一种器械臂安装装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种器械臂安装装置。

背景技术

经自然腔道进行手术操作的手术机器人由于术式不同，医生在术中往往需要根据需求更换机器人从手端的器械臂以满足复杂的使用场景需求。

现有器械臂的驱动通常采用卡盘连接，此种连接方式器械臂端卡盘与驱动端卡盘对齐连接；或者采用齿轮对器械臂进行驱动，器械臂端的齿轮需要与驱动端的齿轮啮合连接；器械臂端与驱动端无论是卡盘对齐连接还时齿轮啮合连接，均对连接时的配合有较高要求，安装难度高，且零部件之间易碰撞受损，因此会造成安装不便，影响器械臂的安装效率及使用寿命。

发明内容

本发明实施例提供一种器械臂安装装置，传动齿轮与驱动齿轮旋转调整后啮合的方式连接，降低器械臂安装难度，提高安装效率，减少零件损坏。

本发明实施例提供的一种器械臂安装装置，用于器械臂传动盒的传动齿轮组与器械臂驱动机构的驱动齿轮组的啮合和解除啮合，包括：

收纳筒，用于容纳器械臂传动盒，所述收纳筒外部设置有凸起支撑；

支撑板，所述支撑板上设置有第一导向槽，所述凸起支撑设置于所述第一导向槽中并适于沿所述第一导向槽移动；

所述第一导向槽包括第一端和第二端；在水平方向上，所述第一端相比于所述第二端靠近远端；在竖直方向上，所述第一端相比于所述第二端远离所述驱动齿轮组；

所述传动齿轮组和所述驱动齿轮组中的一者锁定、另一者自由旋转；

所述凸起支撑由所述第一端向所述第二端移动时，所述传动齿轮组向所述驱动齿轮组靠近并啮合；所述凸起支撑由所述第二端向所述第一端移动时，所述传动齿轮组和所述驱动齿轮组解除啮合。

可选地，所述第一导向槽包括呈夹角设置的第一部分和第二部分，所述第一部分远离所述第二部分的一端为所述第一端，所述第二部分远离所述第一部分的一端为所述第二端。

可选地，所述第二部分竖直设置。

可选地，所述第一导向槽为阶梯槽、弧形槽、曲线槽中的一种。

可选地，还包括滑动摆杆；所述滑动摆杆的一端通过第一销轴与所述支撑板连接，并适于绕所述第一销轴摆动；所述滑动摆杆上沿长度方向设置有第一滑移槽，所述凸起支撑穿过所述第一导向槽设置于所述第一滑移槽中；所述滑动摆杆的摆动带动所述凸起支撑沿所述第一滑移槽移动的同时沿所述第一导向槽移动。

可选地，还包括安装平台、活动压块、压棒；

所述安装平台固定于所述收纳筒的上方，所述安装平台上设置有插入槽；

所述活动压块设置于所述插入槽中，并适于在所述插入槽中沿竖直方向移动；所述活动压块上设置有第二导向槽，所述压棒设置于所述第二导向槽中并适于沿所述第二导向槽移动；

所述第二导向槽包括第三端和第四端；在水平方向上，所述第三端相比于所述第四端靠近远端；在竖直方向上，所述第三端相比于所述第四端靠近所述驱动齿轮组；

所述压棒与所述滑动摆杆连接，所述压棒由所述第三端向所述第四端移动时，所述活动压块向下移动压紧所述收纳筒，所述滑动摆杆带动所述凸起支撑由所述第一端向所述第二端移动；所述压棒由所述第四端向所述第三端移动时，所述活动压块向上移动松开所述收纳筒，所述滑动摆杆带动所述凸起支撑由所述第二端向所述第一端移动。

