CN206840081U - 一种线驱动柔性机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种线驱动柔性机器人，柔性机械臂设置在机器人基座前端，第一伺服电机、第二伺服电机上下对称设置在机器人基座上，每两个相邻的椎体可以构成一个球关节，每个椎体上设有中空的中央腔和位于中央腔外部均布的导孔，两对牵引绳通过导孔将各个椎体连接起来，每一对牵引绳的末端固定在同一个伺服电机上，手术器械可以通过中央腔到达机器人末端，机器人基座固定在导轨上，步进电机通过带动丝杠而使得机器人基座前后移动；第一伺服电机控制柔性机械臂的左右弯曲运动，第二伺服电机控制柔性机械臂的上下弯曲运动。本实用新型由多个刚性椎体构成，可以实现弯曲运动，并能够承载一定的负载，变形量小，从而定位精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种柔性机器人，更具体地说是一种线驱动柔性微创手术机器人。
背景技术
传统的串并联机器人例如达芬奇机器人，都是有多个刚性的连杆和关节构成，在较大的外力作用下也能够实现精准定位，但是通常它们的体积很大，自由度有限，因此在狭小的空间内操作不便；而连续性机器人虽然更适用于狭小的空间，但是由于其刚性太差，所以承受负载能力差，定位准确度较低。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种线驱动柔性机器人。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种线驱动柔性机器人，包括步进电机、丝杠、第一伺服电机、柔性机械臂、机器人基座、牵引绳、第二伺服电机、导轨，柔性机械臂设置在机器人基座前端，第一伺服电机、第二伺服电机上下对称设置在机器人基座上，柔性机械臂包括基椎体、多个中间椎体、末端椎体，每两个相邻的椎体可以构成一个球关节，每个椎体上设有中空的中央腔和位于中央腔外部均布的导孔，两对牵引绳通过导孔将各个椎体连接起来，每一对牵引绳的末端固定在同一个伺服电机上，手术器械可以通过中央腔到达机器人末端，机器人基座固定在导轨上，步进电机通过带动丝杠而使得机器人基座前后移动；而两个伺服电机则是通过牵引绳控制柔性机械臂的弯曲运动，第一伺服电机控制柔性机械臂的左右弯曲运动，第二伺服电机控制柔性机械臂的上下弯曲运动。
优选的，柔性机械臂的长度可以通过改变中间椎体的数量进行调节。
优选的，柔性机械臂独立于驱动系统。
相对于传统的机器人，本实用新型的线驱动柔性机器人既可以实现在有限且复杂的环境中工作，又可以在外部负载存在的情况下实现精准定位。与传统的刚性工业机器人每个关节都由一个电机的驱动方式不同，该柔性机器人为欠驱动工作方式，即驱动装置少于机器人的自由度，实现其体积更小，灵活性更高。
本实用新型的机器人由多个刚性椎体构成，可以实现弯曲运动，并能够承载一定的负载，变形量小，从而定位精度高；机器人的驱动方式为欠驱动，所用的驱动电机少，结构简单，体积小，能够工作在复杂有限的环境下。机器人的为线驱动方式，驱动电机位于机器人末端，因此可以实现经人体自然腔道进行微创手术。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种线驱动柔性机器人的结构示意图。
图2为本实用新型提出的一种线驱动柔性机器人球关节部的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-2，一种线驱动柔性机器人，包括步进电机1、丝杠2、第一伺服电机3、柔性机械臂、机器人基座、牵引绳7、第二伺服电机8、导轨9，柔性机械臂设置在机器人基座前端，第一伺服电机3、第二伺服电机8上下对称设置在机器人基座上，柔性机械臂包括基椎体4、多个中间椎体5、末端椎体6。柔性机械臂的长度可以通过改变中间椎体的数量进行调节；每两个相邻的椎体可以构成一个球关节11，每个椎体上设有中空的中央腔10和位于中央腔10外部均布的四个导孔12，两对牵引绳7通过导孔12将各个椎体连接起来，每一对牵引绳7的末端固定在同一个伺服电机上，手术器械可以通过中央腔10到达机器人末端，相邻椎体构成一个球关节11；机器人基座固定在导轨9上，步进电机1通过带动丝杠2而使得机器人基座前后移动；而两个伺服电机则是通过牵引绳7控制柔性机械臂的弯曲运动，第一伺服电机3控制柔性机械臂的左右弯曲运动，第二伺服电机8控制柔性机械臂的上下弯曲运动。
本实用新型采用欠驱动方式，驱动电机少，从而体积小，灵活度高，能够工作在空间有限且复杂的环境中。柔性机械臂采用刚性的椎体，可以承载较大的负载，同时保证其定位精度，每两个椎体之间的连接采用球关节，因此通过调节两个伺服电机的转动，从而可以实现机械臂任意方向的弯曲运动。手术器械可以通过机械臂的中央腔到达手术部位，不需要额外的创口，因此该发明可以通过自然腔道进行微创手术，实现手术创伤小，不留疤痕。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种线驱动柔性机器人，包括步进电机、丝杠、第一伺服电机、柔性机械臂、机器人基座、牵引绳、第二伺服电机、导轨，其特征在于，柔性机械臂设置在机器人基座前端，第一伺服电机、第二伺服电机上下对称设置在机器人基座上，柔性机械臂包括基椎体、多个中间椎体、末端椎体，每两个相邻的椎体可以构成一个球关节，每个椎体上设有中空的中央腔和位于中央腔外部均布的导孔，两对牵引绳通过导孔将各个椎体连接起来，每一对牵引绳的末端固定在同一个伺服电机上，手术器械可以通过中央腔到达机器人末端，机器人基座固定在导轨上，步进电机通过带动丝杠而使得机器人基座前后移动；而两个伺服电机则是通过牵引绳控制柔性机械臂的弯曲运动，第一伺服电机控制柔性机械臂的左右弯曲运动，第二伺服电机控制柔性机械臂的上下弯曲运动。
2.根据权利要求1所述的一种线驱动柔性机器人，其特征在于， 柔性机械臂独立于驱动系统。
3.根据权利要求1所述的一种线驱动柔性机器人，其特征在于，柔性机械臂的长度可以通过改变中间椎体的数量进行调节。
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