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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201721271447.8 (22)申请日 2017.09.29 (73)专利权人 重庆金山医疗器械有限公司 地址 401120 重庆市渝北区回兴街道霓裳 大道18号金山国际工业城1幢办公楼 (72)发明人 谢敬涛 王了 徐登 (74)专利代理机构 重庆创新专利商标代理有限 公司 50125 代理人 宫兆斌 (51)Int.Cl. A61B 34/30(2016.01) (54)实用新型名称 一种主动臂术前摆位辅助系统 (57)摘要 本实用新型提供了一种主动臂术前摆位辅 助系统。
2、， 属于医疗器械技术领域。 它解决了现有 的手术机器人术前摆位通过手无法拉动的问题。 本主动臂术前摆位辅助系统， 主动臂包括前段臂 和滑动臂， 滑动臂上固定有铰接轴， 前段臂的一 端套设在铰接轴上且能绕铰接轴旋转， 前段臂内 设有由电机驱动的驱动轮， 铰接轴上同轴固连有 与驱动轮位于同一平面内的传动轮， 驱动轮与传 动轮通过钢带传动连接， 滑动臂上固定有铰接 座， 前段臂通过铰接轴铰接在铰接座上， 铰接座 内设有缺口， 辅助系统包括用于感应缺口内压力 的感应单元和用于控制电机启停的处理器， 感应 单元与处理器连接。 本实用新型具有辅助效果 好、 占用空间小等优点。 权利要求书1页 说明书4页 。
3、附图2页 CN 208481465 U 2019.02.12 CN 208481465 U 1.一种主动臂术前摆位辅助系统， 主动臂包括前段臂 （1） 和滑动臂 （2） ， 所述的滑动臂 （2） 上固定有铰接轴 （3） ， 所述前段臂 （1） 的一端套设在铰接轴 （3） 上且能绕铰接轴 （3） 旋转， 前段臂 （1） 内设有由电机驱动的驱动轮 （4） ， 铰接轴 （3） 上同轴固连有与驱动轮 （4） 位于同一 平面内的传动轮 （5） ， 驱动轮 （4） 与传动轮 （5） 通过钢带 （6） 传动连接， 其特征在于， 所述的滑 动臂 （2） 上固定有铰接座 （7） ， 前段臂 （1） 通过铰接轴 。
4、（3） 铰接在铰接座 （7） 上， 所述的铰接座 （7） 内设有缺口 （8） ， 辅助系统包括用于感应缺口 （8） 内压力的感应单元和用于控制电机启 停的处理器， 所述的感应单元与处理器连接。 2.根据权利要求1所述的一种主动臂术前摆位辅助系统， 其特征在于， 所述的铰接座 （7） 垂直于滑动臂 （2） 设置， 所述的铰接座 （7） 远离前段臂 （1） 的一端通过螺钉一 （9） 固定在 滑动臂 （2） 上， 所述的缺口 （8） 沿滑动臂 （2） 的长度方向延伸， 且所述的缺口 （8） 朝下设置， 上 述的感应单元设于缺口 （8） 内。 3.根据权利要求1或2所述的一种主动臂术前摆位辅助系统， 。
5、其特征在于， 所述缺口 （8） 的深度方向沿铰接座 （7） 的宽度方向延伸， 所述缺口 （8） 的深度为铰接座 （7） 宽度的1/29/ 10。 4.根据权利要求3所述的一种主动臂术前摆位辅助系统， 其特征在于， 所述缺口 （8） 的 深度为铰接座 （7） 宽度的5/6。 5.根据权利要求2所述的一种主动臂术前摆位辅助系统， 其特征在于， 所述的感应单元 为薄膜压力传感器 （10） ， 所述薄膜压力传感器 （10） 的一侧贴靠在缺口 （8） 的一侧， 薄膜压力 传感器 （10） 的另一侧贴靠在缺口 （8） 的另一侧， 所述的缺口 （8） 内还设有用于限制薄膜压力 传感器 （10） 脱落的防脱组。
6、件。 6.根据权利要求5所述的一种主动臂术前摆位辅助系统， 其特征在于， 所述的防脱组件 包括通孔 （11） 、 与通孔 （11） 相对设置的螺纹孔 （12） 和穿设于通孔 （11） 内的与螺纹孔 （12） 螺 纹连接的螺钉二 （13） ， 所述的通孔 （11） 沿铰接座 （7） 靠近滑动臂 （2） 的一端垂直延伸至缺口 （8） 处且与缺口 （8） 连通。 7.根据权利要求6所述的一种主动臂术前摆位辅助系统， 其特征在于， 所述的螺钉二 （13） 上套设有位于缺口 （8） 内的垫板一 （14） 和垫板二 （15） ， 所述的薄膜压力传感器 （10） 位 于垫板一 （14） 与垫板二 （15） 。
