CN107374742A - 执行机构的操控平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种执行机构的操控平台，涉及机器人控制技术领域，用于解决现有技术中存在的长时间的手术使医生的胳膊酸痛、发麻等情况从而导致手术成功的概率低的技术问题。本发明的执行机构的操控平台，包括控制器、扶肘平台以及支撑座，通过设置扶肘平台，使进行手术时，医生的手臂(肘关节至腕关节之间的部分)可放置在扶肘平台上，能够为医生的手臂提供支点，避免长时间的手术带来的胳膊酸痛、发麻等问题，从而提升手术的成功率；此外，充分考虑了人机结合的功效，使扶肘平台在支撑座上可以滑动，在开始手术前，医生可根据自身的情况对扶肘平台的位置进行调整，从而以最舒适的姿态进行手术。
Description
技术领域
本发明涉及机器人控制技术领域，特别地涉及一种执行机构的操控平台。
背景技术
显微外科手术是医生在显微镜下完成的手术。由于该类手术的对象大都是微小的神经和血管，因此该类手术操作需要高的操作精度和动作稳定性，而且手术工作时间很长，会使医生感觉非常疲惫，可能会出现医生手的颤动、疲劳、肌肉神经的反馈，导致动作的不准确，加大了患者的痛苦，降低了手术的成功率。在这种情况下，外科手术机器人应运而生，其在手术中可提供可视化导引或监视服务功能，辅助医生高质量地完成手术操作的机器人集成系统。它提高了手术的质量，并能够克服传统微创手术的缺陷，拓宽微创手术的范围，还可以进行手术仿真。
目前比较成熟外科手术机器人，一般都是采用主从操作，即通过一个独立的主操作端，控制从端机器人的动作。但是现有的主操作端的操作平台并未充分考虑人机结合的功效，在进行手术的过程中，医生的手臂是悬空的以便对控制器进行操作，因此长时间的手术会带来胳膊酸痛、发麻等情况，会降低手术成功的概率。
发明内容
本发明提供一种执行机构的操控平台，用于解决现有技术中存在的长时间的手术使医生的胳膊酸痛、发麻等情况从而导致手术成功的概率低的技术问题。
本发明提供一种执行机构的操控平台，包括：
用于操纵执行机构的控制器；
用于支撑医生的手臂的扶肘平台；以及
支撑座，所述支撑座上设置有用于安装所述控制器的安装部、用于与所述扶肘平台相连的滑行机构和用于与医生控制台相连的机械接口。
在一个实施方式中，所述支撑座包括面板、安装梁以及悬臂，所述面板沿竖直方向延伸，所述安装梁沿水平方向延伸，所述悬臂的数量为两个，所述悬臂的两端分别与所述面板和所述安装梁相连。
在一个实施方式中，所述扶肘平台与所述安装梁均构造为外侧面向着远离所述面板的方向弯曲的弧形结构；
所述扶肘平台与所述安装梁的弯曲程度相同。
在一个实施方式中，所述滑行机构包括设置于所述安装梁上的滑块和设置于所述扶肘平台底端的滑轨，所述滑块滑动地设置在所述滑轨上；
所述滑轨沿纵向方向延伸；所述滑轨的两端分别设置有限位块。
在一个实施方式中，所述面板的下方设置有与所述面板垂直的观测平台，所述观测平台上设置有两个观测孔，所述观测孔的轴线与所述控制器的轴线相互垂直。
在一个实施方式中，所述面板上设置有紧急操作按钮、指示灯以及扬声器。
在一个实施方式中，所述机械接口为连接板，所述连接板上设置有连接孔；
所述机械接口的外部设置有防尘外壳，所述面板的底部设置有转接板，所述转接板与所述防尘外壳的内壁相连。
在一个实施方式中，所述扶肘平台的中间部位设置有触摸板，所述触摸板的底端设置有底板。
在一个实施方式中，所述支撑座的底端设置有导线槽，所述导线槽由所述安装梁的底端延伸至所述面板的底端。
在一个实施方式中，所述控制器为手握式控制手柄或夹持式控制手柄。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过设置扶肘平台，使进行手术时，医生的手臂(肘关节至腕关节之间的部分)可放置在扶肘平台上，能够为医生的手臂提供支点，避免长时间的手术带来的胳膊酸痛、发麻等问题，从而提升手术的成功率；此外，充分考虑了人机结合的功效，使扶肘平台在支撑座上可以滑动，在开始手术前，医生可根据自身的情况对扶肘平台的位置进行调整，从而以最舒适的姿态进行手术。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。
图1是本发明的一个实施例中执行机构的操控平台的立体结构示意图；
图2是本发明的一个实施例中执行机构的操控平台的爆炸图；
图3是图1所示观测平台的立体结构示意图；
