一种基于绳体拉力传动的机械手制造技术

本实用新型专利技术涉及手术机器人技术领域，尤其是一种基于绳体拉力传动的机械手，包括基座、可转动地安装在基座上的腰关节组件、与腰关节组件铰接的大臂、与大臂铰接的中臂、与中臂铰接的小臂和安装在小臂外端部的抓取机构。本实用新型专利技术基于绳体拉力传动的机械手的基座内设有驱动腰关节组件旋转的驱动装置，驱动装置前置至基座内，该种布局结构可极大减小机械手各部件的质量，进而减小机械手的转动惯量，有利于提高机构的刚度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于绳体拉力传动的机械手，属于手术机器人

技术介绍
医疗护理机器人是专门为残疾人、重病人以及手脚不方便的老年人设计的。在医疗护理机器人的研究中，欧洲和美国的起步较早。当今国际上已有日常护理机器人系统，这一系统可在残疾人处于卧床状态、身体不能自由活动的情况下，通过设置在床边的护理装置，帮助行动不便的人拾取物品，从而对人进行饮食照料。申请号为CN201410848341.4的中国专利公开了一种“一种基于钢丝绳传动的微创手术机器人用主操作手”，该主操作手前三个关节为钢丝绳传动，但是该绳传动为摩擦传动，需要较大的预紧力以提供足够的摩擦力，另外在高负载下可能会造成打滑等危险。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种基于绳体拉力传动的机械手，采用绳体拉力传动，机构更加紧凑且可避免现有技术中钢丝绳摩擦传动造成的打滑现象。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本技术的基于绳体拉力传动的机械手包括基座、可转动地安装在
基座上的腰关节组件、与腰关节组件铰接的大臂、与大臂铰接的中臂、与中臂铰接的小臂和安装在小臂外端部的抓取机构，所述基座内设有驱动腰关节组件旋转的驱动装置，所述腰关节组件包括由所述驱动装置驱动的腰关节、固定在腰关节上方的电机仓和固定在电机仓上方的绕线轴安装架，所述大臂通过第一传动关节与所述绕线轴安装架铰接，所述中臂通过第二传动关节与所述大臂铰接，所述绕线轴安装架内盘绕有第一传动绳组和第二传动绳组，所述电机仓内设有第一驱动器和第二驱动器，所述第一驱动器通过所述第一传动绳组驱动第一传动关节旋转，所述第一传动关节带动所述大臂旋转，所述第二驱动器通过所述第二传动绳组驱动所述第二传动关节旋转，所述第二传动关节带动所述中臂旋转。本技术所述腰关节借助轴承可转动地安装在所述基座上方，所述驱动装置为偏转气缸、伺服电机或步进电机。本技术所述绕线轴安装架内设有第一绕线轴、第二绕线轴和导向轮组，所述第一绕线轴通过第一联轴器与所述第一驱动器的主轴刚性连接，所述第二绕线轴通过第二联轴器与所述第二驱动器的主轴刚性连接，所述导向轮组固定在绕线轴安装架内并位于第一绕线轴和第二绕线轴之间。本技术所述第一传动关节包括固定在大臂上的大臂绕线轴和可转动地安装在大臂绕线轴上的绕线套环，所述第二传动关节包括固定在中臂上的中臂绕线轴，所述第一绕线轴上设置所述第一传动绳组，所述第一传动绳组经过所述导向轮组绕接到所述大臂绕线轴上，所述第二绕线轴上设置所述第二传动绳组，所述第二传动绳组经过所述导向轮组和绕线套环绕接到所述中臂绕线轴上。本技术所述导向轮组包括第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮和第四导向轮，所述第一传动绳组包括第一绳体和第二绳体，所述第二传动绳组包括第三绳体和第四绳体。本技术所述第一绳体的一端固定在第一绕线轴的下方，在第一绕线轴的一侧逆时针绕1～5匝，经过第四导向轮绕至大臂绕线轴，在大臂绕线轴的一侧逆时针绕1～5匝，最后将第一绳体的另一端张紧后固定在大臂绕线轴靠近第四导向轮的一端，所述第二绳体的一端固定在第一绕线轴的上方，在第一绕线轴上逆时针绕1～5匝，经过第一导向轮绕至大臂绕线轴，在大臂绕线轴的另一侧逆时针绕1～5匝，最后将第二绳体的另一端张紧后固定在绕线轴靠近第一导向轮的一端。