CN209551704U - 一种多自由度机械手夹持装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械臂技术领域，提出了一种多自由度夹持装置，包括支架、多自由度机械臂和机械手，所述多自由度机械臂的一端安装于所述支架上，另一端安装所述机械手；所述支架包括支撑柱、设置于所述支撑柱下端的支撑座和设置于所述支撑柱上端的高度调整装置；所述多自由度机械臂包括控制开关和多节机械臂，所述多节机械臂两两之间相互连接，且位于中间的机械臂具有一直角拐角，所述控制开关控制相邻两机械臂之间能绕轴向旋转；所述机械手的一端固定连接所述多自由度机械臂，另一端固定连接一夹持装置。本实用新型能够代替医生手持检测器具的工作，无需电源，无需电机，纯机械动作，能够实现多自由度的位置变化。

Description

一种多自由度机械手夹持装置

技术领域

本实用新型涉及机械臂技术领域，尤其涉及一种多自由度机械手夹持装置。

背景技术

现有的很多医疗检测均需要使用医疗器械在人体的体表移动来进行探测，如超声波检测。超声波检查是利用超声产生的波在人体内传播，通过示波器显示体内各种器官和组织对超声的反射和减弱规律来诊断疾病的方法。由于超声波探头移动方式的灵活性，因此广泛应用于人体身体的健康检查中。

现有的医疗检测中，往往通过医生手持医疗器械，在人体待检查器官所在的体表移动和调整超医疗器械的位置和角度，获取人体器官的身体特征，进而判断健康状况。由于检测人数众多，往往导致医生操作负担中，极易引起肩周炎等职业病，而且，会因为医生的手部颤抖而造成测量结果不准确的问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提供了一种多自由度机械手夹持装置，以代替医生手持医疗器械的工作。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种多自由度机械手夹持装置，包括支架、多自由度机械臂和机械手，所述多自由度机械臂的一端安装于所述支架上，另一端安装所述机械手；

所述支架包括支撑柱、设置于所述支撑柱下端的支撑座和设置于所述支撑柱上端的高度调整装置，所述高度调整装置连接所述多自由度机械臂，用于调制所述多自由度机械臂的高度；

所述多自由度机械臂包括控制开关和多节机械臂，所述多节机械臂两两之间相互连接，且位于中间的机械臂具有一直角拐角，所述控制开关控制相邻两机械臂之间能绕轴向旋转；

所述机械手的一端固定连接所述多自由度机械臂，另一端具有一夹持组件。

进一步的，所述控制开关包括连杆机构和多个旋转控制机构；

所述连杆机构包括多个连接杆和多个直角连接机构，各连接杆设置于配合的机械臂内，所述直角连接机构设置于所述直角拐角处，用于连接所述直角连接机构两侧的连接杆；

相邻两机械臂的配合处设有旋转控制机构，所述旋转控制机构包括分别固定连接于相邻两机械臂的第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元和第二控制单元设有配合的周向限位结构，所述旋转控制机构套设于所述连接杆上；

所述连杆机构在各机械臂内能沿轴向动作使各旋转控制机构的周向限位结构解除周向限位，使第一控制单元和第二控制单元能相对绕轴旋转，各节机械臂配合形成多自由度转臂。

进一步的，多个定位销和多个定位孔配合形成周向限位结构，所述多个定位孔沿机械臂的轴向对称设置于第一控制单元上，所述第二控制单元包括均固定设置于所述机械臂内部的基座和限位部，所述基座上沿轴向对称设置多个通孔，所述多个定位销均设置于所述多个通孔内，所述限位部始终向所述多个定位销施加朝向所述定位孔方向的作用力，以使所述多个定位销与所述定位孔配合以进行周向限位，所述连接杆连接所述多个定位销，以控制所述多个定位销与定位孔相互脱离以解除周向限位。

进一步的，所述定位销的一端穿过所述通孔与所述定位孔相配合，且其靠近所述连接杆的一侧设置让位区，所述第二控制单元还包括一连接圆盘，所述连接圆盘同轴固定套设于所述连接杆上，且其圆周端面设置于所述让位区内，所述连接圆盘能够在让位区内沿轴向运动。

进一步的，所述控制开关还包括开关机构和弹性元件，所述开关机构作用于所述连杆机构的一端，使所述连杆机构从靠近所述开关机构的位置向远离所述开关机构的位置移动，所述弹性元件作用于所述连杆机构的另一端，使所述连杆机构从远离所述开关机构的位置向靠近所述开关机构的位置移动。

进一步的，所述开关机构包括偏心轮和开关，所述偏心轮设置于所述机械臂的内部，且作用于所述连杆机构的一端，所述偏心轮包括一旋转轴，所述旋转轴安装于所述机械臂的垂直于轴向的方向上，且一端设置于所述机械臂的外部，所述开关固定连接于所述旋转轴，以控制所述旋转轴进行旋转。

