微创手术机器人及其被动臂平衡制动装置.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610458116.9 (22)申请日 2016.06.22 (71)申请人 重庆金山科技 （集团） 有限公司 地址 401120 重庆市渝北区两路工业园霓 裳大道18号 (72)发明人 王黎 王金玉 刘星 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 罗满 (51)Int.Cl. A61B 34/30(2016.01) (54)发明名称 微创手术机器人及其被动臂平衡制动装置 (57)摘要 本发明公开了一种微创手术机器人及其被 动臂平衡制动装置，

2、 其中被动臂平衡制动装置包 括立柱； 位于立柱的内侧的第一滑动导轨； 与第 一滑动导轨连接的配重模块； 位于立柱外侧的第 二滑动导轨； 与配重模块通过钢丝绳连接的位于 第二滑动导轨上的被动臂， 无外力时钢丝绳两端 平衡； 位于立柱顶端的制动装置， 且钢丝绳绕过 制动装置的滑轮。 因此在使用过程中， 对被动臂 的位置进行调节时， 需要施加外力， 并克服钢丝 绳与制动装置之间的摩擦力， 从而改变被动臂的 位置， 而在制动时， 摩擦力和制动装置均能够达 到阻碍被动臂运动的作用， 从而使得制动具有双 重保障。 此外， 该制动结构更加简单， 且使用过程 中， 被动臂能够平稳的移动， 提高了使用的安全 性

3、。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 106109018 A 2016.11.16 CN 106109018 A 1.一种微创手术机器人的被动臂平衡制动装置， 其特征在于， 包括 固定设置的立柱(1)； 位于所述立柱(1)的内侧的第一滑动导轨(2)； 与所述第一滑动导轨(2)上的滑动块连接设置的配重模块(3)； 设置在所述立柱(1)外侧的第二滑动导轨(4)； 与所述第二滑动导轨(4)上的滑动块连接的被动臂(5)， 且所述被动臂(5)与所述配重 模块(3)通过钢丝绳(6)连接， 无外力作用时， 所述钢丝绳(6)的两端平衡； 位于所述立柱(1)顶端的制动装置(7)， 且所述钢丝绳(6)绕

4、过所述制动装置(7)的滑轮 (72)。 2.根据权利要求1所述的被动臂平衡制动装置， 其特征在于， 所述制动装置(7)包括： 滑轮支撑座(71)， 所述制动装置(7)通过所述滑轮支撑座(71)安装在所述立柱(1)上， 所述滑轮(72)通过滑轮轴(75)安装在所述滑轮支撑座(71)上； 通过输出轴(731)与所述滑轮轴(75)的一端相连的减速器(73)； 通过制动轴(77)与所述减速器(73)的输入轴(732)相连的制动器(74)。 3.根据权利要求2所述的被动臂平衡制动装置， 其特征在于， 所述制动装置(7)还包括 设置在所述滑轮轴(75)远离所述减速器(73)一端的编码器(78)。 4.根据

5、权利要求2所述的被动臂平衡制动装置， 其特征在于， 所述滑轮轴(75)与所述滑 轮支撑座(71)之间设置有轴承(76)。 5.根据权利要求2所述的被动臂平衡制动装置， 其特征在于， 所述滑轮支撑座(71)上设 置有两个所述滑轮(72)， 且所述钢丝绳(6)设置为两条。 6.根据权利要求1至5任一项所述的被动臂平衡制动装置， 其特征在于， 所述滑轮(72) 与滑轮轴(75)刚性连接。 7.根据权利要求6所述的被动臂平衡制动装置， 其特征在于， 所述被动臂(5)与所述第 二滑动导轨(4)上的滑动块通过螺钉固定连接。 8.一种微创手术机器人， 包括机器人本体及制动设备； 其特征在于， 所述制动设备为

6、如 权利要求1至7任一项所述的被动臂平衡制动装置。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 106109018 A 2 微创手术机器人及其被动臂平衡制动装置 技术领域 0001 本发明涉及医疗机器人技术领域， 更具体地说， 涉及一种被动臂平衡制动装置。 此 外， 本发明还涉及一种具有上述被动臂平衡制动装置的微创手术机器人。 背景技术 0002 在现代医疗中， 手术是诊断医治疾病的一种方法， 其中， 微创手术是指利用腹腔 镜、 胸腔镜等现代医疗器械及相关设备进行的手术， 其具有创伤小、 治疗疼痛少、 住院时间 短、 身体机能恢复快等优点， 且越来越受到患者的欢迎， 给患者带来福音。 在医疗中被

7、越来 越多的采用， 传统的微创手术由医生手持器械进行手术， 手的颤动及医生疲劳等因素易造 成手术事故， 因此能进行微创手术的微创手术机器人设备也随之诞生， 其具有是创伤较小， 而且可以精准定位、 精准操作， 减少手术误差的优势。 0003 微创手术机器人中被动臂的空间位置， 决定了机器人的工作范围， 因不同的人， 不 同的手术， 被动臂的位置需要有所改变， 高度位置也要随之调整。 现有平衡制动装置， 为刚 性制动， 或制动后增加减震装置， 结构较为复杂， 成本较高， 且当超过一定界限值时， 结构会 受到破坏， 使用安全性不佳。 0004 综上所述， 如何提供一种被动臂平衡制动装置， 以提高制动

