專利名稱：執(zhí)行器末端快速切換機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種切換裝置，具體講是涉及一種用于外科等微創(chuàng)手術(shù)機械臂上
快速安裝不同的手術(shù)器械的執(zhí)行器末端快速切換機構(gòu)，屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在微創(chuàng)外科手術(shù)中，需要多名助手用力撐開切口，以撥開病人內(nèi)部臟器。但是，我 們知道外科手術(shù)時間一般都比較長，手術(shù)人員極易疲勞，很容易造成切口撐開不到位，不能 很好隔離內(nèi)部臟器與病灶的情況，以至于會嚴重影響醫(yī)生的手術(shù)視野和操作。因此，在微創(chuàng) 外科手術(shù)中，會采用手術(shù)輔助機械臂來輔助外科醫(yī)生完成微創(chuàng)外科手術(shù)，外科手術(shù)輔助機 械臂主要用于輔助醫(yī)生撐開切口，以解決人為操作易疲勞的問題，正是由于外科手術(shù)輔助 機械臂具有上述優(yōu)點，其臨床應(yīng)用前景非常廣泛。 但是，在醫(yī)生手術(shù)過程中，作為輔助醫(yī)生手術(shù)的機械臂，執(zhí)行器末端往往需要多次 切換末端輔助工具，且每次切換的時間也需要很短，以便醫(yī)生能及時順利地完成手術(shù)，這就 要求手術(shù)器械能簡單快捷的完成切換，且能快速固定，而在現(xiàn)有的機械臂系統(tǒng)中，很多都是 采用多個執(zhí)行器夾持不同的手術(shù)器械，如果需要在同一手術(shù)中，隨時更換不同的手術(shù)器械 進行不同的操作，就需要更換整個執(zhí)行器，這樣會大大增加系統(tǒng)成本。另外，在已有的采用 同一個機執(zhí)行器的一些末端工具切換裝置，大都存在切換麻煩、切換時間長、連接不可靠等 問題，極大地影響了醫(yī)生手術(shù)質(zhì)量和效果。

實用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種執(zhí)行器末端快速切換機 構(gòu)，為關(guān)節(jié)型多自由度手術(shù)機器人系統(tǒng)提供一種可以在同一機械臂上安裝不同的手術(shù)器 械，而且可以快速切換、迅速固定。 為達到上述目的，本實用新型是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的 —種執(zhí)行器末端快速切換機構(gòu)，其特征在于包括手柄、中軸、彈簧、套筒和滾珠，在
手柄的底部通過螺紋固定連接中軸，所述的中軸的下部設(shè)有內(nèi)孔，在內(nèi)孔的側(cè)壁上設(shè)有通
透的滾珠孔，滾珠安裝在滾珠孔中，所述的滾珠孔為錐形孔，外壁孔徑大于內(nèi)壁孔徑，而所
述的滾珠的直徑小于外壁孔徑且大于內(nèi)壁孔徑；在中軸的外側(cè)套裝有套筒，套筒內(nèi)壁的下
部為錐形面，上側(cè)的內(nèi)徑大于下側(cè)的內(nèi)徑，滾珠配合在錐形面上；在套筒的下表面上設(shè)有U
形槽，彈簧擋板通過螺紋連接在中軸的下端，彈簧擋板的上端插入U形槽中，在U形槽中設(shè)
有彈簧，封裝在彈簧擋板與套筒之間；在末端器械的上部設(shè)有連接件，在連接件的外表面上
