本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及主從式遙操作結(jié)構(gòu)的機(jī)器人。

背景技術(shù)：

機(jī)器人在人們生產(chǎn)生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，多為主從式遙操作結(jié)構(gòu)，人員操作主操作手，通過(guò)遠(yuǎn)程通信和計(jì)算機(jī)控制從端機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，操作人員與操作目標(biāo)之間不再有地理上的限制，使操作人員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)或不適宜的環(huán)境。同時(shí)，這種主從式遙操作結(jié)構(gòu)通過(guò)軟件，為操作人員直接操作器械帶來(lái)抖動(dòng)，進(jìn)而降低醫(yī)生的操作失誤率，提高了精確性、穩(wěn)定性和安全性。此外，操作人員可以坐在舒適、宜人的控制臺(tái)上進(jìn)行操作，極大地降低了疲勞感。

現(xiàn)有技術(shù)中，主操作手的技術(shù)內(nèi)容主要體現(xiàn)在：實(shí)現(xiàn)姿態(tài)部分三個(gè)自由度、冗余自由度和位置的三個(gè)自由度的動(dòng)作。主操作手的功能主要體現(xiàn)在：手臂到達(dá)的位置(上下、左右、前后)、人手的姿態(tài)(俯仰、偏擺與旋轉(zhuǎn))、冗余自由度(避免姿態(tài)的奇異位形)。

但是，上述姿態(tài)部分結(jié)構(gòu)不能夠處于水平狀態(tài)，給重力平衡以及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)帶來(lái)難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題：如何使主從式遙操作結(jié)構(gòu)中主操作手的姿態(tài)部分結(jié)構(gòu)處于水平狀態(tài)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種用于多自由度主操作手中的連桿機(jī)構(gòu)，包括位置結(jié)構(gòu)、姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)；所述位置結(jié)構(gòu)包括設(shè)有第七旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)座、通過(guò)第六旋轉(zhuǎn)軸與所述轉(zhuǎn)座連接的臂部機(jī)構(gòu)、通過(guò)第五旋轉(zhuǎn)軸與所述臂部機(jī)構(gòu)連接的水平連桿；所述姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)安裝在所述水平連桿上；所述臂部機(jī)構(gòu)包括首端與所述轉(zhuǎn)座鉸接的上臂和下臂、與上臂和下臂的尾端鉸接的中部轉(zhuǎn)座，轉(zhuǎn)座、上臂、下臂、中部轉(zhuǎn)座構(gòu)成平行四邊形結(jié)構(gòu)。

按上述技術(shù)方案，轉(zhuǎn)座設(shè)有第七旋轉(zhuǎn)軸，構(gòu)成位置結(jié)構(gòu)的第一自由度；中轉(zhuǎn)座能夠沿第五旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)成位置結(jié)構(gòu)的第二自由度；上臂、下臂、轉(zhuǎn)座、中部轉(zhuǎn)座共同構(gòu)成平行四邊形結(jié)構(gòu)，上臂與下臂在沿第六旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)(構(gòu)成位置結(jié)構(gòu)的第三自由度)時(shí)，能夠使水平連桿始終保持水平狀態(tài)，進(jìn)而，安裝在所述水平連桿上的所述姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)始終保持于水平的狀態(tài)，并且能夠得到更大的運(yùn)動(dòng)空間。

上述位置結(jié)構(gòu)中，上臂的首端通過(guò)第六旋轉(zhuǎn)軸與所述轉(zhuǎn)座鉸接。

所述姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)包括與所述水平連桿通過(guò)第四旋轉(zhuǎn)軸鉸接的冗余連桿、與所述冗余連桿通過(guò)第三旋轉(zhuǎn)軸鉸接的俯仰連桿、與所述俯仰連桿通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)軸鉸接的偏擺連桿、與所述偏擺連桿通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)軸鉸接的回轉(zhuǎn)手柄。其中，第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸使所述姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)具有三個(gè)姿態(tài)自由度，第四旋轉(zhuǎn)軸使所述姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)具有一個(gè)冗余自由度。

作為姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步說(shuō)明，所述冗余連桿呈l形，第四旋轉(zhuǎn)軸的軸心線垂直于第三旋轉(zhuǎn)軸的軸心線。

作為姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步說(shuō)明，所述俯仰連桿呈l形，第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線垂直于第三旋轉(zhuǎn)軸的軸心線。

作為姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步說(shuō)明，所述偏擺連桿呈l形，第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線垂直于第一旋轉(zhuǎn)軸的軸心線。

作為姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步說(shuō)明，第一旋轉(zhuǎn)軸的軸心線、第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線、第三旋轉(zhuǎn)軸的軸心線、第四旋轉(zhuǎn)軸的軸心線相交。

作為姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步說(shuō)明，第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線與第四旋轉(zhuǎn)軸的軸心線相交或者重合。當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)軸和第四旋轉(zhuǎn)軸處于鉛垂?fàn)顟B(tài)時(shí)，第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線和第四旋轉(zhuǎn)軸的軸心線重合；當(dāng)俯仰連桿圍繞第三旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線和第四旋轉(zhuǎn)軸的軸心線相交。

作為姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)、位置結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的一種說(shuō)明，第四旋轉(zhuǎn)軸的軸心線與第五旋轉(zhuǎn)軸的軸心線平行。

