[发明专利]一种手术机器人的主动臂及手术机器人

说明书

本发明提供了一种手术机器人的主动臂及手术机器人，涉及医疗器械技术领域，该手术机器人的主动臂包括第一支臂、第二支臂、第三支臂、滑台组、第一平行四边形连杆机构和第二平行四边形连杆机构，第一支臂一端与第二支臂一端转动连接，第二支臂另一端与第三支臂一端转动连接，第一平行四边形连杆机构两端分别与第一支臂和第三支臂连接，第二平行四边形连杆机构一端与第二支臂连接；其中，第一平行四边形连杆机构和第二平行四边形连杆机构适于随第二支臂的摆动而变形，从而通过控制第二支臂摆动，从而在第三支臂连接有手术器械时，即可实现手术器械围绕远心点的摆动，进而实现精准灵活的手术操作。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种手术机器人的主动臂及手术机器人。

背景技术

目前的腹腔镜手术机器人的主动臂多采用“不动点”形式，所谓“不动点”即为患者腹壁开孔位置，主要目的是避免无论手术器械通过开孔位置对病灶做何种操作，腹壁的开孔位置避免存在受力的情况，则在腹腔镜手术机器人中“不动点”结构对手术非常重要。

目前主动臂的主要实现形式有以下三种，一是采用电机直接驱动关节以实现腹腔镜手术机器人中的“不动点”要求；二是采用带或钢丝传动的形式；三是连杆直接相连实现平行四边形的一点为动力，两点传递到不动点。但上述三种方式均存在缺陷，第一种方式由于其结构自身不能够保持“不动点”的状态，而是通过动力的控制来实现，这样就会面临动力故障所带来的主动臂的不确定运动，会为手术带来极大的风险；且成本高，复杂结构带来高故障风险。第二种方式中，采用带或钢丝传动，这种传动方式的性质决定其弹性大、刚度低，并且工艺实现难度大，从而导致精度降低，带来手术的高风险。第三种方式中，直接相连的连杆会导致连杆在运动范围内的受力呈现正弦变化，其受力变化过程较为不合理性，从而带来机构刚度低、动力难以匹配和电气控制困难的问题，必然导致手术精度降低和手术风险增大。

发明内容

本发明解决的问题是腹腔镜手术机器人中“不动点”形式主动臂刚度差、精度差和电气控制困难。

为解决上述问题，本发明提供一种手术机器人的主动臂，包括第一支臂、第二支臂、第三支臂、第一平行四边形连杆机构和第二平行四边形连杆机构，所述第一支臂一端与所述第二支臂一端转动连接，所述第二支臂另一端与所述第三支臂一端转动连接，所述第一平行四边形连杆机构两端分别与所述第一支臂和所述第三支臂连接，所述第二平行四边形连杆机构一端与所述第二支臂连接；

其中，所述第一平行四边形连杆机构和所述第二平行四边形连杆机构适于随所述第二支臂的摆动而变形。

进一步地，所述第一平行四边形连杆机构包括两平行的第一连接关节和两平行的第一连杆，所述第二平行四边形连杆机构包括两平行的第二连接关节和两平行的第二连杆，所述第一连接关节与所述第一连杆铰接，所述第二连接关节与所述第二连杆铰接，邻近所述第一支臂的所述第一连接关节与所述第一支臂固定连接，并与所述第二支臂转动连接，另一所述第一连接关节与所述第三支臂固定连接，邻近所述第二支臂的所述第二连接关节与所述第二支臂固定连接，并与所述第三支臂转动连接，另一所述第二连接关节与所述滑台组固定连接。

进一步地，该手术机器人的主动臂还包括基座和多维力传感器，所述基座适于与所述多维力传感器连接，所述基座与所述第一支臂远离所述第二支臂的一端旋转连接。

进一步地，该手术机器人的主动臂还包括设于所述第一支臂两端的谐波减速器、电机和带轮组，所述带轮组包括传动连接的主动轮和从动轮，所述主动轮与所述电机传动连接，所述从动轮与所述谐波减速器传动连接，所述第一支臂的两端分别通过所述谐波减速器与所述基座和所述第二支臂连接。

进一步地，该手术机器人的主动臂还包括设置于所述第一支臂上的第一光电传感器，所述基座上设有感应涂层或第一感应片，所述第一光电传感器通过与所述感应涂层或所述第一感应片配合限制所述第一支臂相对于所述基座的旋转角度。