[发明专利]一种基于绳体拉力传动的机械手

说明书

本发明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。本发明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。

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。