可选地，所述第二导向槽为弧形槽、斜槽、曲线槽中的一种。

可选地，还包括锁定压块，所述锁定压块具有与所述收纳筒匹配的弧形压槽；所述活动压块与所述锁定压块连接，并带动所述锁定压块移动，以使所述弧形压槽压紧所述收纳筒。

可选地，还包括操作件，所述操作件连接所述压棒，以带动所述压棒移动；或者，所述操作件连接所述滑动摆杆，以带动所述滑动摆杆移动。

可选地，所述操作件为推拉手柄、肘夹、电机中的一种。

可选地，所述凸起支撑的数目为多个，所有所述凸起支撑分布在所述收纳筒的同一侧或相对的两侧；每个所述凸起支撑设置有相应的所述第一导向槽、所述滑动摆杆；所述安装装置还包括连接杆，所述压棒通过所述连接杆与位于同一侧的所述滑动摆杆的另一端连接；所述连接杆上设置有第二销轴，所述滑动摆杆的另一端沿长度方向设置有第二滑移槽，所述第二销轴设置于所述第二滑移槽中并适于在所述第二滑移槽中移动。

与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下一种有益效果。

例如，通过提供设置第一导向槽结构的支撑板、以及适于沿第一导向槽移动的凸起支撑，使得收纳筒沿第一导向槽移动，实现设置在收纳筒中的器械臂传动盒的传动齿轮组沿第一导向槽先平移、再下压，以实现与器械臂驱动机构的驱动齿轮组的啮合和解除啮合，避免传动齿轮组与驱动齿轮组直接啮合产生碰撞受损，对零部件起到保护作用，延长使用寿命。同时，降低了安装难度，快速实现齿轮间的啮合，有效地提升了安装效率，减少零件损坏。

又例如，收纳筒中的器械臂传动盒的传动齿轮组与器械臂驱动机构的驱动齿轮组齿轮对接啮合和压紧收纳筒两个动作由压棒、滑动摆杆联动一次性完成，操作简便、高效。

又例如，对收纳筒进行压紧操作，并通过在滑动摆杆的两端分别设置连接杆和支撑板以形成平行四边形机构，从而使本发明的装置更加稳定、可靠。

又例如，收纳筒的水平方向的移动使得收纳筒的开放端可以伸出装置外，便于器械臂传动盒的安装。

又例如，滑动摆杆与凸起支撑活动连接，有利于带动收纳筒沿第一导向槽移动。

又例如，联动结构设置有锁定压块在收纳筒与驱动结构完成安装后锁定压块将收纳筒锁定，结构更稳定。

附图说明

图1是本发明实施例中器械臂安装装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中器械臂传动盒结构示意图；

图3是本发明实施例中收纳筒结构示意图；

图4是本发明实施例中器械臂传动盒一端的传动齿轮组结构示意图；

图5是本发明实施例中收纳筒封闭端的结构示意图；

图6是本发明实施例中器械臂安装装置的拆分示意图；

图7是本发明实施例中器械臂安装装置器械臂传动盒待安装时结构示意图；

图8是本发明实施例中器械臂安装装置器械臂传动盒安装中时结构示意图；

图9是本发明实施例中器械臂安装装置器械臂传动盒安装完成时结构示意图。

附图标记说明：

10器械臂传动盒，11传动齿轮组，111传动齿轮，12器械臂；

20驱动结构，21驱动齿轮组，211驱动齿轮；

30收纳筒，31凸起支撑，32开放端，33封闭端，331旋转定位孔，34避让槽；

40支撑板，41第一导向槽，411水平部分，4111第一端，412竖直部分，4121第二端；

50滑动摆杆，51第一滑移槽，52第一销轴，53第二滑移槽；

60安装平台，61插入槽；

70联动结构，71活动压块，711第二导向槽，7111第三端，7112第四端，72压棒，73连接杆，731第二销轴，74连接板，75锁定压块，751弧形压槽，76操作件。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。可以理解的是，以下所描述的具体实施方式仅仅用于解释本发明，而非是对本发明的限定。并且，图中可能使用相同、类似的标号指代不同实施例中相同、类似的元件，也可能省略不同实施例中相同、类似的元件的描述以及现有技术元件、特征、效果等的描述。在本发明的描述中，“近端”代表靠近操作者的一端，“远端”代表远离操作者的一端。

参照图1至图9，本发明实施例提供一种器械臂安装装置，用于器械臂传动盒的传动齿轮组与器械臂驱动机构的驱动齿轮组的啮合和解除啮合。

具体而言，该器械臂安装装置包括：

收纳筒30，用于容纳器械臂传动盒10，适于带动器械臂传动盒10移动，收纳筒30外部设置有凸起支撑31；

支撑板40，支撑板40上设置有第一导向槽41，凸起支撑31设置于第一导向槽41中，凸起支撑31适于沿第一导向槽41移动；在器械臂传动盒10置于收纳筒30中时，收纳筒30沿第一导向槽41限定的路径带动器械臂传动盒10移动；

