一种用于血管外科手术的高自由度机械手的制作方法

1.本发明涉及手术用机械手技术领域，具体为一种用于血管外科手术的高自由度机械手。


背景技术：

2.血管外科主要针对除脑血管、心脏血管以外的外周血管疾病的预防、诊断和治疗。其中在做血管外科手术时，目前经常会借助高精度机械手，通过机械手不仅可以降低手术难度、提高手术效率更大程度上可以降低风险让手术成功率更高。
3.目前的血管外科手术机械手自由度不高，实际使用时限制较大，且通过夹板固定手术执行件后，夹板上会残留污渍，若不清洁，会对下次手术时的手术执行件造成污染，为此，我们提出一种用于血管外科手术的高自由度机械手。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于血管外科手术的高自由度机械手，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于血管外科手术的高自由度机械手，包括，底座，所述底座内设置有控制器；支撑台，包括设置在底座顶部的台体，所述台体的顶部设置有电机一；连接臂一，包括设置在电机一顶部动力端上的连接臂一本体，所述连接臂一本体上设置有电机二；连接臂二，包括设置在电机二动力端上的连接臂二本体，所述连接臂二本体上设置有电机三；电动推杆一，所述电动推杆一设置在电机三的动力端上；连接组件，包括设置在电动推杆一动力端上的连接板，所述连接板的右侧设置有电机四；夹板组件，所述电机四的动力端与夹板组件连接；吹风组件，所述吹风组件设置在连接板上；以及清洁组件，所述清洁组件设置在电动推杆一上。
6.作为本发明所述一种用于血管外科手术的高自由度机械手的一种优选方案，其中：所述夹板组件包括设置在电机四动力端上的支撑框，所述支撑框的两侧均设置有电动伸缩杆，两组所述电动伸缩杆的动力端均连接有夹板。
7.作为本发明所述一种用于血管外科手术的高自由度机械手的一种优选方案，其中：两组所述夹板相互远离的一侧均设置有触杆，且两组所述触杆相互远离的一端均贯穿支撑框。
8.作为本发明所述一种用于血管外科手术的高自由度机械手的一种优选方案，其中：所述支撑框的底部内壁设置有导向面，且导向面由右向左逐渐向下倾斜，且导向面的左侧竖向均匀开设有排液孔。
9.作为本发明所述一种用于血管外科手术的高自由度机械手的一种优选方案，其中：所述吹风组件包括两组结构相同的固定盒，两组所述固定盒的左侧均连接在连接板上，两组所述固定盒的内部均设置有电加热板，两组所述固定盒上均匀开设有进风孔，两组所述固定盒的顶部均设置有风机，且两组所述风机的进风口分别与两组所述固定盒的内部连
通，两组所述风机的出风口均连通有送风管，且两组所述送风管分别与两组所述夹板相对。
10.作为本发明所述一种用于血管外科手术的高自由度机械手的一种优选方案，其中：两组所述固定盒的相对侧均设置有触碰开关，且两组所述触碰开关分别与两组所述电加热板电连接，两组所述触碰开关分别与两组所述触杆相对。
11.作为本发明所述一种用于血管外科手术的高自由度机械手的一种优选方案，其中：所述清洁组件包括设置在电动推杆一上的安装座，所述安装座的右侧设置有电动推杆二，所述电动推杆二的右侧动力端设置有连接座，且连接座的右侧设置有气缸，所述气缸底部的活塞杆连接有驱动装置。
12.作为本发明所述一种用于血管外科手术的高自由度机械手的一种优选方案，其中：所述驱动装置包括设置在气缸底部活塞杆上的活动座，所述活动座的右侧顶部连接有测距传感器，所述活动座的右侧于测距传感器的下方设置有电动导轨，且电动导轨上设置有齿板，且齿板的前后两侧均啮合连接有齿轮，所述活动座的右侧通过轴承转动连接有两组结构相同的转轴，两组所述齿轮分别套接在两组所述转轴上，两组所述转轴的右端均套接有刮板结构。
13.作为本发明所述一种用于血管外科手术的高自由度机械手的一种优选方案，其中：所述测距传感器与控制器电性连接，且控制器电性连接电动导轨；所述刮板结构包括套接在转轴上的刮板，所述刮板的两组均设置有挡条，且两组所述挡条之间的距离与夹板相等，所述刮板的上方设置有清洁液盒，且清洁液盒的底部设置有出液口。
