一种可实现空间定位的多自由度机械臂制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可实现空间定位的多自由度机械臂，包括机械臂本体、编码器和数据采集卡，机械臂本体包括多个转动连接的关节臂，各关节臂连接有旋转关节，编码器连接旋转关节，编码器通过数据总线连接数据采集卡。编码器能够对关节臂旋转角度实时精准测量，记录关节转动量，同时通过数据总线被数据采集卡采集传输到计算机软件，通过计算机软件可以规划机械臂运动路径，本机械臂能够按照医生规划的路径实现高精度定位，具有较大的工作空间和一定的负载能力。操作简便、成本较低，定位精度可达到1mm以内，轻松实现精准定位，手术创伤小、提高手术质量。

A multi degree of freedom manipulator with space positioning

【技术实现步骤摘要】
一种可实现空间定位的多自由度机械臂
本技术涉及机器人
，具体涉及一种可实现空间定位的多自由度机械臂。
技术介绍
目前机械臂广泛应用在工业领域，高精度机械臂正逐渐被医疗行业认可、推广。国外机械臂存在价格昂贵、二次开发困难、维修困难等问题，国内机械臂受限伺服电机和减速器主要零部件，所以精度不高。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可实现空间定位的多自由度机械臂，用以解决现有机械臂价格高、精度低的问题。为实现上述目的，具体地，该可实现空间定位的多自由度机械臂包括机械臂本体、编码器和数据采集卡，机械臂本体包括多个转动连接的关节臂，各关节臂连接有旋转关节，编码器连接旋转关节，编码器通过数据总线连接数据采集卡。所述的关节臂包括依次连接的第一关节臂、第二关节臂、第三关节臂、第四关节臂和第五关节臂，第一关节臂的前端固定有针架。在所述的旋转关节处设有旋转限位块。相邻两个所述的关节臂之间连接有电磁离合器。所述的电磁离合器包括转动臂、固定臂、旋转轴和离合器本体，相邻的两个关节臂分别连接转动臂与固定臂，转动臂与旋转轴固定连接，固定臂与旋转轴转动连接，离合器本体连接在固定臂与旋转轴之间。所述的离合器本体包括离合器外壳、电磁线圈、衔铁、摩擦片、定片和锁紧弹簧，离合器外壳与固定臂固定连接，电磁线圈固定在离合器外壳上，摩擦片与旋转轴同步旋转地固定在旋转轴上，定片轴向滑动地的连接离合器外壳，衔铁固定在定片的一侧，锁紧弹簧设置在衔铁与电磁线圈之间。所述的旋转轴上固定连接有一个限位套，摩擦片轴向滑动地套在限位套的外侧，限位套的外周与摩擦片内圈为相配合的多边形。所述的离合器外壳上设有多个轴向设置的导轨，定片轴向滑动地连接导轨。本技术具有如下优点：编码器能够对关节臂旋转角度实时精准测量，记录关节转动量，同时通过数据总线被数据采集卡采集传输到计算机软件，通过计算机软件可以规划机械臂运动路径，本机械臂能够按照医生规划的路径实现高精度定位，具有较大的工作空间和一定的负载能力。操作简便、成本较低，定位精度可达到1mm以内，轻松实现精准定位，手术创伤小、提高手术质量。附图说明图1为本技术实施例1的结构示意图。图2为本技术离合器本体的结构示意图。具体实施方式以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。实施例1参见图1，该可实现空间定位的多自由度机械臂包括机械臂本体、编码器、数据采集卡7和电磁离合器，机械臂本体包括多个转动连接的关节臂，各关节臂连接有旋转关节，编码器连接旋转关节，编码器通过数据总线14连接数据采集卡7。编码器能够对关节臂旋转角度实时精准测量，记录关节转动量，同时通过数据总线14被数据采集卡7采集传输到计算机软件，通过计算机软件可以规划机械臂运动路径，本机械臂能够按照医生规划的路径实现高精度定位，具有较大的工作空间和一定的负载能力。操作简便、成本较低，定位精度可达到1mm以内。相邻两个关节臂之间连接有电磁离合器，通过电磁离合器可以实现关节臂在医生规划路径上的位姿锁紧，提高手术精度。关节臂包括依次连接的第一关节臂8、第二关节臂9、第三关节臂10、第四关节臂11和第五关节臂12，第一关节臂8的前端固定有针架1，旋转关节对应设有第一旋转关节、第二旋转关节、第三旋转关节、第四旋转关节和第五旋转关节，编码器与关节臂对应的设有第一编码器2、第二编码器5、第三编码器3、第四编码器4和第五编码器6。在各旋转关节处设有旋转限位块13，保证术前各关节臂的初始位置，即零位。