第一导向槽41包括第一端4111和第二端4121；在水平方向上，第一端4111相比于第二端4121靠近远端；在竖直方向上，第一端4111相比于第二端4121远离驱动齿轮组21；

传动齿轮组11和驱动齿轮组21中的一者锁定、另一者自由旋转；

凸起支撑31由第一端4111向第二端移动4121时，传动齿轮组11向驱动齿轮组21靠近并啮合；凸起支撑31由第二端4121向第一端4111移动时，传动齿轮组11和驱动齿轮组21解除啮合。

在一种实施方式中，第一导向槽41包括呈夹角设置的第一部分和第二部分，第一部分远离第二部分的一端为第一端4111，第二部分远离第一部分的一端为第二端4121。

在本发明所示的实施例中，第一部分和第二部分连通，第一导向槽41的轴线为折线。具体的，第一部分可以为水平、向上倾斜、向下倾斜等方式设置，第二部分可以为竖直、向左倾斜、向右倾斜等方式设置。出于压缩移动空间、减小装置体积的考虑，同时为了避免齿轮发生碰撞，优选的，第一导向槽41的第一部分为水平设置的水平部分411，第一导向槽41的第二部分为竖直设置的竖直部分412。

在附图所示的实施例中，传动齿轮组11包括多个传动齿轮111，驱动齿轮组21包括多个驱动齿轮211，第一导向槽41呈倒置的L形；收纳筒30位于初始位置时，将器械臂传动盒10装入收纳筒30，此时凸起支撑31位于水平部分411中远离竖直部分412的一端，传动齿轮111与驱动齿轮211在水平方向上存在距离，并在竖直方向上存在高度差，凸起支撑31沿水平部分411向竖直部分412移动时，传动齿轮111与驱动齿轮211在水平方向上的距离逐渐缩小，直至距离为0；凸起支撑31位于竖直部分412中移动时，传动齿轮111与驱动齿轮211在竖直方向上的高度差发生变化，当传动齿轮111与驱动齿轮211逐渐靠近时，由于传动齿轮111与驱动齿轮211中的一个锁紧、另一个可自由旋转，两个齿轮抵接后如齿槽不匹配则会出现相对旋转，进而啮合，避免因为顶齿碰撞造成齿轮损坏。

在其他实施方式中，第一导向槽41还可以为阶梯槽、弧形槽、曲线槽等，槽的两端满足相应的位置关系即可。为了避免齿轮发生碰撞，优选的，第二端4121竖直设置。

本发明对传动齿轮111的位置、用途不作限制，传动齿轮111可以根据需要设置于器械臂传动盒10的一端或两端，以实现器械臂的旋转控制、偏转控制等。参见图2，在一实施例中，多个传动齿轮111分别设置于器械臂传动盒10的两端，位于器械臂传动盒10近端的齿轮可以为偏转控制齿轮，位于器械臂传动盒10远端的齿轮可以为旋转控制齿轮，器械臂12设置于器械臂传动盒10的远端并与传动齿轮111连接。

参见图3，在具体实施时，收纳筒30包括开放端32和封闭端33，器械臂传动盒10经由开放端32设置于收纳筒30中；器械臂12伸出开放端32，收纳筒30的筒壁靠近驱动结构20的一侧对应于传动齿轮111的位置设置有避让槽34，避让槽34允许传动齿轮111与驱动齿轮211接触或啮合。

在一实施例中，收纳筒30的封闭端33设置有旋转定位孔331，器械臂传动盒10设置于收纳筒30中时，器械臂传动盒10的近端设置于旋转定位孔331中，具体的，器械臂传动盒10的近端包括可置于旋转定位孔331中的凸起，该凸起可以是传动齿轮组11的齿轮轴伸出传动齿轮111的部分，也可以是器械臂12贯穿器械臂传动盒10后伸出的近端部分。

