CN219700109U - 一种机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械臂技术领域，提供一种机械臂，机械臂包括多个保持件，相邻所述保持件之间通过旋转关节连接，机械臂还包括电磁锁紧装置，电磁锁紧装置，包括电磁铁和制动件，电磁铁设置于上一级保持件的旋转关节，制动件设置于与上一级保持件相连的下一级保持件旋转关节，电磁铁适于对制动件产生磁吸力，限制下一级保持件旋转关节相对于上一级旋转关节转动，电磁铁可吸合制动件，使上一级旋转关节和下一级旋转关节固定在一起，快速实现机械臂多个保持件旋转关节的锁紧，为机械臂到位后保持稳定、可靠的位置提供保障，并通过一个按钮可以控制多组电磁铁，可解锁电磁锁紧装置，提高机械臂操作便利性。

Description

一种机械臂

技术领域

本实用新型涉及机械臂技术领域，尤其涉及一种机械臂。

背景技术

目前，医疗机器人已成为医生手术操作的好帮手，帮助医生实现对手术器械的精确定位、稳定把持以及精细操作，以便医生可以进行更加准确、可靠的手术操作。医疗机器人的机械臂在操作过程中，起到了医生助手的作用，但是由于医疗机器人尚处于发展阶段，专为医疗手术临床操作设计的机械臂还较少，仍多采用工业机械臂，在和医生交互过程中，其安全性仍是需要重点考虑的问题。

医疗机械臂包括多个刚性的保持件和将保持件连接的多个关节，在使用时，机械臂为一个刚性结构，需要方便医生进行移动，快速定位到目标位置，然后对机械臂各个关节锁定以保持机械臂末端的位置，当需要改变机械臂末端空间位置时，需要机械臂各个关节解锁，而一些通过球关节方式进行锁紧的简易机械臂虽然使用上满足了安全性，但是其稳定性受到保持件长度限制，且需要手动操作旋钮进行锁紧和解锁，应用场景有限。因此，研制结构可靠、锁紧/解锁操作便捷，可稳定把持，安全性高的机械臂具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种机械臂，电磁铁可吸合制动件，使上一级旋转关节和下一级旋转关节固定在一起，快速实现机械臂多个保持件旋转关节的锁紧，为机械臂到位后保持稳定、可靠的位置提供保障，并通过一个按钮可以控制多组电磁铁，可解锁电磁锁紧装置，提高机械臂操作便利性。

根据本实用新型第一方面实施例的机械臂，包括：

多个保持件，相邻所述保持件之间通过旋转关节连接，所述保持件具有第一旋转关节和第二旋转关节；

电磁锁紧装置，包括电磁铁和制动件，所述电磁铁设置于上一级保持件的所述第二旋转关节，所述制动件设置于下一级保持件的所述第一旋转关节，所述电磁铁适于对所述制动件产生磁吸力，限制所述下一级保持件的所述第一旋转关节相对于所述上一级保持件的所述第二旋转关节转动。

根据本实用新型实施例的机械臂，所述机械臂还包括阻尼调节装置，所述阻尼调节装置设置于所述上一级保持件的所述第二旋转关节和所述下一级保持件的所述第一旋转关节之间，适于调节所述下一级保持件的所述第二旋转关节和所述上一级保持件的所述第一旋转关节的旋转阻尼。

根据本实用新型实施例的机械臂，所述阻尼调节装置包括摩擦片和弹性件，所述摩擦片设置在所述下一级保持件的所述第一旋转关节和所述上一级保持件的所述第二旋转关节之间，所述弹性件的一端与所述上一级保持件的所述第二旋转关节连接，另一端与所述摩擦片抵接。

根据本实用新型实施例的机械臂，所述摩擦片为层状结构，所述摩擦片由聚氯乙烯摩擦片、聚四氟乙烯摩擦片、碳钢摩擦片依次堆叠形成。

根据本实用新型实施例的机械臂，所述弹性件的数量为多个且沿所述摩擦片均匀分布。

根据本实用新型实施例的机械臂，所述上一级保持件的所述第二旋转关节与所述下一级保持件的所述第一旋转关节通过轴承连接，所述上一级保持件的所述第二旋转关节与所述轴承的外圈连接，所述下一级保持件的所述第一旋转关节与所述轴承的内圈连接。

根据本实用新型实施例的机械臂，所述摩擦片呈环状，且所述摩擦片设置于所述上一级保持件的所述第二旋转关节和所述下一级保持件的所述第一旋转关节的结合面之间。

根据本实用新型实施例的机械臂，所述机械臂还包括连接法兰，所述连接法兰的一端与所述下一级保持件的所述第一旋转关节连接，另一端与所述制动件连接，所述制动件设置于所述电磁铁远离所述下一级保持件的一侧。