14.作为本发明所述一种用于血管外科手术的高自由度机械手的一种优选方案，其中：还包括套膜组件用于在清洁完成后，将机械手端部密封起来；所述套膜组件包括多节伸缩杆、气泵、软管、固定架、热缩囊；所述多节伸缩杆固定在电动推杆一的下侧；伸缩方向与电动推杆一方向一致； 所述气泵固定在多节伸缩杆的端部；所述气泵出气口连通软管；所述多节伸缩杆的伸缩端与固定架固定连接；固定架为u型，上部开口，两侧间隙大于连接组件的最大宽度；多节伸缩杆的极限伸长位置位于连接组件的右方；使固定架能够位于连接组件的右侧；所述软管的端头固定在固定架中部；所述热缩囊一端开口，开口处底部带有一个进气嘴，所述软管的排气端能够与进气嘴插接固定；所述热缩囊开口处位于进气嘴上侧的是一个开放口。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过电动伸缩杆驱动两组夹板相互靠近固定手术执行件后，通过电机一可以驱动连接臂一本体旋转，通过电机二可以驱动连接臂二本体旋转，通过电机三可以驱动电动推杆一旋转，通过电动推杆一可以驱动连接板横向移动，通过电机四可以驱动支撑框旋转，进而可以带动夹板上的手术执行件旋转，极大地提高了自由度，减少手术执行件使用时的限制；手术结束后，通过电动伸缩杆驱动夹板复位，然后继续使得触杆移动接触触碰开关，启动电加热板开始加热固定盒内的空气，此时通过电动推杆二驱动连接座向右移动，通过气缸驱动活动座向下移动，使得测距传感器也向下移动，当测距传感器检测到距离导向面达到一定的距离时，此时使得两组刮板旋转一定的角度，此时继续控制气缸驱动活动座向下移动，同时打开出液口，此时两组刮板的底部分别与两组夹板的相对侧相接触，随着刮板继续向下移动，流出的清洁液可以通过挡条的阻挡后可以对夹板全面作用到，当刮板位移到底部时，测距传感器检测到新的距离，电动导轨控
制齿板向上移动，进而使得刮板向内旋转，然后气缸开始驱动活动座复位，然后重复上述步骤，不再打开出液口，即可通过倾斜的刮板向下移动有效清洁夹板，向上移动时刮板不接触夹板，从而通过几个来回，即可对夹板有效清洁，避免影响下次手术，清洁结束后，电加热板也加热一定时间后，进而通过风机，可以使得固定盒内的热空气通过送风管送至夹板处进行干燥。
附图说明
16.图1为本发明一种用于血管外科手术的高自由度机械手的整体结构示意图；图2为本发明一种用于血管外科手术的高自由度机械手所述的连接组件、夹板组件和吹风组件的结构示意图；图3为本发明一种用于血管外科手术的高自由度机械手所述的夹板组件结构示意图；图4为本发明一种用于血管外科手术的高自由度机械手所述的驱动装置结构示意图。
17.图5 为本发明一种用于血管外科手术的高自由度机械手所述的套膜组件使用状态示意图；图6 为本发明一种用于血管外科手术的高自由度机械手所述的套膜组件热缩膜套设在连接组件外时的状态示意图；图7 为本发明一种用于血管外科手术的高自由度机械手所述的套膜组件中热缩囊热缩状态示意图；图8 为本发明一种用于血管外科手术的高自由度机械手所述的热缩囊结构示意图；图9 为本发明一种用于血管外科手术的高自由度机械手所述的固定架结构示意图。
18.图中：100、底座；200、支撑台；201、台体；202、电机一；300、连接臂一；301、连接臂一本体；302、电机二；400、连接臂二；401、连接臂二本体；402、电机三；500、电动推杆一；510、套膜组件；511、多节伸缩杆；512、气泵；513、软管；514、固定架；515、热缩囊；5151、进气嘴；5152、开放口；600、连接组件；601、连接板；602、电机四；700、夹板组件；701、支撑框；702、电动伸缩杆；703、夹板；704、触杆；705、导向面；706、排液孔；800、吹风组件；801、固定盒；802、电加热板；803、进风孔；804、风机；805、送风管；806、触碰开关；900、清洁组件；901、安装座；902、电动推杆二；903、连接座；904、气缸；905、驱动装置；9051、活动座；9052、测距传感器；9053、电动导轨；9054、齿板；9055、齿轮；9056、刮板结构；90561、刮板；90562、挡条；90563、清洁液盒；90564、出液口。