CN104523306B - 一种用于微创手术操作的近似远心不动点机构 - Google Patents

一种用于微创手术操作的近似远心不动点机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于微创手术操作的近似远心不动点机构，包括：第一电机，其可拆卸的安装于第一电机安装板上；第二电机，其通过第二电机安装板设置在所述第一电机的下方，所述第二电机安装板上还设置有齿部；第一杆件，其一端与所述第二电机的输出轴固连，另一端设置有齿部；第二杆件，其一端与所述第一杆件枢接；第三杆件，其一端与所述第二杆件枢接，所述第三杆件上固定设置有凸筋，所述凸筋固定设置在所述第三杆件的中部；末端手术器械，其通过所述凸筋滑动的设置在所述第三杆件上。本发明能够近似的实现末端手术器械的远心不动点运动，结构紧凑，手术操作过程中的工作空间较大，控制方便，能够较好的满足微创手术的实际需求。

Description

一种用于微创手术操作的近似远心不动点机构
技术领域：
本发明涉及医疗器械技术领域，更具体的说是涉及一种近似远心不动点机构。
背景技术：
微创手术是利用现代医疗器械及相关设备进行的手术。在微创手术中经常要借助各种不同的器械装置来完成手术，远心不动点机构是微创手术器械装置中的核心机构，现有的远心不动点机构则是以平行四边形机构为主体，存在结构尺寸较大、结构复杂、控制困难等问题，不利于微创手术的实施。
发明内容：
本发明的目的就是针对现有技术之不足，而提供一种用于微创手术操作的近似远心不动点机构，其能够近似的实现末端手术器械的远心不动点运动，结构紧凑，手术操作过程中的工作空间较大，控制方便，能够较好的满足微创手术的实际需求。
本发明的技术解决措施如下：
一种用于微创手术操作的近似远心不动点机构，包括：
第一电机，其可拆卸的安装于第一电机安装板上；
第二电机，其通过第二电机安装板设置在所述第一电机的下方，所述第二电机可拆卸的安装于所述第二电机安装板上，所述第二电机安装板与所述第一电机的输出轴固连，所述第二电机安装板上还设置有齿部；
第一杆件，其一端与所述第二电机的输出轴固连，另一端设置有齿部，所述第一杆件上设置有第一传动单元；所述第一传动单元包括与所述第二电机安装板的齿部相啮合的第一传动齿轮、与所述第一传动齿轮相啮合的第一主带轮、设置在所述第一杆件齿部端的第一从带轮以及套设在所述第一主带轮和所述第一从带轮上的第一同步带；
第二杆件，其一端与所述第一从带轮的输出轴固连，所述第二杆件上设置有第二传动单元；所述第二传动单元包括与所述第一杆件的齿部相啮合的第二传动齿轮、与所述第二传动齿轮相啮合的第二主带轮、设置在所述第二杆件另一端的第二从带轮以及套设在所述第二主带轮和第二从带轮上的第二同步带；
第三杆件，其一端与所述第二从带轮的输出轴固连，所述第三杆件上固定设置有凸筋，所述凸筋固定设置在所述第三杆件的中部且沿着所述第三杆件的长度方向延伸；
末端手术器械，其通过所述凸筋滑动的设置在所述第三杆件上。
作为上述技术方案的优选，所述的第二电机安装板的纵向截面呈倒“L”型。
作为上述技术方案的优选，所述的第一杆件靠近所述第二电机安装板的一端设置有短销轴和长销轴，所述短销轴上套设有所述第一传 动齿轮，所述长销轴上套设有所述第一主带轮。
作为上述技术方案的优选，所述的第二杆件靠近所述第一杆件齿部的一端设置有短销轴和长销轴，所述短销轴上套设有所述第二传动齿轮，所述长销轴上套设有所述第二主带轮。
作为上述技术方案的优选，所述的齿部呈180°的圆弧状。
作为上述技术方案的优选，所述的凸筋的长度为所述第三杆件长度的二分之一，所述凸筋下端距所述第三杆件自由端的距离为所述第三杆件长度的四分之一，所述凸筋上端距所述第三杆件另一端的距离为所述第三杆件长度的四分之一。
作为上述技术方案的优选，所述的凸筋的截面呈矩形状。
作为上述技术方案的优选，所述的第一传动齿轮与所述第一主带轮同步；所述第一主带轮与所述第一从带轮同步；所述第二传动齿轮与所述第二主带轮同步；所述第二主带轮与所述第二从带轮同步。
本发明的有益效果在于：在第一电机的驱动下第一杆件可实现绕所述第一电机轴的回转运动，在第二电机的驱动下第一杆件还可以实现上下转动；第二杆件可以相对于第一杆件转动，其运动的传动比可以由第一传动单元的第一传动齿轮和第一主带轮进行精确控制。第三杆件可以相对于第二杆件运动，其运动的传动比可以由第二传动单元的第二传动齿轮和第二主带轮进行精确控制；末端手术器械可以在第三杆件上滑动，使得所述末端手术器械可以自由伸缩。通过第一传动单元和第二传动单元的精确传动比控制，第一杆件、第二杆件和第三杆件在转动过程中，末端手术器械可以实现近似远心不动点运 动。
相较于现有技术中的平行四边形机构而言，本发明通过设定合理的减速比，在有效的减少了机构的尺寸的同时能够满足手术过程中的远心不动点需求，其中，所述的减速比为第一传动齿轮与第一主带轮之间的减速比以及第二传动齿轮与第二主带轮的减速比。
因此，本发明可以满足微创手术对远心不动点的近似要求，其具有紧凑的结构，工作空间较大，传动比精确的优点，控制方便，并且可以较好的满足临床手术的实际要求。
附图说明：
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的第二电机安装板的结构示意图；
图3为本发明的第一杆件的结构示意图；
图4为本发明的第二杆件的结构示意图；
