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一種具有高負載能力的醫療機器人手臂機構.pdf

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一種 具有 負載 能力 醫療 機器人 手臂 機構
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摘要
申請專利號:

CN201710997824.4

申請日:

20171024

公開號:

CN107684458A

公開日:

20180213

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A61B34/30 主分類號: A61B34/30
申請人: 廣西南寧栩兮科技有限公司
發明人: 不公告發明人
地址: 530022 廣西壯族自治區南寧市青秀區民族大道131號航洋國際城3號樓2213、2215號
優先權: CN201710997824A
專利代理機構: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 代理人: 許伯嚴
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201710997824.4

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

具有高負載能力的醫療機器人手臂機構,桿一一端連接在機架上另一端與桿二一端連接,桿二另一端與桿三一端連接,桿三另一端與桿四一端連接,桿四另一端連接在機架上,桿五一端連接在機架上另一端與桿六一端連接,桿六另一端與桿七一端連接,桿七另一端連接在機架上,桿八一端連接在機架上另一端連接在第一滑套上,第一滑套套裝在桿六上,桿九一端連接在機架上另一端與桿十的一端連接,桿十的另一端與桿十一一端連接,桿十一另一端連接在第二滑套上,第二滑套套裝在動臂上,動臂一端連接在桿五上,動臂另一端與斗桿一端連接,斗桿另一端固定連接在主動軸承的內圈上,主動軸承的內圈內側固定有球體,球體嵌裝在圓柱螺旋線凹槽中。

