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一种并联式三 自由度 远程运动中心手术 机器人

阅读：938发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种并联式三自由度远程运动中心手术机器人专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及手术机器人技术领域。目的是提供一种并联式三自由度远程运动中心手术机器人，该手术机器人应具有结构紧凑、刚度好、精度高、动态特性好等优点。技术方案是：一种并联式三自由度远程运动中心手术机器人，包括机架、手术操作模块以及连接在机架与手术操作模块之间的四个分支；其特征在于：每个分支包括通过第一转动副与机架连接的平行四边形机构以及两端分别通过第六转动副及第七转动副与平行四边形机构及手术操作模块连接的第五连杆。，下面是一种并联式三自由度远程运动中心手术机器人专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种并联式三自由度远程运动中心手术机器人，包括机架(1)、手术操作模块以及连接在机架与手术操作模块之间的四个分支；其特征在于：
每个分支包括通过第一转动副(2)与机架连接的平行四边形机构以及两端分别通过第六转动副(11)及第七转动副(13)与平行四边形机构及手术操作模块连接的第五连杆(12)；
手术操作模块包括第一固定块(14)、第二固定块(15)以及与第一固定块连接且同时通过第八转动副(16)与第二固定块连接的手术器械(17)；
所述四个分支两两一组，其中一组内的两个分支分别通过各分支连接的第七转动副与手术操作模块的第一固定块相连，另外一组内的两个分支分别通过各分支连接的第七转动副与手术操作模块的第二固定块相连。
2.根据权利要求1所述的并联式三自由度远程运动中心手术机器人，其特征在于：四个分支两两一组，每组内两个分支的两个第一转动副轴线重合，且与另一组内两个分支的两个第一转动副轴线正交，交点为固定点O，手术操作模块中的第八转动副轴线过固定点O；每组内两个分支的两个第七转动副轴线重合，且与另一组的两个分支的第七转动副轴线垂直。
3.一种并联式三自由度远程运动中心手术机器人，包括机架(1)、手术操作模块以及连接在机架与手术操作模块之间的三个分支；其特征在于
每个分支包括通过第一转动副(2)与机架连接的平行四边形机构以及两端分别通过第六转动副(11)及第七转动副(13)与平行四边形机构及手术操作模块连接的第五连杆(12)；
手术操作模块包括第一固定块(14)、第二固定块(15)以及与第一固定块连接且同时通过第八转动副(16)与第二固定块连接的手术器械(17)；
所述三个分支分为两组，其中一组内的两个分支分别通过各分支连接的第七转动副与手术操作模块的第一固定块相连，另一组的一个分支通过所连接的第七转动副与手术操作模块的第二固定块相连；或者，
一组内的两个分支分别通过各分支连接的第七转动副与手术操作模块的第二固定块相连，另一组的一个分支通过所连接的第七转动副与手术操作模块的第一固定块相连。
4.根据权利要求3所述的并联式三自由度远程运动中心手术机器人，其特征在于：三个分支分为两组，一组内两个分支中的第一转动副轴线重合，且与剩下一个分支中的第一转动副轴线正交，交点为固定点O，手术操作模块中的第八转动副轴线过固定点O；一组内两个分支的第七转动副轴线重合，且与剩下一个分支中的第七转动副轴线垂直。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的并联式三自由度远程运动中心手术机器人，其特征在于：所述平行四边形机构由第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆分别通过转动副依序连接而成。

说明书全文

一种并联式三自由度 远程运动中心手术 机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及手术机器人技术领域，具体是一种并联式三自由度远程运动中心手术机器人。

背景技术

[0002] 微创手术指的是医生在人体表皮切开一个微小的创口，通过此创口将手术器械伸入人体内进行手术操作。与传统手术相比，微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快、术后疤痕小等显著优点，因此被广泛的应用于临床领域。然而，微创手术受小创口的限制，医生操作难度大，手部的抖动会对手术精度产生很大的影响，且医生的操作方向与目标位置相反，不易控制。为解决这些问题，使用手术机器人进行微创手术是一个很好的选择。

