CN220179321U - 便于操作的操作组件及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种便于操作的操作组件及机器人。本实用新型的操作组件应用于机器人，所述操作组件包括动平台、静平台、以及与所述动平台和所述静平台转动连接的N个支架，其中N≥2，所述动平台包括周向延伸的主体部、以及由所述主体部围合的收容腔，所述主体部具有周向相对的第一端和第二端，所述第一端和所述第二端之间形成一与所述收容腔连通的缺口，所述收容腔内设有一与所述主体部固定连接的手柄，所述手柄与所述缺口相对。本实用新型的操作组件操作方便。

Description

便于操作的操作组件及机器人

技术领域

本实用新型实施例涉及机器人领域，尤其涉及一种便于操作的操作组件及机器人。

背景技术

主从遥操作机器人技术被广泛应用于危险空间的探索、大众娱乐、工业生产、医疗服务等领域。在遥操作机器人系统中，操作组件作为操作者与机器人之间的交互设备，向从端设备传递操作者给出的位姿、速度等信息，同时也可向操作者传递从端系统受到的力/力矩等环境信息，以使操作者具有操作临场感，可及时对从端系统的运动做有效的控制和干预。

目前应用比较广泛的机器人操作手是delta并联操作组件。delta并联操作组件通常包括动平台、静平台、以及连接在动平台和静平台之间的三条支架，其具有空间三个平动自由度以实现位置变化，并能实现力反馈。

然而，现有的这种操作组件的动平台操作不方便。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种便于操作的操作组件，其可有效解决现有技术中的动平台操作不方便的问题。

本实用新型实施例提供一便于操作的操作组件，所述操作组件应用于机器人，所述操作组件包括动平台、静平台、以及与所述动平台和所述静平台转动连接的N个支架，其中N≥2，所述动平台包括周向延伸的主体部、以及由所述主体部围合的收容腔，所述主体部具有周向相对的第一端和第二端，所述第一端和所述第二端之间形成一与所述收容腔连通的缺口，所述收容腔内设有一与所述主体部固定连接的手柄，所述手柄与所述缺口相对。通过在动平台内提供一用于收容手柄的收容腔，并设计一缺口与手柄相对，使得操作者的手指可以在缺口内灵活操控手柄，避免动平台对手柄造成干涉，有效解决现有技术中的动平台操作不方便的问题。

在一种可行的方案中，所述N个支架沿所述动平台和所述静平台的周向均匀间隔分布，所述主体部周向延伸的角度为360°*(N-1)/N。均匀间隔分布的支架可提高动平台的动作稳定性。

在一种可行的方案中，N＝3，所述主体部构造为一周向延伸240°的环。三个支架不仅可满足动平台的自由度需求，而且结构简单。

在一种可行的方案中，所述动平台还包括与所述主体部的周向中部部位、以及所述第一端和所述第二端分别固定连接的多个连接柱，每一所述连接柱与相应的所述支架转动连接。通过设计连接柱与支架转动连接，结构简单且传动稳定。

在一种可行的方案中，所述手柄包括设于所述收容腔内的直立部、以及与所述直立部的顶端连接的握持部，所述直立部与所述主体部固定连接，且所述直立部上设有与所述缺口相对的一或多个按钮。如此构造的手柄操作方便，更符合人体工程学。

在一种可行的方案中，所述直立部的一侧设有突出的固定块，所述动平台还包括自所述主体部朝向所述收容腔突出的第一凸缘，所述固定块与所述第一凸缘固定连接。通过固定块与第一凸缘连接手柄和动平台，连接稳定性强。

在一种可行的方案中，所述操作组件还包括用于定位于所述动平台和所述静平台之间、从而校准动平台的初始位置的位置校准器。位置校准器有可有效避免动平台使用多次之后初始位置存在误差。

在一种可行的方案中，所述动平台还包括自所述主体部朝向所述收容腔突出的第二凸缘，所述位置校准器与所述第二凸缘连接。设计第二凸缘可以使得位置校准器更方便地与动平台进行连接。

在一种可行的方案中，所述位置校准器包括与所述动平台连接的第一支撑件、以及与所述静平台连接的第二支撑件，所述第一支撑件与所述第二支撑件可拆卸地连接。采用可拆卸连接的第一支撑件和第二支撑件对动平台进行初始位置校准，拆装方便。

本实用新型实施例还提供一种机器人，所述机器人包括前述的操作组件。本实施例的机器人的有益效果如前述的操作组件所述，在此不再赘述。

基于上述方案可知，本实用新型的操作组件的动平台没有采用圆板的结构，而是采用大致呈环状的主体部(主体部沿周向延伸，且围合一收容腔)，并使得手柄收容在动平台的收容腔内，且动平台上还有一与手柄相对的缺口，因此操作者的手指可以在缺口处灵活地操作手柄，操作方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本实用新型实施例一的手术机器人的简要示意图。