进一步的，所述高度调整装置包括升降旋转盘和升降杆，所述升降旋转盘设置于所述支撑柱的上端，且能够绕所述支撑柱的轴向转动，所述支撑柱的上端的轴线处设置直径大于所述升降杆外径的安装孔，所述升降杆的外表面设置外螺纹，所述升降旋转盘的轴线处设置一贯穿的与所述外螺纹相配合的螺纹孔，所述升降杆穿过所述螺纹孔设置于所述安装孔内。

进一步的，所述夹持组件包括中间夹持部、第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部和第二夹持部分别安装于中间夹持部的两侧，且被限制为与中间夹持部之间的距离可以调节，所述中间夹持部、第一夹持部和第二夹持部三者形成U型夹持区域。

进一步的，所述第一夹持部包括第一固定端、以及通过一连接轴与之连接的第一夹持端，所述第一夹持端位于所述U型夹持区域，所述第一固定端连接于所述中间夹持部的其中一侧，所述第一夹持端设置为：所述第一夹持端能够绕所述连接轴相对所述第一固定端转动。

进一步的，所述第二夹持部包括第二固定端和第二夹持端，所述第二固定端连接于所述中间夹持部的其中一侧且所述第二固定端具有延伸至所述U型夹持区域的固定部，所述第二夹持端活动连接于所述第二固定端的固定部上朝向所述U型夹持区域的一侧，在外力作用下，第二夹持端能够被外力作用而相对所述固定部发生摆动。

本实用新型采用如上技术方案，并具有有益效果：

1、无需电源和电机驱动，纯机械动作，各关节机械臂定位、活动状态通过机械传动来实施。

2、具有多个自由度，可以模仿人的手臂实现多个自由度的移动。

3、结构稳定，使用方便，能够代替医生手持以来医疗器械进行操作，从而减轻医生的负担。

附图说明

图1所示为本实用新型实施例的整体结构的示意图。

图2所示为该实施例中多自由度机械臂的结构示意图。

图3所示为该实施例中多自由度机械臂的分解结构示意图。

图4所示为该实施例中连杆机构与开关机构的结构示意图。

图5所示为该实施例中多自由度机械臂的部分分解结构示意图。

图6所示为该实施例中开关机构的剖面图。

图7所示为该实施例中直角拐角的分解示意图。

图8所示为该实施例中旋转控制机构的结构示意图。

图9所示为该实施例中定位销的结构示意图。

图10所示为该实施例中连接杆与机械臂通过弹簧连接的结构示意图。

图11所示为该实施例中机械手的结构示意图。

图12所示为该实施例中带探头的机械手的结构示意图。

图13所示为该实施例的机械手结构的主视图。

图14所示为该实施例的机械手结构的剖面图。

图15所示为该实施例中第一夹持部的结构图。

图16所示为该实施例中第一夹持部的剖面图。

图17所示为该实施例中第一夹持端的分解示意图。

图18所示为该实施例中第二夹持部的分解示意图。

图19所示为该实施例中第二固定端的结构示意图。

图20所示为该实施例中第二夹持端的结构示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1-20所示，本实施例公开了一种多自由度机械手夹持装置，包括支架8、多自由度机械臂和机械手9，所述多自由度机械臂的一端安装于所述支架8上，另一端安装所述机械手9。

一、首先介绍支架8的结构。

所述支架8包括支撑柱81、设置于所述支撑柱81下端的支撑座82和设置于所述支撑柱81上端的高度调整装置83，所述高度调整装置83连接所述多自由度机械臂，用于调制所述多自由度机械臂的高度。

所述支撑座82可以为常用的结构，如圆盘座、三脚座等，该实施例中采用三脚座，且其下方均设置用于滑动的滑轮821，该实施例中，为了能够更好的固定，还包括设置于支撑座下方的能够进行上下升降运动的底座支架822和控制所述底座支架822升降的操作杆823。该实施例中，通过操作杆823控制底座支架822上升，使滑轮821与地面接触，用于移动该装置，控制底座支架822下降，使底座支架822与地面接触，而滑轮821离开地面，用于固定该装置。

所述高度调整装置83包括升降旋转盘831和升降杆832，所述升降旋转盘831设置于所述支撑柱81的上端，且能够绕所述支撑柱81的轴向转动，所述支撑柱81的上端的轴线处设置直径大于所述升降杆832外径的安装孔，所述升降杆832的外表面设置外螺纹，所述升降旋转盘831的轴线处设置一贯穿的与所述外螺纹相配合的螺纹孔，所述升降杆832穿过所述螺纹孔设置于所述安装孔内。所述高度调整装置83用于控制所述多自由度机械臂的高度，本领域技术人员可以以使用其他现有的升降结构。