第一旋转关节和第四旋转关节的最大旋转自由度可达到270°，第二旋转关节、第三旋转关节和第五旋转关节最大旋转自由度可达到180°。参见图2，电磁离合器包括转动臂15、固定臂16、旋转轴17和离合器本体20，相邻的两个关节臂分别连接转动臂15与固定臂16，两个固定臂16对称设置在转动臂15的两侧，转动臂15与旋转轴17固定连接，固定臂16与旋转轴17转动连接，离合器本体20连接在固定臂16与旋转轴17之间。具体的，离合器本体20包括离合器外壳21、电磁线圈18、衔铁25、摩擦片23、定片24和锁紧弹簧19，离合器外壳21与固定臂16固定连接，电磁线圈18固定在离合器外壳21上，摩擦片23与旋转轴17同步旋转地固定在旋转轴17上，定片24轴向滑动地的连接离合器外壳21，衔铁25固定在定片24的一侧，锁紧弹簧19设置在衔铁25与电磁线圈18之间。旋转轴17上通过圆锥销固定连接有一个限位套22，摩擦片23轴向滑动地套在限位套22的外侧，限位套22的外周与摩擦片23内圈为相配合的多边形。离合器外壳21上设有多个轴向设置的导轨，定片24轴向滑动地连接导轨。旋转轴17通过轴承转动连接固定臂16，固定臂16的外侧设有轴向固定轴承的端盖。摩擦片23与定片24有交替设置的多个，离合器外壳21的内侧还螺纹连接有一个调节挡圈，调节挡圈调节摩擦片23与定片24的间隙。手术前机械臂改变位姿反复标记空间一固定点，可以验证机械臂精度，方便、快捷，极大的缩短了手术时间和提高手术安全性。电磁离合器断电情况下，也就是电磁线圈18断电，锁紧弹簧19预压力压紧衔铁25使摩擦片23和定片24贴合，实现锁定转动臂15的功能，相应的关节臂被锁定；电磁离合器通电情况下，也就是电磁线圈18得电，电磁线圈18磁力克服锁紧弹簧19的弹力吸合衔铁25，使摩擦片23和定片24松开，此时转动臂15可以带动相应的关节臂旋转。实施例2本实施例中电磁离合器的摩擦片23还可以直接固定在旋转轴17上。实施例3本实施例中的关节臂可以有六个以上，在最外端的关节臂上固定针架1。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本技术作了详尽的描述，但在本技术基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本技术要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可实现空间定位的多自由度机械臂，其特征在于：所述的多自由度机械臂包括机械臂本体、编码器和数据采集卡，机械臂本体包括多个转动连接的关节臂，各关节臂连接有旋转关节，编码器连接旋转关节，编码器通过数据总线连接数据采集卡；相邻两个所述的关节臂之间连接有电磁离合器；所述的电磁离合器包括转动臂、固定臂、旋转轴和离合器本体，相邻的两个关节臂分别连接转动臂与固定臂，转动臂与旋转轴固定连接，固定臂与旋转轴转动连接，离合器本体连接在固定臂与旋转轴之间；所述的离合器本体包括离合器外壳、电磁线圈、衔铁、摩擦片、定片和锁紧弹簧，离合器外壳与固定臂固定连接，电磁线圈固定在离合器外壳上，摩擦片与旋转轴同步旋转地固定在旋转轴上，定片轴向滑动地的连接离合器外壳，衔铁固定在定片的一侧，锁紧弹簧设置在衔铁与电磁线圈之间。

【技术特征摘要】
1.一种可实现空间定位的多自由度机械臂，其特征在于：所述的多自由度机械臂包括机械臂本体、编码器和数据采集卡，机械臂本体包括多个转动连接的关节臂，各关节臂连接有旋转关节，编码器连接旋转关节，编码器通过数据总线连接数据采集卡；相邻两个所述的关节臂之间连接有电磁离合器；所述的电磁离合器包括转动臂、固定臂、旋转轴和离合器本体，相邻的两个关节臂分别连接转动臂与固定臂，转动臂与旋转轴固定连接，固定臂与旋转轴转动连接，离合器本体连接在固定臂与旋转轴之间；所述的离合器本体包括离合器外壳、电磁线圈、衔铁、摩擦片、定片和锁紧弹簧，离合器外壳与固定臂固定连接，电磁线圈固定在离合器外壳上，摩擦片与旋转轴同步旋转地固定在旋转轴上，定片轴向滑动地的连接离合器外壳，衔铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：王荣军，田伟超，张晶，赵静静，关伟，
申请(专利权)人：华志微创医疗科技北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11