[實用新型]一種線驅動柔性機器人

有效

• 申請號: 201720812285.8
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN206840081U
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 宋霜;張長春;盧意;孟慶虎
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J9/10;B25J17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種柔性機器人，更具體地說是一種線驅動柔性微創手術機器人。

背景技術

傳統的串并聯機器人例如達芬奇機器人，都是有多個剛性的連桿和關節構成，在較大的外力作用下也能夠實現精準定位，但是通常它們的體積很大，自由度有限，因此在狹小的空間內操作不便；而連續性機器人雖然更適用于狹小的空間，但是由于其剛性太差，所以承受負載能力差，定位準確度較低。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種線驅動柔性機器人。

為了實現上述目的，本實用新型采用了如下技術方案：

一種線驅動柔性機器人，包括步進電機、絲杠、第一伺服電機、柔性機械臂、機器人基座、牽引繩、第二伺服電機、導軌，柔性機械臂設置在機器人基座前端，第一伺服電機、第二伺服電機上下對稱設置在機器人基座上，柔性機械臂包括基椎體、多個中間椎體、末端椎體，每兩個相鄰的椎體可以構成一個球關節，每個椎體上設有中空的中央腔和位于中央腔外部均布的導孔，兩對牽引繩通過導孔將各個椎體連接起來，每一對牽引繩的末端固定在同一個伺服電機上，手術器械可以通過中央腔到達機器人末端，機器人基座固定在導軌上，步進電機通過帶動絲杠而使得機器人基座前后移動；而兩個伺服電機則是通過牽引繩控制柔性機械臂的彎曲運動，第一伺服電機控制柔性機械臂的左右彎曲運動，第二伺服電機控制柔性機械臂的上下彎曲運動。

優選的，柔性機械臂的長度可以通過改變中間椎體的數量進行調節。

優選的，柔性機械臂獨立于驅動系統。

相對于傳統的機器人，本實用新型的線驅動柔性機器人既可以實現在有限且復雜的環境中工作，又可以在外部負載存在的情況下實現精準定位。與傳統的剛性工業機器人每個關節都由一個電機的驅動方式不同，該柔性機器人為欠驅動工作方式，即驅動裝置少于機器人的自由度，實現其體積更小，靈活性更高。

本實用新型的機器人由多個剛性椎體構成，可以實現彎曲運動，并能夠承載一定的負載，變形量小，從而定位精度高；機器人的驅動方式為欠驅動，所用的驅動電機少，結構簡單，體積小，能夠工作在復雜有限的環境下。機器人的為線驅動方式，驅動電機位于機器人末端，因此可以實現經人體自然腔道進行微創手術。

附圖說明

圖1為本實用新型提出的一種線驅動柔性機器人的結構示意圖。

圖2為本實用新型提出的一種線驅動柔性機器人球關節部的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。

參照圖1-2，一種線驅動柔性機器人，包括步進電機1、絲杠2、第一伺服電機3、柔性機械臂、機器人基座、牽引繩7、第二伺服電機8、導軌9，柔性機械臂設置在機器人基座前端，第一伺服電機3、第二伺服電機8上下對稱設置在機器人基座上，柔性機械臂包括基椎體4、多個中間椎體5、末端椎體6。柔性機械臂的長度可以通過改變中間椎體的數量進行調節；每兩個相鄰的椎體可以構成一個球關節11，每個椎體上設有中空的中央腔10和位于中央腔10外部均布的四個導孔12，兩對牽引繩7通過導孔12將各個椎體連接起來，每一對牽引繩7的末端固定在同一個伺服電機上，手術器械可以通過中央腔10到達機器人末端，相鄰椎體構成一個球關節11；機器人基座固定在導軌9上，步進電機1通過帶動絲杠2而使得機器人基座前后移動；而兩個伺服電機則是通過牽引繩7控制柔性機械臂的彎曲運動，第一伺服電機3控制柔性機械臂的左右彎曲運動，第二伺服電機8控制柔性機械臂的上下彎曲運動。

本實用新型采用欠驅動方式，驅動電機少，從而體積小，靈活度高，能夠工作在空間有限且復雜的環境中。柔性機械臂采用剛性的椎體，可以承載較大的負載，同時保證其定位精度，每兩個椎體之間的連接采用球關節，因此通過調節兩個伺服電機的轉動，從而可以實現機械臂任意方向的彎曲運動。手術器械可以通過機械臂的中央腔到達手術部位，不需要額外的創口，因此該發明可以通過自然腔道進行微創手術，實現手術創傷小，不留疤痕。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，根據本實用新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。