机械臂、主操作台、手术机器人制造技术

本申请提供一种机械臂、主操作台、手术机器人。机械臂包括底座连杆；转动连接于底座连杆的平行四边形机构，平行四边形机构围绕底座连杆转动的轴线与平行四边形机构中第一连杆和第二连杆之间的第一旋转轴线重合；及重力补偿机构，包括转动机构和弹性机构，转动机构耦接于第一连杆和第二连杆之中的至少一个、及底座连杆，弹性机构耦接底座连杆和转动机构，以在平行四边形机构对应的至少一个自由度产生平衡平行四边形机构的重力矩的补偿力矩。通过该实施方式，能够在不增加机械臂惯性的基础上，在被重力补偿的自由度上实现较好的重力平衡，进而具有极佳的操作体验。进而具有极佳的操作体验。进而具有极佳的操作体验。

【技术实现步骤摘要】
机械臂、主操作台、手术机器人


[0001]本申请涉及机器人
，特别是涉及一种机械臂、主操作台。

技术介绍

[0002]在工业机器人及医疗机器人等
，具有特定数量的自由度的机械臂越来越广泛的被应用于机器人。
[0003]以腹腔镜手术机器人为例，腹腔镜手术机器人包括主操作台和由主操作台控制的从操作设备。主操作台包括主手(master hand)，主手包括具有多个自由度的机械臂，医生通过操作机械臂产生控制命令进而对从操作设备进行控制。
[0004]在现有的一些产品中，主手的机械臂中部分结构可能容易构成悬臂结构，进而存在由于悬臂结构的重力影响操作手感的问题。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供一种机械臂、主操作台、手术机器人，能够在不增加机械臂惯性的基础上，在被重力补偿的自由度上实现较好的重力平衡，进而具有极佳的操作体验。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供一种机械臂，包括：底座连杆；平行四边形机构，包括依次转动连接的第一连杆、第二连杆、第三连杆及第四连杆，所述平行四边形机构转动连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械臂，其特征在于，包括：底座连杆；平行四边形机构，包括依次转动连接的第一连杆、第二连杆、第三连杆及第四连杆，所述平行四边形机构转动连接于所述底座连杆，所述平行四边形机构围绕所述底座连杆转动的轴线与所述第一连杆和所述第二连杆之间的第一旋转轴线重合，所述平行四边形机构具有所述平行四边形机构整体相对于所述底座连杆转动的自由度、及所述平行四边形机构中相邻两个连杆之间相互转动的自由度；及重力补偿机构，包括转动机构和弹性机构，所述转动机构耦接于所述第一连杆和所述第二连杆之中的至少一个、及所述底座连杆，所述弹性机构耦接所述底座连杆和所述转动机构，以在所述平行四边形机构关联的至少一个自由度产生平衡所述平行四边形机构的重力矩的补偿力矩。2.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述转动机构包括第一转动机构，所述弹性机构包括第一弹性机构，所述第一转动机构耦接于所述第一连杆和所述第二连杆之中的一个、及所述底座连杆，所述第一弹性机构耦接所述底座连杆和所述第一转动机构，以在所述平行四边形机构关联的一个自由度产生平衡所述平行四边形机构的重力矩的补偿力矩；及/或所述转动机构包括第二转动机构，所述弹性机构包括第二弹性机构，所述第二转动机构耦接于所述第一连杆和所述第二连杆之中的另一个、及所述底座连杆，所述第二弹性机构耦接所述底座连杆和所述第二转动机构，以在所述平行四边形机构关联的另一个自由度产生平衡所述平行四边形机构的重力矩的补偿力矩。3.根据权利要求2所述的机械臂，其特征在于，所述平行四边形机构包括第一自由度，所述第一自由度包括所述平行四边形机构整体围绕所述第一旋转轴线转动的自由度，所述第一转动机构耦接于所述底座连杆和所述第一连杆，所述第一弹性机构在所述第一自由度产生平衡所述平行四边形机构的重力矩的补偿力矩。4.