CN109760102B - 一种机械手升降回转连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械手升降回转连接结构，包括立柱、升降机构和驱动机构；所述立柱为工字型，所述立柱开设有滑槽；所述滑槽内设置有连接块且所述连接块的两端伸出所述滑槽，所述连接块的一端与所述升降机构连接，另一端与所述驱动机构连接。本发明的机械手升降回转连接结构，实现了系统刚度的提高。

Description

一种机械手升降回转连接结构

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种机械手升降回转连接结构。

背景技术

微创手术机器人可以减轻医生在手术过程中的体力劳动，同时达到精准手术目的。目前市面上的微创手术机器人主要以美国直观外科手术公司的产品为主，其微创手术机器人分为视频车、手术台车和控制台三部分，其手术台车具有底座、立柱等结构，另外一些公司的研发产品也采取了底座、立柱形式，其中，台车的立柱部分主要结构形式有：封闭立柱及外侧驱动结构、封闭立柱及配重结构、和在方管或矩管内部安装滚珠丝杆作为驱动装置。封闭立柱及外侧驱动结构这种机构立柱主要采用中间一根封闭的方管或者矩管作为立柱，然后在立柱外侧安装直线导轨，采用钢带作为驱动的方式，驱动部分在升降体内部。这种结构由于驱动部分在升降体内部，使得驱动负载增大，造成一定程度的浪费，另外，立柱相对单薄，强度刚度相对较低，或者要达到同样的强度刚度，立柱需要更大的截面尺寸。封闭立柱及配重结构这种机构立柱主要采用中间一根封闭的方管或者矩管作为立柱，然后在立柱外侧安装直线导轨，在封闭或半封闭立柱里面安装配重块，以平衡或减小手动升降的阻力。这种结构，如果需要全配重，则需要较大的配重空间，造成需要选择的矩管或方管的截面尺寸更大。在方管或矩管内部安装滚珠丝杆作为驱动装置这种机构的丝杆螺母结构四周封闭在方管内部，该结构紧凑，较大程度的节省了空间，但是仍然有头重脚轻之嫌，而且需要模块化的丝杆螺母结构，安装调整和后期检修都比较困难，立柱四个方向承受力矩均等，没有突出重点，仍然存在一定程度的浪费。

因此本领域技术人员致力于开发一种提高了系统的刚度的机械手升降回转连接结构。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种提高了系统的刚度的机械手升降回转连接结构。

为实现上述目的，本发明提供了一种机械手升降回转连接结构，包括立柱、升降机构和驱动机构；所述立柱为工字型，所述立柱开设有滑槽；所述滑槽内设置有连接块且所述连接块的两端伸出所述滑槽，所述连接块的一端与所述升降机构连接，另一端与所述驱动机构连接。

为了清楚说明立柱的结构，所述立柱包括第一支撑板、第二支撑板和第三支撑板，所述第二支撑板和第三支撑板之间通过所述第一支撑板连接，所述滑槽设置于所述第一支撑板上。

为了说明升降机构中的相关组件，所述升降机构包括直线导轨和升降体，所述直线导轨设置于所述第一支撑板上；所述直线导轨上配合有滑块，所述滑块与拖板固定连接，所述拖板与所述升降体固定连接，所述拖板与所述连接块固定连接。

为了说明驱动机构中的相关组，所述驱动机构包括与所述滑槽平行设置的丝杆，所述丝杆两端通过安装座与所述第一支撑板固定连接，所述丝杆与所述连接块配合。

为了说明驱动机构中的相关组，所述驱动机构还包括第二电机、第二减速器和制动器，所述第二电机、所述第二减速器和所述制动器依次连接；所述丝杆与所述制动器连接。

为了使得第一装配区域与第二装配区域内的承重更均衡，所述第二支撑板上端面的前端至所述第一支撑板的前表面的第一距离与所述第二支撑板的上端面的后端至所述第一支撑板的后表面的第二距离之比等于所述升降机构和所述驱动机构的重量之比。

为了使得第一装配区域与第二装配区域内的承重相对均衡，所述升降机构和所述驱动机构的重量之比为

本发明的有益效果是：本发明的机械手升降回转连接结构，不仅结构紧凑，较大程度的节省了空间，且增加了立柱抗弯强度，实现了立柱材料外置，负载内置，提高了系统的刚度和运动精度。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式机械手升降回转连接结构的结构示意图。

