一种模块化空间调整机械臂的制作方法

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种可实现大范围空间位姿调整的模块化空间调整机械臂。

背景技术：

机械臂作为移动执行机构的机械装置在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造等诸多领域得到广泛的应用。现有技术中的机械臂一般通过多个关节连接构成，其结构比较复杂，并且空间位姿的可调整范围较小。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种结构简单、可实现大范围空间位姿调整的模块化空间调整机械臂。

为了实现上述目的，本发明提出了一种模块化空间调整机械臂，包括一个第一旋转关节，所述第一旋转关节包括连接座和旋转座，所述旋转座与第一连接杆相连接，所述第一连接杆还与水平移动关节相连接，其中所述水平移动关节包括水平滑轨组件以及在所述水平滑轨组件上滑动的移动滑块，所述移动滑块的下端还与第二连接杆相连接，所述第二连接杆还与垂直移动关节相连接，其中所述垂直移动关节包括滑轨和滑动轴，所述第二连接杆与所述滑轨相连接，所述滑动轴与所述滑轨滑动相连。

优选的是，所述水平滑轨组件包括第一滑轨固定座以及第二滑轨固定座，所述第一连接杆与所述第一滑轨固定座的下端面相连接，在所述第一滑轨固定座与第二滑轨固定座之间设有水平滑轨，在所述水平滑轨上滑动连接有滑动轴承，所述滑动轴承与所述移动滑块固定相连，滚珠丝杠的螺杆与所述第一滑轨固定座和第二滑轨固定座均旋转相连，并且所述滚珠丝杠的螺母与所述移动滑块固定相连，在所述第二滑轨固定座上还连接有抱闸，所述抱闸与滚珠丝杠的螺杆旋转相连。

优选的是，所述第一连接杆的个数为一至五个，所述水平移动关节、第二连接杆以及垂直移动关节的个数与所述第一连接杆的个数相匹配。

本发明的该方案的有益效果在于上述模块化空间调整机械臂可以形成单臂或者多臂的形式，具有结构简单、可实现大范围空间位姿调整的优点。

附图说明

图1示出了本发明所涉及的模块化空间调整机械臂的一种机构简图。

图2示出了图1所涉及的模块化空间调整机械臂的结构示意图。

图3示出了本发明所涉及的模块化空间调整机械臂的另一种机构简图。

图4示出了图3所涉及的模块化空间调整机械臂的结构示意图。

图5示出了本发明所涉及的水平移动关节的结构示意图。

图6示出了本发明所涉及的模块化空间调整机械臂的第一种应用实施例（单臂手术无影灯）的结构示意图。

图7示出了本发明所涉及的模块化空间调整机械臂的第二种应用实施例（单臂内窥镜持镜系统）的结构示意图。

图8示出了本发明所涉及的模块化空间调整机械臂的第三种应用实施例（多臂手术无影灯系统）的结构示意图。

图9示出了本发明所涉及的模块化空间调整机械臂的第四种应用实施例（多臂手术机器人系统）的结构示意图。

图10示出了本发明所涉及的模块化空间调整机械臂的第五种应用实施例（悬吊式手术机器人系统）的结构示意图。

附图标记：1-模块化空间调整机械臂，2-执行机构，3-移动平台，4-悬吊平台，5-手术床，1-1-第一旋转关节，1-2-第一连接杆，1-3-水平移动关节，1-4-第二连接杆，1-5-垂直移动关节，2-1-手术无影灯，2-2-显示器，2-3-内窥镜持镜臂，2-4-手术器械夹持臂，3-1-滑轮，3-2-移动平台基座，3-3-第一移动平台关节，3-4-第二移动平台关节，4-1-第一悬吊平台移动关节，4-2-第二悬吊平台移动关节，4-3-第三悬吊平台移动关节，1-1-1-连接座，1-1-2-旋转座， 1-3-1-水平滑轨组件， 1-3-2-移动滑块，1-5-1-滑轨，1-5-2-滑动轴，1-3-1-1-第一滑轨固定座， 1-3-1-2-水平滑轨， 1-3-1-3-滑动轴承，1-3-1-4-滚珠丝杠，1-3-1-5-抱闸，1-3-1-6-第二滑轨固定座，A1-第一移动平台水平移动自由度，A2-第二移动平台水平移动自由度，A3-移动平台垂直移动自由度，P1-第一悬吊平台水平移动自由度，P2-第二悬吊平台水平移动自由度，P3-移动平台垂直移动自由度。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

