臂单元及具有该臂单元的机器人的制造方法与工艺

臂单元及具有该臂单元的机器人本申请要求于2012年5月25日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0056374号韩国专利申请以及于2012年11月20日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0131721号韩国专利申请的权益，这两个韩国专利申请的公开通过引用被包含于此。技术领域本发明的实施例涉及一种臂单元及具有该臂单元的机器人。

背景技术：
微创手术指的是与开腹手术相比侵入性更小的手术方法，微创手术的代表性示例是腹腔镜手术。与利用穿透腹壁的手术切口的现有剖腹手术不同的是，在微创手术中，在通过多个小口注射气体而在腹腔中准备手术空间之后，手术者通过所述多个小口插入腹腔镜和手术机械手，以在观察腹腔镜图像的同时利用机械手执行手术。与剖腹手术相比，腹腔镜手术具有多个优点，例如，术后疼痛低、住院时间短、快速回到日常生活、由于切口部分小而具有优良的美容效果。然而，手术机械手难以控制，并且仅允许手术机械手运动通过多个小口。为了弥补腹腔镜手术的上述缺点，近来已经研究了单口手术或经自然腔道内镜手术（NOTES），单口手术或NOTES通过经自然腔道（例如，口和肛门）插入手术机械手来执行手术，而无需形成任何一个口。为了高效地执行单口手术或NOTES，会要求手术机械手的臂具有柔性以沿着患者的弯曲的内脏器官穿行，以及要求手术机械手的臂具有刚性以承受施加到手术部分的负荷。