二、下面参阅图2-10，来介绍多自由度机械臂的结构。

参阅图2和3，所述多自由度机械臂包括控制开关和7节机械臂，所述7节机械臂之间两两相互连接，按照连接顺序依次设定为第一机械臂1a、第二机械臂1b、第三机械臂1c、第四机械臂1d、第五机械臂1e、第六机械臂1f、第七机械臂1g。其中，所述第二机械臂1b、第三机械臂1c、第四机械臂1d、第五机械臂1e和第六机械臂1f上均设置一直角拐角2，分别设定第二机械臂1b上的直角拐角为2b、第三机械臂1c上的直角拐角为2c、第四机械臂1d上的直角拐角为2d、第五机械臂1e上的直角拐角为2e、第六机械臂1f上的直角拐角为2f。

需要说明的是，所述直角拐角2在机械臂上的位置可以为任意位置，如靠近两端的位置和中间的位置均可，在此不做限制。所述机械臂的长短为根据移动的距离来进行设置即可，在此不做限制。

另外，于该实施例中，所述机械臂的数量为7节，自由度为六自由度，在其他实施例结构中，根据自由度的的需求，可以对机械臂的数量进行适当的增减。

设定两个之间的连接的平面为旋转面，由上述结构可得，所述相邻的两个旋转面之间相互垂直。

参阅图1和图2，所述第七机械臂1g安装于支架8上，所述第一机械臂1a安装机械手9。

参阅图4和图5，所述控制开关包括开关机构6、连杆机构和多个旋转控制机构5。

继续参阅图4，所述连杆机构由多个连接杆3和多个直角连接机构4构成，所述连接杆3同轴设置于所述机械臂1内，所述直角连接机构4设置于所述直角拐角2处，所述多个连接杆3和多个直角连接机构4共同构成连杆机构，该实施例中，由于机械臂包括7节，因此，所述连杆机构的具体结构如下：

所述连接杆3包括六个，分别为第一连接杆3a、第二连接杆3b、第三连接杆3c、第四连接杆3d、第五连接杆3e和第六连接杆3f。

所述第一连接杆3a设置于第一机械臂1a和第二机械臂1b内、第二连接杆3b设置于第二机械臂1b和第三机械臂1c内、第三连接杆3c设置于第三机械臂1c和第四机械臂1d内、第四连接杆3d设置于第四机械臂1d和第五机械臂1e内、第五连接杆3e设置于第五机械臂1e和第六机械臂1f内、第六连接杆3f设置于第六机械臂1f和第七机械臂1g内。

所述直角连接机构4包括五个，分别为第一直角连接机构4a、第二直角连接机构4b、第三直角连接机构4c、第四直角连接机构4d和第五直角连接机构4e。

所述第一直角连接机构4a设置于第二机械臂1b内、第二直角连接机构4b设置于第三机械臂1c内、第三直角连接机构4c设置于第四机械臂1d内、第四直角连接机构4d设置于第五机械臂1e内、第五直角连接机构4e设置于第六机械臂1f内。

通过上述设置能够看出，由于直角连接机构4两端连接的机械臂相互垂直，因此设置于机械臂内的直角连接机构4两端的连接杆3也相互垂直。所述直角连接机构4用于在两个相互垂直的连接杆3之间进行力的传递，比如：力从第一连接杆3a通过第一直角连接机构4a传递至第二连接杆3b，从第二连接杆3b通过第二直角连接机构4b传递至第三连接杆3c，……，从第五连接杆3e通过第五直角连接机构4e传递至第六连接杆3f。

通过上述的连杆机构可以得出，所述直角连接机构4的功能为传递两个相互垂直的力，因此本领域技术人员可以使用各种常用的连接结构来实现，如滑块与滑轨连接、铰接等等，在该实施例中为了结构的简单采用凸轮结构，如图7所示，其为其中任意一处直角拐角2的示意图，所述直角连接机构4包括凸轮41和固定轴42，所述固定轴42安装于所述直角拐角2上，且其轴向与所述直角拐角2两端的连接杆3的轴向均相互垂直，所述凸轮41的中部套设于所述固定轴42，所述凸轮41的两端分别作用于所述直角拐角2两端的连接杆3。通过上述设置，当所述凸轮41一端的连接杆3作用于所述凸轮41时，所述凸轮41绕所述固定轴42的轴线旋转，进而所述凸轮41的另一端作用于与其连接的连接杆3，完成连接杆3之间力的作用的传递。

