CN114043510B - 带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人，包括：末端执行部件、移动滑台、俯仰主梁、回转平台以及固定底座；所述固定底座上安装所述回转平台，所述回转平台允许相对所述固定底座绕竖直轴线方向转动；所述回转平台上安装所述俯仰主梁，所述俯仰主梁允许相对所述固定底座绕水平轴线方向转动；所述移动滑台一端安装在所述俯仰主梁内并允许相对所述俯仰主梁沿轴线运动；所述移动滑台另一端安装所述末端执行部件，所述末端执行部件允许绕所述移动滑台轴向旋转。本发明在传动链上依次设置了四个促动器作为主动机构，能够在较大空间范围内移动末端执行部件，完成细杆物件的定点取放、并带动细杆物件进行擦拭、涂抹等动作。

Description

带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体地，涉及带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人。

背景技术

机器人技术目前广泛应用于生产生活的各个领域，在实际应用过程中，常常需要机器人夹取各种工具并执行特定操作，因此，针对一些特殊的工具以及工作场景，需要采用经过特殊设计的机器人执行末端。

具体而言，针对一种细杆状的工具，如医疗上常用的棉签、采样拭子等，这些工具具有质量轻、易变形、不易精准限位等特性。因为这些特性，现有的两爪/三爪夹持末端在夹取细杆物件的过程中，不易保持细杆轴线方向不变，同时具有自重大、体积大、控制成本高的缺点。并且该类夹持末端因为结构限制，没有足够的空间安装力传感器以感知细杆工具末端受力。

所以需要开发一种自重轻，具有力传感功能的细杆物件夹持末端，以及用于移动该末端的多自由度机器人。

专利文献CN111820952A涉及一种移动式咽拭子机器人系统，具体涉及移动式咽拭子取样机器人及配套系统和操作软件。该专利未能解决自重大、体积大、控制成本高的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人。

根据本发明提供的一种带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人，包括：末端执行部件、移动滑台、俯仰主梁、回转平台以及固定底座；

