機械臂和內鏡輔助機械臂裝置的制作方法

本發明涉及醫用器械領域，具體而言，涉及一種機械臂和內鏡輔助機械臂裝置。

背景技術：

現有的內鏡微創手術是由助手醫生輔助持鏡來實現的。但是長時間的手術和不方便的站位使助手醫生非常疲憊，受呼吸心跳、長時間扶持、站位不佳等因素的影響，助手醫生難免會出現手抖、酸痛等情況，會直接導致手術畫面不清晰，影響主刀醫生判斷。

目前，在內鏡微創醫療手術過程中，用輔助機械人取代助手醫生，輔助調整并精確固定、移動內窺鏡，以方便對手術過程中不易手扶的危險區域或者不方便手扶的設備以及狹小空間進行操作已越來越被廣泛應用。用機械人取代助手醫生輔助內鏡手術，可以提高手術的自動化程度，減少手術的人為失誤可能引發的事故，減少人為操作對人體的傷害，達到更好的穩定效果，減少人員的工作量，增加危險區域操作人員的安全程度。

市場上的機械人大都無法實現多維度大范圍地調整移動關節臂，也無法實現一鍵操作控制關節臂任意角度無死角移動。

因此，研發一種能實現多維度大范圍地調整移動關節臂，且能一鍵操作控制關節臂任意角度無死角移動的機械臂是目前需要迫切解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種機械臂，該機械臂可實現多維度大范圍地調整移動關節臂，且可實現一鍵操作控制關節臂任意角度無死角移動。

本發明的另一目的在于提供一種內鏡輔助機械臂裝置，該內鏡輔助機械臂裝置能實現一鍵操作控制關節臂任意角度無死角移動。

本發明解決其技術問題是采用以下的技術方案來實現的：

一種機械臂，包括機械臂本體和一鍵操作系統。所述機械臂本體包括基座和至少一個吊塔；所述吊塔包括一級懸臂、關節主臂、關節副臂、卡扣機構和萬向節。所述一級懸臂的一端與所述基座連接，且所述一級懸臂可在所述基座上旋轉。所述關節主臂的一端與所述一級懸臂的另一端鉸接，所述關節副臂的一端與所述關節主臂的另一端鉸接。所述關節副臂的另一端與所述卡扣機構連接，所述萬向節與所述卡扣機構連接。

所述一鍵控制系統包括電磁控制系統和驅動系統，所述一鍵控制系統可同時控制所述電磁控制系統和所述驅動系統開啟或關閉。所述電磁控制系統開啟時，所述一級懸臂可在所述基座上旋轉。所述電磁控制系統關閉時，可鎖緊所述一級懸臂。所述驅動系統開啟時，所述關節主臂可相對所述一級懸臂轉動，且所述關節副臂可相對所述關節主臂轉動。所述驅動系統關閉時，可同時鎖緊所述關節主臂和所述關節副臂。

進一步地，所述驅動系統包括第一動力系統和第二動力系統。所述關節主臂通過所述第一動力系統與所述一級懸臂連接，所述第一動力系統開啟時，所述關節主臂可相對所述一級懸臂轉動，所述第一動力系統關閉時，可鎖緊所述關節主臂。所述關節副臂通過所述第二動力系統與所述關節主臂連接，所述第二動力系統開啟時，所述關節副臂可相對所述關節主臂轉動，所述第二動力系統關閉時，可鎖緊所述關節副臂。

進一步地，所述驅動系統還包括驅動源，所述第一動力系統與所述驅動源連接，所述第二動力系統與所述驅動源連接，所述驅動源可同時控制所述第一動力系統和所述第二動力系統開啟或關閉。所述一鍵控制系統可控制所述驅動源開啟或關閉。

進一步地，所述一鍵控制系統還包括一鍵控制鍵，所述驅動源與所述一鍵控制鍵連接，所述電磁控制系統與所述一鍵控制鍵連接，所述一鍵控制鍵可同時控制所述驅動源和所述電磁控制系統開啟或關閉。

進一步地，所述一鍵控制鍵設置在所述關節副臂上。

進一步地，所述第一動力系統為液壓系統、氣壓系統或伺服電機系統。

進一步地，所述第一動力系統為液壓系統，且所述關節主臂和所述關節副臂通過凸輪機構連接，所述凸輪機構包括同軸連接的凸輪和齒輪，所述齒輪與所述關節副臂嚙合，所述凸輪與所述第一動力系統連接。