继续参阅图2-4，所述第一连接杆3a连接于所述开关机构6，第六连接杆3f通过弹簧7连接于第七机械臂1g。

所述开关机构6作用于第一连接杆3a，以控制其从远离第二连接杆3b的一端向靠近第二连接杆3b的一端移动，通过开关机构6的作用和连杆机构之间力的传递作用，所述六个连接杆依次向同一方向移动，即第一连接杆3a从第一机械臂1a的一端向第二机械臂1b的一端移动、第二连接杆3b从第二机械臂1b的一端向第三机械臂1c的一端移动、……、第六连接杆3f从第六机械臂1f的一端向第七机械臂1g的一端移动，固定连接于第六连接杆3f与第七机械臂1g的弹簧7因此被压缩。

该实施例中，所述弹簧7套设于所述第六连接杆3f上，且所述弹簧7的一端固定连接所述第六连接杆3f，另一端固定连接于所述第七机械臂1g。参阅图10，该实施例中的具体结构为：所述第六连接杆3f上设置第一限位部71，所述第七机械臂1g上设置第二限位部72，所述弹簧7设置于第一限位部71与第二限位部72之间，当第六连接杆3f朝向第七机械臂1g移动时，所述第一限位部71与第二限位部72之间的距离减小，因此，所述弹簧7被压缩；当第六连接杆3f远离第七机械臂1g移动时，所述第一限位部71与第二限位部72之间的距离增大，因此，所述弹簧7回复初始状态。

需要说明的是，所述弹簧7的安装方式仅仅为一种实施方式，在其他的实施例中，也可以采用其他的安装方式，在此不做限定，所述弹簧7也可以使用其他的弹性元件，如弹性橡胶等进行替代。

本实施例中使用开关机构6和弹簧7的结合作用来实现连杆机构沿轴向的运动，在其他的实施方式中，也可以使用其他的机械结构来实现。

继续参阅图2和图6，所述开关机构6包括偏心轮61和开关62，所述偏心轮61设置于所述第一机械臂1a的内部，且作用于第一连接杆3a的一端，所述偏心轮61包括一旋转轴611，所述旋转轴611安装于所述第一机械臂1a的垂直于轴向的方向上，且一端设置于所述第一机械臂1a的外部，所述开关62固定连接于所述旋转轴611，以控制所述旋转轴611进行旋转，该实施例中，设定当所述偏心轮61旋转时，控制所述第一连接杆3a在靠近偏心轮61的位置与远离偏心轮61的位置之间移动。上述开关机构6的结构仅为本实施例中的一种实施方式，本领域技术人员也可使用其他的结构来实现所述第一连接杆3a在靠近偏心轮61的位置与远离偏心轮61的位置之间往移动，如蜗杆结构等等。

所述开关62可以采用多种常用的结构，如水龙头所用的圆形开关或单边长条形开关，参阅图2，该实施例中，为了更好的控制所述偏心轮61旋转的角度，优选选用单边的圆柱形的开关62和开关固定槽63。所述开关62为圆柱形，其一端固定垂直连接于所述旋转轴611，所述开关机构6还包括固定设置于所述机械臂外表面的开关固定槽63，用于限定所述开关62转动的位置，所述开关固定槽63包括与所述开关62的外形相配合的凹槽。当所述开关62转动到所述开关固定槽63的所述凹槽内时，停止旋转。

继续参阅图5，相邻两机械臂之间通过旋转控制机构5进行连接，图5所示为第四机械臂1d和第五机械臂1e分解后的示意图，每两节相邻机械臂之间的旋转控制机构5的结构均相同，下面以其中一处(即第四机械臂1d与第五机械臂1e之间的旋转控制机构5)进行详细说明，具体结构参阅图8所示，所述旋转控制机构5包括第一控制单元51和第二控制单元52，所述第一控制单元51固定连接于所述第四机械臂1d，且包括多个沿所述第四机械臂1d的轴向对称分布的定位孔511，所述第二控制单元52包括多个定位销521、固定连接于所述第五机械臂1e的基座522和固定设置于所述第五机械臂1e内部的限位部(图中不可见)，所述基座522上沿轴向对称设置多个通孔，所述多个定位销521均设置于所述多个通孔内，所述限位部始终向所述多个定位销521施加朝向所述定位孔511方向的作用力，所述多个定位销521能够与所述定位孔511相互配合以进行限位，所述第四连接杆3d分别穿过所述第一控制单元51和第二控制单元52，且连接所述多个定位销521，以控制所述多个定位销521与定位孔511相互配合以进行限位或相互脱离以解除限位。

通过上述的设置，当所述第四连接杆3d进行往复运动，控制所述定位销521定位孔511相互配合以进行限位时，第四机械臂1d与第五机械臂1e之间的相互旋转被限制；控制所述定位销521定位孔511相互脱离以解除限位时，第四机械臂1d与第五机械臂1e之间的限制被解除，第四机械臂1d与第五机械臂1e之间能够相互旋转。

