CN208511177U - 一种机器人控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗设备领域，公开了一种机器人控制装置，所适用的机器人包括机械臂以及连接在机械臂上的手术器械，手术器械由驱动绳进行控制，包括机箱、驱动绳控制装置、进给控制装置与转动控制装置，驱动绳控制装置与转动控制装置安装在机箱上，其中，驱动绳控制装置用于驱动驱动绳进行伸缩，转动控制装置用于驱动机械臂转动，进给控制装置用于驱动机箱移动，以实现机械臂的进给。本实用新型可以对驱动绳与机械臂进行集中控制，相对现有技术而言可以简化结构，降低配合难度，进而可以降低生产成本。

Description

一种机器人控制装置

技术领域

本实用新型涉及医疗设备领域，尤其是涉及一种医疗机械人，具体是涉及机械人的控制装置。

背景技术

随着技术的发展，医疗机器人已经越来越多的应用于医疗领域，用于辅助医生完成手术操作。常见的医疗机器人包括机械臂以及连接机械臂上的手术器械，机器人要求具有多个自由度，比如机械臂沿自身轴向的进给、机械臂绕自身轴向的转动以及手术器械的运动(以夹爪为例，需要涉及到夹爪的开合以及夹爪朝四个方向上的转动)，现有技术中上述运动分别由不同的装置进行控制，结构复杂，装置之间的配合难度大，难以满足人们的需求。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种机器人控制装置，用于解决现有技术结构复杂，装置之间的配合难度大的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种机器人控制装置，所适用的机器人包括机械臂以及连接在机械臂上的手术器械，手术器械由驱动绳进行控制，包括机箱、驱动绳控制装置、进给控制装置与转动控制装置，驱动绳控制装置与转动控制装置安装在机箱上，其中，驱动绳控制装置用于驱动驱动绳进行伸缩，转动控制装置用于驱动机械臂转动，进给控制装置用于驱动机箱移动，以实现机械臂的进给。

作为上述方案的进一步改进方式，驱动绳控制装置包括基座以及安装在基座上的齿轮、齿条与齿轮动力装置，齿条分布在齿轮两侧，并分别与齿轮啮合，齿轮可在齿轮动力装置的驱动下相对基座转动，以带动两侧的齿条同步且反向运动。

作为上述方案的进一步改进方式，驱动绳控制装置还包括用于调节驱动绳张紧程度的张紧装置，张紧装置包括安装在齿条上的摆动座与驱动装置，摆动座可在驱动装置的驱动下相对齿条摆动，驱动绳随摆动座的摆动而张紧/放松。

作为上述方案的进一步改进方式，张紧装置还包括安装在齿条上的固定座，摆动座上设有张紧轮，驱动绳的端部绕过张紧轮后与固定座固定连接。

作为上述方案的进一步改进方式，固定座包括上压块与下压块，上压块与下压块之间可拆卸的连接，上压块与下压块之间设有固定端部的卡接槽。

作为上述方案的进一步改进方式，驱动装置包括安装在齿条上的驱动座与螺钉，驱动座上设置有螺纹通孔，螺钉旋在螺纹通孔内，螺钉的端部从螺纹通孔内伸出并与摆动座抵持。

作为上述方案的进一步改进方式，转动控制装置包括连接件与转动动力装置，连接件与机箱转动连接，转动动力装置驱动连接件绕自身轴心转动。

作为上述方案的进一步改进方式，转动动力装置为电机，转动控制装置还包括主动轮、从动轮与同步带，主动轮与电机的驱动轴固定连接，从动轮与连接件固定连接，同步带分别绕设在主动轮、从动轮之上。

作为上述方案的进一步改进方式，进给控制装置包括机架、滑轨、滑块与进给动力装置，滑轨与机架固定连接，滑块与机箱固定连接，并与滑轨滑动连接，进给动力装置驱动滑块相对滑轨滑动。