如图1、2、5所示，本发明所涉及的模块化空间调整机械臂1是单臂的情况下，包括依次相连接的第一旋转关节1-1、第一连接杆1-2、水平移动关节1-3、第二连接杆1-4以及垂直移动关节1-5。具体的结构为所述第一旋转关节1-1包括连接座1-1-1和旋转座1-1-2，所述旋转座1-1-2与连接座1-1-1旋转相连，其中所述连接座1-1-1用于连接至外设的平台上，所述旋转座1-1-2与第一连接杆1-2相连接，所述第一连接杆1-2还与水平移动关节1-3相连接，其中所述水平移动关节1-3包括水平滑轨组件1-3-1和移动滑块1-3-2，所述水平滑轨组件1-3-1又包括第一滑轨固定座1-3-1-1、水平滑轨1-3-1-2、滑动轴承1-3-1-3、滚珠丝杠1-3-1-4、抱闸1-3-1-5、以及第二滑轨固定座1-3-1-6，所述第一连接杆1-2与所述第一滑轨固定座1-3-1-1的下端面相连接，所述水平滑轨1-3-1-2固定于所述第一滑轨固定座1-3-1-1与第二滑轨固定座1-3-1-6之间，所述滑动轴承1-3-1-3与所述水平滑轨1-3-1-2滑动相连，所述滑动轴承1-3-1-3与所述移动滑块1-3-2固定相连，所述滚珠丝杠1-3-1-4的螺杆与所述第一滑轨固定座1-3-1-1和第二滑轨固定座1-3-1-6均旋转相连，并且所述滚珠丝杠1-3-1-4的螺母与所述移动滑块1-3-2固定相连，在所述第二滑轨固定座1-3-1-6上还连接有抱闸1-3-1-5，所述抱闸1-3-1-5与滚珠丝杠1-3-1-4的螺杆旋转相连，当所述抱闸1-3-1-5通电解锁时，所述滚珠丝杠1-3-1-4的螺杆能够旋转，此时所述移动滑块1-3-2能够沿所述水平滑轨1-3-1-2滑动；当所述抱闸1-3-1-5断电锁住时，所述滚珠丝杠1-3-1-4的螺杆不能旋转，此时所述移动滑块1-3-2不能沿所述水平滑轨1-3-1-2滑动。所述移动滑块1-3-2的下端还与所述第二连接杆1-4相连接，所述第二连接杆1-4还与所述垂直移动关节1-5相连接，所述垂直移动关节1-5包括滑轨1-5-1和滑动轴1-5-2，具体的所述第二连接杆1-4与所述滑轨1-5-1相连接，所述滑动轴1-5-2与所述滑轨1-5-1滑动相连。

本发明所涉及的模块化空间调整机械臂1还可以是多臂，这种情况下包括两至五个第一连接杆1-2、以及个数与所述第一连接杆1-2相匹配的水平移动关节1-3、第二连接杆1-4以及垂直移动关节1-5，如图3、4所示。在本实施例中，以三个第一连接杆1-2为例进行说明。将每个第一连接杆1-2均与所述第一旋转关节1-1的旋转座1-1-2相连接，所述第一连接杆1-2、水平移动关节1-3、第二连接杆1-4以及垂直移动关节1-5的连接关系同上，在此不做赘述。

在具体的应用过程中，将所述第一旋转关节1-1的连接座1-1-1与外设的平台相连接，将执行机构2连接至所述垂直移动关节1-5的末端，也就是与所述滑动轴1-5-2相连接。如图6-10所示，所述执行机构2包括手术无影灯2-1、显示器2-2，内窥镜持镜臂2-3以及手术器械夹持臂2-4等。与所述连接座1-1-1相连接的平台包括移动平台3以及悬吊平台4等。具体的所述移动平台3可以包括移动平台基座3-2，在所述移动平台基座3-2的底端设有多个滑轮3-1，在其上端设有第一移动平台关节3-3，所述第一移动平台关节3-3上还连接了第二移动平台关节3-4，所述连接座1-1-1与所述第二移动平台关节3-4相连接，所述第二移动平台关节3-4相对于所述第一移动平台关节3-3可进行垂直方向上的伸缩以实现移动平台垂直移动自由度A3，所述滑轮3-1的设置可实现所述移动平台3的第一移动平台水平移动自由度A1以及第二移动平台水平移动自由度A2。所述悬吊平台4可以包括依次垂直相连的第一悬吊平台移动关节4-1、第二悬吊平台移动关节4-2和第三悬吊平台移动关节4-3，所述第一悬吊平台移动关节4-1的上端面与屋顶滑动连接，以实现第一悬吊平台水平移动自由度P1和第二悬吊平台水平移动自由度P2，所述第三悬吊平台移动关节4-3相对于第二悬吊平台移动关节4-2可进行垂直方向上的伸缩以实现悬吊平台垂直移动自由度P3，所述连接座1-1-1与第三悬吊平台移动关节4-3的下端相连接，以便使本发明所涉及的模块化空间调整机械臂吊装在手术台5上。

本发明所涉及的模块化空间调整机械臂可以形成单臂或者多臂的形式，具有结构简单、可实现大范围空间位姿调整的优点。