根据本实用新型实施例的机械臂，所述上一级保持件的所述第二旋转关节具有容纳腔，所述电磁铁设置于所述容纳腔内。

根据本实用新型实施例的机械臂，所述电磁铁的数量可以为多个，且所述电磁铁均匀布置于所述容纳腔内。

本实用新型实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本实用新型的实施例，提供一种机械臂，机械臂包括多个保持件，相邻所述保持件之间通过旋转关节连接，机械臂还包括电磁锁紧装置，电磁锁紧装置包括电磁铁和制动件，电磁铁设置于上一级保持件的第二旋转关节，制动件设置于与上一级保持件相连的下一级保持件的第一旋转关节，电磁铁适于对制动件产生磁吸力，限制下一级保持件的旋转关节相对于上一级保持件的旋转关节转动，电磁铁可吸合制动件，使上一级保持件的旋转关节和下一级保持件的旋转关节固定在一起，快速实现机械臂多个保持件旋转关节的锁紧，为机械臂到位后保持稳定、可靠的位置提供保障，并通过一个按钮可以控制多组电磁铁，可解锁电磁锁紧装置，提高机械臂操作便利性。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的机械臂的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的第一旋转关节和第二旋转关节的剖视图；

图3是本实用新型实施例提供的电磁解锁装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的电磁解锁装置的安装示意图；

图5是本实用新型实施例提供的第一旋转关节的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的第二旋转关节的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的电磁解锁装置的电控示意图；

图8是本实用新型实施例提供的机械臂应用示意图。

附图标记：

1、上一级保持件；11、第二旋转关节；111、容纳腔；12、第一旋转关节；

2、下一级保持件；

3、电磁锁紧装置；31、电磁铁；32、制动件；

4、阻尼调节装置；41、摩擦片；42、弹性件；

5、轴承；51、内圈；52、外圈；53、连接螺栓；

6、连接法兰；

7、电源装置；

8、控制开关；

9、盖板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“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实用新型实施例和简化描述，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实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本实用新型的一个方面的实施例，结合图1至图8所示，本实用新型的实施例，提供一种机械臂，机械臂包括多个保持件，相邻保持件之间通过旋转关节连接，保持件具有第一旋转关节12和第二旋转关节11，机械臂还包括电磁锁紧装置3，电磁锁紧装置3包括电磁铁31和制动件32，电磁铁31设置于上一级保持件1的第二旋转关节11，制动件32设置于与上一级保持件1相连的下一级保持件2的第一旋转关节12，电磁铁31适于对制动件32产生磁吸力，限制下一级保持件2的第一旋转关节12相对于上一级保持件1的第二旋转关节11转动。电磁铁31可吸合制动件32，使上一级保持件1的旋转关节和下一级保持件2的旋转关节固定在一起，快速实现机械臂多个保持件旋转关节的锁紧，为机械臂到位后保持稳定、可靠的位置提供保障，并通过一个按钮可以控制多组电磁铁31，可解锁电磁锁紧装置3，提高机械臂操作便利性。

可以理解的是，机械臂可以由多个保持件相连，相邻两个保持件之间通过旋转关节连接，下面以机械臂具有两个保持件为例对本使用新型的实施例进行说明，至于机械臂具有两个以上保持件的实施例可依此类推，本申请对此不作赘述。

根据本实用新型的一个实施例，如图1和图2所示，机械臂还包括阻尼调节装置4，阻尼调节装置4设置于上一级保持件1的第二旋转关节11和下一级保持件2的第一旋转关节12之间，适于调节上一级保持件1的第二旋转关节11和下一级保持件2的第一旋转关节12的旋转阻尼，通过阻尼调节装置4调节机械臂旋转时的阻力，调节机械臂松紧程度，实现调节机械臂转动的难易程度，获得较好的机械臂旋转阻尼效果，提高稳定性和使用体验。

根据本实用新型的一个实施例，如图8所示，上一级保持件1的第一旋转关节12用于与机械臂台车连接，对上一级保持件1起支撑作用，下一级保持件2的第二旋转关节11用于与末端的运动机构或医疗器械相连接，对运动机构或医疗器械起到定位和固定的作用。可选的，上一级保持件1和下一级保持件2采用框架式结构，结构强度好，承载能力大。