图2为图1所示手术机器人的操作组件的一视角的立体结构示意图。

图3为图1所示手术机器人的操作组件的另一视角的立体结构示意图。

图4为图3所示操作组件的动平台和手柄的立体结构示意图。

图5为图3所示操作组件的动平台和手柄的爆炸图。

图6为图3所示操作组件的动平台和一支架的连接部位的局部放大图。

图7为图6所示动平台和一支架的连接部位的剖视图。

图8为图6所示动平台和一支架的连接部位的爆炸图。

图9为图3所示操作组件的一支架的一立体结构示意图，其中第一直线电机与支架连接。

图10为图3所示操作组件的一支架的一立体结构示意图，其中第一直线电机与支架分开。

图11为图3所示操作组件的一支架的另一立体结构示意图，其中第一直线电机与支架连接。

图12为图3所示操作组件的一支架的另一立体结构示意图，其中第一直线电机与支架分开。

图13为图3所示操作组件的静平台与一支架的一立体结构示意图。

图14为图13所示静平台与支架的剖视图。

图15为图3所示操作组件的静平台与一支架的连接部位的爆炸图。

图16为图3所示操作组件的动平台和静平台之间的位置校准器的立体结构示意图。

图17为图16所示动平台和静平台之间的位置校准器的爆炸图。

图18为图16所示位置校准器的另一立体结构示意图。

图19为图18所示位置校准器的剖视图。

图20为图18所示位置校准器的第一支撑件的一立体结构示意图。

图21为图18所示位置校准器的第二支撑件的一立体结构示意图。

图22为本实用新型实施例二的手术机器人的操作组件的一立体结构示意图。

图23为图22所示操作组件的静平台和一支架的一立体结构示意图。

图24为图23所示静平台与支架的连接部位的爆炸图。

图25为图22所示操作组件的局部放大图。

图26为图22所示操作组件的部分爆炸图。

图中附图标记：

100、操作组件；101、控制器；10、动平台；11、主体部；110a、110c、110b、第一连接柱；111、第一接收孔；112、缺口；12、收容腔；13、第一凸缘；130、第一连接孔；14、第一连接件；140、第一通孔；141、环部；142、凸柱；143、第二接收孔；144、轴套组件；145、第一轴套；146、第二轴套；147、定位环；148、第一连接元件；149、第一垫片；15、第二连接件；151、第一区段；152、第二区段；153、第二通孔；154、第三通孔；16、连接轴；161、顶部区段；162、底部区段；163、支撑区段；164、第三接收孔；165、第四接收孔；17、第二凸缘；170、第四连接孔；20、静平台；L2、静平台20的中心轴线；21、旋转电机；L1、旋转电机21的中心轴线；210、输出轴；211、支撑柱；212、第一连接区段；213、第二连接区段；214、第三连接区段；215、第五通孔；216、轴承组件；217、第二连接元件；218、第二垫片；22、编码器；23、固定架；231、第一固定板；232、第二固定板；240、卡槽；241、第六连接孔；30、支架；31、上支撑件；310、第四通孔；32、下支撑件；33、第一滑杆；34、第一直线电机；35、侧面支撑件；350、减重孔；351、第一侧板；352、第二侧板；353、左侧板；354、右侧板；355、第一滑轨；36、第一光栅刻度尺；37、第一读数头；38、第三连接件；381、第一支撑板；382、第二支撑板；383、肋部；384、第三支撑板；385、第一滑块；386、倒圆部；387、第二连接柱；388、第五接收孔；40、手柄；400、按钮；41、直立部；410、固定块；412、第二连接孔；42、握持部；50、位置校准器；51、第一支撑件；510、第一支撑杆；511、第一支撑座；512、第二支撑座；513、第三连接孔；514、第一加强肋；515、第一接收空间；516、凹陷空间；517、第一突出面；518、第一凹陷面；52、第二支撑件；520、第二支撑杆；521、第三支撑座；522、第四支撑座；523、第五连接孔；524、细长孔；525、第二接收空间；527、第二突出面；528、第二凹陷面；53、插件；531、第一区段；532、第二区段；

200、手术机械臂；201、传感器；300、图像处理设备；

600、操作组件；620、静平台；621、支撑轴；622、支撑柱；623、第一连接区段；624、第二连接区段；625、第五通孔；626、支撑架；627、底座；628、第二光栅刻度尺；629、第二滑轨；630、第三连接件；631、第二连接柱；632、轴承组件；633、第五接收孔；634、第二连接元件；635、第二垫片；641、左支撑件；642、右支撑件；643、第二滑杆；660、第二直线电机；661、第二读数头；662、第二滑块；670、第四连接件；671、第四支撑板；672、第五支撑板；673、垫块；674、第二加强肋；680、第三滑轨；681、支撑条；682、第三滑块；683、轴承座；684、球轴承；685、连杆。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介的间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

值得说明的是，本文中的直线电机指用于驱动与之连接的零部件进行直线运动或者可相对于与之连接的零部件进行直线运动的电机，旋转电机是指用于驱动与之连接的零部件进行旋转运动的电机。

现有一种操作组件包括动平台、静平台、以及与动平台和静平台连接的支架。动平台可被驱动以反馈从端设备的力学信息。然而，本发明人发现，这种动平台采用圆板状结构，导致操作者的操作不方便。因此，亟待提供一种操作方便的操作组件。

参考图1，本实用新型第一实施例的手术机器人包括操作组件100、手术机械臂200、以及图像处理设备300。操作组件100用于供医生主动控制操作，包括控制器101。手术机械臂200用于响应医生的控制操作，并控制手术器械动作从而对患者进行微创手术，其中手术器械可以是例如电刀、镊、夹或钩。手术机械臂200包括传感器201，所述传感器201用于检测手术器械的动作，且传感器201耦合于操作组件100的控制器101。图像处理设备300耦合于内窥镜，并实时呈现内窥镜窥视的手术画面，以供医生查看手术器械201的运动轨迹和手术过程。

手术时，医生主动控制操作组件100，将指令通过控制器101传递给手术机械臂200，使得手术器械动作；手术机械臂200的传感器201将手术器械的动作数据通过控制器101传递给操作组件100，使得手术器械的动作反馈在操作组件100处，从而实现医生在手术操作过程中与手术器械的力学信息的交互，即通过操作组件100实现了医生对手术器械的真实手术操作的模拟。

