弧形运动钢丝绳驱动机构的制作方法

1.本发明涉及手术机器人技术领域，特别涉及一种弧形运动钢丝绳驱动机构。


背景技术：

2.微创外科手术一般也称为介入式手术，它是通过在体表切开数个细小的切口(或依靠人体天然官腔)，借助于视觉显示系统的图像引导，将手术器械通过体表切口伸入体内进行治疗或诊断而完成的手术，微创手术技术使得大部分的外科手术告别了开放式的手术模式，将机器人技术应用于医疗外科手术已经变得越来越流行，机器人在操作稳定性、快捷性和精确性方面具有显著的优势，将机器人技术融入外科手术中，可以改进医生的手术环境，缩短患者的恢复时间。在机器人进行微创外科手术过程中，为防止患者体表切口扩大，应使机器人的末端执行机构在体表切口处保持不动，为使末端执行机构保持灵活的同时不造成切口扩大，常见手段是通过弧形导轨对末端执行机构进行旋转运动。
3.手术机器人运动过程中需要模拟手腕旋转运动，因此机器人操作主手需要具备相应的旋转功能并将旋转运动通过钢丝绳导出，现有的操作主手通常采用弧形导轨，但常规的弧形导轨在负载时圆弧运动易发生卡顿，操作不舒适，钢丝绳传动不稳定。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种弧形运动钢丝绳驱动机构，其目的是为了解决现有操作主手手腕转动时圆弧运动卡顿，人员操作不舒适，钢丝绳传动不稳定等问题。
5.为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种弧形运动钢丝绳驱动机构，包括：
6.臂托；
7.前环关节，所述前环关节的后端设置有弧形导轨，所述前环关节通过所述弧形导轨滑动地设置在所述臂托的前端；
8.钢丝绳驱动装置，所述钢丝绳驱动装置设置在所述前环关节内，所述钢丝绳驱动装置的输入机构与所述弧形导轨传动连接，所述钢丝绳驱动装置的输出机构绕设有钢丝绳，所述钢丝绳通过滑轮导出所述前环关节。
9.其中，所述弧形导轨设置有弧形公导轨、内圈弧形母导轨和外圈弧形母导轨，所述弧形公导轨固定设置在所述臂托上，所述内圈弧形母导轨和外圈弧形母导轨固定设置在所述前环关节上，所述弧形公导轨滑动地设置在所述内圈弧形母导轨和外圈弧形母导轨之间。
10.其中，所述弧形公导轨底部设置有多个圆周排列的公导轨螺纹孔，所述弧形公导轨通过所述公导轨螺纹孔安装在所述臂托上。
11.其中，所述前环关节开设有两排壳体螺纹孔，所述内圈弧形母导轨和外圈弧形母导轨分别通过两排所述壳体螺纹孔与所述前环关节连接。
12.其中，所述弧形公导轨的两侧上下均设置有多个滚珠，所述弧形公导轨通过所述滚珠滑动地设置在所述内圈弧形母导轨和外圈弧形母导轨之间。
13.其中，所述弧形公导轨的两侧分别设置有滚珠保持架，所述内圈弧形母导轨和外圈弧形母导轨上开设有滚珠保持架安装槽，所述滚珠保持架的上下两侧均开设有多个滚珠安装孔，每个所述滚珠安装孔内均设置有所述滚珠，所述滚珠外露的两端分别与所述弧形公导轨和内圈弧形母导轨或外圈弧形母导轨接触。
14.其中，所述弧形公导轨沿圆周方向设置有弧形齿条，所述钢丝绳驱动装置包括芯轴和锥齿轮，所述芯轴穿设在所述锥齿轮圆心处，所述芯轴上绕设有所述钢丝绳，所述锥齿轮与所述弧形齿条啮合传动。
15.其中，所述锥齿轮的中心开设有方孔，所述芯轴的中部为方形轴段，所述芯轴的方形轴段与所述锥齿轮的方孔配合。
16.其中，所述芯轴上开设有螺旋槽，所述钢丝绳绕设在所述螺旋槽内。
17.本发明的上述方案有如下的有益效果：
18.本发明所述的弧形运动钢丝绳驱动机构设置有前环关节，前环关节设置有芯轴，芯轴上套有锥齿轮，锥齿轮的轮齿与弧形公导轨上的弧形齿条啮合，前环关节通过螺钉与内圈弧形母导轨和外圈弧形母导轨的内外两圈连接，弧形公导轨固定在臂托上，公、母弧形导轨和臂托的轴线重合；公母弧形导轨之间设置有滚珠保持架；主手操作时手腕旋转运动带动前环关节、内外内圈弧形母导轨和外圈弧形母导轨做圆弧运动，锥齿轮在轮齿推动力的作用下开始转动，同时保持与弧形公导轨上圆弧排列的轮齿啮合运动，锥齿轮转动带动芯轴转动，最终实现芯轴上钢丝绳的驱动。
附图说明
19.图1为本发明的弧形运动钢丝绳驱动机构的结构示意图一；
20.图2为本发明的弧形运动钢丝绳驱动机构的结构示意图二
21.图3为本发明的弧形运动钢丝绳驱动机构的侧向截面示意图；
22.图4为本发明的弧形运动钢丝绳驱动机构的芯轴示意图；
23.图5为本发明的弧形运动钢丝绳驱动机构的前环关节装配示意图；
24.图6为本发明的弧形运动钢丝绳驱动机构的弧形公导轨示意图；
25.图7为本发明的弧形运动钢丝绳驱动机构的滚珠保持架示意图；
26.图8为本发明的弧形运动钢丝绳驱动机构的弧形母导轨示意图；