7、之间， 且薄膜压力传感器 （10） 的一侧贴靠在垫板一 （14） 上， 薄 膜压力传感器 （10） 的另一侧贴靠在垫板二 （15） 上。 8.根据权利要求7所述的一种主动臂术前摆位辅助系统， 其特征在于， 所述的通孔 （11） 为两个且对称设于薄膜压力传感器 （10） 的两边处， 所述的螺纹孔 （12） 为两个且分别与通孔 （11） 对应设置， 每个通孔 （11） 内均穿设有螺钉二 （13） ， 上述的垫板一 （14） 与垫板二 （15） 同 时套设在两个螺钉二 （13） 上。 9.根据权利要求1所述的一种主动臂术前摆位辅助系统， 其特征在于， 辅助系统还包括 用于控制电机启停的驱动器， 所述。
8、的驱动器与处理器连接。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 208481465 U 2 一种主动臂术前摆位辅助系统 技术领域 0001 本实用新型属于医疗器械技术领域， 涉及一种主动臂术前摆位辅助系统。 背景技术 0002 从手主动臂需要体积小， 重量轻， 范围大。 若体积大则影响多臂的布局， 为避免干 涉， 手术开口距离就比较大； 若重量大则会造成驱动困难， 前端手术器械容易抖动； 运动范 围大才能满足手术要求。 因此， 申请人发明了一种手术机器人的主动臂， 包括设于支座上的 固定臂、 铰接在固定臂一端的中段臂、 铰接在中段臂远离固定臂一端的前段臂和铰接在前 段臂远离中段臂一端的滑动臂。
9、， 滑动臂上设有带刀杆的手术器械， 中段臂与前段臂构成平 行四边形的两相邻边， 两者之间具有位于平行四边形顶点处的远心点， 支座与滑动臂之间 设有用于驱动刀杆以远心点为圆心摆动的由电机构成的驱动组件。 0003 手术机器人在手术前， 需要先将戳卡插入人体， 而戳卡又需固定在滑动臂上， 主动 臂初始位置处于收缩状态， 需要手动拉动主动臂到戳卡处定位固定， 完成术前摆位。 主动臂 的术前摆位是机器人微创手术的前提， 手动调整效果将影响到微创手术的质量和效率。 然 而， 由于微创手术机器人各关节多由电机通过大速比减速器驱动， 关节内部的摩擦较大， 再 加上移动过程中惯性力和重力的影响， 会造成机器人。
10、的反向驱动十分困难。 发明内容 0004 本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题， 提出了一种辅助效果好的主 动臂术前摆位辅助系统。 0005 本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现： 0006 一种主动臂术前摆位辅助系统， 主动臂包括前段臂和滑动臂， 所述的滑动臂上固 定有铰接轴， 所述前段臂的一端套设在铰接轴上且能绕铰接轴旋转， 前段臂内设有由电机 驱动的驱动轮， 铰接轴上同轴固连有与驱动轮位于同一平面内的传动轮， 驱动轮与传动轮 通过钢带传动连接， 其特征在于， 所述的滑动臂上固定有铰接座， 前段臂通过铰接轴铰接在 铰接座上， 所述的铰接座内设有缺口， 辅助系统包括用于感应缺口内。
11、压力的感应单元和用 于控制电机启停的处理器， 所述的感应单元与处理器连接。 0007 手术机器人的主动臂在手术前， 需要将戳卡插入人体， 而戳卡需要与滑动臂卡扣 固定， 且主动臂初始位置处于收缩状态， 需要手动拉动主动臂到戳卡处定位固定， 此时由于 电机处于锁定状态， 人手的拉力无法直接拉动主动臂， 需要电机辅助出力。 0008 主动臂在某一位置不动时， 滑动臂的自身重力会让铰接座受到一定压力， 此时感 应单元会读取一个基础数据， 该基础数据随前段臂摆角和滑动臂摆角的不同而不同， 在主 动臂的整个伸展运动范围内， 实测出若干组摆动角度度与感应单元读取数据的对应关系的 数据表。 0009 术前摆。
