一種用于視網膜血管搭橋手術輔助機器人的末端器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于視網膜血管搭橋手術輔助機器人的二自由度末端器，具體地說，是一種新型的，具有微小力感知功能，并且可以快速更換手術器械的二自由度末端器。
【背景技術】
[0002]視網膜中央血管阻塞是臨床上十分常見的疾病，嚴重時可能導致失明。目前通常采用藥物或視網膜血管搭橋手術進行治療。在視網膜血管搭橋手術中，醫生通過鞏膜上的幾個小切口置入夾持鑷及其它精細手術器械到眼球腔內直至后部的視網膜表面，然后進行血管搭橋手術。手術效果常常由于醫生自身生理顫抖而受到影響，因此，有必要采用機器人來進行精細的手術操作。
[0003]末端器安裝在視網膜血管搭橋手術輔助機器人的前端，是機器人的重要組成部分。在機器人輔助手術過程中，末端器的器械部分需要伸入眼球中進行手術操作。近年來，國內外研宄了一些用于外科手術的機器人末端器，取得了一定的成果。但是這些末端器尺寸較大，通常都沒有安裝傳感器。為了提高手術的安全性和效率，有必要設計一種具有微小力感知功能并且可以快速更換手術器械的末端器。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種適用于視網膜血管搭橋手術輔助機器人的二自由度末端器。該末端器包括直線電機1、電機座2、傳動桿3、空心軸電機4、左聯軸器5、力傳感器6、右聯軸器7和夾持鑷組件8，而夾持鑷組件8包括外殼9、套筒10、彈簧11、緊定螺釘12、安裝套13和分叉軸14。末端器通過控制直線電機I和空心軸電機4，完成夾持鑷組件8沿自身軸線的轉動和開合兩個動作，實現夾持鑷組件8在眼內對人工血管等材料的精細操作。
[0005]為了達到上述目的，本發明提供了如下技術方案:
[0006]1.直線電機I的運動軸與傳動桿3通過螺紋連接；傳動桿3從空心軸電機4和空心的力傳感器6的中心孔中穿過，與夾持鑷組件8的套筒10相接觸；當直線電機I動作時，套筒10會隨之沿直線運動，從而使分叉軸14的開口部分發生開合動作；
[0007]2.空心軸電機4通過左聯軸器5與力傳感器6相連；力傳感器6通過右聯軸器7與夾持鑷組件8相連；當空心軸電機4轉動時，力傳感器6和夾持鑷組件8也會隨之轉動；
[0008]3.力傳感器6通過右聯軸器7與夾持鑷組件8相連，可以實時測得夾持鑷組件8前部所受到的作用力；
[0009]4.夾持鑷組件8的外殼9與右聯軸器7通過螺紋連接，而夾持鑷組件8的套筒10與傳動桿3的前端的球面相接觸。這種連接方式可以實現夾持鑷組件8的快速更換；
[0010]5.夾持鑷組件8的安裝套13與外殼9固定在一起，而套筒10可以在安裝套13內部滑動；在軸線方向上，套筒10通過彈簧11與安裝套13相連；分叉軸14通過緊定螺釘12與外殼9固定在一起；當彈簧11處于自然狀態時，套筒10處于最左端，分叉軸14的開口部分處于張開狀態；當套筒10向右運動時，彈簧11發生壓縮，分叉軸14的開口部分開始逐漸閉合。
[0011]本發明的有益效果在于:
[0012]末端器采用直線電機I和空心軸電機4實現了夾持鑷組件8的旋轉和開合動作，結構緊湊，質量較小；
[0013]末端器的前部裝有三維力傳感器6，能夠實時測得夾持鑷組件8前部所受到的作用力；
[0014]夾持鑷組件8的外殼9與右聯軸器7通過螺紋連接，而夾持鑷組件8的套筒10與傳動桿3的前端的球面相接觸。這種連接方式可以實現夾持鑷組件8的快速更換。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的末端器的結構圖。
[0016]圖2是本發明的末端器的剖面圖。
[0017]圖3是張開狀態下的夾持鑷組件8的示意圖。
[0018]圖4是閉合狀態下的夾持鑷組件8的示意圖。