進一步地，所述電磁控制系統包括電磁控制裝置和限位卡環，所述限位卡環設置在所述電磁控制裝置內，所述電磁控制系統可控制所述限位卡環動作，以限定所述一級懸臂的旋轉角度范圍，且所述旋轉角度范圍為0-270°。

進一步地，所述卡扣機構與所述關節副臂固定連接，所述萬向節與所述卡扣機構轉動連接。

本發明還提供一種內鏡輔助機械臂裝置，其包括載體裝置、夾緊裝置和上述的機械臂，所述夾緊裝置設置在所述基座上，所述機械臂和所述載體裝置通過所述夾緊裝置連接。

本發明實施例的有益效果是：本發明實施例提供的機械臂，包括機械臂本體和一鍵操作系統。機械臂本體包括依次連接的一級懸臂、關節主臂、關節副臂、卡扣機構和萬向節。一鍵控制系統包括電磁控制系統和驅動系統，一鍵控制系統可同時控制電磁控制系統和驅動系統開啟或關閉。電磁控制系統開啟時，一級懸臂可在基座上旋轉；電磁控制系統關閉時，可鎖緊一級懸臂。驅動系統開啟時，關節主臂可相對一級懸臂轉動，且關節副臂可相對關節主臂轉動；驅動系統關閉時，可同時鎖緊關節主臂和關節副臂。因此，本發明提供的機械臂能實現多維度大范圍地調整移動關節臂，且能實現一鍵控制任意角度無死角的操作。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某個實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明第一實施例提供的機械臂的第一視角結構示意圖。

圖2為本發明第一實施例提供的機械臂的第二視角結構示意圖。

圖3為本發明第一實施例提供的機械臂的電磁控制裝置的局部剖面視圖。

圖4為本發明第二實施例提供的內鏡輔助機械臂裝置的結構示意圖。

圖標：100-機械臂；110-機械臂本體；112-基座；114-吊塔；1141-一級懸臂；1142-關節主臂；1143-關節副臂；1144-卡扣機構；1145-萬向節；1146-凸輪機構；11461-齒輪；11462-凸輪；120-一鍵操作系統；122-一鍵控制鍵；124-驅動系統；1241-驅動源；1243-第一動力系統；1245-第二動力系統；126-電磁控制系統；1261-電磁控制裝置；1263-限位卡環；151-第一液壓缸；153-第二液壓缸；1531-活塞桿；200-內鏡輔助機械臂裝置；212-夾緊裝置；220-載體裝置。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“上”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發明產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，還需要說明的是，除非另外有更明確的規定與限定，術語“設置”、“連接”應做更廣義理解，例如，“連接”可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或是一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面結合附圖，對本發明的多個實施方式作詳細說明，在不沖突的情況下，下述的實施例中的特征可以相互組合。

第一實施例

圖1為本發明第一實施例提供的機械臂100的第一視角結構示意圖。圖2為本發明第一實施例提供的機械臂100的第二視角結構示意圖。請結合參照圖1和圖2，本實施例提供的機械臂100，包括機械臂本體110和一鍵操作系統120，一鍵操作系統120設置在機械臂本體110內。

機械臂本體110包括基座112和至少一個吊塔114。吊塔114設置在基座112上，且每個吊塔114均可在基座112上旋轉。

優選地，本實施例提供的機械臂100僅包括一個吊塔114，且吊塔114可繞其自身旋轉軸旋轉。可以理解的是，在其他較佳實施例中，吊塔114的數量可以為兩個、三個、四個等。

吊塔114包括一級懸臂1141、關節主臂1142、關節副臂1143、卡扣機構1144和萬向節1145。一級懸臂1141的一端與關節主臂1142的一端鉸接，關節主臂1142的另一端與關節副臂1143的一端鉸接，關節副臂1143的另一端卡扣機構1144連接，卡扣機構1144與萬向節1145連接。

一級懸臂1141的另一端與基座112連接，且一級懸臂1141可在基座112上旋轉。

一鍵操作系統120包括驅動系統124、電磁控制系統126和一鍵控制鍵122。驅動系統124和電磁控制系統126分別與一鍵控制鍵122連接。可以理解的是，一鍵控制鍵122可同時控制驅動系統124和電磁控制系統126開啟或關閉，實現一鍵操作效果。