權利要求書

1.具有高負載能力的醫療機器人手臂機構,其特征在于,包括桿一、桿二、桿三、桿四、桿五、桿六、桿七、桿八、桿九、桿十、桿十一、第一滑套、第二滑套、第一圓柱銷、第二圓柱銷、第三圓柱銷、第四圓柱銷、第一推拉桿、第一限位套管、環軌板、從動軸承、第二傳動桿、轉軸、第二傳動桿、第一夾持臂、第二夾持臂、第一傳動桿、斗桿、第二限位套管、第二推拉桿、動臂、第一滑塊、主動軸承的內圈、主動軸承的滾珠、主動軸承的外圈、球體、圓柱螺旋線凹槽、彈簧、第二滑塊和推動環;桿一一端通過轉動副一連接在機架上,桿一另一端通過軸向移動副與桿二一端連接形成伸縮桿,桿二另一端通過轉動副二與桿三一端連接,桿三另一端通過轉動副三與桿四一端連接,桿四另一端通過轉動副四連接在機架上,桿五一端通過轉動副五連接在機架上,桿五另一端通過轉動副六與桿六一端連接,桿六另一端通過轉動副七與桿七一端連接,桿七另一端通過轉動副八連接在機架上,桿七上設有軸向滑槽,第三圓柱銷一端固定在第一推拉桿一端上,第三圓柱銷另一端嵌裝在桿七的軸向滑槽中,第一推拉桿另一端固定在環軌板上,第一限位套管套裝在第一推拉桿上,同時第一限位套管固定在動臂上,桿八一端通過轉動副九連接在機架上,桿八另一端通過轉動副十連接在第一滑套上,第一滑套套裝在桿六上,桿九一端通過轉動副十一連接在機架上,桿九另一端通過軸向移動副與桿十的一端連接,桿十的另一端通過轉動副十二與桿十一一端連接,桿十一另一端通過轉動副十三連接在第二滑套上,第二滑套套裝在動臂上,第二推拉桿一端通過轉動副十四連接在第二滑套上,第二推拉桿另一端固定連接在推動環上,第二限位套管套裝在第二推拉桿上,第二限位套管固定在動臂上,轉軸外壁面上設有圓柱螺旋線凹槽,轉軸一端與從動軸承內圈固定安裝,從動軸承外圈固定在動臂上,轉軸另一端、第一夾臂根部以及第二夾臂根部通過復合轉動副二十一連接在一起;動臂一端通過轉動副二十連接在桿五上,動臂另一端通過軸向移動副與斗桿一端連接形成伸縮桿,斗桿另一端固定連接在主動軸承的內圈上,主動軸承的內圈內側固定有球體,球體嵌裝在圓柱螺旋線凹槽中;推動環套裝在主動軸承外圈上,主動軸承外圈上設有軸向滑槽,第二滑塊嵌裝在主動軸承外圈的軸向滑槽中,第二滑塊一側為推動環,第二滑塊另一側為彈簧,彈簧一端固定在第二滑塊上,彈簧另一側固定在主動軸承外圈上,第一傳動桿一端通過轉動副二十四連接在第二滑塊上,第一傳動桿另一端通過轉動副二十五連接在第二夾臂上,第二傳動桿一端連接在第一滑塊上,第一滑塊嵌裝在環軌板的軌槽中;第二傳動桿另一端通過轉動副二十二連接在第一夾臂上;桿八上設有軸向滑槽,第一圓柱銷一端固定在桿十上,第一圓柱銷另一端嵌裝在桿八的軸向滑槽中,動臂上設有軸向滑槽,第二圓柱銷一端固定在桿二上,第二圓柱銷另一端嵌裝在動臂上的軸向滑槽中,桿四上設有軸向滑槽,第四圓柱銷一端固定在斗桿上,第四圓柱銷另一端嵌裝在桿四的軸向滑槽中。2.如權利要求1所述的具有高負載能力的醫療機器人手臂機構,其特征在于,還包括內限位環和外限位環,內限位環固定在從動軸承外圈上,外限位環固定在動臂上,內限位環和外限位環之間的環形空隙為環形限位軌道,第二傳動桿穿過環形限位軌道。3.如權利要求1所述的具有高負載能力的醫療機器人手臂機構,其特征在于,動臂、斗桿和轉軸的軸線平行或共線。4.如權利要求1所述的具有高負載能力的醫療機器人手臂機構,其特征在于,環軌板的軌槽截面為T字形,軌槽內腔寬度大于軌槽出口寬度,第一滑塊安裝在軌槽內腔中。5.如權利要求1所述的具有高負載能力的醫療機器人手臂機構,其特征在于,轉動副九由伺服電機一驅動,和/或轉動副十一由伺服電機二驅動,和/或轉動副五由伺服電機三驅動,和/或轉動副一由伺服電機四驅動。6.如權利要求1所述的具有高負載能力的醫療機器人手臂機構,其特征在于,第一圓柱銷、第二圓柱銷、第三圓柱銷和第四圓柱銷的柱面與槽壁形成高副。7.如權利要求1所述的具有高負載能力的醫療機器人手臂機構,其特征在于,第一圓柱銷與桿十垂直、第二圓柱銷與桿二垂直、第三圓柱銷與第一推拉桿垂直、第四圓柱銷與斗桿垂直。8.如權利要求1所述的具有高負載能力的醫療機器人手臂機構,其特征在于,機架通過轉動副安裝在小車上。

說明書

技術領域

本發明涉及機械領域,具體是一種具有高負載能力的醫療機器人手臂機構。

背景技術

在現在的手術室,一般會有兩到三名外科醫生,一名麻醉師和幾名護士,即使是最簡單的手術也需要這么多人。大多數外科手術需要將近十來個人在手術室。手術機器人全部都是自動化的,這會最大限度地減少操作人員。展望一下未來,外科手術可能只需要一名外科醫生、一名麻醉師以及一到兩名護士。在這個寬敞的手術室中,醫生坐在手術室內或手術室外的計算機控制臺前,使用手術機器人來完成以前需要很多人才能完成的手術。機器人還使醫生在長達幾個小時的手術過程中節省了體力。外科醫生在如此長的手術過程中會很疲憊,結果可能手會顫動,即使最穩定的人手也比不上手術機器人的手臂。

發明內容

本發明針對現有技術的不足,提供一種具有高負載能力的醫療機器人手臂機構。

為了實現上述目的,本發明采用了以下技術方案:

