连杆装置及连杆机器人的制作方法

本发明涉及微型手术机器人，尤其是涉及一种连杆装置及连杆机器人。

背景技术：

1、骨与软组织肿瘤是严重危害人类健康及生命的疾病，近年来发病率逐渐上升，且发病年龄逐渐下降，早期发现、正确的诊断、及时治疗对预后有重要的影响。随着检查手段及方法的不断提高，使诊断的正确率逐渐提高，但仍有很大一部分肿瘤不具备典型的影像学特点，诊断困难。正确的诊断需要临床、影像及病理三结合。其中，病理诊断对治疗方案的选择起着关键作用。穿刺活检是获取病理诊断的主要途径。另外在肿瘤治疗，特别是肝肿瘤治疗方面，微波消融治疗作为局部热消融技术，近年已被广泛应用于各种实体肿瘤，尤其是肝癌。使用微波消融治疗小肝癌的近期、远期效果，都可以与手术相媲美，属于兼具安全性和确切疗效的绿色治疗手段。微波消融手术创伤小，安全性高，恢复快，并发症少，可以重复操作，可以最大限度保护患者器官功能，不能接受常规外科手术的老年患者以及手术后复发患者、中晚期患者，同样可以接受微波消融术。微波消融术后肿瘤有残留或肿瘤复发的患者，可以继续进行微波消融手术，一直达到肿瘤完全消融为止。另外神经外科的治疗，亦可使用到机器人系统。

2、现有临床场景，都需要使用穿刺针或消融针对病人执行精准穿刺。对于体积较大的肿瘤，往往需要多根消融针穿刺到位后同步执行微波消融手术。当前临床上一般通过在超声、核磁或ct的图像引导下医生通过手动方式执行穿刺，这使得穿刺过程中医生会遭受一定剂量的辐射，同时穿刺成功率及穿刺精度也对医生的技术提出了极高的要求，一定程度上限制了相关技术在临床上的使用。近年来涌现的经皮穿刺机器人系统能够有效的解决穿刺定位的问题，但是在穿刺过程中成像、病人呼吸运动管理及机器人运动范围等方面无法兼顾。常规的机械臂穿刺机器人其运动范围较大，但难以做到病人呼吸运动补偿，机械臂尺寸较大也难以进入ct扫描区域；使得临床效率及多针穿刺支持都存在问题，从而限制了临床应用的广泛推广。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种连杆装置及连杆机器人，以能够实现旋转运动过程中多自由度的医疗应用平台的技术效果。

2、本发明提供的一种连杆装置，包括：旋转机构和输出接口机构；

3、所述输出接口机构包括多组运动副，且所述输出接口机构具有活动接口和固定接口；

4、所述旋转机构包括连杆组件、旋转关节模组和平台主体；所述平台主体与所述固定接口连接，所述连杆组件与所述活动接口连接，所述连杆组件与所述旋转关节模组铰接，所述旋转关节模组用于带动所述连杆组件在xy平面内伸缩转动，以能够带动所述输出接口机构的多组运动副呈多自由度转动。

5、在本发明较佳的实施例中，所述输出接口机构包括安装基座、固定端支架和活动端支架；所述活动端支架与所述固定端支架滑动连接，所述活动端支架能够相对于所述固定端支架沿着第一方向往复移动，所述活动端支架与所述安装基座形成直线运动副，所述活动端支架相对于所述安装基座沿着第二方向往复移动，其中，第一方向与所述第二方向呈垂直设置。

6、在本发明较佳的实施例中，所述固定端支架与所述安装基座形成固定端旋转铰链，所述活动端支架具有活动端旋转铰链，所述固定端支架对应所述平台主体形成所述固定接口，所述活动端支架对应所述平台主体形成所述活动接口，所述固定接口和所述活动接口位于同一方向，所述活动端支架用于基于所述固定端旋转铰链和所述活动端旋转铰链改变所述连杆组件的作用力方向，以能够沿着所述安装基座形成直线运动副限定的第二方向往复移动。

7、在本发明较佳的实施例中，所述平台主体包括基座框架、固定端转轴、轴承、第一压盖、外圈垫筒和模组侧压板；

8、所述基座框架具有用于放置所述旋转关节模组的模组定位孔，所述模组定位孔设置有两组，每组所述模组定位孔内放置有一个所述旋转关节模组，两组所述模组定位孔之间具有限位开口，所述模组侧压板与所述基座框架连接，以将两个所述旋转关节模组分别限制于对应的所述模组定位孔内；