8、效果， 并确保使用的安 全性， 是目前本领域技术人员亟待解决的问题。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种被动臂平衡制动装置， 以提高制动效果， 并确保使用的 安全性。 本发明的另一目的是提供一种具有上述被动臂平衡制动装置的微创手术机器人。 0006 为了实现上述目的， 本发明提供如下技术方案： 0007 一种微创手术机器人的被动臂平衡制动装置， 包括 0008 固定设置的立柱； 0009 位于所述立柱的内侧的第一滑动导轨； 0010 与所述第一滑动导轨上的滑动块连接设置的配重模块； 0011 设置在所述立柱外侧的第二滑动导轨； 0012 与所述第二滑动导轨上的滑动块连接的被动臂， 且所

9、述被动臂与所述配重模块通 过钢丝绳连接， 无外力作用时， 所述钢丝绳的两端平衡； 0013 位于所述立柱顶端的制动装置， 且所述钢丝绳绕过所述制动装置的滑轮。 0014 优选的， 所述制动装置包括： 0015 滑轮支撑座， 所述制动装置通过所述滑轮支撑座安装在所述立柱上， 所述滑轮通 过滑轮轴安装在所述滑轮支撑座上； 0016 通过输出轴与所述滑轮轴的一端相连的减速器； 0017 通过制动轴与所述减速器的输入轴相连的制动器。 0018 优选的， 所述制动装置还包括设置在所述滑轮轴远离所述减速器一端的编码器。 说 明 书 1/4 页 3 CN 106109018 A 3 0019 优选的， 所述

10、滑轮轴与所述滑轮支撑座之间设置有轴承。 0020 优选的， 所述滑轮支撑座上设置有两个所述滑轮， 且所述钢丝绳设置为两条。 0021 优选的， 所述滑轮与滑轮轴刚性连接。 0022 优选的， 所述被动臂与所述第二滑动导轨上的滑动块通过螺钉固定连接。 0023 本发明提供的被动臂平衡制动装置， 包括立柱、 配重模块、 被动臂、 制动装置及分 别位于立柱两侧的第一滑动导轨和第二滑动导轨， 且位于第一滑动导轨的滑块上的配重模 块与位于第二滑动导轨的滑动块上的被动臂通过钢丝绳连接， 且无外力作用时， 钢丝绳两 端的配重处于平衡状态。 因此在使用过程中， 对被动臂的位置进行调节时， 需要施加外力， 并克

11、服钢丝绳与制动装置之间的摩擦力， 从而改变被动臂的位置， 而在制动时， 摩 擦力和 制动装置均能够达到阻碍被动臂运动的作用， 从而使得制动具有双重保障。 此外， 该制动结 构更加简单， 且使用过程中， 被动臂能够平稳的移动， 提高了使用的安全性。 0024 基于上述提供的被动臂平衡制动装置， 本发明还提供一种微创手术机器人， 包括 机器人本体及制动设备； 且所述制动设备为上述任一项所述的被动臂平衡制动装置。 0025 由于该微创手术机器人具有上述被动臂平衡制动装置， 因此该微创手术机器人直 接或间接的具有上述被动臂平衡制动装置所具有的技术效果。 附图说明 0026 为了更清楚地说明本发明实施例

12、或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据 提供的附图获得其他的附图。 0027 图1为本发明实施例提供的微创手术机器人的被动臂平衡制动装置中制动装置的 结构示意图； 0028 图2为本发明实施例提供的被动臂平衡制动装置的局部结构示意图； 0029 图3为本发明实施例提供的被动臂平衡制动装置的结构示意图。 0030 图1-3中： 0031 1为立柱、 2为第一滑动导轨、 3为配重模块、 4为第二滑动导轨、 5为被动臂、 6

13、为钢丝 绳、 7为制动装置、 71为滑轮支撑座、 72为滑轮、 73为减速器、 731为输出轴、 732为输入轴、 74 为制动器、 75为滑轮轴、 76为轴承、 77为制动轴、 78为编码器、 79为编码器座。 具体实施方式 0032 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没 有做出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0033 请参见图1至图3， 本发明实施例提供的微创手术机器人的被动臂平衡制

14、动装置， 包括固定设置的立柱1、 位于立柱1的内侧的第一滑动导轨2、 与第一滑动导轨2上的滑动块 连接设置的配重模块3、 设置在立柱1外侧的第二滑动导轨4、 与第二滑动导轨4上的滑动块 连接的被动臂5及位于立柱1顶端的制动装置7。 上述被动臂5与配重模块3通过钢丝绳6连 说 明 书 2/4 页 4 CN 106109018 A 4 接， 且钢丝绳6绕过制动装置7的滑轮72， 在无外力作用的情况下， 钢丝绳6的两端处于平衡 状态， 即钢丝绳6两端的重量近似。 0034 当实际使用过程中需要调节被动臂5的位置时， 制动装置7解锁， 同时可以通过施 加外力， 克服钢丝绳6与制动装置7之间的摩擦力以实

