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[发明专利]一种基于仿生结构的肩关节工作方法-CN201910427369.3有效
发明人：王传江;陈晨;江浩;孙秀娟;樊炳辉;王恒;刘汉进;赵宪正;周健博 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2019-05-22 - 公布日： 2022-06-28 - 主分类号： B25J17/02 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于仿生结构的肩关节工作方法，属于仿生机械技术领域，包括屈伸装置和展伸装置；屈伸装置包括两个对称设置的T型板、上齿轮组、第一电机，上齿轮组包括至少两个依次啮合的齿轮，第一电机驱动上齿轮组转动，带动展伸装置转动；展伸装置包括U型连接板，U型连接板内设有连接块、第二电机和下齿轮组，下齿轮组包括两个啮合的齿轮，连接块包括四个侧面，其中两个相对侧面通过转轴与上齿轮组的末端齿轮相连，另外两个相对侧面通过转轴与下齿轮组顶端的齿轮相连，第二电机驱动下齿轮组转动，带动U型连接板转动，模仿人关节的屈伸、伸展运动，实现机械臂关节处两个自由度的运动，减小机械手臂关节处的体积，实用性强。
一种基于仿生结构肩关节工作方法

[发明专利]一种6自由度机器人或7自由度机器人的奇异性处理方法-CN202110526804.5有效
发明人：张兴蕾;樊炳辉;王传江;张帅;田兆辉;冯红光;孙鹏伟 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2021-05-14 - 公布日： 2022-06-17 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种6自由度机器人或7自由度机器人的奇异性处理方法，包括以下步骤：S1、建立运动学模型并完成运动学分析；S2、求解雅可比矩阵，进行奇异性分析，计算出奇异值；S3、获得最大阻尼值λmax和奇异区域[0,ε]，以该奇异区域作为第一奇异性判据，并引入奇异阻尼函数；S4、以关节速度是否超速度极限作为第二奇异性判据，并引人微缓冲区、以及缓冲阻尼函数；S5、利用虚拟力来引导机器人从非安全区域进入安全区域；S6、进行奇异性校验。该奇异性处理方法在奇异性判断上采用双判据组合的方式，对奇异性进行更细致更准确的划分，引入可产生平滑的虚拟力的奇异势能函数引导机器人从非安全区域进入安全区域，从根本上解决雅克比逆不稳定而产生的弊端。
一种自由度机器人异性处理方法

[发明专利]一种六自由度串联机器人的逆运动学通用求解方法-CN201710234489.2有效
发明人：王海霞;常俊宇;卢晓;李玉霞;樊炳辉;江浩;朱延正 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2017-04-12 - 公布日： 2020-05-05 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种六自由度串联机器人的逆运动学通用求解方法，属于机器人逆运动学领域，该方法是在指数积模型的基础上，提出的一种计算过程简单、易于实现的封闭解求解方法，其主要利用旋量理论的基本性质、Rodrigues旋转公式以及特殊的几何结构，将复杂的逆解求解问题转化为简单的三角函数方程进行求解，使得6个关节角度只需要两个表达式即可表示，形式简单、方便记忆。该发明实用范围广，可应用于任意满足Pieper原则且前三个关节中相邻两个轴之间具有相交或平行关系的机器人中，该发明促进机器人的应用推广、简化了应用过程。
一种自由度串联机器人运动学通用求解方法

[发明专利]管外行走机器人抱紧机构及其参数优化设计方法-CN201610859089.6有效
发明人： 樊炳辉;付秀强;王传江;李燕;王凯;刘登彪 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2016-09-28 - 公布日： 2020-04-28 - 主分类号： B62D57/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种管外行走机器人抱紧机构及其参数优化设计方法，所述的抱紧机构是一种演化的四连杆机构，通过优化设计方法，使得该管外行走机器人抱紧机构可根据不同工作参数需要，快速获得最佳的各个设计变量的参数值，以使得管外行走机器人抱紧机构结构紧凑，输出夹紧力大，传动效率高，不发生运动干涉，能保证抱紧机构的各支点间相隔均匀，及抱紧机构顺利夹紧或松开工作管道。
外行机器人抱紧机构及其参数优化设计方法

