东南大学朱利丰获国家专利权
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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种用于辅助手术机器人夹取操作的力反馈装置及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119970235B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510060565.7,技术领域涉及:A61B34/30;该发明授权一种用于辅助手术机器人夹取操作的力反馈装置及方法是由朱利丰;武锦峰;石珂;宋爱国设计研发完成,并于2025-01-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种用于辅助手术机器人夹取操作的力反馈装置及方法在说明书摘要公布了:一种用于辅助手术机器人夹取操作的力反馈装置及方法,本发明属于VR力反馈和机械技术领域。其中装置包括变刚度机构、阻塞结构、棘轮离合结构、握持机构、测量单元、控制处理单元和电源模块。通过变刚度机构改变弹性元件和反馈力输出位置之间杠杆臂的有效长度,进而实现力反馈装置刚度的调节。阻塞机构通过限制操作者的握合来实现无限大刚度的渲染。通过棘轮离合结构卡爪与棘轮的啮合与脱离可以实现零刚度与刚度渲染的模式切换。因此该力反馈装置能够实现范围从零阻抗至理论上无限大的真实物理刚度反馈。在手术训练或其它任务中,它将用户手部与虚拟物体交互中的力信息如同真是地提供给用户,弹性元件的性质使得本发明具有更加安全的性质。
本发明授权一种用于辅助手术机器人夹取操作的力反馈装置及方法在权利要求书中公布了:1.一种用于辅助手术机器人夹取操作的力反馈装置,其特征在于,包括变刚度机构1、阻塞机构2、棘轮离合机构3、把握机构4、测量单元5、控制处理单元6和电源模块7,所述变刚度机构1通过调节压缩弹簧1‑10在线性导轨滑块组1‑8的导轨上的位置来渲染力反馈装置的输出刚度,所述阻塞机构2包括挡板2‑1和制动器2‑2,所述挡板2‑1安装在变刚度机构1的棘轮1‑6上,所述制动器2‑2安装在变刚度机构1的线性导轨滑块组1‑8的滑块远手端,所述棘轮离合机构3中棘轮电机3‑2传动对应传动齿轮组3‑1来驱动棘轮卡爪3‑3与变刚度机构1中的棘轮1‑6进行啮合或者脱离,实现力反馈装置零刚度与刚度渲染的模式切换,所述把握机构4是力反馈装置的框架和支撑,包括相对固定端4‑1和把握手柄4‑2,所述相对固定端4‑1内置了控制处理单元6和电源模块7,所述把握手柄4‑2的远手侧连接棘轮离合机构3,当棘轮离合机构3的棘轮卡爪3‑3与变刚度机构1的棘轮1‑6啮合时,压缩弹簧1‑10产生的作用力就会通过变刚度机构1的杠杆臂1‑1传递给把握手柄4‑2进而反馈到操作者的手部,所述测量单元5与控制处理单元6相连,并实现电机的推动距离、把握角度、杠杆臂角度的数据测量,所述控制处理单元6进行处理传感器单元的数据和控制电机,所述电源模块7为力反馈装置的变刚度机构1、控制处理单元6和电子模块供电; 所述变刚度机构1包含杠杆臂1‑1、弹簧挡板1‑2、弹簧挡轮1‑3、旋转轴1‑4、直线电机1‑5、棘轮1‑6、L型基座1‑7、线性导轨滑块组1‑8、弹簧载体1‑9和压缩弹簧1‑10,所述杠杆臂1‑1通过旋转轴1‑4与L型基座1‑7连接,同时杠杆臂1‑1的前端通过螺丝与棘轮1‑6固定安装,所述弹簧挡板1‑2尾部预留了定位孔,通过紧固件与直线电机1‑5安装固定,所述弹簧挡板1‑2侧面中心留有通孔用于安装弹簧挡轮1‑3,所述弹簧挡板1‑2底部留有两个通孔用于约束压缩弹簧1‑10,所述L型基座1‑7底部留有螺纹,通过螺丝安装固定线性导轨滑块组1‑8,所述导轨滑块组1‑8亦留有螺纹,通过螺丝固定弹簧载体1‑9,所述弹簧载体1‑9顶部留有通孔,与弹簧挡板1‑2底部通孔相配合,压缩弹簧1‑10可伸入上下通孔,起到固定作用。
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