優選地，本實施例中，一鍵控制鍵122設置在關節副臂1143上。可以理解的是，在實際使用過程中，一鍵控制鍵122設置在關節副臂1143上，按動方便，具有良好的可操作性。

當然，實際生產中，可根據本領域技術人員的經驗，將一鍵控制鍵122設置在機械臂100的其他部位。

同時，需要說明的是，在其他較佳實施例中，還可以設置遙控系統或聲控系統，與驅動系統124和電磁控制系統126連接，并同時控制驅動系統124和電磁控制系統126，實現一鍵操作的效果。

驅動系統124用于控制關節主臂1142相對一級懸臂1141轉動，同時控制關節副臂1143相對關節主臂1142轉動，或者，同時鎖緊關節主臂1142和關節副臂1143。可以理解的是，驅動系統124開啟時，可控制關節主臂1142相對一級懸臂1141轉動，同時控制關節副臂1143相對關節主臂1142轉動。驅動系統124關閉時，可同時鎖緊關節主臂1142和關節副臂1143。

驅動系統124包括驅動源1241、第一動力系統1243和第二動力系統1245，第一動力系統1243和第二動力系統1245分別與驅動源1241連接。驅動源1241與一鍵控制鍵122連接。驅動源1241可控制第一動力系統1243和第二動力系統1245同時開啟或關閉。可以理解的是，一鍵控制鍵122可通過驅動源1241控制第一動力系統1243和第二動力系統1245同時開啟或關閉。

第一動力系統1243用于控制關節主臂1142相對一級懸臂1141轉動，或是鎖緊關節主臂1142。需要說明的是，第一動力系統1243開啟時，關節主臂1142可相對一級懸臂1141轉動。第一動力系統1243關閉時，可鎖緊關節主臂1142。

作為優選，本實施例中，第一動力系統1243為第一液壓缸151，設置在一級懸臂1141內，用于連接關節主臂1142和一級懸臂1141，并控制關節主臂1142相對一級懸臂1141轉動，或是鎖緊關節主臂1142。當然，在其他較佳的實施例中，第一動力系統1243的具體形式可以有不同的變化，只要能實現驅動關節主臂1142相對一級懸臂1141轉動，并能在一定狀態下鎖緊關節主臂1142，第一動力系統1243可以為液壓系統、氣壓系統、伺服電機系統或其他有相應功能的動力系統。

第二動力系統1245用于控制關節副臂1143相對關節主臂1142轉動，或是鎖緊關節副臂1143。需要說明的是，第二動力系統1245開啟時，關節副臂1143可相對關節主臂1142轉動。第一動力系統1243關閉時，可鎖緊關節副臂1143。

作為優選，本實施例中，第二動力系統1245為第二液壓缸153，設置在關節主臂1142內，用于連接關節主臂1142和關節副臂1143，并控制關節副臂1143相對關節主臂1142轉動，或是鎖緊關節副臂1143。當然，在其他較佳的實施例中，第一動力系統1243的具體形式可以有不同的變化，只要能實現驅動關節主臂1142相對一級懸臂1141轉動，并能在一定狀態下鎖緊關節主臂1142，第一動力系統1243可以為液壓系統、氣壓系統、伺服電機系統或其他有相應功能的動力系統。

可以理解的是，關節主臂1142可相對一級懸臂1141轉動，同時關節副臂1143可相對關節主臂1142轉動，本實施例提供的機械臂100可實現三個自由度的轉動，并調整移動關節臂，操作方便，實用性強。

當然，在其他較佳的實施例中，機械臂100還可以包含其他的關節臂，并與關節副臂1143、關節主臂1142或一級懸臂1141鉸接，同時，機械臂100還包括相應數量的動力系統，以控制這些關節臂轉動，實現更多自由度的轉動。

電磁控制系統126用于控制一級懸臂1141在基座112上旋轉或鎖緊一級懸臂1141。可以理解的是，電磁控制系統126開啟時，可控制一級懸臂1141在基座112上旋轉。電磁控制系統126關閉時，可鎖緊一級懸臂1141。

