一種微創機械手結構的制作方法

本發明涉及手術機器人的技術領域，尤其涉及一種微創機械手結構。

背景技術：

手術機器人，尤其是微創手術機器人，由于活動空間小，因此，自身尺寸不能太大。現有的微創手術機器人為了控制方便，往往需要設置多套控制機構，以實現機器人的機器手的各個方向的靈活控制，比如需要對機器手的移動、彎曲及機器手前端的夾鉗等設備的單獨控制。一般而言，機器手的每個動作均需要對應一套控制機構，控制越精細，控制機構越多，控制越復雜，不利于機器手的小型化和簡單化。

技術實現要素：

本發明的目的在于提出一種微創機械手結構，利用相互套接的外軟軸和內軟軸，可以實現機器手的三種動作，而不需要單獨設置三個控制機構，簡化了微創機械手結構。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種微創機械手結構，包括：固定部、機器手和驅動機構，所述固定部開設有通孔；所述機器手包括夾鉗和中空條形且具有彈性的臂本體，所述臂本體的外端從所述通孔穿出且與所述夾鉗的中部鉸接，所述夾鉗的內端通過連桿連接有推拉件，當推拉所述推拉件時，所述夾鉗相應的打開或夾緊；驅動機構包括內軟軸和外軟軸，所述外軟軸套接于所述內軟軸外，所述外軟軸的第一端穿入所述臂本體中且與所述臂本體的外端連接，所述內軟軸的第一端從所述外軟軸的第一端伸出且通過絲桿傳動機構與所述推拉件連接；所述臂本體的兩側的抗彎曲強度不一致和/或所述外軟軸的第一端與所述臂本體的連接處偏向所述臂本體的一側。

其中，所述臂本體的一側開設有開槽，或所述臂本體的兩側開設有間距不一致的開槽，以使得所述臂本體兩側的抗彎曲強度不一致。

其中，所述臂本體由至少兩種材料混合制成，且所述臂本體兩側的材料的抗彎曲強度不一致。

其中，還包括預緊件，所述預緊件包括滑套和彈簧，所述固定部的內部開設有滑槽，滑槽沿所述臂本體的伸出方向開設，所述滑套只沿所述滑槽滑動，所述滑套套設于所述臂本體的內端外且與所述臂本體之間通過所述彈簧連接。

其中，所述彈簧為筒狀的螺旋彈簧，所述彈簧套設于所述臂本體外且位于所述滑套內，所述彈簧的一端與所述臂本體固定，另一端固定有限位塊，所述滑套上開設有與所述滑槽同向的第一限位槽，所述限位塊卡入所述第一限位槽。