参考图2和图3，本实施例的操作组件100包括间隔布置的动平台10和静平台20、以及连接所述动平台10与所述静平台20的N个支架30，其中N为支架的数量，N≥2。优选地，N＝3。还优选地，N个支架30沿周向均匀间隔分布。更优地，N个支架30相对静平台20的中心轴线朝向动平台10倾斜聚拢，以减小操作组件100整体的体积，使得医生的手臂可以在较小的空间范围内适应动平台10的运动情况，进而更方便地调节手术器械的位置。所述动平台10上固定连接有手柄40。

参考图4和图5，所述手柄40上设有多个按钮400。医生通过用手指控制按钮400从而将指令通过控制器101发送给手术机械臂200。各个按钮400的功能可以相同，也可以不同。

本实施例中，所述手柄40包括直立部41、以及与直立部41固定连接的握持部42。握持部42自直立部41的顶端相对直立部41大致呈钝角延伸。所述多个按钮400设于所述直立部41。所述直立部41朝向握持部42的一侧设有突出的固定块410。

优选地，所述动平台10大致呈环状，包括大致沿周向延伸的主体部11、以及由所述主体部11围合的收容腔12。所述手柄40的直立部41收容于所述收容腔12内。

本实施例中，所述主体部11的顶端具有朝向所述收容腔12突出的一第一凸缘13。第一凸缘13上设有一或多个第一连接孔130。第一连接孔130可以是盲孔或通孔。所述手柄40的固定块410上设有与所述一或多个第一连接孔130对应的一或多个第二连接孔412。第二连接孔412可以是盲孔或通孔。螺钉或销插入第一连接孔130和第二连接孔412从而固定连接动平台10和手柄40。

可以理解地，在其他实施例中，手柄也可以采用其他构造。手柄也可以通过其他结构和/或连接方式与所述动平台10固定连接。

优选地，所述动平台10的主体部11沿周向延伸的角度为360°*(N-1)/N左右。结合图1和图5可见，本实施例中，动平台10的主体部11沿周向延伸的角度大致为360°*(3-1)/3＝240°。即，动平台10的主体部11构造为一三分之二环(即沿周向延伸一个整圆的三分之二的环)。主体部11的周向相对的第一端和第二端之间形成一缺口112。缺口112与收容腔12连通，并至少与其中一按钮400相对。医生可在缺口112处方便地控制直立部41上的按钮400，避免干涉。

本实施例中，所述动平台10还包括自所述主体部11突出的N个第一连接柱，用于与相应的支架30连接。具体地，所述主体部11的周向两端、以及其周向中部部位分别突出有一第一连接柱110a、110c、110b，每一第一连接柱110a、110c、110b具有一自其自由端凹陷的第一接收孔111，用于连接动平台10与相应的所述支架30。优选地，主体部11的周向两端的第一连接柱110a、110c朝向缺口112突出，主体部11的周向中部部位的第一连接柱110b大致切向于主体部11的外周。

参考图6至图8，本实施例中，所述动平台10和相应的支架30转动连接。优选地，所述动平台10可相对支架30绕空间笛卡尔直角坐标系的X、Y、Z轴转动。更优选地，所述动平台10通过第一连接件14和第二连接件15与一相应的支架30转动连接，其中，第一连接件14与动平台10转动连接，且二者可绕Y轴相对转动，第二连接件15与相应的支架30转动连接，且二者可绕Z轴相对转动，第一连接件14和第二连接件15转动连接，且二者可绕X轴相对转动，其中X、Y、Z轴两两垂直。采用本实施例的第一连接件14和第二连接件15连接动平台10和支架30，可有效提高动平台10和支架的转动灵活性，避免二者转动过程中产生干涉。

具体地，所述第一连接件14包括具有一第一通孔140的环部141、以及自所述环部141的一侧突出的凸柱142，凸柱142具有自其自由端面凹陷的第二接收孔143。

所述动平台10的第一连接柱110c插入所述第一连接件14的第一通孔140内并与第一连接件14的环部141转动连接。优选地，第一连接柱110c与环部141之间还布置有轴套组件144，以减少第一连接柱110c和环部141的磨损。本实施例中，所述轴套组件144包括相对布置的第一轴套145和第二轴套146、以及定位在第一轴套145和第二轴套146之间的定位环147。螺钉或销等第一连接元件148插入第一连接柱110c的第一接收孔111，并优选通过第一垫片149与第二轴套146抵顶从而连接第一连接件14、轴套组件144、以及第一连接柱110c。第一连接柱110a、110b与相应的第一连接件14的连接结构可参考第一连接柱110c，在此不再赘述。

可以理解地，在其他实施例中，动平台10与第一连接件14之间也可以采用其他结构进行连接。例如，也可以采用滚动轴承替换所述轴套组件144。或者，在其他实施例中，由第一连接件提供第一连接柱，而动平台提供第一通孔，并将第一连接件的第一连接柱插入动平台的第一通孔内，以和动平台例如通过轴套组件144转动连接。

所述第二连接件15大致呈L形，包括大致垂直连接的板状的第一区段151和第二区段152，其中第一区段151在远离第二区段152的一端具有第二通孔153，第二区段152在远离第一区段151的一端具有第三通孔154。第一连接件14的凸柱142插入第一区段151的第二通孔153并与第一区段151转动连接。类似地，第一区段151与凸柱142之间也设有轴套组件144，螺钉或销等第一连接元件148插入凸柱142的第二接收孔143，并优选通过第一垫片149与第二轴套146抵顶从而连接第一连接件14、轴套组件144、以及第二连接件15。