[发明专利]上肢失能者用的大颗粒状食品喂食器及其工作方法-CN201710353284.6有效
发明人： 樊炳辉;王福兴;王传江;柏山清;张兴蕾;尹逊敏 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2017-05-18 - 公布日： 2020-04-17 - 主分类号： A61G12/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种上肢失能者用的大颗粒状食品喂食器及其使用方法，它主要包括筒状外壳、杯体，橡胶拨轮、驱动装置和使杯体来回扭动的往复装置；由驱动装置驱动拨轮转动；拨轮转动时，将杯体中底部漏出的食物拨送到外壳输送嘴中；由受助者自己走近喂食器或者由助老助残机械手协助完成进食。本发明借助助老助残机械手，可有效辅助各种上肢失能人员解决对大颗粒状食品的用餐问题，可降低对助老助残机械手操作指令的复杂性，也可降低对助老助残机械手各种功能要求，可避免助老助残机械手使用勺子、筷子或叉子等拾取食物的诸多不便和喂食过程中跑冒滴撒的尴尬，也为上肢失能人员提供了自主进餐的机会。
上肢能者颗粒状食品喂食及其工作方法

[实用新型]一种具有移动和自转定位关节的单孔手术机器人的整体布局-CN201820330630.9有效
发明人：胡三元;冯红光;程晓林;田兆辉;姜秀新;樊炳辉 -专利权人：山东大学齐鲁医院
申请日： 2018-03-09 - 公布日： 2020-03-20 - 主分类号： A61B34/30 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种具有移动和自转定位关节的单孔手术机器人的整体布局，由三个手术器械和鞘卡等组成。其中两个为手术操作器械一和手术操作器械二，另一个为手术观察器械；三个手术器械平行布置。手术器械采用机械解耦或控制解耦机构，完全解决了手术器械执行机构各关节摆转时产生的相互运动耦合问题；本实用新型的用于微创外科手术的具有移动和自转定位关节的单孔手术机器人的整体布局简洁合理、布局紧凑、占用空间小、小型化、轻量化，采用手术器械执行机构与快换机构快换拆装方式，可以方便地更换不同手术器械，增强了单孔手术机器人的使用的灵活性、便利性与安全性，有利于单孔手术机器人的推广应用。
一种具有移动自转定位关节单孔手术机器人整体布局

[实用新型]一种具有移动定位关节的单孔手术机器人的整体布局结构-CN201820330629.6有效
发明人：胡三元;冯红光;程晓林;田兆辉;姜秀新;樊炳辉 -专利权人：山东大学齐鲁医院
申请日： 2018-03-09 - 公布日： 2019-11-12 - 主分类号： A61B34/30 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种具有移动定位关节的单孔手术机器人的整体布局结构，由三个手术器械和鞘卡等组成。其中两个为手术操作器械一和手术操作器械二，另一个为手术观察器械；三个手术器械平行布置。手术器械采用机械解耦或控制解耦机构，完全解决了手术器械执行机构各关节摆转时产生的相互运动耦合问题；本实用新型的用于微创外科手术的具有移动定位关节的单孔手术机器人的整体布局结构简洁合理、布局紧凑、占用空间小、小型化、轻量化，采用手术器械执行机构与快换机构快换拆装方式，可以方便地更换不同手术器械，增强了单孔手术机器人的使用的灵活性、便利性与安全性，有利于单孔手术机器人的推广应用。
手术器械单孔手术机器人整体布局结构移动定位关节手术操作器械本实用新型微创外科手术拆装方式机械解耦解耦机构快换机构平行布置手术观察运动耦合占用空间便利性轻量化摆转快换鞘卡紧凑器械

[实用新型]一种框架式辅助微创外科单孔手术机器人-CN201821886938.8有效
发明人：胡三元;冯红光;程晓林;田兆辉;姜秀新;樊炳辉 -专利权人：山东大学齐鲁医院
申请日： 2018-11-15 - 公布日： 2019-11-08 - 主分类号： A61B34/30 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种框架式辅助微创外科单孔手术机器人，包括支腿、立柱和操作臂，所述的支腿支撑并固定整个辅助微创外科单孔手术机器人；所述的立柱垂直固定于所述的支腿上，其支撑并固定辅助微创外科单孔手术机器人的操作臂；所述的支腿、所述的立柱、所述的操作臂和所述的连接座的相邻的臂段之间通过旋转关节或者移动关节相连，且所述的连接座连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术器械。所述的立柱、所述的操作臂和所述的连接座的相邻的臂段之间可以通过臂段之间的旋转关节相对旋转进行“折叠”，从而使操作臂的各臂段及连接座和手术器械“折叠”在立柱内侧，有利于微创外科单孔手术机器人的长期维护保养、包装和运输。
单孔手术微创外科操作臂立柱连接座臂段支腿机器人快接接头手术器械旋转关节框架式折叠内窥镜垂直固定维护保养相对旋转移动关节支撑运输

