一种两自由度姿态调整装置的制造方法

文档序号:10215961
一种两自由度姿态调整装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及医疗器械领域,具体涉及一种两自由度姿态调整装置,该装置应用于医用机器人末端,调整执行机构的姿态。
【背景技术】
[0002]在微创手术治疗中,经常会对粒子枪与活检枪进行姿态调整以改变进针方向,一般会将机器人的姿态调整考虑到机器臂的设计中,这样会使姿态调整装置与定位机械臂产生机构耦合的现象,增加运动学分析复杂性,增加设计难度和控制难度。此外,对于不具有姿态调整功能的机械臂如果增加姿态调整功能,很不方便,也不经济。因此,根据实际需要有必要设计一种用于独立完成姿态调整功能的装置,该装置需满足重量轻、结构简单、稳定性好、操作简单等要求。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是针对上述机构耦合等问题,基于模块化思想,设计一种两自由度姿态调整装置,该装置应用于粒子枪和活检枪等医用机器人末端,调整执行机构的姿
??τ ο
[0004]本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案是:
[0005]本实用新型是一种两自由度姿态调整装置,用于调整执行机构的姿态,包括机构底板、箱体底板、电机箱体、旋转模块被动齿轮、旋转模块主动齿轮、旋转模块被动齿轮轴、箱体顶板、齿轮耳板、内支撑耳板、外支撑耳板、俯仰板、俯仰板轴、过渡齿轮轴、限位销、限位板、俯仰模块主动齿轮、过渡齿轮、俯仰模块被动齿轮、旋转步进电机、俯仰步进电机、俯仰步进电机固定板,其特征在于:所述的机构底板上设有四个安装孔,并采用四个螺栓与机械臂相连,机构底板和旋转模块被动齿轮通过两个螺钉固连,机构底板与旋转模块被动齿轮轴一端螺纹连接,旋转模块被动齿轮轴穿过旋转模块被动齿轮,与旋转模块被动齿轮为间隙配合,所述的旋转模块被动齿轮轴与箱体底板构成销钉连接,箱体底板绕旋转模块被动齿轮轴转动,所述的箱体底板通过四个螺钉与旋转步进电机固连,旋转步进电机的输出轴为键槽轴,并通过键与旋转模块主动齿轮连接,旋转模块主动齿轮与旋转模块被动齿轮为齿轮副连接,所述的电机箱体连接箱体底板和箱体顶板,所述的箱体顶板分别通过两个螺钉与齿轮耳板、内支撑耳板、外支撑耳板连接,所述的俯仰板轴与齿轮耳板、内支撑耳板、外支撑耳板的光孔为间隙配合,所述的俯仰板轴在轴向居中部位设有键槽结构,与俯仰板和俯仰模块被动齿轮采用键连接,所述的俯仰板侧面设有两个安装孔,并用螺钉连接有限位板,限位板上具有弧形槽,所述的限位销一端在弧形槽内滑动,另一端与外支撑耳板上的销钉孔过盈连接,所述的齿轮耳板与过渡齿轮轴一端过盈连接,齿轮轴另一端与过渡齿轮构成旋转副,所述的箱体顶板上通过四个螺钉与俯仰步进电机固定板相连,俯仰步进电机固定板上固定有俯仰步进电机,俯仰步进电机的输出轴为键槽轴,并通过键与俯仰模块主动齿轮连接,所述的俯仰模块主动齿轮与过渡齿轮为齿轮副连接,所述的过渡齿轮与俯仰模块被动齿轮为齿轮副连接。
[0006]本实用新型有以下技术效果和优点:
[0007]1、本实用新型,中间部位采用箱体结构,箱体内部容纳两个步进电机,使得整体结构紧凑,质量轻。
[0008]2、本使用新型中,限位销和限位板的设计,能对俯仰板起到限位作用,有效防止俯仰板超出工作范围损坏执行机构。
[0009]3、本实用新型,将一种两自由度姿态调整装置设计成一个独立的装置,不与定位机械臂耦合,正、逆运动学求解简单,控制方便。