所述固定底座上安装所述回转平台，所述回转平台允许相对所述固定底座绕竖直轴线方向转动；

所述回转平台上安装所述俯仰主梁，所述俯仰主梁允许相对所述回转平台绕水平轴线方向转动；

所述移动滑台一端安装在所述俯仰主梁内并允许相对所述俯仰主梁沿轴线运动；

所述移动滑台另一端安装所述末端执行部件，所述末端执行部件允许绕所述移动滑台轴向旋转。

优选地，所述固定底座包括：固定底座上板、第一促动器以及固定底座下板；

所述固定底座下板上设置沉头通孔并通过螺栓安装在水平平面上；

所述固定底座上板通过支撑铜柱固定安装在所述固定底座下板上；

所述固定底座上板和所述固定底座下板之间安装所述第一促动器；

所述固定底座上板设置第一通孔，所述第一促动器输出端穿过所述第一通孔。

优选地，所述回转平台包括：回转平台内侧外壳、回转平台外侧外壳、回转平台底座上片、回转平台底座下片、涡卷弹簧平衡装置、第二促动器、左轴承固定座以及右轴承固定座；

所述回转平台底座下片通过第一法兰连接所述第一促动器输出端；

所述回转平台底座下片设置圆台，所述固定底座上板设置圆形凹槽，所述固定底座上板通过所述圆形凹槽配合所述圆台连接所述回转平台底座下片；

所述回转平台底座上片设置凸起框架结构，所述第二促动器通过所述凸起框架结构安装在所述回转平台底座上片上；

所述回转平台内侧外壳、所述回转平台外侧外壳、所述左轴承固定座以及所述右轴承固定座固定安装在所述回转平台底座上片上；

所述左轴承固定座和所述右轴承固定座上设置第二通孔，所述第二通孔与所述第二促动器输出端同轴心；

所述右轴承固定座处安装所述涡卷弹簧平衡装置。

优选地，所述俯仰主梁包括：俯仰主梁内侧外壳、俯仰主梁外侧外壳、俯仰主梁支撑件、直线滑轨、第二促动器与俯仰转轴连接件以及第三促动器；

所述俯仰主梁支撑件下端设置转轴，所述转轴向两侧延伸出销状凸起；

所述转轴上方设置长方形片，所述长方形片长边垂直于所述转轴轴线；

所述长方形片上安装所述直线滑轨，所述长方形片长边侧面设置第一片状结构，所述第一片状结构固定连接所述第三促动器；

所述第二促动器与俯仰转轴连接件一端设置第二法兰并通过所述第二法兰连接所述第二促动器输出端；

所述第二促动器与俯仰转轴连接件另一端通过所述销状凸起连接所述转轴；

所述第二促动器与俯仰转轴连接件上设置锥形片状凸起，所述俯仰主梁外侧外壳通过螺栓连接所述锥形片状凸起；

所述俯仰主梁外侧外壳通过螺栓连接所述直线滑轨和所述俯仰主梁内侧外壳。

优选地，所述俯仰主梁外侧外壳上安装所述深度摄像头和所述聚光头灯；

所述深度摄像头安装镜头，所述镜头轴线方向平行于所述俯仰主梁轴线方向。

优选地，所述涡卷弹簧平衡装置包括涡卷弹簧盖、涡卷弹簧与俯仰转轴连接件、涡卷弹簧以及涡卷弹簧座；

所述涡卷弹簧座固定连接所述右轴承固定座；

所述涡卷弹簧座内部设置勾状凸块，所述涡卷弹簧安装在所述涡卷弹簧座内并外勾所述勾状凸块；

所述涡卷弹簧与俯仰转轴连接件一端通过所述销状凸起连接所述转轴，所述涡卷弹簧与俯仰转轴连接件另一端穿过所述右轴承固定座、所述涡卷弹簧座以及所述涡卷弹簧盖；

所述涡卷弹簧盖外侧设置有固定环，所述固定环环套在所述涡卷弹簧与俯仰转轴连接件上；

所述涡卷弹簧盖外侧设置手柄；

所述涡卷弹簧盖内侧设置圆柱形凸台，所述圆柱形凸台设置卡槽，所述涡卷弹簧内勾固定于所述卡槽中。

优选地，所述移动滑台包括：第四促动器、滑块与从动杆连接件、滑块、从动杆以及主动杆；

所述主动杆一端连接所述第三促动器输出端，所述主动杆另一端通过第一轴承连接所述从动杆一端；

所述从动杆另一端通过第二轴承连接所述滑块与从动杆连接件，所述滑块与从动杆连接件固定连接所述滑块；

所述直线滑轨上设置T型滑槽，所述滑块安装滚轮并通过所述滚轮在所述T型滑槽内滑动；

所述滑块与从动杆连接件上设置第二片状结构，所述第二片状结构平行于所述直线滑轨端面，所述第四促动器固定连接所述第二片状结构。

优选地，所述末端执行部件包括：夹持末端与第四促动器连接件、连接片、夹持末端套壳下片、夹持末端套壳上盖以及夹持末端内部滑块；

所述夹持末端与第四促动器连接件连接所述第四促动器输出端；

所述夹持末端套壳下片通过所述连接片连接所述夹持末端与第四促动器连接件；

所述夹持末端套壳下片背向所述连接片一侧设置空腔，所述夹持末端内部滑块安装在所述空腔中并沿所述空腔滑动；

所述夹持末端套壳上盖固定安装在所述夹持末端套壳下片背向所述连接片一端。

优选地，所述夹持末端内部滑块朝向所述连接片一侧安装滑块后侧支撑弹簧，所述夹持末端内部滑块侧面安装滑块底面支撑弹簧；

所述夹持末端内部滑块和所述夹持末端套壳下片之间安装后侧薄膜压力传感器、左侧薄膜压力传感器以及右侧薄膜压力传感器；

所述滑块后侧支撑弹簧朝向所述连接片一端安装所述后侧薄膜压力传感器；

所述夹持末端内部滑块沿水平方向一侧设置第一球面凸起，所述夹持末端内部滑块沿水平方向另一侧设置第二球面凸起；

所述第一球面凸起处安装所述左侧薄膜压力传感器，所述第二球面凸起处安装所述右侧薄膜压力传感器。

优选地，所述夹持末端内部滑块背向所述连接片一端设置圆锥面；

所述圆锥面顶点处设置第三通孔，所述第三通孔设置在所述夹持末端内部滑块内部；

所述夹持末端内部滑块中部设置圆弧凹槽，所述圆弧凹槽连通所述第三通孔，所述圆弧凹槽处设置凸轮旁薄膜压力传感器

所述夹持末端内部滑块侧面通过电机固定架固定安装旋转电机；

所述旋转电机输出端安装凸轮，所述凸轮通过所述旋转电机带动转动，所述凸轮尖端允许穿过所述圆弧凹槽和所述第三通孔；

细杆物件允许通过所述第三通孔安装在所述夹持末端内部滑块内。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明在传动链上依次设置了四个促动器作为主动机构，能够在较大空间范围内移动末端执行部件，完成细杆物件的定点取放、并带动细杆物件进行擦拭、涂抹等动作。

2、本发明末端执行部件在夹取细杆物件的过程中，能够保持细杆轴线方向与末端执行部件一致。

3、本发明末端执行部件内设计有力传感装置，能够感知所夹持的细杆零件所受轴向力与横向力。

4、本发明自重轻、体积小、控制成本低，可以安装在任意平台上，适合多种应用场景。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为夹持机器人外部结构示意图；