周向設(shè)有若干個錐形孔。 前述的執(zhí)行器末端快速切換機構(gòu)，其特征在于所述的滾珠與連接件上的錐形孔至 少為2個。 前述的執(zhí)行器末端快速切換機構(gòu)，其特征在于所述的連接件上的錐形孔的數(shù)量為 滾珠數(shù)量的整數(shù)倍。[0009] 前述的執(zhí)行器末端快速切換機構(gòu)，其特征在于連接件的頂端的周向為倒角斜面。 本實用新型的有益效果是本實用新型的執(zhí)行器末端快速切換機構(gòu)，利用彈簧復(fù) 位，通過套筒內(nèi)表面加工出的錐形面可以實現(xiàn)滾珠在中軸錐形孔中的徑向移動，能夠利用 滾珠同時實現(xiàn)末端器械的周向和軸向固定，快速切換、迅速固定，可以適用于多種手術(shù)器 械。

圖1是本實用新型的剖視圖； 圖2是本實用新型的安裝示意圖； 圖3是滾珠的運動方式示意圖。 圖中標號含義如下 1、末端器械，2、彈簧擋板，3、彈簧，4、套筒，5、滾珠，6、中軸，7、手柄，8、連接件。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作具體的介紹。 圖l是本實用新型的剖視圖；圖2是本實用新型的安裝示意圖；圖3是滾珠的運動 方式示意圖。 如圖所示，本實用新型的執(zhí)行器末端快速切換機構(gòu)包括手柄7、中軸6、彈簧3、套 筒4和滾珠5，在手柄7的底部設(shè)有內(nèi)孔，通過螺紋固定連接中軸6，中軸6的下部設(shè)有內(nèi)孔， 在內(nèi)孔的的側(cè)壁上設(shè)有通透的滾珠孔，滾珠5安裝在滾珠孔中。 滾珠孔采用錐形孔，外壁孔徑大于內(nèi)壁孔徑，S卩外大內(nèi)小。而滾珠5的直徑小于外 壁孔徑且大于內(nèi)壁孔徑，這樣講滾珠5安裝在滾珠孔中時，滾珠不會從滾珠孔中通過，錐形 孔也利于滾珠的徑向移動，保證切換的方便。 在中軸6的外側(cè)套裝有套筒4，套筒4的內(nèi)壁的下部為錐形面，上側(cè)的內(nèi)徑大于下 側(cè)的內(nèi)徑，滾珠5配合在錐形面上。這樣，當滾珠5位于套筒4內(nèi)側(cè)的錐形面的上側(cè)時，滾 珠5可以沿徑向向外移動，使?jié)L珠5完全不突出中軸6上的錐形孔，便于切換動作；當滾珠 5位于套筒4內(nèi)側(cè)的錐形面的下側(cè)時，滾珠5被錐形面壓緊，頂死在中軸6上的錐形孔中，使 滾珠5突出，起到周向和軸向固定的作用。 在套筒4的下表面上設(shè)有U形槽，彈簧擋板2通過螺紋連接在中軸6的下端，彈簧 擋板2的上端插入U形槽中，與套筒4的下端形成一個空腔。在U形槽中設(shè)有彈簧3，封裝 在彈簧擋板2與套筒4之間。在末端器械1的上部設(shè)有連接件8，在連接件8的外表面上周 向設(shè)有若干個錐形孔。 正常情況下，由于彈簧擋板2與中軸6固聯(lián)，套筒4在彈簧3的作用下，向上移動， 其其內(nèi)側(cè)的錐形面頂死滾珠5，使?jié)L珠5壓緊在滾珠孔中。在需要安裝到末端執(zhí)行器上時， 把套筒4往下推動，如圖2所示，由于套筒4上的錐形面，使套筒4上端的直徑較大，如圖3 所示，使鑲嵌在中軸6上的滾珠5可以往外移動，當插入末端器械1上的連接件8時，通過 連接件8的頂端給滾珠5施加向外的徑向力，滾珠能夠徑向向外側(cè)退讓，從而使連接件8順 利插入中軸6中。然后放松套筒4，在彈簧力的作用，套筒4復(fù)位，將滾珠5壓緊到連接件8 上的錐形孔中，實現(xiàn)軸向、周向定位，以固定末端器械1。若錐形孔和滾珠5未對上，只需轉(zhuǎn)動末端器械，在錐形孔和滾珠5對上后，彈簧3會自動復(fù)位，以固定末端器械1。 在需要切換或者拿下末端執(zhí)行器時，同樣把套筒4往下推動，使鑲嵌在中軸6的滾
珠孔中的滾珠5往外移動，從而可以讓連接件8能夠從中軸6中拔出來。 —般情況下，滾珠5與連接件8上的錐形孔數(shù)量至少為2個。同時滾珠與連接件
的數(shù)量可以不一致，只要它們的位置能對上就可以。在實際操作過程中，連接件上的錐形孔
的數(shù)量多，且與滾珠的數(shù)量是成倍的關(guān)系，比如滾珠為2個，錐形孔可為4個、6個、8個……。