图5为本发明的第三杆件的结构示意图；
图6为本发明的第一传动单元的结构示意图；
图7为本发明的第二传动单元的结构示意图；
图8为本发明的杆长示意图。
图中，10、第一电机；11、第一电机安装板；20、第二电机；21、第二电机安装板；30、第一杆件；40、第二杆件；50、第三杆件；51、 凸筋；60、末端手术器械；70、第一传动单元；71、第一传动齿轮；72、第一主带轮；73、第一同步带；74、第一从带轮；80、第二传动单元；81、第二传动齿轮；82、第二主带轮；83、第二同步带；84、第二从带轮；90、齿部。
具体实施方式：
实施例：以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，本实施例中提到的“上方”、“下方”、“顶部”、“底端”等描述是按照通常的意义而定义的，比如，参考重力的方向定义，重力的方向是下方，相反的方向是上方，类似地在上方的是顶部或者顶端，在下方的是底部或底端；本实施例中提到的“第一”、“第二”和“第三”的描述是为便于叙述明了，而无关乎零部件的重要性，更不是用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，也当视为本发明可实施的范畴。
见图1所示，一种用于微创手术操作的近似远心不动点机构，包括：
第一电机10，其可拆卸的安装于第一电机安装板11上。
第二电机20，其通过第二电机安装板21设置在所述第一电机10的下方，所述第二电机20可拆卸的安装于所述第二电机安装板21上，所述第二电机安装板21与所述第一电机10的输出轴固连；见图2所示，所述第二电机安装板21上还设置有齿部90，其中，所述第二电机安装板21的纵向截面呈倒“L”型。
第一杆件30，见图1、图3和图6所示，其一端与所述第二电机20的输出轴固连，另一端设置有齿部90，所述第一杆件30上设置有第一传动单元70；所述第一传动单元70包括与所述第二电机安装板21的齿部90相啮合的第一传动齿轮71、与所述第一传动齿轮71相啮合的第一主带轮72、设置在所述第一杆件30齿部端的第一从带轮74以及套设在所述第一主带轮72和所述第一从带轮74上的第一同步带73；其中，所述第一杆件30靠近所述第二电机安装板21的一端设置有短销轴和长销轴，所述短销轴上套设有所述第一传动齿轮71，所述长销轴上套设有所述第一主带轮72。
第二杆件40，见图1、图4和图7所示，其一端与所述第一从带轮74的输出轴固连，所述第二杆件40上设置有第二传动单元80；所述第二传动单元80包括与所述第一杆件30的齿部90相啮合的第二传动齿轮81、与所述第二传动齿轮81相啮合的第二主带轮82、设置在所述第二杆件40另一端的第二从带轮84以及套设在所述第二主带轮82和第二从带轮84上的第二同步带83；其中，所述第二杆件40靠近所述第一杆件30齿部90的一端设置有短销轴和长销轴，所述短销轴上套设有所述第二传动齿轮81，所述长销轴上套设有所述第二主带轮82。
第三杆件50，见图1和图5所示，其一端与所述第二从带轮84的输出轴固连，所述第三杆件50上固定设置有凸筋51，所述凸筋51固定设置在所述第三杆件50的中部且沿着所述第三杆件50的长度方向延伸；其中，所述凸筋51的长度为所述第三杆件50长度的二分之 一，所述凸筋51下端距所述第三杆件50自由端的距离为所述第三杆件50长度的四分之一，所述凸筋51上端距所述第三杆件50另一端的距离为所述第三杆件50长度的四分之一，所述凸筋51的截面呈矩形状。
末端手术器械60，见图1所示，其通过所述凸筋51滑动的设置在所述第三杆件50上。本实施例中所述的齿部90呈180°的圆弧状。所述第一传动齿轮71与所述第一主带轮72同步；所述第一主带轮72与所述第一从带轮74同步；所述第二传动齿轮81与所述第二主带轮82同步；所述第二主带轮82与所述第二从带轮84同步。
见图8所示，粗实线表示现有远心不动点机构中的平行四边形机构的杆长，其长度为R，虚线表示本发明的近似远心不动点机构的杆长，其杆长为r，在实现相同的远心不动点的前提下，平行四边形机构的杆长R比较长，而近似远心不动点机构的杆长r较短，所占据的体积更小，机构更紧凑。由此可知，本发明的机构杆件较短，克服了远心不动点结构尺寸较大的问题，在满足微创手术操作要求的前提下使结构变得更紧凑，使得手术操作过程中有较大的手术操作空间。并且使结构得到了一定程度的简化易于控制，能够近似的实现器械末端的远心不动点运动。
使用时，在第一电机10的驱动下第一杆件30可实现绕第一电机轴的回转运动，在第二电机20的驱动下第一杆件30还可以实现上下转动；第二杆件40可以相对于第一杆件30转动，其运动的传动比可以由第一传动单元70的第一传动齿轮71和第一主带轮72进行精确控制。第 三杆件50可以相对于第二杆件40运动，其运动的传动比可以由第二传动单元80的第二传动齿轮81和第二主带轮82进行精确控制；末端手术器械60可以在第三杆件50上滑动，使得所述末端手术器械60可以自由伸缩。通过第一传动单元70和第二传动单元80的精确传动比控制，第一杆件30、第二杆件40和第三杆件50在转动过程中，末端手术器械60可以实现近似远心不动点运动。
所述实施例用以例示性说明本发明，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对所述实施例进行修改，因此本发明的权利保护范围，应如本发明的权利要求所列。

