本技术总地涉及医疗器械的,更具体地涉及一种转动关节、机械臂及医疗系统。
背景技术:
1、手术机器人是可以远程操纵完成手术的机器人,其包括三个组成部分:控制台、机械臂系统和成像系统。机械臂系统包括一个或若干个机械臂,机械臂通常由多个连接臂相继连接而成,相邻两个连接臂通过关节可转动连接。一般情况下,机械臂包括调整臂部分和操作臂部分。在操纵机器人进行手术之前,需要先操作调整臂以使安装在操作臂末端的手术器械到达指定的位置,然后再锁紧调整臂的转动关节。在手术中,通过远程控制操作臂来完成手术操作,同时保持调整臂的转动关节的锁紧以防止手术过程中调整臂的连杆(即连接臂)之间发生相对转动。
技术实现思路
1、在
技术实现要素:
部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本技术的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
2、为至少部分地解决上述问题,本技术第一方面提供一种转动关节,用于医疗系统的机械臂中两个连接臂的枢转连接,所述转动关节包括:
3、外壳,所述外壳包括第一壳体和第二壳体,所述第一壳体相对于所述第二壳体围绕旋转轴线可旋转地设置,所述第一壳体用于连接至两个所述连接臂中的一者,所述第二壳体用于连接至两个所述连接臂中的另一者;
4、第一传动轴,所述第一传动轴传动连接至所述第一壳体;
5、第一制动器,所述第一制动器连接至所述第一传动轴和所述第二壳体,用于向所述第一传动轴输出制动扭矩;
6、第二传动轴,所述第二传动轴传动连接至所述第二壳体;以及
7、第二制动器,所述第二制动器连接至所述第二传动轴和所述第一壳体,用于向所述第二传动轴输出制动扭矩。
8、根据本技术第一方面的转动关节,通过设置第一制动器和第二制动器两个制动器,能够提供更大的制动力以输出更大的制动扭矩,从而获得更好的刹车效果。同时,通过设置第一传动轴和第二传动轴两个轴来共同承担扭矩,保证了扭矩的有效传递,且有助于增大转动关节整体的抗扭强度和抗扭刚度。
9、可选地,所述第二壳体开设有第二腔,所述第一制动器容纳于所述第二腔,所述第一传动轴延伸至所述第二腔内并连接至所述第一制动器。
10、可选地,所述第一壳体开设有第一腔,所述第二制动器容纳于所述第一腔,所述第二传动轴延伸至所述第一腔内并连接至所述第二制动器。
11、可选地,所述第一传动轴开设有在所述第一传动轴的轴向延伸的通孔,所述第二传动轴穿设于所述通孔并连接至所述第二壳体,所述第二传动轴相对于所述第一传动轴可转动地设置。
12、可选地,所述第二制动器容纳于所述第二腔,并通过所述第一传动轴连接所述第一壳体。
13、可选地,所述第一传动轴开设有在所述第一传动轴的轴向延伸的通孔,所述第二制动器容纳于所述通孔,并通过所述第一传动轴连接所述第一壳体。
14、可选地,所述第一制动器包括可相对于彼此接合和分离的两个部分,所述第一制动器的两个部分中的一者相对于所述第二壳体固定,所述第一制动器的两个部分中的另一者相对于所述第一传动轴固定,
15、当所述第一制动器的两个部分处于接合状态时,所述第一制动器限制所述第一传动轴和所述第二壳体的相对转动;当所述第一制动器的两个部分处于分离状态时,所述第一制动器允许所述第一传动轴和所述第二壳体的相对转动。
16、可选地,所述第一制动器构造成电磁制动器,所述第一制动器的两个部分中的一者构造成第一电磁部,所述第一制动器的两个部分中的另一者构造成第一衔铁部。
17、可选地,所述第一电磁部相对于所述第二壳体固定,所述第一衔铁部相对于所述第一传动轴固定。
18、可选地,所述第二制动器包括可相对于彼此接合和分离的两个部分,所述第二制动器的两个部分中的一者相对于所述第一壳体固定,所述第二制动器的两个部分中的另一者相对于所述第二传动轴固定,
