 通过转盘10带动第一转轴8转动，第一转轴8转动使凸块801沿滑槽901滑动，进而使滑动输出轴9实现滑动，由于依靠凸块801和滑槽901来带动手术臂4滑动，因此可以精确控制手术臂4的位移量，精确度可达到0.1mm，同时，由于第一转轴8和滑动输出轴9卡接，因此，可以保证在滑动过程中手术臂4的稳定性，进而更好地实现精确化、稳定化操作，误差被显著降低，解决了传统机械臂执行操作时误差较大的问题。
[0024] 进一步地，考虑在极端情况下，凸块801在滑槽901内出现卡顿现象，为了防止手术臂4被带动旋转，滑动输出轴9与手术臂4的端部形成“Z”字形型面卡接，滑动输出轴9与手术臂4之间通过密封圈11密封装配间隙。当出现凸块801在滑槽901内卡顿的现象时，只有滑动输出轴9会跟随第一转轴8发生转动，而手术臂4则不会，进而避免由于卡顿所带来的不利影响。
[0025] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
