[發(fā)明專利]一種柔體臂裝置及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110236153.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN113017689B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周俊杰;張凌鈺;馬惠臣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B8/00
• 分類號(hào): A61B8/00;A61B34/30;A61B34/35;A61H7/00
• 代理公司: 北京秉文同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11859
• 代理人: 張文武;孫富利

本發(fā)明涉及一種柔體臂裝置，包括控制單元、通過通訊模塊與所述控制單元相連的執(zhí)行單元；所述執(zhí)行單元包括固定座、設(shè)于固定座一側(cè)的柔體臂本體、設(shè)于固定座另一側(cè)的頂蓋，所述固定座側(cè)立面上設(shè)有至少三個(gè)氣管接頭II，所述氣管接頭II位于所述固定座外的端部與比例閥II連接，所述比例閥II與氣泵II連接；所述柔體臂本體內(nèi)部設(shè)有與所述氣管接頭II數(shù)量相對(duì)應(yīng)的氣流通道；所述控制單元包括搖桿、手柄、位移傳感器，所述位移傳感器與所述控制單元的控制器I連接，所述搖桿、所述控制器I均通過通訊模塊與所述執(zhí)行單元的控制器II通信連接，所述控制器II與所述比例閥II連接。本發(fā)明具有成本低、親和性和安全性好、控制簡單且效果好、可無接觸會(huì)診或遠(yuǎn)程會(huì)診、反饋逼真、等有益效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械臂領(lǐng)域，具體涉及一種柔體臂裝置及其控制方法。

背景技術(shù)

柔體機(jī)械臂在醫(yī)療、康復(fù)、按摩等領(lǐng)域具有非常好的前景，可用于無接觸超聲檢測(cè)、無接觸按摩，在醫(yī)生進(jìn)行檢測(cè)、診斷時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)生和病人在物理空間上的分隔，在例如新冠疫情感染的嚴(yán)峻態(tài)勢(shì)下，可實(shí)現(xiàn)醫(yī)生和病人的無接觸看診，降低傳染病感染的可能性。

柔體機(jī)械臂具有高度靈活性、安全性、接觸友好性、多自由度等特點(diǎn)。柔體機(jī)械臂相對(duì)于剛性機(jī)械臂來說，在與人體接觸時(shí)具有更大的親和性和安全性。目前已有遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人系統(tǒng)面市，該超聲機(jī)器人系統(tǒng)為六自由度機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的柔順控制較難，且成本非常高。而柔體機(jī)械臂具有天然的柔順性，制造成本較低，便于普及和推廣。

綜上，現(xiàn)有技術(shù)存在如下問題：

1)傳統(tǒng)剛性機(jī)械臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制復(fù)雜，親和性和安全性差；

2)現(xiàn)有柔體機(jī)械臂無法實(shí)現(xiàn)分體，即無法實(shí)現(xiàn)物理空間上的隔離，不便于無接觸會(huì)診和遠(yuǎn)程會(huì)診；

3)現(xiàn)有遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人柔順控制較難，且成本非常高；

4)現(xiàn)有柔體機(jī)械臂有的無模擬反饋，有的模擬反饋不夠逼真。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明意在提供一種柔體臂裝置和控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。

一種柔體臂裝置，包括控制單元、通過通訊模塊與所述控制單元相連的執(zhí)行單元；所述執(zhí)行單元包括固定座、設(shè)于固定座一側(cè)的柔體臂本體、設(shè)于固定座另一側(cè)的頂蓋，所述固定座側(cè)立面上設(shè)有至少三個(gè)氣管接頭II，所述氣管接頭II位于所述固定座外的端部與比例閥II連接，所述比例閥II與氣泵II連接；所述柔體臂本體內(nèi)部設(shè)有與所述氣管接頭II數(shù)量相對(duì)應(yīng)的氣流通道，所述氣管接頭II位于所述固定座內(nèi)的端部與氣流通道連接，所述氣流通道的下端封閉且不超出所述柔體臂本體的下端面；所述控制單元包括用于控制柔體臂本體彎轉(zhuǎn)方向和幅度的搖桿、用于控制柔體臂本體按壓力度的手柄、用于檢測(cè)所述手柄收縮量的位移傳感器，所述位移傳感器與所述控制單元的控制器I連接，所述搖桿、所述控制器I均通過通訊模塊與所述執(zhí)行單元的控制器II通信連接，所述控制器II與所述比例閥II連接。

優(yōu)選的，所述執(zhí)行單元還包括柔性力傳感器II，所述柔性力傳感器II位于所述柔體臂本體的下端面，所述柔性力傳感器II與所述控制器II連接。

優(yōu)選的，所述控制單元還包括外殼和彈性體，所述彈性體位于所述外殼內(nèi)部，所述彈性體的上端部與所述手柄的下端部相抵接。

優(yōu)選的，所述控制單元還包括柔性力傳感器I，所述柔性力傳感器I位于所述手柄和所述彈性體的接觸面之間，所述柔性力傳感器I與所述控制器I連接。

優(yōu)選的，所述控制單元還包括底座，所述底座上設(shè)有氣管接頭I，所述氣管接頭I的上端連接有氣管I，所述氣管I的上端伸入到彈性體中。

優(yōu)選的，所述氣管接頭I的下端與比例閥I連接，所述比例閥I與氣泵I連接，所述比例閥I與所述控制器I連接。

優(yōu)選的，所述通訊模塊為無線通訊模塊或有線通訊模塊。