本申請涉及醫療器械,更具體的說是涉及一種持械臂及計算機輔助醫療系統。
背景技術:
1、目前,在醫療器械等相關技術領域中,手術機器人等醫療輔助系統已經被廣泛使用,醫生能夠通過控制臺進行操作控制,以控制機器人進行相應的手術操作。其中,為了實現對手術器械的直線移動操作,通常采用伸縮機構搭載相應的手術器械或功能裝置。在一些場景中,伸縮機構采用鋼絲繩驅動同步伸縮的多級伸縮機構。在此類機構中,鋼絲繩繞設在中級平臺上,首級平臺和末級平臺分別與鋼絲繩固連,中級平臺相對于首級平臺的運動通過鋼絲繩拉動末級平臺相對于中級平臺運動,實現了同步伸縮。然而,此類機構僅依靠鋼絲繩實現傳動,導致機構整體對鋼絲繩的抗拉強度和抗彎折疲勞的依賴性大,但兩者往往難以兼得;此外,還導致機構整體的設計靈活度低,例如在各級平臺尺寸足夠的情況下,伸縮的長度僅依賴于鋼絲繩的長度,因此在鋼絲繩安裝空間受限時,則限制了伸縮機構的伸縮長度的設計,而且末級平臺的速度無法按需設計。
技術實現思路
1、為了至少部分解決或避免上述問題,本申請提供一種持械臂,應用于計算機輔助醫療系統,所述持械臂用于設置在所述計算機輔助醫療系統的機械臂的末端并用于安裝手術器械,包括:
2、依次序可滑動連接的第一臂、第二臂和第三臂,其中所述第一臂用于連接至所述機械臂的末端;
3、驅動機構,所述驅動機構的至少部分設置于所述第一臂上,所述驅動機構的輸出端與所述第二臂連接,用于驅動所述第二臂相對于所述第一臂沿第一方向平移;
4、傳動機構,包括輸入輪、輸出輪和柔性傳動件,所述柔性傳動件繞設于所述輸入輪和所述輸出輪;
5、其中,所述第二臂相對于所述第一臂沿所述第一方向的平移帶動所述輸入輪轉動,所述輸入輪通過所述柔性傳動件帶動所述輸出輪轉動,所述輸出輪的轉動帶動所述第三臂相對于所述第二臂沿所述第一方向平移。
6、在一些可選的實施例中,所述傳動機構還包括:
7、第一傳動組件,所述第一傳動組件連接所述輸入輪,所述第一傳動組件用于將所述第二臂相對于所述第一臂沿所述第一方向的平移轉化為所述輸入輪的轉動;
8、以及第二傳動組件,所述第二傳動組件連接所述輸出輪,所述第二傳動組件用于將所述輸出輪的轉動轉化為所述第三臂相對于所述第二臂沿所述第一方向的平移。
9、在一些可選的實施例中,所述第一傳動組件包括第一齒輪和第一齒條,所述第一齒輪和所述輸入輪同軸固定,所述第一齒條固定至所述第一臂且沿著所述第一方向延伸;
10、和/或,所述第二傳動組件包括第二齒輪和第二齒條,所述第二齒輪和所述輸出輪同軸固定,所述第二齒條固定至所述第三臂且沿著所述第一方向延伸。
11、在一些可選的實施例中,所述持械臂還包括張緊機構,所述張緊機構用于調節所述柔性傳動件的張緊。
12、在一些可選的實施例中,所述張緊機構包括張緊輪和安裝座,所述張緊輪可轉動地設置在所述安裝座上,所述張緊輪在第二方向上壓向所述柔性傳動件,所述第二方向垂直于所述第一方向,所述安裝座設置在所述第二臂上,所述安裝座相對于所述第二臂的位置可調節,從而調節張緊輪在所述第二方向上的位置。
13、在一些可選的實施例中,所述第二臂上設有第一配合斜面,所述安裝座上設有第二配合斜面,所述第一配合斜面和所述第二配合斜面偏離第二方向傾斜設置,所述張緊機構具有鎖緊狀態和解鎖狀態:
14、在所述解鎖狀態,允許所述第二配合斜面沿所述第一配合斜面運動,以使所述安裝座帶動所述張緊輪在所述第二方向上相對于所述第二臂運動;
15、在所述鎖緊狀態,限制所述第二配合斜面沿所述第一配合斜面運動,以使所述張緊輪在所述第二方向上相對于所述第二臂固定。
