一种可实现空间定位的多自由度机械臂的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种可实现空间定位的多自由度机械臂。

背景技术：

目前机械臂广泛应用在工业领域，高精度机械臂正逐渐被医疗行业认可、推广。国外机械臂存在价格昂贵、二次开发困难、维修困难等问题，国内机械臂受限伺服电机和减速器主要零部件，所以精度不高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可实现空间定位的多自由度机械臂，用以解决现有机械臂价格高、精度低的问题。

为实现上述目的，具体地，该可实现空间定位的多自由度机械臂包括机械臂本体、编码器和数据采集卡，机械臂本体包括多个转动连接的关节臂，各关节臂连接有旋转关节，编码器连接旋转关节，编码器通过数据总线连接数据采集卡。

所述的关节臂包括依次连接的第一关节臂、第二关节臂、第三关节臂、第四关节臂和第五关节臂，第一关节臂的前端固定有针架。

在所述的旋转关节处设有旋转限位块。

相邻两个所述的关节臂之间连接有电磁离合器。

所述的电磁离合器包括转动臂、固定臂、旋转轴和离合器本体，相邻的两个关节臂分别连接转动臂与固定臂，转动臂与旋转轴固定连接，固定臂与旋转轴转动连接，离合器本体连接在固定臂与旋转轴之间。

所述的离合器本体包括离合器外壳、电磁线圈、衔铁、摩擦片、定片和锁紧弹簧，离合器外壳与固定臂固定连接，电磁线圈固定在离合器外壳上，摩擦片与旋转轴同步旋转地固定在旋转轴上，定片轴向滑动地的连接离合器外壳，衔铁固定在定片的一侧，锁紧弹簧设置在衔铁与电磁线圈之间。

所述的旋转轴上固定连接有一个限位套，摩擦片轴向滑动地套在限位套的外侧，限位套的外周与摩擦片内圈为相配合的多边形。

所述的离合器外壳上设有多个轴向设置的导轨，定片轴向滑动地连接导轨。

本实用新型具有如下优点：编码器能够对关节臂旋转角度实时精准测量，记录关节转动量，同时通过数据总线被数据采集卡采集传输到计算机软件，通过计算机软件可以规划机械臂运动路径，本机械臂能够按照医生规划的路径实现高精度定位，具有较大的工作空间和一定的负载能力。操作简便、成本较低，定位精度可达到1mm以内，轻松实现精准定位，手术创伤小、提高手术质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型离合器本体的结构示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

参见图1，该可实现空间定位的多自由度机械臂包括机械臂本体、编码器、数据采集卡7和电磁离合器，机械臂本体包括多个转动连接的关节臂，各关节臂连接有旋转关节，编码器连接旋转关节，编码器通过数据总线14连接数据采集卡7。编码器能够对关节臂旋转角度实时精准测量，记录关节转动量，同时通过数据总线14被数据采集卡7采集传输到计算机软件，通过计算机软件可以规划机械臂运动路径，本机械臂能够按照医生规划的路径实现高精度定位，具有较大的工作空间和一定的负载能力。操作简便、成本较低，定位精度可达到1mm以内。相邻两个关节臂之间连接有电磁离合器，通过电磁离合器可以实现关节臂在医生规划路径上的位姿锁紧，提高手术精度。

关节臂包括依次连接的第一关节臂8、第二关节臂9、第三关节臂10、第四关节臂11和第五关节臂12，第一关节臂8的前端固定有针架1，旋转关节对应设有第一旋转关节、第二旋转关节、第三旋转关节、第四旋转关节和第五旋转关节，编码器与关节臂对应的设有第一编码器2、第二编码器5、第三编码器3、第四编码器4和第五编码器6。在各旋转关节处设有旋转限位块13，保证术前各关节臂的初始位置，即零位。第一旋转关节和第四旋转关节的最大旋转自由度可达到270°，第二旋转关节、第三旋转关节和第五旋转关节最大旋转自由度可达到180°。

参见图2，电磁离合器包括转动臂15、固定臂16、旋转轴17和离合器本体20，相邻的两个关节臂分别连接转动臂15与固定臂16，两个固定臂16对称设置在转动臂15的两侧，转动臂15与旋转轴17固定连接，固定臂16与旋转轴17转动连接，离合器本体20连接在固定臂16与旋转轴17之间。

具体的，离合器本体20包括离合器外壳21、电磁线圈18、衔铁25、摩擦片23、定片24和锁紧弹簧19，离合器外壳21与固定臂16固定连接，电磁线圈18固定在离合器外壳21上，摩擦片23与旋转轴17同步旋转地固定在旋转轴17上，定片24轴向滑动地的连接离合器外壳21，衔铁25固定在定片24的一侧，锁紧弹簧19设置在衔铁25与电磁线圈18之间。旋转轴17上通过圆锥销固定连接有一个限位套22，摩擦片23轴向滑动地套在限位套22的外侧，限位套22的外周与摩擦片23内圈为相配合的多边形。离合器外壳21上设有多个轴向设置的导轨，定片24轴向滑动地连接导轨。

旋转轴17通过轴承转动连接固定臂16，固定臂16的外侧设有轴向固定轴承的端盖。摩擦片23与定片24有交替设置的多个，离合器外壳21的内侧还螺纹连接有一个调节挡圈，调节挡圈调节摩擦片23与定片24的间隙。

手术前机械臂改变位姿反复标记空间一固定点，可以验证机械臂精度，方便、快捷，极大的缩短了手术时间和提高手术安全性。电磁离合器断电情况下，也就是电磁线圈18断电，锁紧弹簧19预压力压紧衔铁25使摩擦片23和定片24贴合，实现锁定转动臂15的功能，相应的关节臂被锁定；电磁离合器通电情况下，也就是电磁线圈18得电，电磁线圈18磁力克服锁紧弹簧19的弹力吸合衔铁25，使摩擦片23和定片24松开，此时转动臂15可以带动相应的关节臂旋转。

实施例2

本实施例中电磁离合器的摩擦片23还可以直接固定在旋转轴17上。

实施例3

本实施例中的关节臂可以有六个以上，在最外端的关节臂上固定针架1。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。