12、位时， 拉动滑动臂， 此时感应单元读取的数据与数据表中的基础数据不同， 与基础数据对比大小和方向， 可以对应压力的大小及方向。 感应单元将信号传给处理器， 处 说 明 书 1/4 页 3 CN 208481465 U 3 理器判断， 与设定范围对比， 如果超过设定范围值， 控制电机旋转， 驱动滑动臂向拉动方向 运动。 当停止拉动滑动臂时， 感应单元读取到的数据会与数据表中的基础数据非常接近， 在 设定范围内， 处理器控制电机停止助力。 0010 在上述的一种主动臂术前摆位辅助系统中， 所述的铰接座垂直于滑动臂设置， 所 述的铰接座远离前段臂的一端通过螺钉一固定在滑动臂上， 所述的缺口沿滑动臂的。
13、长度方 向延伸， 且所述的缺口朝下设置， 上述的感应单元设于缺口内。 为了提高稳定性， 将铰接座 的部分伸入到滑动臂内。 0011 在上述的一种主动臂术前摆位辅助系统中， 所述缺口的深度方向沿铰接座的宽度 方向延伸， 所述缺口的深度为铰接座宽度的1/29/10。 缺口的深度越大， 越有利于感应单 元对压力的检测。 0012 在上述的一种主动臂术前摆位辅助系统中， 所述缺口的深度为铰接座宽度的5/6。 0013 在上述的一种主动臂术前摆位辅助系统中， 所述的感应单元为薄膜压力传感器， 所述薄膜压力传感器的一侧贴靠在缺口的一侧， 薄膜压力传感器的另一侧贴靠在缺口的另 一侧， 所述的缺口内还设有用于。
14、限制薄膜压力传感器脱落的防脱组件。 0014 在上述的一种主动臂术前摆位辅助系统中， 所述的防脱组件包括通孔、 与通孔相 对设置的螺纹孔和穿设于通孔内的与螺纹孔螺纹连接的螺钉二， 所述的通孔沿铰接座靠近 滑动臂的一端垂直延伸至缺口处且与缺口连通。 0015 通过调节螺钉二， 可以控制缺口的宽度， 将缺口的最大宽度控制在一定范围内， 防 止薄膜压力传感器脱落。 0016 在上述的一种主动臂术前摆位辅助系统中， 所述的螺钉二上套设有位于缺口内的 垫板一和垫板二， 所述的薄膜压力传感器位于垫板一与垫板二之间， 且薄膜压力传感器的 一侧贴靠在垫板一上， 薄膜压力传感器的另一侧贴靠在垫板二上。 0017。
15、 在上述的一种主动臂术前摆位辅助系统中， 所述的通孔为两个且对称设于薄膜压 力传感器的两边处， 所述的螺纹孔为两个且分别与通孔对应设置， 每个通孔内均穿设有螺 钉二， 上述的垫板一与垫板二同时套设在两个螺钉二上。 两个螺钉可限制垫板一与垫板二 的旋转， 使其稳定性好， 对薄膜压力传感器的定位效果好。 0018 在上述的一种主动臂术前摆位辅助系统中， 辅助系统还包括用于控制电机启停的 驱动器， 所述的驱动器与处理器连接。 0019 与现有技术相比， 本主动臂术前摆位辅助系统具有以下优点： 0020 采用薄膜压力传感器来检测铰接座的微小形变， 实现检测压力方向与大小， 检测 精度高， 将薄膜压力传。
16、感器设置在铰接座的缺口内， 占用空间小， 不占用主动臂的外部空 腔， 使整体结构设计合理， 能及时实现电机助力。 附图说明 0021 图1是本实用新型提供的主动臂的部分结构示意图。 0022 图2是本实用新型提供的铰接座处的剖视图。 0023 图中， 1、 前段臂； 2、 滑动臂； 3、 铰接轴； 4、 驱动轮； 5、 传动轮； 6、 钢带； 7、 铰接座； 8、 缺口； 9、 螺钉一； 10、 薄膜压力传感器； 11、 通孔； 12、 螺纹孔； 13、 螺钉二； 14、 垫板一； 15、 垫板 二。 说 明 书 2/4 页 4 CN 208481465 U 4 具体实施方式 0024 以下是。
17、本实用新型的具体实施例并结合附图， 对本实用新型的技术方案作进一步 的描述， 但本实用新型并不限于这些实施例。 0025 如图1所示的主动臂包括前段臂1和滑动臂2， 滑动臂2上固定有铰接轴3， 前段臂1 的一端套设在铰接轴3上且能绕铰接轴3旋转， 前段臂1内设有由电机驱动的驱动轮4， 铰接 轴3上同轴固连有与驱动轮4位于同一平面内的传动轮5， 驱动轮4与传动轮5通过钢带6传动 连接， 如图1所示， 滑动臂2上固定有铰接座7， 前段臂1通过铰接轴3铰接在铰接座7上， 如图2 所示， 铰接座7内设有缺口8， 主动臂术前摆位辅助系统包括用于感应缺口8内压力的感应单 元和用于控制电机启停的处理器， 感。