需要说明的是，该实施例中所述定位销521与定位孔511实现周向限位功能，在其他的实施例中，也可以使用其他的结构来替代所述定位销521与定位孔511，例如使用两个端面啮合的齿轮。

当所述定位销521的数量与所述定位孔511的数量相同时，只有旋转到特定的角度时，所述定位孔511才能够与所述定位销521配合。为了能够使相邻两机械臂(如第四机械臂1d与第五机械臂1e)的旋转角度更多，该实施例中优选设置所述定位销521的数量与所述定位孔511的数量不同，当数量不同时，当旋转至某一角度时，部分定位销521与定位孔511配合，部分定位销521与定位孔511分离。因此数量越多，能够旋转的角度越多，为了使结构更加的简单，优选设置所述定位销521的数量与所述定位孔511的数量相差一个，该实施例中，如图8所示，所述定位销521的数量为13个，所述定位孔511的数量为12个。

该实施例中，所述第四连接杆3d与所述定位销521之间的连接为：所述定位销521的一端穿过所述通孔与所述定位孔511相配合，其靠近所述连接杆3的一侧设置一让位区5211(如图9所示)，所述第二控制单元52还包括一连接圆盘523，所述连接圆盘523同轴固定套设于所述第四连接杆3d上，且其圆周端面设置于所述让位区5211内，所述连接圆盘523能够在让位区5211内沿轴向运动。通过连接圆盘523在所述定位销521一端的让位区5211内的运动来带动所述定位销521的运动。本领域技术人员也可以采用其他的连接方式，如连接圆盘523的端部固定连接于定位销521的端部，相比于固定连接，该实施例中的连接方式能够使各定位销521移动至不同的位置处，能够更好的实现部分定位销521与定位孔511配合，部分定位销521与定位孔511分离。

所述限位部与所述多个定位销521的连接的具体结构为：所述定位销521为中空结构，所述定位钉524的一端设置于所述定位销521的中空内，另一端设置于所述定位销521的远离所述定位孔511的一端，所述定位销521与所述定位钉524的另一端之间设置一弹簧525，所述限位部作用于所述定位钉524的另一端。本领域技术人员也可以采用其他的连接方式，如直接使用弹簧连接定位销521的一端与限位部，相比于直接连接，本实施例的连接方式安装更加的方便，弹簧的位置不容易发生偏移，作用更加的稳定。

为了方便所述定位销521的与所述定位孔511的配合，该实施例中，优选设置：所述定位销521的与所述定位孔511配合的一端为圆锥形结构。相比于传统的圆柱形结构配合，圆锥形结构配合中当相差极小的角度时也能够实现配合，因此效果更好。

为了使限制第四机械臂1d与第五机械臂1e之间移动为绕轴向转动，而不会发生水平移动，该实施例中优选设置所述第一控制单元51还包括与所述第四机械臂1d同轴设置的圆锥凸台512，所述第二控制单元52的基座522上还包括与所述圆锥凸台512面配合的圆锥凹陷(图中不可见)，所述圆锥凸台512设置于所述圆锥凹陷内。本领域技术人员也可以采用其他结构和形状，如圆柱面，圆弧面等等。

该实施例的工作原理为：旋转所述开关62，将其旋转至所述开关固定槽63的凹槽内时，所述偏心轮61控制所述连杆机构中的所有连接杆3从靠近所述偏心轮61的方向向远离所述偏心轮61的方向移动，所述第一连接杆3a分别带动其余各连接杆移动，以使所述旋转控制机构5的第二控制单元52中的多个定位销521向远离定位孔511的方向移动，定位销521与定位孔511相互脱离接触限位，相邻两机械臂之间能够被旋转；旋转所述开关62，将其旋转至远离所述开关固定槽63的凹槽内时，所述偏心轮61控制所述连杆机构中的所有连接杆3从远离所述偏心轮61的方向向靠近所述偏心轮61的方向移动，所述连接杆3带动所述旋转控制机构5的第二控制单元52中的多个定位销521向靠近定位孔511的方向移动，定位销521与定位孔511相互配合以进行限位，相邻两机械臂之间的旋转被限制，不能进行旋转。

该实施例通过设置直角拐角2，可以改变机械臂之间的转动角度，实现多个自由度的机械臂。

三、下面介绍机械手9的结构，图11～20所示为机械手9的结构示意图

参考图11～12，该实施例中，所述机械手9包括第八机械臂91和第九机械臂92，所述第八机械臂91固定连接于所述多自由度机械臂，所述第九机械臂92分别连接于第八机械臂91和夹持组件93，所述夹持组件93用于夹持，如夹持超声波检测的探头94。当然了，在该实施例的其他应用场合中，也可以用于夹持其他医疗器械，例如检测探针等。