图4是图1所示安装梁的剖视图。
附图标记：
1-控制器； 2-扶肘平台； 3-支撑座；
4-安装部； 5-滑行机构； 6-机械接口；
7-防尘壳体； 21-触摸板； 22-底板；
31-面板； 32-安装梁； 33-悬臂；
34-观测平台； 35-导线槽； 51-滑块；
52-滑轨； 53-限位块； 54-凹槽；
55-紧定孔； 311-紧急操作按钮； 312-指示灯；
313-扬声器； 341-观测孔； 351-第一引线槽；
352-第二引线槽； 353-第三引线槽； 354-第四引线槽。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提供了一种执行机构的操控平台，其包括用于操纵执行机构的控制器1、用于支撑医生的手臂的扶肘平台2以及支撑座3。
首先对本发明中的方向进行定义如下：如图1所示，将操控平台直立于右手直角坐标系中，竖直方向(面板的延伸方向)即Y轴方向，水平方向(安装梁的延伸方向)即X轴方向，纵向方向(滑轨的延伸方向)即Z轴方向。医生所站立的方向为Y轴方向，医生进行操作时，其面部正对着操控平台的前端。
在本实施例中，支撑座3上设置有用于安装控制器1的安装部4、用于与扶肘平台2相连的滑行机构5和用于与医生控制台相连的机械接口6。当进行手术时，医生站立的位置为扶肘平台2外侧面(A面)，医生的两个手臂分别放置在扶肘平台2的上端面上，并根据自身的需要，调整扶肘平台2在纵向方向上的位置，以最舒适的姿态操纵控制器1。
由于需要两只手同时对控制器1进行操作，因此控制器1的数量设置为两个，两个控制器1左右对称设置。此外，将支撑座3也设置为左右对称的结构，以充分与人体的构造相适应。
支撑座3包括面板31、安装梁32以及悬臂33，面板31沿竖直方向延伸，安装梁32沿水平方向延伸，悬臂33的数量为两个，悬臂33的两端分别与面板31和安装梁32相连。
可选地，安装部4设置为沿Z轴负方向凹陷的凹槽，该凹槽与控制器底端的锥面贴合。
可选地，安装部4为设置于面板31上的台阶孔，控制器设置在台阶孔中，并通过螺栓与面板31固定连接。
如图2所示，扶肘平台2与安装梁32均构造为外侧面向着远离面板31的方向弯曲的弧形结构；扶肘平台2与安装梁32的弯曲程度相同。由于安装梁32起到支撑扶肘平台2的作用，并且安装梁32不能对医生的身体部位产生影响，因此安装梁32的结构大致与扶肘平台2的相同，但略小于扶肘平台2，使扶肘平台2能够完全将安装梁32遮盖起来，但又不影响安装梁32对扶肘平台2的支撑。
扶肘平台2朝向图1所示的Z轴正方向弯曲，是充分考虑到将手臂放置在扶肘平台2上后，身体与肘关节之间存在一定的间距，因此通过该弧形弯曲结构，能够防止手臂受到身体的压迫，使手臂始终保持放松的姿态进行手术。
此外，弧形结构的扶肘平台2还能保持一定的美观性。
如图2和图4所示，滑行机构5包括设置于安装梁32上的滑块51和设置于扶肘平台2底端的滑轨52，滑块51滑动地设置在滑轨52上；滑轨52沿纵向方向延伸；滑轨52的两端分别设置有限位块53。通过滑行机构5能够使扶肘平台2与安装梁32产生相对运动，以便调整扶肘平台2在纵向方向上的位置，是适应不同身高的医生。
具体来说，如图4所示，安装梁32的上表面开设有凹槽54，滑块51固定于该凹槽54中；并且安装梁32的底端开设有沿竖直方向延伸的紧定孔55，用于将滑块51固定于安装梁32上。滑块51的数量为两个，两个滑块51分别设置于滑轨52的两侧，并与滑轨52滑动连接。另外，滑轨52的四个拐角处分别设置有四个限位块53，在本实施例中，限位块53为限位螺钉，用于限制扶肘平台2沿纵向方向调整的最大位移量。
此外，为了使扶肘平台2受力均匀，滑行机构5的数量为两个，分别沿安装梁32的中心对称设置。
如图3所示，面板31的下方设置有与面板31垂直的观测平台34，观测平台34上设置有两个观测孔341，观测孔341的轴线与控制器1的轴线相互垂直。即观测孔341的轴线沿Y轴方向，通过观测孔341使医生能够看到脚下踏板的情况，有利于医生综合协调手术中的各种情况。
进一步地，面板31上设置有紧急操作按钮311、指示灯312以及扬声器313。其中面板31的内部设置有空腔，一是为了减轻操控平台的重量，二是为上述的紧急操作按钮311、指示灯312以及扬声器313提供安装的空间。
更进一步地，如图2所示，机械接口6为连接板，连接板上设置有连接孔；通过连接板可使支撑座与升降机构相连，以实现操作平台沿Y轴方向的升降。
