便于布线的七自由度主手的制作方法

本实用新型属于医疗器械技术领域，涉及一种七自由度主操作机械手，特别是一种便于布线的七自由度主手。

背景技术：

为了减少操刀医生在医疗手术过程中繁重的体力劳动，同时达到精准手术的目的，并且实现患者的微创伤、失血少、术后感染少、术后恢复快的目的，用于手术的医疗机器人系统通常使用主从式机械臂。操作者在对主操作机械手（主手）进行操作时，手部运动会带动主操作机械手随之运动，主操作机械手各关节主要为被动运动，从而可以测量到关节处的运动信息，再通过主从控制算法将主操作手的运动映射到从操作机械手，从而驱动从操作机械手实现相应运动。为了能够实现多个自由度，在支撑臂上设置L杆一、位于L杆一内侧的L杆二和位于L杆二内侧的L杆三，L杆一在支撑臂上旋转运动，L杆二在L杆一上旋转运动，L杆三在L杆二上旋转运动。由于各杆均做旋转运动，给各杆中电气件的走线带来很大困难，若走线不好，连接线很容易对各杆件的机械运动产生干扰，甚至缠绕到各杆件上。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种接线不会对机械运动造成干扰的便于布线的七自由度主手。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

本便于布线的七自由度主手，包括具有支撑臂一的手臂关节和具有支撑臂二的手腕关节，支撑臂一与支撑臂二铰接，其特征在于，所述的手腕关节包括L杆一、位于L杆一内侧的L杆二和位于L杆二内侧的L杆三，所述的L杆一、L杆二和L杆三的内部中空，所述L杆一的横杆远离其竖杆的一端固定有穿设于支撑臂二内的转轴一，所述L杆二的竖杆远离其横杆的一端固定有穿设于L杆一的竖杆内的转轴二，所述L杆三的横杆远离其竖杆的一端固定有穿设于L杆二的横杆内的转轴三，转轴一内具有通孔一，所述的转轴二内具有通孔二，所述的转轴三内具有通孔三。

布线时，将接线从转轴一的通孔一穿入，穿过L杆一内部后经转轴二的通孔二穿出，随后穿过L杆二的内部后经转轴三的通孔三穿出，位于L杆一、L杆二和L杆三内的电气件分别与接线连接。由于接线位于L杆一、L杆二和L杆三的内部，这种走线方式不会对各杆件的机械运动产生干扰。

在上述的便于布线的七自由度主手中，所述的转轴二穿设在L杆一的竖杆远离其横杆的一端，所述的转轴三穿设在L杆二的横杆远离其竖杆的一端，所述L杆一的横杆内侧面至转轴二的距离大于L杆二的横杆外侧面至转轴二的距离。可使L杆二绕转轴二360°旋转，L杆一的横杆不会对其造成干涉。

在上述的便于布线的七自由度主手中，所述的支撑臂二上设有用于驱动转轴一旋转的电机一，所述电机一的输出轴与转轴一平行设置，所述L杆一的横杆内设有用于驱动转轴二旋转的电机二，所述电机二的输出轴与转轴二平行设置，所述L杆二的竖杆内设有用于驱动转轴三旋转的电机三，所述电机三的输出轴与转轴三平行设置。电机一、电机二和电机三分别与接线连接，电机一与转轴一的传动方式可以为皮带、齿轮或链条；电机二与转轴二的传动方式可以为皮带、齿轮或链条；电机三与转轴三的传动方式可以为皮带、齿轮或链条。

在上述的便于布线的七自由度主手中，所述的电机一上设有编码器一，所述的电机二上设有编码器二，所述的电机三上设有编码器三。

操作时，操作者手握L杆三的自由端，手部的动作会引起L杆三绕转轴三旋转、L杆二绕转轴二旋转、L杆一绕转轴一旋转以及支撑臂二绕支撑臂一旋转，各部位的旋转信息被各个编码器分别记录，从而可以通过各个部件的旋转角度反映出操作者手部的动作状态，进而可对操作者手部的动作进行数字化，再通过主从控制算法将运动映射到从操作机械手端，从而驱动从操作机械手实现相应运动。需要复位时，各电机根据其转轴所旋转的角度进行回转，为各部件的复位提供主动力。

在上述的便于布线的七自由度主手中，所述的支撑臂一与支撑臂二的铰接处设有转轴四，所述的转轴四内具有通孔四。

在上述的便于布线的七自由度主手中，支撑臂二的内部中空。

接线从手臂关节接入，依次穿过通孔四、支撑臂二的内部、通孔一、L杆一的内部、通孔二、L杆二的内部和通孔三，接线的终端接入到L杆三内。

在上述的便于布线的七自由度主手中，所述的转轴一与L杆一固连，所述的转轴二与L杆二固连，所述的转轴三与L杆三固连。在通孔一的侧部开设有与L杆一内部连通的穿线孔一，在通孔二的侧部开设有与L杆二内部连通的穿线孔二。