15、现被动臂5位置的调节。 在调节到位 后， 撤去外力， 在摩擦力与制动装置7的双重作用下， 能够充分保证制动效果， 提高了使用的 安全性。 具体的， 上述被动臂5与第二滑动导轨4上的滑动块通过螺钉固定连接， 配重模块3 与第一滑动导轨2上的滑动块通过螺钉固定连接， 即采用可拆卸连接的形式， 以便于后续的 拆卸及维护。 当然， 采用其余固定形式也在本申请的保护范围内， 可拆卸的连接只是本申请 的一个优选方案。 0035 作为优选的， 上述制动装置7包括滑轮支撑座71、 减速器73及制动器74。 制动装置7 通过滑轮支撑座71安装在立柱1上， 滑轮72通过滑轮轴75安装在滑轮支撑座71上， 具体的，

16、 滑轮72与滑轮轴75之间为刚性连接， 即两者之间不发生相对转动。 优选的， 可在滑轮72与滑 轮轴75之间设置键连接， 即在两者上分别开设键槽， 并将连接件设置在键槽内， 从而使两者 能够同时转动。 当然， 采用其余刚性连接的形式也是可行的， 此处不做具体限定。 上述减速 器73具有输出轴731和输入轴732， 且减速器73通过输出轴731与滑轮轴75的一端相连， 并通 过输入轴732与制动器74上的制动轴77相连。 0036 在对被动臂5的位置进行调节时， 制动器74处于解锁的状态， 此时可对配重模块3 施加一定的外力， 从而克服钢丝绳6与滑轮72之间的摩擦力来调整被动臂5的位置。 当被动

17、 臂5调整至预设位置后， 撤去外力， 且制 动器74锁紧减速器73， 使减速器73制动， 从而使与 减速器73连接的滑轮轴75制动， 从而将被动臂5制动在预设位置。 0037 此外， 制动装置7还包括设置在滑轮轴75远离减速器73一端的编码器78， 以记录滑 轮72转动的位置， 并以此确定被动臂5的位置。 优选的， 编码器78设置在编码器座79上， 编码 器座79与滑轮支撑座71固定安装， 且编码器78的一端与滑轮轴75的一端固定连接， 以记录 滑轮72的转动情况。 0038 为了确保滑轮轴75的转动效果， 在滑轮轴75与滑轮支撑座71之间设置有轴承76， 从而提高转动效果， 并降低滑轮轴75

18、的磨损。 此外， 滑轮支撑座71上设置有两个滑轮72， 且 钢丝绳6也设置为两条， 即两条钢丝绳6分别绕在两个滑轮72上， 立柱1两侧的配重靠两条钢 丝绳6承担， 从而提高了使用过程中的安全系数， 在一条钢丝绳6受损的情况下， 也能够很好 的保证被动臂平衡制动装置的使用。 0039 本发明实施例提供的被动臂平衡制动装置， 包括立柱1、 配重模块3、 被动臂5、 制动 装置7及分别位于立柱1两侧的第一滑动导轨2和第二滑动导轨4， 且位于第一滑动导轨2的 滑块上的配重模块3与位于第二滑动导轨4的滑动块上的被动臂5通过钢丝绳6连接， 且无外 力作用时， 钢丝绳6两端的配重处于平衡状态。 因此在使用过

19、程中， 对被动臂5的位置进行调 节时， 需要施加外力， 并克服钢丝绳6与制动装置7之间的摩擦力， 从而改变被动臂5的位置， 而在制动时， 摩擦力和制动装置7均能够达到阻碍被动臂5运动的作用， 从而使得制动具有 双重保障。 此外， 该制动结构更加简单， 且使用过程中， 被动臂5能够平稳的移动， 提高了使 用的安全性。 0040 基于上述实施例提供的被动臂平衡制动装置， 本发明实施例还提供一种微创手术 机器人， 包括机器人本体及制动设备； 且制动设备为上述被动臂平衡制动装置。 至于该微创 说 明 书 3/4 页 5 CN 106109018 A 5 手术机器人其余部分的具体结构， 请参见现有技术，

20、 本文不再赘述。 由于该微创手术机器人 具有上述被动臂平衡制动装置， 因此在一定程度上， 该微创手术机器人也具有较好的制动 效果， 且使用过程中更加安全。 0041 本说明书中各个实施例之间采用递进的形式进行描述， 每个实施例重点说明的均 是与其他实施例的不同之处， 各个实施例之间的相似部分互相参见即可。 0042 对所公开的实施例的上述说明， 使本领域技术人员能够实现或使用本发明。 对这 些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的一般原理可 以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明将不会被限 制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的 范围。 说 明 书 4/4 页 6 CN 106109018 A 6 图1 图2 说 明 书 附 图 1/2 页 7 CN 106109018 A 7 图3 说 明 书 附 图 2/2 页 8 CN 106109018 A 8