机械接口6的外部设置有防尘外壳7，如图2所示，面板31的底部设置有转接板314，转接板314与防尘外壳7的内壁相连。防尘外壳7设置在面板31的底部，将机械接口6与升降机构的连接处包裹起来，防止灰尘对升降机构产生影响，并且整个机构的结构更紧凑
扶肘平台2的中间部位设置有触摸板21，触摸板21的底端设置有底板22。通过底板22将位于触摸板21下方且与触摸板电连接的电路板与安装梁32进行隔绝，即对电路板起到了保护的作用，又将机电分离，保证了安全性。
支撑座3的底端设置有导线槽35，如图3所示，导线槽35由安装梁32的底端延伸至面板31的底端。导线槽35包括位于安装梁32的中间部位且沿Y轴方向延伸的第一引线槽351、位于安装梁32的底端且沿X轴方向延伸的第二引线槽352、位于悬臂33的底端且沿Z轴方向延伸的第三引线槽353以及位于面板的底端且沿X轴方向延伸的第四引线槽354。第一引线槽351位于触摸板21的下方，用于为与电路板相连的导线提供通道，第四引线槽351位于面板31的底端、机械接口6的附近，用于为将该导线引导至面板31的内部，使导线与面板31内部的紧急操作按钮311、指示灯312以及扬声器313相连。
在一个实施例中，控制器1为手握式控制手柄或夹持式控制手柄。
进一步地，手握式控制手柄在进行操作时，医生通过手握其末端进行操作，使医生能够真实的感受到手术过程中的各种信息，提高医生的抓握感，从而使控制手柄的可操作性更强。
更进一步地，夹持式控制手柄的末端为夹持端，能够形象地反应末端执行器的形状，使医生能够真实的感受到手术过程中的各种信息，从而使控制手柄的可操作性更强。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种执行机构的操控平台，其特征在于，包括：
用于操纵执行机构的控制器(1)；
用于支撑医生的手臂的扶肘平台(2)；以及
支撑座(3)，所述支撑座(3)上设置有用于安装所述控制器(1)的安装部(4)、用于与所述扶肘平台(2)相连的滑行机构(5)和用于与医生控制台相连的机械接口(6)。
2.根据权利要求1所述的执行机构的操控平台，其特征在于，所述支撑座(3)包括面板(31)、安装梁(32)以及悬臂(33)，所述面板(31)沿竖直方向延伸，所述安装梁(32)沿水平方向延伸，所述悬臂(33)的数量为两个，所述悬臂(33)的两端分别与所述面板(31)和所述安装梁(32)相连。
3.根据权利要求2所述的执行机构的操控平台，其特征在于，所述扶肘平台(2)与所述安装梁(32)均构造为外侧面向着远离所述面板(31)的方向弯曲的弧形结构；
所述扶肘平台(2)与所述安装梁(32)的弯曲程度相同。
4.根据权利要求2或3所述的执行机构的操控平台，其特征在于，所述滑行机构(5)包括设置于所述安装梁(32)上的滑块(51)和设置于所述扶肘平台(2)底端的滑轨(52)，所述滑块(51)滑动地设置在所述滑轨(52)上；
所述滑轨(52)沿纵向方向延伸；所述滑轨(52)的两端分别设置有限位块(53)。
5.根据权利要求2或3所述的执行机构的操控平台，其特征在于，所述面板(31)的下方设置有与所述面板(31)垂直的观测平台(34)，所述观测平台(34)上设置有两个观测孔(341)，所述观测孔(341)的轴线与所述控制器(1)的轴线相互垂直。
6.根据权利要求2或3所述的执行机构的操控平台，其特征在于，所述面板(31)上设置有紧急操作按钮(311)、指示灯(312)以及扬声器(313)。
7.根据权利要求2或3所述的执行机构的操控平台，其特征在于，所述机械接口(6)为连接板，所述连接板上设置有连接孔；
所述机械接口(6)的外部设置有防尘外壳(7)，所述面板(31)的底部设置有转接板(314)，所述转接板(314)与所述防尘外壳(7)的内壁相连。
8.根据权利要求2或3所述的执行机构的操控平台，其特征在于，所述扶肘平台(2)的中间部位设置有触摸板(21)，所述触摸板(21)的底端设置有底板(22)。
9.根据权利要求2或3所述的执行机构的操控平台，其特征在于，所述支撑座(3)的底端设置有导线槽(35)，所述导线槽(35)由所述安装梁(32)的底端延伸至所述面板(31)的底端。
10.根据权利要求1或2所述的执行机构的操控平台，其特征在于，所述控制器(1)为手握式控制手柄或夹持式控制手柄。
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