CN107511843A - 并联多操作手机构 - Google Patents

Abstract

一种并联多操作手机构，其包括SP型轴套组，机座，动台，4个SPS型驱动分支，内、外柔性手指机构，3个螺旋驱动器；其中SP型轴套组包括心管、内套、定套、外套和球套，球套与机座球副联接，定套一端与动台垂直固连，径向分别与内、外套滑动联接；3个螺旋驱动器分别驱动心管，内、外套伸缩；定套与内、外套通过连杆及欠驱动分支构成交错圆周均布的内、外操作手机构；可用心管一端携手术刀、软管窥镜、针头、牙钻磨具等手术器皿运动，吸送流体；细长SP型轴套组可携内、外操作手机构伸入狭窄空间交替抓取和扩展空间，用心管扩展救生通道。本发明结构简单紧凑，适用于空站维修、深海勘探、医疗手术、灾区救援。

Description

并联多操作手机构

技术领域

本发明属于机器人领域，特别涉及一种操作手机构。

背景技术

用机器人深海勘探和维修太空站是国内外航天航海领域中的重要研究内容。2007年加拿大航天局将Dextre机器人装在国际空间站外面，用于修复太空站哈勃望远镜。近年来我国蛟龙号潜艇携机器人多次进行深海勘探、采集标本、打捞。然而目前机器人整体置于舱外，运动阻力大，极端或腐蚀环境中易被损坏或缠绕。2000年美国研制出世界领先的da-Vinci手术机器人。尽管手术机器人具有精度高、避免人手颤、出血少等优势，但它的操作手多而分撒、占位大、操控难、成本高。因此简化手术机器人结构和操控，减少体积和成本意义深远。

为了提高机器人操作手运动精度和抓取力，人们力求用刚性机构取代多绳牵引驱动机构。公开号为CN102922532B的专利公开了连杆式协同驱动机器人手指装置、公开号为CN103358315B的专利公开了全转动关节连杆式欠驱动机器人手指机构、公开号为CN102935642B的专利公开了连杆键槽式耦合欠驱动双关节机器人手指装置、公开号为CN102717394B的专利公开了锥齿轮耦合式灵巧机器人手指装置、公开号为CN102717393B的专利公开了连杆耦合式灵巧机器人手指装置。但目前在同一位置进行多种操作是空站维修、深海勘探、医疗手术、灾区救援操作机器人设计面临的难题。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构简单紧凑、驱动力大、控制简单、在同一操作位置实现多操作的并联多操作手机构。

本发明包括SP型轴套组、机座、动台、4个结构相同的SPS型驱动分支、3个结构相同的内柔性手指机构、3个结构相同的外柔性手指机构、3个螺旋驱动器和密封舱，其中机座设有中心凹球面通孔和4个圆周均布球副座，动台设有中心通孔和4个圆周均布球副座，4个SPS型直线驱动分支在机座与动台之间圆周均布，SPS型直线驱动分支两端与机座与动台球副联接；SP型轴套组设在机座与动台中心，其包括心管7、内套8、定套9、外套10和球套11，心管与内套、内套与定套、定套与外套、外套与球套从里往外依次相互同轴滑动联接，定套的一端与动台中心通孔的外周垂直固连，球套设有中心通孔和球心位于通孔轴心的凸球面，球套与机座中心凹球面通孔球副联接；心管、内套、外套的一端均设有带螺纹通孔的偏心凸台，内套、定套、外套的另一端均设有同心圆柱凸台，心管内通孔两端均设有螺纹，螺旋驱动器I与动台一侧的上面垂直固连，螺旋驱动器II与动台另一侧的底部垂直固连，螺旋驱动器I、II的丝杠分别与内、外套偏心凸台的螺纹孔螺纹联接；螺旋驱动器III与内套偏心凸台的底部垂直固连，螺旋驱动器III的丝杠与心管偏心凸台的螺纹孔螺纹联接；3个内柔性手指机构和3个外柔性手指机构相对SP型轴套组交错圆周均布；

