[发明专利]不动点机构

说明书

本发明提供了一种不动点机构，在所述不动点机构中，当一个驱动力矩作用在第一连杆构件或者滑块装置时，所述不动点机构能够实现绕不动点的转动运动；当一个驱动力矩作用在第四连杆构件或者第六连杆构件时，所述不动点机构能够实现相对不动点的伸缩运动；当一个驱动力矩作用在第一连杆构件或者滑块装置，且另一个驱动力矩作用在第四连杆构件或者第六连杆构件时，所述不动点机构能够实现绕不动点的转动运动以及相对不动点的伸缩运动。即，所述不动点机构具有绕不动点的转动运动和相对不动点的伸缩运动的双自由度。

技术领域

本发明涉及机械结构技术领域，特别涉及一种不动点机构，更具体的，涉及一种具有两个自由度的不动点机构，该机构可以应用到微创伤手术机器人领域，并尤其可以应用到手术机器人的工具臂结构领域。

背景技术

微创伤手术是指通过腹腔镜、胸腔镜等内窥镜在人体内实行手术的一种新技术，其具有创伤小、疼痛轻、出血少等优越性，从而能够有效减少病人的恢复时间、不适及避免传统手术的一些有害副作用。早期的微创伤手术由于体表小孔的限制，致使医生手术工具的自由度相对减少，且操作方向也存在与期望的方向相反等缺陷，增加了医生进行手术的困难程度，因此医生只有经过长期的相关训练才能比较顺利地实施手术操作。

随着科学技术的发展，特别是机器人技术的发展，为早期微创伤手术中存在的问题找到了更好的解决方法，微创伤手术机器人也由此被研究、开发。微创伤手术机器人能够使医生在主操控台处通过二维或三维的显示设备观察病人体内的组织特征，并通过操控设备，以遥控方式操纵机器人上的机械臂及手术工具器械来完成手术的操作。使医生能够以与传统手术相同的方式及感觉来完成微创伤手术的操作，大大减轻了医生进行微创伤手术时的困难程度，同时也提高了手术的效率和安全性，并使得远程手术的实现发生了突破性的进展。鉴于手术机器人的优越性，世界各国都在积极地做着相关方面的研究，并产生了一些产品及样机。

对于手术机器人来说，其中一个亟需解决的关键技术问题是机器人病人端在运动的过程中，其上安装的手术工具器械与病人身体接触的孔洞部分应是一个不动的点。换言之，病人端机器人的机械臂上应具有一个不动点机构。

不动点机构的研究一直是手术机器人的一个重点研究方向。现有的不动点机构的基本原理模型基本都是双平行四边形不动点原理，该种原理能够通过杆件搭建出两个相互耦合的平行四边形，从而在特定的位置形成一个不动点，如中国专利(申请号为CN201010274701.6、申请号为CN201210299557.0)，均采用的是这样的原理搭建的不动点机构。但是就双平行四边形不动点机构本身而言，其形成的不动点只具有一个自由度，即绕该不动点的转动自由度。为了满足使用需要，微创伤手术机器人在机构平面内还需要具有一个移动自由度，即伸缩自由度。就双平行四边形不动点原理形成的不动点机构而言，为能够实现伸缩自由度，需要增加伸缩自由度所需的机构，这样就会造成整个机构的机械体积及设计复杂度的提高，并且若多条臂协同使用的情况下，对各个臂的空间摆放位置等因素都需要进行考虑，也增加了机器人的局限性及医生操作的复杂度及困难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不动点机构，以解决现有技术中双平行四边形不动点机构形成的不动点只具有一个自由度的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种不动点机构，所述不动点机构包括：主动部件、从动部件及传动部件，其中，

所述主动部件包括：第一连杆构件、第二连杆构件、第三连杆构件、第四连杆构件及滑块装置，其中，所述第一连杆构件的第一端通过第一转轴结构与所述第二连杆构件的第一端形成转动连接，所述第二连杆构件的第二端通过第二转轴结构与所述滑块装置转动连接，所述第三连杆构件与所述滑块装置形成滑动连接，且所述第三连杆构件通过所述第二转轴结构的轴心，所述第三连杆构件的第二端通过第三转轴结构与所述第四连杆构件的第二端形成转动连接，所述第四连杆构件的第一端通过第四转轴结构与所述第一连杆构件形成转动连接；