1.本技术涉及手术机器人技术领域，特别涉及一种水平旋转装置及手术机器人。
背景技术：
2.微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。然而，微创手术中微创器械由于受到切口大小的限制，手术操作难度大为增加，这成为制约微创手术技术发展的关键因素。随着机器人技术的发展，微创手术机器人技术应用而生。
3.常见的微创手术机器人由医生控制台、患者侧手推车和显示设备组成，外科医生在医生控制台操作输入装置，并将输入传给与远程操作的外科器械连接的患者侧手推车。患者侧手推车(从手)一般包括基座、立柱、横向大臂与横向大臂相连的主臂和位于主臂末端的多个器械运动平台。医生在术前实现位置对准，可以轻松对手术机器人进行手动调节，每个自由度可以单独调整位置，调整过程中低阻力调整且可以实现调整功能。
4.一般采用旋转电机配备谐波减速器对整个旋转模块提供动力，进行水平旋转运动，旋转式刹车搭配在电机后面，对旋转轴进行制动，这时候对整个旋转部件进行手动调节的时候，整体受到阻力较大，影响调整效果，整个手术机器人是悬臂安装，导致前端搭载的重量较大，滑动阻力增大。
技术实现要素：
5.本技术实施例的目的在于提供一种水平旋转装置，本技术的水平旋转装置的结构紧凑、简单，阻力低，运动可靠，能够实现水平旋转运动的平稳性。
6.第一方面，本技术提供一种水平旋转装置，包括：固定件和相对所述固定件同轴旋转的旋转轴，所述旋转轴和所述固定件从上至下依次通过交叉滚子轴承、驱动电机以及刹车组件连接。
7.于一实施例中，所述固定件、所述交叉滚子轴承和所述旋转轴同轴设置，所述交叉滚子轴承设于所述固定件和所述旋转轴之间，所述水平旋转装置还包括：安装板，所述安装板与所述交叉滚子轴承的滚子一、所述旋转轴固定连接，所述交叉滚子轴承的滚子二与所述固定件固定连接。
8.于一实施例中，所述驱动电机与所述交叉滚子轴承、所述旋转轴、所述刹车组件同轴设置，所述驱动电机夹设于电机座与所述旋转轴之间的区域内，所述电机座与所述固定件固定连接，所述刹车组件抵接所述驱动电机底部。
9.于一实施例中，所述刹车组件包括：刹车座、刹车件以及刹车板；所述刹车座与所述电机座固定连接，所述刹车件固定于所述刹车座上，所述刹车板设于所述刹车件的底部，所述刹车板与转接轴固定连接，所述旋转轴转动带动所述刹车板转动，在断电后，所述刹车板与所述刹车件吸附以实现对所述旋转轴的制动。
10.于一实施例中，所述刹车座与所述刹车件螺孔连接，所述刹车座上设有对所述刹
车件的轴向运动和径向运动进行限制的槽体，在所述槽体位置处向外凸形成凸件，所述凸件用于限制所述刹车件的径向运动。
11.于一实施例中，所述转接轴设于所述刹车组件的底部，且与所述刹车组件、所述旋转轴同轴设置，在所述转接轴所在的径向方向上还设有转接轴承座，在所述转接轴上的限位凸台与所述转接轴承座之间夹设有深沟球轴承，所述限位凸台用于限制所述深沟球轴承在轴向方向上的移动。
12.于一实施例中，在所述转接轴的一端上设有限位轴，所述转接轴承座上设有限位槽，所述限位轴的另一端设于所述限位槽内。
13.于一实施例中，所述转接轴底部抵接有第一磁环座，所述第一磁环座上固定有第一磁环，所述旋转轴带动所述转接轴，所述转接轴带动所述第一磁环座旋转，进而带动所述第一磁环旋转；所述转接轴承座连接第一编码器座，在所述第一编码器座上设有绝对编码器，所述绝对编码器用于检测所述第一磁环的旋转位置及角度。
14.于一实施例中，所述第一磁环座连接第二磁环座，所述第二磁环座上固定有第二磁环，所述旋转轴带动所述转接轴，所述转接轴带动所述第一磁环座以及所述第二磁环座旋转，进而带动所述第二磁环旋转；所述转接轴承座还连接第二编码器座，在所述第二编码器座上设有增量编码器，所述增量编码器用于检测所述第二磁环的旋转位置。
15.第二方面，本技术提供一种手术机器人，包括如本技术第一方面任一项实施例所述的水平旋转装置、基座、升降装置、横臂以及手术执行装置；所述升降装置设于所述基座上，所述升降装置的顶部与所述固定件连接，所述水平旋转装置与所述横臂连接，所述水平旋转装置带动所述横臂在一定角度内旋转。
16.本技术的技术方案，本技术的水平旋转装置的结构紧凑、简单，阻力低，运动可靠，能够实现水平旋转运动的平稳性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1为本技术一实施例提供的水平旋转装置的整体结构示意图；
19.图2为本技术一实施例提供的水平旋转装置的部分结构示意图；
20.图3为本技术一实施例提供的水平旋转装置的正视图；
21.图4为本技术一实施例提供的水平旋转装置的部分结构正视图；
22.图5为图3中a-a向剖视图；
23.图6为图5中a处放大示意图；
24.图7为图5中b处放大示意图；