同理，在其他实施例中，第一连接件14与第二连接件15之间也可以采用其他结构进行连接。例如，也可以采用滚动轴承替换所述轴套组件144。或者，在其他实施例中，由第二连接件提供凸柱，而第一连接件提供第二通孔，并将第二连接件的凸柱插入第一连接件的第二通孔内，以和第一连接件例如通过轴套组件144转动连接。

优选地，所述第二连接件15的第二区段152与所述支架30通过连接轴16连接。具体地，所述连接轴16包括中空圆柱体状的顶部区段161和底部区段162、以及连接在顶部区段161和底部区段162之间的支撑区段163。支撑区段163的外径大于顶部区段161和底部区段162的外径。顶部区段161和底部区段162的外径可以相等也可以不等，优选顶部区段161的外径小于底部区段162的外径。顶部区段161具有自其顶端凹陷的第三接收孔164。底部区段162具有自其底端凹陷的第四接收孔165。

所述连接轴16的顶部区段161插入所述第二连接件15的第二区段152的第三通孔154内，并与第二区段152转动连接。类似地，第二区段152与顶部区段161之间也设有轴套组件144，螺钉或销等第一连接元件148插入顶部区段161的第三接收孔164，并优选通过第一垫片149与第二轴套146抵顶从而连接第二连接件15、轴套组件144、以及连接轴16。

所述支架30具有一第四通孔310。所述连接轴16的底部区段162插入所述支架30的第四通孔310内，并与支架30固定连接(例如紧配)。类似地，螺钉或销等第一连接元件148插入底部区段162的第四接收孔165，并优选通过第一垫片149与底部区段162和支架30抵顶从而连接支架30以及连接轴16。

优选地，所述连接轴16的支撑区段163的顶端和底端分别抵顶于顶部区段161对应的第一轴套145和支架30之间，以提高第二连接件15和支架30之间的连接稳定性。

参考图2、3、以及图9、10，本实施例中，所述支架30包括上支撑件31、下支撑件32、以及连接在上支撑件31和下支撑件32之间的第一滑杆33。优选地，所述上支撑件31和所述下支撑件32呈板状。所述第四通孔310形成于所述上支撑件31内。

所述第一滑杆33上套设有第一直线电机34。所述第一滑杆33优选为丝杆。所述第一直线电机34用于驱动所述第一滑杆33相对第一直线电机34沿直线移动。所述上支撑件31和下支撑件32可有效防止第一滑杆33移动至使得第一直线电机34脱离第一滑杆33。可以理解地，在其他实施例中，也可以省略所述下支撑件32。

参考图9至图12，优选地，所述支架30还包括固定连接在所述上支撑件31和所述下支撑件32之间的侧面支撑件35，用于(例如通过粘接)固定第一光栅刻度尺36。所述侧面支撑件35与所述第一滑杆33相对。所述第一直线电机34还固定连接有一与所述第一光栅刻度尺36相对的第一读数头37。由此，当第一滑杆33相对第一直线电机34直线运动时，与所述第一滑杆33连接的所述上支撑件31和所述下支撑件32、与所述上支撑件31和所述下支撑件32固定连接的侧面支撑件35、以及与所述侧面支撑件35固定连接的第一光栅刻度尺36也将跟随第一滑杆33一起相对第一直线电机34运动。由于第一读数头37与所述第一直线电机34固定连接，因此，第一光栅刻度尺36与第一读数头37产生相对运动，使得第一读数头37能够记录第一光栅刻度尺36的移动距离，也即第一滑杆33相对第一直线电机34的移动距离。

优选地，所述侧面支撑件35整体呈纵长状，并镂空设计，包括沿侧面支撑件35的长度方向间隔排布的多个减重孔350。多个减重孔350的设计有助于减轻支架30的重量，使得支架30可以更平稳地相对第一直线电机34移动。更优地，所述减重孔350的孔壁的周向轮廓大致呈椭圆形，其中，椭圆的长轴方向与侧面支撑件35的长度方向一致。

还优选地，所述侧面支撑件35包括第一侧板351、以及与所述第一侧板351垂直连接的第二侧板352，其中第一侧板351与第二侧板352的长度方向一致。所述减重孔350形成于所述第一侧板351。所述上支撑件31和所述下支撑件32分别与所述第一侧板351的两端(例如通过螺钉)固定连接，所述第一直线电机34间隔布置在所述第一侧板351的朝向第一滑杆33的一侧。所述第一光栅刻度尺36固定于所述第二侧板352。所述第一读数头37间隔布置在第二侧板352的用于固定第一光栅刻度尺36的一侧。即，第一直线电机34和第一读数头37分布在侧面支撑件35的不同侧。可以理解地，在其他实施例中，侧面支撑件也可以采用其他构造，使得第一直线电机34和第一读数头37分布在侧面支撑件的同一侧。

优选地，第一侧板351的厚度大于第二侧板352的厚度，以提高第一侧板351的整体强度。还优选地，所述侧面支撑件35为一一体件，以提高侧面支撑件35的整体强度。

更优地，第一侧板351大致垂直于第二侧板352的中部，即侧面支撑件35的横截面大致呈T形，使得第二侧板352被所述第一侧板351区分为沿宽度方向的左侧板353和右侧板354。优选地，所述上支撑件31和所述下支撑件32在与所述第一侧板351固定连接的同时，还抵顶于右侧板354的朝向第一侧板351的一侧，以提高上支撑件31和下支撑件32与侧面支撑件35的连接强度。所述第一光栅刻度尺36固定于左侧板353的背离第一侧板351的一侧，并可根据其宽度选择性地同时固定于右侧板354的背离第一侧板351的一侧。

