一种用于UR机器人与软体操作器结合的转换器

本发明属于医疗机器人领域，特别涉及一种用于ur机器人与软体操作器结合的转换器。

背景技术：

近年来，随着新材料与快速成型技术的发展，在世界范围内掀起了软体机器人的研究热潮，并逐渐在医疗领域得到应用。研究涉及材料学、仿生、机械设计和制造、传感器技术等多学科交叉融合。软体机器人的设计灵感主要来源于模仿自然界软体生物，比如，模仿象鼻、章鱼触手等结构的机械臂式软体机器人，其能够适应复杂狭窄的环境，并且进行柔顺、安全的目标抓持与操作任务。但是，单独的软体机械臂会局限于单一的工作空间内，为了能携带软体机械臂到达人们所要求的工作空间范围内，便需要将其与驱动结构结合。目前，应用最广泛的达芬奇手术机器人便是由多根机械臂携带末端执行器到达病人的病灶点进行手术操作的。而本系统是由ur5机器人即一根机械臂携带软体机器人(操作器)进行手术操作。

ur5机器人是丹麦universalrobots推出的一款六自由度人机协作式机器人，以灵活轻便著称，所有关节均可实现360度旋转，末端关节可以无限旋转。机器人本身是由连杆和关节组成的手臂，如图3所示，机座是机器人的安装位置，机器人的末端(第一手腕)与工具相连。通过协调各个关节的运动，机器人可随意移动末端工具，有效工作半径可达850mm。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用于ur机器人与软体操作器结合的转换器，可以安全、准确的携带软体操作器到达指定的工作空间进行相应操作，且该转换器具备重量轻、成本低、结构简单、拆卸简单的优点，增加装置的适用性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于ur机器人与软体操作器结合的转换器，所述转换器包括转接板，所述转接板远离ur机器人一端设置有软体操作器通道，所述软体操作器通道侧壁开设有进气口；其中，所述转接板上开设有第一螺纹孔，所述ur机器人端部设置有第二螺纹孔，所述转接板和所述转接板末端通过螺丝依次穿过所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔活动连接；所述软体操作器通道上开设有四个开孔，螺丝分别穿过四个所述开孔固定软体执行器。

优选的，所述转接板为帽檐式结构。

优选的，所述转换器通过solidworks软件制出。

本发明还提供一种软体操作器安装方法，所述方法包括以下步骤：步骤a、将螺丝依次穿过第一螺纹孔和第二螺纹孔，使得转换器与ur机器人末端连接；步骤b、根据软体操作器底座尺寸大小在所述转换器内部设置中空隔层，使所述软体操作器的底座刚好可以放置在软体操作器通道内；步骤c、所述软体操作器通道上开设有四个开孔，螺丝分别穿过四个所述开孔固定所述软体执行器；步骤d、气动装置的通气管从转换器下层左侧的进气口进入并通过所述转换器内部的中空通道连接至所述软体操作器底部；ur机器人就通过转换器和软体操作器结合。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明转换器可以安全、准确的携带软体操作器到达指定的工作空间进行相应操作，且该转换器具备重量轻、成本低、结构简单、拆卸简单的优点。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出了本发明转换器结构示意图；

图2示意性示出了本发明转换器实物示意图；

图3示意性示出了本发明ur5机器人结构示意图；

图4示意性示出了本发明转换器安装于ur5机器人末端结构示意图。

图中：

1、转接板2、第一螺纹孔

3、软体操作器通道4、第一手腕

5、第二手腕6、第二螺纹孔

7、第三手腕8、肘关节

9、肩关节10、机座

11、进气口

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

本发明的目的在于要让ur机器人可以安全、准确的携带软体操作器到达手术病人的病灶点，为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：设计一种连接ur机器人与软体操作器的转换器，使它们在互相不干扰的情况下完全契合，共同组成一套完整的软体手术机器人操作系统。