19、当所述第二制动器的两个部分处于接合状态时,所述第二制动器限制所述第二传动轴和所述第一壳体的相对转动;当所述第二制动器的两个部分处于分离状态时,所述第二制动器允许所述第二传动轴和所述第一壳体的相对转动。
20、可选地,所述第二制动器构造成电磁制动器,所述第二制动器的两个部分中的一者构造成第二电磁部,所述第二制动器的两个部分中的另一者构造成第二衔铁部。
21、可选地,所述第二电磁部相对于所述第一壳体固定,所述第二衔铁部相对于所述第二传动轴固定。
22、可选地,所述第二壳体可转动地套设于所述第一传动轴的外侧,所述旋转轴线分别与所述第一传动轴的中心轴线和所述第二传动轴的中心轴线重合。
23、可选地,所述转动关节还包括第一轴承,所述第一轴承套设于所述第一传动轴的外侧并连接至所述第二壳体,所述第一壳体和所述第一传动轴构造成共同限制所述第一轴承在所述第一传动轴的轴向的运动,以使所述第一轴承能够在所述第一壳体和第二壳体之间传递轴向力、以及在所述第二壳体和所述第一传动轴之间传递径向力。
24、可选地,所述第一传动轴包括绕所述中心轴线周向设置的限位面,所述限位面朝向所述第一壳体并垂直于所述中心轴线,所述第一壳体包括与所述限位面相对设置的支承面,所述第一轴承设置于所述限位面和所述支承面之间,以限制所述第一轴承在所述轴向运动。
25、可选地,所述第二壳体包括绕所述中心轴线周向设置的连接面,所述连接面压靠至所述第一轴承,以使得所述连接面通过所述第一轴承向所述支承面传递轴向力。
26、可选地,所述第一轴承构造成交叉滚子轴承、圆锥滚子轴承和角接触球轴承中的一者。
27、可选地,所述第一壳体开设有安装槽,所述第一传动轴插入至所述安装槽中,使得所述第一传动轴能够将径向力作用于所述安装槽的内壁面。
28、可选地,所述第一壳体开设有第一腔,所述安装槽的部分侧壁延伸至所述第一腔内,所述第一壳体还包括连接梁,所述连接梁位于所述安装槽的外侧并绕所述中心轴线在周向间隔布置,所述连接梁连接至所述安装槽的侧壁和所述第一腔的侧壁。
29、本技术第二方面提供一种机械臂,用于医疗系统,所述机械臂包括:
30、至少两个连接臂;以及
31、上述的转动关节,
32、其中,相邻两个所述连接臂通过所述转动关节可枢转地连接。
33、根据本技术第二方面的机械臂,通过将相邻两个连接臂通过转动关节可枢转地连接,在转动关节处能够承担更大的扭矩,以满足安全承载的要求;同时,能够通过转动关节在相邻两个连接臂之间传递扭矩,满足传递扭矩的要求。
34、可选地,所述第一壳体与相邻两个所述连接臂中的一者构造为一体,所述第二壳体与相邻两个所述连接臂中的另一者构造为一体;或者
35、所述第一壳体与相邻两个所述连接臂中的一者可拆卸地连接,所述第二壳体与相邻两个所述连接臂中的另一者可拆卸地连接。
36、本技术第三方面提供一种医疗系统,所述医疗系统包括上述的转动关节,或者上述的机械臂。
37、根据本技术第三方面的医疗系统,通过应用上述的转动关节或者上述的机械臂,能够在旋转关节处获得更高的抗扭性能和传递扭矩的性能,从而有助于提高机械臂的使用寿命。
1.一种转动关节,用于医疗系统的机械臂中两个连接臂的枢转连接,其特征在于,所述转动关节包括:
2.根据权利要求1所述的转动关节,其特征在于,所述第二壳体开设有第二腔,所述第一制动器容纳于所述第二腔,所述第一传动轴延伸至所述第二腔内并连接至所述第一制动器。
3.根据权利要求2所述的转动关节,其特征在于,所述第一壳体开设有第一腔,所述第二制动器容纳于所述第一腔,所述第二传动轴延伸至所述第一腔内并连接至所述第二制动器。
4.根据权利要求3所述的转动关节,其特征在于,所述第一传动轴开设有在所述第一传动轴的轴向延伸的通孔,所述第二传动轴穿设于所述通孔并连接至所述第二壳体,所述第二传动轴相对于所述第一传动轴可转动地设置。
