一种直线推进机构、机械臂及血管介入手术机器人的制作方法
1.本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种直线推进机构、机械臂及血管介入手术机器人。
背景技术：
2.血管介入手术需要在x射线环境下进行，长期暴露于x射线环境下会对医务工作者的身体造成损害。目前，可通过血管介入机器人来辅助进行手术。血管介入手术机器人将机器人技术与微创手术相结合，手术医生可在无辐射的安全环境中控制导丝、导管等介入器械快速准确地到达靶血管，完成血管介入手术。
3.然而，现有技术中血管介入手术机器人的机械臂大多由转动关节和连接臂组成，只能进行旋转运动和俯仰运动，自由度较低，存在不灵活的问题。
技术实现要素：
4.有鉴于此，本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，本技术提供了一种直线推进机构，以解决现有技术中血管介入手术机器人的机械臂大多由转动关节和连接臂组成，只能进行旋转运动和俯仰运动，导致其自由度较低、不灵活的技术问题。
5.本实用新型提供如下技术方案：
6.一种直线推进机构，包括：
7.机壳，所述机壳上设置有滑轨；
8.滑动件，所述滑动件与所述滑轨滑动连接；
9.传动装置，所述传动装置活动地设置于所述机壳内，且与所述滑动件连接；
10.驱动装置，所述驱动装置与所述传动装置连接，用于驱动所述传动装置在所述机壳内活动，以带动所述滑动件沿所述滑轨滑动。
11.在本技术的一些实施例中，所述驱动装置包括驱动件、行星齿轮减速器和联轴器，所述行星齿轮减速器分别与所述联轴器和所述驱动件的输出轴连接，所述联轴器与所述传动装置连接。
12.在本技术的一些实施例中，所述驱动装置还包括制动器，所述制动器与所述驱动件的输出轴连接。
13.在本技术的一些实施例中，所述传动装置包括丝杆和丝扣，所述丝杆与所述联轴器固定连接，所述丝扣套设于所述丝杆上，且与所述滑动件固定连接。
14.在本技术的一些实施例中，所述直线推进机构还包括检测装置，所述检测装置包括传感器和触发件，所述传感器固设于所述机壳上，所述触发件固设于所述滑动件上，所述传感器开设有与所述触发件相对应的感应槽。
15.在本技术的一些实施例中，所述传感器至少设置有两个，两个所述传感器沿所述滑动件的滑动方向相间隔设置。
16.在本技术的第二方面还提供了一种机械臂，包括连接臂、转动关节、从端机构及上
固定座；7011-第一限位件；702-转动座；7021-第二限位件；703-电磁制动器；704-谐波减速器；80-从端机构。
具体实施方式
34.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
35.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
38.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
39.如图1和图2所示，本技术的实施例提供了一种直线推进机构100，该直线推进机构100设置在机械臂600上，主要应用于血管介入手术机器人。该直线推进机构100包括机壳10、滑动件20、传动装置30和驱动装置40。
40.其中，所述机壳10上设置有滑轨101。所述滑动件20与所述滑轨101滑动连接。所述传动装置30活动地设置于所述机壳10内，且与所述滑动件20连接。
41.所述驱动装置40与所述传动装置30连接，用于驱动所述传动装置30在所述机壳10内活动，以带动所述滑动件20沿所述滑轨101滑动。
42.本技术实施例提供的直线推进机构100，机壳10上设置有滑轨101，滑动件20与滑轨101滑动连接，并且与传动装置30固定连接，固定连接的方式可以为螺丝连接、焊接或一体成型制成。
43.具体的，传动装置30活动地设置于机壳10内与滑动件20固定连接，驱动装置40与传动装置30连接，以驱动传动装置30在机壳10内活动，从而带动滑动件20沿滑轨101滑动，进而实现机械臂600的直线推进功能。通过在转动关节70和连接臂60的基础上增加直线推
进机构100，使得机械臂600能够进行旋转运动、俯仰运动和直线推进运动，有效提高了自由度和灵活性。避免了现有技术中血管介入手术机器人的机械臂大多由转动关节和连接臂组成，只能进行旋转运动和俯仰运动，导致其自由度较低、不灵活的技术问题。