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例1参照图1至图4，一种用于血管外科手术的高自由度机械手，包括，底座100，底座100内设置有控制器；支撑台200，包括设置在底座100顶部的台体201，台体201的顶部设置有电机一202；连接臂一300，包括设置在电机一202顶部动力端上的连接臂一本体301，通过电机一202，可以驱动连接臂一本体301旋转，连接臂一本体301上设置有电机二302；连接臂二400，包括设置在电机二302动力端上的连接臂二本体401，通过电机二302可以驱动连接臂二本体401旋转，连接臂二本体401上设置有电机三402；电动推杆一500，电动推杆一500设置在电机三402的动力端上，通过电机三402可以驱动电动推杆一500旋转；连接组件600，包括设置在电动推杆一500动力端上的连接板601，连接板601的右侧设置有电机四602；夹板组件700，电机四602的动力端与夹板组件700连接，通过电动推杆一500可以带动连接板601横向移动，通过电机四602可以驱动夹板组件700旋转；吹风组件800，吹风组件800设置在连接板601上；以及清洁组件900，清洁组件900设置在电动推杆一500上。
21.参照图1至图3，夹板组件700包括设置在电机四602动力端上的支撑框701，支撑框701的两侧均设置有电动伸缩杆702，两组电动伸缩杆702的动力端均连接有夹板703，通过电动伸缩杆702驱动两组夹板703向相互靠近的方向移动，使得手术执行件能够在夹板703固定住，两组夹板703相互远离的一侧均设置有触杆704，且两组触杆704相互远离的一端均贯穿支撑框701，使得夹板703移动时，触杆704可以跟随移动。
22.参照图1至图3，吹风组件800包括两组结构相同的固定盒801，两组固定盒801的左侧均连接在连接板601上，两组固定盒801的内部均设置有电加热板802，通过电加热板802可以加热固定盒801内的空气，两组固定盒801上均匀开设有进风孔803，两组固定盒801的顶部均设置有风机804，且两组风机804的进风口分别与两组固定盒801的内部连通，两组风机804的出风口均连通有送风管805，且两组送风管805分别与两组夹板703相对，两组固定盒801的相对侧均设置有触碰开关806，且两组触碰开关806分别与两组电加热板802电连接，两组触碰开关806分别与两组触杆704相对，在触杆704接触触碰开关806时，能够开启电加热板802工作，开始加热固定盒801内的空气。
23.参照图1至图4，清洁组件900包括设置在电动推杆一500上的安装座901，安装座901的右侧设置有电动推杆二902，电动推杆二902的右侧动力端设置有连接座903，电动推杆二902可以驱动连接座903横向移动，且连接座903的右侧设置有气缸904，气缸904底部的活塞杆连接有驱动装置905，通过气缸904可以带动驱动装置905竖向移动。
24.参照图1至图4，驱动装置905包括设置在气缸904底部活塞杆上的活动座9051，活动座9051的右侧顶部连接有测距传感器9052，活动座9051的右侧于测距传感器9052的下方设置有电动导轨9053，且电动导轨9053上设置有齿板9054，且齿板9054的前后两侧均啮合连接有齿轮9055，活动座9051的右侧通过轴承转动连接有两组结构相同的转轴，两组齿轮9055分别套接在两组转轴上，两组转轴的右端均套接有刮板结构9056，测距传感器9052与控制器电性连接，且控制器电性连接电动导轨9053，通过测距传感器9052可以检测距支撑框701底部内壁的距离，然后通过控制器控制电动导轨9053，文中其他的电器原元件均通过外部电源导线连接外部电源，且通过外部电源开关控制开闭。
25.参照图1至图4，刮板结构9056包括套接在转轴上的刮板90561，刮板90561的两组均设置有挡条90562，且两组挡条90562之间的距离与夹板703相等，刮板90561的上方设置
有清洁液盒90563，且清洁液盒90563的底部设置有出液口90564，出液口90564上设置有阀门，当排出清洁液时，液体在两组挡条90562之间向下流动。
26.实施例2参照图2至图3，支撑框701的底部内壁设置有导向面705，且导向面705由右向左逐渐向下倾斜，且导向面705的左侧竖向均匀开设有排液孔706，便于将清洁液通过排液孔706排出。
27.其余结构均与实施例1相同。