由于医疗检测用的被夹持物的型号种类多样，为了能够支持各种类型被夹持物的夹持，所述夹持组件93设置为：包括中间夹持部931、第一夹持部932和第二夹持部933，所述第一夹持部932和第二夹持部933分别安装于中间夹持部931的两侧，且被限制为与中间夹持部931之间的距离可以调节，即改变两者之间的相对距离，以使得被夹持物(如图1所示的超声波探头94)可以被牢固夹持。

所述中间夹持部931、第一夹持部932和第二夹持部933三者形成U型夹持区域，用于夹持探头94，如图12所示，该实施例通过第一夹持部932和第二夹持部933相对中间夹持部931之间的距离可以调节，使得被夹持物的两侧被夹紧，同时又借助所述中间夹持部931对第三侧进行抵靠，所形成U型夹持区域，可以将被夹持物非常可靠的夹持，适用于各种医疗诊断场合。

所述中间夹持部931与第一夹持部932和第二夹持部933之间的安装可以采用多种常用的方式来实现，如通过导杆进行导向和锁紧开关进行调节锁定的方式，将第一夹持部932和第二夹持部933套设于导杆上，通过锁紧开关来调节第一夹持部932和第二夹持部933在导杆上的位置，以改变第一夹持部932和第二夹持部933与中间夹持部931之间的距离。该实施例中为了调节操作更加的方便性，优选设置所述第一夹持部932和第二夹持部933通过双向螺杆934与中间夹持部931进行连接，如图14所示，具体为：所述双向螺杆934的中部与中间夹持部931间隙配合连接，两端分别与第一夹持部932和第二夹持部933螺纹连接，且在所述中间夹持部931与第一夹持部932和第二夹持部933连接的两侧分别设置一导向柱935，所述第一夹持部932和第二夹持部933上分别设置一与所述导向柱935配合的导向孔936。为了方便旋转调整的操作，优选设置所述双向螺杆934的两端分别设置一手轮937，通过转动某一个方向的手轮937，即可实现第一夹持部932和第二夹持部933之间距离的调整。

为了更好的适用多种型号的被夹持物，使夹持组件93不仅能够改变夹持的间距，还能够改变角度，以适应被夹持物的上宽下窄或上窄下宽的设计，和更加的贴合被夹持物，该实施例中，定义所述U型夹持区域中所述第一夹持部932和第二夹持部933相向的夹持面为夹持基准面，即U型夹持区域中位于第一夹持部932和第二夹持部933之间的一个平面，且该平面与第一夹持部932和第二夹持部933均大致平行，所述第一夹持部932被配置为能够相对所述夹持基准面发生转动，所述第二夹持部933被配置为能够相对所述夹持基准面发生摆动。

该实施例中第一夹持部932和第二夹持部933采用的具体结构如下所述：

参考图15，设置所述第一夹持部932包括第一固定端9321、以及通过一连接轴932a与之连接的第一夹持端9322，所述第一夹持端9322位于所述U型夹持区域，所述第一固定端9321连接于所述中间夹持部931的其中一侧，所述第一夹持端9322设置为：所述第一夹持端9322能够绕所述连接轴932a相对所述第一固定端9321转动，即两者的相对角度能够调节。

所述第一夹持端9322与第一固定端9321之间的调节装置可以使用现有的常用装置来实现，为了在角度调整完成后能够更好的锁紧，该实施例中，优选设置：所述连接轴932a的一端设置有外螺纹，所述第一固定端9321设置有供所述连接轴932a穿过的通孔，所述第一夹持端9322设置有供所述连接轴932a螺纹连接的内螺纹，所述连接轴932a上还设置松紧调节机构，如图16所示，所述松紧调节机构9323包括第一端面齿轮932b和第二端面齿轮932c，所述连接轴932a的一端的外螺纹连接于第一夹持端9322的内螺纹，另一端穿过第一固定端9321的通孔后伸出，且伸出端具有一限位套932d，以限制第一固定端9321朝向伸出端的方向移动，所述第一端面齿轮932b和第二端面齿轮932c套设于连接轴932a上，且相互端面啮合，所述第一端面齿轮932b固定连接于第一固定端9321，所述第二端面齿轮932c固定连接于第一夹持端9322。通过上述设置，当需要旋转第一夹持端9322时，旋转连接轴932a，使第一夹持端9322与连接轴932a的螺纹连接松动，第一夹持端9322与第一固定端9321之间相互移动一微小距离，使得第一端面齿轮932b和第二端面齿轮932c能够相互分离，此时通过手动来旋转第一夹持端9322，当旋转到预设的角度时，通过旋转连接轴932a，使第一夹持端9322与连接轴932a的螺纹连接锁紧，进而使第一端面齿轮932b和第二端面齿轮932c相互啮合，使得锁紧的效果更好。

