[发明专利]一种新型可控阻尼关节

说明书

本发明公开了一种新型可控阻尼关节，包括关节输入板、关节输出板、磁粉离合器变阻尼部分、弹簧变阻尼部分；本发明能够通过弹簧变阻尼部分提供初始阻尼力矩，磁粉离合器变阻尼部分有靠近、定位、自锁、远离四个不同的工作状态，并且在这四个不同的工作状态下都能根据角度检测传感器检测到的关节相对转速通过控制器以及驱动器自动改变输入到磁粉离合器的电流以改变阻尼力矩。该发明能够适用在各种变阻尼场合，结构简单，安全可靠。

技术领域

本发明涉及机器人关节领域，具体是一种新型可控阻尼关节。

背景技术

目前国内大多数医院实施脊柱钻孔手术依然是医生手持骨钻进行钻孔手术，医生长时间的手术操作所带来的疲劳以及医生手部的生理颤抖增加了手术失误的可能性；因此使用脊柱钻孔辅助装置能够很大地降低手术的风险并减轻医生的负担。脊柱钻孔辅助装置中图像导航手术机器人、光学导航机器人等主动机器人在脊柱钻孔应用中取得了很好的效果。主动机器人的各个关节一般都带有高精度的电机和编码器，高精度的电机和编码器价格都是非常昂贵的，因此主动钻孔辅助机器人价格都是非常的昂贵，高达数百万，不能满足大规模推广需求。所以研发一款操作简便、精度高且成本低的脊柱手术钻孔辅助装置很有必要。其中脊柱钻孔辅助装置各个关节能够阻尼可调以及自锁是非常的必要。当医生实施钻孔定位时，直接拖动脊柱钻孔辅助装置到达指定位置，在拖动的过程中，装置离定位点较近时，如果各个关节的相对转速过大反而不利于定位；当装置离定位点较远时，如果各个关节的相对转速太小，拖动时间较长定位效率较低。

针对脊柱钻孔辅助装置定位，辅助装置各个关节能够阻尼可调以及自锁是非常的关键。

发明内容

本发明针对脊柱钻孔辅助装置定位过程中，装置离定位点较近时各个关节相对转速过大不利于定位以及装置离定位点较远时各个关节相对转速过小时定位效率低等问题，提供了一种新型可控阻尼关节，可实现脊柱钻孔辅助装置在靠近定位点时自动增加各关节阻尼以降低各关节速度，当脊柱钻孔辅助装置到定位点时，关节迅速增加阻尼使能传递的力矩大于手部拖动的力矩实现自锁，也可实现脊柱钻孔辅助装置离定位点较远时自动减小各关节阻尼以提高关节速度，使装置能够较少定位时间，提高作业效率。本发明提高了脊柱钻孔辅助装置的安全性能。

为了达到上述目的，本发明以下面技术方案实现：

一种新型可控阻尼关节，其特征在于：包括关节输入板（1）、关节输出板（13）、磁粉离合器变阻尼部分、弹簧变阻尼部分；所述磁粉离合器变阻尼部分包括磁粉离合器（9）、磁粉离合器轴（2）、角度检测传感器（11）、控制器以及磁粉离合器驱动器；所述弹簧变阻尼部分包括摩擦环（8）、压缩弹簧（5）、连接弹簧（12）、压环（4）、连接弹簧支撑板（3）、摩擦片（6）、摩擦块（7）；

所述磁粉离合器变阻尼部分包括磁粉离合器（9）、磁粉离合器轴（2）、角度检测传感器（11）、控制器以及磁粉离合器驱动器，其特征是，所述磁粉离合器轴（2）上端与所述关节输入板（1）固定连接，所述磁粉离合器轴（2）穿过所述磁粉离合器（9），并与磁粉离合器内转动部分连接，所述磁粉离合器轴（2）下端穿出所述磁粉离合器（9），并与角度检测传感器（11）内转动部分连接。