可以理解地，在其他实施例中，侧面支撑件也可以采用其他构造，例如可以提供横截面大致呈L形的侧面支撑件，该侧面支撑件包括彼此垂直连接的第一侧板和第二侧板。在这种情况下，所述上支撑件31和所述下支撑件32可与侧面支撑件的第一侧板固定连接并与第二侧板抵顶，所述第一直线电机34可布置于第一侧板的一侧，所述第一光栅刻度尺36可固定于第二侧板的朝向或背离第一侧板的一侧。

优选地，所述第一直线电机34和所述第一读数头37通过第三连接件38固定连接。具体地，所述第三连接件38包括与所述第一直线电机34(例如通过螺钉)固定连接的第一支撑板381、以及与所述第一读数头37(例如通过螺钉)固定连接的第二支撑板382，其中第一支撑板381与第二支撑板382垂直连接。更优地，第三连接件38还包括连接在第一支撑板381和第二支撑板382之间的肋部383，所述肋部383与第一支撑板381和第二支撑板382均垂直连接，优选与第一支撑板381和第二支撑板382的中部均垂直连接，以进一步提高第三连接件38的支撑强度，防止变形。

还优选地，所述第三连接件38还包括与所述第一支撑板381垂直连接的第三支撑板384，用于固定连接一个或多个第一滑块385。所述第三支撑板384与所述第二支撑板382分别位于所述第一支撑板381的相对的两侧。优选地，第三连接件38为一一体件，以提高第三连接件38的整体强度。所述第一侧板351上固定连接有第一滑轨355，所述第一滑轨355的长度方向与所述第一侧板351的长度方向一致。所述一个或多个第一滑块385与所述第一滑轨355滑动连接。

由此，当第一直线电机34驱动第一滑杆33相对第一直线电机34直线运动时，与所述第一滑杆33连接的所述上支撑件31和所述下支撑件32、与所述上支撑件31和所述下支撑件32固定连接的侧面支撑件35、以及与所述侧面支撑件35固定连接的第一光栅刻度尺36和第一滑轨355也将跟随第一滑杆33一起相对第一直线电机34运动。由于第一读数头37、第一直线电机34、以及第一滑块385通过第三连接件38固定连接，因此，第一滑轨355将相对第一滑块385滑动。通过第一滑轨355和第一滑块385的配合，有效提高了支架30相对第一直线电机34运动的稳定性。

优选地，所述第三连接件38的第一支撑板381大致呈方形，其远离第二支撑板382和第三支撑板384的一角具有一突出的倒圆部386，倒圆部386的中部具有一垂直于倒圆部386的第二连接柱387，用于与所述静平台20连接。

具体地，参考图2至图3、以及图13至图15，所述静平台20上固定连接有沿周向分布的三个旋转电机21。所述旋转电机21的输出轴210上固定连接有一支撑柱211。所述支撑柱211包括套设在所述输出轴210上并与输出轴210固定连接的第一连接区段212、用于与所述第三连接件38连接的第二连接区段213、以及连接在所述第一连接区段212和所述第二连接区段213之间的第三连接区段214。

所述第一连接区段212优选呈中空圆柱体状。所述第二连接区段213优选呈半圆状，并在其中部具有一第五通孔215。所述第三连接件38的第二连接柱387插入所述第五通孔215，并与所述第二连接区段213转动连接。优选地，所述第二连接柱387与所述第二连接区段213之间设有轴承组件216。所述第二连接柱387具有一自其自由端凹陷的第五接收孔388。螺钉或销等第二连接元件217插入第二连接柱387的第五接收孔388，并优选通过第二垫片218与所述轴承组件216抵顶。

所述第三连接区段214优选突出于所述第一连接区段212和所述第二连接区段213，用于(例如通过螺钉)固定连接编码器22。编码器22与所述第一直线电机34电连接。当旋转电机21的输出轴210转动时，与输出轴210固定连接的支撑柱211转动，通过第三连接件38与支撑柱211转动连接的支架30将相对静平台20发生转动，编码器22将记录第三连接件38相对静平台20的转动角度，因此也将记录第一滑杆33相对静平台20的转动角度。

优选地，本实施例中，所述旋转电机21的中心轴线L1相对所述静平台20的中心轴线L2偏离的角度α非直角，优选为锐角，更优选在30～35°的范围内，最优选α＝30°。相比于将旋转电机放置为使其中心轴线与静平台的中心轴线垂直，本实施例更有助于将各个支架30朝向手柄40收拢，使得医生的手臂可以在较小的空间范围适应动平台10的运动情况，进而更方便地调节手术器械的位置。

本实施例中，所述静平台20大致构造成一中空的六方体，该六方体的顶面为一平面，其三个彼此间隔的侧边分别具有一向外突出并相对其顶面倾斜的固定架23，用于固定所述旋转电机21。本实施例中，所述固定架23包括相对静平台20的顶面倾斜的第一固定板231、以及与第一固定板231垂直连接的第二固定板232。每一旋转电机21与第二固定板232抵顶，并与第一固定板231(例如通过螺钉)固定连接。通过设计第一固定板231相对静平台20的中心轴线L2的偏离角度，或第一固定板231相对静平台的顶面的偏离角度(等于旋转电机21的中心轴线L1相对静平台20的中心轴线L2的偏离角度)，从而实现前述的旋转电机21的中心轴线L1相对静平台20的中心轴线L2的偏离角度α，且旋转电机21安装方便。本实施例中，所述静平台20的其中一侧壁具有一卡槽240，用于与其他辅助附件(例如安装架)连接以立在底面。