[实用新型]一种嵌套式辅助微创外科单孔手术机器人-CN201821886937.3有效
发明人：胡三元;冯红光;程晓林;田兆辉;姜秀新;樊炳辉 -专利权人：山东大学齐鲁医院
申请日： 2018-11-15 - 公布日： 2019-10-25 - 主分类号： A61B34/30 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种嵌套式辅助微创外科单孔手术机器人，包括底座、立柱和操作臂，所述的底座支撑并固定整个辅助微创外科单孔手术机器人；所述的立柱垂直固定于所述的底座上，其支撑并固定辅助微创外科单孔手术机器人的操作臂；所述的底座、所述的立柱、所述的操作臂和所述的连接座的相邻的臂段之间通过旋转关节或者移动关节相连，且所述的连接座连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术器械。所述的立柱和所述的操作臂的多个臂段为“中空”结构，所述的立柱、所述的操作臂和所述的连接座的相邻的臂段之间可以通过臂段之间的旋转关节相对旋转进行“嵌套”，从而使操作臂的各臂段及连接座和手术器械“嵌套”在立柱内侧。
操作臂立柱单孔手术微创外科连接座臂段底座机器人嵌套快接接头手术器械旋转关节嵌套式内窥镜垂直固定底座支撑相对旋转移动关节中空个臂支撑

[实用新型]一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人-CN201821887464.9有效
发明人：胡三元;冯红光;程晓林;田兆辉;姜秀新;樊炳辉 -专利权人：山东大学齐鲁医院
申请日： 2018-11-15 - 公布日： 2019-10-25 - 主分类号： A61B34/30 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种折叠式辅助微创外科单孔手术机器人，包括支腿、立柱和操作臂，所述的支腿支撑并固定整个辅助微创外科单孔手术机器人；所述的立柱垂直固定于所述的支腿上，其支撑并固定辅助微创外科单孔手术机器人的操作臂；所述的支腿、所述的立柱、所述的操作臂和所述的连接座的相邻的臂段之间通过旋转关节或者移动关节相连，且所述的连接座连接一个快接接头，在所述的快接接头上安装内窥镜或手术器械。所述的支腿、立柱、操作臂和连接座的相邻的臂段之间可以通过臂段之间的旋转关节相对旋转进行“折叠”，操作臂的各臂段及连接座和手术器械“折叠”式布局后占用空间小，有利于微创外科单孔手术机器人的长期维护保养、包装和运输。
单孔手术微创外科操作臂支腿连接座臂段立柱机器人快接接头手术器械旋转关节折叠式折叠内窥镜垂直固定维护保养相对旋转移动关节占用空间支撑运输

[发明专利]一种用于单孔微创机器人的转向关节及微创机器人-CN201810042558.4有效
发明人：王传江;王恒;陈晨;樊炳辉;张兴蕾;高波 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2018-01-17 - 公布日： 2019-10-01 - 主分类号： A61B34/30 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于单孔微创机器人的转向关节，包括若干个首尾依次相连的转向单元，各转向单元均包括转向块、内导向块、外导向块、外支撑块和支撑轴，外导向块围包在内导向块的外侧，内导向块与外支撑块相连，外支撑块与支撑轴相连，外导向块与外支撑块接触但不相连；各所述转向块均包括转向底盘、定位顶盘以及连接转向底盘、定位顶盘的转向撑杆，转向底盘与外导向块之间既能够相对转动又能够同步转动。本发明还公开了一种微创机器人，所述微创机器人包括机械臂，所述机械臂包括后臂体、前端剪切执行器及用于连接后臂体和前端剪切执行器的如上所述的转向关节。利用本发明能够实现对手术臂前端剪切执行器的远距离灵活转向控制。
导向块微创机器人外支撑块转向底盘转向关节剪切转向单元后臂体机械臂内导向支撑轴转向块单孔顶盘人本发明同步转动依次相连转向控制远距离撑杆首尾微创灵活

[实用新型]一种具有移动和自转定位关节的单孔手术器械-CN201820275015.2有效
发明人：胡三元;冯红光;程晓林;田兆辉;姜秀新;樊炳辉 -专利权人：山东大学齐鲁医院
申请日： 2018-02-26 - 公布日： 2019-09-03 - 主分类号： A61B17/00 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种具有移动和自转定位关节的单孔手术器械，手术器械执行机构由第一至第八关节执行机构、钢丝绳张紧机构、固定销轴、导向机构和手术器械执行机构壳体等组成。手术器械执行机构的第二至第八关节执行机构通过钢丝传动。手术器械执行机构上面的接口离合盘采用单列布置，使手术器械执行机构在接口底座上面的固定点之间的力臂更长，更有利于手术器械执行机构的固定。将解耦机构安装在关节驱动机构上，可以简化手术器械执行机构的结构设计，有利于手术器械执行机构的量产。本实用新型的用于单孔手术机器人的具有移动和自转定位关节的手术器械方便拆装、定位准确、刚度较大、布局合理、小型化、轻量化的优点。
手术器械单孔手术定位关节自转本实用新型移动关节器械关节驱动机构导向机构定位准确方便拆装钢丝传动固定销轴机构壳体接口底座解耦机构张紧机构钢丝绳离合盘轻量化力臂量产机器人单列