【附图说明】
[0010]图1本实用新型整体结构示意图。
[0011 ]图2本实用新型限位销局部示意图。
[0012]图中1.机构底板、2.箱体底板、3.电机箱体、4.旋转模块被动齿轮、5.旋转模块主动齿轮、6.旋转模块被动齿轮轴、7.箱体顶板、8.齿轮耳板、9.内支撑耳板、10.外支撑耳板、
11.俯仰板、12.俯仰板轴、13.过渡齿轮轴、14.限位销、15.限位板、16.俯仰模块主动齿轮、17.过渡齿轮、18.俯仰模块被动齿轮、19.旋转步进电机、20.俯仰步进电机、21.俯仰步进电机固定板。
【具体实施方式】
[0013]实施例1,参见附图1、附图2。
[0014]本实用新型是一种两自由度姿态调整装置,应用于医用机器人末端,调整执行机构的姿态,包括机构底板1、箱体底板2、电机箱体3、旋转模块被动齿轮4、旋转模块主动齿轮
5、旋转模块被动齿轮轴6、箱体顶板7、齿轮耳板8、内支撑耳板9、外支撑耳板10、俯仰板11、俯仰板轴12、过渡齿轮轴13、限位销14、限位板15、俯仰模块主动齿轮16、过渡齿轮17、俯仰模块被动齿轮18、旋转步进电机19、俯仰步进电机20、俯仰步进电机固定板21,其特征在于:所述的机构底板1上设有四个安装孔,并采用四个螺栓与机械臂相连,机构底板1和旋转模块被动齿轮4通过两个螺钉固连,机构底板1与旋转模块被动齿轮轴6—端螺纹连接,旋转模块被动齿轮轴6穿过旋转模块被动齿轮4,与旋转模块被动齿轮4为间隙配合,所述的旋转模块被动齿轮轴6与箱体底板2构成销钉连接,箱体底板2绕旋转模块被动齿轮轴6转动,所述的箱体底板2通过四个螺钉与旋转步进电机19固连,旋转步进电机19的输出轴为键槽轴,并通过键与旋转模块主动齿轮5连接,旋转模块主动齿轮5与旋转模块被动齿轮4为齿轮副连接,所述的电机箱体3连接箱体底板2和箱体顶板7,所述的箱体顶板7通过螺钉与齿轮耳板
8、内支撑耳板9、外支撑耳板10连接,所述的俯仰板轴12与齿轮耳板8、内支撑耳板9、外支撑耳板10的光孔为间隙配合,所述的俯仰板轴12在轴向居中部位设有键槽结构,与俯仰板11和俯仰模块被动齿轮18采用键连接,所述的俯仰板11侧面设有两个安装孔,并用螺钉连接有限位板15,限位板15上具有弧形槽,所述的限位销14 一端在弧形槽内滑动,另一端与外支撑耳板10上的销钉孔过盈连接,所述的齿轮耳板8与过渡齿轮轴13—端过盈连接,过渡齿轮轴13另一端与过渡齿轮17构成旋转副,所述的箱体顶板7上通过四个螺钉与俯仰步进电机固定板21相连,俯仰步进电机固定板21上固定了俯仰步进电机21,俯仰步进电机20的输出轴为键槽轴,并通过键与俯仰模块主动齿轮16连接,所述的俯仰模块主动齿轮16与过渡齿轮17为齿轮副连接,所述的过渡齿轮17与俯仰模块被动齿轮18为齿轮副连接。
[0015]—种两自由度姿态调整装置分为两个模块,包括旋转模块和俯仰模块。在旋转模块中,旋转步进电机19轴转动带动旋转模块主动齿轮5转动,由于旋转模块被动齿轮4与机构底板1固连,旋转步进电机19与箱体底板2固连,所以箱体底板2转动,实现一个自由度的旋转功能。在俯仰模块中,俯仰步进电机20轴带动俯仰模块主动齿轮16转动,通过过渡齿轮17、俯仰模块被动齿轮18带动俯仰板11转动,从而实现一个自由度的俯仰功能,限位销14和限位板15的使用能有效限制俯仰板的最大俯仰角,起到保护作用。旋转与俯仰的配合使用,可实现姿态调整功能。
[0016]本实施方式只是对本专利的示例性说明,并不限定它的保护范围,本领域技术人员还可以对其局部进行改变,只要没有超出本专利的精神实质,都在本专利的保护范围内。