在一实施例中，该器械臂安装装置还包括滑动摆杆50；滑动摆杆50的一端通过第一销轴52与支撑板40连接，并适于绕第一销轴52摆动；滑动摆杆50上沿长度方向设置有第一滑移槽51，凸起支撑31穿过第一导向槽41设置于第一滑移槽51中；滑动摆杆50的摆动带动凸起支撑31沿第一滑移槽51移动的同时沿第一导向槽41移动。

在一实施例中，凸起支撑31的数目为多个，所有凸起支撑31分布在收纳筒30的同一侧或相对的两侧；每个凸起支撑31设置有相应的第一导向槽41、滑动摆杆50。多个凸起支撑31的设置使滑动摆杆50向收纳筒30的传动更加稳定、精准，提高器械臂安装的可靠性。

在具体实施时，凸起支撑31的数目为偶数个，且对称固定在收纳筒30的两侧，支撑板40的数目为两个且分别设置在收纳筒30的两侧，凸起支撑31一一对应设置于各个第一导向槽41中。多个凸起支撑31对称设置使滑动摆杆50向收纳筒30的传动保持平衡，提高器械臂安装的可靠性。

在一实施例中，凸起支撑31的数目为4个，分别固定在收纳筒30的两侧，每个支撑板40对应设置有两个第一导向槽41，保证收纳筒30移动时的稳定性。

滑动摆杆50与凸起支撑31的数目相同且一一对应设置，第一滑移槽51为沿滑动摆杆50长度方向设置的条型槽，凸起支撑31的端部设置于第一滑移槽51中，滑动摆杆50的底端与支撑板40通过第一销轴52连接。第一滑移槽51和第一导向槽41有重合部分，凸起支撑31穿过该重合部分设置，当滑动摆杆50绕第一销轴52摆动时，第一滑移槽50的槽壁抵接凸起支撑31使其产生移动，由于第一导向槽41的限制，凸起支撑31同时在第一导向槽41中移动。

在具体实施时，器械臂安装装置还包括安装平台60和设置在安装平台60上的联动结构70，安装平台60固定于收纳筒30的上方，联动结构70与滑动摆杆50活动连接，用以驱动滑动摆杆50旋转或者在滑动摆杆50的驱动下动作。

在一实施例中，联动结构70包括活动压块71、压棒72和连接杆73，安装平台60上设置有插入槽61，活动压块71设置在插入槽61中，并可在插入槽61中沿竖直方向移动，活动压块71上设置有第二导向槽711，第二导向槽711包括第三端7111和第四端7112；在水平方向上，第三端7111相比于第四端7112靠近远端；在竖直方向上，第三端7111相比于第四端7112靠近驱动齿轮组21。压棒72通过连接杆73与位于同一侧的滑动摆杆50的另一端连接；连接杆73上设置有第二销轴731，滑动摆杆50的另一端沿长度方向设置有第二滑移槽53，第二销轴731设置于第二滑移槽53中并适于在第二滑移槽53中移动。

在具体实施时，压棒72穿入设置在第二导向槽711中，压棒72与连接杆73连接，连接杆73与滑动摆杆50活动连接，压棒72沿第二导向槽711移动时，连接杆73带动滑动摆杆50摆动。具体的，压棒72由第三端7111向第四端7112移动时，活动压块71向下移动压紧收纳筒30，滑动摆杆50带动凸起支撑31由第一端4111向第二端4121移动；压棒72由第四端7112向第三端7111移动时，活动压块71向上移动松开收纳筒30，滑动摆杆50带动凸起支撑31由第二端4121向第一端4111移动。

在一实施例中，滑动摆杆50的顶端设置有第二滑移槽53，第二滑移槽53为沿滑动摆杆50长度方向设置的条型槽，连接杆73的端部设置有第二销轴731，第二销轴731插入设置于第二滑移槽53中，滑动摆杆50与连接杆73组成活动的平行四边形结构，形成结构稳定连杆传动。

在一实施例中，联动结构70还包括连接板74和锁定压块75，连接板74固定在活动压块71的底端，锁定压块75固定在连接板74的底端，第二导向槽711可以为弧形槽、斜槽、曲线槽中的一种，压棒72沿第二导向槽711移动时，带动活动压块71沿竖直方向移动，锁定压块75具有与收纳筒30匹配的弧形压槽751，活动压块71移动到锁定压块75与收纳筒30抵接时，弧形压槽751将收纳筒30压紧。