图2是本发明一具体实施方式机械手升降回转连接结构在B-B处的截面图。

图3是本发明一具体实施方式立柱的俯视图。

图4是本发明另一具体实施方式机械手升降回转连接结构与台车组装的结构示意图。

具体实施方式

以下将详细说明本发明各部件的结构特点，而如果有描述到方向(上、下、左、右、前、后)时，是以图1和2所示的结构为参考描述，但本发明的实际使用方向并不局限于此。下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1和图3所示，本发明实施例公开了一种机械手升降回转连接结构，包括立柱4、升降机构和驱动机构；立柱4为工字型，立柱4开设有滑槽101；滑槽101内设置有连接块16且连接块16的两端伸出滑槽101，连接块的一端与升降机构连接，另一端与驱动机构连接。设置滑槽是为了建立工字型的立柱两侧机械组件建立连接关系，工字型的立柱两侧安装升降机构和驱动机构，升降机构和驱动机构经过合理的布置在工字型两侧，不仅结构紧凑，较大程度的节省了空间，且增加了立柱抗弯强度，实现了基座材料外置，负载内置，提高了系统的刚度和运动精度。

在本实施例中，滑槽101沿升降机构的升降方向延伸设置，增加升降机构和驱动机构相互作用的流畅性。滑槽101为瘦长的长方形。

在本实施例中，立柱4包括第一支撑板1、第二支撑板2和第三支撑板3，第二支撑板2和第三支撑板3之间通过第一支撑板1连接，滑槽101设置于第一支撑板1上。

在本实施例中，升降机构包括直线导轨17和升降体18，直线导轨17设置于第一支撑板1上；直线导轨17上配合有滑块27，滑块27与拖板20固定连接，拖板20与升降体18固定连接，拖板20与连接块16固定连接。每条直线导轨的两侧配合有两个滑块27，滑块27固定连接在拖板上，即当驱动拖板移动的时候，滑块27随着拖板朝直线导轨的导轨方向滑动。在某些实施例中，滑块27与拖板20通过螺栓连接、焊接或其他连接方式，在此不作限定。

在本实施例中，驱动机构包括与滑槽101平行设置的丝杆21，丝杆21两端通过安装座25与第一支撑板1固定连接，丝杆21与连接块16配合。其中，本发明中是丝杆转动驱动连接块沿着滑槽方向上下移动。

在本实施例中，驱动机构还包括第二电机24、第二减速器26和制动器22，第二电机24、第二减速器26和制动器22依次连接；丝杆21与制动器22连接。

在本实施例中，第二支撑板2的上端面的前端至第一支撑板1的前表面之间的距离与第二支撑板2的上端面的后端至第一支撑板1的后表面之间的距离之比等于升降机构和驱动机构的重量之比。其中，升降机构和驱动机构分别设置于第一支撑板1的前侧和后侧；第一距离L1和第二距离L2的比例等于升降机构和驱动机构的重量之比。这里的升降机构和驱动机构的重量不包含有升降体的负载的重量，使第一装配区域与第二装配区域内的承重更均衡，在可允许的误差范围内，均属于本发明所要求的保护范围内。

在本实施例中，升降机构和驱动机构的重量之比为因为本发明的立柱的基座材料外置，负载内置，这样设置为了使得第一支撑板1前侧的第一装配区域与第一支撑板1后侧的第二装配区域内的承重相对均衡。在其他实施例中，升降机构和驱动机构的重量之比为根据各器械的在第一装配区域和第二装配区域机械组件配重的合理配置，可以实现第一装配区域和第二装配区域两个区域配重基本保持均衡，具有一定灵活性，可以保持一般通用性。