继续参考图18，为了更贴合被夹持物的外形，该实施例中设置所述第二夹持部933包括第二固定端9331和设置于U型夹持区域的第二夹持端9332，所述第二固定端9331连接于所述中间夹持部931的另一侧且所述第二固定端9331具有延伸至所述U型夹持区域的固定部933a，所述第二夹持端9332活动连接于所述第二固定端9331端的固定部933a上朝向所述U型夹持区域的一侧，在外力作用下，第二夹持端9332能够被外力作用而相对所述固定部933a发生摆动，即第二夹持端9332的位置随外力作用向第二固定端9331靠近。

继续参考图19和20，该实施例中，所述第二夹持部933的具体结构为：所述第二夹持端9332包括球形凸部933b，所述第二固定端9331的所述固定部933a包括与所述球形凸部933b匹配的球形凹陷933c，所述球形凸部933b置于所述球形凹陷933c内而活动连接，以使所述第二夹持端9332连接于所述第二固定端9331，为了防止所述球形凸部933b从球形凹陷933c中脱离，所述球形凹陷933c的两侧分别设置第一紧固机构933d和第二紧固机构933e，所述第一紧固机构933d和第二紧固机构933e均为弧形挡片。所述第二固定端9331的固定部933a与第二夹持端9332相邻的面均为曲面，且所述第二固定端9331的固定部933a的曲面半径大于第二夹持端9332的曲面半径。通过上述设置，由于第二固定端9331的固定部933a与第二夹持端9332的曲面半径不同，因此两者之间形成一定的间隙，当外力作用于第二夹持端9332时，推动第二夹持端9332向第二固定端9331的固定部933a移动，使外力作用处的间隙减小，与外力作用处相对方向的位置间隙增大，实现第二夹持端9332的随外力作用而在U型夹持区域内相对第二固定端9331的固定部933a发生万向摆动，以能更好的更贴合探头94的外形。

需要说明的是，该实施例中以图中面向读者的左侧的夹持部作为能够转动的第一夹持部，以面向读者的右侧的夹持部作为能够摆动的第二夹持部为例进行展示。在实际应用中，也可以互换二者的位置。当然了，在一些场合下，针对某系列的医疗器械的夹持，也可以采用两侧都是能够转动的夹持部(即该实施例的第一夹持部的结构)，或者采用两侧都是能够摆动的夹持部(即该实施例的第二夹持部的结构)。

进一步的，所述中间夹持部931、第一夹持端9322、第二夹持端9332的靠近U型夹持区域的一侧均设置一防滑垫95，所述防滑垫95的材料可以为常用的弹性材料，如硅胶等，所述防滑垫95的表面均匀设置有防滑齿951，能够确保夹持面压力的均匀性，也能避免因刚性抓取探头94使其表面留下抓痕，同时也能够保证有足够的压紧力，从而实现对探头94的稳定夹持。

该实施例中的夹持组件93的整体使用原理为：当需要夹持某医疗器械的待夹持部时(如图12所示的超声波探头94)，通过向一个方向旋转手轮937，使第一夹持部932和第二夹持部933之间距离的增加后，将待夹持部设置与U型夹持区域内，通过向相反方向旋转手轮937，使第一夹持部932和第二夹持部933之间距离的减小，直到锁紧。此时，可以根据待夹持部的形状进行局部调整，如果待夹持部的形状为明显的上窄下宽或上宽下窄型时，旋转第一夹持端9322，使得形成的U型夹持区域与待夹持部的形状相匹配。在旋转第一夹持端9322的过程中，需要首先朝一个方向旋转连接轴932a，使得第一夹持端9322与第一固定端9321之间松动，此时手动旋转第一夹持端9322，使得第一夹持端9322与第一固定端9321呈合适的角度后，再朝另一个方向旋转连接轴932a，使得第一夹持端9322与第一固定端9321之间紧固，所述第一端面齿轮932b和第二端面齿轮932c的使用是为了能够更好的紧固。在调整第一夹持端9322后，再通过旋转手轮937进行进一步的夹紧，此时，第二夹持端9332会随着逐渐夹紧的过程，根据待夹持部的外形进行适应性的随动，以使最终夹紧后第一夹持端9322和第二夹持端9332均贴合待夹持部的两侧。

所述机械手9能够根据不同的被夹持物尺寸进行相应的调节，以适应不同的被夹持物，用以代替医生手持医疗器械进行操作，从而减轻医生的负担。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种多自由度机械手夹持装置，包括支架、多自由度机械臂和机械手，所述多自由度机械臂的一端安装于所述支架上，另一端安装所述机械手，其特征在于：