图2为夹持机器人内部结构示意图(一)；

图3为夹持机器人内部结构示意图(二)；

图4为俯仰主梁支撑件剖视图；

图5为末端执行部件结构示意图；

图6为末端执行部件主视剖视图；

图7为末端执行部件俯视剖视图。

图中所示：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，一种带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人，包括：末端执行部件1、移动滑台2、俯仰主梁3、回转平台4以及固定底座5；固定底座5上安装回转平台4，回转平台4允许相对固定底座5绕竖直轴线方向转动，回转平台4上安装俯仰主梁3，俯仰主梁3允许相对回转平台4绕水平轴线方向转动，移动滑台2一端安装在俯仰主梁3内并允许相对俯仰主梁3沿轴线运动，移动滑台2另一端安装末端执行部件1，末端执行部件1允许绕移动滑台2轴向旋转。

如图2和图3所示，固定底座5包括：固定底座上板18、第一促动器19以及固定底座下板20；固定底座下板20上设置沉头通孔并通过螺栓安装在水平平面上，固定底座上板18通过支撑铜柱固定安装在固定底座下板20上，固定底座上板18和固定底座下板20之间安装第一促动器19，固定底座上板18设置第一通孔，第一促动器19输出端穿过第一通孔。回转平台4包括：回转平台内侧外壳41、回转平台外侧外壳42、回转平台底座上片171、回转平台底座下片172、涡卷弹簧平衡装置16、第二促动器21、左轴承固定座221以及右轴承固定座222，回转平台底座下片172通过第一法兰连接第一促动器19输出端，回转平台底座下片172设置圆台，固定底座上板18设置圆形凹槽，固定底座上板18通过圆形凹槽配合圆台连接回转平台底座下片172，回转平台底座上片171设置凸起框架结构，第二促动器21通过凸起框架结构安装在回转平台底座上片171上，回转平台内侧外壳41、回转平台外侧外壳42、左轴承固定座221以及右轴承固定座222固定安装在回转平台底座上片171上，左轴承固定座221和右轴承固定座222上设置第二通孔，第二通孔与第二促动器21输出端同轴心，右轴承固定座222处安装涡卷弹簧平衡装置16。

俯仰主梁3包括：俯仰主梁内侧外壳31、俯仰主梁外侧外壳32、俯仰主梁支撑件14、直线滑轨15、第二促动器与俯仰转轴连接件23以及第三促动器13；俯仰主梁支撑件14下端设置转轴，转轴向两侧延伸出销状凸起，转轴上方设置长方形片，长方形片长边垂直于转轴轴线，长方形片上安装直线滑轨15，长方形片长边侧面设置第一片状结构，第一片状结构固定连接第三促动器13，第二促动器与俯仰转轴连接件23一端设置第二法兰并通过第二法兰连接第二促动器21输出端，第二促动器与俯仰转轴连接件23另一端通过销状凸起连接转轴，第二促动器与俯仰转轴连接件23上设置锥形片状凸起，俯仰主梁外侧外壳32通过螺栓连接锥形片状凸起，俯仰主梁外侧外壳32通过螺栓连接直线滑轨15和俯仰主梁内侧外壳31。俯仰主梁外侧外壳32上安装深度摄像头6和聚光头灯7，深度摄像头6安装镜头，镜头轴线方向平行于俯仰主梁3轴线方向。

如图4所示，涡卷弹簧平衡装置16包括涡卷弹簧盖1601、涡卷弹簧与俯仰转轴连接件1602、涡卷弹簧1603以及涡卷弹簧座1604；涡卷弹簧座1604固定连接右轴承固定座222，涡卷弹簧座1604内部设置勾状凸块，涡卷弹簧1603安装在涡卷弹簧座1604内并外勾勾状凸块，涡卷弹簧与俯仰转轴连接件1602一端通过销状凸起连接转轴，涡卷弹簧与俯仰转轴连接件1602另一端穿过右轴承固定座222、涡卷弹簧座1604以及涡卷弹簧盖1601，涡卷弹簧盖1601外侧设置有固定环，固定环环套在涡卷弹簧与俯仰转轴连接件1602上，涡卷弹簧盖1601外侧设置手柄，涡卷弹簧盖1601内侧设置圆柱形凸台，圆柱形凸台设置卡槽，涡卷弹簧1603内勾固定于卡槽中。