【主权项】
1.一种两自由度姿态调整装置,用于调整机械臂末端执行机构的姿态,包括机构底板(I)、箱体底板(2)、电机箱体(3)、旋转模块被动齿轮(4)、旋转模块主动齿轮(5)、旋转模块被动齿轮轴(6)、箱体顶板(7)、齿轮耳板(8)、内支撑耳板(9)、外支撑耳板(10)、俯仰板(II)、俯仰板轴(12)、过渡齿轮轴(13)、限位销(14)、限位板(15)、俯仰模块主动齿轮(16)、过渡齿轮(17)、俯仰模块被动齿轮(18)、旋转步进电机(19)、俯仰步进电机(20)、俯仰步进电机固定板(21),其特征在于:所述的机构底板(1)上设有四个安装孔,并采用四个螺栓与机械臂相连,机构底板(1)和旋转模块被动齿轮(4)通过两个螺钉固连,机构底板(1)与旋转模块被动齿轮轴(6)—端螺纹连接,旋转模块被动齿轮轴(6)穿过旋转模块被动齿轮(4),与旋转模块被动齿轮(4)为间隙配合,所述的旋转模块被动齿轮轴(6)与箱体底板(2)构成销钉连接,箱体底板绕旋转模块被动齿轮轴(6)转动,所述的箱体底板(2)通过四个螺钉与旋转步进电机(19)固连,旋转步进电机(19)的输出轴为键槽轴,并通过键与旋转模块主动齿轮(5)连接,旋转模块主动齿轮(5)与旋转模块被动齿轮(4)为齿轮副连接,所述的电机箱体(3)连接箱体底板(2)和箱体顶板(7),所述的箱体顶板(7)分别通过两个螺钉与齿轮耳板(8)、内支撑耳板(9)、外支撑耳板(10)连接,所述的俯仰板轴(12)与齿轮耳板(8)、内支撑耳板(9)、外支撑耳板(10)的光孔为间隙配合,所述的俯仰板轴(12)在轴向居中部位设有键槽结构,与俯仰板(11)和俯仰模块被动齿轮(18)采用键连接,所述的俯仰板(11)侧面设有两个安装孔,并用螺钉连接有限位板(15),限位板(15)上具有弧形槽,所述的限位销(14) 一端在弧形槽内滑动,另一端与外支撑耳板(10)上的销钉孔过盈连接,所述的齿轮耳板(8)与过渡齿轮轴(13)—端过盈连接,过渡齿轮轴(13)另一端与过渡齿轮(17)构成旋转副,所述的箱体顶板(7)上通过四个螺钉与俯仰步进电机固定板(21)相连,俯仰步进电机固定板(21)上固定有俯仰步进电机(20),俯仰步进电机(20)的输出轴为键槽轴,并通过键与俯仰模块主动齿轮(16)连接,所述的俯仰模块主动齿轮(16)与过渡齿轮(17 )为齿轮副连接,所述的过渡齿轮(17)与俯仰模块被动齿轮(18)为齿轮副连接。
【专利摘要】本实用新型设计了一种两自由度姿态调整装置,包括机构底板、箱体底板、电机箱体、旋转模块被动齿轮、旋转模块主动齿轮、旋转模块被动齿轮轴、箱体顶板、齿轮耳板、内支撑耳板、外支撑耳板、俯仰板、俯仰板轴、过渡齿轮轴、限位销、限位板、俯仰模块主动齿轮、过渡齿轮、俯仰模块被动齿轮、旋转步进电机、俯仰步进电机、俯仰步进电机固定板。装置中间部位为箱体结构,容纳步进电机,箱体的下部为旋转模块。上部为俯仰模块,并设有限位销钉和限位槽,限制俯仰角度。装置为独立结构,与定位机械臂解耦,控制简单。中部采用箱体结构,结构紧凑,质量轻。
【IPC分类】A61B34/30
【公开号】CN205126413
【申请号】CN201520906967
【发明人】张永德, 王彬, 梁艺, 姜金刚, 杜海艳, 武文强
【申请人】哈尔滨理工大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月16日
再多了解一些
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1