在具体实施例时，联动结构70还包括操作件76，操作件76与压棒72连接，带动压棒72移动，活动压块71压紧收纳筒30，同时压棒72带动滑动摆杆50摆动，完成齿轮对接。在另一种实施方式中，操作件76还可以与滑动摆杆50连接，以带动滑动摆杆50摆动，再由滑动摆杆50传动至压棒72，实现器械臂传动盒10的安装。在另一种实施方式中，操作件76还可以与连接杆73连接。

在具体实施中，操作件76可以为推拉手柄、肘夹、电机等驱动元件。在附图所示的实施例中，操作件76为肘夹，仅通过打开或者关闭肘夹的单个动作，即可实现器械臂的安装或取出，其中器械臂的安装包括齿轮对接和器械臂压紧，器械臂的去除包括齿轮解除啮合和器械臂移动至装置外部，同时肘夹还有锁定的效果，保证器械臂的位置稳定。

参见图7-图9，采用本发明实施例中的器械臂安装装置，具体实施过程如下：

装置未装配时，收纳筒30的开放端32伸出装置外，远离驱动结构20；便于将器械传动盒10从开放端32置入收纳筒30中，器械传动盒10的近端对接封闭端33的旋转定位孔331完成安装；此时凸起支撑31位于第一导向槽41的水平部分411远离竖直部分412的一端，压棒72处于第二导向槽711靠近收纳筒30处；

控制操作件76，推动压棒72沿第二导向槽711移动，连接杆73带动滑动摆杆50以第一销轴52为中心转动，凸起支撑31沿第一导向槽41的水平部分411向竖直部分412移动，因此带动收纳筒30以及配置于收纳筒30内的器械臂传动盒10向装置内部设置的驱动结构20移动，同时，压棒72带动活动压块71向靠近收纳筒30的方向移动，进而带动连接板74和锁定压块75向靠近收纳筒30的方向移动。

当凸起支撑31到达竖直部分412底端时，传动齿轮组11与驱动齿轮组21啮合，同时，活动压块71压紧收纳筒30，锁定压块75限制收纳筒30受电机驱动转动引起的推力或是其他原因导致的不同程度振动而产生的位移，起到固定收纳筒30及器械臂传动盒10的作用。此时，收纳筒30由外置状态配置入工作点状态，完成快速锁定安装及定位，上述动作可反向进行，使收纳筒30由工作状态回到外置状态。

综上所述，本发明实施例中的器械臂安装装置，通过收纳筒30与滑动摆杆50的配合，使得收纳筒30沿第一导向槽41移动，实现设置在收纳筒30中的器械臂传动盒10的传动齿轮组11与驱动齿轮组21旋转调整啮合连接，避免传动齿轮组11与驱动齿轮组21直接啮合的位置配合和压合冲击问题，降低了安装难度，快速实现齿轮间的啮合，有效地提升了安装效率，减少零件损坏。

进一步地，收纳筒30的水平方向的移动使得收纳筒30的开放端32可以伸出装置外，便于器械臂传动盒10的安装；收纳筒30的竖直方向移动使得齿轮之间进行正向对接，避免碰撞。

进一步地，滑动摆杆50与凸起支撑31活动连接，有利于带动收纳筒30沿第一导向槽41移动。

进一步地，联动结构70设置有锁定压块75，在收纳筒30与驱动结构20完成安装后锁定压块75将收纳筒30锁定，结构更稳定。

尽管上文已经描述了具体实施方案，但这些实施方案并非要限制本发明公开的范围，即使仅相对于特定特征描述单个实施方案的情况下也是如此。本发明公开中提供的特征示例意在进行例示，而非限制，除非做出不同表述。在具体实施中，可根据实际需求，在技术上可行的情况下，将一项或者多项从属权利要求的技术特征与独立权利要求的技术特征进行组合，并可通过任何适当的方式而不是仅通过权利要求书中所列举的特定组合来组合来自相应独立权利要求的技术特征。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。