Claims (8)

1.一种用于微创手术操作的近似远心不动点机构，其特征在于，包括：
第一电机(10)，其可拆卸的安装于第一电机安装板(11)上；
第二电机(20)，其通过第二电机安装板(21)设置在所述第一电机(10)的下方，所述第二电机(20)可拆卸的安装于所述第二电机安装板(21)上，所述第二电机安装板(21)与所述第一电机(10)的输出轴固连，所述第二电机安装板(21)上还设置有齿部(90)；
第一杆件(30)，其一端与所述第二电机(20)的输出轴固连，另一端设置有齿部(90)，所述第一杆件(30)上设置有第一传动单元(70)；所述第一传动单元(70)包括与所述第二电机安装板(21)的齿部(90)相啮合的第一传动齿轮(71)、与所述第一传动齿轮(71)相啮合的第一主带轮(72)、设置在所述第一杆件(30)齿部端的第一从带轮(74)以及套设在所述第一主带轮(72)和所述第一从带轮(74)上的第一同步带(73)；
第二杆件(40)，其一端与所述第一从带轮(74)的输出轴固连，所述第二杆件(40)上设置有第二传动单元(80)；所述第二传动单元(80)包括与所述第一杆件(30)的齿部(90)相啮合的第二传动齿轮(81)、与所述第二传动齿轮(81)相啮合的第二主带轮(82)、设置在所述第二杆件(40)另一端的第二从带轮(84)以及套设在所述第二主带轮(82)和第二从带轮(84)上的第二同步带(83)；
第三杆件(50)，其一端与所述第二从带轮(84)的输出轴固连，所述第三杆件(50)上固定设置有凸筋(51)，所述凸筋(51)固定设置在所述第三杆件(50)的中部且沿着所述第三杆件(50)的长度方向延伸；
末端手术器械(60)，其通过所述凸筋(51)滑动的设置在所述第三杆件(50)上。
2.根据权利要求1所述用于微创手术操作的近似远心不动点机构，其特征在于：所述第二电机安装板(21)的纵向截面呈倒“L”型。
3.根据权利要求1所述用于微创手术操作的近似远心不动点机构，其特征在于：所述第一杆件(30)靠近所述第二电机安装板(21)的一端设置有短销轴和长销轴，所述短销轴上套设有所述第一传动齿轮(71)，所述长销轴上套设有所述第一主带轮(72)。
4.根据权利要求1所述用于微创手术操作的近似远心不动点机构，其特征在于：所述第二杆件(40)靠近所述第一杆件(30)齿部(90)的一端设置有短销轴和长销轴，所述短销轴上套设有所述第二传动齿轮(81)，所述长销轴上套设有所述第二主带轮(82)。
5.根据权利要求1所述用于微创手术操作的近似远心不动点机构，其特征在于：所述齿部(90)呈180°的圆弧状。
6.根据权利要求1所述用于微创手术操作的近似远心不动点机构，其特征在于：所述凸筋(51)的长度为所述第三杆件(50)长度的二分之一，所述凸筋(51)下端距所述第三杆件(50)自由端的距离为所述第三杆件(50)长度的四分之一，所述凸筋(51)上端距所述第三杆件(50)另一端的距离为所述第三杆件(50)长度的四分之一。
7.根据权利要求6所述用于微创手术操作的近似远心不动点机构，其特征在于：所述凸筋(51)的截面呈矩形状。
8.根据权利要求1所述用于微创手术操作的近似远心不动点机构，其特征在于：所述第一传动齿轮(71)与所述第一主带轮(72)同步；所述第一主带轮(72)与所述第一从带轮(74)同步；所述第二传动齿轮(81)与所述第二主带轮(82)同步；所述第二主带轮(82)与所述第二从带轮(84)同步。
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