具有高負載能力的醫療機器人手臂機構,包括桿一、桿二、桿三、桿四、桿五、桿六、桿七、桿八、桿九、桿十、桿十一、第一滑套、第二滑套、第一圓柱銷、第二圓柱銷、第三圓柱銷、第四圓柱銷、第一推拉桿、第一限位套管、環軌板、從動軸承、第二傳動桿、轉軸、第二傳動桿、第一夾持臂、第二夾持臂、第一傳動桿、斗桿、第二限位套管、第二推拉桿、動臂、第一滑塊、主動軸承的內圈、主動軸承的滾珠、主動軸承的外圈、球體、圓柱螺旋線凹槽、彈簧、第二滑塊和推動環;

桿一一端通過轉動副一連接在機架上,桿一另一端通過軸向移動副與桿二一端連接形成伸縮桿,桿二另一端通過轉動副二與桿三一端連接,桿三另一端通過轉動副三與桿四一端連接,桿四另一端通過轉動副四連接在機架上,

桿五一端通過轉動副五連接在機架上,桿五另一端通過轉動副六與桿六一端連接,桿六另一端通過轉動副七與桿七一端連接,桿七另一端通過轉動副八連接在機架上,桿七上設有軸向滑槽,第三圓柱銷一端固定在第一推拉桿一端上,第三圓柱銷另一端嵌裝在桿七的軸向滑槽中,第一推拉桿另一端固定在環軌板上,第一限位套管套裝在第一推拉桿上,同時第一限位套管固定在動臂上,

桿八一端通過轉動副九連接在機架上,桿八另一端通過轉動副十連接在第一滑套上,第一滑套套裝在桿六上,

桿九一端通過轉動副十一連接在機架上,桿九另一端通過軸向移動副與桿十的一端連接,桿十的另一端通過轉動副十二與桿十一一端連接,桿十一另一端通過轉動副十三連接在第二滑套上,第二滑套套裝在動臂上,第二推拉桿一端通過轉動副十四連接在第二滑套上,第二推拉桿另一端固定連接在推動環上,第二限位套管套裝在第二推拉桿上,第二限位套管固定在動臂上,

轉軸外壁面上設有圓柱螺旋線凹槽,轉軸一端與從動軸承內圈固定安裝,從動軸承外圈固定在動臂上,轉軸另一端、第一夾臂根部以及第二夾臂根部通過復合轉動副二十一連接在一起;

動臂一端通過轉動副二十連接在桿五上,動臂另一端通過軸向移動副與斗桿一端連接形成伸縮桿,斗桿另一端固定連接在主動軸承的內圈上,主動軸承的內圈內側固定有球體,球體嵌裝在圓柱螺旋線凹槽中;

推動環套裝在主動軸承外圈上,主動軸承外圈上設有軸向滑槽,第二滑塊嵌裝在主動軸承外圈的軸向滑槽中,第二滑塊一側為推動環,第二滑塊另一側為彈簧,彈簧一端固定在第二滑塊上,彈簧另一側固定在主動軸承外圈上,第一傳動桿一端通過轉動副二十四連接在第二滑塊上,第一傳動桿另一端通過轉動副二十五連接在第二夾臂上,

第二傳動桿一端連接在第一滑塊上,第一滑塊嵌裝在環軌板的軌槽中;第二傳動桿另一端通過轉動副二十二連接在第一夾臂上;

桿八上設有軸向滑槽,第一圓柱銷一端固定在桿十上,第一圓柱銷另一端嵌裝在桿八的軸向滑槽中,

動臂上設有軸向滑槽,第二圓柱銷一端固定在桿二上,第二圓柱銷另一端嵌裝在動臂上的軸向滑槽中,

桿四上設有軸向滑槽,第四圓柱銷一端固定在斗桿上,第四圓柱銷另一端嵌裝在桿四的軸向滑槽中。

進一步的,還包括內限位環和外限位環,內限位環固定在從動軸承外圈上,外限位環固定在動臂上,內限位環和外限位環之間的環形空隙為環形限位軌道,第二傳動桿穿過環形限位軌道。