本发明涉及一种用于ur机器人与软体操作器结合的转换器设计。转换器安装在ur机器人末端。其结构主要包括：气动装置进气口11、软体操作器通道3和ur机器人转接板1。气动装置进气口11设置在转换器侧面，方便3条通气管道进入从而于软体操作器底部相连进而控制软体操作器的拉伸、弯曲和扭转。软体操作器通道用来放置软体操作器的底部并在周围用4个等距螺丝固定。ur机器人转接板即固定在ur机器人末端与其相连。这三个部分共同组成了转换器。该转换器体积小、重量轻、便于拆卸，与软体操作器完全契合。

采用solidworks进行结构设计，转换器的结构设计如图1所示。加工完成后的转换器如图2所示。将转换器安装在ur5机器人末端，如图4所示。

在图3中，底座即为ur机器人的转接板1，由4个螺丝固定在ur机器人末端，使整个转换器与ur机器人相连；根据软体操作器底座尺寸大小在转换器内部设置中空隔层，使软体操作器的底部刚好可以放置在软体操作器通道3内，并在转换器上层四周设置4个第一螺纹孔2以便固定；气动装置的通气管可以从转换器下层左侧的进气口11进入并通过转换器内部的中空通道连接至软体操作器底部。这样ur机器人就通过转换器和软体操作器结合了起来，可以远程控制ur机器人携带软体操作器到达所需的工作空间内，活动范围大大提高。

经过实验验证，ur机器人可以安全、准确的携带软体操作器到达指定的工作空间进行相应操作，且该转换器具备重量轻、成本低、结构简单、拆卸简单的优点，达成了本次的发明目的。

本发明的有益效果：本发明转换器可以安全、准确的携带软体操作器到达指定的工作空间进行相应操作，且该转换器具备重量轻、成本低、结构简单、拆卸简单的优点。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

技术特征：

1.一种用于ur机器人与软体操作器结合的转换器，其特征在于，所述转换器包括转接板，所述转接板远离ur机器人一端设置有软体操作器通道，所述软体操作器通道侧壁开设有进气口；

其中，所述转接板上开设有第一螺纹孔，所述ur机器人端部设置有第二螺纹孔，所述转接板和所述转接板末端通过螺丝依次穿过所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔活动连接；

所述软体操作器通道上开设有四个开孔，螺丝分别穿过四个所述开孔固定软体执行器。

2.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述转接板为帽檐式结构。

3.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述转换器通过solidworks软件制出。

4.一种软体操作器安装方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤a、将螺丝依次穿过第一螺纹孔和第二螺纹孔，使得转换器与ur机器人末端连接；

步骤b、根据软体操作器底座尺寸大小在所述转换器内部设置中空隔层，使所述软体操作器的底座刚好可以放置在软体操作器通道内；

步骤c、所述软体操作器通道上开设有四个开孔，螺丝分别穿过四个所述开孔固定所述软体执行器；

步骤d、气动装置的通气管从转换器下层左侧的进气口进入并通过所述转换器内部的中空通道连接至所述软体操作器底部；ur机器人就通过转换器和软体操作器结合。

技术总结
本发明涉及一种用于UR机器人与软体操作器结合的转换器设计。转换器安装在UR机器人末端。其结构主要包括：气动装置进气口、软体操作器通道和UR机器人转接板。气动装置进气口设置在转换器侧面，方便3条通气管道进入从而于软体操作器底部相连进而控制软体操作器的拉伸、弯曲和扭转。软体操作器通道用来放置软体操作器的底部并在周围用4个等距螺丝固定。UR机器人转接板即固定在UR机器人末端与其相连。这三个部分共同组成了转换器。该转换器体积小、重量轻、便于拆卸，与软体操作器完全契合。

技术研发人员：祝连庆;吕佳豪;孙广开;何彦霖;董明利;庄炜;何巍
受保护的技术使用者：北京信息科技大学
技术研发日：2020.12.11
技术公布日：2021.05.07