9、所述固定端转轴与所述基座框架远离所述模组定位孔的一端连接，所述轴承设置有两个，两个所述轴承之间通过所述外圈垫筒间隔布置，所述轴承和所述外圈垫筒依次套设于所述固定端转轴的外部，所述第一压盖与所述基座框架连接，所述第一压盖用于将所述轴承和所述外圈垫筒限制于所述基座框架上，以通过所述外圈垫筒限制两个所述轴承的外圈呈相对固定。

10、在本发明较佳的实施例中，还包括第一光耦和第二光耦；

11、所述基座框架还包括第一光耦安装座和第二光耦安装座；所述第一光耦安装座和所述第二光耦安装座分别位于两个所述模组定位孔的侧壁上，且所述第一光耦安装座和所述第二光耦安装座呈对称布置，所述第一光耦与所述第一光耦安装座连接，用于检测对应的所述旋转关节模组的转动位置，所述第二光耦与所述第二光耦安装座连接，用于检测对应的所述旋转关节模组的转动位置。

12、在本发明较佳的实施例中，所述旋转关节模组包括光耦触发条、减速机定位柱和模组定位柱；

13、所述减速机定位柱与所述模组定位柱对接连接，所述光耦触发条位于所述减速机定位柱一侧，且所述光耦触发条与所述减速机定位柱连接，其中一个所述旋转关节模组能够通过所述光耦触发条与所述第一光耦在对应位置触发，其中另一个所述旋转关节模组能够通过所述光耦触发条与所述第二光耦在对应位置触发，以能够使得两个所述旋转关节模组自检时找到对应的旋转位置。

14、在本发明较佳的实施例中，两个所述模组定位孔之间通过隔板分割，所述模组定位孔远离所述固定端转轴的一端具有开口，所述隔板对应所述开口的端部开设有侧压板定位孔，两个所述模组定位孔对应所述开口的侧壁上设置有旋转平台定位平面，所述模组侧压板与所述侧压板定位孔连接，且所述模组侧压板与所述旋转平台定位平面贴合。

15、在本发明较佳的实施例中，所述模组侧压板包括定位台阶、径向定位侧边、轴向定位边和周向限位边；

16、所述定位台阶上开设有通孔，所述定位台阶与所述侧压板定位孔配合连接，所述通孔用于贯穿紧固件与所述侧压板定位孔锁紧连接；

17、所述径向定位侧边、轴向定位边和周向限位边分别设置有两组，且两组所述径向定位侧边以所述定位台阶呈对称布置，两组所述轴向定位边以所述定位台阶呈对称布置，两组所述周向限位边以所述定位台阶呈对称布置，两组所述径向定位侧边能够分别与所述旋转平台定位平面贴合限位抵接。

18、在本发明较佳的实施例中，所述旋转关节模组还包括轴向定位台阶和周向定位侧边；

19、所述轴向定位台阶架设于所述模组定位柱的外部，且所述轴向定位台阶与所述模组定位柱连接，且所述减速机定位柱、所述模组定位柱、所述轴向定位台阶和所述周向定位侧边形成尺寸配合关系；

20、所述轴向定位台阶与所述轴向定位边形成端面配合，所述周向定位侧边与所述周向限位边形成端面配合。

21、在本发明较佳的实施例中，所述连杆组件包括第一动力铰链、第二动力铰链、第一连杆和第二连杆；

22、所述旋转关节模组包括第一旋转基座和第二旋转基座，所述第一旋转基座与其中一个所述减速机定位柱连接，所述第二旋转基座与其中另一个所述减速机定位柱连接，所述第一连杆通过所述第一动力铰链与所述第一旋转基座连接，所述第二连杆通过所述第二动力铰链与所述第二旋转基座连接，两个所述旋转关节模组分别通过所述第一动力铰链和所述第二动力铰链带动对应的所述第一连杆和所述第二连杆在xy平面内伸缩转动。

23、在本发明较佳的实施例中，所述基座框架还包括连杆旋转后限位和连杆旋转前限位；

24、所述连杆旋转后限位和所述连杆旋转前限位沿着所述模组定位孔的圆周方向间隔布置，两个所述模组定位孔上的所述连杆旋转后限位呈对称布置，两个所述模组定位孔上的所述连杆旋转前限位呈对称布置；

25、其中一个所述模组定位孔上所述连杆旋转后限位和所述连杆旋转前限位能够分别与所述第一连杆两个极限位置形成限位抵接，其中另一个所述模组定位孔上所述连杆旋转后限位和所述连杆旋转前限位能够分别与所述第二连杆两个极限位置形成限位抵接。