其中，所述臂本體的內端的外側凸設有卡接部，所述卡接部上開設有固定孔，所述彈簧的一端插入所述固定孔中。

其中，所述卡接部沿所述第一限位槽方向的兩端均固定有所述彈簧，且兩端的所述彈簧彼此反向的與所述卡接部固定。

其中，兩個所述彈簧的遠離所述卡接部的一端均固定有所述限位塊，兩個所述限位塊均卡入所述限位槽，且分別位于所述限位槽的兩端。

其中，所述限位塊凸出所述第一限位槽，所述滑槽的內壁開設有與所述第一限位槽同向的第二限位槽，所述限位塊卡入所述第二限位槽。

有益效果：本發明提供了一種微創機械手結構，包括固定部、機器手和驅動機構，所述固定部開設有通孔；所述機器手包括夾鉗和中空條形且具有彈性的臂本體，所述臂本體的外端從所述通孔穿出且與所述夾鉗的中部鉸接，所述夾鉗的內端通過連桿連接有推拉件，當推拉所述推拉件時，所述夾鉗相應的打開或夾緊；驅動機構包括內軟軸和外軟軸，所述外軟軸套接于所述內軟軸外，所述外軟軸的第一端穿入所述臂本體中且與所述臂本體的外端連接，所述內軟軸的第一端從所述外軟軸的第一端伸出且通過絲桿傳動機構與所述推拉件連接；所述臂本體的兩側的抗彎曲強度不一致和/或所述外軟軸的第一端與所述臂本體的連接處偏向所述臂本體的一側。拉動外軟軸和內軟軸時，可以使得臂本體的外端受到拉力而彎曲；內軟軸在外軟軸內轉動時，可以帶動絲桿傳動機構轉動，從而帶動推拉件推拉夾鉗，實現夾緊或打開；內軟軸和外軟軸同步轉動時，可以帶動機器手轉動到不同的角度，調整彎曲后的機器手的外端的位置。因此，利用相互套接的外軟軸和內軟軸，可以實現機器手的三種動作，不需要單獨設置三個控制機構，簡化了微創機械手結構。

附圖說明

圖1是本發明的實施例1提供的微創機械手結構的結構示意圖。

圖2是本發明的實施例1提供的臂本體和夾鉗的爆炸圖。

圖3是本發明的實施例1提供的固定部剖視后與機器手的裝配示意圖。

圖4是本發明的實施例1提供的預緊件和固定部的爆炸圖。

圖5是本發明的實施例1提供的預計件和臂本體的爆炸圖。

圖6是本發明的實施例1提供的微創機械手結構在機器手彎曲時的結構示意圖。

其中：

1-固定部，11-通孔，12-滑槽，121-第二限位槽，2-機器手，21-夾鉗，22-臂本體，221-開槽，222-卡接部，23-推拉件，3-驅動機構，31-內軟軸，32-外軟軸，4-預緊件，41-滑套，411-第一限位槽，42-彈簧，43-限位塊。

具體實施方式

為使本發明解決的技術問題、采用的技術方案和達到的技術效果更加清楚，下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。

實施例1

如圖1-圖6所示，本實施例提供了一種機器手2結構，包括固定部1、機器手2和驅動機構3，固定部1開設有通孔11，機器手2包括夾鉗21和中空條形且具有彈性的臂本體22，臂本體22的外端從通孔11穿出且與夾鉗21的中部鉸接，夾鉗21的內端通過連桿連接有推拉件23，當推拉推拉件23時，夾鉗21相應的打開或夾緊；驅動機構3包括內軟軸31和外軟軸32，外軟軸32套接于內軟軸31外，外軟軸32的第一端穿入臂本體22中且與臂本體22的外端連接，內軟軸31的第一端從外軟軸32的第一端伸出且通過絲桿傳動機構與推拉件23連接。本實施例中，臂本體22的兩側的抗彎曲強度不一致，因此，在臂本體22的外端收到向內的拉力時，臂本體22會朝抗彎曲強度低的一側彎曲。在控制外軟軸32和內軟軸31時，通過拉動外軟軸32和內軟軸31，可以使得臂本體22的外端受到拉力而彎曲；控制內軟軸31在外軟軸32內轉動時，可以帶動絲桿傳動機構轉動，從而帶動推拉件23推拉夾鉗21，實現夾緊或打開；控制內軟軸31和外軟軸32同步轉動時，可以帶動機器手2轉動到不同的角度，可以調整彎曲后的機器手21的外端的位置，即調整夾鉗21的位置。因此，利用相互套接的外軟軸32和內軟軸31，可以實現機器手2的三種動作，又不需要單獨設置三個控制機構，簡化了微創機械手結構。

具體而言，為了使得臂本體22的兩側的抗彎曲強度不一致，本實施例中，臂本體22的兩側開設有間距不一致的開槽221，通過開槽221的間距來改變臂本體22在此處的抗彎曲強度。此種方式加工簡單，容易控制兩側的開槽221的間距，比較方便控制臂本體22整體的彎曲角度，利于控制夾鉗21的位置。并且，開槽221本身可以增大臂本體22的孔隙，與未開設卡槽相比，可以允許臂本體22彎曲更大的角度。也可以只是臂本體22的一側開設開槽221，另一側不開設開槽221，也可使得臂本體21的外端向開設開槽221的一側彎曲。