5.根据权利要求2所述的转动关节,其特征在于,所述第二制动器容纳于所述第二腔,并通过所述第一传动轴连接所述第一壳体。
6.根据权利要求2所述的转动关节,其特征在于,所述第一传动轴开设有在所述第一传动轴的轴向延伸的通孔,所述第二制动器容纳于所述通孔,并通过所述第一传动轴连接所述第一壳体。
7.根据权利要求1所述的转动关节,其特征在于,所述第一制动器包括可相对于彼此接合和分离的两个部分,所述第一制动器的两个部分中的一者相对于所述第二壳体固定,所述第一制动器的两个部分中的另一者相对于所述第一传动轴固定,
8.根据权利要求7所述的转动关节,其特征在于,所述第一制动器构造成电磁制动器,所述第一制动器的两个部分中的一者构造成第一电磁部,所述第一制动器的两个部分中的另一者构造成第一衔铁部。
9.根据权利要求8所述的转动关节,其特征在于,所述第一电磁部相对于所述第二壳体固定,所述第一衔铁部相对于所述第一传动轴固定。
10.根据权利要求1所述的转动关节,其特征在于,所述第二制动器包括可相对于彼此接合和分离的两个部分,所述第二制动器的两个部分中的一者相对于所述第一壳体固定,所述第二制动器的两个部分中的另一者相对于所述第二传动轴固定,
11.根据权利要求10所述的转动关节,其特征在于,所述第二制动器构造成电磁制动器,所述第二制动器的两个部分中的一者构造成第二电磁部,所述第二制动器的两个部分中的另一者构造成第二衔铁部。
12.根据权利要求11所述的转动关节,其特征在于,所述第二电磁部相对于所述第一壳体固定,所述第二衔铁部相对于所述第二传动轴固定。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的转动关节,其特征在于,所述第二壳体可转动地套设于所述第一传动轴的外侧,所述旋转轴线分别与所述第一传动轴的中心轴线和所述第二传动轴的中心轴线重合。
14.根据权利要求13所述的转动关节,其特征在于,所述转动关节还包括第一轴承,所述第一轴承套设于所述第一传动轴的外侧并连接至所述第二壳体,所述第一壳体和所述第一传动轴构造成共同限制所述第一轴承在所述第一传动轴的轴向的运动,以使所述第一轴承能够在所述第一壳体和第二壳体之间传递轴向力、以及在所述第二壳体和所述第一传动轴之间传递径向力。
15.根据权利要求14所述的转动关节,其特征在于,所述第一传动轴包括绕所述中心轴线周向设置的限位面,所述限位面朝向所述第一壳体并垂直于所述中心轴线,所述第一壳体包括与所述限位面相对设置的支承面,所述第一轴承设置于所述限位面和所述支承面之间,以限制所述第一轴承在所述轴向运动。
16.根据权利要求15所述的转动关节,其特征在于,所述第二壳体包括绕所述中心轴线周向设置的连接面,所述连接面压靠至所述第一轴承,以使得所述连接面通过所述第一轴承向所述支承面传递轴向力。
17.根据权利要求14所述的转动关节,其特征在于,所述第一轴承构造成交叉滚子轴承、圆锥滚子轴承和角接触球轴承中的一者。
18.根据权利要求13所述的转动关节,其特征在于,所述第一壳体开设有安装槽,所述第一传动轴插入至所述安装槽中,使得所述第一传动轴能够将径向力作用于所述安装槽的内壁面。
19.根据权利要求18所述的转动关节,其特征在于,所述第一壳体开设有第一腔,所述安装槽的部分侧壁延伸至所述第一腔内,所述第一壳体还包括连接梁,所述连接梁位于所述安装槽的外侧并绕所述中心轴线在周向间隔布置,所述连接梁连接至所述安装槽的侧壁和所述第一腔的侧壁。
20.一种机械臂,用于医疗系统,其特征在于,所述机械臂包括:
21.根据权利要求20所述的机械臂,其特征在于,所述第一壳体与相邻两个所述连接臂中的一者构造为一体,所述第二壳体与相邻两个所述连接臂中的另一者构造为一体;或者
22.一种医疗系统,其特征在于,所述医疗系统包括如权利要求1至19中任一项所述的转动关节,或者如权利要求20至21中任一项所述的机械臂。