在本实施例中，立柱4包括回转立柱安装法兰6和输入法兰5，回转立柱安装法兰6设置于立柱4的下部，输入法兰5设置于立柱4的下端；回转立柱安装法兰6距离输入法兰5的长度与立柱4总长度之比为将回转立柱安装法兰设置在这个范围内，不仅可以给机械组件在回转立柱安装法兰上下的安装留出合适的空间，还可以提升立柱的抗弯能力。在其他实施例中，回转立柱安装法兰6距离输入法兰5的长度与立柱4总长度之比为或上述范围中某一具体值，在此不作限定。在其他实施例中，回转立柱安装法兰6距离输入法兰5的长度与立柱4总长度之比为在某些实施例中，回转立柱安装法兰6距离输入法兰5的长度与立柱4总长度之比为在某些实施例中，回转立柱安装法兰6距离输入法兰5的长度与立柱4总长度之比为

在本实施例中，滑槽101设置在回转立柱安装法兰6上方。

在本实施例中，第二电机24和第二减速器26设置在回转立柱安装法兰6和输入法兰5之间，制动器22位于回转立柱安装法兰上。

在本实施例中，回转立柱安装法兰6设置于底座模块支架9上，回转立柱安装法兰6与底座模块支架9之间设置有交叉滚子轴承10；其中，回转立柱安装法兰6与交叉轴承10通过螺栓连接。本发明在回转立柱安装法兰底座模块支架之间配以交叉滚子轴承，交叉滚子轴承可以选择足够载荷参数足够大的型号，立柱的重力、侧向翻转力矩全部由交叉滚子轴承来承担，提升了系统可靠性。

在本实施例中，机械手升降回转连接结构的底部与第一减速器(图未示)连接，第一电机(图未示)与第一减速器(图未示)连接，第一电机用于驱动回转结构8的转动，第一减速器用于驱动第一电机。

如图1和图4所示，在本实施例中，回转结构8在底座模块支架9以下的部分结构(不包含底座模块支架9)设置在台车A内且底座模块支架9的下表面卡接在台车A的上表面，并将底座模块支架9和台车A进行固定连接，用底座模块支架9与台车A进行固定以将回转结构8固定安装在台车A上，通过台车A方便对机械手进行摆位。

本发明的机械手升降回转连接结构，不仅结构紧凑，较大程度的节省了空间，且增加了立柱抗弯强度，实现了立柱材料外置，负载内置，提高了系统的刚度和运动精度。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种机械手升降回转连接结构，其特征是：包括立柱(4)、升降机构和驱动机构；所述立柱(4)为工字型，所述立柱(4)开设有滑槽(101)；所述滑槽(101)内设置有连接块(16)且所述连接块(16)的两端伸出所述滑槽(101)；所述连接块(16)的一端与所述升降机构连接，另一端与所述驱动机构连接，所述驱动机构包括与所述滑槽(101)平行设置的丝杆(21)，所述丝杆(21)与所述连接块(16)配合；所述立柱(4)包括第一支撑板(1)、第二支撑板(2)和第三支撑板(3)；所述第二支撑板(2)和第三支撑板(3)之间通过所述第一支撑板(1)连接；所述滑槽(101)设置于所述第一支撑板(1)上；

所述第二支撑板(2)上端面的前端至所述第一支撑板(1)的前表面的第一距离(L1)与所述第二支撑板(2)的上端面的后端至所述第一支撑板(1)的后表面的第二距离(L2)之比等于所述升降机构和所述驱动机构的重量之比。

2.如权利要求1所述的机械手升降回转连接结构，其特征是：所述升降机构包括直线导轨(17)和升降体(18)，所述直线导轨(17)设置于所述第一支撑板(1)上；所述直线导轨(17)上配合有滑块(27)，所述滑块(27)与拖板(20)固定连接，所述拖板(20)与所述升降体(18)固定连接；所述拖板(20)与所述连接块(16)固定连接。

3.如权利要求1至2任一所述的机械手升降回转连接结构，其特征是：所述丝杆(21)两端通过安装座(25)与所述第一支撑板(1)固定连接。

4.如权利要求3所述的机械手升降回转连接结构，其特征是：所述驱动机构还包括第二电机(24)、第二减速器(26)和制动器(22)，所述第二电机(24)、所述第二减速器(26)和所述制动器(22)依次连接；所述丝杆(21)与所述制动器(22)连接。

5.如权利要求4所述的机械手升降回转连接结构，其特征是：所述升降机构和所述驱动机构的重量之比为