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一种关节间可线控锁定的可变刚度线驱动连续体机器人

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技术特征:

1.一种关节间可线控锁定的可变刚度线驱动连续体机器人,其特征在于,包括末端执行器模块、连续体机器人模块、连续体机器人基座模块、控制操作台模块、锁定操作台模块、末端执行器操作台模块、载物平台模块,所述连续体机器人基座模块、控制操作台模块、锁定操作台模块、末端执行器操作台模块均安装于所述载物平台模块上,所述末端执行器模块安装于所述连续体机器人模块末端,所述连续体机器人模块安装于所述连续体机器人基座模块,所述连续体机器人基座模块安装于所述控制操作台模块前,所述控制操作台模块安装于所述锁定操作台模块前,所述末端执行器操作台模块安装于所述锁定操作台模块后,所述连续体机器人模块包括至少一个连续体机器人关节子模块,相邻两个所述连续体机器人关节子模块的对接处构成一个机器人关节,所述控制操作台模块通过驱动线绳控制连续体机器人模块的运动,所述锁定操作台模块通过锁定解锁线绳控制机器人关节的锁定与解锁,所述末端执行器操作台模块通过操作线绳控制末端执行器模块的开合夹取操作。

2.根据权利要求1所述关节间可线控锁定的可变刚度线驱动连续体机器人,其特征在于,所述控制操作台模块包括控制操作台外壳、控制舵机、控制线轮,所述控制操作台外壳固定在载物平台模块上,所述控制操作台外壳沿轴向圆周均匀分布有若干个控制舵机,每个所述控制舵机对接一个控制线轮,所述控制线轮上设置有一个凹型的控制线槽,所述控制线槽中缠绕固定着一根驱动连续体机器人模块运动的驱动线绳。

3.根据权利要求2所述关节间可线控锁定的可变刚度线驱动连续体机器人,其特征在于,所述锁定操作台模块包括锁定操作台外壳、锁定舵机、锁定线轮,所述锁定操作台外壳固定在载物平台模块上,所述锁定操作台外壳与所述控制操作台外壳拼接并固定,所述锁定操作台外壳沿轴向圆周均匀分布有若干个锁定舵机,每个所述锁定舵机对接一个锁定线轮,所述锁定线轮上设置有两个凹型的锁定线槽,两个所述锁定线槽中分别缠绕固定着两根控制机器人关节锁定与解锁的锁定解锁线绳,且两根所述锁定解锁线绳的绕线方向相反。

4.根据权利要求3所述关节间可线控锁定的可变刚度线驱动连续体机器人,其特征在于,所述末端执行器操作台模块包括末端执行器操作台外壳、末端执行器舵机、末端执行器操作线轮,所述末端执行器操作台外壳与所述锁定操作台外壳拼接并固定,所述末端执行器舵机安装在末端执行器操作台外壳上,所述末端执行器舵机对接末端执行器操作线轮,所述末端执行器线轮上也设置有两个凹型的末端执行器操作线槽,两个所述末端执行器操作线槽中分别缠绕固定着两根操作线绳,且两根所述操作线绳的绕线方向相反。

5.根据权利要求2所述关节间可线控锁定的可变刚度线驱动连续体机器人,其特征在于,所述连续体机器人基座模块包括连续体机器人台、连续体机器人底座,所述连续体机器人台固定在载物平台模块上,所述连续体机器人台与所述控制操作台外壳拼接并固定,所述连续体机器人台前端设有细长颈管,所述驱动线绳、锁定解锁线绳、操作线绳均收纳汇总于细长颈管中,所述连续体机器人底座固定于细长颈管处,所述连续体机器人底座包括连续体机器人连接嘴、关节转轴,所述连续体机器人连接嘴通过关节转轴与连续体机器人关节子模块铰接。

6.根据权利要求1所述关节间可线控锁定的可变刚度线驱动连续体机器人,其特征在于,所述连续体机器人模块还包括径向旋转锁定机构子模块,所述连续体机器人关节子模块包括关节基座,所述关节基座中间平面的轴向远端与近端设有偏置于关节基座中心线的旋转轴套,相邻两个所述关节基座的旋转轴套通过关节转轴串联相接,所述径向旋转锁定机构子模块设置于旋转轴套旁,所述关节基座平面上绕关节中心轴设置多个通线孔,所述锁定解锁线绳穿过靠近所述关节基座中心轴的通线孔后与径向旋转锁定机构子模块连接,所述驱动线绳穿过远离所述关节基座中心轴的通线孔。