根据本实用新型的一个实施例，如图2和图4所示，下一级保持件2的第一旋转关节12可绕上一级保持件1的第二旋转关节11转动。可选的，下一级保持件2的第一旋转关节12与上一级保持件1的第二旋转关节11之间通过轴承5实现转动连接，上一级保持件1的第二旋转关节11与轴承5的外圈52连接，下一级保持件的第一旋转关节12与轴承5的内圈51连接。

具体的，上一级保持件1的第二旋转关节11与轴承5的外圈52通过连接螺栓53固定连接，下一级保持件2的第一旋转关节12与轴承5的内圈51通过连接螺栓53固定连接，实现下一级保持件2可绕上一级保持件1转动。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，阻尼调节装置4包括摩擦片41和弹性件42，摩擦片41设置在下一级保持件2的第一旋转关节12和上一级保持件1的第二旋转关节11之间，在下一级保持件2相对于上一级保持件1转动时提供摩擦阻力，弹性件42的一端与上一级保持件1的第二旋转关节11连接，另一端与摩擦片41抵接，可对摩擦片41施加不同程度的预紧力，以调节下一级保持件2的第一旋转关节12相对于上一级保持件1的第二旋转关节11转动时摩擦力的大小。

可以理解的是，弹性件42可以为弹性螺钉或弹性柱销，弹性螺钉或弹性柱销安装在上一级保持件1的第二旋转关节11上，嵌入设置在摩擦片41下方并与摩擦片41抵接，以给摩擦片41提供压紧力。

根据本实用新型的一个实施例，弹性件42的数量可以为一个或多个，为了使弹性件42对摩擦片41提供的压紧力均匀分布，弹性件42的数量为多个，且沿着摩擦片41均匀分布，提供给摩擦片41均匀的压紧力，从而获得较好的机械臂旋转阻尼。

应当说明的是，摩擦片41的数量可以为一个或多个，在一个可选的实施方式中，为达到较好的旋转阻尼效果，摩擦片41为层状结构，摩擦片41由多层摩擦片组成，例如摩擦片41由聚氯乙烯摩擦片、聚四氟乙烯摩擦片、碳钢摩擦片依次堆叠形成。其中，上层结构为聚氯乙烯摩擦片，机械强度和耐磨性好，中间结构为聚四氟乙烯摩擦片，柔韧性和自润滑性好，下层结构为碳钢摩擦片，具有较好的弹性和耐磨性能。

根据本实用新型的一个实施例，如图2和图4所示，摩擦片41的形状可以呈环状，且摩擦片41套设于轴承5的外圈52，安装于下一级保持件2的第一旋转关节12和上一级保持件1的第二旋转关节11的结合面之间，整体结构紧凑，提供的摩擦阻尼均匀分布。还可以根据实际需要更换不同材质的摩擦片41，以进一步获得不同范围的摩擦阻尼，提高机械臂摩擦阻尼的可调节范围。

根据本实用新型的一个实施例，如图2和图3所示，机械臂还包括连接法兰6，连接法兰6的一端与下一级保持件2的第一旋转关节12连接，另一端与制动件32连接，且制动件32设置于电磁铁31远离下一级保持件2的一侧，通过连接法兰6将制动件32与下一级保持件2的第一旋转关节12固定。

可选的，如图3、图4和图5所示，下一级保持件2的第一旋转关节12上设置有盖板9，连接法兰6的上端与下一级保持件2的第一旋转关节12和轴承5的内圈51连接，下端与制动件32连接，电磁铁31连接在上一级保持件1的第二旋转关节11的本体上，例如连接法兰6的上端通过螺栓和轴承5的内圈51连接，下端通过螺栓与制动件32连接。

本实施例中，电磁铁31的特性为断电时有磁力，通电时无磁力，具有断电情况下能锁紧机械臂的效果，防止在设备在不通电时或断电时机械臂发生转动。即当电磁铁31断电时，电磁铁31产生磁吸力并吸住制动件32，使得下一级保持件2的第一旋转关节12和上一级保持件1的第二旋转关节11固定在一起，机械臂旋转关节被锁止，下一级保持件2无法相对上一级保持件1转动；当电磁铁31通电时，电磁铁31无吸力，电磁铁31与制动件32分开，下一级保持件2可以相对于上一级保持件1自由转动。

根据本实用新型的一个实施例，如图6所示，上一级保持件1的第二旋转关节11具有容纳腔111，电磁铁31设置在容纳腔111内，可以减小机械臂的占用体积。容纳腔111中电磁铁31的数量可以为一个或多个，只需满足对制动件能产生足够的磁吸力，限制第二旋转关节相对于第一旋转关节转动即可，本申请不作具体限定。