参考图3、以及图16，为避免多次使用操作组件100后动平台10存在累积的位置误差，优选地，所述操作组件100还包括定位于所述动平台10和所述静平台20之间的位置校准器50，用于校准动平台10的初始位置。

具体地，所述位置校准器50包括与所述动平台10连接的第一支撑件51、以及与所述静平台20连接的第二支撑件52，所述第一支撑件51与所述第二支撑件52可拆卸地连接。优选地，所述第一支撑件51与所述第二支撑件52插接配合。

参考图17至图19，本实施例中，所述第一支撑件51包括纵长状的第一支撑杆510、以及连接在第一支撑杆510的相对的第一端和第二端的第一支撑座511和第二支撑座512。所述第一支撑座511用于与所述动平台10连接。所述第二支撑座512用于与所述第二支撑件52连接。

具体地，所述第一支撑座511呈板状，并具有一或多个第三连接孔513。第三连接孔513可以是盲孔或通孔。相应地，所述动平台10上设有一或多个第四连接孔170。第四连接孔170可以是盲孔或通孔。螺钉或销等插入第三连接孔513和第四连接孔170从而连接第一支撑件51和动平台10。

优选地，所述动平台10的所述主体部11的顶端具有朝向所述收容腔12突出的第二凸缘17。所述第四连接孔170形成于所述第二凸缘17。相应地，所述第一支撑座511相对所述第二支撑座512偏移。本实施例中，所述第一支撑座511在第一支撑杆510的第一侧垂直延伸，而所述第二支撑座512在第一支撑杆510的与所述第一侧相对的第二侧垂直延伸，即第一支撑座511、第一支撑杆510、第二支撑座512大致形成一Z形构造。还优选地，所述第一支撑件51还包括连接第一支撑座511的朝向第二支撑座512的一侧面、以及第二支撑座512的朝向第一支撑座511的一侧面的第一加强肋514，以提高第一支撑件51的整体强度。

本实施例中，所述第二支撑座512大致呈块状，其内设有一第一接收空间515，用于与所述第二支撑件52插接配合。优选地，所述第一接收空间515构造为贯穿所述第二支撑座512的通孔，以增加第一接收空间515的深度，进而提高第一支撑件51和第二支撑件52的配合稳定性。进一步地，所述第一加强肋514朝向第一接收空间515的底侧具有一凹陷空间516，凹陷空间516与第一接收空间515连通，以为第二支撑件52提供更充足的避让空间。

本实施例中，所述第二支撑件52包括纵长状的第二支撑杆520、以及连接在第二支撑杆520的相对的第一端和第二端的第三支撑座521和第四支撑座522。所述第三支撑座521用于与所述静平台20连接。所述第四支撑座522用于与所述第一支撑件51连接。

具体地，所述第三支撑座521呈板状，并具有一或多个第五连接孔523。第五连接孔523可以是盲孔或通孔。相应地，所述静平台20上设有一或多个第六连接孔241。第六连接孔241可以是盲孔或通孔。螺钉或销等插入第五连接孔523和第六连接孔241从而连接第二支撑件52和静平台20。

优选地，所述第二支撑杆520具有贯穿其厚度的细长孔524。细长孔524的数量可以是一个或多个。当为多个细长孔524的情况时，多个细长孔524沿第二支撑杆520的长度方向等间隔布置。

本实施例中，所述第四支撑座522大致呈块状。所述第四支撑座522与所述第三支撑座521在所述第二支撑杆520的同一侧相对于第二支撑杆520垂直延伸。所述第四支撑座522内设有一第二接收空间525，其可以贯穿也可以不贯穿所述第四支撑座522，用于收容插件53。

本实施例中，所述插件53包括接收在所述第二接收空间525内并与第四支撑座522连接的第一区段531、以及突出于第四支撑座522的顶面的第二区段532。所述第二区段532可释放地插入所述第一支撑件51的第一接收空间515，从而连接第一支撑件51和第二支撑件52。优选地，所述插件53构造为一螺钉，其中，螺钉的螺杆形成所述第一区段531并与所述第四支撑座522螺纹连接，螺钉的螺帽形成所述第二区段532并与所述第二支撑座512插接配合。采用螺钉提供所述插件53，拆装方便。

参考图18至图21，优选地，所述第二支撑座512的朝向第四支撑座522的表面部分凹陷形成一第一台阶构造。所述第一台阶构造包括第一突出面517和第一凹陷面518。相应地，所述第四支撑座522的朝向所述第二支撑座512的表面部分凹陷形成第二台阶构造。所述第二台阶构造包括第二突出面527和第二凹陷面528。连接第一支撑件51和第二支撑件52时，第二支撑座512的第一突出面517与第四支撑座522的第二凹陷面528配合，第二支撑座512的第一凹陷面518与第四支撑座522的第二突出面527配合，从而引导插件53的第二区段532插入第一支撑件51的第一接收空间515，操作方便。

可以理解地，在其他实施例中，位置校准器50也可以采用其他构造。例如，也可以使插件53与第二支撑件52形成为一体件，而不需要将插件53固定地插入第二支撑件52。或者，也可以在第一支撑件上连接插件，而在第二支撑件上形成接收空间用于接收插件。

