[发明专利]机械手以及主从随动设备

说明书

一种机械手以及主从随动设备。该机械手包括：安装座；集成座，可转动地连接到所述安装座；第一臂，包括第一端和第二端，所述第一臂的第一端可转动地连接到所述集成座；第二臂，包括第一端和第二端，所述第二臂的第一端可转动地连接到所述第一臂的第二端；以及手柄组件，可转动地连接到所述第二臂的第二端。所述机械手还包括针对所述第一臂设置的第一配重组件、针对所述第二臂设置的第二配重组件以及针对所述手柄组件设置的第三配重组件。

技术领域

本发明至少一实施例涉及一种机械手以及主从随动设备。

背景技术

主从随动设备允许用户操作主控装置来控制受控装置。主控装置与受控装置可以位于同一空间内，实现主控装置对受控装置的本地控制。主控装置与受控装置可以位于不同空间，实现主控装置对受控装置的远程控制。目前，主从随动设备已广泛应用于医疗领域，增加了医疗操作的可靠性和安全性，并减小了医生的疲劳强度。美国IntuitiveSurgical公司推出的davinci xi机器人系统和英国CMR surgical公司推出的Versius机器人系统是医疗领域常见的主从随动设备，其均能实现主控装置上的机械手控制受控装置上的医疗器械的功能。

重力补偿装置能减少机械装置的电驱动功率，减少被动拖动阻力。目前国际上已经推出重力补偿机器人，如美国sensable technologies公司推出的phantom，法国haption公司推出的virtuose机器人，均实现部分位置的重力平衡，没有实现完全的重力平衡。如果机器人没有完全重力平衡，就不满足力雅可比计算前提条件，最终会影响力感精度。

希望针对主从随动设备中的主控装置的机械手也设置重力补偿装置，减小操控机械手的阻力。

发明内容

根据本发明的实施例， 提供一种一种机械手。该机械手包括：安装座；集成座，可转动地连接到所述安装座；第一臂，包括第一端和第二端，所述第一臂的第一端可转动地连接到所述集成座；第二臂，包括第一端和第二端，所述第二臂的第一端可转动地连接到所述第一臂的第二端；以及手柄组件，可转动地连接到所述第二臂的第二端，其中，所述机械手还包括针对所述第一臂设置的第一配重组件、针对所述第二臂设置的第二配重组件以及针对所述手柄组件设置的第三配重组件。

例如，所述第一配重组件包括第一预形变弹性件；所述第一配重组件构造为：所述第一预形变弹性件的弹性势能随着所述第一臂的转动而变化，以补偿由于所述第一臂的转动而导致的所述机械手的重力势能的变化。

例如，在由于所述第一臂的转动导致所述机械手的重力势能增加的情形下，所述第一预形变弹性件的弹性势能减小；或者在由于所述第一臂的转动导致所述机械手的重力势能减小的情形下，所述第一预形变弹性件的弹性势能增加。

例如，所述第一配重组件构造为：所述第一预形变弹性件的弹性势能的变化量等于由于所述第一臂的转动而导致的所述机械手的重力势能的变化量。

例如，所述第一配重组件包括第一平衡臂、第一传动带、第一固定轮、第一支撑轮、第一平衡轮、以及所述第一预形变弹性件；所述第一平衡臂与所述第一臂连接以使得所述第一平衡臂随着所述第一臂的转动而同步转动；

所述第一固定轮设置于所述第一平衡臂上；所述第一传动带的第一端与所述第一固定轮连接，所述第一传动带经过所述第一支撑轮并且所述第一支撑轮支撑所述第一传动带，所述第一传动带的第二端与所述第一平衡轮连接；所述第一平衡轮与所述第一预形变弹性件连接；所述第一臂和所述第一配重组件构造为：所述第一臂转动带动所述第一平衡臂转动，所述第一平衡臂转动导致所述第一固定轮带动所述第一传动带发生位移，所述第一传动带位移带动所述第一平衡轮转动，所述第一平衡轮转动带动所述第一预形变弹性件的弹性形变发生变化。

例如，所述第一平衡臂绕第一转动轴转动，所述第一固定轮和所述第一支撑轮分别与所述第一转动轴间隔开。