28.工作原理：通过电动伸缩杆702驱动两组夹板703相互靠近固定手术执行件后，通过电机一202可以驱动连接臂一本体301旋转，通过电机二302可以驱动连接臂二本体401旋转，通过电机三可以驱动电动推杆一500旋转，通过电动推杆一500可以驱动连接板601横向移动，通过电机四602可以驱动支撑框701旋转，进而可以带动夹板703上的手术执行件旋转，极大地提高了自由度，减少手术执行件使用时的限制，手术结束后，通过电动伸缩杆702驱动夹板703复位，取下手术执行件，观察夹板703上有无污渍，若有污渍，继续控制电动伸缩杆702带动夹板703移动，使得触杆704移动接触触碰开关806，启动电加热板802开始加热固定盒801内的空气，然后此时通过电动推杆二902驱动连接座903向右移动，直到刮板90561位于夹板703上方时停止，此时通过气缸904驱动活动座9051向下移动，使得测距传感器9052也向下移动，当测距传感器9052检测到距离导向面705达到一定的距离时，此时控制电动导轨9053驱动齿板9054向下移动，进而通过齿轮9055的旋转，使得两组刮板90561旋转一定的角度，此时继续控制气缸904驱动活动座9051向下移动，同时打开出液口90564，此时两组刮板90561的底部分别与两组夹板703的相对侧相接触，随着刮板90561继续向下移动，流出的清洁液可以通过挡条90562的阻挡后可以对夹板703全面作用到，当刮板90561位移到底部时，测距传感器9052检测到新的距离，电动导轨9053控制齿板9054向上移动，进而使得刮板90561向内旋转，然后气缸904开始驱动活动座9051复位，然后重复上述步骤，不再打开出液口90564，即可通过倾斜的刮板90561向下移动有效清洁夹板703，向上移动时，刮板90561不接触夹板703，从而通过几个来回，即可对夹板703有效清洁，避免影响下次手术，清洁结束后，电加热板802也加热一定时间后，使夹板703移动，使触杆704不接触触碰开关806，进而此时通过风机804，可以使得固定盒801内的热空气通过送风管805送至夹板703处进行干燥。
29.实施例3在清洁操作完成后，如果直接放置在室内，灰尘、病菌等容易积聚粘附机械臂的操作端，因此，增加一个半自动或是能够够自动操作的对机械臂操作端进行套膜密封操作的套膜组件510。
30.如图5-9,套膜组件510用于在清洁完成后，将机械手端部密封起来；所述套膜组件510包括多节伸缩杆511、气泵512、软管513、固定架514、热缩囊515；所述多节伸缩杆511固定在电动推杆一500的下侧；伸缩方向与电动推杆一500方向一致；所述气泵512固定在多节伸缩杆511的端部；所述气泵512出气口连通软管513；所述多节伸缩杆511的伸缩端与固定架514固定连接；固定架514为u型，上部开口，
两侧间隙大于连接组件600的最大宽度；多节伸缩杆511的极限伸长位置位于连接组件600的右方；使固定架514能够位于连接组件600的右侧；所述软管513的端头固定在固定架514中部；所述热缩囊515一端开口，开口处底部带有一个进气嘴5151，所述软管513的排气端能够与进气嘴5151插接固定；所述热缩囊515开口处位于进气嘴5151上侧的是一个开放口5152。
31.实际使用时，控制多节伸缩杆511伸出，当固定架514达到连接组件600右侧时，将热缩囊515插到软管513的出气端上，开始向热缩囊515内进气，使热缩囊515膨胀。同时因为热缩囊515带有一个开放口5152，使热缩囊515在体积变化时能够保持位置稳定。
32.热缩囊515膨胀后，控制多节伸缩杆511收缩，使热缩囊515接触连接组件600并套在连接组件600外。此时热缩囊515因为带有开放口5152，且气泵持续进气，使得热缩囊515收到挤压时即具有一定的刚性且能够排气，进而能够形变包覆连接组件600。
33.当热缩囊515完全包覆连接组件后，停止气泵供气，开启电加热板802和风机804，使热缩囊515收缩，达到包覆连接组件600以及其内部部件的效果。
34.这个过程可以人工控制多节伸缩杆511和气泵512的开关控制。也可以设计成自动控制。
35.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。