如图5至图7所示，移动滑台2包括：第四促动器8、滑块与从动杆连接件9、滑块10、从动杆11以及主动杆12；主动杆12一端连接第三促动器13输出端，主动杆12另一端通过第一轴承连接从动杆11一端，从动杆11另一端通过第二轴承连接滑块与从动杆连接件9，滑块与从动杆连接件9固定连接滑块10，直线滑轨15上设置T型滑槽，滑块10安装滚轮并通过滚轮在T型滑槽内滑动，滑块与从动杆连接件9上设置第二片状结构，第二片状结构平行于直线滑轨15端面，第四促动器8固定连接第二片状结构。末端执行部件1包括：夹持末端与第四促动器连接件101、连接片102、夹持末端套壳下片1031、夹持末端套壳上盖1032以及夹持末端内部滑块104，夹持末端与第四促动器连接件101连接第四促动器8输出端，夹持末端套壳下片1031通过连接片102连接夹持末端与第四促动器连接件101，夹持末端套壳下片1031背向连接片102一侧设置空腔，夹持末端内部滑块104安装在空腔中并沿空腔滑动，夹持末端套壳上盖1032固定安装在夹持末端套壳下片1031背向连接片102一端。夹持末端内部滑块104朝向连接片102一侧安装滑块后侧支撑弹簧1061，夹持末端内部滑块104侧面安装滑块底面支撑弹簧1062，夹持末端内部滑块104和夹持末端套壳下片1031之间安装后侧薄膜压力传感器10101、左侧薄膜压力传感器10102以及右侧薄膜压力传感器10103，滑块后侧支撑弹簧1061朝向连接片102一端安装后侧薄膜压力传感器10101，夹持末端内部滑块104沿水平方向一侧设置第一球面凸起，夹持末端内部滑块104沿水平方向另一侧设置第二球面凸起，第一球面凸起处安装左侧薄膜压力传感器10102，第二球面凸起处安装右侧薄膜压力传感器10103。夹持末端内部滑块104背向连接片102一端设置圆锥面，圆锥面顶点处设置第三通孔，第三通孔设置在夹持末端内部滑块104内部，夹持末端内部滑块104中部设置圆弧凹槽，圆弧凹槽连通第三通孔，圆弧凹槽处设置凸轮旁薄膜压力传感器10104。夹持末端内部滑块104侧面通过电机固定架107固定安装旋转电机108，旋转电机108输出端安装凸轮109，凸轮109通过旋转电机108带动转动，凸轮109尖端允许穿过圆弧凹槽和所述第三通孔，细杆物件105允许通过第三通孔安装在夹持末端内部滑块104内。

实施例2

实施例2作为实施例1的优选例。

如图1所示，本实施例包括：固定底座5、设置于固定底座5上的回转平台4，回转平台4能绕竖向轴线旋转；设置于回转平台4上的俯仰主梁3，俯仰主梁3可绕水平轴线在一定角度范围内旋转；设置于俯仰主梁3上的移动滑台2，移动滑台2能沿俯仰主梁3前后移动；以及设置于移动滑台2上的末端执行部件1，末端执行部件1能绕移动滑台2移动方向做旋转运动。

如图2所示，固定底座5用于将机械臂整体固定于一水平台面上，包括：固定底座下板20、第一促动器19与固定底座上板18。其中，固定底座下板20上设计有三个沉头通孔，用于安装螺栓使得固定底座5固定于水平台面上。固定底座上板18通过三个支撑铜柱固定于固定底座下板20上。固定底座上板18上设计有圆形凹槽，与回转平台底座下片172的圆台相配合。第一促动器19固定于固定底座上板18与固定底座下板20之间，第一促动器19的输出端竖直向上穿过固定底座上板18的第一通孔。

如图3所示，回转平台4用于调整俯仰主梁3轴线在水平面内的朝向，包括：回转平台内侧外壳41、回转平台外侧外壳42、回转平台底座上片171、回转平台底座下片172、涡卷弹簧平衡装置16、第二促动器21、左轴承固定座221以及右轴承固定座222。其中，回转平台底座下片172通过第一法兰与第一促动器19输出端相连接，回转平台底座上片171与回转平台底座下片172间通过螺栓连接，第一促动器19输出端转动即带动回转平台4与固定底座5发生相对旋转。

回转底座上片171上设计有凸起框架结构，用于固定第二促动器21。左轴承固定座221和右轴承固定座222通过螺栓固定于回转平台底座上片171上，并且使得左轴承固定座221和右轴承固定座222上第二通孔轴线与第二促动器21输出端轴线重合。涡卷弹簧平衡装置16设置于右轴承固定座222处。回转平台内侧外壳41和外侧外壳42通过螺栓固定于回转平台底座上片171上。