本技术所述第三绳体的一端固定在第二绕线轴的下方，在第二绕线轴上顺时针绕1～5匝，然后经过第二导向轮绕至绕线套环上，在绕线套环的一侧顺时针绕1匝，再绕至中臂绕线轴的一侧并顺时针绕1～5匝，最后将第三绳体的另一端张紧后固定在中臂靠近所述大臂一端的上部，所述第四绳体的一端固定在第二绕线轴的上方，在第二绕线轴上顺时针绕1～5匝，然后经过第三导向轮绕至绕线套环上，在绕线套环的另一侧顺时针绕1匝，再绕至中臂绕线轴的另一侧顺时针绕1～5匝，最后将第四绳体的另一端张紧后通过固定在中臂靠近所述大臂一端的下部。本技术所述小臂的另外一端设有第二直驱关节，第二直驱关节包括固定在小臂上的抓取支撑架，所述抓取支撑架上安装第二直驱电机，所述第二直驱电机的输出轴与抓取机构的底盘固定。本技术所述小臂的另外一端设有抓取支撑架，所述抓取支撑架上安装第二直驱电机，所述第二直驱电机的输出轴与抓取机构的底盘固定。本技术所述第一驱动器和第二驱动器均为伺服电机或步进电机。本技术基于绳体拉力传动的机械手具有以下的效果：本技术基于绳体拉力传动的机械手包括基座、可转动地安装在基座上的腰关节组件、与腰关节组件铰接的大臂、与大臂铰接的中臂、与中臂铰接的小臂和安装在小臂外端部的抓取机构，其中，基座内设有驱动腰关节组件旋转的驱动装置，驱动装置前置至基座内，该种布局结构可极大减小机械手各部件的质量，进而减小机械手的转动惯量，有利于提高机构的刚度。腰关节组件包括由驱动装置驱动的腰关节、固定在腰关节上方的电机仓和固定在电机仓上方的绕线轴安装架，大臂通过第一传动关节与绕线轴安装架铰接，中臂通过第二传动关节与大臂铰接，绕线轴安装架内盘绕有第一传动绳组和第二传动绳组，电机仓内设有第一驱动器和第二驱动器，第一驱动器通过第一传动绳组驱动第一传动关节旋转，第一传动关节带动大臂旋转，第二驱动器通过第二传动绳组驱动第二传动关节旋转，第二传动关节带动中臂旋转，第一传动关节和第二传动关节采用钢丝绳传动，有效减小了机构中各部件的体积，与钢丝绳摩擦传动相比，机构更加紧凑，而且可减少钢丝绳磨损，采用钢丝绳拉力传动，通过适当张紧，可有效避免回差问题。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1是本技术的基于钢丝绳拉力传动机器人操作手的整体结构示意图；图2是本技术的基于钢丝绳拉力传动机器人操作手的基座的结构示意图；图3是本技术的基于钢丝绳拉力传动机器人操作手的绕线轴安装架内部结构示意图；图4是本技术的基于钢丝绳拉力传动机器人操作手的第一传动关节结构示意图；图5是本技术的基于钢丝绳拉力传动机器人操作手的第二传动关节结构示意图；图6是本技术的基于钢丝绳拉力传动机器人操作手的抓取机构安装结构示意图。其中：基座1，驱动装置11，轴承12；腰关节组件2，第一驱动器21，第二驱动器22，绕线轴安装架23，第一联轴器231，第一绕线轴232，第二联轴器233，第二绕线轴234，导向轮组235，第一导向轮2351，第二导向轮2352，第三导向轮2353，第四导向轮2354；大臂3；中臂4；小臂5；抓取机构6；第一传动关节7，大臂绕线轴71，绕线套环72；第二传动关节8，中臂绕线轴81；第一直驱关节91，第一直驱电机911，小臂支撑架912，小臂连接架913，第二直驱关节92，第二直驱电机921，抓取支撑架922。