44.示例性的，滑动件20可以为与滑轨101相适配的滑块，实现滑动连接。滑动件20还可以设置有与滑轨101相滚动接触的滚轮，以减小摩擦力，利于滑动件20沿导轨滑动。传动装置30可以为滚珠丝杠机构、齿轮齿条机构或曲柄滑块机构，以实现往复直线推进运动。驱动装置40可以为旋转电机，以驱动传动装置30转动。
45.如图1和图2所示，在本技术的一个实施例中，可选的，所述驱动装置40包括驱动件401、行星齿轮减速器402和联轴器403，所述行星齿轮减速器402分别与所述联轴器403和所述驱动件401的输出轴连接，所述联轴器403与所述传动装置30连接。
46.在本实施例中，驱动装置40包括驱动件401、行星齿轮减速器402和联轴器403。其中，行星齿轮减速器402分别与联轴器403和驱动件401的输出轴固定连接，且联轴器403与传动装置30固定连接。这样使得驱动件401驱动行星齿轮减速器402和联轴器403同步转动，从而带动传动装置30的传动轴同步转动。
47.示例性的，传动装置30的传动轴可以为丝杆301。驱动件401可以为旋转驱动电机，以提供驱动力。行星齿轮减速器402起到减速的作用，联轴器403起到连接联接轴的作用。
48.如图1和图2所示，在本技术的上述实施例中，可选的，所述驱动装置40还包括制动器404，所述制动器404与所述驱动件401的输出轴连接。
49.在本实施例中，驱动装置40还包括制动器404。其中，制动器404与驱动件401的输出轴连接，以实现对驱动件401的输出轴进行制动。
50.示例性的，制动器404可以为气动止动钳夹，采用气压抱轴，制动效果好，结构简单可靠，安全性高。当然，制动器404还可以为电磁制动器703或其它类型的制动器404，在此就不一一举例说明。
51.如图1和图2所示，在本技术的上述实施例中，可选的，所述传动装置30包括丝杆301和丝扣302，所述丝杆301与所述联轴器403固定连接，所述丝扣302套设于所述丝杆301上，且与所述滑动件20固定连接。
52.在本实施例中，传动装置30包括丝杆301和丝扣302。其中，丝杆301的一端与联轴器403固定连接，这样使得丝杆301能够跟随联轴器403同步转动。行星齿轮减速器402分别与联轴器403和驱动件401的输出轴固定连接，从而实现通过驱动件401驱动丝杆301转动。
53.具体的，丝扣302套设于丝杆301上，且与滑动件20固定连接。驱动件401驱动丝杆301转动，以带动丝杆301上的丝扣302沿丝杆301移动，从而带动滑动件20跟随丝扣302同步移动，实现带动滑动件20沿滑轨101滑动，进而实现机械臂600的直线推进功能。
54.如图1和图2所示，在本技术的一个实施例中，可选的，所述直线推进机构100还包括检测装置50，所述检测装置50包括传感器501和触发件502，所述传感器501固设于所述机壳10上，所述触发件502固设于所述滑动件20上，所述传感器501开设有与所述触发件502相对应的感应槽5011。
55.在本实施例中，直线推进机构100还包括检测装置50。其中，检测装置50包括传感器501和触发件502。
56.具体的，传感器501固设于机壳10上，触发件502固设于滑动件20上，使得触发件
502能够跟随滑动件20同步移动，固定连接的方式可以为螺丝连接、焊接或一体成型制成，实现稳固连接，提高连接的稳定性。
57.传感器501开设有与触发件502相对应的感应槽5011，以实现传感器501对触发件502的感应识别功能。这样使得滑动件20在滑轨101上伸展或收缩到达极限位置时，传感器501被触发，传感器501分别与驱动装置40和制动器404电连接，以控制驱动装置40停止转动，并控制制动器404对驱动装置40的输出轴进行制动，从而实现对滑动件20的伸缩进行限位的功能，提高了直线推进机构100的运动控制精度和效率，有效提高了传动的稳定性，避免发生安全事故。
58.示例性的，传感器501可以为光电感应开关，光电感应开关开设的感应槽5011可以为光电感应槽5011，触发件502可以为光电感应触发片或光电感应触发块。
59.如图1和图2所示，在本技术的上述实施例中，在本技术的上述实施例中，可选的，所述传感器501至少设置有两个，两个所述传感器501沿所述滑动件20的滑动方向相间隔设置。