本实施例的操作组件100的工作原理简述如下：医生通过手指控制手柄40上的按钮400，以将指令通过控制器101传递给手术机械臂200，使得手术器械动作；手术机械臂200的传感器201将手术器械的动作数据通过控制器101传递给旋转电机21和第一直线电机34，并借助于编码器22控制支架30(因此也是控制第一直线电机34)相对于静平台20的转动角度，借助于第一读数头37控制被第一直线电机34驱动的第一滑杆33的移动距离，进而使得动平台10以及与之固定连接的手柄40模拟手术器械动作，从而实现医生在手术操作过程中与手术器械的力学信息的交互，即通过操作组件100实现了医生对手术器械的真实手术操作的模拟。值得一提的是，手术器械的动作优选在手柄40处等比例放大，虽然也可以不放大。

本实施例的操作组件100共有6个驱动量，分别为用于驱动三条支架30相对静平台20转动的三个旋转电机21、以及用于驱动三条支架30移动的三个第一直线电机34，且第一直线电机34与相应的一旋转电机21转动连接，三条支架30的一端也分别与动平台10转动连接。因此，本实施例的操作组件能够实现6自由度，并能同时实现力反馈和姿态控制，且布线简单。进一步地，利用滑杆传动可有效避免力反馈出错。

参考图22，本实用新型第二实施例的操作组件600与本实用新型第一实施例的操作组件100大体相同，也包括前述的操作组件100的动平台10、支架30、手柄40(图中未示出)、位置校准器50(图中未示出)，动平台10和支架30之间也通过第一连接件14和第二连接件15连接，相同之处在此不再赘述。本实用新型第二实施例的操作组件600与本实用新型第一实施例的操作组件100的区别主要在于本实施例不再采用前述的布置在静平台20上的旋转电机21来驱动支架30转动，而是通过第二直线电机660驱动支架30转动。

具体地，参考图22至图24，本实施例的静平台620大致呈六边形，包括三个彼此间隔的第一侧边、以及三个彼此间隔的第二侧边，其中三个第一侧边分别具有一突出的支撑轴621。支撑轴621上转动连接有一支撑柱622。所述支撑柱622包括可转动地套设在所述支撑轴621上的第一连接区段623、以及与第一连接区段623连接的并用于与第三连接件630连接的第二连接区段624。

所述第二连接区段624优选呈半圆状，并在其中部具有一第五通孔625。所述第三连接件630的第二连接柱631插入所述第五通孔625，并与所述第二连接区段624转动连接。优选地，所述第二连接柱631与所述第二连接区段624之间设有轴承组件632。所述第二连接柱631具有一自其自由端凹陷的第五接收孔633。螺钉或销等第二连接元件634插入第二连接柱631的第五接收孔633，并优选通过第二垫片635与所述轴承组件632抵顶。

所述第一连接区段623呈中空的立方体状，并优选突出于所述第二连接区段624，用于(例如通过螺钉)固定连接编码器22。编码器22与所述第一直线电机34电连接。当通过第三连接件630与支撑柱622转动连接的支架30在第二直线电机660的驱动下相对静平台620发生转动时，编码器22将记录第三连接件630相对静平台620的转动角度，因此也将记录第一滑杆33相对静平台620的转动角度。

所述静平台620的三个彼此间隔的第二侧边分别通过相应的支撑架626固定(例如通过螺钉)至底座627，底座627可放置在地面。

本实施例中，所述底座627大致呈三角形，其三个角与所述支撑架626(例如通过螺钉)固定连接，且每个角设有一左支撑件641和右支撑件642。本实施例中，所述左支撑件641和右支撑件642呈板状，并分别垂直于所述底座627的相邻两侧面。所述底座627的每一侧面间隔设有一连接在左支撑件641和右支撑件642之间的第二滑杆643。

同时参考图22和图25-26，每一所述第二滑杆643上套设有一第二直线电机660。所述第二滑杆643优选为丝杆，使得所述第二直线电机660能够沿所述第二滑杆643作直线运动，其中，所述左支撑件641和所述右支撑件642可有效防止所述第二直线电机660移动至脱离第二滑杆643。

本实施例中，所述底座627的每一侧面上还固定连接(例如粘接)有一第二光栅刻度尺628。所述第二直线电机660固定连接有一与第二光栅刻度尺628相对的第二读数头661。由此，当第二直线电机660沿着第二滑杆643直线运动时，与所述第二直线电机660固定连接的第二读数头661也将跟随第二直线电机660一起运动。由于第二光栅刻度尺628与所述底座627固定连接，因此，第二读数头661与第二光栅刻度尺628产生相对运动，使得第二读数头661能够记录其自身的移动距离，进而记录第二直线电机660相对第二滑杆643的移动距离。

优选地，所述第二直线电机660与所述第二读数头661通过第四连接件670固定连接。具体地，所述第四连接件670包括第四支撑板671。所述第二直线电机660与所述第二读数头661(例如通过螺钉)固定连接在第四支撑板671的底面。优选地，所述第四连接件670还包括固定连接在所述第四支撑板671的一侧的第五支撑板672，用于固定连接一个或多个第二滑块662。本实施例中，所述第二直线电机660、第二读数头661、以及第二滑块662均固定在第四支撑件670的底面。所述底座627上固定连接有第二滑轨629，所述第二滑轨629的长度方向与所述底座627的每一侧面的长度方向一致。所述一个或多个第二滑块662与所述第二滑轨629滑动连接。

由此，当第二直线电机660相对第二滑杆643直线运动时，通过所述第四连接件670与所述第二直线电机660固定连接的所述第二读数头661、以及第二滑块662也将跟随第二直线电机660一起相对第二滑杆643运动。由于第二滑轨629与底座627固定连接，因此，第二滑块662将相对第二滑轨629滑动。通过第二滑块662和第二滑轨629的配合，有效提高了第二直线电机660相对第二滑杆643运动的稳定性。

