上、萬向節(jié)與軸相連,然后連接在五連桿機構上,最后與獨立的EC電機的主軸連接,由獨立的EC電機驅動,實現(xiàn)了微創(chuàng)骨科手術作業(yè)的核心部件:磨鉆還具有前后擺動的自由度。
[0035]優(yōu)選為,上述第四端板與第五端板之間還設置有加強桿,所述加強桿兩端分別與第四端板和第五端板固定連接;當所述第一五連桿機構和第二五連桿機構運動時,所述加強桿與所述第一五連桿機構和第二五連桿機構不發(fā)生干涉。
[0036]該優(yōu)選技術方案直接帶來的技術效果是,第四端板與第五端板之間設置加強桿,其目的是提高剛度,更好地保證五連桿機構工作過程中的穩(wěn)定性,避免機器人工作過程中,因受力所可能導致第四端板與第五端板因彈性或剛度不足可能出現(xiàn)的顫動或者晃動。
[0037]進一步優(yōu)選,上述加強桿的數(shù)量為兩根,一上一下,相互平行布置。
[0038]該優(yōu)選技術方案直接帶來的技術效果是,加強桿的數(shù)量為兩根,且對稱布置,一方面,可有效增加支撐“面積”,保證“加強”效果;另一方面,利于整體結構上的美觀。
[0039]進一步優(yōu)選,上述磨鉆固定座的固定軸上,均分別開設有安裝用通孔,所述萬向節(jié)套在所述固定軸上,并通過銷軸與該安裝用通孔形成軸孔配合,連接成一體。
[0040]該優(yōu)選技術方案直接帶來的技術效果是,拆裝簡便,利于維修。
[0041 ]進一步優(yōu)選,上述帶減速機的EC電動機的減速機輸出軸上裝配有軸承和軸套。
[0042]該優(yōu)選技術方案直接帶來的技術效果是,這主要是考慮到機器人頻繁執(zhí)行各種復雜運動,減速機輸出軸上采用軸承和軸套的安裝結構,利用軸套的“犧牲保護”,可以盡可能減少減速機輸出軸的磨損,利于日常維修維護成本的有效控制。
[0043 ]進一步優(yōu)選,上述第一傳動裝置、第二傳動裝置、第三傳動裝置和第四傳動裝置各自的電機均為直流伺服電機、減速機均為行星齒輪減速機。
[0044]該優(yōu)選技術方案直接帶來的技術效果是,直流伺服電機電子換相方式靈活,作為各類數(shù)控系統(tǒng)中的執(zhí)行機構的驅動電機已經得到廣泛應用,其出力大、響應快、速度高、慣量小、轉動平滑、力矩穩(wěn)定,易于實現(xiàn)智能化;并且,其電機體積小、重量輕、電磁輻射很小,使用壽命長,特別適于醫(yī)用手術使用工況。進一步優(yōu)選,上述第一傳動裝置、第二傳動裝置、第三傳動裝置和第四傳動裝置各自的皮帶輪的轉動軸上,均裝配有軸承,并分別通過各自的軸承端蓋固定在第四端板或第五端板上。
[0045]該優(yōu)選技術方案直接帶來的技術效果是,進一步保證了各運動部件“關節(jié)點”的穩(wěn)固與牢靠,以保證軸轉動過程中的狀態(tài)的平穩(wěn)(不偏心、不跳動),進而保證了五連桿機構的穩(wěn)定運轉,使得整個微創(chuàng)骨科手術機器人工作過程的嚴格的一致性、穩(wěn)定性與可靠性。
[0046]綜上所述,本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術,具有操控靈活,運行平緩、動作執(zhí)行精度高、動作執(zhí)行的精度高,穩(wěn)定性、可靠性與協(xié)調性好;且結構緊湊、剛度高、工作空間大,安全性高等有益效果。
【附圖說明】
[0047]圖1為本發(fā)明微創(chuàng)骨科手術機器人的三維結構示意圖;
[0048]圖2為本發(fā)明微創(chuàng)骨科手術機器人的主視結構示意圖;
[0049]圖3為本發(fā)明微創(chuàng)骨科手術機器人俯視結構示意圖;
[0050]圖4為本發(fā)明微創(chuàng)骨科手術機器人的左視結構示意圖;
[0051]圖5為本發(fā)明微創(chuàng)骨科手術機器人的俯視結構示意圖(主要示出移動底座部分)。
【具體實施方式】
[0052]下面結合附圖,對本發(fā)明進行詳細說明。
[0053]如圖所示,本發(fā)明的微創(chuàng)骨科手術機器人,其包括基座6、移動平臺1、第一五連桿機構2、第二五連桿機構3、磨鉆姿態(tài)調整機構4和磨鉆5六個組成部分。