60.在本实施例中，传感器501至少设置有两个，且两个传感器501沿滑动件20的滑动方向相间隔设置。具体的，通过沿滑动件20的滑动方向相间隔设置至少两个传感器501，以实现对滑动件20的伸展和收缩进行限位的功能，从而控制滑动件20的行程范围或控制其行程规范。
61.如图3、图4和图5所示，本技术实施例还提供一种机械臂600，包括连接臂60、转动关节70、从端机构80及以上实施例中的直线推进机构100。
62.其中，所述从端机构80与所述滑动件20固定连接，所述连接臂60与所述直线推进机构100通过所述转动关节70转动连接；
63.所述转动关节70包括转动连接的固定座701和转动座702，所述固定座701靠近所述转动座702的一侧设置有第一限位件7011，所述转动座702靠近所述固定座701的一侧设置有第二限位件7021，所述第一限位件7011与所述第二限位件7021配合用于限制所述固定座701与所述转动座702的相对转动行程。
64.本技术实施例提供的机械臂600，通过设置从端机构80与滑动件20固定连接，使从端机构80跟随滑动件20同步移动。这样使得驱动件401驱动传动装置30在机壳10内活动而带动滑动件20沿滑轨101滑动，从而带动从端机构80同步移动，进而实现通过直线推进机构100带动从端机构80进行直线运动。实施例中，从端机构80的具体结构不在本技术的保护范围内，在此不再赘述。使用中，从端机构80可用于驱动导丝、导管等介入器械移动，以推送入患者体内。通过设置连接臂60与直线推进机构100通过转动关节70转动连接，即连接臂60与直线推进机构100可进行相对转动，以实现直线推进机构100的俯仰摆动功能。
65.具体的，转动关节70包括转动连接的固定座701和转动座702。固定座701靠近转动座702的一侧设置有第一限位件7011，转动座702靠近固定座701的一侧设置有第二限位件7021。其中，第一限位件7011可与第二限位件7021配合，以限制固定座701与转动座702间的相对转动行程。转动关节70中通过机械结构进行限位，可提升机械臂600整体的稳定性，提高工作过程中的可靠性。
66.示例性的，从端机构80可通过一连接板与滑动件20固定连接，转动座702可通过另一连接板与机壳10固定连接。连接臂60可通过连接法兰与固定座701固定连接。固定连接的
方式可以为螺丝连接、焊接或一体成型制成，实现稳固连接，提高了连接的稳定性。
67.如图3和图5所示，在本技术的上述实施例中，可选的，在所述第一限位件7011和所述第二限位件7021中，其中一限位件为扇环形槽，另一限位件为限位块，所述限位块的一端滑动设置于所述扇环形槽中。
68.在本实施例中，在第一限位件7011和第二限位件7021中，其中一限位件可以为扇环形槽，另一限位件可以为限位块，扇环形槽可与限位块配合，限制转动座702相对于固定座701的转动角度(即转动行程)。实施例中，扇环形槽所对应的圆心角可为45
°
。转动座702相对于固定座701的转动范围为45
°
，即直线推进机构100可相对于连接臂60进行45
°
转动。
69.在另一些实施例中，扇环形槽所对应的圆心角还可设置为25
°
、30
°
、60
°
等。
70.如图3和图4所示，在本技术的上述实施例中，可选的，所述转动关节70还包括电磁制动器703和谐波减速器704；
71.其中，所述电磁制动器703相对于所述固定座701固定安装，所述电磁制动器703与所述谐波减速器704的波发生器传动连接，所述谐波减速器704的柔轮与所述转动座702传动连接。
72.在本实施例中，电磁制动器703可安装于固定座701中并通过一连接轴与谐波减速器704的波发生器连接。谐波减速器704的钢轮可通过螺栓固定连接于固定座701，谐波减速器704的柔轮可直接通过螺栓与转动座702固定连接。谐波减速器704中的柔轮也可通过另一连接轴与转动座702连接。
73.示例性的，固定座701可通过连接法兰与连接臂60固定连接，转动座702可通过连接板与直线推进机构100固定连接。