25.图8为水平旋转装置的俯视图。
26.附图标记：
27.1-水平旋转装置；100-固定件；200-旋转轴；300-交叉滚子轴承；310-滚子一；320-滚子二；400-驱动电机；410-定子线圈；420-动子磁板；430-电机座；500-刹车组件；510-刹
车座；511-第一定位孔；512-凸件；513-槽体；520-刹车件；521-第二定位孔；522-连接件；530-刹车板；600-安装板；700-转接轴；710-转接轴承座；711-限位槽；720-限位凸台；800-深沟球轴承；900-限位轴；1000-第一磁环座；1100-第一磁环；1200-第一编码器座；1210-绝对编码器；1300-第二磁环座；1310-第二磁环；1400-第二编码器座；1410-增量编码器。
具体实施方式
28.术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
30.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
31.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。
32.下面将结合附图对本技术的技术方案进行描述。
33.请参照图1-图5，本技术提供一种水平旋转装置1，包括：固定件100和相对固定件100同轴旋转的旋转轴200，旋转轴200和固定件100从上至下依次通过交叉滚子轴承300、驱动电机400以及刹车组件500连接。
34.固定件100是固定不动件，起到对水平旋转装置1内的所有部件的保护作用。驱动电机400包括设于固定件100内的定子线圈410、动子磁板420以及用于支撑驱动电机400的电机座430，旋转轴200与动子磁板420固定连接，定子线圈410安装在电机座430上，定子线圈410通电后产生磁场，以驱动动子磁板420及旋转轴200转动。
35.进一步的，固定件100、旋转轴200、交叉滚子轴承300同轴设置，交叉滚子轴承300设于固定件100和旋转轴200之间，水平旋转装置1还包括：安装板600，安装板600与交叉滚子轴承300的滚子一310、旋转轴200固定连接，交叉滚子轴承300的滚子二320与固定件100固定连接。
36.当驱动电机400驱动旋转轴200转动时，交叉滚子轴承300用于承受旋转轴200施加的轴向及径向的冲击力，从而保证旋转轴200能够高速平稳地运行。
37.进一步的，驱动电机400与交叉滚子轴承300、旋转轴200、刹车组件500同轴设置，驱动电机400夹设于电机座430与旋转轴200之间的区域内，电机座430与固定件100固定连接。
38.进一步的，刹车组件500抵接驱动电机400底部。刹车组件500包括：刹车座510、刹车件520以及刹车板530；刹车座510与电机座430固定连接，刹车件520固定于刹车座510上，刹车板530设于刹车件520的底部，刹车板530与转接轴700固定连接，旋转轴200转动带动刹
车板530转动，在断电后，刹车板530与刹车件520吸附以实现对旋转轴200的制动。
39.本实施例中，在通电后，刹车件520无磁性，驱动电机400驱动旋转轴200转动，刹车板530跟随旋转轴200一起转动，此时刹车件520与刹车板530相互分离；当断电后，刹车件520产生磁性而与刹车板530相吸附，以达到制动旋转轴200转动的目的。
40.进一步的，刹车座510和刹车件520螺孔连接。可选的，在刹车座510上设有第一定位孔511，刹车件520上对应位置处设有第二定位孔521，通过连接件522分别穿过第一定位孔511、第二定位孔521，将刹车件520固定在刹车座510上。连接件可以为螺栓、轴承等。
41.进一步的，请参照图6，在刹车座510上设有对刹车件520的轴向运动和径向运动进行限制的槽体513，在槽体513位置处向外凸出形成凸件512，凸件512用于限制刹车件520的径向运动。
42.进一步的，请参照图7，转接轴700设于刹车组件500的底部，且与刹车组件500、旋转轴200同轴设置，在转接轴700所在的径向方向上还设有转接轴承座710，在转接轴700上的限位凸台720与转接轴承座710之间夹设有深沟球轴承800，限位凸台720用于限制深沟球轴承800在轴向方向上的移动。
43.本实施例中，深沟球轴承800用于承受旋转轴200施加的轴向的冲击力，与交叉滚子轴承300相配合，能够承受旋转过程中的轴向及径向的冲击力，进一步保证旋转轴200的高速平稳运行。转接轴700的限位凸台720可进一步防止深沟球轴承800在旋转轴200转动时沿轴向方向上向上位移。
44.进一步的，请参照图8，在转接轴700的一端上设有限位轴900，转接轴承座710上设有限位槽711，限位轴900的另一端设于限位槽711内。