26、在本发明较佳的实施例中，所述第一动力铰链包括两个轴承；

27、两个所述轴承分别卡设于所述第一旋转基座内部，且两个所述轴承的外圈固定连接，以使两个所述轴承的内圈形成间隙，两个所述轴承的内圈与所述第一连杆连接；

28、所述第二动力铰链与所述第一动力铰链的结构相同。

29、在本发明较佳的实施例中，所述第一连杆包括第一轴承安装孔、第一轴承安装轴和第一弯曲避让区；所述第二连杆包括第二轴承安装孔、第二轴承安装轴、第二弯曲避让区和高度避让区；

30、所述第一轴承安装孔和所述第一轴承安装轴分别位于所述第一连杆的两端，所述第一连杆通过所述第一轴承安装轴与所述第一动力铰链的轴承连接；所述第二轴承安装孔和所述第二轴承安装轴分别位于所述第二连杆的两端，所述第二连杆通过所述第二轴承安装轴与所述第二动力铰链的轴承连接；

31、所述第一弯曲避让区与所述第二弯曲避让区形成对应布置，以使所述第一连杆和所述第二连杆旋转至所述连杆旋转后限位时的结构避让；所述高度避让区用于使得所述第一连杆和所述第二连杆旋转至所述连杆旋转前限位时的高度避让。

32、在本发明较佳的实施例中，所述连杆组件还包括公共动力轴、第二压盖、活动端转轴、活动端铰链座、轴承和外圈垫筒；

33、所述轴承设置有多个，所述公共动力轴设置有两个，其中一个所述公共动力轴通过轴承与所述第一轴承安装孔连接，其中另一个所述公共动力轴通过轴承与所述第二轴承安装孔连接，且两个所述公共动力轴与所述活动端铰链座连接；其中，所述公共动力轴通过紧固件与所述第一连杆或第二连杆连接，以通过紧固件的紧固作用力将所述公共动力轴外部的两个轴承的内圈拉紧，以使轴承的内圈间隙小于外圈垫筒的厚度，使得两个轴承的内圈与外圈产生错位，形成预压紧；

34、所述活动端转轴与所述活动端铰链座远离所述公共动力轴的一端连接，所述轴承设置有两个，两个所述轴承之间通过所述外圈垫筒间隔布置，所述轴承和所述外圈垫筒依次套设于所述活动端转轴的外部，所述第二压盖与所述活动端铰链座连接，所述第二压盖用于将所述轴承和所述外圈垫筒限制于所述活动端铰链座上，以通过所述外圈垫筒限制两个所述轴承的外圈呈相对固定。

35、在本发明较佳的实施例中，所述活动端铰链座包括轴承安装孔、卡夫抱紧缺口、活动端铰链上端面、活动端铰链下端面、公共动力轴定位孔、卡夫抱紧螺纹孔和活动端铰链前端面；

36、所述公共动力轴上设置有公共动力轴定位台阶，两个所述公共动力轴分别沿着所述活动端铰链上端面和所述活动端铰链下端面插设于所述公共动力轴定位孔内部，以能够通过所述公共动力轴定位台阶分别与所述活动端铰链上端面和所述活动端铰链下端面贴合，所述卡夫抱紧螺纹孔贯穿所述卡夫抱紧缺口，紧固件用于贯穿所述卡夫抱紧螺纹孔，以调节所述公共动力轴定位孔与所述公共动力轴的卡接固定；

37、所述轴承安装孔能够容置所述活动端转轴、轴承和外圈垫筒，所述第二压盖能够与所述活动端铰链前端面贴合固定。

38、在本发明较佳的实施例中，所述固定端转轴伸出所述基座框架的一端呈扁口结构，所述固定接口与所述固定端转轴配合对接；

39、所述活动端转轴伸出所述活动端铰链座的一端呈扁口结构，所述活动接口与所述活动端转轴配合对接。

40、本发明提供的一种连杆机器人，包括第一平台、第二平台和所述的连杆装置；

41、所述第二平台安装于所述第一平台上，所述旋转机构安装于所述第二平台上，所述第一平台和第二平台用于带动所述旋转机构在x、y方向的直线运动。

42、本发明提供的一种连杆装置，包括：旋转机构和输出接口机构；输出接口机构包括多组运动副，且输出接口机构具有活动接口和固定接口；旋转机构包括连杆组件、旋转关节模组和平台主体；平台主体与固定接口连接，连杆组件与活动接口连接，连杆组件与旋转关节模组铰接，旋转关节模组用于带动连杆组件在xy平面内伸缩转动，以能够带动输出接口机构的多组运动副呈多自由度转动；通过旋转运动过程中多自由度的医疗应用平台，以能够配合输出接口机构完成自动穿刺的z向直线运动机构、活检的导向机构、神经外科的z向直线或者z向旋转机构等技术效果。