根据权利要求3所述的机械臂，其特征在于，所述第一转动机构包括第一转动部、第二转动部、第三转动部及第四转动部，所述第一转动部固定连接于所述底座连杆，所述第二转动部与所述第一转动部同轴设置且所述第二转动部相对所述第一转动部可转动，所述第三转动部和所述第四转动部分别转动连接于所述第一连杆，所述第三转动部的旋转轴线重合所述第一旋转轴线，所述第二转动部和所述第四转动部的旋转轴线分别与所述第一旋转轴线平行；所述第一弹性机构包括第一弹性元件和第一线缆，所述第一弹性元件的第一端连接所述底座连杆，所述第一线缆的第一端固定连接所述第一转动部，所述第一线缆的第二端绕设所述第二转动部、并经过所述第三转动部导向、再绕设所述第四转动部后，连接所述第一弹性元件的第二端；或，所述第一弹性元件的第一端连接所述底座连杆，所述第一线缆的第一端固定连接所述第一转动部，所述第一线缆的第二端绕设所述第四转动部、并经过所述第三转动部导向、再绕设所述第二转动部后，连接所述第一弹性元件的第二端。5.根据权利要求4所述的机械臂，其特征在于，所述第一弹性元件的弹性系数、所述第三转动部的旋转轴线与所述第二转动部的旋转轴线之间的距离、及所述第四转动部的旋转轴线到所述第一旋转轴线之间的距离中包括至少一个第一待确定参数，所述第一待确定参
数基于第一条件和第二条件而确定，所述第一条件包括所述第一连杆的重力、所述第三连杆的重力、所述第四连杆的重力、所述第一连杆的重心到所述第一旋转轴线的距离、所述第三连杆的重心到所述第二连杆和所述第三连杆之间的第二旋转轴线的距离、及所述第四连杆和所述第一连杆之间的第四旋转轴线到所述第一旋转轴线的距离，所述第二条件包括所述第一弹性元件的弹性系数、所述第三转动部的旋转轴线与所述第二转动部的旋转轴线之间的距离、及所述第四转动部的旋转轴线到所述第一旋转轴线之间的距离中除所述第一待确定参数以外的参数。6.根据权利要求5所述的机械臂，其特征在于，所述第一弹性元件和所述第一转动机构的配置满足如下公式：k1
×
a1
×
b1≤G1
×
L1+G3
×
L3+G4
×
L4k1表示所述第一弹性元件的弹性系数，a1表示所述第四转动部的旋转轴线与所述第三转动部的旋转轴线之间的距离，b1表示所述第三转动部的旋转轴线到所述第二转动部的旋转轴线的距离，G1表示所述第一连杆的重力，G3表示所述第三连杆的重力，G4表示所述第四连杆的重力，L1表示所述第一连杆的重心到所述第一旋转轴线的距离，L3表示所述第三连杆的重心到所述第二连杆和所述第三连杆之间的第二旋转轴线的距离，L4表示所述第四连杆和所述第一连杆之间的第四旋转轴线到所述第一旋转轴线的距离。7.根据权利要求4所述的机械臂，其特征在于，第一弹性元件包括变刚度弹簧以实现弹性系数可调、所述第四转动部的旋转轴线到所述第一旋转轴线的距离、及/或所述第三转动部的旋转轴线到所述第二转动部的旋转轴线的距离可调。8.根据权利要求4～7任一项所述的机械臂，其特征在于，所述重力补偿机构包括第一导向部和第一安装部，所述第一导向部设置于所述第一连杆，所述第一安装部可移动地设置于所述第一导向部，所述第四转动部可转动地装设于所述第一安装部；及/或所述重力补偿机构包括第二导向部和第二安装部，所述第二导向部设置于所述底座连杆，所述第一转动部固定装设于所述第二安装部，所述第二转动部可转动地装设于所述第二安装部。9.根据权利要求8所述的机械臂，其特征在于，所述重力补偿机构还包括第一驱动机构，所述第一驱动机构耦接所述第一导向部或所述第一安装部，以驱动所述第一安装部在所述第一导向部移动而带动所述第四转动部相对于所述第一连杆移动；及/或所述重力补偿机构还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构耦接所述第二导向部或所述第二安装部，以驱动所述第二安装部在所述第二导向部移动而带动所述第一转动部和所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘放，
申请(专利权)人：深圳市精锋医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：