本實施例的機器手2結構，還包括預緊件4，預緊件4包括滑套41和彈簧42，固定部1的內部開設有滑槽12，滑槽12沿臂本體22的伸出方向開設，滑套41容置于滑槽12內，滑套41套設于臂本體22的內端外且與臂本體22之間通過彈簧42連接。預緊件4用于連接固定部1和臂本體22，滑套41被滑槽12限位后，只能沿著滑槽12移動，滑套41通過彈簧42和臂本體22連接后，臂本體22也跟隨滑套41在滑槽12中滑動。彈簧42還為臂本體22提供了預緊力，臂本體22在滑套41中的軸向轉動方向收到彈簧42的限制，可以保持臂本體22和滑套41之間軸向轉動的穩定性

為了更好的固定彈簧42，本實施中，彈簧42為筒狀的螺旋彈簧，彈簧42套設于臂本體22外且位于滑套41內，彈簧42的一端與臂本體22固定，另一端固定有限位塊43，滑套41上開設有與滑槽12同向的第一限位槽411，限位塊43卡入第一限位槽411，使得彈簧42的端部無法在限位塊43上轉動，只能沿第一限位槽411滑動。當外軟軸32和內軟軸31同步轉動，帶動臂本體22轉動時，臂本體22會帶動彈簧42的連接端旋轉，由于彈簧42的另一端無法旋轉，因此彈簧42在伸縮的過程中長度會變化，從而帶動限位塊43沿著第一限位槽411滑動。

為了簡化結構，可以將限位塊43凸出第一限位槽411，在滑槽12的內壁開設與第一限位槽411同向的第二限位槽121，限位塊43卡入第二限位槽121，使得限位塊43可以對滑套41限位，避免滑套41在滑槽12內轉動，使得滑套41只能沿滑槽12滑動。

為了方便地將彈簧42和臂本體22之間固定，臂本體22的內端的外側凸設有卡接部222，卡接部222上開設有固定孔，彈簧42的一端插入固定孔中。本實施例中，卡接部222沿第一限位槽411方向的兩端均固定有彈簧42，且兩端的彈簧42彼此反向的與卡接部222固定。兩端的彈簧42可以分別從卡接部222的相反的方向提供預緊力，保持臂本體22在軸向轉動方向的穩定。相應的，兩個彈簧42的遠離卡接部222的一端均固定有限位塊43，兩個限位塊43均卡入限位槽411，且分別位于限位槽411的兩端，為彈簧42提供一個初始的預緊力。當然，也可以只設置一個彈簧42，但是需要將彈簧42的中部與卡接部222之間牢固固定，比如，在卡接部222上開設沿著臂本體22軸向方向的固定孔，彈簧42的中部從此固定孔中穿過，也可以保證彈簧42可以對臂本體22在軸向轉動方向的兩個方向均具有預緊力。

實施例2

在實施例1的基礎上，與實施例1不同的是，本實施例為了使得臂本體的兩側的抗彎曲強度不一致，也可以通過材料本身的抗彎曲強度來改變。可以將臂本體由至少兩種材料混合制成，且臂本體兩側的材料的抗彎曲強度不一致。比如將臂本體分為兩側，每側均為半圓柱形的半體，兩側的半體合成臂本體，當兩側的半體本身的抗彎曲強度不一致即可。即使臂本體兩側的材料一致，也可以通過在其中某一側中增加一些抗彎曲性比較強的材料的方式，改變兩側材料的一致性。

實施例3

在實施例1的基礎上，與實施例1不同的是，外軟軸32的第一端與臂本體22的連接處偏向臂本體22的一側。當外軟軸向內拉時，臂本體22兩側的受力不一致，因此，臂本體22也可彎曲，達到機器手彎曲的目的。

以上內容僅為本發明的較佳實施例，對于本領域的普通技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。