一种手术机器人器械的对接机构及对接方法与流程

1.本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种手术机器人器械的对接机构及对接方法。


背景技术：

2.目前，腹腔镜机器人器械主要包括滑台、器械和转接板。医务工作人员在进行腹腔镜手术之前，需要先将转接板挂接至滑台上，待转接板与滑台成功挂接后，再将器械安装至转接板上。而转接板与滑台之间通常采用过渡轮和电机座形成挂接。现有技术中，通常采用手动旋转过渡轮的方式将过渡轮与电机座进行对接，从而完成挂接，操作过程较为繁琐。


技术实现要素：

3.本发明解决的问题是：如何提高腹腔镜机器人器械中转接板与滑台之间挂接时的方便性。
4.为解决上述问题，本发明提供一种手术机器人器械的对接机构，包括转接板、滑台、过渡轮、电机和电机座，所述电机安装于所述电机座上，所述电机座设置在所述滑台上，所述过渡轮设置在所述转接板上；所述过渡轮的一端与所述电机座的一端连接，所述电机与所述电机座的另一端连接，且所述过渡轮上设有第一连接部，所述电机座上设有第二连接部，所述电机用于驱动所述电机座旋转以使所述第一连接部与所述第二连接部插接配合。
5.可选地，所述第一连接部和所述第二连接部中的一者为凸起结构，另一者为凹槽结构。
6.可选地，所述凹槽结构包括第一凹槽和第二凹槽，所述凸起结构包括第一柱体和第二柱体，所述第一凹槽和所述第二凹槽分别与所述第一柱体和所述第二柱体插接，且所述第一凹槽和所述第二凹槽分别为豁口结构和腰形槽结构中的一种。
7.可选地，所述滑台上设有电机接口，所述电机座设置在所述电机接口内，所述电机接口内设有第一限位结构，所述电机座远离于所述过渡轮的一端设有第二限位结构，且所述第一限位结构与所述第二限位结构适于在相接触时触发所述电机换向旋转。
8.可选地，所述第一限位结构和/或所述第二限位结构为限位触点。
9.可选地，所述转接板上设有过渡轮接口，所述过渡轮设置在所述过渡轮接口内，并适于在所述过渡轮接口内沿所述过渡轮的轴线方向移动和绕所述过渡轮的轴线方向转动。
10.可选地，所述过渡轮远离于所述电机座的一端设有第一凸起，所述过渡轮接口内与所述第一凸起相对应的位置处设有第二凸起，所述第一凸起与所述第二凸起相对设置且具有间距；所述第一凸起上设有第一弧面，所述第二凸起上设有第二弧面，且所述第一凸起和所述第二凸起在所述第一弧面与所述第二弧面相碰撞时形成错位。
11.可选地，所述过渡轮远离于所述电机座的一端设有第一防脱凸台，所述过渡轮接口内设有第二防脱凸台，所述第一凸起设置在所述第一防脱凸台上，所述第二凸起设置在
所述第二防脱凸台上，所述第一防脱凸台位于所述过渡轮接口内，且所述第一防脱凸台的外径大于所述第二防脱凸台的内径。
12.可选地，所述第一凸起设置有多个，且多个所述第一凸起围绕所述过渡轮的轴线均匀分布。
13.本发明还提供一种手术机器人器械的对接方法，基于如上所述的手术机器人器械的对接机构，该方法包括以下步骤：
14.控制电机按预设运动方式带动电机座旋转；
15.当滑台上的第一限位结构与所述电机座上的第二限位结构发生第一次碰撞时，所述电机带动所述电机座反向旋转，当所述第一限位结构与所述第二限位结构发生第二次碰撞后，所述电机带动所述电机座运动至零位位置停止；
16.在所述电机座全范围旋转过程中，所述电机座上的第二连接部寻找过渡轮上的第一连接部并与之形成插接后，所述电机座带动所述过渡轮一起转动至所述零位位置。
17.与现有技术相比，本发明通过电机驱动电机座旋转以寻找与过渡轮进行对接的位置，当电机座旋转至第二连接部与第一连接部插接配合时，电机座与过渡轮完成对接。如此，实现了电机座与过渡轮之间的自动对接，避免了手动对接时的繁琐，而且有效地提高了过渡轮与滑台的对接效率。
附图说明
18.图1为本发明实施例中过渡轮与电机座未挂接时的结构示意图；
19.图2为本发明实施例中电机座安装在滑台上时的结构示意图；
20.图3为本发明实施例中过渡轮安装在转接板上时的结构示意图；
21.图4为图3中a处局部放大图；
22.图5为本发明实施例中电机座的结构示意图。
23.附图标记说明：