進一步的,動臂、斗桿和轉軸的軸線平行或共線。

進一步的,環軌板的軌槽截面為T字形,軌槽內腔寬度大于軌槽出口寬度,第一滑塊安裝在軌槽內腔中。

進一步的,轉動副九由伺服電機一驅動,和/或轉動副十一由伺服電機二驅動,和/或轉動副五由伺服電機三驅動,和/或轉動副一由伺服電機四驅動。

進一步的,第一圓柱銷、第二圓柱銷、第三圓柱銷和第四圓柱銷的柱面與槽壁形成高副。

進一步的,第一圓柱銷與桿十垂直、第二圓柱銷與桿二垂直、第三圓柱銷與第一推拉桿垂直、第四圓柱銷與斗桿垂直。

與現有技術相比較,本發明具備的有益效果:

機構剛度大,工作空間大,盡可能將驅動電機安裝在機座位置,降低了桿件的承載負荷,降低了整機的轉動慣量,質量輕,累計誤差小,具有良好的動力學性能。

附圖說明

圖1為本發明所述的可控機構搬運機器人的整體結構示意圖。

圖2為本發明所述的可控機構搬運機器人的動臂、斗桿、轉軸、執行器及其附屬零件的裝配示意圖。

圖3為本發明所述的可控機構搬運機器人的主動軸承及其附屬零件的裝配示意圖。

圖4為本發明所述的可控機構搬運機器人的主動軸承外圈、主動軸承外圈上滑槽、第二滑塊之間的裝配示意圖。

圖5為本發明所述的可控機構搬運機器人的轉軸、軸承、動臂、第二推拉桿、內限位環和外限位環的裝配示意圖。

圖6為本發明所述的可控機構搬運機器人的環軌板與第一滑塊、拉桿、第一推拉桿、動臂、第二推拉桿之間的裝配示意圖。

圖7為本發明所述可控機構搬運機器人的桿八、桿九、桿十和第一圓柱銷的裝配示意圖。

圖8為本發明所述的可控機構搬運機器人的轉軸、軸承、動臂、內限位環和外限位環的裝配示意圖。圖中,40為將內限位環固定在軸承外圈上的支撐桿。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明的技術方案作進一步闡述。

實施例1

具有高負載能力的醫療機器人手臂機構,包括桿一1、桿二2、桿三3、桿四4、桿五5、桿六6、桿七7、桿八8、桿九9、桿十10、桿十一11、第一滑套41、第二滑套42、第一圓柱銷51、第二圓柱銷52、第三圓柱銷53、第四圓柱銷54、第一推拉桿85a、第一限位套管84a、環軌板89、從動軸承93、第二傳動桿72、轉軸90、第二傳動桿72、第一夾持臂98a、第二夾持臂98b、第一傳動桿71、斗桿92、第二限位套管84b、第二推拉桿85b、動臂91、第一滑塊96a、主動軸承的內圈73、主動軸承的滾珠75、主動軸承的外圈74、球體96、圓柱螺旋線凹槽97、彈簧81、第二滑塊96b和推動環80;

桿一1一端通過轉動副一101連接在機架99上,桿一1另一端通過軸向移動副與桿二2一端連接形成伸縮桿,桿二2另一端通過轉動副二102與桿三3一端連接,桿三3另一端通過轉動副三103與桿四4一端連接,桿四4另一端通過轉動副四104連接在機架99上,

桿五5一端通過轉動副五105連接在機架99上,桿五5另一端通過轉動副六106與桿六6一端連接,桿六6另一端通過轉動副七107與桿七7一端連接,桿七7另一端通過轉動副八108連接在機架99上,桿七7上設有軸向滑槽,第三圓柱銷53一端固定在第一推拉桿85a一端上,第三圓柱銷53另一端嵌裝在桿七7的軸向滑槽中,第一推拉桿85a另一端固定在環軌板89上,第一限位套管84a套裝在第一推拉桿85a上,同時第一限位套管84a固定在動臂91上,