16、在一些可選的實施例中,所述第二臂包括外殼,所述外殼圍合成容納所述傳動機構的容納腔,所述外殼上開設有開口,所述開口連通所述容納腔,所述第一配合斜面設置在所述外殼上并鄰接所述開口,所述第一配合斜面背離所述容納腔且自所述外殼的外表面朝向所述外殼的內表面傾斜,所述張緊機構設置在所述開口處,所述安裝座設置在所述第一配合斜面上。
17、在一些可選的實施例中,所述第一臂、所述第二臂和所述第三臂在垂直于所述第一方向的方向上依次層疊設置,所述第一臂和所述第二臂之間通過第一移動副連接,所述第二臂和所述第三臂之間通過第二移動副連接。
18、在一些可選的實施例中,所述驅動機構包括驅動電機和絲杠副;
19、或者,所述驅動機構包括直線電機、電缸、氣缸、油缸中的一種。
20、本申請還提供一種計算機輔助醫療系統,包括機械臂,所述機械臂的末端設置有如上所述的持械臂。
21、依據本實施例中的持械臂及計算機輔助醫療系統,該持械臂包括第一臂、第二臂、第三臂、驅動機構和傳動機構,通過改變傳動機構中輸入輪和輸出輪的傳動比,以改變二者的轉速比,從而實現第三臂和第二臂的速比的調節,使得持械臂的設計更加靈活。通過調節上述傳動比,還可以對柔性傳動件的受力進行調整,降低對于柔性傳動件強度的要求,可以兼顧柔性傳動件的抗拉強度和抗彎疲勞。
1.一種持械臂,應用于計算機輔助醫療系統,所述持械臂用于設置在所述計算機輔助醫療系統的機械臂的末端并用于安裝手術器械,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的持械臂,其特征在于,所述傳動機構還包括:
3.根據權利要求2所述的持械臂,其特征在于,所述第一傳動組件包括第一齒輪和第一齒條,所述第一齒輪和所述輸入輪同軸固定,所述第一齒條固定至所述第一臂且沿著所述第一方向延伸;
4.根據權利要求1所述的持械臂,其特征在于,所述持械臂還包括張緊機構,所述張緊機構用于調節所述柔性傳動件的張緊。
5.根據權利要求4所述的持械臂,其特征在于,所述張緊機構包括張緊輪和安裝座,所述張緊輪可轉動地設置在所述安裝座上,所述張緊輪在第二方向上壓向所述柔性傳動件,所述第二方向垂直于所述第一方向,所述安裝座設置在所述第二臂上,所述安裝座相對于所述第二臂的位置可調節,從而調節張緊輪在所述第二方向上的位置。
6.根據權利要求5所述的持械臂,其特征在于,所述第二臂上設有第一配合斜面,所述安裝座上設有第二配合斜面,所述第一配合斜面和所述第二配合斜面偏離第二方向傾斜設置,所述張緊機構具有鎖緊狀態和解鎖狀態:
7.根據權利要求6所述的持械臂,其特征在于,所述第二臂包括外殼,所述外殼圍合成容納所述傳動機構的容納腔,所述外殼上開設有開口,所述開口連通所述容納腔,所述第一配合斜面設置在所述外殼上并鄰接所述開口,所述第一配合斜面背離所述容納腔且自所述外殼的外表面朝向所述外殼的內表面傾斜,所述張緊機構設置在所述開口處,所述安裝座設置在所述第一配合斜面上。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的持械臂,其特征在于,所述第一臂、所述第二臂和所述第三臂在垂直于所述第一方向的方向上依次層疊設置,所述第一臂和所述第二臂之間通過第一移動副連接,所述第二臂和所述第三臂之間通過第二移動副連接。
9.根據權利要求1至7任一項所述的持械臂,其特征在于,所述驅動機構包括驅動電機和絲杠副;
10.一種計算機輔助醫療系統,其特征在于,包括機械臂,所述機械臂的末端設置有如權利要求1-9中任一項所述的持械臂。