技术实现要素：
本发明的一方面在于提供一种臂单元及具有该臂单元的机器人，所述臂单元具有根据情况简单地改变刚度的改进构造。本发明的其他方面将在下面的描述中进行部分阐述，部分将从描述中显而易见，或者可通过实施本发明而了解。根据本发明的一方面，一种机器人包括臂单元及用于驱动臂单元的驱动单元，其中，臂单元包括：多个连接件，通过所述连接件的至少两个区域而彼此滚动接触；多条线，穿过所述多个连接件，以将所述多个连接件彼此连接。所述多个连接件可串联地布置，所述多个连接件中的至少两个连接件可与相邻的连接件滚动接触。所述多个连接件中的至少一个连接件可包括：中空型主体；主体的多个第一滚动接触部分，沿着面对另一相邻的连接件的第一方向弯曲。所述多个连接件中的每个连接件可包括：主体的多个第二滚动接触部分，沿着与第一方向相反的第二方向弯曲。所述多个第一滚动接触部分可包括：一对第一滚动接触部分，布置在基于主体的沿着主体纵向的中心轴旋转180°的位置。所述多个第二滚动接触部分可包括：一对第二滚动接触部分，布置在基于主体的沿着主体纵向的中心轴旋转180°的位置。第一滚动接触部分相对于第二滚动接触部分可布置在基于主体的所述中心轴沿着主体的周向旋转90°的位置。第一滚动接触部分可包括与另一相邻的连接件滚动接触的滚动接触表面。第一滚动接触部分的至少一部分可以是具有预定曲率的圆的一部分。所述多个连接件可包括：第一连接件；第二连接件，在相对于第一连接件基于沿着主体纵向穿过第一连接件的中心的中心轴旋转90°的位置与第一连接件的上表面或下表面滚动接触。所述机器人还可包括：防滑构件，布置在第一连接件和第二连接件之间，以防止第一连接件和第二连接件之间的滑动。防滑构件的一个表面可与第一连接件的一部分接触，防滑构件的另一个表面可与第二连接件的一部分接触。第一连接件的与第二连接件相对的第一表面以及第二连接件的与所述第一表面滚动接触的第二表面可分别设置有第一齿部和第二齿部，第一齿部与第二齿部彼此啮合，以防止第一连接件和第二连接件之间的滑动。第一齿部可周向地形成在具有中空形状的第一连接件的第一表面上，第二齿部可周向地形成在具有中空形状的第二连接件的第二表面上。第一滚动接触部分可具有不同的高度。所述多个连接件可包括：第一连接件，具有上表面和下表面，所述上表面和下表面均与其他相邻的连接件滚动接触；第二连接件，具有上表面和下表面，所述上表面和下表面中的一个表面与一个相邻的连接件滚动接触，所述上表面和下表面中的另一个表面与另一相邻的连接件表面接触；至少一个第三连接件，具有上表面和下表面，所述上表面和下表面均与其他相邻的连接件表面接触。第二连接件可布置在第一连接件和第三连接件之间。所述至少一个第三连接件可包括至少两个第三连接件，所述至少两个第三连接件彼此相邻地布置，以在臂单元的驱动期间用作刚体。所述多条线可包括：一对第一线，沿着所述多个连接件的布置方向穿过第一滚动接触部分；一对第二线，沿着所述多个连接件的布置方向穿过第二滚动接触部分。在臂单元的驱动期间，一对第一线中的任意一条线的延伸长度可与一对第一线中的另一条线的收缩长度不对称。施加到第一线和第二线的张力可与臂单元的刚度成比例。驱动单元可包括：至少一个滑轮，用于改变第一线和第二线的路径；驱动板，分别连接到第一线和第二线，以调节施加到第一线和第二线的张力。根据本发明的另一方面，在一种包括具有多个连接件的臂单元及用于驱动所述臂单元的驱动单元的机器人中，每个连接件包括：中空型主体；至少一个凸起部分，沿着主体的纵向从主体的上表面和下表面中的至少一个表面的一部分凸起，以与另一相邻的连接件滚动接触。每个连接件可包括连接到凸起部分的至少一个凹入部分，凹入部分可限定枢转空间，以允许彼此相邻的一个连接件和另一个连接件通过它们的凸起部分相对于彼此枢转。所述至少一个凸起部分可包括一对凸起部分，所述一对凸起部分基于包括主体的中心轴的假想的第一分割平面彼此相对地布置。所述至少一个凹入部分可包括一对凹入部分，所述一对凹入部分基于包括主体的中心轴且垂直于第一分割平面的假想的第二分割平面彼此相对地布置。所述凸起部分可包括滚动接触表面，以与另一相邻的连接件滚动接触，滚动接触表面的至少一部分可以是具有预定曲率的圆的一部分。所述多个连接件可包括第一连接件、第二连接件和第三连接件，第二连接件和第三连接件具有与第一连接件的形状相同的形状，并分别与第一连接件的上表面和下表面相邻地布置，第一连接件可包括：中空型主体；一对第一凸起部分，从主体的上表面的一部分纵向地凸起，以与第二连接件滚动接触；一对第二凸起部分，沿着与第一凸起部分的凸起方向相反的方向从主体的下表面的一部分凸起，以与第三连接件滚动接触，第二凸起部分相对于第一凸起部分可布置在基于主体的沿着主体纵向的中心轴旋转90°的位置。第二连接件可包括：中空型主体；一对第三凸起部分，从主体的上表面的一部分纵向地凸起，以与和第二连接件的上表面相邻的另一连接件滚动接触；一对第四凸起部分，沿着与第三凸起部分的凸起方向相反的方向从主体的下表面的一部分凸起，以与第一连接件滚动接触，所述一对第四凸起部分可分别与所述一对第一凸起部分滚动接触。所述机器人还可包括：防滑构件，布置在第一连接件和第二连接件之间，以防止第一连接件和第二连接件之间的滑动，防滑构件的一个表面可与第一凸起部分接触，防滑构件的另一个表面可与第四凸起部分接触。第一凸起部分和第四凸起部分可包括齿部，以允许第一凸起部分的至少一部分与第四凸起部分的至少一部分彼此啮合，从而防止第一连接件和第二连接件之间的滑动。所述一对凸起部分中的每个可凸起不同的长度。附图说明通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面将会变得清楚且更加易于理解，在附图中：图1是示出根据实施例的臂单元和驱动单元的视图；图2是示出构成图1的臂单元的连接件的视图；图3是示出当从不同的角度观察时图2的连接件的视图；图4是图2的侧视图；图5A和图5B是示出根据实施例的臂单元的倾斜运动和摇动运动的视图；图6A、图6B、图7A和图7B是解释施加到线的张力和臂单元的刚度之间的关系的视图；图8A、图8B和图8C是示出根据实施例的穿过构成臂单元的连接件插入防滑构件的视图；图9A、图9B和图9C是示出...