24.1、转接板；11、过渡轮接口；12、第二凸起；13、第二防脱凸台；2、滑台；21、电机座接口；22、第一限位结构；3、过渡轮；31、第一连接部；32、第一凸起；33、第一防脱凸台；4、电机座；41、第二连接部；411第一凹槽；412、第二凹槽；42、第二限位结构。
具体实施方式
25.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
26.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
27.结合图1至图3所示，本发明实施例提供一种手术机器人器械的对接机构，包括转接板1、滑台2、过渡轮3、电机和电机座4，电机安装于电机座4上，电机座4设置在滑台2上，过渡轮3设置在转接板1上；过渡轮3的一端与电机座4的一端连接，电机与电机座4的另一端连接，且过渡轮3上设有第一连接部31，电机座4上设有第二连接部41，电机用于驱动电机座4
旋转以使第一连接部31与第二连接部41插接配合。
28.本实施例中，在将转接板1与滑台2进行对接前，过渡轮3上的第一连接部31与电机座4上的第二连接部41通常不在同一位置处，需要通过电机驱动电机座4旋转以寻找与过渡轮3进行对接的位置，当电机座4旋转至第二连接部41与第一连接部31插接配合时，电机座4与过渡轮3完成对接。如此，实现了电机座4与过渡轮3之间的自动对接，避免了手动对接时的繁琐，而且有效地提高了过渡轮3与滑台2的对接效率。
29.进一步地，电机带动电机座4先正向旋转(即顺时针旋转)，旋转一定角度后再反向旋转(即逆时针旋转)一圈，最后再正向旋转至零位位置处停止。在这个过程中，电机座4完成了全范围的旋转运动，以便于电机座4上的第二连接部41自动寻找过渡轮3上的第一连接部31进行插接。而且，电机座4旋转至第二连接部41与第一连接部31插接配合后，电机座4与过渡轮3完成对接，此时电机带动电机座4继续旋转。由于电机座4与过渡轮3对接在一起，使得电机座4带动过渡轮3一起旋转，直至电机座4旋转至零位位置时停止，其中，电机座4的零位位置指的是电机座4按照设计要求安装在电机接口21(后文介绍)内的位置，也是电机座4开始旋转时的初始位置。如此，以将转接板1挂接至滑台2上。
30.可选地，结合图1所示，第一连接部31和第二连接部41中的一者为凸起结构，另一者为凹槽结构。
31.本实施例中，可以选择在过渡轮3上设置凹槽结构，在电机座4上设置凸起结构，也可以选择在过渡轮3上设置凸起结构，而在电机座4上设置凹槽结构，本实施例中不做具体限定，从而可以根据实际需求进行选择性设置。作为参考，图1中给出了第一连接部31为凸起结构，第二连接部41为凹槽结构的示例。如此，通过将第一连接部31和第二连接部41分别设置为凹槽结构和凸起结构中的一种，利用凹槽结构和凸起结构的插接配合来实现第一连接部31和第二连接部41之间的插接，以简化电机座4和过渡轮3的结构，便于生产制造。
32.可选地，结合图1所示，凹槽结构包括第一凹槽411和第二凹槽412，凸起结构包括第一柱体和第二柱体，第一凹槽411和第二凹槽412分别与第一柱体和第二柱体插接，且第一凹槽411和第二凹槽412分别为豁口结构和腰形槽结构中的一种。
33.本实施例中，凸起结构包括两个柱体结构，分别是第一柱体和第二柱体，相对应地，凹槽结构也包括两个凹槽，分别是第一凹槽411和第二凹槽412。当第一柱体和第二柱体分别插入第一凹槽411和第二凹槽412中时，过渡轮3与电机座4正好形成对接且不会发生相对转动。当第一柱体和第二柱体为圆柱体时，需要至少设置两个圆柱体来与凹槽结构插接才能防止过渡轮3与电机座4对接后发生相对转动；当第一柱体和第二柱体为棱柱时，设置一个柱体也可以防止过渡轮3与电机座4对接后发生相对转动，而设置两个及以上柱体则可以提高第一连接部31与第二连接部41连接时的稳固性。在实际生产过程中，为了便于装配，电机座4与电机接口21(后文介绍)之间、过渡轮3与过渡轮接口11(后文介绍)之间均为间隙配合，这使得在将电机座4与过渡轮3进行对接时，第一连接部31与第二连接部41之间在过渡轮3或电机座4的径向上或多或少存在一定的偏差，导致无法形成插接，从而无法对接。故本实施例中，将第一凹槽411和第二凹槽412分别为豁口结构和腰形槽结构中的一种，即第一凹槽411为豁口结构，第二凹槽412为腰形槽结构，或者第一凹槽411为腰形槽结构，第二凹槽412为豁口结构，以增大第一连接部31与第二连接部41之间在过渡轮3或电机座4的径向上的对接范围，保证第一连接部31与第二连接部41在对接过程中存在一定偏差时也能够