在一个可选的实施方式中，电磁铁31的数量为多组，且均匀分布在容纳腔111中，使得电磁铁31对制动件32的磁吸力分布均匀，制动效果佳。

可以理解的是，如图7所示，机械臂还包括电源装置7和控制开关8，电源装置7、控制开关8和电磁铁31之间电连接，控制开关8可以控制电源装置7对电磁铁31通电或断电，当控制开关8按下时，电磁铁31通电，当控制开关8断开时，电磁铁31断电。可选的，控制开关8为自锁型开关按钮，易于安装，且使用安全性高。

可以理解的是，如图7所示，多个电磁铁31可以由同一个电源装置7供电，并由同一个控制开关8控制，多个电磁铁31可以分布于多个不同的保持件的旋转关节中，这样通过一个控制开关8即可实现多个保持件旋转关节同时锁紧或解锁，易于操作。

本实用新型的实施例，提供一种机械臂，机械臂包括多个保持件，相邻保持件之间通过旋转关节连接，保持件具有第一旋转关节12和第二旋转关节11，机械臂还包括电磁锁紧装置3，电磁锁紧装置3包括电磁铁31和制动件32，电磁铁31设置于上一级保持件1的第二旋转关节11，制动件32设置于与上一级保持件1相连的下一级保持件2的第一旋转关节12，电磁铁31适于对制动件32产生磁吸力，限制下一级保持件2的第一旋转关节12相对于上一级保持件1的第二旋转关节11转动。电磁铁31可吸合制动件32，使上一级保持件1的旋转关节和下一级保持件2的旋转关节固定在一起，快速实现机械臂多个保持件旋转关节的锁紧，为机械臂到位后保持稳定、可靠的位置提供保障，并通过一个按钮可以控制多组电磁铁31，可解锁电磁锁紧装置3，提高机械臂操作便利性。

最后应说明的是：以上实施方式仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机械臂，其特征在于，包括：

多个保持件，相邻所述保持件之间通过旋转关节连接，所述保持件具有第一旋转关节和第二旋转关节；

电磁锁紧装置，包括电磁铁和制动件，所述电磁铁设置于上一级保持件的所述第二旋转关节，所述制动件设置于下一级保持件的所述第一旋转关节，所述电磁铁适于对所述制动件产生磁吸力，限制所述下一级保持件的所述第一旋转关节相对于所述上一级保持件的所述第二旋转关节转动。

2.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂还包括阻尼调节装置，所述阻尼调节装置设置于所述上一级保持件的所述第二旋转关节和所述下一级保持件的所述第一旋转关节之间，适于调节所述上一级保持件的所述第二旋转关节和所述下一级保持件的所述第一旋转关节的旋转阻尼。

3.根据权利要求2所述的机械臂，其特征在于，所述阻尼调节装置包括摩擦片和弹性件，所述摩擦片设置在所述下一级保持件的所述第一旋转关节和所述上一级保持件的所述第二旋转关节之间，所述弹性件的一端与所述上一级保持件的所述第二旋转关节连接，另一端与所述摩擦片抵接。

4.根据权利要求3所述的机械臂，其特征在于，所述摩擦片为层状结构，所述摩擦片由聚氯乙烯摩擦片、聚四氟乙烯摩擦片、碳钢摩擦片依次堆叠形成。

5.根据权利要求3所述的机械臂，其特征在于，所述弹性件的数量为多个且沿所述摩擦片均匀分布。

6.根据权利要求3所述的机械臂，其特征在于，所述上一级保持件的所述第二旋转关节与所述下一级保持件的所述第一旋转关节通过轴承连接，所述上一级保持件的所述第二旋转关节与所述轴承的外圈连接，所述下一级保持件的所述第一旋转关节与所述轴承的内圈连接。

7.根据权利要求6所述的机械臂，其特征在于，所述摩擦片呈环状，且所述摩擦片设置于所述上一级保持件的所述第二旋转关节和所述下一级保持件的所述第一旋转关节的结合面之间。

8.根据权利要求1至7任一所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂还包括连接法兰，所述连接法兰的一端与所述下一级保持件的所述第一旋转关节连接，另一端与所述制动件连接，所述制动件设置于所述电磁铁远离所述下一级保持件的一侧。

9.根据权利要求1至7任一所述的机械臂，其特征在于，所述上一级保持件的所述第二旋转关节具有容纳腔，所述电磁铁设置于所述容纳腔内。

10.根据权利要求9所述的机械臂，其特征在于，所述电磁铁的数量为多个，且所述电磁铁均匀布置于所述容纳腔内。