所述外柔性手指机构包括二副杆15、三副杆14、欠驱动分支、外手指13，其中欠驱动分支包括推拉杆16、弹簧17、推拉套18；推拉杆两端分别设有联接孔和凸台，推拉套两端分别设有联接孔和内孔腔，弹簧和推拉杆的圆凸台设在推拉套内孔腔中，弹簧两端抵在推拉杆的圆台和推拉套内孔腔一端；外套同心圆柱凸台同时与欠驱动分支一端和二副杆一端转动副联接；二副杆另一端与三副杆中部转动副联接，外手指侧边两端分别与欠驱动分支另一端和三副杆一端转动副联接，三副杆另一端与内套的同心圆柱凸台转动副联接；

所述内柔性手指机构包括欠驱动分支、内手指12，其中欠驱动分支结构与外柔性手指机构的相同；欠驱动分支两端分别与定套的同心圆柱凸台和内手指中部转动联接，内手指一端与内套的同心圆柱凸台转动副联接；

密封舱的底部与机座固连，所有驱动器位于密封舱内，只有柔性操作手位于舱外SP型长轴末端。

螺旋驱动器I驱动外套相对定套伸缩，驱动3个外柔性手指机构同步运动；螺旋驱动器II驱动内套相对定套伸缩，驱动3个内柔性手指机构同步运动；螺旋驱动器III驱动心管相对内套轴向伸缩，驱动器皿运动。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、操作手机座具有绕球副三转和沿SP型轴的移动，结构简单紧凑，适用于空站维修、深海勘探、医疗手术、灾区救援

2、细长SP型轴套组可携内、外操作手机构伸入狭窄空间交替抓取和扩展空间，用心管扩展救生通道。

3、可用心管一端携手术刀、窥镜、针头、牙钻具等蠕动，吸送流体。

附图说明

图1本发明的剖视示意简图。图中：1-机座、2-动台、3-SPS型直线驱动分支、4-螺旋驱动器I、5-螺旋驱动器II、6-螺旋驱动器III、7-心管、8-内套、9-定套、10-外套、11-球套、12-内手指、13-外手指、14三副杆、15-二副杆、16-推拉杆、17-弹簧、18-推拉套、19-密封舱。

具体实施方式

在图1所示的并联多操作手机构示意图中，机座1设有中心凹球面通孔和4个圆周均布球副座，动台2设有中心通孔和4个圆周均布球副座，4个结构相同的SPS型直线驱动分支在机座与动台之间圆周均布，SPS型直线驱动分支3两端与机座与动台球副联接；SP型轴套组设在机座与动台中心，该套组包括心管7、内套8、定套9、外套10和球套11，心管与内套、内套与定套、定套与外套和、外套与球套从里往外依次相互同轴滑动联接，定套的一端与动台中心通孔的外周垂直固连，球套设有中心通孔和球心位于通孔轴心的凸球面，球套与机座中心凹球面通孔球副联接；心管、内套、外套的一端均设有带螺纹通孔的偏心凸台，内套、定套、外套的另一端均设有同心圆柱凸台，心管内通孔两端均设有螺纹，螺旋驱动器I 4与动台一侧的上面垂直固连，螺旋驱动器II 5与动台另一侧的底部垂直固连，螺旋驱动器I、II的丝杠分别与内、外套偏心凸台的螺纹孔螺纹联接；螺旋驱动器III 6与内套偏心凸台的底部垂直固连，螺旋驱动器III的丝杠与心管偏心凸台的螺纹孔螺纹联接；3个结构相同的内柔性手指机构和3个结构相同的外柔性手指机构相对SP型轴套组交错圆周均布；