具体实施方式在本技术的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于绳体拉力传动的机械手，包括基座(1)、可转动地安装在基座(1)上的腰关节组件(2)、与腰关节组件(2)铰接的大臂(3)、与大臂(3)铰接的中臂(4)、与中臂(4)铰接的小臂(5)和安装在小臂(5)外端部的抓取机构(6)，其特征在于：所述基座(1)内设有驱动腰关节组件(2)旋转的驱动装置(11)，所述腰关节组件(2)包括由所述驱动装置(11)驱动的腰关节、固定在腰关节上方的电机仓和固定在电机仓上方的绕线轴安装架(23)，所述大臂(3)通过第一传动关节(7)与所述绕线轴安装架(23)铰接，所述中臂(4)通过第二传动关节(8)与所述大臂(3)铰接，所述绕线轴安装架(23)内盘绕有第一传动绳组和第二传动绳组，所述电机仓内设有第一驱动器(21)和第二驱动器(22)，所述第一驱动器(21)通过所述第一传动绳组驱动第一传动关节(7)旋转，所述第一传动关节(7)带动所述大臂(3)旋转，所述第二驱动器(22)通过所述第二传动绳组驱动所述第二传动关节(8)旋转，所述第二传动关节(8)带动所述中臂(4)旋转。

【技术特征摘要】
1.一种基于绳体拉力传动的机械手，包括基座(1)、可转动地安装在基座(1)上的腰关节组件(2)、与腰关节组件(2)铰接的大臂(3)、与大臂(3)铰接的中臂(4)、与中臂(4)铰接的小臂(5)和安装在小臂(5)外端部的抓取机构(6)，其特征在于：所述基座(1)内设有驱动腰关节组件(2)旋转的驱动装置(11)，所述腰关节组件(2)包括由所述驱动装置(11)驱动的腰关节、固定在腰关节上方的电机仓和固定在电机仓上方的绕线轴安装架(23)，所述大臂(3)通过第一传动关节(7)与所述绕线轴安装架(23)铰接，所述中臂(4)通过第二传动关节(8)与所述大臂(3)铰接，所述绕线轴安装架(23)内盘绕有第一传动绳组和第二传动绳组，所述电机仓内设有第一驱动器(21)和第二驱动器(22)，所述第一驱动器(21)通过所述第一传动绳组驱动第一传动关节(7)旋转，所述第一传动关节(7)带动所述大臂(3)旋转，所述第二驱动器(22)通过所述第二传动绳组驱动所述第二传动关节(8)旋转，所述第二传动关节(8)带动所述中臂(4)旋转。2.根据权利要求1所述的基于绳体拉力传动的机械手，其特征在于：所述腰关节借助轴承(12)可转动地安装在所述基座(1)上方，所述驱动装置(11)为偏转气缸、伺服电机或步进电机。3.根据权利要求2所述的基于绳体拉力传动的机械手，其特征在于：所述绕线轴安装架(23)内设有第一绕线轴(232)、第二绕线轴(234)和导向轮组(235)，所述第一绕线轴(232)通过第一联轴器(231)与所述第一驱动器(21)的主轴刚性连接，所述第二绕线轴(234)通过第二联轴器(233)与所述第二驱动器(22)的主轴刚性连接，所述导向轮组(235)固定在绕线轴安装架(23)内并位于第一绕线轴(232)和第二绕
\t线轴(234)之间。4.根据权利要求3所述的基于绳体拉力传动的机械手，其特征在于：所述第一传动关节(7)包括固定在大臂(3)上的大臂绕线轴(71)和可转动地安装在大臂绕线轴(71)上的绕线套环(72)，所述第二传动关节(8)包括固定在中臂(4)上的中臂绕线轴(81)，所述第一绕线轴(232)上设置所述第一传动绳组，所述第一传动绳组经过所述导向轮组(235)绕接到所述大臂绕线轴(71)上，所述第二绕线轴(234)上设置所述第二传动绳组，所述第二传动绳组经过所述导向轮组(235)和绕线套环(72)绕接到所述中臂绕线轴(81)上。5.根据权利要求4所述的基于绳体拉力传动的机械手，其特征在于：所述导向轮组(235)包括第一导向轮(2351)、第二导向轮(2352)、第三导向轮(2353)和第四导向轮(2354)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁燕，陈敏，王荣彪，唐健，蒲廷燕，都健，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：新型
国别省市：四川;51