如图4所示，涡卷弹簧平衡装置16用于为俯仰主梁3提供向水平位置回复的扭转力矩，包括涡卷弹簧盖1601、涡卷弹簧与俯仰转轴连接件1602、涡卷弹簧1603以及涡卷弹簧座1604。其中，涡卷弹簧座1604固定于右轴承固定座222上的孔内，涡卷弹簧1603安装于涡卷弹簧座1604内，并且涡卷弹簧1603外勾固定于涡卷弹簧座1604内壁的勾状凸块上。涡卷弹簧与俯仰转轴连接件1602大端通过插接方式固定在俯仰主梁支撑件14下端的转轴上，细端穿过右轴承固定座222、涡卷弹簧座1604以及涡卷弹簧盖1601上的孔。涡卷弹簧盖1601外侧设计有手柄，与带有止动螺丝的固定环，环套于涡卷弹簧与俯仰转轴连接件1602细端。涡卷弹簧盖1601内侧设计有带有卡槽的圆柱形凸台，涡卷弹簧1603内勾固定于卡槽中。实际调节时，需使涡卷弹簧1603先处于平衡位置，然后安装涡卷弹簧盖1601，并将俯仰主梁3旋转至水平位置，最后拧紧涡卷弹簧盖1601上的止动螺丝，锁死俯仰转轴与涡卷弹簧1603内勾。

俯仰主梁3用于调整移动滑台2前进方向在竖直平面内的朝向，包括俯仰主梁内侧外壳31、俯仰主梁外侧外壳32、深度摄像头6、聚光头灯7、俯仰主梁支撑件14、直线滑轨15、第二促动器与俯仰转轴连接件23以及第三促动器13。其中，俯仰主梁支撑件14下方设计有转轴，转轴两端设计为销状凸起，用于连接插接件。并且，在俯仰主梁支撑件14转轴上方，设置有一长方形片，该长方形片长边与转轴轴线垂直，其顶面连接有直线滑轨15，其长边侧面设计有平行于该侧面的第一片状结构，用于固定第三促动器13。第二促动器与俯仰转轴连接件23一端为第二法兰，与第二促动器21输出端相连，另一端通过插接方式与俯仰主梁支撑件14下端转轴相连。第二促动器21输出端旋转时，带动俯仰主梁3与回转平台4发生相对旋转。并且，第二促动器与俯仰转轴连接件23上设计有锥形片状凸起，用于安放俯仰主梁外侧外壳32的固定螺栓。俯仰主梁外侧外壳32与直线滑轨15通过两颗螺栓相连接，与第二促动器与俯仰转轴连接件23通过一颗螺栓相连接。俯仰主梁内侧外壳31通过三颗螺栓与俯仰主梁内侧外壳31相连接。深度摄像头6和聚光头灯7固定于俯仰主梁外侧外壳32上，使得深度摄像头6镜头轴线与俯仰主梁3轴线方向平行，且聚光头灯7能照射到深度摄像头6视野区域。

移动滑台2用于搭载末端执行部件1沿俯仰主梁3轴线方向前后移动，包括：主动杆12、从动杆11、滑块10、滑块与从动杆连接件9以及第四促动器8。其中，主动杆12一端连接在第三促动器13输出端上，另一端通过第一轴承与从动杆11相连，从动杆11另一端通过第二轴承与滑块与从动杆连接件9相连。直线滑轨15上有一T型滑槽，滑块10下方的滚轮可在T型滑槽内滑动，滑块与从动杆连接件9通过螺钉固定在滑块10上。并且滑块与从动杆连接件9上设计有与直线滑轨15端面平行的第二片状结构，用于固定第四促动器8。第三促动器13输出端旋转时，带动主动杆12旋转，主动杆12带动从动杆11旋转，从动杆11继而推动滑块10在直线滑轨15中前后移动。