[0019]圖中:1.直線電機，2.電機座，3.傳動桿，4.空心軸電機，5.左聯軸器，6.力傳感器，7.右聯軸器，8.夾持鑷組件，9.外殼，10.套筒，11.彈簧，12.緊定螺釘，13.安裝套，14.分叉軸。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發明進行詳細說明。
[0021]本發明是一種用于視網膜血管搭橋手術輔助機器人的二自由度末端器。該末端器包括直線電機1、電機座2、傳動桿3、空心軸電機4、左聯軸器5、力傳感器6、右聯軸器7和夾持鑷組件8，如圖1所示；而夾持鑷組件8包括外殼9、套筒10、彈簧11、緊定螺釘12、安裝套13和分叉軸14。
[0022]圖2是本發明的末端器的剖面圖。直線電機I的運動軸與傳動桿3通過螺紋連接；傳動桿3從空心軸電機4和空心的力傳感器6的中心孔中穿過，與夾持鑷組件8的套筒10相接觸；當直線電機I動作時，套筒10會隨之沿直線運動，從而使分叉軸14的開口部分產生開合動作。空心軸電機4通過左聯軸器5與力傳感器6相連；力傳感器6通過右聯軸器7與夾持鑷組件8相連；當空心軸電機4轉動時，力傳感器6和夾持鑷組件8也會隨之轉動。力傳感器6通過右聯軸器7與夾持鑷組件8相連，可以實時測得夾持鑷組件8前部所受到的作用力。夾持鑷組件8的外殼9與右聯軸器7通過螺紋連接，而夾持鑷組件8的套筒10與傳動桿3的前端的球面相接觸。這種連接方式可以實現夾持鑷組件8的快速更換。
[0023]圖3和圖4分別為張開狀態和閉合狀態下的夾持鑷組件8的示意圖。夾持鑷組件8的安裝套13與外殼9固定在一起，而套筒10可以在安裝套13內部滑動；在軸線方向上，套筒10通過彈簧11與安裝套13相連；分叉軸14通過緊定螺釘12與外殼9固定在一起；當彈簧11處于自然狀態時，套筒10處于最左端，分叉軸14的開口部分處于張開狀態；當套筒10向右運動時，彈簧11發生壓縮，分叉軸14的開口部分開始逐漸閉合。
【主權項】
1.一種用于視網膜血管搭橋手術輔助機器人的兩自由度末端器，其特征在于:該末端器包括直線電機1、電機座2、傳動桿3、空心軸電機4、左聯軸器5、力傳感器6、右聯軸器7和夾持鑷組件8，而夾持鑷組件8包括外殼9、套筒10、彈簧11、緊定螺釘12、安裝套13和分叉軸14 ;末端器通過控制直線電機I和空心軸電機4，完成夾持鑷組件8沿自身軸線的轉動和開合兩個動作，實現夾持鑷組件8在眼內對人工血管等材料的精細操作。
2.如權利要求1所述的末端器，其特征在于:傳動桿3從空心軸電機4的中心孔穿過，與套筒10接觸；通過控制直線電機I，實現套筒10的進退運動，從而實現分叉軸14開口部分的開合運動。
3.如權利要求1所述的末端器，其特征在于:采用直線電機I和空心軸電機4實現了夾持鑷組件8的旋轉和開合動作，結構緊湊。
4.如權利要求1所述的末端器，其特征在于:空心軸電機4和夾持鑷組件8之間裝有三維力傳感器6，能夠實時測得夾持鑷組件8前部所受到的作用力。
5.如權利要求1所述的末端器，其特征在于:夾持鑷組件8的外殼9與右聯軸器7通過螺紋連接，而夾持鑷組件8的套筒10與傳動桿3的前端的球面相接觸；采用這種連接方式實現了夾持鑷組件8的快速更換。
【專利摘要】本發明公開了一種用于視網膜血管搭橋手術輔助機器人的兩自由度末端器，該末端器包括直線電機1、電機座2、傳動桿3、空心軸電機4、左聯軸器5、力傳感器6、右聯軸器7和夾持鑷組件8，而夾持鑷組件8包括外殼9、套筒10、彈簧11、緊定螺釘12、安裝套13和分叉軸14。本發明的末端器通過控制直線電機1和空心軸電機4，完成夾持鑷組件8沿自身軸線的轉動和開合兩個動作，實現夾持鑷組件8在眼內對人工血管等材料的精細操作。
【IPC分類】A61F9-007
【公開號】CN104546282
【申請號】CN201410849946
【發明人】楊洋, 黃龍, 蘇鵬, 肖晶晶
【申請人】北京航空航天大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月31日