所述外柔性手指机构包括二副杆15、三副杆14、欠驱动分支、外手指13，其中欠驱动分支包括推拉杆16、弹簧17、推拉套18；推拉杆两端分别设有联接孔和凸台，推拉套两端分别设有联接孔和内孔腔，弹簧和推拉杆的圆凸台设在推拉套内孔腔中，弹簧两端抵在推拉杆的圆台和推拉套内孔腔一端；外套同心圆柱凸台同时与欠驱动分支一端和二副杆一端转动副联接；二副杆另一端与三副杆中部转动副联接，外手指侧边两端分别与欠驱动分支另一端和三副杆一端转动副联接，三副杆另一端与内套的同心圆柱凸台转动副联接；

所述内柔性手指机构包括欠驱动分支、内手指12，其中欠驱动分支结构与外柔性手指机构的相同；欠驱动分支两端分别与定套的同心圆柱凸台和内手指中部转动联接，内手指一端与内套的同心圆柱凸台转动副联接；

密封舱19的底部与机座固连，所有驱动器位于密封舱内，只有柔性操作手位于舱外SP型长轴末端。

螺旋驱动器I驱动外套相对定套伸缩，驱动3个外柔性手指机构同步运动；螺旋驱动器II驱动内套相对定套伸缩，驱动3个内柔性手指机构同步运动；螺旋驱动器III驱动心管相对内套轴向伸缩，驱动器皿运动。

Claims (1)

1.一种并联多操作手机构，其包括SP型轴套组、机座、动台、4个结构相同的SPS型驱动分支、3个结构相同的内柔性手指机构、3个结构相同的外柔性手指机构、3个螺旋驱动器，其特征在于：所述机座设有中心凹球面通孔和4个圆周均布球副座，动台设有中心通孔和4个圆周均布球副座，4个SPS型直线驱动分支在机座与动台之间圆周均布，SPS型直线驱动分支两端与机座与动台球副联接；SP型轴套组设在机座与动台中心，其包括心管、内套、定套、外套和球套，心管与内套、内套与定套、定套与外套、外套与球套从里往外依次相互同轴滑动联接，定套的一端与动台中心通孔的外周垂直固连，球套设有中心通孔和球心位于通孔轴心的凸球面，球套与机座中心凹球面通孔球副联接；心管、内套、外套的一端均设有带螺纹通孔的偏心凸台，内套、定套、外套的另一端均设有同心圆柱凸台，心管内通孔两端均设有螺纹，螺旋驱动器I与动台一侧的上面垂直固连，螺旋驱动器II与动台另一侧的底部垂直固连，螺旋驱动器I、II的丝杠分别与内、外套偏心凸台的螺纹孔螺纹联接；螺旋驱动器III与内套偏心凸台的底部垂直固连，螺旋驱动器III的丝杠与心管偏心凸台的螺纹孔螺纹联接；3个内柔性手指机构和3个外柔性手指机构相对SP型轴套组交错圆周均布；所述外柔性手指机构包括二副杆、三副杆、欠驱动分支、外手指，其中欠驱动分支包括推拉杆、弹簧、推拉套；推拉杆两端分别设有联接孔和凸台，推拉套两端分别设有联接孔和内孔腔，弹簧和推拉杆的圆凸台设在推拉套内孔腔中，弹簧两端抵在推拉杆的圆台和推拉套内孔腔一端；外套同心圆柱凸台同时与欠驱动分支一端和二副杆一端转动副联接；二副杆另一端与三副杆中部转动副联接，外手指侧边两端分别与欠驱动分支另一端和三副杆一端转动副联接，三副杆另一端与内套的同心圆柱凸台转动副联接；

所述内柔性手指机构包括欠驱动分支、内手指，其中欠驱动分支结构与外柔性手指机构的相同；欠驱动分支两端分别与定套的同心圆柱凸台和内手指中部转动联接，内手指一端与内套的同心圆柱凸台转动副联接；

密封舱的底部与机座固连，所有驱动器位于密封舱内，只有柔性操作手位于舱外SP型长轴末端。