[0003] 应用于微创手术要求机器人具有远程运动中心的特点，也就是转动中心在机构远端的某一固定点，这样可以使手术器械绕该点转动。在手术过程中，该转动中心点与手术创口重合，要求机器人能提供一个移动和绕中心点两个转动运动，共三个自由度。目前提出的一些远程运动中心手术机器人(CN 104622573 A，CN 101919739 B)整体上是开环式的结构，精度不高，动态特性不好，影响手术质量，限制了机器人的应用。相比于开环结构，闭环式的并联机构具有刚度好、精度高、动态特性好等优点，很适合应用于微创手术机器人的开发。因此，提出一种并联式的远程运动中心手术机器人很有必要。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是克服背景技术存在的不足，提供一种并联式三自由度远程运动中心手术机器人，该手术机器人应具有结构紧凑、刚度好、精度高、动态特性好等优点。

[0005] 本发明的技术方案是：

[0006] 一种并联式三自由度远程运动中心手术机器人，包括机架、手术操作模块以及连接在机架与手术操作模块之间的四个分支；其特征在于：

[0007] 每个分支包括通过第一转动副与机架连接的平行四边形机构以及两端分别通过第六转动副及第七转动副与平行四边形机构及手术操作模块连接的第五连杆；

[0008] 手术操作模块包括第一固定块、第二固定块以及与第一固定块连接且同时通过第八转动副与第二固定块连接的手术器械；

[0009] 所述四个分支两两一组，其中一组内的两个分支分别通过各分支连接的第七转动副与手术操作模块的第一固定块相连，另外一组内的两个分支分别通过各分支连接的第七转动副与手术操作模块的第二固定块相连。

[0010] 四个分支两两一组，每组内两个分支的两个第一转动副轴线重合，且与另一组内两个分支的两个第一转动副轴线正交，交点为固定点O，手术操作模块中的第八转动副轴线过固定点O；每组内两个分支的两个第七转动副轴线重合，且与另一组的两个分支的第七转动副轴线垂直。

[0011] 一种并联式三自由度远程运动中心手术机器人，包括机架、手术操作模块以及连接在机架与手术操作模块之间的三个分支；其特征在于

[0012] 每个分支包括通过第一转动副与机架连接的平行四边形机构以及两端分别通过第六转动副及第七转动副与平行四边形机构及手术操作模块连接的第五连杆；

[0013] 手术操作模块包括第一固定块、第二固定块以及与第一固定块连接且同时通过第八转动副与第二固定块连接的手术器械；

[0014] 所述三个分支分为两组，其中一组内的两个分支分别通过各分支连接的第七转动副与手术操作模块的第一固定块相连，另一组的一个分支通过所连接的第七转动副与手术操作模块的第二固定块相连；或者，

[0015] 一组内的两个分支分别通过各分支连接的第七转动副与手术操作模块的第二固定块相连，另一组的一个分支通过所连接的第七转动副与手术操作模块的第一固定块相连。

[0016] 三个分支分为两组，一组内两个分支中的第一转动副轴线重合，且与剩下一个分支中的第一转动副轴线正交，交点为固定点O，手术操作模块中的第八转动副轴线过固定点O；一组内两个分支的第七转动副轴线重合，且与剩下一个分支中的第七转动副轴线垂直。

[0017] 所述平行四边形机构由第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆分别通过转动副依序连接而成。

[0018] 本发明的有益效果是：

[0019] 本发明提出的并联机器人可以执行一自由度移动运动和绕固定点的两自由度转动运动，具有结构紧凑、刚度好、精度高、动态特性好等优点，可用于微创手术领域。附图说明

[0020] 图1为本发明实施例一的立体结构示意图。

[0021] 图2为本发明实施例二的立体结构示意图。

[0022] 图3为本发明实施例三的立体结构示意图。

[0023] 图4为分支的结构示意图。

[0024] 图5为手术操作模块的结构示意图。

具体实施方式

[0025] 以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

[0026] 实施例一

[0027] 如图1，4，5所示，一种并联式三自由度远程运动中心手术机器人，包括机架1、手术操作模块以及连接在机架与手术操作模块之间的四个分支。

[0028] 每个分支包括依次连接在机架与手术操作模块之间的第一转动副2、第一连杆3、第二转动副4、第三转动副5、第二连杆6、第三连杆7、第四转动副8、第五转动副9、第四连杆10、第六转动副11、第五连杆12和第七转动副13；其中，第一连杆、第二连杆、第四连杆和第三连杆依序通过第二转动副4、第四转动副8、第五转动副9以及第三转动副5组成平行四边形机构。