如图5至图7所示，末端执行部件1用于取放细杆物件105，包括夹持末端与第四促动器连接件101、连接片102、夹持末端套壳下片1031、夹持末端套壳上盖1032、夹持末端内部滑块104、细杆物件105、滑块后侧支撑弹簧1061、滑块底面支撑弹簧1062，电机固定架107、旋转电机108、凸轮109、后侧薄膜压力传感器10101、左侧薄膜压力传感器10102、右侧薄膜压力传感器10103以及凸轮旁薄膜压力传感器10104。其中，夹持末端与第四促动器连接件101固定于第四促动器8输出端上。连接片102连接固定夹持末端套壳下片1031与夹持末端与第四促动器连接件101。夹持末端套壳下片1031上设计有空腔，可以容许夹持末端内部滑块104在该空腔内部滑动。夹持末端套壳上盖1032通过螺钉固定于夹持末端套壳下片1031前端。并且，夹持末端内部滑块104前端设计有内凹的圆锥面，在该圆锥面顶点处向夹持末端内部滑块104内部制作第三通孔。用于放置细杆物件105，并限制其轴线方向。该第三通孔轴线与第四促动器8输出端轴线平行且有一较小距离，当第四促动器8输出端旋转时，末端执行部件1可带动所夹取的细杆物件105绕第四促动器8输出端轴线旋转。并且，夹持末端内部滑块104顶面中部设计有圆弧形凹槽，该圆弧形凹槽与第三通孔相交，圆弧形凹槽左侧设计有第一片状凸起，该第一片状凸起上粘贴有凸轮旁薄膜压力传感器10104。旋转电机108通过电机固定架107固定于夹持末端内部滑块104顶面上。旋转电机108输出端上固定有凸轮109，凸轮109尖端旋转轨迹位于前述圆弧形凹槽内，并与第三通孔相交。完成夹取动作时，凸轮109尖端首先与前述片状凸起接触，薄膜压力传感器10104检测到压力时，将此处凸轮109所处位置标记为松开状态，此时可将细杆物件105放入该细长圆孔内，旋转电机108旋转带动凸轮109旋转使得其尖端朝向圆弧形凹槽底部，并压在细杆物件105上，使其与第三通孔紧贴，则此时细杆物件105被牢固固定在夹持末端内部滑块104上。其中，夹持末端内部滑块104底面与后侧面分别固定有滑块底面支撑弹簧1062以及滑块后侧支撑弹簧1061。夹持末端内部滑块104受力时压缩弹簧，进而使得各弹簧对夹持末端套壳下片1031产生压力。并且，夹持末端内部滑块104左侧面和右侧面设计有第一球面凸起和第二球面凸起，后侧薄膜压力传感器10101、左侧薄膜压力传感器10102、右侧薄膜压力传感器10103布置于夹持末端内部滑块104与夹持末端套壳下片1031的间隙当中，分别位于滑块后侧支撑弹簧1061后侧，以及夹持末端内部滑块104的第一球面凸起和第二球面凸起处。当所夹持的细杆物件105受到压力时，使得内部滑块104与夹持末端套壳下片1031发生相对移动，进而使得其中部分薄膜压力传感器受到挤压，从而测量得到细杆物件105所受压力大小。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人，其特征在于，包括：末端执行部件(1)、移动滑台(2)、俯仰主梁(3)、回转平台(4)以及固定底座(5)；

所述固定底座(5)上安装所述回转平台(4)，所述回转平台(4)允许相对所述固定底座(5)绕竖直轴线方向转动；

所述回转平台(4)上安装所述俯仰主梁(3)，所述俯仰主梁(3)允许相对所述回转平台(4)绕水平轴线方向转动；

所述移动滑台(2)一端安装在所述俯仰主梁(3)内并允许相对所述俯仰主梁(3)沿轴线运动；

所述移动滑台(2)另一端安装所述末端执行部件(1)，所述末端执行部件(1)允许绕所述移动滑台(2)轴向旋转；

所述移动滑台(2)包括第四促动器(8)，末端执行部件(1)包括：夹持末端与第四促动器连接件(101)、连接片(102)、夹持末端套壳下片(1031)、夹持末端套壳上盖(1032)以及夹持末端内部滑块(104)，夹持末端与第四促动器连接件(101)连接第四促动器(8)输出端，夹持末端套壳下片(1031)通过连接片(102)连接夹持末端与第四促动器连接件(101)，夹持末端套壳下片(1031)背向连接片(102)一侧设置空腔，夹持末端内部滑块(104)安装在空腔中并沿空腔滑动，夹持末端套壳上盖(1032)固定安装在夹持末端套壳下片(1031)背向连接片(102)一端，夹持末端内部滑块(104)朝向连接片(102)一侧安装滑块后侧支撑弹簧(1061)，夹持末端内部滑块(104)侧面安装滑块底面支撑弹簧(1062)，夹持末端内部滑块(104)和夹持末端套壳下片(1031)之间安装后侧薄膜压力传感器(10101)、左侧薄膜压力传感器(10102)以及右侧薄膜压力传感器(10103)，滑块后侧支撑弹簧(1061)朝向连接片(102)一端安装后侧薄膜压力传感器(10101)，夹持末端内部滑块(104)沿水平方向一侧设置第一球面凸起，夹持末端内部滑块(104)沿水平方向另一侧设置第二球面凸起，第一球面凸起处安装左侧薄膜压力传感器(10102)，第二球面凸起处安装右侧薄膜压力传感器(10103)，夹持末端内部滑块(104)背向连接片(102)一端设置圆锥面，圆锥面顶点处设置第三通孔，第三通孔设置在夹持末端内部滑块(104)内部，夹持末端内部滑块(104)中部设置圆弧凹槽，圆弧凹槽连通第三通孔，圆弧凹槽处设置凸轮旁薄膜压力传感器(10104)，夹持末端内部滑块(104)侧面通过电机固定架(107)固定安装旋转电机(108)，旋转电机(108)输出端安装凸轮(109)，凸轮(109)通过旋转电机(108)带动转动，凸轮(109)尖端允许穿过圆弧凹槽和所述第三通孔，细杆物件(105)允许通过第三通孔安装在夹持末端内部滑块(104)内；