本实施例中，所述第五支撑板672的远离所述第二滑块662的顶面固定连接有一纵长的第三滑轨680。所述第三滑轨680的长度方向垂直于相应的所述第二滑轨629的长度方向。优选地，所述第三滑轨680通过一支撑条681(例如通过螺钉)固定连接在第五支撑板672上。优选地，三条第三滑轨680距离底座627的高度各不相同，这可以通过在第五支撑板672上设置垫块673来实现，其中垫块673与支撑条681固定连接。换言之，三条第三滑轨680对应的垫块673的高度各不相同，从而使得三条第三滑轨680距离底座627的高度各不相同。优选地，垫块673与第四支撑板671之间通过第二加强肋674连接，以提高第四连接件670的强度。更优地，第四连接件670为一一体件，例如可通过注塑成型形成。

所述第三滑轨680上滑动连接有一或多个第三滑块682。所述一或多个第三滑块682上固定连接有一轴承座683，所述轴承座683内设有一可转动的球轴承684，所述球轴承684与一连杆685连接。所述连杆685与所述第一滑杆33滑动连接以保证第一滑杆33能够被第一直线电机34驱动以沿直线移动，优选套设在第一滑杆33外。换言之，本实施例中，所述支架30不再设有所述下支撑件32。

由此，当第二直线电机660相对第二滑杆643直线运动时，与第二直线电机660固定连接的第四连接件670、与第四连接件670固定连接的第三滑轨680也将跟随第二直线电机660一起相对第二滑杆643移动，在此过程中，连杆685将被第二直线电机660驱动以沿着第二滑轨629移动，同时自动沿着第三滑轨680移动，进而带动支架30相对静平台620转动。

本实施例的操作组件600的工作原理简述如下：医生通过手指控制手柄40上的按钮400，以将指令通过控制器101传递给手术机械臂200，使得手术器械动作；手术机械臂200的传感器201将手术器械的动作数据通过控制器101传递给第一直线电机34和第二直线电机660，并借助于编码器22控制支架30(因此也是控制第一直线电机34)相对于静平台620的转动角度，借助于第一读数头37控制被第一直线电机34驱动的第一滑杆33的移动距离，借助于第二读数头661控制第二直线电机660的移动距离，进而使得动平台10以及与之固定连接的手柄40模拟手术器械动作，从而实现医生在手术操作过程中与手术器械的力学信息的交互，即通过操作组件600实现了医生对手术器械的真实手术操作的模拟。值得一提的是，手术器械的动作优选在手柄40处等比例放大，虽然也可以不放大。

类似于第一实施例的操作组件100，本实施例的操作组件600共有5个驱动量，分别为用于驱动三条支架30相对静平台20转动的三个第二直线电机660、以及用于驱动三条支架30移动的三个第一直线电机34，且第一直线电机34与静平台转动连接，三条支架30的一端也分别与动平台10转动连接。因此，本实施例的操作组件能够实现6自由度，并能同时实现力反馈和姿态控制，且布线简单。进一步地，利用滑杆传动可有效避免力反馈出错。

可以理解地，本实用新型的操作组件不仅限于应用于医疗领域的手术机器人，其还可以用于其他领域，例如危险空间的探索、大众娱乐、工业生产等领域的机器人。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征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低于第二特征。

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意一个或者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。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种便于操作的操作组件，其特征在于，所述操作组件应用于机器人，所述操作组件包括动平台、静平台、以及与所述动平台和所述静平台转动连接的N个支架，其中N≥2，所述动平台包括周向延伸的主体部、以及由所述主体部围合的收容腔，所述主体部具有周向相对的第一端和第二端，所述第一端和所述第二端之间形成一与所述收容腔连通的缺口，所述收容腔内设有一与所述主体部固定连接的手柄，所述手柄与所述缺口相对。

2.根据权利要求1所述的操作组件，其特征在于，所述N个支架沿所述动平台和所述静平台的周向均匀间隔分布，所述主体部周向延伸的角度为360°*(N-1)/N。

3.根据权利要求2所述的操作组件，其特征在于，N＝3，所述主体部构造为一周向延伸240°的环。

4.根据权利要求3所述的操作组件，其特征在于，所述动平台还包括与所述主体部的周向中部部位、以及所述第一端和所述第二端分别固定连接的多个连接柱，每一所述连接柱与相应的所述支架转动连接。

5.根据权利要求1所述的操作组件，其特征在于，所述手柄包括设于所述收容腔内的直立部、以及与所述直立部的顶端连接的握持部，所述直立部与所述主体部固定连接，且所述直立部上设有与所述缺口相对的一或多个按钮。

6.根据权利要求5所述的操作组件，其特征在于，所述直立部的一侧设有突出的固定块，所述动平台还包括自所述主体部朝向所述收容腔突出的第一凸缘，所述固定块与所述第一凸缘固定连接。

7.根据权利要求1所述的操作组件，其特征在于，所述操作组件还包括用于定位于所述动平台和所述静平台之间、从而校准动平台的初始位置的位置校准器。

8.根据权利要求7所述的操作组件，其特征在于，所述动平台还包括自所述主体部朝向所述收容腔突出的第二凸缘，所述位置校准器与所述第二凸缘连接。

9.根据权利要求7所述的操作组件，其特征在于，所述位置校准器包括与所述动平台连接的第一支撑件、以及与所述静平台连接的第二支撑件，所述第一支撑件与所述第二支撑件可拆卸地连接。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括根据权利要求1至9中任一项所述的操作组件。