同時，為了便于連接件8的插入，在連接件8的頂端的周向設(shè)置倒角斜面，方便將滾珠5頂出。 本實用新型利用套筒4上下直徑不一樣大的特點，可以控制滾珠5的進出；利用滾 珠5實現(xiàn)末端器械1的固定；利用彈簧3的伸縮性自動實現(xiàn)套筒4復(fù)原。該機構(gòu)只需利用 滾珠5即可實現(xiàn)末端器械1的軸向和周向定位，無須借助于其他機構(gòu)，方便快速，作用牢靠。 上述實施例不以任何形式限制本實用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式所 獲得的技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種執(zhí)行器末端快速切換機構(gòu)，其特征在于包括手柄、中軸、彈簧、套筒和滾珠，在手柄的底部通過螺紋固定連接中軸，所述的中軸的下部設(shè)有內(nèi)孔，在內(nèi)孔的側(cè)壁上設(shè)有通透的滾珠孔，滾珠安裝在滾珠孔中，所述的滾珠孔為錐形孔，外壁孔徑大于內(nèi)壁孔徑，而所述的滾珠的直徑小于外壁孔徑且大于內(nèi)壁孔徑；在中軸的外側(cè)套裝有套筒，套筒內(nèi)壁的下部為錐形面，上側(cè)的內(nèi)徑大于下側(cè)的內(nèi)徑，滾珠配合在錐形面上；在套筒的下表面上設(shè)有U形槽，彈簧擋板通過螺紋連接在中軸的下端，彈簧擋板的上端插入U形槽中，在U形槽中設(shè)有彈簧，封裝在彈簧擋板與套筒之間；在末端器械的上部設(shè)有連接件，在連接件的外表面上周向設(shè)有若干個錐形孔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的執(zhí)行器末端快速切換機構(gòu)，其特征在于所述的滾珠與連接件 上的錐形孔至少為2個。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的執(zhí)行器末端快速切換機構(gòu)，其特征在于所述的連接件上 的錐形孔的數(shù)量為滾珠數(shù)量的整數(shù)倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的執(zhí)行器末端快速切換機構(gòu)，其特征在于連接件的頂端的周向 為倒角斜面。
專利摘要本實用新型涉及一種執(zhí)行器末端快速切換機構(gòu)，手柄底部連接中軸，中軸的下部設(shè)有內(nèi)孔，在孔壁上設(shè)有錐形的滾珠孔，外壁孔徑大于內(nèi)壁孔徑，滾珠的直徑小于外壁孔徑且大于內(nèi)壁孔徑；中軸的外側(cè)套裝套筒，套筒內(nèi)壁的下部為錐形面，上側(cè)的內(nèi)徑大于下側(cè)，滾珠配合在錐形面上；在套筒的下表面上設(shè)有U形槽，彈簧擋板通過螺紋連接在中軸的下端，在U形槽中設(shè)有彈簧，封裝在彈簧擋板與套筒之間；末端器械上部的連接件的外表面上周向設(shè)有若干個錐形孔。本實用新型利用彈簧復(fù)位，通過套筒內(nèi)表面加工出的錐形面可以實現(xiàn)滾珠在中軸錐形孔中的徑向移動，能夠利用滾珠同時實現(xiàn)末端器械的周向和軸向固定，快速切換、迅速固定，可以適用于多種手術(shù)器械。
文檔編號A61B19/00GK201542753SQ200920257158
公開日2010年8月11日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者唐粲, 張建偉, 李超, 王峰, 程勝 申請人:昆山市工業(yè)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司