所述支架包括支撑柱、设置于所述支撑柱下端的支撑座和设置于所述支撑柱上端的高度调整装置，所述高度调整装置连接所述多自由度机械臂，用于调制所述多自由度机械臂的高度；

所述多自由度机械臂包括控制开关和多节机械臂，所述多节机械臂两两之间相互连接，且位于中间的机械臂具有一直角拐角，所述控制开关控制相邻两机械臂之间能绕轴向旋转；

所述机械手的一端固定连接所述多自由度机械臂，另一端具有一夹持组件。

2.根据权利要求1所述的多自由度机械手夹持装置，其特征在于：所述控制开关包括连杆机构和多个旋转控制机构；

所述连杆机构包括多个连接杆和多个直角连接机构，各连接杆设置于配合的机械臂内，所述直角连接机构设置于所述直角拐角处，用于连接所述直角连接机构两侧的连接杆；

相邻两机械臂的配合处设有旋转控制机构，所述旋转控制机构包括分别固定连接于相邻两机械臂的第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元和第二控制单元设有配合的周向限位结构，所述旋转控制机构套设于所述连接杆上；

所述连杆机构在各机械臂内能沿轴向动作使各旋转控制机构的周向限位结构解除周向限位，使第一控制单元和第二控制单元能相对绕轴旋转，各节机械臂配合形成多自由度转臂。

3.根据权利要求2所述的多自由度机械手夹持装置，其特征在于：多个定位销和多个定位孔配合形成周向限位结构，所述多个定位孔沿机械臂的轴向对称设置于第一控制单元上，所述第二控制单元包括均固定设置于所述机械臂内部的基座和限位部，所述基座上沿轴向对称设置多个通孔，所述多个定位销均设置于所述多个通孔内，所述限位部始终向所述多个定位销施加朝向所述定位孔方向的作用力，以使所述多个定位销与所述定位孔配合以进行周向限位，所述连接杆连接所述多个定位销，以控制所述多个定位销与定位孔相互脱离以解除周向限位。

4.根据权利要求3所述的多自由度机械手夹持装置，其特征在于：所述定位销的一端穿过所述通孔与所述定位孔相配合，且其靠近所述连接杆的一侧设置让位区，所述第二控制单元还包括一连接圆盘，所述连接圆盘同轴固定套设于所述连接杆上，且其圆周端面设置于所述让位区内，所述连接圆盘能够在让位区内沿轴向运动。

5.根据权利要求2所述的多自由度机械手夹持装置，其特征在于：所述控制开关还包括开关机构和弹性元件，所述开关机构作用于所述连杆机构的一端，使所述连杆机构从靠近所述开关机构的位置向远离所述开关机构的位置移动，所述弹性元件作用于所述连杆机构的另一端，使所述连杆机构从远离所述开关机构的位置向靠近所述开关机构的位置移动。

6.根据权利要求5所述的多自由度机械手夹持装置，其特征在于：所述开关机构包括偏心轮和开关，所述偏心轮设置于所述机械臂的内部，且作用于所述连杆机构的一端，所述偏心轮包括一旋转轴，所述旋转轴安装于所述机械臂的垂直于轴向的方向上，且一端设置于所述机械臂的外部，所述开关固定连接于所述旋转轴，以控制所述旋转轴进行旋转。

7.根据权利要求1所述的多自由度机械手夹持装置，其特征在于：所述高度调整装置包括升降旋转盘和升降杆，所述升降旋转盘设置于所述支撑柱的上端，且能够绕所述支撑柱的轴向转动，所述支撑柱的上端的轴线处设置直径大于所述升降杆外径的安装孔，所述升降杆的外表面设置外螺纹，所述升降旋转盘的轴线处设置一贯穿的与所述外螺纹相配合的螺纹孔，所述升降杆穿过所述螺纹孔设置于所述安装孔内。

8.根据权利要求1所述的多自由度机械手夹持装置，其特征在于：所述夹持组件包括中间夹持部、第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部和第二夹持部分别安装于中间夹持部的两侧，且被限制为与中间夹持部之间的距离可以调节，所述中间夹持部、第一夹持部和第二夹持部三者形成U型夹持区域。

9.根据权利要求8所述的多自由度机械手夹持装置，其特征在于：所述第一夹持部包括第一固定端、以及通过一连接轴与之连接的第一夹持端，所述第一夹持端位于所述U型夹持区域，所述第一固定端连接于所述中间夹持部的其中一侧，所述第一夹持端设置为：所述第一夹持端能够绕所述连接轴相对所述第一固定端转动。

10.根据权利要求8所述的多自由度机械手夹持装置，其特征在于：所述第二夹持部包括第二固定端和第二夹持端，所述第二固定端连接于所述中间夹持部的其中一侧且所述第二固定端具有延伸至所述U型夹持区域的固定部，所述第二夹持端活动连接于所述第二固定端的固定部上朝向所述U型夹持区域的一侧，在外力作用下，第二夹持端能够被外力作用而相对所述固定部发生摆动。