形成插接配合，进而实现过渡轮3与电机座4之间的对接。
34.可选地，第一凹槽411和第二凹槽412均为豁口结构，或者第一凹槽411和第二凹槽412均为腰形槽结构。如此，也可以增大第一连接部31与第二连接部41之间在过渡轮3或电机座4的径向上的对接范围，保证第一连接部31与第二连接部41在对接过程中存在一定偏差时也能够形成插接配合。
35.进一步地，第一凹槽411或第二凹槽412为类u形豁口。结构简单，容易实现。
36.可选地，结合图1和图2所示，滑台2上设有电机接口21，电机座4设置在电机接口21内，电机接口21内设有第一限位结构22，电机座4远离于过渡轮3的一端设有第二限位结构42，且第一限位结构22与第二限位结构42适于在相接触时触发电机换向旋转。
37.本实施例中，电机接口21为安装槽结构，以便于将电机座4安装在电机接口21内后不凸出滑台2的外表面或凸起较小高度。电机座4设置在电机接口21内并可以在电机的驱动下在电机接口21内旋转。在电机座4旋转过程中，当第一限位结构22与第二限位结构42发生碰撞而形成接触时，触发电机换向旋转。例如，电机一开始为正向旋转时，当第一限位结构22与第二限位结构42发生碰撞后，电机变为反向旋转。如此，通过设置第一限位结构22和第二限位结构42，并在第一限位结构22与第二限位结构42在相接触时触发电机换向旋转，以便于电机座4完成全范围的旋转运动，确保电机座4与过渡轮3实现自动对接。
38.可选地，第一限位结构22和/或第二限位结构42为限位触点。
39.在实际应用过程中，由于第一限位结构22和第二限位结构42的存在，使得电机座4不可能360
°
无死角旋转，因此必然会出现对接盲区。而本实施例中，通过将第一限位结构22和/或第二限位结构42设置为限位触点，不仅结构简单，容易制造，而且限位触点的体积小，可以减小对接盲区。
40.可选地，结合图1和图2所示，转接板1上设有过渡轮接口11，过渡轮3设置在过渡轮接口11内，并适于在过渡轮接口11内沿过渡轮3的轴线方向移动和绕过渡轮3的轴线方向转动。
41.本实施例中，过渡轮接口11也为安装槽结构，以便于将过渡轮3安装在过渡轮接口11内后不凸出转接板1的外表面或凸起较小高度。过渡轮3设置在过渡轮接口11内并可以在电机座4的带动下在过渡轮接口11内旋转，同时，过渡轮3还可以在过渡轮接口11内沿过渡轮3的轴线方向移动。这样，当过渡轮3与电机座4刚开始进行对接时，由于凸起结构与凹槽结构不在对应位置处而无法对接，此时，电机座4推动过渡轮3沿过渡轮3的轴线方向朝向过渡轮接口11的槽底移动，即电机座4将过渡轮3顶起一小段距离，以缓冲电机座4带给过渡轮3的冲击，防止过渡轮3因受到冲击而损坏，提高了过渡轮3的使用寿命。
42.可选地，结合图1、图3和图4所示，过渡轮3远离于电机座4的一端设有第一凸起32，过渡轮接口11内与第一凸起32相对应的位置处设有第二凸起12，第一凸起32上设有第一弧面，第二凸起12上设有第二弧面，且第一凸起32和第二凸起12在第一弧面与第二弧面相碰撞时形成错位。
43.需要说明的是，本实施例以及后文中，均以电机座4上的第二连接部41为凹槽结构、过渡轮3上的第一连接部31为凸起结构为例进行说明。过渡轮3安装在过渡轮接口11内时，过渡轮3上的第一凸起32与过渡轮接口11内的第二凸起12相对设置且具有间距。过渡轮3与电机座4刚开始进行对接时，由于过渡轮3上的凸起结构与电机座4上的凹槽结构不在同