与现有技术相比，本便于布线的七自由度主手具有以下优点：

将接线穿设在各个转轴内，当各部件旋转时，不会造成接线打结，同时接线也不会对各杆件的机械运动产生干扰，并且将接线置于各杆件的内部，极少部分暴露在外，使主手外形更加整洁；由于设置了电机，为各部件的复位提供主动力，即便在旋转时造成接线的拧绕，在复位时也会对接线进行复位。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种较佳实施例的结构示意图。

图2是本实用新型提供的一种较佳实施例的穿线图。

图中，1、支撑臂一；2、手臂关节；3、支撑臂二；4、L杆一；5、L杆二；6、L杆三；7、转轴一；8、转轴二；9、转轴三；10、通孔一；11、通孔二；12、通孔三；13、转轴四；14、通孔四。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1和图2所示的便于布线的七自由度主手，包括具有支撑臂一1的手臂关节2和具有支撑臂二3的手腕关节，支撑臂一1与支撑臂二3铰接，手腕关节包括L杆一4、位于L杆一4内侧的L杆二5和位于L杆二5内侧的L杆三6，L杆一4、L杆二5和L杆三6的内部中空，L杆一4的横杆远离其竖杆的一端固定有穿设于支撑臂二3内的转轴一7，L杆二5的竖杆远离其横杆的一端固定有穿设于L杆一4的竖杆内的转轴二8，L杆三6的横杆远离其竖杆的一端固定有穿设于L杆二5的横杆内的转轴三9，转轴一7内具有通孔一10，转轴二8内具有通孔二11，转轴三9内具有通孔三12。

布线时，将接线从转轴一7的通孔一10穿入，穿过L杆一4内部后经转轴二8的通孔二11穿出，随后穿过L杆二5的内部后经转轴三9的通孔三12穿出，位于L杆一4、L杆二5和L杆三6内的电气件分别与接线连接。由于接线位于L杆一4、L杆二5和L杆三6的内部，这种走线方式不会对各杆件的机械运动产生干扰。

如图1所示，转轴二8穿设在L杆一4的竖杆远离其横杆的一端，转轴三9穿设在L杆二5的横杆远离其竖杆的一端，L杆一4的横杆内侧面至转轴二8的距离大于L杆二5的横杆外侧面至转轴二8的距离。可使L杆二5绕转轴二8360°旋转，L杆一4的横杆不会对其造成干涉。

本实施例中，在支撑臂二3上设有用于驱动转轴一7旋转的电机一，电机一的输出轴与转轴一7平行设置，L杆一4的横杆内设有用于驱动转轴二8旋转的电机二，电机二的输出轴与转轴二8平行设置，L杆二5的竖杆内设有用于驱动转轴三9旋转的电机三，电机三的输出轴与转轴三9平行设置。电机一、电机二和电机三分别与接线连接，电机一与转轴一7的传动方式可以为皮带、齿轮或链条；电机二与转轴二8的传动方式可以为皮带、齿轮或链条；电机三与转轴三9的传动方式可以为皮带、齿轮或链条。

本实施例中，在电机一上设有编码器一，电机二上设有编码器二，电机三上设有编码器三。

如图2所示，支撑臂一1与支撑臂二3的铰接处设有转轴四13，转轴四13内具有通孔四14，具体的，如图2所示，支撑臂二3的内部中空。

如图2所示，转轴一7与L杆一4固连，转轴二8与L杆二5固连，转轴三9与L杆三6固连。在通孔一10的侧部开设有与L杆一4内部连通的穿线孔一，在通孔二11的侧部开设有与L杆二5内部连通的穿线孔二。

操作时，操作者手握L杆三6的自由端，手部的动作会引起L杆三6绕转轴三9旋转、L杆二5绕转轴二8旋转、L杆一4绕转轴一7旋转以及支撑臂二3绕支撑臂一1旋转，各部位的旋转信息被各个编码器分别记录，从而可以通过各个部件的旋转角度反映出操作者手部的动作状态，进而可对操作者手部的动作进行数字化，再通过主从控制算法将运动映射到从操作机械手端，从而驱动从操作机械手实现相应运动。需要复位时，各电机根据其转轴所旋转的角度进行回转，为各部件的复位提供主动力。

如图2所示，接线从手臂关节2接入，依次穿过通孔四14、支撑臂二3的内部、通孔一10、L杆一4的内部、通孔二11、L杆二5的内部和通孔三12，接线的终端接入到L杆三6内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。