18、应单元与处理器连接。 0026 如图1所示， 铰接座7垂直于滑动臂2设置， 铰接座7远离前段臂1的一端通过螺钉一 9固定在滑动臂2上， 缺口8沿滑动臂2的长度方向延伸， 且缺口8朝下设置， 感应单元设于缺 口8内。 为了提高稳定性， 将铰接座7的部分伸入到滑动臂2内。 0027 本实施例中， 如图2所示， 缺口8的深度方向沿铰接座7的宽度方向延伸， 缺口8的深 度为铰接座7宽度的1/29/10。 缺口8的深度越大， 越有利于感应单元对压力的检测。 具体 的， 缺口8的深度为铰接座7宽度的5/6。 0028 如图2所示， 感应单元为薄膜压力传感器10， 薄膜压力传感器10的一侧贴靠在缺口 8的一。
19、侧， 薄膜压力传感器10的另一侧贴靠在缺口8的另一侧， 缺口8内还设有用于限制薄膜 压力传感器10脱落的防脱组件。 0029 如图2所示， 防脱组件包括通孔11、 与通孔11相对设置的螺纹孔12和穿设于通孔11 内的与螺纹孔12螺纹连接的螺钉二13， 通孔11沿铰接座7靠近滑动臂2的一端垂直延伸至缺 口8处且与缺口8连通。 通过调节螺钉二13， 可以控制缺口8的宽度， 将缺口8的最大宽度控制 在一定范围内， 防止薄膜压力传感器10脱落。 0030 如图2所示， 螺钉二13上套设有位于缺口8内的垫板一14和垫板二15， 薄膜压力传 感器10位于垫板一14与垫板二15之间， 且薄膜压力传感器10的。
20、一侧贴靠在垫板一14上， 薄 膜压力传感器10的另一侧贴靠在垫板二15上。 0031 本实施例中， 通孔11为两个且对称设于薄膜压力传感器10的两边处， 螺纹孔12为 两个且分别与通孔11对应设置， 每个通孔11内均穿设有螺钉二13， 垫板一14与垫板二15同 时套设在两个螺钉二13上。 两个螺钉可限制垫板一14与垫板二15的旋转， 使其稳定性好， 对 薄膜压力传感器10的定位效果好。 0032 辅助系统还包括用于控制电机启停的驱动器， 驱动器与处理器连接。 手术机器人 的主动臂在手术前， 需要将戳卡插入人体， 而戳卡需要与滑动臂2卡扣固定， 且主动臂初始 位置处于收缩状态， 需要手动拉动主动。
21、臂到戳卡处定位固定， 此时由于电机处于锁定状态， 人手的拉力无法直接拉动主动臂， 需要电机辅助出力。 0033 主动臂在某一位置不动时， 滑动臂2的自身重力会让铰接座7受到一定压力， 此时 薄膜压力传感器10会读取一个基础数据， 该基础数据随前段臂1摆角和滑动臂2摆角的不同 而不同， 在主动臂的整个伸展运动范围内， 实测出若干组摆动角度度与薄膜压力传感器10 读取数据的对应关系的数据表。 0034 术前摆位时， 拉动滑动臂2， 此时薄膜压力传感器10读取的数据与数据表中的基础 数据不同， 与基础数据对比大小和方向， 可以对应压力的大小及方向。 薄膜压力传感器10将 说 明 书 3/4 页 5 。
22、CN 208481465 U 5 信号传给处理器， 处理器判断， 与设定范围对比， 如果超过设定范围值， 将信号传递给驱动 器， 驱动器控制电机旋转， 驱动滑动臂2向拉动方向运动。 当停止拉动滑动臂2时， 薄膜压力 传感器10读取到的数据会与数据表中的基础数据非常接近， 在设定范围内， 处理器传递信 号给驱动器， 驱动器控制电机停止助力。 0035 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。 本实用新型所 属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似 的方式替代， 但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 说 明 书 4/4 页 6 CN 208481465 U 6 图1 说 明 书 附 图 1/2 页 7 CN 208481465 U 7 图2 说 明 书 附 图 2/2 页 8 CN 208481465 U 8 。