作为上述方案的进一步改进方式，进给动力装置为电机，进给控制装置还包括主动轮、从动轮、丝杆与丝杆座，主动轮与电机的驱动轴固定连接，从动轮与丝杆固定连接，丝杆与丝杆座螺纹连接，丝杆座与机箱固定连接，主动轮、从动轮相互啮合。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型可以对驱动绳与机械臂进行集中控制，相对现有技术而言可以简化结构，降低配合难度，进而可以降低生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型所适用的机器人的立体示意图；

图2是本实用新型一个实施例的立体示意图；

图3是本实用新型驱动绳控制装置一个方向上的立体示意图；

图4是本实用新型驱动绳控制装置另一个方向上的立体示意图；

图5是本实用新型张紧装置与齿条连接的示意图；

图6是本实用新型转动控制装置与机箱连接的立体示意图；

图7是本实用新型进给控制装置的立体示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

参照图1，示出了本实用新型所适用的机器人的立体示意图，图中进行了截断处理。如图所示，机器人包括机械臂1与连接机械臂1末端的手术器械2(本实施例中为夹爪，也可以替换为其它的手术器械)，以夹爪为例，机器人具有五个方向上的自由度：即夹爪的开合、夹爪绕关节3的转动、夹爪绕关节4的转动、机械臂绕自身轴心的转动以及机械臂沿自身轴向的进给。本实施例中夹爪的开合、夹爪绕关节3的转动以及夹爪绕关节4的转动均由驱动绳控制。

参照图2，示出了本实用新型一个实施例的立体示意图。如图所示，机器人控制装置包括驱动绳控制装置100、转动控制装置200、进给控制装置300与机箱400，驱动绳控制装置100与转动控制装置200安装在机箱400上。驱动绳控制装置100用于驱动上述的驱动绳进行伸缩，从而控制夹爪进行相应的动作；转动控制装置用于驱动机械臂1转动，进给控制装置300用于驱动机箱400移动，以实现机械臂1的进给。本实用新型可以对驱动绳与机械臂进行集中控制，相对现有技术而言可以简化结构，降低配合难度，进而可以降低生产成本。

参照图3、图4，分别示出了本实用新型驱动绳控制装置一个实施例不同方向上的立体示意图。如图所示，本实用新型主要包括基座110以及安装在基座110上的齿轮120、齿条130与齿轮动力装置140。

齿轮动力装置140固定在基座110的底面，其驱动轴从基座110上的过孔向上伸出。齿轮120固定连接在齿轮动力装置140的驱动轴上，从而间接地与基座110连接。齿条130分布在齿轮120的两侧，并分别与齿轮120啮合，如此，当齿轮120在齿轮动力装置140的驱动下相对基座110转动时，两侧的齿条130可以相对基座110同步且反向运动，从而可以牵动对应的驱动绳同步运动，驱动绳控制装置通过齿轮-齿条等机械传动方式实现驱动绳的同步运动，不涉及复杂的齿轮动力装置与控制装置，有助于减少物料成本高，降低装配难度。

优选地，基板110上对应齿条130固定连接有滑轨座111，滑轨座111上固定连接有滑轨112，齿条130上固定连接有滑块113，齿条130通过滑块113与滑轨112的配合实现相对基座110的自由滑动。当然，齿条130也可以采用其他的公知结构相对基座110滑动，本实用新型对此不作限定。

本实施例中的齿轮动力装置140优选为电机，当然也可以采用如液压马达等其他公知的齿轮动力装置，本实用新型对此不作限定。

此外，本实用新型还设置有未示出的传感器，传感器在检查到齿条130运动至行程终点时控制电机停转。

驱动绳在传动过程中可能会发生松弛，影响控制效果，基于此，本实用新型还设置有用于调节驱动绳张紧程度的张紧装置150。此外，本实用新型还包括安装在基座110上的弹簧管安装座160，弹簧管安装座160上安装有弹簧管170，用于对驱动绳进行柔性控制与空间限位。

