机械臂限位机构、主手及手术机器人的制作方法

本技术涉及医疗器械，尤其涉及机械臂限位机构、主手及手术机器人。

背景技术：

1、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在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。然而，微创手术中微创器械由于受到切口大小的限制，手术操作难度大为增加，且医生在长时间手术过程中的疲劳、颤抖等动作会被放大，这成为制约微创手术技术发展的关键因素。随着机器人技术的发展，一种可以克服缺点、继承优点的微创医疗领域新技术——微创手术机器人技术应运而生。

2、常见的微创手术机器人由医生控制台、患者侧手推车和显示设备组成，外科医生在医生控制台操作输入装置，并将输入传给与远程操作的外科器械连接的患者侧手推车。基于在医生控制台的外科医生的输入，远程操作的外科器械在患者侧手推车处被致动以对患者动手术，从而产生医生控制台和在患者侧手推车的外科器械之间的主从控制关系。医生控制台通常也称为主手，其具备多自由度的操作输入机构(腕部组件)以及机械臂，通过助力机构来辅助机械臂的转动并且设置重力平衡机构来优化医生的使用感受，重力平衡机构用于平衡相应零部件的重力矩，减轻对电机的压力，现有技术中，由于驱动助力机构的电机一般没有限位功能，而且重力平衡组件内部就是弹簧，也无限位的功能，因此，机械臂可能会出现支臂运动得太靠上而发生与固定箱体碰撞的问题，也可能会出现横向摆臂超过大臂的臂轴线而到达对称位置导致控制困难。

3、中国发明专利申请cn107440800a中公开了一种七自由度主操作机械手，包括具有支撑臂一的手臂关节和具有支撑臂二的手腕关节，支撑臂一与支撑臂二铰接，手臂关节包括基座、设于基座内的电机一和由电机一驱动的旋转传力轴，传力轴上固定有支撑座，支撑座上设有电机二，支撑臂一的一端垂直固定在电机二的输出轴上，支撑座上还设有当支撑臂二绕其与支撑臂一的铰接点摆动后用于使支撑臂二复位的复位组件，复位组件包括设于支撑座上且与电机二同轴相对设置的电机三以及一端连接在电机三输出轴上的连杆，连杆的另一端铰接在支撑臂二上。

4、然而，在上述专利方案中同样存在前述问题，当连杆活动到上方时可能与基座碰撞，而且支撑臂二向下活动时可能会超过支撑臂一的臂轴线，从而导致支撑臂二关于支撑臂一的臂轴线具有对称位点，进而导致了支撑臂二的控制问题，虽然上述问题通过医生的操作以及经验能够一定程度的避免，但是现有技术中未针对该问题进行针对性设计，仍存在出现上述问题的操作隐患。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构简单且操作稳定性强的机械臂限位机构、主手及手术机器人。

2、为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现。

3、本申请提供了一种机械臂限位机构，包括：

4、限位弧槽，呈圆弧状，设置在第一臂杆上且与参考轴线同轴；

5、限位销柱，设置在第二臂杆上且能够于所述限位弧槽内滑动；

6、其中，所述限位弧槽所对应的圆心角小于180°，所述第一臂杆与所述第二臂杆转动连接，所述参考轴线为所述第一臂杆与所述第二臂杆之间的相对转动轴线。

7、进一步限定，上述的机械臂限位机构，其中，所述第一臂杆具体为大臂，所述第二臂杆具体为横向摆臂；或所述第一臂杆具体为横向摆臂，所述第二臂杆具体为大臂。

8、进一步限定，上述的机械臂限位机构，其中，所述限位弧槽所对应的圆心角不小于90°且不大于120°。

9、进一步限定，上述的机械臂限位机构，其中，于所述第一臂杆与所述第二臂杆垂直时，所述限位销柱位于所述限位弧槽的中间位置。

10、进一步限定，上述的机械臂限位机构，其中，所述第二臂杆上设有用于安装所述限位销柱的销柱安装孔。

11、进一步限定，上述的机械臂限位机构，其中，所述限位销柱包括：

12、嵌入部，用于与所述第二臂杆固定连接；

13、滑动部，与所述嵌入部连接且用于与所述限位弧槽滑动配合。

14、进一步限定，上述的机械臂限位机构，其中，所述滑动部为柱状或球状。

15、进一步限定，上述的机械臂限位机构，其中，所述嵌入部与销柱安装孔过盈配合；

16、或者所述限位销柱还包括旋拧部，与嵌入部、滑动部连接且用于所述限位销柱的整体旋拧，所述嵌入部与所述销柱安装孔螺纹连接。

17、本申请还提供了一种主手，包括主手机械臂，所述主手机械臂采用上述任一项所述的机械臂限位机构。

18、本申请还提供了一种手术机器人，包括从手以及上述所述的主手。

19、本实用新型至少具备以下有益效果：

20、当第一臂杆与第二臂杆之间发生相对转动时，限位销柱于限位弧槽内滑动，当限位销柱滑动至限位弧槽的两端时将受到限位弧槽内壁的抵触限位，从而限制第一臂杆与第二臂杆之间的相对转动角度，避免由于第一臂杆与第二臂杆之间相对转动角度过大导致的与其他部件碰撞干涉，同时限位弧槽对应的圆心角小于180°，避免其中一个臂杆关于另一臂杆的臂杆长度方向出现对称位点，从而消除控制逻辑冲突问题，提高机械臂的操作可靠性。

技术特征：

1.一种机械臂限位机构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的机械臂限位机构，其特征在于，所述第一臂杆具体为大臂，所述第二臂杆具体为横向摆臂；或所述第一臂杆具体为横向摆臂，所述第二臂杆具体为大臂。

3.根据权利要求1或2所述的机械臂限位机构，其特征在于，所述限位弧槽所对应的圆心角不小于90°且不大于120°。

4.根据权利要求1或2所述的机械臂限位机构，其特征在于，于所述第一臂杆与所述第二臂杆垂直时，所述限位销柱位于所述限位弧槽的中间位置。

5.根据权利要求1或2所述的机械臂限位机构，其特征在于，所述第二臂杆上设有用于安装所述限位销柱的销柱安装孔。

6.根据权利要求1所述的机械臂限位机构，其特征在于，所述限位销柱包括：

7.根据权利要求6所述的机械臂限位机构，其特征在于，所述滑动部为柱状或球状。

8.根据权利要求6或7所述的机械臂限位机构，其特征在于，所述嵌入部与销柱安装孔过盈配合；

9.一种主手，其特征在于，包括主手机械臂，所述主手机械臂采用上述权利要求1至8任一项所述的机械臂限位机构。

10.一种手术机器人，其特征在于，包括从手以及上述权利要求9所述的主手。

技术总结
本申请公开了机械臂限位机构、主手及手术机器人，其中，机械臂限位机构，包括沿大臂、横向摆臂相对转动轴线周向设置在横向摆臂上的限位弧槽以及设置在大臂上且能够在限位弧槽内滑动的限位销柱，本申请实施例中，采用上述的机械臂限位机构、主手及手术机器人，当第一臂杆与第二臂杆之间发生相对转动时，通过限位销柱与限位弧槽配合以限制第一臂杆与第二臂杆之间的相对转动角度，避免由于第一臂杆与第二臂杆之间相对转动角度过大导致的与其他部件碰撞干涉，同时限位弧槽对应的圆心角小于180°，避免其中一个臂杆关于另一臂杆的臂杆长度方向出现对称位点，从而消除控制逻辑冲突问题，提高机械臂的操作可靠性。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：杭州唯精医疗机器人有限公司
技术研发日：20230105
技术公布日：2024/1/12