[0054]如圖2至圖5所示,基座是整個機器人的支撐部分,移動平臺I利用絲杠螺母副與基座連接在一起,兩個光杠1-5、1-6對移動平臺I進行導向并與基座連接進行加固,移動平臺I組成機器人的一個串聯(lián)自由度,實現(xiàn)五連桿機構2和3及磨鉆機構5和磨鉆姿態(tài)調整機構4的水平移動,五連桿機構2和五連桿機構3的兩端分別固定在移動平臺I的側板1-2和1-3上,鉸鏈端通過軸和軸承及萬向節(jié)同磨鉆機構5的磨鉆固定座5-2形成轉動副,組成機器人的兩個并聯(lián)結構,電機4-4的旋轉運動實現(xiàn)了磨鉆機構5的姿態(tài)調整,磨鉆機構5主要實現(xiàn)給定軌跡的骨骼切割,完成手術功能。
[0055]如圖5所示,移動平臺I由底座1-1、側板1-2和1-3及1-4、兩個光杠1-5和1-6、一個絲杠1-7、電機1-8組成。兩個光杠1-5和1-6通過過盈配合安裝在底座1-1上,電動機1-8用螺釘固定在側板1-4上,絲杠1-7與軸承1-10形成配合,軸承1-10通過軸承套1-11由螺釘1-12固定在側板1-3上。電機1-8的轉矩通過聯(lián)軸器1-9傳遞給絲杠1-7從而帶動移動平臺I運動。增加了微創(chuàng)手術機器人整體的穩(wěn)定性。
[0056]如圖2至5所示,本實施方式的移動平臺I通過滑塊1-13與基座連在一起,兩個光杠1-5和1-6將基座和移動平臺I的連接進行加固。移動平臺I是機器人的一個自由度,實現(xiàn)磨鉆機構5和五連桿機構2和3及磨鉆姿態(tài)調整機構4的水平移動,左支撐板1-2、右支撐板1-3、下支撐板鑄造成一體,光杠1-5和1-6用來增加左支撐板1-2和右支撐板1-3的強度并對移動平臺I進行導向,形成五連桿機構2和3及磨鉆機構5及姿態(tài)調整機構4的支架。提高了整體剛度,增加了上部結構的穩(wěn)定性,實現(xiàn)了骨科微創(chuàng)手術機器人整體的水平運動。
[0057]五連桿機構2由EC電機2-1和EC電動機2-6、主動帶輪2-4和主動帶輪2-18、高扭矩同步帶2-19和高扭矩同步帶2-20、從動帶輪(高扭矩同步帶輪)2-21和從動輪(高扭矩同步帶輪)2-22、連桿2-23和連桿2-24、連桿2-25和連桿2-26組成。EC電動機2-1將驅動扭矩傳遞給主動帶輪2-4,由高扭矩同步帶2-19傳遞給從動輪2-22從而帶動連桿2-23作旋轉運動,進而帶動連桿2-25作平面運動;同時,EC電動機2-6也將驅動扭矩傳遞給主動帶輪2-18,由高扭矩同步帶2-20傳遞給從動輪2-21從而帶動連桿2-24作旋轉運動,進而帶動連桿2-26作平面運動,連桿2-25和連桿2-26由鉸鏈2-27連接在一起,實現(xiàn)了五連桿機構雙自由度的驅動,EC電動機2-1和EC電動機2-6的協(xié)同配合是五連桿機構有了固定的運動。
[0058]五連桿機構2與五連桿機構3有同樣的結構,形成了完全對稱的結構,具有較好的各向同性。五連桿機構3和五連桿機構2的協(xié)同作用,實現(xiàn)了磨鉆機構5在平面X-Z內兩個方向上的移動和繞兩個軸的轉動,使磨鉆機構有了四個自由度。加強桿2-28和2-29將兩個五連桿機構2與五連桿機構3連接起來,提高了整體剛度,增加了兩個并聯(lián)五連桿機構結構穩(wěn)定性。
[0059]如圖2至圖5所示,五連桿機構2的兩個驅動部分是由EC電機2-1和EC電機2-6、減速器2-2和減速器2-7、減速器固定座2-3和減速器固定座2-8、軸2-11、軸2-12、軸承端蓋2-9、軸承2-10組成。EC電動機2-1和EC電動機2-6為驅動五連桿機構提供動力源,動力傳遞給減速器2-2和2-7,減速器2-2和減速器2-7分別固定在減速器固定座2-3和減速器固定座2-8上,動力經過齒輪套筒傳遞給了軸2-11和2-12,實現(xiàn)了對五連桿機構雙自由度的驅動。軸2-11與軸承2-10形成過渡配合,軸承2-10固定在軸承端蓋2-9內,軸承端蓋2_9由螺釘固定在側板2-5上,從而保證了軸2-11的穩(wěn)定不偏心工作,進而保證了五連桿機構的穩(wěn)定運轉。
[0060]五連桿機構2的鉸鏈連接部分由開槽螺釘2-13、軸承2-14、軸承端蓋2-15、鎖緊螺母2-16、軸2-17組成。
[0061 ] 磨鉆機構5由EC電動機5-1、磨鉆固定座5-2、軸5-3、球頭磨鉆5-4、收緊套5-5組成。
[0062]磨鉆的旋轉姿態(tài)調整機構4由EC電動機4-4、減速器4-5、電機套筒4-1、軸承4-3、萬向節(jié)4-6、萬向節(jié)4-7、軸4-8組成。磨鉆EC電機5-1安裝在磨鉆固定座5-2上,磨鉆固定座5-2安裝在萬向節(jié)4-6和萬向節(jié)4-7上,萬向節(jié)4-7與軸4-8相連,連接在鉸鏈2-27上,萬向節(jié)4-6連接在軸4-2上與軸承4-3形成配合,連接在EC電機4-4的主軸上,