其中，夹持末端内部滑块(104)底面与后侧面分别固定有滑块底面支撑弹簧(1062)以及滑块后侧支撑弹簧(1061)，夹持末端内部滑块(104)受力时压缩弹簧，进而使得各弹簧对夹持末端套壳下片(1031)产生压力，并且，夹持末端内部滑块(104)左侧面和右侧面设计有第一球面凸起和第二球面凸起，后侧薄膜压力传感器(10101)、左侧薄膜压力传感器(10102)、右侧薄膜压力传感器(10103)布置于夹持末端内部滑块(104)与夹持末端套壳下片(1031)的间隙当中，分别位于滑块后侧支撑弹簧(1061)后侧，以及夹持末端内部滑块(104)的第一球面凸起和第二球面凸起处，当所夹持的细杆物件(105)受到压力时，使得夹持末端内部滑块(104)与夹持末端套壳下片(1031)发生相对移动，进而使得其中部分薄膜压力传感器受到挤压，从而测量得到细杆物件(105)所受压力大小。

2.根据权利要求1所述带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人，其特征在于，所述固定底座(5)包括：固定底座上板(18)、第一促动器(19)以及固定底座下板(20)；

所述固定底座下板(20)上设置沉头通孔并通过螺栓安装在水平平面上；

所述固定底座上板(18)通过支撑铜柱固定安装在所述固定底座下板(20)上；

所述固定底座上板(18)和所述固定底座下板(20)之间安装所述第一促动器(19)；

所述固定底座上板(18)设置第一通孔，所述第一促动器(19)输出端穿过所述第一通孔。

3.根据权利要求2所述带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人，其特征在于，所述回转平台(4)包括：回转平台内侧外壳(41)、回转平台外侧外壳(42)、回转平台底座上片(171)、回转平台底座下片(172)、涡卷弹簧平衡装置(16)、第二促动器(21)、左轴承固定座(221)以及右轴承固定座(222)；

所述回转平台底座下片(172)通过第一法兰连接所述第一促动器(19)输出端；

所述回转平台底座下片(172)设置圆台，所述固定底座上板(18)设置圆形凹槽，所述固定底座上板(18)通过所述圆形凹槽配合所述圆台连接所述回转平台底座下片(172)；

所述回转平台底座上片(171)设置凸起框架结构，所述第二促动器(21)通过所述凸起框架结构安装在所述回转平台底座上片(171)上；

所述回转平台内侧外壳(41)、所述回转平台外侧外壳(42)、所述左轴承固定座(221)以及所述右轴承固定座(222)固定安装在所述回转平台底座上片(171)上；

所述左轴承固定座(221)和所述右轴承固定座(222)上设置第二通孔，所述第二通孔与所述第二促动器(21)输出端同轴心；

所述右轴承固定座(222)处安装所述涡卷弹簧平衡装置(16)。

4.根据权利要求3所述带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人，其特征在于，所述俯仰主梁(3)包括：俯仰主梁内侧外壳(31)、俯仰主梁外侧外壳(32)、俯仰主梁支撑件(14)、直线滑轨(15)、第二促动器与俯仰转轴连接件(23)以及第三促动器(13)；

所述俯仰主梁支撑件(14)下端设置转轴，所述转轴向两侧延伸出销状凸起；

所述转轴上方设置长方形片，所述长方形片长边垂直于所述转轴轴线；

所述长方形片上安装所述直线滑轨(15)，所述长方形片长边侧面设置第一片状结构，所述第一片状结构固定连接所述第三促动器(13)；

所述第二促动器与俯仰转轴连接件(23)一端设置第二法兰并通过所述第二法兰连接所述第二促动器(21)输出端；

所述第二促动器与俯仰转轴连接件(23)另一端通过所述销状凸起连接所述转轴；

所述第二促动器与俯仰转轴连接件(23)上设置锥形片状凸起，所述俯仰主梁外侧外壳(32)通过螺栓连接所述锥形片状凸起；

所述俯仰主梁外侧外壳(32)通过螺栓连接所述直线滑轨(15)和所述俯仰主梁内侧外壳(31)。

5.根据权利要求4所述带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人，其特征在于：所述俯仰主梁外侧外壳(32)上安装深度摄像头(6)和聚光头灯(7)；

所述深度摄像头(6)安装镜头，所述镜头轴线方向平行于所述俯仰主梁(3)轴线方向。

6.根据权利要求4所述带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人，其特征在于，所述涡卷弹簧平衡装置(16)包括涡卷弹簧盖(1601)、涡卷弹簧与俯仰转轴连接件(1602)、涡卷弹簧(1603)以及涡卷弹簧座(1604)；