具体地，参照图5，图5示出了本实用新型张紧装置与齿条连接的示意图。如图所示，张紧装置150包括安装在齿条130上的摆动座151、转轴152、驱动座153与螺钉154。摆动座151通过转轴152与齿条130转动连接，驱动座153与螺钉154构成驱动装置，用于驱动摆动座151相对齿条130摆动，进而使驱动绳沿自身长度方向张紧/放松。

转轴152在本实施例中采用螺栓，其螺杆的端部穿过摆动座151上的通孔后旋入至齿条130上的螺纹孔内，并通过螺帽限制摆动座151沿竖直方向上的位移。驱动座153与齿条130固定连接，其上设置有未示出的螺纹通孔，螺钉154旋在螺纹通孔内，其端部从螺纹通孔内伸出并与摆动座151抵持，如此，随着螺钉154的旋入，摆动座151便可以相对齿条130朝一个方向(图示为顺时针方向)转动，进而张紧驱动绳；随着螺钉154的旋出，摆动座151在驱动绳的拉力作用下朝反向(图示为逆时针方向)转动，减小驱动绳的张力。

驱动绳可以直接与摆动座151连接，也可以如图所示形成动滑轮结构，即张紧装置150还包括安装在齿条130上的固定座155，摆动座151上固定连接有张紧轮156。驱动绳180的端部绕过张紧轮156后再与固定座155固定连接，根据动滑轮的原理，驱动绳的运动距离等于张紧轮156运动距离的两倍，从而可以缩小张紧装置的体积。

作为驱动绳与固定座155的一种优选连接方式，固定座155包括上压块1551与下压块1552，上压块1551通过螺钉与下压块1552连接，上压块1551与下压块1552之间设有卡接槽1553。使用时，在驱动绳的端部设置一端子结构，端子结构嵌入在卡接槽1553内便可实现驱动绳与固定座155的固定连接。

优选地，上压块1551与下压块1552之间还设有对驱动绳进行导向的导向孔1554，驱动绳穿设在导向孔1554内并可沿导向孔1554的轴向运动。

参照图3、图4，弹簧管安装座160与固定座155类似，包括上压块与下压块，下压块与基座110固定连接，上压块通过螺钉与下压块连接，上压块与下压块之间形成卡接槽，弹簧管170固定在该卡接槽内。本实用新型中弹簧管170、卡接槽1553与导向孔1554的轴心处于同一平面内，使得驱动绳也始终维持在一个水平面上，保证传动的稳定性。

本实用新型所称的驱动绳既包括仅可传递拉力的柔性驱动绳，也包括可传递拉力和一定推力的刚性驱动绳(如钢丝绳等)。

驱动绳控制装置100的数量可以根据需要调整，以本实施例为例，由于夹爪需要三对驱动绳进行控制，故机箱上安装有三个驱动绳控制装置100，三个驱动绳控制装置100之间相互独立。

参照图6，示出了本实用新型转动控制装置与机箱连接的立体示意图，为便于理解，图中对机箱的侧壁进行了局部剖切，并隐藏了其他装置。如图所示，转动控制装置200包括连接件210与转动动力装置220，连接件210优选为连接轴，通过轴承与机箱400的前端侧壁转动连接，机械臂1通过焊接等方式与连接轴固定连接。

转动动力装置220优选为电机，用于驱动连接件210绕自身轴心转动，从而带动机械臂1转动。电机既可以直接带动连接件210转动，也可以如图中所示通过一系列的传动结构间接驱动，本实施例中的传动结构包括主动轮230、从动轮240与未示出的同步带，主动轮230与电机的驱动轴固定连接，从动轮240与连接件固定连接，同步带分别绕设在主动轮230、从动轮240之上。当然，传动结构也可以采用齿轮等结构。