45.本实施例中，限位槽711为一弧形槽，转接轴承座710随转接轴700一起与旋转轴200旋转，当断电后，刹车板530与刹车件520相吸附，制动旋转轴200转动，在旋转轴200制动停止转动后，会在惯性作用下进行转动，限位槽711能够对限位轴900起到
±
15
°
的转动限位，以使旋转轴200最终停止转动。
46.进一步的，转接轴700底部抵接有第一磁环座1000，第一磁环座1000上固定有第一磁环1100，旋转轴200带动转接轴700，转接轴700带动第一磁环座1000旋转，进而带动第一磁环1100旋转；转接轴承座710连接第一编码器座1200，在第一编码器座1200上设有绝对编码器1210，绝对编码器1210用于检测第一磁环1100的旋转位置及角度，从而获取旋转轴200的旋转位置及旋转角度。需要说明的是，第一编码器座1200的位置是固定不动的，因此，绝对编码器1210的位置固定不动。
47.进一步的，第一磁环座1000连接第二磁环座1300，第二磁环座1300上固定有第二磁环1310，旋转轴200带动转接轴700，转接轴700带动第一磁环座1000以及第二磁环座1300旋转，进而带动第二磁环1310旋转；转接轴承座710还连接第二编码器座1400，在第二编码器座1400上设有增量编码器1410，增量编码器1410用于检测第二磁环1310的旋转位置，从而获取旋转轴200的旋转位置。需要说明的是，第二编码器座1400的位置是固定不动的，因此，增量编码器1410的位置固定不动。
48.上述的第一编码器座1200和第二编码器座1400之间互不干涉。
49.本技术的水平旋转装置1的安装及工作原理如下：安装板600一端与旋转轴200连接固定好后，将交叉滚子轴承300与旋转轴200同轴设置，且交叉滚子轴承300的滚子一310
与安装板600和连接固定，交叉滚子轴承300的滚子二320与固定件100进行固定连接，同时，安装板600与旋转轴200配合固定连接好后，将驱动电机400的电机座430与固定件100固定连接，驱动电机400安装到电机座430上，并夹设在电机座430和旋转轴200之间，使驱动电机400的定子线圈410固定在旋转轴200上，在驱动电机400底部，与旋转轴200同轴设置刹车组件500。
50.具体的，将刹车组件500中的刹车座510与电机座430底部固定连接，将刹车件520螺孔连接在刹车座510上，在刹车件520的底部设置刹车板530，刹车板530与旋转轴200凝结固定。在通电后，刹车件520无磁性，驱动电机400驱动旋转轴200转动，旋转轴200带动刹车板530转动，此时刹车件520与刹车板530相互分离；当断电后，刹车件520产生磁性，与刹车板530相吸附，以制动旋转轴200转动。
51.在刹车板530底部的旋转轴200上同轴固定设置转接轴700，在转接轴700所在的径向方向上安装转接轴承座710，在转接轴承座710和转接轴700之间安装深沟球轴承800，用于与交叉滚子轴承300相配合，承受旋转过程中的轴向及径向的冲击力，进一步保证旋转轴200的高速平稳运行。
52.在转接轴700底部的旋转轴200上同轴固定连接第一磁环座1000，在第一磁环座1000固定连接第一磁环1100，在转接轴承座710上安装第一编码器座1200，并在第一编码器座1200上安装绝对编码器1210。在旋转轴200转动带动转接轴700转动，同时带动第一磁环座1000以及第一磁环1100的旋转，绝对编码器1210检测第一磁环1100的旋转位置及旋转角度，从而获取旋转轴200的旋转位置及旋转角度。
53.在第一磁环座1000底部固定连接第二磁环座1300，在第二磁环座1300上固定连接第二磁环1310，在转接轴承座710上固定连接第二编码器座1400，并在第二编码器座1400上安装增量编码器1410，在旋转轴200转动带动转接轴700转动，同时带动第二磁环座1300以及第二磁环1310的旋转，增量编码器1410检测第二磁环1310的旋转位置，从而获取旋转轴200的旋转位置。
54.综上，本技术的水平旋转装置1的结构紧凑、简单，阻力低，运动可靠，能够实现水平旋转运动的平稳性。
55.本技术还提供一种手术机器人，包括水平旋转装置1、基座、升降装置、横臂以及手术执行装置；升降装置设于基座上，升降装置的顶部与固定件100连接，水平旋转装置1与横臂连接，进一步的，水平旋转装置1上的安装板600与横臂连接，水平旋转装置1带动横臂在一定角度内旋转。
56.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例中的特征可以相互结合。
57.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。