一位置，使得电机座4将过渡轮3顶起一小段距离，并使得过渡轮3上的第一凸起32与过渡轮接口11内的第二凸起12发生碰撞，此时，若过渡轮3上的凸起结构与电机座4上的凹槽结构正好处在对接盲区，由于第一弧面和第二弧面的设置，使得第一凸起32与第二凸起12相互碰撞时会自动滑过，即第一凸起32与第二凸起12会绕过渡轮3的轴线发生相对转动，使得第一凸起32与第二凸起12由相对设置变成了错位设置，此时过渡轮3重新回落到被顶起之前的位置处。如此，以便于过渡轮3上的凸起结构避开对接盲区，从而实现与电机座4的对接操作。
44.可选地，结合图1、图3和图4所示，过渡轮3远离于电机座4的一端设有第一防脱凸台33，过渡轮接口11内设有第二防脱凸台13，第一凸起32设置在第一防脱凸台33上，第二凸起12设置在第二防脱凸台13上，第一防脱凸台33位于过渡轮接口11内，且第一防脱凸台33的外径大于第二防脱凸台13的内径。
45.本实施例中，转接板1由两块板本体拼装而成，过渡轮接口11贯穿两块板本体。在将过渡轮3与转接板1进行组装时，先将过渡轮3的一端插入一块板本体的过渡轮接口11内，再让过渡轮3的另一端伸入另一块板本体的过渡轮接口11内，然后将两块板本体扣合，如此，以将过渡轮3夹持在两块板本体之间。本实施例中，通过设置第一防脱凸台33和第二防脱凸台13，且第一防脱凸台33的外径大于第二防脱凸台13的内径，以防止过渡轮3从过渡轮接口11内脱落，提高了过渡轮3安装在过渡轮接口11内的牢固性。
46.可选地，结合图1所示，第一凸起32设置有多个，且多个第一凸起32围绕过渡轮3的轴线均匀分布。
47.由于过渡轮3与电机座4之间的初始对接位置是预先设计的，当设计需求改变时，过渡轮3与电机座4之间的初始对接位置也可能相应改变，而且，对于不同型号的手术机器人器械而言，过渡轮3与电机座4之间的初始对接位置可能存在不同。基于此，本实施例通过设置多个第一凸起32以使过渡轮3能够适应不同的设计需求或不同型号的手术机器人器械，提高了过渡轮3的通用性；同时，将多个第一凸起32围绕过渡轮3的轴线均匀分布，以便于生产加工。
48.本发明还一实施例提供一种手术机器人器械的对接方法，基于如上所述的手术机器人器械的对接机构，该方法包括以下步骤：
49.控制电机按预设运动方式带动电机座4旋转；
50.当滑台2上的第一限位结构22与电机座4上的第二限位结构42发生第一次碰撞时，电机带动电机座4反向旋转，当第一限位结构22与第二限位结构42发生第二次碰撞后，电机带动电机座4运动至零位位置停止；
51.在电机座4全范围旋转过程中，电机座4上的第二连接部41寻找过渡轮3上的第一连接部31并与之形成插接后，电机座4带动过渡轮3一起转动至零位位置。
52.本实施例中，在将过渡轮3与电机座4进行对接时，控制器先控制电机带动电机座4按预设运动方式旋转，比如正向旋转(即顺时针旋转)。在一种实施方式中，采用传感器来检测第一限位结构22与第二限位结构42是否发生碰撞，在另一种实施方式中，也可以在软件中设置程序，采用相应算法来检测和判断第一限位结构22与第二限位结构42是否发生碰撞，当然，还可以采用其他方式进行检测和判断，本实施例中不做具体限定。这样，当第一次检测到滑台2上的第一限位结构22与电机座4上的第二限位结构42发生碰撞时，控制器则控
制电机反向旋转(即逆时针旋转)，并带动电机座4反向旋转；当第二次检测到第一限位结构22与第二限位结构42发生碰撞时，控制器则控制电机正向旋转，并带动电机座4正向旋转，直至电机座4旋转至零位位置处停止。其中，电机座4的零位位置指的是电机座4按照设计要求安装在滑台2上的电机接口21内的位置，也是电机座4开始旋转时的初始位置。在这个过程中，电机座4完成了全范围的旋转运动，以便于电机座4上的第二连接部41自动寻找过渡轮3上的第一连接部31进行插接。而且，在电机座4进行全范围的旋转运动过程中，当电机座4旋转至第二连接部41与第一连接部31插接配合后，电机座4与过渡轮3完成对接，使得电机座4带动过渡轮3一起旋转，直至电机座4旋转至零位位置时停止。如此，以实现过渡轮3与电机座4之间的自动对接，避免了手动对接时的繁琐，而且有效地提高了过渡轮3与滑台2的对接效率。
53.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。