27.图9为本发明的弧形运动钢丝绳驱动机构的锥齿轮装配示意图；
28.图10为本发明的弧形运动钢丝绳驱动机构的结构示意图三。
29.【附图标记说明】
[0030]1‑
臂托；2
‑
前环关节；3
‑
钢丝绳；4
‑
弧形公导轨；5
‑
内圈弧形母导轨；6
‑
外圈弧形母导轨；7
‑
公导轨螺纹孔；8
‑
壳体螺纹孔；10
‑
滚珠保持架；11
‑
滚珠保持架安装槽；12
‑
滚珠安装孔；13
‑
弧形齿条；14
‑
芯轴；15
‑
锥齿轮；16
‑
螺旋槽；17
‑
滚珠保持架限位螺纹孔；18
‑
导向滑轮；19
‑
导出滑轮。
具体实施方式
[0031]
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0032]
本发明针对现有操作主手手腕转动时圆弧运动卡顿，人员操作不舒适，钢丝绳传动不稳定等问题，提供了一种弧形运动钢丝绳驱动机构。
[0033]
如图1、图2和图10所示，本发明的实施例提供了一种弧形运动钢丝绳驱动机构，包括：臂托1；前环关节2，所述前环关节2的后端设置有弧形导轨，所述前环关节2通过所述弧形导轨滑动地设置在所述臂托1的前端；钢丝绳驱动装置，所述钢丝绳驱动装置设置在所述前环关节2内并通过盖板实现封装，所述钢丝绳驱动装置的输入机构与所述弧形导轨传动连接，所述钢丝绳驱动装置的输出机构绕设有钢丝绳3，所述钢丝绳3通过滑轮导出所述前环关节2。
[0034]
本发明上述实施例所述的弧形运动钢丝绳驱动机构，所述前环关节2通过所述弧形导轨滑动地连接所述臂托1，当所述前环关节2相对臂托1弧形运动时，所述钢丝绳驱动装置会与所述弧形导轨同步运动，进而实现钢丝绳3的驱动。
[0035]
如图1、2、3和图5所示，所述弧形导轨设置有弧形公导轨4和内圈弧形母导轨5和外圈弧形母导轨6，所述弧形公导轨4固定设置在所述臂托1上，所述弧形公导轨4底部设置有多个圆周排列的公导轨螺纹孔7，所述弧形公导轨4通过所述公导轨螺纹孔6安装在所述臂托1上。所述前环关节2开设有两排壳体螺纹孔8，所述内圈弧形母导轨5和外圈弧形母导轨6分别通过两排所述壳体螺纹孔8与所述前环关节2连接，所述内圈弧形母导轨5和外圈弧形母导轨6固定设置在所述前环关节2上，所述弧形公导轨4滑动地设置在所述内圈弧形母导轨5和外圈弧形母导轨6的内外两圈之间。
[0036]
其中，所述弧形公导轨4的两侧上下均设置有多个滚珠，所述弧形公导轨4通过所述滚珠滑动地设置在所述内圈弧形母导轨5和外圈弧形母导轨6之间。
[0037]
如图7、8、9和图10所示，所述弧形公导轨4的两侧分别设置有滚珠保持架10，所述内圈弧形母导轨5和外圈弧形母导轨6上开设有滚珠保持架安装槽11，所述滚珠保持架10的上下两侧均开设有多个滚珠安装孔12，每个所述滚珠安装孔12内均设置有所述滚珠，所述滚珠外露的两端分别与所述弧形公导轨4和内圈弧形母导轨5或外圈弧形母导轨6接触。
[0038]
本发明上述实施例所述的弧形运动钢丝绳驱动机构，所述滚珠保持架10安装在弧形公导轨4与内圈弧形母导轨5或外圈弧形母导轨6之间，所述滚珠弧形排列在所述滚珠保持架10上，所述弧形公导轨4、内圈弧形母导轨5和外圈弧形母导轨6均有滚珠滚动的沟槽，保证了所述内圈弧形母导轨5或外圈弧形母导轨6与所述弧形公导轨4之间的相对运动形式为滚动，摩擦力大大减小；在内外两圈所述内圈弧形母导轨5和外圈弧形母导轨6的端面开设有滚珠保持架限位螺纹孔17，所述滚珠保持架10拧上螺钉之后，螺钉头部可以防止所述滚珠保持架10从导轨间脱出。
[0039]
如图2、6和图9所所示，所述弧形公导轨4沿圆周方向设置有弧形齿条13，所述钢丝绳驱动装置包括芯轴14和锥齿轮15，所述芯轴14穿设在所述锥齿轮15圆心处，所述芯轴14上绕设有所述钢丝绳3，所述锥齿轮15与所述弧形齿条13啮合传动。
[0040]
如图4和图9所示，所述锥齿轮15的中心开设有方孔，所述芯轴14的中部为方形轴段，所述芯轴14的方形轴段与所述锥齿轮15的方孔配合。
[0041]
其中，所述芯轴14上开设有螺旋槽16，所述钢丝绳3绕设在所述螺旋槽16内。
[0042]
本发明上述实施例所述的弧形运动钢丝绳驱动机构，主操作手操作时手腕旋转运动带动所述前环关节2、内圈弧形母导轨5和外圈弧形母导轨6做圆弧运动，锥齿轮15在所述
弧形齿条13的推动力的作用下开始转动；所述锥齿轮15转动带动所述芯轴14转动，最终实现所述芯轴14上钢丝绳3的驱动，所述钢丝绳3的运动通过导向滑轮18导向，通过导出滑轮19导出。
[0043]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。