[实用新型]一种用于单孔手术机器人的具有移动定位关节的手术器械-CN201820275211.X有效
发明人：胡三元;冯红光;程晓林;田兆辉;姜秀新;樊炳辉 -专利权人：山东大学齐鲁医院
申请日： 2018-02-26 - 公布日： 2019-07-26 - 主分类号： A61B34/30 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种用于单孔手术机器人的具有移动定位关节的手术器械，手术器械执行机构由第一至第八关节执行机构、钢丝绳张紧机构、固定销轴、导向机构和手术器械执行机构壳体等组成。手术器械执行机构的第二至第八关节执行机构通过钢丝传动。手术器械执行机构上面的接口离合盘采用单列布置，使手术器械执行机构在接口底座上面的固定点之间的力臂更长，更有利于手术器械执行机构的固定。将解耦机构安装在关节驱动机构上，可以简化手术器械执行机构的结构设计，有利于手术器械执行机构的量产。本实用新型的用于单孔手术机器人的具有移动定位关节的手术器械方便拆装、定位准确、刚度较大、布局合理、小型化、轻量化的优点。
手术器械关节单孔手术移动定位机器人本实用新型关节驱动机构导向机构定位准确方便拆装钢丝传动固定销轴机构壳体接口底座解耦机构张紧机构钢丝绳离合盘轻量化力臂量产单列

[实用新型]一种具有自转定位关节的单孔手术机器人的整体布局结构-CN201820332111.6有效
发明人：胡三元;冯红光;程晓林;田兆辉;姜秀新;樊炳辉 -专利权人：山东大学齐鲁医院
申请日： 2018-03-09 - 公布日： 2019-07-12 - 主分类号： A61B34/30 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种具有自转定位关节的单孔手术机器人的整体布局结构，由三个手术器械和鞘卡等组成。其中两个为手术操作器械一和手术操作器械二，另一个为手术观察器械；三个手术器械平行布置。手术器械采用机械解耦或控制解耦机构，完全解决了手术器械执行机构各关节摆转时产生的相互运动耦合问题；本实用新型的用于微创外科手术的具有自转定位关节的单孔手术机器人的整体布局结构简洁合理、布局紧凑、占用空间小、小型化、轻量化，采用手术器械执行机构与快换机构快换拆装方式，可以方便地更换不同手术器械，增强了单孔手术机器人的使用的灵活性、便利性与安全性，有利于单孔手术机器人的推广应用。
手术器械单孔手术机器人整体布局结构定位关节自转手术操作器械本实用新型微创外科手术拆装方式机械解耦解耦机构快换机构平行布置手术观察运动耦合占用空间便利性轻量化摆转快换鞘卡紧凑关节器械

[实用新型]一种用于单孔手术机器人的具有自转定位关节的手术器械-CN201820275013.3有效
发明人：胡三元;冯红光;程晓林;田兆辉;姜秀新;樊炳辉 -专利权人：山东大学齐鲁医院
申请日： 2018-02-26 - 公布日： 2019-07-05 - 主分类号： A61B17/00 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种用于单孔手术机器人的具有自转定位关节的手术器械，手术器械执行机构由第一至第八关节执行机构、钢丝绳张紧机构、固定销轴、导向机构和手术器械执行机构壳体等组成。手术器械执行机构的第一至第八关节执行机构通过钢丝传动。手术器械执行机构上面的接口离合盘采用单列布置，使手术器械执行机构在接口底座上面的固定点之间的力臂更长，更有利于手术器械执行机构的固定。将解耦机构安装在关节驱动机构上，可以简化手术器械执行机构的结构设计，有利于手术器械执行机构的量产。本实用新型的用于单孔手术机器人的具有自转定位关节的手术器械方便拆装、定位准确、刚度较大、布局合理、小型化、轻量化的优点。
手术器械单孔手术定位关节自转机器人本实用新型关节关节驱动机构导向机构定位准确方便拆装钢丝传动固定销轴机构壳体接口底座解耦机构张紧机构钢丝绳离合盘轻量化力臂量产单列

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