74.可以理解的，当电磁制动器703通电时，可解除对连接轴的限制，即连接轴可相对于固定座701转动，相应的，谐波减速器704也可进行动作，连接轴和转动座702可相对于固定座701进行转动，进而，直线推进机构100可相对于连接臂60进行转动。当电磁制动器703断电后，可对连接轴进行限制，相应的，谐波减速器704、连接轴和转动座702均相对于固定座701固定，进而使直线推进机构100与连接臂60保持相对固定。
75.实施例中，谐波减速器704中的柔轮作为输出端，可为直线推进机构100提供较大的扭矩。
76.通过设置连接臂60、转动关节70和直线推进机构100，可以使得从端机构80平稳地工作并及时地制动，避免从端机构80突然的滑动对病人造成伤害，并且操作简易，可以使得从端机构80快速而精确到达需进行手术的人体切口处。
77.可以理解的是，在机械臂600的使用过程中，机械臂600中的各电性部件可连接至血管介入手术机器人中的控制器，可由控制器统一控制机械臂600中各电性部件的工作。
78.本技术实施例还提供一种血管介入手术机器人，包括以上实施例中的机械臂600。
79.该血管介入手术机器人具有上述任一实施例中的机械臂600，因此具有机械臂600的全部有益效果，在此就不一一赘述。
80.在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
81.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
82.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
技术特征：
1.一种直线推进机构，其特征在于，包括：机壳，所述机壳上设置有滑轨；滑动件，所述滑动件与所述滑轨滑动连接；传动装置，所述传动装置活动地设置于所述机壳内，且与所述滑动件连接；驱动装置，所述驱动装置与所述传动装置连接，用于驱动所述传动装置在所述机壳内活动，以带动所述滑动件沿所述滑轨滑动。2.根据权利要求1所述的直线推进机构，其特征在于，所述驱动装置包括驱动件、行星齿轮减速器和联轴器，所述行星齿轮减速器分别与所述联轴器和所述驱动件的输出轴连接，所述联轴器与所述传动装置连接。3.根据权利要求2所述的直线推进机构，其特征在于，所述驱动装置还包括制动器，所述制动器与所述驱动件的输出轴连接。4.根据权利要求2所述的直线推进机构，其特征在于，所述传动装置包括丝杆和丝扣，所述丝杆与所述联轴器固定连接，所述丝扣套设于所述丝杆上，且与所述滑动件固定连接。5.根据权利要求1所述的直线推进机构，其特征在于，所述直线推进机构还包括检测装置，所述检测装置包括传感器和触发件，所述传感器固设于所述机壳上，所述触发件固设于所述滑动件上，所述传感器开设有与所述触发件相对应的感应槽。6.根据权利要求5所述的直线推进机构，其特征在于，所述传感器至少设置有两个，两个所述传感器沿所述滑动件的滑动方向相间隔设置。7.一种机械臂，其特征在于，包括连接臂、转动关节、从端机构及权利要求1至6中任一项所述的直线推进机构；所述从端机构与所述滑动件固定连接，所述连接臂与所述直线推进机构通过所述转动关节转动连接；所述转动关节包括转动连接的固定座和转动座，所述固定座靠近所述转动座的一侧设置有第一限位件，所述转动座靠近所述固定座的一侧设置有第二限位件，所述第一限位件与所述第二限位件配合用于限制所述固定座与所述转动座的相对转动行程。8.根据权利要求7所述的机械臂，其特征在于，在所述第一限位件和所述第二限位件中，其中一限位件为扇环形槽，另一限位件为限位块，所述限位块的一端滑动设置于所述扇环形槽中。9.根据权利要求7所述的机械臂，其特征在于，所述转动关节还包括电磁制动器和谐波减速器；其中，所述电磁制动器相对于所述固定座固定安装，所述电磁制动器与所述谐波减速器的波发生器传动连接，所述谐波减速器的柔轮与所述转动座传动连接。10.一种血管介入手术机器人，其特征在于，包括如权利要求7至9中任一项所述的机械臂。
技术总结
本实用新型提供一种直线推进机构、机械臂及血管介入手术机器人，涉及医疗器械技术领域。直线推进机构包括机壳、滑动件、传动装置和驱动装置。机壳上设置有滑轨；滑动件与滑轨滑动连接；传动装置活动地设置于机壳内，且与滑动件连接；驱动装置与传动装置连接，用于驱动传动装置在机壳内活动，以带动滑动件沿滑轨滑动。本实用新型提供的直线推进机构，有效提高了机械臂的自由度和灵活性。了机械臂的自由度和灵活性。了机械臂的自由度和灵活性。