桿八8一端通過轉動副九109連接在機架99上,桿八8另一端通過轉動副十110連接在第一滑套41上,第一滑套41套裝在桿六6上,

桿九9一端通過轉動副十一111連接在機架99上,桿九9另一端通過軸向移動副與桿十10的一端連接,桿十10的另一端通過轉動副十二112與桿十一11一端連接,桿十一11另一端通過轉動副十三113連接在第二滑套42上,第二滑套42套裝在動臂91上,第二推拉桿85b一端通過轉動副十四114連接在第二滑套42上,第二推拉桿85b另一端固定連接在推動環80上,第二限位套管84b套裝在第二推拉桿85b上,第二限位套管84b固定在動臂91上,

轉軸90外壁面上設有圓柱螺旋線凹槽97,轉軸90一端與從動軸承93內圈固定安裝,從動軸承93外圈固定在動臂91上,轉軸90另一端、第一夾臂98a根部以及第二夾臂98b根部通過復合轉動副二十一121連接在一起;

動臂91一端通過轉動副二十120連接在桿五5上,動臂91另一端通過軸向移動副與斗桿92一端連接形成伸縮桿,斗桿92另一端固定連接在主動軸承的內圈73上,主動軸承的內圈73內側固定有球體96,球體96嵌裝在圓柱螺旋線凹槽97中;

推動環80套裝在主動軸承外圈74上,主動軸承外圈74上設有軸向滑槽,第二滑塊96b嵌裝在主動軸承外圈的軸向滑槽中,第二滑塊96b一側為推動環80,第二滑塊96b另一側為彈簧81,彈簧81一端固定在第二滑塊96b上,彈簧81另一側固定在主動軸承外圈74上,第一傳動桿71一端通過轉動副二十四124連接在第二滑塊96b上,第一傳動桿71另一端通過轉動副二十五125連接在第二夾臂98b上,

第二傳動桿72一端連接在第一滑塊96a上,第一滑塊96a嵌裝在環軌板89的軌槽中;第二傳動桿72另一端通過轉動副二十二122連接在第一夾臂98a上;

桿八8上設有軸向滑槽,第一圓柱銷51一端固定在桿十10上,第一圓柱銷51另一端嵌裝在桿八8的軸向滑槽中,

動臂91上設有軸向滑槽,第二圓柱銷52一端固定在桿二2上,第二圓柱銷52另一端嵌裝在動臂91上的軸向滑槽中,

桿四4上設有軸向滑槽,第四圓柱銷54一端固定在斗桿92上,第四圓柱銷54另一端嵌裝在桿四4的軸向滑槽中。

進一步的,還包括內限位環94a和外限位環94b,內限位環94a固定在從動軸承93外圈上,外限位環94b固定在動臂91上,內限位環94a和外限位環94b之間的環形空隙為環形限位軌道,第二傳動桿72穿過環形限位軌道。

進一步的,動臂91、斗桿92和轉軸90的軸線平行或共線。

進一步的,環軌板89的軌槽截面為T字形,軌槽內腔寬度大于軌槽出口寬度,第一滑塊96a安裝在軌槽內腔中。

進一步的,轉動副九109由伺服電機一驅動,和/或轉動副十一111由伺服電機二驅動,和/或轉動副五105由伺服電機三驅動,和/或轉動副一101由伺服電機四驅動。

進一步的,第一圓柱銷51、第二圓柱銷52、第三圓柱銷53和第四圓柱銷54的柱面與槽壁形成高副。

進一步的,第一圓柱銷51與桿十10垂直、第二圓柱銷52與桿二2垂直、第三圓柱銷53與第一推拉桿85a垂直、第四圓柱銷54與斗桿92垂直。機架通過轉動副安裝在小車上。

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