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专利号: 2010102089558
申请人: 中国科学院深圳先进技术研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种手术机器人,其特征在于,包括基座、第一臂、第二臂、主轴和摆臂,以及第一旋转关节、第二旋转关节、第三旋转关节和第四旋转关节;所述基座通过第一旋转关节与所述第一臂轴连接,所述第一臂通过第二旋转关节与所述第二臂轴连接,所述第二臂通过第三旋转关节与所述主轴轴连接,所述主轴通过第四旋转关节与所述摆臂轴连接;

所述第一旋转关节、第二旋转关节、第三旋转关节或第四旋转关节的至少一个旋转关节包括电机,以及与电机连接的减速箱;所述电机提供动力,所述减速箱降低所述电机输出的转速和增加力矩,驱动第一臂、第二臂、主轴或摆臂的运动;

所述第三旋转关节包括第一驱动装置、第二驱动装置以及执行装置,所述第一驱动装置、第二驱动装置分别通过所述执行装置驱动通过所述第一驱动装置或第二驱动装置的主轴沿垂直轴线上下移动和/或围绕该主轴自转;

所述执行装置包括:滚珠螺母、花键套以及固定法兰,所述固定法兰固接在第二臂内部,且所述固定法兰两端分别设置滚珠螺母和花键套,并包络了滚珠螺母和花键套;

所述第一驱动装置、第二驱动装置分别包括依次连接的第一电机、第二电机,第一减速箱、第二减速箱,第一电磁离合器、第二电磁离合器以及第一同步皮带、第二同步皮带;所述第一同步皮带与所述执行装置的滚珠螺母连接,所述第二同步皮带与所述执行装置的花键套连接。

2.根据权利要求1所述的手术机器人,其特征在于,所述第一旋转关节、第二旋转关节或第四旋转关节还包括谐波减速器,所述谐波减速器与减速箱连接,降低减速箱输出的转速和增加力矩,且驱动第一臂、第二臂或摆臂的运动。

3.根据权利要求2所述的手术机器人,其特征在于,所述第一旋转关节、第二旋转关节或第四旋转关节还包括电磁离合器,所述电磁离合器设置在减速箱和谐波减速器之间,控制电机动力的输出。

4.根据权利要求3所述的手术机器人,其特征在于,所述第一旋转关节、第二旋转关节或第四旋转关节还包括编码器和控制系统,所述编码器设置在电磁离合器和谐波减速器之间,用于检测电磁离合器与谐波减速器的转角位移和角速度,且把检测到的转角位移和角速度转换为电信号,并发送至所述控制系统;

所述控制系统根据接收到的电信号进行处理,根据处理结果,控制电机输出的转速和力矩,以及电磁离合器的断开或闭合。

5.根据权利要求4所述的手术机器人,其特征在于,所述第一驱动装置、第二驱动装置分别还包括第一编码器、第二编码器,所述第一编码器、第二编码器分别且对应的设置在第一电磁离合器、第二电磁离合器与第一同步皮带、第二同步皮带之间,用于检测所述第一电磁离合器、第二电磁离合器与第一同步皮带、第二同步皮带的转角位移和角速度。

6.根据权利要求5所述的手术机器人,其特征在于,所述第一旋转关节、第二旋转关节和第四旋转关节的电磁离合器,及第三旋转关节的第一电磁离合器、第二电磁离合器为分离状态,所述手术机器人在外力作用下所述第一臂、第二臂、主轴或摆臂进行转动。

7.根据权利要求5所述的手术机器人,其特征在于,所述第一旋转关节、第二旋转关节和第四旋转关节的编码器,及第三旋转关节的第一编码器、第二编码器根据记录的第一旋转关节、第二旋转关节、第三旋转关节和第四旋转关节的转角位移转换为电信号,且发送至所述控制系统;

所述控制系统根据所述转角位移的电信号控制所述第一旋转关节、第二旋转关节和第四旋转关节的电磁离合器的闭合或断开,控制减速箱和谐波减速器的运行;及控制第三旋转关节的第一电磁离合器、第二电磁离合器的闭合或断开,控制第一减速箱、第二减速箱的运行,微调所述手术机器人的位置。

8.根据权利要求5所述的手术机器人,其特征在于,所述第一旋转关节、第二旋转关节和第四旋转关节的电磁离合器、电机,及第三旋转关节的第一电磁离合器、第二电磁离合器及第一电机、第二电机断开电连接;所述减速箱、电机,第一减速箱、第二减速箱及第一电机、第二电机处于锁定状态,所述手术机器人固定在设定位置。

9.根据权利要求1所述的手术机器人,所述摆臂的一端设有一夹持部,所述夹持部安装手术器械且执行手术动作。