[0029] 手术操作模块包括第一固定块14、第二固定块15、第八转动副16和手术器械17，其中手术器械固定在第一固定块上，同时通过第八转动副与第二固定块连接。

[0030] 四个分支两两一组，其中一组内的两个分支通过第五连杆上的第七转动副与手术操作模块的第一固定块相连，另外一组内的两个分支通过第五连杆上的第七转动副与手术操作模块的第二固定块相连；每组内两个分支的两个第一转动副轴线重合，且与另一组内两个分支的两个第一转动副轴线正交，交点为固定点O，手术操作模块中的第八转动副轴线过固定点O；每组内两个分支的两个第七转动副轴线重合，且与另一组分支的第七转动副轴线垂直。

[0031] 本实施例中，驱动副可选取各分支上的第二转动副，驱动方式可选用伺服减速机(图中省略)；当驱动副运动时，手术器械可以做一自由度移动运动和绕O点的两自由度转动运动；此时，机构为冗余驱动。

[0032] 实施例二

[0033] 如图2，4，5所示，一种并联式三自由度远程运动中心手术机器人，包括机架1、手术操作模块以及连接在机架与手术操作模块之间的三个分支。

[0034] 每个分支包括依次连接在机架与手术操作模块之间的第一转动副2、第一连杆3、第二转动副4、第三转动副5、第二连杆6、第三连杆7、第四转动副8、第五转动副9、第四连杆10、第六转动副11、第五连杆12和第七转动副13；其中，第一连杆、第二连杆、第四连杆和第三连杆依序通过第二转动副4、第四转动副8、第五转动副9以及第三转动副5组成平行四边形机构。

[0035] 手术操作模块包括第一固定块14、第二固定块15、第八转动副16和手术器械17，其中手术器械固定在第一固定块上，同时通过第八转动副与第二固定块连接。

[0036] 三个分支分为两组，其中一组内含有两个分支，分别通过第五连杆上的第七转动副与手术操作模块的第一固定块相连，另一组内的一个分支通过第五连杆上的第七转动副与手术操作模块的第二固定块相连；一组内两个分支的第一转动副轴线重合，且与剩下一个分支中的第一转动副轴线正交，交点为固定点O，手术操作模块中的第八转动副轴线过固定点O；一组内两个分支的第七转动副轴线重合，且与剩下一个分支中的第七转动副轴线垂直。

[0037] 本实施例中，驱动副可选取各分支上的第二转动副，驱动方式可选用伺服减速机(图中省略)；当驱动副运动时，手术器械可以做一自由度移动运动和绕O点的两自由度转动运动。

[0038] 实施例三

[0039] 如图3，4，5所示，一种并联式三自由度远程运动中心手术机器人，包括机架1、手术操作模块以及连接在机架与手术操作模块之间的三个分支。

[0040] 每个分支包括依次连接在机架与手术操作模块之间的第一转动副2、第一连杆3、第二转动副4、第三转动副5、第二连杆6、第三连杆7、第四转动副8、第五转动副9、第四连杆10、第六转动副11、第五连杆12和第七转动副13；其中，第一连杆、第二连杆、第四连杆和第三连杆依序通过第二转动副4、第四转动副8、第五转动副9以及第三转动副5组成平行四边形机构。

[0041] 手术操作模块包括第一固定块14、第二固定块15、第八转动副16和手术器械17，其中手术器械固定在第一固定块上，同时通过第八转动副与第二固定块连接。

[0042] 三个分支分为两组，其中一组内含有两个分支，通过第五连杆上的第七转动副与手术操作模块的第二固定块相连，另一组内的一个分支通过第五连杆上的第七转动副与手术操作模块的第一固定块相连；一组内两个分支的第一转动副轴线重合，且与剩下一个分支中的第一转动副轴线正交，交点为固定点O，手术操作模块中的第八转动副轴线过固定点O；一组内两个分支的第七转动副轴线重合，且与剩下一个分支中的第七转动副轴线垂直。

[0043] 本实施例中，驱动副可选取各分支上的第二转动副，驱动方式可选用伺服减速机(图中省略)；当驱动副运动时，手术器械可以做一自由度移动运动和绕O点的两自由度转动运动。

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