本發(fā)明所述連桿機(jī)構(gòu)，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中因姿態(tài)部分結(jié)構(gòu)不能夠處于水平狀態(tài)而導(dǎo)致對(duì)重力平衡以及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)上帶來(lái)難度的技術(shù)問(wèn)題，使整個(gè)連桿機(jī)構(gòu)能夠得到更大的運(yùn)動(dòng)空間。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明所述一種用于多自由度主操作手中的連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所述姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明呈平行四邊形結(jié)構(gòu)的臂部機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明呈平行四邊形結(jié)構(gòu)的臂部機(jī)構(gòu)的爆炸圖。

圖中符號(hào)說(shuō)明：

1、轉(zhuǎn)座；2、第七旋轉(zhuǎn)軸；3、上臂；4、下臂；5、中部轉(zhuǎn)座；6、水平連桿；7、冗余連桿；8、俯仰連桿；9、偏擺連桿；10、回轉(zhuǎn)手柄；

①第一旋轉(zhuǎn)軸的軸心線；②第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線；③第三旋轉(zhuǎn)軸的軸心線；④第四旋轉(zhuǎn)軸的軸心線；⑤第五旋轉(zhuǎn)軸的軸心線；⑥第六旋轉(zhuǎn)軸的軸心線；⑦第七旋轉(zhuǎn)軸的軸心線；

a、上臂與轉(zhuǎn)座的鉸接處；b、下臂與轉(zhuǎn)座的鉸接處；c、上臂與中部轉(zhuǎn)座的鉸接處；d、下臂與中部轉(zhuǎn)座的鉸接處。

具體實(shí)施方式

如圖1，一種用于多自由度主操作手中的連桿機(jī)構(gòu)，包括姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)、位置結(jié)構(gòu)。

結(jié)合圖1、圖2，所述姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)包括與所述水平連桿6通過(guò)第四旋轉(zhuǎn)軸鉸接的冗余連桿7、與所述冗余連桿通過(guò)第三旋轉(zhuǎn)軸鉸接的俯仰連桿8、與所述俯仰連桿通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)軸鉸接的偏擺連桿9、與所述偏擺連桿通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)軸鉸接的回轉(zhuǎn)手柄10。

關(guān)于上述姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)，所述冗余連桿7呈l形，第四旋轉(zhuǎn)軸的軸心線垂直于第三旋轉(zhuǎn)軸的軸心線。

關(guān)于上述姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)，所述俯仰連桿8呈l形，第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線垂直于第三旋轉(zhuǎn)軸的軸心線。

關(guān)于上述姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)，所述偏擺連桿呈l形，第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線垂直于第一旋轉(zhuǎn)軸的軸心線。

關(guān)于上述姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)，第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線與第四旋轉(zhuǎn)軸的軸心線相交或者重合。

關(guān)于上述姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)，第一旋轉(zhuǎn)軸的軸心線、第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線、第三旋轉(zhuǎn)軸的軸心線、第四旋轉(zhuǎn)軸的軸心線相交于一點(diǎn)。

所謂姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)相當(dāng)于人的手腕，能夠作上下、前后、左右的任意姿態(tài)。冗余連桿7沿第四旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，俯仰連桿8沿第三旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，偏擺連桿9沿第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)手柄10沿第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，如此，操作人員持回轉(zhuǎn)手柄10，能夠做到三個(gè)姿態(tài)自由度和一個(gè)冗余自由度。其中第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線、第四旋轉(zhuǎn)軸的軸心線在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)有共線的狀態(tài)，即，第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線與第四旋轉(zhuǎn)軸的軸心線重合。

如圖1，所述位置結(jié)構(gòu)包括設(shè)有第七旋轉(zhuǎn)軸2的轉(zhuǎn)座1、通過(guò)第六旋轉(zhuǎn)軸與所述轉(zhuǎn)座連接的臂部機(jī)構(gòu)、通過(guò)第五旋轉(zhuǎn)軸與所述臂部機(jī)構(gòu)連接的水平連桿6；所述姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)安裝在所述水平連桿6上。

關(guān)于上述位置結(jié)構(gòu)，參考圖3、圖4，所述臂部機(jī)構(gòu)包括首端與所述轉(zhuǎn)座1鉸接的上臂3和下臂4、與上臂和下臂的尾端鉸接的中部轉(zhuǎn)座5，轉(zhuǎn)座、上臂、下臂、中部轉(zhuǎn)座構(gòu)成平行四邊形結(jié)構(gòu)。其中，上臂3的首端通過(guò)第六旋轉(zhuǎn)軸與所述轉(zhuǎn)座1鉸接。

所述位置結(jié)構(gòu)相當(dāng)于人的手臂，即，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)操作手所能達(dá)到的任意位置。本結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)座1能夠沿第七旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第七旋轉(zhuǎn)軸安裝在固定設(shè)備，如固定機(jī)架上；上臂3、下臂4、轉(zhuǎn)座1、中部轉(zhuǎn)座5共同構(gòu)成平行四邊形結(jié)構(gòu)，上臂與下臂在沿第六旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，能夠使水平連桿6始終保持水平狀態(tài)；所述水平連桿能夠沿著第五旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，如此，第五旋轉(zhuǎn)軸、第六旋轉(zhuǎn)軸、第七旋轉(zhuǎn)軸線，這三個(gè)自由度就組成了位置結(jié)構(gòu)的三個(gè)自由度，能夠做到整體結(jié)構(gòu)上下、前后、左右的任意位置運(yùn)動(dòng)。

所述位置結(jié)構(gòu)與所述姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)通過(guò)水平連桿6連接，所述姿態(tài)及冗余結(jié)構(gòu)中的第四旋轉(zhuǎn)軸的軸心線與所述位置結(jié)構(gòu)中的第五旋轉(zhuǎn)軸的軸心線平行。

以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。