7.根据权利要求6所述关节间可线控锁定的可变刚度线驱动连续体机器人,其特征在于,所述末端执行器模块由一个位于末端位的关节基座、径向旋转锁定机构子模块、末端执行机构子模块构成,所述末端执行机构子模块包括关节夹、活动夹、活动夹转轴、磁铁,所述活动夹通过活动夹转轴连接在关节基座的旋转轴套上,所述活动夹两侧各设有末端执行器线孔,所述操作线绳穿过靠近所述关节基座中心轴的通线孔后与末端执行器线孔连接,所述关节夹固定在关节底座上,所述关节夹的夹持面与活动夹的夹持面对应,两颗所述磁铁以异极相吸的形式分别固定在关节夹和活动夹的夹持面内部,所述驱动线绳的末端固定于远离所述关节基座中心轴的通线孔外端面上,所述径向旋转锁定机构子模块设置于末端位关节基座的旋转轴套旁。

8.根据权利要求6或7所述关节间可线控锁定的可变刚度线驱动连续体机器人,其特征在于,所述径向旋转锁定机构子模块包括扳机、齿扣、磁铁,所述扳机、齿扣通过关节转轴与旋转轴套连接,所述齿扣靠近关节基座中心线的立面设置有多个突出的尖齿,所述关节基座靠近中心线一侧的旋转轴套上设有多个突出的尖齿,所述齿扣的尖齿与旋转轴套的尖齿凹凸对应;所述齿扣远离关节基座中心线的立面设置有凸轮,所述凸轮和齿扣立面之间通过斜坡过渡,所述扳机靠近所述关节基座中心线的面上设有凸钉,所述扳机上有两个对称的扳机通线孔,两个所述扳机通线孔分别连接两根锁定解锁线绳,锁定时所述扳机旋转使凸钉沿着斜坡与凸轮配合,以径向推动齿扣的尖齿与关节基座的尖齿配合;所述扳机与齿扣的对应位置各嵌入极性相反的磁铁;所述关节基座设有方型槽,所述齿扣下方设置有方型销,所述齿扣的方型销与相邻关节基座的方型槽配合。

9.根据权利要求1所述关节间可线控锁定的可变刚度线驱动连续体机器人,其特征在于,所述载物平台模块包括载物型材,所述连续体机器人基座模块、控制操作台模块、锁定操作台模块、末端执行器操作台模块均固定在载物型材上。

10.根据权利要求9所述关节间可线控锁定的可变刚度线驱动连续体机器人,其特征在于,所述载物平台模块还包括滑台模块,所述滑台模块包括滑台基座、滚珠丝杠、滑块、滑台连接板、电机,所述滑台基座设有直线导轨、电机固定板、丝杠支撑板,所述滚珠丝杠的两端装载在丝杠支撑板上,所述滑块滑动连接在直线导轨上并与滚珠丝杠螺纹连接,所述电机连接在电机固定板上,所述电机通过联轴器连接并驱动滚珠丝杠,所述载物型材通过滑台连接板固定在滑块上。


技术总结
本发明涉及医疗器械技术领域,特别涉及一种关节间可线控锁定的可变刚度线驱动连续体机器人。其包括末端执行器模块、连续体机器人模块、连续体机器人基座模块、控制操作台模块、锁定操作台模块、末端执行器操作台模块、载物平台模块;连续体机器人模块包括至少一个连续体机器人关节子模块,相邻两个连续体机器人关节子模块的对接处构成一个机器人关节。采用小型机械锁定机制实现线驱动连续体机器人的变刚度,相较于现有机械锁定机制其可锁定关节间轴向距离更短、外径更小,内部结构更紧凑,机械结构更简单,更适合在狭小的非结构化环境中进行手术操作。

技术研发人员:宋霜,邱迪,周琪松
受保护的技术使用者:哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院)
技术研发日:
技术公布日:2024/11/21
文档序号 : 【 40072148 】

技术研发人员:宋霜,邱迪,周琪松
技术所有人:哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院)

备 注:该技术已申请专利,仅供学习研究,如用于商业用途,请联系技术所有人。
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宋霜邱迪周琪松哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院)
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