所述涡卷弹簧座(1604)固定连接所述右轴承固定座(222)；

所述涡卷弹簧座(1604)内部设置勾状凸块，所述涡卷弹簧(1603)安装在所述涡卷弹簧座(1604)内并外勾所述勾状凸块；

所述涡卷弹簧与俯仰转轴连接件(1602)一端通过所述销状凸起连接所述转轴，所述涡卷弹簧与俯仰转轴连接件(1602)另一端穿过所述右轴承固定座(222)、所述涡卷弹簧座(1604)以及所述涡卷弹簧盖(1601)；

所述涡卷弹簧盖(1601)外侧设置有固定环，所述固定环环套在所述涡卷弹簧与俯仰转轴连接件(1602)上；

所述涡卷弹簧盖(1601)外侧设置手柄；

所述涡卷弹簧盖(1601)内侧设置圆柱形凸台，所述圆柱形凸台设置卡槽，所述涡卷弹簧(1603)内勾固定于所述卡槽中。

7.根据权利要求4所述带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人，其特征在于，所述移动滑台(2)包括：第四促动器(8)、滑块与从动杆连接件(9)、滑块(10)、从动杆(11)以及主动杆(12)；

所述主动杆(12)一端连接所述第三促动器(13)输出端，所述主动杆(12)另一端通过第一轴承连接所述从动杆(11)一端；

所述从动杆(11)另一端通过第二轴承连接所述滑块与从动杆连接件(9)，所述滑块与从动杆连接件(9)固定连接所述滑块(10)；

所述直线滑轨(15)上设置T型滑槽，所述滑块(10)安装滚轮并通过所述滚轮在所述T型滑槽内滑动；

所述滑块与从动杆连接件(9)上设置第二片状结构，所述第二片状结构平行于所述直线滑轨(15)端面，所述第四促动器(8)固定连接所述第二片状结构。

8.根据权利要求7所述带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人，其特征在于，所述末端执行部件(1)包括：夹持末端与第四促动器连接件(101)、连接片(102)、夹持末端套壳下片(1031)、夹持末端套壳上盖(1032)以及夹持末端内部滑块(104)；

所述夹持末端与第四促动器连接件(101)连接所述第四促动器(8)输出端；

所述夹持末端套壳下片(1031)通过所述连接片(102)连接所述夹持末端与第四促动器连接件(101)；

所述夹持末端套壳下片(1031)背向所述连接片(102)一侧设置空腔，所述夹持末端内部滑块(104)安装在所述空腔中并沿所述空腔滑动；

所述夹持末端套壳上盖(1032)固定安装在所述夹持末端套壳下片(1031)背向所述连接片(102)一端。

9.根据权利要求8所述带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人，其特征在于：所述夹持末端内部滑块(104)朝向所述连接片(102)一侧安装滑块后侧支撑弹簧(1061)，所述夹持末端内部滑块(104)侧面安装滑块底面支撑弹簧(1062)；

所述夹持末端内部滑块(104)和所述夹持末端套壳下片(1031)之间安装后侧薄膜压力传感器(10101)、左侧薄膜压力传感器(10102)以及右侧薄膜压力传感器(10103)；

所述滑块后侧支撑弹簧(1061)朝向所述连接片(102)一端安装所述后侧薄膜压力传感器(10101)；

所述夹持末端内部滑块(104)沿水平方向一侧设置第一球面凸起，所述夹持末端内部滑块(104)沿水平方向另一侧设置第二球面凸起；

所述第一球面凸起处安装所述左侧薄膜压力传感器(10102)，所述第二球面凸起处安装所述右侧薄膜压力传感器(10103)。

10.根据权利要求9所述带有力传感器的多自由度细杆物件夹持机器人，其特征在于：所述夹持末端内部滑块(104)背向所述连接片(102)一端设置圆锥面；

所述圆锥面顶点处设置第三通孔，所述第三通孔设置在所述夹持末端内部滑块(104)内部；

所述夹持末端内部滑块(104)中部设置圆弧凹槽，所述圆弧凹槽连通所述第三通孔，所述圆弧凹槽处设置凸轮旁薄膜压力传感器(10104)

所述夹持末端内部滑块(104)侧面通过电机固定架(107)固定安装旋转电机(108)；

所述旋转电机(108)输出端安装凸轮(109)，所述凸轮(109)通过所述旋转电机(108)带动转动，所述凸轮(109)尖端允许穿过所述圆弧凹槽和所述第三通孔；

细杆物件(105)允许通过所述第三通孔安装在所述夹持末端内部滑块(104)内。

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