参照图7，示出了本实用新型进给控制装置的立体示意图。如图所示，进给控制装置300包括机架310、滑轨320、滑块330与进给动力装置340。

滑轨320与机架310固定连接，滑块330与未示出的机箱400固定连接，并与滑轨320滑动连接，进给动力装置340驱动滑块330相对滑轨320滑动。

进给动力装置340优选为电机，本实施例中进给控制装置300还包括主动轮350、从动轮360、丝杆370与丝杆座380，主动轮350与电机的驱动轴固定连接，从动轮360与丝杆370固定连接，丝杆370与丝杆座380螺纹连接，丝杆座380与未示出的机箱400固定连接，主动轮350、从动轮360相互啮合。

如果不需要对进给距离进行精确控制，机箱也可以由气缸或者电机-同步轮-同步带系统进行驱动。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种机器人控制装置，所适用的机器人包括机械臂以及连接在所述机械臂上的手术器械，所述手术器械由驱动绳进行控制，其特征在于，包括机箱、驱动绳控制装置、进给控制装置与转动控制装置，所述驱动绳控制装置与转动控制装置安装在所述机箱上，其中，所述驱动绳控制装置用于驱动所述驱动绳进行伸缩，所述转动控制装置用于驱动所述机械臂转动，所述进给控制装置用于驱动所述机箱移动，以实现所述机械臂的进给。

2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，所述驱动绳控制装置包括基座以及安装在所述基座上的齿轮、齿条与齿轮动力装置，所述齿条分布在所述齿轮两侧，并分别与所述齿轮啮合，所述齿轮可在所述齿轮动力装置的驱动下相对所述基座转动，以带动两侧的所述齿条同步且反向运动。

3.根据权利要求2所述的机器人控制装置，其特征在于，所述驱动绳控制装置还包括用于调节所述驱动绳张紧程度的张紧装置，所述张紧装置包括安装在所述齿条上的摆动座与驱动装置，所述摆动座可在所述驱动装置的驱动下相对所述齿条摆动，所述驱动绳随所述摆动座的摆动而张紧/放松。

4.根据权利要求3所述的机器人控制装置，其特征在于，所述张紧装置还包括安装在所述齿条上的固定座，所述摆动座上设有张紧轮，所述驱动绳的端部绕过所述张紧轮后与所述固定座固定连接。

5.根据权利要求4所述的机器人控制装置，其特征在于，所述固定座包括上压块与下压块，所述上压块与下压块之间可拆卸的连接，所述上压块与下压块之间设有固定所述端部的卡接槽。

6.根据权利要求3所述的机器人控制装置，其特征在于，所述驱动装置包括安装在所述齿条上的驱动座与螺钉，所述驱动座上设置有螺纹通孔，所述螺钉旋在所述螺纹通孔内，所述螺钉的端部从所述螺纹通孔内伸出并与所述摆动座抵持。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的机器人控制装置，其特征在于，所述转动控制装置包括连接件与转动动力装置，所述连接件与所述机箱转动连接，所述转动动力装置驱动所述连接件绕自身轴心转动。

8.根据权利要求7所述的机器人控制装置，其特征在于，所述转动动力装置为电机，所述转动控制装置还包括主动轮、从动轮与同步带，所述主动轮与所述电机的驱动轴固定连接，所述从动轮与所述连接件固定连接，所述同步带分别绕设在所述主动轮、从动轮之上。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的机器人控制装置，其特征在于，所述进给控制装置包括机架、滑轨、滑块与进给动力装置，所述滑轨与所述机架固定连接，所述滑块与所述机箱固定连接，并与所述滑轨滑动连接，所述进给动力装置驱动所述滑块相对所述滑轨滑动。

10.根据权利要求9所述的机器人控制装置，其特征在于，所述进给动力装置为电机，所述进给控制装置还包括主动轮、从动轮、丝杆与丝杆座，所述主动轮与所述电机的驱动轴固定连接，所述从动轮与所述丝杆固定连接，所述丝杆与所述丝杆座螺纹连接，所述丝杆座与所述机箱固定连接，所述主动轮、从动轮相互啮合。