可以理解是，一級懸臂1141在電磁系統的控制下，可實現360°全方位轉動，或是被鎖緊。

圖3為本發明第一實施例提供的機械臂100的電磁控制裝置1261的局部剖面視圖。請結合參照圖1-圖3，電磁控制系統126設置在基座112內，電磁控制系統126包括電磁控制裝置1261，電磁控制裝置1261用于連接基座112和一級懸臂1141，并控制一級懸臂1141在基座112上旋轉或鎖緊一級懸臂1141。電磁控制裝置1261與一鍵控制鍵122連接，一鍵控制鍵122可控制電磁控制裝置1261開啟或關閉。可以理解的是，電磁控制裝置1261開啟時，一級懸臂1141和相對基座112轉動，電磁控制裝置1261關閉時，可鎖緊一級懸臂1141。

作為優選，本實施例中，電磁控制系統126還包括限位卡環1263，限位卡環1263設置在電磁控制裝置1261內，且電磁控制系統126可控制限位卡環1263動作，優選地，本實施例中，電磁控制系統126可控制限位卡環1263彈出，從而限定一級懸臂1141的旋轉角度范圍。

優選地，本實施例中，一級懸臂1141的旋轉角度范圍為0-270°。可以理解的是，在實際操作應用中，一級懸臂1141旋轉角度范圍為0-270°時，為較佳的使用狀態，有利于提高機械臂100的可操作性和節約可能的無效轉動能源。

當然，在實際生產過程中，可根據本技術領域人員的經驗，設定限位卡環1263的位置或者數量，限制一級懸臂1141的旋轉角度范圍其他較佳的使用角度。

請繼續結合參照圖1和圖2，作為優選，本實施例中，關節主臂1142和關節副臂1143通過凸輪機構1146連接，凸輪機構1146包括同軸連接的凸輪11462和齒輪11461，齒輪11461與關節副臂1143嚙合，凸輪11462與第一動力系統1243連接。優選地，本實施例提供的第二液壓缸153包括活塞桿1531，活塞桿1531與凸輪11462連接，從而實現通過第二液壓缸153控制關節副臂1143相對關節主臂1142轉動，或是鎖緊該關節副臂1143。

優選地，本實施例中，卡扣機構1144固定在關節副臂1143遠離關節主臂1142的一端。萬向節1145與卡扣機構1144轉動連接。可以理解的是，萬向節1145與卡扣機構1144之間可通過滾動軸承式、卡口式、吊鉤、螺絲等連接結構實現快速連接。

第二實施例

圖4為本發明第二實施例提供的內鏡輔助機械臂裝置200的結構示意圖。請參照圖4，本實施例提供一種內鏡輔助機械臂裝置200，其包括載體裝置220、夾緊裝置212和第一實施例提供的機械臂100。夾緊裝置212設置在基座112上，機械臂100和載體裝置220通過夾緊裝置212連接。

可以理解的是，載體裝置220可以為手術器械、管道、鋼絲等任意實物結構。優選的，本實施例中，載體裝置220為手術床。使用時，將夾緊裝置212固定到手術床的床沿上。

本發明實施例提供的機械臂100的工作原理是：機械臂100包括可相對旋轉并連接的吊塔114和基座112，吊塔114包括相互連接并具有三個自由度一級懸臂1141、關機主臂和關節副臂1143，且一級懸臂1141與基座112可相對旋轉地連接。機械臂100還包括一鍵操作系統120，該一鍵操作系統120包括一鍵控制鍵122、電磁控制系統126和驅動系統124，該電磁控制系統126可控制一級懸臂1141相對基座112旋轉，或者，鎖緊該一級懸臂1141，該驅動系統124可控制關節主臂1142相對一級懸臂1141轉動，同時控制關節副臂1143相對關節主臂1142轉動，或者，同時鎖緊關節主臂1142和關節副臂1143。一鍵控制鍵122可同時控制電磁系統和驅動系統124動作。因此，可以理解的是，通過該一鍵操作鍵，可實現機械臂100多維度大范圍地調整移動關節臂，且能一鍵操作控制關節臂任意角度無死角移動。

綜上所述，本發明實施例提供的機械臂100應用時，可實現機械臂100多維度大范圍地調整移動關節臂，且能一鍵操作控制關節臂任意角度無死角移動，使用方便，操作簡單。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。